DE1774672B2

DE1774672B2 - Einrichtung zur Zeichenerkennung

Info

Publication number: DE1774672B2
Application number: DE1774672A
Authority: DE
Inventors: Christopher Archibald Gordon Osterly Middlesex Lemay (Grossbritannien)
Original assignee: Electrical and Musical Industries Ltd
Current assignee: Electrical and Musical Industries Ltd
Priority date: 1967-08-16
Filing date: 1968-08-13
Publication date: 1975-08-14
Also published as: JPS5424809B1; DE1774672A1; US3727183A; DE1774672C3; GB1234941A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (8) gleichzeitig die Wellenform des unbekannten (unmodifizierten oder modifilierten) Zeichens mit allen gespeicherten Wellenformen bekannter Zeichen vergleicht und bei jedem Abtastzyklus auf das kleinste Fehlersignal anspricht, das durch den gleichzeitigen Vergleich gewonnen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung das eingespeiste Zeichen vermittels eines Rasters von diagonalen Linien abtastet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Fehlersignalen erzeugt wird, die Registrierungsfehler verschiedener Art zwischen dem eingespeisten Zeichen und dem aus dem Speicher ausgewählten Zeichen darstellen, wobei die verschiedenen Fehlersignale zur Erzeugung verschiedener Modifikationen der Abtastwellenform für die Abtasteinrichtung verwandt werden.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur verschiedenen Kombination von Si-Kialen vorgesehen sind, die den Unterschied der arstellung zwischen dem eingespeisten Zeichen und dem ausgewählten Zeichen in verschiedenen Gebieten des Abtastfeldes darstellen, wodurch •ine Mehrzahl verschiedener Fehlersignale erzeugt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwellenform der Abtasteinrichtung zur Erzeugung selektiver Signale verwandt wird, die verschiedenen Gebieten des abzutastenden Feldes entspricht.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlersignal erzeugt wird, welches einer Verschiebung der Stellen des eingespeisten Zeichens mit Bezug auf das ausgewählte Zeichen entspricht.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlersignal erzeugt wird, das einem Unterschied in der Größe des eingespeisten Zeichen relativ zum ausgewählten Zeichen entspricht.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlersignal erzeugt wird, welches einem Fehler im Parallelismus des eingespeisten Zeichens relativ zum ausgewählten Zeichen entspricht.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zeichenerkennung,

a) mit einem Speicher zur Speicherung der Abtastwellenformen unbekannter Zeichen,

b) mit einem Abtaster, der ein unbekanntes Zeichen abtastet und davon eine entsprechende Abtastwellenform ableitet,

c) mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Abtastwellenform des unbekannten Zeichens mit den gespeicherten Abtastwellenformen und zur Ableitung von Fehlersignalen entsprechend den Unterschieden zwischen den verglichenen Wellenformen,

d) mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich eines Fehlersignals mit einem Schwellwert,

e) mit einer Einrichtung, die anspricht, wenn das Fehlersignal den Schwellwert nicht übersteigt und das unbekannte Zeichen als das bekannte Zeichen identifiziert, dessen Wellenform bei Vergleich mit der Abtastwellenform des unbekannten Zeichens das Fehlersignal ergab, und

f) mit einer Einrichtung, die das Überschreiten des Schwellwertes durch das Feh'ersignal feststellt und die Abtastung der unbekannten Wellenform im Sinne einer Verringerung des Fehlersignals modifiziert und dann die Einrichtungen c, d, e und f erneut in Tätigkeit setzt.

Eine derartige Einrichtung ist aus der GB-PS 26 752 bekannt.

Bei der Erkennung von handgeschriebenen Zeichen ist eine Unbestimmtheit der Position, der Größe und der Höhe der Zeichen unvermeidlich. Aus diesem Grund ist die selbsttätige Erkennung solcher Zeichen schwierig.

Durch »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 8, Nr. 12, Mai 1966, S. 1791 und 1792, ist eine Einrichtung zur Zeichenerkennung bekannt, bei der zu Beginn der Abtastung eines Schriftstückes beim ersten abzutastenden Buchstaben drei Abtasthöhen angewendet werden. Die Abtastung beginnt mit maximaler Abtasthöhe und endet beim dritten Abtastvorgang mit der geringsten Höhe. Eine Bedienungsperson, die den ersten abzutastenden Buchstaben kennt, sorgt dafür, daß die Abtastung der nachfolgenden Buchslaben bei der Abtasthöhe erfolgt, bei der sich bei der Abtastung des ersten, der Bedienungsperson bekannten Zeichens die beste Übereinstimmung ergeben hat. Diese bekannte Einrichtung ha: den Nach-

