DE1774672C3

DE1774672C3 - Einrichtung zur automatischen Zeichenerkennung

Info

Publication number: DE1774672C3
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: 1979-08-09
Also published as: DE1774672B2; JPS5424809B1; DE1774672A1; US3727183A; GB1234941A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Zeichenerkennung,

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

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

c) mit einer ersten 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 zweiten 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 Abtastwcllcnform bei Vergleich mit der Abtastwellenform des unbekannten Zeichens das Fehlersignal ergab, und

f) mit einer weiteren, mit der ersten Vergleichseinrichtung verbundenen Einrichtung, die das Überschreiten des Schwellwertes durch das Fehlersignal festgestellt und das Abtastmuster 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. Hierbei wird das unbekannte Zeichen seriell mit den bekannten Zeichen verglichen, wodurch ein erhöhter Zeitaufwand für den Vergleich bedingt ist.

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«, YoI. 8, Nr. 12, Mai 1966, 3.1791 und 1702, 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 Buchstaben bei der Abtasthöhe erfolgt, bei der sich bei der Abtastung des ersten, der Bedienungsperson bekannten Zeichens die beste Übereinstimmung ergeben hat Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß eine Bedienungsperson vorhanden sein muß, die das erste zu erkennende Zeichen kennen, also ablesen muß und die die Abtasthöhe für d^;e späteren Abtastvorgange 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 Zeichens zu ermöglichen, ohne daß Bedienungspersonen oder ein großer apparativer Aufwand erforderlich sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erste Vergleichseinrichtung gleichzeitig die Abtastwellenform des unbekannten Zeichens mit allen gespeicherten Abtastwellenformen der bekannten Zeichen vergleicht, und daß die weitere Einrichtung bei jedem Abtastzyklus auf das kleinste Fehlersignal, das durch den gleichzeitigen Vergleich gewonnen worden ist, anspricht und eine Modifikation des Abtastmusters abhängig von der Abtastwellenform jenes bekannten Zeichens, von dem das kleinste Fehlersignal gewonnen worden ist, bewirkt.

Bei der erfindungsgemäßen Lehre erfolgen die Modifizierungen individuell, so daß sie nicht die gleichen Modifizierungen für jede Abtastwellenform eines Zeichens sind, da die Modifizierungen im Hinblick darauf erfolgt sind, jeweilige und unterschiedliche Fehlersignale klein zu machen. Der Vergleich zwischen der Abtastwellenform des unbekannten Zeichens und den gespeicherten Abtastwellenformen 5" bekannter Zeichen wird parallel ausgeführt, und gerade dies führt zu dem wesentlichen Vorteil der Erfindung, der in einem sehr schnellen Arbeitsablauf der Einrichtung besteht.

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

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

F i g. 2 zeigt das bei der Einrichtung verwendete Abtastmuster bzw. Abtastraster;

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

Fig. 4 zeigt genauer den Abtastgenerator und ⁶S Abtastmpdifikator der Einrichtung gemäß F i g. 3;

F i g. 5 zeigt den in F i g. 3 verwendeten Quadrantenflächenwäh'er:

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

Die in Fig. 1 gezeigte Wellenform α ist ein Teil eines unbekannten Zeichens, das beispielsweise durch Abtasten einer Zeile des Zeichens vermittels einer Aufnahmeröhre oder einem Lichtpunktabtaster 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 Weilenform 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 jedoch 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 6, und es dient zur Modifizierung des Abtastmusters durch die Wellenform α von dem unbekannten Zeichen abgeleitet wurde, so daß die Wellenformen α und b ausgerichtet sind.

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 F i g. 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 auttreten 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 a an beiden Enden überlappen würde, was einen Größenfehler in dem Zeichen, auf das sich die Wellenform α bezieht, anzeigen würde, würde das elementare Übereinstimmungsfehlersignal e aus zwei Impulsen negativer Polarität bestehen, an die sich zwei Impulse positiver Polarität anschließen wurden.

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 uiid zu korrigieren ist. Um diese Schwierigkeit zu meistern, wird die in F i g. 2 gezeigte Methode der Abtastung in dem erläuterten Beispiel der Erfindung angewandt. Das Zeichen wird sowohl durch steigende als auch durch fallende diagonale Zeilen abgetastet. Diese Abtastung läßt sich sehr leicht erzeugen ver-

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mittels zweier Sägezahngeneratoren, einer für die einem bekannten Zeichen anzupassen, selbst wenn e< ^-Koordinatenablenkung und einer für die F-Ko- nicht die richtige Große hätte oder nichi die richt-,, oidinatenablenkung. Die beiden Sägezahn- oder Drei- Stellung. Wenn das Zeichen verzerrt ist, so daß e< eckwellcnfoimen weichen in der Frequenz leicht von- nach einer Seite überliegt wie eine Kursivschrift, läßl einander ab. 5 sich ein Fehlersignal zur Durchführung der Korrek-

