DE19508203C2 - Verfahren zur Schräglagenkorrektur bei maschinellem Lesen von Schriften - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schräglagenkorrektur bei maschinellem Lesen von Schriften. Maschinelle Lesesysteme werden z. B. in Briefverteilanlagen eingesetzt, um die Verteilung von Postsendungen entsprechend der gelesenen Postleitzahlen in die bestimmten Postleitzahlen zugeordneten Verteilfächer zu steuern.

Maschinelle Lesesysteme lassen sich in zwei Teilsysteme gliedern, von denen das erste die Aufgabe der Bildvorbereitung und das zweite die Aufgabe der eigentlichen Erkennung hat. Die zu erkennenden Zeichen liegen zunächst im optischen Bereich vor und werden für die weitere Verarbeitung mittels eines Abtasters, vorzugsweise eines integrierten Halbleiterabtasters gewandelt. Für die weitere Verarbeitung wird die kontinuierlich gemessene Schwärzung im allgemeinen unmittelbar in eine Schwarz Weiß-Entscheidung, also schwarze und weiße Bildpunkte (Pixel) gewandelt. Aus diesem Abbild der Vorlage werden Schriftfelder, Textzeilen und schließlich die einzelnen Zeichen herauspräpariert. Weiterhin werden Schräglagen der einzelnen Schriftfelder, Textzeilen oder einzelnen Zeichen korrigiert. In Anschriften-Lesern und sonstigen Lesegeräten kommt es vor, daß die Schriftzeichen eines Adreßblocks oder sonstigen Schriftfeldes wegen schrägen Briefeinlaufs, wegen schräg aufgeklebter Adreßfelder oder wegen sonstiger verdrehter Schriftfelder verdreht eingelesen werden. Das kann zu einer Verringerung der Erkennungsleistung führen und vor allem Probleme bei der Segmentierung der Schriftfelder mit sich bringen, weil bei der Segmentierung eine Verdrehung der einzelnen Zeile aus dem orthogonalen Raster die Weißwegsuche und die Trennung verklebter Schriftzeichen erschweren oder gar verhindern kann. Die Drehlagenkorrektur auf Schriftfeld- und Schriftzeilenebene verringert die negativen Auswirkungen der Verdrehung der Schriftzeichen. Dabei ist es nicht ausreichend, die Schriftfelder, Schriftzeilen oder Zeichen durch eine einfache Verschiebung orthogonal auszurichten, diese müssen vielmehr vollständig in ihrer Drehlage korrigiert werden. Eine Drehlagenkorrektur in einer maschinellen Lesevorrichtung besteht aus zwei Schritten. Zuerst muß die Drehlage (d. h. der Drehwinkel) des gedrehten Schriftfeldes bestimmt werden, dann können die Einzelzeichen, die Worte, Schriftzeilen oder das gesamte Schriftfeld mittels eines geeigneten Verfahrens in die Normallage zurückgedreht werden.

Bekannte Vorrichtungen und Verfahren führen eine erforderliche Drehung mittels komplexer Rechnungen aus, die eine lange Rechenzeit erfordern und somit die Lesegeschwindigkeit des Lesegerätes bei erforderlichen Korrekturen der Drehlage stark herabsetzen.

Aus der DE 38 23 622 A1 ist ein Verfahren zum maschinellen Lesen von Schriften bekannt, bei denen eine Schräglagenkorrektur durchzuführen ist. Hierbei erfolgt die Schräglagenkorrektur durch ein horizontales und!oder vertikales Scheren der Zeichen, Schriftzeilen oder Schriftfelder.

Aus der US 50 50 225 ist es bekannt, Drehlagenkorrekturen durch ein Pressen und Dehnen (Skalieren) des Bildes und anschließenden horizontalen und vertikalen Scherens der einzelnen Bildpunkte des skalierten Bildes auszuführen, was eine große Rechenmenge und somit eine lange Rechenzeit erforderlich macht. Zur Reduzierung dieser erforderlichen Rechenzeit schlägt die vorgenannte Schrift vor, nach dem Skalieren die erste Spalte des Bildes horizontal und vertikal zu scheren und anschließend die noch fehlenden Bildpunkte mit einem Bresenham′s Liniengenerator zu berechnen. Doch auch dieses Verfahren benötigt insgesamt noch verhältnismäßig viel Zeit.

