DD150268A5

DD150268A5 - Eingabegeraet fuer handgeschriebene buchstaben,zahlen oder dergleichen

Info

Publication number: DD150268A5
Application number: DD80219297A
Authority: DD
Inventors: Ryuhei Fujita; Katsushi Kawai
Original assignee: Ryuhei Fujita
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1980-02-27
Publication date: 1981-08-19
Also published as: WO1980002337A1; EP0035036A4; CA1145474A; EP0035036A1; IT1147040B; IT8048016A0

Abstract

Ein Eingabegeraet fuer handschriftliche Buchstaben, Zahlen oder dergleichen enthaelt Sende- und Empfangsfasern, welche in Richtung auf d. Spitze eines Stiftes oder Schreibers angeordnet sind, eine Handschrift-Leseschaltung, welcher optische Signale von d. Empfangsfaser unter Verwendung von Lichtempfangselementen zugefuehrt werden und welche optische Ausgangssignale liefert, die die Handschriftrichtung angeben, ferner einen Mikrocomputer, dem die Richtungsdaten von der Handschrift-Leseschaltung sowie Zustandssignale und Konditionierungssignale von einem Symboleinstell-Tastschalter zugefuehrt werden und der die Symbolerkennungsdaten durch Verarbeitung der ihm zugefuehrten Signale entsprechend einem programmierten Symbolerkennungsalgorithmus erzeugt.

Description

12 870 57 ~⁴~ 219297

Eingabegerät für handgeschriebene Buchstaben, Zahlen

oder dgl.

Anwendungsgebiet der Erfindung:,

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät für handgeschriebene Symbole, also Buchstaben, Zahlen, Ziffern oder dgl«, und bezieht sich insbesondere auf ein Eingabegerät, mit Hilfe dessen Buchstaben und Ziffern mit der Hand geschrieben werden und welches gleichzeitig diese Schriftzeichen als optische Information feststellt und diese Information in elektrische Signale umwandelt und die diese Signale einem Computer in einem sogenannten On-Line-System zuführt.

-2iPR.198C*85i63·;:

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Es ist ein optischer Schriftzeichenleser als Eingangsgerät für übliche handschriftliche Zeichen entwickelt worden, der sich zum praktischen G_ebrauch für numerische Schriftzeichen, japanische "Kana"-Schriftzeichen oder spezielle Schriftzeichen eignet« Ferner ist ein On-Line-Schriftzeichen-Erkennungsgerät, welches eine Tafel verwendet, für frei handgeschriebene Zeichen oder Symbole entwickelt worden.

Dieser optische Schriftζeichenleser kann jedoch nur für innerhalb eines speziellen Rahmens geschriebene Zeichen verwendet werden. Das Tafelgerät ist teuer und wird außer für Spezialzwecke kaum verwendet.

Ziel der Erfindung:

Mit der Erfindung sollen die beschriebenen Mangel des Standes der Technik beseitigt werden.

Darlegung ,des Wesens der Erfindung:

Eine Aufgabe der hier zu beschreibenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Gerätes, welches Buchstaben, Zahlen oder dgl. von Hand zu schreiben erlaubt und gleichzeitig diese Handschriftinformation der Buchstaben usw. einem Computer im On-Line-Verfahren zuführt und dabei räumlich klein ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Eingabegerätes für handschriftliche Zeichen, Buchsta-¹ ben, Ziffern usw., welches nicht auf einen speziellen Schreibrahmen beschränkt ist, wie bei dem bekannten optischen Schriftzeichen-Erkennungssystem, und welches sich durch eine räumlich kleine und schnell arbeitende Datenverarbeitungs-

„ 6 -

einrichtung für die Signale auszeichnet«

Ein weiteres Objekt der Erfindung liegt in der Schaffung eines Eingabegerätes für handschriftliche Zeichen, Ziffern und dgl., welches die Zeichenerkennungsdaten bezug» lieh einer Mehrzahl von Zeichen unterschiedlicher Arten im On~Line-System einem Computer eingeben kann.

