DE2916161A1

DE2916161A1 - Maschine und verfahren zum erkennen gedruckter zeichen

Info

Publication number: DE2916161A1
Application number: DE19792916161
Authority: DE
Inventors: William R Smith
Original assignee: Caere Corp
Current assignee: Caere Corp
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1979-10-31
Also published as: GB2020466A; GB2020466B; JPS54140839A; US4180799A

Description

Maschine und Verfahren zum Erkennen gedruckter Zeichen

Die Erfindung betrifft ein System zum Erkennen gedruckter Zeicnsn .

Es besteht ain dauernder Bedarf an Zeichen-Erkennungs-Systemen, und zwar im besonderen an Systemen zum Erkennen gewöhnlicher alphanumerischer gedruckter Zeichen. Bei der üblichen Methode zur Zeichenerkennung wird das betrachtete Zeichen in einem zweidimensionalen Feld mit vorgegebenen Formen verqHchen. Häufig verläuft dieser Vergleich so, daß vorbestimmte Flächenteile des betrachteten Zeichens darauf geprüft werden, ob sie dunkel oder hell sind. Diese flächermäßige Untersuchung ist in der üS-PS 3 964 022, Figuren 9a - 9f, gezeigt. Dieses System benutzt ein Feld von 32 mal 32 Photodioden mit Selbstabtastung. Die Videodaten werden in Digitalform umgesetzt und dann in einem geeigneten Gerät gespeichert. Systeme dieser Art brauchen nicht nur große Speicherkapazitäten, sondern ergeben auch die Schwierigkeit, daß die gesamte Information von einem gegebenen Zeichen zu einem einzigen Zeitpunkt verarbeitet werden muß. Das bedeutet, daß das ganze zweidimensionale Feld gleichzeitig betrachtet werden muß. Das ergibt eine ungünstige Ausnutzung der Schaltungsanordnung.

In der US-P3 3 873 972 wird ein anderes System zur Zeichenerkennung beschrieben. In diesem Fall wird eine eindimensionale.. Anordnung zur Abtastung der Zeichen benutzt, wie in der Figur 2 gezeigt wird. Die Video-Information aus diesem Feld wird jedoch im Arbeitsspeicher gespeichert· Dann werden sowohl horizontale als auch vertikale Merkmale festgestellt und zur Identifikation der Zeichen benutzt. Wenn dieses System auch eine eindimensionale Anordnung bei der Abtastung benutzt, verwendet es doch eine zweidimensionale Matrix, so daß wiederum unverarbeitete Videodaten gespeichert werden.

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Wie im folgenden beschrieben wird, werden gemäß der Erfindung die unverarbeiteten Videodaten nicht gespeichert, sondern gleich untersucht, sowie sie von der linearen Diodenanordnung gelesen werden. Das Erkennen der Zeichen erfolgt eher in der rt einer "Rohrleitung", wobei die Schaltung wirksamer ausgenützt werden kann als bei den Systemen nach dem Stande der Technik.

Die Erfindung gibt eine Leseeinrichtung zum Erkennen gedruckter Zeichen, vorzugsweise unter Benutzung eines von Hand gehaltenen Stabes an. Der Stab enthält eine Linearanordnung/Breite von Dioden, welche dip. Zeichen in vertikalen Streifen abtastet, während der Stab über ein Zeichenfeld bewegt wird. Die Videosignale =JUB diesen vier Kanälen werden nach Bewertung zusammengefaßt und liefern zwei Kanäle von Videodaten. Je nach der horizontalen Richtung der Bewegung des die Zeichen überquerenden Stabes wird einer dieser Kanäle als Primärkanal gewählt. Die unverarbeiteten Videodaten werden zuerst in einem Verarbeitungsgerät für Videodaten verarbeitet, welches einen dynamischen Schwellenwertbegrenzer enthält. Dieser sorgt für eine Kompensation des großen dynamischen Bereichs der von der Photodiodenanordnung erhaltenen Videosignale. Dann wird ein Merkmalsanalysator benutzt, um die Videosignale im Primärkanal auf eine Anzahl vorbestimmter Merkmale, z, B. auf Striche, Balken, große Balken und Lücken hin zu untersuchen. Ein Vergleich der Videodaten in beiden Kanälen dient dazu festzustellen, ob das Zeichen nach unten bzw. nach oben gerichtet ist. Die erkannten Merkmale jeder Streifenabtastung werden in einem Digitalwort verschlüsselt. Eine Zustandsprüfeinrichtung vergleicht jedes verschlüsselte Wort mit dem vorhergehenden Wort, u:r, neue Wörter festzustellen. Jedes neue Wort wird in einem Register gespeichert, welches nach dem Prinzip "zuerst hinein, zuerst hinaus" arbeitet. Eine Logikbaum-Untersuchung wird für jedes Wort aus diesem Register durch einen Digitalrechner durchgeführt, um die die entnommenen Merkmale aufweisenden möglichen Zeichen zu ermitteln. Während jedes Wort aus dem

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Register mit den Wörtern aus dem Programmspeicher verglichen wird, verkleinert sich die mögliche Anzahl der diese Merl-C besitzenden Zeichen, bis schließlich ein einziges Zeichen iaiert wird.

Lie iiaschine verwendet auch eine Einrichtung zur Zonensteuf-rung, uru einen Teil der Information aus jedem Streifen für die Verarbeitung auszuwählen. Diese Einrichtung dient zur Kompensation dafür, daß bei Handbedienung des Stabes die Zeichen nicht immer in der Mitte des vertikalen Sdchtfeldes der Photodiodenanordnung liegen. Während der Stab von Zeichen zu Zeichen fortbewegt wird, bestimmt die Zonensteuereinrichtung, ViO in Sichtfelri dar- Zeichen erscheinen soll und verhindert die Verarbeitung von L>aten außerhalb dieser Zone.

I=Ti folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Blockdiagrarnm der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Zeichenerkennung, das durch die Maschine gemäß der Fig. 1 verwirklicht wird;

Fig. 3 ein hlockdiagramm des Videoverarbeitungsgeräts der Fig. 1;

Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild eines Teiles des Verarbeitungsgeräts aus der Fig. 3;

Fig. 5 graphische Darstellung von Signalkurven im Zusammenhang mit dem Verarbeitungsgerät nach den Figuren 3 und 4;

Fig. 6 ein Blockdiagramm des Merkmal-Verarbeitungsgeräts ;

Fig. 7 ein Blockdiagramm des Merkmalanalysators

des Merkmal-Verarbeitungsgeräts der Fig. 6}

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Fig. 8 ein Flußdiagramm der von dem Merkmalanalysator gemäß Figur 7 ausgeführten Logik;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Erkennung von Größenmerkmalen von Zeichen;

Fig.10 eine graphische Darstellung der Erkennung von Lückenmerkmalen von Zeichen;

Fig.11 eine graphische Darstellung der Erkennung von Ober- und Unterlängen;

Fig. 12 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verschlüsselung der erkannten Kericinale in Digitalwörtern;

Fig.13 ein Diagramm zur Veranschaulichung von

Sichtfeldverrinderungen mit einer Einrichtung zur automatischen LinienVerfolgung;

Fig.14 eine graphische Darstellung der allgemeinen Funktion der Logikbaum-Einrichtung der Maschine;

Fig.15 einen Teil des Logikbaums, der durch die Erkennungseinrichtung gemäß Fig. 1 verwirklicht wird;

Fig.16 ein Blockdiagramm der bevorzugten Erkennungseinrichtung gemäß Fig. 1.

Iiii folgenden werden eine Maschine und ein Verfahren zum Erkennen von Zeichen, z. B. von alphanumerischen Zeichen, beschrieben, und zwar solche, die Standardzeichen OCR-A (optical character recognition, Serie A) erkennen. Selbstverständlich können sowohl die Maschine als auch das Verfahren nach der Erfindung auch auf das Erkennen anderer Druckzeichen eingestellt werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Zeichen, z. B. alphanumerische Zeichen, mit einem in einem von Hand gehaltenen Stab enthaltenen Photodiodenfeld abgetastet. Der Stab wird horizontal über ein Zeichenfeld (vorwärts oder rückwärts) bewegt, während das Photodiodenfeld abgetastet wird, um den betrachteten Zeichen entsprechende Videosignale zu

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entwickeln. Im Au-.führungsbeispiel enthält der Stab eine Licht-Ausrichteinvichtung als Hilfe beim Ausrichten des Stabes auf das Zeichenfeld. Die Maschine und das Verfahren gemäß der Erfindung können auch mit anderen in der Hand gehaltenen, optischen Leseeinrichtung benutzt werden, und zwar besonders mit solchen, welche eine Relativbewegung zwischen dem Photodiodenfeld und den gedruckten Zeichen vorsehen.

Der Stab enthält Glühlampen zum Beleuchten der Zeichen. Das von den Zeichen reflektierte Licht wird durch ein Linsensystem auf dem Photodiodenfeld fokussiert. Das Photodiodenfeld wird elektrisch abgetastet, um sequentielle Videosignale zu erzeugen. Wie in Fig. 1 am besten veranschaulicht, wird das Photodiodenfeld 22 senkrecht zu den Zeichen, z. B. dem Zeichen 20 (Buchstabe "E") ausgerichtet. Die Bewegung des Stabes ergibt eine relative Bewegung in einer der Richtungen 28a bzw. 28b. VJie unten genauer beschrieben wird, werden die Zeichen durch automatische Linienverfolgung elektrisch innerhalb des vertikalen Sicht- bzw. Erfassungsfeldes des linearen Photodiodenfeldes 22 aufgefunden. Dieses Sichtfeld ist durch die Länge 23 in der Fig. 1 gezeigt.

Im Ausführungsbeispiel besteht das Photodiodenfeld 22 aus einem Feld von 65 mal 4 Photodioden, welches handelsmäßig von der Reticon Corporation, Sunnyvale, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika erhältlich ist. Dieses Feld wird laufend mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4 Mikrosekunden pro Diode abgetastet. Jede Abtastung, auch als "Streifen" bezeichnet, besteht aus 65 Datenzyklen und 2 Totzeitzyklen bei einer gesamten Zykluszeit von 268 Mikrosekunden pro Abtastung. Die Ausgänge jedes der Feldabschnitte, die als Linien 24, 25, 26 und 27 gezeigt werden, sind durch (nicht gezeigte) Verstärker mit einem Verarbeitungsgerät 30 für Videosignale (Videoprozessor) verbunden.

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Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Feld mit einer Breite von 4 Dioden benutzt wird, ergibt sich aus den folgenden Ausführungen, daß ein Feld mit der Breite von nur einer Diode benutzt werden kann, wenn die Bewegung des Stabes bekannt ist. F.in FfId mit einer Breite von 4 Dioden wird hauptsächlich da— y.u benutzt, um die Erkennungszuverlässigkeit dadurch zu steirr-rn, äa& typische Ungenauigkeiten des Druckes ausgeglichen werden. Während im Ausführungsbeispiel ein elektrisch abgetastetes Photodiodenfeld benutzt wird, können auch andere lichtabtastende Einrichtungen benutzt werden. Z.B. lichtempfindliche Bereiche, die mit einem ladungsgekoppelten Bauelement- (CCD) gekoppelt sind, liefern ein entsprechendes Videosignal, wobei alle Bereiche gleichzeitig "gelesen¹¹ werden und dann die Leseinformationen sequentiell ausgegeben wird. Zuerst bewertet das Videosignal-Verarbeitungsgerät 30 die Videosignale aus den Leitungen 24, 25, 26 und 27 zu und liefert Videodaten auf zwei Kanälen, wie später im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wird. Schwellenwerteinrichtungen einschließlich eines dynamischen Schwellenwertgenerators (der im einzelnen im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wird) werden dann benutzt, um aus den Videosignalen HELL/DUNKEL-Anzeigen zu erhalten.

