JPH0226267B2

JPH0226267B2 -

Info

Publication number: JPH0226267B2
Application number: JP56154524A
Authority: JP
Inventors: Masumi Yoshida; Osamu Kato; Shinichi Shimizu; Hiromichi Iwase
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1990-06-08
Also published as: JPS5856082A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は文字又は図形の認識方式に関し、特に
タブレツト上に手書きされた１ストロークからな
る文字又は図形の認識方式に関する。

タブレツト上に例えばスタイラスペンにより手
書きされた文字や図形処理は実時間処理又はオ
ン・ライン処理と呼ばれ、種々のデータ入力やデ
ータ編集に使用されているが、文字や図形の処理
と認識機能を備えた装置はいまだ実用化の誠に達
していないのが実情である。

その要因は、オン・ライン入力時における(1)文
字又は図形を順次サンプリングして得られる座標
点系列への逐次入力の利用、(2)座標点系列の集合
（ストローク）の記述などが充分に利用しきれて
いないことにあると考えられる。例えば現在のオ
ン・ライン形漢字認識装置の開発状態は、(1)の点
に関しては、スタイラスペンの上下運動に依存し
たストロークの分割程度、(2)の点に関してはスト
ローク間の位置変化程度に着目したものが大半で
あり、必らずしも文字又は図形全体を表現した構
成になつていない。そのため、人間の目には比較
的単純に見える１ストロークの文字又は図形等の
認識は非常に困難な状態にある。

従来の文字認識は、ストロークを構成する座標
点をサンプリングし、そのサンプリング点間の位
置関係の相違を検出する手法が主であり、サンプ
リング位置がよければ認識できるが、さもなけれ
ば認識できないという欠点を有していた。

したがつて本発明はこの欠点を改善してサンプ
リング位置にかかわりなく認識できるようにし
た、前記の２点、すなわち(1)座標点系列の逐次入
力の利用、(2)座標点系列の集合（ストローク）の
記述を基本とする１ストロークからなる文字又は
図形の認識方式を提供することを目的とする。そ
してこのために本発明の文字又は図形の認識方式
では１ストロークからなる文字又は図形の座標点
列を抽出する座標点列抽出手段と、１つの座標方
向における座標点列の座標の変化点からサブスト
ロークを形成するサブストローク形成手段と、前
記変化点の差分によりその変化点に隣接する一対
のサブストロークから、当該一対のサブストロー
クが当該座標方向に関していずれの方向に開放し
た状態となつているかを示す面構造ラベルを得る
面構造ラベル形成手段と、サブストロークを構成
する座標点列が直線か曲線かを判定する第１判定
手段と、サブストロークと座標点列間の距離ヒス
トグラムから異常座標点を排除する第２の判定手
段と、前記座標点列の各座標の差分から座標点列
が直線群か曲線かを判定する第３の判定手段を具
備することによりサブストロークに、当該サブス
トロークが直線性を有するかまたは曲線性を有す
るかを示す局部構造ラベルを付与し、これらのラ
ベルにもとづき認識を行なうようにしたことを特
徴とする。

次に本発明の原理について詳述する。

本発明は、１ストロークからなる文字又は図形
を認識する手法として、認識対象となる文字又は
図形が大まかにどんな形状をしているかという記
述すなわち大域的処理と、それがどんな構成成分
から組合されているかという記述、すなわち局所
的処理の２つの処理を行なうようにしたものであ
り、大域的処理は前述の(2)の点を具体化し、局所
的処理は(1)の点を具体化したものである。例えば
文字認識において、平仮名の「ろ」と「と」は大
域的処理で判別できるが、「ら」と「ろ」はさら
に局所的処理を加えないと判別できない。

