DE2829808A1

DE2829808A1 - Verfahren und vorrichtung zum lesen von zeichen

Info

Publication number: DE2829808A1
Application number: DE19782829808
Authority: DE
Inventors: Isao Isshiki; Akihiro Ohoka; Koji Sato
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1979-01-25
Also published as: US4180800A; FR2397021B1; IT1108470B; GB2002159A; FR2397021A1; DE2858688C2; IT7868602A0; GB2002159B

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPL-ING.

H. KINKELDEY

2829809

^ W. STOCKMAIR

DR-ING. · ΑβΞ ICALTECHI

K. SCHUMANN

. ζ Dft RER NAT.-DlPU-PHYa

P. H. JAKOB

P 12 885

Z-ItJzZZ₁ S- BEZOLD

~"~ - DfIRSlNAT-DlPL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

Verfahren und Vorrichtung zum Lesen von Zeichen

Die Erfindung bezieht sich auf Zeichen-Lesesysteme, insbesondere auf ein System , in dem ein auf ein Blatt geschriebenes Zeichen von Hand abgetastet wird, um das Zeichen optisch zu lesen.

Die meisten herkömmlichen Geräte zum Lesen gedruckter oder geschriebener Zeichen verwenden komplizierte Abtasteinrichtungen und machen Gebrauch von Punktlicht-Abtaströhren und vielstufigen Registern» Herkömmliche Geräte sind demnach nachteilig, weil sie einen komplizierten Aufbau besitzen und ihre Herstellungskosten hoch sind.

In derartigen herkömmlichen Geräten wird beispielsweise eine Muster-Übereinstimmungseinrichtung verwendet. Wird daher ein Original-Zeichenmuster in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches in einem Schieberegister od.dgl. gespeichert wird, so ist es, falls das Muster geneigt ist oder vertikal oder horizontal versetzt ist, schwierig, das Zeichen zu erkennen. Es ist daher notwendig, eine komplizierte Vorverarbeitung durchzuführen , um die Neigung und die Position des Zeichenmusters denen eines Standardmusters anzunähern, bevor eine Zeichenerkennung

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telefon (oao) aa ae ea telex ob- ao 3so Telegramme monapat telekopierer

geschieht. Wird insbesondere die Horizontal-Abtastrate in hohem Maße variiert, so ist der Abtaster nicht in der Lage, die Abtast-Synchronisation zu bewirken, und das Erkennen des Zeichens erweist sich als schwierig. Wird das Abtasten somit von Hand durchgeführt, so ist das Lesen des Zeichens unmöglich.

Einige herkömmliche Geräte verwenden Histogramme als Erkennungseinrichtung. Diese Geräte sind aber insofern nachteilig, als die zu lesenden Zeichen begrenzt sind.

Ein weiteres Problem, welches herkömmlichen Zeichen-Lesesystemen anhaftet, liegt in der Bestimmung der Reihenfolge, in der die Zeichen angeordnet sind, falls die Abtastrichtung sich ändert.

Pig. 1 zeigt den Pail, bei dem Ziffern 1,2,3,4- und 5 auf einem Blatt 31 durch horizontales Bewegen eines Sensors über das Blatt 31 gelesen werden. Bei einem herkömmlichen Lesesystem kann nicht festgestellt werden, ob die Ziffern in der Eeihenfolge 1,2,3,4- und 5 oder in der Folge 5*4·» 3,2,und 1 angeordnet sind. ITm daher diese Schwierigkeit zu umgehen, ist die Bewegungsrichtung des Sensors 32 oder des Blattes 31 auf nur eine Richtung beschränkt. (Die Richtung des Pfeiles 33)· Beim Lesen von Zeichen durch Bewegen des Sensors 32 mit der Hand erweist sich die Be-, schränkung der Bewegung in eine vorgegebene Richtung als unbequem oder schwierig. Daher ist es notwendig, vor eine Folge von Ziffern, wie beispielsweise in Fig. 2(a) einen Buchstaben zu setzen, oder vor und hinter der Buchstabenfolge (wie in Fig. 2b gezeigt), eine Start- und Endmarkierung zu setzen. Dies stellt einen weiteren Hachteil herkömmlicher Systeme dar.

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Es ist dementsprechend ein Ziel der "vorliegenden Erfindung, die obenerläuterten Hachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein Zeichen-Lese-System zu schaffen, mit dem Zeichen zuverlässig lesbar sind, selbst wenn sich die horizontale Abtastgeschwindigkeit ändert, die Abtastrichtung geändert wird oder die Abtastung bezüglich eines zu lesenden Zeichens unter einem bestimmten Winkel erfolgt.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden erreicht, indem zuerst der Zeichenbereich bestimmt wird, in dem die Zeilen, in denen die obersten und untersten Zeichensegmente auftreten, sowie die Spalten mit den am weitesten rechts und links liegenden Zeichensegmente erfaßt werden. Die Zeilen und/oder Spalten werden dann untersucht, und nach Maßgabe der Anordnung der Zeichensegmente in jeder Zeile oder Spalte klassifiziert und schließlich wird die Identität des erfaßten Zeichens aus der Folge der Klassifizierungswerte bestimmt. Um den Zeichenerkennungsvorgang zu vereinfachen, ist es möglich, nur jede zweite Zeile oder Spalte der Klassifizierung zu untersuchen, um das Zeichen zu identifizieren. Darüberhinaus analysiert eine Zeilenform-Korrekturschaltung die logische Summe der Zeilenformen benachbarter Zeilen, um dadurch Fehler zu korrigieren, die aufgrund schrägen Lesens eines Zeichens auftreten können.

