Система для автоматического распознавания графических изображении

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

М,К.СО6 SHOO

Заявлено 08.VI. 1966 (¹ 1382055/18-24) Зависимый от патента №

Гасударственный комитет

Совета Инннотроа СССР по делам изооретений н открытий

Опубликовано 12Л1!.I973. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 27Х1.1973

УДК 681 327.12(088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Шарль Коореман и Жаи Хейнищ (Франция) Иностранная фирма

«Сосьете д Электроник э д Отоматизм А. О.» (Франция) Заявитель

СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПОЗНАВАНИЯ

ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИИ

Известны системы для автоматического распознавания графических изображений, содержащие фотоэлектрическое считывающее устройство с мозаикой фотоэлементов, выходы которых через усилители считывания, распределитель и функциональные преобразователи связаны со входами амплитудного дискриминатора, подключенного к логической схеме фиксации сигнала, и счетчик импульсов и позволяющие считывать и распознавать графические изображения, нанесенные на непрерывно движущийся носитель.

Предлагаемая система отличается тем, что содержит аналоговое запоминающее устройство, входы и выход которого связаны с соответствующими выходами амплитудного дискриминатора, Кроме того, система отличается тем, что между носителем и мозаикой фотоэлементов установлено качающееся зеркало, смещающее изображение в направлении, перпендикулярном направлению движения носителя, со скоростью, значительно превышающей скорость

его перемещения. Зеркало установлено на конце образующего крутильный маятник стержня, »а другом конце которого закреплена пластинка, изготовленная из листового металла и

-::МЛ

Взамен ранее изданного

373975 помещенная в зазор электромагнита, возбужденного высокочастотными колебаниями, Кроме того, система отличается тем, что узел возбуждения электромагнита выполнен в

5 виде источника света, световой луч которого направлен на отражающую поверхность качающегося зеркала, противоположную поверхности, передающей изображение на мозаику

Один фотоэлемент принимает обращенный от

10 зеркала световой луч и через усилитель подключен к полосовому фильтру, настроенному на частоту колебаний зеркала. Выход полосового фильтра через регулируемое фазосдвигающее устройство и усилитель также соединен

15 с обмоткой возбуждения электромагнита.

Кроме того, с целью обеспечения постоянства амплитуд колебания зеркала в узле возбуждения электромагнита установлен второй фотоэлемент, отстоящий на определенном расстоянии от первого и соединенный через усилитель и фильтр с усилителем, выход которого подключен к обмотке возбуждения электромагнита.

Предлагаемая система отличается также тем, что для осуществления коррекции смещения центра изображения относительно центра мозаики фотоэлементов на оптическом пути проектируемого на мозаику изображения уста373975

15 ный нулю. Таким образом, усилители 14 подают составляющие от х«по х„и через ассопиирующие инверторы 15 — составляющие от — х«по — х„к распределителю Iб, который

20 направляет их на входы преобразователей 17 распознающей функции, число которых равно числу распознаваемых символов. Показываемая на каждом преобразователе"функция отлична и характерна для одного из символов, 25 При тождестве объявленного символа и символа считанного на выходе преобразователя 17 появляется напряжение, которое для данной линейной функции имеет максимальное значение, явно превышающее любое напряжение, 30 подающееся тем преобразователем, для которого тождества установлено не было.

Если бы считывание символа происходило при полной его неподвижности и точной центровке в окне 4, то достаточно было бы подать

35 выходные напряжения U«, Uz,..., У„функциональных преобразователей 17 на амплитудный дискриминатор 18 наибольшего из этих напряжений.

Возбуждение выходного канала дискримина40 тора, осуществляемое под воздействием генератора развертки 19, временно регистрируется возбуждением моностабильного мультивибратора 20.

Поскольку в рассматриваемой системе сим45 вол передвигается в окне 4, он будет центрирован лишь в течение очень короткого момента в направлении своего перемещения. Сам сигнал наибольшей амплитуды будет максимальным лишь в этот момент, и поэтому во

50 избежание возможно ошибочного его толкования к дискриминатору 18 добавлено аналоговое запоминающее устройство 21, записывающее и сохраняющее до своего возвращения в исходное положение наибольшее значение

55 входного сигнала.

В процессе перемещения носителя могут возникать смещения центра изображения в направлении, перпендикулярном к направлению движения носителя. Кроме того, сами символы

60 могут быть изображены на носителе сосмещением в том же самом направлении. Для того, чтобы переносимый на мозаику образ каждого символа был центрирован в любой момент его обработки считывающим устройством, зер65 калу 9 придается качающееся движение. Для новлено зеркало с регулируемым уклоном, управляемое сервомеханизмом, сигналы на который поступают с корректирующего устройства, соединенного с фотоэлементами мозаики, и тем, что для учета расстояния между изображениями в корректирующее устройство введен элемент кратковременной памяти (конденсатор), приводимый в исходное состояние ключом, управляемым сигналом наводки зеркала, а для повышения надежности коррекции центрирования строки введена дополнительная система центрирования с автономным корректирующим устройством и общим с основной системой сервомеханизмом и зеркалом с регулируемым уклоном.

Кроме того, система отличается тем, что дополнительное корректирующее устройство содержит, по крайней мере, один, ряд фотоэлементов, выходы которых через блок регулировки зеркала соединены с соответствующим входом сервомеханизма, причем ряд фотоэлементов расположен выше фотоэлементов мозаики по направленгпо перемещения изображения.

Такое выполнение системы позволяет в целом повысить скорость и надежность распознавания графических изображений, считываемых с непрерывно движущегося носителя.

