METHOD FOR A UNIFORM SYMBOLIC DESCRIPTION OF DOCUMENT PATTERNS IN THE FORM OF DATA STRUCTURES IN AN AUTOMATED APPARATUS

Abstract: 1. Method for a uniform symbolic description of document patterns in the form of data structures in an automated apparatus, in which method the document patterns can be composed of the components "text", "graphics" and/or "image", for the purpose of separating the document pattern into these components and for further processing these components in evaluating modules for special cases of application, in which connection descriptors which represent interpolation points along edges in a relevant document pattern are extracted line by line from the digitized output signals of an optical scanning device, characterized in that - descriptors (D) are calculated in a first module (DM) and the data relating to the descriptors are stored in a storage location of a data store (SP) which is free in each case, whereupon the data store (SP) produces an acknowledgement containing information on the storage location used, - that a second module (RM) is activated by transfer of the address information sent back and accepts this address information together with list indices from lists (L1...L4), in which arrangement the second module (RM) uses this address information for incorporating the descriptor stored in the data store (SP) into an already existing descriptor chain with an edge representative (R) or for beginning a new descriptor chain with formation of a new edge representative (R) needed for this, the descriptor chains being in each case a chaining of individual descriptors (D) with the aid of pointers (DZ), and a new descriptor (D), which is stored in an arbitrary storage location in the data store (SP), being linked to the relevant already existing chain or already existing chains by pointers, in which arrangement the list indices transferred are used for directly taking the position of the associated edge representative or edge representatives from the lists (L1...L4), and in which arrangement, when the representative of the descriptor chain is changed, this information is reentered in the lists (L1...L4) by means of the second module (RM), - that, when a completely closed edge has been formed by a descriptor chain, the second module (RM) transfers the index of this edge to a third module (OM) for further processing, - that the second module (RM), together with the information in the data store (SP), checks, on the basis of the edge index, whether the edge is an inside edge or an outside edge, - that, in the case of an inside edge, the list indices of the lists (L1...L4) are used for calling up the storage index of the representative of the enclosing outside edge from the lists (L1...L4), - that, using the index, the representative of the inside edge is appended by a pointer (IRZ) to an inside edge chain (IRK) at the representative of the outside edge in the data store (SP), - that, in the case of an outside edge, its representative is used as representative of an object, the object comprising the outside edge and all inside edges enclosed by it, and in this case the index of the representative of the complete object is forwarded to a fourth module - that the fourth module (VKLAS) makes a preliminary decision, by means of the total number of edges stored as belonging to an object, on whether the object is with certainty an image component or graphics component or not, - that, in the case of an image component or graphics component, the representative of this object is identified in the data store (SP) by being separately marked as image component or graphics component, - that the index of the representative of this marked or non-marked object is transferred to a fifth module (WM), - that attachment criteria are calculated from the outside edge of the object in this fifth module (WM), - that these attachment criteria are used for comparing the object in a manner known per se with word representatives already stored in the data store (SP), the object itself generates a new word representative in the data store (SP) or associates with other objects which are subordinate to an already existing word representative in its letter chain (BK) to form an extended word and during this process is inserted into the letter chain of this word information concerned, - that object representatives, which were marked by the module (VKLAS), in each case form a separate representative which does not associate with other words or objects, - that, by means of comparison with the index of the relevant scanning line (YA), an individual decision is made in a manner known per se for the individual word representatives on whether the word in the data store (SP) is complete and can therefore be processed further, or not, - that in the case of completeness, the index of the relevant word representative is forwarded to a sixth module (MERK), - that an attribute vector (V) of characterizing attributes is calculated from the total number of object edge representatives and descriptors subordinate to the word representative and their linking pointers (DZ) in the sixth module (MERK) and this vector is added to the word representative, - that, with forwarding the index of the word representative to a following seventh module (KLAS), the latter also compares, in accordance with a classification method known per se, reference models stored in an eighth module (REF) with the attribute vector (V) of the word representative and from the comparison makes a decision on whether the word representative is a representative of the "text", "image" or "graphics" category, - that in an output module (AUS), which is supplied with the index of the complete word representative, the entire information on this word representative stored in the data store (SP), including the information on its subordinate representatives, is made available to a further evaluating method in evaluating modules (WV), and - that one of the evaluating modules (WV) is only supplied with the index of the word representative and this module processes, by itself accessing the data store (SP), the information stored therein under the index of the relevant word representative, - that in this case the transfer to a subsequent concluding module (LOE) is delayed until the evaluating module (WV) has processed the information and reported this back to the output module (AUS), - that after the index of the word representative has been transferred in the concluding module (LOE), the completely processed representative of the word with all object and edge representatives and the relevant descriptors is erased in the data store (SP).