Die beiden Kanäle für Videodaten am Verarbeitungsgerät für Videosignale 30 sind über die Leitungen 32 und 434 mit einem Verarbeitungsgerät für Merkmale 36 gekoppelt. Vorgegebene Merkmale eines Zeichens werden aus den Videodaten identifiziert, wie im einzelnen im Zusammenhang mit den Figuren 6, 7 und 8 erklärt und in den Figuren 9, 10, 11 und 12 veranschaulicht ist. Diese vorgegebenen Merkmale sind: Strich, Balken, großer Balken, Lücke, große äußere Lücke und Ober-/Unterlängen. Für jede Abtastung eines Zeichens (auch "Streifen" genannt) durch das Photodiodenfeld wird aus den ermittelten Merkmalen ein Digitalwort von 8 Bit gebildet.

Die Digitalwörter werden in einem Logikbaum zum Erkennen von

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Zeichen verwendet. Wenn ein neues Wort vom Merkmal—Verarbeitungsgerät 36 empfangen wird, vergleicht die Erkennungseinrichtung 38 die Merkmale mit den bekannten Merkmalen. Die Übereinstimmung von erhaltenen Merkmalen mit gespeicherten Iu xA. .'.-> al en leitet den Weg durch den Logikbaum, um zur Identifizierung eines einzelnen Zeichens zu gelangen. Das beschriebene Verfahren wird in allgemeiner Form in Fig. 2 gezeigt. Der Block 45 zeigt an, daß die Zeichen zuerst in vertikaler Richtung abgetastet werden. Jeder abgetastete Streifen jedes Zeichens wird dann geprüft, um vorgegebene Merkmale wie Strich, Bdiken, Lücke usw. zu identifizieren, vgl. Block 46. Für jeden Streifen eines Zeichens werden die identifizierten Merkmale in ein Digitalwort von 8 Bit (Merkmalwort) verschlüsselt. Dies ist durch Block 47 gezeigt. Jedes Wort wird dann mit dem vorhergehenden Wort verglichen, um das Auftreten neuer Wörter festzustellen. Diese neuen Wörter werden gesammelt, wie im Block 48 gezeigt. Es ist zu beachten, daß gewöhnlich mehrere gleiche, aufeinanderfolgende Merkmalwörter entstehen, wenn der Stab mit der Hand über die Zeichen bewegt wird.

Die Merkmalwörter werden dazu benutzt, den Weg durch den Logikbaum zu leiten - Block 49. Das spezielle Programm für diesen Baum ist in Tabelle II angegeben.

Die Fig. 3 zeigt das Blockdiagramm des Videosignal-Verarbeitungsgeräts 30 aus Fig. 1. Die vier Videosignalleitungen vom Photodiodenfeld sind mit Bewertungsnetzwerken 50 und 51 gekoppelt. Im besonderen sind die Leitungen 24, 25 und 26 mit dem Bewertungsnetzwerk 50 und die Leitungen 25, 26 und 27 mit dem Bewertungsnetzwerk 51 gekoppelt. Der Ausgang des Netzwerks 50 bildet einen Videodatenkanal, der als Kpnal Λ bezeichnet wird. Fig. 5 zeigt einen typischen Verlauf unverarbeiteter Videodaten als Kurve 80. (Hinweise auf die Kurven

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in der Fig. 5 sind eingekreist in den Figuren 3 und 4 gezeigt.) Innerhalb jedes der Netzwerke 50 und 51 werden Videosignale aus drei Leitungen in der üblichen Weise zu einem einzigen Videokanal zusammengefaßt. Die Bewertung innerhalb cieicr Ketcv.crke dient zum Glätten und zur Mittelwertbildung der vom Photcdiodenfeld erhaltenen Signale.

Der Ausgang des Netzwerks 51, als Kanal B bezeichnet, wird ähnlich wie der Ausgang des Netzwerks 50 verarbeitet und ergibt ein Ausgangssignal des Verarbeitungsgeräts 30 auf der Leitung 34. Der Übersichtlichkeit halber werden nur die dem Kanal A zugeordneten Blöcke gezeigt. Bei typischen Druckzeichen kommen zahlreiche Mangel in Bezug auf Regelmäßigkeit und auf Lichte der Farbe vor. '"Lücken¹' in der Farbe werden vora t-hotodiodenfeld als weiße Flächen aufgenommen. Ausgleich für diese Mangel wird dadurch geschaffen, daß die Signale aus drei kanälen bewertend zusammengefaßt werden. Ebenso ergibt ein Farbüberschuß auf als weiß vorgesehenen Flächenteilen ungewollte Aufnahme von Zeichenteilen. Die Bewertungsnetzwerke kompensieren auch diese '"Flecken" ·

Der Ausgang des Bewertungsnetzwerks 50 ist an ein Tiefpaßfilter 53 angeschaltet. Dieses Tiefpaßfilter, das in üblicher Weise ausgebildet sein kann, dient dem Aussieben eines Teils der Gleichstromkomponente unverarbeiteter Videosignale«

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 53 ist mit dem Bereichswähler 54 gekoppelt. Der Bereichswähler dient dazu, einen Abschnitt des Videosignals aus jeder vertikalen Abtastung oder jedem Streifen an die Leitung 57 zu koppeln. Der Bereichswähler 54 erhält ein Steuersignal über Leitung 56; ein typischer Verlauf dieses Steuersignals ist in der Fig. 5 als Kurve 81 gezeigt. Eine gewöhnliche Schalteinrichtung kann als Bereichswähler 54 verwendet werden. Die Erzeugung des Bereichssteuer-

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signals wird im einzelnen im Zusammenhang mit der Einrichtung zur automatischen Linienverfolgung erklärt werden.

Die Benutzung eines Multidiodenfeldes bringt den Nachteil mit sich, daß die Empfindlichkeit von Diode zu Diode und auch von Zeile zu Zeile ungleichmäßig ist. Außerdem sind solche Geräte häufig temperaturempfindlich und erleiden folglich Nullpunktverschiebungen. Der Gleichstrompegel des Videosignals neigt auch wegen der ungleichmäßigen Weiße des Papiers und wegen Veränderungen der Beleuchtungsstärke der die Zeichen beleuchtenden elektrischen Lampen zu Nullpunktverschiebungen. Die Schaltung zur Verfolgung der Grundlinie, die Verstärker 58, 59 und 62 sowie eine Gleichstromquelle 60 und einen Kondensator 61 enthält, senkt merklich die Einflüsse dieser Veränderungen und erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis.

Die Leitung 57 ist über den Verstärker 58 mit der Gleichstromquelle 60, dem Kondensator 61 und dem Eingangsanschluß des Verstärkers 59 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 59 ist mit einem Eingang des Verstärkers 62 gekoppelt. Die Leitung 57 ist direkt mit dem anderen Eingang des Verstärkers gekoppelt.

Der Verstärker 58 folgt dem Gleichspannungspegel auf der Leitung 57. Dieser Verstärker hat eine ziemlich langsame Zeitkonstante und folgt deshalb nicht den von den Photodioden abgenommenen Daten. Der Kondensator 61 wird auf die Gleichspannung geladen, der der Verstärker 58 folgt. Der Kondensator 61 wird langsam von der Gleichstromquelle 60 entladen. Diese läßt den Kondensator ein negatives Signal verfolgen, indem sie den Kondensator langsam mit konstanter Geschwindigkeit entlädt. Auf diese Weise kann der Kondensator entweder

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einem positiven oder einem negativen Signal folgen. Die Ladung des Kondensators 61 wird durch den Pufferverstärker 59 gepuffert. Das Gleichstromsignal am Ausgang des Pufferver-Etärkers 59 wird im Differenzverstärker 62 vom Videosignal auf der Leitung 57 abgezogen, um das Videosignal ohne dessen Gleichstromkomponente auf der Leitung 64 zu entwickeln. Der Verlauf des Signals am Ausgang des Differenzverstärkers 62 ist in der Fig. 5 als Kurve 83 gezeigt.

Der Rest der Schaltung in der Fig. 3 dient dazu, den Unterschied zwischen hell und dunkel festzustellen, ob also die Photodiode eine Druckzone oder das Hintergrundspapier beobachtet. Das Signal auf der Leitung 64 wird an einen Schwel— lenwertbegrenzer 65 gelegt, der einen allgemeinen Schwellenwertpegel am Knoten 75 entwickelt. Der dynamische Schwellenwertbegrenzer 66 ist ein schnell reagierender Begrenzer, wie genauer im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschrieben werden wird, und er liefert einen dynamischen Schwellenwert an den Widerständen 69 und 70. Der gemeinsame Verbindungspunkt dieser Widerstände ist mit einem Eingang "'-des Verstärkers 71 gekoppelt. Der Knotenpunkt 75 ist auch an diesen Eingang über die Diode 68 gekoppelt. Der andere Eingang des Verstärkers 71 erhält das Signal auf der Leitung 64. Der Ausgang des Verstärkers 71 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 73 gekoppelt. Der andere Eingang des UND-Gatters 73 ist mit dem Ausgang einer Freigabeeinrichtung 76 gekoppelt.

Im allgemeinen arbeitet die Schwellenwertschaltung durch Vergleichen des dynamischen Schwellenwertes, der vom Begren— ** zer 66 geliefert wird, mit dem Signal auf der Leitung 64, Der Begrenzer 65 liefert eine Klemmspannung an den Verstärker 71, um zu verhindern, daß der dynamische Schwellenwert unter einen vorgegebenen Pegel fällt.

In der Fig. 4 wird ein Ausführungsbeispiel der Schwellenwert-

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einrichtung genauer gezeigt. Die Leitung 64 ist wiederum zusammen mit der Ausgangsleitung 32 gezeigt. Der dynamische Schwellenwertbegrenzer 66 der Figur 3 ist als mittelschnelle Spitzenwert-Verfolgungseinrichtung verwirklicht. Das Signal auf der Leitung 64 wird an einen Eingang eines Spannungsvergleichers 89 angelegt. Der andere Eingang dieses Vergleichers ist mit seinem Ausgang, einem Eingang eines Operationsverstärkers" 91 und dem Kollektcranschluß eines Transistors gekoppelt. Der Emitteranschluß des Transistors 95 ist über einen Widerstand 96 und einen Kondensator 99 geerdet. Der gemeinsame Verbindungspunkt dieses Widerstandes und dieses Kondensators ist über eine Diode 98 und einen Widerstand 97 mit dem Basisanschluß des Transistors 95 gekoppelt. Dieser Basisanschluß ist ebenfalls über einen Widerstand geerdet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 91 ist mit einem seiner Eingänge und mit einem aus den auch in der Figur gezeigten Widerständen 69 und 70 bestehenden Spannungsteiler gekoppelt.

