JPH02189697A - パターン認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、文字や図形などの認識対象を画像化して得
た画像パターンを認識するのに用いられるパターン認識
装置に関する。

〈従来の技術〉 従来のパターン認識装置は、認識対象の画像パターンを
予め記憶させた複数の基準パターンと順次比較し、その
−数置合から認識対象を特定するという所謂「パターン
マツチング」の方式を採用している。この方式では、通
常、画像パターンが傾く場合を想定して、傾きをもつ基
準パターンも用意して記憶させ、これらのパターンとの
マツチングも行うようにしである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながらこのような従来のパターン認識装置では、
最悪の場合は傾きをもつ基準パターンをも含めて全ての
基準パターンとマツチングする必要があるため、認識処
理に多大の時間を要する。しかも多数の基準パターンを
予め記憶させるため、膨大なメモリ容量が必要となり、
装置−が著しく高価となるなどの問題がある。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、画像
パターンの重心位置を中心とした円形状またはリング形
状の計測領域を複数設定して、各計測領域内に含まれる
画像パターンが占める面積に基づき画像パターンの判別
を行うことにより、画像パターンが傾いていても短い時
間で認識処理を行い得る安価なパターン認識装置を提供
することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明のパターン認識装置
では、文字や図形などの認識対象を撮像して得た画像パ
ターンを生成するためのパターン生成手段と、前記画像
パターンの重心位置を計測する重心計測手段と、重心位
置を中心とする円形状またはリング形状の計測領域を複
数個設定する計測領域設定手段と、各計測領域内に含ま
れる画像パターンが占める面積を計測する面積計測手段
と、各面積の計測値に基づき画像パターンを判別するパ
ターン判別手段とを具備させている。

く作用〉 認識対象の画像パターンが生成されると、その画像パタ
ーンの重心位置が計測され、ついでその重心位置を中心
とする円形状またはリング形状の計測領域が複数個設定
される。そして各計測領域内に含まれる画像パターンが
占める面積が計測され、各面積の計測値に基づき画像パ
ターンの判別が行われる。

この場合に各計測領域は円形状またはリング形状である
から、各計測領域内の画像パターンが占める面積は画像
パターンの傾きと関係なく一定である。従って従来のパ
ターンマツチングの方式のように、傾きをもつものも含
めて多数の基準パターンを記憶させたり、全ての基準パ
ターンとマツチングしたりする必要がなく、高速な認識
処理が可能である。

〈実施例〉 第１図は、この発明の一実施例にかかるパターン認識装
置の概略構成を示すもので、パターン生成部１２重心計
測部２．計測領域設定部３゜面積計測部４．パターン判
別部５および、登録部６を構成として含んでいる。

パターン生成部１は、文字や図形などの認識対象を撮像
して濃淡画像を生成しその画像を白黒２値化して画像パ
ターンを生成する。

重心計測部２は前記画像パターンにつき所定の演算処理
を実行してその重心Ｇの座標を算出する。第２図中、最
も外側に位置する円形状のウィンドウＷ０は重心Ｇを計
測するための計測領域を与えるものである。

計測領域設定部３は前記重心Ｇを中心とする円形状の計
測領域を複数個設定するためのもので、第２図中、同心
円をなす４個のウィンドウＷ１〜Ｗ４は円形状の計測領
域を与えるものである。なおこの実施例のウィンドウＷ
１〜Ｗ４はすべて円形状であるが、これに限らず、リン
グ形状であっても差し支えない。

面積計測部４は各ウィンドウＷ１〜Ｗ、に含まれる画像
パターンが占める面積、具体的には黒画素の総数を計測
するためのもので、第３図には、傾いた４種の英文字「
Ａ」〜「Ｄ」の画像パターン７ａ〜７ｄに対して前記の
ウィンドウＷ、〜Ｗ４を設定した状態が示しである。同
図によれば、例えば英文字「Ａ」およびｒ３ｊの各画像
パターン７ａ、７ｂでは第１のウィンドウＷ１内には黒
画素が存在するが、英文字ｒＣ」および「Ｄ」の各画像
パターン７ｃ、７ｄでは第１のウィンドウＷ、内には黒
画素は全（存在しない。このように英文字の種類に応じ
てそれぞれのウィンドウＷ１〜Ｗ４内に含まれる画像パ
ターン７ａ〜７ｄの面積（黒画素の総数）が異なるので
ある。

パターン判別部５は各ウィンドウＷ１〜Ｗ４内に含まれ
る画像パターンの面積と登録部６に予め記憶させた登録
データとを比較して、その画像パターンがいずれの文字
に該当するのかを判別する。

前記登録データは、各文字（この例ではｒ　Ａ　Ｊ〜「
Ｄ」）につきそれぞれウィンドウＷ１〜Ｗ４内に含まれ
る基準パターンが占める面積の基準範囲を定めるもので
あって、例えば各ウィンドウＷ、〜Ｗ４内に含まれる入
力画像の画像パターンの面積が、英文字「Ａ」の基準パ
ターンについての対応する各ウィンドウＷ１〜Ｗ４内に
含まれる基準パターンの面積の基準範囲に含まれるとき
、前記画像パターンは英文字「Ａ」であると判断する。

