JPH0737095A - Line figure element learning recognition method - Google Patents

Line figure element learning recognition method

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Publication number
JPH0737095A
JPH0737095A JP5178246A JP17824693A JPH0737095A JP H0737095 A JPH0737095 A JP H0737095A JP 5178246 A JP5178246 A JP 5178246A JP 17824693 A JP17824693 A JP 17824693A JP H0737095 A JPH0737095 A JP H0737095A
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JP
Japan
Prior art keywords
information
learning
vector quantizer
graphic
curvature information
Prior art date
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Pending
Application number
JP5178246A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaji Katagiri
雅二 片桐
Masakazu Nagura
正計 名倉
Hiroyuki Arai
啓之 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP5178246A priority Critical patent/JPH0737095A/en
Publication of JPH0737095A publication Critical patent/JPH0737095A/en
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Abstract

PURPOSE:To automatically recognize the entire graphic from the element pieces of the graphic regardless of the position fluctuation, rotation, magnification and reduction of the graphic by converting graphic information plotted in a drawing in to information handlable with a computer. CONSTITUTION:The information for which curvature information for accurately expressing a graphic shape is quantized by an adaptive vector quantizer 20, is supplied as input information to a learning vector quantizer 60. Then, by imparting the category information of the graphic as teacher information, the graphic is learned. Also, by imparting the curvature information of the new graphic to the learning vector quantizer 60 which has completed learning as the input information, the vector quantizer 60 is made to perform the categorizing (classification processing/recognition processing) of the new graphic. Thus, the entire graphic can be recognized from the graphic element pieces not being influenced by the change of a size, a position and the rotation just by showing the graphic to a system (to make it learn) and thus, graphic recognition programming like a conventional technique is unnecessitated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、線図形素片学習認識方
法に係り、特に、図面上の情報の設計、維持、管理等を
行う図面情報システムにおいて、図面中に描かれた図形
情報を計算機で取り扱える情報に変換する、即ち、初期
図形を図面から獲得する手順として、図面中の図形情報
を自動的に認識可能にする図形認識方法における線図形
素片学習認識方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a line figure segment learning and recognition method, and in particular, in a drawing information system for designing, maintaining, managing, etc., information on a drawing, The present invention relates to a line pattern element learning recognition method in a pattern recognition method that automatically recognizes graphic information in a drawing as a procedure of converting it into information that can be handled by a computer, that is, acquiring an initial graphic from the drawing.

【0002】[0002]

【従来の技術】図面中の図形情報を計算機で得る方法と
して、取扱い可能な情報に変換する従来の代表的な手法
は、図面を大型タブレットに張り付け、カーソルを用い
て、図形を構成する線分の1本1本を手作業で抽出する
方法がある。この方式では、多大な時間を要するため、
他の方法として図形情報を自動的に獲得するために、図
面の図形を自動的に認識させる手法も開発されている。
この図面中の図形を自動的に認識する従来の代表的な手
法は、図形の種類毎の対象図形の特徴情報を抽出処理し
た後、その図形種の分類処理を行うソフトウェア(図形
認識プログラム)を作成し、その図形認識プログラムを
用いて図面中の図形の認識を行うものである。
2. Description of the Related Art As a method for obtaining graphic information in a drawing by a computer, a typical conventional method for converting the information into manageable information is to stick the drawing on a large tablet and use a cursor to draw a line segment that composes the graphic. There is a method of manually extracting each of the above. This method requires a lot of time, so
As another method, a method of automatically recognizing a figure in a drawing has been developed in order to automatically acquire figure information.
A typical conventional method for automatically recognizing a figure in this drawing is a software (a figure recognizing program) for classifying the figure type after extracting characteristic information of the target figure for each type of figure. It is created and the figure in the drawing is recognized by using the figure recognition program.

【0003】一方、近年ニューラルネットワークや学習
ベクトル量子化を始めとする学習機能に関する技術が進
展し、文字パターンや音声信号の認識に利用しようとす
る技術の開発も進められている。
On the other hand, in recent years, techniques related to learning functions such as neural networks and learning vector quantization have been developed, and development of techniques to be used for recognition of character patterns and voice signals is also in progress.

【0004】学習ベクトル量子化器は、入力情報とそれ
に対応するカテゴリ情報を教師情報として与えることに
よって、入力値とカテゴリの対応関係を近似統計的に自
動的に学習するものであり、理論的には極限において、
統計誤差が極小となることが示されている。
The learning vector quantizer automatically learns the correspondence between the input value and the category approximately statistically by giving the input information and the category information corresponding thereto as teacher information, and theoretically Is in the limit,
It has been shown that the statistical error is minimal.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の図形認識プログラム(手続き型プログラミング)に
よる手法は、取り扱う図形種毎にプログラミングしなけ
ればならないのが通常であり、取り扱う図形種が多くな
ればなるほど、また、図形の構造が多少でも複雑になれ
ばなるほど、膨大なプログラミング作業を要し、また、
そのソフトウェアの開発に多大な開発費と時間を要する
のが一般的であり、大きな問題となっている。このた
め、この従来の手法では、取り扱える図形の形状が単純
なものに限定され、一般的な図面の図形情報の自動獲得
には適用困難であるという問題がある。
However, in the conventional method by the above-mentioned figure recognition program (procedural programming), it is usually necessary to program for each figure type to be handled, and as the number of figure types to handle increases. Also, the more complicated the structure of the figure becomes, the more programming work is required.
The development of the software generally requires a great deal of development cost and time, which is a big problem. Therefore, this conventional method has a problem that the shape of a graphic that can be handled is limited to a simple shape, and it is difficult to apply it to automatic acquisition of general graphic information of a drawing.

【0006】また、ニューラルネットワーク等を用い
て、自動的に学習することにより、図形の認識を行う方
法がいくつか開発されているが、その方法によって、学
習させた図形と認識させる図形とで、大きさが異なる
(拡大/縮小されている)場合に適用できなかったり、
認識させる図形が回転している場合に、適用できなかっ
たり、90°単位の回転しか想定していないため、他の
回転角度に対しては認識できない、あるいは、認識させ
る図形が学習させた図形の一部分に対応した素片のみの
場合に適用できなかったりする。このため、適用できる
事例が極一部に限定されてしまっている。
[0006] Further, some methods have been developed for recognizing figures by automatically learning using a neural network or the like. With this method, the figure learned and the figure to be recognized are It cannot be applied when the size is different (enlarged / reduced),
If the figure to be recognized is rotated, it cannot be applied, or cannot be recognized at other rotation angles because it is assumed to be rotated in 90 ° units. It may not be applicable in the case of only a fragment corresponding to a part. Therefore, the applicable cases are limited to a very small part.

【0007】従って、学習機能に関する技術を実用的に
有効に利用するためには、学習可能性の高い情報をいか
に与えるかが問題である。即ち、学習ベクトル量子化器
への入力情報(学習情報)の品質(学習可能性)をいか
に高いものにするかは未解決の問題であり、個々の事例
毎に解決しなければならない。
Therefore, in order to practically and effectively use the technology relating to the learning function, how to provide information having a high learning possibility is a problem. That is, how to improve the quality (learnability) of the input information (learning information) to the learning vector quantizer is an unsolved problem and must be solved for each individual case.

