JPH039507B2

JPH039507B2 -

Info

Publication number: JPH039507B2
Application number: JP57005207A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ishii
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1982-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1991-02-08
Also published as: JPS58123176A

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の属する分野の説明本発明は、単純な構成で、変形パターンを高
速、かつ大量に発生させる変形パターン発生方法
及び変形パターン発生装置に関するものである。

(2) 従来の技術の説明文字読取装置の識別辞書設計には、通常大量の
学習用データを用いているが、データ収集の代替
手段として、人工的に発生させた変形文字パター
ンを用いる方法がある。変形文字パターンの人工
的発生方法に関しては、従来標準字形に対し種々
の変形要因即ち、線形、非線形な変形、あるいは
大局的、局所的な変形などを組み合わせて与える
方法、人間の筆記運動を解析し、それを模したフ
イードバツク系によつて文字生成モデルを構成す
る方法などが知られている。

前者の方法に於ては、線形な変形は２次元マト
リツクスによる回転、伸縮、などによつて実現
し、非線形な変形は高次の多項式や、その他の特
殊な関係によつて実現している。

また、後者の方法に於ては、人間の筆記運動を
第１図に示す如く微小ストローク１１０の系列と
して捉え、ある時点でのストロークを標準字形と
比較し、その結果をフイードバツクすることによ
り、次の時点でのストロークの長さ、方向を決定
するという方法を用いている。

これら従来方法は、ａ）パラメータの数が多く、変形を制御するの
が困難である、ｂ）変形文字発生に必要な処理量が多くなる、ｃ）変形の度合を定量的に表わすのが困難であ
る、などの欠点があつた。

(3) 発明の目的本発明は、これらの欠点を解決するため、標準
字形に不規則な摂動を加え、変形文字を発生する
という単純な構成をとることにより、文字変形を
少数のパラメータで表わすとともに、文字変形量
の定量化を可能にしたもので、以下図面について
詳細に説明する。

(4) 発明の構成および作用の説明第２図は本発明の実施例であつて、２１０は乱
数発生回路、２２０は平滑化回路、２３０は標準
字形格納メモリ、２４０は摂動値演算回路、２５
０は変形量演算回路、２６０は変形量出力端子、
２７０は太め回路、２８０は変形パターンメモ
リ、２９０は制御部である。

これを動作するには、制御部２９０から初期化
のための信号を平滑化回路２２０、変形量演算回
路２５０、太め回路２７０、変形パターンメモリ
２８０に送り、次に結線２９０１を通して送られ
てくるタイミング信号により、乱数発生回路２１
０が（−１，１）の値の一様乱数を１個発生し、
それを平滑化回路２２０に送る。またこのタイミ
ング信号は無線２９０２を通して摂動演算回路２
４０にも送られ、摂動演算回路はこの信号を受けて標準字形格納
メモリ２３０より標準字形上の１点の座標値、及
び法線方向角度を読み出してくる。

平滑化回路２２０では、乱数発生回路２１０か
ら新たに送られてきた乱数と、すでに格納されて
いる乱数とをもとに平滑化の演算を行ない、その
結果摂動値１個を発生し、摂動演算回路２４０、
及び変形量演算回路２５０に送る。

摂動演算回路２４０は、送られてきた摂動値と
あらかじめ標準字形格納メモリ２３０より読み出
されていた座標値及び法線角度とから新たな座標
値を計算し、太め回路２７０に送る。

変形量演算回路２５０では平滑化回路２２０よ
り送られてきた摂動値を用い、文字変形量の更新
を行なう。一方、太め回路２７０は、摂動演算回
路２４０より送られてきた座標値をもとに太め処
理を行ない、その結果を変形パターンメモリ２８
０に書き込む。以上の処理が終ると、次のタイミ
ング信号により再度乱数を発生させ、同様な処理
をくり返す。

標準字形格納メモリ２３０中に、読み出すべき
座標値及び法線方向角度が無くなつた時、制御部
２９０は終了信号を、乱数発生回路２１０、平滑
化回路２２０、摂動演算回路２４０、変形量演算
回路２５０、太め回路２７０に送る。変形量演算
回路２５０は、この信号を受けて変形量を出力端
子２６０に出力し、他の回路では以後の処理を停
止する。

