Устройство для распознавания рукописных знаков

,ЯО 123651 594 С 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ лф юл. Ф 21 рдена Т электро о хниче В,Н.Ульянов, В.Н.Черненко л.34 В 4155072979.4061998,1978. кл.34 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) МосковскийКрасного Знамениинститут связи(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ РАСПОЗНЛВЛНИЯРУКОПИСНЫХ ЗНАКОВ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цельюизобретения является повышение достоверности и скорости распознаваниязнаков. На почтовых отправленияхдолжен быть реперный знак, сигналыот считывания которого выделяютсясоответствующим селектором. Этотблок, а также блок прослеживания кон.турных линий, формирователи блокиру -ющих импульсов, блоки сравнения,блоки измерения и автоподстройку размеров зон определяют момент окончательной установки изображения, направления, следовательно, и ориентацию строки распознаваемых знаков,автоматически подстраивают размерызон и после этого разрешают распознаванне. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.1236518 Л П П Составитель И,МиляевТехред И.Гайдод Корректор М,Самборская Редактор О.Головач Тираж 671 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьтий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Заказ 3094/54 Производственно-полиграфическое предприятие,г,ужгород,ул,Проектная,41 12Изобретение относится к автоматике и вьчисхительцой техцике и может 1 гг) 18 а цатор 33, эхтемецт 34 унравлецпя, автогецерятор 35, элемент ИЛИ 36, компаратор 37, элемент И 38, счетчик 39, триггер 40, элемент ИЛИ 41, блок 42 памяти, компаратор 43, триггер 44 и сдвиговый регистр 45,Устройство используют для распознавания рукописных знаков (цифр и букв), нанесенных на специальный бланк или ярлык, который можеть быть наклеен ца поверхность почтового отправления (посылки или бандеропи), упакованной коробки или пакета и пр, Один из возможцьг, вариантов выполнения бланка с написанными на нем знаками показан ца фиг.12.Первый реперный знак (две паралбыть использовано, например, в устройствах сортировки почтовых отправлений.Цель изобретения - повьииение Дос 51 О15 товерцости и скорости распознавания знаков. На фиг,1 представлена функциоца.пь лельные линии, расположенные над ря -дом знаков) служит для обеспечения инвариантности распознавация к изменениям местоположения бланка со зна 20 ками в поле зрения датчика сигнала изображения и к его повороту в плосФкости изображения, а также для обеспечения нечувствительности распознавания к помехам,Второй реперный знак, расположенный слева от ряда цифр (прямоугольник с линией внутри), служит для рбеспечеция ицвариацтности распозцавация к изменению масщтаба знаков и к их повороту в плоскости изображе 25 30 ция,Устройство работает следующим образом,Изображение знаков, написанныхна бланке, преобразуется с помощьюблока 1 в стандартный видеосигнал.В качестве блока 1 используетсястандартный телевизионный датчик цатрубке типа видикон, С выхода блока1 видеосигнал поступает на первыйвход блока 2 предварительной обработки телевизионного сигнахя, осуществляющего преобразование сигнала изображения в двухуровиевый сигнал. С третьего выхода блока 2 цвухуровцевый сигнал поступает одновременно на вход селектора 3 сигналарепера, первый вход блока 5, третийвход блока 11 и первый вход блока14, В состав блока 2 входит селек 35 40 45 50 тор синхронизирующих импульсов, формирукщий ца втором и перлом выходах соответственно строчные и кахГ - ровые синхроцизирующие импулсы, блок 3 выделяет из двухуровневого сигналя изображения сигнал реперцого знака и преобразует выделенный ная схема предлагаемого устроиства;на Фиг.2 - то же, селектора сигналарепера; на фиг,3 - то ке, блока измереция временных интервалов; нафиг,4 - то же, первого блока сравнения; на Фиг,5 - то же, второго блокасравнения; ца фиг.б - то же) блокаподстройки размера зоц; на фиг.7то же, Формирователя сигналов распознанных знаков; на фиг.8 - реперный знак (стрелками показано направление сканирования); на фиг.9 - эпюры сигналов в различных точках селектора сигнала репера; на фиг,10изображение эталонного знака, сканируемого четырьмя строками; нафиг.11 - изображение распознаваемыхзцаков и возможное положение зон цанем; ца Фиг,12 - вариант бланка среперцыми зцяками и нанесенными нанего рукописными знаками; на фиг.13 эпюры сигцалов одной из строк разложения,Устройство содержит телевизионныйблок 1 считывания, блок 2 предварительной обработки телевизионного сигнала, селектор 3 сигналов репера,блок 4 прослеживания контурных линий, первый формирователь 5 блокирующих импульсов, первый генератор 6тактовых импульсов, второй формирователь 7 блокирующих импульсов, формирователь 8 стробирующих импульсон,второй генератор 9 тактовьгх импульсоц, блок 10 измерения временньгх интервалов, первый блок 11 сравнения,блок 12 подстройки размеров зон,Формироватепь 13 размеров зон, селектор 14 признаков знака, блок 15декодирования, блок 16 памяти, индикатор 17, второй блок 18 сравнения, формирователь 19 сигналов распознанных знаков, счетчик 20, первый21 и второй 22 элемент сравнения,диффереццирующая цепь 23, формирсва -тель 4 импульсон, элемент 25 И, первый 2 б и второй 27 коммутаторы, триггер 28, суммируяиий счетчик 29, сче.