以下、大域的処理と局所的処理によるこの発明
の１ストロークからなる文字又は図形の認識方式
を図面にもとづき詳細に説明する。

〔〕大域的処理について大域的処理とは、タブレツト上から入力される
座標点列をもとにしてストロークをサブストロー
クの集合として表現し、かつ隣接したサブストロ
ークから推定できる大域的な図形構造を抽出する
ことで、次にこの大域的処理について詳細に説明
する。

(1) サブストロークの抽出サブストロークとは、ここではタブレツト上か
ら入力された座標点系列が一次元的すなわち横
（Ｘ軸）方向又は縦（Ｙ軸）方向に単調増加、又
は単調減少する点間を無視し、増加から減少、又
は減少から増加に変化する座標点を順次捉えて、
各座標点間を１つのサブストロークとして定義す
る。

第１図はサブストロークの抽出方法の具体例を
示したものである。いま第１図ａに示される平仮
名の「そ」のサンブリングされた座標点を、１，
２，３……10，11，12（実際はもつと多いが、説
明簡略化のため12個とした）とすると、各１〜12
の点のＸ，Ｙ座標からなる座標系列（X₁，Y₁），
（X₂，Y₂）……（X₁₂，Y₁₂）が得られる。座標
点１〜３間はＸ座標は単調増加であるが、座標点
３と４の間で単調増加から減少に変化し、３〜５
間は単調減少する。座標点５と６の間で単調減少
から増加に変化し、座標点５〜７の間は単調増加
する。以下同様にして結局Ｘ座標方向では、第１
図ｂに示す如く、座標点１―３，５―７，１０―
１２間が単調増加、座標点３―５，７―１０間が
単調減少となる。そしてＸ座標が単調増加から減
少に又は単調減少から増加に変化する座標点は、
３，５，７―１０となる。したがつてＸ座標方向
のサブストロークは座標点１―３，３―５，５―
７，７―１０，１０―１２を結んだ５個となる。

同様にしてＹ座標方向のサブストロークは、第
１図ｃに示すように、座標点１―１１，１１―１
２間を結んだ２個となる。

(2) サブストロークの意味づけ前述の方法で抽出されたサブストロークは文字
又は図形を大域的な観点からみた直線群として表
現されたものである。この発明は、入力ストロー
クすなわち第１図ａにおける各座標点間を結ぶ直
線群１―２，２―３，３―４……１０―１１，１
１―１２の形状を大まかに記述する手段として、
前述の方法で抽出されたサブストロークによつて
構成される面構造を凹で表現する手法をとつたも
のである。

まず各サブストロークに入力方向に沿つて同一
であれば「＋」、逆であれば「−」を意味するラ
ベルを付与する。これにより各サブストロークは
その方向性をもつことになる。

第１図ｄはＸ座標の正方向に単調増加を「＋」、
負方向に単調増加を「−」として各サブストロー
クに方向性を付与したもので、サブストローク
S_x1，S_x3，S_x5が「＋」，S_x2，S_x4が「−」となる。
またＹ座標は負方向に単調増加を「＋」、正方向
に単調増加を「−」としたもので、第１図ｅに示
すように、サブストロークS_y1が「＋」，S_y2が
「−」となる。

次にストローク全体の面構造の表現方法を第２
図により説明する。隣接し合うサブストロークを
考えその方向性が「＋」から「−」に変化すると
きは、単調増加から単調減少に変化することか
ら、〓の如き形状が抽出され、また「−」から
「＋」に変化するときは〓状の形状が抽出される。
そこで第２図ａに示すように、Ｘ座標方向で隣接
するサブストロークの方向性が「＋」→「−」の
ときは〓状をしていることが抽出されるがこれを
ラベル「Dl」で表わす。また「−」→「＋」の
ときは〓状をしていることが抽出され、これに
「Dr」というラベルを付ける。同様に第２図ｂに
示すように、Ｙ座標方向において隣接するサブス
トロークの方向性が「＋」→「−」のときは凹状
で、「Du」なるラベルを付与し、「−」→「＋」
のときは〓状で「Dd」なるラベルが付与される。
このようにして得られた記号を面構造ラベルと呼
び、この面構造ラベルのうちDlとDrをＸ面ラベ
ル、DuとDdをＹ面ラベルと呼ぶ。