【0008】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
上記従来の問題を解決し、図形形状毎に対応した図形認
識のためのソフトウェアを作成することなく、図形の自
動認識が実現し、図形の位置変動、回転、拡大、縮小に
関わらず、図形の素片から図形全体の自動認識が可能な
線図形素片学習認識方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
The above-mentioned conventional problem is solved, and automatic recognition of a figure is realized without creating software for figure recognition corresponding to each figure shape, regardless of the position change, rotation, enlargement or reduction of the figure. An object of the present invention is to provide a line figure element learning recognition method capable of automatically recognizing an entire figure from an element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理を
説明するための図(その1)である。
FIG. 1 is a diagram (No. 1) for explaining the principle of the present invention.

【0010】本発明は、紙面上に描かれた線図形から図
形の心線を求め、図形のカテゴリ情報を付与し、心線を
画素列として抽出し、図形の形状構造を表現する情報と
して、図形の画素列の各画素毎の折れ曲がり具合を表現
する曲率情報を当該図形の形状を表現する情報として求
め、曲率情報から変曲点を特徴点として抽出し、特徴点
間の距離情報を算出し、特徴点で区切られる区間の曲率
情報を適応的ベクトル量子化器の入力情報になるように
正規化する図形の正規化曲率情報算出処理を行い(ステ
ップ100)、正規化された曲率情報を適応的ベクトル
量子化器に与え、適応的に学習させる適応的ベクトル量
子化器学習処理を行い(ステップ101)、複数個の図
形がある場合には、正規化曲率情報算出処理及び適応的
ベクトル量子化学習処理を複数個の学習対象図形数分繰
り返し(ステップ102)、適応的に学習された適応的
ベクトル量子化器を用いて特徴点で区切られる区間の正
規化された曲率情報を量子化する正規化曲率情報量子化
処理を行い(ステップ103)、量子化された曲率情報
と特徴点間の距離情報とカテゴリ情報を、学習ベクトル
量子化器に与え、学習させる学習ベクトル量子化器学習
処理を行い(ステップ104)、図形が複数個ある場合
には、正規化曲率情報量子化処理及び学習ベクトル量子
化器学習処理を複数個の学習用図形数分繰り返し(ステ
ップ105)、学習用図形以外の認識用図形に対して、
正規化曲率情報算出処理を行い(ステップ106)、認
識用図形の正規化された曲率情報を適応的ベクトル量子
化器により量子化し(ステップ107)、量子化された
曲率情報と特徴点間の距離情報を学習ベクトル量子化器
に入力し、認識処理を行い、量子化器の出力情報から認
識用図形の認識結果情報を得る(ステップ108)。
According to the present invention, the core line of a graphic is obtained from the line graphic drawn on the paper, the category information of the graphic is given, the core line is extracted as a pixel row, and as the information expressing the shape structure of the graphic, The curvature information expressing the degree of bending of each pixel in the pixel row of the figure is obtained as the information expressing the shape of the figure, the inflection point is extracted from the curvature information as the feature point, and the distance information between the feature points is calculated. , The normalized curvature information calculation processing of the figure that normalizes the curvature information of the section delimited by the feature points to become the input information of the adaptive vector quantizer (step 100), and applies the normalized curvature information Vector quantizer learning processing is performed by applying the adaptive vector quantizer to the adaptive vector quantizer (step 101). If there are a plurality of figures, normalized curvature information calculation processing and adaptive vector quantum chemistry are performed. The process is repeated for a plurality of learning target figures (step 102), and the normalized curvature information of the section delimited by the feature points is quantized by using the adaptively learned adaptive vector quantizer. Curvature information quantization processing is performed (step 103), and quantized curvature information, distance information between feature points, and category information are given to a learning vector quantizer to perform learning vector quantizer learning processing ( Step 104), when there are a plurality of figures, the normalized curvature information quantization processing and the learning vector quantizer learning processing are repeated for the plurality of learning figures (step 105), and recognition other than the learning figures is performed. For shapes,
The normalized curvature information calculation process is performed (step 106), the normalized curvature information of the recognition figure is quantized by the adaptive vector quantizer (step 107), and the quantized curvature information and the distance between the feature points are quantized. Information is input to the learning vector quantizer, recognition processing is performed, and recognition result information of the recognition graphic is obtained from the output information of the quantizer (step 108).

【0011】図2は、本発明の原理を説明するための図
(その2)である。
FIG. 2 is a diagram (part 2) for explaining the principle of the present invention.

【0012】本発明は、紙面上に描かれた線図形から図
形の心線を求め、図形のカテゴリ情報を付与し、心線を
画素列として抽出し、図形の形状構造を表現する情報と
して、図形の画素列の各画素毎の折れ曲がり具合を表現
する曲率情報を当該図形の形状を表現する情報として求
め、曲率情報から変曲点を特徴点として抽出し、特徴点
間の距離情報を算出し、特徴点で区切られる区間の曲率
情報を適応的ベクトル量子化器の入力情報になるように
正規化する図形の正規化曲率情報算出処理を行い(ステ
ップ200)、正規化された曲率情報を適応的ベクトル
量子化器に与え、適応的に学習させる適応的ベクトル量
子化器学習処理を行い(ステップ201)、複数個の学
習用図形がある場合には、正規化曲率情報算出処理及び
適応的ベクトル量子化器学習処理を複数個の学習対象図
形数分繰り返し(ステップ202)、適応的ベクトル量
子化器を用いて特徴点の距離情報の正規化された曲率情
報を量子化する正規化曲率情報量子化処理を行い(ステ
ップ203)、正規化曲率情報算出処理により正規化及
び適応的ベクトル量子化器学習処理により量子化された
曲率情報と特徴点間の距離の情報より、着目している区
間に対して区間の一定範囲にある各区間の距離の情報
を、着目している区間の距離を基準とした相対値に変換
し、量子化された曲率情報とカテゴリ情報を併せて学習
ベクトル量子化器に与えて学習ベクトル量子化器に図形
を学習させる学習ベクトル量子化器学習処理を行い(ス
テップ204)、図形が複数個ある場合に、正規化曲率
情報量子化処理及び学習ベクトル量子化学習処理を行い
(ステップ205)、学習用図形以外の新たな認識用図
形に対してステップ200と同様の正規化曲率情報算出
処理を行い(ステップ206)、ステップ206で認識
用図形の正規化された曲率情報を適応的ベクトル量子化
器により量子化し(ステップ207)、量子化された曲
率情報と区間の長さの情報を相対値に変換した後に学習
ベクトル量子化器に入力し、学習ベクトル量子化器の出
力情報から認識用図形の認識結果情報を得る(ステップ
208)。
According to the present invention, the core line of a graphic is obtained from the line graphic drawn on the paper, the category information of the graphic is given, the core line is extracted as a pixel row, and as the information expressing the shape structure of the graphic, The curvature information expressing the degree of bending of each pixel in the pixel row of the figure is obtained as the information expressing the shape of the figure, the inflection point is extracted from the curvature information as the feature point, and the distance information between the feature points is calculated. , Performing a normalized curvature information calculation process of a figure that normalizes the curvature information of the section delimited by the feature points to become the input information of the adaptive vector quantizer (step 200), and applies the normalized curvature information. The adaptive vector quantizer learning process for giving the adaptive vector quantizer an adaptive learning is performed (step 201). When there are a plurality of learning figures, the normalized curvature information calculation process and the adaptive vector are performed. amount Normalization curvature information quantization for quantizing the normalized curvature information of the distance information of the feature points using the adaptive vector quantizer. The processing is performed (step 203), and based on the curvature information quantized by the normalized curvature information calculation processing and the adaptive vector quantizer learning processing and the distance information between the feature points, The distance information of each section within a certain range of the section is converted into a relative value based on the distance of the section of interest, and the quantized curvature information and category information are combined into a learning vector quantizer. A learning vector quantizer learning process for giving a learning vector quantizer a figure is performed (step 204). When there are a plurality of figures, the normalized curvature information quantization process and the learning vector quantum are performed. The learning process is performed (step 205), the normalization curvature information calculation process similar to step 200 is performed on the new recognition figure other than the learning figure (step 206), and the recognition figure is normalized in step 206. The curvature information is quantized by an adaptive vector quantizer (step 207), and the quantized curvature information and the section length information are converted into relative values, which are then input to the learning vector quantizer. The recognition result information of the recognition graphic is obtained from the output information of the digitizer (step 208).

