DE3633272C2 - Klemmschaltung für zeitlich veränderliche digitalisierte Eingangssignale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmschaltung für zeit­ lich veränderliche digitalisierte Eingangssignale nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Klemmschaltung ist aus der DE-PS 28 13 352 bekannt. In dieser Patentschrift ist auch ein Ausfüh­ rungsbeispiel für die Anwendung dieser Klemmschaltung bei der automatischen Zeichenerkennung beschrieben. Bei der Abtastung der Zeichen, die üblicherweise spaltenwei­ se erfolgt, werden aus den pro Abtastspalte erfaßten Bildpunkten jeweils einzelne Abtastsignale gewonnen, deren Informationsinhalt einem Weiß- oder einem Schwarz­ wert entsprechen sollen. Die Unterschiede beider In­ formationen hängen bekanntlich vom wechselnden Kontrast zwischen Zeichen und Zeichenhintergrund sowie von ver­ schiedenen anderen Einflüssen ab, so daß die Bewertung eines Abtastsignals als Weiß- bzw. Schwarzwert nur mit einem veränderlichen Bezugswert möglich ist. Die Ver­ änderung dieses Bezugswertes wird bei der bekannten Klemmschaltung durch einen konstanten Abbau oder durch eine Neuübernahme dieses Bezugswertes pro Taktschritt erreicht. Diese Maßnahme setzt jedoch voraus, daß die Zeichen mit konstanter Geschwindigkeit am Abtaster vor­ beigeführt werden mit der Folge, daß bei jedem Takt­ schritt ein neuer, die Grauwerte des Zeichens repräsen­ tierender Binärwert erscheint. Wird dagegen das Zeichen innerhalb der für einen Taktschritt vorgesehenen Weglän­ ge weniger schnell bewegt, dann erscheint das Zeichen vor dem Abtaster für eine gewisse Zeit stillzustehen. Dies hat zur Folge, daß der vor dem Abtaster befindliche Zeichenteil mehrfach abgetastet wird, so daß die für diesen Zeichenteil repräsentativen Grauwerte mehrmals als entsprechende Binärwerte am Eingang der Klemmschal­ tung erscheinen.

Bei der bekannten Klemmschaltung wird der Bezugswert immer dann abgebaut, wenn der vorliegende Binärwert kleiner ist als der Bezugswert, was für einen Binär­ wert innerhalb der Zeichenkontur regelmäßig der Fall ist. Werden nun bei einer geringeren Abtastgeschwin­ digkeit die von einem Zeichenteil stammenden Binär­ werte nacheinander mehrmals erfaßt, dann erfolgt ein Abbau des Bezugswertes innerhalb der Zeichenkontur. Aufgrund der nachfolgenden Differenzbildung zwischen dem Binärwert einerseits, der dem Grauwert des Zei­ chens entspricht und dem Bezugswert andererseits, der dem Zeichenhintergrund entsprechen soll, ergibt sich durch den Abbau des Bezugswertes eine Verkleinerung der nutzbaren Differenz, die dem Kontrast zwischen Zei­ chen und Zeichenhintergrund entspricht. Ein sehr lang­ sam abgetastetes bzw. stillstehendes Zeichen wirkt sich demnach für die Schaltung so aus, als würde es verblassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrun­ de, eine Klemmschaltung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die bei einer Verlangsamung bzw. bei einem Stillstand der Abtastung auftretende Kontrast­ minderung vermieden wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Klemmschaltung für ein zeitlich veränderliches digitalisiertes Eingangssignal ES enthält einen Speicher SP, dem das Eingangssignal ES über einen Multiplexer MUX zugeführt wird. Der Ausgang des Speichers SP ist an einen ersten Eingang einer ersten Addierstufe ADD1 angeschlossen, deren zweiter Eingang E2 mit dem Ausgang einer Steuerschal­ tung verbunden ist. Der Ausgang der ersten Addier­ stufe ADD1 ist wiederum mit dem ersten Eingang der Vergleichseinrichtung COMP verbunden, an deren zwei­ tem Eingang das Eingangssignal ES zugeführt ist. Als Ergebnis des Vergleichs der beiden zugeführten Signale gibt die Vergleichseinrichtung COMP ein Steuersignal M1 an den Steuereingang des Multiplexers MUX ab, der in Abhängigkeit von diesem Steuersignal M1 entweder das Eingangssignal ES oder das Ausgangssignal der ersten Addierstufe ADD1 auf den Eingang des Speichers SP durchschaltet. Die Klemmschaltung weist darüber hinaus eine zweite Addierstufe ADD2 auf, an deren erstem bzw. zweitem Eingang das Eingangssignal ES bzw. das Ausgangssignal der ersten Addierstufe ADD1 zu­ geführt wird. Diese zweite Addierstufe ADD2 stellt zugleich die Ausgangsschaltung der Klemmschaltung dar.

