Устройство для считывания и распознавания символов

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 723612(23) ПриоритетОпубликовано 250380, Бюллетень Р 11Дата опубликования описания 280380 С 06 К 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А.К, Лосев Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехническийинститут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯСИМВОЛОВ Изобретение относится к автоматическому распознаванию зрительных образов и может быть использованодля автоматического считывания ираспознавания печатных и рукописныхсимволов при вводе информации в вычислительные машины,Известны устройства для считывания и распознавания символов, содержащие источник излучения носительинформации и фотоприемник,. соединенный с блоком распознавания, подключенным к блокам кодирования и управления, причем блок распознаваниясодержит анализатор спектра 1 .Такие устройства являются достаточно универсальными, но сложными поконструкцииНаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому техническому решению являетсяизвестноеустройство для считывания и распознавания символов, содержащее блокформирования плоских сканирующих лучей, 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 - расширениекласса распоэнаваемых символов,Бель достигается тем, что оносодержит 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 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 различите ли уровней гармоник, узлы выборкиамплитуд гармоник и комбинаторный узел выборки символов, входы которого соединены с выходами узлов выборки амплитуд гармоник, одни входы ко торых.подключены к первому входублока, второй вход которого соедиКен.со входами различителей гармоник, выходы которых подключены к другим входам узлов выборки амплитуд ЗО гармоник.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 схемакомбинаторного узла выборки символов,Устройстно содержит (фиг. 1) источник 1 излучения, блок 2 формирования плоских сканирующих лучей,носитель 3 информации, фотоприемник9, блрк 5 ключей, анализатор б гармоник, коммутатор 7 сигналов сканирования, блок 8 принятия решений,блок 9 кодирования, блок 10 управления, выход 11 устройства, фильтр 12постоянной составляющей, фильтры 1316 первых четырех гармоник, делители 17-20 гармоник на постоянную составляющую, ключи 21-48 коммутатора7, шины 49-55.Блок 8 принятия решений (Фиг, 2)содержит: семь раэличителей 56-62уровней четырех гармоник, семь узлов63-69 выборки амплитуд гармоник,комбинированный узел 70 выборки символовУзлы 63-69 выборки амплитуд гармоник (Фиг. 3) содержит ключи 71, 72первой гармоники, ключи 73-76 второйгармоники, 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, Г, ( Условно обозначенй семь различных считывающих символов.Устройство работает следующим образом,Иэ блока 10 управления (фиг.1) вблок 2 подаются сигналы развертки,обеспечивающие сканирование первогосчитывающего символа на носителе информации 3, Одновременно из блока10 управления на блок 5 ключей подается группа управляющих импульсонобеспечивающих первый по очередности режим работы устройства, и блок5 формирует первый сигнал сканирона.нияОптический луч от источника 1(Фиг 1) поступает в блок 2 формирования плоских сканирующих лучей,который выполняет две Функции, Вопервых, иэ оптического луча от источника 1 этот блок формирует несколько плоских лучей с различной ориентацией их поперечных сечений (нижерассматривается работа устройствана примере формиронания трех плоскихлучей), Во-вторых, под действием периодических сигналов развертки от блока 10 управления блок 2 осуществляет поочередное сканирование каждымиэ плоских лучей поля считываемогосимвола на носителе информации,Снетоный поток, отраженный от носителя 3 информации (или прошедший через него 3, направляется на фото- приемник 4, который Формирует соответствующие электрические сигналы, поступающие на вход блока 5 ключей, предназначенный для формирования различных.сигналов сканирования,Этот блок, находящийся первоначальнов запертом состоянии) отпираетсяуправляющим импульсом от блока 10управления, который формирует пооче редно семь групп управляющихимпульсов, соответствующих семи режимамработы блока 5 ключей и связанногос ним анализатором б гармоник, Вкаждом из первых трех режимов блок Я 0 5 ключей периодически открываетсяна время сканирования символа соответственно первым, вторым, илитретьим лучом, При этом на ныходеэтого блока в каждом из трех режимов 5 формируются различные периодическиесигналы сканирования, соответствующие одному из сканирующих лучей,Ниже эти сигналы называются перничными сигналами сканирования, Остальные четыре режима являются комбинированными. В этих режимах блок 5ключей периодически отпирается навремя сканирования несколькими лучами н их различных сочетаниях, Например, в четвертом режиме блок 5открыт при сканировании символа 1-ми 2-м лучами, в пятом режиме - присканировании 1-м -и 3-м лучами, вшестом режиме - при сканировании2-м и 3-м лучами и н седьмом режиме при сканировании всеми тремя лучами.Б указанных режимах на выходе блока5 ключей формируются периодическиекомбинаторные сигналы сканирования,Сигналы сканирования с выходаблока 5 ключей поступают на входанализатора б гармоник, предназначенный для выделения и нормировкиуроння гармоник различных сигналовсканирования. В устройстве для опоз -навания широкого класса символовдостаточно использовать при выборкесимволов наиболее информативныетри-пять гармоник с частотами, кратными частоте сканирования, На фиг,1показан анализатор четырех гармоник, 55 где в Фильтрах 12-16 происходит выделение постоянной составляющей ипервых четырех гармоник сигналов сканирования, соответствующих одномуиз семи режимов работы, заданномублоком 10 управления через блок 5 ключей. Затем в делителях 17-20 гармоник произнодится нормированиеуровня гармоник по уровню постоянной составляющей для исключения ошибок распознавания символов при измене 723612нии степени освещенности носителяинформации,Коммутатор 7 сигналов сканирования выполняет функцию поочередногоподключения, сигналов сканирования(их гармоник) к различным узлам блока 8 принятия решений, соответствующим семи режимам работы устройства,На фиг, 1 показана функциональнаясхема коммутатора 7, собранного наключевых элементах 21-48, Каждаяиз четырех нормированных гармониксоответствующего сигнала сканирования подводится одновременно к семиключевым схемам коммутатора,7, Например, первая гармоника подводитсяк ключам 21, 25, 29, 33, 37, 41,45,вторая - к ключам 22, 26, 30, 34,38, 42, 46 и т.