In den meisten Fällen sind nur geringe Drehlagenkorrekturen für die zu lesenden Schriften erforderlich

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, welche das Zurückdrehen um relativ kleine Winkel (max.20 bis 30 Grad) mit ausreichender Genauigkeit in möglichst kurzer Zeit ausführt. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine dem Drehen eines Zeichens absolut entsprechende Darstellung erfordert neben dem horizontalen und vertikalen Scheren des Zeichens auch noch entsprechendes Pressen und Dehnen. So sind für eine einer Drehung entsprechende Darstellung nach dem horizontalen Scheren erst ein horizontales Pressen und vertikales Dehnen vor dem vertikalen Scheren erforderlich. Sofern zuerst vertikal geschert wird, ist anschließend ein vertikales Pressen, dann ein horizontales Dehnen und schließlich horizontales Scheren erforderlich. Diese Vorgehensweise erfordert aber sehr viel Zeit. Erfindungsgemäß kann auf das horizontale bzw. vertikale Pressen und Dehnen bei kleinen Winkeln verzichtet werden. Im Normalfall wird erfindungsgemäß sowohl horizontal wie vertikal geschert. Die optimale Reihenfolge richtet sich nach dem zu lesenden Schrifttyp. So wird bei zu lesenden Handschriften die Erkennungsleistung am besten, wenn zunächst vertikal und dann horizontal geschert wird. Bei Maschinenschriften ist es vorzuziehen, zunächst horizontal und dann vertikal zu scheren. Sollen mit einer Vorrichtung bzw. mit einem Verfahren sowohl Hand- wie Maschinenschriften gelesen werden, ist es besonders vorteilhaft, zunächst horizontal und dann vertikal zu scheren. Es kann auch ausreichend sein, eine einzige Scherung vorzunehmen. Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, die Werte von i x tan α bzw. j x tan α als gerundete Integerwerte zu den Spalten- bzw. Zeilenindizes zu addieren. Der durch die Stufung entstehende Fehler wirkt sich vor allem an den Rändern aus und beeinträchtigt so die Erkennungsleistung kaum.

Vorteilhaft ist es auch, die gerundeten Werte von i x tan α bzw. j x tan α als gerundete Werte für die auftretenden Winkelverdrehungen in einem Puffer zu speichern, so daß sie nur noch zu den Zeilen- bzw. Spaltenindex-Werten hinzuaddiert werden müssen.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein vereinfachtes Rasterbild eines Buchstabens A mit Zeilen- und Spaltenindex.

Fig. 2 Eine Tabelle mit den zeilenweisen 0-1- und 1-0-Übergängen (Kantencode) des Rasterbildes aus Fig. 1.

Fig. 3 Eine Tabelle mit den gerundeten i x tan o′ Werten für die entsprechenden Zeilen- und Spaltenindizes.

Fig. 4 Eine Tabelle mit den Indexwerten der 0-1 und 1-0 Übergänge des horizontal gescherten Buchstabens.

Fig. 5 Die Tabelle aus Fig. 4, überführt in einen Spaltenkantenpuffer.

Fig. 6 Den Spaltenkantenpuffer aus Fig. 5, vertikal geschert mit den Werten für die Spaltenindizes aus Fig. 3.

Fig. 7 Das Binärrasterbild einer handgeschriebenen Ziffer 3.

Fig. 8 Das Binärrasterbild der Ziffer 3 aus Fig. 7, wenn diese um 20 Grad gedreht gelesen wird.

Fig. 9 Das Bild aus Fig. 8 horizontal geschert.

Fig. 10 Das Bild aus Fig. 9 vertikal geschert.

