Brevet FR2453451A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne d'une façon générale les dispositifs ou machines de reconnaissance des formes, notamment des caractères alphanumériques et plus particulièrement, les machines dans lesquelles les caractères à reconnattre sont projetés sur une matrice de photorécepteurs activant ainsi ou laissant inactifs les points de croisement de la matrice.En convenant d'appeler points de croisement noirs ou blancs les points de croisement dont les photorécepteurs sont activés ou non activés respectivement, on obtient par projection une matrice noire et blanche variable qui est comparée à une série de matrices fixes semblables représentatives des caractères alpbanumériques de la police de caractères utilisée. D'une façon plus spécifique l'invention concerne une machine de reconnaissance des caractères alphanumériques portative destinée aux aveugles. t'aveugle voulant lire un texte imprimé ou dactylographié déplace sur le texte et selon une ligne de celui-ci une caméra de lecture et il est averti par des signaux sonores du fait qu'il s'écarte vers le haut ou vers le bas de l'alignement correspondant à la ligne lue, ce qui lui permet de retrouver cet alignement. Au fur et a mesure du balayage du texte, les carat tères lus sont fournis a l'aveugle sous forme de caractères Braille. Dans les systèmes de lecture alphanumérique du type connu à projection des caractères sur matrice de photorécepteurs et à comparaison de la matrice de points de croisement variable ainsi obtenue à des matrices de points de croisement fixes, il est nécessaire pour chaque caractère de comparer la matrice variable a toutes les matrices fixes définissant les caractères de la police employée pour l'impressionk Le nombre de ces caractères étant élevé, (il y a-par exemple 88 lettres, chiffres, signes de ponctuation et symboles dans une machine à écrire-courante) le circuit de comparaison devrait fonctionner extrtmement vite, aux vitesses d'ordinateur, pour une lecture en temps réel. En fait il n'existe pas de machine à lire portative et toutes les machines de ce type ont des structures d'ordinateur à pupitre.Dans l'invention chaque caractère lu est classé d'après sa géométrie en différentes caté gories et la matrice variable du caractère lu n'est comparée qu'aux matrices fixes correspondant aux caractères de la catégorie. Conformément à l'invention, la machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles comprend une caméra de lecture pourvue d'une matrice de photorécepteurs, de moyens d'éclairage du texte à lire, de moyens de projection successive des caractères lus sur la matrice de photorécepteurs et de moyens de détecter un écart de la caméra par rapport aux lignes du texte à lire, des moyens de coder chaque caractère projeté sur la matrice de photorécepteurs en deux mots décimaux traELuisant I'un le nombre de transitions "blanc-noir" sur chacuné des lignes de l'image matricielle du caractère et l'autre le nombre de transitions "blanc-noir" sur chacune des colonnes de l'image matricielle du caractère, des moyens de trier les caractères en catégories selon leur géométrie des moyens de comparer les mots de définition du caractère lu aux mots de définition de ceux des caractères de la police qui appartiennent à la catégorie dont fait partie le caractère lu, de façon à identifier ce caractère lu, une mémoire des caractères de la police et un convertisseur binaire Braille. L'invention va être maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 est un diagramme de blocs montrant les différents circuits fonctionnels de la machine; - la Fig. 2 représente la caméra portative de lecture; - les Figs. 3A et 3B représentent une lettre majuscule et une lettre minuscule projetées sur la matrice de photorécepteurs; - les Figs. 4A et 4B représentent une lettre majuscule et une lettre minuscule après taquage; - la Fig. 5 explique la fonction du taquage; et - la Fig. 6 représente le circuit logique de la machine. En se référant à la Fig. 1, on voit que la machine de lecture pour aveugles est composée de trois parties, à savoir une caméra opto-électronique de lecture 1, une unité logique 2 et une unité de sortie 3 qui est un convertisseur AScll-Braille. La fonction de la caméra de lecture est la saisie des informations lumineuses