(3) 大域的処理によるストロークの表現とグルー
ピング前記(1)，(2)の各処理により座標点列として入力
されたストロークが、面構造を有した大まかな形
状として表現される。その表現方法は、その文字
又は図形に関するＸ面ラベルをＹ座標方向の正か
ら負方向の順、すなわち上より下の順に配列し、
Ｙ面ラベルをＸ座標方向の正から負方向の順すな
わち左から右の順に配列することにより行なう。

第３図は、第１図ａに示した平仮名の「そ」に
ついて大域的処理による表現法を示したものであ
る。第３図ａは第１図ａに示した「そ」を再掲し
たもので、第３図ｂにおいてＸ座標方向のサブス
トロークはS_x1，S_x2，S_x3，S_x4およびS_x5で、それ
らを方向付けとすると、それぞれ＋，−，＋，−，＋
となる。次に隣接するサブストローク（S_x1，
S_x2），（S_x2，S_x3），（S_x3，S_x4），（S_x4，S_x5）に
つ
いてＸ面ラベルを上から下の順に付すると第３
図々示のようにDl，Dr，Dl，Drとなる。同様に
Ｙ座標方向のサブストロークは、第３図ｃに示す
ように、S_y1，S_y2の２個となり、そのＹ面ラベル
はDuとなる。したがつて平仮名の「そ」の大域
的処理による表現は第３図ｄのようになる。以下
この大域処理によるストローク表現を大域的表示
と呼ぶことにする。

また、これらの面構造ラベルを２進符号で表示
する場合は、例えば、Ｘ面ラベルであることを
「１」，Ｙ面ラベルであることを「０」で示し、
Dlを「11」，Drを「10」，Duを「01」，Ddを「00」
で表示すれば、この４個の記号の配列により大域
的表示を２進符号でコード化することができる。
例えば第３図の「そ」の大域的表示（Dl，Dr，
Dl，Dr：Du）をコード化すれば（11，10，11，
10：01）になる。なお「11」の次は必らず「10」，
「10」の次は必らず「11」，「01」の次は必らず
「00」，「00」は次の必らず「01」となるわけであ
るので、これを利用してエラーチエツクを行なう
ことができる。

さらに大域的表示を用いれば、文字や図形認識
において、微細な特徴を使用することなく大きな
区分けすなわちグルーピングに利用することがで
きる。

第４図は文字又は図形認識のグルーピングの例
を示したものである。いま同図イ〜リに示した９
個の文字又は図形（第４図ｄ）を面構造ラベルに
より大域的表示を行なうと、Ｘ面ラベルは第４図
ｂ、Ｙ面ラベルは第４図ｃのように表わされる。
この第４図を観察すれば、図示の９個の文字、図
形においては、イの「そ」はＸ面ラベルだけで判
別されるが、その他のものはＸ面ラベルだけでは
判別されず、同じＸ面ラベルを有するグループが
４個存在することがわかる（ロとハ，ニとト，ホ
とヘ，チとリ）。さらにＹ面ラベルを加えると、
同図イ，ロ，ハの３個の文字はＸ面ラベル、Ｙ面
ラベルで判別されるが、同じＸ面ラベル、Ｙ面ラ
ベルを有するグループが３個存在することがわか
る（ニとト，ホとヘ，チとリ）。これらの各グル
ープ内の文字又は図形を判別することは大域的表
示によつてはできず、さらに次の局所的処理を行
なうことが必要となる。

次に局所的処理について説明する。

〔〕局所的処理について (1) 局所的処理（その１）局所的処理（その１）においては、大域的処理
によつて求めた各形状を、直線の構成成分ごとに
分離し、それが直線か、曲線かあるいは直曲線な
のかを抽出する。

