Устройство для считывания символов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 01) 74 1) 606 К 9 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) Т. К. Исмаилов и А. И. Гавриш (71) Институт космических исследований природных ресурсов Научно-производственного объединения космических исследований при АН АЗССР(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ СИМВОЛОВ, содержащее оптически связанные осветитель, узел формирования плоского сканирующего луча и фотоприемник, выход последнего подключен к входам анализатора гармоник, выходы которого соединены с входами блока распознавания, и блок синхронизации, один из выходов которого подключен к управляющим входам блока распознавания, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания за счет обеспечения независимости результата распознавания от афинных преобразований изображений символов, оно содержит блок поворота плоскости сканирующего луча н генератор функциональных сигналов, а узел формирования плоского сканирующего луча содержит магнитооптический кристалл, связанный с генератором функциональных сигналов и закрепленный внутри поворотного кольца, и электропривод, механически связанный с поворотным кольцом и подключенный к выходу.блока поворота плоскости сканирующего Я луча, управляющий вход которого соединен с другим выходом блока синхронизации, а выходы подключены к соответствующим входам блока распознавания. Ш1164749 51015 20 25 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что анализатор гармоник содержит блок фильтров, вход которого является входом анализатора гармоник, блок нормализации и блок выделения максимальной амплитуды гармоник, входы которого подключены к Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано при автоматическом считываниии распознавании изображений символов,Известны устройства для считываниясимволов, содержащие источник излученияи фотоприемник, между которыми размещенноситель информации, блок распознавания,соединенный с фотоприемником, блоком кодирования и блоком управления 11.Однако известное устройство обладаетнедостаточной достоверностью распознавания символов,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройстводля считывания символов, содержащее оптически связанные источник излучения, узелформирования плоского сканирующего лучаи фотоприемник, выход которого подключенк входам блока фильтров анализатора гармоник, выходы которого соединены с входами блока распознавания, и блок синхронизации, один из выходов которого подключен куправляющим входам блока распознавания 2 .Недостатками этого устройства являются ограничение класса распознаваемых символов, необходимость однозначной ориентации символов на кадре-носителе информациит.е. данное устройство не обеспечивает независимость результата распознавания отгюворота изображения символов в пределахнекоторого угла, а также не обеспечиваетнадежного распознавания таких символов,чьи электрические аналоги являются зеркально отраженными, например б и с 1, илипри случаях. когда символы имеют одинаковые электрические аналоги, например Н,П,Ь,Ридр.Цель изобретения - повышение достоверности распознавания за счет обеспечения независимости результата распознавания от афинных преобразований изображений символов.Указанная цель достигается тем, что вустройство для считывания символов, содержащее оптически связанные осветитель,узел формирования плоского сканирующеголуча и фотоприемник, выход последнего подключен ко входам анализатора гармоник,одним из выходов блока фильтров, другие выходы которого и выход блока выделения максимальной амплитуды гармоники подключены к соответствующим входам блока нормализации, выход которого является выходом анализатора гармоник,выходы которого соединены с входами блока распознавания, и блок синхронизации, один из выходов которого подключен к управляющим входам блока распознавания, введены блок поворота плоскости сканирующего луча и генератор функциональных сигналов, а узел формирования плоского сканирующего луча содержит магнитооптический кристалл, связанный с генератором функциональных сигналов и закрепленный внутри поворотного кольца, и электропривод, механически связанный с поворотным кольцом и подключенный к выходу блока поворота плоскости сканирующего луча, управляющий вход которого соединен с другим выходом блока синхронизации, а выходы подключены к соответствующим входам блока распознавания,Причем анализатор гармоник содержит блок фильтров, вход которого является входом анализатора гармоник, блок нормализации и блок выделения максимальной амплитуды гармоник, входы которого подключены к одним из выходов блока фильтров, другие выходы которого и выход блока выделения максимальной амплитуды гармоники подключены к соответствующим входам блока нормализации, выход которого является выходом анализатора гармоник. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма работы устройства; на фиг. 3 - электрические аналоги символов; на фиг. 4 - функциональная схема блока формирования плоского сканирующего луча.