Demgemäß erlaubt die Erfindung den gleichzeitigen Vorgang des Zeichenschreibens mit einem Stift, der Erzeugung von Zeichenerkennungsdaten und der Eingabe dieser Daten in einen Computer im On-Line-System. Die Erfindung beseitigt die Beschränkung der Verwendung eines speziellen Schreibrahmens, wie bei dem bekannten optischen Zeichenerkennungssystem, vereinfacht den Aufbau im Vergleich zu dem mit einer** Tafel arbeitenden Zeichenerkennungsgerät, und ermöglicht die Erzeugung universeller Zeichenerkennungsdaten bezüglich einer Mehrzahl von Zeichen unterschiedlicher Kategorie und gibt diese Daten in einen Computer ein.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Gerät, welches Sende- und Empfangsfasern enthält, sowie eine Handschrift-Lese schaltung, der optische Signale von den Empfangsfasern über ein Empfangselement zugeführt werden und die elektrische Signale entsprechend der Richtung der Handschrift erzeugt, ferner einen Mikrocomputer, der die Richtungsdaten von der Leseschaltung, Zustandssignale und Konditionierungssignale von Symbolart-Tastschaltern erhält und Symbolerkennungsdaten durch Verarbeitung dieser Signale entsprechend einem programmierten Algorithmus für die Sciiriftzeichenerkennung liefert.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus dem Erfindungsanspruch hervor.

- 6a -

An einigen Beispielen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig. 1: einen Schnitt durch ein Eingabegerät für handgeschriebene Buchstaben, Zahlen oder dgl.,

Pig. 2t eine Unteransicht des Eingabegerätes gemäß Pig. 1,.

Pig. 3: ein Blockschaltbild einer Handschrift-Leseschaltung der Eingabeeinrichtung,

Pig«, 4: ein Blockschaltbild eines Mikrocomputers einschließlich einer Interface-Schaltung-,

Pig. 5: eine Darstellung zur Veranschaulichung der Änderung der Richtungsbezeichnungsnummern der Lichtempfangsfasern für jeden Strich,

Pig« 6: eine perspektivische Ansicht einer Eingabeeinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Pig. 7: ein Blockschaltbild einer Umwandlungseinheit für optische Information in elektrische Signale zur Verwendung bei dem Eingabegerät gemäß Pig. 6.

Pig« 1 zeigt einen Schnitt durch ein stiftförmiges Eingabegerät für handgeschriebene Buchstaben, Zahlen oder dgl.. Das Eingabegerät hat eine äußere Röhre 1, Lichtsendefasern 2, welche ringförmig im Vorderende der Röhre 1 angeordnet sind, und acht Lichtempfangsfasern 3, die innerhalb der Sendefasern 2 um einen Stift 4> wie einen in der Mittelachse der Röhre 1 angeordneten Kugelschreiber, herum angeordnet sind. Das ringförmige Vorderende der Sendefasern 2 ist auf die Spitze des Stiftes 4 gerichtet, während sie rückseitig zu einem Bündel zusammengefaßt und mit einer Leuchtdiode 2a als Lichtquelle versehen sind. Jede der acht Empfangsfasern 3 hat an seiner Rückseite ein

Lichtempfangselement 3a_#und eine Linse 3b mit verteiltem Brechungsindex am Vorderende, so daß das Bild des handgeschriebenen Buchstabens auf die Oberfläche des Lichtempfangselementes fokussiert wird. In der Mitte der Röhre 1 befindet sich eine Handschrift-Leseschaltung 5, welehe die über die Empfangsfasern 3 zum Empfangselement 3a übertragene Handschrift liest. Die Handschrift-Leseschaltung 5 enthält eine mit dem Element 3a verbundene Lichtempfangsschaltung 6, einen Wechselspannungsverstärker 7, eine Torschaltung 8, einen Detektor 9 und einen Schalterkreis 10. Da jedem der acht Empfangselemente 3a eine solche Handschrift-Leseschaltung 5 zugeordnet ist, erhält man von den acht Handschrift-Leseschaltungen 5 insgesamt acht Ausgangssignale (Oq-O-,). Ein Oszillator 11 ist über einen Stromverstärker 12 an die Leuchtdiode 2a zur Modulierung des ausgesendeten Lichtes und an die Torschaltung 8 jeder Leseschaltung 5 angeschlossen, so daß ein photoelektrischer Schalterkreis für das modulierte Licht gebildet wird (Fig. 3).