teil, daß eine Bedienungsperson vorhanden sein muß, äie das erste zu erkennende Zeichen kennen, also ablesen muß und die die Abtasthöhe für die späteren Abtastvorgänge auswählen muß. Diese bekannte Einrichtung setzt also das Ablesen des ersten zu erkennenden Zeichens durch eine Bedienungsperson voraus und ermöglicht außerdem keinen automatischen Ablauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden und einen sehr schnellen Arbeitsablauf bei der automatischen Erkennung eines Zeichen zu ermöglichen, ohne daß Bedienungspersonen oder ein großer apparativer Aufwand erforderlich sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vergleichseinrichtung gleichzeitig die Wellenform des unbekannten (unmodifizierten oder modifizierten) Zeichens mit allen gespeicherten Wellenformen bekannter Zeichen vergleicht und bei jedem Abtastzyklu? auf das kleinste Fehlersignal anspricht, das durch den gleichzeitigen Vergleich gewonnen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lehre erfolgen die Modifizierungen individuell, so daß sie nicht die gleichen Modifizierungen für jede Wellenform eines Zeichens sind, da die Modifizierungen im Hinblick darauf erfolgt sind, jeweilige und unterschiedliche Fehlersignale klein zu machen. Der Vergleich zwischen der Wellenform des unbekannten Zeichens und den gespeicherten Wellenformen bekannter Zeichen wird parallel ausgeführt, und gerade dies führt zu dem wesentlichen Vorteil der Erfindung, der in einem sehr schnellen Arbeitsablauf der Anordnung besteht.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausfühmngsbeispiel nachfolgend näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung zur Zeichenerkennung;

F i g. 2 zeigt den bei der Einrichtung verwendeten Abtastraster,

F i g. 3 ist ein Blockschaltbild der Einrichtung zur 'eichenerkennung, auf die sich auch die F i g. 1 und 2 beziehen;

F i g. 4 zeigt genauer den Abtastgenerator und Abtastmpdifikutor der Einrichtung gemäß F i g. 3;

F i g. 5 zeigt den in F i g. 3 verwendeten Quadrantenflächenwähler;

F i g. 6 (a) und 6 (b) zeigen die Schaltung zur Verarbeitung der Fehler in der Einrichtung gemäß Fig. 3.

Die in F i g. 1 gezeigte Wellenform α ist ein Teil eines unbekannten Zeichens, das beispielsweise durch Abtasten einer Zeile des Zeichens vermittels einer Aufnahmeröhre oder einem Lichtprnktabtaster erzeugt wurde.

Die Wellenform b ist die eines entsprechenden Teiles des gleichen Zeichens wie das eingespeiste Zeichen, aber abgeleitet von einem Speicher in einer Zeichenerkennungsvorrichtung. Die Wellenform c ist die Summe der Ableitungen der Wellenformen a und b. Die Wellenform d ist die Differenz zwischen der Wellenform α und b, und die Wellenform e bildet das elementare Übereinstimmungsfehlersignal für die Grundstellung zwischen der Wellenform α und b und ist das Produkt der Wellenformen c und d.

Wenn die Wellenform α der Wellenform b vorherläuft, ist die Polarität der Wellenform e positiv. Wenn icdoch die Wellenform b der Wellenform α vorangelaufen wäre, so würde die Polarität der Wellenform e negativ sein. Somit zeigt die Polarität des elementaren Übereinstimmungsfehlersignals e die Richtung des Stellungsfehlers der Wellenform α relativ zur Wellenform b, und es dient zur Modifizierung der Abtastwellenform, durch die Wellenform α von dem unbekannten Zeichen abgeleitet wurde, so daß die Wellenformen α und b ausgerichtet siüd.

Fehler werden auch für andere Übereinstimmungsfehler erzeugt, die das unbekannte Zeichen beeinflussen. Fehler in Größe und Parallelismus lassen sich in der verschiedensten Art feststellen und ausgleichen durch die Verarbeitung der elementaren Übereinstimmungsfehlersignale in verschiedener Weise. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Impulse, die die elementaren Übereinstimmungsfehlersignale bilden, entweder positiv oder negativ sind, und daß sie an verschiedenen Stellen in dem Abtastungsraster auftreten können, so daß es möglich ist, Fehler auf verschiedene Weise zu verarbeiten, die aus verschiedenen Bereichen des Feldes stammen, um das unbekannte Zeichen in diesem Feld zu identifizieren. Wenn z. B. F i g. 1 so gezeichnet worden wäre, daß die Wellenform b die. Wellenform α an beiden Enden überlappen würde, was einen Größenfehier in dem Zeichen, auf das sich die Wellenform α bezieht, anzeigen würde, würde das elementare Ubereinstimmungsfehlersignal e aus zwei Impulsen negativer Polarität bestehen, an die sich zwei Impulse positiver Polarität anschließen würden.

Da eine schlechte Ausrichtung unbekannter Zeichen sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Koordinate eintreten kann, ist es wünschenswert, daß die Abtastung des unbekannten Zeichens in Zeilen erfolgen sollte, die das Zeichen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung schneiden. Der herkömmliche Fernsehraster ist für diese Anwendung nicht geeignet, obgleich der Raster tatsächlich ein Gebiet erfassen würde, das nur aus horizontalen Zeilen bestünde, so daß eine vertikale Störung in der Ausrichtung der Zeichen viel schwieriger festzustellen und zu korrigieren ist. Um diese Schwierigkeit zu meistern, wird die in Fig. 2 gezeigte Methode der Abtastung in dem erläuterten Beispiel der Erfindung

hü angewandt. Das Zeichen wird sowohl durch steigende als auch durch fallende diagonale Zeilen abgetastet. Diese Abtastung läßt sich sehr leicht erzeugen vermittels zweier Sägezahngeneratoren, einer für die Z-Koordinatenablenkung und einer für die Y-Koordinatenablenkung. Die beiden Sägezahn- oder Dreieckwellenformen weichen in der Frequenz leicht voneinander ab.