M:i dem in F i g. 2 gezeigten Raster überhUeiuht tür wie folgt erzeugen:
der Abtastpunkt Zeichen in Richtungen ansteigender

und abfallender Werte der beiden Koordinaten. Es ^£ Wr« + 'Wrt "" ^(X)_BR — ε(Χ)_Βί = C₀. (7)
kann deshalb hinsichtlich der Polarität des elementaren Ubereinstimmungsfehlersignals ε Zweideutig-'-« Wenn das Zeichen so verzerrt ist, daß die rechte keifen geben. Diese Zweideutigkeiten lassen sich je- Seite relativ zur linken Seite angehoben ist, kann ein doch dadurch lösen, daß man die Polarität der Ab- Fehlersignal zur Korrektur folgende Form haben:
tastwellenformen berücksichtigt. Es sei angenommen, daß die Summe der elementaren abgeleiteten ^f(^)r« + ^ (Y) br ~ z(Y)tl — e(Y)_BL = C₁. (8)
Übereinstimmungsfehlersignale auf Grund der Vor- »5

Zeichenkorrektur bei der vollständigen Abtastung Vom Standpunkt der Stabilität aus gesehen, verhält eines unbekannten Zeichens als Fehlersignal ε be- sich das bis hierhin beschriebene System wie vier unzeichnet wird. Ferner soll angenommen werden, daß abhängige Servoschleifen. Obgleich sechs Fehlerdas Fehlersignal ε, wenn sich der Abtastpunkt so signale erzeugt werden, sind diese nicht unabhängig bewegt, daß sich sowohl die X- als auch die F-Ko- »o und alle durch die resultierenden Bewegungen der ordinaten in demselben Sinn ändern, ε (XY) ist. In Teile des Bildes, die in den vier Quadranten des Feigleicher Weise soll angenommen werden, daß das des liegen, definiert.

Fehlersignal t, wenn sich die X- und die Y-Koordi- Zwei weitere bedeutende Korrekturen können aus naten in unterschiedlichem Sinn ändern, ε (YY) ist den vier Quadranten des Feldes abgeleitet werden. Die ^-Komponente des Fehlersignal ε läßt sich dann »5 Ist das Zeichen so verzerrt, daß die Höhe auf der wie folgt ableiten: rechten Seite sich von der auf der linken Seite unter-

scheidet, kann eine Korrektur vorgenommen werden,

ε{Χ) = ε(ΧΥ) + ε(ΧΥ). (1) _{ändem di}~ y.Abtastwellenfonr. proportional zur

A'-Ablenkung korrigiert wird. Ein Fehlersignal zur

In gleicher Weise ergibt sich die Y-Komponente 30 Steuerung dieser Korrektur lautet:
des Fehlersignals wie folgt:

*(Y)tl - c(Y)bl - *(Y)tr + <Y)br = D₁. (9)
ε(Υ)=-ε(ΧΎ) + ε(ΧΥ). (2)

Hat das obere Ende des Zeichens nicht dieselbe

Nun sollen die A%Fehlersignale aus den vier Qua- 35 Größe wie das untere, ist ein Fehlersignal folgender dranten des Feldes wie folgt bezeichnet werden: Form erforderlich:

_E(X)_TR,_e(X)_TL,e(X)_BR und _C(X)_BL. _C(X)_TL - e(X)_TR - e(X)_BL + e(X)_BR = D₀. (10)

In diesen Ausdrücken bezeichnen TR, TL, BR und 40 £_m weiteres Fehlersignal, das notwendig sein BL jeweils den oberen rechten, den oberen linken, könnte, dient dazu, eine Verzerrung des Zeichens zu den unteren rechten und den unteren linken Qua- korrigieren, die sich durch Größenunterschiede von dranten des Feldes. Eine gleiche Bezeichnung wird Teilen des Zeichens in der linken und der rechten für die Quadrantenkomponente des Y-Feldes ε (Y) Hälfte des Feldes in horizontaler Richtung und in dei gewählt. Unter Benutzung dieser Bezeichnung lassen 45 oberen und unteren Hälfte des Feldes in vertikal« sich dann Fehlersignale für verschiedene Stellungs- Richtung ergeben. Das heißt, daß die Verzerrung, die und Formfehler wie folgt ableiten: durch eine Nichtlinearität des Maßstabes in der X-

