Устройство для считывания и распознавания символов

(51 МИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ОПИСА К АВТОРСИ Е ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВ ЧИТЫВАН ена Ленинаут им, М.И.Ка(71) Ленинградский ордполитехнический инститлинина(57) Изобретение относится к автоматическому опознаванию плоского изображения, например буквпечатноготекста, с помощью оптико-электронныхустройств и преобразованию сигналовиз оптической формы в звуковую илирельефную (осязательную) форму. Устройство может быть использовано длячтения слепыми литературы, отпечатанной типографским способом. Целью1242993 изобретения является упрощение конструкции оптико-электронного устройства, Сущность техничекого решениязаключается в том, что для видимогоизображения, например буквы алфавита, ее изображение посредством гиб.кого многожильного световода 1, имеющего плоское приемное окно-площадку2, поступает на волоконцо-оптические преобразователи, с которых сигцалы считываются посредством вращающегося световода 5 и оптического кольца3, и трансформируется с помощью Фотоприемника 6 в последовательность электрических сигналов, Одновременно па 11 зобретеггие относится к автоиати"ке и вы пгслцтельной технике и можетбыть использовано при считывании ираспознавании текстовой информациис последугощцм ее преобразоваггием в4звуковуго,и тактильную форму," Целью изобретецпя является упрощение устройства,На Фнг, показана конструкция волоконно-оптических преобразователец и блока памяти эталонов; ца Фиг2 - схема блока обработки иФормации; на Фиг,З - временная диаграмма сигналов; на Фиг,4 - схема электромеханической части узла управления; ца Фиг.5 - электронная часть узла управления; на Фиг,б - узел Формирования шрифта Брайля; на фиг.7- блок воспроизведения шрифта Брайля. Устройство содержит волоконнооптический преобразователь, состоящий иэ световолоконного жгута 1,одни торцы световодов которых сгруппированы на прямоугольной площадке2, а другие образуют кольцо 3 иэсветовых волокон 4,Внутри кольца 3 расположен Г-образный световод 5, оптически связанный одним торцом с кольцом 3,а другим " с Фотоприемником 6, Второй преобразователь выполнен аналогично ц содержит жгут 7, прямоугольную площадку 8, кольцо 9, Г-образцый аналогичный эталонный тракт (7, 8,9, 10, 11) подаются эталонные оптические сигналы от изображения буквалфавита и при выявлении одинаковыхпоследовательностей электрическихсигналов в "читающем" и в. сличающемтрактах выдается сигнал на исполнительный механизм, включающий требуе"мый элемент звуковой или осязательной информации. Устройство в целомпозволяет определять название буквбез визуального восприятия человекои,а последовательное Фиксирование буквдопускает воспроизведение текста наслух. 4 з.п, Ф-лы, 7 ил. сцетовод,10, световые волокна 1 иФотопрпеипик 12,В конструкцию блока памяти эталонов ( фиг.1) входят прозрачная лента5 13 с масками эталонов, источник 14света, линза 15, магнитная лента 16и магнитная воспроизводящая головка 17,Первый преобразователь содержиттакже оптические волокна 18, предназначенные для передачи свет- отвнешнего цсточггика света не показанГк площадке 2, являющейся приемнымокнои, служащим для восприятия расг 5 познаваемых символов,Схема блока обработки информации(Фиг.2) содержит пороговые усилители 19 и 20, элементы И-ЕЕ 21 и 22,элемент Е 23, элемент ЕЛЕ 24, эле 20 мент 25 задержки, узел 26 управления,генератор 27 импульсов, узел 28синхронизации и формирователь 29иипульсов,На Фиг,З изображены временные25 диаграммы 30-38 сигналов Х, г, Е,Х, г, Х 1 Е, У.+Е, ХУ, ХфУ, Формируемых в устройстве, а также сигнал 39функции отклика И и токовый сигнал1.