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Schaltung zur Unterdrückung von Störsignalen in einer Anordnung zur automatischen Erkennung von Schriftzeichen
Die automatische Erkennung von Schriftzeichen wird vielfach an Hand von sogenannten Formelementen vorgenommen, die in dem das betreffende Schriftzeichen bildenden Linienzug enthalten sind.
Das Schriftzeichen wird hiezu beispielsweise spaltenweise abgetastet, und es werden beispielsweise aus den dabei gewonnenen Abtastsignalelementen, die jeweils einem von einem Schriftzeichenteil bedeckten Flächenelement oder einem von keinem Schriftzeichenteil bedeckten Flächenelement entsprechen, derartige Formelemente hergeleitet. Für die eigentliche Zeichenerkennung wird dabei prinzipiell vorausgesetzt, dass das gerade zu erkennende Schriftzeichen solche Formelemente aufweist, wie sie in einem ideal geformten Schriftzeichen gleichen Bedeutungsinhaltes enthalten sind.
In der Praxis weisen nun alle Schriftzeichen mehr oder weniger grosse Unregelmässigkeiten auf, so dass sie mehr oder weniger von ihrer idealen Gestalt abweichen. Solche Unregelmässigkeiten können z. B. ausgezackte Ränder und Löcher in der geschwärzten Fläche des Schriftzeichens oder Verschmierungen der geschwärzten Fläche sein.
Derartige Abweichungen von der idealen Form des jeweiligen Schriftzeichens sind zwar im allgemeinen begrenzter Natur ; dennoch können bei der automatischen Erkennung von Schriftzeichen unter Umständen dadurch, dass die das Schriftzeichen bildenden Linienzüge nicht völlig regelmässig verlaufen oder nicht scharf begrenzt sind, Formelemente im Schriftzeichen festgestellt werden, die bei idealer Form des Schriftzeichens zumindest an der betreffenden Stelle nicht auftreten und die die Erkennung des betreffenden Schriftzeichens erschweren, unmöglich machen oder sogar verfälschen.
Es ist nun bereits bekannt, zur Beseitigung von Störsignalen, die durch Unregelmässigkeiten und Un\ schärfen des zu erkennenden Schriftzeichens hervorgerufen werden, einen Vergleich einander entspre1 chender Abtastsignalelemente zweier oder mehrerer Abtastspalten vorzunehmen, derart, dass jeweils nur solche Änderungen des Abtastsignalzustandes für die Zeichenerkennung berücksichtigt werden, die sich über zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Abtastspalten erstrecken.
Auf diese Weise'. wird gewissermassen eine Glättung der Konturen des abgetasteten Schriftzeichens erzielt, u. zw. mit Hilfe einer Gloat- tungseinrichtung, in welcher die Abtastsignalelemente einer jeden Abtastspalte von der Abtasteinrichtung her dem einen Eingang eines ersten UND-Gatters zweier vor den beiden Eingängen einer bistabilen Kippstufe liegender UND-Gatter und einem vor dem einen Eingang eines zweiten UND-Gatters angeordneten Negator direkt und dem andern Eingang des ersten UND-Gatters sowie einem vor dem andern Eingang des zweiten UND-Gatters angeordneten Negator über ein Schieberegister, das eine die gleichzeitige Speicherung der in einer Abtastspalte enthaltenen Abtastsignalelemente gestattende Speicherkapazität aufweist, zugeführt werden.
Mit dieser Einrichtung lässt sich jedoch nur eine Glättung der linken Seite eines Schriftzeichens bzw. eines darin enthaltenen Linienzuges gewissermassen durch Wegnahme von Schwarzvorsprüngen bzw. eine Glättung der rechten Seite durch Auffüllen der Weissabschnitte zwischen Schwarzvorsprüngen vornehmen. Dagegen können Unregelmässigkeiten der Schriftzeichenkontur an den, oberen und den unteren Rändern der in einem Schriftzeichen enthaltenen Linienzugteile mit den bekannten Massnahmen nicht beseitigt werden. Es liegt aber auf der Hand, dass solche Unregelmässigkeiten tatsächlich auch an dem oberen und dem unteren Rand eines in dem Schriftzeichen enthaltenen Linienzuges auftreten können und dort ebenfalls zur fälschlichen Feststellung bestimmter Formelemente führen können.
