DE1549833C2 - Verfahren zum Erkennen von Zeichen - Google Patents

Description

wobei die Strichstärke auf Linien verdünnt und Un- auf der ein gegebenes Muster lokalisiert ist, ohne

regelmäßigkeiten und Lücken behoben werden, wird Bedeutung ist, und daß bei Verwendung desselben

diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, »Starte-punktes das Muster irgendwo auf der Matrix

daß die Matrix hinsichtlich des Belegungszustandes reproduziert werden kann, falls diese groß genug ist.

ihrer Zellen zeilenweise abgetastet wird, bis eine erste 5 Die Rotation eines so kodierten Musters um N ■ π/4

Zelle ermittelt ist, deren Belegung einen Schriftbild- (N ganzzahlig) im Gegenuhrzeigersirin kann dadurch

punkt repräsentiert, daß — ausgehend von dieser bewirkt werden, daß zu jeder Richtungszahl N addiert

ersten Zelle — die Abtastung der benachbarten, einen wird auf einer Modul-8-Basis (d. h., jede 8 überstei-

vorgegebenen, von der Schriftbildgesamtgröße ab- gende Richtungszahl wird durch den 8 übersteigenden

hängenden vorgegebenen Abstand aufweisenden Zellen xo Überschuß ersetzt).

erfolgt, um alle von diesem Punkt ausgehenden In der Praxis bestehen viele Zeichen nicht nur aus Zeichenteile zu erfassen, wobei man längs jener Zellen einfachen Strecken, sondern weisen Verzweigungsfortschreitet, die durch ihren Belegungszustand das . stellen auf, an denen zwei oder mehr Strecken oder Schriftbild repräsentieren, jedoch solche Zellen außer Zweige zusammentreffen. In F i g. 3 ist ein Beispiel Betracht läßt, bei denen nicht mindestens im vorge- 15 dargestellt als Teil des Musters nach F i g. 2 unter gebenen Abstand ein Zeichenteil ermittelt wird und, Hinzufügen eines Zweiges am Punkt (/, j). Einem falls zwischenliegende Zellen kein Zeichenteil reprä- solchen Punkt wird eine Treffpunkt-(oder Knoten)-sentieren, diese gleichwohl als belegt ausgewertet Seriennummer der Koordinaten (/,,/) zugeordnet,
werden, und daß der Ort der so ausgewählten belegten Das Zeichen wird in einer ersten Speicherzellen-Zellen kodiert wird, indem man jeder Richtung, in ao matrix gespeichert und beim Übertragen in eine zweite der die Abtastung erfolgte, eine Kodezahl zuordnet Matrix aus Speicherzellen geglättet. Da die Zeichenund, wenn von einem Punkt in mehreren Richtungen strichstärke und Haarstriche, Schnörkel u.dgl. keine im vorgegebenen Abstand eine belegte Zelle erfaßt für die Erkennung brauchbare Information liefern, wurde, in dem Gesamtkode in an sich bekannter werden sie in einem nachfolgenden »Verdünnungs-Weise die Koordinaten der betreffenden Speicherzelle 25 Vorgang« ausgeschieden,
eingefügt werden. Die Information in der zweiten Matrix wird hierfür

Man erkennt, daß bei dem erfindungsgemäßen in die (nun leere) erste Matrix zurückübertragen Verfahren mit Vorteil von dem aus der obengenannten und zwecks Verdünnung erneut einer Verarbeitung USA.-Patentschrift bekannten Gedanken Gebrauch unterworfen. Der Speicherinhalt der zweiten Matrix gemacht wird, die Adressen der Verzweigungspunkte 30 dagegen wird gelöscht, und sie kann nun wieder Infordes Zeichens zu kodieren, was natürlich nur dann mationen bezüglich des verdünnten Zeichens aufsinnvoll ist, wenn vorher eine Glättung und · Ver- nehmen,
dünnung des Zeichens erfolgt ist. Diese Schritte sollen nachstehend unter Bezug-

Die Erfindung soll im einzelnen an Hand der Zeich- nähme auf F i g. 4 erläutert werden, in der diagramm-

nungen beschrieben werden. 35 artig die Verarbeitung des Buchstabens »B« darge-

F i g. 1, 2 und 3 sind Diagramme zur Erläuterung stellt ist.

der Kodiertechnik; · , Das mit 1 bezeichnete Zeichen »B« wird zuerst

F i g. 4 stellt diagrammartig das Zeichenverarbei- abgetastet und mittels irgendeiner geeigneten Technik

tungsverfahren dar; in einer ersten rechteckigen Matrix von Speicherzellen

F i g. 5 zeigt ein Zeichen nach dem Glätten und 40 eines Rechners gespeichert. Es weist zahlreiche Lücken

Verdünnen; . auf -— z. B. bei 2 — sowie Redundanzen — bei 3 —

F i g. 6, 7 und 8 sind Diagramme zur Erläuterung in der Darstellung seiner Merkmale, und es ist das

des Umkodierverfahrens; Ziel des Glättungsverfahrens, diese zu eliminieren.