г 40 в коллекторных цепях триггера30 (фиг.5) узла 26 управления,Электромеханическая часть узла 26. управления (фиг,4) содержит подвижный диск 41, насаженный на вал элект-. родвигателя 42 На диске закреплены1242электромагнитные элементы - солецоиды 43 и 44, связь с которыми осуществляется через кольцевые токосъемники45-48. В цепь питания электродвигателя 42 включены контакты геркона 49,расположенцого вблизи диска 41 иимеющего электромагнитную связь с соленоидами 43 и 44,Электронная часть узла 26 управления (Фиг .5) представляет собой Осимметричный триггер с общим входом,в коллекторных цепях которого включены обмотки соленоидов 43 и 44,а вход триггера подключен к элементу ИЛИ 24, 5На фиг.6 изображен узел Формирования шрифта Брайля, который имеет способную к продольному перемещению непрозрачную ленту 50 с отверстиями 51, с одной стороны ленты расположен источник 52 света, а с другой - матрица из шести фотоприемников 53.Блок воспроизведения шрифта Брай,ля (Фиг.7) имеет выносную плату 54 с отверстиями 55. Отверстия сгруппированы в наборы по шести отверстий с целью реализации шрифта Брайля, В отверстиях 55 установлены способные к осевому перемещению штыри 56, имеющие магнитные насадки 57, Штыри 56 также помещены в неподвижныеэлектромагнитные муфты 58 таким образом, чтобы осуществлялась связь между муфтами 58. й насадками 57,Световолокоццый жгут 1 предназначен для передачи оптических сигналов от площадки 2 к кольцу 3 преобразователя . Торцы световолокон 4 служат 4 О для кольцевой развертки изображения символа, находящегося перед окном 2, Световод 5 служит для сканирования волокон 4 и передачи оптических сиг- налов на Фотоприемник 6. Площадка 8 предназначена для восприятия изображения эталонных символов, нанесенных на ленту 3. Жгут 7 переносит оптические сигналы от окна 8 к кольцу 9 преобразователя. Световод 10 принимает световые сигналы с торцов волокон 11 н передает их на Фото" приемник 12, Лента 13 служит для проектирования эталонных символов с . помощью осветителя 14 и линзы 15 цаокно 8. Лента 16 с головкой 17 служат для воспроизведения звуков соответствующих символов. 998 4Оптические волокна 18 предцаз начецы для подсвета сканируемых символов.Пороговые усилители 9 и 20 предназначены для отбраковки входныхсигналов путем пропускания сигналов,цоступакщих с Фотоприемников 6 и 12только с величиной амплитуды не менее 0,5 от максимальной амплитуды,а также служат для нормализации поамплитуде проходящих сигналов.Ввиду того, что в изображении буквенно-цифровых и других символов печатного текста площадь световых мест значительно преобладает над площадьютемных, то, с целью уменьшения загрузки электронной схемы, целесообразнее процесс распознавания производить по темцьм местам изображения символа: для осуществления этого после усилителей 9 и 20, включенных в цепи рабочегои эталонного каналов, введены логические элементы 2 и 22, представляющие связки отрицания обратной импликацииУстройство работает следующим образом.11 лощадку 22 (входное окно) жгута 1 перемещают таким образом, чтобы площадка 2 последовательно располагалась цад символами текста в строке. При совмещении площадки 2 с очередным символом текста ца торцах световолокон 4 кольца 3 будет воспроизведена последовательность светлых и темных точек, соответствующая черным и белым участкам в изображении символа. Для обеспечения достаточной интенсивности световых сщ палов в жгут 1 введен волоконный световод 18 освещения, который служит для локальной подсветоки читаемого,. текста вне зависимостиот освещенности его внешним светом. На площадке 8 жгута 7, с помощью источника 14 через линзу 15, проецируется изображение эталонных симвопов с Фотомасок, нанесенных покадрово на ленту 13, которая перемещается вперед площадкой 8 скачками . При перемещении ленты 13 фиксируется такое ее положение, когда на площадке 8 появится изображение символа, одинакового с символом текста, находящимся под площадкой 2. В этом случае последовательность светлых и темных торцов световолокоц 11 в кольце 9 фудет идентичной последовательности для световолокон 4 в кольце 3, а син1242998 6ния сигналов диаграммьг 32, ЗЗ Х, Уэлементами 21 и 22 при одновременнойподаче на них тактовых импульсов 2.