DE1299449B

DE1299449B - Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen

Info

Publication number: DE1299449B
Application number: DEM67527A
Authority: DE
Inventors: Katagiri Hiroshi; Sezaki Nobuhiko; Kaneko Toyohisa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1964-12-04
Filing date: 1965-12-03
Publication date: 1969-07-17
Also published as: NL6515782A; FR1462543A; US3439213A; GB1120194A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- Zeichenfeld durch einen ununterbrochenen Suchrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen, raster überzogen. Es ist daher nicht möglich, daß ein denen ein Abtaststrahl nachgeführt wird, der einen Teilzeichen nicht abgetastet und für die Identifiziekleinen Abtastkreis durchläuft, dessen Mittelpunkt rung ausgewertet wird.

entsprechend der Lage der gefundenen Schwarzwerte 5 Zur Durchführung des Verfahrens kann für die entlang dem Zeichen verschoben wird. elektronische Übertragung des Zeichens eine Licht-

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art sind punktabtastung vorgesehen sein. Wird das Zeichen keine Mittel vorgesehen, die den Abtastvorgang be- gleichzeitig durch die Lichtpunktabtastung und sein enden. Der Abtaststrahl folgt deshalb einem einmal Bild auf der Speicherelektrode in der Speicherröhre aufgefundenen Zeichen so lange, bis das Zeichen io abgetastet und führt man die so erhaltenen Signale identifiziert ist. Ist nun ein üblicherweise in einem einer Vergleichsschaltung zu, so erhält man ebenfalls Linienzug niedergeschriebenes Zeichen beispielsweise eine Möglichkeit, bereits abgetastete Zeichenteile von durch flüchtiges Auftragen mit einer Strichunter- noch nicht abgetasteten Zeichenteilen zu unterbrechung niedergeschrieben worden, so kann der Ab- scheiden.

taststrahl nicht über diese Unterbrechung hinaus ab- *s In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise tasten und wird, da er das verbleibende unvollständige veranschaulicht, und zwar zeigt Teilzeichen nicht identifizieren kann, mit der Ab- Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen

tastung dieses Teilzeichens fortfahren, bis das Gerät Vorrichtung,

von einer Bedienungsperson abgestellt wird, die das F i g. 2 eine das Arbeitsprinzip der Vorrichtung

Zeichen dann selbst lesen und weitergeben muß. Ge- ao erläuternde Ansicht,

rade das soll aber durch derartige Verfahren zur Fig. 3 ein Blockschaltbild eines einen Teil der

maschinellen Zeichenerkennung verhindert werden. erfindungsgemäßen Vorrichtung bildenden Rich-Nach einem anderen bekannten Verfahren folgt tungsdetektors, und

der Abtaststrahl in kleinen Kreisbewegungen der F i g. 4 eine die Arbeitsweise des Richtungsdetek-

Kontur eines einmal aufgefundenen Zeichens eben- as tors veranschaulichende Ansicht, falls, bis das Zeichen erkannt ist und der Abtast- In F i g. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre 1 für das

Vorgang damit unterbrochen wird. Das führt wieder Abtasten eines Schriftstücks 3 vorgesehen. Der Lichtzu den oben bereits angegebenen Nachteilen. Über- punkt geht von der Kathodenstrahlröhre 1 aus und dies sind solche Geräte nicht in der Lage, Zeichen wird durch ein geeignetes optisches System 2 auf das abzutasten, die aus mehreren ineinanderliegenden 30 abzutastende Schriftstück 3 eingestellt. Der vom Teilzeichen bestehen. Unmöglich ist ihnen also das Schriftstück 3 reflektierte Strahl wird von einer Photo- . Abtasten von einem in sich geschlossenen Zeichen röhre 4 aufgenommen, die ein der Helligkeit des liegenden weiteren Zeichen. Schriftstücks 3 entsprechendes elektrisches Signal ab-

Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, das gibt. Die Kombination der vorstehend beschriebenen bekannte Verfahren so zu ergänzen, daß auch das 35 Kathodenstrahlröhre 1, des optischen Systems 2, der Abtasten unterbrochener oder ineinanderliegender Photoröhre 4 und eines Verstärkers 5 zum Verstärken Teilzeichen mit Linienstruktur möglich gemacht wird. des von der Photoröhre 4 abgegebenen elektrischen