Description: Verfahren zur einheitlichen symbolischen Beschreibung von Dokumentmustern in Form von Datenstrukturen in einem Automaten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur einheitlichen symbolischen Beschreibung von Ookumentmustern in Form von Datenstrukturen in einem Automaten, wobei-sich die Dokumentmuster aus den somponenten "Text", Grafik und/oder Bild zusammensetzen können, zum Zwecke der Zerlegung des Dokumentmusters in diese Komponenten und zur Weiterverarbeitung dieser Komponenten in auswertenden Modulen für spezielle Anwendungsfälle, wobei aus den digitalisierten Ausgangssignalen einer optischen Abtastvorrichtung zeilenweise Deskriptoren extrahiert werden, welche Stützstellen entlang Rändern in einem betreffenden Dokumentmuster darstellen. Aus der DE-OS 32 36 336 ist bereits ein Verfahren zur Darstellung von Druckvorlagen in Form von Grössen- und Drehlagen unabhängigen Bogenstrukturen zum Zwecke einer Doku- mentenanalyse, insbesondere zur Schriftzeichenerkennung, bekannt. Dabei wird das abzutastende Dokument unter mehreren Projektionsrichtungen abgetastet. Aus den Abtastergebnissen werden sog. Deskriptoren für unterschiedliche Grundmustertypen abgeleitet, die dann einem jeweils bereits abgetasteten Rand eines Symbols in der Vorlage zugeordnet werden. Die so entstehenden Bogenstrukturen werden nach ihrer Fertigstellung in einen weiterverarbeiteten Prozess eingeleitet. In anderen bekannten Verfahren werden interne Filter- und Projektionsverfahren in Kombination mit Grauwert- oder Lauflängenstatistiken gelöst. Die bekannten Verfahren ergeben jeweils Datenstrukturen, die nicht unmittelbar zur Weiterverarbeitung zum Zwecke Pap 1 The - 12.6.1985 einer Dokumentananalyse zu benutzen sind. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich die intern verwendeten Datenstrukturen direkt für eine weitere Verwendung in Texterkennungs- oder Grafikanalysegeräten ohne Rückgriff auf die ursprüngliche Bildinformation verwenden lassen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art und gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, das durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale charakterisiert ist. Das erfindungsgemässe Verfahren wandelt die Muster eines Dokuments in rechnerintern gespeicherte Datenstrukturen um. Als Grundbausteine dieser Datenstrukturen kommen ausgewählte Punkte von Musterrändern, nämlich sog. Deskriptoren, zum Einsatz. Durch geeignete Zeiger werden diese Deskriptoren zu höheren Einheiten, wie Ränder, Objekte und Worte zusammengefasst. Die hierzu verwendeten Zeiger geben wichtige Beziehungen und Bedeutungen zwischen den einzelnen Dokumentmustern in Form von Daten wieder. Der Dokumentinhalt wird somit durch Datenketten repräsentiert. Die zur Klassifikation der Text-,Grafik-und Bildanteile notwendigen Merkmale werden vorteilhafterweise ohne Rückgriff auf die ursprüngliche Bildinformation direkt aus den Datenketten errechnet. Die zur Segmentierung nötigen Ortskoordinaten sind als Attribute in die Ketten eingetragen. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet. Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer, Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung betreffender Figuren im einzelnen erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtübersicht über ein System zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens. Fig. 2 zeigt schematisch einen Modus für einen Direktzu griff auf sog. Randreprasentanten in einem Oaten- speicher SP, wie er bereits in Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt schematisch das Prinzip des Zuordnens von sog. Innenrändern zu einem sog. Aussenrand. Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau von Objektbeschrei bungen in einer sog. Objektbildungskette OBK. Fig. 5 zeigt schematisch Zusammenhänge betreffend ein Oa- kumentmuster in einer sog. Wortbildungskette WBK. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung von sog. Extrem deskriptoren, Diagonalen und Winkeln zwischen die sen Diagonalen zur Berechnung eines Masses ME. Wie bereits erläutert, zeigt Fig. 1 eine schematische Gegesamtübersicht über ein System zur Durchführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung. Das zu analysierende Dokument wird mittels einer Kamera K in an sich bekannter Weise abgetastet, deren Ausgangssignale mittels eines Analog/Digitalwandlers A/O in ebenfalls bekannter Weise digitalisiert werden. Die digitalisierten Kamera Ausgangssignale werden einem Bildspeicher BS zugeführt und zunächst in diesem zwischengespeichert. Ein Vorverarbeitungsmodul U wandelt die digitalen Bilddaten, die er aus dem Bildspeicher BS abruft, in eine verarbeitungsgerechte Form um und trägt sie in verarbeitungsgerechte Listen für die verschiedenen Bildzeilen eines Qokumentab- schnitts ein, nämlich Listen Ll, L2, L3 und L4. Die Listeninhalte werden einem ersten Modul OM zugeführt, der aus diesen Daten Deskriptoren O errechnet. Die Daten, die die Deskriptoren betreffen, werden in einem jeweils freien Speicherplatz eines Datenspeichers SP abgelegt, woraufhin von dem Datenspeicher SP eine Rückmeldung mit einer Information über den benutzten Speicherplatz erfolgt. Ein zweiter Modul RM wird durch Übergabe der rückgesendeten Adressinformation