Das den im Speicher SP gespeicherten Extremwert des Eingangssignales ES beeinflussende Steuersignal zum gegebenenfalls erforderlichen Abbau des am Ausgang der ersten Addierstufe ADD1 auftretenden Bezugswerts wird am zweiten Eingang E2 der ersten Addierstufe ADD1 zugeführt. Diese erste Addierstufe ADD1 ist funktionsmäßig ein Subtrahierer, weil das am zweiten Eingang E2 zugeführte Steuersignal vom Extremwert abgezogen wird. Der gegebenenfalls abgebaute Extrem­ wert wird in der Vergleichseinrichtung COMP mit dem aktuellen Eingangssignal ES verglichen. Abhängig von diesem Vergleich wird an den Multiplexer MUX ein Steuersignal M1 abgegeben, das entweder das Ausgangs­ signal der ersten Addierstufe ADD1 oder das Eingangs­ signal ES auf den Eingang des Speichers SP durch­ schaltet. Letzteres ist nur dann der Fall, wenn das aktuelle Eingangssignal ES größer ist als der abge­ baute, am Ausgang der ersten Addierstufe ADD1 abge­ gebene Bezugswert.

Unabhängig davon wird jedoch dieser abgebaute Bezugs­ wert dem zweiten Eingang der zweiten Addierstufe ADD2 zugeführt. Diese Ausgangsschaltung der Klemmschaltung ist funktionsmäßig ebenfalls ein Subtrahierer, weil der Bezugswert vom Eingangssignal ES abgezogen wird. Die Klemmschaltung liefert damit am Ausgang der zwei­ ten Addierstufe ADD2 ein Ausgangssignal AS, das dem auf diesen Bezugswert bezogenen Eingangssignal ES entspricht.

Das anhand der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich insbesondere auf einen Anwendungsfall im Bereich der automatischen Zeichenerkennung, bei dem ein optoelektrischer Abtaster mit einer zweidimensionalen Anordnung der Fotoelemente jeweils die Grauwerte eines Abtastfeldes erfaßt, das größer ist als ein Zeichen. Jeder Bildpunkt dieses Abtastfeldes wird durch einen Binärwert dargestellt und unabhängig von seinem benach­ barten Bildpunkt behandelt. Im Ausführungsbeispiel ist das beobachtete Abtastfeld zum Beispiel ein auf der Schmalseite stehendes Rechteck mit 16 x 64 Fotoele­ menten. Dieses Abtastfeld wird zeilenweise abgetastet und erzeugt deshalb eine serielle Signalfolge V, die nach 16 Arbeitstakten T mit einer neuen Zeile beginnt. Die beiden letzten Zeilen sind leer und liefern keine relevante Information. Die Binärsignalfolge V wird zunächst in einem Register REG1 zwischengespeichert. Der Ausgang dieses Registers REG1 ist über ein ODER- Glied OG an den Eingang des Registers REG1 zurück­ geführt. Durch diese Disjunktion ist es möglich, die einzelnen Zeilen übereinander zu legen, so daß am Ende der Takteinheit ein sogenannter "Zeichenschatten" entsteht, der durch die Projektion aller Schwarzpunkte auf die Grundlinie des jeweiligen Abtastfeldes gebildet wird. Dieser Schatten steht nach Ablauf der 62 Zeilen für die Auswertung zur Verfügung und besagt, daß im beobachteten Abtastfeld ein Zeichen vorhanden ist. Für weitere 32 Abtasttakte T, was zwei weiteren Zeilen entspricht, kommt keine Signalfolge V mehr an den Ein­ gang des ODER-Gliedes OG, so daß die im Register REG1 befindliche Information unverändert kreist. Analog einer disjunktiven Verknüpfung einzelner Zeilen kann auch eine disjunktive Verknüpfung der Spalten innerhalb eines Ab­ tastfeldes in Betracht kommen.

Der Ausgang des Registers REG1 ist mit dem Setzeingang S einer zweiten Kippstufe FF2 verbunden. Falls während einer Takteinheit eine Information im Register REG1 erscheint, wird dieses zweite Kippstufe FF2 gesetzt, was der Aussage "Schatten vorhanden" entspricht.

