(гдр)

О П И С А Н И Е 323926ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Содналистических РеспубликК ПАТЕНТУ Зависимый от патентаМ. Кл. С 061 с 9/12 Заявлено 21.Ч.1971 (Эй 1660161/18 24)Приоритет 25.Ч.1970,%Р 42 пте(147698, ГДР Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совета Ыинистроа СССРУДК 621 З 91,19(088.8) Опубликовано 12,Ш,1973. Бюллетень14 Дата опубликования описания 26.Ч 1.1973 Авторизобретения Иностранец Ханс - Эгон Штайнхаген(ГДР) Иностранное предприятие ФЕБ комбинат РоботронЗаявите ТРОЙСТВО ДЛЯ ОПОЗНАВАНИЯ ЗНА у известного устроиства такж шности, поскольку признак путем дифференцирования. Изобретение относится к устронству для опознавания знаков и структур, которое имеет цифровые и аналоговые средства для регистрации, снятия и вычисления комплексных геометрических признаков знаков и структур. 5Известное устройство для автоматического опознавания отрезков кривых состоит из комбинированного аналого-цифрового вычислительного прибора, в котором аналоговая часть по снятым напряжениям вычисляет функцию 10 длины дуги неизвестной кривой, причем вычисленные аналоговые напряжения преобразуются аналого-цифровым преобразователем в цифровые значения, а в цифровом блоке переводятся в большое количество групп на пряжений, которые представляют инвариантные группы величин по отношению к преобразованиям подобия, параллельного переноса и вращения.Недостатки устройства состоят в том, что 20 знаки, имеющие сильные нелинейные искажения, например, знаки, написанные от руки, не могут быть опознаны, и что из-за разрывов в линии контура знака не создается цельной картины. 25Кроме того, е велики и погре и определяются Целью изобретения является обеспечение опознавания знаков или структур, имеющих значительные нелинейные искажения.Предлагаемое устройство содержит после довательно соединенные блок памяти знаков, селектор координат и направления признаков, сегментный селектор, анализатор положения и векторный анализатор признаков, сегментный селектор, анализатор положения и векторный анализатор признаков. Вход блока памяти знаков соединен с рецепторным блоком, а выход векторного анализатора признаков - со входом классификатора. Один вход блока промежуточной памяти соединен с соответствующими выходами селектора координат и направления признаков и сегментного селектора. Соответствующие входы анализатора открытости соединены с выходом селектора координат и направления признаков и выходом блока промежуточной памяти, а выходы - с одним из входов векторного анализатора признаков и входом анализатора положения, Интегратор входом и выходом связан с сегментным селектором. Один вход блока управления подключен к соответствующему выходу интегратора, другой вход - к выходу селектора координат и направления признаков, а выходы блока управления соединеныс управляющими входами блока промежуточной памяти, блока памяти знаков и векторного анализатора признаков, один из входов которого подключен к соответствующему выходусегментного селектора.Запоминающее устройство построено такимобразом, что оно имеет девять одинаковыхплоскостей памяти и что растровый операторобразуется линиями считывания, которые проложены через девять плоскостей памяти таким образом, что точка координатХ У; первой плоскости памяти ЕО, точкакоординат,Х - ь У,второй плоскости памяти Е 1, точка координат,Х;, У;третьей плоскости памяти Е 2, точкакоординат,Х;+и У;четвертой плоскости памяти Е 3,точка координат,Х;+и У; пятой плоскости памяти Е 4, точкакоординат,Х;+ь У;+, шестой плоскости памяти Е 5, точка координат,Х;, У;+ седьмой плоскости памяти Еб, точкакоординат,Х Ун. восьмой плоскости памяти Е 7,точка координат,Х; ь У; девятой плоскости памяти Е 8 соответственно соединены между собой линиеисчитывания.Селектор координат и направления признаков состоит из сети логических схем, причемдля определения координат начальных и конечных точек знака, а также для определенияконтуров знака логические схемы через провода соединены с подключенными к растровому оператору элементами блока памяти.