Die nachfolgend beschriebene Erfindung löst nun die Aufgabe, derartige Störungen der automatischen Erkennung eines Schriftzeichens zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Unterdrückung von Störsignalen, die durch Unregelmässigkeiten eines automatisch zu erkennenden, spaltenweise abgetasteten Schriftzeichens hervorgerufen werden, in einer Anordnung zur automatischen Erkennung von Schriftzeichen. Diese Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihr die Abtastsignalelemente dem jeweils einen Eingang eines UND-Gatters und eines WEDER-NOCH-Gatters sowie einer bistabilenKippstufe zugeführt werden, an deren Ausgang der jeweils andere Eingang der beiden Gatter angeschlossen ist, und dass der Ausgang des WEDER-NOCH-Gatters direkt mit dem Sperreingang und der Ausgang des UND-Gatters über ein ODER-Gatter mit dem andern Eingang eines Sperrgatters verbunden ist, an dessen Ausgang ein Schieberegister angeschlossen ist,
das eine die gleichzeitige Speicherung der in einer Abtastspalte enthaltenen Abtastsignalelemente gestat- tende Speicherkapazität aufweist und dessen Ausgang über den andern Eingang des ODER-Gatters ebenfalls mit dem genannten andernEingang des Sperrgatters verbunden ist. Die von Störsignalen der oben genannten Art sowie von Störsignalen, die aus der Abtastung isoliert stehender weisser oder schwarzer Flächenelemente herrühren, befreiten Abtastsignalelemente können am Ausgang des genannten Sperrgatters abgenommmen und von dort einer nachfolgenden Erkennungsschaltung zugeführt werden.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert.
Fig. l lässt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemässen Schaltung erkennen. Dem Eingang f der Schaltung werden die bei der spaltenweisen Abtastung eines zu erkennenden Schriftzeichens erzeugten Abtastsignalelemente, die jeweils einem von einem Schriftzeichenteil bedeckten-Flächenelement oder einem von keinem Schriftzeichenteil bedeckten Flächenelement entsprechen, zugeführt. Im folgenden wird unter einem Abtastsignalelement "1" ein Signalelement verstanden, das einem von einem Zeichenteil bedeckten Flächenelement entspricht, unter einem Abtastsignalelement "0" wird ein Signalelement verstanden, das einem von keinem Zeichenteil bedecktenFlächenelement entspricht.
Der Eingang f der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Schaltung führt zum jeweils einen Eingang eines UND-Gat- ters UG und eines WEDER-NOCH-Gatters WN ; ausserdem führt er zum Eingang einer bistabilen Kippstufe VS. An den Ausgang dieser bistabilen Kippstufe VS ist der jeweils andere Eingang des UND-Gatters UG und des WEDER-NOCH-Gatters WN angeschlossen. An den Ausgang des WEDER-NOCH-Gatters WN ist der Sperreingang eines Sperrgatters SG angeschlossen, das zum Eingang eines Schieberegisters GS führt. Dieses Schieberegister GS weist eine Speicherkapazität auf, die die gleichzeitige Speicherung der in einer Abtastspalte enthaltenen Abtastsignalelemente gestattet.
Der Ausgang des Schieberegisters GS ist mit dem andern Eingang des Sperrgatters SG verbunden, wobei in diese Verbindung ein der Entkopplung dienendes ODER-Gatter OG eingefügt ist ; der andere Eingang dieses ODER-Gatters OG ist an den Ausgang des UND-Gatters UG angeschlossen.
Die Wirkungsweise der in Fig. l dargestellten erfindungsgemässen Schaltungsanordnung soll nun an Hand der Fig. 2 - 4 beschrieben werden. Fig. 2 zeigt stark vergrössert einen Teil eines beispielsweise den oberen Bogen einer Ziffer 0 bildenden Linienzuges, der entlang von in Fig. 2 angedeuteten Abtastspalten abgetastet wird. Die Abtastung geht dabei in Form einer serienmässigen Punktabtastung vor sich, bei der der Abtastpunkt Spalte nach Spalte von oben nach unten durchläuft.
Je nachdem, ob der Abtastpunkt dabei auf ein von einem Linienzug bedecktes Flächenelement auftrifft oder auf ein von keinem Linienzug bedecktes Flächenelement, wird dabei ein Abtastsignal "1" oder ein Abtastsignal "0" erzeugt. In Fig. 3 sind die bei der Abtastung des in Fig. 2 angedeuteten Linienzuges hervorgerufenen Abtastsignalzustände in der Weise abgebildet, dass die jeweilige Abtastlinie solange dünn ausgezogen ist, wie der Abtastpunkt nicht auf ein vom Linienzug bedecktes Flächenelement auftrifft, während beim Auftreffen auf ein vom Linienzug bedecktes Flächenelement die Abtastlinie dick ausgezogen ist.