На фиг. 1 изображена общая функциональная схе;,«а предложенной системы; на фиг. 2— общая блок-схема считывания графиче «.ux изображений и коррекции их положения относительно центра мозаики фотоэлементов; на фнг. 3 — — схема узла возбуждения электромагн««тз, обеспечивающего перемещение качающегося зеркала; на фиг. 4 — схема корректирующего устройства; на фиг. 5 --- блок-схема регулирующего сервомехаш«зма; «а фиг. 6— блок-схема блока регулировки считываюс«его зеркала.

Считыв ние графических изображений 1, нанесенных на опоре или документе 2, пропускаемом по направлению стрелки х в проходе 8 считывающего устройства, происходит каждый раз, когда символ проходит в окне 4, которое освещается световым лучком от источника света 5, фокугированнь«м на входе световода оптической системой б. Зеркало 7 способствует . фокусировке светового потока от источника света 5 на оптической системе 6. В случае необходимости, несколько таких освеща«ощих устройств могут работать совместно, чтобы фокуснро««ать лучи света на окне 4.

0rp «æåííü«««луч света передается оптической системой 8 на зеркало 9, которое через прн «му 10 подает его на мозаш у 11 таких датчиков, как, например, фотодиодов, через линзу поля 12 н через обьективы 18, число которых равно числу элементов в мозаике. Следует отметить, что предпочтительно эти объективы долж««ы прилег:«ть в стык один к другому; между ними н фотодиода«,.««расположены сферические или параболические зеркала, каждое из которых направлено на соответствующий фотодиод и через центральную щель дает

4 пропуск световому лучу, что позволяет избежать световых потерь. Образ проходящего в окне 4 символа формируется на мозаике 11 и также передвигается по ней.

Следовательно, каждый фотодиод подает ток, в любой момент пропорциональный среднему значению получаемой им освещенности.

Эти сигналы образуют составляющие сигнала считывания и индивидуально подаются на равное число усилителей 14, которые не передают постоянную составляющую, а известной системой восстановления постоянной составляющей подводят основания сигналов, соответствующих уровню белой части бумаги, под один стационарный потенциал, в даном случае рав373976 этого зеркало монтируется на конце стержня

22, соединенного с качающейся пластиной 28 электромагнита 24, катушка которого питается высокочастотным током от генератора 25. На колебание, вызванное прохождением символов в окне 4, накладывается таким образом, колебание, вызываемое колебаниями зеркала 9, при достаточно высокой частоте, чтобы символ в любой момент был полностью центрирован в окне 4 в процессе считывания. Это в сочетании с дискриминатором 18 и аналоговым запоминающим устройством 21 обеспечивает повышение надежности реакции распознающей системы. Стержень 22 зеркала 9 фактически представляет собой крутильный маятник, на одном конце которого находится выемка, принимающая зеркало, а на другом конце — пластина 23, состоящая из нескольких слоев листового металла частота генератора 25 настраивается так, чтобы передавать этой подвижной части устройства переменный вращающий момент на частоте самого кругильного маятника. Примерно в своей середине стержень 22 имеет опору, так что от резонанса тре-, буется лишь минимальная энергия, чтобы привести в действие подвижную часть устройства и поддерживать ее колебания.

Ка>кдый пз моностабпльных мультивибраторов 20 логической схемы фиксации сигнала действует как импульсный селектор. Каждый из пих, возвращаясь в исходное положение, приводит в действие мультивибратор 26 с двумя устойчивыми состояниями. В свою очередь, каждый импульс, приходящий от дискриминатора 18 к мопостабпльному мультивибратору 20, возврагцает в исходное положение тот пз мультивибраторов 26, который находится в действии. ибо все выходящие из дискриминатора импульсы через сборку 27 и шину 28 подаютси па входы мультивпбраторов 26, приводя их в исходное состояние. Каждый мультивибратор 26 возбуждает своим рабочим, например «верхним», выходным напряжением вход на схеме совпадения (логическая схема

«И» 29). Для выдачи разрешения на передачу сигнала распознавания, представленного рабо.чим положением одного пз мультивибраторов

26 на соответствующем выходе 30, необходимо, чтобы схема «И» 29 получила разрешающий передачу импульс. Такой импульс по шине 81 передается от счетчика 32, когда он достигает своего максимального отсчета и самостоятельно возвращается в исходное положение (например, ответвлением своего выхода па вход сброса на нуль через схему задержки 83). В счетчик 32 поступает всякий импульс, выходящий из сборки 27, который сбрасывает его ua нуль при каждой выдаче дигкримппатором !8 предложения о распознавании. После сброса счетчик начинает отсчитывать импульсы, передающиеся ему по шине 34. 1 слп oil достигнет макспмальпого своего отсчет» прежде, чем получит от сборки 27 другой импульс сброса на нуль, то распознавание, предложеtlll()l. . и начале его отсчета вступившим в действие мульти40

42, являющийся генератором стандартных импульсов заполнения счетчика 82. При каждом цикле заполнения счетчика 32, число импульсов, выдаваемых генератором 42 па шину 34, должно быть таким, чтобы счетчик мог всегда достигать своей максимальной емкости для автоматического возвращения к исходному положению в момент, когда считываемый символ оказывается центрированпым на мозаике 11.