Mit dem in F i g. 2 gezeigten Raster überstreicht der Punkt c Zeichen in Richtungen ansteigender und abfallender Werte der beiden Koordinaten. Es kann deshalb hinsichtlich der Polarität des elementaren Übereinstimmungsfehlersignals e Zweideutigkeiten geben. Diese Zweideutigkeiten lassen sich jedoch dadurch lösen, daß man die Polarität der Abtastwellenformen berücksichtigt. Es sei angenommen, daß die Summe der elementaren abgeleiteten Übereinstimmungsfehlersignale auf Grund der Vorzeichenkorrektur bei der vollständigen Abtastung eines unbekannten Zeichen als Fehlersignal ε bezeichnet wird. Ferner soll angenommen werden, daß das Fehlersignal ε, wenn sich der Abtastpunkt so bewegt, daß sich sowohl die X- als auch die Y-Koordinaten in demselben Sinn ändert, ε (XY) ist. In gleicher Weise soll ange-

nommen werden, daß das Fehlersignal ε, wenn sich die X- und die Y-Koordinaten in unterschiedlichem Sinn ändern, ε (XY) ist. Die Z-Komponcnte des Fehlersignal ε läßt sich dann wie folgt ableiten:

ε(Χ) = ε(ΧΎ) + ε(ΧΥ).

U)

In gleicher Weise ergibt sich die Y-Komponente des Fehlersignals wie folgt:

ε (Y) = -ε(ΧΥ) + ε(ΧΥ).

(2)

_£(X)_TR + _E(X)_BR - _E(X)_TL -

= B₀. (5)

Das Fehlersignal für eine vertikale Größenkomponente ist:

ε(YhR + e(Y)TL - e(Y)BR ~ ε(Y)BL = B₁. (6)

Unter Verwendung dieser vier Fehlersignale ist die Vorrichtung in der Lage, ein unbekanntes Zeichen einem bekannten Zeichen anzupassen, selbst wenn es nicht die richtige Größe hätte oder nicht die richtige Stellung. Wenn das Zeichen verzerrt ist, so daß es nach einer Seite überliegt wie eine Kursivschrift, läßt sich ein Fehlersignal zur Durchführung der Korrektur wie folgt erzeugen:

e(X)_TR + s(X)TL-c(X)_BR- C(X)BL = C₀. V)

Wenn das Zeichen so verzerrt ist, daß die rechte Seite relativ zur linken Seite angehoben ist, kann ein Fehlersignal zur Korrektur folgende Form haben:

e(Y)

_TR

- e(Y)_BL = C₁. (8)

Vom Standpunkt der Stabilität aus gesehen, verhält sich das bis hierhin beschriebene System wie vier unabhängige Servoschleifen. Obgleich sechs Fehlersignale erzeugt werden, sind diese nicht unabhängig und alle durch die resultierenden Bewegungen der Teile des Bildes, die in den vier Quadranten des Feldes liegen, definiert.

Zwei weitere beduetende Korrekturen können au? den vier Quadranten des Feldes abgeleitet werden. Ist das Zeichen so verzerrt, daß die Höhe auf dei rechten Seite sich von der auf der linken Seite untcrscheidet, kann eine Korrektur vorgenommen werden, indem die Y-Abtastwellenform proportional zur X-Ablenkung korrigiert wird. Ein Fehlersignal zui Steuerung dieser Korrektur lautet:

Nun sollen die A'-Fehlersignale aus den vier Quadranten des Feldes wie folgt bezeichnet werden:

ε(X)_TR, ε (X)tl > ε (X)br und ε (X)_BL.

In diesen Ausdrücken bezeichnen TR, TL, BR und BL jeweils den oberen rechten, den oberen linken, den unteren rechten und den unteren linken Quadranten des Feldes. Eine gleiche Bezeichnung wird für die Quadrantenkomponente des Y-Feldes ε (Y) gewählt. Unter Benutzung dieser Bezeichnung lassen sich dann Fehlersignale für verschiedene Stellungsund Formfehler wie folgt ableiten:

Das Fehlersignal für eine Verschiebung parallel zur X-Achse ist dann:

_£(X)_TR + e(X)_TL + ε(Χ)_ΒΙ< + ε(X)_BL = A₀ (3)

für eine Verschiebung parallel zur Y-Achse:
ε(Y)₇-R + _£(Y)_TL + e(Y)_DR + _E(Y)_BL = A,. (4)

Das Fehlersignal für eine horizontale Komponente der Größe ist dann:

t(Y)TL-*(Y)BL--

= D_x. (9)

Hat das obere Ende des Zeichens nicht dieselbe Größe wie das untere, ist ein Fehlersignal folgender Form erforderlich:

ε(X)_TL - ε(Χ)_τκ - ε(Χ)_ΒΙ + ε(Χ)_ΒΙί - D₀. (10)