чик 30, дехцггеп 31 частоты, вычитяющий счетчик 32, црсмсццой дискрими 12 3сигнал в коро Гкис цо длительности импузьсы, которые подаются на третий вход блока 4 прослеживания коцтурцых линий и первый вход блока Я. В блоке 4 осуществляется прослежи 5 нацие нижнего края реперных линий и формирование на его втором выходе дополнительного сигнала, стробирующего в направлении кадровой развертки изображения реперного знака и расположенной под ним области со знаками. На первом выходе блока 4 формируется дополнительный строчный стробирующий сигнал. Эти сигналы поступают соответственно на второй и первый входы блока 7, в котором преобразуются в суммарный блокирующий сигнал, поступающий на второй вход блока 8, в котором формируется сигнал, стробирующий область изображения с распознаваемыми знаками. Дополнительные стробирующие сигналы, формируемые блоком 4, подаются на третий вход блока 7 для повышения помехоустойчивости и на третий вход блока 5 для обнаружения нестаци царности работы устройства.Блок 10 изменения временных интервалов и блок 11 осуществляют преобразование отсчитываемого от импульса выделенного первого репера до нижнего края второго репера временного интервала внутри стробирующего сигнала в код размера зон, Сигнал изображений, из которого блок 11 выделяет эталонный интервал, пода- З 5 ется на второй вход блока 10. При совпадении кодов на пятом и четвертом входах, вырабатываемых ца соседних строках сканирования, блок 11 формирует сигнал, блокирующий рабо О ту блока 10 по его второму входу. Тем самым осуществляется фиксация результата измерения интервала зон. Вырабатынанием сигнала, блокирующего блок 10, устройстно заканчивает са монастройку под масштаб и поворот знаков и плоскости изображения и готово к формированию признаков.Для ныделеция различительных приз иаков знаки делятся на зоны по вертикали. Сигналы зон Формируются ца втором выходе блока 13 путем деления эталонного временного интервала, код размера которого поступает ца четнертый вход блока 12 подстройки размеров зон. Постоянство коэффициента деления эталонного временного интервала обеспечивается обратной 518 4связ,ю с третьего выхода бок; 1 навторой вход блока 12, Суммарный ги- цал зоц, формируемый на первом ны -ходе блока 3, поступает на третийвход блока 2, что позволяет дополнительно повысить помехоустойчивос ьустройства.Двухградационный сигнал изображения знаков поступает на второй вход блока 14, а сигналы зон, стробирующие его, поступают на его третий вход. На третьем выходе блока 14 формируются сигналы метрических и технологических признаков, которые затем декодируется блоком 15. После полного сканирования знака ца выходе блока 15, включающего н себя дешифратор признаков и двоичный десятичный цифратор, появляется двоичный код знака. По окончании распознавания знака ца первом выходе блока 14 Формируется импульс записи кода знака, а затем на втором его выходе - импульс сброса. Импульс записи поступает на пятый вход блока 16 памяти и производит запись кода знака, поступающего ца его первый вход, Импульс сброса на шестом входе блока 16 переключает очередной адрес блока памяти и сбрасывает блэк 14, Кроме того, переключение адресов блока памяти осуществляется строчными синхроимпульсами, поступающими ца его седьмой вход, для осуществления динамической индикации распознанных знаков, а также импульсами первой тактовой частоты во время обратцого хода кадровой развертки, поступающими на второй вход блока памяти для нь 1 вода сигналов распоз - цанцых знаков. На первом выходе блока 16 формируется адресный сигнал для синхронизации блоков 17 и 18, На второл выходе блока 16 формируется сигнал самих знаков, постуающий ца блоки 17 - 19. На третьем выходе блока 16 формируется сигнал блокировки системы при заполнении блока памяти, поступающий ца первый вход второго формирователя 7 блокирующих импульсов. Блокировка системы при заполнении блока памяти завершает процесс распознавания знаковой информации считываемого кадра,Сигнал, несущий информацию о распознанных цифрах, поступает на четвертый вход блока 19 и преобразуется в последовательность импульсов только при полном сонпаденнцраспознанной информации двух соседних полукадров. Сравнение и идентификацию несовпадающего знака осуществляет блок 18, выходной сигнал которого блокирует блок 19 и посылает сигнал на первый вход блока 16 для стирания и перезаписи неправильно распознанной информации.