Для получения координат и направленияпризнаков с целью прослеживания контуровзнака предусмотрены схемы, выполняющиелогическую операцию И, а для соединениямежду элементами растрового оператора исхемами, выполняющими логическую операцию И, служит следующее правило:Р 1 О г 1 2 г 8Р 2 = гО 1 2 8 3 4РЗ= гО г 2 гЗ г 4Р 4= О г 2 3 4 о г 6Р 5= О г 4 5 г 6Р 6= О 4 5 г 6 г 7 г 8Р 7 = гО г 6 7 8Р 8 = О г 6 г 7 8 1 2 Для нахождения начальных и конечных точек контура знака предусмотрены схемы, выполняющие логические операции И и ИЛИ, причем для соединения элементов растрового оператора с этих схем существует следующее правило:А = гО г 1 гЗ г 2 г 8 (г 5+ 6+ г 7),а для конечной точки контура: Е = гО г 5 6 7 г 8 (г 1+ 2+ гЗ). 5 ю 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 Выходы селектора координат и направления признаков через схемы для выполнениялогической операции ИЛИ соединены совходами координатных счетчиков узла координатных счетчиков,Для соединения координатного счетчика Хс выходами селектора координат и направления признаков действует следующее правило:О= РЗ + Р 4+ РЬ + Р 1 + Р 7 + Р 8 + ХЕ,причем для положительного направления отсчета действует следующее правило:Р = РЗ+Р 4+Ро+ЛА,а для отрицательного направления отсчета:й= Р 1 + Р 7 + Р 8Для соединения координатного счетчика Ус выходами селектора координат и направлепия признаков служит следующее правило:О, = Р 1 + Р 2+ РЗ+ т + Р 6 + Р 7 + гапричем для положительного направления отсчета действует правило:1, = РЬ+ Р 6+ Р 7+ЛА,а для отрицательного направления отсчетаимеет местоЯ, = Р 1 +Р 2+РЗВ блоке управления предусмотрена схемадля проведения логической операции И,первый вход которой соединен со считываюшим генератором тактовых импульсов, а еевторой отрицательный вход через бистабильный узел - с выходом селектора координати направления признаков.Сегментный селектор содержит логическийдешифратор для сравнимого запоминаниядвух признаков координат и направления изсхемы сложения, в которой определяется разница обоих признаков координат и направления по величине и знаку, из счетчика изменения направления, в котором цифровые изменения направления запоминаются с соответствующим знаком и который соединен сосхемой сложения, и из системы логических переключающих и пороговых схем, образующихлогический узел, который для опознаваниякритериев образования сегментов соединен свыходами схемы сложения и счетчика изменения направления.Анализатор открытости выполнен такимобразом, что первые его входы соединены свыходами селектора определения координати направления признаков. Предусмотренысчетчики, которые подсчитывают ортогональные и диагональные шаги при определенииконтуров знака, и их выходы соединены с аналого-цифровыми преобразователями, а последние - с суммирующим усилителем, в котором рассчитывается длина дуги открытости.Вторые входы анализатора открытости соединены с выходами промежуточного блока запоминания конечных точек. Аналого-цифровыепреобразователи преобразуют цифровые начальные и конечные значения точек и черезсуммирующие усилители, квадраторы и через еще один суммирующий усилитель соединены с блоком извлечения корня, в котором вычисляется длина открытости структуры. Выходы блока извлечения корня и суммирующего усилителя, в котором происходит вычисление длины дуги, соединены с известной схемой деления для получения отношения длины раствора к длине дуги.Предложенное устройство обеспечивает надежное опознавание знаков и структур, имеющих нелинейные искажения. Оно исполняет эту операцию с очень низкими экономическими затратами и с такими незначительными погрешностями, которые не могут быть достигнуты на известных устройствах.