Устройство для изменения толщины линий при распознавании символов

Составитель Б.Киселевактор Н.Бобкова Техред И.Попович Корректор О.Луг Заказ 620 5 7 писноеР енного ении и отк Ж, Рауш роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, 11 р ек 1 н:1 тир НИИПИ Государ о делам изобр 13035, Москва тета ССтийая наб.1 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 элементов, гце элемент, соответствующий точке символа, имеет одно значение, например "1", а при 295428надлежащий фону - другое, например"0", Обработка изображения происходит поэлементно, по столбцам слева направо, Устройство содержит трехразрядные регистры 1-4 сдвига, тримногоразрядных сдвиговых регистра5-7, три преобразователя 8-10 кодов,элемент ИЛИ 11, элемент И 12 и триггер 13. 11 ил, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для предварительной обработки графических изображе. ний в устройствах распознавания образов.Цель изобретения - повышение надежности устройства.На Фиг.1 изображена структурная схема устройства для изменения толщи ны линий при распознавании оптических символов, на фиг.2 - часть матрицы исходного изображения, имеющая четыре строки 1-17 и восемь столбцов, а-зф на фиг.З и 4 - окрестности размером ЗхЗ элементов для точек, находящихся в клетках 11 Ъ и 111 Ь матрицы; на фиг.5 - окрестность размером ЗхЗ элементов для точки, стирание которой приведет к нарушению2 О связности линии (заштрихованные клетки соответствуют точкам линии, не- заштрихованные - точкам Фона), на фиг.6 - то же, для точки, стирание которой Приведет к укорочению линии25 толщиной в один элемент, на фиг.7 матрица, имеющая 7 строк 1-711 и 12 столбцов а-м, содержащая части символа ( й ), результат утоньшения символа за один полный ( о ) и за два полных () просмотр изображения(заштрихованные клетки соответствуютнестертым точкам исходного изображения, а клетки, содержащие кружки с цифрами - стертым, причем номер 35 соответствует очередности стирания), на фиг. 8 ( а - з ) - исходные и комбинированные окрестности размером ЗхЗ элементов для точек иэображения символа, представленного на Фиг.7 а; на фиг.9 - исходные и комбинированные 2окрестности размером ЗхЗ элементов для точек изображения символа, представленного на фиг.7 б, на фиг.10 четыре вида концевых точек, соответствующих полностью заштрихованным клеткам матрицы (клетки матрицы, имеющие двойнук штриховку, соответствуют точкам символа, которые не будут стерты), на фиг.11 - таблица, поясняющая принцип работы устройства.Устройство (Фиг.1) 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 выходы разрядов регистра 2 - ХФу Хц и Х , выходы разрядов регистра 3 Хь, Х и Х , выходы разрядов регистра 4 - Х , Х, и Х , выход триггера 13 - Х.Каждый из регистров 5-7 имеет размерность не менее количества точек в столбце матрицы. Преобразователь 8 имеет емкость не менее 256 х 1,преобразователь 9 - 256 х 1, преобразователь 10-4096 х 1. Выход элемента И 12 является выходом устройства.Сигнал Х ,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 выходе РЗ преобразователя 10 равен "1". Значения суммарныхокрестностеи зависят от состояния разрядов Х 1- Х регистров 1-4 и выхода Х, триггера 13. Сигнал "0" соответствует точкам, принадлежащим фону, сигнал "1" - точкам, принадлежащим символу, Знаком Х обозначен сигнал, принимающий значение "0 или 1.Устройство работает следующим образом. 10В разрядах регистров 1-3 Х, - Хн и Х содержатся сигналы, соответствующие девяти смежным точкам исходного изображения, причем в разряде Хч регистра 2 содержится инфор мация об анализируемой точке, а в разрядах Х, - Х 8 информация, соответствующая восьми точкам, окружающим анализируемую точку. Такая окрестность анализируемой точки назы вается исходной.Разряды Х 9- Х, и триггер 13 содержит информацию об уже обработанных точках иэображения, которые вместе с точками, содержащимися в разрядах 25 Х - Хв, образуют комбинированную окрестность той же анализируемой точки.