Der Schwellenwertbegrenzer 65 in der Figur 3 wird durch eine langsame Spitzenwert-Verfolgungseinrichtung verwirklicht und enthält einen Spannungsvergleicher 88, dessen einer Eingang über einen Widerstand mit der Leitung 64 gekoppelt ist. Der Ausgang des Vergleichers 88 ist mit dem anderen Eingang dieses Vergleichees und über ein RC-Netzwerk mit einem Eingang eines Operationsverstärkers 90 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 90 ist mit dem anderen, mit einem Eingang des Spannungsvergleichers 92 und mit einem aus Widerständen 101 und 102 bestehenden Spannungsteiler gekoppelt. Der gemeinsame Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist über die Diode 68 gekoppelt mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 69 und 70.

Die Freigabeeinrichtung 76 der Figur 3 weist einen Vergleicher 92 auf. Der Ausgang dieses Vergleichers ist mit

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einem Eingang eines NAND-Gatters 106 gekoppelt. Der Ausgang des Vergleichers ist auch zu dessen Eingang über eine Parallelkombination eines Kondensators 108 und eines Widerstandes 107 rückgekoppelt. Dieser Eingang ist auch durch Widerstände 111 und 112 vorgespannt«

Die Vergleichsfunktion, welche vom Vergleicher 71 in der Figur 3 erfüllt wird, wird im foeschriebenenen Ausführung«- beispiel durch einen Spannungsvergleicher 93 erfüllt, dessen einem Eingang das geteilte Ausgangssignal vom Verstärker 91 erhält· Der andere Eingang dieses Vergleichers erhält das Signal von der Leitung 64; dieser Eingang ist auch mit dem Ausgang des Verstärkers über eine aus der Parallel— kombination eines Widerstandes 103 und eines Kondensators 104 bestehende Rückkopplungsschleife verbunden» Der Ausgang des Verstärkers 93 ist mit dem anderen Eingang des Gatters 106 über ein Gatter 105 gekoppelt, das als Inverter geschaltet ist.

Die Verstärker im Ausführungsbeispiel sind handelsübliche Operationsverstärker, z.B. Part No. TL 082 von der Firma Texas Instruments.

Die Spannungsvergleicher 88, 92 und 93 sind handelsübliche Vergleicher, Part No. LM 339. Der Vergleicher 89 ist auch ein handelsübliches Bauelement, z»B„ Part No. LM 319· Die Widerstände 69 und 70 haben Werte, von 4_f32 kJlbzw. 10 IcÄ-«

Die mittelschnelle Spitzenwert-Verfolgungsainrichtung folgt den Spitzenwerten des Videosignals,, wie in der Figur 5 durch die Kurve 84 gezeigt« Wie man sehen kanm_f spricht"die Verfolgungseinrichtung ziemlich gut auf die Spitzen der Kurve an; nach jeder Spitze beginnt Jedoch das Ausgangssignal des Verstärkers 91 absufallen. Die -Signalverläufe geasäfö den Kurven 83 und 84 werden im Vergleictier 93 verglichen· Der Signal-

verlauf 84 ist in der Figur 5 als gestrichelte Kurve 85 über der Kurve 33 gezeigt, um dadurch zu zeigen, wie die HELL/DUNKEL-Kontraste erkannt werden.

Es ist zu bemerken, daß die Spitzen des Videosignals im gezeigten Beispiel die dynamischen Schwellenwerte genügend übersteigen, um ein Ausgangssignal erscheinen zu lassen» Das Ausgangssignal am Gatter 106 1st als Kurve 87 gezeigt und wird als das erkannte Videosignal identifiziert.

Die langsame Spitzanwert-Verfolgungseinrichtung folgt den Spitzen des Videosignals langsamer und liefert ein Signal über die Diode 68, um den dynamischen Schwellenwert auf einera Miniraa!wert zu halten, damit Rauschen nicht als Information weitergegeben wird, wenn größere 3eitabstSnde zv/ischen den Spitzen auftreten. Wenn kein Signal ansteht, verhindert die Freigabeeinrichtung 76 durch das Gatter 106, daß ein Signal auf der Leitung 32 erscheint, womit der Kanal so gut wia gesperrt ist_s um die Aufnahme von Rausch-Zufausspitzen ξ;ι verhindern, die sonst als Information aufgenommen werden könnten.

Es können beträchtliche Änderungen Schwärzxmgsdichte und der Dichte des weißen Hintergrunds vorkommen. Deshalb kann das Videosignal in einem weiten Bereich dynamisch schwanken. Die oben beschriebene Einrichtung für dynamische Schwellenwerte schafft einen Ausgleich dafür und erlaubt zuverlässiges Erkennen von dunklen bzw. hellen Zonen.

Die erkannten Videosignale für beide Kanäle A und B auf den Leitungen 32 bzw» 34 werden an das Merkmal-Verarbeitungs— gerät 36 angelegt. In diesem Verarbeitungsgerät 36 werden die Videosigna!verlaufe für jeden Streifen auf vorgegebene Merkmale hir» untersucht* Vor Erörterung cSes Aufbaus de?? Merkmal-Verarbeitungsgeräts 36 werden die spezifischen Merkmale,

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die aus dem Videosignal abgeleitet werden, und die Verschlüsselung der Merkmalwörter im Zusammenhang mit den Figuren 9 bis 12 beschrieben.

Eines der Merkmale, das untersucht wird, wird in dieser Anmeldung als "Größenfeststellung" (Figur 9) bezeichnet. Die Größenfeststellung besteht in der Untersuchung der dunklen Gebiete, also des Druckes, auf dex-en relative Größen in der vertikalen Richtung. Im Ausführungsbeispiel sind drei verschiedene Großen erkennbar und werden als "Strich", "Balken" und "großer Balken" gekennzeichnet. Ein Strich ist ein relativ kurzes, dunkles Gebiet; ein Balken ein längeres, dunkles Gebiet; und ein großer Balken ein dunkles Gebiet, das sich ungefähr über die ganze Höhe des Zeichens erstreckt.

In der Figur 9 ist der Prüfstreifen 180 durch die große Ziffer 2 gezogen; dies ist eine Abtastung, d.h. ein Streifen der Ziffer 2, die vom Photodiodenfeld beobachtet wurde. Der oberste, vorstehende Abschnitt der Ziffer 2 ist relativ kurz und wird als Strich erkannt. Der untere Teil ist länger und wird als Balken erkannt. Bei dem Streifen 189 werden drei relativ kurze, dunkle Gebiete geschnitten und folglich als Strich/Strich/Strich erkannt. Bei Untersuchung der Ziffer 9 in der Figur 9 führt der erste Streifen dieser Ziffer zum Erkennen eines Balkens; bei dem zweiten Streifen zweier Striche; bei dem dritten Streifen eines großen Balkens. Bei der Ziffer 7 wird von dem einzigen gezeigten Streifen durch diese Ziffer ein Strich erkannt.

In der Figur 9 sind die relativen Schwellenwerte für Strich, Balken und großen Balken als Amplituden gezeigt. Die Größe 190 ist die Amplitude für einen Strich; die Größe 191 die Amplitude für einen Balken; und die Größe 192 die Amplitude für einen großen Balken.

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Amplituden, die kleiner als 190 sind, werden als Rauschen vernachlässigt. Die Schwellenwerte für Strich, Balken und großen Balken sind in der Figur 9 zwar als Amplituden gezeigt, in Wirklichkeit werden sie aber als Zeitspannen aufgenommen. Das bedeutet, daß das Videosignal untersucht wird und nach der Dauer der Dunkelperiode der abgetastete Abschnitt als ein Strich, Balken oder großer Balken bewertet wird. Wie im folgenden näher erklärt wird, wird die Dauer dadurch festgestellt, daß ein Digitalzähler läuft und am Ende des dunklen Bildabschnitts angehalten wird. Der Zählwert dieses Zählers wird dann mit den drei möglichen Schwellenwerten verglichen, um zu entscheiden, ob ein Strich, ein Balken oder ein großer Balken vorliegt.

Eine zweite Gruppe von Merkmalen, nach denen die Zeichen untersucht werden, wird in dieser Anmeldung als "Lücken" bezeichnet. Zwei Arten von Lücken werden aufgenommen. Eine ist eine innere Lücke, wie sie durch den Streifen 194 im Buchstaben 0 in der Figur 10 gezeigt ist. Die andere Art ist eine große Kußere Lücke, wie sie durch den Streifen 201 i» Buchstabe j- ist.

Bei Untersuchung des Streifens 193 durch den Buchstaben P wird die relativ kleine Lücke zwischen den zwei Strichen im Ausführungsbeispiel nicht beachtet. Nach den Schwellenwerten für innere Lücken in der Figur 10 wird die von dem Streifen 193 geschnittene Lücke als "unwesentliche" Lücke, Größe 204, bezeichnet. Der Streifen 194 durch den Buchstaben O enthält zwei Striche, die diesmal jedoch durch eine größere Lücke getrennt sind. Diese größere Lücke wird erkannt und als Merkmal anerkannt. Der Schwellenwert für diese Lücke ist durch die Größe 205 in Figur 10 gezeigt.

Im Buchstaben M in der Figur 10 schneidet der Streifen 195 einen Strich im oberen Teil des Buchstabens und dann ein

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relativ langes, helles Gebiet, das als große äußere Lücke klassifiziert wird. Der Schwellenwert für diese Lücke ist durch die Größe 206 in der Figur 10 angegeben. Der zweite Streifen 196 durch den Buchstaben M schneidet erst eine kurze Lücke im oberen Teil des Buchstabens, dann einen Strich und dann eine andere Lücke. Diese zweite Lücke ist nicht groß genug, um als große äußere Lücke zu gelten und wird als "Lücke" erkannt. Die Schwellenwerte für äußere Lücken sind als Größen 206 und 207 gezeigt. Es sei beachtet, daß der Schwellenwert für eine äußere Lücke kleiner ist als der Schwellenwert für eine innere Lücke (vgl. die Größen 205 und 207). Für die Zwecke der Merkmalsbestimraung werden diese beiden Lücken jedoch als gleich angesehen. Im letzten in der Figur 10 gezeigten Beispiel schneidet der Streifen 201 beim Buchstaben TJ eine große Lücke und dann einen Strich.

Ebenso wie im Falle der Größenfeststellung bedeuten die Schwellenwerte für Lücken Zeitdauer. Die Dauer der hellen Gebiete wird in einem Digitalzähler aufgenommen und mit gespeicherten Werten verglichen, wie später erklärt wird.

Die dritte Art von Merkmalen, die dem Videosignal entnommen wird, ist in der Figur 11 gezeigt; dieses Merkmal zeigt die Richtung der Zeichenausbildung an. Es sei bemerkt, daß für Größen- und Lückenfeststellungen die Information von nur einem Kanal benutzt wird. Für die Feststellung der Richtung der Zeichenausbildung wird die Information aus beiden Kanälen verglichen.

