Устройство для считывания и распознавания символов Советский патент 1986 года по МПК G06K9/00 

нзобретеиня является упроще1ше кон- структдии оптико-эледстронного устрой- . ства. С;ущность технического решения заключается в том, что для видимого иаображения, например,, буквы алфавита, ее изображеш1е посредством гиб.-: кого многожильного световода 1, имеющего плоское приемное окно-площадку

2,поступает на волоконно-онтичес- кпе преобразователи, с которых сиг- йалш сгштываются посредством вращающегося световода 5 и оптического кольца

3,н трансформируется с помощью фотоприемника 6 в последовательность электрических сигналов. Одновременно на

1

Изобретешь относится к автоматике и вычислительной технике и может бить использовано при считыва}ши и распозпавапии текстовой информации с последующим ее преобразованием в. . звуковую .и тактильную форму, Целью изобретения является упро- ще1ше устройства.

На . I показана конструкция волоконно-оптических преобрпзовате- блока памятп эталонов; на фиг.2 - схем.а блока обработки информации; на фиг.З - временная диаграмма сигналов; на фиг.4 - схема электромеханической части узла управления; на фиг.З - электронная часть узла управления; на фиг.6 - узел формировашш шрифта Брайля; иа фиг.7 блок воспроизведения шрифта Брайля.

Устройство содержит волоконно- оптический преобразователь, состоящей из световолоконного жгута 1, одни торцы световодов которых сгруппированы на прямоугольной гшощадке 2j а другие образуют кольцо 3 из световых волокон 4

Внутри кольца 3 расположен Г-об- разньд световод 5, оптически свя- занньй ОДШ1М торцом с кольцом 3, а другим - с фотоприемш-iKOM б. Второй преобразователь вьшолнен аналогично и содерла1Т жгут 7, прямоугольную площадку 8, кольцо 9, Г-образный

аналогичш.1й эталонный тракт (7, 8, 9, 10, 11) подаются эталонные опти ческие сигналы от изображения букв алфавита и при выявлении одинаковых последовательностей электрических сигналов в читающем н в. сличающем трактах вьщается сигнал на иcпoл ш- тсшьньй механизм, включающий требуемый элемент звуковой или осязательной информацни, Устройство в целом позволяет огфеделять название букв без визуального восприятия человеком а последовательное фиксирование букв допускает воспроизведеьше текста на слух. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

световод , 10, световые волокна П и фотоприем гшк 12.

Б конструкцию блока памяти эталонов (фиг.1) входят прозрачная лента

13 с маскаш эталонов, источник 14 света, линза 15, магнитная лента 16 и магнитная воспроизводящая головка 17.

Первый преобразователь содержит

также оптические волокна 18, пре,ц- назначенные для передачи света от внешнего источника света не показан к площадке 2, являющейся приемным окном, а1ужащим для восприятия рас- .

познаваемых символов.

Схема блока обработки информации (фиг.2) содержит пороговые усилители 19 и 2.0, элементы И-НЕ 21 и 22, элемент И 23, элемент ИЛИ 24, элемент 25 задержки, узел 26 управления, генератор 27 импульсов, y3eji 28 синхрош1зации и формирователь 29 импульсов.

На фиг 3 изображена) временные

диаграммы 30-38 сигналов Х Y, Z,

Х , Y , , , , X Y, формируемых-в устройстве, а та кже сигнал 39 функции от1шика И и токовый сигнал .,ч40 в коллекторных цепях триггера

(ijinr.5) узла 26 управления.

Электромеханическая часть узла 26 управления (фиг.4) содержит подвиж- imi i диск 41 , насаженный на вал электродвигателя 421. На диске закреплены

3

электромагинт 1ые элементы - солеион- )ды 43 и 44, связь с которыми осуществляется через кольцевые токосъемники 45-48, В цепь питания электродвиг ате- ля 42 включены контакты геркона 49, расположенного вблизи диска 41 и . имеющего электромагнит ную связь с соленоидами 43 и 44.

Электронная часть узла 26 управления (фиг.5) представляет собой симметричный триггер с обидам входом, в коллекторных цепях которого включены обмотки соленоидов 43 и 44, а вход триггера подключен к элементу ИЛИ 24.

12

На 4иг.6 изображен узел формиро- ва1шя шрифта Брайля, которьп имеет способную к продольному перемещению непрозрачную ленту 50 с отверстиями 51 , с одной стороны ленты расположен источник 52 света, а с другой - матрица из шести фо гоприемш1ков 53.