Zusammengefaßt: Gemäß der Erfindung bestimmt ein optisches Zeichen-Lesesystem zuerst die Höhe und Breite des Zeichens, um seine Echtheit festzustellen; dann untersucht es die Gestalt oder Form jeder Zeile und/oder Spalte und klassifiziert jede Zeile oder Spalte nach Maßgabe ihres Musters. Die Aufeinanderfolge, in der die Klassifizierungs zahlen auftreten, stellt eine Anzeige für das erfaßte Zeichen dar. Weiterhin ist eine Korrektur für schräge Abtastung sowie Richtungserkennung vorgesehen.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung eines herkömmlichen Abtast-Lesesystems ,

Fig. 2 a und 2b Diagramme zur Erläuterung einer herkömmlichen Richtungs-Erkennung beim Abtasten,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4- ein Diagramm eines Bildes der Zahl "2",

Fig. 5 ein beispielhaftes Zustandsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise einer vertikalen Herauslöse-Schaltung,

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Klassifizierung von Zeichensegment-Formen,

Fig. 7a bis 7c Diagramme zur Beschreibung des Aussuchens der Zeichensegmentform,

Fig. 8 ein Blockdiagramm der Verarbeitungsschaltung für die Zeichenerkennung,

Fig. 9 ein beispielhaftes Zustandsdiagramm, welches einen Teil der Zustandsübergänge in einer Erkennungs-Verarbeitungsschaltung zeigt,

Fig. 10a bis 10c Diagramme zur Verdeutlichung der Arbeitsweise bei'der Abtastrichtungserkennung,

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.12 ein beispielhaftes Diagramm, welches den Fall darstellt, daß ein Zeichen schräg abgetastet wird, 809884/0922

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Fig. 1-3 ein Diagramm eines Bildrahmens, in welchem ein Zeichen geneigt vorliegt,

14. ein Diagramm zur Erläuterung der Formklassifizierung bei der zweiten Ausführungsfoxm der Erfindung,

Pig. 1^a bis 15c Diagramme zum Veranschaulichen der Beziehung zwischen einem normalen Bildrahmen und einer Form-Aussuchoperation,

Fig. 16a bis 16e Diagramme, die die Beziehung zeigen zwischen einem Bildrahmen, der ein geneigtes Zeichen aufweist, und einer Form-Aussuchoperation,

Fig. 17 ein Diagramm zur Beschreibung eines Teils der Zustandsübergänge in der Erkennungssehaltung,

Fig. 18 und 20 Diagramme, die Bildrahmen zeigen, in denen die Ziffern 3 und 4 gezeigt angeordnet sind und

Fig. 19 a bis 19c und 21a bis 21e Diagramme zur Beschreibung der Form-Suchoperationen für die in den Fig. 18 und 20 gezeigten Bildrahmen.

Fig. 3 zeigtein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung. Die Zeichnung zeigt einen von einer Hand 2 gehaltenen Abtaster 1, ein Blatt 3j eine Lampe 4, ein Linsensystem 5, einen Sensor 6, eine binäre Steuerschaltung 7» ein Pufferregister 8, eine vertikale Herauslöseschaltung 9» eine Zeilenform-Aussuchschaltung 10, eine Teilform-Aussuchschaltung 11, eine Erkennungsschaltung 12, Absonderungs-Flags13 und 14, ein Richtungs-Flag 15 und eine Horizontal-Absonderungs- und Eichtungs-Erfassungsschaltung 16. Bei dieser Ausführungsform werden die Zeichen erkannt, indem der durch die Hand 2 gehaltene Abtaster 1 in horizontaler Eichtung über das Blatt, auf dem die Zeichen aufgezeichnet

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sind, bewegt wird. Der Abtaster 1 ist mit der Lampe 4-, dem Linsensystem 5> dem Sensor 6 und der binären Steuerschaltung 7 ausgestattet. Das Blatt 3 wird durch, die Lampe 4- ausgeleuchtet, so daß das Abbild des Zeichenmusters über das Linsensystem 5 auf den Sensor 6 abgebildet wird. In dem Sensor 6 sind fotoempfindliche Elemente derart angeordnet, daß sie eine (zweidimensionale) Fläche bilden. Das von dem Hintergrund auf dem Blatt 3 reflektierte Licht unterscheidet sich von dem Licht, welches von dem Bereich des Zeichens zurückgeworfen wird, und die fotoempfindlichen Elemente, welche diese unterschiedlich reflektierten Lichtstrahlen empfangen, liefern unterschiedliche Signale, die der binären Steuerschaltung 7 zugeführt werden. In letzterer werden die Signale einer Pegelentscheidung unterworfen, woraus zwei Zustände, nämlich "weiß" und "schwarz" resultieren. So wird beispielsweise das dem Hintergrund oder dem "weißen" Blatt 3 entsprechende Signal als "O"-Pegel-Signal ausgegeben, während das dem Bereich des Zeichens entsprechende oder "schwarze" Signal als "1"-Pegel-Signal ausgegeben wird.

Die fotoempfindlichen Elemente des Sensors 6 werden als "Zellen" bezeichnet. Ein Bereich, in dem Datenkompression auf ein für die Zeichenerkennung notwendiges Auflösungsvermögen durchgeführt wird, wird als Einheitsbereich bezeichnet.

!ig. 4 zeigt anhand eines Beispiels die Beziehungen zwischen den Zellen des Sensors 6 und der binären Steuerschaltung 7» die vorliegen, wenn das Abbild eines Zeichenmusters auf dem Bild 3 auf dem Sensor 6 erzeugt wird. Ein durch Bn χ Lm Zellen gebildetes Muster soll bei der folgenden Beschreibung als Bildrahmen bezeichnet werden. Die binäre Steuerschaltung 7 gibt Ausgangssignale für die Spalten B1, B2, BJ, ... Bn in der obersten (ersten) Zeile L1, dann Signale für die Spalten B1, B2, B3 Bn in

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der nächsten (zweiten) Spalte L2, und so fort, bis schließlich Signale für die Spalten B1, B2, B3, ... Bn in der untersten (letzten) Spalte Im ab. Damit ist die Abtastung eines Bildrahmens abgeschlossen. Die von der binären Steuerschaltung 7 für jede Zeile abgegebenen Ausgangssignale werden in dem Pufferregister 8 gespeichert. Insbesondere werden die Signale für die Spalten B1 bis Bn in der ersten Zeile LI in Pig. 4- in dem Pufferregister 8 gespeichert, daraufhin werden die Signale für die Spalten B1 bis Bn in der zweiten Zeile L2 in dem Pufferregister 8 gespeichert usw.

