JPH0136155B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光学的文字読取装置に関する。

従来から、光学的文字読取装置（以下OCRと
いう）における文字認識方法の１つとして、複合
類似度法が一般化され、その性能が高く評価され
ている。その認識アルゴリズムは、光電変換され
た文字パターンをベクトルで表現し（これをｆと
する）、予めカテゴリー（ｌとする）毎にそれを
意味するベクトルlを辞書に記憶させておき、 なる類似度計算式(1)で求められる類似度値Sl（ｆ）
が最大となるカテゴリーｌをその光電変換された
文字パターンの答としていた。ただし上記(1)式に
おいて、Ｎはカテゴリーｌを意味するいくつかの
ベクトル数、λl₁は最大固有値、λl_oは各ベクトト
ルを求めた時の固有値である。

通常、辞書ベクトルlはカテゴリーｌ毎にパタ
ーンを学習させることにより、自動設計される
が、その学習させるパターンについても理論的に
変形したパターンを作り出すことが難かしいため
に、単に不特定多数の人が書いた文字をできるだ
け多く集める方法をとることが多かつた。

そのため、特定文字ａの辞書ベクトル（標準文
字パターンベクトル）aの作る空間が、他のど
の辞書ベクトルlの作る空間とも重複しないよう
にするのは不可能である。そこで、この重複部分
の大きい文字どおしにおいて、認識時に光電変換
された文字パターンが属すべきカテゴリーの判断
を誤まることがあつた。具体的には文字“１”の
パターンは第１図Ａ，Ｂに示すように文字パター
ンが水平線となす角θが略直角のものが多いが、
第１図Ｃに示すような上記角θの大きさが小さく
傾きのある文字も少なくない。しかしながら、文
字“ノ”の場合には第２図Ａ，Ｂに示すように、
曲率の大小を別にすれば、傾きのある文字パター
ンがほとんどである。上記同様のことが、辞書作
成における学習パターンについても言える。すな
わち、第２図Ａ，Ｂに示す文字“ノ”の文字パタ
ーンの場合において、曲率を無視すれば文字
“１”の辞書ベクトル₁が作る空間と、文字
“ノ”の辞書ベクトルの作る空間どうしで共通部
分がある。したがつて、第１図Ｃに示すような傾
きのある文字“１”の文字パターンに対しては、
文字“１”の辞書ベクトル₁よりも文字“ノ”
の辞書ベクトルノの方が、より強くその文字パ
ターンの形の性質を表現しているため、文字
“ノ”に誤読してしまうことがあつた。

これを防ぐために、第１図Ｃに示すような文字
パターンをさらに多く学習させて、文字“１”の
辞書ベクトル₁を改良することも一案であるが、
この場合、他のカテゴリーに対してのバランスが
くずれてしまい、他の辞書ベクトルとの重複部分
が出て来てしまうため具合が悪い。また、このよ
うなことが上記文字“１”と“ノ”に限らず、他
の文字間どうしについても言えた。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、類似度法による認識率をより一層高める
ことができる光学的文字読取装置を提供すること
を目的とする。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第３図はこの発明の一実施例のOCRの
概略構成図である。図中、符号１は光電変換部を
示している。この光電変換部１は、図示せぬ文字
の記入されている帳票表面を光学的に走査し、そ
の反射光を光電変換する機能を持つている。符号
２は２値化回路を示している。この２値化回路２
は、光電変換部１から送られてくる光電変換信号
を白および黒に対応して２値化する機能を持つて
いる。符号３は正規化回路を示している。この正
規化回路３は、２値化回路２から送られてくる２
値化文字パターンの位置合せ等の正規化を行なう
機能を持つている。符号４は類似度辞書を示して
いる。この類似度辞書４には、標準文字パターン
がベクトル表現されて記憶されている。符号５は
類似度計算回路を示している。この類似度計算回
路５は、正規化回路３から送られてくる正規化さ
れた文字パターンをベクトル化し、類似度辞書４
に記憶されている標準文字パターンのベクトル間
で前述した類似度計算式(1)を用いて類似度を計算
し、類似度値の大きい順からある決められた数だ
けの候補文字を選出する機能を持つている。符号
６は補正回路を示している。この補正回路６は、
詳細は後述するが、類似度計算回路５で選出され
た複数の候補文字の組み合せが予め定められた組
み合せと一致するか否かを調べ、一致した場合
に、類似度値が２番目以降のすなわち、第２位以
降の候補文字の類似度値に所定の値を加算し補正
する機能を持つている。また、この補正回路６
は、上記複数の候補文字の組み合せが予め定めら
れた組み合せと一致しなかつた場合には、上記複
数の候補文字および各候補文字の類似度値をその
まま出力するようになつている。符号７は判定回
路を示している。この判定回路７は、補正回路６
から送られてくる複数の候補文字および各候補文
字の類似度値の大きさから、類似度値の最も大き
い第１位の候補文字を答として出力するか否かを
判定し、第１位の候補文字を答として出力しない
場合には、構造解析処理の指示を出す機能を持つ
ている。符号８は特徴抽出回路を示している。こ
の特徴抽出回路８は、２値化回路２から送られて
くる２値化された文字パターンの幾何学的な特徴
を抽出する機能を持つている。符号９は特徴辞書
を示している。この特徴辞書９には、各文字毎に
必要な幾何学的特徴および不必要な幾何的特徴が
記憶されている。符号１０は構造解析回路を示し
ている。この構造解析回路１０は、判定回路７か
らの構造解析処理の指示を受けて、特徴抽出回路
８から送られてくる抽出された文字パターンの幾
何学的特徴と、特徴辞書９に記憶されている各文
字毎の幾何学的特徴とのマツチングを行ない、そ
の２値化された文字パターンの認識を行ない答と
して出力する機能を持つている。