Исходное изображение представляет собой матрицу бинарных элементов, где З 0 элемент, соответствующий точке символа, имеет одно значение, например " 1", а принадлежащей фону - другое, например 0",Если в разрядах Х - Хв зафиксированы только "0, то на Адресные входы преобразователей 8 поступает комбинация сигналов 00000000, если в разряде Х- "1", а в остальных разрядах "0", то на адресные входы преобразователя 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 Г 1 преобразователя 8.На выходе Р 1 появляется сигнал "1" в трех случаях: если при стирании анализируемой точки в исходной окрестности происходит нарушение 55 связности (вид одной иэ таких окрестностей представлен на фиг.5); если при стирании анализируемой точки в исходной окрестности происходит укоу 1 очецие линии, толщиной в один элемент (вид одной из таких окрестностейпредставлен на фиг.6); если анализируемая точка в исходной окрестностине имеет ни одного белого соседа сверху, слева, справа или снизу, В остальных случаях ца выходе Г 1 - "0",На вход преобразователя 9 подаются сигналы с разрядов, которые формируют комбинированную окрестностьанализируемой точки. Поскольку этаокрестность образована восемью точками, то для любой из 256 окрестностей на входе преобразователя 9 сформируется определенная комбинация сигналов, однозначно соответствующаяимеющейся комбинированной окрестности. Это происходит аналогичным образом, что и для преобразователя 8,На выходе Р 2 появляется сигнал" 1", если при стирании анализируемойточки в комбинированной окрестностипроисходит нарушение связности линии(вид одной из таких окрестностейпредставлен на фиг.5),На преобразователь 10 подаютсясигналы точек исходной окрестности,содержащиеся в разрядах Х-Х 8, ичасть сигналов точек комбинированнойокрестности, содержащейся в разрядах Хэ-Х, . Такая совокупность сигна- .лов называется суммарной окрестностью. Эта окрестность сформирована двенадцатью точками и для любойиз 4096 суммарных окрестностей навходе преобразователя 10 появляетсяопределенная комбинация сигналов,однозначно соответствующая имеющейсяокрестности. Сигнал навыходе.ГЗ равен "1", если суммарная окрестностьимеет один из видов, представленныхв таблице (фиг.11), В остальных случаях .на выходе РЗ появляется сигнал "0Устройство для автоматическогораспознавания 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 Хэ, Под действием следующего синхроимпульса сигнал, содержащийся в разряде Хэ, перепишется в разряд Х 7, а в Х 8 зафиксируется сигнал, 5 12 соответствующий второй точке столбца. После прохождения трех синхроимпульсов в разрядах Х 69 Х 7 и ХВ за фиксированы 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 ХВ 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 Хб регистра 2 и в регистр 6.После прохождения следующего синхроимпульса в разрядах Х, Хц и ХВ регистра 2 зафиксированы сигналы, соответствующие первой, второй и третьей точкам первого столбцов соответственно,а в разрядах Хбр Х 7 и Х 8 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.Следующие три синхроимпульса обеспечивают появление в разрядах ХХ и Хэ регистра 1 сигналов, соответствующих первой, второй и третьей точкам первого столбца соответственно,в разрядах Х,Х и Хб регистра 2 - сигналов, соответствующих первой, второй и третьей точкам второго столбца соответственно, в разрядах Хб, Хи Хв регистра 3 - сигналов, соответствующих первой, второй и третьей точкам третьего столбца соответ, ственно, Таким образом, в регистрах 1-3 фиксируется окрестность Зх 3 анализируемой точки исходного изображения, сигнал которой зафиксирован в разряде Хц регистра 2.В разрядах Х , Х и Хи регистра 4 и триггере 13 заполнение проис 95 ч 28 Ь 10 15 2 О 25 ЗО 35 46 45 50 55 ходит аналогичным образом, .только вних фиксируются сигналы, соответствующие уже обработанным данной схемой утоньшения точкам.Процесс утоньшения заключается встирании определенных точек символа с целью выделения осевой линии.Сигнал, соответствующий анализируемойточке символа, зафиксирован в разряде Х регистра 2. При анализе используются исходная, комбинированнаяи суммарная окрестности анализируемой точки, значения которых подаютсяна входы преобразователей 8-10 соответственно. При этом на выходах преобразователей возникают сигналы, которые подаются на вход элемента ИЛИ.