Устройство для считывания и распознавания символов Советский патент 1980 года по МПК G06K9/00 

1

Изобретение относится к автоматическому распознаванию зрительных образов и может быть использовано для автоматического считывания и распознавания печатных и рукописных символов при вводе информации в вычислительные машины.

Известны устройства для считывания и распознавания символов, содержащие источник излучения,, носитель информации и фотоприемник,, соединенный с блоком распознавания, подключенным к блокам ко.циров ания и управления, причем блок распЪзнавания содержит анализатор спектра 1. Такие устройства являются достаточно универсальными, но сложными по конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известное устройство для считывания и распознавания символов, содержащее блок формирования плоских сканирующих лучей, оптически связанный с источником излучения и с фотоприемником, анализатор гармоник и последовательно соединенные блок принятия решений, блок распознавания, блок кодирования и блок управления, один из

выходов которого соединен с первым входом блока принятия решений 2.

Недостаток устройства заключается в том, что оно позволяет распознавать ограниченный класс символов.

Цель изобретения - расширение класса распоэнаваегиых символов.

Цель достигается тем, что оно содержит блок ключей, входы которо0го подключены соответственно к выходу фoтoпpиe шикa . и другому выходу блока управления, и коммутатор сигналов сканирования, выход которого соединен со вторым выходом .бло5ка принятия решений, а входы - с выходами анализатора гармоник и с соответствующими выходами блока управления, а также тем, что в нем блок принятия решений содержит различите0ли уровней гармоник, узлы выборки амплитуд гармоник и комбинаторный узел выборки символов, входы которого сое.цинены с выходами узлов выборки амплитуд гармоник, одни входы ко5торых, подключены к первому входу блока, второй вход которого соединен, со входами различителей гармоник, выходы которых подключены к другим входам узлов выборки амплитуд

0 гармоник.

На фиг, 1 показана функциональная схема устройства (для трех сканирующих, лучей) ; на фиг. 2 - функциональная схема блока распознавания, на фиг, 3 - функциональная схема узлов выборки амплитуд гармоник; на фиг, 4 - функциональная схема комбинаторного уэла выборки символов.

Устройство содержит (фиг. 1) источник 1 излучения, блок 2 формирования плоских сканирующих лучей, носитель 3 информации, фотоприемник , блрк 5 ключей, анализатор б гарМОНИК, коммутатор 7 сигналов сканирования, блок 8 принятия решений, блок 9 кодирования, блок. 10 управления, выход 11 устройства, фильтр 12 постоянной составляющей, фильтры 1316 первых четырех гармоник, делители 17-20 гармоник на постоянную соетавляющую, ключи 21-48 коммутатора 7, шины 49-55.

Блок 8 принятия решений (фиг, 2) содержит: семь раэличителей 56-62 уровней четырех гармоник, семь узлов 63-69 выборки амплитуд гармоник,комбинированный узел 70 выборки символов,.

Узлы 63-69 выборки амплитуд гармоник (фиг. 3) содержит ключи 71, 72 первой гармоники, ключи 73-76 второй гармоники, ключи 77-84 третьей гармоники,- ключи 85-100 четвертой гармоники „

Узел 70 комбинаторной выборки символов (фиг. 4) срдержит запоминающие узлы 10.1-107, логические элементы И 108-114 первой ступени, логические элементы И 115-121 второй, ступени.

Буквами А, В, С, Е, F , G условно обозначены семь различных считываюршх символов.

Устройство работает следующим образом.

Из блока 10 управления (фиг.1).в блок 2 подаются сигналы развертки, обеспечивающие сканирование первого считывающего символа на носителе информации 3, .Одновременно из блока 10 управления на блок 5 ключей подается группа управляющих импульсов обеспечивающих первый по очередности режим работы устройства,, и блок 5 формирует первый сигнал сканировав ния.

Оптический луч от источника 1 (фий 1) поступает в блок 2 формирования плоских сканирующих лучей, который выполняет две функции. Вопервых, из оптического луча от источника 1 этот блок формирует несколько плоских лучей с различной ориентацией их поперечных сечений (ниже рассматривается работа устройства на примере формирования трех плоских лучей) , Во-ёторых, под действием периодических сигналов развертки от

блока 10 управления блок 2 осуществляет поочередное сканирование кажды из плоских лучей поля считываемого символа на носителе информации.

Световый поток, отраженный от носителя 3 информации (или прошедший через него), направляется на фотоприемник 4, который формирует соответствующие электрические сигналы, поступающие на вход блока 5 ключей, предназначенный для формирования различных, сигналов сканирования. Это.т .блок, находящийся первоначальн в запертом состоянии/ отпирается управляющим импульсом от блока 10 управления, который формирует поочередно семь групп управляющих импульсов, соответствующих семи режимам работы блока 5 ключей и связанного с ним анализатором 6 гармоник, В каждом из первых трех режимов блок 5 ключей периодически открывается на время сканирования символа соответственно первым, вторым, или третьим лучом. При этом на выходе этого блока в каждом из трех режимо формируются различные периодические сигналы сканирования, соответствующие одному из сканирующихлучей.Ниже эти сигналы называются первичными сигналами сканирования. Остальные четыре режима являются комбинированными, В этих режимах блок 5 ключей периодически отпирается на время сканирования несколькими лучами в их различных сочетаниях. Например, в четвертом режиме блок 5 открыт при сканировании символа 1-м и 2-м лучами, в пятом режиме - при сканировании 1-м-и 3-м лучами, в шестом режиме - при сканировании 2-м и 3-м лучами и в седьмом режиме11ри сканировании всеми тремя лучами В указанных режимах на выходе блока 5 ключей формируются периодические комбинаторные сигналы сканирования.