この時点で、変形パターンメモリ２８０には、
端子２６０に出力される文字変形量に相当する変
形文字パターンが格納されている。引き続き変形
文字パターンを発生させるには、制御部２９０よ
り初期化信号を送り、上述したものと同様な処理
をくり返す。

本発明で用いられる乱数発生回路、平滑化回
路、摂動演算回路、変形量演算回路、太め回路
は、いずれも単純な構成で実現でき、そのため、
種々の変形文字を、高速かつ大量に発生させるこ
とが可能である。

第３図は、平滑化回路２２０の構成図である。
この部分の動作の目的は、乱数発生回路２１０よ
り順次送られてくる乱数の系列を、平滑化し、摂
動値の系列に変換して、摂動演算回路２４０及び
変形量演算回路２５０に送出することである。平
滑化回路２２０は、変形パラメータ格納メモリ２
２１、平滑化係数発生回路２２２、平滑化係数格
納メモリ２２３、乱数系列格納メモリ２２４、乗
算器２２５、加算器２２６、摂動値レジスタ２２
７、アドレスレジスタ２２８、加算器２２９より
成る。

変形パラメータ格納メモリ２２１には予め外部
より２つの変形パラメータＡ、Ｗを格納してお
く。ＡはＡ≧０なる実数値、Ｗは正の整数でかつ
奇数である。変形パターン発生処理に先立ち、平
滑化係数発生回路２２２は、変形パラメータ格納
メモリ２２１に格納されているパラメータＡ、Ｗ
を参照し、Ｗ個の平滑化係数g₁，g₂……gwを発
生する。平滑化係数gkは、平滑化係数格納メモ
リ２２３にアドレスＫ（Ｋ＝１、２、……、Ｗ）
をもつて順次格納される。

gk（Ｋ＝１、２、……、Ｗ）の値は、次のよう
なガウス関数の関数値を用いる。

gk＝Ｃ・Aexp〔−18（Ｋ−ｗ＋１／２）²／（Ｗ −１）²〕 …(1) 但しＣ＝_W 〓^K=1 〔−36（Ｋ−ｗ＋１／２）²／（Ｗ−１）² 〕 ……(2) （Ｋ＝１、２、……、Ｗ）また乱数発生回路には予め乱数発生のための初
期値を設定しておく。

乱数発生回路２１０が結線２９０１を介して制
御部２９０より初期化信号を受け取ると、乱数発
生回路２１０は、Ｗ個の乱数を発生し、それらを
結線２１０を介して、乱数系列格納メモリ２２４
のアドレス１からアドレスＷまでに順次格納す
る。以後、乱数系列格納メモリ２２４のアドレス
ｉのメモリ内容を、fi（ｉ＝１，２，……，Ｗ）
で表わす。

次に、制御部２９０から結線２９０３を介して
送られてくるタイミング信号により、摂動値レジ
スタ２２７及びアドレスレジスタ２２８はそれぞ
れリセツトされ、値０が設定される。また同タイ
ミング信号により、乱数発生回路２１０は、結線
２１０１を介して乱数１個を乱数系列格納メモリ
２２４に送る。

乱数系列格納メモリ２２４は、f_W-1をアドレス
Ｗに、f_W-2をアドレスＷ−１に、……、f₁をアド
レス２に移した後、送られてきた上記乱数１個
を、アドレス１に格納する。

加算器２２９は、アドレスレジスタ２２８の内
容を、タイミング２２９１により１ずつカウント
アツプし、当該レジスタの内容で示される乱数系
列格納メモリ２２４、及び平滑化係数格納メモリ
２２３の内容を、順次乗算器２２５に送る。乗算
器２２５は、両者の積を算出し、結果を加算器２
２６に順次送る。加算器２２６は、この結果を摂
動値レジスタ２２７に順次加算して行く。

アドレスレジスタ２２８の内容がＷ＋１になつ
た時点で、これらの加算、乗算は停止される。こ
の時点で、摂動値レジスタ２２７には、次式で示
す摂動値γが格納されている。