Время заполнения емкости счетчика должно находиться между нижним пределом 1„, п ссрединой верхнего предела t,» интервала времени, который отделяет моменты центрирования двух последовательных символов (пределы определяются крайними значениями шага символов на документе) . Пусть будет td время заполнения емкости счетчика, а 1,« — момент подачи на выход дискриминатора импульса считывания от генератора развертки

19. Напря>кенпем на этом выходе предлагается распознавание символа, в этот момент проходящего в окне 4, и отменяется всякое показанне HB одном нз мультивпбраторов 26 со сбросом на пуль содержимого счетчика. Счетчик вновь вступает в действие, тогд» как мультивибратор 26, соответствующий возбужденному выходному каналу, объявляет предложенное распознавание. Распознавание состоится во время 1«+4, если счетчик закончит весь вибратором 26, с задержкой моностабильного мультивибратора 20, подтверждается переносом состояния мультивибратора 26 на соответствующий выход 80.

Счетчик 82 должен получить импульсы со скоростью, соответствующей скорости по> вления символов в окне 4 и, следовательно, скорости продвижения документа 2 в проходе 3 считывающего устройства. Если эта скорость

1р, достаточно постоянна во времени, то возбуждающие счетчик импульсы могут поступать от генератора развертки 19, неизменно настроенного на эту опере>каюнсую скорость В противном случае, надо пользоваться схемой — гепе15 ратором импульсов, связанным с опережающей скоростью документа. Например, проход, по которому перемещается документ, удлиняется так, чтобы образовать окно 85, на которое направляется световое пятно электроннолучевой трубки 86. Световое пятно фокусируется оптической системой 37 на миру 38, на которой нанесены равноотстоящие одна от другой черты. Сфокусированное на мире световое пятно принимается оптической системой

39 и фокусируется на фотоэлемент 40, ток которого усиливается в усилителе 41. Перемещение светового пятна связано с перемещением кромки документа, и при каждом движении па один шаг миры образ пятна перешагнет одну черту, в результате на выходе усилителя 41 появится последовательность импульсов, количество которых в единицу времени будет пропорциональным скорости передвижения документа. Каждый из импульсов, сформированных усилителем 41, будет запускать генератор

373975

У свой отсчет. Это покажет, что именно центрированный символ вызвал предложение к распознаванию, которое было подтверждено импульсами от генератора развертки 19.

Как правило, после распознавания символа в момент t никакого другого предложения к распознаванию не должно поступать прежде, чем не пройдет интервал времени, хотя бы равный 1,«+1. Если же такое предложение поступило бы в момент t>, находящийся в пределах от 1А до 1.«+4„то решение поступило бы лишь после интервала времени t.,т. е. в интервал времени ty+t.,ñëåäóþùèé за интервалом 1, +1. Поскольку предложение это ошибочно, один из импульсов генератора развертки 19 вызвал бы до выдачи решения новое предложение к распознаванию, отменяющее предыдущее. Слежение световым пятном за передвижением края .документа в окне 85 начинается на выходе усилителя 41, откуда напряжение по шине 43 подается на сумматор 44 и противодействует контрольному напряжению на входе 45, пропорциональному среднему значению освещенности фотоэлемента 40, когда световое пятно находится между чертами миры. Выходное напряжение сумматора 44, являющееся сигналом управления пятном, проходит через передаточный каскад 46 на сервоусилитель 47, управляющий дефлектором 48 электроннолучевого пятна.

Бег светового пятна не должен начинаться, пока в окне 85 не покажется передняя кромка документа. С этой целью действие передаточного каскада 46 задерживается до тех пор, пока оба элемента 49, работающие совместно с окнами 50 по ту и по другую сторону окна

85, будут оставаться освещенными за счет двух не изображенных на чертеже и скрытых проходящим документом источников. Задерживающий сигнал подается от логической схемы «И» 51 по шине 52 к передаточному каскаду 46, изолирующему в этот момент сервоусилитель 47, который возвращается в исходное положение, подводя таким образом к левому краю окна 85 световое пятно, бывшее в блокированном состоянии на правом краю окна до выхода документа по завершении им прохода в окне 85.

Кроме того, в случае надобности можно установить дополнительную регулировку яркости пятна. Для этого выходное напряжение сумматора 44 в момент нахождения светового пятна на прозрачной области миры подается передаточным каскадом 58 на блок памяти 54 типа конденсатора, усиленное выходное напряжение которого питает управляющий электрод яркости 55 электроннолучевой трубки 36. Когда документ показывается в окне 35, действие передаточного каскада 58 задерживается измененным состоянием выходного напряжения схемы <И» 51, и световое пятно сохраняет яркость, определенную содержанием блока памяти 54.

Вместе с тем, чувствительность фотодиодов мозаики может быть в значительной мере раз8 личной как по значениям в самой мозаике, так и во времени (если с самого начала они выбирались по признаку хорошего подбора их чувствительностей). В таком случае представS ляется возможным и даже выгодным автоматически регулировать усиление на усилителях

14 путем периодической и автоматической регулировки усиления на таких оптических сигналах, как сигналы от миры с черными и беlo лыми полосами, которая могла бы составить фон наблюдательного окна 4 и автоматически появлялась бы между моментами прохода документов в окне. Для этого в цели 56 обратной связи усилителей 14 введены схемы 57, ко.

1з торые вступают в действие, когда в проходе считывающего устройства не пропускается документ при выдаче разрешающего сигнала схемой «И» 58, на которую по шинам 59 и 60 поступают выходные сигналы от двух фото20 элементов 61, совместно работающих с подсобными освещенными щелями 62 прохода 3, расположенными по ту и по другую сторону окна

4 по отношению к направлению движения документов. Для введения в действие схем 57

2s требуется освещение обоих фотоэлементов 61, в то время как мира, составляющая фон окна

4, проектируется на мозаику 11 (в случае необходимости мира может быть помещена в любом другом месте при условии, что ее изображу жение будет проектироваться только между интервалами времени считывания символов).