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Ausgangssignals ist in der Technik allgemein bekannt löst, daß zunächst ein Bild des Zeichens auf eine und wird Lichtpunktabtaster genannt. Speicherelektrode einer Speicherröhre übertragen 40 Ein Sägezahnsignal wird von einem Sägezahnwird, die dann rasterartig durch den Abtaststrahl ab- generator 15 zu Ablenkelektroden 6 und 7 der Kathogetastet wird, bis dieser in einem Punkt auf einen denstrahlröhre 1 und zu Ablenkelektroden 10 und 11 Teil des Zeichens trifft, dem der Abtaststrahl dann einer Speicherröhre 8 geliefert, um fortlaufend die unter Löschung der jeweils abgetasteten Teile des Oberfläche des Schriftstücks 3 in einer Weise abzu-Zeichens bis zum Ende des Teilzeichens folgt, worauf 45 tasten, wie dies durch die Abtastlinien 201 in F i g. 2 dann durch neuerliches rasterartiges Abtasten das dargestellt ist, und um auf diese Weise ein Bild, hier nächste Teilzeichen aufgesucht und abgetastet wird. das auf dem Schriftstück aufgezeichnete japanische

Durch das Löschen der bereits abgetasteten Teile Schriftzeichen »Kana«, auf eine Speicherelektrode 9 des Zeichens auf dem Bild des Zeichens und den der Speicherröhre 8 zu übertragen. Die Speicherröhre neuerlichen Beginn des rasterartigen Suchtastens nach 50 ist eine Kapazitäts-Entladungsröhre und ähnelt einer Beendigung der Abtastung eines Teilzeichens ermög- gittergesteuerten Speicherröhre darin, daß das eleklicht also das erfindungsgemäße Verfahren ein voll- irische Signal in Form von elektrischer Ladung ständiges Abtasten des Zeichenfelds und ein Aufneh- aufgezeichnet wird, unterscheidet sich jedoch von ihr men aller auf diesem befindlichen Zeichenteile. Dabei dadurch, daß während des Ablesens die elektrische wird jedes Teilzeichen nur einmal abgetastet. Nach 55 Ladung gelöscht wird, d. h., daß das aufgezeichnete dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also mög- Signal gelöscht wird, sobald als Ergebnis des Ablich, mehrstellige Zahlen, Buchstabengruppen oder lesens ein Signal abgegeben worden ist. Das Sägesogar chinesische oder japanische Schriftzeichen zu zahnsignal kann durch Einschalten der Schalter 5PFl identifizieren, die aus einer ganzen Anzahl nicht zu- und SWl' und Umlegen der Schalter SW 2, SW 2' sammenhängender Zeichenteile bestehen können. 60 undSW3 in ihre Linksstellung in Fig. 1 eingespeist Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der werden. Die Übertragung des Bildes kann auf solche Punkt, in dem der Abtaststrahl auf ein Teilzeichen Weise durchgeführt werden, daß das während des trifft, gespeichert und nach Beendigung des Abtastens fortlaufenden Abtastens des Schriftstücks 3 durch die dieses Teilzeichens das rasterartige Suchtasten in in F i g. 2 dargestellten Abtastlinien 201 vom Schriftdiesem Punkt wieder aufgenommen. Ein nochmaliges 65 stück 3 reflektierte Licht von der Photoröhre 4 auf-Suchtasten im bereits zuvor einmal abgesuchten Ge- genommen wird, deren elektrisches Ausgangssignal biet entfällt damit und der gesamte Suchtastvorgang dann durch den Verstärker 5 verstärkt und zu einem wird somit beschleunigt. Trotzdem wird das gesamte Steuergitter 12 der Speicherröhre 8 geleitet wird. Bei

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Beendigung der Bildübertragung werden die Schalter Signalabgabe der Speicherröhre 8 und somit eine ge-

SWl und 5PFl' ausgeschaltet und die Schalter SW 2, ringe Ablesegeschwindigkeit ergeben würde. Um den

