DE2038969A1

DE2038969A1 - Verfahren und Einrichtung zur maschinellen Auswertung von visuell lesbaren Ziffern

Info

Publication number: DE2038969A1
Application number: DE19702038969
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl-Elektro-Ing Thaddey
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1969-08-07
Filing date: 1970-08-05
Publication date: 1971-02-18
Also published as: GB1308228A; JPS4816008B1; DE2038969B2; DE2038969C3; CH511489A; US3723969A; FR2063909A5

Description

DR BERa ΠΙΡί-·ϊΝβ· STAPF

' PATENTANWÄLTE
β MÜNCHEN a, HILBLESTRASSE 20 2038969

AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SCHWEIZ)

Anwaltsakte 19 892 München, den 5. August 197o .

Case G 51l/K

DEU

Verfahren und Einrichtung zur maschinellen Auswertung von visuell lesbaren Ziffern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur maschinellen Auswertung von visuell lesbaren Ziffern, die durch gleich grosse Markierungen in einem fest vorgegebenen Raster dargestellt sind, wobei die Markierungen abgetastet und aufgrund der so gewonnenen Abtastsignale eine

binäre Codedarstellung der Ziffern vorgenommen wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens.

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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird eine . bestimmte Zeile des Punktrasters als Bezugslinie gewählt und die Ziffer durch Abtasten der markierten Punkte in dieser Bezugslinie in einem Binärcode, beispielsweise einem 2-aus-5-Code dargestellt. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass jede Rasterstelle der Bezugslinie selektiv abgetastet werden muss, was einen relativ hohen maschinellen Bf₁ . bzw. elektronischen Aufwand erfordert; beim Abtasten der Ziffern von oben nach unten muss für jede Rasterstelle der Bezugslinie eine separate Photozelle vorhanden sein.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die in einem Punktraster dargestellte Ziffer von einem entsprechenden Photozellenraster abgetastet, wobei die einzelnen Photozellen eine unterschiedliche Empfindlichkeit aufweisen. Während des Abtastvorganges müssen sich Ziffern- und Photozellenraster gegenseitig decken. Der gesamte von den Photo-W . zellen aufgefangene Lichteindruck wird dann in ein der Ziffer entsprechendes Signal umgewandelt. Die grosse Anzahl der Photozellen bedingt auch hier eine entsprechend aufwendige Elektronik zur Signalverarbeitung.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die aufgezeigten Nachteile der bekannten Verfahren dadurch vermieden, dass Ziffern verwendet werden, für welche die Anzahl der Markierungen in drei Zeilen signifikant ist, dass.diese Ziffern zeilenweise sequentiell abgetastet und die Abtastsignale nach Massgabe der pro Zeile abgetasteten Anzahl von

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Markierungen bewertet.werden, dass zur Codedarstellung der Ziffern ein Binärcode mit vier Stellen verwendet wird, wobei die vierte Codestelle signifikant gemacht wird für das Auftreten des maximalen Wertes in einer ausgewählten Stelle der aus der jeweils abgetasteten Ziffer gewonnenen Folge von dre^i Abtastwerten und damit für das Auftreten der maximalen Anzahl von Markierungen in einer ausgewählten Zeile dieser Ziffer. Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens, mit einer Transportvorrichtung für die Aufzeichnungsträger/ einer an dieser Transportvorrichtung angeordneten lichtelektrischen Abtastvorrichtung und einer an dieser Abtastvorrichtung angeschlossenen Auswertevorrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abtastvorrichtung eine Schlitzblende für die selektive Erfassung je einer gesamten Zeile des Rasters durch eine die jeweilige Zeile integral ausmessende Photozellenanordnung mit einem einzigen Ausgang aufweist, wobei die Auswertevorrichtung die von der Abtastvorrichtung eingespeisten Signale nach einzelnen Ziffern und innerhalb dieser nach ihrer Grosse trennt und codiert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden; es zeigen: ■ Fig. 1 ein Beispiel für die lichtelektrische

Durchlichtabtastung von durch Perforationslöchern in einem Aufzeichnungsträger dargestellten Ziffern,

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Fig. 2 die Darstellung der Ziffern O bis 9 in einem 4 mal 3 - Raster,

Pig. 3 zwei Beispiele für die Umwandlung von Hellig-, keitswerten in einen Binärcode,

Fig. 4 ein Blockschema einer Auswertelektronik,

Fig. 5 ^eiⁿ Beispiel einer von der Auswerteelektronik der Fig. k erzeugten Signalfolge.