aktiviert, und er übernimmt diese Adressinformation zusammen mit Listenindizes aus den Listen L1...L4, wobei der zweite Modul RM diese Adressinformation dazu benutzt, den in dem Datenspeicher SP abgelegten Deskriptor in eine bereits vorhandene Deskriptorkette mit einem Randrepräsentanten R einzubauen bzw. eine neue Deskriptorkette mit Bildung eines dafür notwendigen neuen Randrepräsentanten R zu beginnen, wobei es sich bei den Deskriptorketten jeweils um eine Verkettung einzelner Deskriptoren D mit Hilfe von Zeigern DZ handelt und ein neuer Deskriptor 0, der in einem beliebigen Speicherplatz in dem Datenspeicher SP abgelegt ist, durch Zeiger mit der betreffenden bereits bestehenden Kette oder bereits bestehenden Ketten verbunden wird, vgl. Fig. 4. Mit Hilfe der übergebenen Listenindizes wird die Position des oder der zugehörigen Randrepräsentanten direkt den Listen .... .L4 entnommen, wc- bei bei einer Änderung des Repräsentanten der Deskriptorkette diese Information durch den zweiten Modul RM wieder in die Listen L1....L4 rückeingetragen wird. Wenn durch eine Deskriptorkette ein vollständig geschlossener Rand gebildet worden ist, übergibt der zweite Modul RM den Index dieses Randes zur weiteren Verarbeitung einem dritten Modul OM für die Behandlung von Objekten. Der zweite Modul RM für die Behandlung von Rändern prüft zusammen mit der Information in dem Datenspeicher SP aufgrund des bestimmten Randindex, ob es sich bei dem Rand um einen sog. Innenrand oder einen sog. Aussenrand handelt. Im Falle eines Innenrandes werden die Listenindizes der L1...L4 dazu verwendet, aus diesen Listen den Speicherindex des Repräsentanten des umschliessenden Aussenrandes eines Objekts abzurufen. Mit Hilfe des Index wird der Repräsentant des Innenrandes durch einen Zeiger IRZ an eine Innenrandkette IRK an den Repräsentanten des Aussenrandes in dem Datenspeicher SP ánge- hängt. Im Falle eines Aussenrandes wird dessen Repräsentant als Repräsentant eines Objekts genutzt, wobei das Objekt den Aussenrand sowie alle davon umschlossenen Innenränder umfasst. In dieset Fall wird der Indes des Repräsentanten des fertigen Objekts an einen vierten Modul VKLAS für eine Vorklassifikation weitergegeben. Der vierte Modul VKLAS trifft an anhand der Gesamtanzahl der als zu einem Objekt zugehörig abgespeicherten Ränder eine Vorentscheidung darüber, ob es sich bei dem Objekt mit Sicherheit um eine Bild- oder Grafik komponente handelt oder nicht. Im Falle einer Bild- oder Grafikkomponente wird in dem Datenspeicher SP der Repräsentant dieses Objekts durch eine eigene Markierung als Bild- oder Grafikkomponente gekennzeichnet. Der Index des Repräsentanten dieses markierten oder nichtmarkierten Objekts wird im weiteren Verlaufe an einen fünften Modul WM zur Behandlung von Worten übergeben. In diesem fünften Modul WM werden aus dem Aussen- rand des Objekts Anlagerungskriterien errechnet. Mit Hilfe dieser Anlagerungskriterien wird das Objekt in an sich bekannter Weise mit bereits in dem Datenspeicher SP gespeicherten Wortrepräsentanten verglichen. Es erzeugt selbst einen neuen Wortrepräsentanten in dem Datenspeicher SP oder wird mit anderen Objekten, die einem bereits vorhandenen Wortrepräsentanten in dessen Buchstabenkette BK untergeordnet sind, zu einem erweiterten Wort zusammengelagert und dabei in die Buchstabenkette dieser betreffenden Wortinformation eingefügt. Objektrepräsentanten, welche durch den 5. Modul VKLAS markiert wurden, bilden jeweils einen eigenen Repräsentanten, der sich nicht mit anderen Worten oder Objekten zusammenla gert. Durch Vergleich mit dem Index der betreffenden Abtastzeile YA wird in an sich bekannter Weise für die einzelnen Wortrepräsentanten entschieden, das Wort in dem Datenspeicher SP vollständig ist und daher weiterbearbeitet werden kann oder nicht. Im Falle der Vollständigkeit wird der Index des betreffenden Wortrepräsentanten an einen sechsten Modul MERK zur Bildung sog. Grafattribute weitergegeben. In dem sechsten Modul MERK wird aus der Gesamtanzahl der den Wortrepräsentanten untergeordneten Objekt-Randrepräsentanten und-Deskriptoren sowie deren verbindenden Zeigern OZ ein Attributvektor V kennzeichnender Attribute errechnet. Dieser Vektor wird dem Wortrepräsentanten beigefügt. Anschliessend daran ist vorgesehen, dass unter Weitergabe des Index des Wortrepräsentanten an einen folgenden siebenten Modul KLAS dieser ebenfalls nach einem an sich bekannten Klassifikationsverfahren in einem achten Modul REF gespeicherte Referenzmodelle mit dem Attributvektor V des Wortrepräsentanten vergleicht und aus dem Vergleich eine Entscheidung darüber fällt, ob der Wortrepräsentant an einen Repräsentanten der Kategorie "Text", ¯Bild" oder ¯Grafik" darstellt. In einem Ausgabemodul AUS, dem der Index des fertigen Wortrepräsentanten übermittelt wird, wird die gesamte in dem Datenspeicher SP gespeicherte Information über diesen Wort repräsentanten einschliesslich der Information über seine ihm untergeordneten Repräsentanten einem weitergehenden, auswertenden Verfahren in auswertenden Moduln WV zur Verfügung gestellt. Einem der auswertenden Moduln WF wird nur der Index des Wortrepräsentanten übermittelt,. und dieser Modul bearbeitet durch eigenen Zugriff auf den