F i g. 9 zeigt das Schriftbild eines umkodierten Der Inhalt der ersten Matrix wird zunächst geprüft.

Zeichens; 45 Die Gesamthöhe und -breite des Zeichens »B«, aus-

F i g. 10 zeigt schematisch verschiedene mögliche gedrückt in Termen der eingenommenen Zeilen und

Formen eines Zeichens mit der möglichen Anzahl Spalten, wird bestimmt, und das Zeichen kann man

von Kodes, und sich in ein Rechteck dieser Höhe und Breite einge-

Fig. 11, 12 und 13 sind Tabellen zur Erläuterung schlossen vorstellen: Damit ist der Suchbereich defi-

des Umkodierens. 50 niert. Die Größe dieses einschließenden Rechtecks

Jedes zu erkennende Zeichen wird als über eine wird nachfolgend mittels eines von ihr abhängigen rechteckige Matrix aus Speicherzellenpunkten gelegt Parameters D zu der Entscheidung darüber heranangenommen, von denen jeder Punkt — z. B. der gezogen, ob eine belegte Zelle oder auch eine infolge mit den Koordinaten (1, /) — bis zu maximal acht einer Lücke nicht belegte Zelle für die weitere Vernächste Nachbarpunkte in Hauptwinkelrichtungen 1 55 arbeitung auszuwerten ist. Die Abhängigkeit zwischen bis 8 aufweist. Wenn eine Bewegung von irgendeinem »D« und der Größe des Suchbereiches wird empirisch Punkt nur zu einem dieser nächstbenachbarten Punkte bestimmt.

stattfinden kann und so fort, können alle Punkt-zu- Der Rechner prüft nun seinerseits jede Speicher-Punkt-Bewegungen als eine Serie von die Richtung zelle im Suchbereich, beginnend von der obersten repräsentierenden Zahlen registriert werden. F i g. 1 60 Zelle im einschließenden Rechteck und nach rechts zeigt einen Teil einer typischen rechteckigen Anord- fortschreitend, wobei er nach einer Zelle mit dem nung, wobei die Richtungszahlen, wie dargestellt, Binärzustand L (Vorhandensein eines elektrischen die Digits 1 bis 8 sind. Signals) sucht. Nach Auffinden einer solchen Zelle

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, gemäß der ein be- mit den Koordinaten (i,j) beginnt die Suche in allen

stimmtes Muster als Folge von Richtungszahlen, 65 acht oben genannten Hauptwinkelrichtungen, ob ein

ausgehend von dem gekennzeichneten Punkt »Start«, oder mehrere Zeichenteile vorliegen.' Dieses Vorliegen

kodiert werden kann. wird dann angenommen, wenn eine Speicherzelle

Es ist offensichtlich, daß die Stelle der Matrix, des Zustands »L« in einer von der Zelle (i,j) minde-

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stens »D« Zellen entfernten Zelle vorliegt. Wenn sich keine Lücken oder Unregelmäßigkeiten, und die

kein solcher Zeichenteil findet, wird .das nächste Dicke des Buchstabens ist im wesentlichen konstant.

Element mit den Koordinaten (/, y + 1) geprüft. Das bei 4 gezeigte geglättete Eingangszeichen B

Der Wert D wird in Abhängigkeit von der Such- (F i g. 4) kann nun weiterverarbeitet werden. Die bereichsgröße so festgelegt, daß der Rechner sich auf 5 Dicke der Merkmale und das Vorhandensein von wesentliche Zeichenmerkmale festlegt und Störmerk- Haarstrichen tragen in keiner Weise zu einer besseren male im weiteren Verlauf des Erkennungsprozesses Zeichendarstellung bei. Die Merkmale werden daher ignoriert. Sobald der Rechner, wie oben erwähnt, »verdünnt«, und Haarstriche ebenso wie andere Reeine Zelle mit dem Signal L gefunden hat, wird die dundanzen werden eliminiert. Das Ergebnis der Anzahl der Zweige des Zeichens im Startpunkt zu- io »Verdünnung« ist in dem bei 5 dargestellten Buchsammen mit den Koordinaten dieser als Startpunkt stäben gezeigt. Der Buchstabe ist auf minimale Dicke bezeichneten Zelle gespeichert. gebracht und weist seine Grundform auf. Dieses Ver-

Der Rechner schreitet Zelle um Zelle längs einem fahren verringert erheblich den zu kodierenden Infor-

der Zweige fort und übersteigt den gerade ermittelten mationsumfang. F i g. 4 deutet auch schematisch

Zeichenzweig in einer zweiten rechteckigen Matrix von 15 den Kodierschritt 6 und den Erkennungsschritt 7 an.