Ввиду того, что в изображении буквенно-цифровых и других символов пе- чатно;;о текста площадь световых мест значительно преобладает над площадью темных, то, с целью уменьшения загрузки электронной схемы, целесообразнее процесс распознавания производить по темным местам изображения символа: для осуществления этого после усилителей 19 и 20, включенных в цепи рабочего и эталонного каналов, введены логич еские элементы 21 и 22,

20

представляющие связки отрицания об-/ Блок воспроизведенргя шрифта Брай- 25 ратной импликации .ля (фиг.7) имеет выносную плату 54 с отверстиями 55. Отверстия сгруппированы в наборы по шести отверстий с целью реализации шрифта Брайля. В отверстиях 55 установлены способные к осевому перемещению штьфи 56, имеющие магнитные насадки 57. Штыри 56 также помещены в неподвижные

30

XfZ, ,

Устройство работает следующим образом.

Площадку 22 (входное окно) жгута 1 перемещают таким образом, чтобы площадка 2 последовательно располагалась над символаьз текста в строке. При совмещении площадки 2 с очередным символом текста на торцах световоло- кон 4 кольца 3 будет воспроизведена последовательность светлых и TeMiaix точек, соответствующая черным и белым участкам в изображеш и символа. Для обеспечехшя достаточной интенсивности световых сигналов в жгут 1 введен волоконный световод 18 освещеттая, которьш служит для локальной подсветки читаемого., текста вне зависимости от освещенности его внешним светом. На площадке 8 жгута 7, с помощью источника 14 через линзу 15, проеци- |руется изображение эталонных симво- лов с фотомасок, нанесенных покадро- во на ленту 13, которая перемещается деред площадкой 8 скачками. При пере- мещешп лепты 13 фиксируется такое

электромапштные муфты 58 таким образом, чтобы осуществлялась связь между муфтами 58 и насадками 57.

Световолоконный жгут I предназначен для передачи оптических сигналов от Ш1о;чадки 2 к кольцу 3 преобразователя . Торцы световолокои 4 служат для кольцевой развертки изображезшя символа, находящегося перед окном 2. Световод 5 служит для сканирования волокон 4 и передачи оптических сигналов на фотоприемник 6. Площадка 8 предназначена для восприятия изоб- раже1шл эталонных символов, нанесенных на ленту 13. Жгут 7 переносит оптические сигналы от окна 8 к кольцу 9 преобразователя. Световод 10 гфи1шмает световые сигналы с торцов волокон 1 и передает их на фотоприемник 12. Лента 13 слулсит для проектирования эталонных символов с помощью осветителя 14 и линзы 15 па окно 8. Лента 16 с головкой 17 служат для воспроизведения звуков соответствующих символов.

429984

Оптические волокна 18 предназначены дпя подсвета сканируемых символов.Пороговые усилители 19 и 20 пред- , назначены для отбраковки входных сит налов путем пропускания сигналов, поступающих с фотоприемников 6 и 12 только с вшшчиной амплитуды не менее 0,5 от максимальной амплитуды, JO а также служат Для нормализации по амплитуде проходя цих сигналов.

Ввиду того, что в изображении буквенно-цифровых и других символов пе- чатно;;о текста площадь световых мест значительно преобладает над площадью темных, то, с целью уменьшения загрузки электронной схемы, целесообразнее процесс распознавания производить по темным местам изображения символа: для осуществления этого после усилителей 19 и 20, включенных в цепи рабочего и эталонного каналов, введены логич еские элементы 21 и 22,

15

20

представляющие связки отрицания об-/ 5 ратной импликации

0

5

0

5

0

5

XfZ, ,

Устройство работает следующим образом.

Площадку 22 (входное окно) жгута 1 перемещают таким образом, чтобы площадка 2 последовательно располагалась над символаьз текста в строке. При совмещении площадки 2 с очередным символом текста на торцах световоло- кон 4 кольца 3 будет воспроизведена последовательность светлых и TeMiaix точек, соответствующая черным и белым участкам в изображеш и символа. Для обеспечехшя достаточной интенсивности световых сигналов в жгут 1 введен волоконный световод 18 освещеттая, которьш служит для локальной подсветки читаемого., текста вне зависимости от освещенности его внешним светом. На площадке 8 жгута 7, с помощью источника 14 через линзу 15, проеци- |руется изображение эталонных симво- лов с фотомасок, нанесенных покадро- во на ленту 13, которая перемещается деред площадкой 8 скачками. При пере- мещешп лепты 13 фиксируется такое