Das Fehlersignal für eine Verschiebung parallel und Y-Koordinatenrichtung entsteht, und entsprezur Af-Achse ist dann: chende Fehlersignale gewonnen werden können, wenn

_ 50 die Einrichtung so ausgebildet ist, daß das Feld in

^EWr« + ^Ewi + ^£Wes + fWfii = ^Ao (³) mehr als vier Bezirke unterteilt ist, indem das zui

Ableitung der horizontalen Komponente des Größenfür eine Verschiebung parallel zur Y-Achse: fehlers auf der rechten Seite des Feldes verwendete

Fehlersignale von dem Fehlersignal subtrahiert wird,

eQOr« + e(Y)_TL + e(Y)_BR + e(Y)_BL = A₁. (4) _{55 das von der linken} Hälfte abgeleitet ist, so daß se

die gewünschte ÄT-Abtastkorrektur erzeugt wird

Das Fehlersignal für eine horizontale Komponente Durch Subtraktion des zur Ableitung der vertikaler der Größe ist dann: Komponente des Größenfehlers in dem oberen Tei!

des Feldes verwendeten Fehlersignals von dem Feh-

eOk+ ^(X)_br— ε(Χ)π — s(X)_Bl ~ B₀- (5) 60 iersignal, das von dem unteren Teil abgeleitet ist

wird dann die gewünschte Y-Abtastkorrektur er-Das Fehlersignal für eine vertikale Größenkompo- zeugt.

nenteist: Bei der in Fig. 3 bis 6 dargestellten Vorrichtunf

werden verschiedene Fehlersignale entsprechend der

^£(^)r« + t\Y)TL — e(Y)_BR — e(Y)_BL = B₁. (6) 65 obigen Ausführungen abgeleitet, aber wie zu seher

ist, wird jedes Fehlersignal, wie beispielsweise A₀, A.

Unter Verwendung dieser vier Fehlersignale ist die usw. gequantelt, so daß es einen von drei Weiter Vorrichtung in der Lage, ein unbekanntes Zeichen haben kann, wobei der erste einem positiven Fehlei

entspricht, der zweite (Null) keinem Fehler entspricht des erzeugt, wenn ein weiterer Vergleich zwischen und der dritte einem negativen Fehler. dem unbekannten Zeichen und den Zeichen in dem

Es soll jetzt auf die Fig. 3 bis 6 Bezug genommen Zeichenspeicher 9 durchgeführt wird,
werden. Es sei angenommen, daß das unbekannte, Wenn die Korrelationsvorrichtung 8 arbeitet, erzu erkennende Zeichen der Vorrichtung auf einem 5 zeugt sie Ausgangssignale, die den Grad der Korre-Bogen 1 dargeboten wird in einer Stellung, in der es lation zwischen dem unbekannten Zeichen und den durch einen Lichtpunkt eines Abtasters 2 über ein verschiedenen Zeichen des Zeichenspeichers 9 dar-Linsensyslem 3 abgetastet werden kann. Das von dem stellen. Diese Korrelationssignale werden einem Bogen 1 reflektierte Licht wird durch das Zeichen, Höchstwertwähler 16 zugeführt. Dieser besitzt eine welches abgetastet wird, moduliert und durch eine »° Anzahl von Ausgangsleitungen, die allgemein mit Fotozelle 4 abgetastet, die ein Videosignal erzeugt, dem Bezugszeichen 17 versehen sind, wobei jeweils das durch einen Verstärker 5 verstärkt und dann über eine für jedes Zeichen des Zeichenspeichers 9 vorgeeinen Schwellwertkreis 6 einem Stellungsfehlerrech- sehen ist. Der Höchstwertwähler, der den höchsten ner 7 zugeführt wird. Der Schwellwertkreis 6 begrenzt Wert ausgewählt hat, speist die Leitung, die dem das Videosignal des Verstärkers 5 so, daß das Video- *5 Zeichen entspricht, welches die beste Korrelation mit signal nur zwei Pegel besitzt, wie in dem Teil der dem unbekannter. Zeichen aufweist, und dies wie-Videowellenform bei α in Fig. 1 angedeutet. Das derum veranlaßt einen Namensspeicher 18 über eine Videosignal von dem Schwellwertkreis 6 wird auch Ausgangsleitung 19 ein Signal zu liefern, das dem einer Mehrzahl von Vergleichs- bzw. Korrelations- Namenskode des gewählten gespeicherten Zeichens vorrichtungen 8 zugeführt, die jeweils aus einem ²⁰ entspricht. Das gleiche Signal öffnet eines von zwei Zeichenspeicher 9 einzelne Videosignale empfangen, Eingänge aufweisenden UND-Gattern 20 für die die verschiedenen gespeicherten Zeichen ent- nächste Bildabtastung, so daß das Videosignal des sprechen. Die vielen Leitungen, die von dem Zei- Zeichenspeichers 9, welches dem gewählten Zeichen chenspeicher 9 ausgehen, sind in der Zeichnung entspricht, vermittels eines entsprechenden UND-durch eine einzige dicke Linie 10 dargestellt. In dem ²5 Gatters 20 dem Stellungsfehlerrechner 7 zugeführt Beispiel, welches hier beschrieben wird, speichert der werden kann. Der Stellungsfehlerrechner 7 ist so in Zeichenspeicher 9 die bekannten Zeichen als visuelle der Lage, während des nächsten Bildes Fehlersignale Darstellungen derselben Art, wie sie dem Abtaster 2 εΑ' und ε Y zu erzeugen. Falls als Ergebnis der Modargeboten werden, und die Signale werden von dem difizierung der Abtastwellenformen für den Ab-Zeichenspeicher 9 wiedergegeben, je nach Erforder- 3° taster 2 die Korrelationsvorrichtung 8 das Zeichen, nis vermittels einem oder mehrerer Abtaster ähnlich welches aus dem Zeichenspeicher 9 ausgewählt wordem Abtaster 2. den ist, ändert, ändert sich das Ausgangssignal des