Сигналы сканирования с выхода блока 5 ключей поступают на вход анализатора 6 гармоник, предназначенный для выделения и нормировки уровня гармоник различных сигналов сканирования, В устройстве для опознавания широкого класса символов достаточно использовать при выборке символов наиболее информативные три-пять гармоник с частотами, кратными частоте сканирования. На фиг.1 показан анализатор четырех гармоник где в фильтрах 12-16 происходит выделение постоянной составляющей и первых четырех гармоник сигналов скнирования, соответствующих одному из семи режимов работы, заданному блоком 10 управления через блок 5 ключей. Затем в делителях 17-20 гармоник производится нормирование уровня гармоник по уровню постоянно составляющей для исключения ошибок распознавания символов при изменеНИИ степени освещенности носителя информации.

Ко1«1мутатор 7 сигналов сканирования выполняет функцию поочередного подключения.сигналов сканирования (их гармоник) к различным узлам блока 8 принятия решений, соответствующим семи режимам работы устройства. На фиг, 1 показана функциональная схема коммутатора 7, собранного на ключевых элементах 21-48. Каждая из четырех нормированных гармоник соответствующего сигнала сканирования подводится одновременно к семи ключевым схемам коммутат.ора ,7 . Например, первая гармоника подводится к ключам 21,, 25, 29, 33, 37, 41,45, вторая - к ключам 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46 и т.д. Каждый из ключей 21-48 находится в запертом состоянии. При подаче из блока 10 управления коммутирующего импульса он отпирает одновременно те четыре ключа (из 28-ми), которые соответствуют заданному блоком 10 режиму работы (одному из семи). Например, в, первом режиме отпираются ключи 21-24, во втором - ключи 25-28 и т.д. до седьмого режима, в котором отпираются ключи 45-48. Через открытые ключи соответствующие четыре гармоники поступают в блок 8 принятия решений. Например, в первом режиме эти гармоники проходят в блок 8 принятия решений через четыре шины 49, во втором режиме - через четыре шины 50 и т.д. (до четырех шин 55 в седьмом режиме),

Блок 8 принятия решений .(фиг.2) предназначен для идентификации считываемых символов и содержит семь различителей 56-62 уровней гармоник, семь узлов 63-69 выборки амплитуд гармоник (по числу режимов работы устройства) и комбинаторный узел 70 выборки символов.

К различитеЛям 56-62 уровней по шинам 49-55 подводятся от коммутатора 7 соответствующие гармоники. Эти различители являются аналогичными и могут отличаться друг от друга по количеству различаемых уровней для каждой из четырех гармоник и по величине этих уровней. Различаемые уровни имеют квантованные интервалы и при совпадении уровня соответствующей гармоники с любым из квантованных интервалов вырабатывается унифицированный сигнал сравнения.Каждому из квантованных интервалов соответствует отдельная выходная шина схемы сравнения, по которой сигнал сравнения подводится к блоку выборки символов.

Узлы 63-69 амплитуд гармоник являются аналогичными и могут отличаться друг от друга, кроме количества входных шин от соответствующих различителей 56-62 уровней, количеством выходов на блок 9 кодирования и на комбинаторный узел 70, Узлы 63-69 могут содержать различные логические схемы. На фиг. 3 показан узел 63 выборки символов по амплитудам первого сигнала сканирования с иерархической логической схемой на ключевых элементах 71-100, В блоке 56 выбрано минимальное количество различаемых уровней гармоник - по два уровня для каждой из четырех гармоник. Первому уровню каждой из гармоник соответствуют ключи 71, 73, 74, 77 - 80, и 85-92, второму уровню - ключи 72, 75, 76, 81-84 и 93-100. До подачи сигналов сравнения из различителя

s 56 все ключи 7.1-100 заперты. Ко входу ключей 71 и 72 подведено постоянное напряжение от блока 10 управления. При подаче из блока 56 сигналов сравнения, которые для ключей 71100 являются управляющими сигналагчи, отпираются соответствующие ключи.Че- рез эти ключи постоянное напряжение по одной из выходных шин элементов 85-100 подводится либо к блоку 9 кодирования, либо к комбинаторному .

5 узлу 70 выборки символов. К блоку 9 клдирования напряжение подводится через один из выходных ключей 85-92, 93-100, которые- однозначно соответствуют одному из пятнадцати опознаваемых символов. К узлу 70 напряжение подводится через выходной ключ 92, который соответствует группе символов, среди которых невозможна однозначная выборка одного символа в первом режиме работы устройства.