en provenance du texte à lire et la conversion en signaux électriques codés de ces informations. La caméra de lecture I comprend un bottier 11 contenant une lampe d'éclairage 12, un collimateur 13, un prisme 14 et une ouverture 15 dans le bottier. Près de cette ouverture sont montés deux rouleaux 16 et 16' qui permettent le déplacement manuel, régulier et rectiligne, de la caméra de lecture I par rapport au papier 100 portant le texte à lire. Dans l'intérieur du dispositif de lecture sont également situés une matrice de photorécepteurs 17 et un objectif 18 18'-pour la projection du texte éclairé par la lampe 82 sur la matrice de photorécepteurs 17.L'objectif 18-18' comprend un mécanisme de zoom commandé par la bague 19 pour permettre l'agrandissement le mieux adapté à la taille des caracteres. La caméra de lecture 1 est reliée à l'unité logique 2 par un c ble 200. En se référant maintenant aux Figs. 3A et 3B, on a représente la matrice de photorécepteurs 17 en supposant qu'elle avait 41 lignes et 14 colonnes t ces nombres de lignes et de colonnes état ceux d'un type connu de matrice opto-électronique fabriqué par la Société RETICON sous llappelation RA 14 x 41. tes deux lignes supérieures 1701 et 1702 et les deux lignes inférieures 1740 et 1741 servent à détecter le positionnement correct de la caméra de lecture par rapport à la ligne d'écriture à lire. te positionnement est correct quand tous les photorécepteurs de ces quatre lignes sont non-impressionnés. La colonne de droite 1764 sert à détecter la fin d'un caractère, la lecture du caractère étant terminée quand tous les photorécepteurs de cette colonne, à part les deux plus haut et les deux plus bas dont l'état est indifférent en ce qui concerne la lecture,sont non-impressionnés. La Fig. 3A représente la lettre E et la Fig. 3B la lettre e, Chaque caractère est défini par deux mots : un mot horizontal et un mot vertical. Le mot horizontal est obtenu en comptant sur chaque ligne 1703-1739 de la matrice 17 le nombre de transitions blanc-noir sans tenir compte des transisitons noir-blanc. On voit sur la Fig. 3A que sur les lignes 1703-1706 et 1731-1739, il y a zéro transition et que sur les lignes 1707-1730 il y a une transition. Le mot horizontal de la lettre "E" est donc 0000Lllllllllllllllllllf1111000000060 On voit de meme que sur les colonnes 1751, 1752 et 1763, il y a zéro transition, que sur les colonnes 1753, 1754, il y a une transition, que sur les colonnes 1755-1760 iS y a trois transitions et que sur les colonnes 1761, 1762 il y a deux transitions.Le mot vertical de la lettre "E" est donc 0011333333220 Avec la meme lettre de codification, on trouve pour la lettre "e" de la Fig. 3B mot horizontal 0000000000122112100000000000000000000 mot vertical 00013333-20000 On voit qu'une translation verticale du caractère dans le sens vertical fait varier le nombre de zéros qui commencent et finissent le mot horizontal et qu'une translation horizontale du caractère dans le sens horizontal fait varier le nombre de zéros qui commencent et finissent le mot horizontal. Or les mots horizontal et vertical doivent avoir une seule et meme valeur quelle que soit la position du caractère sur la matrice de photorécepteurs pour être comparés aux mots de reconnaissance du caractère. Pour rendre les mots horizontal et vertical indépendants de la position du caractère sur la matrice de photorécepteurs les caractères sont taqués c'est-à-dire que le point le plus bas de chaque caractère est situé sur la ligne 1739 et le point le plus à gauche du caractère sur la colonne 1751. Il en résulte que les zéros qui étaient à la fin du mot horizontal passent au début de ce mot et que les zéros qui étaient au début du mot vertical passent à la fin de ce mot.Les mots relatifs à "E" et à "e" deviennent t 0000000000000111111111111111111111111 1133333322000 0000000000000000000000000000001221121 e 1333320000000 tes lettres E et "e" taquées sont représentées respectivement dans les Figs. 4A et 4B. Elles sont définies chacune par un mot glcbal qui est composé du mot horizontal amputé de ses zéros de début et suivi du mot vertical amputé de ses zéros de fin. Dans l'exemple donné le mot global est un mot de 50 chiffres décimaux avant suppression des zéros. La Fig. 5 représente un mot de plusieurs lettres dont toutes les