Выдача ложной информации исключается тем, что выходной сигнал блока 5 блокирует блок 19 по первому входу при движении изображения или в силу любых других причин, приводящих к неустойчивой работе устройства.Телевизионный блок 1 считывания осуществляет преобразование светового потока от сканируемого документа с изобракениями знаков в телевизионный сигнал вращательного стандарта разложения изображения. Для упрощения системы при распознавании строк текста сканирование знаков осуществляется в вертикальном направ ленин.Видеосигнал на выходе блока 1 существенно неравномерен по полю иэобракения особенно на трубках типа видикон и содержит помехи. Для уст.- ранения неравномерности видеосигнала с целью получения двухградационного сигнала изображения знаков в устройстве предусмотрен блок 2 предварительной обработки телевизионного сигнала, Адаптивное квантование изображения на два уровня может осуществляться известными устройствами, содержащими линейные или нелинейные фильтры, узлы автоматической регулировки усиления и пороговое устройство. В состав блока 2 также входит селектор синхронизирующих импульсов.Особенность работы блока 2 в устройстве заключается в дополнительном изменении режима его работы по второму и третьему входам, на которые подаются сигналы, стробирующие область знаков по горизонтали и вертикали, сформированные соответственно блоком 4 прослеживания контурных линий и блоком 13. Такое стробирование области знаков снижает количество действующих помех и позволяет дополнительно повысить достоверность распознавания знаков, Изменение режима, реализованного обычными средствами, сводится к сужению полосы 10 15 20 25 за 35 40 45 50 55 пропускания блока 2 вне области знаков, а также увеличению быстродействия автоматичекой регулировкиусиления при обработке сигналов знаксв,Полученный таким образом двухграда.ционньй видеосигнал с первого выхода блока 2 поступает на вход селектора 3 сигналов репера, на второйвход первого формирователя 5 блокирующих импульсов, на вторые входыблоков 11 и 14.Селектор 3 сигналов репера предназначен для формирования иэ двухградационного сигнала изображения,соответствующего по временному положению заднему фронту сигнала репера. Выделение сигнала репера должнобыть устойчиво к изменению ориентации реперных линий, изменению ихмасштаба, а также ко всем другимпропорциональным геометрическим искажениям.Принцип работы блока 3 (фиг,2) заключается в измерении и сравнениивременных интервалов, получаемых изпоследовательности импульсов двухградационного видеосигнала, подаваемогона вход устройства,Сигнал репера выделяется по следующим признакам, которые можно записать в виде одновременного выполнения условийс А( 2,3 С1,23ВА 3,4 ",1 3Вгде в квадратных скобах обозначеныинтервалы согласно фиг.3, а значения А и Б определяют пороговую длительность соответственно минимального и максимального интервалов, определяемых допуском на поворот и изменение масштаба изображения репера.Для повышения помехоустойчивостивьщеления области распознаваемыхзнаков и снижения требований к контрасту репера в устройство введенблок 4 прослеживания контурных линий,который поззоляет исключить возможные сбои устройства при загрязнениидокумента в области репера, при бликах поверхности, а также при попадании в считываемое поле репероподобных линий.Первый генератор тактовых импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой 1 мГц, являющейсяопорной дпя работы блока 4 и блока 16 памяти, и определяет скорость передачискорости распознавания знаков, аносодержит селектор сигнала репера, двагенератора тактовых импульсов, блокпрослеживания контурных линий, дваформирователя блокирующих импульсов,формирователь стробирующих импульсов, блок измерения временных интервалов, два блока сравнения, селектор признаков знака, блок подстройки размеров зон, и Формирователь сигФналав распознавания знаков, выходкоторого соединен с выходом устройраспознанной информации 1 Мбит/с,осуществляемой с помощью формирователя 19 сигналов распознанных знаков. Для синхронизации частоты истабилизации фазы работа блока бстробируется строчными синхронизирующими импульсами. Однако для получения непрерывной последовательностиимпульсов тактовой частоты, необходимой для передачи распознанной информации во время обратного ходакадровой развертки изображения, стробирование генератора запрещается навремя действия кадрового синхроим 15пульса.