ее положение, когда на площадке 8 появится изображетге символа, одинакового с символом текста, находящимся под Площадкой 2. Б этом случае последовательность светлых и темных торцов световолокон 1I в кольце 9 идентичной последовательности для светогголокон 4 в кольце 3, а синхронно вращаюпщеся световоды 5 и о создадут посредством светоприем1шков б и синхронные последовательности оптических сигналов. При этом элементом 23 будет включен элемент 25; а ввиду отсутствия сигнала с элемента 24, элемент 25 вырабатывает сигнал, который приведет к срабатыванию механизмом воспроизведе1шя по команде через уз ел 28. При вютючешш узлом 28 магнитной головки 17. с одно- ,временной протяжкой магьштиой ленты 16 воопроизводится запись звучания или звукового кода символа. Включение электромагнитных муфт 58 приводит.- к втягиванию в полость муфт магнитных вставок 57 и к установлению штырей 56 в таком положегши при. i.KOTopoM ко1щы их будут выступать на 0;5-,0 мм из отверстий 55 над поверхностью платы 54, что обеспеч - - luicT рельеф шрифта, так как набор из шести штырей может воспроизводить комбинацию точек ио азбуке Брайпя.

Порог срабатывания узла 28 задается с таким расчетом, чтобы обеспечить интервал времеш-, необходимый для псшного цикла развертки свето- вчолоконных преобразователей, т.е. для полного оборота сйетоводов 5 и 10. Генератор 27 импульсов предназначен для задания необходимых интервалов времени срабатываьшя узла 25; Узел 28 может быть выполнен в виде мпогоконтактного электромаг- HitTHo ro реле, унравляющего включением воспроизводящей головки 17 через выход и 1 КГ1Ючеш1ем питания фотоприемников 53 через выход 4 J нри этом узел 28 вьфабаты- вает короткий импульс , предназначенный для посылки по выходу 0. на вход узла 26 с целью смены положения лент: 13, 16 и 50. Попадани этого импульса на узел 25 не-iiapy- шает-ei O функционироватш, а для нpeдoтвpaщe шя связи блока 28 с эле меитом 24 введен элемент 29.

Диаграммы 30 и 31 представляют сигналы, постунаклцие на вход элеКт ронной схемы в случаях одинаковых и неодинаковых символов в рабочем и эталонном каналах, диаграммы 32 и 3 ноказьшшот нормированные сигналы, снимаемые с выходов усилителей 19 и 20, диаграмма 34 представляет тактовые импульсы, диаграммы 35 и 36 , иллюстрируют результаты преобразопа242998 6

ния сигналов диаграммы 32, 33 X, У I элементами 21 и 22 при одновременной подаче на них тактовых импульсов Z.

Диаграмма 37 является результатом 5 регшизацин логической операции ХА, а диаграмма 38 - результат реализации операции X Y.

График 39 показывает нарастание управляюш,его нанряжешш в узел 25 после его запуска. Пунктирной прямой показан пороговый уровень достиже;- ние которого является :критерием; установления тождественности сличаемых символов и при котором с узла 25 поступает командный сигнал на уз ел 28, который вмпочает испол1ш- тельные механизмы звукового и тактильного каналов . График 40 изобра- лсает изменеиие коллекторных токов транзисторов Т и 1у С1 мметричного трнггера, причем через и обозначены токи первого и второго транзисторов соответстве1нш.

Допустим, что геркон 49 работает на размыка}ще, а триггер узла 26 находится в таком состоя1ши, что через о.бмотку соленонда 43 протекает ток. Б этом .случае двигатель 42 будет включен и механическая система воснроизведе1-шя отключена, а система считывания будет функционировать. При каждом ноступле1 ии сигнала с элемента 24 на узел 26 (что является следствием несоответствия в изображешщ некоторых участков изображения сравниваемь х символов) триггер узла 26 изменяет свое состояние. При этом согласно графику 40 ток через обмотку соленоида 43 выключается, а через обмотку соленоида 44 включится, одновременно питание двигателя 42 будет включено, и это вы зовет поворот диска 41 на 180, после чего соленоид 44 с протекающим через пего током займет положеш1е напротив геркона 49, в результате чего двигатель 42 остановится вследствие разрьгоа цепи питаш1я, Для функционирования узлов считывания и вос- гфоизвед8ш-1я необходимо установить кинематику поворотного механизма та1сим образом, чтобы поворот на iBO соответствовал шагу перемеще1шя ленты 13 на высоту изображения символа, синхронному перемещению ленты 16 на

.длину за:писи соответствующего звука, денты 50 на расстояние соответствую7

щее линейному .размеру изображения буквы точечного шрифта.