第５図は〓形状、すなわちＸ面ラベルがDlな
るサブストロークの例であつて、ａは直線＋直
線、ｂは直線＋曲線、ｃは曲線＋曲線の例をそれ
ぞれ示したものである。第５図で黒丸と黒丸の間
を結ぶ直線がサブストロークを形成する。なおｄ
に示される図形を考えることもできるが、このよ
うな図形が有意味な文字又は図形として表われる
ことは実際上はないと考えられるので対象外とし
てよい。

第５図ａ〜ｃは同じＸ面ラベルDlのグループ
に属するので、大域的表示のみでは個々に判別で
きない。局所的処理（その１）は、まず各サブス
トロークの距離S_CLを算出する。次にそのサブス
トロークを構成する座標点列間の距離の和S′_CLを
算出する。そしてS_CL≒S′_CLならば直線であり、
そうでないときは曲線と判定する（以下判定基準
という）。ここでS_CL＝S′_CLの代りにS_CL≒S′_CLと
したのはタブレツトにスタイラスペンで入力する
とき、手で入力するため直線を書いても多少曲が
ることが多いことを考慮したもので、どの範囲を
もつて直線とするのかは個人差を考慮して統計的
に決めることが必要でる。また曲線の中には第５
図に示されるもの以外のものも含まれることは勿
論である。したがつてS_CL≒S′_CLでないものは正
確には直線でないものと表現すべきであるが、簡
単にするため曲線と呼ぶことにする。

前述の判定基準で曲線と判断される要因とし
て、完全に曲線であるとき，入力時における「ぶれ」で異常な座標点が検
出されるとき、サブストロークが２方向に傾いた直線を有し
ているとき、大域的な形状抽出による「ずれ」があると
き、等があげられる。

第６図はこれらの具体例を示したもので、下に
示した〜と上記〜がそれぞれ対応してい
る。そして黒丸と黒丸の間がサブストローク、白
丸は各座標点の部分が曲線と判断されたサブスト
ロークであることを示す。ここで第６図のｅにお
いてB₀―B₁及びB₁―B₂がサブストロークを形成
し、B₀―Ｗ，Ｗ―B₁はＷ―B₁間でＸ座標が変化
しないことからサブストロークを形成しない点に
注意する必要がある。

次に各サブストロークにおいてそのサブストロ
ークを構成する座標点列からサブストロークの直
線に垂直線をおろしその距離ヒストグラムを作成
する。そして距離ヒストグラムがほぼ一様である
部分のみが異常値を示したときには、そのサブス
トロークを構成する座標点列は直線であると判定
する（以下、判定基準という）。

第７図は判定基準の例を示したものである。
同図ａに示した１つのサブストロークP₁―P₂と
それを構成する座標点列Q₁，Q₂，……Q₅……を
示したもので、座標Q₅が他から大きくずれてい
る。同図ｂは各座標点の距離ヒストグラムを示し
たもので、座標点Q₅だけが異常点であることを
示している。したがつて判定基準からサブスト
ロークP₁―P₂を構成する座標点列は直線である
と判定され、座標点Q₅は排除される。かくして
第６図ｆの各サブストロークを構成する座標点列
はいずれも直線と判定されることになる。

なお判定基準における異常値のレベルは統計
的に決められ、また異常値の個数も座標点列の間
隔により決められる。サンプリング間隔が狭いと
きは１つの異常部分を数個サンプリングすること
があるからである。

判定基準及びにより直線と判定されたもの
にラベル「Ｓ」を付与し、曲線と判定されたもの
にラベル「Ｃ」を付与することにより、文字又は
図形から抽出された各サブストロークは更に意味
づけられることになる。以下このラベルを局部構
造ラベルと呼び、局部構造ラベルＳを直線ラベ
ル、局部構造ラベルＣを曲線ラベルと呼ぶことに
する。この局部構造ラベルと前述の面構造ラベル
を組み合わせると、文字又は図形の形状をコード
情報として表現することができる。

