Устройство для изменения толщины линий при распознавании символов Советский патент 1987 года по МПК G06K9/46 

устройства. Устройство производит утоньшение линий путем стирания граничных точек с четырех сторон изображения за один полный просмотр, Исходное изображение, подлежащее обработке, представляет собой матрицу бинарных элементовJ где элемент, соответствующий точке символа, имеет одно значение, например 1, а при1

Изобретение относится к автоматие и вычислительной технике и может ыть использовано для предваритель- ой обработки графических изображений в устройствах распознавания об- 5 азо в . .

Цель изобретения - повышение наежности устройства.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для изменения толщи- О ны линий при распознавании оптических символов; на фиг,2 - часть матрицы исходного изображения, имеющая четыре строки I-IV и восемь столбцов, а-зI на фиг.З и 4 - окрестности раз- мером 3x3 элементов для точек, находящихся в клетках ПЬ и II1Ь матрицы; на фиг.З окрестность размером 3x3 элементов для точки, стира ние которой приведет к нарушению связности линии (заштрихованные клетки соответствуют точкам линии, незаштрихованные - точкам Фона) , на фиг«6 - то же, для точки, стирание которой приведет к укорочению линии толщиной в один элемент , на фиг. 7 - матрица, имеющая 7 строк I-VII и 12 столбцов а-м, содержащая части символа { и), результат утоньшения символа за один полный ( 8 ) и за два полных ( 6 ) просмотр изображения (заштрихованные клетки соответствуют нестертым точкам исходного изображения, а клетки, содержащие кружки с цифрами - стертым, йричем номер 35 соответствует очередности стирания); на фиг, 8 (а - г) - исходные и комбинированные окрестности размером 3x3 элементов для точек изображения символа, представленного на фиг.7а; на фиг.9 - исходные и комбинированные

20

25

295428

надлежащий фону - другое, например О, Обработка изображения происходит поэлементно, по столбцам слева направо. Устройство содержит трехразрядные регистры 1-4 сдвига, три многоразрядных сдвиговых регистра 5-7, три преобразователя 8-10 кодов, элемент ИЛИ 11, элемент И 12 и триггер 13. 11 ил.

5

0

5

окрестности размером 3x3 элементов . для точек изображения символа, представленного на фиг.76j на фиг.10 - четыре вида концевых точек, соответствующих полностью заштрихованным клеткам матрицы (клетки матрицы, имеющие двойную штриховку, соответствуют точкам символа, которые не будут стерты) на фиг.11 - таблица, поясняющая принцип работы устройства.

Устройство (фиг.О содержит трех- разрядные сдвиговые регистры 1-4, три многоразрядных сдвиговых регистра 5-7, три преобразователя 8-10 кодов (постоянных запоминающих устройства), элемент ИЛИ 11, элемент И 12 и триггер 13. Выходы разрядов регистра 1 обозначены Х, Х и Х вьпсоды разрядов регистра 2 - Х, Хц и Xj., выходы разрядов регистра 3 - Xj,5 Х и Xg , выходы разрядов регистра 4 - , Х,о и X,, , выход триггера 13 - Х,5,

Каждый из регистров 5-7 имеет размерность не менее количества точек в столбце матрицы.Преобразователь 8 имеет емкость не менее 256x1,преобразователь 9 - 256x1, преобразователь 10-4096x1.. Выход элемента И 12 яв- ляeтdя выходом устройства.

Сигнал Х у поступает на вход триггера 13 и регистра 7.

Входноый сигнал Х,, подается на вход регистра 6 и регистра 3, Информация в регистрах сдвигается под действием синхроимпульсов (формирователь синхроимпульсов не показан),

На фиг.11 приведены значения суммарных окрестностей, для которых сигнал на вькоде F3 преобразователя 10 равен Значения суммарных

окрестностей зависят от состояния разрядов X,, регистров 1-4 и выхода X,j триггера 13. Сигнал О соответствует точкам, принадлежащим фону, сигнал 1 - точкам, при- надлежащим символу. Знаком X обозначен сигнал, принимающий значение О или 1.