Speicherzellen, während die Speicherung in der ersten Der nach Glätten verbleibende Rest in der ersten

Matrix gelöscht wird. Dadurch wird ein dauernder Matrix wird nicht mehr länger benötigt und deshalb

Umlauf längs einer geschlossenen Schleife vermieden, eliminiert. Um das »Verdünnen« durchzuführen, wird

ohne daß jedoch Information verlorengeht. Vor dem — wie oben bereits erwähnt — der Inhalt der zweiten

Fortschreiten in irgendeiner Bewegungsrichtung wird 20 in die erste Matrix rückübertragen. Die x{n)- und

der Zustand der nächsten Zelle — binär L oder (/,_/) (n)-Werte werden im Rechner gelöscht. Der

binär 0 — bestimmt. Im ersteren Fall wird die Be- Rechner beginnt dann, jede Zelle auf den Zustand L

wegung ausgeführt und die Anzahl der Zweige mit zu prüfen', beginnend links oben und nach rechts

der Mindestzellenzahl D, die von der neuen Zelle fortschreitend im Suchbereich; findet er jedoch bis

ausgehen, wird registriert, falls solche überhaupt 25 zur Mitte der Breite des einschließenden Rechtecks

vorliegen. Lücken in Zweigen werden geschlossen keine Zelle des Schaltzustandes »L«, so beginnt die

und registriert als beteiligt an der Bildung derselben. Suche in der nächsten Zelle erneut. Diese Anordnung

Drei Parameter sind an der Registrierung eines Kno- stellt sicher, daß der kodierte Startpunkt innerhalb

tenpunkts beteiligt: Die Knotennummer«, die An- einer vorbestimmten Fläche liegt, und erleichtert damit

zahl der Verzweigungen an diesem Knotenpunkt λ: (η) 30 die Erkennungsprozedur.

[dabei ist χ (η) > 2] und schließlich die Knotenpunkt- Der Suchvorgang beim »Verdünnungsprozeß« unterKoordinaten (i,j) («). Als Knotenpunkt wird ein scheidet sich von dem oben für den Glättungsprozeß Punkt bezeichnet, an dem die Abtastung in mehr beschriebenen insofern, als ein besserer Startpunkt als einer Richtung in mindestens D belegte Zellen gewählt werden kann. Um hier einen Startpunkt zu möglich ist. ' 35 erhalten, sucht der Rechner innerhalb eines Quadrates

Die Zellen können den Binärzustand 0 aufweisen von 3 · 3 Zellen rings um die erste belegte Zelle und

infolge Unregelmäßigkeiten in der Dicke des Drucks. stellt fest, ob es in der Nähe eine Knotenpunktzelle

Lücken entweder längs der Bewegungsrichtung oder mit einem höheren Wert für x(ji) gibt. Ist dies der

Lücken an Stellen, wo Zeichenteile zur Bildung eines Fall, so ist diese letztere Zelle der Startpunkt. Auf

Knotens aufeinandertreffen, oder infolge einer Ände- 40 diese Weise führen Fortsätze und Haarstriche nicht

rung der Kontur des Merkmals oder schließlich, wenn zu einem Startpunkt und werden damit ignoriert,

alle diese Gründe nicht vorliegen, weil das Ende eines Fortsätze, Haarstriche usw. an anderen Punkten als

Zweiges erreicht worden sein kann. Der Rechner dem Startpunkt werden durch die Existenz der Diskon-

prüft diese Möglichkeiten. tinuität am Ende des Fortsatzes usw. sowie durch

Beim Prozeß der Lückenfüllung ändern alle als 45 Bezugnahme auf den Parameter D eliminiert,

zum Zeichen gehörig angenommenen Zellen ihren Das Zeichen wird Zelle um Zelle abgefragt, und

Binärzustand von 0 in L, und die Fortschreiteprozedur Zellen, deren Abstand von der Ausgangszelle kleiner

wird längs dieser Zellen fortgesetzt. Auf diese Weise als D ist und daher nur die Liniendicke repräsentiert,

wird ein Arbeitsgang durchgeführt, bei dem der werden — wie oben bereits erwähnt — gelöscht, mit

Rechner selbst seinen Weg sucht, indem er die ge- 50 Ausnahme solcher an Knotenpunkten, wo eine solche

wonnenen Informationen jeweils entsprechend aus- Löschung zu einem Verlust an Informationen führen

wertet. In allen Fällen hängt es von dem Parameter könnte. Hierfür findet die Speicherlöschung in den

»Dt ab, ob das Füllen einer Lücke zulässig ist. Zellen der ersten Matrix längs der fortschreitenden