Если на выходе элемента ИЛИ появляется сигнал "О", который подается наодин из входов элемента И, то навыходе элемента И устройства появляется сигнал нО", т.е, анализируемаяточка считается сгертой. Если на выходе элемента ИЛИ появляется "1", навыходе элемента И появляется сигнал,соответствующий анализируемой точке, т.е, стирание не происходитОбработанные точки записываютсяв триггер 13 и регистр 4.Необходимо отметить, что для "толстыхн линий, толщиной более трехэлементов, стирание одного слоя граничных точек недостаточно, чтобы получить осевую линию символа. Поэтомувозможно последов ательное применениенескольких устройств утоньшениялиний для автоматического распознавания оптических символов.В качестве примера конкретного выполнения процесса утоньшения приведена изображена матрица (фиг,7),имеющая 7 строк и 12 стобцов, содержащая часть символа. Заштрихованныеклетки матрицы соответствуют непосредственно самому символу, а не заштрихованные - фону, Сканирование,предположим, начинается с клетки,имеющей координаты 1 дЭлементы матрицы столбца "П" неизменяют своего значения в процессеутоньшения, поскольку они принадлежат фону. Сигнал "О, соответствующий точкам фона, подается на выходэлемента И, следовательно, выходнойсигнал Х принимает значение "О",Таким же образом обрабатываются другие точки, принадлежащие фону,Первая значащая точка, принадлежащая символу, находится в клетке295428 8но, точка в клетке ЧТБ стерта. Следующая значащая точка символа находится в клетке матрицы ШК Исходнаяокрестность для этой точки имеетвид, представленный на фиг,8 8, акомбинированная - на фиг.8 Ж . Длятаких окрестностей сигналы на выходе Р 1 преобразователя 8 и Р 2преобразователь 9 равны "0", посколь- О ку при стирании анализируемой точкине происходит ни нарушение связности, ни укорочение линии единичнойтолщины. Значение суммарной окрестности для этой точки равно 15 011010110000. Вид этой окрестностине совпадает ни с одной из приведенных суммарных окрестностей (фиг 11).Сигнал на выходе РЗ преобразовате-,ля 10 равен "О". следовательно, данФ20 ная точка стирается.Следующие две точки, расположенныев клетках 1 Ч 3 и Ч 5, не стерты. Исход-ная окрестность для этих точек имеет вид,представленный на фиг.825 При этом у анализируемой точки нетни одного белого соседа сверху, слева, справа, снизу. На выходе Р 1преобразователя 8 появляется сигнал"1". Этот сигнал обеспечивает появ ление сигнала "1" на выходе элементаИЛИ и, будучи поданным на один извходов элемента И, разрешает прохождение на выход схемы утоньшения сигнала, соответствующего анализируемой111Точка, расположенная в клетке У 1стирается. Исходная окрестность дляэтой точки имеет вид, представленныйна фиг.8 ц , а комбинированная -на фиг.8 к . Для этих окрестностей навыходах Р 1 и Р 2 есть сигнал "0". Значение суммарной окрестности равно11010110000 1, что не совпадает ни с 45одной из приведенных суммарных ок-рестностей (фиг. 11). На выходе РЗпреобразователя 10 тоже имеется "0".Точки, расположенные в. строке П 1 нстобцах -М, сотрутся по тем же правилам, что и точка, лежащая в клетке 111 ,Следующая значащая точка символа находится в клетке матрицы Чб . Для этой точки исходная окрестность имеет вид, представленный на фиг.8 ,а 50 комбинированная окрестность - на фиг,8. Значение суммарной окрестности равно 000101100000. Для такчх окрестностей сигналы на вйходахР преобразователя 8, Р 2 преобраэова тель 9 и РЗ преобразователь 10равны "0", аналогичным образом, что и для предыдущих точек. Следователь 7 1матрицы с координатами Ш . Исходная окрестность для этой точки имеет вид,представленный на фиг.8 а,комбинирован,.ая окрестность имеет такой же вид, Стирание анализируемойточки не приводит ни к нарушениюсвязности, ни к укорочению линиитолщиной в одну точку, следовательно на выходах Р преобразователя 8и Р 2 преобразователя 9 появляется сигнал "0", Значение суммарнойокрестности для этой точки равно000010110000, т.е. не совпадает свидами приведенных суммарных окрестностей (фиг. 11).