Устройство работает следующим образом,

В разрядах регистров 1-3 X,- Xg , и Хц содержатся сигналы, ствующие девяти смежным точкам исходного изображения, причем в разряде Хц регистра 2 содержится инфор

мация об анализируемой точке, а в разрядах X, - Xg информация, соответствующая BojCbMH точкам, окружающим анализируемую точку. Такая окрестность анализируемой точки назы- вается исходной.

Разряды Xg- Х„ и триггер 13 содержит информацию об уже обработанных точках изображения, которые вместе с точками, содержащимися в разрядах Ху- Xg, образуют комбинированную окрестность той же анализируемой точки. .

Исходное изображение представляет собой матрицу бинарных элементов, гд элемент, соответствующий точке символа, имеет одно значение, например 1, а принадлежащей фону - другое, например О,

Если в разрядах Х, Xg зафикси- розаны только О, то на Адресные входы преобразователей 8 поступает комбинация сигналов 00000000, если в разряде X,- 1, а в остальных разрядах О, то на адресные входы пре- образователя 8 поступает комбинация сигналов 10000000 и т.д. Таким образом,для любого из 256 видов исходной окрестности анализируемой точки на входе преобразователя 8 сфор- мируется определенная комбинация сигналов, однозначно соответствующая исходной окрестности и открывающая определенную ячейку преобразователя 8. Содержимое этой ячейки фиксиру ется на выходе F1 преобразователя 8

На выходе F1 появляется сигнал 1 в трех случаях: если при стирани анализируемой точки в исходной окрестности происходит нарушение связности (вид одной из таких окрестностей представлен на фиг.5); если при стирании анализируемой точки в

5

0

5

0

5

исходной окрестности происходит уко- {Зочение линии, толщиной в один элемент (вид одной из таких окрестностей представлен на фиг,6); если анализируемая точка в исходной окрестности не имеет ни одного белого соседа свер- ху, слева, справа или снизу. В остальных случаях на выходе F1 - О,

На вход преобразователя 9 подаются сигналы с разрядов, которые формируют комбинированную окрестность анализируемой точки. Поскольку эта окрестность образована восемью точками, то для любой из 256 окрестное- тей на входе преобразователя 9 сформируется определенная комбинация сигналов, однозначно соответствующая имеющейся комбинированной окрестности. Это происходит аналогичным образом, что и для преобразователя 8. На выходе F2 появляется сигнал 1, если при стирании анализируемой точки в комбинированной окрестности происходит нарушение связности линии (вид одной из таких окрестностей представлен на фиг.5).

На преобразователь 10 подаются сигналы точек исходной окрестности, содержащиеся в разрядах , и часть сигналов точек комбинированной окрестности, содержащейся в разрядах Хд-Х,, Такая совокупность сигна-- лов называется суммарной окрестностью. Эта окрестность сформирована двенадцатью точками и для любой из 4096 суммарных окрестностей на входе преобразователя 10 появляется определенная комбинация сигналов, однозначно соответствующая имеющейся окрестности. Сигнал на выходе F3 равен 1, если суммарная окрестность имеет один из видов, представленных в таблице (фиг,11), В остальных случаях ла выходе F3 появляется сигнал О,

Устройство для автоматического распознавания оптических символов (не показано) производит сканирование исходного изображения по столбцам.

Сигнал, соответствующий первой точке первого столбца, поступает на вход регистра 3 и под действием синхроимпульса зафиксируется в разряде Xg, Под действием следующего синхроимпульса сигнал, содержащийся в разряде Х, перепишется в раз- ряд Ху, а в Xg зафиксируется сигнал.

соответствующий второй точке столбца. После прохождения трех синхроим- пульсов в разрядах Х, Х,, и Xg зафиксированы сигналы, соответствующие первой, второй и,третьей точкам первого столбца. Кроме того, поступающие на вход схемы устройства сигналы под действием тех же синхроимпульсов последовательно заносятся в регистр 6, После прохождения количества синхроимпульсов, равного количеству точек в одном столбце, все точки первого столбца зафиксированы в регистре 6. Под действием следующего синхроимпульса сигнал, соответствующий первой точке первого стобца, зафиксируется в разряде Xj регистра 2 и заносится в регистр 5, Следующий синхроимпульс зафиксирует сигнал, соответствующий первой точке первого стобца, в разряде Х регистра 2, второй точке этого стобца в разряде Х регистра 2 и в ре- гистрг 6.