Unregelmäßigkeiten in der Liniendicke werden Linie statt sowie die Übertragung in die zweite Matrix, durch Abfragen benachbarter Zellen ausgeglichen, 55 Die Feststellung der Knotenpunkte erfolgt wie zuvor, die die Liniendicke bilden; ist das Ende einer neuen Die Knotenkennwerte n, x(n) und (i,j)(n) werden Richtung eines Zweiges erreicht worden, so wird gespeichert, diesmal jedoch zusammen mit Variablen, das Weiterschreiten ausgehend entweder von der die die Zweigrichtung an dem jeweiligen Knotenletzten oder der vorhergehenden Zelle versucht. Falls punkt bestimmen. Bevor die Existenz eines Zweiges kein Zweig an dieser Stelle vorhanden ist, beginnt 60 bestimmter Richtung an der Zelle At,] registriert wird, der Bewegungsprozeß von neuem von dem Knoten- wird die zweite Matrix abgefragt, ob ein bereits durchpunkt aus, der den niedrigsten Wert η besitzt, und die laufener Zweig in derselben Richtung oder parallel Anzahl der Zweige an diesem Knotenpunkt — x(n) zu ihr existiert. Auf diese Weise stellt das Programm wird um 1 herabgesetzt. Dieser Prozeß wird fort- sicher, daß eine Bewegung parallel zu einer bereits gesetzt, bis der Wert von x(n) für das nächste η Null 65 durchlaufenen Richtung nicht stattfinden kann,
beträgt, womit die Prozedur beendet ist. Der Inhalt der zweiten Matrix wird dann iri eine

Der Buchstabe B, bei 4 in der zweiten Matrix ge- Folge von Richtungszahlen kodiert, die Khoten-

speichert, zeigt das Ergebnis der Glättung. Es gibt nummern enthalten kann, wonach sie der Erkennungs-

einrichtung zugeführt wird; deren Ausgang kann andere Einrichtungen steuern zwecks Betätigung je nach der Identität des erkannten Zeichens.

Die Verarbeitung eines Zeichens mit mehreren Verzweigungen umfaßt mithin die folgenden Regeln:

1. Knotennummer Wert η zuordnen und Koordinaten (i,j)(n) speichern. Knotennummern als J(ri) in die Folge von Richtungszahlen einführen [dies ist für die Erkennungsprozedur erforderlich, bei der die 7(n) zur Unterscheidung der Knotennummern von den Richtungsnummern herangezogen werden].

2. a) Schrittweise fortfahren längs derselben Richtung der Bewegung wie vorher, falls möglich, oder

b) falls nicht möglich, in Richtung der niedrigsten Richtungsnummer fortfahren.

3. Bei Erreichen des Zweigendes Rückkehr zum noch nicht vollständig ausgewerteten Knotenpunkt mit dem niedrigsten Wert n, Wiedereinführung von J(n) in die Folge und weiter wie in 2,b).

4. Einen Startpunkt mit mehr als einem abgehenden Zweig als Knotenpunkt behandeln, d. h., den Knotenpunkt /(1) am Beginn der Folge registrieren und fortfahren wie in 2,b).

Danach wird die zweite Matrix gelöscht, und der gesamte Prozeß kann für ein anderes Zeichen wiederholt werden.

Das Zeichen, das allen den oben beschriebenen Vorverarbeitungsstufen unterworfen war, kann jetzt kodiert werden als Folge von Nummern (die Nummern geben die Richtung des Fortschreitens längs Punkten des Zeichens) und Knotenpunkten. Demgemäß wird das Zeichen »A<s nach F i g. 5 kodiert wie folgt:

7(1)666677777767(2)66666777/7(1)7777788887/(3)
77788888/7(2)11111111/7(3)/.

Zwischen den Kodezahlen sind Vertikalstriche durchgehend in die Folge eingefügt, um das Ende jedes Zweiges des Zeichens anzudeuten, und das »t« am Ende zeigt das Ende der Folge für das Zeichen an. Die Kodierung beginnt bei dem obersten Matrixelement des Zeichens; weist jedoch dieses eine Mehrdeutigkeit auf — etwa weil es sich um eine horizontale Linie handelt —,so beginnt die Kodierung bei dem am weitesten links oben liegenden Element. Wenn der Kodierstartpunkt ferner ein Knotenpunkt ist, wird eine Präferenz für die Kodierung der Zweige gemäß folgender Richtungsabfolge eingeführt: 1, 8, 2, 3, 4, 5, 6 und 7.

Die Folge kann eine beliebig große Anzahl von Elementen besitzen, und die Speicherung verschiedener Folgen kann hinsichtlich der Speicherkapazität zum Problem werden. Hinzu kommt, daß der Erkennungsprozeß selbst um so länger dauert, je mehr Elemente die Folge aufweist. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Folge umzukodieren mit dem Ziel,, die Anzahl ihrer Elemente zu reduzieren. Das Verfahren der Reduktion der Folge soll im einzelnen an Hand des Beispiels mit dem Buchstaben »A« beschrieben werden.