Verfolgt man in Fig. 3 die Stossstellen jeweils zwischen dick und dünn ausgezogener Linie quer über die einzelnen Abtastspalten hinweg, so erkennt man, dass diese Stosspunkte einen Kurvenzug bilden, der sich mit der unteren Begrenzung des in Fig. 2 angedeuteten Linienzuges deckt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, verläuft die untere Begrenzung des dort angedeuteten Linienzuges nicht ganz regelmässig ; sie weist vielmehr eine Störung in Form zweier kleiner Einbuchtungen nach oben auf. Bei der Abtastung des Linienzuges werden daher durch diese Einbuchtung Abtastsignalelemente"0" erzeugt, die bei der Abtastung des entsprechenden Linienzuges eines ideal geformten Schriftzeichens 0 nicht auftreten würden und die daher als Störsignale anzusprechen sind. Derartige Störsignale werden nun durch die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemässe Schaltungsanordnung unterdrückt. Zu diesem Zweck werden die bei der Abtastung eines Schriftzeichens erzeugten Abtastsignalelemente, wie sie beispielsweise in Fig. 3 angedeutet sind, der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung an ihrem Eingang f zugeführt.
Von der Leitung f her gelangt ein jedes Abtastsignalelement zum jeweils einen Eingang des UND-Gatters UG und des WEDER-NOCH-Gatters WN sowie zum Eingang der bistabilen Kippstufe VS. Am
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Ausgang dieser bistabilen Kippstufe VS steht zugleich das in der betreffenden Abtastspalte unmittelbar vorangegangene Abtastsignalelement an. Handelt es sich bei diesen beiden direkt aufeinanderfolgenden
Abtastsignalelementen um zwei Abtastsignalelememe "1", so tritt für das UND-Gatter UG der Koinzi- denzfall ein, und es wird über das ODER-Gatter OG und das Sperrgatter SG ein Signalelement "1" in das Schieberegister GS von der Länge einer Abtastspalte eingegeben.
Im Takte der ganzen Erkennungs- anordnung wird das Signalelement"l"nun durch das Schieberegister GS hindurchgeschoben, bis es gerade nach einer Zeitspanne, wie sie zur Abtastung einer Abtastspalte benötigt wird, am Ausgang des
Schieberegisters GS auftritt. Von hier aus wird das betreffende Signalelement"l"über das ODER-Gat- ter OG wieder in das Schieberegister GS eingeschrieben, sofern nicht das Sperrgatter SG zu die- sem Zeitpunkt nicht. übertragungsfähig ist und daher das Wiedereinschreiben verhindert.
Da der Sperrein- gang des Sperrgatters SG an das WEDER-NOCH-Gatter WN angeschlossen ist, wird das Wiederein- schreiben eines einmal in das Schieberegister GS eingegebenen Signalelemem"l"immer dann ver- hindert, wenn zum betreffenden Zeitpunkt auf der Eingangsleitung f gerade ein Abtastsignalelement "0" auftritt, dem innerhalb derselben Abtastspalte ein weiteres Abtastsignalelement"0"unmittelbar vor- angegangen ist ; es herrscht dann nämlich sowohl auf der Leitung f als auch am Ausgang der bistabilen
Kippstufe VS der Signalzustand "0", so dass für das WEDER-NOCH-Gatter WN dieKoinzidenzbedin- gungen erfüllt sind.
Wie aus den vorstehenden Darlegungen folgt, tritt im Verlaufe der Abtastung der in Fig. 2 angedeu- tetenAbtastspalte n-1 in dem Augenblick, in dem der Abtastpunkt auf der Höhe der in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie angedeuteten Zeile m angelangt ist, sowohl an dem mit der Eingangsleitung f verbundenen einen Eingang des UND-Gatters UG als auch an dessen mit dem Ausgang der bistabilen
Kippstufe VS verbundenen andern Eingang ein Abtastsignalelement "1" auf, nämlich einmal das Abtastsignalelement "1", das demjenigen vom Linienzug bedeckten Flächenelement entspricht, welches in der Abtastspalte n-1 und der Zeile m liegt, und dasjenige Abtastsignalelement "1", das demjenigen ebenfalls vom Linienzug bedeckten Flächenelement entspricht, welches durch die Abtastspalte n-1 und die Zeile m-1 bestimmt ist.