SW 2' und SW 3 in ihre Rechtsstellung gebracht, so Lichtstrahl entsprechend zu vergrößern, können der

daß die Speicherröhre 8 zum Ablesen bereit ist. Amplitudensteuerung 23 Amplitudenmodulationsmit-

Die Ablenkelektroden 10 und 11 der Speicher- 5 tel zugeordnet werden, so daß der Strahl eine Wobröhre 8 werden dann so gesteuert, daß sie das lineare belbewegung 206 ausführt und auf diese Weise über Bild abtasten. Zunächst wird der Strahl, um einen eine größere Distanz in einem Schritt vorrücken kann. Teil des Schriftzeichens zu erfassen, so gerichtet, wie Kein Signal wird vom Verstärker 14 abgegeben, durch die Abtastlinien 202 dargestellt. Dieser Vor- wenn der Nachziehstrahl weiter vorrückt und dabei gang wird im folgenden »Suchen« genannt und die io den letzten Punkt 207 des ersten Strichs 205 des fortschreitende Bewegung entlang der Linie des Schriftzeichens »Kana« erreicht. Das Nichtvorhan-Schriftzeichens nach dem Suchen wird im folgenden densein eines Signals am Verstärker 14 wird von der »Nachziehen« genannt. Folgesteuerung 25 festgestellt, die bewirkt, daß die

Bei Beendigung der Bildübertragung werden Amplitudensteuerung 23 den Nachziehvorgang be-Stromtore 19 und 19' geöffnet, um ein Sägezahnwel- 15 endet. Nachdem die Integrierkondensatoren in den lensignal von einem »Such«-Sägezahngenerator 18 Integratoren 22 und 22' entladen worden sind, wird den Durchtritt zu gestatten. Dieses Signal wird durch das Suchen wieder am linken oberen Ende der Spei-Summierverstärker 16 und 16' genügend verstärkt cherelektrode 9 begonnen. Der zweite Suchvorgang und den Ablenkelektroden 10 bzw. 11 der Speicher- muß allerdings nicht unbedingt am linken oberen röhre 8 zugeführt. Wenn der Suchstrahl einen Punkt ao Ende der Speicherelektrode 9 beginnen, sondern er 202 erreicht, geht ein Signal von der Speicherröhre 8 kann bei Punkt 202 angefangen werden. Der Arbeitsaus, das anzeigt, daß der Suchstrahl auf einen Teil gang kann jedoch auch am linken oberen Ende bedes Schriftzeichens trifft. Dies wird durch eine Folge- gönnen werden, wenn dies im Hinblick auf den Aufsteuerung 25 für das Suchen und Nachziehen erfaßt, bau und die Anordnung der Vorrichtung geeignet die so arbeitet, daß sich die Stromtore 19 und 19' «5 erscheint. Da der erste Strich 205 des Schriftzeichens augenblicklich schließen, und in diesem Augenblick »Kana« bereits gelöscht ist, wird ein Signal vom werden Spannungen an entsprechenden Kondensato- Verstärker 14 erst wieder abgegeben, wenn der Suchren Cx und Cy gespeichert. strahl einen Punkt 208 des zweiten Strichs erreicht.

Zu gleicher Zeit tritt eine Amplitudensteuerung 23 Das Nachziehen wird dann in gleicher Weise wie in Tätigkeit und vergrößert die Amplitude des von 30 beim ersten Abtastvorgang durchgeführt. An einem einem nachziehenden Sinuswellengenerator 20 er- Endpunkt 209 des zweiten Strichs des Schriftzeichens zeugten Sinuswellensignals ausgehend von Null linear »Kana« ist der Nachziehvorgang beendet und ein und das Signal wird auf einem Weg zum Summier- dritter Suchvorgang wird begonnen. Da alle Ladungsverstärker 16 und auf dem anderen Weg nach Ver- bilder auf der Speicherelektrode 9 der Speicherröhre 8 schieben der Phase des Signals um 90° durch einen 35 bereits gelöscht sind, wird kein Signal vom Verstär-90°-Phasenverschieber 24 zum Summierverstärker ker 14 während des Suchvorgangs vom linken oberen 16' geleitet. Auf diese Weise wird die Amplitude Ende bis zu einem Endpunkt 210 am rechten unteren schraubenförmig am Punkt 202 bis zu einer vor- Ende der Speicherelektrode 9 abgegeben. Die Folgebestimmten Größe vergrößert. Da eine bestimmte steuerung 25 stellt die Beendigung des Suchens fest Zeit T benötigt wird, bis der vorbestimmte Wert 203 40 und das Such- und Nachziehabtasten auf einem Bild erreicht ist, kann diese Zeit T durch Anordnen einer ist beendet.