Ein weiteres Fehlersignal, das notwendig sein könnte, dient dazu, eine Verzerrung des Zeichens zu korrigieren, die sich durch Größenunterschiede von Teilen des Zeichens in der linken und der rechten Hälfte des Feldes in horizontaler Richtung und in der oberen und unteren Hälfte des Feldes in vertikaler Richtung ergeben. Das heißt, daß die Verzerrung, die durch eine Nichtlinearität des Maßstabes in der X- und Y-Koordinatenrichtung entsteht, und entsprechende Fehlersignale gewonnen werden können, wenn die Einrichtung so ausgebildet ist, daß das Feld in mehr als vier Bezirke unterteilt ist, indem das zur Ableitung der horizontalen Komponente des Größenfehlers auf der rechten Seite des Feldes verwendete Fehlersignale von dem Fehlersignal subtrahiert wird, das von der linken Hälfte abgeleitet ist, so daß se die gewünschte AT-Abtastkorrektur erzeugt wird.

Durch Subtraktion des zur Ableitung der vertikalen Komponente des Größenfehlers in dem oberen Teil des Feldes verwendeten Fehlersignals von dem Fehlersignal, das von dem unteren Teil abgeleitet ist. wird dann die gewünschte Y-Abtastkorrektur erzeugt.

Bei der in F i g. 3 bis 6 dargestellten Vorrichtung werden verschiedene Fehlersignale entsprechend den obigen Ausführungen abgeleitet-, aber wie zu sehen ist, wird jedes Fehlersignal, wie beispielsweise A₀, A₁ usw. gequantelt, so daß es einen von drei Werten haben kann, wobei der erste einem positiven Fehlei entspricht, der zweite (Null) keinem Fehler entspricht und der dritte einem negativen Fehler.

Es soll jetzt auf die F i g. 3 bis 6 Bezug genommen

so werden. Es sei angenommen, daß das unbekannte zu erkennende Zeichen der Vorrichtung auf einen Bogen 1 dargeboten wird in einer Stellung, in der es durch einen Lichtpunkt eines Abtasters 2 über eir Linsensystem 3 abgetastet werden kann. Das von den Bogen 1 reflektierte Licht wird durch das Zeichen welches abgetastet wird, moduliert und durch eine Fotozelle 4 abgetastet, die ·;ϊη Videosignal erzeugt das durch einen Verstärker 5 verstärkt und dann übei einen Schwellwertkreis 6 einem Stellungsfehlerrechner 7 zugeführt wird. Der Schwellwertkreis 6 begrenzi das Videosignal des Verstärkers 5 so, daß das Videosignal nur zwei Pegel besitzt, wie in dem Teil dei Videowellenform bei α in Fig. 1 angedeutet. Da; Videosignal von dem Schwellwertkreis 6 wird auch einer Mehrzahl von Korrelationsvorrichtungen 8 zugeführt, die jeweils aus einem Zeichenspeicher 9 einzelne Videosignale empfangen, die verschiedenen gespeicherten Zeichen entsprechen. Die vielen I.eitun-

(ο

gen, die von dem Zeichenspeicher 9 ausgehen, sind in der Zeichnung durch eine einzige dicke Linie 10 dargestellt. In dem Beispiel, welches hier beschrieben wird, speichert der Zeichenspeicher 9 die bekannten Zeichen als visuelle Darstellungen derselben Art, wie sie dem Abtaster 2 dargeboten werden, und die Signale werden von dem Zeichenspeicher 9 wiedergegeben, je nach Erfordernis vermittels einem oder mehrerer Abtaster ähnlich dem Abtaster 2.

Gatters 20 dem Stellungsfehlerrechner 7 zugeführt werden kann. Der Stellungsfehlerrechner 7 ist so in der Lage, während des nächsten Bildes Fehlersignale ι X und εΥ zu erzeugen. Falls als Ergebnis der Mo-5 difizierung der Abtastwellenformen für den Abtaster 2 die Korrelationsvorrichtung 8 das Zeichen, welches aus dem Zeichenspeicher 9 ausgewählt worden ist, ändert, ändert sich das Ausgangssignal des Namensspeichers 18 in entsprechender Weise, wenn

Die Abtastgrundwellenformen der Vorrichtung io das eingetreten ist, wird ein Signal, welches diese werden durch einen Abtastgenerator 11 erzeugt, der Änderung anzeigt, von dem Namensspeicher 18 über

eine Leitung 21 einem Umsetzer 22 zugeführt, der, wie

zwei symmetrische Sägezahnwellenformen von etwas unterschiedlicher frequenz erzeugt, um einen Grundraster, wie in Fig. 2 dargestellt, zu schaffen. Diese beiden Wellenformen sind mit den Symbolen / und /' bezeichnet, wobei t die horizontale (X) Abtastwellenform wiedergibt und t' die vertikale Abtastwellenform. Beide Wellenformen t und t' werden dem Zeichenspeicher direkt zugeführt, um die darin enthal-

weiter unten beschrieben werden wird, arbeitet. Weitere Inkremente für die Fehlersignale in dem Speicher 15 15 werden dann auf den Fehler bezogen, der zwischen dem unbekannten Zeichen und dem aus dem Zeichenspeicher 9 ausgewählten Zeichen in den nachfolgenden Abtastungen festgestellt wird.