Von der Ziffer 6 werden zwei Streifen 1Θ7 und 198 gezeigt. Die Bewegungsrichtung des Photodiodenfeldes wird durch den Pfeil 209 angezeigt und der Erstkanal ist der hintere Kanal (Streifen 197). Der Streifen 197 aeigt Strich/Strich/Strich? der Streifen 198 zeigt Strich/Strich· Wenn die Daten aus den

beiden Kanälen unter Verwendung einer gemeinsamen Zeit— achse verglichen werden, kann festgestellt werden, daß der obere Teil des Zeichens nicht von dem Streifen 198 erfaßt wird· Das Zeichen muß also ein Oberlängen-Merkmal haben. Bei Untersuchung des Buchstabens P durch die Streifen 199 und 200 wird Strich/Strich/Strich im Erstkanal mit Strich/Strich im Folgekanal verglichen. Der Vergleich unter Verwendung einer gemeinsamen Zeitachse ergibt, daß ein Merkmal im unteren Teil des Buchstabens verloren wurde. Dieses wird "Unterlä*ngen"-Merktnal genannt»

In der Figur 11 werden zwei Beispiele mit Variationen des umgekehrten Buchstabens C gezeigt. Der Stab bewegt sich in der durch den Pfeil 201 gezeigten Richtung* Der erste Fall ergibt ein Merkmal nach oben, der zweite Fall ein Merkmal nach unten. Bei dem Buchstaben O in der Figur 11 zeigt der Streifen 215 einen großen Balken und der Streifen 216 Strich/Lücke/Strich. Bei Vergleich dieser beiden Gruppen von Merkmalen stellt sich heraus, daß Merkmale sov/ohl im oberen als auch im unteren Teil ausgebildet sind. Dies wird "normal" genannt.

Die Bedeutung des Oberlängen- bzw. Unterlämjenmerkmals kann durch ein Beispiel gezeigt werden. Es sei angenommen, daß der Stab sich in der durch den Pfeil 210 angezeigten Richtung bewegt und daß vier Streifen 211, 200, 199 und 212 den Buchstaben P schneiden. Die Merkmalserltennung ergibt: Balken; Strich/Strichj Strich/Strich/Strichj und Balken. Es sei angenommen, daß vier Streifen 213, 198, 197 und die Ziffer 6 schneiden. Die Merkmalserkennung ergibt bei diesen vier Streifen wiederum: Balken; Strich/Strich; Strich/Strich/Strich; und Balken. Die erkannten Merkmale sind also dieselben fUr die Ziffer 6 und den Buchstaben P. Folglich ist für manche Zeichen die Merkmalfeststellung ohne die Feststellung des Oberlängen- bzw. Unterlängen-

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Merkmals zweideutig. Der Unterschied zwischen der Ziffer und dem Buchstaben P kann mit der Feststellung des Oberlängen- bzw. Unterlängen-Merkmals festgestellt werden; dies gilt auch für andere mehrdeutige Fälle.

Ein einziger Kanal für Videodaten kann für die Feststellung des Oberlängen- bzw. Unterlängen-Merkmals benutzt werden. Dabei werden die Videosignale von Streifen zu Streifen gespeichert und dann miteinander verglichen. Größere Genauigkeit kann jedoch bei Benutzung von zwei Kanälen erzielt werden, da der genaue Abstand zwischen den Dioden bekannt ist«

Für jeden Streifen eines Zeichens verschlüsselt das Merkmal-Verarbeitungsgerät 36 der Figur 1 die festgestellten Merkmale in ein Wort von 8 Bit. Die Figur 12 zeigt das 8-Bit-Wort 217, dessen ersten beiden Bit zum Verschlüsseln der Ober- bzw. Unterlängenmerkmale dienen, und zwar bedeuten: OO normal, Ol Unterlängenmerkmal, 10 Oberlängenmerkmal. Das nächste Bitpaar bezeichnet das erste Merkmal, das folgende Bitpaar das zweite Merkmal und das letzte Bitpaar das dritte Merkmal·, und zwar bedeuten: 00 leer, 01 Lücke, 10 Strich 11 Balken. Da drei Balken nicht in einem einzigen Streifen vorkommen können, wird der große Balken als 111111 verschlüsselt· Da ferner zwei einander benachbarte Lücken nicht vorkommen können, wird eine große (äußere) Lücke durch 0101 verschlüsselt. Vier Beispiele sind in der Figur 12 gezeigt· In jedem Fall wird angenommen, daß die Bewegung des Stabes in Richtung des Pfeils 218 verläuft und daß der hintere Streifen als der Primärstreifen gilt.

Die Merkmale der oben beschriebenen Verschlüsselung werden dem Merkmalregister 146 in der Figur 6 eingegeben, wie im folgenden genauer beschrieben werden wird·

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0RIG5WAL .INSPECTED

Die oben beschriebenen Herkiaale sind aufgrund Giner empirischen Untersuchung gewählt worden. Es können jedoch andere Merkmale anstelle der im Ausführungsbeispiel benutzten treten, wie z.B» kleine Lücken»

Gemäß Figur 6 weist das Merkina 1-Verarbeitungsgerät 36 der Figur 1 als haupteächlid-i^iomponenten einen Richtungsdetektor 124, einen Merkmalanalysator 130, einen Y-Zähler 121, eine Bereichssteuerung 140, einen Ober-/Unterlängen-Detektor und die Schaltungsanordnung rechts von der gestrichelten Linie 157, welche einen Breiten- und Zustandsanalysator darstellt auf.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Stab in jeder der beiden Richtungen über das Zeichenfeld geführt werden. Der Richtungsdetektor 124 bestimmt die Richtung, in der sich der Stab bewegt. Der Detektor 124 erhält Videosignale vom Verarbeitungsgerät für Videosignale 30 über die Leitungen 32 und 34. Dieser Detektor erhält auch über die Leitung 136 ein Feld-Rücksetzsignal; dieses Signal wird am Ende des ganzen Zeichenfeldes erzeugt. Der Signaldetektor 132, der ein Teil des Richtungsdetektors ist, erhält die Daten auf den Leitungen 32 und 34 und bestimmt, auf welcher Leitung die Videodaten zuerst erscheinen. Eine gewöhnliche bistabile Schaltung kann als Detektor 132 benutzt werden. Sowie bestimmt ist, auf welcher Leitung die Videodaten zuerst erscheinen, wird eine Kennmarke 124 gesetzt und ein Signal an die Leitung 127 gelegt, um die Richtung anzuzeigen, mit der sich der Stab über die Zeichen bewegt. Dieses Signal wird innerhalb der Einrichtung des Logik-Baums benutzt und ist für das Erkennen gewisser Zeichen entscheidend. Z.B. wird der Unterschied zwischen einer "3·' und einem "E" von der Bewegungsrichtung des Stabes bestimmt.

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Der Signaldetektor 132 betätigt einen Schalter 133, wie durch die gestrichelte Linie 134 gezeigt ist. Der Schalter wird sofort nach Bestimmung der Richtung betätigt. Im Ausführungsbeispiel ist der führende Kanal mit der Leitung 126 gekoppelt und gilt als "Folgekanal¹· und der hintere Kanal ist mit der Leitung 125 gekoppelt und gilt als "Erstkanal¹¹. Die Videosignale im Erstkanal (Leitung 125) sind mit dem Merkmalanalysator gekoppelt, welcher Balken, Striche und Lücken erkennt. Der Erstkanal und der Folgekanal sind mit dem Ober-/Unterlängen-Detektor 138 gekoppelt.

Der Y-ZMhler 121 liefert die digitale Zählung, welche der gerade abgefragten Diode im Feld entspricht. Im Ausführungsbeispiel mit einem vier Dioden breiten Feld werden vier horizontal ausgerichtete Dioden gleichzeitig bei jedem Zählgang abgefragt. Der Y-Zähler liefert Information über die Y—Stellung, da beim Vergleich mit dem Videosignal die Y-Stellung des erkannten Hell/Dunkel-Bereichs bekannt ist.

Der Y-Zähler ist über die Leitung 122 mit dem Merkma1-analysator 130 und einem Komparator 144, der zur Bereichssteuerung 140 gehört, gekoppelt. Ein gewöhnlicher Digitalzähler kann als Zähler 121 benutzt werden.

Vor der Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise der Bereichssteuerung 140 soll deren Funktion erklärt werden; dazu wird auf die Figur 13 Bezug genommen. Die Bereichssteuerung erlaubt automatische Linienverfolgung, die eine besondere Bedeutung bei Verwendung eines in der Hand gehaltenen Stabes als Detektor hat· Während der in der Hand gehaltene Stab über das Zeichenfeld bewegt wird, wie z.B. in der Figur 13 gezeigt, kann es sein, daß das Sichtfeld des Stabes (durch die Parallellinien 220 gezeigt) nicht parallel mit den Zeichen bleibte Tatsächlich ist Fehlaus-

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richtung der wahrscheinlichere Fall. Die automatische Linienverfolgung durch die Bereichssteuerung 140 sorgt für die Auswahl des Teiles des Videosignals, der die wichtigen Daten der Zeichen enthält«

Es sei angenommen, daß das erste Zeichen wie der Buchstabe Λ in der Figur 13, mitten im Sichtfeld liegt. Am Ende des ersten Zeichens wird die Stellung des Zeichens innerhalb des Sichtfelds bestimmt. Die Eereichssteuerung führt dann eine Einstellung aus, um einen anderen Teil des Videosignals für die Verarbeitung auszuwählen. Dazu wird ein neuer Abstand zwischen den oberen und unteren Rändern des Sichtfeldes und den oberen und unteren Bereichsgrenzen, die als Linien 221 gezeigt sind, hergestelllt. Wenn sich das Zeichenfeld im Sichtfeld entweder nach oben oder nach unten bewegt, folgen die Bereichs— grenzen automatisch dieser Bewegung.

Die Bereichssteuerung 140 enthält eine Ladesteuerein— richtung 141, welche digitale Zahlen entweder in ein Register 142 oder ein Register 143 lädt. Die Inhalte der Register 142 und 143 werden in einem Digitalkoiaparator 144 mit den Y-Zählwert verglichen, welcher über die Leitung 122 zugeführt wird. Wenn der Inhalt des Registers 142 dem Y-Zählwert gleicht, ist die obere Grenze des Bereichs erreicht, und ein Signal auf der Leitung 56 zeigt dies an. Wenn der Inhalt des Registers 143 dem Y-Zählwert gleicht, beendet der Komparator 144 den Bereich, in dem er das Signal auf der Leitung 56 löscht. Die Ladesteuereinrichtung 141 erhält auf der Leitung 136 das Signal zum Rücksetzen des Feldes. Wenn dieses Signal zuerst ansteht, überträgt die Ladesteuereinrichtung 141 diejenigen Zahlen in die Register 142 und 143, die der Annahme entsprechen, daß das erste Zeichen mitten im Sichtfeld liegt· Die maximale Höhe der Zeichen ist be-

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kannt; die Höhe des Bereichs ist die maximale Zeichenhöhe mit einem zusätzlichen Rand (im Ausführungsbeispiel 6 Schritte oben und unten). Kie in cbr Figur 13 zu sehen ist, liegt der Buchstabe A so innerhalb des Anfangsbereichs, daß oberhalb und unterhalb des Buchstabens Plätze frei bleiben= Der Merkma!analysator 130 liefert für jedes Zeichen auf der Leitung 222 einen Zählwert, der die oberen und unteren Grenzen des Zeichens und zusätzlich die eingestellten Ränder angibt. Diese Zahlen werden am Ende jedes Zeichens in die Register 142 und 143 übertragen· Auf diese Weise kann der Komparator 144 für jeden Streifen ein Bereichssteuerungssignal liefern. Während im Ausführungsbeispiel die Bereichsgrenzen für jedes Zeichen auf den neuesten Stand gebracht werden, kann dies auch häufiger oder weniger häufig geschehen.