Диаграмма 37 явгяется результатомреализации логической операции ХАУ,а диаграмма 38 - результат реализации операции Х У,хронно вращающиеся световоды 5 и 6 создадут посредствдгг светоприемггиков 6 и 1 синхронные последовательности оптических сигналов. При этом элементом 23 будет вкшочен элемент 25; а ввиду отсутствия сигнала с элемента 24, элемент 25 вырабатывает снг - нал, который приведет к срабатыванию механизмом воспроизведения по команде через узел 28, При включении уз лом 28 магнитной головки 17 с одно,временной протяжкой магнитной ленты 16 воопроизводится запись звучания или звукового кода символа . Включение электромагнитных муфт 58 приво дггт. к втягиванию в полость муфт магнитных вставок 57 и к установлению штырей 56 в таком положении, при . ;котором концы их будут выступать на 0;5-1,0 мм из отверстий 55 над по перхггостью платы 54, что обеспечивает рельеф шрифта, так как набор из шести штырей может воспроизводить комбппаццю точек но азбуке Брайля.Порог срабатывания узла 28 зада; 25 ется с таким расчетом, чтобы обеспечить интервал времегпг, необходимыйг для полного цикла развертки световалоконных преобразователей, т.е, для полного оборота счетоводов 5 30 и 10. Генератор 27 импульсов предназначен для задания необходимыхшпервалов времени срабатывания узла 25; Узел 28 может быть выполнен и ниде многокоптактного электромагнитного реле, управляющего включеггнем воспроизводящей магнитной головки 17 через выход С и вкпючеггиемпитания Фотоприемников 53 через выход сг, при этом узел 28 вырабаты- дОвает короткий импульс, предназначенный для посылки по выходу Сна вход узла 26 с целью смены положения лент: 13, 16 и 50. Попаданиеэтого импульса на узел 25 не нарушает его функционирования, а длянредотвращеггия связи блока 28 с элементом 24 введен элемент 29. Диаграммы 30 и 31 представляют сигналы, поступагощие на вход электронной схеггы в случаях одинаковых и неодинаковых символов в рабочем и эталонном каналах, диаграммы 32 и 33 показывают нормированные сигналы, снимаемые с выходов усилителей 19 н 20, диаграмма 34 представляет так товые импульсы, диаграммы 35 и 36, иллюстрируют результаты преобразова -Гр афик 39 показывает нарастание управляющего напряжения в узел 25 после его запуска. Пуггктирной прямой показан пороговый уровень достюке; - ние которого является критерием; установления тождественности сличаемых символов и при котором с узла 25 постугает командный сигнал на узел 28, который виггочает исполнительные механизмы звукового и тактильного каналов . График 40 изображает изменеггие коллекторных токов транзисторов Тг и Т симметричного триггера, причем через г.гг и г обозначегы токи первого и второго транзисторов соответственно,Допустим, что геркон 49 работает на разггыгсаггие, а триггер узла 26 находится в таком состоянии, что через обмотку соленоида 43 протекает ток, Б э гом случае двигатель 42 будет вклгочегг и механическая система 1 госпроггзведегппг отключена, а система считывания. будет функционировать. При каждом поступлении сигнала с эггеггента 24 на узел 26 (что является следствием несоотггетствия в изображегпггг некоторых участков изображения сравниваемых символов) триггер узла 26 изменяет свое состояние. При этом согласно графику 40 ток через обмотку соленоида 43 выключается, а через обмотку соленоида 44 гггслюпггсн, одновременно питание двигателя 42 будет включено, и это вызовет поворот диска 41 на 180, после чего соленоид 44 с протекающим через него током займет положение напротив геркона 49, в результате чего двигатель 42 остановится вследствие разрыва цепи питанггя. Дпя функционирования узлов считывания и воспроизведения необходимо установить кинеггатику поворотного механизма таюы образом чтобы поворот па 180 соответствовал шагу перемещения ленты 13 на высоту изображения символа, синхронному перемещению ленты 16 на длину записи соответствующего звука, ггентьг 50 на расстоянге соответствуго1242998 щее лпейному .