Каждая из схем 57 обнаруживает, затем сравнивает данное выходное напряжение соответствующего усилителя 14 с постоянным ч5 контрольным напряжением, подаваемым от схемы «И» 58 по шине 68, и, таким образом, подает корректирующее напряжение, которое используется для регулирования усиления одного или нескольких каскадов. усилителя, при4О ближая его выходное напряжение к значению, близкому к контрольному.

Развертка считываемых и распознаваемых символов с.предварительным центрированием последних осуществляется посредством схем, изображенных на фиг. 2. Документ или почто- вый конверт пропускается между ремнями 64 и 65 в передней части чертежа с тем, чтобы выйти с противоположной стороны, Нижний край равномерно пропускаемого документа можно считать направляемым, хотя и без особой точности, Нижняя часть документа, несущая строку графических изображений, предназначенных к считыванию и распознаванию, проходит за окном 4, образ которого проекти55 руется на мозаике 11 оптико-электрического преобразователя посредством оптической системы, включающей объектив, соответствующую угловую апертуру бб, отражающее зеркало 67, качающееся зеркало 9 и линзу поля 12. д» Свет поступает от освещающего устройства 68, включающего, например, две небольшие прямые трубки, вставленные в непрозрачную пластинку 69, в которой просверлено окно 4 для считывания и которая посредством не изобра65 женных на фиг. 2 отражателей обеспечивает

10

05 равномерное освещение документа на уровне окна 4. Это окно как источник света для проектирования изображений на мозаику из фотодиодов имеет равномерную освещаемость (при отсутствии документа и нанесенных иа него символов). Цифрой 70 обозначается совокупность схем, обеспечивающих распознавание изображений и показанных на фиг, 1.

Роль зеркала 67 двоякая: во-первых,оноотражает свет на качающееся зеркало 9, которое направляет его на мозаику 11 преобразователя; во-вторых, его угловое положение регулируется двигателем 71 с приводом от сервомеханизма 72, получающего для правильной установки изображений, проходящих в окне 4, сигналы команды с выхода 78 устройства 74, которое выдает эти корректирующие сигналы от шунтов на выходах мозаики преобразователя.

На поверхность зеркала 9, противоположную той, на которую падает свет от окна4, направляется световой пучок от источника света 75, Обе стороны зеркала 9 посеребрены, и луч, отраженный от источника света 75, подается на два фотодиода 76 и 77, выходные напряжения которых усиливаются соответственно усилителями 78 и 79 (см. фиг. 3). 3а усилителем 78 расположен полосовой фильтр

80, настроенный на частоту колебаний подвижной части касающегося зеркала 9, за фильтром расположено регулируемое фазосдвигающее устройство 8(для возбуждения усилителя 82. Устройство, состоящее из усилителя 78, полосового фильтра 80 и фазосдвигающего устройства 81, обозначено цифрой 83 на фиг. 2, Своим выходным напряженнем усилитель 82 питает обмотку электромагнита 24, колеблющаяся пластина 23 которого механически соединяется с качающимся зеркалом 9. Выходное напряжение усилителя 79 фильтруется схемой 84 и подается на усилитель 82 в качестве напряжения, автоматически регулирующего, коэффициент усиления. Это позволяет поддерживать равномерную амплитуду колебаний зеркала 9 и приводит к тому, что последнее возбуждает- ся при постоянной частоте и постоянной амплитуде без риска смещения в рабочем состоянии.

Для центрирования распознаваемых символов, т. е. для их проектирования на мозаику 11 так, чтобы центр символа совпадал бы с центром мозаики, предлагается оказывать воздействие не на реальное положение, занимаемое несущим символы документом, а на образ его, проектируемый на зеркало 9. Это осуществляется регулированием угловой наводки зеркала 67. (Всвязи с этим, высота окна

4 должна превышать высоту самого изображения по ту и по другую сторону среднего

«иормального» положения, которое должно было бы занимать любое, проходящее в окне иэображение). Следует отметить, что для такого рода корректирования, и каким бы то ни было изображение во время вертикального его колебания на мозаике под воздействием качающегося зеркала, оно будет центрировано в вертикальном направлении каждый раз, когда равное число линий мозаики окажется в таком же состоянии по ту и по другую сторону средней горизонтальной линии мозаики, Это положение учитывается корректирующим устройством, ибо для каждой линии мозаики в нем образуется сигнал соединения всех входящих в эту линию фотодиодов и выдается аналоговое напряжение, сигнализирующее о наличии хотя бы одного «черного» элемента в линии или отсутствии его. Пусть будет j число линий в мозаике, фиктивно обозначенных 1ь j2> ja Устройство должно подавать сигнал, суммирующий сигналы соеди.нения линий от по п/2, с одной стороны, и сигнал, суммирующий сигналы соединения линHH с (п/2+1) по Il,— с другой (это означает, что п — величина четная,,иначе, серединная линия остается без развертки и подаются сигналы, суммирующие сигналы соединения линий от 1 по (п — 1)/2, с одной стороны, и сигналы соединения линий от (n+3)/2 по и, с другой). Противопоставляя оба эти суммирующие сигнала, получают сигнал, измеряющий нарушение центровки образа символа на мозаике, и, исходя из этого сигнала, вводится в действие устройство, подающее команду на корректирование центровки двигателю 71, который управляет угловым передвижением отражающего зеркала 67.