Verzögerungsschaltung 26 erzielt werden. Nach der Der Aufbau und das Arbeitsprinzip des Richtungs-Zeit T wird ein Stromtor 27 geöffnet, um ein Signal detektors 21 wird im einzelnen mit Bezug auf die von einem Verstärker 14 zu einem Richtungsdetektor F i g. 3 und 4 beschrieben. Es wird angenommen, daß 21 zu liefern, wo die Richtung des Schriftzeichen- 45 ein kreisender Nachziehstrahl400, wie in Fig. 4 Strichs festgestellt wird, wie durch den Pfeil 204 dar- dargestellt, zum Abtasten eines Strichs 401 eines gestellt. Der Aufbau dieses Richtungsdetektors 21 Schriftzeichens verwendet wird. In diesem Fall wird wird später im einzelnen beschrieben. ein Impuls der in F i g. 4 A dargestellten Form in der

In diesem Richtungsdetektor 21 wird das vom durch den Pfeil 402 des Strichs 401 angezeigten Rich-Sinuswellengenerator 20 kommende Signal mit dem 50 tung vom Verstärker 14 abgegeben. Dieser Impuls vom Verstärker 14 erhaltenen Signal verglichen, wo- wird durch einen Differentiator 21-1 differenziert, durch man einen Impuls einer bestimmten Impuls- wodurch man nur einen differenzierten positiven Imbreite erhält, durch den das Abtasten bewirkt wird. puls erhält, wie aus Fig. 4B ersichtlich. Dieser Das Ausgangssignal des Richtungsdetektors 21 ist ein Impuls wird in eine Verzögerungsschaltung 21-2 einder Richtung 204 entsprechender Rechteckimpuls. 55 gespeist, wodurch man einen um ein Zeitintervall 403 Durch Zuführen dieses Impulses zu Integratoren22 (Fig. 4C) verzögerten Impuls erhält. Der Impuls und 22' rückt der Mittelpunkt des Abtaststrahls einen der F i g. 4 C wird dazu verwendet, einen monostabi-Schritt in Richtung des Pfeils 204 vor. Auf diese len Multivibrator 21-4 anzusteuern, um von diesem Weise tastet der Abtaststrahl fortlaufend den nicht eine Impulsform wie in F i g. 4 D gezeigt abzuleiten, gelöschten Abschnitt des Strichs ab und rückt ent- 60 Die Verzögerungszeit 403 ist so eingestellt, daß der lang dem ersten Strich 205 des Schriftzeichens Mittelpunkt des Impulses der F i g. 4 D in einer Linie »Kana« vor, während das auf der Speicherelektrode 9 mit dem Mittelpunkt des Impulses der F i g. 4 A liegt, gespeicherte Bild fortlaufend gelöscht wird. Die Dieser Impuls, der die in Fig. 4D gezeigte Form Distanz, über die der Strahl bei einem Schritt vor- aufweist, wird zu Abfrageschaltern 21-5 und 21-5' gerückt, hängt von der Größe des Lichtpunkts ab. Mit 65 liefert, um eine Sinuswellenform 404 und eine anderen Worten, ein Schritt einer zu großen Distanz Cosinuswellenform 405 abzutasten, die mit den Nachwürde ein unerwünschtes Löschen ergeben, während ziehsinus- bzw. Cosinuswellen in Phase sind. Der ein Schritt einer zu kleinen Distanz eine geringe Richtungsdetektor 21 arbeitet nach dem vorstehend