Die Abtastmuster bzw. die Abtastgrundwellenfor- Namenspeicher 18 in entsprechender Weise, wenn men der Vorrichtung werden durch einen Abtast- das eingetreten ist, wird ein Signal, welches diese generator 11 erzeugt, der zwei symmetrische Säge- 35 Änderung anzeigt, von dem Namenspeicher 18 über zahnwellenformen von etwas unterschiedlicher Fre- eine Leitung 21 einem Umsetzer 22 zugeführt, der, quenz erzeugt, um einen Grundraster, wie in F i g. 2 wie weiter unten beschrieben werden wird, arbeitet, dargestellt, zu schaffen. Diese beiden Wellenformen Weitere Inkremente für die Fehlersignale in dem sind mit den Symbolen t und t' bezeichnet, wobei t Speicher 15 werden dann auf den Fehler bezogen, die horizontale (X) Abtastgrundwellenform wieder- ⁴° der zwischen dem unbekannten Zeichen und dem aus gibt und t' die vertikale Abtastgrundwellenform. dem Zeichenspeicher 9 ausgewählten Zeichen in den Beide Wellenformen / und t' werden dem Zeichen- nachfolgenden Abtastungen festgestellt wird. ·

speicher direkt zugeführt, um die darin enthal- Wie aus F i g. 4 hervorgeht, weist der Abtastgenetenen Abtaster für die Lichtpunkte zu steuern. Sie rator H einen Oszillator 30 auf, der eine Sinuswerden aber auch den Abtastspulen des Abtasters 2 ^4S schwingung der für die Sägezahnwellenform für die zugeführt, in diesem Fall jedoch über einen Abtast- A"-Abtastung erforderlichen Frequenz erzeugt. Diese modifikator 12, der weiter unten mit Bezug auf Sinuswelle wird zu einer rechteckigen Wellenform :

F i g. 4 ausführlich beschrieben werden wird. Beim durch einen Generator 31 umgeformt, und die rechtnormalen Betrieb der Vorrichtung wird die Wellen- eckige Wellenform wird in einem Integrator 32 so form des unbekannten Zeichens mit der Wellenform ⁵° integriert, daß eine symmetrische Sägezahnwellen- ί

verglichen, 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 y-Abtastung erzeugt. Diese Sinus- ψ

Abtastung. Die Fehlersignale εΧ und ε Y werden mit schwingung wird in eine rechteckige Wellenform %

Bezug auf ein Zeichen errechnet, welches aus dem⁵⁵ durch den Rechteckgenerator41 umgewandelt, die ;

Zeichenspeicher 9 bei dem unmittelbar vorangehen- wiederum in einem Integrator 42 zu einer symme- i

den Bild ausgewählt worden ist. Diese Fehlersignale frischen Sägezahnwellenform t' umgewandelt wird. S

werden vermittels einer analytischen Schaltung 13 Diese Wellenformen t und t' werden, wie bereits er- ΐ

verarbeitet, so daß sich Fehlersignale A₀ bis D₁, wie wähnt, an den Zeichenspeicher 9, den Abtastmodi- |

oben erwähnt, ergeben. Bei der Erzeugung dieser⁶" fikatorl2 und den Quadrantenflächenwähler 14 an- |