Dann wird das Herauslösen des Zeichenbereichs ausgeführt. Die den "weißen" und "schwarzen" Daten entsprechenden Signale, die in dem Pafferregister 8 gespeichert sind, werden der vertikalen Herauslöseschaltung 9 zugeführt, um einen vertikalen Zeichenbereich zu erfassen. Es wird die Anzahl aufeinanderfolgender Zeichen die "schwarz" enthalten, bestimmt. Entspricht die so bestimmte Anzahl von Zeilen einer vorbestimmten Zeichenhöhe, so wird dies als vertikaler Zeichenbereich betrachtet. Pig. 5 ist ein Diagramm, welches zur Beschreibung der Operation der vertikalen Herauslöseschaltung 9 dient. Im Pail, daß wenigstens eine der Zellen in den Spalten B1 bis Bn in einer Zeile "schwarz" ist oder einen "1"-Pegel aufweist, ist "B" angezeigt. Andererseits ist "W" angezeigt, wenn sämtliche Zellen in einer Zeile "weiß" sind oder "O"-Pegel aufweisen. Anders ausgedrückt: Wird angenommen, daß die Signale entsprechend den Zeilen B1 bis Bn in jeder Zeile dargestellt werden durch BW1, BW2... BWn und eine "schwarze"logische Summe "BLj = BW1 + BW2 + ...+ BWn für jede Zeile gebildet wird (wobei BLj die logische Summe für.die Zeile Lj ist), dann wird "B" angezeigt, falls BLj=L Palls BLj=O ist, wird "W" angezeigt. In Pig. 5 ändert sich der Anfangszustand WO in der Herauslöse schaltung in den Zustand W-I, wenn W entsprechend der Eingangszeile auftritt, und derselbe Zustand W1 wird beibehalten,

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wenn in der nachfolgenden Eingangszeile V auftritt. Der Zustand B1 wird erreicht, wenn in der Zeile Lj "B" eingegeben wird. Abhängig vom Zustand, der erreicht ist, wenn die Signale bis zur Zeile Lm eingegeben sind, wird bestimmt, ob die Zeichenbereichabsonderung erfolgreich durchgeführt wurde, oder ob es sich bei den Signalen um etwas anderes handelt als um Zeichen, beispielsweise um Rauschstörungen, und es wird ein dieser Feststellung entsprechendes Signal ausgegeben. Der Zustand W9 bedeutet, daß eine Zeichenbereichabsonderung erfolgreich durchgeführt wurde und es wird ein Signal VAF = "1" ausgegeben. Der Zustand B16 bedeutet einen Fehler in der Zeichenbereichabsonderung (d.h. also Rauschen od.dgl.), und in diesem Fall wird ein FEHLER-SIGNAL ausgegeben; weiterhin wird ein Signal YAF = "O" aasgegeben. Wird die Operation in einem anderenZustand abgeschlossen, wird kein Signal ausgegeben. Ändert sich der Zustand in die Zustände BI und B21, wird ein Signal SET ausgegeben, und durch Speichern einer bestimmten Zeile des Bildrahmens zu diesem Zeitpunkt wird die oberste Zeile VTAR des Zeichenbereichs erfaßt.

Beim Fall gemäß Fig. 4- wird der Zustand vom Zustand WO in den Zustand W1 geändert und dann durch "B" in den Zustand B1 der Linie Lj. In diesem Fall wird das Signal SET ausgegeben und die Zeile LJ wird als oberste Zeile VTAR des Zeichenbereichs gespeichert. Wird das Signal SET mehr als einmal ausgegeben, wird die oberste Zeile VTAR bei jeder Ausgabe des Signals SET erneuert, so daß die Zeile, die zuletzt gesetzt wird, als oberste Zeile VTAR des Zeichenbereichs verwendet wird. Nach Beendigung der Abtastung eines Bildrahmens wird dieselbe Operation für den nächsten Bildrahmen wiederholt. Wenn in diesem Signal VAF = "1" in der vorhergehenden Bildrahmen-Abtastoperation ausgegeben wurde, gibt die vertikale Absonderungsschaltung 9 fortlaufend ein vertikales Zeichenbereichsignal VA für eine

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-2Γ-

Zeitperiode ab, -weiche der Anzahl JKT von Zellen (Anzahl der Zeilen) entspricht, wobei diese Anzahl der Zeichenhöhe entspricht, gezählt von der obersten Zeile VTAR des Zeichens