【0013】[0013]

【作用】本発明は、我々人間が図形を認識理解する過程
では図形の折れ曲がり具合(曲率情報)を利用してい
る。また、部分形状の特徴(急峻な曲がりなど)及びそ
の組み合わせにより図形をとらえていることに着眼し、
また、幼児期の図形の認識/理解においては、与えられ
た図形の形を何度も学習しながら、徐々にその図形を理
解していることに着眼する。
The present invention utilizes the degree of bending (curvature information) of a figure in the process of human beings recognizing and understanding the figure. Also, paying attention to the fact that the figure is captured by the characteristics of the partial shape (a sharp bend, etc.) and its combination,
Further, in recognition / understanding of a figure in early childhood, the focus is on gradually understanding the figure while learning the shape of the given figure many times.

【0014】ここで、前者の部分形状の特徴の把握に対
して適応的ベクトル量子化技術を、後者の学習機能に対
して近年急速に進歩した学習ベクトル量子化技術を利用
する。これにより、図形の形状の特徴を図形の曲率情報
が的確に表現していることに着目し、その曲率情報を抽
出する。さらに、曲率情報を入力とする適応的ベクトル
量子化により類似の特徴をもつ曲線部分をまとめた上で
隣接する曲線部分との相対的な長さの情報とともに学習
ベクトル量子化への入力情報とする。これにより、図形
の学習を行い、その学習結果の学習ベクトル量子化器を
用いて、認識対象となる図形の認識を行おうというもの
である。
Here, the adaptive vector quantization technique is used for grasping the characteristics of the partial shape of the former, and the learning vector quantization technique which has been rapidly advanced in recent years is used for the learning function of the latter. Thus, focusing on the fact that the curvature information of the figure accurately represents the feature of the shape of the figure, the curvature information is extracted. Furthermore, the adaptive vector quantization with the curvature information as an input collects the curve parts having similar characteristics, and the information of the relative length with the adjacent curve parts is used as the input information to the learning vector quantization. . Thus, the figure is learned, and the learning vector quantizer of the learning result is used to recognize the figure to be recognized.

【0015】これにより、システムに図形を提示する
(学習させる)だけで、サイズ、位置、回転の変更に影
響を受けない図形素片から図形全体への認識が可能にな
り、よって従来の技術のような図形認識プログラミング
が不要となる。
As a result, by simply presenting (learning) the figure to the system, it becomes possible to recognize the figure element from the figure element without being affected by changes in size, position and rotation. No such figure recognition programming is required.

【0016】[0016]

【実施例】まず、本発明で用いられる適応的ベクトル量
子化器及び学習ベクトル量子化器の原理について説明す
る。
First, the principles of the adaptive vector quantizer and learning vector quantizer used in the present invention will be described.

【0017】図3は、適応的ベクトルの量子化器の原理
構成図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the principle of the adaptive vector quantizer.

【0018】適応的ベクトル量子化手法は、最近になっ
てその能力に注目が集まり、種々の方式/手法が既存技
術として開発されている。その内容については本発明の
請求範囲に抵触するものではなく、ブラックボックスと
して扱うものとする。
The adaptive vector quantization method has recently attracted attention for its capability, and various methods / methods have been developed as existing technologies. The content does not conflict with the scope of the claims of the present invention and is treated as a black box.

【0019】このブラックボックスとして扱う適応的ベ
クトル量子化器20には、入力情報10と出力情報40
がある。適応的ベクトル量子化器20に学習用の入力情
報20を予め定めた一定量を与えることにより、学習処
理が行われる。
The adaptive vector quantizer 20 treated as this black box has input information 10 and output information 40.
There is. The learning process is performed by providing the adaptive vector quantizer 20 with a predetermined fixed amount of the input information 20 for learning.

【0020】ここでいう入力情報20とは、任意の(但
し、予め定められた)次元の数値ベクトルである。
The input information 20 referred to here is an arbitrary (but predetermined) numerical value vector.

【0021】適応的ベクトル量子化器20の内部には、
任意の数の入力情報と同じ次元をもつ参照ベクトル30
が保持されており、入力情報10は逐次与えられた時点
での参照ベクトル30と比較され、最も与えられた入力
情報10と距離の近い参照ベクトルが選ばれる。選ばれ
た参照ベクトルは、ベクトルの各次元において入力情報
との差分が少なくなるように、差分に1より小さいある
係数εを乗じた値だけ、その値が修正される。この係数
εは、学習が進むにつれ、単調に減少し、予め設定した
学習回数分だけ、学習用の入力情報10が提示され、学
習が終了するとともに0.0となるように制御する。即
ち、学習が進むにつれ、各参照ベクトル30はそのベク
トル値の周辺の入力情報10の分布を代表する値を示す
ようになり、学習が終了すると、適応的ベクトル量子化
器20の内部の参照ベクトル群30は固定され、それ以
降変動しなくなる。
Inside the adaptive vector quantizer 20,
Reference vector 30 having the same dimension as any number of input information
Is held, the input information 10 is sequentially compared with the reference vector 30 at the time of being given, and the reference vector having the closest distance to the given input information 10 is selected. The value of the selected reference vector is modified by a value obtained by multiplying the difference by a coefficient ε smaller than 1 so that the difference with the input information in each dimension of the vector becomes small. The coefficient ε monotonically decreases as the learning progresses, and the input information 10 for learning is presented for the preset number of times of learning, and is controlled to become 0.0 when the learning ends. That is, as the learning progresses, each reference vector 30 becomes a value representative of the distribution of the input information 10 around the vector value, and when the learning ends, the reference vector inside the adaptive vector quantizer 20. Group 30 is fixed and does not move thereafter.

【0022】また、量子化処理は、この学習の終わった
参照ベクトル30群を用いて行われる。即ち、入力情報
10は、学習時と同様に各参照ベクトル30と比較さ
れ、最も距離の近い参照ベクトルが選ばれる。そして、
適応的ベクトル量子化器20は、その選ばれた参照ベク
トル30に付与されているインデックスを出力情報とし
て出力する。
The quantization process is performed using the reference vector group 30 for which learning has been completed. That is, the input information 10 is compared with each reference vector 30 as in learning, and the reference vector having the shortest distance is selected. And
The adaptive vector quantizer 20 outputs the index given to the selected reference vector 30 as output information.

【0023】本発明で利用する適応的ベクトル量子化器
では、このインデックスは、各参照ベクトルにおいて、
唯一に定まる符号(番号)とする。本発明では、この適
応的ベクトル量子化器に、曲率情報を与えて、量子化を
行う。この量子化により、形状の似通った部分に関して
は、同一のインデッスが得られ、形状の異なる部分につ
いては異なるインデックスが得られる。
In the adaptive vector quantizer utilized in the present invention, this index is
It is a unique code (number). In the present invention, curvature information is given to this adaptive vector quantizer to perform quantization. By this quantization, the same index is obtained for the portions having similar shapes, and different indexes are obtained for the portions having different shapes.