Zunächst soll die Folge des ersten Zweiges betrachtet werden: 7(1)666677777767(2)66666777. Die Hauptmerkmalsrichtung ist eine schräge Linie mit einer Neigung von π/4 zur Horizontalen oder 5 π/4. Durch Zählen der aufeinanderfolgenden Elementenwerte 6 und 7 unter Ignorieren von Knoteneinfügungen kann die mittlere Winkelrichtung Φ des Zweiges leicht bestimmt werden. Der Winkel Φ wird dann mit einem vorgegebenen Winkel Θ verglichen, und die gesamte Folge wird umkodiert gemäß folgenden Bedingungen:

1. Für (3/2)π -Θ>Φ>π + Θ

Folge umkodieren in Richtung 5π/4,
ίο 2. Für π + Θ > Φ > π

Folge umkodieren in Richtung π,

3. Für (3/2) π > Φ > (3/2)π - Θ

Folge umkodieren in Richtung (3/2) π.

F i g. 8 zeigt drei mögliche Formen des Umkodierens für eine Folge, die in den dritten Quadranten fällt. Das wirkliche Verfahren des Umkodierens wird später behandelt. Es ist festzuhalten, daß die gleiche Umkodierung stattgefunden haben würde, wenn die Ordnung der Gruppen aufeinanderfolgender Elemente vertauscht worden wäre. Der allgemeine Fall soll jetzt betrachtet werden, wobei der Winkel Θ den Wert π/18 besitzt.

Die folgende Beschreibung befaßt sich nur mit Merkmalsgruppenfolgen, deren Gruppen aufeinanderfolgender identischer Elemente — im folgenden als Unterfolgen bezeichnet — einen Winkel von π/4 zueinander definieren, d. h. also, Unterfolgen der Art:

111122211...

118881111888...
6667776666777...

oder, noch allgemeiner ausgedrückt,

eteteietei+ n/4et+ n/4et+ π/4... em...

oder aber
eietetetei- n/4et- n/4et- π/4... eiei... ,

wobei ei der Elementenvektor in Richtung / ist (/ = 1... 8) und et ± π/4 der Elementenvektor in der Richtung i ± π/4 ist.

Auf den ersten Blick erkennt man, daß es sechszehn mögliche Kombinationen von Unterfolgen gibt, da jede Unterfolge in einer gegebenen Richtung / eine von zwei anderen Unterfolgen haben kann, die ihr folgen können, bestehend entweder aus Elementen et+ π/4 oder e<_ π/4. Da einer Unterfolge von Elementen et+ π/4 eine Unterfolge von Elementen ei (oder et+ π/2) nachfolgen kann, und da beide Unterfolgenkombinationen

etet... et+ n/4et+ π/4
und et+ n/4et+ π/4... e&i

die gleiche Merkmalsorientierung angeben (vorausgesetzt natürlich, daß die Anzahl der e<-Elemente in beiden Unterfolgenkombinationen gleich ist, was auch für den Fall der et+ π/4-Elemente gelten muß), ist die Ordnung der Unterfolgen vertauschbar, und es gibt deshalb nur acht mögliche unterschiedliche Kombinationen von Unterfolgen. Als Beispiel soll eine Unterfolge aus aufeinanderfolgenden Elementen der Hauptwinkelrichtung 3 betrachtet werden. Dieser Unterfolge könnte eine Unterfolge folgen aus Elementen der Hauptwinkelrichtungen 2 und 4. Jetzt soll eine Unterfolge aus Hauptwinkelrichtungen 2 in

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Betracht gezogen werden; ihr könnten Unterfolgen Man beachte die Änderung der Zweiglänge. Einen

mit Vektorwerten 1 oder 3 folgen. Man erkennt, daß, Überblick gibt die Tabelle F i g. 13.

da die Reihenfolge der Unterfolgen bedeutungslos Demgemäß wird das ursprüngliche Eingangszeichen A

ist, nur drei (1 und 3, 3 und 2, 3 und 4) Unterfolgen- (F i g. 5 umkodiert wie folgt:

kombinationen der vier Unterfolgenkombinationen 5

unterschiedlich sind. Bei Berücksichtigung aller sechs- /(1)6666666666/(2)66666666/(1)888888888

zehn Möglichkeiten von Unterfolgenkombinationen /(3)88888888/(2)11111111/(3)? Fi g. 9).
stellen sich nur acht von ihnen als unterschiedlich

heraus. F i g. 11 zeigt die endgültigen acht Unter- Wenn jetzt die Eingangszeichenform zu rekonstru-

folgenkombinationen, während F i g. 12 alle sechs- io ieren wäre, auf der Basis des Informationsinhaltes der

zehn möglichen Kombinationen angibt und die mit- neuen, umkodierten Φ-Folge, so ergäbe sich eine etwas

einander vertauschbaren kennzeichnet. abweichende Form, und verschiedene Merkmale hätten