Bun soll die horizontale Absonderung erläutert werden. Die durch die vertikale Absonderungsschaltung abgegebene' Anzahl_fvon Zeilen, die dem Signal YA entspricht, stellt den vertikalen Zeichenbereich dar. Andererseits geschieht für die horizontale Richtung die Erfassung durch die horizontale Absonderungs- und Richtungs-Erkennungsschaltung 16 auf der Basis der Zeitperiode, welche der Anzahl van Zeilen entspricht (oder der Zeitperiode, während der das Signal TA ausgegeben wird). Palis in den Zeilen von Lj bis L(j+1T-1) in I¹Ig. 4- die gesamte erste Spalte B1 aus "weißen" Elementen besteht und wenigstens eine Zeile in der zweiten Spalte B2 "schwarz" ist, und wenn alle Ή Zeilen in der i-ten Spalte Bi "weiß" sind, ist eine Bedingung a<L<b (wobei a und b Eonstanten sind, die sich durch die Beziehung zwischen dem zu lesenden Zeichen und den Zellen bestimmen) erfüllt und es wird festgestellt, daß der horizontale Zeichenbereich erfaßt wurde. Anders ausgedrückt: eine logische Summe für "schwarz", nämlich BCi «* BWi j + BWiO₊₁ + ..· + BWiO₊₁J_-1 (BCi ist die logische Summe der Spalte i und BWi j ist das Signal für die Spalte Bi in der Zeile Lj) in dem vertikalen Zeichenbereich (von der Zeile Lj bis zu der Zeile L(j+ISF-1)) wird für jede der Spalten B1 bis Bn erhalten, und wenn BC1 * "0", BC" ^ BC3 = ... = BCi-1 = "1", BCi = "0", und die Bedingung a<i<cb erfüllt ist, dann wird festgen stellt, daß die Zeichenbereich-Absonderung in horizontaler Richtung vollzogen ist. Als 3?olge hiervon gibt die horizontale Absonderungs- und Richtungserfassungsschaltung 16 ein Signal VHF = "1" ab.

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Die horizontale Absonderungs- und Richtungserfassungsschaltung 16 gibt ebenso i von BGi = "O" bei der am Ende liegenden Spalte BGL des horizontalen Zeichenbereichs ab, wenn die Absonderung vollzogen ist. Wurde die vertikale Absonderung nicht vollzogen, d.h. wurde das Signal VA nicht ausgegeben oder erfüllt die horizontale Absonderung nicht die obenerwähnte Bedingung, d.h. ist die Absonderung nicht erfolgreich durchgeführt, so wird durch die Schaltung 16 ein Signal VHF = "O" abgegeben. Das Absonderungs-Flag 13 verursacht, daß sein Zustand in dem Absonderungsflag 14 eingestellt wird, und daß der Wert des Signals VHF, der durch die horizontale Absonderungs- und Richtungserfassungsschaltung 16 abgegeben wurde, gespeichert wird. Wenn der Wert oder der Inhalt des Absonderungs-Flags "1" ist und der Inhalt des Absonderungs-Flags 14 "0" ist, ist der Erkennungsvorgang abgeschlossen.

Eine Zeilenform-Herauslöseschaltung 10 löst die Form oder die Struktur von Schwarz/Weiß-Daten in einer Zeile des Zeichenbereichs heraus und klassifiziert sie in verschiedene Typen unter Steuerung eines Taktsignals CK1. Fig. 6 ist eine Tabelle, die ein Beispiel der Klassifizierung darstellt. In dem in Fig. 4 dargestellten Bildrahmen wird der Zeichenbereich durch die Zeilen LJ bis L(J+IT-1) in vertikaler Richtung und die Spalten B1 bis Bi in horizontaler Richtung gebildet. Daher werden die Formen oder Strukturen der Spalten B1 bis Bi in der Zeile LJ herausgelöst und klassifiziert, anschließend werden die Strukturen der Spalten B1 bis Bi in der Zeile L(J+1) herausgelöst usw., bis schließlich die Form der Spalten B1 bis Bi in der Zeile L(j+IT-1) herausgelöst und klassifiziert wird. Figi 7b zeigt ein Beispiel, bei dem die Strukturen der Zeilen des Bildrahmens gemäß Fig. 7a oder Fig. 4 herausgelöst und dann nach Maßgabe der in Fig. 6 angedeuteten Methode klassifiziert wurden.

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Eine Teilform-Herauslöseschaltung 7 kombiniert die IOrmklassifikationen Ci für mehrere Zeilen, die durch die Zeilenform-Herauslöseschaltung 10 für jede der Zeilen ausgegeben wurden, um sie dann in verschiedene Typen, (hier als Teilform Di) bezeichnet, zu klassifizieren. Dies dient dazu, eine Datenkompression durchzuführen, um den nächsten Erkennungsvorgang zu vereinfachen, d.h. also, diese Maßnahme ist nicht stets notwendig.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Klassifizierung für jeweils zwei benachbarte Zeilen, die jeweils eine Strukturklassifizierung Ci aufweisen, durchgeführt, und dies ergibt das Signal Di. Wird die 3?ormklassifizierung für jeweils zwei Zeilen durchgeführt und zwischen der oberen und unteren der zwei Zeilen entschieden, so wird hier die Struktur Ci einer der beiden Zeilen ausgewählt und als Teilstruktur Di verwendet. So wird im Beispiel nach Pig. 7c die Teilstruktur Di aus der Zeilenstruktur Ci nach Fig. 7b dadurch herausgelöst, daß lediglich die obere Zeile aus jedem Zeilenpaar ausgewählt wird.

Eine Erkennungsschaltung 12 umfaßt einen Nur-Lese-Speicher 21 und eine Speichereinheit 22, wie in Fig. 8 dargestellt ist. In dieser Schaltung wird die Teilstruktur Di unter Zeitsteuerung eines Signals CK2 eingegeben, und der Inhalt einer sowohl durch die Struktur Di als auch durch den Inhalt der Speichereinheit 22 angegebenen Adresse wird aus dem Hur-Lese-Speicher 21 ausgelesen, um in der Speichereinheit 22 gespeichert zu werden. Der Inhalt der Speichereinheit 22, der erhalten wird, wenn die gesamte Teilstruktur Di eingegeben ist, entspricht dem Erkennungsergebnis und wird als Ergebnis-Ausgangssignal Dout ausgegeben.

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/it

Fig. 9 zeigt ein Zustandsdiagramm zur Erläuterung eines Teils der Zustandsübergänge der Erkennungsschaltung 12. DO bezeichnet den Anfangszustand, D31 bis D37 die Erkennungsergebnisse der Ziffern "1" bis "7"· Die Zustandsdiagramme für die verbleibenden Ziffern sind für den Faehmann klar. Im Fall nach. Fig. Jg , bei dem die Teilstrukturen C6, 03, 03, 06, 01,01,06 und CO aus dem oberen Teil des Zeichens herausgezogen werden, wird der Zustand in der Reihenfolge DO, D2, D5, D5, D9, D14·, D14- und D32 geändert. Da der Zustand D32 der Ziffer "2" entspricht, wird als Erkennungsergebnis -Ausgangssignal Dout "2" ausgegeben.