ч

После прохождения следующего синхроимпульса в разрядах Хц и Xj регистра 2 зафиксированы сигналы, соответствующие первой, второй и третьей точкам первого столбцов соответственно,а в разрядах Xg, Xg регистра 3 - сигналы, соответствующие первой, второй и третьей точкам второго столбца соответственно.После прохождения количества синхроимпульсов, равного количеству точек в двух столбцах матрицы, все точки первого столбца последовательно зафиксированы в регистр 5, а все точки второго столбца - в регистр 6,Следую- щие три синхроимпульса обеспечивают появление в разрядах X,X,j и Х регистра 1 сигналов, соответствующих. первой, второй и третьей точкам пер Вого столбца соответственно,в разрядах Х,Хц и Xj регистра 2 - сигналов, соответствующих первой, второй и третьей точкам второго столбца соответственно, в разрядах Х, Ху и Xg регистра 3 - сигналов, соответствующих первой, второй и третьей точкам третьего столбца соответ, ственно. Таким образом, в регистрах 1-3 фиксируется окрестность 3x3 анализируемой точки исходного изображения, сигнал которой зафиксирован в разряде Хц регистра 2.

В разрядах Х, Х и Х„ регистра 4 и триггере 13 заполнение проис

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

28 .6

ходит аналогичным образом,.только в них фиксируются сигналы, соответствующие уже обработанным данной схемой утоньшения точкам.

Процесс утоньшения заключается в стирании определенных точек символа с целью вьщеления осевой линии. Сигнал соответствующий анализируемой точке символа, зафиксирован в разряде Хц регистра 2. При анализе используются исходная 5 комбинированная и суммарная окрестности анализируемой точки, значения которых подаются на входы преобразователей 8-10 соот- зётственно. При этом на выходах преобразователей возникают сигналы, которые подаются на вход элемента ИЛИ, Если на выходе элемента ИЛИ появляется сигнал О, который подается на один из входов элемента И, то на Еьпсоде элемента И устройства появляется сигнал О, т.е. анализируемая точка считается йертой. Если на выходе элемента ИЛИ появляется 1, на выходе элемента И появляется сигнал, соответствующий анализируемой точке, т.е. стирание не происходит.

Обработанные точки записываются в триггер 13 и регистр 4-.

Необходимо отметить, что для толстых линий, толгднной более трех элементов, стирание одного слоя граничных точек недостаточно, чтобы получить осевую линию символа. Поэтому возможно последовательное применение нескольких устройств утоньшения линий для автоматического распознавания оптических символов.

В качестве примера конкретного выполнения процесса утоньщения приведена изображена матрица (фиг.7), имеющая 7 строк и 12 стобцов, содержащая часть символа. Заштрихованные клетки матрицы -соответствуют непосредственно caMoiviy символу, а не заштрихованные - фону. Сканирование, предположим, начинается с клетки, имеющей координаты 1 а .

Элементы матрицы столбца q не изменяют своего значения в процессе утоньшения, поскольку они принадлежат фону. Сигнал О, соответствующий точкам фона, подается на выход элемента И, следовательно, выходной сигнал Xg,,j принимает значение О. Таким же образом обрабатываются дру гие точки, принадлежащие фону.

Первая значащая точка, принадлежащая символу, находится в клетке

71

матрицы с координатами IIS . Исходная окрестность для этой точки имеет вид,представленный на фиг.8а,ком- бинирован; ая окрестность имеет такой же вид. Стирание анализируемой точки не приводит ни к нарушению связности, ни к укорочению линии толщиной в одну точку, следовательно на выходах F1 преобразователя 8 и F2 преобразователя 9 появляется сигнал О. Значение суммарной окрестности для этой точки равно 000010110000, т.е. не совпадает с видами приведенных суммарных окрестностей (фиг.11).Следовательно,сигнал F3 на выходе преобразователя 10 равен О. На выходе элемента ИЛИ также появляется О. Этот сигнал обеспечивает появление на выходе элемента И, т.е. на выходе данной схемы утоньшения, сигнала О, который записывается в триггер 13. Следовательно, точка, находящаяся в клетке III, .стирается.

