JPH0420228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は高速で精度の良い文字図形パターンの
特徴抽出方法に関するものである。

（従来技術） 従来の文字認識装置においては文字パターンよ
りストロークを抽出し、それら抽出されたストロ
ークの位置、長さ、ストローク間の相互関係等を
用いて認識する方式が多く採用されている。この
種の装置においては、(1)文字図形の輪郭を追跡す
ることにより検出された輪郭点系列について曲率
を計算し、その曲率の大きな値の点を分割点とし
て輪郭系列を分割し、分割された系列を組合わせ
ることによりストロークを抽出するか、又は(2)文
字図形パターンの細線化処理を行なつて骨格化
し、その骨格パターンの連結性及び骨格パターン
を追跡し急激な角度の変化点等を検出してストロ
ークを抽出し、該抽出されたストロークについて
幾何学的な特徴等を抽出し文字図形の識別を行な
つていた。しかしながら、(1)の方法は、文字図形
パターンが大きくなり又文字図形パターンが複雑
化すると、その処理量が増大しそのため処理速度
の低下を招き、(2)の方法は、文字図形パターンを
細線化する必要があり又その細線化によるパター
ンのひずみ、ヒゲ等の問題があり、その後の処理
が複雑なものとなる欠点がある。また、これらの
欠点を除去する為に文字図形パターン内の各点か
ら各方向へ走査線を出し、走査線と文字線との交
差数を当該注目点の特徴として抽出する方法が提
案されているが、抽出する前記交差数という特徴
は文字線の傾斜によつてばらつくので抽出する特
徴が不安定であり、又、単に交差数のみでは文字
の構造を反映するのに不充分である。

（発明の目的及び構成） 本発明はこれらの欠点を改善するもので、文字
図形パターンの所望の方向のストローク成分をあ
らわすサブパターンを抽出し、サブパターンの各
点もしくは任意の点から所定の方向をみた文字線
の分布を表わす特徴として、前記所定の方向と直
角をなす文字線成分を含む前記サブパターンのみ
に着目して、注目点と前記所定の方向における文
字線との距離のＫ乗和を抽出し、もつて文字図形
パターンの特徴となすことにより、従来技術にお
ける前記特徴のばらつきの度合を軽減して高精度
の文字認識装置に供し得る特徴抽出方法を提供す
ることを目的とする。

（発明の実施例） 第１図は本発明の実施例である文字認識装置を
示したものである。第１図において、１は光電変
換部、２はパターンレジスタ、３は線幅計算部、
４は文字枠検出部、５は分割点決定部、６は垂直
サブパターン（以下VSPとも称す）抽出部、７
は垂直サブパターンメモリ、８はVSP水平特徴
抽出部、９はVSP水平特徴パターンメモリ、１
０は水平サブパターン（以下HSPとも称す）抽
出部、１１は水平サブパターンメモリ、１２は
HSP垂直特徴抽出部、１３はHSP垂直特徴パタ
ーンメモリ、１４は右斜めサブパターン（以下
RSPとも称す）抽出部、１５は右斜めサブパタ
ーンメモリ、１６はRSP左斜め特徴抽出部、１
７はRSP左斜め特徴パターンメモリ、１８は左
斜めサブパターン（以下LSPとも称す）抽出部、
１９は左斜めサブパターンメモリ、２０はLSP右
斜め特徴抽出部、２１はLSP右斜め特徴パターン
メモリ、２２はVSP水平特徴ベクトル抽出部、
２３はHSP垂直特徴ベクトル抽出部、２４は
RSP左斜め特徴ベクトル抽出部、２５はLSP右
斜め特徴ベクトル抽出部、２６は識別部、２７は
辞書、２８は文字名出力である。

以下第１の実施例の動作につき説明する。

まず、読取機構にセツトされた帳票上の文字・
図形パターンは光電変換部１において２値の量子
化されたデイジタル電気信号に変換され、パター
ンレジスタ２に格納される。それと同時に線幅計
算部３において入力パターンの線幅が計算され
る。垂直サブパターン抽出部６はパターンレジス
タ２について水平走査を全面行なつて、黒ビツト
（文字線部を黒ビツト・文字背景部を白ビツトと
する）の連続の長さと線幅計算部３において計算
された線幅との関係により垂直サブパターン
（VSP）を抽出し垂直サブパターンメモリ７に格
納する。同様に水平サブパターン抽出部１０、右
斜めサブパターン抽出部１４、左斜めサブパター
ン抽出部１８はそれぞれ水平走査により水平サブ
パターン（HSP）、右斜め45°走査により右斜めサ
ブパターン（RSP）、左斜め45°走査により左斜め
サブパターン（LSP）を抽出し各サブパターンメ
モリに格納する。第２図は原パターンと各サブパ
ターンの例であり、(a)は原パターン、(b)は垂直サ
ブパターン（VSP）、(c)は水平サブパターン
（HSP）、(d)は右斜めサブパターン（RSP）、(e)は
左斜めサブパターン（LSP）である。