На фиг. 1 показаны различные формы исполнения нуля, А и 3; на фиг. 2 - отрезок линии, на котором определены длина растра и длина дуги; на фиг. 3 - открытость некоторых простых геометрических фигур; на фиг.4 - знак в бинарном растровом поле; на фиг. 5 - параметры направления, с помощью которых снимается знак; на фиг. 6 - блочная схема устройства для опознавания знаков; на фиг. 7 - пример исполнения селектора координат и направления признаков; на фиг. 8 - взаимодействие рецепторного блока, блока памяти, а также соответствующего блока управления считыванием знаков и селектора координат и направления признаков; на фиг, 9 - пример исполнения сегментного селектора и интегратора; на фиг. 10 - пример исполнения анализатора открытости; на фиг. 11 - пример исполнения анализатора положения.Для лучшего понимания принципа действия устройства вначале приводятся некоторые теоретические положения.В психологии восприятия замкнутость известна как описывание любой геометрической линии без начала и конца. В противоположность замкнутости открытость является геометрической линией, имеющей начало и конец. Если рассмотреть знаки письма большого числа различных видов почерков (шрифтов), то обнаружится, что специфика знаков (состоит именно в том, что хотя геометрическая форма знаков и очень различна, но как раз открытость (или замкнутость) представляет собой инвариантную меру по отношению ко всем линейным и нелинейным изменениям знаков, Если рассматривать эти знаки независимо от их индивидуального исполнения как относящиеся к одному классу при опознавании знаков шрифта, то становится необходимым определение величины, которая отражает открытость или замкнутость геометрических линий независимо от их индивидуальной формы. Поскольку замкнутость тд и открытость то должны представлять собой два дополняющих друг друга математических выражения;тд+то=1,то безразлично, какую величину рассматривать (по причинам большей простоты расчеты ведутся по открытости), Определение величины фиг. 2) является простым. а то: -Яоткрытости (см,при этом то может принимать значениямежду 0 и 1.Представление о величине то в случае простых геометрических образований дает фиг. 3.10 Прямая имеет максимальную, а окружностьили также любой многоугольник) минимальную степень открытости, Между ними располагаются всевозможные открытые конфигурации с различной степенью открытости. Как15 уже видно из формулы открытость зависит ототношения величины раствора к длине дуги, откуда непосредственно результируется инвариантность ко всем линейным искажениям.Инвариантность к нелинейным искажениям20 вытекает из свойства открытости представлять различного вида геометрические фигуры с одинаковой степенью открытости.В бинарном растровом поле выявляетсяособенно простая возможность расчета откры 25 тости, Обозначив символами Ои Оразницумежду концевыми точками замкнутости по осям координат х и у, получаем для величины растра30а=/ О,+О .Если среднюю ширину растровой ячейкиили среднее расстояние между двумя растровыми точками обозначить 1 а количество растровых ячеек или растровых точек для раз 35 личения обеих концевых точек на осях координат х и у обозначить 0, и 0 тоО,=г .О О,=С. О2 2а=1 у 0+О 40Если для вычисления длины дуги 5 рассмотреть только два соседних растровых поля илирастровых точки, то окажутся лишь две возможности:45 зачерненные растровые ячейки ортогональны:О 1 0 О или Р О 0 у 1отсюда для среднего самого малого участка дуги получается:т - ти зачерненные растровые ячейки диагональны;Оах - 1 Олу 155 тогда для среднего самого малого диагонального участка дуги получается;Я,=1/2 1,.Если обозначить 00 и 00 возможные60 элементарные изменения по осям Х, У, которые равны 1, или О в зависимости от того,происходит или нет изменение координат, тодля всей длины дуги 5 получим сумму открытости Я через все зачерненные растровые 65 поля+0,95 +0,45 - 0,65 - 0,75 +0,65 +0,95 20 5 = Х 1 а(ВдхО+ ВпуО Оф 586 ВахО ВпуО)И наоборот, если предположить, что минимальный отрезок дуги - все равно ортогонально или диагонально взаимно расположены растровые поля - имеет длину 5:1, то для длины дуги получим:5 ъ,Ег (В О+Во - В О В,О). Точная величина 5 с помощью приведенных уравнений может быть определена лишь приближенно.