Die Schaltung des Merkmalanalysators 130 in der Figur 6 wird im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 undder Tabelle I beschrieben. Der Ober-/Unterlängen-Detektor 138 kann die grundsätzlich gleiche Logik wie der Analysator haben, oder er kann unter Benutzung bekannter Schaltungstechniken hergestellt werden. Zwei mögliche Bedingungen des Erstkanals und des Folgekanals sind in dem Block, der den Detektor 138 darstellt, zusammen mit der entsprechenden Kodierung gezeigt. Die anderen möglichen Bedingungen sind aus der Figur 11 ersichtlich.

Die 8—Bit—Digitalwörter (MerkmalWörter) werden von dem Merkmalanalysator 130 und dem Ober-/Unterlängen-Detektor 138 an das Merkmalregister (F Register) 146 angelegt. Die beiden Bit zur Verschlüsselung des Oberlängen/Unterlängen-Merkmals werden über die Leitung 150 mit den beiden ersten Stufen dieses Registers gekoppelt; die übrigen sechs Bit werden über die Leitung 131 mit den anderen sechs Stufen gekoppelt. Der Inhalt des Registers 146 wird (auf Befehl des

S098U/09U "bad

Komparators 148) in ein 8-Bit Register 147 verschoben. Die Inhalte der Register 146 und 147 werden im Komparator 148 verglichen. Der Inhalt des Registers 147 wird 'auf Befehl des Komparators 148) in ein FIFO Register 154 verschoben, ■j-ii> nach der Regel ''zuerst hinein zuerst hinaus" arbeitet. Das Register 154 icann 8-Bit-Wörter aus dem Register 147 speichern und zusätzlich noch weitere Information, wie unten erläutert werden wird.

(Im Ausführungsbeispiel ist das Register 147 1? Bit .aal 54 Bit Register.) Der Komparator 148 ist mit einem Digitalzähler 152 gekoppelt, der mit der Frequenz der Abtastungen zählt. Jedesmal wenn ein Wort vom Komparator verschoben wird, wird der Zähler 152 rückgesetzt.

Es sei angenommen, daß sich beim Betrieb im Register 146 ein Digitalwort befindet, das die bei der Aufnahme des ersten Streifens gewonnenen Merkmale eines Zeichens in verschlüsselter Form enthält. Der Inhalt dieses V'^rtes wird mit dem Inhalt des Registers 147 verglichen, Da der Inhalt dieses Registers bei Anfang jedes Zeichens gelöscht wird, zeigt der Komparator den Unterschied zwischen dem im Register 146 enthaltenen Wort und den Leerstellen im Register 147 auf. Das Wort im Register 146 wird dann in das Register 147 geschoben. Nach der Verschiebung setzt der Komparator 148 den Zähler zurück.

-wort
Das Merkmal des zweiten Streifens wird dann in das Register 146 gesetzt. Dieses Wort wird mit dem ersten Digitalwort verglichen, das jetzt im Register 147 gespeichert ist. Vvenn die Wörter gleich sind, wird keine Verschiebung vorgenommen. In der Praxis erscheint dasselbe Merkmalwort mehrmals und diese Anzahl wird im Zähler 152 festgestellt. Wenn der Inhalt des Registers 146 von dem des Registers 147 abweicht, stellt der Komparator diesen Unterschied fest und verschiebt das Wort aus dem Register 147 (zusammen mit dent Inhalt des Zählers 152) in das FIFO-Register 154, das nach dem Prinzip "zuerst

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""bad oRfö^'S

hinein zuerst hinaus" (FIFO-first in first out) arbeitet; ferner verschiebt der Komparator den Inhalt des Registers 146 in das Register 147. So erhält das Register 154 jedes _Γ(-μ_1γ: Morlcmalwort zusammen mit einem Zählwert, der die re— Breite des verschlüsselten Merkmals angibt.

Der Inhalt des Registers 156 stellt die Videodaten in einer verkürzten, digitalen Form dar. Es ist zu bemerken, daß die Videodaten nicht gespeichert werden. Die Videodaten werden auf Merkmale sequentiell untersucht, so wie sie eintreffen. Im usführuncsbeispiel werden die Merkmalwörter auf der Leitung 156 auf der Basis "zuerst hinein, zuerst hinaus" so schnell befördert, wie sie durch die Erkennungseinrichtung in der Fig. 1 verarbeitet werden können. Diese digitale Information kann jedoch für andere Zwecke gespeichert werden. Z. B. kann die Information für eine spätere Erkennungs— analyse oder eine Analyse an einem anderen Ort gespeichert oder übertragen werden. Die Daten aus dem Register können für eine visuelle Darstellung der Zeichen ohne Zeichenerkennung benutzt werden. Dies kann unter Verwendung der Information aus den Wertern zur Anzeige von Strichen, Lücken, Balken usw. erfolgen.

Die Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm des Merkmalanalysators; sie enthält oben zwei Register 164 und 165. Diese Register sind mit je einem der Komparatoren 166 und 167 gekoppelt. Der Y-Zählwert auf der Leitung 122 wird auch an diese Komparatoren angelegt. Zu Beginn jedes Zeichens wird dem Register 164 die Digitalzahl eingegeben, die dem erwarteten oberen Ende des Zeichens entspricht, dem Register 165 die Digitalzahl, die dem erwarteten unteren Ende des Zeichens entspricht. Für das erste Zeichen im Rahmen, der in der Fig. 13 gezeigt ist, ist angenommen, daß das Zeichen mitten im Sichtfeld liegt. Wenn der Y-Zählwert größer als die im Register 164 gespeicherte

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Zahl ist, wird ein Signal auf der Leitung 168 anstehen.

Wenn der Y-Zählwert größer als die im Register 165 gespeicherte Zahl ist, wird ein Signal auf der Leitung 169 erscheinen. Die Verwendung dieser Signale wird im Zusanmenhang mit der Fig. 8 erläutert werden.

Die Feststellung r-ar Striche, Balken, großen Balken, Lücken und großen Lücken geschieht durch Zählen der Anzahl von ''hellen" und "dunklen" Dioden und durch Vergleichen dieser Anzahlen mit den Schwellenwerten, welche graphisch in den Figuren 9 und 10 gezeigt sind. In der Fig. 7 ist der Zahler 170 derjenige für die Größe des dunklen Merkmals und wird in der Fig. 7 und in der Tabelle I als B-Zühl^r bzw. "BCTR" bezeichnet. Dieser gewöhnliche Digitalzähler zählt, wenn er ein Signal auf der Leitung 177 erhält, und wird rückgesetzt, wenn er ein Signal auf der Leitung 176 erhalt. Der Inhalt dieses Zählers ist mit dem Komparator 173 gekoppelt. Die vorbestimmten Schwellenwerte für Strich, Balken und großen Balken werden auch an diesen Komparator angelegt.

Lie Merkmalanalysatorsteuerung 162 stellt das Vorhandensein entweder eines hellen Bereichs oder eines dunklen Bereichs aus den Signalen auf dem Erstkanal fest. Wenn ein dunkler Bereich erscheint, wird der Zähler 170 zum Zählen gebracht. Wenn der dunkle Bereich nicht mehr erscheint, wird der Z'ihlwert mit den verschiedenen Schwellenwerten von dem Komparator 173 verglichen. Ein entsprechendes Signal wird dann dem Merk— malverschlüsseler 175 zugeführt, der einen Strich, Balken usw. anzeigt.

Die Erkennung von Lücken benutzt einen Digitalzähler 171, der in der Fig. 7 und in der Tabelle I als "W-Zähler" bzw. "WCTR" bezeichnet wird. Der Inhalt dieses Zählers wird zu de:n Koiapa-

9098U/09H 'bad original

rator 174 gekoppelt; die in der Fig. 10 gezeigten Schwellenwerte für Lücken sind auch an den Komparator 174 angelegt. Wenn ein heller Bereich erscheint, fängt der Zähler 171 unter Steuerung eines von der Merkmalanalysatorsteuerung 162 empfangenen Signals auf der Leitung 179 mit Zählen an.

Wenn der helle Bereich nicht mehr erscheint, wird der Zahlwert des Zählers 171 mit den Schwellenwerten verglichen, um zu bestimmen, ob eine Null, eine Lücke oder eine große Lücke eikannt worden ist. Der Zähler 171 wird dann durch ein Signal auf der Leitung 178 rückgesetzt. Ein entsprechendes Signal wird dann dem Merkmalverschlüsseler 175 augeführt, um anzuzeigen, ob eine Null, eine Lücke oder eine große Lücke ernannt worden sind. Im Falle einer Lücke muß noch festgestellt werden, ob vorher ein Strich oder ein Balken erkannt worden ist., um die richtige Lückenart zu bestimmen, weil es verschiedene Schwellenwerte für innere und äußere Lücker gibt. Der logische Plan dafür wird im Zusammenhang mit der Fig. 8 beschrieben.

Der Merkmalverschlüsseler 175 kann eine gewöhnliche Verschlüsselungseinrichtung sein, um die Verschlüsselung gemäß der Fig. 12 auszuführen.

Der logische Plan der Merkmalanalysatorsteuerung 162 in der Fig. 7 kann am besten aus dem Flußdiagramm in der Fig. 8 verstanden werden. Die Tabelle der Zustände der Merkmalsteuerung in der Fig. 8 ist weiter unten als Tabelle I aufgeführt. Es besteht eine Eins-zu-Eins Zuordnung zwischen der Tabelle in der Fig. 8 und der Tabelle I. Z. B. ist der Block 184 der obere, linke Block der Tabelle I» Die möglichen Zweige in der Fig. 8 (A bis H) sind auch in der Tabelle I gezeigt. In Ausführung des in der Tabelle I ausgeführten logischen Planes steuert jeder Block, z. B, die Blöcke 184, 185, 186 und 181

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die Zähler 170 (B-Zähler) und 171 (W-Zähler) in der Fig. 7. Ferner kann jeder Block die in diesem Block angegebene Vergleichsprüfung ausführen und kann auf den nächsten passenden DlocK. weisen. Es ist zu beachten, daß die ersten zwei Bit des Iler.onalworts in der Tabelle den Code 11 zur inzeige eines ~«eer— laufs bzw. eines F'ehlers verwenden.

>enn eine neue Abcastung beginnt, ist der Y—Zählwert iC = 0. Fj b -nfang auf der Linie 182 wird die erste Zählung vorgenommen und die Information von der ersten Diode gewonnen. Der Linie 183 folgend wird immer bei einer ersten Diode die Abzweigung auf Zweig Λ genommen, welche mit "vor dem obersten Teil des Zeichens"' bezeichnet ist. ,.'cnn die erste Diode rjinen hellen Bereich findet, gilt die Information im Bloc'c 184. i'alls Y-Zählwert ¥C> Ί oberer Teil,was in Fig. 7 durch das Signal auf der Leitung 168 angezeigt wird, wird die abzweigung nach Zweig B genommen und der W-Zähler WCRT wird neu gesetzt (siehe Tabelle I). Wenn dann die zweite Diode einen hellen Eereich findet, wird die ZaM im '.V-Zähler u:n Eins erhöht (Block 185). Falls aber die zweite oder eine spätere Diode einen dunKlen Bereich findet (Block 186), wird der B-Zähler gesetzt und der Inhalt des ^.'-Zählers geprüft. Falls der Inhalt dieses Zählers <].»iner als ?. ist, wird anqenoiumen, daß pie ine Lücke in oberen Teil des Zeichens vorhanden ist. Fills der Inhalt d^s '.'-Z'.ihlers zwischen 2 und 5 ist, wird angenommen, daß im oberen Teil des Zeichens eine Lücke vorhanden ist. Im Schema der Fiq. 1? wird das zweite Bit auf 0 und das dritte Bit auf 1 gesetzt. Durch entsprechende Fortsetzung für jeden Streifen werden das erste Merkmal, das zweite Merkmal und das dritte Merkmal bestimmt, wie in der Fig. 12 gezeigt. Der Block 181 (Tabelle I) setzt das obere und untere Ende des Bereichs, wie in der TaDeIIe I >>?- aelgt wird. Die entsprechenden Zählwerte werden über die Leitung 222 in die Register 142 und 143 (Fig. 6) geladen.