Zur lichtelektrischen Abtastung wird der Aufzeichnungsträger 1 gemäss Fig. 1 in Pfeilrichtung A relativ zum Schlitz 5 einer Lichtabschirmung 4 bewegt, so dass die Zei3.cn einer durch Perforationslöcher 2 im Aufzeichnungsträger 1 dargestellten Ziffer - im Beispiel die Ziffer "2" - nacheinander von einer Lichtquelle 3 durch den Schlitz 5 einzeln beleuchtet werden. Um eine gleichmässige Beleuchtung aller Perforationslöcher einer Zeile zu erreichen, ist es vorteilhaft, zwischen Lichtquelle 3 und Schlitz 5 eine Streuscheibe 8 anzuordnen. Die gesamte beim Beleuchten, durch die Anzahl der in der jeweils beleuchteten Zeile vorhandenen Perforationslöcher 2 bestimmte und durch den Aufzeichungsträger 1 durchtretende Lichtmenge wird durch ein optisches Filter 6 einer Photozelle 7 zugeführt und von dieser in ein der Lichtmenge entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt, welches über die Leitung 12 einer Auswerteelektronik 9 zugeführt wird. Damit nur direkt durch die Perforationslöcher 2 durchtretendes Licht auf die Photozelle '( einwirken kann, soll da» optische Filter 6 nur für jenen Teil der, Liehtspektrunuj durchsichtig sein, der vom träp.er 1 al.sorUort wird. BAD ORIGINAL

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: Um die Ziffern mit einer möglichst einfachen elektronischen Schaltung identifizieren zu können, sind sie so ^v ausgebildet, dass sie durch eine Folge von drei Helligkeitswerten eindeutig bestimmt sind. Gemäss Fig..2 wird dies beispielsweise dadurch erreicht, dass man die Ziffern in * einem Punktraster anordnet, das für die Zeichenbreite maximal 4 und für die Zeichenhöhe 5 Punkte vorsieht. Für die eindeutige Identifizierung genügt es, drei der fünf Zeilen zu berücksichtigen. Um nun 10 Ziffern eindeutig unterscheiden zu können ist die Umwandlung der von jeder Ziffer gelieferten Helligkeitswerte in einen durch binäre Elemente dargestellten 4er-Code notwendig. Dies ist mit drei Helligkeitswerten möglich, wenn man bestimmt, dass das Auftreten des grössten möglichen Helligkeitswertes in einer Folge von drei Helligkeitswerten zusätzlich über die letzte Codestelle entscheidet. Da nur drei Zeilen zur Erkennung einer Ziffer benötigt werden, kann die erste Zeile des Punktrasters als Start- oder Auslösesignal für die Abtastvorrichtung verwendet und die Zeilen 2 bis 4 zur Erkennung der Ziffer herangezogen werden. Anhand der Ziffern "2" und "6", gemäss Fig. 3 soll die Umwandlung der den Ziffern entsprechenden Abtastsignale in einen binären. Code im Einzelnen dargelegt werden. Dazu wird ein Abtas.tsignal willkürlich durch die in einer Zeile vorhandene Anzahl von Perforationslöchern festgelegt, so dass also einem Perforationsloch der Signalwert 1, und 2,5' oder 4 Perforationslöchern die Signalwert 2,> resp, 4 ent-

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sprechen. Aus Fig. 2 ist dann ersichtlich, dass in den •Zeilen 2 bis 4 der Ziffern O bis 9 nur die Signalwerte 1,2 und 4 vorkommen. Weiter wird in einem binären 4er-Code die erste Codestelle durch die 2. Zeile, die 2. und 4. Codestelle durch die 3· Zeile und die 3. Codestelle durch die 4.. Zeile, bzw. den Helligkeitswert dieser Zeilen bestimmt. Wenn nun dem Signalwert 1 in einem binären Element der lo-φ · gische Wert 0 zugeordnet ist, so bestimmt man, dass dem Signalwert 2 eine logische 1 entspricht. Dem Signalwert 4 wird eine logische 1 zugeordnet, wenn er in Zeile 2 oder 4 auftritt; tritt der Signalwert 4 aber in Zeile 3 auf, so wird ihm an der 2. Codestelle eine logische 0 und zusätzlich an der 4. Codestelle eine logische 1 zugeordnet. In allen

einer logischen

anderen Fällen wird die 4. Codestelle mit/Ö belegt. Auf diese Weise wird die Ziffer "2" - ihr sind durch die Zeilen