lettres ont été taquées vers le bas. Les photorécepteurs de la matrice 17 sont reliés à un multiplexeur 170 qui fait partie de la matrice telle qu'elle est disponible dans le commerce, reçoit des impulsions d'horloge de l'unité logique 2 et lui envoie des signaux binaires multiplexés qui donne l'état noir ou blanc, c'est-à-dire 1 ou O, de chaque photorécepteur. Ces signaux sont démultiplexés dans le démultiplexeur 21 relié au multiplexeur 170 par quatorze cibles coaxiaux à chacun 41 voies. Les signaux sortant du démultiplexenr 20 sont aiguillés sélectivement dans quatre directions différentes. Les signaux relatifs aux lignes 1701 et 1702 de la matrice de photorécepteurs 17 sont dirigés vers un premier circuit de guidage et de watchdog 22 et les signaux relatifs aux lignes 1740 et 1741 de la matrice de photorécepteurs 17 sont dirigés vers un second circuit de guidage et de watchdog 23 Les circuits de guidage 22 et 23 comprennent essentiellement une porte OU 220 ou 230 ayant autant d'entrées qu'il y a de photorécepteurs dans deux lignes de la matrice, soit 28, un amplificateur intégrateur 221 ou 231 et une source sonore telle qu'un haut-parleur 222 ou 232 On voit que s'il y a au moins un photorécepteur activé dans les deux premières lignes ou les deux dernières lignes de la matrice, un signal sonore de tonalité différente sera émis par l'un des circuits de guidage et de~watchdog 22 ou 23.L'aveugle entendant ces signaux corrige manuellement le parcours de la caméra de lecture en conséquence. Les signaux relatifs à la colonne 1764 de la matrice de photorécepteurs, à l'exclusion de ceux en provenance des deux premiers et des deux derniers photorécepteurs de cette colonne, sont appliqués à un circuit de commande de transfert 24. Ce circuit comprend essentiellement une porte ET à 37 entrées qui délivre un signal de commande quand tous ses signaux d'entrée sont des zéros. Les signaux relatifs à tous les autres photorécepteurs sont transférés dans une mémoire tampon 26 à travers un circuit de transfert 25 commandé par le circuit de commande de transfert 24. La mémoire tampon 26 est reliée à un circuit de codification 27 et à un circuit de classification ou catégorisation 28. Le circuit de codification 27 comprend 37 + 13 = 50 registres 273 å 2739 et 2751 à 2763, chacun à deux positions binaires. Ces registres reçoivent en série les bits des lignes et des colonnes de la mémoire tampon 26 et émettent un signal de sortie chaque fois que deux bits successifs sont un O et un 1. Ces signaux de sortie sont totalisés dans des compteurs décimaux 270 à 27039 et 27051 à 27063 à une position décimale. Les compteurs 2703 à 270 39 sont reliés aux 37 positions d'un registre décimal 271 et les compteurs 2705L å 27063 sont-reliés aux 13 positions d'un registre 51 3 décimal 272.Les registres 271 et 272 sont reliés respectivement aux registres décimaux 273 et 274, le transfert se faisant de 271 à 273 de façon que tous les zéros successifs en début de mot ne soient pas transférés et de 272 à 274 de façon que tous les zéros consécutifs en fin de mot ne soient pas transférés. On voit ainsi que le registre 273 contient le mot horizontal et le registre 274 le mot vertical de définition du caractère lu. Les caractères sont répartis en plusieurs catégories, selon leur hauteur et selon qu'ils sont non-connexes ou connexes, c'està-dire comprennent plusieurs parties séparées ou sont d'un seul tenant. La répartition peut Btre la suivante 1ère catégorie - Les caractères de petite hauteur, minuscules sans jambage : a c e mn ors u v x z, ' + - x 2ème catégorie - Les caractères de grande hauteur, majuscules, chiffres, minuscules avec jambage : b ç d f g h k 1 p q ty A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 1234567890 3ème catégorie - Lettres non-connexes i jéèeàooù . " 1 ? ;; te circuit de classification ou de catégorisation 28 a pour fonction de détecter la catégorie des caractères et de les classer dans les trois catégories précédentes. I1 comprend 37 registres à 13 positions binaires 283 à 2839 dans lesquels peuvent étire transférés les mots binaires inscrits dans les lignes de la mémoire tampon 26, qui sont associés chacun à une ligne et qui forment une pile de 37 registres. Le circuit de classification 28 comprend des moyens de détecter le registre le plus