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BAD ORIGINAL

TABELLE I Erklärung der in der Tabelle benutzten Abkürzungen

YC = Y-Zählwert (Leitung 122 Fig. 6)

Y OBEN = Zählwert im Register 164, Fig.

Y UNTEN = Zählwert im Register 165, Fig. B-Zähler = Zählsteuerung für Zähler 170, Fig. W-Zähler = Zählsteuerung für Zähler 171, Fig. 7_V ■* -

^s^ EINGABE	PRIMÄRKANAL	PRIMÄRKANAL	ENDE DER
KJSTANbs.	WEIß	SCHWARZ	ABTASTUNG
Tor Y OBEN	Wenn YCyY OBEN,	Wenn YC XY OBEN,	Merkmalregister
	W-Zähler	YC nach Y OBEN	auf "Leerlauf"
	rücksetzen	laden	setzen, d.h.
		B-Zähler rück-	"11000000"
		setzen
— A τ-	Nächster	Nächster
	Zustand = B	Zustand = C
Ι tägliche Lücke	Zählung des	B-Zähler	Merkmalregister
oben am	W-Zählers	rücksetζen	auf "Zeichenende'
Zeichen		" Wenn W-Zähler<2 (keine Lücke),	setzen, d.h. "00000000"
		nächster Zustand - C	Dberen Bereich auf (Y OBEN - 6)
— B —		Wenn	setzen
		2 "S w-Zähler < 5	Jnteren Bereich
		(Lücke oben am	auf (Y UNTEK + 6)
		Zeichen),	setzen Γ
		Merkmalregi ster
		auf "00010000"
		setzen
		nächster
		Zustand = E
		Weh η
		. 5 * W-Zähler<12,
		Merkmalregister
		auf'DOOlOlOO"
		setzen;
		nächster
		Zustand = G
		(Fehler im
		Gleichgewichts bild; Wenn 12 - W-Zähler,
		MerkmaIregister
		auf "11000001"
		setzen;
		nächster
		Zustand * H
		a \ i

EINGABE

ZUSTAND

PRIMARKANAL WEIß PRIMARKANAL
SCHWARZ

ENDE DER ABTASTUN

Erster Strich

—C—

W-Zähler rücksetzen

Wenn B-Zähler <5 (Strict

Merkmalregister

auf "00100000"

setzen; nächster

Zustand = D '

Wenn

5 * B-Zähler <9 (Balken!)

Merkmalsregister auf

"00110000" setzen; nächster

Zustand = D

Wenn 9^B-Zähler (großer Balken), Merkmalregister auf "00111111" setzen; nächster

Zustand = H Wenn YC>Y UNTEN
YC nach Y UNTEN
laden

Zählung des B-Zählers

Merkmalregister auf

"Fehler" setzen,d "1100001

Erste Lücke
nach Strich

—EU-

Zählung des W-Zählers Wenn YC>Y UNTEN, weiterarbeiten

Wenn W-Zähler<2 (keine untere Lücke)·, nächster

Zustand = H ,

B-Zähler
rücksetzen

Wenn W-Zähler<5
(kleine Lücke)J
nächster

Zustand = E

MerkmaIr gister a "Fehler" setzen,d "1100001

Wenn 2 ^ W-Zäler < 5, dann bleibt Inhalt des Merkmalregisters oder wird auf

"00000001" gesetzt; nächster

Zustand = H

Wenn 5^ W-Zähler (Doppellücke unten), dann bleibt Inhalt des Merkmalregisters oder wird auf "00000101" gesetzt · nächster

Zustand «* H

Ende

Wenn 5 ^ W-Zähler
(innere Lücke), bleibt
der Inhalt des Merkmal
registers oder wird au
"00000100" gesetzt;
nächster

Zustand « G

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COPY

^^"^^, EINGABE	k primXrkanal	gesetzt;"	PRIMÄRKANAL	4	ENDE DER	Nichts tun
STAND^v^	WEIß	nächster Zustand = F ·	SCHWARZ	ABTASTUNG
reiter Strich	ff-Zähler rücksetzen	Zählung des W'-Zählers	Wenn YC> Y UNTEN, YC-	Merkmalre
ir	Wenn B-Zähler<5 (Stricl		jj-iach Y UNTEN laden	gister auf
	bleibt der Inhalt des ■■·	Wenn YC^Y UNTEN ,weiter	Zählung des B-Zählers	^4 ^^ I A^b ^^ ^^ ^3 L-
	Merkmalregisters oder¹ ' wird auf "00001000"	arbeiten		setzen,u.n. "11000011"
	gesetzt;	Wenn W-Zähler<2
	nächster	(keine Lücke unten)J
	Zustand = -F	nächster
	Wenn 5 ^ B-Zähler	Zustand = H
	(Balken), bleibt der In	Wenn 2 ^ W-Zähler	■
	halt des Merkmalre	(Lücke unten), bleibt
	gisters oder wird auf	der Inhalt des Merkmal
	"00001100"	registers oder wird auf
	"00000001" gesetzt;		'·*'■ ■;
	nächster ^:"
[icke nach	Zustand «= H ,	B-Zähler rücksetzen	Merkmalre
weitem Strich	Ende		gister auf
	Wenn B-Zähler <5(Strich)	Wenn W-Zähler«ζ5	"Fehler"
__F—	bleibt der Inhalt des	(keine Lücke),	setzen,d.h.
	Merkmalregisters oder	nächster	"11000011"
	wird auf "00000010"	Zustand = G
	gesetzt;
	nächs.ter
	Zustand = H	Wenn 5- W-Zähler	ι ■
	Wenn 5^ B-Zähler (Baken)	(Fehlerfall), Merk
	bleibt der Inhalt des .	malregister auf
	Merkmalregisters oder	"11000011".
	wird auf "OOOOOOll" ge	setzen;
	setzt;	nächster
	nächster	Zustand = H
	Zustand =H
ritter Strich		Wenn YC>Y UNTEN YC	ierkmalre-
	Nichts tun	nach Y UNTEN laden	gister auf
	9 0 9 8hh / η 9		"Fehler"
	Zählung des B-Zählers	setzen,d.h.
		"11000011"

		I







nde der Ab—
istunq erwarter	Nichts tun

copf

Das vorstehend anhand einer Schaltungsanordnung beschriebene Verarbeitungsgerät für Merkmale lcann auch durch einen Li.gi-La!rechner ersetzt werden.

:. Ιέ. : r.-v-t r;nunqsclr;c"lc?itunn, welch*³ in Au?;f lihrungsbeisptel den L^oiicbau-n verwirklicht, wird hai dem beschriebenen Ausführungs· beispiel durch einen Digitalrechner gebildet, und zwar durch einen handelsüblichen Mikrocomputer, der unter Part No. 80B0 anqeboten wird.

Es kann jeder, neue Merkmalwort, das im PIFO-Register gespeichert ist, TjO in der Logikbaum Analyse verarbeitet werden, wie es erzeugt worden ist. Im ."usführungsbeispiel wird jedoch die Lire!Lt^ns:ähluriq jr-des Uortes d.izu verwendet, die Normalbreite festzustellen, die unabhängig von der Geschwindigkeit ist, mit welcher der ötab über die Zeichen bewegt wird. Lie i'lericnalw'ii-'ter werden Susannen :v.Lt der Nnrm-Blbreit« in einem Merkmal-Buffer gespeichert. Der Logikbau:r. wird im allgemeinen dadurch c;ev.'onneri. daß di«? iierknalwörter au;? dem Merkmalpuffer ν in der ivcihenfolge, in der sie gebildet werden) genommen und "it den gespeicherten Wörtern veralichen wurden. Bei "'bereinstimnung ι lit eir.es'i gespeicherten «.'ort wird der Folgeweg in den nächsten unterbauen oder Zweig bestirnt. Die ii^rkmalwörter, di«* eins nach dem anderen aus den nerkaalpuffer genommen werden, bilden eine Eingabe im Vergleichsverfahren, das mit einem gewählten Baumbetätigungscode verwendet wird, der eine'·" B;u:;inetzwerk oder einer Tabelle von Baumbefehlen entnommen ist. Lie laufende Baum-ndresse wird dazu benutzt, um den Ausgang zur Benutzung in der Baumanalyse auszuwählen. Genauer qesagt, besteht die Baumanalyse darin, einen neuen Baunbefehl auszuwählen, welcher mit einem bedingten Schritt zum nächsten I4erkmalwort aus dem Merkmalpuffer kombiniert wird, .-.m Ende der Erkennuncsynalyse wird ein Ausgabecode entwickelt, der angibt, welches Zeichen ausgewählt worden ist.

909_8U/09U ©AD

Ein Beispiel dieses Verfahrens wird in der Figur 14 gezeigt· Die Ziffer 5 wird mit den Streifen 224 bis 229 abgetastet. Es werden in der Figur 14 nur diejenigen Streifen gezeigt, welche ein neues Merkmalwort ergeben· In den Figuren 14 und 15 werden die folgenden Abkürzungen benutzt:

B für Balken

F für Merkmal (Strich oder Balken) G für Lücke

JR für Sprung zurück im Zweig

JW für Sprung, falls die Breite größer als angezeigt ist L für unten bzw. Unterlänge

S für Strich

U für oben bzw. Oberlänge

V für Leerstelle

Z für leer bzw. null

Der Streifen 224 ergibt die Erkennung der Merkmale oben/ Strich/Leerstelle/Leerstelle. Dieses Wort hat die relative Breite 2, verglichen mit der Normalbreite. Das nächste Merkmalwort besteht aus Balken/Strich/Leerstelle (Breite 3). Diese Merkmale sind vom Streifen 225 abgenommen. Im Streifen 226 liegt das wichtigste Merkmal dieses Zeichens mit der Breite 14 (Strich/Strich/Strich)· Im Streifen 227 werden die Merkmale oben/Strich/Balken/Leerstelle mit der Breite 3 erkannt; und im Streifen 228 werden die Merkmale Strich/Lücke/Lücke mit der Breite 1 erkannt. Das Zeichenende ist beim Streifen 229 erreicht, und keine Merkmale werden erkannt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Streifen 224 bis 229 nicht parallel verlaufen; sie ähneln den Streifen, die tatsächlich entstehen, wenn der Stab von Hand geführt wird. Es -wird auf den in cer Figur 14 gezeigten Teil des Logik-Baums Bezug genommen· Am Anfang der Untersuchung werden die Befehle bei dem als Anfangspunkt gezeigten Knoten A