Wie aus F i g. 4 hervorgeht, weist der Abtastgene-

tenen Abtaster für die Lichtpunkte zu steuern. Sie 20 rator 11 einen Oszillator 30 auf, der eine Sinuswerden aber auch den Abtastspulen des Abtasters 2 schwingung der für die Sägezahnwellenform für die

Ä'-Abtastung erforderlichen Frequenz erzeugt. Diese Sinuswelle wird zu einer rechteckigen Wellenform durch einen Generator 31 umgeformt, und die recht

zugeführt, in diesem Fall jedoch über einen Abtastmodifikator 12, der weiter unten mit Bezug auf
F i g. 4 ausführlich beschrieben werden wird. Beim
normalen Betrieb der Vorrichtung wird die Wellen- 25 eckige Wellenform wird in einem Integrator 32 so form des; unbekannten Zeichens mit der Wellenform integriert, daß eine symmetrische Sägezahnwellenverglichen, die aus dem Zeichenspeicher 9 bei jedem form t erzeugt wird. Der Generator enthält auch Abtastbild abgeleitet wird. Der Stellungsfehlerrech- einen Oszillator 40, der eine Sinusschwingung der ner 7 beginnt zu arbeiten nach dem ersten Feld der Frequenz für die F-Abtastung erzeugt. Diese Sinus-Abtastung. Die Fehlersignale eX und r Y werden mit 30 schwingung wird in eine rechteckige Wellenform Bezug auf ein Zeichen errechnet, welches aus dem durch den Rechteckgenerator 41 umgewandelt, die Zeichenspeicher 9 bei dem unmittelbar vorangehenden Bild ausgewählt worden ist. Diese Fehlersignale
werden vermittels einer analytischen Schaltung 13

wiederum in einem Integrator 42 zu einer symmetrischen Sägezahnwellenform t' umgewandelt wird. Diese Wellenformen / und t' werden, wie bereits er

verarbeitet, so daß sich Fehlersignale A₀ bis D₁, '.vie 35 wähnt, an den Zeichenspeicher 9, den Abtastmodioben erwähnt, ergeben. Bei der Erzcueun" diener fikator 12 und den Quadrantenflächenwähler 14 an-Fehlersignale verwendet die analytische Schaltung 13 gelegt. Sie werden auch an den Stellungsfehlerrechauch die Ausgangssignale eines Quadrantenflächenwählers 14, dessen Eingangssignal von dem Abtast-

ner 7 angelegt.

Der Quadrantenflächenwähler 14 ist in Fig. 5

generator 11 abgeleitet ist. Die Fehlersignale A_n bis 40 dargestellt und enthält vier Schwellwertschaltungen D₁, die durch die analytische Schaltung 13 erzeugt 60, 61, 62 und 63. Die Wellenform t der Ä'-Abwerden, werden in einem Speicher 15 gespeichert, der tastung wird den Schwellwertschaltungen 60 und 62 Eingangssignale für den Abtastmodifikator 12 wäh- angelegt und die Wellenform für Y-Abtastung den rend des nächstfolgenden Bildes erzeugt, wenn ein Schwellwertschaltungen 61 und 63. Diese Schwellweiterer Vergleich zwischen dem unbekannten Zei- 45 wertschaltungen 60 und 61 sind so aufgebaut, daß chen und den Zeichen in dem Zeichenspeicher 9 sie ein Ausgangssignal nur dann liefern, wenn die durchgeführt wird. entsprechenden Eingangssignale positiv sind, wäh-Wenn die Korrelationsvorrichtung 8 arbeitet, er- rend die Schwellwertschaltungen 62 und 63 nur dann zeugt sie Ausgangssignale, die den Grad der Korre- ein Ausgangssignal liefern, wenn die entsprechenden lation zwischen dem unbekannten Zeichen und den 5° Eingangssignale negativ sind. Die vier Ausgangsverschiedenen Zeichen des Zeichenspeichers 9 dar- signale dieser Schwellwertschaltungen werden dann stellen. Diese Korrelationssignale werden einem paarweise an vier jeweils zwei Eingänge aufweisende Höchstwertwähler 16 zugeführt. Dieser besitzt eine UND-Gatter 64 bis 67 angelegt, die, wie das aus Anzahl von Ausgangsleitungen, die allgemein mit Fig. 5 zu ersehen ist, Ausgangssignale erzeugen, dem Bezugszeichen 17 versehen sind, wobei jeweils 55 wenn die Abtastung in dem oberen rechten, in dem eine für jedes Zeichen des Zeichenspeichers 9 vorge- oberen linken, in dem unteren rechten bzw. in dem sehen ist. Der Höchstwertwähler, der den höchsten unteren linken Quadranten des Feldes erfolgt. Wert ausgewählt hat, speist die Leitung, die dem Fig. 6 (die in zwei Teile 6a und 6b geteilt ist] Zeichen entspricht, welches die beste Korrelation mit zeigt den Aufbau des Stellungsfehlerrechners 7. Die dem unbekannten Zeichen aufweist, und dies wie- 60 Wellenformen α und b (Fig. 1), die jeweils von dem derum veranlaßt einen Namensspeicher 18 über eine Schwellwertkreis 6 und dem Zeichenspeicher 9 ab· Ausgangsleitung 19 ein Signal zu liefern, das dem geleitet sind, gelangen an Klemmen 70 und 71. Die Namenskode des gewählten gespeicherten Zeichens Wellenform α an der Klemme 70 gelangt parallel ar entspricht. Das gleiche Signal öffnet eines von zwei einen Addierer 47 und an einen Subtrahierer 73. Dit Eingänge aufweisenden UND-Gattern 20 für die 65 Wellenform b gelangt von der Kiemme 71 paralle nächste Bildabtastung, so daß das Videosignal des an die anderen Eingänge des Addierers 47 und der Zeichenspeichers 9, welches dem gewählten Zeichen Subtrahierer 73, während das Ausgangssignal de: entspricht, vermittels eines entsprechenden UND- Addierers 47 an einen Differenzierer 72 gelangt. Di<