第４図は、上記装置例による一連の認識処理の手順を示
すもので、同図のステップ１（図中ｒｓＴＩＪで示す）
で認識すべき全ての文字につき登録データを生成して登
録部６へ登録する。

つぎに入力画像の画像パターンが生成されると、ステッ
プ２で重心計測部２はその画像パターンの重心Ｇの座標
を計測する。そしてつぎのステップ３では、計測領域設
定部３が前記重心Ｇの座標を中心として４個の円形状ウ
ィンドウＷ１〜Ｗ４を設定した後、面積計測部４が各ウ
ィンドウＷ、−Ｗ、内に含まれる画像パターンの占める
面積を計測する。

この場合にウィンドウＷ、〜Ｗ４は円形であるから、各
ウィンドウＷ１〜Ｗ４内の画像パターンが占める面積は
画像パターンが傾いていると否とに拘らず一定である。

かくしてその計測結果はパターン判別部５に与えられて
登録データと比較され、文字「Ａ」〜「Ｄ」のいずれか
条件を満たしておれば、ステップ４〜７のいずれかが“
ＹＥＳ″となり、ステップ９でその判別結果が出力され
る。一方いずれの条件も満たしていなければ、ステップ
４〜７のいずれもが°“ＮＯ”となり、ステップ８で判
別不能であることを出力する。

上記のパターン認識装置は、マイクロコンピュータを用
いてソフト的に実現できるが、第５図に示すようなハー
ド構成によるときは、ビデオレートのパターン認識が可
能となる。

第５図の実施例において、カメラ１１は認識対象の文字
を撮像するだめのものであり、文字の濃淡画像を表すビ
デオ信号を出力する。このビデオ信号は同期分離回路１
２に与えられ、同期分離回路１２はそのビデオ信号から
水平同期信号ＨＤおよび垂直同期信号ＶＤを分離すると
ともに、クロック信号ＣＫを発生し、同期信号の分離さ
れたビデオ信号を２値化回路１３に与える。

２値化回路１３は予め定められたスレッショルドレベル
に基き、ビデオ信号を各フィールド毎に白黒２値化して
２値化画像パターン信号を出力する。この２値化画像パ
ターン信号はビデオ合成回路１５を介してビデオモニタ
１６に与えられるとともに、アンドゲート２９に一方の
入力として与えられる。またこの２値化画像パターン信
号は画像メモリ１４に静止画像として蓄えられる。

アドレスカウンタ１７はクロック信号ＣＫを計数し、水
平方向のアドレスを計数する。ここで、アドレスカウン
タ１７内のＹアドレスは垂直同期信号ＶＤによりΔＹレ
ジスタ５０が示す値にセットされ、またＸアドレスは水
平同期信号ＨＤによりΔＸレジスタ４９が示す値にセッ
トされる。このΔＸレジスタ４９およびΔＹレジスタ５
０は、初期状態では０になっている。

このアドレスカウンタ１７の計数出力はマルチプレクサ
１８を介してウィンドウメモリ１９に与えられ、このウ
ィンドウメモリ１９のアドレスを指定する。このウィン
ドウメモリ１９は、第２．３図に示すウィンドウＷ０、
すなわち画像パターンの重心Ｇを計測するときの計測領
域を記憶するものである。ウィンドウメモリ１９から出
力された領域情報は前述のアンドゲート２９の他方の入
力として与えられるとともに、ビデオモニタ１６に与え
られる。

水平カウンタ４２は水平座標アドレスを割り当てるため
のもので、水平同期信号ＨＤの立ち下がりから、たとえ
ば１０画素分に相当する時間経過後よりクロック信号Ｃ
Ｋの計数を開始する。水平カウンタ４２の計数出力は加
算器４３に与えられ、加算器４３の出力はバッファ４４
に与えられる。バッファ４４の出力はＩ１０ボート４６
に与えられるとともに、加算器４３にも与えられる。こ
の加算器４３およびバッファ４４は、黒画素が存在する
水平座標アドレスにつきその累積加算値ΣｉＸｉを求め
てＣＰ　Ｕ４１に出力するためのもので、水平カウンタ
４２の計数Ｘ、とバッファ４４の内容とを累積的に加算
する。

前述のアンドゲート２９はウィンドウ５１内に含まれる
画素信号を出力するものであって、その出力を画素カウ
ンタ３８と加算器４３とに与える。画素カウンタ３８は
１水平走査ライン毎に、ウィンドウＷ０に含まれる画像
パターンを構成する画素（この実施例では黒画素）の数
を計数するためのもので、その計数値Ｎ、は１１０ボー
ト４６を介してＣＰＵ４１に与えられる。なお前述のバ
ッファ４４の出力ΣｉＸｉは水平走査ライン毎に、Ｉ１
０ボート４６を介してＣＰＵ４１に与えられる。ＣＰＵ
４１はこれらのデータに基づいてつぎの演算処理を実行
し、画像パターンの重心Ｇの座標を（Ｘ、。