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zugegriffen. Das erste Merkmalwort im Merkmalpuffer, U/S/VV, wird mit jedem der gespeicherten Wörter, die mit dem Knoten A gekoppelt sind, verglichen, z.B. mit den in den Blöcken 231 und 232 gezeigten Wörtern. Wenn dieses erste Merkmalwort mit demjenigen in Block 231 verglichen wird, zeigt sich Übereinstimmung. Danach wird kein Vergleich mehr mit dem in Block 232 gespeicherten Wort oder mit Wörtern in anderen ,direkt mit Knoten A verknüpften Blöcken unternommen. Da eine Übereinstimmung bei Block 231 eingetreten ist, wird die Baum-Adresse jetzt auf Knoten B gestellt. Bei Knoten B wird ein erster Vergleich vorgenommen, um festzustellen, ob das zweite Merkmalwort aus dem Merkmalpuffer B/S/V, mit S/S/V übereinstimmt. Da dies nicht der Fall ist, wird es dann mit S/V/G verglichen; auch hier besteht keine Übereinstimmung. In jedem Falle wird der nächste Betätigungscode gewählt, wobei das Merkmalwort wegen fehlender Übereinstimmung ungeändert bleibt. Das zweite Merkmalwort wird dann mit B/S/V verglichen, und nach Übereinstimmung wird die Adresse für den Knoten C ausgewählt und in das Register für die laufende Baum-Adresse eingegeben. Diese Untersuchung führt weiter vom Knoten C zum Knoten D mit Übereinstimmung des Wortes S/S/S. Nachdem die Baum-Adresse zum Knoten D geführt hat, wird die Breite des S/S/S-Merkmals ermittelt. Im Block JW 6/16 wird speziell festgestellt, ob die Breite 14 größer ist als 6/16 der Gesamtbreite des Zeichens. Da dies der Fall ist, wird die Adresse für den Knoten E gewählt. Danach werden noch zwei weitere Prüfungen durchgeführt, um das Zeichenende zu untersuchen. Am Ende dieser Untersuchungen wird das Zeichen als "5" bestimmt. Die Enduntersuchungen dienen gewöhnlich zur Bestätigung eines bestimmten Zeichens, weniger zum Erkennen selbst. Z.B. würde das letzte Merkmalwort S/G/G garnicht aufgetreten sein, wenn das Photodiodenfeld wirklich zur Ziffer "5" parallel geführt worden wäre. In diesem Fall wäre das Zeichen als eine "5" bestimmt worden und-zwar vom Knoten F aus ohne weiter zum Knoten G fortzufahren.

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In der Fig. 15 ist derjenige Teil des Logikbaums gezeigt, der den Unterschied zwischen der Ziffer '"7" und dem Zeichen " / " (größer als) feststellt. Am Knoten 235 werden diejenigen gespeicherten Wörter gezeigt, mit denen das nächste Merkmalwort verglichen wird. Falls z. B. eine Übereinstimmung mit S/V/V auftritt, wird die Adresse für den Knoten 236 gewählt. Falls bei diesem Knoten die normalisierte Breite größer als 5 ist, wird das Zeichen als "7" bestimmt.

Im Ausführungsbeispiel verläuft die Untersuchung nicht immer in Vorwärtsrichtung; in manchen Fällen wird zu einem höheren Teil des Logikbaums zurückgesprungen, wie durch die Linien 237 und 238 angezeigt. In manchen Fällen stimmt das Merkmalwort mit einem von mehreren vorgegebenen Worten überein. Im Block 239 ergibt sich "eine Übereinstimmung, wenn das Merkmalwort entweder F/G/G oder G/F/F ist. Es ist für einen Fachmann ohne weiteres klar, daß der Teil des Logikbaums in der Fig. sowohl durch das Programm eines Digitalrechners als auch durch vorgegebene logische Schaltungen verwirklicht werden kann.

In der Praxis werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel für den Logikbaum ein spezielles Programm für den 8080-Rechner in der Standard-8080-Programmierspräche benutzt. Wenn ein relativ billiger Mikroprozessor wie der 8080-Rechner für Logikbaurn-Analysen benutzt wird, ist seine Rechengeschwindigkeit nicht ausreichend, um mit dem von Hand bewegten Stab Schritt zu halten. Zur Leistungssteigerung eines solchen handelsüblichen Mikroprozessors wurden ein besonderes Baum-« Zugriffsgerät und -verfahren entwickelt.

In der Fig. 16 wird ein >iikroprozessor innerhalb der gestrichelten Linie 242 gezeigt, der eine Zentraleinheit 245, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff 244 (CPU), ein Speicherzugriff chip 246 und ein Zeitgabechip 247 enthält. Der Speicher

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mit wahlfreiem Zugriff, die Zentraleinheit und das Speicherzugriffchip sind an eine Zweirichtungs-Datensammelleitung 248 angeschaltet.

Bei gewöhnlichem Rechnerbetrieb wird das in einem Programmspeicher 249 gespeicherte Programm von einem Programmbefehlszähler oder einer ähnlichen, zum Rechner gehörigen Einrichtung adressiert. In dem beschriebenen System adressiert der Rechner jedoch den Programmspeicher 249 nicht direkt, sondern über Register 252, 253 und 254. Jedes dieser Register kann eine Adresse entweder vom Rechner oder vom Programmspeicher selbst erhalten. Das Register 253 erhöht die gespeicherte Zahl um 1, nachdem es gelesen worden ist.

Das ^-Register 252 liefert nach Maßgabe eines Multiplexers 251 zusammen mit dem B-Register 253 eine 13-Bit-Adresse an den Programmspeicher 249. Das C-Register 254 liefert die 6 niedrigstwertigen Bits einer Adresse, deren höchstwertige Bits nach Wahl des Multiplexers entweder 0000001 oder 0000000 sind. Der Multiplexer 251 wird vom Rechner über die Leitung 256 gesteuert. Die Eingaben von Adressen in die Λ-, B- und C-Register werden auch vom Rechner über die Leitung 257 gesteuert. Folglich erlaubt der Programmspeicher 249, der im Ausführungsbeispiel über einen Speicherplatz von 8 k Bytes verfügt, den Zugriff von (1) den A- und B-Registern, (2) dem C-Register mit den höchstwertigen Bits gleich 0000001, oder (3) dem C-Register mit den höchstwertigen Bits gleich 0000000.

Bei dem System der Fig. 16 werden nur die zu ändernden Adressen vom Rechner verarbeitet. Die meisten Adressen entstehen in der Schleife, die aus dem Programmspeicher 249, dem zu den A-, B- und C-Registern führenden Teil der Datensammelleitung 248, den Registern und dem Multiplexer 251 besteht. Sehr hohe

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Abtastgeschwindigkeiten des Speichers werden durch wiederholten Zugriff einer Adresse aus den Λ- und B-Registern erzielt. Jedesmal, wenn eine Adresse aus dem B-Register entnommen worden ist, erhöht dieses den Adreßeert um 1. Auf diese Weise kann die normale Adreßerhöhung durch den Rechner vermieden werden. Dieses Adressierungsschema ist besonders nützlich, wenn die Zentraleinheit nach einer Übereinstimmung sucht. Es wird jedes der gespeicherten Wörter, die an einem Knoten, wie dem Knoten 235 in Fig. 15 liegen, sequentiell für den Vergleich mit dem Merkmalwort vom Rechner herausgelesen, ohne daß der Rechner die Adressierung und Adreßerhöhung erledigen muß. Generell wird der Rechner solange nicht für die Wahl einer Adresse beansprucht, bis eine Übereinstimmung auftritt. Ferner braucht ein Paar Speicherzugriffe nur die Eingabe einer einzigen Adresse in das C-Register mit Abwechslung der beiden möglichen Bit-Muster der höchstwertigen Stellen durch den Rechner. Es hat sich herausgestellt, daß bei Benutzung der in der Fig. 16 gezeigten Register eine Verbesserung um den Faktor 4 bis 5 bei dem Erkennungsprozess erzielt wird.

Vorstehend werden eine Maschine und ein Verfahren zum Erkennen von Zeichen, fc. B. von gewöhnlichen alphanumerischen Zeichen, angegeben. Die unverarbeiteten Videodaten aus mehreren vertikalen Abtastungen werden ohne Zwischenspeicherung sofort verarbeitet. Vorausbestimmte Merkmale werden sequentiell diesen Videodaten entnommen und zu Digitalwörtern verschlüsselt. Jedes dieser neuen Digitalwörter wird benutzt, um die Untersuchung in einem Logikbaum zu leiten. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Untersuchung in dem Logikbaum durch einen Digitalrechner ausgeführt, welcher zusätzliche Register verwendet, um die Rechner-Verarbeitungs— leistung zu steigern.

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PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER ■ D 430(5 ESSEN 1 · Miv/1 RUHRSTEIN ί - TEL.: (02O1) 4126T37

CAERE CORPORATION
100 Cooper Court, Los Gatos, Kalifornien 95030, V.Zi .

Hrichlne und Verfahren x.u;n Erkennen qedruck.cer !!eichen

Kurzfassung der Erfindung

.·:!«"; },")Lir.cho:J I.escner.Uv" zu::i .-;r!-.:?une:i gsdrucicter ZoLcrton, .-„. h. ily-ii-.iU^erischer Zeichen, wird angegeben, üie Zeichen werden in o=jr3lliilen vex.*ti.--;^l-:n Jcrei-fou ;.r".ctalj omes Photodiodenf?l.is abgetastet, welches in einem von Hand gehaltenen und über die gedruckten Zeichen bewegten :lt<Yr> enthalten ist. Die entstehenden Videosignale werden auf vorausbesti:nrate Merkmale hin geprüft, 2. ß. Lücken, Balken, Striche usw. Für jeden Streifen werden diese Merkmale in einem Diqitalwort verschlüsselt. L.r, erfolgt eine Untersuchung mit Hilfe «»ines Locikbaums, wobei jedes neue Digital wort mit Wörtern in den Ksten des Bauiiies verglichen wird, UH die Untersuchung ir. Zweige oder Verästelungen zu leiten, wiederholte Vergleiche führen zu eindeutiger Erkennung eines einzelnen Zeichens. Die unverarbeiteten Videod^ten werden nicht gespeichert, wie bei Systemen nach dem bisheriaen Stand der Technik, sondern die Videosignale werden sequentiell für die Identifikation der Merkmale ohne Speicherung verarbeitet. Auf diese Weise wird die Verarbeitungsschaltung wirkungsvoll ausgenützt, weil die anfallenden Videosignale sofort verarbeitet «erden.

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ORSGSNAL

. W.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER ■ D 43OO ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 TEL.: (O2O1) 412687

Patentansprüche

/ l«¹ Maschine zum Erkennen von Zeichen, z.B. alphanumerischen Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtasteinrichtung (22, 30) zur Aufnahme eines Zeichens (20) und zur Erzeugung von im wesentlichen parallele Streifen dieses Zeichens darstellenden Videosignalen vorgesehen ist, daß der Abtasteinrichtung ein die Videosignale aufnehmendes Merkmal-Verarbeitungsgerät (36) nachgeschaltet ist, das aus den Videosignalen bei deren Eintreffen Merkmale gewinnt, den gewonnenen Merkmalen vorgegebene Codes zuweist und eine Folge von die gewonnenen Merkmale darstellenden verschlüsselten Signalen liefert, und daß eine Logik—Baum-Erkennungseinrichtung (38) zum Empfang dieser Folge verschlüsselter Signale mit dem Merkmal-Verarbeitungsgerät (36) gekoppelt ist, welche die verschlüsselten Signale zur Bestimmung der möglichen, diesen verschlüsselten Signalen entsprechenden Zeichen logisch bewertet, wobei die möglichen Zeichen bei der Bewertung der verschlüsselten Zeichen soweit abgegrenzt werden, bis das Zeichen eindeutig identifiziert ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (22, 30) eine dynamischen Schwellenwerteinrichtung (66; Figur 4) aufweist, die ein dynamisches Schwellenwertpotential (85) entwickelt und mit dem Videosignal (83) zur Kompensation von Schwankungen der Farbdichte des Druckes und der Färbung des Hintergrundes vergleicht.