Im oben erläuterten Ausführungsbeispiel wird das Pufferregister 8 verwendet. Jedoch ist das Pufferregister 8 nicht stets notwendig. Im lall anderer Zeichen, beispielsweise bei Buchstaben,können die Strukturen der Segmente nach Haßgabe der Reihenfolge ihres Auftretens erkannt werden, wenn die Strukturen der Segmente herausgelöst werden.

Bei dieser Erfindung wird der Zeichenbereich durch die ver tikale Absonderung und die horizontale Absonderung erfaßt, um die Struktur oder Form äedev Zeile innerhalb des Zeichenbereichs herauszulösen, und das Zeichen wird auf der Grundlage der Reihenfolge des Auftretens der Strukturen erkannt. Selbst wenn das Zeichen auf dem Blatt 3 durch den Sensor 6 relativ schräg abgetastet wird, kann mit der Struktur-Reihenfolge die Neigung korrigiert werden. Selbst dann, wenn die horizontale Abtastgeschwindigkeit des Abtasters 1, der von Hand bewegt wird, geändert wird, kann die Erkennung vollzogen werden. Darüberhinaus kann der Zeichenbereich selbst dann durch die vertikale Absonderung erfaßt werden, wenn sich die Lage des Zeichens in vertikaler Richtung verschiebt. Demzufolge kann das Zeichen durch horizontales Bewegen des Abtasters 1 mit der Hand erkannt werden. 809884/0022

Im obenerläuterten Ausführungsbeispiel wird die horizontale Absonderung nach, der vertikalen Absonderung vollzogen; die umgekehrte Reihenfolge ist ebenfalls möglich. Die obenerläuterten horizontalen Absonderungsbedingungen bedeuten, daß in dem Zeichenbereich in vertikaler Richtung sämtliche Elemente der ersten Spalte B1 "weiß" sind und wenigstens eine Zeile in der zweiten Spalte B2 "schwarz" ist. Die einzige Forderung ist jedoch die, daß das gesamte Zeichen innerhalb eines Bildrahmens liegt.Dementsprechend können die Bedingungen so sein, daß alle Zeilen in der Spalte B2 "weiß" sind und wenigstens ein Teil der Spalte B3 ein "schwarzes" Element aufweist.

Darüberhinaus werden im obenerläuterten Ausführungsbeispiel die Strukturen der Zeilen durch Abtasten des Blattes in horizontaler Richtung durch den zweidimensionalen Sensor herausgelöst. Jedoch kann die Erkennung ebenso durch Herauslösen der Strukturen mittels Abtastung des Blattes in vertikaler Richtung vollzogen werden.

Weiterhin wird beim obenerläuterten Ausführungsbeispiel die Auflösung des Bildrahmens in Einheitsbereiche durch die fotoelektrischen Umwandlungselemente bewirkt, die in Form einer Fläche angeordnet sind. Dies kann ä^edo^ch auch durch optisch leitende Fasern geschehen. Darüberhinaus kann die Abtastung mit einer Lichtpunkt-Abtaströhre oder einem Vidikon geschehen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die horizontale Absonderungs- und Richtungserfassungsschaltung 16 auch die Bewegungsrichtung des Abtasters 1 feststellen kann. Fig. 10 zeigt ein Diagramm der Relativbewegung des Sensors 6 und des Zeichenmusters. Fig. 1Oe zeigt einen Zustand an, bei dem der horizontale Zeichenbereich abgesondert wurde. Fig. 10a und 10b deuten Zustände an, die

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dem in Fig. 10c gezeigten Zustand vorausgehen. Wenn unter der in Fig. 10a gezeigten Bedingung der Sensor 6 weiter in Richtung des.Pfeiles A bewegt wird, wird der in Tig.10c dargestellte Zustand erreicht, woraufhin die Absonderung des Zeichenbereichs erfolgreich vollzogen wird und das Zeichen erkannt wird. In ähnlicher V/eise wie in dem obenerläuterten Fall wird unter der in Fig. 6b gezeigten Bedingung, falls der Sensor 6 weiter in Richtung des Pfeiles B bewegt wird, der in Fig. 6c gezeigte Zustand erhalten.

Die horizontale Absonderungs- und Richtungserfassungsschaltung 16 setzt das Richtungs-Flag 15 auf "1", wenn die Zellen in sämtlichen Zeilen der Spalte 2 im vertikalen Zeichenbereich "weiß" sind, d.h. , wenn die logische Summe der Spalte B2 "0" ist (BC2="0"). Im Gegensatz dazu setzt die Schaltung 16, wenn BC2 = "1" ist, das Richtungs-Flag 15 auf ¹¹O". Das Setzen des Richtungs-Flags 15 auf "1" oder "0" kurze Zeit nach der Beendigung des Erkennungsvorgangs erfolgt, zeigt das Richtungs-Flag 15 den vorangehenden Bild-Abtast-Zustand während des Erkennungsvorgangs an und dementsprechend zeigt das Richtungs-Flag den in den Fig. 10a oder 10b angedeuteten Zustand an, wenn der Erkennungsvorgang zu dem in Fig. 10c gezeigten Zustand führt. Somit bewegt sich der Sensor 6 von links nach rechts (Fig. 10a), wenn der Inhalt des Richtungs-Flags ?|1" ist, während sich der Sensor von rechts nach links (Fig. 10b) bewegt, wenn der Inhalt des Richtungs-Flags "0" ist.

Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in der die vertikalen und horizontalen Zeichenbereiche wie in Fig. 3 bestimmt werden, jedoch ist hier die Zeilenstruktur-Herauslösung und -identifizierung verbessert, um Fehler zu korrigieren, welche durch schräges Lesen der Zeichen hervorgerufen werden können.

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Das Lesens eines Zeichens auf dem. Blatt 3 wird durch. Bewegen des Abtasters 1 mit der Hand 2 in der obengeschilderten Weise bewerkstelligt. Wird der Abtaster über das Blatt 3 bewegt, so geschieht dies manchmal in einem Winkel bezüglich des Zeichens auf dem Blatt 3> wie es in Fig. 12 dargestellt ist. In einem solchen Fall ist es unmöglich, die Struktur für jede Zeile herauszulösen. Dementsprechend ist es notwendig, diese Neigung des Abtasters 1 zu korrigieren.

Wird die Abtastung schräg zu dem Zeichen durchgeführt, hat der Bildrahmen die in Fig. 13 gezeigte Lage. Beim Herauslösen der Strukturen eines Weiß-Schw.arz-Musters für Jede Zeile können die Strukturen der vertikalen Segmente der Zeichen relativ zufriedenstellend herausgelöst werden, es ist jedoch unmöglich, die Strukturen oder Formen der horizontalen Segmente in zufriedenstellenden Maße herauszulösen. Daher wird erfindungsgemäß eine Korrektur bezüglich der horizontalen Segmente durchgeführt.

Die Signale der Spalten B1 .bis Bn in der Zeile L1 in Fig. beispielsweise werden in dem Pufferregister 8 gespeichert, und beim nächsten Abtasten werden die Inhalte der in dem Pufferregister 8 gespeicherten Signale ausgegeben, während die Signale für die Spalten B1 bis Bn in der Zeile 12 dort gespeichert werden. Die Zeilenstruktur-Korrekturschaltung 12Ö klassifiziert "weiß" und "schwarz", welche Werte als Ergebnis der logischen Summe in jeder Zeile nach Maßgabe beispielsweise der in Fig. 14 gezeigten Strukturen erhalten werden, um dadurch die Heigungskorrektur auszuführen. Dies bedeutet, daß die Schaltung 120 das Signal empfängt, welches ein Ergebnis der logischen Summe des Ausgangssignals des Puffers 8 und des Ausgangssignals der binären Steuerschaltung 7 durch die ODER-Schaltung 122 ist, um dadurch die Strukturen herauszulösen und zu klassifizieren.

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15 zeigt die Klassifizierung des Bilderrahmens nach Pig- 4- nach Maßgabe der Tabelle in Fig. 14-.

Fig. 16 zeigt die StruTcturklassifizierung des in Fig. 13 gezeigten Bildrahmens. Die Klassifizierung erfolgt auf die in Fig. 16b angedeutete Weise durch die Zeilenstruktur-Herauslöseschaltung 10 aus dem in Fig. 16a gezeigten Bildrahmen, der dem in Fig. 13 dargestellten ähnelt. Weiterhin wird die Klassifizierung auf die in Fig. 16d angedeutete Weise durch die Zeilenstruktur-Korrekturschaltung 120 ausgeführt.

Die Zeilenstruktur-Auswahlschaltung 124 wählt eines aus dem Ausgangssignal BSi der Zeilenstruktur-Herauslöseschaltung 100 und des Ausgangssignals ASi der Zeilenstruktur-Korrekturschaltung 120 aus, um dadurch ein Zeilenstruktur-Signal CSi abzugeben. Insbesondere bestimmt die Zeilenstruktur-Auswahlschaltung 124, ob ein relevantes Segment ein vertikales oder ein horizontales Segment für jede Zeile darstellt. Handelt es sich um ein vertikales Segment, wird das Ausgangssignal BSi der Zeilenstruktur-Herauslöseschaltung 100 ausgewählt. Andererseits wird, wenn es sich um ein horizontales Segment handelt, das Ausgangssignal ASi der Zeilenstruktur-Korrekturschaltung 120 ausgewählt.

Die Feststellung, ob es sich um ein vertikales oder horizontales Segment handelt, geschieht wie folgt:

Die Zeilenstruktur-Herauslöseschaltung 100 ermittelt die Strukturen von weißen und schwarzen Daten einer Zeile und klassifiziert sie, um dann zu bestimmen, ob die so gewonnenen Strukturen nur das vertikale Segment oder wenigstens einen Teil des hor-izontalen Segments umfassen. Ist das horizontale Segment in der Struktur enthalten, legt die Schaltung 100 ein Signal des Pegels "1" an das horizon-

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tale Segment-Flag 111. Venn andererseits nur das vertikale Segment in den Strukturen enthalten ist, legt die Schaltung 100 ein Signal "0" an das horizontale Segment-Flag 111. Dieses !"lag 111 setzt den darin gespeicherten Inhalt in dem horizontalen Segment-"Flag 112 für die vorhergehende Zeile und speichert das Ausgangs signal der Zeilenstruktur-Herauslöseschaltung 100.

Im Fall der Klassifizierungen C1 bis C4 in Fig. 14- wird bestimmt, daß die Struktur oder Form lediglich das vertikale Segment umfaßt und die Herauslöseschaltung 100 gibt ein Signal "0" ab. Im Fall der Klassifizierungen 05 bis C? wird bestimmt, daß die Struktur das horizontale Segment umfaßt und die Schaltung 100 gibt ein Signal "1" ab. Im Fall der Klassifizierung CO wird das Signal "0" durch die Schaltung 100 ausgegeben* Kur wenn sowohli das horizontale Segment-Flag 111 und das horizontale Segment-Flag für die vorausgehende Zeile 112, Signale "1" aufweisen* wird in der Zeilenstruktur-Auswahl schaltung 124 das Ausgangssignal ASi der Zeilenstruktur-Korrekturschaltung ausgewählt, um das Zeilenstruktur-Signal CSi zu erhalten. In den anderen Fällen Jedoch wird das Ausgangssignal BSi ausgewählt, um .das Zeilenstruktursignal CSi.zu erhalten.