Fehlersignale verwendet die analytische Schaltung 13 gelegt Sie werden auch an den Stellungsfehlerrech- |

auch die Ausgangssignale eines Bezirks- bzw. Qua- ner 7 angelegt. |

drantenflächenwählers 14, dessen Eingangssignal Der Quadrantenflächenwähler 14 ist in Fig. 5 \

von dem Abtastgenerator 11 abgeleitet ist. Die dargestellt und enthält vier Schwellwertschaltungen k

FehlersignaleA₀ bis D₁, die durch die analytische⁶⁵ 60, 61, 62 und 63. Die Wellenform / der AVAb- |

Schaltung 13 erzeugt werden, werden in einem Spei- tastung wird den Schwellwertschaltungen 60 und 62 |

eher 15 gespeichert, der Eingangssignale für den Ab- angelegt und die Wellenform für Y-Abtastung den §

tastmodinkator 12 während des nächstfolgenden BiI- Schwellwertschaltungen 61 und 63. Diese Schwell- s

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wertschaltungen 60 und 61 sind so aufgebaut, daß gebnisse während einer Zeitspanne integrieren, die sie ein Ausgangssignal nur dann liefern, wenn die gleich einer elementaren Abtastung in jeder Richtung entsprechenden Eingangssignale positiv sind, wäh- des in Fig. 2 gezeigten Rasters ist. Die Beiträge zu rend die SchwellwertschalUingen 62 und 63 nur dann dem Fehlersignal eX gelangen parallel an UND-ein Ausgangssignal liefern, wenn die entsprechenden 5 Gatter 92 bis 95 mit zwei Eingängen, in deren zweite Eingangssignale negativ sind. Die vier Ausgangs- Eingänge jeweils Signale TR, TL, BR und BL eingesignale dieser Schwellwertschaltungen werden dann speist werden, die durch den Quadrantenflächenwähpaarweise an vier jeweils zwei Eingänge aufweisende ler 14 geliefert werden, der in Fig. 5 gezeigt ist. In UND-Gatter 64 bis 67 angelegt, die, wie das aus gleicher Weise gelangen Beiträge zu dem Fehler-Fig. 5 zu ersehen ist, Ausgangssignale erzeugen, io signal«Y von dem Subtrahierer91 an vier UND-wenn die Abtastung in dem oberen rechten, in dem Gatter 96 bis 99 mit jeweils zwei Eingängen, wobei oberen linken, in dem unteren rechten bzw. in dem deren zweite Eingänge jeweils mit den zuvor geunteren linken Quadranten des Feldes erfolgt. nannten Quadrantensignalen gespeist sind. Auf diese Fig. 6 (die in zwei Teile 6a und 6b geteilt ist) Weise werden eine Reihe von Elementarbeiträgen zu zeigt den Aufbau des Stellungsfehlerrechners 7. Die 15 den acht Quadrantenfehlersignalen gewonnen, die für Weüenformen α und b (Fig. I), die jeweils von dem die Bildung der Fehlersignale A ₀, A₁ bis D₁ erforder-Schwellwertkreis 6 und dem Zeichenspeicher 9 ab- lieh sind. Diese Signale gelangen in eine Matrix 100, geleitet sind, gelangen an Klemmen 70 und 71. Die die entsprechende Ausgangsimpulszüge erzeugt, von Wellenform α an der Klemme 70 gelangt parallel an denen jeweils jeder Impuls einen Elementarbeitrag zu einen Addierer 47 und an einen Subtrahierer 73. Die 20 dem einen oder anderen der zuvor genannten Fehler-Wellenform b gelangt von der Klemme 71 parallel signale A₀, A₁ bis D₁ liefert. Der Aufbau der Matrix an die anderen Eingänge des Addierers 47 und den ist nicht gezeigt, da sie lediglich viele Kombinations-Subtrahierer 73, während das Ausgangssignal des verstärker enthält, von denen einige phasenumkeh-Addierers 47 an einen Differenzierer 72 gelangt. Die rend und in solcher Weise miteinander verbunden Ausgangssignale des Differenzierers 72 und des Sub- 25 sind, daß sie an den entsprechenden Ausgängen eletrahierers 73 sind jeweils die Signale c und d der mentare Beiträge zu der. verschiedenen Fehlersigna-Fig. 1. und sie werden in einem Multiplizierer74 !en/I₀, A₁ bis D₁ entsprechend den obengenannten multipliziert, und das Produkt e gelangt parallel an Gleichungen liefern. Die jeweiligen Impulszüge geein Paar von UND-Gattern 75 und 76 mit jeweils langen in Fehlerformkreise 101 bis 108, die alle gleizwei Eingängen. Die zweiten Eingangssignale für die 30 chen Aufbau haben. Wie im Falle des Fehlerform-UND-Gatter 75 und 76 kommen von einem Rieh- kreises 101 gezeigt, weist jeder von ihnen einen relungsdiskriminator, der aus einem Differenzierer 77 