Устройство для считывания и распознавания символов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (51) 4 G 06 К 9/00!.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3822427/24-24 (22) 06. 12.84 (46) 07.07.86. Был; В 25 (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им, М.И.Калинина (72) Г.И.Захаров (53) 681.391.19 (088,8) (56) Заявка Великобритании

И - 1451650, кл. G 06 К 9/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР

h» 1056230, кл. G 06 К -11/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯ СИМВОЛОВ (57) Изобретение относится к автома-.. тическому опознаванию 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

1242993 изобретения является yIIpoIqeIIIIe конструкции оптико-электронного устройства. Сущность техниче..кого решения эакл1очается в том, что для видимого изображения, например,, буквы алфавита, ее изображе1п1е посредством гиб-. кого многожильного световода 1, имеющего плоское приемное окно-площадку

2, поступает на волоконно-оптические преобразователи, с которых сигналы считываются посредством вращающегося световода 5 и оптического кольца

3, II трансформируется С помощь1о фотоприемника 6 в последовательность электрических сигналов. Одновременно па

11зобрете1п1е относится к автоматике и вычислительной технике и может быть 11спользовано при считывании и распознавании текстовой информации с последу1ощпм ее преобразованием в

ЗвукoIIyIo и тактпльну10 форму, " Целью изобретенпя является упро1цение устройства.

На фпг, 1 показ ана к онструкцня волоколио-оптических преобразователей и блока памяти эталонов; на фиг ° 2 — схема блока обработки информации; на фиг.3 - временная диаграмма сигналов; на фиг,4 — схема электромеханической части узла управления; па фиг.5 — электронная часть узла управления; на фиг.6 — узел фориирова1п1я шрифта Брайля; на фиг.7блок воспроизведения шрифта Брайля.

Устройство содержит волоконнооптический преобразователь, состоящий иэ световолоконного жгута 1, одни торцы световодов которых сгруппированы на прямоугольной площадке

2, а другие образуют кольцо 3 иэ световых волокон 4.

Внутри кольца 3 расположен Г-образный световод 5, оптически связа1гный одн11м торцом е кольцом 3, а другим - с фотоприем1п1ком 6, Второй преобразователь выполнен аналогично н содержит жгут 7, прямоугольную площадку 8, кольцо 9, 1"-образный аналогичный эталонный тракт (7, 8, 9, 10, 11) подаются эталонные оптические сигналы от изображения букв алфавита и при выявлении одинаковых последовательностей электрических сигналов в "читающем" и в сличающем трактах выдается сигнал на исполнительный механизм, включающий требуе" мый элемент звуковой или осязательной информации. Устройство в целом позволяет определять название букв без визуального восприятия человеком, а последовательное фиксирование букв допускает воспроизведение текста на слух. 4 з.п, ф-лы, 7 ил. световод,10, световые волокна 11 и фотопрпем1п1к 12, В конструкцию блока памяти эталонов (фиг . 1) входят прозрачная лента

5 13 с масками эталонов, источник 14 света, линза 15, магнитная лента 16 и магнитная воспроизводящая головка 17.

Первый преобразователь содержит также оптические волокна 18 предназначенные для передачи свет-.. от внешнего источника света 1не показан ( к площадке 2, явля1сщейся приемным окном, сиужащим для восприятия распознаваемых символов.

Схема блока обработки информации (фиг.2) содержит пороговые усилители 19 и 20, элементы И-ИЕ 21 и 22, элемент И 23, элемент ИЛИ 24, эле20 мент 25 задержки, узел 26,управления генератор 27 импульсов, узел 28 синхро1п1зации и формирователь 29 импульсов.