尚、本実施例ではパターンレジスタ２並びに各
サブパターンメモリ７，１１，１５，１９はそれ
ぞれ128×128ビツトのメモリ、つまりＸ方向の幅
は128ビツト、Ｙ方向の幅が128ビツトのパターン
メモリである。文字枠検出部４はパターンレジス
タ２内の文字図形パターンに外接する方形の枠
（以後文字枠と称する）を検出し、パターンレジ
スタ２で定義される２次元平面における前記文字
枠を規定する為の位置座標を分割点決定部５へ送
出する。

以後の説明においては、パターンレジスタ２で
定義される２次元平面における左下を原点とする
座標系を使用し、水平方向をＸ方向、垂直方向を
Ｙ方向とする。また、各サブパターンメモリにお
いて文字線部を黒点、それ以外を白点とする。
VSP水平特徴抽出部８は垂直サブパターンメモ
リ７について水平走査を全面行なうことにより垂
直サブパターンメモリ７内の各点について水平特
徴を抽出する。

第３図はVSP水平特徴抽出部等の特徴抽出部
の構成、並びに特徴抽出部と、サブパターンメモ
リ、特徴パターンメモリとの接続関係を示したも
のである。第３図の点線枠内は特徴抽出部を示し
たもので、ここではVSP水平特徴抽出部８を示
しているものとする。尚、HSP垂直特徴抽出部
１２、RSP左斜め特徴抽出部、LSP右斜め特徴
抽出部２０も同様の構成となつている。第３図の
VSP水平特徴抽出部において、３１は当該特徴
抽出部の全体を制御する制御回路、３２はサブパ
ターンメモリを走査中にサブパターンメモリの内
容を参照して白色から黒色へ変化する変化点を検
出する変化点検出回路、３３は白点から黒点へ変
化した時の黒点のＸ座標を変化点として格納する
ための変化点メモリ、３４は変化点メモリの番地
指定を行う変化点カウンタ、３５はパターンメモ
リアドレスカウンタ、３６は比較器、３７は演算
回路である。また３８及び３９はそれぞれレジス
タＡ及びレジスタＢであり、各特徴抽出部におい
て抽出する２方向の特徴、例えばVSP水平特徴
抽出部においては左右両方向の特徴を抽出すると
きに使用するものであり、左方向レジスタ
（REGL）、右方向レジスタ（REGR）と呼ぶこと
にする。

第３図及び４図のフローチヤートを用いて
VSP水平特徴抽出部における水平特徴の抽出動
作について次に説明する。第４図は１個の注目点
に関する水平特徴を計算する過程をフローチヤー
トで示したものでありCM(i)は後述する変化点メ
モリの内容を表わし（ｉ＝１、……、Ｉ，Ｉは当
該注目点を含む１回目の水平走査において検出し
て変化点メモリに登録した変化点の個数）、ｘは
当該注目点のＸ座標でありREGLは左方向レジス
タであり、REGRは右方向レジスタである。

垂直サブパターンメモリ７のＹ軸上の点から水
平走査を開始し、変化点検出回路３３を使用して
白点から黒点への変化を検出すると白点から黒点
へ変化した時の黒点（白黒変化点と称する）のＸ
座標を変化点メモリ３３に登録しながら、また、
変化点カウンタ３４を歩進しながら垂直サブパタ
ーンメモリ７の右端まで走査を行う。