第４図は上記補正回路６の詳細を示す構成図で
ある。第４図において、符号６１は補正値記憶部
を示している。この補正値記憶部６１には、第５
図に示すように、予め定められた第１位〜第３位
までの候補文字の組み合わせに応じて、予めシユ
ミレーシヨンにより求められた第２位〜第４位ま
での候補文字の類似度にそれぞれ加算される点
α₂，α₃，α₄が記憶されている。また、符号６２は
補正制御回路を示している。この補正制御回路６
２には、信号線ａを介して類似度計算回路５から
のデータ送受のための制御信号が供給されるよう
になつており、また信号線ｂを介して類似度計算
回路５から出力される複数の候補文字および各候
補文字の類似度値が供給されるようになつてい
る。さらに、この補正制御回路６２は、上記信号
線ｂを介して複数の候補文字および各候補文字の
類似度値が供給されると、補正値記憶部６１に信
号線ｃを介して読み出し制御信号を送り、補正値
記憶部６１に記憶されている第１〜第３位までの
候補文字の各組み合わせを信号線ｄを介して読み
出し、上記類似度計算回路５から供給されてきた
候補文字のうちの第１位〜第３位の候補文字の組
み合せと一致しているか否かのマツチングを行な
う機能を持つている。また、この補正制御回路６
２は、上記マツチングを行なつた結果、一致して
いた場合には、該当する候補文字の組み合せに応
じて補正値記憶部６２に記憶されている第２位〜
第４位の候補文字にそれぞれ加えるべき点α₂，
α₃，α₄を上記類似度計算回路５から送られてきた
第２位〜第４位の候補文字の類似度値に加算した
後、類似度値の高い順に候補文字を信号線ｅを介
して判定回路７へ出力する機能を持つている。さ
らに、この補正制御回路６２は、上記マツチング
を行なつた結果、一致していなかつた場合には、
類似度計算回路５から送られてきた複数の候補文
字および各候補文字の類似度値をそのまま出力す
る機能を持つている。

次に、上記実施例の動作を説明する。光電変換
部１において、図示せぬ帳票に光を当てて文字を
走査し、その結果得られた光電変換信号は、２値
化回路２へ供給される。この２値化回路２で、送
られてきた光電変換信号は、２値化される。そし
て、２値化回路２で２値化された文字パターン
は、正規化回路３で正規化される。正規化された
文字パターンは、類似度計算回路５においてベク
トルｆに変換され、類似度辞書４に記憶されてい
る標準文字パターンのベクトルlとの間で、前述
した類似度計算式(1)を用いて類似度計算を行な
い、類似度値Sl（ｆ）の大きい順に決められた数
の候補文字を選出する。この類似度計算回路５で
選出された複数の候補文字および各候補文字の類
似度値は、補正回路６へ供給される。この補正回
路６において、詳細な動作説明は後述するが、送
られてきた候補文字のうち第１位〜第３位の候補
文字が、予め記憶されている候補文字の組み合せ
順位と一致している場合には、送られてきた候補
文字のうち第２〜第４位の候補文字の類似度値に
対してそれぞれ予め定められている点α₂，α₃，α₄
か加算され、再び類似度値の大きい順に候補文字
の順位が並べかえられ、判定回路７に出力され
る。また、この補正回路６において、送られてき
た候補文字の組み合せが、予め記憶されている候
補文字の組み合せ順位と一致しなかつた場合に
は、上記送られてきた候補文字および各候補文字
の類似度値をそのまま判定回路７へ出力する。判
定回路７は、補正回路６から送られてきた候補文
字および各候補文字の類似度値の大きさの関係か
ら第１位の候補文字を答として出力するか、構造
解析回路１０へ最終判定をゆだねるかを決定す
る。