З 5 Устройство считывания и распознаваниясимволов (фиг. 1) содержит осветитель 1, ,узел 2 формирования плоского сканирующего луча, носитель 3 информации, фото- приемник 4, анализатор 5 гармоник, в который входят блок 6 фильтров, блок 7 выделения максимальной амплитуды гармоник и блок 8 нормализации; блок 9 распознавания, блок 10 синхронизации, блок 11 поворота плоскости сканирующего луча и генератор 12 функциональных сигналов, управ ляющих движением сканирующего луча 13по определенному закону.В блок 9 распознавания входят ключи 14, 15 и 16, узлы 17, 18 и 19 памяти значений гармоник для трех фиксированных углов поворота и узел 20 принятия решений, а в блок 11 поворота плоскости сканирующего луча входят счетчик 21 тактовых импульсов, счетчик 22 и узел 23 управления поворотом плоскости сканирующего луча при изменении ориентации магнитооптического кристалла в блоке 9.Узел 2 формирования плоского сканирующего луча содержит активный элемент 24, выполненный из магнитооптически активного кристалла с плоскопараллельными рабочими поверхностями, и расположенные на противоположных поверхностях активного элемента подмагничивающие катушки 25 с сердечником из магнитомягкого материала и навитой на него обмоткой, соединенные с выходом блока 12 формирования сигналов, управляющих движением сканирующего луча по определенному закону. Активный элемент 24 крепится внутри поворотного кольца 26, поворот которого осуществляется с помощью электропривода 27, управляемого сигналами поворота плоскости сканирующего луча из блока 11.Устройство работает следующим образом. Оптически связанные осветитель 1 и узел 2 формируют плоский сканирующий световой луч, который, проходя через прозрачный носитель 3 информации, модулируется затемненной частью кадра и поступает на фотоприемник 4, на выходе которого формируется периодическая последовательность электрических аналогов изображения. Эта периодическая последовательность поступает в анализатор 5 на вход блока 6 фильтров, настроенных на частоты, кратные частоте колебания сканирующего луча, выходы которого подключены к блоку 7, в котором путем поочередного сравнения значений амплитуд гармоник производится определение максимального значения, которое с выхода блока 7 подается на вход блока 8 нормализации, на который также подаются сигналы с выходов блока 6 фильтров. Блок 8 нормализации содержит схемы деления значений каждой гармоники на значение, полученное на выходе блока 7 (не показаны).С выхода блока 8 нормализации относительные значения амплитуд гармоник дискретного спектра поступают в блок 9 распознавания. Алгоритм работы блока 9 распознавания основан на сравнении эталонных напряжений, соответствующих символам или группам символов, с напряжением соответствующих нормализованных амплитуд гармоник дискретного спектра, при этом в нем происходит предварительная запись в узлах 17, 18 и 19 памяти нормализованных значений гармоник при трех фиксированных углах поворота магнитооптического сканирующего элемента.Запись в память относительных спектровпри каждом фиксированном угле поворота плоскости сканирующего луча производится за три такта ввиду того, что количество информативных гармоник равно трем. Ритм работы задается тактовым генератором (не показан) блока 10 синхронизации.10Временная диаграмма работы блока 9распознавания показана на фиг. 2. При начальном угле ориентации плоскости сканирующего луча А (исходное состояние предлагаемого устройства) запись значений трех гармоник в узле 17 осуществляется через ключ 14 за три такта, фиг. 2 а. Затем в блоке 11 вырабатывается импульс поворота, равный по длительности периоду тактовых импульсов, который снимается с выхода счетчика 21 и подается на вход узла 23 управления поворотом сканирующего луча и на 20ключ 14, отключая выход блока 5 от узла 17, и на узел 18 памяти, переводя его в режим записи, С выхода узла 23 подается управляющее напряжение на механизм поворота магнитооптического кристалла в узел 2.В результате этого плоскость сканирующего луча ориентируется под угломер, и происходит запись в узле 18 значения гармоник за время трех тактовых импульсов (фиг. 2 б, в).По окончании записи в узел 18 вырабатывается второй импульс поворота (фиг. 2 г), З 0 переводящий плоскость сканирующего лучав положение, соответствующее углу 0( . Втонзрои импульс поворота, снимаемый с первого выхода счетчика 22, поступает на ключ 5, отключая вход узла 18 от выхода анализатора 5 и переводя узел 19 в режим записи и одновременно на один из входов узла 20 принятия решений для включения режима считывания значений гармоник, записанных в узлах 17, 18 и 19. Таким образом, считывание значений гармоник и ввод их в узел 40 20 осуществляется за время трех тактовыхимпульсов (фиг. 2 д). После считывания гармоник в блоке 11 вырабатывается импульс возврата магнитооптического кристалла в исходное состояние (график 2 е). Этот импульс снимается с выхода счетчика 22 и подается на узел 23 и второй управляющий вход узла 20, переводя его в режим сравнения измеренной совокупности гармоник распознаваемого символа с эталонными значениями и принятия решения. Длительность импуль са возврата равна 9 периодам повторениятактовых импульсов (график 2 е). Передний фронт этого импульса включает в работу узел 20 принятия решений, задний фронт приводит схемы блока 9 в исходное состояние. За период действия импульса возврата происходит сравнение измеренной совокупности гармоник по трем фиксированным углам поворота сканирующего луча с эталонными совокупностями и последующая