次に前記水平走査を開始した点から再度水平走
査を開始し、走査線上のすべての点について第４
図のフローチヤートに示す処理を行う。すなわ
ち、先ず変化的カウンタ３４に前記水平走査で検
出された変化点の個数（）を設定し（ステツプ
401）、16ビツトの左方向レジスタ（REGL）３８
及び右方向レジスタ（REGR）３９を初期化（ス
テツプ402）した後、当該注目点のＸ座標（第４
図のフローチヤートにｘで示す）と前記変化点メ
モリに登録された内容（第４図のフローチヤート
にCM(i)で示す）を使用して前記変化点メモリの
内容である変化点のＸ座標と当該注目点のＸ座標
（垂直サブパターンメモリを走査する時に使用す
るパターンメモリアドレスカウンタ３５より出力
されるＸ座標）との大小関係を比較器３６により
判定し（ステツプ404）、当該注目点のＸ座標が変
化点メモリ３３の内容より大きい場合、すなわち
変化点メモリ３３に格納されている内容が当該注
目点より左側にある文字線の位置を示す場合は当
該注目点のＸ座標と変化点メモリ３３の内容との
差のＫ乗（Ｋは定数、本実施例ではＫ＝２）すな
わち注目点と文字線との距離のＫ乗の値を16ビツ
トの左方向レジスタ（REGL）３８に演算器３７
を使用して加算し（ステツプ405）、また当該注目
点のＸ座標が変化点メモリの内容より小さい場合
は当該注目点のＸ座標と変化点メモリの内容との
差のＫ乗すなわち距離のＫ乗の値を16ビツトの右
方向レジスタ（REGR）３９に加算するという処
理（ステツプ406）を、ステツプ403，407に示す
ように、変化点メモリ３３に格納されている変化
点の個数分、変化点メモリの番地指定を行なう変
化点カウンタ３４を歩進しながら行なうことによ
り抽出し最終的に残された左方向レジスタ３８と
右方向レジスタ３９の内容を当該注目点に関する
左方向水平特徴及び右方向水平特徴として、当該
注目点の垂直サブパターンメモリ７内の位置に対
応するVSP水平特徴パターンメモリ９内の位置
に格納する。第７図Ａ，ＢはVSP水平特徴の説
明図であり、図中黒丸は注目点、白丸は白黒変化
点を示している。第７図Ａでは着目点の左側の距
離１０離れた位置に文字線V₁が存在し、右側の
距離５離れた位置に文字線V₂が存在する場合に
ついて、前述の左方向水平特徴の値（100）及び
右方向水平特徴の値（25）を示したものであり、
第７図Ｂは、着目点の左側に文字線V₃、右側に
文字線V₄，V₅が存在する場合について前記同様
に示したものである。

ここで右方向水平特徴について着目すると、文
字線の増加に伴つて特徴値が25から125に増加し
ているのがわかる。

この様にしてVSP水平特徴抽出部８は垂直サ
ブパターンメモリについてＹ軸上の各点から水平
走査を２回行なつて走査線上のすべての点につい
て水平特徴を抽出しVSP水平特徴パターンメモ
リ９に格納する。このVSP水平特徴パターンメ
モリ９及び他の各特徴パターンメモリ１３，１
７，２１の構成は第５図に示すようにＸ方向の幅
が128ビツト、Ｙ方向の幅が128ビツトのパターン
メモリであり、また各特徴パターンメモリのこの
Ｘ座標及びＹ座標で指定される各点は特徴（例え
ば左方向水平特徴＋右方向水平特徴）をあらわす
もので32ビツトの幅を持つ。第６図はこの32ビツ
トであらわされる各点の特徴を示したもので、例
えば垂直サブパターンメモリ内の各点について抽
出する32ビツトの水平特徴をあらわし、上位16ビ
ツトは左方向水平特徴、下位16ビツトは右方向水
平特徴をあらわす。またHSP垂直特徴抽出部１
２、RSP左斜め特徴抽出部１６、LSP右斜め特
徴抽出部２０もVSP水平特徴抽出部８と同様の
動作を行う。