Der nächste Teil der Umkodierung besteht, wie ihre Größe geändert. Dies ergibt sich klar aus F i g. 9.

oben angedeutet, im Vergleich der Winkelorientie- Dies hat jedoch keine weiteren Folgen, da nur die

rung Φ der Merkmalsfolge mit einigen vorbestimm- 15 Merkmalsorientierung von Interesse ist. Aus diesem

ten Winkeln Θ. Falls die Neigung Φ bezüglich sowohl Grunde kann die umkodierte Folge noch weiter

der Horizontal- als auch der Vertikalachse größer reduziert werden. Das bedeutet den Aufbau einer neuen

als Θ ist, wird die Merkmalsfolge so umkodiert, daß Folge, umfassend nur ein Element einer Gruppe von

ihre neue Richtung entweder π/4, 3 π/4, 5 π/4 oder identischen aufeinanderfolgenden Elementen sowie

7 π/4 beträgt, was offensichtlich davon abhängt, in 20 die Knotenpunkte, alle jedoch in der ursprünglichen

welchen Quadranten sich die Merkmalsfolge erstreckt. Reihenfolge. Demgemäß ergibt sich die endgültige

Falls jedoch Φ kleiner als Θ ist, wird die Folge so Folge in Kodeform für den ursprünglichen Eingang zu

umkodiert, daß sie eine Winkellage von entweder f/iwrmm«ims™rra₍

0, π/2, 3 π/2 oder π einnimmt, wobei wiederum die /(1)6/(2)6/(1)8/(3)8/(2)1/(3)?. ·

Auswahl davon abhängt, wie dicht der Zweig ent- 25 Allgemein findet die Umkodierung der Unterfolgen weder der positiven oder der negativen x- bzw. j-Achse gemäß F i g. 9 nur dann statt, wenn ein Minimum von kommt. drei aufeinanderfolgenden Unterfolgen vorliegt, von

Als Beispiel soll die Merkmalsfolge betrachtet denen zwei identisch sind. Es wird angenommen, daß werden: 1122221122221112 — sie ist in F i g. 7 oben ein Umkodieren mittels der genannten Unterfölgendargestellt. 36 kombinationen allein genügt, und zwar in jedem Fall,

Die allgemeine Orientierung Φ der Merkmals- so daß die endgültige Folge nur Hauptwinkelrichtunfolge ist größer als Θ (<9 = π/18), und die Folge würde gen und Knotenpunkte aufweist,
infolgedessen umkodiert werden, als läge sie in der Unter Benutzung des Zeichens »A« als Beispiel sind

Richtung π/4 oder in der Hauptwinkelrichtung Num- die verschiedenen Umkodierungs- oder Transformer 2. Bei der Folge 35 mationsstufen gezeigt worden, ausgehend von der

ersten Folge über die Unterfolgentransformation und

1111112111111121111111... , die Umkodierung bis schließlich zur Merkmalsorien

tierungskodierung allein. Wenn das Zeichen einmal

dargestellt in F i g. 7 (unten), für die Φ kleiner ist in diese Form kodiert worden ist, so ist das Zeichen als Θ, ergäbe das Umkodieren einen Zweig in Rieh- 40 für den Erkennungsprozeß aufbereitet. Es lohnt sich, tung 1. einmal die Länge der Ausgangsfolge mit der der end-

Es ist festzuhalten, daß alle acht möglichen Unter- gültig entwickelten Folge zu vergleichen. Wird der folgenkombinationen eine Unterfolge geradzahliger Vergleich auf Basis der Elemente durchgeführt — einElemente, gefolgt von einer Unterfolge ungeradzahliger schließlich der Knotenpunkte —, die in der Folge Elemente, umfassen. Natürlich ist auch der umge- 45 vorliegen, so ergibt sich für das vorliegende Beispiel kehrte Fall möglich. Die Transformation in eine Rieh- eine Reduktion von 80 °/₀ bezüglich der für die Ertung 0, π/2, π oder 3 π/2 bedeutet, je nachdem, den kennung zu verarbeitenden Daten.
Ersatz jedes Elementes in der geradzahligbewerteten Alle bisher beschriebenen Prozesse können als

Folge durch den Wert des ungeradzahligen Elementes Transformation eines Eingangsmusters betrachtet in der nachfolgenden Unterfolge; das umgekehrte 50 werden, und da deshalb viele Merkmale auf ein und erfolgt bei der Transformation in die Richtungen π/4, dieselbe Einführung im Folgekode reduziert werden 3 π/4, 5 π /4 und 7 π/4. Demnach ergibt sich für die Folge — d.h., es gibt nur eine einzige Merkmalsbeschreibung für mehrere Merkmalsorientierungen und -län-