ＹＧ）を求める。

ΣＮ。

ここで、ｒ　（ｘ、、ｙ、）は濃度の重み関数で、０ま
たは１の値をとる。

ＣＰＵは、予めＲＡＭ４０に記憶された基準重心位置（
ＳＸ、、ｓｙｅ　）と画像パターンの重心位置（ＸＧ　
、　ＹＧ　）との差（ΔＸ、ΔＹ）を求め、その値をΔ
Ｘレジスタ４９とΔＹレジスタ５０にそれぞれ与える。

ここで前述の画像メモリ１４から静止画像として取り込
まれた画像パターンがアンドゲート３０．３１．３２．
３３の一方の入力として与えられる。またアドレスカウ
ンタ１７の計数出力がマルチプレクサ１８を介してウィ
ンドウメモリ２０〜２３に与えられ、それぞれのウィン
ドウメモリ２０〜２３のアドレスを指定する。

これらのウィンドウメモリ２０〜２３は、第２゜３図に
示すウィンドウＷ１〜Ｗ４、すなわち画像パターンの重
心Ｇを中心としたそれぞれ半径の異なる円形状の計測領
域を記憶するものである。

ウィンドウメモリ２０〜２３から出力された領域情報は
前述のアンドゲート３０〜３３の他方の入力としてそれ
ぞれ与えられるとともにビデオモニタ１６に与えられる
。

アンドゲート３０〜３３はそれぞれウィンドウ５１〜Ｗ
４内に含まれる画素信号を出力するものであって、その
出力が画素カウンタ３４〜３７にそれぞれ与えられる。

かくしてＣＰＵ４１は、各画素カウンタ３４〜３７の計
数値を各ウィンドウＷＩ””Ｗａ内に含まれる画像パタ
ーンの面積として取り込み、前記した登録データとの照
合を行って文字を判別する。

なお第５図中、設定スイッチ４７はウィンドウメモリ１
９〜２３に記憶されるウィンドウＷ０〜Ｗ、を設定する
ためのもので、この設定スイッチ４７により設定された
領域情報はＩ１０ボート４６を介してＣＰＵ４１に与え
られる。ＣＰＵ４１は設定スイッチ４７で設定された領
域を表す領域情報をパラレル−シリアル変換器２４〜２
８を介してウィンドウメモリ１９〜２３に与える。また
ＲＯＭ３９は重心座標などを求めるための一連のプログ
ラムを記憶し、ＲＡＭ４０は各種データを記憶する他、
処理を実行するためのワークエリアを含んでいる。通信
制御部４日はＣＰＵ４１による演算結果を上位の制御器
へ送信するためのものである。

この実施例の場合、重心計測用の１個のウィンドウＷ０
と面積計測用の４個のウィンドウＷＩ〜Ｗ４とを使用し
ているが、面積計測用のウィンドウの数をさらに増加す
ればより精度の良い認識が可能となる。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如（、画像パターンの重心位置を中心
とした円形状またはリング形状の計測領域を複数設定し
て、各計測領域内に含まれる画像パターンの面積に基づ
き画像パターンの判別を行うようにしたから、画像パタ
ーンが傾いても認識処理が可能であり、しかも認識に用
いるパラメータとして、前記計測領域内の面積を使用す
るため、パターンマツチングの方式に比べて高速な認識
が可能となる。

さらに従来方式のように、多数の基準パターンに加えて
、傾きを有する基準パターンをも記憶するなどの必要が
ないから、メモリ容量が小さくて済み、安価に装置を構
成できるなど、発明目的を達成した顕著な効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかるパターン認識装置
の概略構成を示すプロンク図、第２図はこの実施例で用
いられる各ウィンドウを示す説明図、第３図は複数種の
画像パターンに設定された各ウィンドウを示す説明図、
第４図はこの実施例の認識処理手順を示すフローチャー
ト、第５図はこの発明の具体例を示す電気回路図である
。 １・・・・パターン生成部　２・・・・重心計測部３・
・・・計測領域設定部　４・・・・面積計測部５・・・
・パターン判別部 第１図 その櫛月の一ノ％ｊＦ！ＪメＩＩＫり・り・るノｅター
ン威名・ｔｌｂ：　ｕの才＆Ｌ偽４講メに２／Ｔ、壺フ
・ロシ２１２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 文字や図形などの認識対象を認識するためのパターン認
   識装置であって、 認識対象を撮像して得た画像パターンを生成するための
   パターン生成手段と、 前記画像パターンの重心位置を計測する重心計測手段と
   、 重心位置を中心とする円形状またはリング形状の計測領
   域を複数個設定する計測領域設定手段と、 各計測領域内に含まれる画像パターンが占める面積を計
   測する面積計測手段と、 各面積の計測値に基づき画像パターンを判別するパター
   ン判別手段を具備して成るパターン認識装置。