Что касается такого устройства (см. фиг. 4), то оно может быть выполнено следующим образом: ji, jg,...,j y, 1„, обозначают схемы

«ИЛИ», стоящие на выходах фотодиодов горизонтальных линий мозаики, Сигнал с каждой из схем «ИЛИ» подается на свой компаратор 85, где сравнивается с пороговым значением напряжения U и передается компаратором лишь в том случае, когда его напряжение превзойдет «пороговое» (для устранения возможным шумов и помех, возникающих, например, в связи с неровностями окраски несущего изображения документа), Каждая пороговая схема (компаратор) 85 подает сигнал на вход схемы обнаружения наличия или отсутствия хотя бы одного «черного» элемента в линии. Схема обнаружения включает две схемы совпадения (схемы «И») 86 и 87.

На любую схему «И» 86 подается на входе напряжение — U, а на любую схему «И»

87 — напряжение, равное по величине, но обратной полярности +U. Выходные напряжения схем «И» 86 и 87 всякой схемы обнаружения подаются на вход схемы «ИЛИ» 88 и через суммирующее сопротивление 89 — на вход суммирующего усилителя 90. В верхней половине чертежа (см. фиг. 4) выходное напряжение каждой из схем 85 используется как разрешающий сигнал для схемы «И» 86 и как запрещающий для схемы «И» 87. В нижней половине чертежа 3ТН условия инверсируются, что и объясняет условие противопоставления выходных напряжений сигналов схем

Зп975

«ИЛИ» (j, ..., j„) в верхней и нижней половинах мозаики. Действительно, в верхней половине наличие в линии «черного» вызовет подачу напряжения — U на вход суммируюшего усилителя 90, тогда как отсутствие в 5 линии «черного» вызовет подачу напряжения +V на вход этого сумматора; условия эти будут обратными в нижней половине мозаики, что вызывает потребность в противопоставлении (или вычитании). 10

Ввиду того, что каждое изображение передвигается по мозаике и что изображения отделены друг от друга расстоянием, которым нельзя пренебречь, результаты суммирования следует вводить в оперативное кратко- 1S временное запоминающее устройство, т. е. для простоты в кратковременную память, выполненную на конденсаторе 91. На зажимах конденсатора 91 возникает таким образом заряд, представляющий среднюю величину относи- 20 тельного. смещения изображений в окне Ф.

Конденсатор 9(может заряжаться только тогда, когда «открыт» выключатель 92, шунтированпый между массой и отводом последовательного сопротивления 98 между выходом усилителя 90 и одним из электродов конденсатора 91. При каждом «закрытии» выключателя 92 конденсатор 9(разряжается.

Напряжение — пусть U, возникающее на зажимах конденсатора, может быть либо по- 30 ложительным, либо отрицательным, в зависимости от направления смещения центра, которое обнаруживается описанными выше схемами. В зависимости от этого направления двигателю 71 придается соответствующее корректирующее вращение, поэтому напряжение

U, подается на входы двух схем 94 и 95, соответственно получающих на других входах напряжения разрешающей способности

--U и +И. Если напряжение U> ìåíüøå 40 — V, то, разумеется, смещение центра будет, например, положительным, и схема 94 выдаст на выходе напряжение определенного значения (которым может оказаться само напряжение — И), если, наоборот, У„больше+И, го 45 схема 95 выдаст на выходе напряжение опрелеленного значения (которым также может быть напряжение — U при простой перемене полярности напряжения +U в этой схеме).

Выходные напряжения схем 94 и 95 посредствол передаточных каскадов 96 и 97 возбуждают моностабильные мультивибраторы 98 и

99, которые, в свою очередь, с некоторым дополнительным заранее определенным замедлением т возбуждают два других моно- у стабильных мультивибратора 100 и 101 соответственно.

Выходные напряжения мультивибраторов

98 и 101 подаются на вход схемы 102, а выходные напряжения мультивибраторов 99 и 60

100 -- на вход схемы (08. Выходные же напряжения схем 102 и 108 управляют передаточными каскадами 104 и 105, на вход которых подаются соответственно напряжения

+ V и — U. Выходные напряхсения передаl2 точных каскадов 104 и (05 подаются, в свою очередь, на вход схемы 106 и через нее — на вход сервомеханизма, при этом контакт-инвертор 107 сервомеханизма займет верхнее положение при считывании изображений в окне 4.

Кроме того, выходные напряжения схем

102 и 108 подаются на вход схемы «ИЛИ»

108 и возбуждают моностабнльный мультивибратор 109, выходное напряжение которого по шине 110 направляется .иа входы управления передаточных каскадов 96 и 97 и по шине 111 — на вход моностабильного мультивибратора 112, выходное напряжение которого используется в качестве управляющего сигнала выключателя 92. Когда напряжение U на зажимах конденсатора 91 выходит из

«вилки», определяемой напряжениями — U и

+ V> —, и, следовательно, необходимо корректировать положение зеркала 67, то, с одной стороны, должны быть блокированы передаточные каскады 96 и 97 после возбуждения мультивибраторов 98 и 99 (это обеспечивается введением в действие моностабильного мультивибратора 109, который до этого на своей шине 111 давал пропуск на передаточных каскадах), с другой стороны, должен разрядиться конденсатор 91 закрытием выключателя 92, что обеспечивается вступлением в действие моностабильного мультивибратора

112, передающего тогда команду этому выключателю по шине 1(8. Управление выключателем 92 осуществляется также и от триггера 114, управляемого, в свою очередь, от сборки 27.

С выхода триггера 114 предусмотрен отвод сигналов на шину 115 управления контактоминвертором 107. Контакт-инвертор 107 состоит из двух передаточных каскадов (на фиг. 5 они опущены), причем вход одного из них соединен с выходом 78, а вход другого— с выходом усилителя 116. Напряжение с шины

115 подается на оба каскада с тем, чтобы обеспечить пропускаемость того из них, вход которого соединен с выходом 78, и блокировать другой, когда работает триггер 114, и обратно: затормозить каскад, связанный с выходом

78, и обеспечить пропускаемость другого каскада, когда триггер (14 находится в состоянии покоя.