Die Fig. 16b, 16c und 16d zeigen das Signal BSi, ASi und das Aus-gangssignal CSi der Zeilenstruktur-Auswahlschaltung

In der Partialstruktur-Herauslöseschaltung 11 werden die Struktur-Klassifizierungssignale CSi jeweils durch die Zeilenstruktur-Auswahlschaltung 124 für jede Zeile ausgegeben und für mehrere Zeilen kombiniert, und in mehrere Arten nach Maßgabe der neuen Strukturen wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 klassifiziert.

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Pig. 17 ist ein Zustandsdiagramm zur Erläuterung eines Teils der Zustandsübergänge in der Erkennungsschaltung 12. DO ist der Anfangszustand, D31 bis D37 bezeichnen die Erkennungs-Ergebnisse der Ziffern "1" bis "7".

IFig. 17 ist ein Zustandsdiagramm, welches in Zusammenhang mit der Klassifizierung nach Fig. 14- verwendet werden kann, um das erfaßte Zeichen zu identifizieren. Für den Fall, daß wie in Fig. 15c die Teilstrukturen 07, C3, 03, C7, C1, 01, 07 und 00 aus dem oberen Teil des Zeichens herausgelöst werden, ändert sich der Zustand in der Reihenfolge DO, D5, D8, D8, D12, D19, D19 und D32 in Fig. 17. Somit kann im Zustand D32 die Ziffer "2" erkannt werden.

Für den Fall, daß wie in Fig. 16c die Strukturen. 06, C7, 03, 04, 07, 01, 05 und 07 aus dem oberen Teil des Zeichens herausgelöst werden, ändert sich der Zustand in der Reihenfolge D4, D5, D8, D8, D12, DI9, Dig, und D32 in Fig. 17. Somit kann im Zustand D32 ebenfalls die Zahl "2" erkannt werden.

Fig. 18 zeigt einen Bildrahmen, in dem die Zahl "3" geneigt vorliegt. Die Fig. 19a bis 19cL zeigen einen Verarbeitungsablauf ähnlich dem in den Fig. 16a bis 16d. Anders ausgedrückt: durch die Hexgungskorrekta. r werden die Partialstrukturen angezeigt durch 05, 07, 03, 06, 03, 03, 07 und 02, und nach Fig. I7 ändert sich der Zustand jeweils in der Reihenfolge D4, D5, D8, D12, D18, D18 und D33. Somit kann im Zustand 33 die Zahl "3" erkannt werden.

Fig. 20 zeigt einen Bildrahmen, in dem die Zahl "4" geneigt enthalten ist. Fig. 21a bis 21d zeigen die Verarbeitungsfolge entsprechend der in den Fig. 16a bis 16d gezeigten Folge. In diesem Fall werden die Partialstrukturen oder -formen angezeigt durch 02, 02, 01, 04, 07, 03, 02 und G2, und der Zustand ändert sich gemäß Fig. 17 in der Reihenfolge D2, Γ7, D7, D11, D17, D34, D34 und D34, woraus als Ergebnis die Zahl "4" erkannt wird. In ähnlicher Weise

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können andere Zahlen durch die Keigungskorrektur erkannt werden.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, werden bei dieser Erfindung die vertikalen und horizontalen Absonderungen ausgeführt, um den Zeichenbereich zu erfassen, die Struktur oder Form jeder Zeile in dem Zeichenbereich wird herausgelöst, bezüglich der horizontalen Segmente wird die "schwarze" logische Summe einer Zeile und der vorangehenden Zeile erhalten, um die Neigung des Zeichens zu korrigieren und anschließend wird die Struktur einer Zeile herausgelöst, so daß das Zeichen durch die Kombination der Strukturen erkannt wird.

Durch das Herauslösen der Struktur für jede Zeile wird eine Korrektur des vertikalen Segments ausgeführt. Darüberhinaus ist es möglich, die Struktur für mehrere Zeilen oder mehrere Spalten herauszubilden. Im. obigen Ausführungsbeispiel wird die Auflösung des Einheitsbereichs bewirkt durch die fotoempfindlichen Elemente, die in Form einer Fläche angeordnet sind. Jedoch kann dies auch mittels optischer Fasern geschehen. Weiterhin kann die Abtastung mittels einer Lichtpunkt-Abtaströhre oder eines Vidikons ausgeführt werden.

Bei der Erfindung wird die Gestalt oder Struktur jeder Zeile herausgelöst, und ein abgetastetes Zeichen wird auf der Grundlage der Reihenfolge des Auftretens der herausgelösten Struktur erkannt. Daher ist es nicht notwendig, das Zeichenmuster als elektrisches Signal zu speichern und dementsprechend ist es auch nicht notwendig, einen umfassenden Speicher vorzusehen. Darüberhinaus wird selbst dann, wenn das Zeichen auf dem Blatt 5 durch den Sensor 6 schräg abgetastet wird, die Ueigungskorrektur ausgeführt. Daher kann das Zeichen korrekt durch Bewegen des Abtasters mit der Hand erkannt werden. Dies ist einer der hervor-

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stechenden Vorteile der Erfindung. Darüberhinaus wird mit dem Zeichen-lesesystem nach der Erfindung jedesmal, wenn ein Zeichen erkannt wird, die Bewegungsrichtung des Blattes oder des Sensors erfaßt. Daher ist es nicht notwendig, vor und nach einer Reihenfolge von Zeichen Markierungen oder Symbole vorzusehen, um sie zu lesen. Weiterhin können Zeichen gelesen werden, selbst wenn das Blatt oder der Sensor in beide Eichtungen bewegt werden.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

2829508

W. STOCKMAIR

DR-ING, · AeE (CALTECH

K. SCHUMANN

DR RER. NAT. · OPU-PHYa

P. H. JAKOB

DIPL.-1NG.

