Устройство для считывания и распознавания символов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<„,723612 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190777 (21) 2509463/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 25038(1. Бюллетень Р 11

Дата опубликования описания 280380

G 06 К 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621.327 °,12(088.8) (72) Автор изобретения

А.К. Лосев

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯ

СИМВОЛОВ

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 кодирования и управления, причем блок распознавания 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 лу. чей, 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.

Бель изобретения — расширение класса распоэнаваемых символов.

Бель достигается тем, что оно содержит блок ключей, входы которого подключены соответственно к выходу фотоприемника и другому выходу блока управления, и коммутатор сигналов сканирования, выход которого соединен со вторым выходом бло l5 ка принятия решений, а входы — с выходами анализатора гармоник и с соответствующими выходами блока управления, а также тем, что в нем блок принятия решений содержит различите20 ли 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

ЗО гармоник.

723612

Йа 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 узла выборки символов.

Устройстно 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 составляющую, 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 101-107, логические элементы И 108-114 первой ступени, логические элементы И 115-121 нторой ступени, Буквами А, В, С, Е, F, Q условно обозначенй семь различных считывающих символов.

Устройство работает следующим образом.

Иэ блока 10 управления (фиг.l).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 импульсон обеспечивающих первый по очередности режим работы устройства, и блок

5 формирует первый сигнал сканиронания °

Оптический луч от источника 1 (фий» 1) поступает в блок 2 формирования плоских сканирующих лучей, который выполняет две функции, Вопервых, иэ оптического луча от источ ника 1 этот блок формирует нескольКо плоских лучей с различной ориентацией их поперечных сечений (ниже рассматривается работа устройства на примере формиронания трех плоских лучей), Во-вторых, под действием периодических сигналов развертки от блока 10 управления блок 2 осуществляет поочередное сканирование каждым иэ плоских лучей поля считываемого символа на носителе информации. Снетоный 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.

Этот блок, находящийся первоначально в запертом состоянии отпирается управляющим импульсом от блока 10 управления, который формирует пооче) редно семь групп управляющих импульсов, соответствующих семи режимам работы блока 5 ключей и связанного с ним анализ ат ором б гармони к, В каждом из первых трех режимов блок

5 ключей периодически открывается на время сканирования символа соответственно первым, вторым, или третьим лучом, При этом на ныходе этого блока в каждом из трех режимов формируются различные периодические сигналы сканирования, соответствующие одному из сканирующих лучей,Ниже эти сигналы называются перничными сигналами сканирования. Остальные четыре режима являются комбинированными. В этих режимах блок 5 ключей периодически отпирается на время сканирования несколькими лучами н 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 н седьмом режиме40 при сканировании всеми тремя лучами.

Б указанных режимах на выходе блока

5 ключей формируются периодические комбинаторные сигналы сканирования, Сигналы сканирования с выхода

45 блока 5 ключей постУпают на вход анализатора б гармоник, предназначенный для выделения и нормировки уровня гармоник различных сигналов сканирования. В устройстве для опоз— навания широкого класса символов достаточно использовать при выборке символов наиболее информативные три-пять гармоник с частотами, кратными частоте сканирования, На фиг.l показан анализатор четырех гармоник, где в фильтрах 12-16 происходит выделение постоянной составляющей и первых четырех гармоник сигналов сканирования, соответствующих одному из семи режимов работы, заданному блоком 10 управления через блок 5 ключей. Затем в делителях 17-20 гармоник произнодится нормирование уровня гармоник по уровню постоянной составляющей для исключения ошибок распознавания символов при измене723612 нии степени освещенности носителя информации.

Коммутатор 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 коммутатора .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 иэ ключей

21-48 находится в запертом состоянии ° При подаче иэ блока 10 управления коммутирующего импульса он отпирает одновременно те четыре ключа (иэ 28-ми), которые соответствуют заданному блоком 10 режиму работы (одному иэ 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 раэличителям 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 схема, 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- 00. До подачи сигналов сравнения из раэличителя

56 все ключи 71-100 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 сигналами, отпираются соответствующие ключи,Через эти ключи постоянное напряжение по одной из выходных шин элементов

85-100 подводится либо к блоку 9 кодирования, либо к комбинаторному узлу 70 выборки символов. K блоку 9 клдиравания 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 предназначен для выборки символов по амплитудам гармоник различных первичных.и комбинаторных сигналов сканирования в их всевозможных сочетаниях. В частности, если в приведенном выше примере невозможна однозначная выборка отдельных символов из группы неопознанных в узле

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 неопознанных символов производится в комбинаторнбм узле 70 выборки символов. На фиг. 4 показан узел 70, содержащий две ступени логических элементов И 108-114 и 115 †1 и запоминающие блоки 101-107 в виде самоблокирующихся ключевых элементов, которые первоначально заперты. Для упрощения описания принято, что во всех узлах 63-69 образовалось по одной группе символов, каждая иэ которых содержит в различных сочетаниях по четыре символа из семи неопознанных символов А, В, C, D, Е, и G, Указанные группы символов обозначены у выходных шин узлов

63-69, по которым постоянное напря723612 жение подводит ся к узлу 70, При под. ведении от одного из узлов 63-69 постоянного напряжения, которое являет ся управляющим для ключей 101-107, отпирается соответствующий ключ. При этом через указанный элемент постоянное чапряжение от блока 10 управления подводится к двум соответствующим элементам И первой ступени.

Одновременно это постоянное напряжение с выходной шины ключа подаетсяк его управляющим выходам, Тем самям 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 к еще одной соответствующей паре элементов И первой ступени, После срабатывани я 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 63-69 в четырех режимах, содержащих группы с одинаковым неопознанным символом, появляется напряжение на паре входных шин одного из элементов И второй ступени. При этом укаэанный элемент срабатывает, на era выходной шине появляется напряжение, которое подводится к блоку 9 кодирования, Например, при неопозна:: ном символе Э после отработки узлов 63-66 в первых четырех режимах включаются поочередно запоминающие блоки 101-104, срабатывают поочерсдно элементы И 110 и 111, после чего срабатывает элемент Й

117, При подведении напряжения от блока 8 принятия решений (фиг. 1) к блоку 9 кодирования в нем формируется код соответствующего символа, ко.торый выводится по шине 11. Одновременно из блока 9, в блок 10 управления поступает сигнал окончания распознавания символа. 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 6 . Вследствие инструментальной неразличимости ряда сигналов сканирования 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 информаций 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 изображейии.

ЗО

5G

Формула изобретения

1. Устройство для считывания и распознавания символов, содержащее блок форми ров ани я плоских с к анируюших лучей, оптически связанный с источником излучения и с фотоприемником, анализатор гармоник и последовательно соединенные блок принятия решений, блок кодирования и блок управления, один иэ выходов которого соединен с первым входом блока принятия решений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса распознаваемых символов, оно содержит блок ключей,.входы которого подключены соответственно к выходу фотоприемника и другОму выходу блока управления, и коммутатор сигналов сканирования, выход которого соединен со вторым входом блока принятия решений, а входы — с выходами анализатора гармоник и с соответствующими выходами блока управления.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем блок принятия решений содержит раэличители 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

9 320817 кл, Я 06 К 9/00, 1969.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке 2122973/24, кл. Q 06 K

9/00, 1975 (прототип) .

723б12

Wuz 5 ! ! ! !

1 !

1 ! !

I ! сьерр

1ШИИПИ Заказ 930/16

Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Уятород, ул. Проектная, 4