versiblen Akkumulator 112 auf, der ein Potential und zwei Schwellwertkreisen 78 und 79 besteht. Das während eines Bildfehlerrechnungsvorganges liefert, Eingangssignal zu dem Differenzierer 77 ist die WeI- das positiv, negativ oder Null ist, je nach der relalenform t für die ΑΓ-Abtastung, und das Eingangs- 35 tiven Zahl positiver und negativer Impulse, die von signal für die Schwellwertkreise 78 und 79 ist das der Matrix 100 ankommen. Ist am Ende des Feldes Ausgangssignal des Differenzierers 77. Die Schwell- das entwickelte Potential positiv, so wird ein Analogwertkreise 78 und 79 erzeugen jeweils Ausgangs- gatter 113 geöffnet, um ein festes positives Potential signale, wenn die Ableitung von t positiv und negativ + ν an die Ausgangsklemme für das Fehlersignal A₀ ist. Ist die Ableitung positiv, so wird ein Gatter 75 40 zu liefern. Ist andererseits das akkumulierte Signal und das Ausgangssignal e von dem Multiplizierer 74 j_n dem Akkumulator 112 negativ, so wird ein AusanUND-Gatter 80 und 81 mit zwei Eingängen gelegt, gangssignal erzeugt, das das Gatter 114 öffnet und Ist die Ableitung t negativ, so gelangt das Ausgangs- ein festes negatives Potential — V an die Ausgangssignal e durch das UND-Gatter 76 des Multiplizie- leitung für das Signal A₀ anlegt. Ist das Ausgangsrers74 zu einem Phasenumkehrkreis 82 und dann zu 45 signal des Akkumulators 112 Null oder fast Null, UND-Gattern 83 und 84 mit zwei Eingängen. dann wird weder das Gatter 113 noch das Gatter 114 Für die Wellenform t' der y-Abtastung ist ein geöffnet, so daß auch das Ausgangssignal A₀ Null ist. RichtunPidiskriminator vorgesehen, der einen Diffe- Auf diese Weise hat jedes Fehlersignal A₁ bis D₁ am renzierer 85 und zwei Schwellwertkreise 86 und 87 Ende eines jeden Bildes einen von drei Werten, nämaufweist. Die zuletzt genannten erzeugen jeweils 5° Hch + V, Null oder — V, und diese Signale werden Ausgangssignale, wenn die Richtung der y-Abtastung in dem Speicher 15 gespeichert und bilden Eingangspositiv und negativ ist, und diese Ausgangssignale signale für den Abtastmodifikator 12 für das nächste dienen als Vorbereitungssignale für die UND-Gatter Bild. Die Akkumulatoren 112 werden am Ende eines 80, 81, 83 und 84. Die Ausgangssignale der UND- Bildes und nachdem der Speicher 15 die Anteils-Gatter 80 und 84 werden kombiniert und bilden ele- 55 signale A₀, A₁ bis D₁ empfangen hat, geleert,
mentare Beiträge zu dem Fehlersignal ε(ΧΥ), und die Die Konstruktion des Abtastmodifikators 12 ist in Ausgangssignale der UND-Gatter 81 und 83 werden der rechten Hälfte der Fig. 4 gezeigt. Er umfaßt kombiniert und bilden elementare Beiträge zu dem einen Vervielfacher 33, dem die Wellenform t für die Fehlersignal ε (XY). ^"-Abtastung von dem Integrator 32 zugeführt wird. Jeder elementare Beitrag zu den Fehlersignalen 6° Tj₃₅ Vervielfachungssignal für den Vervielfacher 33 ε(ΧΥ) und ε(XY) gelangt zu einem Addierer 90, der ist das Fehlersignal B₀, das Ausgangssignal ist somit einen elementaren Beitrag zu dem Fshlersignal X für B_Qt. Der Abtastmodifikator enthält auch einen Verjede vollständige elementare Abtastung in jeder Rieh- vielfacher 43. der dem Vervielfacher 33 entspricht, tung des in F i g. 2 gezeigten Rasters und an einen jedoch die Wellenform t' für die y-Abtastung und Subtrahierer 91 liefert, der einen gleichen Beitrag zu 65 das Fehlersignal B₁ verarbeiten. Das Ausgangssignal dem Fehlersignal ε Y erzeugt. Aus diesem Grund von 43 ist daher B₁1'. Ein weiterer Vervielfacher 50 müssen der Addierer 90 und der Subtrahierer 91 in- ist vorgesehen, der das Produkt«' bildet, und dieses tegrierende Eigenschaften haben, so daß sie ihre Er- Produkt wird zwei weiteren Vervielfachern 51 und

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52 zugeführt, deren vervielfachende Eingangssignale sonders geeignet, und es könnte statt dessen eine Art die Signale D₀ bzw. D₁ sind. Das Ausgangssignal von Fernsehkamera oder eine andere Abtastvorrichtung 51 ist daher D_nIt', und das Ausgang^gnal von 52 ist verwandt werden.

