JPH07141094A - 振動センサ型記号入力装置における記号認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動センサ型記号入力装置による記号の認識
性能を向上させる。 【構成】 記号入力時の筆記具の振動に基づき入力記号
の読み取りを行なう振動センサ型記号入力装置における
記号認識方法であり、筆記具の振動の検出時には任意の
定数を順次加算して、非検出時には定数を加算せずに移
動平均値を求め、移動平均値が所定のレベルＡを越えた
時点で記号の入力動作有りの認識を行ない、移動平均値
がレベルＡを超えてからピークに達した後に所定のレベ
ルＢに低下するまでに要する時間と、移動平均値が所定
の時間内にレベルＡを繰り返し越える頻度とに基づき、
記号の種別の認識を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記号入力時の筆記具の
振動に基づき入力記号の読み取りを行なう振動センサ型
記号入力装置における記号認識方法に係わり、特に、試
験問題の答案の採点や、在庫確認業務におけるマーキン
グ作業などで用いられる、比較的簡素な形状の記号の認
識を効率良く行なうのに好適な振動センサ型記号入力装
置における記号認識方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】答案の採点や在庫管理においては、従
来、赤ボールペン等の一般的な筆記具により、答案用紙
やチェックシート等に、「○」や「×」などの記号、お
よび、「０〜９」の数字などを記入し、それをデータ処
理装置に再入力し、集計、統計処理を行なっていた。こ
の記号や数字のデータ処理装置への再入力を自動で行な
う技術としては、マークシート方式や、座標入力装置を
用いるものが考えられるが、これらはシステムが大がか
りであり、特に、個人ユーザが購入できるような価格で
はない。

【０００３】これを解決するものとしては、例えば、特
開昭５８−１５９１９１号公報に記載されているよう
に、筆記具のペンアップとペンダウンを検出して、それ
らの時間差を検出することにより、記号入力する装置が
実現されている。しかし、このような記号入力装置は、
ペンアップとペンダウンの検出を、機械スイッチで行な
っており、専用の高価なペンを必要とする。また、機械
スイッチの寿命が比較的短く、これを解決するために
は、フォトスイッチ等の機構を設ければ良いが、高価に
なってしまう。また、筆記具として、ボールペン以外に
鉛筆やサインペン等を使用する場合には、それらに対す
る個々の設計が必要で、製品の品種展開が多くなり、価
格の上昇を招いた。さらに、ペンダウン時にスイッチが
働くまでのストロークが大きい、すなわち、ペン先が、
スイッチ動作に伴って沈む、という動作を行なうため
に、書き味が悪い。