клас 1164749сификация - принятие решения о принадлежности распознаваемого символа к одному из классов,На этом процесс считывания и распознавания одного символа прекращается. Генератором 2 функциональных сигналов формируются сигналы, управляющие движением сканирующего луча по определенному закону, которые подаются в узел 2 формирования плоского сканирующего луча. Управляющие сигналы генератора 12 представляют собой периодическую последовательность импульсов различной формы (например пилообразной, трапецеидальной или синусоидальной), частота следования которых менее, чем на порядок выше частоты следования тактовых импульсов блока 10. При этом эта периодическая последовательность импульсов считывания не синхронизируется с тактовыми импульсами и генератор 12 по сути спектрального метода распознавания работает обособленно, так как он определяет лишь закон движения сканирующего плоского луча по кадру-носителю информации и определяет форму периодизированных электрических аналогов считываемых символов, поступающих на вход анализатора 5 гармоник. В качестве активного элемента используется магнитооптический кристалл с плоскопараллельными рабочими поверхностями, расположенными на противоположных поверхностях активного элемента, подмагничивающими катушками с сердечником из магнитом ягкого материала и навитой на него обмоткой. На катушки с генератора 12 подаются сигналы сканирования противоположной один относительно другого полярноси, например напряжение экспоненциальной формы. За счет изменения тока в подмагничивающих катушках по определенному закону по магнитооптическому кристаллу перемещается узкая сканирующая зона, что обеспечивает сканирование изображения на кадре-носителе информации, а поворот плоскости сканирующего луча осуществляется за счет поворота самого магнитооптического кристалла,Скорость перемещения сканирующей зоны по активному элементу в различных сечениях различна, что достигается использованием управляющих сигналов определенной формы. При использовании управляющих сигналов экспоненциальной формы развертка изображения символа получается несимметричной и нелинейной, что позволяет различать символы или фигуры, являющиеся зеркальными изображениями друг друга, например, таких как Ь и д, 6 и 9, Р и Ь и другие.На фиг. 3 показаны электрические аналоги символов при линейном и нелинейном законах движения сканирующего луча. Линейный закон сканирования - сканирующий луч при этом движется с одинаковой скоростью на всех участках кадра и может быть получен в том случае, когда в качест ве управляющих используются импульсы, например, трапецеидальной или пилообразной формы.При использовании в качестве управляющих импульсов экспоненциальной формы скорость движения сканирующего луча на различных участках кадра будет различной, а потому и электрические аналоги зеркально- отраженных или осесимметричных символов будут различными по форме.На фиг. 3 показаны три символа, элек трические аналоги которых или одинаковыпо форме для символов Р и Ь или являются зеркальным отображением друг друга о и д, а поэтому имеют одинаковые спектральные характеристики при линейном сканировании (фиг. 3,1).При нелинейном сканировании электрические аналоги символов Ь и д становятся различными (фиг. 3,2).Электрические аналоги символов Р и Ьбудут различными при изменении ориента ции плоскости сканирующего луча (фиг. З,З)и при нелинейном сканировании (фиг. 3, 4).Таким образом, сочетание операции поворота и нелинейного хода развертки позволяет различать зеркально-отраженные и осе- ЗО симметричные символы.Предлагаемое устройство считывания ираспознавания символов при использовании в качестве информативных признаков всего лишь трех гармоник дискретного спектра и двух различных уровней гарМоник 35 теоретически позволяет увеличить объемкласса распознаваемых символов до величины порядка 2 э, что уже может соответствовать множеству примерно 15 типов шрифтов для полиграфической промышленности.40При увеличении числа градаций информативных признаков до четырех, что может быть легко осуществлено простыми измерительными средствами, объем распознаваеймых символов увеличивается до величины 2, В этом случае устройство позволяет считы вать и распознавать печатные символы нескольких десятков алфавитов различных языков и типов шрифтов.Предлагаемое устройство эффективно втом случае, когда используется для ввода информации в ЦВМ. При этом вся текстовая информация может быть отражена несколькими десятками символов, а это позволяет считывать и распознавать символы различных шрифтов и рукописных символов независимо к афинным преобразованиям изображений символов. Возможность считывания и распознавания большого объема символов при использовании минимального количества информативных признаков1164749 У ЗФ 5 б 0 1234 бб 1 С 1 234 5 б 1 фиг 5 позволяет на основе данного устройства создать автоматическую систему считывания и распознавания такого класса символов,как китайские и японские иероглифы приорганизации машинного перевода технической и художественной литературы.Составитель Т. Ничипорович Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор В. Гирняк Заказ 4190/48 Тираж 0 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5,филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4