Такой сервомеханизм двойного действия управляет при каждом из состояний контактаинвертора (07 наводкой зеркала 67. Для того, чтобы могли состояться и считывание, и его корректирование, зеркало 67 должно быть при появлении изображений в окне 4 соответствующим образом установлено (перед операцией считывания).

Для управления такой предварительной наводкой зеркала 67 в пластинке 69 на краю, противоположном тому, где проделано окно

4, т. е, не доходя до окна 4 в направлении пропуска документов ремнями 64 и 65,— проделано окно 117, которое находится в рабочей связи с освещающим устройством н

373975

10

l5

25

65 объективом 118 апертуры, достаточной для того, чтобы системой стационарных отражающих зеркал 119 и 120 проектировать через коллиматор 121 образ окна на столбец фотодиодов 122. Выходные напряжения на фотодиодах столбца комбинируются блоком 128 регулировки зеркала, который с выхода 124 подает сигнал команды на сервомеханизм, регулирующий наводку зеркла 67, так, чтобы в большей или меньшей мере выполнить условие, предъявляемое к центровке строки изображений на мозаике 11.

Блок 123 должен обеспечивать распознавание положения образа изображения в столбце фотодиодов 122. Эта проблема аналогична проблеме распознавания изображения, поэтому блок включает в себя (см. фиг. 6) на выходах распределителя 125 напряжений фотодиодов 122 ряд функциональных преобразователей 126, каждый из которых объявляет функцию, распознающую положение образа графического изображения.

Напряжения с выходов функциональных преобразователей 126 подаются иа вход схемы «ИЛИ» 127 с тем, чтобы оперативное аналоговое запоминающее устройство J28 приняло и сохранило в памяти наибольшее значение выходных напряжений функциональных преобразователей. При считывании запоминающего устройства, его содержимое одновременно сравнивается в дискриминаторах

129 со всеми — и с каждой в отдельности— величинами напряжений на выходах функllHoHaJlbHblx преобразователей. Поэтому моностабильные мультивибраторы 130 временно возбуждаются, когда на каком-либо сравнивающем канале выходное напряжение преобразователя оказывается равным пиковому выходному напряжению аналогового запоминающего устройства 128. Во избежание возможности двойного распознавания, т. е. фактически, чтобы различить два канала, которые могли бы одновременно получить возбуждение, выходные напряжения моностабильных мультивибраторов 130 подаются на схему 131, которая производит логический выбор, уточняемый далее и в результате такого выбора обеспечивает открытие передаточного каскада 182. С каскада 132 полученный таким образом сигнал поступает на дешифратор 133, т. е. иа переводную таблицу, которая через передаточные каскады 134 вводит поданный таблице код в двоичный регистр 135. К регистру присоединен аналогоьый двоичный дешифратор 136 обычного типа, подающий сигнал на схему 137, которая является фактически частью входных схем сервомеханизма 72 (см. фиг. 5).

В этом сервомеханизме контакт-иивертор

107 находится тогда в положении «киизу» (документ не считывается, иначе ие может .остояться предварительная установка в заданное положение), поэтому входной сигнал усиливается в усилителях 116 и и 188, чтобы привести в действие двигатель 71. Устанавли14 ваются две петли отрицательной обратной связи, одна — от тахогенератора 139, другая— от потенциометра 140, для того, чтобы одна из схем 141 выдала передаточному каскаду 137 сигнал автоматического регулирования как по скорости перемещения зеркала, так и по приведению его в заданное положение. Двига тель 71 останавливается как только достигается равновесие, т. е. как только окажется урегулированным угловое положение зеркала

67 с тем, чтобы позднее, при проходе документа в окне 4, передаваемый на мозаику 11 образ текста был в значительной мере центрирован. Положение двигателя не изменяется до тех пор, пока не изменится содержание регистра 135, следовательно, выходное напряжение дешифратора 186.

Дешифратор должен выдавать сигналы только тогда, когда строка текста появляется в окне J17, т. е. когда схема «ИЛИ» 127 выдает напряжение, обнаруживающее действительное появление текста на столбце фотодиодов 122. С этой целью выходное напряжение схемы «ИЛИ» 127 подается на передаточный каскад 142, на который поступает также контрольное напряжение, или оперативное пороговое напряжение. Когда напряжение от схемы «ИЛИ» 127 превышает пороговое, то возбуждается выход на передаточном каскаде

142, в свою очередь, возбуждающий параллельно два мультивибратора 143 и 144 с двумя устойчивыми положениями. На мультивибратор 143 подается по шине 115 напряжение, значение которого указывает, происходит ли в данный момент или нет операция распознавания и считывания символов и знаков, причем напряжение поступает от триггера 114. Если этот триггер находится в состоянии покоя, то мультивибратор 143 получает разрешение на вступление в действие возбуждением выхода на передаточном каскаде 142 (без такого приказа он остается в состоянии покоя). Мультивибратор 144 вступает в действие, как только возбуждение поступает на выход передаточного каскада 142. Когда оба мультивибратора работают — и только тогда — становится пропускным передаточный каскад 145, получаюнгий от часового механизма 146 импульсы т. Кроме того, когда начинает работать мультивибратор 143, то он сбрасывает иа нуль аналоговое запоминающее устройство 128 (a также соответствующее аналоговое запоминающее устройство во втором аналогичном блоке 147).

Между входом на запоминающем устройстве 128 и выходом на схеме «ИЛИ» 127 был указан элемент задержки: его следует толковать, как запоздание, соответствующее времени настройки аналогового запоминающего устройства, а не как физический элемент схем ы.