Z/ko.

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3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung ein lichtempfindliches lineares Feld (22) aufweist, das in im wesentlichen vertikaler Ausrichtung zu dem Zeichen (20) während der Abtastung gehalten wird, wobei die im wesentlichen parallelen Streifen durch die Relativbewegung des Feldes (22) und des Zeichens (20) gebildet sind·
4. Maschine nach Anspruch 3/Jadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel zueinander ausgerichtete lineare Felder vorgesehen sund mit einem Bewertungsnetzwerk (50, 51) zur Zusammenfassung der Signale aus diesen Feldern gekoppelt sind, um einen Kanal von Videosignalen zu schaffen.
5· Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei solche Kanäle (32, 34) von Videosignalen vorgesehen sind.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation vertikaler Fehlausrichtungen zwischen dem Sichtfeld der Abtasteinrichtung (22) und den betrachteten Zeichen (20) eine Bereichssteuereinrichtung (54 ··· 62) vorgesehen ist.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereichssteuereinrichtung (54) so ausgebildet ist, daß sie ein Bereichssteuersignal zur Auswahl eines Teils der Videosignale für die Erkennung liefert.
8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Bereichssteuereinrichtung so ausgebildet ist,

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daß nach Abtasten eines Zeichens ein Bereichssteuersignal auf den neuesten Stand bringt, um Fehlausrichtungen des folgenden Zeichens zu kompensieren.

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9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der von dem Merkmal-Verarbeitungsgerät (36) gelieferten verschlüsselten Signale eine Mehrzahl von Digitalwörtern enthält, wobei jedem der Streifen ein solches Digitalwort zugeordnet ist.
10· Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach dem Prinzip "zuerst hinein, zuerst hinaus" arbeitendes FIPO-Register (153) vorgesehen ist, an dessen Eingang die Digitalwörter anlegbar sind und dessen Ausgang (156) zur Übertragung dieser Digitalwörter mit der Logik-Baum-Erkennungseinrichtung (38) gekoppelt ist.
11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des Merkmal-Verarbeitungsgeräts (36) so getroffen ist, daß die Digitalwörter bei jeder Änderung eines Digitalwortes an das FIFO-Register (154) übertragen werden.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Registeranordnung (146, 147, 148) zum Einspeichern dieser Digitalwörter in das FIFO-Register (154) vorgesehen ist, wobei eine Digitalzahl die Anzahl der dieses Wort abtastenden Streifen darstellt.
13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (22, 30) auf einem ersten Kanal (Aj 125) und eine« zweiten Kanal (B; 126) die im wesentlichen vertikalen Streifen durch das Zeichen (20) darstellende Videosignale entwickelt, daß ein Videosignale auf wenigstens einem (125) der ersten und zweiten Kanäle empfangender und erste vorgegebene Merkmale bestimmender MerkmalenaIysator (130-Fig.6) und ein Videosignale auf den ersten und zweiten Kanälen (125 und 126) empfangender und zweite vorgegebene Merkmale bestimmender zweiter Merkmalanalysator (138-Fig. 6) der Abtasteinrichtung (22, 30) nachgeschaltet sind, daß ferner ein Verschlüsseier

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(175-Fig. 7) vorgesehen ist, der Digitalwörter mit den ersten und zweiten vorgegebenen Merkmalen verschlüsselt, wenn diese von den ersten und zweiten Merkrnalanalysatoren (130, 138) bestimmt werden, und daß mit dem Verschlüsseier (175) die Logik-Baum-Erkennungseinrichtung (38) gekoppelt ist, welche die vom Verschlüsseier kodierten Digitalwörter aufnimmt und diese Worte zur Bestimmung der die festgestellten Merkmale aufweisenden möglichen Zeichen (20) analysiert.
14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die ersten und zweiten Kanäle (A und B) ein die Richtung der Relativbewegung zwischen der Abtasteinrichtung (22) und dem abgetasteten Zeichen (20) bestimmender Richtungsdetektor (124-Fig. 6) eingeschaltet ist, dessen Richtungsbestimmung aus den in beiden Kanälen zugeführten Videosignalen abgeleitet ist.
15. Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Merkmalanalysator (130) so ausgebildet ist, daß die von ihm entwickelten ersten vorgegebenen Merkmale die Bestimmung von Falken und Lücken enthalten·
16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Merkmalanalysator (138) so ausgebildet ist, daß die in ihm entwickelten vorgegebenen Merkmale eine Angabe der Richtung der Zeichenausbildung enthalten.
17. Maschine zum Erkennen von Zeichen, z.B. alphanumerischen Zeichen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem optischen Abtastgerät zum Abtasten der Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß an das optische Abtastgerät

(22) ein Videosignal—Verarbeitungsgerät (30) zum Verarbeiten der vom optischen Abtastgerät eingehenden Videosignale arrgelegt ist und daß das Videosignal-Verarbeitungsgerät (30)

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einen die Videosignale aufnehmenden Komparator (71-FIg. 3,4) zum Vergleich von zwei Signalen und eine eine dynamische Schwellenspannung (35) für den Komparator (71) erzeugende Schwellenwerteinrichtung (66-Fig. 3) aufweist, wobei die Schwellenwerttiinrichtung eingangs sei tig die Videosignale erhält, ausgangsseitig mit dem Komparator (71) verbunden ist und eine Verfolgungseinrichtung (88 ... 99) für Spitzenwerte der Videosignale aufweist, welche die Schwellenspannung in Abhängigkeit von den Spitzenwerten einstellt und die Schwellenspannung nach jedem der Spitzenwerte mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit abfallen läßt, wodurch dynamische BereichsSchwankungen der am Ausgang des Komparators (71) erscheinenden Videosignale kompensierbar sind.
18. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Komparator (71) ein Schwellenwertbegrenzer (65) gekoppelt ist, der ein Absinken der Schwellenspannung unterhalb eines vorgegebenen Pegels verhindert.
19. Maschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Freigabeeinrichtung (76-Fig. 3) mit dem Verarbeitungsgerät derart gekoppelt ist, daß sie dessen Ausgangssignal sperrt, wenn keine Videosignale vom Abtastgerät (22) empfangen werden»
20. Maschine nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein die untere Grenze der Schwellenspannung bestimmender Schwellenwertbegrenzer (65) mit dem Komparator (71) gekoppelt und von einer ersten Spitzenwert-VerfOlgungseinrichtung (88-Fig. 4) gesteuert ist, welche den Spitzenwerten der Videosignale folgt.

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21. Maschine nach Anspruch 29_s dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Spitzenwert«Verfolgungneinrichhung (39 ». 99) vorgeseher :1st, welche den Spitzenwerten des Videosignais folgt und auf die Spitzenwerte rascher bzw. empfindlicher anspricht als die erste Spitzenwert—Verfolgung«einrlchtung (88).
22«. Maschine nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekannzeichnet, daß das optische AbbastgerUt (22) mehrere parallele» Linearanordnungen enthält und das Verarbeltungs» gerät ein BewertungsnetzwexJ: (50, 51) auf we Ls b, das die Signale aus den Linearanordnungen sur Entwicklung eines Videosignalkanals in vorgegebener Weise bewertet.
23. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 22₅

bei der die Zeichen in mehreren parallelen Streifen durch ein AbtastgerMt aufgenommen warden_? das in Richtung der Streifen ein festes Sichtfeld hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bereichssteuereinrichtung (140-Fig. 6) zur Auswahl eines Teils der Videosignale entsprechend jedes Streifens für die Verarbeitung vorgesehen ist, die eine mit dem Abtastgerät (22) gekoppelte StellungaanaiaLgeeinrichtung zum Anzeigen der Übereinstimmung des Sichtfelds und der Videosignale, eine Detektoreinrichtung zur Bestimmung der Abtastung eines Zeichens, eine mit der Stellungsanzeigeeinrichtung und der Detektoreinrichtung gekoppelte Registerschaltung zur Speicherung der die Abtaststellung darstellenden Daten und eine Steuersignal-Erzeugungseinrichtung aufweist, deren Steuersignal aur Auswahl eines Teils der Videosignale für di© Verarbeitung durch die Maschine dient„
24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungsanseigeeinriehtung ein Digita!zähler ist.

BAD ORfGiNAL
25. Maschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignal-Erzeugungseinrichtung einen Komparator (144) zum Vergleich des Zählwerts des Zählers (121) mit den Daten aufweist.
26. Maschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten nach jedem Zeichen auf den neuesten Stand gebracht werden.
27. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik-Baum-Erkennungseinrichtung einen Digitalrechner (242), einen Programmspeicher (249), mehrere Digitalregister (252, 253, 254), einen Multiplexer (251), welcher die Digitalregister derart auswählt, daß deren Inhalte als Adressen für den Programmspeicher (249) verwendet werden, wobei der Multiplexer sowohl mit dem Digitalrechner (242) als auch mit dem Programmspeicher (249) verbunden ist, und eine die Register mit dem Ausgang des Programmspeichers (249) und dem Digitalrechner verbindende Kopplungsschaltung (248) aufweist, wobei die Register von dem Speicher(249) und dem Rechner (242) auf den neuesten Stand gebracht werden und der Programmspeicher ohne direkte Beteiligung des Digitalrechners adressierbar ist.
28. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der digitalen Register (252, 253, 254) so ausgebildet ist, daß es seinen Inhalt um 1 erhöhen kann.
29. Maschine nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt eines der Register (252,253, 254) als niedrigstwertige Bits einer Adresse dienen und eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, welche zwei verschiedene, höchstbewertete Bitmuster zur Erzeugung von Adressenpaaren liefert.

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30. Verfahren zum Erkennen von Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst mehrere Videosignale erzeugt werden, von denen jedes aufeinanderfolgende parallele Streifen eines Zeichens darstellt, daß danach jedes der Videosignale zur Identifizierung vorgegebener Merkmale der Zeichen geprüft wird, daß digitale Wörter mit den aus den vorgegebenen Merkmalen identifizierten Merkmale verschlüsselt werden, daß die digitalen Wörter eines nach dem anderen zur Bestimmung der die identifizierten Merkmale aufweisenden möglichen Zeichen analysiert werden und daß die Analyse der DigitalWörter solange fortgesetzt wird, bis ein Zeichen erkannt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,

daß -ein Digitalwort pro abgetastetem. Streifen verschlüsselt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Digitalwörter bei deren Verschlüsselung daraufhin geprüft wird, ob eine Änderung gegenüber dem vorhergehenden Wort auftritt, und daß die Analysierung der Digitalwörter an geänderten Wörtern durchgeführt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Streifen zwischen den geänderten Wörtern gezählt und mit dem Zählwert die Breite der identifizierten Merkmale festgestellt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33« dadurch gekennzeichnet, daß ein Balken in einem Zeichen als eines der vorgegebenen Merkmale verwendet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet,

daß als ein anderes der vorgegebenen Merkmale ein gegenüber

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dem Balken schmalerer Strich verwendet wird.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß als ein weiteres vorgegebenes Merkmal eine Lücke verwendet wird.

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