【0024】次に、図4は、学習ベクトル量子化器の原
理構成図を示す。
FIG. 4 is a block diagram showing the principle of the learning vector quantizer.

【0025】学習ベクトル量子化器については、種々の
バリエーションが既存技術として開発されている。その
中身については、本発明の請求範囲に抵触するものでは
なく、ブラックボックスとする。そのブラックボックス
として与えられる学習ベクトル量子化器60には、前述
の適応的ベクトル量子化器20と同様に入力情報50と
共に出力情報80がある。
Regarding the learning vector quantizer, various variations have been developed as existing techniques. The content thereof is a black box which does not conflict with the claims of the present invention. The learning vector quantizer 60 provided as the black box has the output information 80 together with the input information 50 as in the adaptive vector quantizer 20 described above.

【0026】適応的ベクトル量子化器20と異なる点
は、入力情報50に対するカテゴリ情報を教師信号90
として与えることである。学習ベクトル量子化器60に
入力情報50と教師情報90を与えることにより学習処
理が行われる。
The difference from the adaptive vector quantizer 20 is that the category information for the input information 50 is the teacher signal 90.
Is to give as. The learning process is performed by supplying the learning vector quantizer 60 with the input information 50 and the teacher information 90.

【0027】学習ベクトル量子化器60の学習は、大筋
で前述の適応的ベクトル量子化器20の学習と同様であ
る。異なる点は、参照ベクトルにそれぞれラベルが付さ
れ、そのラベルが出力となるカテゴリーを表す点であ
る。適応的ベクトル量子化器20の出力情報40は、参
照ベクトルのインデックスであったが、学習ベクトル量
子化器60の出力情報80は、前述のラベル(カテゴ
リ)となる。
The learning of the learning vector quantizer 60 is basically the same as the learning of the adaptive vector quantizer 20 described above. The difference is that each reference vector is labeled, and that label represents a category as an output. The output information 40 of the adaptive vector quantizer 20 is the index of the reference vector, but the output information 80 of the learning vector quantizer 60 becomes the above-mentioned label (category).

【0028】また、学習処理においては、提示された学
習用の入力情報50に対して最も距離の近い参照ベクト
ル70が選ばれるのは同様であるが、選ばれた参照ベク
トルにふられたラベルが教師情報90として与えられる
正解カテゴリと一致するか否かにより参照ベクトル70
の更新の仕方が異なる。ラベルが正解カテゴリと一致し
ている場合には、適応的ベクトル量子化器20と同様に
ベクトルの各次元において入力情報50との差分が小さ
くなるように、差分に1より小さい係数εを乗じた値だ
け、その値が修正される。また、ラベルが正解カテゴリ
と一致していない場合には、逆に入力情報50との差分
が大きくなるように、差分に係数εを乗じた値だけ修正
されることになる。係数εは適応的ベクトル量子化器2
0のそれと同様、学習が進行するにつれ単調減少し、学
習の終了と同時に0.0となるように制御される。即
ち、学習が進むにつれ各参照ベクトルはそのラベルのカ
テゴリの分布の濃い部分にそれぞれ移動して行き、学習
が終了するとそれ以降変動しなくなる。
In the learning process, the reference vector 70 having the closest distance to the presented input information 50 for learning is selected in the same manner, but the label assigned to the selected reference vector is the same. The reference vector 70 depends on whether or not it matches the correct category given as the teacher information 90.
How to update is different. When the label matches the correct category, the difference is multiplied by a coefficient ε smaller than 1 so that the difference with the input information 50 in each dimension of the vector becomes small as in the adaptive vector quantizer 20. Only the value is modified. When the label does not match the correct category, the difference is corrected by a value obtained by multiplying the difference by the coefficient ε so that the difference with the input information 50 is increased. The coefficient ε is the adaptive vector quantizer 2
Similar to that of 0, it is controlled so that it decreases monotonically as the learning progresses and becomes 0.0 at the same time as the end of the learning. That is, as the learning progresses, each reference vector moves to the darker part of the distribution of the category of the label, and after learning ends, it does not change.

【0029】学習が終了した学習ベクトル量子化器60
に新たな入力情報50を与えると、学習ベクトル量子化
器60の出力情報80として、すでに学習された入力情
報50から獲得した参照ベクトル70のうち最も似通っ
た参照ベクトル70が持つ(カテゴリ情報)を得る事が
できる。
Learning vector quantizer 60 for which learning has been completed
When new input information 50 is given to, the most similar reference vector 70 among the reference vectors 70 acquired from the already learned input information 50 has (category information) as the output information 80 of the learning vector quantizer 60. You can get it.

【0030】図5は、本発明の概要を示す。FIG. 5 shows the outline of the present invention.

【0031】本発明では、学習ベクトル量子化器60へ
の入力情報50として、本発明の主眼とする図形形状を
的確に表現する曲率情報を、前述した適応的ベクトル量
子化器20により量子化したものを与える。そして、そ
の図形のカテゴリ情報を教師情報として与えることによ
って、図形の学習を行う。学習が終了した学習ベクトル
量子化器60に新たな図形の曲率情報を入力情報として
与えることによって、その新たな図形のカテゴライジン
グ(分類処理/認識処理)を行わせるものである。
In the present invention, as the input information 50 to the learning vector quantizer 60, the curvature information which accurately expresses the figure shape which is the main object of the present invention is quantized by the adaptive vector quantizer 20 described above. Give things. Then, the figure is learned by giving the category information of the figure as teacher information. The learning vector quantizer 60, which has finished learning, is given the curvature information of a new figure as input information to cause the new figure to be categorized (classification processing / recognition processing).

【0032】なお、一般的に入力情報、出力情報、教師
情報はそれぞれの任意の数の任意の数値で与えられる。
In general, the input information, the output information, and the teacher information are given as arbitrary numbers.

【0033】以下、図面と共に本発明の実施例を詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0034】図6は、本発明の一実施例の動作の概要を
示す。本発明の処理は、学習過程Aと認識過程Bからな
る。
FIG. 6 shows an outline of the operation of one embodiment of the present invention. The process of the present invention includes a learning process A and a recognition process B.

【0035】まず、学習過程Aでは、学習用図形100
が入力されて、学習用図形の正規化曲率情報の算出処理
aを行い、正規化された曲率情報を適応的ベクトル量子
化器に入力し、学習を行う適応的ベクトル量子化器学習
処理bを行う。次に、適応的ベクトル量子化器に適応的
ベクトル量子化器参照ベクトル群110が入力され、量
子化処理cが行われる。さらに、学習ベクトル量子化器
に、学習ベクトル量子化器参照ベクトル群120が入力
され、学習処理dが行われる。
First, in the learning process A, the learning graphic 100
Is input, the normalized curvature information calculation processing a of the learning graphic is performed, the normalized curvature information is input to the adaptive vector quantizer, and the adaptive vector quantizer learning processing b that performs learning is performed. To do. Next, the adaptive vector quantizer reference vector group 110 is input to the adaptive vector quantizer, and the quantization process c is performed. Further, the learning vector quantizer reference vector group 120 is input to the learning vector quantizer, and the learning process d is performed.