第８図は面構造ラベルと局部構造ラベルを使用
して、文字又は図形を判別する例を示したもので
ある。第８図においてａはイ〜ホの５個の文字又
は図形を示し、ｂは大域的表示、ｃは各サブスト
ロークの形状、ｄはＸ面ラベル、ｅは局部構造ラ
ベルを示す。

この判定基準を加えることにより、判定基準
で曲線と判断された要因のうち、実際の形状は
直線であるのに曲線であると判定されたは正し
く直線と判断されることになる。またのケース
（第５図ａ及び第６図）は実際上生じることは
極めて少ないので対象外とした。そして残るの
ケースは次の局所的処理（その２）により判定さ
れる。

(2) 局所的処理（その２）局所的処理（その２）は、判定基準によつて
曲線と判断されたサブストロークに対し、そのサ
ブストロークを構成する座標点列の座標値の差分
リストを作成し、その差分＝大値となるとき、す
なわち各座標点列のＸ座標又はＹ座標の差分が設
定された閾値を越えるときは、直線群と判定し、
その差分が大値となることがないときは曲線と判
断する（以下、判定基準という）。この判定基
準によれば第６図のは直線群と判定されること
になる。

なお差分が大値が否かを判別する閾値はタプレ
ツトに記入する文字や図形の大きさに応じて決め
られる。

また１ストロークからなる図形の種類は多数考
えられるが、この発明が識別の対象とする１スト
ロークからなる日常使用される文字又は図形の識
別を行なうためには前述の判定基準〜を加え
ることで実用上充分である。

面構造ラベル及び局部構造ラベルを２進符号に
よるコード情報として表示する場合には４ビツト
の符号の系列として表示することができることは
容易に理解される。

第９図は本発明にもとづき大域的処理及び局所
的処理の一つの実施例を示したものである。

同図において、１０はタブレツト、１１は文字
又は図形を記入するスタイラスペン、１２は一文
字又は一図形の座標点列のＸ座標、Ｙ座標を記憶
する座標点列格納メモリ、１３はＸ座標及びＹ座
標方向の変化点を検出する変化点検出回路、１４
はこの変化点の座標を記憶する変化点格納メモリ
である。ここで変化点格納メモリ１４にはその変
化点に関係した隣接せる２個のサブストロークの
座標（例えば第１図ｂに変化点３に対し１，３，
５の各座標点の座標）が記憶される。１５は変化
点間の差分を求める変化点間差分回路、１６は比
較回路、１７は面構造ラベルに変換する変換回
路、１８は大域的表示を行なう記述バツフア、１
９は各サブストロークを構成する座標点列間の距
離を積算する距離抽出回路、２０は距離ヒストグ
ラムを作成して記憶するヒストグラム格納メモ
リ、２１は各サブストロークが直線か曲線かを判
定する判定回路、２２は各サブストロークに直
線、曲線の局部構造ラベルを付与する記述バツフ
ア、２３は各座標点列の座標差分を抽出する差分
抽出回路、２４は判定基準に従つて直線群か曲
線かを判定する判定回路、２５は、記述バツフア
２２と判定回路２４の結果を比較する比較回路、
２６はサブストロークに局部構造ラベルを付与す
る記述バツフアである。

いま第９図においてタブレツト１０にスタイラ
スペン１１により１ストロークからなる１文字又
は図形が入力されると、サンブリングされた文字
又は図形の座標点列の座標が座標点列格納メモリ
１２に記憶される。変化点検出回路１３は座標点
列のＸ座標、Ｙ座標の増加点の極性が変わる変化
点すなわち各サブストロークの座標点を検出す
る。そして変化点格納メモリ１４は、各変化点に
隣接するサブストロークを対にしてそれらの座標
点を記憶する。変化点間差分回路１５は、各変化
点の座標の差分を求め比較回路１６に伝達する。
比較回路１６はこの差分と、正又は負の基準電圧
との値を比較して各サブストロークに方向性を付
与する。変換回路１７はこの方向づけられたサブ
ストロークから各隣接するサブストローク対毎に
面構造ラベルを付与する。そして記述バツフア１
８は面構造ラベルをコード情報として出力し、大
域的表示を行なう。