Блок 4 осуществляет прослеживаниенижнего края репера, для чего иэ импульсного сигнала, формируемого блоком 3, и под управлением первого генератора тактовых импульсов на первом и втором выходах вырабатываютсясигналы, стробирующие с помощью формирователя 8 стробирующих импульсов,сигнал репера по горизонтали и повертикали. Фиг.5 иллюстрирует изображелие документа с распознаваемыми зна -ками и стробирующими сигналами,формируемыми блоком 4. Работа блока тактируетсяимпульсами первой тактовой частотыЭОи строчными синхронизирующими импуль.сами.Первый блок 11 сравнения предназначен для промежуточной и окончательной фиксации результатов измере"ния временного интервала зон. Изме 35рение временного интервала зон осуществляется по сигналу изображенияэталонного знака, помещенного в левай части документа - носителя информации, под реперными линиями таким40образом, что при сканировании документа эталонный знак анализируетсясамым первым.На фиг.10 показано изображениеэталонного знака, сканируемое че 45тырьмя строками. Блок 11 позволяетвыделить из сигнала изображения извсех строк две (на рисунке третьюи четвертую), эталонные интервалы",е Г" и д, Ь 1 которых равны и со 50ответствуют заданному числу пересечений с низким уровнем сигнала изображения эталонного знака,Блок 11 обеспечивает стабильныйразмер формируемых зон и обладаетвысокой помехоустойчивостью.Формирование сигналов временныхинтервалов зон осуществляет блок 13,а их автоматическую подстройку приизменении масштаба изображения знаков и поворотах документа - блок 12.Бпок 12 подстройки временных интервалов (фиг.б) содержит делите, ьчастоты, вычитающий счетчик, временной дискриминатор, схему автоматической подстройки частоты автогенератара и управляемый автогенератор.Исходное состояние блока апреде -ляется исходным состоянием вычитающего счетчика, в который в началекаждой. строки строчными синхроимпульсами записывается код величинывременного интервала, сформированныйблоком. После появления стробирующега сигнала вычитающий счетчик уменьшает свое содержимое в соответствиис количеством импульсов второй тактовой частоты. Переполнение счетчикафиксируется появлением на выходесчетчика импульса, являющегося опорным для временного дискриминатора,Таким образом, временной интервал,начинающийся от момента начала работнсчетчика до ега переполнения, в точности соответствует суммарному временному интервалу всех зон,Формула изобретения 1.Устройства дпя распознавания рукописных знаков, содержащее блок декодирования, телевизионный блок считывания, блок предварительной обработки телевизионного сигнала, формирователь сигналан зон, индикатор и блок памяти, первый вход которого соединен с выходам блока декодирования, а первый выход с первым входам индикатора, выход телевизионного блока считывания соединен с первым входом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, а т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения достоверности иства, первый вход соединен с выходом первого формирователя блокирующих импульсов, второй вход - с выходом первого генератора тактовых импульсов, с первым входом блока5 прослеживания контурньвс линий и с вторым входом блока памяти, третий вход - с выходом второго блока сравнения, с вторым входом индикатора и с третьим входом блока памяти, четвертый вход соединен с первым выходом блока памяти, с первым входом второго блока сравнения и с третьим входом индикатора, а пятый вход сое- динен с первым выходом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, с первыми входами первого генератора тактовых импульсов, первого Формирователя блокирующих импульсов и первого блока сравнения, с четвертым входом блока памяти и с вторым входом второго блока сравнения, первый выход блока памяти соеди. нен с третьим входом второго блока сравнения, третий выход - с первым входом второго Формирователя блокирующих импульсов, пятый и шестой входы блока памяти соединены соответственно с первым и вторым выходами селектора признаков знака, вход блока декодирования, соединен с третьим выходом селектора признаков знака, седьмой вход блока памяти соединен с вторым выходом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, с вторыми входами первого генератора тактовых импульсов и блока прослеживания контурных линий и с первыми входами блока измерения временных интервалов, блока подстройки размеров зон и селектора признаков знака, третий вход блока предварительной обработки телевизионного сигнала соединен с входом селектора сигнала репера и с вторыми входами первого45 Формирователя блокирующих импульсов, первого блока сравнения и селектора признаков знака, выход селектора сиг- нала репера соединен с третьим входом блока прослеживания контурных линий и с первым входом формирователя стробирующих