DE2633513C2

DE2633513C2 - Zeichenerkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2633513C2
Application number: DE2633513A
Authority: DE
Inventors: Chiaki Yokohama Kanagawa Ito
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-07-26
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1983-12-22
Also published as: JPS5215235A; GB1563123A; US4061998A; DE2633513A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zeichet --rkennungsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Zeichenerkennungsvorrichtung ist aus der DE-OS 15 49 930 bekannt. Um bei einer Zeichenerkennungsvorrichtung dieser Art die Merkmale leichter extrahieren zu können, erfolgt im Rahmen der Vorbehandlung eine sogenannte Zeichi-nverdünnung. Diese Zeichenverdünnung erfolgt in mc ireren Schritten, wobei nach jedem Schritt geprüft w rd, ob die bis dahin bewirkte Verdünnung des Zeit hens für die Weiterverarbeitung auiieichind isi. Dieses Vorgehen

■»o ist relativ aufwenH^:g. und es ist wünschenswert, das zu erkennende Zeichen vor der Weiterverarbeitung grundsätzlich soweit wie möglich zu verdünnen, um dadurch eine möglichst einfache Weiterverarbeitung zu ermöglichen. Das spaltenweise Auswerten der einzel-

•»5 nen Teilzonen erfolgt bei der bekannten Vorrichtung dadurch, daß eine Teilzone in drei Unterzonen aufgeteilt wird, und daß jeweils drei Spalten dieser drei Unterzonen, also insgesamt neun Bildelemente, untersucht werden. Hieraus ergeben «ich dann sogenannte »Primär-Teilkennwerte«, die anschließend weiterverarbeitet werden, um »Sekundär-Teilkennwerte« zu ei halten. Häufig ist es jedoch so, daß sich in dem insgesamt zu untersuchenden Gesamtfeld, in welchem sich das Zeichen befindet, relativ viele Stellen befinden, die von dem Zeichen selbst nicht abgedeckt sind, beispielsweise Ränder. Bei der bekannten Zeichenerkennungsvorrichtung werden auch aus diesen für die Erkennung des Zeichens an sich uninteressanten Bereichen die erwähnten Primär-Te kennwerte gebildet, die anschließend noch weitervrrarbGitet werden müssen.

Aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 14, No. 4, Sept. 1971, Seicen 1129-1131, ist zu entnehmen, zur Zeichenerkennung die Informationen zweier benachbarter Abtastzeilen zu vergleichen, um hieraus eine Richtungsinformation des Linienverlaufs zu gewinnen. Würde man diese technic " Lehre auf die oben beschriebene bekannte Zeichenerkennungsvorrichtung

anwenden, so ergäbe sich eine Anordnung, bei der für mehrere Teilzonen jeweils eine Richtungsinformation zur Verfugung stände. Um aus den charakteristischen Merkmalen für sämtliche Teilzonen das Gesamtzeichen zu t kennen, müssen die charakteristischen Merkmale zuei ander in Beziehung gebracht werden. Hierzu ist eine spezieile Schaltung erforderlich. Bei speziellen Abschnitten einzelner Zeichen ergeben sich für die aufeinanderfolgenden Teilzonen häufig die gleichen charakteristischen Merkmale. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich bei der Verarbeitung benachbarte Teilzonen teilweise überlappen. Betrachtet man beispielsweise einen fast senkrecht verlaufenden Strich, so wird deutlich, daß für aufeinanderfolgende Teilzonen eine relativ große Anzahl ein- und desselben charakteristischen Merkmals gewonnen werden. Wird jedes dieser Merkmale einzeln weiterverarbeitet, so ist dies relativ aufwendig.. Möglicherweise ist die Folge gleicher Merkmale auch an einer Stelle durch ein anderes Merkmal unterbrochen. Würde man sämtliche Merkmale der Verarbeitung zugrundelegen, so würde die Verarbeitung relativ kompliziert und aufwendig, da der Verarbeitung auch für die Zeichenerkennung an sich überflüssige Redundaz zugrundegelegt würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeichenerkennungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine einfache und rasche Zeichenerkennung dadurch ermöglicht, daß Redundanzen des zu erkennenden Zeichens so früh wie möglich eliminiert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Zeichenerkennungsvorrichtung der eingangs angegebenen Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im Gegensatz zu der eingangs erläuterten gattungsgemäßen Zeichenerkennungsvorrichtung wird bei der crfindungsgemäßen Vorrichtung das Zeichen im Rahmen der Vorbehandlung unmittelbar auf eine Miitcllinienfigur verdünnt, d. h„ das verdünnte Zeichen ist an allen Stellen π'ϊγ ein Bit breit. Die Kompressionslogikvorrichtung bewirkt, daß Redundanzen zwischen benachbarten, einander überlappenden Teilzoncn beseitigt werde). Somit steht für die endgültige Zeichenerkennung information zur Verfugung, die praktisch redundanzfrei ist. so daß die Zeichenerkennung sehr effizient erfolgen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild einer Zeichenerkennungsvorrichtung,