γ＝_W 〓^K=1 gk・fk ……(3) 摂動値γは、結線２２０１を介して、摂動演算
回路２４０、変形量演算回路２５０に送られる。
以後、タイミング信号を受け取る度に、上述した
ことと同様にして、乱数の発生、乱数系列格納メ
モリ内容のシフト、(3)式による積和演算、摂動値
の送出をくり返し、制御部２９０からの終了信号
によつて、当該処理は停止する。

結線２２０１を介して平滑化回路２２０より出
力される摂動値γの系列は、結線２１０１を介し
て送られてくる乱数系列を(1)式で表わされる関数
によつてたたみ込み、平滑化したものとなつてお
り、平滑化の度合がパラメータＷで、また摂動値
γの系列は、変形パラメータ格納メモリ内のＡ、
Ｗの値を書き換えるという単純な操作で制御でき
る。

第９図は平滑化処理の具体例を示したものであ
る。ここでパラメータＡは一定とし、パラメータ
Ｗをさまざまに変化させた時の平滑化の効果を示
している。図でａは−１から１の値をとる一様乱
数の系列であり、ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはこの一様
乱数の系列を式(3)の演算により平滑化して得られ
た系列である。ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれパ
ラメータＷが、Ｗ＝３，Ｗ＝７，Ｗ＝11，Ｗ＝
15，Ｗ＝19の場合に対応しており、図から明らか
なように、Ｗが大きくなる程平滑化の効果が大き
くなることがわかる。

第４図は、摂動演算回路２４０の構成図であ
る。この回路の動作の目的は、平滑化回路２２０
より送られてくる摂動値をもとに、標準字形に摂
動を与え、変形を生ぜしめることである。摂動演
算回路２４０は、摂動演算部２４１、アドレスレ
ジスタ２４２、加算器２４３、より成る。

第５図は、第４図の動作を説明するための、標
準字形“５”を例にとつた実施例説明図である。

第５図に於て、標準字形５１０は、Ｎ個の文字
点によつて構成されているものとする。標準字形
格納メモリ２３０には、第５図で示されるＮ個の
文字点のｘ、ｙ座標値並びに法線方向が、予め格
納されている。法線方向は法線とｘ軸とがなす角
度で表わす。座標値、及び法線方向は、実際に人
間が文字を書く順、即ち第５図の側では、ABC
そしてADの順にアドレス１からアドレスＮまで
に格納される。アドレスｊ（１≦ｊ≦Ｎ）に格納
されているｘ、ｙ座標値、法線方向を、それぞれ
Xj、Yj、θjとする。

制御部２９０からの初期化信号を受けて、アド
レスレジスタ２４２はリセツトされ、該レジスタ
に値０が入る。以後は、制御部２９０からのタイ
ミング信号を受け取る毎に、加算器２４３は、ア
ドレスレジスタ２４２を１ずつカウントアツプす
る。今、ｊ番目のタイミング信号を受け取つた場
合を例にとると、加算器２４３がアドレスレジ
スタ２４２を１だけカウントアツプした後、当該
レジスタの内容で示される標準字形格納メモリの
アドレスが参照され、座標値Xj、Yj及び法線方
向θjが結線２３０１を介し、摂動演算部２４１に
送られる。

摂動演算部２４１は、同じタイミング信号によ
つて、平滑化回路２２０から結線２２０１を介し
て送られてくる摂動値γjと上記Xj、Yj、θjを用
い、次式により摂動を加えた後の座標値X′j、Y′j
を算出し、結果を結線２４０１を介し、太め回路
２７０に送出する。

X′j＝Xj＋γj cos θj ……(4) Y′j＝Yj＋γj sin θj ……(5) 式(4)、(5)は、第５図に於て、標準字形上の点
（Xj、Yj）がγjだけの摂動を受けて移つた点
（X′j、Y′j）を求めていることに相当する。太め
回路２７０へX′j、Y′jの送出が終了すると、制御
部２９０からのｊ＋１番号のタイミング信号によ
り、上述したことと同じ処理をくり返し、太め回
路２７０へX′_j+1、Y′_j+1の値が送られる。そして、
アドレスレジスタ２４２の内容がＮを越えた時、
制御部２９０から停止信号が送出され、上記の処
理は停止する。