импульсов, выходы блока прослеживания контурных линий соединены соответственно с третьими входами второго формирователя блокирующих импульсов и первого формирователя блокирующих импульсов и с вторыми входами второго формироватепя блокирующих импульсов и блока предварител:ьной обработки телевиэионногссигнала, выходы формирователя сигналов эон соединены соответственно стретьим входом блока предварительной обработки телевизионного сигнала, с третьим входом селектора признаков знака и с вторым входом блокаподстройки размеров зон, выход второго формирователя блокирующих импульсов соединен с вторым входомФормирователя стробирующих импульсов, выход которого соединен с входом второго генератора тактовых импульсов, с третьим входом первогоблока сравнения и с первым входомформирователя сигналов зон, выходпервого блока сравнения соединен свторым входом блока измерения временных интервалов, выход второго генератора тактовых импульсов соединенс третьими входами формирователястробирующих импульсов, блока измерения временных интервалов и блокаподстройки размеров зон, выходы блока измерения временных интерваловсоединены соответственно с четвертыми входами блока подстройки размеров зон и первого блока сравненияи с пятым входом первого блока сравнения, выход блока подстройки размеров зон соединен с вторым входомФормирователя сигналов зонУстройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что селектор сигнала репера содержит счетчик, первый и второй элементы сравнения, дифференцирующую цепь, Формирователь импульсов и элемент И, выход которого является выходом селектора сигнала репера, выход дифференцирующей цепи соединен с первыми входами формирователя импульсов и элемента И, выход первого элемента сравнения соединен с вторыми входами формирователя импульсов и элемента И, выхоц второго элемента сравнения соединен с третьим входом формирователя импульсов, вход дифференцирующей цепи соединен с первыми входами счетчика и второго элемента сравнения и является входом селектора, выход формирователя импульсов соединен с вторым входом счетчика, первый выход счетчика соединен с первым входом первого элемента сравнения, а второй выход - с вторымивходами первого и второго элементов сравнения.З.Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок измерения временных интервалов содержитдва коммутатора, два счетчика и триггер, выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго счетчиков, выходы которых являются выходами блока, а вторые входы соединены с соответствующими выходами первого коммутатора,выход второго коммутатора соединенс первыми входами триггера и первого коммутатора, второй вход первогокоммутатора является первым входомблока, второй вход триггера соединен,с третьим входом первого коммутатора и является вторым входом блока,третий вход триггера соединен с входом второго коммутатора и являетсятретьим входом блока.ч, Устройство по по.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок подстройки размеров зон содержит делитель частоты, вычитающий счетчик ипоследовательно соединенные временной дискриминатор, элемент управления и автогенератор, выход которогоявляется выходом блока, входы временного дискриминатора соединены с выходами делителя чвстоты и вычитающего счетчика, вход делителя частоты и входы вычитающего счетчика являются входами блока,5.Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первыйблок сравнения содержит компаратор,элемент И, счетчик, триггер и элемент ИЛИ, выход которого являетсявыходом блока, входы компаратораявляются соответственно первым ивторым входами блока, а выход соединен с первым входом элемента И, входы счетчика являются соответственнотретьим и четвертым входами блока,1 О первый вход триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, выход счетчика соединен с вторыми входами элементовИ и ИЛИ.6. Устройство по п.1, о т л и -15 ч а ю щ е е с я тем, что второйблок сравнения содержит блок памяти,компаратор и триггер, выход которого является выходом блока выходкомпаратора соединен с первым входом2 О триггера, первый вход - с выходомблока памяти, второй вход - с первымвходом блока памяти и является первым входом блока, вторые входы блокапамяти и триггера являются соответ 25 ственно вторым и третьим входамиблока.7. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что формирователь сигналов распознавания знаковсодержит сдвиговый регистр и элементИЛИ, первый и второй входы которогоявляются соотйетственно первым итретьим входами формирователя, а выход соединен с первым входом сдвиго 35вого регистра, второй, третий и чет. -вертый входы которого являются соотвественно вторым, четвертым и пятым входами Формирователя, а выход -выходом Формирователя,