In einem zweiten Register REG2 befindet sich noch eine Schatteninformation aus der vorherigen Takteinheit. Der Inhalt dieses zweiten Registers REG2 wird nun mit dem im ersten Register REG1 kreisenden Schatten aus der aktuellen Takteinheit in einem Exklusiv-ODER- Glied EXOR verknüpft und das Ausgangssignal dieses Exklusiv-ODER-Gliedes EXOR bei Auftreten eines Tor­ signals TS über ein drittes UND-Glied U3 an den Setzeingang der nachfolgenden ersten Kippstufe FF1 ge­ schaltet. Diese erste Kippstufe FF1 wird also dann gesetzt, wenn sich die beiden Schatten aus den Registern REG1 und REG2 unterscheiden, das heißt wenn eine Be­ wegung des Zeichens im Abtastfenster stattgefunden hat.

Gleichzeitig wird der Inhalt des ersten Registers REG1 über ein zweites, durch das Torsignal TS gesteuertes UND-Glied U2 in das zweite Register REG2 übertragen, wo der Schatten für die nächste Takteinheit stehen bleibt, da das zweite Register REG2, gesteuert über das erste UND-Glied U1, nur während der Dauer des Torsignals TS Takte T erhält.

Der negierte Ausgang der ersten Kippstufe FF1, was der Aussage "keine Bewegung" entspricht, wird schließ­ lich mit dem Ausgang der zweiten Kippstufe FF2, ent­ sprechend der Aussage "Schatten vorhanden" über das vierte UND-Glied U4 zu einem Signal NOS verknüpft, das an den zweiten Eingang ES der ersten Addierstufe ADD1 geführt wird und dort eine Subtraktion verhindert.

Wenn dagegen kein Zeichen im Abtastfeld vorhanden ist oder wenn keine Bewegung stattfindet, kann der Bezugs­ wert durch eine Subtraktion abgebaut und damit die gewünschte Anpassung an einen sich möglicherweise än­ dernden Zeichenhintergrund stattfinden.

Mit den Signalen R und SYNC werden die beiden Kipp­ stufen FF1 und FF2 zurückgesetzt. Das Signal SYNC bezeichnet ein eintaktiges Signal für einen Taktschritt und ist nicht zu verwechseln mit dem sehr viel schnelle­ ren Arbeitstakt T der Klemmschaltung.

Claims (3)

1. Klemmschaltung für zeitlich veränderliche digitali­ sierte Eingangssignale, deren Ausgangssignale sowohl auf einen variablen, von einem Extremwert der Eingangs­ signale abgeleiteten Bezugswert als auch auf die Ein­ gangssignale selbst bezogen sind, unter Verwendung einer ersten Addierstufe, deren erster Eingang mit dem Aus­ gang eines Speichers und deren Ausgang parallel mit einem jeweils ersten Eingang einer zweiten Addierstufe und einer Vergleichseinrichtung verbunden ist, an deren jeweils zweiten Eingängen das digitalisierte Eingangs­ signal zugeführt ist und mit einem ausgangsseitig mit dem Eingang des Speichers verbundenen Multiplexer, der durch das Ausgangssignal der Vergleichseinrich­ tung so gesteuert ist, daß dem Speicher wahlweise das Ausgangssignal der ersten Addierstufe oder das aktuel­ le digitalisierte Eingangssignal zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (E2) der ersten Addierstufe (ADD1) mit dem Ausgang einer Steuerschaltung verbunden ist, die ein erstes und ein zweites Register (REG1, REG2) aufweist, in denen jeweils eine aus den Eingangssignalen abgeleitete Binär­ signalfolge (V) aus einer jeweils aktuellen Takteinheit bzw. einer davorliegenden Takteinheit speicherbar ist, daß die Ausgänge der beiden Register über ein Exklusiv- ODER-Glied (EXOR) miteinander verknüpft sind, daß der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes über eine Tor­ schaltung (U3) an den Setzeingang (S) einer ersten Kippstufe (FF1) und der Ausgang des ersten Registers (REG1) an den Setzeingang (S) einer zweiten Kipp­ stufe (FF2) geschaltet sind und daß der negierte Ausgang der ersten Kippstufe (FF1) und der Ausgang der zweiten Kippstufe (FF2) über ein UND-Glied (U4) miteinander verknüpft sind, dessen Ausgang den Ausgang (NOS) der Steuerschaltung bildet.

2. Klemmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der ersten, über ein durch ein Torsignal (TS) steuer­ bares UND-Glied (U2) mit dem Eingang des zweiten Registers (REG2) verbunden ist.

3. Klemmschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Registers (REG1) über ein ODER-Glied (OG), dessen zweiter Eingang mit der Binärsignalfolge (V) beaufschlagt ist, an den Ein­ gang des ersten Registers (REG1) zurückgeführt ist.