P 12 885 ^e· ^BEZOLD

^ ORRERNAT-DIFL-CHeM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

Patentansprüche

Verfahren zum Lesen von Zeichen, bei dem ein Zeichen mit einem ein aus foto empfindlichen Elementen bestehendes Feld aufweisenden Sensor abgetastet wird, so daß belichtete oder nicht belichtete Elemente des 3?eldes Segmenten des Zeichens entsprechen, welche zusammen ein Abbild des Zeichens ergeben, und bei dem die Ausgangssignale der Elemente verarbeitet werden, um dadurch das abgetastete Zeichen zu identifizieren, gekennzeichnet durch Bestimmen des Zeichenbereichs in dem Feld, in welchem das Abbild erzeugt wird, Analysieren des Ausgangssignals aus äeder Reihe oder Spalte der Elemente in dem Zeichenbereich und Zuweisen eines wahren Klassifizierungswertes zu jeder Reihe oder Spalte, welche repräsentativ ist für das Master der darin enthaltenen belichteten und nicht belichteten Elemente und Analysieren der Folge wenigstens einer der wahren Klassifizierungswerte, um das Zeichen zu identifizieren.
2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeieh net, daß beim Bestimmen des Zeichenbereichs als ein vertikaler Zeichenbereich die Anzahl aufeinanderfolgender

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TELEFON (088) 233803 TELEX 00-30380 TELEeRAMME VONAPAT TELEKOPIERER

ORIGINAL INSPECTED

Reihen bestimmt wird, in denen ein Zeichensegment auftritt, und daß als ein horizontaler Zeichenbereich die Anzahl aufeinanderfolgender Spalten innerhalb des vertikalen Zeichenbereichs bestimmt wird, in denen ein Zeichensegment auftritt.
3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Bestimmen des Zeichenbereichs als ein,horizontaler Zeichenbereich die Anzahl aufeinanderfolgender Spalten bestimmt wird, in denen ein Zeichensegmsnt auftritt, und daß als ein vertikaler Zeichenbereich die Anzahl aufeinanderfolgender Reihen innerhalb des horizontalen Zeichenbereichs bestimmt wird, in denen ein Zeichensegment auftritt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die analysierte Folge der wahren Klassifizierungswerte Jeden zweiten der .wahren Klassifizierungswerte umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Zeichensegments in einer Spalte von Elementen in der Nähe einer Seite des Zeichenbereichs abgefragt wird, um dadurch die Bewegungsrichtung des Abtasters bezüglich des Zeichens festzustellen.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß beim Analysieren der Ausgangssignale und Zuweisen der Klassifizierungswerte den belichteten und nicht belichteten Elementen logische Werte zugewiesen werden, so daß Jede Reihe oder Spalte durch eine erste binäre Sequenz dargestellt wird, in welcher eine "1" einem Zeichensegment entspricht, daß für Jede Reihe oder Spalte eine zweite binäre Sequenz er-

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rechnet wird, welche die logische Summe der ersten binären Sequenzen der Reihe oder Spalte und der vorhergehenden benachbarten Eeihe oder Spalte umfaßt, daß erste und zweite Klassifizierungswerte den ersten und zweiten binären Sequenzen zugeordnet werden und daß entweder der erste oder zweite Klassifizierungswert jeweils als wahrer Klassifizierungswert ausgewählt wird, wodurch Fehler bei der Zeichenidentifizierung, verursacht durch schräge Abtastung der Zeichen, korrigiert werden können.
7. Zeichenlesesystem, mit dem Zeichen mit einem ein aus fotoempfindlichen Elementen bestehendes Feld aufweisenden Sensor abgetastet werden., so daß belichtete, oder nicht belichtete Elemente des Feldes Segmenten des Zeichens entsprechen, welche zusammen ein Abbild des Zeichens ergeben, und in dem die Ausgangssignale der Elemente verarbeitet werden, um dadurch das abgetastete Zeichen zu identifizieren, gekennzeichnet durch .eine Einrichtung zum Bestimmen des Zeichenbereichs des Feldes, in welchem das Abbild auftritt, eine Einrichtung zum Analysieren der Ausgangssignale von jeder Reihe oder Spalte der Elemente innerhalb des Zeichenbereichs, und zum Zuweisen eines wahren Klassifizierungswertes zu jeder Reihe oder Spalte, der repräsentativ ist für .das Muster der darin enthaltenen Segmente, und eine Anordnung zum Analysieren der Sequenz wenigstens einiger der wahren Klassifizierungswerte nach Reihenfolge, um das Zeichen zu identifizieren.
8. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Analysieren der Sequenz wahrer Werte derart ausgebildet ist, daß sie nur jeden zweiten Klassifizierungswert erfaßt.
9. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist zum Abfragen

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-A-

des Vorhandenseins oder Hichtvorhandenseins eines Segmentes in einer Spalte von Elementen in der Nähe einer Seite des Zeichenbereichs, um dadurch die Bewegungsrichtung des Abtasters relativ zu dem Zeichen zu bestimmen.
10. System nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Analysieren der Ausgangssignale und zum Zuweisen der wahren Klassifizierungswerte eine Einrichtung besitzt zum Zuweisen eines ersten Klassifizierungswertes zu jeder Reihe oder Spalte, basierend auf dem Muster der darin auftretenden Segmente, sowie eine Einrichtung zum Bilden der logischen Summe des Musters aus jeder Reihe oder Spalte mit dem Muster aus der vorhergehenden Reihe oder Spalte und eine Einrichtung zum Zuweisen eines zweiten Klassifizierungswertes zu der Reihe oder Spalte, basierend auf dem Muster der Segmente in den kombinierten Mustern und eine Einrichtung zum Auswählen des ersten oder zweiten Klassifizierungswertes aus den wahren Klassifizierungswerten.

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