509533/15

ÄÄ2 r^t

Fig. 1, und sie werden in einem Multiplizierer 74 multipliziert, und das Produkte gelangt parallel™ ein Paar von UND-Gattern 75 und 76 mi eweüs zwei Eingängen. Die zweiten Eingangssignal Sr die UND-Gatter 75 und 76 kommen vfn S „cm Riet tungsdiskriminator, der aus einem Differenzieren 77 und zwei Schwellwertkreisen 78^ 79 b_e du DaI Eingangssignal zu dem Differenzierer 77 ist die Wdlenform/ für die ^-Abtastung, und das Eingangsignal für die Schwellwertkreise 78 und 79 ift das Ausgangssignal des Differenzierers 77. Die Schwell wertkreise 78 und 79 erzeugen jeweils Abgang s.gnale, wenn die Ableitung von t positiv und negaf.v « ist. Ist die Ableitung positiv, so wird ein Gatter 75 ^u"d das AusgangssignaU von dem Multip.izL 74 an UND-Gatter 80 und 81 mit zwei Eingängen eeleet Ist die Ableitung , negativ, so gelangt d'as Ausg S signal, durch das UND-Gatter76 des Multiplerers 74 zu einem Phasenumkehrkreis 82 und dann zu UND-Gattern 83 und 84 mit zwei Eingängen

Für die Wellenform f der K-Abtastung ist ein Richtungsdisknminator vorgesehen, der einL Dif? renziererSS und zwei Schwellwertkreise 86 und 87 *₅ aufweist. Die zuletzt genannten erzeugen jeweils Ausgangssignale, wenn die Richtung der Y-Abtastung positiv und negativ ist, und diese Ausgangssignafe dienen als Vorbereitungssignale für die UND-Gatter 80, 81, 83 und 84. Die Ausgangssignal Γ der UND Gatter 80 und 84 werden kombiniert und bilden elementare Beiträge zu dem Fehlersignal ε (XY), und die Ausgangssignale der UND-Gatter 81 und 83 werden kombiniert und bilden elementare Beiträge zu dem Fehlersignal _f (AT). ^{g U dem} „

Jeder elementare Beitrag zu den Fehlersi-nalen s(XY) und e(XY) gelangt zu einem Addierer i^&0d_er einen elementaren Beitrag zu dem Fehlersignal X für jede vollständige elementare Abtastung in jeder Richtung des in F i g. 2 gezeigten Rasters'und an einen Subtrahierer 91 liefert, der einen gleichen Beitrag zu dem Fehlersignal cY erzeugt. Aus diesem gSiS müssen der Addierer 90 und der Subtrahierer 91 integrierende Eigenschaften haben, so daß sie ihre Ergebnisse während einer Zeitspanne integrieren de gleich einer elementaren Abtastung in jeder Richtuno des in Fig. 2 gezeigten Rasters ist. Die Beiträge zu dem Fehlersignal εX gelangen parallel an UND-Gatter 92 bis 95 mit zwei Eingängen, in deren zweke Eingänge jewei's Signale TR, TL, BR und BL eingespeist werden, die durch den Quadrantenflächenwähler 14 geliefert werden, der in Fi g. 5 gezeH ist I_n gleicher Weise gelangen Beiträge zu dem* Fehlersignal_£y von dem Subtrahierer 91 an vier UND-Gatter 96 bis 99 mit jeweils zwei Eingängen, wobei deren zweite Eingänge jeweils mit den zuvor ge nannten Quadrantensignalen gespeist sind. Auf diese Weise werden eine Reihe von Elementarbeiträgen zu den acht Quadrantenfehlersignalen gewonnen, die für die Bildung der Fehlersignale A_a, A₁ bis D₁ erforderhch sind. Diese Signale gelangen in eine Matrix 100 die entsprechende Ausgangsimpulszüge erzeugt, von denen jeweils jeder Impuls einen Elementarbeitrag zu dem einen oder anderen der zuvor genannten Fehlersignale A₀, A₁ bis D₁ liefert. Der Aufbau der Matrix ist nicht gezeigt, da sie lediglich viele Kombinationsverstärker enthält, von denen einige phasenumkehr rend und in solcher Weise miteinander verbunden addiert ist

ίο

-... den entsprechenden Ausgängen ele

/age zu ilen verschiedenen Fehlersigna·

/I_n, A₁ bis D₁ entsprechend den obengenannter Oleichungen liefern. Die jeweiligen Impulszüge gelangen in Fchlerformkrcise 101 bis 108, die alle glei- :n. Wie im Falle des Fehlerform· 1 gezeigt, weist jeder von ihnen einen re-.. Akkumulator 112 auf, der ein Potentia d eines Bildfehlerrechnungsvorganges liefert das positiv, negativ oder Null ist, je nach der relativen Zahl positiver und negativer Impulse, die vor der Matrix 100 ankommen. Ist am Ende des Felde; das entwickelte Potential positiv, so wird ein Analoggeöffnet, um ein festes positives Potentia!