In der Mitte der Röhre 1 befindet sich ferner eine Interface-Schaltung

13 eines Mikrocomputers 14, die mit einem Zustandssignalgenerator 15 versehen ist, wie Fig. 4 zeigt. Die Zustandssignale werden aufgeteilt in ein Bereitschaftssignal 16 für die Handschrift-Eingabe, ein Strichsignal 17, welches Verbindungsteile der Symbole anzeigt, und ein Symbolschrittsignal 19, welches bei Betätigung eines Symbolschrittschalters 18 erzeugt wird. Die logische Summe der acht Ausgangssignale der Handschrift-Leseschaltung 5 wird an einer ODER-Schaltung 20 gebildet und durchläuft eine Negationsschaltung 21, wo das Bereitschaftssignal 16 erzeugt wird und einer I/O-Eingangsschaltung 22 des Mikrocomputers

14 zugeführt wird. -

Das Strichsignal 17 umfaßt die logische Summe von der ODER-Schaltung 20 und wird in die I/O-Eingangsschaltung 22 eingegeben. An der Außenseite der Röhre 1 ist eine Bereitschaftslampe 23 angeordnet, die bei Erzeugung des Bereitschaftssignals aufleuchtet. An der Außenseite der Röhre 1 sind ferner mehrere Symbolarteinstellschalter 25 montiert, mit Hilfe deren dem Mikrocomputer 14 ein Eihstel!signal 24 ehtsprechend der Art der geschriebenen Symbole, wie chinesische Buchstaben, japanische Kursiv- oder Quadrat-"Kana"-Buchstaben eingegeben wird; Ausgangssignale von de.n acht Leseschaltungen 5 werden als Handschrift-

Richtungsdaten 30 ebenfalls in die I/O-Eingangsschaitung 22 des Mikrocomputers 14 eingegeben. Mit der Bezugsziffer 26 ist eine zentrale Recheneinheit des Mikrocomputers 14, mit 27 ein Speicher und mit 28 . ein Taktgenerator bezeichnet.

Innerhalb der Röhre 1 ist ferner eine Stromversorgungsquelle 29 für den Mikrocomputer 14 angeordnet. Ein Stromversorgungskabel und ein Signalkabel 42 zur übertragung der Richtungsdaten und der Symbolerkennungsdaten sind rückseitig aus dem Eingabegerät herausgeführt. Eine ]Q Richtungsanzeigelampe, die durch ein Signal von der Leseschaltung 5 zum Aufleuchten gebracht wird und die Strichrichtung der Handschrift anzeigt, sowie ein Monitoranzeigegerät für die Symbolerkennungsdaten als Ergebnis der Verarbeitung im Mikrocomputer 14 können außerhalb der Röhre 1 angeordnet sein.

Es sei nun die Betriebsweise der Eingabeeinheit für handgeschriebene Buchstaben, Zeichen oder dgl. erläutert. Die Art der zu schreibenden Symbole wird dem Mikrocomputer 14 über die SymbolarteinstelIschalter 25eingegeben. Das Eingabegerät wird mit der Hand in der richtigen vertikalen Position gehalten, und Symbole werden auf ein weißes Papier geschrieben, indem man den Stift 4 daraufsetzt. Dann wird das modulierte Licht von den Lichtsendefasern 2 auf die Spitze des Stiftes 4 gestrahlt und von der Papieroberfläche reflektiert. Das reflektierte Licht wird von den acht Lichtempfangsfasern 3 empfangen und durch das Lichtempfangselement 3a und die Lichtempfangsschaltung 60 in ein elektrisches Wechselsignal umgewandelt. Dieses elektrische Signal durchläuft die Torschaltung 8 und den Detektor 9 und erscheint als Schalterausgangssignal. Auf diese Weise werden Signale entsprechend den handgeschriebenen Symbolen, die an den acht Ernpfangsfasern 3 erscheinen, von den zugehörigen Leseschaltungen 5 zeitlich nacheinander ausgegeben.