最終判定を構造解析回路１０にゆだねる場合に
は、判定回路７は構造解析回路１０へ構造解析処
理の指示を出す。この構造解析処理の指示を受け
た構造解析回路１０は、特徴抽出回路８で抽出さ
れた２値化文字パターンの幾何学的特徴と、特徴
辞書９に記憶されている幾何学的特徴とのマツチ
ングをとり、最終的な文字パターンの認識を行な
い、答を出力する。

さらに、上記補正回路６の動作について第４図
を用いて詳細に説明する。信号線ｂを介して類似
度計算回路５から送られてくる複数の候補文字
（以下第１位の候補文字から順にＣ１，Ｃ２，Ｃ
３…とする）、および各候補文字Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３…のそれぞれの類似度値（以下LV１，LV２，
LV３…とする）を受けとつた補正制御回路６２
は、第１位〜第３位の候補文字Ｃ１〜Ｃ３の組み
合せが、補正値記憶部６１に記憶されている候補
文字の組み合せと一致する組み合せがあるか否か
を調べる。一致する組み合せが合つた場合には、
それに対応して記憶されている第２位〜第４位の
候補文字Ｃ２〜Ｃ４の類似度値LV２〜LV４にそ
れぞれ加えられるべき点α₂〜α₄を上記第２位〜第
４位の候補文字Ｃ２〜Ｃ４の類似度値LV２〜LV
４に加算する。その結果、例えば、類似度値が
LV２＋α₂＞LV１＞LV３＋α₃の関係になつたな
ら、第１位の候補文字をＣ２として、順に、Ｃ
２，Ｃ１，Ｃ３の順で出力する。また類似度値が
LV１＞LV３＋α₃＞LV２＋α₂の関係になつたな
ら、第１位の候補文字をＣ１、として順にＣ１，
Ｃ３，Ｃ２の順に候補文字の順位を組み直して判
定回路７へ出力する。

次に、補正値記憶部６１に記憶される内容の作
成方法を具体的な動作説明も含め第５図および第
６図を用いて説明する。第１図Ａ，Ｂ，Ｃに示し
た文字“１”および第２図Ａ，Ｂに示した文字
“ノ”の文字パターンに対しての、それぞれ類似
度辞書４に記憶されている標準文字パターン
“１”および“ノ”に対する類似度値が第６図に
示すようになつたとする。すなわち、この図では
分かりやすように、左側に標準文字パターン
“１”に対する類似度値をまた右側に標準文字パ
ターン“ノ”に対する類似度値が棒グラフ状で示
されている。例えば、第１図Ｃに示された文字
“１”の文字パターンの標準文字パターン“１”
に対する類似度値が「110」で、標準文字パター
ン“ノ”に対する類似度値が「115」であること
を示している。この第１図Ｃの文字パターンは、
本来は“１”と認識されるべきであるが、上記の
ように“ノ”に対する類似度値の方が高いため、
誤読される可能性が高い。そこで本願が有効とな
る。すなわち、第１位の候補文字から順に“ノ”，
“１”，“Ｉ”になつた場合には、第５図に示した
補正値記憶部６１に記憶されている候補文字の組
み合わせと一致しているので、第２位以下の候補
文字に所定の点を加える。ところで、第１図Ｃに
示した文字パターンの第１位の候補文字“ノ”に
対する類似度値LV１は、第６図からLV１＝115
であり、第２位の候補文字“１”に対する類似度
値LV２は、LV２＝110である。そのため、第１
位の候補文字と第２位の候補文字の順位をある点
を加えて逆転させる必要がある。一方、第２図Ａ
に示した文字パターンの場合には、第６図から
“ノ”に対する類似度値がLV１＝125で、“１”に
対する類似度値がLV２＝100である。この第２図
Ａに示した文字パターンの場合には、本来から
“ノ”のパターンであるため、第１位の候補文字
から順に、“ノ”，“１”，“Ｉ”になつた場合でも
ある点を加えて第１位の候補文字と第２位の候補
文字の順位を逆転させることは避けなければなら
ない。そこで大量のシユミレーシヨンが必要とな
り、その結果、第２位の候補文字Ｃ２以降の類似
度値LV２，…に加える点α₂，α₃，α₄が例えば第
５図に示すように求められる。すなわち、第１位
の候補文字から順に、“ノ”，“１”，“Ｉ”となつ
た場合に、第２位の候補文字“１”の類似度値
LV２に「10」が加えられることになる。