Комбинаторный узел 70 выборки символов предназначендля выборки символов по амплитудам гармоник различных первичных, и комбинаторных

0 сигналов сканирования в их всевозможных сочетаниях. В частности, ecл в приведенном выше примере невозможна однозначная выборка отдельных символов из группы неопознанных в узле

5 63 символов, то такая выборка может -Оказаться невозможной и в остальных узлах 64-69 (фиг. 2) при других режимах работы устройства. При этом окончательная однозначная выборка

0 неопознанных символов производится в комбинаторном узле 70 выборки символов. На фиг. 4 показан узел 70, содержащий две ступени логических элементов И 108-114 и 115-121 и запоминающие блоки 101-107 в виде са5моблокирующихся ключевых элементов, которые первоначально заперты. Для упрощения описания принято, что во всех уэлах 63-69 образовалось по одной группе символов, каждая из ко0торых содержит в различных сочетаниях по четыре символа из семи неопознанных символов А, В, С, D , Е, F и G . Указанные группы символов обозначены у выходных шин узлов

5 63-69f по которым постоянное напря-кение по.дио,цится к узлу 70, При подедении от одного из УЗЛОВ 63-69 постоянного напряжения, которое являет ся управляющим для ключей 101-107, отпирается соответствующий ключ,,При том через указанный элемент постоянное, напряжение от блока 1.0 управления подводится к двум соответствуювп- М элегдэнтам И первой ступени. Одновременно это постоянное напряжение с выходной шины ключа подается к его управляющим выходам. Тем саii/ым осуществляется самоблокировка ключа, который остается открытым и при отключении соответствующего узла 63-69 (при смене режима работы). При новых режимах работы открываются и самоблокируются следующие ключи, так что постоянное напряжение от блока 10 подводится кеще одной соответствующей паре элементов И первой ступени. После срабатывания одного из элементов И первой ступени (в результате подведения напряжения к паре входных шин) на выходе этого элемента появляется напряжение, которое подводится к паре элементов И второй ступени. При этом группы неопознанных символов сокращаются по объему/как это обозначено у выходных шин элементов И 108114, После отработки соответствующих узлов в четырех режимах, содержащих труппы с одинаковым неопознанныг. символомр появляется напряжение на паре входных шин одного из элементов И второй ступени. При этом указанный элемент срабатывает, на его выходной шине появляется напряжение, которое подводится к блоку 9 кодирования,, Напримерj, при неопознанном символе S после отработки узлоэ в первых четырехрежимах включаются поочередно запоминающие блоки 101-104, срабатывают поочередно элементы И 110 и 111, после чего срабатывает элемент И 117,

При подведений напряжения от блока 8 принятия решений (фиг„ 1) к блоку 9 кодирования в нем формируется код соответств тощего символа, ко.торый выводится по шине 11 Одновременно ИЗ блока 9/ ё блok 10 управления поступает сигнал окончания распознавания символаф При наличии символов различной конфигурации с одинаковым смысловым значением соответ ствующие им шины объединены в одну шину, которая подводится в блоке 9 кодирования к соответствующему формирователю кода символа

Предлагаемое устройство с тремя сканирующими лучами при использовании для идентификации символов четырех информационных гармоник и четырех различаемых уровней гармоник теоретически позволяет довести объем класса распознаваемых символов до астрономической величины 2 . Вследствие инструментальной неразличимос(ти- ряда сигналов скан 1рования и влияния некоторых других факторов указанный объем получается меньше на несколько порядков. Предлагаемое устройство достаточно эффективно для распознавания класса символов емкостью в несколько тысяч или десятков тысяч единиц. Такое устройство например, при вводе информации в цифровую вычислительную машину, когда вся информация отображается несколькими десятками символов, позволит считывать печатные символы различных штифтов и рукописные символы с многочисленными вариациями в их изображении.

формула изобретения

1, Устройство для считывания и распознавания символов, содержащее блок формирования плоских сканируюших лучей, оптически связанный с источником излучения и с фотоприемником, анализатор гармоник и последовательно соединенные блок принятия решений, блок кодирования и блок управления, один из выходов которого соединен с первым входом блока принятия решений,отличающееся тем, что, с целью расширения класса распознаваемых символов, оно содержит блок ключей, которого подключены соответственно к выходу фотоприемника и другому выходу блока управления, и коммутатор сигналов сканирования, выход которого соедине со вторым входом блока принятия решений, а входы - с выходами анализатор гармоник и с соответствующими выходами блока управления.

2, Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что в нем блок принятия решений содержит различители уровней гармоник, узлы выборки амплитуд.гармоник и комбинаторный узел выборки символов, входы которого соединены с выходами узлов выборки амплитуд гармоник, одни входы которых подключены к первому входу блока, второй вход которого соединен со входами различителей гармоник, выходы которых подключены к другим входам узлов выборки амплитуд гармоник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 320817, кл. Q Об К 9/00, 1969.

2,Авторское свидетельство СССР по заявке 2122973/24, кл, Q 06 К 9/00, 1975 (прототип).

I

63

r

11

ГД.

JV

i

Л

: H

йРее

Ч

55

9V

N

52) J

:i

1S

t « J

Ji

yy