Fig. 2 die Darstellung eines quantisicrten Zeichens und einer aus diesem gewonnenen Zeichenmittellinienfigur,

Fig.3 ein durch horizontale Linien in Teilzonen unterteiltes Zeichen in Form einer Zeichenmittellinienfigur,

Fig.4 einzelne Spalten der in Fig. 3 dargestellten Teilzone31₂,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Einheit der in F i g. I gezeigten Merkmalextrahierschaltung,

F i g. 6A und 6B Grundmuster von charakteristischen Merkmalen, wie sie die Merkmalextrahierschaltung gemäß F i g. 5 liefert,

F i g. 7 eine Darstellung der Beziehung zwischen den in Fig. 6A gezeigten Merkmal-Grundmustern und den in F i g. 3 gezeigten Teilzonen,

Fig.8A ein Blockschaltbild einer Kompressiönslogikvorrichtungs-Einheit,

F i g. 8B ein Impulsdiagramm, welches die Arbeitsweise der in F i g. 8A dargestellten Einheit veranschaulicht, F i g. 9 A ein Blockschaltbild der in F i g. 1 schematisch

dargestellten sequentiell arbeitenden Loganschaltung, und

Fig.9B ein Zustands-Obergangsdiagramm, wejches

ίο die Funktionsweise des in Fig.9A dargestellten Wörterbuchs veranschaulicht

Eine in F i g. 1 dargestellte Video-Eingangseinrichtung 11 tastet von einem Aufzeichnungsträger, beispielsweise Papier, Schriftzeichen ab und erzeugt entsprechende Schriftzeichen-Videosignale. Diese Schriftzeichen-Videosignale werden auf eine Quantisierungseinrichtung 12 gegeben, in der die Videosignale in binär kodierte Videosignale umgesetzt werden. Das Ausgangssignal der Quantisierungseinrichtung 12 wird einerseits auf eine Zeichenmittellinienbildungsschaltung 13 und andererseits auf eine Positiorf^r,;reinrichtung 14 gegeben. In der Schaltung i3 wird eine Ze-chenmiueüinienfigur gebildet. Die Positioniereinrichtung 14 unterteilt das zu einer Zeichenmittellinienfigur verdünnte, in einem Zwischenspeicher 15 gespeicherte Zeichen. Die in dem Zwischenspeicher 15 gespeicherten Teilzeichen werden auf eine aus mehreren Einheiten bestehende Merkmalextrahierschahung 16i bis 16/v gegeben. Die Anzahl N der Merkmalextrahierschaltungseinheiten entspricht der Anzahl von Unterteilungen des Zeichens. Die Ausgangssignale des Zwischenspeichers 15 werden parallel auf die Einheiten 16| bis 16/v gegeben. Die Ausgangssignale jeder der Einheiten 16i bis 16/v werden an eine entsprechende Kompressionslogikvorrichtungs-Einheit 17| bis 17/v gegeben. Diese Einheiten erzeugen als Ausgangssignale eine Folge von charakteristischen Merkmalen eines Zeichens mit Quasi-Kontinuitäten, die für die den Ausgangssignalen der Einheiten 16i bis 16* entsprechenden Merkmale akzeptierbar sind. Die Ausgänge der Kompressionslogikvorrichtungs-Einheiten 17| bis 17/v sind an eine sequentiell arbeitende Logikschaltung 18 angeschlossen, welche die Kategorie, die Art des Schriftzeichens auf der Grundlage der Ausgangssignaleder Einheiten 17| bis 17/verkennt.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der in F i g. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung im einzelnen erläutert werden.

In der Zeichenmittellinienbildifngsschaltung 13 wird das Ausgangssignal der Quantisierungseinrichtung 12.

das beispielsweise dem Bild 21 in Fig.2 entspricht, in eine ZeichcnmitteiÜRienfigur umgewandelt, wie sie in Fig.2 bei 22 dargestellt ist. Die Mittellinienfigur 22 in F i g. 2 hat eine Strichstärke, d. h. -breite von einem Bit. Die Mii.eilinienfigur 22 ist in Λ/Teilzonen unterteilt Wie F i g. 3 zeigt, ist die dort dargestellte Mittellinienfigur 32 in Abständen von jeweils drei Bits in Teilzontn 31j bis 31 μ unterteilt. Mitiellinien-Teilfiguren in den Teilzonen 311 bis 31/v werden gleichzeitig auf die entsprechenden Merkmalextrahierschaltungs-Einheiten 16| bis 16n gegeben.

Fig.4(a) zeigt die spaltenweise Zusammensetzung der Zone 312 durch Formelemente 411 bis 41c. Die den Formelementen entsprechende Information wird aus dem Zwischenspeicher 15 ausgelesen und in diesem Fall an die Merkmalextrahierschaltungs-Einhe'it I62 gegeben. Da die Wiederholung desselben Musters bedeutungslos ist, bleibt das wiederholte Muster in der F i g. 4(a) unbeachtet. In der Merkmalextrahierschal-

tungs-Einheit kann die in F i g. 4(a) gezeigte Teilzone 31? so bearbeitet werden, daß man Informationen betreffend die in F i g. 4(b) gezeigten Versetzungen erhält.

F i g. 5 zeigt den Schaltungsaufbau einer der Merkmalextrahierschaltungs-Einheiten 16i bis 16*. Gemäß F i g. 5 sind zwei Register 42 und 43 hintereinandergeschaltet und die an ihrem Eingang anstehende Information wird jeweils durch einen Takt θ eingeschrieben. Ein Komparator 44 vergleicht die Ausgangssignale der Register 42 und 43. Das heißt: Ein gegebenes Formelement wird mit einem vorausgehenden Formelement verglichen. Haben die drei Teile H. M und L des drei Bits umfassenden Formelemants sämtlich den Wert »0« im Register 43, und haben die drei Teile H. M und L des nachfolgenden Formelements im Register 42 wenigstens in einer Stelle eine »1«, so werden die Daten im Register 42 als Startpunkt betrachtet, und an einem Ausgangsanschluß 45 des Komparators 44 erscheint ein entsprechendes Ausgangssignal. Enthalten die drei Teile H. M und L des Formelements im Register 42 sämtlich eine binäre »0«, und enthält wenigstens eines der drei Teile H. M und L des Formelements im Register 43 eine binäre »1«, so werden die Daten im Register 43 als Endpunkt betrachtet, und an einem Ausgangsanschluß 46 des Komparators 44 erscheint ein entsprechendes Signal. An Versetzungsanschlüssen 47 des Komparators 44 erscheinen Ausgangssignale, die eine Versetzung von einem Formelement zum nächsten Formelement betreffen. Entsprechend den 54 Kombinationen der Inhalte der Register 42 und 43 können vier Arten von Ausgangssignalen an den Anschlüssen 47 entstehen:

Eine Aufwärtssteigung (/*), eine Abwärtsneigung (\). eine Horizontale (—ή und ein Ausgangssignal »0«. wie es in F i g. (b) gezeigt ist.

Durch Kombinieren des einem Startpunkt entsprechenden Signals am Ausgang 45 mit einem einem F.iidpunkt entsprechenden Signal am Ausgang 46 und der oben erwähnten vier Ausgangssignale an den Anschlüssen 47 kann dab in F i g. 3 gezeigte Schriftzeichen 32 mit den in Fig. 6A dargestellten, jeweils einem charakteristischen Merkmal einsprechenden Grundmu-Mern (n) bis (/}dargestellt werden. Das Grundmuster (u) CAPih der F i g. 5 entspricht der Teilzone 3I₂. Das Grundmuster (b) CAPLSXi der Fig. 6A entspricht der Teilzone 3h. Das Grundmuster (c) VERT5l_s entspricht der Teilzone 31-„ Das Grundmuster (d) LTDW5U entspricht der Teilzone 3I₁. Das Grundmuster (c) RTUP 51-, entspricht der Mittellinienform in der Teilzone 31 ■-„ Schließlich entspricht das Grundmuster (f) CUPSi* der Teilzone 3In- Fig. 6B zeigt weitere Grundmuster (g) bis (r). die bei dem in F i g. 3 gezeigten Zeichen 32 nicht vorkommen.

Tatsäch! ch überlappen sich in Fig.3 die Teilzonen 31;. 31 j... 31,ν mit benachbarten Teilzonen. F i g. 7 zeigt eine Darstellung der sich überlappenden Teilzonen der Zeichenmi:tel!inienfigur32 in Fig.3. In Fig. 7 sind die erwähnten sechs Grundmuster, die jeweils einem charakteristischen Merkmai entsprechen (CAP. LTDW, VERT. CAPL RTUP und CUP) in horizontaler Richtung angeordnet, und die Teilzonen 3I7 bis31 μ sind vertikal angeordnet Gemäß Fig. 7 werden auf Überlappungen oder Wiederholungen der gleichen Bedingung zurückzuführende Redundanzen eliminiert. Die durch gestrichelte Rechtecke kenntlich gemachten charakteristischen Merkmale werden als Ausgangssignale der Kompressionslogikvorrichtungs-Einheiten 17| bis 17,v auf die sequentiell arbeitende Logikschaltung 18 gegeben.

Fig.8A zeigt eine Einheit der Kompressionslogikvorrichtung. Ein erstes Flipflop 81 und ein zweites FlipNop 82 werden durch ein Taktsignal θ getaktet. Das ίο Eingangssignal der Schaltung gelangt an einen Setzeingang des Flipflops 81 und über einen Negator 83 an den RUckset/eingang des Flipflops. Das Eingangssignal gelangt außerdem an einen Eingang eines NOR-Glieds 84. Das Setz-Ausgangssignal des Flipflops 81 wird auf den anderen Eingang des NOR-Glieds 84 und außerdem an den Setzeingang des Flipflops 82 gegeben. Das Ausgangssignal des NOR-Glieds 84 wird an einen Eingang eines NAND-Glieds 85 und außerdem an den Rücksetzeingang des Flipflops 82 gegeben. Der Setzausgang des Flipflops 82 gegeben. Der Setzausgang des Flipflops 82 ist an den anderen Eingang des NAND-Glieds angeschlossen, an dessen Ausgang ein Negator 86 angeschlossen ist. Die in F i g. 8B dargestellten Impulsdiagramme veranschaulichen die Arbeitsweise der in Fig.8A gezeigten Schaltung. Wie Fig.8B zeigt, entsteht dann am Ausgang der Schaltung ein Signal (vergl. Fig. 8B(e)), wenn nach dem Vorliegen eines fc'mgangssignals das Eingangssignal verschwindet. Eine Unterbrechung des Eingangssignals von nicht mehr als einer Taktperiode bleibt unberücksichtigt.

Der Ausgang der Kompressionslogikvorrichtun:: 17, bis 17,v ist an die sequentiell arbeitende Logiksch; lung 18 angeschlossen, die im einzelnen in den Fig. 9,\ und 9B dargestellt ist. Die Ausgangssignale der Komi'ressionslogikvorrichtungs-Einheiten 17 bis 17n werden auf eine Prioritätsverarbeitungsschaltting 91 gegeben, wenn von ein- und derselben Zone zwei oder mehr Merkmale geliefert werden, wählt die Schaltung 91 ein bevorzugtes Merkmal aus. Daher wird an jedem Ausgangsanschluß FPi bis FPn lediglich ein Ausgangssignal erhalten. Die Ausgänge FP, bis FPi,, sind mit den Eingängen eines ODER-Glieds 92 und den Eingängen eines Kodierers 93 verbunden. In dem Kodiercr 93 werden die siebzehn Signale, die jeweils einem Merkmal entsprechen, in einen 5-Bit-Kode umgesetzt. Die Ausgänge des Kodierers 93 gelangen als niederwcrtiger Adreßteil an den Eingang eines als Speicher ausgebildeten Wörterbuchs 29. Die Ausgangssignale des Speichers

94 werden in ein Pufferregister 95 eingeschrieben. Dessen Ausgangssignal wird außerdem als höhe-wertiger Adreßteil für das Wörterbuch 94 verwendet. Das Einschreiben in das Pufferregister 95 erfolgt mit dem am Ausgang des ODER-Glieds 92 erscheinenden Takt. Das Schriftzeichen wird als gelesen beurteilt, wenn das letzte Merkmal aus dem Wörterbuch 94 in dem Pufferregister

95 eingestellt ist F i g. 9B zeigt die Beziehung zwischen dem niederwertigen Adreßteil 1, 2, 3, 4 und 5 und dem höherwertigen Adreßteil G, C₂, C₃, G,... C In F i g. 9B sind Ci bis C_n die Bedingungen, unter denen eine Position zu wechseln ist. Diese Wechselbedingung wird am Ausgang des Pufferregisters 95 erhalten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zeichenerkennungsvorrichtung, mit einer optischen Einrichtung zum rasterförmigen Abtasten von auf einem Aufzeichnungsträger befindlichen Zeichen, einer Quantisierungseinrichtung zum Erzeugen binär kodierter Bildsignale, einer Vorbehandlungseinrichtung, die die binär kodierten Bildsignale für eine Weiterbehandlung aufbereitet, einem Zwischenspeicher zum Zwischenspeichern der vorbehandelten binär kodierten Bildsignale, einer Merkmalextrahierschaltung, die die im Zwischenspeicher gespeicherten Bildsignale mittels Zeilen in Abtastrichtung oder senkrecht zur Abtastrichtung in Teilzonen unterteilt und das charakteristische Merkmal, z. B. ein Aufwärts- oder Abwärtsverlaufen oder ein gerades Verlaufen des Zeichens in den Teilzonen extrahiert, indem die Teilzonen spaltenweise in emer Einrichtung zum Auswerten von mehreren Spalten mit jeweils mehreren Bits umfassenden Formelementen geschoben werden, und einer sequentiell arbeitenden Logikschaltung, welche die Kategorien des Zeichens aufgrund einer Reihe von Ausgangssignalen der Merkmalextrahierschaltung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlungseinrichtung als Zeichenmittellinienbildungsschaltung (13) ausgebildet ist, die die binär kodierten Bildsignale in Zeichenmittellinienfiguren (22,32) umsetzt, daß die Einrichtung zum Auswtrien der Formelemente ein erstes Register (42) aufweist, das ein- gegebene Spalte (X) einer Teilzone aufnimmt, daß ein zweites Register (43) den Inhalt (Spalte \X) ώι ersten Registers übernimmt, wenn das erste Register die nächste Spalte (X+1) derselben Teilzone aufnimmt, daß eine Komparatorschaltung (44) die im zweiten Register (43) gespeicherte Spalte (X) der Teilzone mit der im ersten Register gespeicherten nächsten Spalte (X+ 1) vergleicht und außer Aufwärts- und Abwärtsversetzungen zwischen den Spalten der Teilzeichenmittellinienfigur einen Startpunkt und einen Endpunkt der Teilzeichenmiitellinienfigur ermittelt und der Linie der Teilzeichenmitlellinienfigur folgt, so daß das charakteristische Merkmal der Teilzeichenmittellinienfiguren in den Teilzonen extrahiert wird, indem gemäß der Folge der Ausgangssignale der Komp;iratorschaltung (44) die Position eines Startpunkts der Teilzeichenmittellinienfiguren in den Teilzonen, Aufwärts- und Abwärtsversetzungen zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt der Teilzeichenmittellinienfiguren und eine Position des Endpunkts der Teilzeichenmittellinienfiguren bestimmt werden, daß sich benachbarte Teilzonen überlappen, und daß zwischen die Merkmalextrahierschaltung (16i — 16/v^ und die sequentiell arbeitende Logikschaltung (18) eine Kompressionslogikvorrichtung (17| — \7n) geschaltet ist, die die Ausgangssignale der Merkmalextrahierschaltung für die Teilzonen in eine Merkmalsfolge mit Quasi-Kon= tinuitäten umwände!·, bei denen es sich um für die Merkmale der Teil-Mittellinienfiguren akzeptierbare Diskontinuitäten handelt.

2. Zeichenerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionslogikvorrichtung mehrere Kompressionslogikvorrichtungs-Einheiten (17| ... \7n) aufweist, von denen jede Ausgangssignale der Merkmalextrahierschaltung für die Teilzonen am Eingang eines ersten Flipflops (81) empfängt, ein NOR-Glied (84) enthält, das an seinen Eingängen die Ausgangssignale der Merkmalextrahierschaltung bzw. des Flipflops (81) empfängt, ein zweites Flipflop (82) enthält, das das Ausgangssignal des NOR-Glieds (84) und das Ausgangssignal des ersten Flipflops (81) an seinen Eingängen empfängt, und ein NAND-Gned (85) mit nachgeschaltetem Negator (86) enthält, das das

ίο Ausgangssignal des zweiten Flipflops (82) und das Ausgangssignal des NOR-Glieds (84) empfängt

3. Zeichenerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sequentiell arbeitende Logikschaltung (18) eine Prioritätsverarbeitungsschaltung (91) aufweist die, wenn zwei oder mehr Merkmale von der Merkrnalextrahierschaltung (16i — \&n) geliefert werden, ein bevorzugtes Merkmal auswählt daß ein Kodierer (93) die Ausgangssignale der Prioritätsverarbeitungsschaltung (91) in einen 5-Bit-Kode umwandelt, und daß ein Wörterbuch (34) als niederweriigen Adreßteil den 5-Bit-Kode und als höherwertigen Adreßteil das Ausgangssignal eines dem Wörterbuch nachgeschalteten Pufferregisters (95) empfängt.