【0036】認識過程Bは、学習過程Aのaにおいて用
いられた学習用図形100の代わりに、認識用図形13
0が用いられ、認識図形の正規化曲率情報算出処理eを
行い、正規化された曲率情報が得られると、学習過程A
のbの処理により生成された学習済適応的ベクトル量子
化器参照ベクトル群140が入力され、適応的ベクトル
量子化器による量子化処理fが行われる。最後に、学習
過程Aのdの処理により生成された学習済学習ベクトル
量子化器参照ベクトル群150が入力され、学習ベクト
ル量子化器による認識処理gが行われる。
In the recognition process B, the recognition graphic 13 is used instead of the learning graphic 100 used in the learning process A-a.
0 is used, the normalized curvature information calculation process e of the recognized figure is performed, and when the normalized curvature information is obtained, the learning process A
The learned adaptive vector quantizer reference vector group 140 generated by the process b) is input, and the quantization process f by the adaptive vector quantizer is performed. Finally, the learned learning vector quantizer reference vector group 150 generated by the processing d in the learning process A is input, and the recognition processing g by the learning vector quantizer is performed.

【0037】ここで、学習過程Aについて詳細に説明す
る。
Here, the learning process A will be described in detail.

【0038】図7は、本発明の一実施例の学習過程まで
の動作を示す。
FIG. 7 shows the operation up to the learning process in one embodiment of the present invention.

【0039】・図形心線抽出処理 紙面上に描かれた線図形は、既存スキャナ装置から電子
計算機(以下単に計算機と呼ぶ)内にディジタル情報と
して読み込むことができ、計算機内に読み込まれた線図
形情報は、従来の技術としての心線化処理(細線化処
理)によって、その線図形の心線化(1画素幅の中心
線)を得る(ステップ1)。
Graphic core line extraction processing The line graphic drawn on the paper can be read as digital information from an existing scanner device into an electronic computer (hereinafter simply referred to as a computer), and the line graphic read into the computer. The information is subjected to the core-forming processing (thinning processing) as a conventional technique to obtain the core-forming of the line figure (center line of one pixel width) (step 1).

【0040】・カテゴリ情報付与処理 対象図形(学習用図形)のカテゴリ情報(図形の名前:
分類名称)は、計算機に接続されるキーボード等から入
力することによって情報化する(ステップ2)。
Category information addition process Category information of the target figure (learning figure) (name of figure:
The classification name) is computerized by inputting it from a keyboard or the like connected to the computer (step 2).

【0041】・心線画素列抽出処理 上記の心線情報は、1画素幅の画素の連結情報であり、
その連結した画素列の連結を追跡することにより、心線
画素列情報を得ることができる(ステップ3)。その画
素列情報は、各画素の座標値の列である。以下、その画
素列をFで表し、各画素をdi で表す。即ち、画素列F
は、F=|di |(画素列の画素数をnとすると、1≦
i≦n,{}はdi の集合を表す。以下同じ)で表す。
また、各画素の座標値を(xi ,yi )で表し、画素列
FをF={(xi ,yi )}と表す。
Core Line Pixel Column Extraction Process The above core line information is connection information of pixels having a width of one pixel,
By tracking the connection of the connected pixel columns, the core line pixel column information can be obtained (step 3). The pixel column information is a column of coordinate values of each pixel. Hereinafter, the pixel column is represented by F, and each pixel is represented by d i . That is, the pixel row F
F = | d i | (where n is the number of pixels in the pixel row, 1 ≦
i ≦ n, {} represents a set of d i . The same shall apply hereinafter).
Further, the coordinate value of each pixel is represented by (x i , y i ), and the pixel array F is represented by F = {(x i , y i )}.

【0042】・曲率情報算出処理 画素列の各画素の曲率情報は、線図形の折れ曲がり具合
を表現するものであり、線図形の幾何学的形状情報を的
確に表現しているとみなすことができる。その曲率情報
を各画素単位に次のように算出する(ステップ4)。
Curvature Information Calculation Processing The curvature information of each pixel in the pixel array expresses the degree of bending of the line figure and can be regarded as accurately expressing the geometrical shape information of the line figure. . The curvature information is calculated for each pixel as follows (step 4).

【0043】即ち、画素di の曲率をCi で表し、次の
ように求める。図8(a)に示すように、画素di から
k個離れた画素の2個の要素(d(i-k) ,d(i+k) )を
設定し、画素d(i-k) と画素d(i+k) を接続する直接線
分をLk とする。次に、画素di から直線Lk への垂線
をつくり、その垂線の足(垂線と直線Lk との交点)を
k とし、画素di と点qk との距離をBk とする。さ
らに、上記kの値を1、2、3、…と順次増加させてい
くとき、その距離Bk が予め設定するパラメータEに対
してBk が予め設定するパラメータEに対してBk ≦E
になる条件でのkの最大値を求め、その最大値をLとす
る。そして、図8(b)に示すように画素d(i-L) を始
点、画素di を終点とするベクトルをV- とし、画素d
i を始点画素d(i+L) を終点とするベクトルをV+ とす
る。
[0043] That is, represents the curvature of the pixel d i in C i, obtained as follows. As shown in FIG. 8A, two elements (d (ik) and d (i + k) ) of pixels that are k away from the pixel d i are set, and the pixel d (ik) and the pixel d ( Let L k be the direct line segment connecting i + k) . Next, a perpendicular is created from the pixel d i to the straight line L k , the foot of the perpendicular (intersection point of the perpendicular and the straight line L k ) is set to q k , and the distance between the pixel d i and the point q k is set to B k . . Further, the value of the k 1, 2, 3, ... and when going by sequentially increasing, B k ≦ E for the parameters E whose distance B k is B k is preset for parameter E to be set in advance
Under the condition, the maximum value of k is obtained, and the maximum value is set to L. Then, as shown in FIG. 8B, a vector having a pixel d (iL) as a start point and a pixel d i as an end point is set as V , and a pixel d
A vector having i as a starting point pixel d (i + L) as an ending point is V + .

【0044】このようにして作成された2個のベクトル
(V- ,V+ )のなす角度をθi (角度をラジアンで表
し、−π≦θi ≦π:πは円周率を表す)とする。ここ
で、図8(c)に示すように画素d(i-L) ,di ,d
(i+L) の3点を通る円弧として近似する。この得られた
円弧の半径をRi として、この半径Ri の逆数1/Ri
を、画素di における折れ曲がり具合を表現するものと
し、画素di における曲率情報Ci を、Ci =1/Ri
とする。
The angle formed by the two vectors (V , V + ) thus created is θ i (the angle is expressed in radians, −π ≦ θ i ≦ π: π represents the circular constant). And Here, as shown in FIG. 8C, pixels d (iL) , d i , d
It is approximated as an arc passing through the three points (i + L) . The resulting arc having a radius as R i, the reciprocal 1 / R i of the radius R i
And I shall express the degree of bending in the pixel d i, the curvature information C i in the pixel d i, C i = 1 / R i
And

【0045】以上のようにして作成された画素列Fの曲
率情報(FC とする)は、FC ={Ci }で表す。
The curvature information (referred to as F C ) of the pixel row F created as described above is represented by F C = {C i }.

【0046】なお、本実施例の説明では、説明の簡単化
のために、対象とする線図形(心線化画素列)がループ
を描く図形であるとして、以下に説明する。
In the description of the present embodiment, for simplification of the description, it is assumed that the target line figure (cord line) is a figure that draws a loop.