На фиг 3 изображены временные диаграммы 30-38 сигналов Х, Y, Z, Х, Y Х 1 Е„, XPZ QY Х Y формируемых в устройстве, а также сигнал 39 функции отклика И и токовый сигнал

1,Iw 40 в коллекторных цепях триггера

30 (ф11г.5) узла 26 управления, Электромеханическая часть узла 26. управлеьз1я (фиг. 4) содержит подвижный диск 41, насаженный на вал элект-. родвигателя 42„ На диске закреплены

1 242 электромагнитные элементы — соленои,ды 43 и 44, связь с которыми осуществляется через кольцевые токосъемники

45-48. В цепь питания электродвигателя 42 включены контакты геркона 49, расположенного вблизи диска 41 и имеющего электроггагнитную связь с соленоидами 43 и 44, Электронная часть узла 26 управления (фиг .5) представляет собой fo симметричный триггер с общим входом, в коллекторных цепях которого включены обмотки соленоидов 43 и 44, а вход триггера подключен к элементу ИЛИ 24, 15

На фиг.6 изображен узел формирования шрифта Брайля, который 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 фотоприемников 53.

Блок воспроизведения шрифта Брай.ля (фиг.7) иггеет 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 штыри 56, имеющие магнитные насадки 57, Штыри

56 также помещены в неподвижные электромагнитные муфты 58 таким образом, чтобы осуществлялась связь между муфтами 58. и насадками 57.

Световолоконный жгут 1 предназначен для передачи оптических сигналов от площадки 2 к кольцу 3 преобразователя . Торцы световолокон 4 служат для кольцевой развертки изображения символа, находящегося перед окном 2.

Световод 5 служит для сканирования волокон 4 и передачи оптических сиг- налов на фотоприемник 6. Площадка

8 предназначена для восприятия изображения эталонных символов, нанесенных на ленту !3. Жгут 7 переносит оптические сигналы от окна 8 к кольцу 9 преобразователя. Световод 10 принимает световые сигналы с торцов волокон 11 и передает их на фото" приемник 12. Лента 13 служит для проектирования эталонных символов с . помощью осветителя 14 и линзы 15 на окно 8. Лента 16 с головкой 17 служат для воспроизведения звуков соответствующих символов.

998 4

Оптические волокна 18 предназначены для подсвета сканируемьгх символов.

Пороговые усилители 19 и 20 предпазпачены для отбраковки входных сигналов путем пропускания сигналов, поступакщих с фотоприемников 6 и 12 только с величиной амплитуды не менее 0,5 от максимальной амплитуды, а также служат для нормализации по амплитуде проходящих сигналов.

Ввиду того, что в изображении буквенно-цифровых и других символов печатног"о текста площадь световых мест значительно преобладает над площадью темных, то, с целью уменьшения загрузки электронной схемы, целесообразнее процесс распознавания производить по темггьм местам изображения символа. для осуществления этого после усилителей 19 и 20, включенных в цепи рабочего и эталонного каналов, введены логические элементы 2! и 22, представляющие связки отрицания об-/ ратной импликации

Х -Л, YyZ.

Устройство работает следующим образом.

ITëoï àäKó 22 (входное окно) жгута

1 перемещают таким образом, чтобы площадка 2 последовательно располагалась над символами текста в строке.

При совмещении площадки 2 с очередным символом текста IiG торцах световолокон 4 кольца 3 будет воспроизведена последовательность светлых и темных точек, соответствующая черным и белым участкам в изображеггии символа. Для обеспечешгя достаточной интенсивности световых сигналов в жгут 1 введен волоконггый световод 18 освещения, который служит для локальной подсвети ки 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 симвопов с фотомасок, нанесенных покадрово на ленту 13, которая перемещается ггеред площадкой 8 скачками. При перег гещегггпг ленты 1 3 фиксируется такое ее положение, когда на площадке 8 появится из ображение символа, одинакового с символом текста, находящимся под ггггощадксй 2. В этом случае последовательность светлых и темных торцов световолокон 11 в кольце 9 Дудет идентичной последовательности для световолокон 4 в кольце 3, а син1 242998 6 ния сигналов диаграммы 32, ЗЗ Х, У элементами 21 и 22 при одновременной подаче на них тактовых импульсов Z.