1122221122221112, gen —, können alle möglichen Formen eines transfor-

55 mierten Zeichens mit einem hohen Grad von Genauig-

bei der Φ größer ist als Θ, durch Ersatz aller ungerad- keit vorausgesagt werden. Es wird mehr als eine Transzahliger Elemente in den Unterfolgen durch die Werte formation pro Zeichenklasse geben, insbesondere, der geradzahligen Elemente die neue Folge: wenn handgeschriebene Zeichen zu berücksichtigen

sind; es ist jedoch anzunehmen, daß diese Anzahl dank

2222222222222222, 60 der oben gegebenen Regeln streng begrenzt ist. Hinsichtlich und in Anbetracht der endgültigen Kodeweiche in F i g. 7 gezeigt ist, und die Folge folgenlänge für das Zeichen »A« und der begrenzten

Anzahl der Transformationen pro Zeichen stellt die 111111211111111211111111 Speicherung der Folgekodes in einem Rechner kein

65 großes Problem dar.

wird umkodiert und ergibt Dies soll an Hand des Zeichens »7« demonstriert

werden. F i g. 10 zeigt alle endgültig möglichen Merk-111111111111111111111111. malsorientierungen eines transformierten aufrechten

Zeichens 7. Nicht alle gezeigten Merkmalsorientierungen finden sich bei jedem Eingangszeichen 7.

F i g. 10 zeigt auch die Anzahl der Wege, auf denen eine gegebene Merkmalsorientierung kodiert werden kann; beispielsweise kann das Merkmal Nummer 2 auf vier verschiedenen Wegen kodiert werden: Als Merkmal in Richtungen 6, 7 oder 8, oder es braucht nicht kodiert zu werden, weil dieses Merkmal im Eingangszeichen 7 überhaupt nicht vorhanden ist. Merkmal Nummer 3 kann nur in einer einzigen Weise (für eine aufrecht stehende 7) kodiert werden, weil es in jeder 7 am Eingang vorhanden sein muß. Die

Multiplikation aller möglichen Wege der individuellen Merkmalsauswahl führt zu dem Ergebnis, daß die Gesamtzahl der Merkmalskombinationen (die nicht alle ein Zeichen »7« ergeben!), 512 beträgt. Diese 512 Kombinationen müssen nicht alle individuell gespeichert werden. Ein einfaches Flußdiagramm der zulässigen Kombinationen kann aufgebaut werden. Das ist möglich, weil einige Merkmale allen Kombinationen gemeinsam sind; unter Verwendung logischer ODER- und UND-Operationen kann ein einfaches Rechnerschema aufgestellt werden, das alle Kombinationen enthält.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 abzutasten und die so erhaltene Information in einer Patentansprüche: Matrix aus Speicherzellen zu speichern, deren jede den Binärzustand »0« oder »L« haben kann, je nach-

1. Verfahren zum Erkennen von alphanumeri- dem. ob irgendein Teil des Zeichens in einer dieser sehen Zeichen, bei dem das Zeichenschriftbild 5 Zelle entsprechenden Position liegt. Die Zellen der optisch in eine Speicherzellenmatrix projiziert und Matrix werden dann bezüglich ihres Speicherzustandes der Speicherinhalt, der das Zeichenschriftbild abgefragt und die enthaltene Information verarbeitet, durch den Belegungszustand der einzelnen Zellen bevor das durch die Information repräsentierte Zeichen repräsentiert, derart kodiert wird, daß der Kode erkannt werden, d. h., mit vorgegebenen Formen Angaben hinsichtlich der Winkelrichtungen ent- io verglichen werden kann.

hält, in die sich die das Schriftbild bildenden Die Information kann dabei so verarbeitet werden, Zeichenteile erstrecken, wobei die Strichstärke daß Lücken und andere Unvollkommenheiten, die auf Linien verdünnt und Unregelmäßigkeiten dem Zeichen nicht arteigentümlich sind, »ausgebessert« und Lücken behoben werden, dadurch ge- werden, nachdem das Zeichen »verdünnt« worden ist. kennzeichnet, daß die Matrix hinsieht- 15 Das Zeichen kann dann abgetastet werden, um seine lieh des Belegungszustandes ihrer Zellen zeilen- Konturen in eine Folge von Hauptwinkelrichtungen weise abgetastet wird, bis eine erste Zelle ermittelt zu wandeln, die bei der Kodierung durch Nummern ist, deren Belegung einen Schriftbildpunkt reprä- gekennzeichnet werden. Die Wandlung erfolgt, indem sentiert, daß — ausgehend von dieser ersten den Kanten des Zeichens nachgegangen wird, und Zelle — die Abtastung der benachbarten, einen 20 für Zeichen wie O, C, L ist nur ein Durchgang nötig; vorgegebenen, von der Schriftbildgesamtgröße ab- bei anderen Zeichen dagegen, wie A oder P, die »freie hängenden vorgegebenen Abstand aufweisenden Enden« aufweisen, werden diese zweimal durchlaufen, Zellen erfolgt, um alle von diesem Punkt ausgehen- und die Hü'fte der daraus resultierenden Doppeiden Zeichenteile zu erfassen, wobei man längs jener kodierung v,ird unterdrückt. ■