haut dans la pile et le registre le plus bas dans la pile qui contiennent au moins un 1 et des moyens de détecter s'il existe un registre complètement rempli de O entre ce registre le plus haut contenant au moins un 1 et le registre le plus bas contenant au moins un 1.La différence entre le numéro du registre le plus bas contenant au moins un 1 et le numéro de registre le plus haut contenant au moins un 1 est prise comme hauteur du caractère et l'existence d'un registre intermédiaire entre le plus haut et le plus bas, contenant uniquement des O est pris comme critère de nonconnexité. Selon la hauteur et la connexité du caractère, les mots- décimaux inscrits dans les registres 272 et 274 sont transférés dans les comparateurs 291, 292 et 293. On voit dans la Fig. 6 qu'à chaque registre 283 à 28 conte 39 nant au moins un 1 correspond une bascule 2803 à 28039 dans l'état un. Les circuits de balayage 281 et 282 balayent les bascules de haut en bas et de bas en haut et détectent les bascules extrêmes contenant au moins un 1 et la bascule intermédiaire ne contenant que des zéros si elle existe. te traducteur 283 indique par un signal sur une sortie parmi trois quelle est la catégorie du caractère lu. Des mémoires 291, 292, 293 associées respectivement aux comparateurs 291, 292 et 293 contiennent les mots globaux des caractères types appartenant respectivement aux premiere, seconde et troisième catégories, ces mots globaux étant formés par la juxtaposition du mot horizontal et du mot vertical amputes respectivement de ses zéros de devant et de ses zéros de derrière. Les comparateurs reçoivent chaque caractère lu également sous forme d'un mot global et successivement les caractères types. Soit respectivement u3iu4i...............39iu51i.............. u63i et v3 V4................. v4 v39 v51 V63 les composantes décimales des mots globaux des caractères types et les composantes décimales du mot global correspondant au caractère lu. Les comparateurs calculent le carré de la distance (V3-U3i)2 + (v4-v4i) + + + (v63 u63)2 pour tous les caractères types de leur catégorie et recherchent le minimum de cette distance pour une valeur de i. Le caractère type pour laquelle la distance est minimale est le caractère identifié. Les mémoires 291, 292, 293 contiennent à côté de chaque caractère sous la forme d'un mot décimal global ce meme caractère sous la forme binaire ASCll. Le caractère identifié est transmis sous la forme ASCll au circuit de sortie 3 qui est un convertisseur ASC11 Braille oe type connu. - REVEND I CA T IONS - 1 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles comprenant une caméra de lecture pourvue d'une matrice de photorécepteurs, de moyens d'éclairage d'un texte à lire, de moyens de projection successive des caractères lus sur la matrice de photorécepteurs de façon à obtenir une image matricielle de ces caractères et des moyens de détecter un écart de la caméra par rapport aux lignes du texte à lire; des moyens de coder chaque caractère projeté sur la mat de photorécepteurs en deux mots définissant l'un le nombre de transitions "photorécepteur non activé-photorécepteur activé" sur chacune des lignes de l'image matricielle du caractère et l'autre le nombre de transitions "photorécepteur non activé-photorécepteur activé" sur chacune des colonnes de l'image matricielle du caractère;; des moyens de comparaison des mots de définition de caractère lu à des mots définissant des caractères types permettant d'identifier le caractère alphanumérique lu; et des moyens d'activer dans un générateur de caractères Braille, le caractère Braille correspondant au caractère alphanumérique lu; caractérisé en ce qu'elle comprend en outre des moyens d'analyser l'image matricielle du caractère lu et de trier les caractères lus en une pluralité de catégories selon la géométrie de leur tracé et en ce que les moyens de comparaison des mots de définition du caractère lu aux mots de définition doecaractèrestypes comprennent autant de comparateurs qu'il y a de catégories,qui ne comparent chacun le caractère lu dont la catégorie a été détectée qu'aux caractères types de cette catégorie. 2 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les catégories et les moyens de comparaison sont au nombre de trois, ces catégories comprenant respectivement les caractères de petite hauteur, les caractères de grande hauteur et les caractères non connexes, c'est-à-dire dont le tracé n'est pas d'un seul tenant. 