Следовательно,сигнал РЗ на выходе преобразователя 10равен "0". На выходе элемента ИЛИтакже появляется "0". Этот сигналобеспечивает появление на выходеэлемента И, т.е, на выходе даннойсхемы утоньшения, сигнала "0", который записывается в триггер 13. Следовательно, точка, находящаяся вклетке 111 Бстирается,Для следующей точки символа, находящейся в клетке матрицы 1 У 8,исходная окрестность имеет вид,представленный на фиг.8 б, а комбинированная окрестность - на фиг.8 в. Длятаких окрестностей сигналы на выходах Р 1 преобразователя 8 и Р 2преобразователя 9 равны "0", поскольку при стирании анализируемой точкине происходит ни нарушения связности, ни укорочения линий единичной толщины. Суммарная окрестностьдля этой точки имеет вид 000111110000,т.е. не совпадает ни с одной из при"1веденных суммарных окрестностей(фиг,11). Сигнал на выходе РЗ преобразователя 10 тоже равен "0",Следовательно, данная точка стертааналогично предыдущей. Точка, находящаяся в клетке матрицы ЧГ стертааналогичным образом, что и предыдущая,Точки, расположенные в строках .1 Ч и Ч и столбцах - к не подвергнутся стиранию по тем же правилам, чтои точки, лежащие в клетках с координатами 1 У 3 и Чб.Точки, лежащие в строке Ч 1 и столбцахк сотрутся по тем же прави 1295428лам, что и точка, лежащая в клетке Ч 11.Следующая значащая точка символа на-ходится в клетке матрицы 111 А . Исходная окрестность для этой точки имеет вид, представленный на,фиг,8 А а комбинированная окрестность - на фиг.8 М, Для таких окрестностей сигналы на выходах Р 1 преобразователя 8 и Р 2 преобразователя 9 равны 1 С "0". Значение суммарной окрестности 01101000000 10, Это не соответствует ни одному из видов представленных суммарных окрестностей фиг.11). Сигнал на выходе РЗ равен "0" 15 следовательно анализируемая точка стирается,Точка, лежащая в клетке 1 Ч , стерта, так как исходная окрестность для этой точки имеет вид, представленный 2 О на фиг.8 1, а комбинированная - на фиг.8 О . Сигналы на выходах Р 1 преобразователя 8 и Р 2 преобразователя 9 равны "О", Суммарная окрестность для этой точки имеет значение 25 111110000110. Это не соответствует ни одному из видов суммарных ок- рестностей (фиг.11).Сигнал, на выходе РЗ преобразователя 10 также равен "0", ЭОДля точки расположенной в клетке матрицы Чл, исходная и комбинированная окрестности имеют вид, представленный на фиг,8 н и 8 р соответственно, Сигналы на выходах Р 1 и Р 2 для этих окрестностей равны "0".Суммарная окрестность имеет значение 11110001100. Зто значение не соответствует ни одному из суммарных окрестностей, поэтому сигнал на выходе РЗ равен "0, Такая комбинация сигналов на выходах трех преобразователей 8-10 обеспечивает стира-. ние этой точки,Последняя значащая точка исходного изображения символа находится в клетке Ч 1 . Исходная окрестность для этой точки имеет вид, представленный на.фиг,8 с, а комбинированная - на фиг 8 е, Сигналы на выходах Р 1 и Р 2 равны "О", Значение суммарной окрестности равно110100001000, что не соответствует ни одному из видов, приведенных в таблице. Следовательно, на выходе РЗ появляется сигнал 0", анализируемая точка стерта. Для следующей схемы утоньшенияисходным является изображение,которое соответствует заштрихованнымклеткам (фиг,7 б),Первой значащей точкой этогоизображения является точка, рас -положенная в клетке матрицы с координатами 1 Чв,Исходная и комбинированная окрестности для этой точкиимеют одинаковый вид.(фиг 9 а), Сигналы на выходах Р 1 и Р 2 равны"О", поскольку при стирании анализируемой точки не происходит нинарушения связности, ни укорочениялинии единичной толщины. Значениесуммарной окрестности равно000010110000, что не соответствуетни одному виду суммарной окрестности (фиг,11), Следовательно, на выходе имеется "0" и анализируемаяточка стирается,Для следующей точки, которая находится в клетке "Ч 6, исходная окрестность имеет вид, представленныйна фиг.9 8, а комбинированнаяна фиг,9 6 . Для этих окрестностейсигналы на выходах Р 1 и Р 2 равны0". Суммарная окрестность имеетзначение 000101100000, что не соответствует ни одному виду суммарнойокрестности, Сигнал на .