Mit Bezug auf Fig. 5 sei angenommen, daß die acht Empfangsfasern 3 Richtungskennummern Iq bis. I₇ tragen. Wird beispielsweise mit der Hand ein japanisches quadratisches Kana-Symbol "1" geschrieben, dann erhält der Mikrocomputer Daten, die anzeigen, daß das Handschrift-Eingangssignal an dem Lichtempfangselement beim ersten Strich in der Richtung I« und beim zweiten Strich in der Richtung von I₇ nach Iq' gerichtet

A- 219 297

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ist. Im Mikrocomputer 14 werden die Eingangssignale wie Zustandssignale, Richtungsdaten oder Konditionierungs-(Symbolart-)signaldaten, die beim Schreiben des Symbols zeitseriell erzeugt werden, entsprechend dem zuvor programmierten Symbolerkennungsalgorithmus verarbeitet, und dabei wird das Symbol "1" als innerhalb des Verarbeitungsbereichs liegend identifiziert.

Wird der alphabetische Buchstabe "A" von Hand geschrieben, dann wird das Konditionierungssignal "Alphabet" durch den Symbolarteinsteil schalter 25 eingegeben. Beim Schreiben des Buchstabens "A" werden die Zustandssignale und Strichrichtungsdaten in folgender Weise in den Mikrocomputer 14 eingegeben. Der Mikrocomputer 14 erhält Daten, welche zeigen, daß die eingegebene Handschrift beim- ersten Strich in Richtung I,. gerichtet ist, beim zweiten Strich in der Richtung von Ir über L· nach Ij und beim dritten Strich von Ir bis I, über L· , It bis Ig, Ig, und Κ bis Ig nach Ig, Ir. Im Mikrocomputer 14 werden die Eingangssignale, wie die Richtungsdaten, entsprechend dem zuvor programmierten Symbolerkennungsalgorithmus in ähnlicher Weise wie oben erläutert, verarbeitet, und dabei wird der Buchstabe "Ä" als innerhalb des Verarbeitungsbereichs liegend identifiziert. Der Symbol schrittschalter 18 wird jedesmal, wenn ein Symbol geschrieben ist, eingeschaltet, und dabei wird ein Symbolschrittsignal 19 der I/O-Eingangsschaltung 22 des Mikrocomputers 14 zugeführt, so daß das Ende des Schreibens eines Symbols erkannt wird.

Der Erkennungsalgorithmus bei der logischen Struktur der Symbolerkennung umfaßt die folgenden Schritte. Welcher Pegel gewählt wird, wird durch Faktoren wie das Symbolbild bestimmt..

pegel 1 ... Strichzahl

Pegel 2 ... Richtungsbezeichnungsnummer

Pegel 3 ... Richtungsbezeichnungsnummer an den Anfangs- und

. Endpunkten

Pegel 4 ...·· Richtungsunterschied (Krümmung innerhalb des Striches)

. Pegel 5 ... Strichform (makroskopische Erkennung)

Pegel 6 ... Richtungsbezeichnungsnummer am Ende des ersten Striches und Beginn des zweiten Striches

-Τθ- .

Pegel 7 ... Verbindung zwischen Strichen, Vorhandensein einer

Überkreuzung und deren Form, Vorhandensein einer Schleife Pegel 8 ... Veränderungsmuster der Richtungsbezeichnungsnummer.