その結果、第１図Ｃに示すような文字パターン
の場合には、第１位の候補文字“ノ”に対する類
似度値が「115」のままで、第２位の候補文字
“１”に対する類似度値が「110＋10＝120」とな
り、第１位の候補文字と第２位の候補文字の順位
が逆転し、“１”の文字パターンとして読まれる
ことになる。また、第２図Ａに示すような文字パ
ターンの場合には、第１位の候補文字“ノ”に対
する類似度値が「125」で、第２位の候補文字
“１”に対する類似度値が「100＋10＝110」とな
り、第１位の候補文字と第２位の候補文字の順位
が逆転せず、“ノ”の文字パターンとして読まれ
ることになる。また、同様に第２図Ｂに示した文
字パターンについても第２図Ａに示した文字パタ
ーンと同様に“ノ”のパ文字パターンとして認識
される。さらに、第１図Ａ，Ｂに示したような文
字パターンの場合には、第６図からも分かるよう
に類似度計算回路５から第１位の候補文字が
“１”、第２位の候補文字が“ノ”として出力され
るため、補正値記憶部６１に該当する候補文字の
組み合わせが存在しないため、第２位の候補文字
以降に点数が加算されることはないので“１”の
文字パターンとして認識されることになる。

したがつて、このようなOCRでは、類似度辞
書４に記憶される標準文字パターン間の辞書ベク
トルのバランスをくずすことなく読取率を上げる
ことができる。すなわち、第６図に示すように、
例えば類似度辞書４において、“１”の標準文字
パターンベクトル（辞書ベクトル）と、“ノ”の
標準文字パターンベクトル間以外の“Ａ”，“イ”，
“６”，“Ｉ”，…の標準文字パターンベクトルとは
バランスがよくとれていて、その方向には誤読が
生じにくいような場合に、第１図Ｃに示したよう
な文字パターンが“ノ”に誤読されるからといつ
て、“１”の標準文字パターンベクトルに第１図
Ｃに示したような文字パターンを大量に学習させ
ると、“１”の標準文字パターンと“ノ”以外の
上記標準文字パターン間でのバランスがくずれて
しまい、その方向に誤読が発生し易くなる。その
ため本願が有効となる。また、類似度辞書の内容
を変更せずに、誤読する文字間についての補正を
行なえばよいので改良が比較的簡単にできる。

以上述べたようにこの発明によれば、類似度法
による認識率をより一層高めることができる光学
的文字読取装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃおよび第２図Ａ，Ｂはそれぞ
れ文字パターンの記入例を示す図、第３図はこの
発明の一実施例のOCRの概略構成図、第４図は
上記実施例の補正回路の詳細な構成図、第５図は
同じく補正値記憶部の記憶内容を示す図、第６図
は第１図Ａ，Ｂ，Ｃおよび第２図Ａ，Ｂに示した
文字パターンに対するそれぞれ文字“１”および
“ノ”に対する類似度値を示す図、第７図は類似
度辞書における各標準文字パターンベクトル間の
バランスを説明するための図である。 １…光電変換部、２…２値化回路、３…正規化
回路、４…類似度辞書、５…類似度計算回路、６
…補正回路、７…判定回路、８…特徴抽出回路、
９…特徴辞書、１０…構造解析回路、６１…補正
値記憶部、６２…補正制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 類似度法を用いて文字の認識を行なう光学的
   文字読取装置において、光電変換された文字パタ
   ーンの標準文字パターンに対する類似度値を求め
   複数の候補文字を選出する手段と、予め所定の候
   補文字の組み合せに対して所定の候補文字の類似
   度値に加えるべき補正値を記憶している補正値記
   憶部と、上記選出された候補文字の組み合せが上
   記補正値記憶部に記憶されている候補文字の組み
   合せと一致しているか否か調べ、一致している場
   合には上記選出された候補文字における所定の候
   補文字の類似度値に上記加えるべき補正値を加算
   し補正する手段と、上記補正された類似度値によ
   る候補文字から文字の判定を行ない答を出力する
   手段とを具備したことを特徴とする光学的文字読
   取装置。