【０００４】これに対して、記号を入力するときの筆記
具の振動を検出する振動センサ型記号入力装置が、本発
明の考案者らにより提案されている。この振動センサ型
記号入力装置は、従来の記号入力装置において専用筆記
具のペンアップ／ダウン検出に用いられている機械スイ
ッチやフォトスイッチ機構に代わるものとして、記号を
実際に書いているときの筆記具の振動を検出し、その振
動を信号データ処理することにより、書かれた記号の種
類の認識を行ない、記号データの入力を行なう。このこ
とにより、安価に記号入力装置が実現できると共に、複
数種類の筆記具を選ぶことができ、かつ、ペンアップ／
ダウン時のストロークを「０」にできる等の特長があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、振動センサ型記号入力装置によ
る記号の認識を如何にして効率良く行なうかの提案がな
されておらず、試験問題の答案の採点や、在庫確認業務
におけるマーキング作業などで用いられる比較的簡素な
形状の記号の認識を含め、多くの種類の記号の認識を確
実にかつ効率良く行なうことができない点である。本発
明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、振動セン
サ型記号入力装置の性能を向上させることを可能とする
振動センサ型記号入力装置における記号認識方法を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の振動センサ型記号入力装置における記号認
識方法は、（１）記号入力時の筆記具の振動を検出し、
この筆記具の振動に基づき、入力記号の読み取りを行な
う振動センサ型記号入力装置における記号認識方法であ
り、筆記具の振動の検出時には任意の定数を順次加算し
て（ステップ１０３）、非検出時には定数を加算せずに
移動平均値を求め（ステップ１０４）、この移動平均値
に基づき、記号の入力動作（ステップ１０５、１０６）
および種別を認識する（ステップ１１１〜１１６）こと
を特徴とする。また、（２）上記（１）に記載の振動セ
ンサ型記号入力装置における記号認識方法において、移
動平均値が所定のレベルＡを越えた時点で（ステップ１
０５）記号の入力動作有りの認識を行ない（ステップ１
０６）、移動平均値がレベルＡを超えてからピークに達
した後に所定のレベルＢに低下するまで（ステップ１０
８）に要する時間（ステップ１０９、１１１）と、移動
平均値が所定の時間内にレベルＡを繰り返し越える頻度
（ステップ１１０、１１４）とに基づき、記号の種別の
認識を行なう（ステップ１１２、１１３、１１５、１１
６）ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明においては、筆記具が発生する振動を検
出すると、レジスタ等で定数を加算しながら順次平均値
を求め、また、検出を終了すると、定数を加算せずに平
均値を求める。そして、定数を加算しながらの平均値
が、所定のレベルＡに達した（越えた）ならば、筆記具
が発生する振動が、記号の入力によるものとして認識す
る。さらに、平均値（移動平均値）が所定のレベルＡを
連続して越えている時間長を測定して、記号の種類の認
識に用いる。すなわち、記号を記入するときの筆記具の
振動は記号の種類によって異なり、所定のレベルＡを越
えている時間長は、筆記具の振動の特徴を表しており、
この時間長を用いて記号の種類を認識することができ
る。例えば、「／」等の短時間の運筆の記号と、「○」
等の長時間連続の運筆動作の記号の認識では、移動平均
値がレベルＡを越えてから、ピークに達した後に所定の
レベルＢに低下するまでに要した時間が、短時間であれ
ば「／」、また、長時間であれば「○」として認識する
ことができる。また、「△」、「×」等のように、入力
される途中で運筆が停止する記号の認識では、筆記具の
振動の有無が所定の時間内に間欠的に現われるので、移
動平均値が所定の時間内にレベルＡを繰り返し越える頻
度により、「△」と「×」の特徴を抽出することができ
る。例えば、「△」の入力時には、移動平均値が所定の
時間内にレベルＡを繰り返し越える頻度は「３」であ
り、「×」の場合には「２」となり、それぞれを判別す
ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明に係わる記号認識方法の一実
施例を示すフローチャート、図２は、その実施に用いる
振動センサ型記号入力装置のブロック図である。図２
（ａ）において、１はボルペン等の汎用の筆記具、２は
筆記具１のペン先、３は筆記具１にかぶせたペンキャッ
プ部、４はペンキャップ部３内に設けられ本発明に係わ
る筆記具１の振動を検出する振動検出部、５は振動検出
部４の動作をオンオフしたり動作モードの切り替え時に
用いられるソフトスイッチ、６は振動検出部４の検出信
号を伝送する接続ケーブルである。また、図２（ｂ）に
おいて、７は振動検出部４からの検出信号を増幅するア
ンプ回路、８は増幅された振動検出部４からの検出信号
を整形して２値化する波形整形・処理回路、９は２値化
した信号を伝送出力するインタフェース回路、１０はア
ンプ回路７と波形整形・処理回路８およびインタフェー
ス回路９からなる信号処理回路、１１は信号処理回路１
０からの信号を入力して記号の種類の認識を行なうデー
タ処理装置、１２はデータ処理装置１０の処理結果等を
表示する出力装置である。

【０００９】本図２における例では、筆記具１に、振動
検出部４を備えたペンキャップ部３をかぶせた形をして
おり、筆記具１で、「○」、「／」、「△」、「×」等
の記号を書くときに、ペン先２が帳票等の媒体をこする
ことにより振動音が生じる。この振動音を、ペンキャッ
プ部３の振動検出部４で検出し、接続ケーブル６を介し
て信号処理回路１０に入力する。信号処理回路１０は、
振動検出部４からの検出信号（振動信号）をアンプ回路
７で増幅した後、波形整形・処理回路８で２値化し、こ
の２値化データを、インタフェース回路９を経由してデ
ータ処理装置１１に伝える。このようにして、データ処
理装置１１に伝えられた筆記具１の振動波形は、記入す
る記号の種類により特徴ある波形を示すため、データ処
理装置１１において、この波形の特徴を認識することに
より、複数種類の記号の認識が可能になる。