Диаграмма 37 HBJ".яется результатом реализации логической операции XAY а диаграмма 38 — результат реализации операции Х У, хронно вращающиеся световоды 5 и 6 создадут посредством светоприемников

6 и 12 синхронные последовательности оптических сигналов. При этом элементом 23 будет вкшочен элемент 25; а ввиду отсутствия сигнала с элемента 24, элемент 25 вырабатывает сиг— нал, который приведет к срабатыванию механизмом воспроизведения по команде через узел 28, При вктпочении уз- 10 лом 28 магнитной головки 17 с одно,временной протяжкой магнитной ленты

16 воопроизводится запись звучания или звукового кода символа . Включение электромагнитных муфт 58 привод11т..к втягивани1о в полость муфт магш1тных вставок 57 и к установлению штырей 56 в таком положении, при .

;котором концы их будут выступать на

0 5-1,0 мм из отверстий 55 над поперх11ость1о платы 54, что обеспечивает рельеф шрифта, так как набор нз шести штырей может воспроизводить комбипац<1ю точек но азбуке Брайля.

Порог срабатывания узла 28 зада; ется с таким расчетом, чтобы обеспечить интервал времени, необходимы11 для полного цикла развертки световалоконных преобразователей, т.е. для полного оборо" à cheòoâîäoII ЗО и 10. Генератор 27 импульсов предназначен для задания необходимых шпервалов времени срабатывания узла 25; Узел 28 может быть выполнен и ниде многокоптактного электромагнитного реле, управляющего включением воспроизводящей магнитной головки 17 через выход с и вкпюче1п1ем питания фотоприемников 53 через выход с(1 при этом узел 28 вырабатывает короткий импульс, предназначенный для посылки по выходу С на вход узла 26 с целью смены положения лент . 13, 16 и 50. Попадание этого импульса на узел 25 не нарушает его функционирования, а для предотвращения связи блока 28 с элементом 24 введен элемент 29.

Диаграммы 30 и 31 представляют сигналы, поступа1ощие на вход электронной схемы в случаях одинаковых и неодинаковых символов в рабочем и эталонном каналах, диаграммы 32 и 33 показывают нормированные сигналы, снимаемые с выходов усил11телей 19 и ?0, диаграмма 34 представляет так товые импульсы, диаграммы 35 и 36, иллюстрируют результать1 преобразова—

Гр афик 39 показывает нар астани е управляющего напряжения в узел 75 после его запуска. Пунктирной прямой показан пороговый уровень pocTHiKp; ние которого является критерием; установления тождественности сличаемых символов и при котором с узла

25 постугает командный сигнал на узел 28, который вкл1очает исполнительные механизмы звукового и тактильного каналов . График 40 изображает измеие1ие коллекторных токов транзисторов Т1 и Т симметричного триггера причем через 1.11 и обозначены токи первого и второго транзисторов соответственно.

Допустим, что геркон 49 работает на размыкание, а триггер узла 26 находится в таком состоянии, что через обмотку соленоида 43 протекает

roIc, Б э гом случае двигатель 42 будет включен и механическая система

11оспроизведення отключена, а система считывания: будет функционировать. При каждом поступлении сигнала с элемента 24 на узел 26 (то является следствием несоответствия в изображе1п1и некоторых участков изображения сравниваемых символов) триггер узла 26 изменяет свое состояние.

При этом согласно графику 40 ток через обмотку соленоида 43 выключается, а через обмотку соленоида 44 вклю ппся, одновременно питание двигателя 42 будет включено, и это вы зовет поворот диска 41 на 180, после чего соленоид 44 с протекающим через него током займет положение напротив геркона 49, в результате чего двигатель 42 остановится вследствие разрыва цепи питания. Дпя функционирования узлов считывания и воспроизведения необходимо установить кинематику поворотного механизма таю|м образом„ чтобы поворот па 180 соответствовал шагу перемещения ленты 13 на высоту изображения символа, синхронному перемещению ленты 16 на длину записи соответствующего звука, ленты 50 на расстояш1е соответству1о1742998 щее л»п»ейноиу .разиеру изображения буквы точечного шрифта.