При сопоставлении сигна:гюв от опорного и анализируемого символов проводится анализ по,всен площади занимаемой символом. В электроннт,то устройства введен блок узел 25, которьй В1слючает .управление узлом 28 через интервал времени, равный времени полного оборота световода 5 и 10, т.е. после полного цикла скашфоваиня торцов всех светово локон Аи 11,

С помощью ленты 50 с отверстиями 51 производится проецирование светового пучка от источника света 52 на окна фотоприемников 53, которые включают соответствующие обмотки муфты 58. Воспроизведеюш рельефа буквенно-цифрового шрифта Бра1 шя на плате 54 осуществляется путем син- хронизированного с лентой 13 скачко образно1Ю перемещения ленты 50.

Формула изобретения

1.Устройство для считьшания и распознавания символов , содержащее волоконно-оптические преобразователи со сканирующими элементами, блок памяти эталонов и фотолриемшпш, подключенные к входам блока обработки информации,отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, электронно-оптические преобразователи выполнены в виде колец, на внутренних цилиндрических поверхностях которых равномерно по окружности распололсены выходные торцы световодов преобразователей, входные торцы которых сгруппированы в виде матрицы на двух плоских прямоугольных площадках, cкaниpyющIie элементы выполнены в виде Г-образных свето- водов одни торцы которых оптически связаны с ВЫХОДНЫ1-1И торцами световодов преобразователей, а другие - с

соответствующими фотоприемниками, причем одна из прямоугольных площадок соответствующего волоконно-оптического преобразователя оптически связана с блоком памяти эталонов.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок обработки и} формации содержит пороговые усилители, входы которых являются

42998 8

входами блока, два элемента И-НЕ, элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, генератор импульсов, формирователь импульсов, узел синхрониза- 5 цни и узел управления, выходы пороговых усилителей подключены к одним из входов элементов И-НЕ, друп1е входы которых, объединенные между собой, являются тактовым входом бло- 10 ка, а выходы подключены соответствен но к входам элемента И и элемента liHH, выход которого соединен с входом фор 01рователя импульсов, выход которого подключен к входу узла управ15 Ленин и первому входу элемента задержки, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом элемента И и выходом генератора импульсов, д выход подключен к входу

20 узла синхронизации, один из выходов которого соединен с первьи входом элемента задержю, а другие выходы и выходы узла управления являются выходами блока.

253. Устройство по пп.1 и 2, о т личающееся тем, что блок памяти эталонов содержит лентопр о- тяжный механизм, прозрачную ленту с эталонными масками, мaгliитнyю ленту

0 и магнитную воспроизводящую головку. 4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что узел управления содержит электродвигатель, на вал которого насажен диск с рас

положенными на нем электромагнитными

элементами, например соленоидами, и коммутирующий элемент в внде.гер кона, связанньш с соленоидами, пpи чем контакты repKOHai включены в цепь

питания электродвигателя, механически связанного с лентопротяжным механизмом блока памяти эталонов.

5. Устройство по пп.1-4, о т л и - чающееся тем, что оно содержит блок воспроизведения шрифта Брайля, вьшолненньш в виде платы с отверстиями, в которых свободно расположены штыри с магнитными насадками, связанные с электромагнитными

муфтами, и узел формирования шрифта Брайля, содержащий оптически связанные псточник света, непрозрачную ленту с отверстиями и фотоприемники, t причем }1епрозрачная лента с отверстиями механически связана с ленто- протяллььм механизмом блока памяти эталонов.

S .

у

Изобретение относится к автома тическому опознава1шю плоского изображения, например букв печатного текста, с помощью оптико-электронных устройств и преобразованию сигналов из оптической формы в звуковую или рельефную (осязательную) форму. Устройство может быть использовано для чтения слепыми литературы, отпечатанной типографским способом. Целью (Л 1S N9 4ii СО СР 00 12

фиг.}

фигЛ

+ f.

SJ

SS

58

Sf Л5S

фиг. 7