【００１０】このようなデータ処理装置１１による本発
明に係わる記号の認識動作を、図１に基づき説明する。
図１で示す例は、後述の図３で示す特性を有する
「○」、「／」、「△」、「×」の４つ記号の認識動作
を行なうものである。まず、計数する時間や移動平均値
をリセットする（ステップ１０１）。そして、２値化信
号が入力されると（ステップ１０２）、定数を加え（ス
テップ１０３）、移動平均値を算出する（ステップ１０
４）。このことにより、２値化信号が入力されている間
は、その移動平均値は上昇する。そして、移動平均値
が、予め定めたレベルＡ以上になったならば（ステップ
１０５）、記号の入力動作であると認識し（ステップ１
０６）、記号の種別を認識するために、持続時間を加算
する（ステップ１０７）。ステップ１０２において、２
値化信号が入力されない時にはステップ１０３の定数の
加算を行なわずステップ１０４の移動平均値の算出を行
なう。その結果、移動平均値が、予め定めたレベルＢ以
下になったならば（ステップ１０８）、ステップ１０７
で加算していた持続時間を記録する（ステップ１０
９）。

【００１１】この後、２値化信号が入力されず、所定時
間内に、移動平均値がレベルＡ以上にならなければ（ス
テップ１１０）、入力された記号が、「○」か「／」の
いずれかであり、ステップ１０９で記録した持続時間に
基づき、その認識を行なう。すなわち、ステップ１０９
で記録した持続時間が、所定の値Ｔ₀以下であれば（ス
テップ１１１）、運筆が短時間の「／」として認識し
（ステップ１１２）、また、所定の値Ｔ₀以上であれ
ば、運筆が長時間の「○」として認識する（ステップ１
１３）。ステップ１１０において、レベルＢ以下になっ
た後に、２値化信号が入力され、所定時間内に、移動平
均値が、再度、レベルＡ以上に上昇した場合には、入力
された記号は、入力途中で運筆の停止がある「△」か
「×」のいずれかであり、その再上昇の回数に基づき、
その認識を行なう。すなわち、所定時間内の再上昇が１
回かぎりであれば（ステップ１１４）、「×」として認
識し（ステップ１１５）、また、２回であれば「△」と
して認識する（ステップ１１６）。

【００１２】図３は、図１における処理で認識される各
記号の振動特性の一例を示す説明図である。本例では、
「○」、「／」、「△」、「×」を記入した場合の振動
波形とその２値化信号を示している。これらの信号を用
いて、記号の種類を認識するために、まず、サンプリン
グした時に、２値化信号が「Ｈ」レベルになることで、
「振動有り」を検出する。２値化信号が「Ｈ」レベルに
なると、レジスタ等に一定値、例えば、「１」を加え、
従来のレジスタ値との平均値を求めることを繰り返し行
なう。例えば、１００回の平均値Ａ_NEWを求める場合、
従来の平均値をＡ_OLDとすると、 Ａ_NEW＝（Ａ_OLD×９９＋１）／１００ また、サンプリングした時に振動が無い、すなわち、２
値化信号が「Ｌ」のときは、一定値「１」を加えずに、
下記のように新しい平均値を求める。 Ａ_NEW＝（Ａ_OLD×９９＋０）／１００

【００１３】このような移動平均値を求めることによ
り、本図３に示すような各信号に応じた特徴があらわれ
る。すなわち「○」を記入したときは、図３（ａ）に示
すように、筆記具の運筆が、途中で停止することなく行
なわれ、かつ、図３（ｂ）に示す「／」に比べて長時間
行なわれるため、移動平均値は、単調増加を続け、やが
て飽和の傾向を示す。そして、「○」を書き終ると振動
は無くなるため、移動平均値は単調減少に移りやがて、
「０」に近づく。これに対し、「△」や「×」は、記入
の途中で運筆の停止する時間が存在する。この現象によ
り、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、移動平均値は、
運筆の停止している間は低下を始める。そして、再び、
運筆が始まると移動平均値も上昇を始める。

【００１４】ここで、外部の騒音や、手で筆記具を持つ
ことによる記号の記入以外の振動や電気ノイズ等を除去
するために、２値化レベルの設定の他に、移動平均値の
上昇レベルを用いる。すなわち、移動平均値が、レベル
Ａ（図中、Ｌ_１と記載）以上に上昇したときのみを、記
号入力動作が有効に行なわれた時と判定する。そして、
記号の認識で、一度上昇した移動平均値が、有効な再上
昇が無いままで終了した時は、振動波形が記号「○」も
しくは「／」のいずれかに対応するものとして判定し、
他のグループと区別する。さらに、「○」と「／」の認
識は、移動平均値が、レベルＡ（図中のＬ_１）を超えた
時から、有効に低下した（レベルＢ）ことを検出するま
での時間Ｔ_１に基づき行なう。すなわち、Ｔ_１≧Ｔ
_０（所定の時間）ならば「○」と認識し、Ｔ_１＜Ｔ_０な
らば「／」と認識する。尚、有効な低下（レベルＢ）と
は、ピーク値Ｐ_１に対し、例えば、８０％以下に低下し
た時の時間とすることが適している。これは、「○」を
記入する場合でも、個人の筆圧の変化等により、「○」
を記入している最中でも２値化レベル以下に低下するこ
とがあり、移動平均値が一時的に微小量低下することに
より他の記号と誤認識することを防止するためのもので
ある。