このように、摂動演算回路２４０は、平滑化回
路２２０から順次送られてくる摂動値を用い、標
準字形上の各点に摂動を与えて変形文字を生成す
る機能を有している。(1)式のパラメータＡは、摂
動の大きさ、即ち、標準字形からの平均的なずれ
の大きさ、を表わしており、Ａが大きい程、標準
字形からのずれは大きくなる。また、(1)式のパラ
メータＷは、摂動を受けた文字線の標準字形の回
りの変化の度合を表わしており、Ｗが大きい程滑
らかな変化を示すようになる。

第８図は変形文字生成の具体例を示したもので
ある。図示されている文字枠は64×64メツシユ
（9.6×9.6mm）、文字高さは約30メツシユ（4.5mm）
である。

ここで摂動のパラメータＷ，Ａについては、Ｗ
の値としてＷ＝3.45，5.85，8.25mm の３種を選び、さらに各Ｗの値に対してＡの値をＡ＝0.3，0.6，0.9 とした場合の各々について文字パターンが変形を
受ける様子を図に示す。なお図中のＤの値は、後
述される文字変形量であり、標準字形からのずれ
量の平均値を示している。

図から明らかなように、Ａの値の増加に伴い、
標準字形からのずれが大きくなり、Ｄの値も増加
するのが判る。一方、Ｗの値が増加すると、標準
字形の回りの変化は緩やかになり、滑らかな文字
線が得られるのが判る。

第６図は、変形量演算回路２５０の構成図であ
る。この回路の動作の目的は、平滑化回路２２０
より順次送られてくる摂動値をもとに文字変形量
を算出することであり、加算器２５１、変形量レ
ジスタ２５２、除算器２５３より成つている。

制御部２９０より結線２９０４を介して送られ
てくる初期化信号により、変形量レジスタ２５２
はリセツトされ、値０が設定される。加算器２５
１は結線２２０１を介して平滑化回路２２０より
送られてくる摂動値の絶対値と変形量レジスタ２
５２の内容とを加算し、結果を書き込むことによ
り、変形量レジスタ２５２の内容を書き換える。
制御部２９０からのタイミング信号によつて平滑
化回路より摂動値が送られてくる間、上記の動作
をくり返し、制御部２９０より終了信号を受信し
た時点で、当該動作を停止し、変形量レジスタ２
５２の内容は、除算器２５３に送られ、ここで、
１／Ｎの除算を受け、文字変形量として出力端子２６０に出力される。

端子２６０に出力される値は、１／Ｎ_N 〓^j=1 ｜γj｜となつており、これは文字変形量を標準字形上の
各点に加えられる摂動の大きさの平均値として表
わしたものである。このような構成になつている
から文字変形量を単純な処理で高速に算出でき
る。

第７図は、太め回路２７０及び変形パターンメ
モリ２８０の構成図である。この回路の動作の目
的は、摂動演算算回路２４０より送られてくる座
標値をもとに、太め処理を行ない、結果を変形パ
ターンメモリに書き込むことである。

太め回路２７０は座標レジスタ２７１、加算器
２７２、太め領域格納メモリ２７３、アドレスレ
ジスタ２７４、加算器２７５より成つている。

変形パターンメモリ２８０は、パターンの各点
を１ビツト、即ち、文字線上の点を１、それ以外
の点を０で表わしている。

太め領域格納メモリ２７３には次式を満たす
（ｕ，ｖ）の対（Ul，Vl）（ｌ＝１、２、……、
Ｌ）がアドレス１からアドレスＬまでに格納され
ている。

u²＋v²≦Ｈ ……(6) ここでＬは（ｕ，ｖ）の対の数、Ｈは太めの度
合を示すパラメータで、外部より指定する。

制御部２９０より結線２９０５及び２９０６を
介して送られてくる初期化信号により、座標レジ
スタ２７１及び変形パターンメモリ２８０がそれ
ぞれリセツトされ、値０が入る。次に、摂動演算
回路２４０より座標値が結線２４０１を介して送
られてくると、それらは座標レジスタ２７１に格
納される。

格納が終了すると、タイミング２７６が作動状
態となり、以後一定間隔で加算器２７５にタイミ
ング信号を送り始める。加算器２７５は、タイミ
ング信号２７６を受け取ると、アドレスレジスタ
２７４の内容を１だけカウントアツプし、その値
で示される太め領域格納メモリ２７３のアドレス
が参照される。