Datenspeicher SP die darin unter dem Index des betreffenden Wortrepräsentanten gespeicherte Information. In diesem Fall wird die Übergabe an einen darauffolgenden, abschliessenden Modul LOE solange verzögert, bis der auswertende Modul WV die Information verarbeitet und dies an den Ausgabe-Modul AUS rückgemeldet hat. Nach Übermittlung des Index des Wortrepräsentanten wird in dem abschliessenden Modul LOE der fertig bearbeitete Repräsentant des Wortes mit allen Objekt-und Randrepräsen tanten sowie den betreffenden Deskriptoren in dem Datenspeicher SP gelöscht. Wie bereits erläutert, zeigt Fig. 2 den Modus für einen Direktangriff auf Randrepräsentanten in dem Datenspeicher SP. In der schematischen Darstellung bezeichnen Ra einen Aussenrand, Ri einen Innenrand eines Objekts und gleichzeitig auch Randindizes, die in einer Objektbildungskette OBK in dem Datenspeicher SP angeordnet sind. Die Deskriptoren des in der Fig. schematisch dargestellten Objekts sind mit T1, T2, T3 für den Aussenrand Ra und F1, F2, F3 für den Innenrand Ri gezeigt. Neben dem schematisch dargestellten Objekt ist das Schema der Liste L1 dargestellt, die in vier Unterlisten, nämlich Lll, L12, L13 und L14 unterteilt ist. In der Unterliste Lll sind die X-Koordinaten der Schnittpunkte von Rändern mit der betreffenden Abtastzeile, in der Unterluste L12 Randzustände mit einer Angabe darüber, welcher Deskriptor als nächster an dem betreffenden Rand erwartet wird, in der Unterliste L13 Angaben über Kantenlängen, nämlich Abstände von einem Deskriptor zum nächsten, und in der Unterliste L14 Randindizes, nämlich Ra und Ri enthalten. Die weiteren Listen L2, L3 und L4 sind in entsprechender Weise unterteilt. Die Indizes der Deskriptoren, näm lich 1, 2, 3 bzw. 4 entsprechen Winkelgraden, nämlich O Grad, 45 Grad, 90 Grad bzw. 135 Grad von Zeigern bezogen auf die Abtastzeile. In den Listen L1...L4 werden über die Indizes der Ränder Angaben in der Weise geführt, dass es dem zweiten Modul oder Randmodul RM möglich ist, aufgrund der Listenindizes, die jeweils mit dem Index eines neuen Deskrip tors übermittelt werden, durch Oirektzugriff auf den Repräsentanten des Randes zuzugreifen, mit dem der Deskriptor durch Zeiger verkettet wird. Dem dritten Modul oder Objektmodul OM ist es nach Ubermitteln des Index eines geschlossenen Innenrandes, des Deskriptorindex sowie der zugehörigen Listenindizes ermöglichst, den Index des Repräsentanten des um fliessen- den Aussenrandes durch Direktzugriff zu den Listen L1... t4 zu ermitteln und ebenfalls durch Direktzugriff auf diesen in dem Datenspeicher SP zuzugreifen. In Fig. 3 ist, wie bereits erläutert, das Prinzip des Zuordnens von Innenrändern zu einem Aussenrand dargestellt. Dafür ist vorgesehen, dass zur Zuordnung von Innenrändern, nämlich Ril, Ri2, Ri3, zu einem Aussen- rand in den Listen L1...L4 auf den Eintrag zugegriffen wird, der dem abschliessenden Deskriptor S2 eines Innenrandes als vorzugsweise linker Rand benachbart ist. Dieser Eintrag enthält entweder den Index des umschliessenden Aussenrandes oder den Index eines diesen Aussenrand verdeckenden Innenrandes. Im Falle eines verdeckenden Innenrandes wird der fertige Innenrand an eine Innenrandkette IRK des verdeckenden Innenrandes "angehängt" und bei dessen Fertigstellung zusammen mit diesem an die Innenrandkette IRK des Repräsentanten des umschliessenden Aussenrandes mittels des Zeigers IRZ "angehängt". Fig. 4 zeigt, wie bereits erläutert1 den Aufbau von Objektbeschreibungen in der Objektbildungskette OBK. In dieser schematischen Darstellung bedeuten die Bezeichnungen RZ Rand-/Objektzeiger, Ra Randrepräsentanten für einen Aussenrand, Ri Randrepräsentanten für einen Innenrand, DZ Oeskriptorzeiger, D Deskriptoren und IRZ Innenzeiger Zur Berechnung der einzelnen Ränder und/oder Objekte werden deren Randrepräsentanten in dem Datenspeicher SP zu einer Objektbildungskette OBK verknüpft. Die Randrepräsentanten R werden in der Objektbildungskette OBK durch die Hilfszeiger RZ miteinander verbunden. Das fertige Objekt wird mit geschlossenem -Aussen- rand von dem Objektmodul OM der Objektbildungskette OBK entnommen, und ihr Index wird an den fünften Modul WM weitergegeben. Fig. 5 zeigt, wie bereits erläutert, ein Dokumentmuster in der Wortibldungskette WBK In dieser schematischen Darstellung zeichnen W Wortrepräsentanten, WZ Wortzeiger, OK Deskriptorketten und 0 Objektrepräsentanten. Die restlichen Bezeichnungen entsprechen in ihren Bedeutungen denen gemäss Fig. 4. Zum Zusammenlagern der einzelnen Objekte in einer Buchstabenkette BK der Wörter werden deren Wortrepräsentanten W in einer Wortbildungskette WBK in dem Datenspeicher SP verknüpft. Die Wortrepräsentanten W werden in der Wortbildungskette WBK durch Hilfszeiger oder Wortzeiger WZ miteinander verbunden. Die Repräsentanten der einzelnen Objekte in der Buchstabenkette BK werden vorzugsweise durch denselben Typ Hilfszeiger RZ miteinander verbunden, wie die einzelnen Randrepräsentanten R in der Objektbildungskette OBK miteinander verbunden werden. In dem sechsten Modul MERK, vgl. Fig. 1, wird aus den Zeigern Dz und den zugehörigen Deskriptoren aller Deskriptorketten, die einem Wortrepräsentanten und dessen Objekt-und Randrepräsentanten untergeordnet sind, ein Winkelhistogramm errechnet, wobei der Winkel des Randabschnitts, der durch einen Zeiger DZ repräsentiert wird, bezogen auf die Abtastzeile auf der Abszisse des Winkelhistogramms aufgetragen ist und wobei die Summe der Länge aller Randabschnitte gleichen Winkels auf der Ordinate aufgetragen ist. Der Winkel wird auf den benachbarten Deskriptoren des Zeigers DZ errechnet. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass aus den auf diese Weise entstandenen Winkelhistogrammen acht Autokorrelationskoeffizienten AKF (i) gemäss der Formel EMI10.1 mit i = 0,1.. .7,h(w)=Winkelhistogramm und w=(0.,,3590) berechnet werden und in den den Wortrepräsentanten charakterisierenden Attributvektor V eingetragen werden, dass aus den Aussenrändern der Objekte, die einem Wortrepräsentanten in der Buchstabenkette BK untergeordnet sind, Extremwertdeskriptoren EOo...ED7 errechnet werden, wobei unter Extremwertdeskriptoren solche Deskriptoren zu verstehen sind, die -bezogen auf einen Strahl, nämlich entweder O , 450, 900 oder 1350 geneigt zu der Abtastzeile -einen minimalen bzw. maximalen Projektionswert auf diesen Strahl aufweisen, dass für jeden der Strahlen aus den dem jeweiligen minimalen und dem jeweiligen maximalen Projektionswert entsprechenden Extremwertdeskriptor eine Diagonale durch das Objekt ermittelt wird, dass die Winkel zwischen den so entstandenen Diagonalen berechnet werden, dass ein Mass ME aus den Extremwertdeskriptoren gemäss der Formel EMI10.2 errechnet wird, welches in den Attributvektor V eingetragen wird, dass die Anzahl der Innenränder in den Attributvektor V eingetragen wird, dass die Anzahl der Objekte in den Attributvektor eingetragen wird und dass der so vervollstandigte Attributvektor V als Merkmalsvektor zur Klassifikation in dem siebenten Modul K verwendet wird, vgl. auch Fig. 6. Das in Fig. 1 gezeigte System zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorteilhafterwelse so ausgebildet, dass die Moduln DM, RM, OM, VKLAS, WM, MERK, KLAS, REF, AUS, WV und LOE jeweils als Mikroprozessoren realisiert sind, die in einer sog. Pipeline Anordnung zusammenwirken und die auf einen gemeinsamen Speicher zugreifen, der vorzugsweise als Halbleiterspeicher ausgeführt ist. Ein alternatives Ausführungsbeispiel dazu sieht vor, dass die Moduln DM, RM, OM, VKLAS, WM, MERK, KLAS, REF, AUS, WV, LOE jeweils als spezielle Schaltungsanordnungen realisiert sind, die in einer Pipeline-Anordnung zusammenwirken und die auf einen gemeinsamen Speicher zugreifen, der vorzugsweise als Halbleiterspeicher ausgeführt ist. Im folgenden wird zum besseren Verständnis der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendeten Begriffe eine lexikonartige Zusammenstellung dieser Begriffe mit den zugehörigen Bedeutungen gegeben. Beqriffserläuterungen Deskriptoren (D) Stützstellen, aus denen Randpolygone aufgebaut sind. Anschlussnummer Eindeutige Kennzeichnung eines Rand segmentes durch eine Nummer oder einen Zeiger. Randsegment Randbereich zwischen zwei benach barten Deskriptoren. Rand (R) Randrepräsentant mit Deskriptor kette. Deskriptorkette Verkettete Folge von Deskriptoren, die in Form eines Plygonzuges Musterränder approximieren. Randrepräsentant oder Randdatenelement Datenelement in der Objektbildungskette oder Innenrandkette, das den Anfang der Deskriptorkette eines Randes markiert. Das Randdatum eines Musteraussenrandes ist zugleich Startpunkt der Innenrandkette des Objekts. Objekt (O) Kette aus einem Aussenrand und be liebig vielen Innenrändern (Innen randkette). Diese Kette enthält alle Ränder, die an einem flächen mässig zusammenhängenden Schwarzweiss muster (dem Objekt) beteiligt sind. Innenrandkette (IRK) Kette der Innenränder eines Objekts. Objektbildungskette (OBK) Kette von Randrepräsentanten mit noch nicht geschlossenen Polygonzügen zum Aufbau von Rändern und fertigen Objekten. Die Objektbildungskette enthält die Informationen über alle vom Abtaststrahl geschnittenen Ränder und Objekte. Deskriptorzeiger oder -index (DZ) Zeiger auf die Speicherposition eines Deskriptors. Wird zur Bildung von Deskriptorketten verwendet. Rand/Objektzeiger oder -index (RZ bzw. BZ) Zeiger auf die Speicherposition eines Randrepräsentanten. Wird zum Aufbau der Objektbildungskette und der Buchstabenkette verwendet. Zeiger Innen (IRZ) Zeiger auf die Speicherposition eines Randrepräsentanten. Wird zum Aufbau der Innenrandkette eines Objekts verwendet. Wortzeiger oder Index (WZ) Zeiger auf die Speicherposition eines Wortrepräsentanten. Wird zum Aufbau der Wortbildungskette verwendet. Wort Information über ein ganzes Wort. Die Patentstruktur hierzu besteht aus Wortrepräsentanten und Buch stabenkette. Wortrepräsentant oder Wortdatenelement (W) Datenelement in der Wortbildungskette. Es markiert den Startpunkt der Buchstabenkette eines Wortes. Einstiegspunkt in die gesamte Wortinformation. Buchstabenkette (BK) Kette aus fertigen Objekten (Buchstaben), die in ihrer richtigen Reihenfolge von links nach rechts zu einem Wort verkettet sind. Wortbildungskette (WBK) Kette aus Worteinträgen mit noch nicht fertiger Buchstabenkette. Sie dient dem Aufbau von Worten aus einzelnen Objekten. Die Wortbildungskette enthält alle abgetasteten Objekte und Worte eines Dokuments, die noch nicht zur