2 bis 4 die Signalwerte 2-1-1 zugeordnet - durch die Code-A einer logischen

. nummer 1000 dargestellt; die letzte Codestelle wird mit/O belegt, weil der Signalwert 4 nicht auftritt. Die Ziffer "6" - ihr sind durch die Zeilen 2 bis 4 die Signalwerte 1-4-2 zugeordnet - wird entsprechend durch die Codenummer 0011 dar-

einer logischen

gestellt, wobei die letzte Codestelle mit/l belegt wird, weil in Zeile 3 der Signalwert 4 auftritt.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Auswertelektronik und Fig. 5 dje von der Ziffer "2" in dieser Auswert-.elektronik ausgelöste Signalfolge in Funktion der Zeit. In nachstehender Beschreibung werden die an Ausgängen und auf

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Leitungen auftretenden Signale mit denselben Bezugsziffern belegt, wie die zugehörigen Ausgänge und Leitungen. Die den pro Zeile markierten Punkten entsprechenden Signale 12 der Photozelle 7 werden über einen Verstärker 13 und dessen Ausgang 14 den drei Schwellenwertverstärkern 15* 16,, 17 parallel zugeführt. Die Schwellen der Verstärker 15, 16, 17 sind so eingestellt, dass der Verstärker 15 auf Signale mit dem Wert eins oder grosser als eins, Verstärker l6 auf Signalwerte zwei oder grosser als zwei und Verstärker 17 auf den Signalwert vier ansprechen. Der Ausgang 18 des Verstärkers 15 liefert also für jede Ziffer stets fünf Rechteckimpulse, während die Ausgangssignale 19, 20 der Verstärker 16, 17 die eigentliche Zifferninformation darstellen. Die erste positive Flanke des Signals 18 löst ein Zeitglied 21 aus, welches über eine Leitung 22 zwei Flip-Flops 23, 26 für die zum Abtasten einer Ziffer benötigte Zeitdauer freigibt. Die beiden Plip-Plops 23 und 26 arbeiten als Untersetzer. Flip-Flop 23 wird durch das Signal 18 des Verstärkers 15 und Flip-Flop 26 durch das Signal 24 des Flip-Flops 23 symmetrisch getastet. Die Signale 2k und 27 von Flip-Flop 23 und Flip-Flop 26 werden einer logischen Verknüpfungseinheit 29 zugeführt, welche mittels dieser Wertangaben über die'Leitungen 30, 32, 33, die Freigabe von Flip-Flop 38, 39, 4.0, 4l steuert, so dass die Zifferninformation in der richtigen Reihenfolge über die Leitung in die Flip-Plops 38, 39, 40, und über die Leitung 20 in den Flip-Flop 4l eingelesen werden kann. Im

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folgenden werden die Plip-Plops kurz mit PF bezeichnet.

Die binäre Darstellung der Ziffer "2" (Fig. 3) durch die vier PP 38, 39, 40, 41 kommt auf folgende Weise zustande: Am Verstärkerausgang 14 bewirkt Ziffer "2" durch die pro. Zeile markierten Punkte die Signalwertfolge 2-2-1-1-4. Der Anfangszustand der FF 23, 26, 38, 39, 40, 41 an deren Ausgängen 24, 27, 43, 45, 47, 49 entspreche dem logischen Wert 0, und alle PF seien gesperrt, so dass die Signale der 1. Zeile an den Verstärkerausgängen 19, 20 wirkungslos sind. Wie schon beschrieben, werden FF 23 und FF 26 von Zeitglied 21 durch die erste positive Planke des Signals 18 freigegeben. Die erste negative Planke des Signals l8 setzt PF 23, d.h. an Ausgang 24 erscheint der logische Wert 1. FP 26 reagiert nur auf 1-0-Uebergänge von PF 23 und behält also an Ausgang den logischen Wert 0. Durch diese Wertkombination wird über die logische Verknüpfungseinheit 29 PF 38 freigegeben, und das Signal der 2. Zeile kann in FF 38 eingelesen werden. Die 2. Zeile der Ziffer "2" liefert den Signalwert zwei, d.h. Verstärker 16 spricht an und setzt über Leitung 19 FF 38, wodurch Ausgang 43 den logischen Wert 1 erhält. Nun bewirkt die zweite negative Flanke des Signals 18 das Zurückkippen von FP 23 während in der Folge FF 26 gesetzt wird. An den Ausgängen 24, 27 erscheint also die Wertkombination 0-1. wodurch über die logische Verknüpfungseinheit 29 PP 38 wieder gesperrt und FF 39 und FF 4l freigegeben werden. Das Signal der 3· Zeile wird nun über die Leitung 19 in PF 39 und über