【0047】即ち、画素列の最初の画素((x1
1 ):始点画素di )と、最後の画素di ((xn
n ):終点画素)は隣接するものとし、これにより、
始点画素、終点画素の近傍画素における、それぞれから
k画素離れた2画素(d(i-k) ,d(i+k) )を容易に得
ることができる。
That is, the first pixel ((x 1 ,
y 1 ): the starting pixel d i ) and the last pixel d i ((x n ,
y n ): the end pixel) are adjacent, and
It is possible to easily obtain two pixels (d (ik) , d (i + k) ) that are k pixels away from the start point pixel and the end point pixel and are adjacent to each other.

【0048】また、上記において、予め設定するパラメ
ータEは、画素間隔長の数倍に設定すればよいことが実
験的に確かめられている。
Further, in the above, it has been experimentally confirmed that the preset parameter E may be set to several times the pixel interval length.

【0049】なお、本発明で用いている曲率という用語
は、数学的に厳密な定義の曲率を意味するものではな
く、直観的にわかりやすくするために上述したように、
図形の折れ曲がり具合を表現するという意味で、曲率情
報という用語を用いている。
The term "curvature" used in the present invention does not mean a mathematically strictly defined curvature, but as described above in order to make it intuitively easy to understand,
The term "curvature information" is used to represent the degree of bending of a figure.

【0050】以上のようにして求められた画素列Fの曲
率情報Fc の一例を示す。
An example of the curvature information F c of the pixel row F obtained as described above will be shown.

【0051】図9は、本発明の一実施例の曲率情報の一
例を曲線(折れ線)グラフとして表示した図である。同
図において、画素列Fの曲率情報Fc を示すものであ
る。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the curvature information according to the embodiment of the present invention as a curve (line) graph. In the figure, the curvature information F c of the pixel row F is shown.

【0052】・特徴点抽出処理 次に、上述のようにして求められた画素列(心線)の曲
率情報Fc ={Ci }から、その対象図形の特徴点を抽
出し、各特徴点間の距離(画素数)を算出する(ステッ
プ5)。この具体例を以下に示す。
Feature Point Extraction Process Next, from the curvature information F c = {C i } of the pixel row (core line) obtained as described above, the feature points of the target graphic are extracted, and each feature point is extracted. The distance (the number of pixels) between them is calculated (step 5). A specific example of this is shown below.

【0053】図9の例のように、曲率情報は、凹凸のあ
る曲線(的)グラフで表現される。この方法では、この
グラフ中で、グラフが0の線を横切る点を特徴点として
抽出する。即ち、2次元平面上の線図形の凹凸の変曲点
を特徴点として算出する。この特徴点の算出方法は、図
9の例から容易に理解できるように、曲率が0.0とな
る点を抽出すればよい。また、この特徴点間の距離は、
特徴点の間にある画素数で表現できる。
As in the example of FIG. 9, the curvature information is represented by a curved (target) graph having irregularities. In this method, points in the graph that cross the line of 0 are extracted as feature points. That is, the inflection point of the unevenness of the line figure on the two-dimensional plane is calculated as the characteristic point. As for the method of calculating the feature points, as can be easily understood from the example of FIG. 9, the points having the curvature of 0.0 may be extracted. The distance between these feature points is
It can be expressed by the number of pixels between feature points.

【0054】・曲率情報正規化処理 上述の手順により得られた特徴点によって区切られる各
区間の曲率情報は、図形の拡大・縮小により変動する情
報であるため、この情報を図形の拡大・縮小に無関係と
なるように正規化する(ステップ6)。
Curvature information normalization processing Since the curvature information of each section delimited by the feature points obtained by the above procedure is information that varies depending on the enlargement / reduction of the figure, this information is used for enlarging / reducing the figure. Normalize to be irrelevant (step 6).

【0055】曲率情報は上述のとおり円弧の半径の逆数
であるため、図形の拡大・縮小に対して反比例の関係を
もつ。従って、各区間の曲率情報に対してその区間の長
さを乗じることにより、図形の拡大・縮小に対してその
区間の形状を表すものとして、図形の拡大・縮小に対し
て無関係な正規化された曲率情報が算出される。この図
形をその特徴点で区切り、その区間の形状を表すものと
して、図形の拡大・縮小に対して無関係となるように正
規化された曲率情報を用いることが本発明の主眼の一つ
である。
Since the curvature information is the reciprocal of the radius of the arc as described above, it has an inversely proportional relationship with the enlargement / reduction of the figure. Therefore, by multiplying the curvature information of each section by the length of that section, it is normalized regardless of the enlargement / reduction of the figure as the shape of the section is indicated with respect to the enlargement / reduction of the figure. Curvature information is calculated. One of the main points of the present invention is to use the curvature information that is normalized so that it is irrelevant to enlargement / reduction of the figure as the shape of the section by dividing this figure by its characteristic points. .

【0056】・適応的ベクトル量子化器学習処理 次に、上述のように特徴点で区切られる各区間毎に得ら
れた正規化された曲率情報を、適応的ベクトル量子化器
の学習用入力情報として与え、従来の技術にも示したよ
うに適応的ベクトル量子化器に学習処理を行わせる(ス
テップ7)。
Adaptive Vector Quantizer Learning Processing Next, the normalized curvature information obtained for each section divided by the feature points as described above is used as learning input information for the adaptive vector quantizer. Then, the adaptive vector quantizer performs the learning process as described in the conventional technique (step 7).

【0057】このとき、学習用入力情報として与える前
に、適応的ベクトル量子化器の入力ベクトル次元数に曲
率情報(前述の通り各区間内の画素数個の曲率の列によ
りなっている)を適合させる。
At this time, curvature information (consisting of curvature columns of several pixels in each section as described above) is input to the number of input vector dimensions of the adaptive vector quantizer before being given as learning input information. To fit.

【0058】具体的には、区間内の画素列を適応的ベク
トル量子化器の入力ベクトル次元数から1を減じた数で
等分し、それぞれの分割点において、近傍の曲率の平均
をとったものを、入力情報として与える。一つの図形
は、通常複数の変曲点を持つため、複数の区間に分割さ
れる。この複数の区間の曲率情報を一括して適応的ベク
トル量子化器に学習用入力情報として与える。
Specifically, the pixel string in the section is equally divided by the number obtained by subtracting 1 from the number of input vector dimensions of the adaptive vector quantizer, and the average of the curvatures in the neighborhood is taken at each division point. Give things as input information. Since one figure usually has a plurality of inflection points, it is divided into a plurality of sections. The curvature information of the plurality of sections is collectively given to the adaptive vector quantizer as learning input information.

【0059】・複数個図形用適応的ベクトル量子化器に
よる量子化処理 複数の学習用図形がある場合も同様に、すべての学習用
図形に対して変曲点を求め、それにより、分割されるす
べての区間に対して正規化を施した曲率情報を求め、適
応的ベクトル量子化器の入力ベクトル次元数に曲率情報
を適合させ、それらの曲率情報を一括して適応的ベクト
ル量子化器に学習用入力情報として与え、学習処理を行
わせる(ステップ8)。
Quantization Processing by Adaptive Vector Quantizer for Plural Figures Similarly, when there are plural learning figures, inflection points are similarly obtained for all the learning figures, and the learning points are divided. Obtains curvature information that has been normalized for all intervals, adapts the curvature information to the input vector dimensionality of the adaptive vector quantizer, and collectively learns the curvature information in the adaptive vector quantizer. It is given as input information for use and learning processing is performed (step 8).