выходе РЗравен "0". Анализируемая точка притаких значениях на выходах преобразователя 10 стирается.Точка, лежащая в клетке 1 Чг, также стерта, так как для нее исходнаяи комбинированная окрестности представлены на фиг,9 2 и 9 соответственно. Для этих окрестностей сигналы на выходах Р 1 и Р 2 равны "0",Суммарная окрестность для этой точки имеет значение 011010110000, чтоне соответствует ни одному видусуммарной окрестностей. Сигнал на выходе равен "0", Анализируемая точка при таких значениях на выходахпреобразователя 10 стирается.Точка, находящаяся в клетке Ч 2, не стерта, Исходная и комбинированная окрестности для этой точки имеют вид, представленный на фиг.9 е и 9 к соответственно. Для этих окрестностей сигналы на выходах Р и Р 2 равны "0", Суммарная окрестность для анализируемой точки имеет значение 110101100000, что соответствует приведенному (фиг.11) под номером 16 виду суммарной окрестности, На выхопеГЗ появляется сигнал "1", которыйобеспечивает прохождение на выходэлемента И сигнала, соответствующегоанализируемой точке.Для точек, расположенных в строке 5ГЧ 5,в столбцах спо О , исходнаяокрестность та же, что и для точки,расположенной в клетке 1 Ч , Комбинированная окрестность для этих точекодинакова, (фиг.9). При таких окрестностях сигналы на выходах Р 1 иР 2 равны "0". Суммарная окрестностьимеет значение 011010110010, следовательно, сигнал на выходе РЗ такжеравен "0". Анализируемые точки при 15этом стираются. Точки, лежащие встроке Ч и столбцахц,не стерты.Исходная окрестность для этих точекпредставлена на фиг.9 О, комбинированная - на фиг. 9. Сигнал на выходе Р 1 равен "0", сигнал на выходеР 2 равен " 1", так как при стираниианализируемой точки в комбинированной окрестности происходит нарушение связности линии, При этом на выходе элемента ИЛИ 11 появляется сигнал " 1", который обеспечивает появление на выходе схемы утоньшения сигнала, соответствующего анализируемойточке. 30Точка, лежащая в клетке ГЧк,стер-та. Исходная и комбинированная окрестности для этой точки представленана фиг.9 ь и 9 м соответственно. Навыходах Р 1 и Р 2 появляется сигнал0. Суммарная окрестность для этойточки равна 011010000010, На выходеРЗ появляется сигнал "0",Последняя значащая точка данного исходного иэображения расположена в клетке Чк , Исходная и комбиниро ванная окрестности для данной точки представлены на фиг.9 м и 9 о . Сигналы на выходах Р 1 и Р 2 равны 45 0, суммарная окрестность имеет значение 110100000100, Это значениене совпадает с приведенными (фиг. 11), поэтому сигнал на выходе РЗ равен "О". Следовательно, данная токарается.При просмотре изображения второйраэ (фиг,7 3 ) дальнейшее утоньшениесимвола не происходит, так как приэтом может произойти или укорочение 55линии, толщиной в один элемент (дляточек Ч, О, фиг.76),или нарушениесвязности элементов линии как в исходной, так и в комбинированной окрестности (для точек Ч, Че, Ч;к и Ю),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 полныйпросмотр без полного стирания линий,что повышает достоверность распознавания обработанных символов,Формула изобретенияУстройство для изменения толщины линий при распознавании символов, содержащее четыре трехразрядных сдвиговых регистра, три многоразрядных сдвиговых регистра, первый преобразователь кодов, элемент ИЛИ, триггер и элемент 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 сдвигового регистра, выход третьего многоразрядного сдвигового регистра соединен с входом четвертого трехразрядного сдвигового регистра, а вход подключен к входу триггера и выходу элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит второй и третий преобразователи кодов, выходы преобразователей кодов подключены к входам элемента ИЛИ, 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, третьего и четвертого трехразрядных сдвиговых регистров и с первым и третьим выходами второго трехраз 3Цг уя14рядного сднигового регистра а входы мента ИЛИ и вторым выходом второго элемента И соединены с выходом эле- трехразрядного сдвигового регистра,