statistischen Auswertung und Klassifikation freigegeben sind. Vorklassifikation (VKLAS) Errechnen charakteristischer Merkmale von Objekten und klassifizieren dieser Objekte als Bild- oder Grafikelement. Notwendig zur Wortblokkierung. Wortblockierung Unterdrücken der Zusammenlagerung von Bild- oder Grafikelementen zu wortähnlichen Gebilden. Blockierte Objekte werden vor dem Eintrag in die Wortbildungskette markiert. Objektflag Zeigt in gesetztem Zustand an, dass in der vorher bearbeiteten Bild zeile die Deskriptorkette eines Aussenrandes geschlossen wurde (fer- tiges Objekt). Das entsprechende Randdatum in der Objektbildungskette ist markiert. Wortflag Zeigt in gesetztem Zustand an, dass ein Wort aus der Wortbildungskette entnommen und der Merkmalsbildung übergeben werden kann. Der entspre chende Wortrepräsentant ist mar kiert. YA Index der momentan abgetasteten Bildzeile. Struktur der Datenelemente Deskriptor: Art X-Koordinate Y-Koordinate Anschlussnummer im Zyklussinn Anschlussnummer gegen den Zyklussinn X-Koordinate linker Nachbarrand Anschlunummer linker Nachbarrand X-Koordinate rechter Nachbarrand Anschlussnummer rechter Nachbarrand X-Koordinate Auftrittspunkt Y-Koordinate Auftrittspunkt Zeiger zum nächsten Deskriptor des Randes Randrepräsentant: Anschlussnummer im Zyklussinn Anschlussnummer gegen den Zyklussinn Zeiger zum Anfang der Deskriptorkette Zeiger zum Ende der Deskriptorkette Anzahl der Deskriptoren Aussen/Innenrand linke Grenzkoordinate des Randes rechte Grenzkoordinate des Randes obere Grenzkoordinate des Randes untere Grenzkoordinate des Randes Anzahl der Innenränder Zeiger zum Anfang der Innenrandkette Zeiger zum Ende der Innenrandkette Zeiger zum nächsten Rand Wortrepräsentant: : Wortnummmer Anzahl der Buchstaben im Wort Anzahl der Innenränder im Wort Zeiger zum Anfang der Buchstabenkette Zeiger zum Ende der Buchstabenkette Zeiger zum nächsten Wort Merkmalsbildung Autokorrelationskoeffizienten: - Erstellen eines bewerteten Winkelhistogramms aus allen am Wort beteiligten Randsegmenten - Bilden der Autokorrelationsfunktion in 450 Schritten (8 AKF-Koeffizienten, als Merkmale geeignet) - Vorgabe von Clusterschwerpunkten im AKF-Raum, welche bestimmte Musterklassen, z. B. Einzellinien, Rubriken, Text repräsentieren. - Messen der Abstände eines unbekannten Wortes zu den Clusterschwerpunkten Extremwinkel: - Ermitteln der Extremaldeskriptoren eines Wortes - Ermitteln der Extremaldurchmesser eines Wortes - Errechnen des Extremwertwinkels EW Buchstabenzahl: - Errechnen der Anzahl zusammengeketteter Einzelobjekte eines Wortes. Innenrandzahl: - Errechnen der Anzahl aller zum Wort gehöriger Innen ränder. Flächenmerkmale: - Errechnen von Flächenprojektionen des Wortes in den 4 Richtungen 00, 450, 9001 1350 - Bildung der 4 Flächenmittelwerte - Bildung der 4 Flächenstreuungen - Übernahme des jeweiligen Minimalwertes - Errechnen der wahren Wortfläche vorzugsweise aus obiger 0 Projektion - Errechnen der Hüllfläche aus den Extremaldeskriptoren - Division (Wahre Fläche) / (Hüllfläche) 9 Patentansprüche 6 Figuren

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur einheitlichen symbolischen Beschreibung von Dokumentmustern in Form von Datenstrukturen in einem Automaten, wobei sich die Dokumentmuster aus den Komponenten Text, Graphik und/oder Bild zusammensetzen können, zum Zwecke der Zerlegung des Dokumentmusters in diese Komponenten und zur Weiterverarbeitung dieser Komponenten in auswer- tenden Moduln für spezielle Anwendungsfälle, wobei aus den digitalisierten Ausgangssignalen einer optischen Abtastvorrichtung zeilenweise Deskriptoren extrahiert werden, welche Stützstellen entlang Rändern in einem betreffenden Dokumentmuster darstellen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t - dass in einem ersten Modul (DM) Deskriptoren (0) errechnet und die Daten betreffend die Deskriptoren in einem jeweils freien Speicherplatz eines Datenspeichers (SP) abgelegt werden, woraufhin von dem Datenspeicher (SP) eine Rückmel dung mit einer Information über den benutzten Speicher platz erfolgt, - dass ein zweiter Modul (RM) durch Übergabe der rückgesende ten Adressinformation aktiviert wird und diese Adressinfor mation zusammen mit Listenindizes aus Listen (L1.. .L4) übernimmt, wobei der zweite Modul (RM) diese Adressinforma tion dazu benutzt, den in dem Datenspeicher (SP) abgeleg ten Deskriptor in eine bereits vorhandene Deskriptorkette mit einem Randrepräsentanten (R) einzubauen bzw. eine neue Deskriptorkette mit Bildung eines dafür notwendigen neuen Randrepräsentanten (R) zu beginnen, wobei es sich bei den Deskriptorketten jeweils um eine Verkettung einzelner De skriptoren CD) mit Hilfe von Zeigern (DZ) handelt und ein neuer Deskriptor (D), der in einem beliebigen Speicher platz in dem Datenspeicher (SP) abgelegt ist, durch Zeiger mit der betreffenden bereits bestehenden Kette oder be reits bestehenden Ketten verbunden wird, wobei mit Hilfe der übergebenen Listenindizes die Position des oder der zu gehörigen Randrepräsentanten direkt den Listen (L1.. .L4) entnommen wird und wobei bei einer Veränderung des Reprä sentanten der Deskriptorkette diese Information durch den zweiten Modul (RM) wieder in die Listen (L1...L4) rückein- getragen wird, dass, wenn