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Leitung 20 in PP 4l eingelesen. Die 3· Zeile der Ziffer "2" . * liefert den Signalwert eins, die Verstärker 16 und 17 sprechen also nicht an und die Ausgänge 45 und 49 von FP 39 resp. PP behalten der logischen Wert 0 bei. Auf einen Signalwert zwei, wie es beispielsweise durch die 3· Zeile der Ziffern "4" (Fig. 3) oder "5" erzeugt würde, würde nur Verstärker 16 ansprechen und an Ausgang 45 von FF 39 würde eine logische erscheinen, während Ausgang 49 -von FP 4l den logischen Wert 0 behalten würde. Auf einen Signalwert vier, wie es durch die 3- Zeile der Ziffern "6", "8" und "9" erzeugt würde, wurden Verstärker 16 und 17 ansprechen, d.h. an den Ausgängen 45 und 49 würde der logische Wert 1 auftreten. FP 39 und PP 4l sind aber über die Leitung 48 gekoppelt und das Auftreten einer logischen 1 am Ausgang 49 bewirkt, dass FF 39 sofort zurückgestellt wird.

Die dritte negative Planke von Signal 18 setzt P¹F 23 und an Ausgang 24 erscheint wieder eine logische 1. Durch die Wertkombination Eins-Eins an den Ausgängen 24 und ?^J7 werden über die logische Verknüpfungseinheit PP und FP 4l wieder gesperrt und FP 40 freigegeben und das Signal der 4. ZeiLe kann.in PF 40 eingelesen werden. Die 4. Zej Io dor Ziffer "2" liefert den Signalwert eins und Verstärker 16 spricht nicht an, so dass Ausgang 47 von PF 40 den log !.sehen Wert 0 beibehält. Durch die vierte negative Flanke von iJi^nal l8 erscheint an Ausgang fi4 von FF 23 und an Ausgang 27 von FF 26 wieder der logische Wert 0, so dass-

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über die logische Verknüpfungseinheit 29 PP 40 wieder gesperrt wird. Die PP 38, 39, 40, 41 sind nun alle gesperrt, wodurch das Einlesen der 5· Zeile unterdrückt wird.

Nachdem die so in den PP 38, 39, 40, 4l gespeicherte Zifferninformation zum Steuern von Bearbeitungs- oder Behandlungsvorgängen verwendet worden ist, werden die PP 38, 39, 40, 41 durch an sich bekannte Auslöschmittel auf ihren Anfangszustand zurückgestellt, so dass die ganze Auswertelektronik für einen neuen Abtastzyklus wieder bereit ist.

Die Erfindung umfasst natürlich neben der lichtelektrischen auch elektrische und mechanische Abtastverfahren sowie eine Vielzahl von Aufzeichnungsträgern wie Filme, Papier, Metallbänder und dergleichen.

Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Vorteile liegen vor allem darin, dass von Auge gut lesbare Schriftzeichen von einer lichtelektrischen Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle und einer einzigen Photozelle identifiziert werden können, während die am Anfang genannten Verfahren mehrere Photozellen zur Identifizierung eines Schriftzeichens benötigen.