Zusätzlich zu der oben erwähnten Weise, daß die Symbole auf einem speziell eingeteilten Papier mit Linienmuster geschrieben werden können, können die Symbole unter Beobachtung der Werte von X-und Y-Koordinaten eingegeben werden. Da die Koordinate der Handschrift auf der

JO Papieroberfläche beobachtet werden kann, können in diesem Fall die acht Folgen von Lichtempfangsfasern, Lichtempfangselementen und Handschrift-Leseschaltungen der soeben erörterten Anordnung auf eine Folge reduziert werden. Dadurch wird das Gerät vereinfacht und das Vorgehen der Erkennungsweise frei handgeschriebener Symbole bei üblichen Tafel systemen karyi ohne Änderung benutzt werden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Gemäß Fig. 6 ist ein Eingabegerät für handgeschriebene Buchstaben, Zahlen oder dgl. seitlich an einem Schreiber 31 montiert. Das Eingabegerät enthält ein Gehäuse 32 und eine optische Faser 33 aus einem Bündel vieler Faserelemente, das innerhalb des Gehäuses 32 montiert ist. Das Spitzenende der optischen Faser 33 befindet sich nahe der Spitze des Stiftes 31 und gegenüber dieser Spitze und der von ihr geschriebenen Handschrift befindet sich eine lichtdurchlässige Cberfläche 34 des Spitzenendes der optischen Faser. Neben der lichtdurchlässigen Oberfläche 34 der optischen Faser 33 ist eine Lichtquelle 35 angeordnet, welche die vom Stift 31 geschriebenen Buchstaben oder Zahlen beleuchtet, so daß die optische Beobachtung des Bildes leicht wird. Ein an einem Teil des Gehäuses 32 angebrachter Symbol artschalter 36 besteht aus einer Mehrzahl Einzel schal tern zur Eingabe von Informationen bezüglich der Art der geschriebenen oder mit dem Stift 31 . zu schreibenden Zahlen oder Buchstaben wie chinesische Buchstaben oder japanische Kursiv- oder quadratische "Kana"-Buchstaben, an einen Datenprozessor, wie etwa einen noch zu beschreibenden Computer. Das Gehäuse 32 des Eingabe gerätes der soeben erwähnten Art ist mit Hilfe eines Verbindungsteils 37 an der Seite des Stiftes 31 angebracht.

Das Ende der optischen Faser 33, die vom Gehäuse 32 des Eingabegerätes

kommt, ist an einen Bil,dsensor 38 angeschlossen, der in einer Ebene . angeordnete photoelektrische Elemente enthält. Gemäß Fig.7 ist der Bildsensor 38 gegenüber der Endfläche der optischen Faser 33 angeordnet, so daß die Information des handschriftlichen Musters, welche durch dieoptische Faser 33 übertragen wird, von dem Sensor festgestellt werden kann. Eine Steuerschaltung 39 erzeugt elektrische Signale der X- und Y-Koordinaten von der optischen Information auf dem zweidimensional en Bildsensor 38 durch Abtastung in X- und Y-Richtung. Ein Datenprozessor 40 verarbeitet die ihm von der Steuerschaltung 39 zugeführten Signale. Die vom Prozessor 40 kommenden Daten werden in einem Speicher 41 gespeichert. Der Prozessor 40 und der Speicher 41 können in dem Computer enthalten sein.

Es sei nun die Betriebsweise des Eingabegerätes für Buchstaben, Zahlen oder dgl. gemäß den Fig. 6 und 6 erläutert. Wenn beispielsweise ein Buchstabe unter Verwendung des Stiftes 31 geschrieben wird, welcher dem Eingabegerät zugeordnet ist, dann wird die Handschrift durch die Lichtquelle 35 beleuchtet und optisch als Kontrast, also Licht und Schatten, durch die Faserelemente der optischen Faser 33 festgestellt.