Для следующей точки символа, находящейся в клетке матрицы IV S , исходная окрестность имеет вид, представленный на фиг.86, а комбинированная окрестность - на фиг.Вв. Дпя таких окрестностей сигналы на выходах F1 преобразователя 8 и F2 преобразователя 9 равны О, поскольку при стирании анализируемой точки не происходит ни нарушения связности, ни укорочения линий единичной толщины. Суммарная окрестность для этой точки имеет вид 000111110000, т.е. не совпадает ни с одной из при- веденных суммарных окрестностей (фиг,11). Сигнал на выходе F3 преобразователя 10 тоже равен О. Следовательно, данная точка стерта аналогично предьщущей. Точка, находящаяся в клетке матрицы V& стерта аналогичным образом, что и предьщу- щая.

Следующая значащая точка символа находится в клетке матрицы V6 . Для этой точки исходная окрестность имеет вид, представленный на фиг.Si ,а комбинированная окрестность - на иг.8| . Значение суммарной окрестости равно 000101100000. Для таких крестностей сигналы на вьгходах 1 преобразователя 8, F2 Преобразоваель 9 и F3 преобразователь 10 авны О, аналогичным образом, что для предыдущих точек. Следователь954288

но, точка в клетке VIS стерта. Следующая значащая точка символа находится в клетке матрицы III В. Исходная окрестность для этой точки имеет

5 вид, представленный на фиг.Зе , а комбинированная - на фиг.Зх . Для таких окрестностей сигналы на выходе F1 преобразователя 8 и F2 преобразователь 9 равны О, посколь0 ку при стирании анализируемой точки не происходит ни нарущение связности, ни укорочение линии единичной толщины. Значение суммарной окрестности для этой точки равно

15 011010110000. Вид этой окрестности не совпадает ни с одной из приведенных суммарных окрестностей (фиг. 11). Сигнал на выходе F3 преобразовате- . ,ля 10 равен О. Следовательно, дан0 ная точка стирается.

Следующие две точки, расположенные в клетках IV8и V6,не стерты.Исход- ная окрестность для этих точек имеет вид,представленный на фиг.8 .

5 При этом у анализируемой точки нет ни одного белого соседа сверху, слева, справа, снизу. На выходе F1 преобразователя 8 появляется сигнал 1. Этот сигнал обеспечивает появ-

0 ление сигнала 1 на выходе элемента ИЛИ и, будучи поданным на один из входов элемента И, разрешает прохождение на выход схемы утоньщения сигнала, соответствующего ангшизируемой

5 точке, т..е. 1.

Точка, расположенная в клетке VI6 стирается. Исходная окрестность для этой точки имеет вид, представленный на фиг.8 U , а комбинированная - на фиг.8 к . Для этих окрестностей на вьгходах F1 и F2 есть сигнал О. Зна- суммарной окрестности равно 110101100001, что не совпадает ни с . одной из приведенных суммарных ок- рестностей (фиг.11). На выходе F3 преобразователя 10 тоже имеется О.

Точки, расположенные в. строке IIIu стобцах 1-К t сотрутся по тем же правилам, что и точка, лежащая в клет0

0

ке III 6.

Точки, расположенные в строках .IV и V и столбцах -к не подвергнутся стиранию по тем же правилам, что и точки, лежащие в клетках с координатами IV 5 и V6.

Точки, лежащие в строке VI и столбцах Z-K сотрутся по тем же правилам, что и точка, лежащая в клетке V1B.

Следующая значащая точка символа на .ходится в клетке матрицы 111л . Исходная окрестность для этой точки имеет вид, представленн ш на.фиг.8 л а комбииир ованная окрестность - на фиг.8м . Для таких окрестностей сигналы на выходах F1 преобразователя 8 и F2 преобразователя 9 равны О. Значение суммарной окрестности 0110100000010. Это не соответствует ни одному из видов представленных суммарных окрестностей (фиг.11). Сигнал на выходе F3 равен 0 %, следовательно анализируемая точка стирается.