При сопоставлении сигнапов от опорного и анализируемого символов проводится анализ по 1всей» площади занимаемой символом. В электронную . схеиу устроиства введен блок узел

25, который включает управление уз" лом 28 через интервал времени, равный времени полного оборота свето- 1О вода 5 и 10, т. е. после полного цикла скан»»рован»»я торцов всех световолокон 4 и 11.

С помощью ленты 50 с отверстиями

51 производится проецир ов ание св ето- 15 ного пучка от источника света 52 па окна фотоприемников 53, которые включают соответствующие обмотки муфть» 58, Воспро»»зведен»»е рельефа бук— венно — цифрового шрифта Брайля на 20 плате 54 осуществляется путем син.хронизированног0 с лентой 13 скачкообразного перемещения ленты 50.

2. Устройство ч а ю щ е е с я ботки информации ус или т ели, в ходы, причем непрозрачная лента с отверстиял»и л»еха»»»»чески связана с лентоФормула изобрет ения 25

1. Устройство для считывания и распоз»»ава»»»»я символов, содержащее волоконно-оптические преобразователи со сканирующими элементами, блок памяти эталонов и фото»риемники, подключенные к входам блока обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства электронно-оптические преобЭ

35 разователи выполнены в виде колец, на внутре»»них цилиндрических поверхностях которых равномерно по окружности расположены выход»»ые торцы световодов преобразователей, входные 4, торцы которых сгруппированы в виде матрицы на двух плоских прямоугольных площадках, сканирующие элементы выполнены в виде Г-образных световодов одни торцы которых оптически связайь» с вь»ходныл»»» торцами световодов преобразователей, а другие — с соответствующими фотоприемниками, причем одна из прниоугольных площадок соответствующего волоконно-опти- 50 ческого преобразователя оптически связана с блоком памяти эталонов, по п.1, о тли тем, что блок обра.

55 содержит пороговые которых являются входами блока, два элемента И-НЕ, элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, генератор импульсов, формирователь импульсов, узел синхронизации и узел управления, выходы пороговых усилителей подключены к одним из входов элементов И-НЕ, другие входы которых, объединенные между собой, являются тактовым входом блока, а выходы подключены соответствен но к входам элемента И и элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом форл»»»рователя импульсов, выход которого»»одключен к входу узла управления и первому входу элемента задержки, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходои элемента И и выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу узла синхронизации, один из выходов которого соединен с первым входом элемента задержки, а другие выходы и выходы узла управления являются выходамп блока, 3. Устройство по пп ° 1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что блок памяти эталонов содержит лентопротяжный механизм, прозрачную ленту с эталош»ь»л»»» масками, магнитную ленту и магнитную воспроизводящую головку °

4. Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел управления содержит электродвигатель, на вал которого насажен диск с расположенными на нем электромагнитными элементами, например соленоидами, и коммутирующий элемент в виде repкона, связанный с соленоидами, при» чеи контакты геркона» включены в цепь питания электродвигателя, механически связанного с лентопротяжным механизмом блока памяти эталонов.

5 ° Устройство по пп.1-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит блок воспроизведения шрифта

Брайля, выполненный 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 источник света, непрозрачную ленту с отверстиями и фотоприел»»»»»ки,,протяжныи механизмом блока памяти эталонов. у(у+2 клу кю угреб О;16„SJ

muz4

-Er

Щ с

12ië 2998

Я о / а

Г1

} — 3 21

У

1242998

Составитель Т,Ничипорович

Редактор Л.Шандор Техред H. Гайдош КорректоР Е. Сирохман

Заказ 3708/50 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытич

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5 .Производственно-йолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4