【0060】・適応的ベクトル量子化器による量子化処
理 以上の手順により適応的ベクトル量子化器は、その参照
ベクトル群を適応的に獲得する。これにより、適応的ベ
クトル量子化器は、類似の曲線形状をもつ変曲点から変
曲点までの区間をそれぞれまとめて、類似の区間には同
一の符号(インデックス)をつけることができるように
なる。このためには、前述のステップ8で算出した各学
習用入力情報を、認識用入力情報として与え、従来の技
術で示した量子化処理を行い、それぞれに対して量子化
を行った結果として符号(インデックス)を得る(ステ
ップ9)。以降この適応的ベクトル量子化器によって得
た区間の符号(インデックス)をインデックス情報と呼
ぶ。
Quantization processing by the adaptive vector quantizer The adaptive vector quantizer adaptively acquires the reference vector group by the above procedure. As a result, the adaptive vector quantizer enables the sections from the inflection points having similar curve shapes to the inflection points to be grouped together, and the same code (index) can be attached to the similar sections. Become. To this end, the learning input information calculated in step 8 described above is given as recognition input information, the quantization processing shown in the conventional technique is performed, and the result is quantized to obtain a code. (Index) is obtained (step 9). Hereinafter, the code (index) of the section obtained by this adaptive vector quantizer will be referred to as index information.

【0061】・学習ベクトル量子化器学習処理 前述のステップ9で得られた、学習用図形の変曲点で区
切られた各区間のインデックス情報と、ステップ5で得
られた各区間の長さ(画素数)情報を入力情報として、
また、ステップ2により与えられたカテゴリ情報を教師
情報として、次に述べるように、学習ベクトル量子化器
に与え、学習処理を行う(ステップ10)。
Learning Vector Quantizer Learning Process Index information of each section delimited by the inflection point of the learning figure obtained in step 9 and the length of each section obtained in step 5 ( Number of pixels) information as input information,
Further, the category information given in step 2 is given to the learning vector quantizer as the teaching information as described below, and the learning process is performed (step 10).

【0062】一つの学習用図形の一つの区間Aを現在着
目している区間、Laを区間Aの長さとすると、一つの
データとして一度に学習ベクトル量子化器に与えるの
は、区間Aとその前後のそれぞれ区間Aの長さLaに予
め規定した数(C)を乗じた長さの範囲の区間の入力情
報である。着目している区間Aの入力情報は、一列が適
応的ベクトル量子化器の参照ベクトルの数T個の入力素
子により構成される入力素子列を定められた列数(B
列)用意し、各列中の区間Aのインデックスに対応する
素子の値のみ1.0とし、それ以外を0.0とするとこ
により表す。着目している区間の前後の区間において
は、今のB列の素子列の前後それぞれに、着目している
区間Aの長さを基準とした相対的な長さに応じた列数、
当該区間のインデックス情報を表す入力素子列を並べる
ことにより表す。前後それぞれについてB×C列の入力
素子列が得られるまで、隣接する区間についてこれを繰
り返す。これにより学習ベクトル量子化器に必要となる
入力素子の数は、T×(2C+1)×B個となる。この
ように、着目している区間に対する前後の区間インデッ
クス情報と入力素子の列数で表現された相対的な長さの
情報を学習ベクトル量子化器に与えることが、本発明の
主眼の一つである。
Assuming that one section A of one learning graphic is the section of interest at the moment and La is the length of the section A, it is given to the learning vector quantizer at one time as one piece of data. It is the input information of the section within the length range obtained by multiplying the length La of each of the front and rear sections A by a predetermined number (C). The input information of the section A of interest is the number of columns (B) in which one column is defined by the number of input elements of the reference vector of the adaptive vector quantizer T.
Column) is prepared, and only the value of the element corresponding to the index of the section A in each column is set to 1.0, and the other values are set to 0.0. In the sections before and after the section of interest, the number of rows according to the relative length based on the length of the section A of interest, before and after the element array of the current row B, respectively.
It is represented by arranging the input element arrays representing the index information of the section. This is repeated for adjacent sections until B × C input element arrays are obtained for each of the front and rear. As a result, the number of input elements required for the learning vector quantizer becomes T × (2C + 1) × B. In this way, it is one of the main points of the present invention to provide the learning vector quantizer with the section index information before and after the section of interest and the information of the relative length represented by the number of columns of input elements. Is.

【0063】これにより、図形の拡大・縮小に対して影
響を受けない学習・認識が可能となる。上の学習処理
を、学習させようとする図形の変曲点で区切られる各区
間に対して全て行う。
As a result, learning / recognition that is not affected by the enlargement / reduction of figures becomes possible. The above learning process is performed for each section divided by the inflection points of the figure to be learned.

【0064】・複数個図形用学習ベクトル量子化器学習
処理 学習対象図形が複数存在する場合には、その各々の学習
図形毎に、ステップ9及びステップ10の手順を用い
て、学習処理を行う(ステップ11) 学習ベクトル量子化器は、一度入力情報・教師情報を提
示されただけで、直ちに学習を終了するものではなく、
学習が終了するまでの指定の回数繰り返し学習処理させ
る必要がある。
Learning Vector Quantizer Learning Process for Plural Figures When there are a plurality of learning figures, the learning process is performed for each learning figure using the procedure of step 9 and step 10 ( Step 11) The learning vector quantizer does not immediately end learning only after it is presented with the input information and the teacher information once.
It is necessary to repeat learning processing a specified number of times until learning is completed.

【0065】以上の処理手順で、複数個の学習用図形の
学習処理が終了し、学習ベクトル量子化器は、複数個の
図形を学習したことになる。
With the above processing procedure, the learning process of a plurality of learning figures is completed, and the learning vector quantizer has learned a plurality of figures.

【0066】この学習ベクトル量子化器を用いて、別途
作成される認識用図形の認識処理を図10を用いて以下
に説明する。
The recognition processing of the recognition graphic created separately by using this learning vector quantizer will be described below with reference to FIG.

【0067】図10は、本発明の一実施例の認識過程を
示す。
FIG. 10 shows a recognition process according to an embodiment of the present invention.

【0068】・認識図形の正規化曲率情報算出処理 まず、認識用図形の変曲点により区切られた各区間に対
して正規化された曲率情報及び区間の長さ情報を算出す
る(ステップ12)。これを求める手順は前述の学習処
理のステップ1からステップ6までの手順と同様であ
る。
Normalized curvature information calculation processing of recognized figure First, normalized curvature information and section length information are calculated for each section delimited by the inflection point of the recognition figure (step 12). . The procedure for obtaining this is the same as the procedure from step 1 to step 6 of the learning processing described above.

【0069】・適応的ベクトル量子化器による量子化処
理 ステップ12の認識図形の正規化曲率情報算出処理によ
り得られた、認識用図形の各区間の曲率情報をステップ
8の手順により得られた学習済の適応的ベクトル量子化
器を用いて量子化し、インデックス情報を得る(ステッ
プ13)。
Quantization processing by adaptive vector quantizer Learning of curvature information of each section of the recognition figure obtained by the normalized curvature information calculation processing of the recognition figure in step 12 obtained by the procedure of step 8. Quantization is performed using the adaptive vector quantizer that has already been performed, and index information is obtained (step 13).

【0070】・学習ベクトル量子化器による認識処理 ステップ13の手順で得られたインデックス情報と、ス
テップ12の手順の過程で得られた各区間の長さの情報
を、ステップ11で得られた学習済の学習ベクトル量子
化器に入力情報として入力し、認識処理を行わせ、その
処理結果(学習ベクトル量子化器の出力情報)を得る
(ステップ14)。
Recognition Processing by Learning Vector Quantizer The index information obtained in the procedure of step 13 and the information of the length of each section obtained in the process of step 12 are learned in step 11. It is input as input information to the already-learned learning vector quantizer, the recognition processing is performed, and the processing result (output information of the learning vector quantizer) is obtained (step 14).