以下概略を説明する。HSP垂直特徴抽出部１
２は水平サブパターン抽出部１０において抽出さ
れた水平サブパターン（HSP）が格納されてい
る水平サブパターンメモリ１１についてＸ軸上の
各点から垂直走査を２回行なう過程において走査
線上の各点についての、当該注目点より上方に存
在する文字線と当該注目点との距離のＫ乗和を上
方向垂直特徴として、又、当該注目点より下方に
存在する文字線と当該注目点との距離のＫ乗和を
下方向垂直特徴として抽出しVSP水平特徴パタ
ーンメモリ９と同一構造のHSP垂直特徴パター
ンメモリ１３に格納する。RSP左斜め特徴抽出
部１６は右斜めサブパターン抽出部１４において
抽出された右斜めサブパターン（RSP）が格納
されている右斜めサブパターンメモリ１５につい
て、Ｙ軸上の各点及び右斜めサブパターンメモリ
１５の上辺上の各点から左斜め45°走査を２回行
なう過程において走査線上の各点についての、当
該注目点より左45°上方に存在する文字線と当該
注目点との距離のＫ乗和を上方向左斜め特徴とし
て、又当該注目点より左45°下方に存在する文字
線と当該注目点との距離のＫ乗和を下方向左斜め
特徴として抽出しVSP水平特徴パターンメモリ
９と同一構造のRSP左斜め特徴パターンメモリ
１７に格納する。LSP右斜め特徴抽出部２０は左
斜めサブパターン抽出部１８において抽出された
左斜めサブパターン（LSP）が格納されている左
斜めサブパターンメモリ１９について、Ｙ軸上の
各点及びＸ軸上の各点から右斜め45°走査を２回
行なう過程において走査線上の各点についての、
当該注目点より右45°上方に存在する文字線と当
該注目点との距離のＫ乗和を上方向右斜め特徴と
して、当該注目点より右45°下方に存在する文字
線と当該注目点との距離のＫ乗和を下方向斜め特
徴として抽出しVSP水平特徴パターンメモリ９
と同一構造のLSP右斜め特徴パターンメモリ２１
に格納する。

なお本実施例ではＫ＝２としたが、仮名文字等
のように文字線の数（文字線量とも称する）の比
較的少ない文字においてはＫ＝１としても良好な
結果が得られる。

分割点決定部５は文字枠検出部４より受けた文
字枠の位置に関する座標を参照し、文字枠内領域
をＭ×Ｎ個の部分領域に分割する為の分割点座標
を計算し、VSP水平特徴ベクトル抽出部２２、
HSP垂直特徴ベクトル抽出部２３、RSP左斜め
特徴ベクトル抽出部２４、LSP右斜め特徴ベクト
ル抽出部２５、へ前記計算した分割点座標を送出
する。VSP水平特徴ベクトル抽出部２２は文字
枠検出部４より受けた文字枠の位置座標及び分割
決定部５より受けた分割点座標を使用し、VSP
水平特徴パターンメモリ内の文字枠内領域をＭ×
Ｎ個の部分領域に分解し、各分割領域内の各点の
右方向水平特徴及び左方向水平特徴それぞれの相
加平均を要素とするＭ×Ｎ×２次元の水平特徴ベ
クトルを抽出する。前記Ｍ×Ｎ×２次元の水平特
徴ベクトルの要素である各部分領域の、右方向水
平特徴の相加平均及び左方向水平特徴の相加平均
をそれぞれHl_n,oHR_n,o（ｍ＝１，……，Ｍ、ｎ＝
１，……，Ｎ）と表わし、当該領域内の各点の右
方向水平特徴及び左方向水平特徴をそれぞれl_x,y，
r_x,yと表わし、当該領域内の総点数をT_n,oと表わ
すと、前記HL_n,o及びHR_n,oは(1)式及び(2)式で定
義される。

HL_n,o＝ΣΣl_x,y／T_n,o (1) HR_n,o＝ΣΣr_x,y／T_n,o (2) HSP垂直特徴ベクトル抽出部２３、RSP左斜
め特徴ベクトル抽出部２４、LSP右斜め特徴ベク
トル抽出部２５はそれぞれHSP垂直特徴パター
ンメモリ１３、RSP左斜め特徴パターンメモリ
１７LSP右斜め特徴パターンメモリ２１をそれぞ
れ参照し、前記VSP水平特徴ベクトル抽出部２
２と同様に各特徴パターンメモリ内の文字枠内領
域をＭ×Ｎ個の部分領域に分割してそれぞれ各部
分領域内の各点の両方向の垂直特徴又は左斜め特
徴又は右斜め特徴のそれぞれの相加平均の算出を
VSP水平特徴ベクトル抽出部３２と同様に行な
いそれぞれの特徴ベクトル抽出部においてＭ×Ｎ
×２次元の特徴ベクトルを抽出する。

識別部２６は前記４種の特徴ベクトル抽出部に
おいて抽出されたＭ×Ｎ×２×４次元の特徴ベク
トルと、辞書２７に格納されているあらかじめ用
意された前記特徴ベクトルと同一形式で記述され
た複数の標準文字パターンとの間の距離すなわち
２本のベクトル間のユークリツド距離を計算し、
その距離が最小の値を与える標準文字パターンの
文字名を文字名出力２８に出力する。