【００１５】「△」と「×」については、第１のピーク
に達し、有効な低下をして極小値を取った後、再び上昇
し、第２のピーク値を持ったことを検出してゆく。そし
て、第２のピーク以降に有効なピークがあらわれない場
合は「×」と認識し、第３の有効なピークがあらわれる
ものを「△」と認識する。有効な上昇については、直前
の極小値の、例えば、１．３倍以上に上昇したとき有効
な上昇が始まったと見なし、それ以下の変化は、筆圧の
変化やノイズと判定させる。同様に、有効な低下につい
ても、その直前のピーク値の８０％以下に低下したこと
で判定することにより、筆圧の変化やノイズを除去す
る。

【００１６】以上、図１〜図３を用いて説明したよう
に、本実施例の振動センサ型記号入力装置における記号
認識方法では、記号の入力に使用する筆記具が媒体との
間で発生する振動を利用して、記号の認識を行なう。す
なわち、記号を記入するときの振動は記号の種類によっ
て異なり、筆記具自体の振動を検出して、これを評価関
数により認識することにより、複数種の記号の認識が可
能となり、記号の入力者は、直接のデータ入力を行なう
ことができる。また、移動平均値を用いた認識方法を適
用しているので、単発的なノイズの除去が可能になると
共に、個人の記号入力時の癖に左右されにくい記号の種
類認識が可能となり、答案の自動採点や、在庫有無等に
おける記号の自動入力が可能となる。また、従来のスイ
ッチ式では不可能であった「△」や「□」等、運筆の停
止を検出することができるようになる。

【００１７】尚、本発明は、図１〜図３を用いて説明し
た実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能である。例えば、図２に
おいて、信号処理回路１０の中にマイクロ・コンピュタ
等の処理装置を入れ、信号処理回路１０で記号の認識を
行ない、データ処理装置１１には認識結果のみを送るこ
とも可能であり、このようにすることで、データ処理装
置１１の処理能力の軽減が可能である。また、第４の有
効なピークを検出することにより、記号自身の書き易さ
の点で多少不便であるが、「□」等の入力も可能であ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、振動センサ型記号入力
装置により、試験問題の答案の採点や、在庫確認業務に
おけるマーキング作業などで用いられる比較的簡素な形
状の記号の認識を含め、多くの種類の記号の認識を確実
にかつ効率良く行なうことができ、振動センサ型記号入
力装置の性能を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる振動センサ型記号入力装置にお
ける記号認識方法の一実施例を示すフローチャートであ
る。

【図２】図１における記号認識方法の実施に用いる振動
センサ型記号入力装置のブロック図である。

【図３】図１における処理で認識される各記号の振動特
性の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 筆記具 ２ ペン先 ３ ペンキャップ部 ４ 振動検出部 ５ ソフトスイッチ ６ 接続ケーブル ７ アンプ回路 ８ 波形整形・処理回路 ９ インタフェース回路 １０ 信号処理回路 １１ データ処理装置 １２ 出力装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記号入力時の筆記具の振動を検出し、該
   筆記具の振動に基づき、入力記号の読み取りを行なう振
   動センサ型記号入力装置における記号認識方法であり、
   上記筆記具の振動の検出時には任意の定数を順次加算し
   て、非検出時には上記定数を加算せずに移動平均値を求
   め、該移動平均値に基づき、上記記号の入力動作および
   種別を認識することを特徴とする振動センサ型記号入力
   装置における記号認識方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動センサ型記号入力
   装置における記号認識方法において、上記移動平均値が
   所定のレベルＡを越えた時点で上記記号の入力動作有り
   の認識を行ない、上記移動平均値が上記レベルＡを超え
   てからピークに達した後に所定のレベルＢに低下するま
   でに要する時間と、上記移動平均値が所定の時間内に上
   記レベルＡを繰り返し越える頻度とに基づき、上記記号
   の種別の認識を行なうことを特徴とする振動センサ型記
   号入力装置における記号認識方法。