Zellen fortschreitet, die durch ihren Belegungs- 25 Ein solcher Doppeldurchgang mit nachfolgendem zustand das Schriftbild repräsentieren, jedoch Ausscheiden der redundanten (doppelt vorhandenen) solche Zellen außer Betracht läßt, bei denen nicht Information ist wegen des prinzipiell überflüssigen mindestens im vorgegebenen Abstand ein Zeichen- Aufwandes hierfür offensichtlich nachteilig,
teil ermittelt wird und, falls zwischenliegende Aus der USA.-Patentschrift 3 050 581 ist für die Zellen kein Zeichenteil repräsentieren, diese gleich- 30 Faksimile-Übertragung bekannt, die Kontur eines wohl als belegt ausgewertet werden, und daß der Zeichens in eine Anzahl diskreter Schritte aufzulösen, Ort der so ausgewählten belegten Zellen kodiert die dann für die Übertragung in binärer Form kodiert wird, indem man jeder Richtung, in der die Ab- werden. Die Adresse (die »Identität«) eines Ausgangstastung erfolgte, eine Kodezahl zuordnet und, wenn punkts einer Linie wird dabei in Termen seiner Kovon einem Punkt in mehreren Richtungen im vor- 35 ordinaten in einem Feld ausgedrückt, und die Kogegebenen Abstand eine belegte Zelle erfaßt wurde, ordinatendaten werden in Binärform kodiert und in dem Gesamtkode in an sich bekannter Weise übertragen. Das dort verwendete Koordinatensystem " die Koordinaten der betreffenden Speicherzelle ist ein übliches kartesisches System, und die Längeneingefügt werden. einheit für einen diskreten Schritt ist die mittlere

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 Dicke der abzutastenden Linie. Das bekannte System kennzeichnet, daß der Zeichenkode vereinfacht weist Einrichtungen zur Speicherung der Koordinatenwird, indem durchgehenden Zeichenteilen aus adressen jedes Punktes einer Linie auf, an dem Linien-Strecken, deren Richtungen in einen vorgegebenen Verzweigungen ermittelt werden, und zur Speicherung Bereich beidseitig einer beschränkten Anzahl von der Koordinatenrichtungen nichtabgetasteter »Zweige«. Hauptwinkelrichtungen fallen, der Kode jener 45 Dieses Verfahren ist gewiß für die Faksimile-Über-Hauptwinkelrichtung zugeordnet wird, in der die tragung vorteilhaft gegenüber bisher üblichen Meüberwiegende Strecke verläuft. thoden. Wendete man es jedoch ohne weiteres auf

Zeichenerkennungsverfahren an, so ergäbe sich eine erhebliche Redundanz; darüber hinaus könnten

50 Fehler auftreten, falls das Zeichen Lücken aufweist,

deren Koordinaten an Stelle der eigentlichen maßgebenden Zeichenbestandteile kodiert würden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs beschrie-

von Zeichen, insbesondere für die Verarbeitung von bene Zeichenerkennungsverfahren hinsichtlich einer

alphanumerischen Zeichen vor dem eigentlichen Er- 55 Verringerung der Redundanz zu verbessern, indem

kennungsvorgang. die doppelte Abtastung bestimmter Zeichenteile ver-

Es ist wichtig, daß ein praktisch brauchbares Zei- mieden wird und das Zeichen vor dem Kodieren

chenerkennungsverfahren unempfindlich gegenüber geglättet und »verdünnt« wird, derart, daß Lücken

Formunvollkommenheiten, Lücken und Diskontinui- gefüllt bzw. irrelevante Zeichenteile eliminiert werden

täten ist, die der Form des Zeichens nicht arteigen- 60 nach Maßgabe eines festen Parameters,

tümlich sind, wie auch gegenüber Liniendickeände- Bei einem Verfahren zum Erkennen von alpha-

rungen, Richtungsabweichungen sowie anderen irrele- numerischen Zeichen, bei dem das Zeichenschriftbild

vanten Informationen. optisch in eine Speicherzellenmatrix projiziert und

Aus dem Artikel »Classification and Recognition der Speicherinhalt, der das Zeichenschriftbild durch

of hand-printed characters«, IEEE International Con- 65 den Belegungszustand der einzelnen Zellen repräsen-

vention Record Part 4, 1963, S. 75 bis 93, ist es be- tiert, derart kodiert wird, daß der Kode Angaben

kannt, ein zu erkennendes Zeichen mittels eines Licht- hinsichtlich der Winkelrichtungen enthält, in die sich

Strahles oder einer anderen geeigneten Strahlung die das Schriftbild bildenden Zeichenteile erstrecken.