-. Ausgangsklemmc für das Fehlersignal A₁

iefern Ist andererseits das akkumulierte Signa! '^fpm Akkumulator 112 negativ, ο wird ein Aus-"Il erzeugt, das das Gatter 114 öffnet unc --- negatives Potential - V an die Ausgangsleitung für das Signal A₀ anlegt. Ist das Ausgangssignal des Akkumulators 112 Null oder fast" Null dann wird weder das Gatter 113 noch das Gatter 114 geöffnet, so daß auch das Ausgangssignal A_n Null ist. Auf diese Weise hat jedes Fehlersignal Λ, bis D₁ am Ende eines jeden Bildes einen von drei Werten, nämlich + V Null oder - F, und diese Signale werden in dem Speicher 15 gespeichert und bilden Eingangssignale fur den Abtastmodifikator 12 für das nächste Bild. Die Akkumulatoren 112 werden am Ende eines Bildes und nachdem der Speicher 15 die Anteilss'gnaleyi_o> A₁ bis D₁ empfangen hat, geleert.

Die Konstruktion des Abtastmodifikators 12 ist in der rechten Hälfte der Fig. 4 gezeigt. Er umfaßt einen Vervielfacher 33, dem die Wellenform t für die ^-Abtastung von dem Integrator 32 zugeführt wird.

S H ΤΙ" ^{hungSSlgnal für} den Vervielfacher 33 £t das Fehlersignal B₀₁ das Ausgangssignal ist somit ?£f .Γ ^Abtasi^m°difikator enthält auch einen Vervielfaph«-« der dem Vervielfacher 33 entspricht, " Wellenform /' für die F-Abtastung und Λ ^v,^erar°eiten. Das Ausgangssignal

νΓη 43 stTh_er « 7^arb
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Vervielfacher 50

■ , „„ , ■ i' · ^¹" weiterer vervieuacner au is vorgesehen, der das Produkt W bildet, und dieses Produkt wird zwei weiteren Vervielfachern 51 und Jr_PS?n' "5™ vervielfachende Eingangssignale de SgnaleD bzw. D₁ sind. Das Ausganlssilnal von 51 ,st daher Du , und das Ausgangssignal von 52 ist ?'" ■ ^{Zwei we};^tere Vervielfacher 53 und 54 sind vorgesehen, um d,e Produkte C₀I' und C₁/ zu bilden. Die Ausgangssignale der Vervielfacher 33, 51 und 53 Adf ««en 34, 38 und 39 dem Feht .... , ^ _sj_c^ ^_as Modifizie-

Wp^^fj·""!"""""¹⁵¹^ ergibt. In gleicher weise werden die Ausgangssignale der Vervielfacher -w, 52 und 54 durch Addierer 44, 48 und 49 zu dem A₁ addiert, so daß sich das Modifizie- :ur die F-Abtastung ergibt. Beim nächfiir λ -_A--^itsP^ncht daher die A'-Abtastwellenform Funktion ^{ter 2 der WeIleniorm} '· zu der die

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In diesen Funktionen sind die Fehlersignale ent- wesentlichen mit analogen Signalen arbeitet, können weder Null oder von einer festen Größe, aber aus- doch viele der Funktionen mit Digitalsignalen durchgewühltem Vorzeichen. Dann wiiu ein weiterer Vcr- geführt werden, z. B. kann der Abtastgenerator 11 so gleich durchgeführt, in dem das Videosignal, welches ausgestaltet werden, daß er digitale Darstellungen der durch die modifizierte Abtastung erzeugt worden ist, 5 Abtastwellenform erzeugt, die einem Digitalspeicher mit den Zeichen in dem Zeichenspeicher 9 verglichen für die bekannten Zeichensignaldarstellungen angewird, die durch die nichtmodifizierten Abtastwellen- legt werden. In diesem Falle wäre das Videosignal formen t und t' erneut produziert werden. Falls in des Verstärkers 5 in digitaler Form zu quantein, ehe dem Ausgangssignal des Namensspeichers 18 keine die Anlegung an die Korrelationsvorrichtung 8 erÄnderung eintritt, findet eine weitere Stellungsfehler- io folgt. Auch der Stellungsfehlerrechner kann die Form berechnung mit Bezug auf dieselben ausgewählten eines Digitalrechners haben.