beschriebenen Arbeitsprinzip, da jedoch die abgetasteten Ausgangssignale in die Integration zwischen der Zeit t_x und der Zeit t₂ eingespeist werden, sind eine Verzögerungsschaltung 21-3 und ein Phasenverschieber 21-6 in den Kreis des Richtungsdetektors 21 eingeschaltet, so daß die jeweiligen Ausgangssignale um 180° verzögert und in die Integration zu einer Zeit eingespeist werden, die der in der Mitte zwischen der Zeit ^₁ und der Zeit t₂ liegenden Zeit genau entgegengesetzt ist. Infolgedessen bewegt sich der Nachziehstrahl entlang einer Kurve, wie bei 406 in F i g. 4 veranschaulicht.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf einen Fall, bei dem ein trochoidaler Nachziehstrahl zum Erhalten eines Signals von einem auf der Speicherelektrode9 der Speicherröhre 8 gespeicherten Bild verwendet wird, wobei dieses Bild fortlaufend gelöscht wird, wodurch das Auffinden der Richtung und das Nachziehen des Bildes bewirkt wird. Der Lichtpunktabtaster kann das Auffinden der Richtung und das Nachziehen allein bewirken; der Teil des Bildes, der bereits abgetastet ist, kann jedoch nicht von dem Teil des Bildes unterschieden werden, der noch nicht abgetastet ist, mit dem Ergebnis, daß der Nachziehstrahl im Fall eines Bildes einer geschlossenen Schleife fortfährt, seine Kreisbewegung zu vollführen, und im Fall eines Schriftzeichens wie »Kana« das, aus zwei voneinander getrennten Strichen zusammengesetzt ist, diesen nicht richtig folgen kann. Diese Schwierigkeit kann bei einer solchen Anordnung dadurch behoben werden, daß ein Bild einmal auf die Speicherelektrode 9 der Speicherröhre 8 übertragen wird und der Lichtpunktabtaster das Bild auf dem Schriftstück direkt abtastet, während der auf der Speicherelektrode 9 der Speicherröhre 8 gespeicherte Teil des Bildes, der dem bereits abgetasteten Teil entspricht, fortlaufend gelöscht wird. Durch eine solche Anordnung kann der Unterschied zwischen den bereits abgetasteten und den noch abzutastenden Teilen leicht festgestellt werden, da ein Signal vom Lichtpunktabtaster erhalten wird, wenn sich der Suchstrahl entlang des Teils des Bildes bewegt, während bei einem Bildteil, der bereits abgetastet ist, kein Signal von der Speicherröhre 8 abgegeben wird, obwohl der Lichtpunktabtaster ein Signal liefert.

Dazu kann ein Komparator, der die Ausgangssignale des Verstärkers 5 im Lichtpunktabtaster mit den Ausgangssignalen des der Speicherröhre 8 zugeordneten Verstärkers 14 vergleicht, und ein durch den Komparator betätigtes Stromtor, das zwischen den VerstärkerS und den Richtungsdetektor 21 eingeschaltet ist, verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen, denen ein Abtaststrahl nachgeführt wird, der einen kleinen Abtastkreis durchläuft, dessen Mittelpunkt entsprechend der Lage der gefundenen Schwarzwerte entlang dem Zeichen verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Bild des Zeichens auf eine Speicherelektrode (9) einer Speicherröhre (8) übertragen wird, die dann rasterartig durch den Abtaststrahl abgetastet wird, bis dieser in einem Punkt auf einen Teil des Zeichens trifft, dem der Abtaststrahl dann unter Löschung der jeweils abgetasteten Teile des Zeichens bis zum Ende des Teilzeichens folgt, worauf dann durch neuerliches rasterartiges Abtasten das nächste Teilzeichen aufgesucht und abgetastet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt, in dem der Abtaststrahl auf ein Teilzeichen trifft, gespeichert und nach Beendigung des Abtastens dieses Teilzeichens das rasterartige Suchttasten in diesem Punkt wieder aufgenommen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektronische Übertragung des Zeichens eine Lichtpunktabtastung (1 bis 5) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig das Zeichen durch die Lichtpunktabtastung (1) und sein Bild auf der Speicherelektrode (9) in der Speicherröhre (8) abgetastet werden und daß die so erhaltenen Signale in eine Vergleichsschaltung eingespeist werden, deren Ausgangssignal an einem Stromtor liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen