Устройство для распознавания рукописных знаков Советский патент 1986 года по МПК G06K9/00 

1

Изобретение откосится к аптомзти- ке и вычислительной технике и может бытт, использовано, например, в устройствах сортировки почтовых отправлений ,

Цель изобретения - повышение Достоверности и скорости распознавания знаков.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемогч) устройства; на фиг.2 - то же, селектора сигнала репера; на фиг.З - то же, блока измерения временных интервалов; на фиг,А - то же, первого блока сравнения; на фиг .З - то же, второго блока сравнения; на фиг.6 - то же, блока подстройки размера зон; на фиг.7 - То же, формирователя сигналов распознанных знаков; на фиг.З - репер- знак (стрелками показано направление сканирования); на фиг,9 - эпюры си1 налов в различных точках селектора сигнала репера; на фиг.10 - изображение эталонного знака, сканируемого четырьмя строками; на фиг.II - изображение распознаваемых знаков и возможное положение зон на нем; на фиг.12 - вариант бланка с реперными знаками и нанесенными на него рукописными знаками; на фиг.13 эпюры сигналов одной из строк разложения.

Устройство содержит телевизионный блок 1 считывания, блок 2 предварительной обработки телевизионного сиг нала, селектор 3 сигналов репера, блок 4 прослеживания контурных ли- 1И11, первый формирователь 5 блокирующих импульсов, первый генератор 6 тактовых импул1)Сов, второй формирователь 7 блокируюи1 1х импульсов, фор- MUpoBaTejTb 8 стробирующих импульсов второй генератор 9 тактовых импульсов, блок 10 измерения временных интервалов, первый блок 11 сравнения, блок 12 подстройки размеров зон, формирователь 13 размеров зон, селектор 14 признаков знака, блок 15 декодирования, блок 16 памяти, индикатор 17, второй блок 18 сравнения, формирователь 19 сигналов распознанных знаков, счетчик 20, первый 21 и второй 22 элемент1 1 сравнения, дифференцирующая цепь 23, формирователь 24 импульсов, элемент 25 И, первый 26 и второй 27 коммутаторы, триггер 28, суммирующий счетчик 29, сче . чик 30, делитель 31 частоты, вычитающий счетчик 32, временной дискрими0

15

20

25

SSl82

натор 33, элемент 34 управления, автогенератор 33, элемент ИЛИ 36, компаратор 37, элемент И 38, счетчик 39, триггер 40, элемент ИЛИ 41, г блок 42 памяти, компаратор 43, триг-- гер АА и сдвиговый регистр 45.

Устройство используют для распознавания рукописных знаков (цифр и букв), нанесенных на специальный бланк или ярлык, который можеть быть наклеен на поверхность почтового отправления (посьшки или бандероли), упакованной коробки или пакета и пр. Один из возмо-жныл вариантов В11|полне- ния бланка с написанными на нем знаками показан на фиг.12.

Первый реперный знак (две параллельные линии, расположенные над рядом знаков) служит для обеспечения инвариантности распознавания к изменениям местоположения бланка со знаками в поле зрения датчика сигнала изображения и к его повороту в плоскости изображения, а также для обеспечения нечувствительности распознавания к помехам.

Второй реперный знак, расположенный слева от ряда цифр (пpя oyгoль- ник с линией внутри), служит для обеспечения инвариантности распознавания к изменению масштаба знаков и к их повороту в плоскости изображения .

Устройство работает следующим образом.

Изображение знаков, написаннрлх на бланке, преобразуется с помощью блока 1 в стандартный видеосигнал. В качестве блока 1 используется стандартр{ый телевизионный датчик на трубке типа видикон. С выхода блока 1 видеосигнал поступает на первый вход блока 2 предварительной обработки телевизионного сигнала, осуществляющего преобразование сигнала изображения в двухуровневый сигнал. С третьего выхода блока 2 двухуровневый сигнал поступает одновременно на вход селектора 3 сигнала репера, первый вход блока 5, третий вход блока 1 1 и перв1)ГЙ вход блока 14. В состав блока 2 входит селектор синхронизирующих импульсов, формирующий на втором и первом выходах соответственно строчн1)1е и кадровые синхронизирующие импульсы, блок 3 выделяет из двухуровневого сигнала изображения сигнал реперiro- го знака и преобразует выделенный

30

35

40

45

50

55

л

сигнал ) корогкис по длительности импульсы, которые подаются на третий вход блока 4 прослеживания контурных линий и первый вход блока 8. В блоке 4 осуществляется прослеживание нижнего края реперных линий и формирование на его втором выходе дополнительного сигнала, стробирую- щего в направлении кадровой развертки изображения реперного знака и расположенной под ним области со знаками. На первом выходе блока 4 формируется дополнительный строчньй стробирующий сигнал. Эти сигналы поступают соответственно на второй и первый входы блока 7, в котором преобразуются в суммарный блокирующий сигнал, поступающий на второй вход блока 8, в котором формируется сигнал, стробирующий область изображения с распознаваемьгми знаками. Дополнительные стробирующие сигналы, формируемые блоком 4, подаются на третий вход блока 7 для повышения помехоустойчивости и на третий вход блока 5 для обнаружения неста- цижарности работы устройства.

Блок 10 изменения временных интервалов и блок 11 осуществляют преобразование отсчитьшаемого от импульса выделенного первого репера до нижнего края второго репера временного интервала внутри стробирующе го сигнала в код размера зон. Сигнал изображений, из которого блок 1 вьщеляет эталонный интервал, подается на второй вход блока 10. При совпадении кодов на пятом и четвертом входах, вырабатываемых на соседних строках сканирования, блок 11 формирует сигнал, блокирующий рабо- ту блока 10 по его второму входу. Тем самым осуществляется фиксация результата измерения интервала зон. Вырабатыванием сигнала, блокирующего блок 10, устройство заканчивает самонастройку под масштаб и поворот знаков в плоскости изображения и готово к формированию признаков.

Для выделения различительных признаков знаки делятся на зоны по вертикали. Сигналы зон формируются на втором выходе блока 13 путем деления эталонного временного интервала, код размера которого поступает на четвертый вход блока 12 подстройки размеров зон. Постоянс во коэффициента деления эталонного временного интервала обеспечивается обратной

10

15

20

25

30

35

40

5

0

5

5184

г.1.гяг11,,ю С третье1Ч) выхода б. иж.ч на второй вход блока 12. Суммарный ги1 - ал зон, формируемый на первом выходе блока 3, поступает на третий вход блока 2, что позволяет дополнительно повысить помехоустойчивое Т. устройства.

Двухградационный сигнал изображения знаков поступает на второй вход блока 14, а сигналы зон, стробирующие его, поступают на его третий вход. На третьем выходе блока 14 формируются сигналы метрических и технологических признаков, которые затем декодируется блоком 15. После полного сканирования знака на выходе блока 15, включающего в себя дешифратор признаков и двоичный десятичный шифратор, появляется двоичный код знака. По окончании распознавания знака на первом выходе блока 14 формируется импульс записи кода знака, а затем на втором его выходе - импульс сброса. Импульс записи поступает на пятый вход блока 16 памяти и производит запись кода знака, поступающего на его первый вход. Импульс сброса на шестом входе блока 16 переключает очередной адрес блока памяти и сбрасывает бл.эк 14. Кроме того, переключение адресов блока памяти осуществляется строчными синхроимпульсами, поступающими на его седьмой вход, для осуществления динамической индикации распознанных знаков, а также импульсами первой тактовой частоты во время обратного хода кадровой развертки, поступающими на второй вход блока памяти для вывода сигналов распознанных знаков. На первом выходе блока 16 формируется адресный сигнал для синхронизации блоков 17 и 18. На втором выходе блока 16 формируется сигнал самих знаков, поступающий на блоки 17 - 19. На третьем выходе блока 16 формируется сигнал блокировки системы при заполнении блока памяти, поступающий на первый вход второго формирователя 7 блокирующих импульсов. Блокировка системы при зaпoJrнeнии блока памяти завершает процесс распознавания знаковой информации считываемого кадра.

Сигнал, несущий информацию о распознанных цифрах, поступает на четвертый вход блока 19 и преобразуется в последовательность импульсов только при полном совпадении

распознанной информации двух соседних полукадров. Сравнение и идентификацию несовпадающего знака осуществляет блок 18, выходной сигнал которого блокирует блок 19 и посылает сигнал на первый вход блока 16 для стирания и перезаписи неправильно распознанной информации.

Выдача ложной информации исключается тем, что выходной сигнал блока 5 блокирует блок 19 по первому входу при движении изображения или в силу любых других причин, приводящих к неустойчивой работе устройства.

Телевизионный блок 1 считывания осуществляет преобразование светового потока от сканируемого документа с изображениями знаков в телевизионный сигнал вращательного стандарта разложения изобралеения. Для упрощения системы при распознавании строк текста сканирование знаков осуществляется в вертикальном направлении.

Видеосигнал на выходе блока 1 существенно неравномерен по полю изображения особенно на трубках типа видикон и содержит помехи. Для устранения неравномерности видеосигнала с целью получения двухградацион- ного сигнала изображения знаков в устройстве предусмотрен блок 2 предварительной обработки телевизионного сигнала. Адаптивное квантование из(5бражения на два уровня может осуществляться известными устройствами, содержащими линейные или нелинейные фильтры, узлы автоматической регулировки усиления и пороговое устройство. В состав блока 2 также входит селектор синхронизирующих импульсов.

Особенность работы блока 2 в устройстве заключается в дополнительном изменении режима его работы по второму и третьему входам, на которые подаются сигналы, стробирующие область знаков по горизонтали и вертикали, сформированные соответственно блоком 4 прослеживания контурных линий и блоком 13. Такое стробиро- вание области знаков снижает количество действующих помех и позволяет дополнительно повг 1сить достоверность распознавания знаков. Изменение режима, реализованного обычными средствами, сводится к сужениго полосы

10

15

20

25

пропускания блока 2 вне области знаков, а также увеличению быстродействия автоматичекой регулировки усиления при обработке сигналов знаков .

Полученный таким образом двухгра- дационный видеосигнал с первого выхода блока 2 поступает на вход селектора 3 сигналов репера, на второй вход первого формирователя 5 блокирующих импульсов, на вторые входы блоков 11 и 14.

Селектор 3 сигналов репера предназначен для формирования из двух- градационного сигнала изображения, соответствующего по временному положению заднему Фронту сигнала репера . Выделение сигнала репера должно быть устойчиво к изменению ориентации реперных линий, изменению их масштаба, а также ко всем другим пропорциональным геометрическим искажениям.

Принцип работы блока 3 (фиг.2) заключается в измерении и сравнении временных интервалов, получаемых из последовательности импульсов двухгра- дационного видеосигнала, подаваемого на .вход -устройства.

Сигнал репера выделяется по следующим признакам, которые можно записать в виде одновременного выполнения условий

ГА 2,3 5 1,2 - в

35 А 3,4 и ,1,3 в,

где в квадратных скобах обозначеньг интервалы согласно фиг.З, а значения А и Б определяют пороговую длительность соответственно минималь ного и максимального интервалов, определяемых допуском на поворот и изменение масштаба изображения репера. Для повышения помехоустойчивости выцеления области распознаваемых

знаков и снижения требований к контрасту репера в устройство введен блок 4 прослеживания контурных линий, который позволяет исключить возможные сбои устройства при загрязнении документа в области репера, при бликах поверхности, а также при попадании в считываемое поле репероподоб- ных линий.

Первый генератор тактовых импуль55 сов вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой 1 мГц, являющейся опорной для работы блока 4 и блока 16 памяти, и определяет скорость передачи

30

50

распознанной информации 1 Мбит/с, осуществляемой с помощью формирователя 19 сигналов распознанных знаков. Для синхронизации частоты и стабилизации фазы работа блока 6 стрсбируется строчнь1ми синхронизирующими импульсами. Однако для получения непрерьшной последовательности импульсов тактовой частоты, необходимой для передачи распознанной информации во время обратного хода кадровой развертки изображения, стро бирование генератора запрещается на время действия кадрового синхроимпульса.

Блок 4 осуществляет прослеживание нижнего края репера, для чего из импульсного сигнала, формируемого блоком 3, и под управлением первого генератора тактовых импульсов на первом и втором выходах вьфабатываготся сигналы, стробирующие с помощью формирователя 8 стробирующих импульсовj сигнал репера по горизонтали и по вертикали. Фиг.5 иллюстрирует изобра желие документа с распознаваемыми знаками и стробирующими сигналами,формиремыми блоком 4. Работа блока тактирует импульсами первой тактовой частоты и строчными синхронизирующими импуль сами.

Первый блок 11 сравнения предназначен для промежуточной и окончательной фиксации результатов измерения временного интервала зон. Изме- рение временного интервала зри осуществляется по сигналу изображения эталонного знака, помещенного в левой части документа - носителя инфор мацнЁи, под реперными линиями таким образом, что при сканировании документа эталонный знак анализируется самым первым.

На фиг.10 показано изображение эталонного знака, сканируемое четырьмя строками. Блок 11 позволяет выделить из сигнала изображения из всех строк две (на рисунке третью и четвертую), эталонные интервалы , fJ и g, h которых равны и соответствуют заданному числу пересечений с низким уровнем сигнала изображения эталонного знака.

Блок 11 обеспечивает стабильный размер формируемых зон и обладает высокой помехоустойчивостью.

Формирование сигналов временных интервалов зон осуществляет блок 13,

10

t5

0

5

0

а их автоматическую подстройку при изменении масштаба изображения знаков и поворотах документа - блок 12.

Блок 12 подстройки временных интервалов (фиг.6) содержит делите, ь частоты, вычитающий счетчик, временной дискриминатор, схему автоматической подстройки частоты автогенератора и управляемый автогенератор.

Исходное состояние блока определяется исходньм состоянием вычитающего счетчика, в которьй в начале каждой- строки строчными синхроимпульсами записывается код величины временного интервала, сформированный блоком. После появления стробирующе- го сигнала вычитающий счетчик уменьшает свое содержимое в соответствии с количеством импульсов второй тактовой частоты. Переполнение счетчика фиксируется появлением на выходе счетчика импульса, являющегося опор- ньм для временного дискриминатора. Таким образом, временной интервал, начинающийся от момента начала работй счетчика до его переполнения, в точности соответствует суммарном временному интервалу всех зон.

Формула изобретения

1.Устройство для распознавания рукописных знаков, содержащее блок декодирования, телевизионный блок считывания, блок предрзарительиой обработки телевизионного сигнала, формирователь сипгалов зон, индикатор и блок памяти, первый вход которого соединен с выходом блока декодирования, а первьй выход с первым вхо- доь индикатора, выход телевизионного блока считывания соединен с первым входом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, отличаюп(ееся тем, что, с целью повышения достоверности и скорости распознавания знаков, оно содержит селектор сигнала репера, два генератора тактовых иьшульсов, блок прослеживания контурных линий, два формирователя блокирующих импульсов, формирователь стробирующих импульсов, блок измерения временных интервалов, Два блока сравнения, селектор признаков знака, блок подстройки размеров зон, и формирователь сигналов распознавания знаков, выход которого соединен с выходом устрой

ства, первьй вход соединен с выходом первого формирователя блокирующих импульсов, второй вход - с выходом первого генератора тактовых импульсов, с первым входом блока прослеживания коктурньнх линий и с вторым входом блока памяти, третий вход - с выходом второго блока сравнения, с вторым входом индикатора и с третьим входом блока памяти, четвертьш вход соединен с первым выходом блока памяти, с первым входом: второго блока сравнения и с третьим входом индикатора, а пятый вход сое динен с первым выходом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, с первыми входами первого генератора тактовых импульсов, первого формирователя блокирующих импульсов и первого блока сравнения, с четвертым входом блока памяти и с вторым входом второго блока сравнения., первый выход блока памяти соеднен с третьим входом второго блока сравнения, третий выход - с первым входом второго формирователя блокирующих импульсов, пятый и шестой входы блока памяти соединены соотвественно с первым и вторым выходами селектора признаков знака, вход блока декодирования.соединен с третьим выходом селектора признаков знака, седьмой вход блока памяти соединен с вторым выходом блока предварительной обработки телевизионного сигна- ла, с вторыми входами первого генератора тактовых импульсов и блока прослеживания контурных линий и с первыми входами блока измерения време .ных интервалов,блока подстройки разме ров зон и селектора признаков знака, третий вход блока предварительной обработки телевизионного сигнала соединен с входом селектора сигнала репера и с вторыми входами первого формирователя блокирующих импульсов первого блока сравнения и селектора признаков знака, выход селектора си нала репера соединен с третьим входом блока прослеживания контурных линий и с первым входом формирователя стробирующих импульсов, выходы блока прослеживания контурных линий соединены соответственно с третьими входами второго формирователя блоки рующих импульсов и первого формировтеля блокирующих импульсов и с вторми входами второго формирователя

5

0

блокирующих импульсов и блока предварительной обработки телевизионного сигнала, выходы формирователя сигналов зон соединены соответственно с третьим входом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, с третьим входом селектора признаков знака и с вторым входом блока подстройки размеров зон, выход второго формирователя блокирующих импульсов соединен с вторым входом формирователя стробирующих импульсов, выход которого соединен с входом второгс генератора тактовых импульсов, с третьим входом первого блока сравнения и с первым входом формирователя (игналов зон, выход первого блока сравнения соединен с вторым входом блока измерения временных интервалов, выход второго генератора тактовых импульсов соединен с третьими входами формирователя стробирующих импульсов, блока измерения временных интервалов и блока подстройки размеров зон, выходы блока измерения временных интервалов соединены соответственно с четвертыми входами блока подстройки размеров зон и первого блока сравнения и с пятым входом первого блока сравнения, выход блока подстройки размеров зон соединен с вторым входом формирователя сигналов зон.

,. Устройство по п.1, отличающееся тем, что селектор сигнала репера содержит счетчик, первый и второй элементы сравнения, дифференцирующую цепь, формирователь импульсов и элемент И, выход которого являетсявыходом селектора сигнала репера, выход дифференцирующей цепи соединен с первыми входами формирователя импульсов и элемента И, выход первого, элемента сравнения соединен с вторыми входами формирователя импульсов и элемента И, вы- . ход второго элемента сравнения соединен с третьим входом .формирователя импульсов, вход дифференцирующей цепи соединен с первыми входами счетчика и второго элемента сравнения и является входом селектора, выход формирователя импульсов соединен с вторым входом счетчика, первый выход счетчика соединен с первым входом первого элемента сравнения, а второй выход - с вторыми

входами первого и второго элементов сравнения.

З.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что блок измерения временных интервалов содержит два коммутатора, два счетчика и тригер , выходы которого соединены соответственно с первьши входами первого и второго счетчиков, выходы которых являются выходами блока, а вторые входы соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, выход второго коммутатора соединен с первыми входами триггера и первого коммутатора, второй вход первого коммутатора является первым входом блока, второй вход триггера соедине .с третьим входом первого коммутатора и является вторым входом блока, третий вход триггера соединен с входом второго коммутатора и является третьим входом блока.

4. Устройство по ПО.1, отличающееся тем, что блок подстройки размеров зон содержит делитель частоты, вычитающий счетчик и последовательно соединенные временной дискриминатор, элемент управления и автогенератор, выход которого является выходом блока,.входы временого дискриминатора соединены с выходами делителя чвстоты и вычитающего счетчика, вход делителя частоты и входы вычитающего счетчика являются входами блока.

З.Устройство по П.1, отличающееся тем, что первый блок сравнения содержит компаратор.

элемент И, счетчик, триггер и элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока, входы компаратора с являются соответственно первым и вторым входами блока, а,выход со1.ди- нен с первым входом элемента И, входы счетчика являются соответственно третьим и четвертым входами блока, 0 первый вход триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, выход счетчика соединен с вторыми входами элементов И и ИЛИ,

6.-Устройство по П.1, о т л и - 5 чающееся тем, что второй

блок сравнения содержит блок памяти, компаратор и триггер, выход которого является выходом блока, выход компаратора соединен с первым входом триггера, первый вход - с выходом блока памяти, второй вход - с первым входом блока памяти и является первым входом блока, вторые входы блока памяти и триггера являются соответственно вторым и третьим входами блока.

7.Устройство по П.1, отличающееся тем, что формирователь сигналов распознавания знаков содержит сдвиговый регистр и элемент IVHi, первый и. второй входы которого являются соотЁетственно первым и третьим входами формирователя, а выход соединен с первым входом сдвигового регистра, второй, третий и четвертый входы которого являются со- отвественно вторым, четвертым и пятым входами формирователя, а выход - выходом формирователя.

0

5

0

5

g}uz.f

фиг.2

8A.Z

27

28

CD и 3.3

djf.l вх.2

J7

J8

Ш

вх.

Sjf.5

J9

фиг Л

29

вш.1

- -

30

вдм.2

40

4/

Вб/jf.

Фиг 5

Фиг 8

ж

фиг 9

t

-

/ 3 4i Фиг. 10

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является повьшение достоверности и скорости распознавания знаков. На почтовых отправлениях должен быть реперный знак, сигналы от считывания которого выделяются соответствующим селектором. Этот блок, а также блок прослеживания контурных линий, формирователи блокирующих импульсов, блоки сравнения, блоки измерения и автоподстройку размеров зон определяют момент окончательной установки изображения, направления, следовательно, и ориентацию строки распознаваемых знаков, автоматически подстраивают размеры зон и после этого разрешают распознавание. 6 з.п. ф-лы, 13 ил. о СП с: ю со ( ел

I е 11 i ii i I

i

фиг. 1Z

фиг. 13

Редактор О.Голо в а ч

Составитель Н.Миляев

Техред И.Гайдош Корректор М.СамГ орская

Заказ 3094/54Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4