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Claims

2.0 3 β 9 6

Patentansprüche

Verfahren zur maschinellen Auswertung von visuell lesbaren Ziffern, die durch gleich grosse Markierungen in einem fest vorgegebenen Raster dargestellt sind, wobei die Markierungen abgetastet und aufgrund der so gewonnenen Abtastsignale eine binäre Codedarstellung der Ziffer vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Ziffern verwendet werden, für welche die Anzahl der Markierungen in drei Zeilen signifikant ist, dass diese Ziffern zeilenweise sequentiell abgetastet und die Abtastsignale nach Massgabe der pro Zeile abgetasteten Anzahl von Markierungen bewertet werden, dass zur Godedarstellung der Ziffern ein Binärcode mit vier Stellen verwendet wird, wobei die vierte Codestelle signifikant gemacht wird für das Auftreten des maximalen Wertes in einer ausgewählten Stelle der aus der jeweils abgetasteten Ziffer gewonnenen Folge von drei Abtastwerten und damit· für das Auftreten der maximalen Anzahl von Markierungen in einer ausgewählten Zeile dieser Ziffer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ziffern verwendet werden, welche in den signifikanten Zeilen jeweils nur eine, zwei oder vier Markierungen besitzen.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ziffern mit einer Rasterbreite k und Rasterhöhle 5 verwendet werden*

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4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten des maximalen Abtastwertes in der ausgewählten Zeile, in die dieser Zeile zugeordnete Codestelle ein zur vierten Codestelle inverses Binärzeichen gesetzt wird.

5. Verfahren nach.einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Codestelle der mittleren Zeile bzw. Codestelle zugeordnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastsignal der ersten Zeile des Rasters als Startsignal für die Abtastung der folgenden Zeilen verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet·, dass die Markierungen in der zweiten

^ bis vierten Zeile für die Ziffern signifikant sind.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Codierung dem minimalen Abtastwert das eine Binärzeichen, z.B. die logische "o" und allen anderen Abtastwerten das andere Binärzeichen, z.B. die "l", zugeordnet wird.

9· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Transportvorrichtung für die Aufzeichnungsträger, einer an dieser Transportvorrichtung angeordneten lichtelektrischen Abtastvorrichtung und einer an dieser

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Abtastvorrichtung angeschlossenen Auswertevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung eine Schlitzblende für die selektive Erfassung je einer gesamten Zeile des Rasters durch eine die jeweilige Zeile integral ausmessende Photozellenanordnung mit einem einzigen Ausgang aufweist, wobei die Auswertevorrichtung die von der Abtastvorrichtung eingespeisten Signale nach einzelnen Schriftzeichen und innerhalb dieser ihrer Grosse nach trennt und codiert.

10. Einrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung über einen Verstärker (.15) -parallel an einen ersten, zweiten und dritten Schwellenwertverstärker (15, 16, 17) angeschaltet ist, wobei der erste Schwellenwertverstärker (1.5) auf jedes Abtastsignal anspricht, der : zweite Schwellenwertverstärker (16) nur auf Abtastsignale, die von Zeilen mit zwei oder mehr Markierungen erzeugt werden, anspricht, und der dritte Schwellenwertverstärker (17) nur auf Abtastsignale, die von Zeilen mit vier Markierungen erzeugt werden, anspricht, dass der erste Schwellenwertverstärker infolge des ersten von einer Ziffer erzeugten Abtastsignals ein Zeitglied (21) auslöst, welches dadurch einen ersten Flip-Flop (23) und einen zweiten Flip-Flop (26) für die Dauer eines Abtastzykluses freigibt, dass der erste' und zweite Flip-Flop'als Impulsuntersetzer arbeiten, dass der erste Flip-Flop durch den ersten Schwellenwertverstärker

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und der zweite Flip-Flop durch den ersten Flip-Flop angesteuert sind, dass durch die aufeinanderfolgenden Zustandskombinationen des ersten und zweiten Flip-Flops über eine logische Verknüpfungseinheit (29) nacheinander ein dritter Flip-Flop (38) zur Aufnahme der Information der zweiten Zeile über den zweiten Schwellenwertverstärker, ein vierter und ein sechster Flip-Flop (39 bzw. 4l) zur Aufnahme der Information der dritten Zeile über den zweiten bzw. den dritten Schwellenwertverstärker und ein fünfter Flip-Flop (40) zur Aufnahme der Information der vierten Zeile über den zv/eiten Schwellenwertverstärker freigegeben und wieder gesperrt werden, und dass der vierte Flip-Flop vom sechsten Flip-Flop zurückgestellt wird, wenn der sechste Flip-Flop getastet wird, so dass nach dem Einlesen der vierten Zeile die im dritten, vierten, fünften und sechsten Flip-Flop vorhandene Information ein binäres Abbild des abgetasteten Schriftzeichen darstellt.

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