3 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de coder chaque caractère projeté sur la matrice de photorécepteurs en deux mots définissant le-nombre de transitions "photorécepteur non activé-photorécepteur activé" sur respectivement les lignes et les colonnes de l'image matricielle du caractère comprennent une mémoire tampon reliée à la matrice de photorécepteurs et dont les points de croisement constituent des uns - quand le photorécepteur correspondant est activé et des zéros quand le photorécepteur correspondant est non activé, des moyens de lire les lignes et les colonnes de ladite mémoire tampon et des moyens de détecter et de compter les transitions "o - 1" sur chaque ligne et sur chaque colonne de la matrice, la séquence des nombres de transitions "O - 1" sur les lignes successives de la matrice formant un premier mot horizontal et la séquence des nombres de transitions "O - l" sur les colonnes successives de la matrice formant un second mot vertical. 4 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme aux revendications 1 et 3, caractérisée en ce que les moyens d'analyser l'image matricielle du caractère lu et de trier les caractères lus en une pluralité de catégories selon la géométrie de leur tracé comprennent une série de registres de lecture des lignes de la mémoire tampon formant une pile, des moyens de détecter registre le plus haut de la pile contenant au moins un 1, des moyens de détecter le registre le plus bas de la pile contenant au moins un 1 et des moyens de détecter s'il existe un registre intermédiaire entre ledit registre le plus haut et ledit registre le plus bas et ne contenant que des zéros et en ce que le caractère lu appartient à la première catégorie ou à la seconde catégorie selon que le nombre de registres intermédiaires entre ledit registre le plus haut et ledit registre le plus bas est inférieur ou supérieur à un nombre donné et que le caractère lu appartient à la troisième catégorie s'il existe un registre intermédiaire ne contenant que des zéros. 5 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de comparaison des mots de définition du caractère lu aux mots de définition des caractères types comprennent des moyens de former un mot global de définition du caractère lu en accolant les deux mots de définition de ce caractère après avoir fait passer les zéros terminant l'un des mots de l'arrière à l'avant et les zéros commençant l'autre mot de l'avant à l'arrière, des moyens de former le carré de la distance entre le mot global du caractère lu et successivement les mots globaux de caractères types, cette distance étant égale à la somme des carrés des différences entre les chiffres de m8me rang du mot global du caractère lu et des mots globaux des caractères types et des moyens de rechercher pour quel caractère type ce carré de distance est minimal. 6 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que la caméra comprenant des moyens d'éclairer le texte à lire et d'en projeter les caractères sur la matrice de photorécepteurs est en forme d'équipage mobile muni de deux rouleaux parallèles et d'une poignée que l'aveugle déplace sur le texte à lire en l'appuyant contre ce texte et en faisant tourner les rouleaux. 7 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de détecter un écart de la caméra de lecture par rapport aux lignes du texte à lire comprennent des moyens de détecter si l'un au moins des photorécepteurs des lignes les plus hautes et les plus basses de la matrice de photorécepteurs est activé et des moyens de signalisation sonore actionnés par lesdits moyens de détection. 8 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de signalisation sonore ont des tonalités différentes si l'un au moins des photorécepteurs des lignes les plus hautes de la matrice de photorécepteurs est activé et si l'un au moins des photorécepteurs des lignes les plus basses de la matrice de photorécepteurs est activé. 9 - Machine à lire les caractères alphanumériques pour aveugles conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que moyens de projection du texte à lire sur la matrice de photorécepteurs comprennent un dispositif de zoom.