Точка, лежащая в клетке IVл , стерта, так как исходная окрестность для этой точ-ки имеет вид, представленный на фиг.8 и S а комбинированная - на фиг.8 о . Сигналы на выходах F1 преобразователя 8 и F2 преобразователя 9 равны О. Суммарная окрестност д,ля этой точки имеет значение 111110000110. Это не соответствует ни одному из видов суммарных окрестностей (фиг.11).Сигнал, на выходе F3 преобразователя 10 также ра- вен О. - . .

Для точки, расположенной в клетке матрицы VA, исходная и комбинированмая окрестности имеют вид5 представ ленньш на фиг.Вп и 8р соответственно. Сигналы на выходах F1 и F2 для ЭТ1СС окрестностей О. Суммарная окрестность имеет значение 111110001100. Это значение не соответствует ни одному из суммарных окрестностей, поэтому сигнал на вы- ходе F3 равен О. Такая комбинация сигналов на выходах трех преобразователей 8-10 обеспечивает стирание этой точки.

Последняя значащая точка исходного изображения символа находится в клетке Via. Исходная окрестность .для этой точки имеет вид, представленный на.фиг.8 с э а комбинированная - на фиг.Вж . Сигналы на выходах F1 и F2 равны О. Значение суммарной окрестности равно 110100001000, что не соответствует ни одному из видов, приведенных в таблице. Следовательно, на выходе F3 появляется сигнал О, анализируемая точка стерта.

295428 3

Для следующей схемтл утаньшения исходным является изображение, которое соответствует заштрихованным клеткам (фиг.7б).

I Первой значащей точкой этого изображения является точка, расположенная в клетке матрицы с коор- динатами IV6. Исходная и комбинированная окрестности для зтйй точки

10 имеют одинаковый вид. (фиг..9а) . Сигналы на выходах F1 и Т2 равны О, поскольку при стирании анализируемой точки не происходит ни нарушения связности, ни укорочения

15 линии единичной толщины. Значение суммарной окрестности равно

000010110000, что не соответствует ни одному виду суммарной окрестности (фиг.11). Следовательно, на выходе имеется О и анализируемая точка стирается.

Для следующей точки, которая находится в клетке Ь, исходная окрестность имеет вид, представленный

на фиг„95 , а комбинированная - на фиг.9 Ь . Для этих окрестностей сигналы на выходах F1 и F2 равны О. Суммарная окрестность имеет значение 000101100000, что не соответствует ни одному виду суммарной окрестности. Сигнал на .выходе F3 равен Анализируемая точка при таких значениях на выходах преобразователя 10 стирается.

Точка, лежащая в клетке IVг, также стерта, так как для нее исходная и комбинированная окрестности пред- ставлены на фиг,9 г и 9о соответственно. Для этих окрестностей сигналы на выходах F1 и F2 равны О. Суммарная окрестность для этой точки имеет значение 011010110000, что не соответствует ни одному виду суммарной окрестностей. Сигнал на выходе равен О. Анализируемая точка при таких значениях на выходах прео бразователя 10 стирается.

Точка, находящаяся в клетке Уг, не стерта. Исходная и комбинированная окрестности для этой точки имеют вид, представленный на фиг.9е и 9ж соответственно. Для этих окрестностей сигналы на выходах F1 и F2 равны О. Суммарная окрестность для анализируемой точки имеет значение 110101100000, ЧТО соответствует приведенному (фиг.11) под номером 16 виу суммарной окрестности. На выходе

и . 1

F3 появляется сигнал 1, который обеспечивает прохождение на выход элемента И сигнала, соответствующего анализируемой точке.