д, Каждый иэ ключей21-48 находится в запертом состоянииПри подаче иэ блока 10 управления коммутирующего импульса он отпирает одновременно те четыре ключа(иэ 28-ми), которые соответствуютзаданному блоком 10 режиму работы(одному иэ семи), Например, в первом режиме отпираются ключи 21-24,во втором - ключи 25-28 и т,д, доседьмого режима, в котором отпираются ключи 45-48, Через открытые ключи соответствующие четыре гармоникипоступают 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 50и т,д, (до четырех шин 55 в седьмомрежиме)Блок 8 принятия решений (фиг,2)предназначен для идентификации считываемых символов и содержит семьразличителей 56-62 уровней гармоник,семь узлов 63-69 выборки амплитудгармоник (по числу режимов работыустройства) и комбинаторный узел 70выборки символов.К раэличителям 56-62 уровней пошинам 49-55 подводятся от коммутатора 7 соответствующие гармоники, Этиразличители являются аналогичнымии могут отличаться друг от друга поколичеству различаемых уровней длякаждой из четырех гармоник и по величине этих уровнейРазличаемые уровни имеют квантованные интервалы ипри совпадении уровня соответствующей гармоники с любым из квантованных интервалов вырабатываетсяунифицированный сигнал сравнения,Каждому из квантованных интервалов соответствует отдельная выходная шинасхемы сравнения, по которой сигналсравнения подводится к блоку выборкисимволов.Узлы 63-69 амплитуд гармоник являются аналогичными и могут отличатьсядруг от друга, кроме количества входных шин от соответствующих различите.лей 56-62 уровней, количеством выхо" дов на блок 9 кодирования и на комбинаторный узел 70. Узлы 63-69 могут содержать различные логические схемы, 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 соответ твуют 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 71- 100 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, К блоку 9 клдиравания напряжение подводится че" реэ один из выходных ключей 85-92, 93-100, которые однозначно соответствуют одному иэ 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 115-121 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, С, 1)Е )- и 6 , Указанные группы символов обозначены у выходных шин узлов 63-69, по которым постоянное напряжение подводится к узлу 70, При подведении от одного из узлов 63-69 постоянного напряжения, которое является управляющим для ключей 101-107,отпирается соответствующий ключ,Приэтом через указанный элемент постоянное напряжение от блока 1.0 управления подводится к двум соответствующим элементам И первой ступени,Одновременно это постоянное напряжение с выходной шины ключа подаетсяк его управляющим выходам, Тем самйм осуществляется самоблокировкаключа, который остается открытым ипри отключении соответствующего узла 63-69 (при смене режима работы) .При новых режимах работы открываются и самоблокируются следующие ключи, так что постоянное напряжениеот блока 10 подводится кеще однойсоответствующей паре элементов Ипервой ступени. После срабатыванияодного из элементов И первой ступени (в результате подведения напряжения к паре входных шин) на выходеэтого элемента появляется напряжение, которое подводится к паре элементов И второй ступени, При этомгруппы 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 одногоиз элементов И второй ступени, Приэтом укаэанный элемент срабатывает,на его выходной шине появляется напряжение, которое подводится к блоку 9 кодирования, Например, при неОПОэна 1 нОМ символе О после ОтрабОТки узлов 63-66 В первых четырехрежимах Включаются поочередно эапоьщнающие блоки 101-104, срабатываютпоочередно элементы И 110 и 111,после чего срабатывает элемент Й117,При подведении напряжения От блока 8 принятия решений (Фиг. 1) кблоку 9 кодирования в нем Формируется код соответствующего символа, который выводится по шиНе 11, Одновременноиз блока 9, в блок 10 управления поступает сигнал окончания распознавания символа, При наличии символов различной конфигурации с одинаковым смысловым значением .Соответствующие им шины объединены в однушину, "которая подводится в блоке 9кодирования к соответствующему Формирователю кода символа,Предлагаемое устройство с тремясканирующими лучами при использовании для идентификации символов четырех информационных гармоник и четырех различаемых уровней гармоник теоретически позволяет довести объем класса распознаваемых символов до астрономической величины 26, Вследствие инструментальной неразличимости ряда сигналов сканррования 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,Формула изобретения1. Устройство для считывания ираспознавания символов, содержащееблок формирования плоских сканируюших лучей, оптически связанный с источником излучения и с фотоприемником, анализатор гармоник и последовательно соединенные блок принятия решений, блок кодирования и блок управЗО ления, один иэ выходов которого соединен с первым входом блока принятиярешений, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения классараспознаваемых символов, оно содер 35 жит блок ключей,.входы которого подключены соответственно к выходу Фотоприемника и другому выходу блокауправления, и коммутатор сигналовсканирования, выход которого соединен40 со вторым входом блока принятия решений, а входы - с выходами анализаторагармоник и с соответствующими выходами блока управления.2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в немблок принятия решений содержит раэличители уровней гармоник, узлы выборки амплитуд, гармоник и комбинаторный узел выборки символов, входы которого соединены с выходамиузлов 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 выборкиамплитуд гармоникИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 320817 кл, Я 06 К 9/00, 1969,2Авторское свидетельство СССРпо заявке 2122973/24, кл, Я 06 К9/00, 1975 (прототип) .723 б 12аг 1 БИИПИ Заказ 930/1 б Тираж 751 Полписное Филиал ППП Патент, г, Уятород, ул. Проектная,