Для практических расчетов достаточно хорошее приближение дает соотношение:1 ф 2 1 т (ВюО+ ВпуО ВааОВиуО)Из вышеприведенных уравнений получаем:)/ йа + Оато=12 ЕЛ 1 ях 0 + Опу 0 ах 0 1 луй Это отношение является основой для количественного определения величины открытости.Любой знак в самом общем смысле состоит из большого числа открытых или замкнутых частичных образований, поэтому знак в системе опознавания описывается с помощью ряда измеряемых величин. Открытость согласно этой формуле представляет очень общее свойство знака. Приведенное отношение дает только лишь амплитуду открытости. Полное описание этого свойства получится, если к амплитуде добавить относительное положение открытости и направление, в котором образование является открытым,Применительно к специальной проблеме опознавания знаков шрифтов оказывается, что знаки можно точно охарактеризовать с помощью четырех параметров направления Л, Е 2, 23, Л 4 (фиг. 5), а также четырех отношений положения и амплитуды открытости даже при опознавании любых видов шрифта, а также знаков, написанных от руки. Таким образом, для описания знаков в технической системе опознавания выявляется группа векторов следующего вида:значение направления,значение положения,амплитуда открытости.При решении специальной проблемы опознавания шрифтовых знаков для первых двух параметров достаточно указание соответственно двух бинарных точек.При этом:Л 00Я 2 1023 01Е 4 11 обозначают кодовые точки направления.Если открытость занимает всю ширину или длину знака, то она обозначается с помощью информации положения 11, Если она меньше 25 30 35 40 45 50 55 60 65 общей длины знака, то необходимо определить, находится она справа или слева, или же вверху или внизу.При этом 10 означает слева или вверху,01 - справа или внизу.Если четыре направления жестко заданы ьышеописанным образом и соответственно снимаются линии, то с самого начала неясно, вогнутая или выпуклая эта кривая, поэтому значение амплитуды открытости получает еще и данные о характере кривой, а именно положительный знак для вогнутой кривой и отрицательный знак для выпуклой кривой.Например, для знака (см. фиг. 5) описание должно было бы быть следующим: Направление Положение Амплитуда Предлагаемое устройство содержит селектор координат и направления признаков 1, блок управления 2 считыванием знака, сегментный селектор 3 с интегратором 4, анализатор открытости б и анализатор положения б.Все остальные узлы выполняются или уже известными техническими способами, как например, рецепторный блок 7, классификатор 8, или на обычных логических схемах, как например, блок промежуточной памяти 9 для концевых точек и векторный анализатор признаков 10.На фиг, 6 элементы устройства представлены в виде блоков, которые соединены проводниками в рабочую схему. В принципе устройство работает следующим образом.Подлежащий опознанию сигнал снимается известным образом рецептором 7 и записывается на блок памяти 11. Блок памяти, который выполнен обычным образом, в виде точечного или поверхностного растрового запоминающего устройства, опрашивается блоком управления 2. Содержимое блока памяти 11 обрабатывается селектором координат и направления признаков 1. Для ведения контура знака выход селектора координат и направления признаков соединен с блоком управления 2, Одновременно выход селектора координат и направления признаков 1 соединен с сегментным селектором 3, который сегментирует отдельные части считанного знака. Для перехода через разрывы контура знака предусмотрен интегратор 4, который соединен с блоком управления 2. Далее интегратор 4 соединен с сегментным селектором 3, чтобы в обнаруженных конечных точках определить, действительно ли это конечная точка или же речь идет о разрыве в контуре знака. Конечные точки запоминаются блоком промежуточной памяти 9. Блок управления 2 для выдачи ко373976 удрявце ставитель актор Е. Семанова Техред Т, Курилко Корректор Е. Талалаева ипография, пр. Сапунова Заказ 17309 Изд,ЦНИИПИ Комитета по делам Моски1392 Тираж 647 зобретений и открытий при Сове Ж, Раушская наб д. 4/5 Подписноинистров СССР