摂動演算回路２４０より送られてくる座標値が
X′j、Y′j、参照された太め領域格納メモリ２７３
のアドレスの内容がUl、Vlの場合を例にとると、
加算器２７２は X″j＝X′j＋Ue ……(6) Y″j＝Y′j＋Ve ……(7) を計算し、新たな座標値（X″j、Y″j）を結線２
７０１を介して変形パターンメモリ２８０に送
り、当該座標に対応するメモリ上の所定のビツト
を１にする。以後、タイミング信号２７６を受信
する度に、同様な処理をくり返す。加算器２７５
の内容がＬ＋１になると、タイミング２７６は信
号の送出を停止する。

次に摂動演算回路２４０より新たな座標値が送
られてくると、座標レジスタ２７１に当該座標値
が格納されるとともに、タイミング２７６が作動
状態となり、上記と同様な処理をくり返す。

制御部２９０からの終了信号を受信すると太め
回路２７０の処理は停止する。この時点で変形パ
ターンメモリ２８０には、文字線幅２Ｈを有する
変形文字パターンが格納されている。従つて、Ｈ
を用いて文字線幅を制御することができる。

(5) 効果の説明以上説明したように、本発明による変形パター
ン発生は、乱数発生回路、平滑化回路、摂動演算
回路、太め回路を基本として構成されており、各
部の処理はメモリを参照しながらの加算、積和演
算、のみで可能であり非線形変換などの複雑な処
理を必要としない。また変形の制御は２つのパラ
メータによつてのみ可能である。

そのため単純な装置構成で種々の変形文字パタ
ーンを高速かつ大量に発生できる利点がある。

また変形量演算回路の出力である文字変形量を
変形文字パターンを併用し、文字認識装置の認識
試験に適用すれば、文字変形と認識性能の関係が
明らかとなり、文字変形に対する文字認識装置の
安定性をチエツクすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の変形パターン発生法を説明する
ための説明図、第２図は本発明方式の１実施例構
成図、第３図は第２図の平滑化回路の１実施例ブ
ロツク図、第４図は第２図の摂動演算回路の１実
施例ブロツク図、第５図は第４図の動作を説明す
るための説明図、第６図は第２図の変形量演算回
路の１実施例ブロツク図、第７図は第２図の太め
回路の一実施例ブロツク図、第８図は変形文字生
成の具体例を示す説明図、第９図は平滑化処理の
具体例を示す説明図である。図において、１１０は微小ストローク、２１０
は乱数発生回路、２２０は平滑化回路、２３０は
標準字形格納メモリ、２４０は摂動演算回路、２
５０は変形演算回路、２７０は太め回路、２８０
は変形パターンメモリ、２９０は制御部、５１０
は標準字形を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１一様乱数の系列を、低減濾波機能を有する関
数とのたたみ込み演算により平滑化し、摂動値の
系列を算出する処理と、摂動値を用いて標準字形
上の各点に筆記順と同順序で摂動を与え、摂動後
の文字の各点の座標値を算出する処理と、摂動値
の系列から文字変形量を算出する処理と、摂動後
の文字の各点の座標値をもとに、文字線の太め処
理とを行なうことを特徴とする変形パターン発生
方法。２初期値を与えることによつて一様乱数を順次
発生する乱数発生回路と、発生された乱数系列を
変形制御用のパラメータを有する関数でたたみ込
むことによつて平滑化し摂動値の系列を出力する
平滑化回路と、標準字形上の各点の座標値及び法
線方向の角度を筆記順に格納した標準字形格納メ
モリと、摂動値及び標準字形格納メモリから読み
出した座標値、法線方向角度をもとに新たな座標
値を算出する摂動演算回路と、摂動値の系列を平
均化することにより文字変形量を算出する変形量
演算回路と、上記摂動演算回路から出力される座
標値をもとに、指定された量だけの太め処理を文
字線に施す太め回路と、生成された変形パターン
を格納する変形パターンメモリと、それぞれの回
路に必要な制御信号を送出する制御部とを具備し
たことを特徴とする変形パターン発生装置。