In den Figuren bezeichnet Zi den Zeilenindex und Si den Spaltenindex, also die Kennziffern der einzelnen Zeilen bzw. Spalten. Zunächst werden die 0-1- und 1-0- Übergänge (Kantencode) festgestellt und in eine Tabelle eingetragen. In Fig. 2 ist dies für die Übergänge der einzelnen Zeilen dargestellt. Ein Kantencode für die einzelnen Spalten ist entsprechend darstellbar. Die Werte, die in der Tabelle in Fig. 3 dargestellt sind, werden durch Rundung in ix tan α erhalten, wobei i den Abstand der einzelnen Zeilen bzw. Spalten vom gedachten Drehpunkt und α den Winkel darstellt, um den gedreht werden soll. Der Zeilenindex Zi bzw. Spaltenindex Si gilt im Beispiel für die gewünschte Drehung um den Punkt mit Zi = 14 und Si = 0. Die Werte der einzelnen Spaltenindizes aus Fig. 3 werden zu den Werten des Kantencodes aus Fig. 2 addiert. So wird der Zeilenkantenpuffer in Fig. 4 erhalten. Diese Werte stellen den in Fig. 1 gezeigten Buchstaben horizontal um den Winkel α geschert dar. Um nun eine vertikale Scherung durchführen zu können, muß der Zeilenkantenpuffer aus Fig.4 in einen Spaltenkantenpuffer überführt werden. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Die horizontalen und vertikalen Indizes sind vertauscht. Man liest in Zeile 0 des Zeilenkantenpuffers in Fig. 5 die Einträge 0 und 1. Weiterhin liest man in Zeile 1 des Zeilenkantenpuffers die Werte 8 und 13. Damit ergeben sich im Spaltenkantenpuffer in den Zeilen 8 bis 12 die Einträge 1 und 2. Die bereits vorhandene 1 in den Zeilen 9 bis 11 zeigt an, daß ein 1-0 Übergang verlängert wird. Daher wird die 1 gestrichen und durch eine 2 ersetzt. Wenn man zeilenweise fortschreitet, ergibt sich das Schema in Fig. 5. Die durchgestrichenen Ziffern zeigen Ersetzungen, also Kantenverlängerungen, an. Als Endergebnis erhält man den in Fig. 6 dargestellten Spaltenkantenpuffer. Nun kann vertikal geschert werden, indem zu den Werten des Spaltenkantenpuffers in Fig. 6 die entsprechenden Werte der Spaltenindizes in Fig. 3 addiert werden.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen anschaulich die hohe Qualität des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 8 ist eine um minus 20 Grad gedrehte handgeschriebene 3 im Binärrasterbild dargestellt. In Fig. 9 ist dieses Rasterbild um plus 20 Grad horizontal geschert. In Fig. 10 ist das Bild aus Fig. 9 schließlich um plus 20 Grad vertikal geschert. Der Vergleich des horizontal und vertikal gescherten Rasterbildes in Fig. 10 mit dem Rasterbild der nicht verdrehten Ziffer in Fig. 7 zeigt eine gute Übereinstimmung zwischen den beiden Darstellungen. Die "unruhigeren" Ränder der Ziffer beeinträchtigen die Erkennbarkeit in der Lesevorrichtung nicht.

Claims (5)

1. Verfahren zum maschinellen Lesen von Schriften, bei denen eine Schräg­ lagenkorrektur durchzuführen ist, bei dem die Schräglagenkorrektur durch ein horizontales und/oder vertikales Scheren der Zeichen, Schriftzeilen oder Schriftfelder erfolgt und bei dem
eine horizontale Scherung zeilenweise erfolgt wobei die Werte von j x tan α als gerundete Integerwerte zu den Spaltenindezes Si der schwarzen Pixel addiert werden, und bei denen eine vertikale Scherung spaltenweise erfolgt wobei die Werte von k x tan α als gerundete Integerwerte zu den Zeilenindizes (Zi) der schwarzen Pixel addiert werden, wobei j den Abstand der jeweiligen Zeile von dem gedachten Drehpunkt, k den Abstand der jeweiligen Spalte von dem gedachten Drehpunkt und α den Winkel darstellt, um den die Schräglagenkorrektur durchgeführt werden soll,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen Zeilenkantenpuffer bzw. Spaltenkantenpuffer anlegt und verwaltet, der nur die Indexwerte der 0-1 - und 1-0- Übergänge enthält,
daß nur diese Indexwerte geschert werden und daß anschließend die Zwischenräume zwischen den gescherten 0-1- und 1-0-Übergängen mit schwarzen Pixeln ausgefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte von j x tan α und k x tan α als gerundete Werte in einem Puffer gespeichert vorliegen und zu den Spaltenindezes (Si) bzw. Zeilenindizes (Zi) addiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zeilenkantenpuffer in entsprechende Spaltenkantenpuffer überführt werden, derart, daß die horizontalen und vertikalen Indizes vertauscht werden und anschließend die Einträge m₁ - m_n in Zeile n_o des Zeilenkantenpuffers, entsprechend in Zeile m₁ - m_n-1 die Einträge n_o und n₁ eingetragen werden und bei den folgenden Zeilen entsprechend verfahren wird,
daß ein Eintrag (n₁ - n_n) gestrichten wird, sofern ein Eintrag mit dem gleichen Index nochmals in dieselbe Zeile des Spaltenkantenpuffers nach der vorstehenden Handlungsweisung einzutragen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zuerst eine horizontale und dann eine vertikale Scherung der Zeichen, Schriftzeichen oder Schriftfelder durchführt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zuerst eine vertikale und dann eine horizontale Scherung der Zeichen, Schriftzeichen oder Schriftfelder ausführt.