以上詳細に説明したように、本発明の特徴抽出
方法において抽出する特徴は各点から見た各方向
における文字線の分布、つまり、各点から見て垂
直な線分が右側及び左側のどの程度の距離に存在
し、水平な線分が上側及び下側のどの程度の距離
に存在し、左斜め及び右斜めの線分が右上、左下
及び左上、右下の方向のどの程度の距離に存在す
るかという分布、を示すもので前記距離のＫ乗和
により前記各方向の文字線量をも反映させている
ので、文字の幾何学的な構造を充分に反映してい
るものである。又、各方向における文字線の検出
過程でサブパターンを使用して当該方向と直角を
なす文字線にのみ着目しているので手書文字にお
ける筆記者の違いによる文字線の傾斜の影響等を
無視して安定な特徴抽出が可能である。又各点に
ついての特徴抽出を単純な走査という処理のみに
より行なつているので装置の小型化を図ることが
できる利点がある。

（発明の効果） 本発明は文字パターンの各点から見た各方向の
文字線の分布を示す特徴として、サブパターンを
使用して注目点と文字線との距離のＫ乗和を抽出
しているので文字線の距離の分布のみならず文字
線量をも反映した特徴となつており、文字全体の
幾何学的な構造を充分に反映した安定な特徴抽出
が可能であり、また前記特徴抽出を単純な走査と
いう処理により実現しているので、高速で精度の
良い文字認識装置に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の文字認識装置における実施例
の構成図、第２図は原パターンとサブパターンの
例を示した図、第３図は各特徴抽出部の構成図、
第４図は各点についての水平特徴計算のフローチ
ヤート、第５図は各特徴パターンメモリの構成
図、第６図は各特徴パターンメモリにおける各点
の特徴構成図、第７図はVSP水平特徴の説明図
である。 １……光電変換部、２……パターンレジスタ、
３……線幅計算部、４……文字枠検出部、５……
分割点決定部、６……垂直サブパターン抽出部、
７……垂直サブパターンメモリ、８……VSP水
平特徴抽出部、９……VSP水平特徴パターンメ
モリ、１０……水平サブパターン抽出部、１１…
…水平サブパターンメモリ、１２……HSP垂直
特徴抽出部、１３……HSP垂直特徴パターンメ
モリ、１４……右斜めサブパターン抽出部、１５
……右斜めサブパターンメモリ、１６……RSP
左斜め特徴抽出部、１７……RSP左斜め特徴パ
ターンメモリ、１８……左斜めサブパターン抽出
部、１９……左斜めサブパターンメモリ、２０…
…LSP右斜め特徴抽出部、２１……LSP右斜め特
徴パターンメモリ、２２……VSP水平特徴ベク
トル抽出部、２３……HSP垂直特徴ベクトル抽
出部、２４……RSP左斜め特徴ベクトル抽出部、
２５……LSP右斜め特徴ベクトル抽出部、２６…
…識別部、２７……辞書、２８……文字名出力、
３１……制御回路、３２……変化点検出回路、３
３……変化点メモリ、３４…変化点カウンタ、３
５……パターンメモリアドレスカウンタ、３６…
…比較器、３７…演算回路、３８……レジスタ
Ａ，３９……レジスタＢ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 文字図形パターンを所定のある方向に走査し
   て、当該走査方向における文字線の断面を検出
   し、 断面長が前記文字図形パターンの文字線幅より
   十分長い断面を抽出することにより行うサブパタ
   ーンの抽出を複数の方向について行い、 抽出した複数のサブパターンのそれぞれについ
   て文字外接枠内の各点又は任意の点を原点として
   当該原点を含み前記のある方向と直交する他の方
   向へ走査して、 前記原点より一方の側の当該走査線上のすべて
   の文字線と前記原点との距離のＫ乗和（Ｋは定
   数）を第１の特徴として抽出し、 前記原点より他方の側の当該走査線上のすべて
   の文字線と前記原点との距離のＫ乗和（Ｋは定
   数）を第２の特徴として抽出し、前記各サブパタ
   ーン全てに得られた前記第１の特徴並びに前記第
   ２の特徴を文字図形パターン特徴とすることを特
   徴とする特徴抽出方法。