In dem Augenblick, in dem der Abtastpuilkt innerhalb der Abtast- spalte n-1 auf der Höhe der Zeile m angelangt ist, tritt daher für das UND-Gatter UG der - Koinzidenzfall ein, so dass zu diesem Zeitpunkt ein Signalelement"l"in das Schieberegister GS eingeschrieben wird. Zugleich wird dieses Signalelement über die zusammen mit dem Eingang des Schie- beregisters GS an den Ausgang des Sperrgatters SG angeschlossene Ausgangsleitung g der erfin- dungsgemässen Schaltungsanordnung an die nachfolgende eigentliche Erkennungsschaltung, die in Fig. 1 nicht mehr dargestellt ist, direkt oder auch über noch davorliegende weitere Schaltungen weitergegeben.
Es sei nun angenommen, dass im Verlauf der weiteren Abtastung der Abtastpunkt innerhalb der näch sten Abtastspalte n auf der Höhe der Zeile m angelangt ist. Auf der Leitung f der in Fig. 1 dar- gestellten erfindungsgemässen Schaltungsanordnung tritt jetzt ein Abtastsignalelement "0" auf, während am Ausgang der bistabilen Kippstufe VS als unmittelbar vorangehendes Abtastsignalelement ein Ab- tastsignalelement"l"aurtritt. Damit ist für das UND-Gatter UG die Koinzidenzbedingung nicht er- füllt, so dass auch kein Signalelement"l"vom Ausgang des UND-Gatters UG zum Ausgang des Sperrgatters SG hin übertragen wird.
Trotzdem tritt jetzt am Ausgang des Sperrgatters SG ein Signalelement "1" auf, nämlich dasjenige Signalelement, das bei der Abtastung der vorangehenden Abtastspalte n-1 auf der Höhe der Zeile m in das Schieberegister GS eingeschrieben worden war und das jetzt gerade am Ausgang des Schieberegisters GS auftritt und von hier aus über das ODER-Gatter
OG und das Sperrgatter SG zu dessen Ausgang hin übertragen wird. Dieses Signalelement "1" tritt also auf der Ausgangsleitung g auf, obwohl das entsprechende Flächenelement, das durch die Abtastspalte n und die Abtastzeile m bestimmt ist, nicht vom Linienzug bedeckt ist.
Nach dem nächsten
Taktschritt der ganzen Zeichenerkennungsanordnung, d. h., wenn die Abtastung in der Abtastspalte n auf die Höhe der Zeile m+1 gelangt ist, tritt sowohl auf der Leitung f als auch am Ausgang der bistabilen Kippstufe VS ein Abtastsignalelement "0" auf, so dass nunmehr für das WEDER-NOCH-Gatter
WN die Koinzidenzbedingung erfüllt ist.
Dies führt dazu, dass das Sperrgatter SG gesperrt wird, so dass das in diesem Augenblick am Ausgang des Schieberegisters GS abgegebene Signalelement "1", das bereits bei der Abtastung des durch die Abtastspalte n-2 und die Zeile m+1 bestimmten Flächen- elementes in das Schieberegister GS eingeschrieben und bei der Abtastung des durch die Abtastspalte n-1 und die Zeile m+1 bestimmten Flächenelementes erneut eingeschrieben worden war, nunmehr nicht mehr vom Sperrgatter SG übertragen wird. Ein erneutes Einschreiben dieses Signalelementes"l" unterbleibt daher ; auf der Ausgangsleitung g wird nunmehr ein Signalelement"0"abgegeben.
Gelangt danach der Abtastpunkt im Verlauf der weiteren Abtastung innerhalb der darauffolgenden
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Abtastspalte n+l auf die Höhe der Zeile m, so tritt wieder für das UND-Gatter UG der Koinzidenzfall ein, so dass ein Signalelement"l"in das Schieberegister GS eingeschrieben und zugleich auf der Ausgangsleitung g abgegeben wird.
Gelangt unmittelbar darauf der Abtastpunkt innerhalb der Abtastspalte n+l auf die Höhe der Zeile m+1, so ist weder für das UND-Gatter UG noch für das WEDER-NOCH-Gatter WN die Koinzidenzbedingung erfüllti ausserdem tritt auch kein Signalelement "1" am Ausgang des Schieberegisters GS auf, da, wie vorstehend dargelegt wurde, in der vorangehenden Abtastspalte n bei Erreichen der Zeile m+1 das Sperrgatter SG nicht übertragungsfähig war und demzufolge auch kein Signalelement"l"in das Schieberegister GS eingeschrieben worden war. Auf der Ausgangsleitung g tritt daher in der Abtastspalte n+1 bei Erreichen der Zeile m+1 ein Ab- tastsignalelement"0"auf.