Для точек, расположенных в строке IVt, в столбцах с а по и , исходная окрестность та же, что и для точки, расположенной в клетке IVi. . Комбинированная окрестность для этих точек одинакова, (фиг.9 и). При таких окрестностях сигналы на выходах F1 и F2 равны О. Суммарная окрестность имеет значение 011010110010, следовательно, сигнал на выходе F3 также равен О. Анализируемые точки при этом стираются.Точки, лежащие в строке V и столбцах a-ti ,не стерты. Исходная окрестность для этих точек представлена на фиг.9и , комбинированная - на фиг,9k . Сигнал на выхо- да F1 равен О, сигнал на выходе F2 равен 1, так как при стирании анализируемой точки в комбинированной окрестности происходит нарушение связности линии. При этом на выходе элемента ИЛИ 11 появляется сигнал 1, который обеспечивает появление на вьгходе схемы утоньшения сигнала, соответствующего анализируемой точке.

Точка, лежащая в клетке 1Ук,стер- та. Исходная и комбинированная окрестности для этой точки представлена на фиг.9 л и 9м соответственно. На выходах F1 и F2 появляется сигнал О. Суммарная окрестность для этой точки равна 011010000010. На выходе F3 появляется сигнал О.

Последняя значащая точка данного исходного изображения расположена в клетке VK . Исходная и комбиниро ванная окрестности для данной точки представлены на фиг.9ми 9о . Сигналы на выходах F1 и F2 равны О, суммарная окрестность имеет значение 110100000100. Это значение не совпадает с приведенными (фиг.11), поэтому сигнал на выходе F3 равен О. Следовательно, данная точка стирается.

При просмотре изображения второй раз (фиг.7 6 ) дальнейшее утоньшение символа не происходит, так как при этом может произойти или укорочение линии, толщиной в один элемент (для точек Vz.J , фиг.76),или нарушение связности элементов линии как в ис

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

428 ходной, так н Б комбинированной окрестности (для точек Va, Ve, Vt и V-j) ,

Предлагаемое устройство не допускает стирания концевых точек в линиях толщиной два элемента. Изобретение производит утоньшение линий путем стирания граничных точек с четырех сторон изображения за один полный просмотр без полного стирания линий, что повышает достоверность распознавания обработанных символов. I Формула изобретения

I

Устройство для изменения толщины

линий при распознавании символов,со- держащее четыре трехразрядных сдвиговых регистра,три многоразрядных сдвиговых регистра, первый преобразователь кодов, элемент ИЛИ, триггер и элeмeнt И, выход которого является выходом устройства, входом которого являются входы второго многоразрядного регистра сдвига и третьего трехразрядного регистра сдвига, выход первого многоразрядного сдвигового регистра соединен с входом первого трехразрядного сдвигового регистра, выход второго многоразрядного сдвигового регистра подключен к входу второго трехразрядного сдвигового регистра и к входу первого многоразрядного сдвиго-. вого регистра, выход третьего многоразрядного сдвигового регистра соединен с входом четвертого трехразрядного сдвигового регистра, а вход подключен к входу триггера и выходу элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит второй и третий преобразователи кодов, выходы преобразователей кодов подключены к входам элемента РШИ, входы первого преобразователя кодов соединены с выходами первого и третьего трехразрядных сдвиговых регистров и с первым и третьим выходом второго трехразрядного сдвигового регистра, входы второго преобразователя кодов подключены к выходам третьего и четвертого трехразрядных сдвиговых регистров, к первому выходу второго трехразрядного сдвигового регистра и к выходу триггера, входы третьего преобразователя кодов соединены с выходом триггера, с выходами перво-. го, третье го и четвертого трехразряд- ных сдвиговых регистров и с первым и третьим выходами второго трехраз 3

рядного сдвигового регистра, а входы элемента И соединены с выходом эле1295428

14

мента ИЛИ и вторым выходом второго трехразрядного сдвигового регистра.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для предварительной обработки графических изображений в устройстве распознавания оптических символов. Цель изобретения - повышение надежности N3 I;D ел to 00

а

в д е ж в

15

5 6 ё

д S г

П Ш Ш

Фа&.3

Ф«г.4

Фа а 5 и(6&дежзик/ м

Фиг.б

а68вдежзиклм

г;

fPue.lO

Редактор Н.Бобкова

Фuг.ff

Составитель В.Киселев Техред И.Попович Корректор О.Луговая

Заказ 620/57Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская -наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород., ул, flixipinn