Импульсы часового механизма /46, проходящие через каскад 145, подаются на считыиающе устройство схемы сравнения 148, на которую поступают, с одной стороны, напря15 жение от аналогового запоминающего устройства 128, а с другой — от соединительной схемы «ИЛИ» 127. Схема, следовательно, беспрерывно сравнивает со скоростью импульсов от часового механизма значения входного напряжения и выходного напряжения аналогового запоминающего устройства 128.

Наводка зеркала 67 должна происходить при распознавании расположения текста по отношению к высоте окна 117, следовательно, столбца 2 фотодиодов, Но, с одной стороны, ввиду того, что каждое изображение перемещается в окне 117, выходное напряжение на преобразователях 126 меняется во времени с максимальным значением на одной из связей с дискриминаторами 129, причем конечная геличина появляется на выходе схемы «ИЛИ» !

27 и является, следовательно, значением напряжения. хранящегося в запоминающем устройстве 128, пока увеличивается амплитуда напряжения на выходе схемы «ИЛИ» 127, с другой стороны, максимальная амплитчда напряжения, подаваемого на устройство 128, может изменяться во времени в зависимости от изображения. Как только первый символ. или изображение. пройдет окно 117, нет необходимости менять наводку зеркала 67. уже обеспеченную операцией распознавания пвохода текста, при проходе первого изображения, и, следовательно, операцией распознавания высоты текста в целом по отношению к окну 117.

Распознавание происходит за счет считывания содержания памяти в схеме 149 импульсами, выдающимися часовым механизмом 150 и проходящими через передаточный каскад 151. Передаваемый таким образом импульс вызывает считывание содержимого памяти и обеспечивает сравнение ее напряжения с напряжениями всех каналов на выходе преобразователей 126 с тем, чтобы возбудился моностабильный мультивибратор И0, который даст команду на образование в регистпе 135 ковректируюшего кода и. следовательно. на образование на выходе дешифратора

136 соответствующего напряжения, регулирующего сепвомеханизм.

Регулирование передаточного каскада 151 происходит за счет напряжения на выходе схемы сравнения 148 посредством триггера

152. Этот триггер вступает в работу под действием первого из импульсов часового механизма 146. проходящего через передаточный каскад 145. Таким образом, выдается пропуск на передаточном каскаде 151. Когда схема сравнения 148, обнаружив, что значение входного напряжения U, на аналоговом запоминающем устройстве стало ниже ранее зарегистрированного значения напряжения U„ он подает импульс, который приводит триггер 152 в исходное положение, блокируя каскад 151 и, следовательно, препятствуя какому-либо изменению в содержании регистра 135 (как известно, каждый импульс часового механизма 150 сбрасывает этот регистр на нуль, затем от45

Это логическое устройство исключает, таким образом, параллельное действие двух по- следовательных распознающих каналов за счет канала низшего ряда этой пары. В таком случае, однако, код, который вводится в регистр, определяет распознанное положение текста только с точностью до полувысоты одного фотодиода. Точность можно увеличить за счет введения одной добавочной двоичной цифры низшего разряда в регистре каждый раз, когда возбуждаются два последовательных распознающих канала, следовательно, каждый раз, когда вступают в действие два моностабильных мультивибратора 130 в двух последовательных рядах. С этой целью к схеме 131 подключают логическое устройство153, выходное напряжение которого по шине 154 направляется на добавочный передаточный каскад И4 и на каскад, регистрирующий цифру разряда более вязкого, чем цифра низшего разряда, подающаяся с таблицы кодирования

133, Это логическое устройство 153 реализует

16 крывает передаточные каскады И4 для такого рода изменения). Вернувшийся в исходное положение триггер 152 сбрасывает на нуль триггер 114, блокируя, следовательно, каскад

5 145 и прерывая работу схемы.

Чтобы предотвратить ложное срабатывание схемы (см. фиг. 6) в случае, когда символы текста оказываются не центрированными на фотодиодах, в состав этой схемы введено

10 логическое устройство, реализующее функцию

m; <.т; при 1=2,3,...,n (и — число распознающих каналов) между выходами на моностабильных мультивибраторах этих каналов с

2 по и, причем одна из схем этого устройства

15 подает просто m; при i=1 (так как в таком случае mÄ. < — — О и, следовательно, m; — — 1).

Здесь m обозначает любой выход на моностабильном мультивибраторе 130. Структура это

20 го логического устройства становится тогда ясна: оно включает число п логических схем, первая из которых выполняет операцию «И» между выходами т моностабильного мультивибратора ряда (п — 1) и т„моностабиль25 ного мультивибратора ряда п вторая — между выходами т„ моностабильного мультивибратора ряда (n — 2) и т„ мультивибратора ряда (n — 1), и т. д. Последняя из этих схем «И» выполняет логическую операиию бп тгти, а яля т» юг обеспечивается простая добавочная связь от выхода моностабильного мультивибратора ряда 1. Между прямыми выходами моностабильных мультивибраторов

130 и соответствующими входами на таблице

35 кодирования (дешифраторе) И3 установлено такое же число передаточных каскадов 132, которые, в соответствии с рядами, управляются выходными напряжениями на схемах Иl, Каскад 132, получающий напряжение m, уп40 равляется выходным напряжением схемы«И», образуя логическое произведение m„ m„, и т. д.

373975

17 функцию Х(т; f) ò; при i=»3 а, Оно включает, следовательно, ряд схем «И», работающих на прямых выходах моностабильных мультивибраторов, причем выходы берутся последовательно и попарно; суммарное выходное напряжение схем «И» проходит через логическую соединительную сеть, чтобы выдать, в случае необходимости, двоичную цифру низшего разряда в регистре 135 (двоичная цифра 1). Если возбуждается только один распознающий канал, то величина этой двоичной цифры низшего разряда будет, конечно, нуль.