D_x ti. Zwei weitere Vervielfacher S3 und 54 sind vor- Die Ausrichtung der unbekannten Zeichen mit den

gesehen, um die Produkte C₀ i und C₁ 1 zu bilden. 5 bekannter- Zeichen wird am besten verwirklicht, wenn Die Ausgangssignale der Vervielfacher 33, 51 und 53 man niedrige Frequenzkomp->nenten des Videosignals werden vermittels Addieren 34, 38 und 39 dem Feh- aus dem Verstärker 5 und der Videosignale dps Zeilersignal A₀ zuaddiert, wodurch sich das Modifizie- chenspeichers 9 benutzt. Es ist aber auch möglich, rungssignal für die Ä'-Abtastung ergibt. In gleicher daii höhere Frequenzen berücksichtigt, werden kön-Weise werden die Ausgangssignale der Vervielfacher ίο nen, und zwar bei der endgültigen Prüfung, ob die 43, 52 und 54 durch Addierer 44, 48 und 49 zu eiern Zeichenerkennung richtig ist.
Fehlersignal A, addiert, so daß sich das Modifizie- Obgleich die oben beschriebene Vorrichtung im rungssignal für die y-Abtastung ergibt. Beim nach- wesentlichen mit analogen Signalen arbeitet, können sten Bild entspricht daher die A'-Abtastwellenforn: doch viele der Funktionen mit Digitalsignalen durchfür den Abtaster 2 der Wellenform t, zu der die 15 geführt werden, z. B. kann der Abtastgenerator 11 so Funktion ausgestaltet werden, daß er digitale Darstellungen der

A₉ + B_ot -r- D_ot't + C_oi' (11) Abtast wellen form erzeugt, die einem Digitalspeicher

für die bekannten Zeichensignaldarstellungen angeaddiert wird. Die Abtastwellenform für Y ergibt sich legt werden. In diesem Falle wäre das Videosignal demgemäß durch die Wellenform t', zi; der die Funk- 2° des Verstärkers 5 in digitaler Form zu quantein, ehe tion die Anlegung an die Korrelationsvorrichtung 8 er-

A j -<- B₁i + D₁ ti + C₁ 1 (12) folgt. Auch der Stellungsfehlerrechner kann die Form

eines Digitalrechners haben,
addiert ist. Es können auch noch andere Faktoren als jene, die

In diesen Funktionen sind die Fehlersignale ent- ²5 oben beschrieben sind, bei der Berechnung der Fehweder Null oder von einer festen Größe, aber aus- lersignale, wie A₀, A_x bis D₁ berücksichtigt werden, gewähltem Vorzeichen. Dann wird ein weiterer Ver- Außerdem können die Fehlersignale entsprechend der gleich durchgeführt, in dem das Videosignal, welches Fläche des Feldes, auf dem sie entstehen, bewichtet durch die modifizierte Abtastung erzeugt worden ist, werden.