In entsprechender Weise arbeitet die in Fig. l dargestellte erfindungsgemässe Schaltungsanordnung auch bei der weiteren Abtastung des in Fig. 2 angedeuteten Linienzuges. An Stelle der in Fig. 3 angedeuteten Abtastsignale, die der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung an ihrer Eingangsleitung f zugeführt werden, gibt die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung demzufolge an ihrer Ausgangsleitung g Signale ab, wie sie in Fig. 4 angedeutet sind. In Fig. 4 ist wieder das'Andauern des Signalzustandes"l"in- nerhalb der einzelnen Abtastspalten durch eine dick ausgezogene Linie und das Andauern des Signalzustandes "0" durch eine dünn ausgezogene Linie angedeutet.
Wie ein Vergleich der Fig. 4 mit der Fig. 3 ergibt, treten -in Fig. 4 die in Fig. 3. noch vorhandenen Einbuchtungen eines Kurvenzuges, den man sich durch die Stossstellen zwischen den dick ausgezogenen und den dünn ausgezogenen Linien gelegt denkt, nicht mehr auf. Die sich in solchen Einbuchtungen ausdrückenden Störsignale, die aus der Abtastung eines Unregelmässigkeiten aufweisenden Linienzuges herrührten, sind also unterdrückt worden. Am Ausgang g der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung nach Fig. 1 treten somit Signalelemente auf, wie man sie unmittelbar, ohne Einfügung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, nur dann erhalten hätte, wenn man von vornherein einen regelmässigen Linienzug abgetastet hätte, wie er in Fig. 5 angedeutet ist.
Wie auch ein Vergleich zwischen Fig. 5 und Fig. 2 zeigt, sind also durch die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung die beim Linienzug nach Fig. 2 in Form zweier Einbuchtungen vorhandenen Unregelmässigkeiten unterdrückt worden, so dass sie für eine nachfolgende Erkennungsschaltung nicht mehr in Erscheinung treten.
Im vorstehenden wurde die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Schaltung bei der Unterdrückung von Störsignalen beschrieben, die bei der Abtastung eines Linienzuges auftreten, der an seinem unteren Rand Unregelmässigkeiten aufweist. In entsprechender Weise unterdrückt die erfindungsgemässe Schaltung, ohne dass dies hier noch näher erläutert werden müsste, auch Störsignale, die durch Unregelmässigkeiten des oberen Randes eines abgetasteten Linienzuges hervorgerufen werden.
Darüber hinaus trägt die erfindungsgemässe Schaltung aber auch insofern zur Beseitigung von Störsignalen bei, die in den bei der Abtastung eines Schriftzeichens erzeugten Abtastsignalen enthalten sein können, als sie nämlich solche Signale, die einem isoliert stehenden weissen Flächenelement innerhalb eines schwarzen Linienzuges oder umgekehrt einem isoliert stehenden schwarzen Flächenelement entsprechen, unterdrückt und statt dessen jeweils ein Signal abgibt, wie es bei Nichtvorhandensein eines solchen eingelagerten isolierten Flächenelementes unmittelbar von der Abtasteinrichtung erzeugt worden wäre.
Um diese vorteilhafte Wirkungsweise der erfindungsgemässen Schaltung zu verdeutlichen, soll die Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 6 betrachtet werden. Wie hiezu oben dargelegt worden ist, wird bei der Abtastung des durch die Abtastspalte n und die Zeile m bestimmten Flächenelementes ein Abtastsignalelement "0" erzeugt, an dessen Stelle jedoch von der erfindungsgemässen Schaltung ein Signalelement"l"
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Stellt man sich nun vor, dass entgegen den in Fig. 2 dargestellten Verhältnissen in der Zeile m+1 nur schwarze Flächenelemente liegen, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist, so wird daher auch dann für das durch die Abtastspalte n und die Zeile m bestimmte weisse Flächenelement ein Signalelement "1" weitergegeben, so als ob ein solches isoliertes weisses Flächenelement nicht vorhanden wäre. In der gleichen Weise wirkt die erfindungsgemässe Schaltung auch hinsichtlich der weiteren in der Zeile m liegenden weissen Flächenelemente.
Die erfindungsgemässe Schaltung unterdrückt aber nicht nur Abtastsignale, die aus der Abtastung einer isolierten weissen Fläche herrühren, sondern umgekehrt auch Signale, die aus der Abtastung einer isolierten kleinen schwarzen Fläche herrühren. Legt man wieder die in Fig. 2 dargestellten Verhältnisse zugrunde und stellt man sich nun zusätzlich vor, dass an der durch die Abtastspalte n+1 und die Zeile m+2 bestimmten Stelle ein schwarzes Flächenelement liegt, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich wird, so
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