При такого рода устройстве зеркалу 67 придается оптимальная наводка для считывания 15 изображений, проходящих в окне 4. В целях еще большей надежности можно удвоить действие устройства предварительной наводки и предусмотреть, в дополнение к нему, промежуточное окно 155, которое через объектив 20

156, зеркало 67, стационарное отражающее зеркало 157 и коллиматор 158 проектирует образ передвигающегося текста на второй столбец фотодиодов 159. Сигналы реагирующих фотодиодов питают блок 147, во веем 25 аналогичный тому, блок-схема которого приведена .на фиг. 6, и который поэтому обозначается на данном рисунке лишь прямоугольником, с оконечным дешифраторов1. IN, выход которого соединен с управляющим триг- 30 гером второго устройства, Триггер, описанный в первом устройстве, может служить для сброса в нуль запоминающего устройства в этом втором устройстве. Тогда, уже принудительно, возбуждением триггера второго устройст- 35 ва возвращается в состояние покоя триггер

3 первого; таким образом, первое устройство, конечные результаты которого хранятся в регистре 135 и которое тем самым сохраняет зеркало 67 в заданном им положении, пере- 40 стает действовать, пока работает второе устройство, для корректирования всяких смещений и возможных механических, сдвигов, могущих исказить результаты первого действия и, следовательно, первой наводки зеркала 45

67 после заданной.

Следует отметить, что выходы на дешифраторах первого и второго устройств предварительной наводки зеркала 67 (когда оба устройства одновременно включены в систему) 50 синхронно подают напряжение по выходам

124 и 160 на регулируемый ими сервомеханизм 72, что вполне нормально, поскольку второе устройство предусмотрено лишь для того, чтобы корректировать результаты, полученные первым, а не для того, чтобы самостоятельно совершать операцию наводки. Следует также отметить, что от конца одной операции до начала следующей, регистры обоих устройств могут оставаться в том же самом 60 состоянии, поскольку команда, подаваемая двигателю 7/ корректирующим устройством, соединенным с собственно считывающим устройством для распознавания изображений и символов, не может пнтенферировать в ре 1В зультате реверсирования связей на усилителе

138 двигателя 71.

Предмет изобретения

1. Система для автоматического распознавания графических изображений, содержащая фотоэлектрическое считывающее устройство с мозаикой фотоэлементов, выходы которых че рез усилители считывания, распределитель и функциональные преобразователи связаны со входами амплитудного дискриминатора, подключенного к логической схеме фиксации сигнала, отличающаяся тем, что, с целью повышения скорости и надежности распознавания графических изображений, считываемых с непрерывно движущегося носителя, система содержит аналоговое запоминающее устройство, входы и выход которого связаны с соответствующими выходами амплитудного дискриминатора.

2. Система по п, 1, отличающаяся тем, что между носителем и мозаикой фотоэлементов установлено качающееся зеркало, смещающее изображение в направлении, перпендикулярном направлению движения носителя, со скоростью, значительно превышающей скорость его перемещения, при этом зеркало установлено на конце образующего крутильный маятник стержня, на другом конце которого закреплена пластинка, изготовленная из листового материала и помещенная в зазор электромагнита, возбуждаемого высокочастотными колебаниями.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения постоянства частоты колебаний зеркала, узел возбуждения электромагнита выполнен в виде источника света, световой луч которого направлен .на отражающую поверхность качающегося зеркала, противоположную поверхности, передающей изображение на мозаику, и одного фотоэлемента, принимающего отраженный от зеркала световой луч и подключенного через усилитель к полосовому фильтру, настроенному на частоту колебаний зеркала, при этом выход полосового фильтра соединен через регулируемое фазосдвигающее устройство и усилитель с обмоткой возбуждения электромагнита.

4. Система по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения постоянства амплитуды колебания зеркала, в узле возбуждения электромагнита установлен второй фотоэлемент, отстоящий на определенном расстоянии от первого и соединенный через усилитель и фильтр с усилителем, выход которого подключен к обмотке возбуждения электромагнита.

5. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения коррекции смещения центра изображения относительно центра мозаики фотоэлементов па оптическом пути проектируемого на мозаику изображения, установлено зеркало с регулируемым уклоном, управляемое сервомехан..змом, сигналы на ко373975

19 торый поступают. с корректирующего устройства, соединенного с фотоэлементами мозаики.

6, Система по п. 5, отличающаяся тем, что, с целью учета расстояния между изображением, корректирующее устройство содержит элемент кратковременной памяти (например, конденсатор), приводимый в исходное состояние ключом, управляемым сигналом наводки зеркала.

7. Система по пп. I, 5 и 6, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности коррекции центрирования строки, введена допол, нительная система центрирования с автономным корректирующим устройством и общим с основной системой сервомеханиамом и зеркалом с регулируемым уклоном.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем что; дополнительное корректирующее устройство содержит, по крайней мере, один ряд фотоэлементов, выходы: которых через блок регулировки зеркала соединены с соответствую О щим входом сервомеханизма, причем ряд фотоэлементов расположен выше фотоэлементов мозаики по направлению перемещения изображения.

373975

/Л 125

Составитель В. Кудрявцев

Техред T. Куринко Корректор E. Зимина

Редактор Е. Семанова

ППП .Патент Зак. З 9

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ !730(8 Изд. Ж !392 Тираж 647 Подписное

Ш!!!ИГ!И Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5