距離抽出回路１９は変換点格納メモリ１４から
各サブストロークの座標出力が供給される毎に、
座標点列格納メモリ１２から伝達される座標点列
の座標にもとづき、サブストロークを構成する座
標点列間の距離とサブストロークまでの距離を計
算する。ヒストグラム格納メモリ２０はサブスト
ロークまでの距離から距離ヒストグラムを作成
し、判定基準により異常点を排除する。判定回
路２１は判定基準により各サブストロークを構
成する座標列が直線か曲線かを判定する。そして
この判定結果が記述バツフア２２に保持される。

一方、差分抽出回路２３は変化点格納メモリ１
４からサブストロークの座標入力が供給される毎
にそのサブストロークを構成する座標点列の各座
標の差分を抽出し、これを判定回路２４に伝達す
る。判定回路２４は判定基準にしたがつてその
サブストロークを構成する座標点列が直線群か曲
線かを判定して、これを比較回路２５に伝達す
る。これにより比較回路２５は記述バツフア２２
に保持された曲線のうちから直線群に当るものを
直線群と訂正し、記述バツフア２６に伝達する。
記述バツフア２６は各サブストロークに直線ラベ
ルＳ，曲線ラベルＣを付与する。このようにして
記述バツフア２６から出力される局部構造ラベル
と、前記記述バツフア１８から出力される面構造
ラベルにより１ストロークからなる文字又は図形
の識別を行なうことができる。

以上説明の如く、結局本発明によれば、大域的
処理及び局所的処理を組み合せることにより文字
又は図形の処理と認識をオン・ラインで行なうこ
とができるとともに、しかも文字や図形のサンプ
リング位置により識別結果に差の生じない、正確
な識別を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサブストロークの抽出と方向付けの説
明図、第２図は面構造ラベルの説明図、第３図は
大域的処理の説明図、第４図は文字又は図形認識
のグルーピングの説明図、第５図〜第７図は局所
的処理の説明図、第８図は局部構造ラベルの説明
図、第９図は本発明の一実施例構成図である。図中、１０はタブレツト、１１はスタイラスペ
ン、１２は座標点列格納メモリ、１３は変化点検
出回路、１４は変化点格納メモリ、１５は変化点
間差分回路、１６は比較回路、１７は面構造ラベ
ル用の変換回路、１８は記述バツフア、１９は距
離抽出回路、２０はヒストグラム格納メモリ、２
１は判定回路、２２は記述バツフア、２３は差分
抽出回路、２４は判定回路、２５は比較回路、２
６は記述バツフアをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１ストロークからなる文字又は図形の座標点列
を抽出する座標点列抽出手段と、１つの座標方向
における座標点列の座標の変化点からサブストロ
ークを形成するサブストローク形成手段と、前記
変化点の差分によりその変化点に隣接する一対の
サブストロークから、当該一対のサブストローク
が当該座標方向に関していずれの方向に開放した
状態となつているかを示す面構造ラベルを得る面
構造ラベル形成手段と、サブストロークを構成す
る座標点列が直線か曲線かを判定する第１判定手
段と、サブストロークと座標点列間の距離ヒスト
グラムから異常座標点を排除する第２の判定手段
と、前記座標点列の各座標の差分から座標点列が
直線群か曲線かを判定する第３の判定手段を具備
することによりサブストロークに、当該サブスト
ロークが直線性を有するかまたは曲線性を有する
かを示す局部構造ラベルを付与し、これらのラベ
ルにもとづき認識を行うようにしたことを特徴と
する文字又は図形の認識方式。