mit den Zeichen in dem Zeichenspeicher 9 verglichen 3° Es kann wünschenswert sein, in dem Zeichenspeiwird, die durch die nichtmodifizierten Abtastwellen- eher 9 für die Zeichen mehr als eine Darstellung eines formen t und t' emeut produziert werden. Falls in jeden bekannten Zeichens zu speichern, so daß bedem Ausgangssignal des Namensspeichers 18 keine trächtliche Abweichungen von den normalen Maßen Änderung eintritt, findet eine weitere Stellungsfehler- und Orientierungen berücksicht werden können. Es berechnung mit Bezug auf dieselben ausgewählten 35 kann sogar wünschenswert sein, das System so auszu-Zeichen statt, wobei gleichzeitig weitere Inkremente gestalten, daß es Zeichen in allen Winkellagen ererzeugt und zu den Fehlersignalen A₀, A₁ bis D₁ ad- kennt, selbst auf dem Kopf stehende Zeichen. Um diert werden. Dieses Inkrementverfahren der Modi- die Wirkung einer Drehung des gespeicherten Zeifizierung der Abtastung geht so lange weiter unter der chens um 90 bis 180° in dem Zeichenspeicher 9 zu Annahme, daß keine Änderung im Ausgang des Spei- 40 erzielen, ist es lediglich erforderlich, die Signale für chers 18 stattgefunden hat, bis ein Ausgangssignal den Zeichenspeicher 9 zu vertauschen oder umzuaus dem Wähler 16 erscheint, der einen Grad von kehren. In dieser Weise wird man vier verschiedene Übereinstimmung anzeigt mit dem ausgewählten Zei- Orientierungen der bekannten Zeichen erhalten, die chen, der oberhalb eines bestimmten Schwellwertes um 90° gegeneinander versetzt sind,
liegt und wenigstens einen vorbestimmten Wert grö- 45 Neben anderen Abwandlungen kann es wünschensßer ist als die nächsthöhere Korrelation. Wenn am wert sein, die Zeichenfläche in mehr als vier Gebiete Ende eines Bildes das Ausgangssignal in dem Na- vermittels des Quadrantenflächenwählers 14 aufzuteimensspeicher 8 geändert wird, arbeitet der Umsetzer len, in einein anderen Ausführungsbeispiel der Erfin-22 so, daß er verhindert, daß die Inkrementsignale dung sind neun Gebiete verwendet. Die erfindungs- A₀, A₁ bis D₁, die während des fraglichen Bildes 50 gemäße Einrichtung kann auch Adaptiertechniken durch Fehlerbildungsschaltungen 101 bis 108 er- anwenden, so daß die in den Zeichenspeicher 9 einzeugt wurden, zu dem Speicher 15 weitergeleitet geführten Zeichen von der Vorrichtung von bekannwerden, ten Zeichen abgeleitet werden.

Die Erfindung ist besonders bei der Erkennung Die Erfindung ist auch nicht auf das Vorgehen

handgeschriebener großer Buchstaben anwendbar, 55 beschränkt, welches zur Bildung der elementaren aber sie kann auch auf anderen Gebieten der Zei- Fehlersignale mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worchenerkennung angewandt werden, beispielsweise in den ist. Ein ähnliches Ergebnis kann man dadurch der Medizin, wo Bilder von Standardform in Größe erhalten, daß man das Produkt aus dem Videosignal und Gestalt voneinander abweichen. Eine andere des Verstärkers 5 und dem ausgewählten gespeicher-Anwendung der Erfindung ist die automatische Navi- 60 ten Zeichen bildet, ein zweites Produkt des Videogation eines Flugzeuges, indem ein Bild des Bodens signals und einer verzögerten Version des gespeimit Fotografien verglichen wird. Für manche dieser cherten Zeichens bildet und daraus die Differenz der Anwendungen wäre ein Lichtpunktabtaster nicht be- beiden Produkte bildet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen Zeichenerkennung,

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

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,

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

f) mit einer weiteren, mit der ersten Veigleichseinrichtung verbundenen Einriebtung, die das Überschreiten des Schwellweites durch das Fehlersignal feststellt und das Abtastmuster im Sinne einer Verringerung des Fehlersignals modifiziert und dann die Einrichtungen c, d, e und f erneut in Tätigkeit setzt,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vergleichseinrichtung (8) gleichzeitig die Abtastwellenform des unbekannten Zeichens nut allen gespeicherten Abtastwellenformen der bekannten Zeichen vergleicht, und daß die weitere Einrichtung (7, 13, 15, 16, 18, 20, 22) bei jedem Abtastzyklus auf das kleinste Fehlersignal, das durch den gleichzeitigen Vergleich gewonnen worden ist, anspricht und eine Modifikation des Abtastmusters abhängig von der Abtastwellenform jenes bekannten Zeichens, von dem iMs kleinste Fehlersignal gewonnen worden ist, bewirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster das unbekannte Zeichen vermittels eines Rasters von diagonalen Linien abtastet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Fehler-Signalen erzeugt wird, die Registrierungsfehler verschiedener Art zwischen dem unbekannten Zeichen und dem bekannten, jeweils aus dern Speicher ausgewählten Zeichen darstellen, wobei die verschiedenen Fehlersignale zur Erzeugung verschiedener Modifikationen des Abtastmusters für den Abtaster verwandt werden.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur verschiedenen Kombination von Si-65 gnalen vorgesehen sind, die den Unterschied der Darstellung zwischen dem abgetasteten Zeichen und dem jeweils ausgewählten bekannten Zcichen in verschiedenen Gebieten des Abtastfeldes darstellen, wodurch eine Mehrzahl verschiedener Fehlersignale erzeugt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastmuster des Abtasters 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 unbekannten Zeichens mit Bezug auf das jeweils ausgewählte bekannte Zeichen entspricht.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlersig'nal erzeugt wird, das einem Unterschied in der Größe des unbekannten Zeichen relativ zum jeweils ausgewählten bekannten Zeichen entspricht.

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