durch eine Deskriptorkette ein vollständig ge schlossener Rand gebildet worden ist, der zweite Modul (RM) einem dritten Modul (OM) den Index dieses Randes zur weiteren Verarbeitung übergibt, dass der zweite Modul (RM) zusammen mit der Information in dem Datenspeicher (SP) aufgrund des Randindex prüft, ob es sich bei dem Rand um einen Innenrand oder einen Aussenrand handelt, dass im Falle eines Innenrandes die Listenindizes der Listen (L1.. . L4) dazu verwendet werden, aus den Listen (L1 ...L4) den Speicherindex des Repräsentanten des umschlie ssenden Aussenrandes abzurufen, dass mit Hilfe des Index der Repräsentant des Innenrandes durch einen Zeiger (IRZ) an eine Innenrandkette (IRK) am Repräsentanten des Aussenrandes in dem Datenspeicher (SP) angehängt wird, - dass im Falle eines Aussenrandes dessen Repräsentant als Repräsentant eines Objekts genutzt wird, wobei das Objekt den Aussenrand sowie alle davon umschlossenen Innenränder umfasst und in diesem Fall der Index des Repräsentanten des fertigen Objekts an einen vierten Modul (VKLAS) weiterge geben wird, dass der vierte Modul (VKLAS) anhand der Gesamtanzahl der als zu einem Objekt zugehörig abgespeicherten Ränder eine Vorentscheidung darüber trifft, ob es sich bei dem Objekt mit Sicherheit um eine Bild- oder Graphikkomponente han delt oder nicht, dass im Falle einer Bild- oder Graphikkomponente in dem Datenspeicher (SP) der Repräsentant dieses Objekts durch eine eigene Markierung als Bild- oder Graphikkomponente gekennzeichnet wird, dass der Index des Repräsentanten dieses markierten oder nicht markierten Objekts an einen fünften Modul (WM) über geben wird, dass in diesem fünften Modul (WM) aus dem Aussenrand des Objekts Anlagerungskriterien errechnet werden, dass mit Hilfe dieser Anlagerungskriterien das Objekt in an sich bekannter Weise mit bereits in dem Datenspeicher (SP) gespeicherten Wortrepräsentanten verglichen wird, selbst einen neuen Wortrepräsentanten in dem Datenspeicher (SP) erzeugt oder sich mit anderen Objekten, die einem be reits vorhandenen Wortrepräsentanten in dessen Buchstaben kette (BK) untergeordnet sind, zu einem erweiterten Wort zusammenlagert und dabei in die Buchstabenkette dieser be treffenden Wortinformation eingefügt wird, dass Objektrepräsentanten, welche durch den fünften Modul (VKLAS) markiert wurden, jeweils einen eigenen Repräsen tanten bilden, der sich nicht mit anderen Worten oder Ob jekten zusammenlagert, dass durch Vergleich mit dem Index der betreffenden Abtast zeile (YA) individuell in an sich bekannter Weise für die einzelnen Wortrepräsentanten entschieden wird, ob das Wort in dem Datenspeicher (SP) vollständig ist und daher weiter bearbeitet werden kann oder nicht, dass im Falle der Vollständigkeit der Index des betreffen den Wortrepräsentanten an einen sechsten Modul (MERK) wei tergegeben wird, dass in dem sechsten Modul (MERK) aus der Gesamtanzahl der den Wortrepräsentanten untergeordneten Objekt-Randreprä sentanten und-Deskriptoren sowie deren verbindenden Zei gern (DZ) ein Attributvektor (V) Vektor kennzeichnender Attribute errechnet ird und dieser Vektor dem Wortrepräsentanten beigefügt wird, - dass unter Weitergabe des Index des Wortrepräsentanten an einen folgenden siebenten Modul (KLAS) dieser ebenfalls nach einem an sich bekannten Klassifikationsverfahren in einem achten Modul (REF) gespeicherte Referenzmodelle mit dem Attributvektor (V) des Wortrepräsentanten vergleicht und aus dem Vergleich eine Entscheidung darüber fällt, ob der Wort repräsentant einen Repräsentanten der Kategorie ¯Text","Bild" oder "Graphik" darstellt, dass in einem Ausgabe-Modul (AUS), dem der Index des ferti gen Wortrepräsentanten übermittelt wird, die gesamte in dem Datenspeicher (SP) gespeicherte Information über die sen Wortrepräsentanten einschliesslich der Information über seine ihm untergeordneten Repräsentanten einem weitergehen den, auswertenden Verfahren in auswertenden Moduln (WV) zur Verfügung gestellt wird und dass einem der auswertenden Moduln (WV) nur der Index des Wortrepräsentanten übermittelt wird und dieser Modul durch eigenen Zugriff auf den Datenspeicher (SP) die darin unter dem Index des betreffenden Wortrepräsentanten gespeicherte Information bearbeitet, dass in diesem Fall die Übergabe an einen darauffolgenden, ab schliessenden Modul (LOE) solange verzögert wird, bis der auswertende Modul (WV) die Information verarbeitet und dies an den Ausgabe-Modul (AUS) rückgemeldet hat, dass nach Ubermittlung des Index des Wortrepräsentanten in dem abschliessenden Modul (LOE) der fertig bearbeitete Re präsentant des Wortes mit allen Objekt und Randrepräsentan ten sowie den betreffenden Deskriptoren in dem Oatenspei cher (SP) gelöscht wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch 9 e k e n n zeichnet, - dass in den Listen (L1. . .L4) Angaben über die Indizes der Ränder in der Weise geführt werden, dass es dem zweiten Modul oder Randmodul (RM) möglich ist, aufgrund der Listenindizes, die jeweils mit dem Index eines neuen Deskriptors übermittelt werden, durch Direkt zugriff auf den Repräsentanten des Randes zuzugreifen, mit dem der Deskriptor durch Zeiger verkettet wird, und - dass es dem dritten Modul oder Objektmodul (OM) nach Uber mitteln des Index eines geschlossenen Innenrandes, des De skriptorindex sowie der zugehörigen Listenindizes ermög licht ist, den Index des Repräsentanten des umschliessenden Aussenrandes durch Direktzugriff zu den Listen (L1. . .L4) zu ermitteln und ebenfalls durch Direktzugriff auf diesen in dem Datenspeicher (SP) zuzugreifen. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n zeichnet, - dass zur Zuordnung von Innenrändern zu einem Aussenrand in den Listen (L1.. .L4) auf den Eintrag zugegriffen wird, der dem abschliessenden Deskriptor (S2) eines Innenrandes als vorzugsweise linker Rand benachbart ist, - dass dieser Eintrag entweder den Index des umschliessenden Aussenrandes oder den Index eines diesen Aussenrand verdek kenden Innenrandes enthält und - dass im Falle eines verdeckenden Innenrandes der fertige Innenrand an eine Innenrandkette (IRK) des verdeckenden Innenrandes angehängt wird und bei dessen Fertigstellung zusammen mit diesem an die Innenrandkette (IRK) des Reprä sentanten des umschliessenden Aussenrandes mittels des Zei gers (IRZ) angehängt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n zeichnet , - dass zur Berechnung der einzelnen Ränder und/oder Objekte deren Randrepräsentanten in dem Datenspeicher (SP) zu einer Objektbildungskette (OBK) verknüpft wer den und - dass die Randrepräsentanten (R) in der Objektbildungs kette (08K) durch Hilfszeiger (RZ) miteinander verbun den werden und - dass fertige Objekte mit geschlossenem Aussenrand von dem Objektmodul (OM) der Objektbildungskette (OBK) entnommen und ihr Index an den fünften Modul (WM) weitergegeben wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n zeichnet , - dass zum Zusammenlagern der einzelnen Objekte in der Buchstabenkette (BK) der Wörter deren Wortrepräsentan- ten (W) in einer Wortbildungskette (#K) in dem Da tenspeicher (SP) verknüpft werden, - dass die Wortrepräsentanten (W) in der Wortbildungs kette (WBK) durch Hilfszeiger (WZ) miteinander ver bunden werden und - dass die Repräsentanten der einzelnen Objekte in der Buchstabenkette (BK) vorzugsweise durch denselben Typ Hilfszeiger (RZ) miteinander verbunden werden, wie die einzelnen Randrepräsentanten (R) in der Objektbil dungskette (OBK) miteinander verbunden werden. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n zeichnet - dass in dem sechsten Modul (MERK) aus den Zeigern (DZ) und den zugehörigen Deskriptoren aller Deskriptbrket- ten, die einem Wortrepräsentanten und dessen Objekt und Randrepräsentanten untergeordnet sind, ein Winkel histogramm errechnet wird, wobei der Winkel des Rand abschnitts, der durch einen Zeiger (DZ) repräsentiert wird, bezogen auf die Abtastzeile auf der Abszisse des Winkelhistogramms aufgetragen ist und wobei die Summe der Länge aller Randabschnitte gleichen Win kels auf der Ordinate aufgetragen ist und dass der Winkel aus den benachbarten Deskriptoren des Zeigers (DZ) errechnet wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t - dass aus den auf diese Weise entstandenen Winkelhistogram men acht Autokorrelationskoeffizienten (AKF(i)) gemäss der Formel EMI28.1 mit i = 0,1.. .7, h(w) = Winkelhistogramm und w = cm. .359') berechnet werden und in den den Wortrepräsentanten cha rakterisierenden Attributvektor (V) eingetragen werden, dass aus den Aussenrändern der Objekte, die einem Wortreprä sentanten in der Buchstabenkette (BK) untergeordnet sind, Extremwertdeskriptoren (ED0... ED7) errechnet werden, wobei unter Extremwertdeskriptoren solche Deskriptoren zu ver stehen sind, die - bezogen auf einen Strahl nämlich entwe der 0', 45', 90' oder 135 ¯ geneigt zu der Abtastzeile einen minimalen bzw. maximalen Projektionswert auf diesen Strahl aufweisen, dass für jeden der Strahlen aus den dem jeweiligen mini malen und dem jeweiligen maximalen Projektionswert entsprechen den Extremwertdeskriptoren eine Diagonale durch das Objekt ermittelt wird, dass die Winkel-zwischen den so entstandenen Diagonalen be rechnet werden, dass ein Mass (ME) aus den Extremwertdeskriptoren gemäss der Formel ME AO.WOl.AllAl.Wl2.A2+A2.W23 A3+A3.W30.AO (AO+Al+A2+A3) 2 errechnet wird, welches in den Attributvektor (V) einge tragen wird, dass die Anzahl der Innenränder in den Attri butvektor (V) eingetragen wird, - dass die Anzahl der Objekte in den Attributvektor ein getragen wird und - dass der so vervollständigte Attributvektor (V) als Merk malsvektor zur Klassifikation in dem siebenten Modul (KLAS) verwendet wird. 8. System zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e- n n z e i c h n e t , dass die Moduln (DM, RM, OM, VKLAS, WM, MERK, KLAS, REF, AUS, WV, LOE) jeweils als Mikroprozessoren realisiert sind, die in einer Pipeline-Anordnung zusammenwirken und die auf einen gemeinsamen Speicher zugreifen, der vorzugsweise als Halbleiterspeicher ausgeführt ist. 9. System zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Moduls CDM,RM,OM,VKLAS,WM,MERK,KLAS,REF,AUS,WV, LOE) jeweils als spezielle Schaltungsanordnung realisiert sind, die in einer Pipeline-Anordnung zusammenwirken und die auf einen gemeinsamen Speicher zugreifen, der vorzugsweise als Halbleiterspeicher ausgeführt ist.

Inventors: SCHERL, WOLFGANG, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: G06F15
IPC codes: G06F17, G06K9, G06T9