размеру изображения буквы точечного шрифта.При сопоставлении сигнапов от опорного и анализируемого символов проводится анализ по 1 всей площади занимаемой символом. В электронную схему устроиства введен блок узел 25, которьй включает управление уз" лом 28 через интервал времени, равньй времени полного оборота свето О вода 5 и 10, т.е. после полного цикла сканрованя торцов всех световолокон 4 и 11,С помощью ленты 50 с отверстиями 51 производится проецирование свето ного пучка от источника света 52 па окна Фотоприемников 53, оторьевключают соответствующие обмотки муфты 58, Воспрозведене рельефа буквенно в цифрово шрифта Брайля на 20 плате 54 осуществляется путем синхронизированного с лентой 13 скачкообразного перемещения ленты 50. 2. Устройство ч а ю щ е е с я ботки информации усилители, входы, причем непрозрачная лента с отверстияли лехачески связана с лентоФормула из обрет ения 25 1. Устройство для считывания и распознаваня символов, содержащее волоконно-оптические преобразователи со сканирующими элементами, блок памяти эталонов ц Фото;риемники, подключенные к входам блока обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства электронно-оптические преоб 35 разователи выполнены в виде колец, на внутрених цилиндрических поверхностях которых равномерно по окружности расположены выходые торцы световодов преобразователей, входные ,торцы которых сгруппированы в виде матрицы на двух плоских прямоугольных площадках, сканирующие элементы выполнены в виде Г-образных световодов одни торцы которых оптически связайь с вьходныл торцами световодов преобразователей, а другие - с соответствующими фотоприемниками, причем одна из прямоугольных площадок соответствующего волоконпо-опти ческого преобразователя оптически связана с блоком памяти эталонов,по п,1, о т л итем, что блок обра55содержит пороговыекоторых являются входами блока, два элемента И-НЕ,элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, генератор импульсов, формирователь импульсов, узел синхронизации и узел управления, выходы пороговых усилителей подключены к однимиз входов элементов И-НЕ, друпевходы которых, объединенные междусобой, являатся тактовым входом бло.ка, а выходы подключены соответственно к входам элемента И и элементаИЛИ, выход которого соединен с входомфорлрователя импульсов, выход которого одключен к входу узла управления и первому входу элемента задержки, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом элемента И и выходом генератораимпульсов, а выход подключен к входуузла синхронизации, один из выходовкоторого соединен с первым входомэлемента задержки, а другие выходыи выходы узла управления являютсявыходамп блока,3. Устройство по пп1 и 2, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что блок памяти эталонов содержит лентопротяжный механизм, прозрачную ленту сэталошьл масками, магнитную ленту и магнитную воспроизводящую головку. 4. Устройство по пп,1-3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что узел управления содержит электродвигатель, на вал которого насажен диск с расположенными на нем электромагнитными элементами, например соленоидами, и коммутирующий элемент в виде геркона, связанньй с соленоидами, при. чем контакты геркона включены в цепь питания электродвигателя, механически связанного с лентопротяжным меха- излом блока памяти эталонов.5. Устройство по пп,1-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит блок воспроизведения шрифта Брайля, выполненный в виде платы с отверстиями, в которых свободно расположены штыри с магнитными насадками,связанные с электромагнитными муфтами, и узел формирования шрифта Брайля, содержащий оптически связанные источник света, непрозрачную ленту с отверстиями и фотоприелкипротяжным механизмом блока памятиэталонов, 12 л 2998,Производственн играфическое предприятие, г, Ужгород 8/50 ТиражНИИПИ Государственпо делам изобретени33035, Москва, Жмитета ССкрытичская наб, д. 4