Zeichen statt, wobei gleichzeitig weitere Inkremente Es können auch noch andere Faktoren als jene, die

erzeugt und zu den Fehlersignalen /I₀, A₁ bis D₁ ad- oben beschrieben sind, bei der Berechnung der Feh-

diert werden. Dieses Inkrementverfahren der Modi- lersignale, wie A_n, A_x bis D₁ berücksichtigt werden,

fixierung der Abtastung geht so lange weiter unter der 15 Außerdem können die Fehlersignale entsprechend der

Annahme, daß keine Änderung im Ausgang des Spei- Fläche des Feldes, auf dem sie entstehen, bewichtet

chers 18 stattgefunden hat, bis ein Ausgangssignal werden.

aus dem Wähler 16 erscheint, der einen Grad von Es kann wünschenswert sein, in dem Zeichenspei-Übereinstimmung anzeigt mit dem ausgewählten Zei- eher 9 für die Zeichen mehr als eine Darstellung eines chen, der oberhalb eines bestimmten Schwellwertes 20 jeden bekannten Zeichens zu speichern, so daß beliegt und wenigstens einen vorbestimmten Wert grö- trächtliche Abweichungen von den normalen Maßen ßer ist ais die nächsthöhere Korrelation. Wenn am und Orientierungen berücksicht werden können. Es Ende eines Bildes das Ausgangssignal in dem Na- kann sogar wünschenswert sein, das System so auszumensspeicher 8 geändert wird, arbeitet der Umsetzer gestalten, daß es Zeichen in allen Winkellagen er-22 so, daß er verhindert, daß die Inkrementsignale 25 kennt, selbst auf dem Kopf stehende Zeichen. Um A₀, A₁ bis D₁, die während des fraglichen Bildes die Wirkung einer Drehung des gespeicherten Zeidurch Fehlerbildungsschaltungen 101 bis 110 er- chens um 90 bis 180° in dem Zeichenspeicher 9 zu zeugt wurden, zu dem Speicher 15 weitergeleitet erzielen, ist es lediglich erforderlich, die Signale für werden. den Zeichenspeicher 9 zu vertauschen oder umzu-

Die Erfindung ist besonders bei der Erkennung 30 kehren. In dieser Weise wird man vier verschiedene

handgeschriebener großer Buchstaben anwendbar, Orientierungen der bekannten Zeichen erhalten, die

aber sie kann auch auf anderen Gebieten der Zei- um 9CP gegeneinander versetzt sind,

chenerkennung angewandt werden, beispielsweise in Neben anderen Abwandlungen kann es wünschens-

der Medizin, wo Bilder von Standardform in Größe wert sein, die Zeichenfläche iii mehr als vier Gebiete

und Gestalt voneinander abweichen. Eine andere 35 vermittels des Quadrantenflächenwählers 14 aufzutei-

Anwendung der Erfindung ist die automatische Navi- len, in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin-

gation eines Flugzeuges, indem ein Bild des Bodens dung sind neun Gebiete verwendet. Die erfindungs-

mit Fotografien verglichen wird. Für manche dieser gemäße Vorrichtung kann auch Adaptiertechniken

Anwendungen wäre ein Lichtpunktabtaster nicht be- anwenden, so daß die in den Zeichcnspeichcr 9 ein-

sonders geeignet, und es könnte statt dessen eine Art 40 geführten Zeichen von der Vorrichtung von bekann-

Fernsehkamera oder eine andere Abtastvorrichtung ten Zeichen abgeleitet werden,

verwandt werden. Die Erfindung ist auch nicht auf das Verfahren

Die Ausrichtung der unbekannten Zeichen mit den beschränkt, welches zur Bildung der elementaren

bekannten Zeichen wird am besten verwirklicht, wenn Fehlersignale mit Bezug auf F i g. 1 beschrieben wor-

man niedrige Frequenzkomponenten des Videosignals 45 den ist. Ein ähnliches Ergebnis kann man dadurch

aus dem Verstärker S und der Videosignale des Zei- erhalten, daß man das Produkt aus dem Videosignal

chenspeichers 9 benutzt. Es ist aber auch möglich, des Verstärkers 5 und dem ausgewählten gespeicher-

daß höhere Frequenzen berücksichtigt werden kön- ten Zeichen bildet, ein zweites Produkt des Video-

nen, und zwar bei der endgültigen Prüfung, ob die signals und einer verzögerten Version des gespei·

Zeichenerkennung richtig ist. 50 cherten Zeichens bildet und daraus die Differenz dei

Obgleich die oben beschriebene Vorrichtung im beiden Produkte bildet. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Zeichenerkennung,

c) mit ^iner Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Abtastwellenform des unbekannten Zeichens mit den gespeicherten Abtastwellenformen und zur Ableitung von Fehlersignalen entsprechend den Unterschieden zwischen den verglichenen Wellenformen, ^1S

e) mit einer Einrichtung, die anspricht, wenn das Fehlersignal den Schwellwert nicht über- ^ao steigt und das unbekannte Zeichen als das bekannte Zeichen identifiziert, dessen Wellenform bei Vergleich mit der Abtastwe'.lenform des unbekannten Zeichens das Fehlersignal ergab,

f) und mit einer Einrichtung, die das Überschreiten des Schwellwertes durch das Fehlersignal feststellt und die Abtastung der unbekannten Wellenform im Sinne einer Verringerung des Fehlersignals modifiziert und dann die Einrichtungen c, d, e und f erneut in Tätigkeit setzt,