Das Licht tritt in die Obertragungsfläche 34 ein und wird durch die optische Faser 33 übertragen, und dabei wird das auf der Oberfläche 34 erscheinende Bild der Handschrift ohne Veränderung auf der Oberfläche des zweidimensionalen Bildsensors 38 abgebildet, der sich am Ende des Lichtleiters oder der optischen Faser 33 befindet. Im BiId-

2^J . sensor 38 erfolgt mit hoher.Geschwindigkeit eine Abtastung in der X- und Y-Richtung mit Hilfe der Steuerschaltung 39, und dabei wird jedes Ausgangssignal der opto-elektrischen Elemente des Bildsensors 38 als X- und Y-Koordinatenwerte dargestellt. Die Abtastung wird in einem regelmäßigen Intervall kontinuierlich durchgeführt, und die

bei jedem Abtastschritt erhaltene Musterinformation wird über den Datenprozessor 40 sequentiell im Speicher 41 abgespeichert. Dem Prozessor 40 wird auch das Einstellsignal vom Symbol einstell schalter zugeführt, und damit wird die Information gespeichert, welche angibt, daß beispielsweise ein chinesischer Buchstabe mit dem Stift geschrieben wird.

Λ0

1 Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform kann die optische Faser um den Stift herum angeordnet statt seitlich an ihm befestigt werden. Anstelle des Bildsensors kann ein photographischer Film an das Ende der optischen Faser gebracht werden, um die Handschrift aufzuzeichnen.

Claims

. '

Erfinaungsanspruch:

1) Eingabegerät für handgeschriebene Buchstaben, Zahlen oder dgl., gekennzeichnet durch

a) Sende- und Empfangsfasern (2 bzw. 3), die in Richtung auf die Spitze eines Schreibers oder Stiftes angeordnet sind,

b) eine Handschrift-Leseschaltung (5), der optische Signale von der Empfangsfaser (3) unter Verwendung von Lichtempfangselementen (10) zugeführt werden und die elektrische Signale liefert, welche die Handschriftrichtung anzeigen,

c) einen Zustandssignalgenerator (15), welcher Zustandssignale erzeugt, und

d) einen Mikrocomputer (14), dem die Richtungsdaten von der Hand-

.·. schrift-Leseschaltung (5) und die Zustandssignale vom Zustands-Signalgenerator (15) zugeführt werden und der die Symbolerkennungsdaten durch Verarbeitung gemäß dem programmierten Symbolerkennungsalgorithmus erzeugt. .

2) Eingabegeräte getfäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandssignalgenerator (15) die Zustandssignale in Form von Bereitschaftssignalen für die Handschrifteingabe, Strichsignalen, welche den Verbindungsteil der Symbole angeben, und Symbol Schrittsignalen, • 5 die bei Betätigung eines Symbol Schrittschalters erzeugt werden, erzeugt.

3) Eingabegerät nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Symboleinstell-Tastschalter (25,36) zur Erzeugung von Konditionierungs-Signalen, welche die Art der in den Computer eingegebenen Symbole angeben.

4) Eingabegerät nach Punkt ] oder 2, gekennzeichnet durch ein Monitorsichtgerät zur Darstellung der Symboldaten als Ergebnis der Signalverarbeitung.

5) Eingabegerät nach Pimkt 2, gekennzeichnet durch ein Monitorsichtgerät zur Darstellung der Symboldaten als Ergebnis der Signalverarbeitung.

6) Eingabegerät für handschriftliche Buchstaben, Zahlen oder dgl., gekennzeichnet durch

a) optische Fasern (33), die an der Seite eines Stiftes (31) in Richtung auf dessen Spitze angebracht sind,

b) einen Bildsensor (38), der mit dem Ende der optischen Fasern (33) verbunden ist und die durch diese übertragenen optischen Informationen feststellt,

c) eine Steuerschaltung (39), welche durch Abtastung des Bildsensors

(38) in X- und Y-Richtung elektrische Signale erzeugt,

d) einen Datenprozessor (40), welcher die von der Steuerschaltung

(39) gelieferten Signale verarbeitet und eine Symbolmusterinformation erzeugt, und

e) einen Speicher (41), welcher die Symbolmusterinformation sequentiell speichert.
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