【0071】この学習ベクトル量子化器の学習処理時に
教師情報としてカテゴリ情報を与えているため、ここで
の認識処理時の出力情報は、与えた認識用図形のカテゴ
リ情報として得ることができる。即ち、予め提示し学習
させた図形のうちのどの図形に最も類似しているかとい
う情報を得ることができ、図形の認識を行うことができ
る。
Since the category information is given as the teacher information during the learning process of the learning vector quantizer, the output information at the time of the recognition process can be obtained as the category information of the given recognition graphic. That is, it is possible to obtain information about which figure is most similar to the figure presented and learned in advance, and the figure can be recognized.

【0072】また、曲率情報をその処理の基としている
ため、図形の平行移動・回転には影響を受けずに学習・
認識処理が行われる。さらに、曲線の形状を長さで正規
化しており、また、隣接する区間同士での相対的な長さ
のみを利用しているため、図形の拡大・縮小に対しても
影響を受けずに学習・認識処理が行われる。認識する図
形の一部が他の図形などど交差しているなどの理由によ
り観測できない場合には、入力情報と参照ベクトルとの
距離を計算する際に、観測できなかった部分についての
距離を無条件に0.0として算出する。こうすることに
より観測された部分だけを用いてその類似性から参照ベ
クトル群との距離が算出でき、結果的には図形素片から
の図形全体の認識が可能となる。
Further, since the curvature information is used as the basis of the processing, the learning / reduction is not affected by the translation / rotation of the figure.
Recognition processing is performed. In addition, the shape of the curve is normalized by the length, and since only the relative length between adjacent sections is used, learning is not affected by the scaling of the figure. -The recognition process is performed. If some of the recognized figures cannot be observed due to crossing with other figures, etc., when calculating the distance between the input information and the reference vector, leave the distance for the unobservable section empty. The condition is calculated as 0.0. By doing so, the distance from the reference vector group can be calculated from the similarity using only the observed part, and as a result, the entire figure can be recognized from the figure element.

【0073】この未知の部分が結果に影響を与えないよ
うに学習ベクトル量子化器からの出力を得ることが本発
明の主眼の一つである。
One of the main objects of the present invention is to obtain the output from the learning vector quantizer so that the unknown part does not affect the result.

【0074】なお、上記説明では、学習対象図形、認識
対象図形を紙面上に描かれた図形としてスキャナ装置等
から入力しているが、マウス等を用いて計算機に接続さ
れるディスプレイ装置上に直接描きながら計算器に入力
した図形情報においても、その図形の心線化(中心線)
を上述した画素列として容易に得ることができ、また、
本発明の範囲内において、対象図形の心線化が上述した
画素列として得られる限り、その他の手法を用いてもよ
い。
In the above description, the learning target figure and the recognition target figure are input as a figure drawn on the paper from the scanner device or the like, but the mouse or the like is used to directly input the figure on the display device connected to the computer. Even in the graphic information input to the calculator while drawing, the core line of the graphic (center line)
Can be easily obtained as the pixel row described above, and
Other methods may be used within the scope of the present invention, as long as the core formation of the target graphic is obtained as the above-described pixel row.

【0075】[0075]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、図形の
形状を的確に表現する曲率情報を、図形の拡大・縮小に
影響を受けないように適応的ベクトル量子化器及び学習
ベクトル量子化器を利用して学習させ、その学習された
適応的ベクトル量子化器と学習ベクトル量子化器を用い
て、別途作成される図形を認識する方法であるため、従
来のように、図形形状毎に対応した図形認識ソフトウェ
ア(プログラム)を作成することなく、図形の自動認識
が実現でき、さらに他の学習機能を有する方法とは異な
り、図形の位置変動、回転、拡大及び縮小に関わらず図
形の素片から図形全体の自動認識が可能であるため、実
用的価値は極めて高いものになっている。
As described above, according to the present invention, the curvature information that accurately expresses the shape of a figure is adaptive vector quantizer and learning vector quantum so as not to be affected by the enlargement / reduction of the figure. Since it is a method of recognizing a separately created figure by using the adaptive vector quantizer and the learning vector quantizer that have been trained by using a digitizer, Automatic recognition of figures can be realized without creating figure recognition software (program) corresponding to, and unlike the method that has other learning functions, the figure can be recognized regardless of position change, rotation, enlargement and reduction. Since the whole figure can be automatically recognized from the elemental pieces, its practical value is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理を説明するための図(その1)で
ある。
FIG. 1 is a diagram (No. 1) for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための図(その2)で
ある。
FIG. 2 is a diagram (part 2) for explaining the principle of the present invention.

【図3】適応的ベクトルの量子化器の原理構成図であ
る。
FIG. 3 is a principle configuration diagram of an adaptive vector quantizer.

【図4】学習ベクトル量子化器の原理構成図である。FIG. 4 is a principle configuration diagram of a learning vector quantizer.

【図5】本発明の概要を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an outline of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の動作の概要を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of the operation of one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例の学習過程までの動作を示
す。
FIG. 7 shows an operation up to a learning process according to an embodiment of the present invention.

【図8】曲率情報を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining curvature information.

【図9】本発明の一実施例の曲率情報の一例を曲線(折
れ線)グラフとして表示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of curvature information according to an embodiment of the present invention as a curved line graph.

【図10】本発明の一実施例の認識過程を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a recognition process according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,50 入力情報 20 適応的ベクトル量子化器 30,70 参照ベクトル群 40 出力情報(インデックス情報) 60 学習ベクトル量子化器 80 出力情報 90 教師情報 100 学習用図形 110 適応的ベクトル量子化器参照ベクトル群 120 学習ベクトル量子化器参照ベクトル群 130 認識用図形 140 学習済適応的ベクトル量子化器参照ベクトル群 150 学習済学習ベクトル量子化器参照ベクトル群 a 学習用図形の正規化曲率情報算出処理 b 適応的ベクトル量子化器学習処理 c 適応的ベクトル量子化器による量子化器処理 d 学習ベクトル量子化器学習処理 e 認識図形の正規化曲率情報算出処理 f 適応的ベクトル量子化処理 g 学習ベクトル量子化器による認識処理 10, 50 Input information 20 Adaptive vector quantizer 30, 70 Reference vector group 40 Output information (index information) 60 Learning vector quantizer 80 Output information 90 Teacher information 100 Learning figure 110 Adaptive vector quantizer reference vector Group 120 Learning vector quantizer reference vector group 130 Recognition figure 140 Learned adaptive vector quantizer reference vector group 150 Learned learning vector quantizer reference vector group a Learning curve normalization information calculation processing b Adaptation Vector quantizer learning process c Quantizer process by adaptive vector quantizer d Learning vector quantizer learning process e Normalized curvature information calculation process of recognition pattern f Adaptive vector quantizer process g Learning vector quantizer Recognition processing by

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 紙面上に描かれた線図形から図形の心線
を求め、該図形のカテゴリ情報を付与し、該心線を画素
列として抽出し、該図形の形状構造を表現する情報とし
て、該図形の画素列の各画素毎の折れ曲がり具合を表現
する曲率情報を当該図形の形状を表現する情報として求
め、該曲率情報から変曲点を特徴点として抽出し、該特
徴点間の距離情報を算出し、該特徴点で区切られる区間
の曲率情報を適応的ベクトル量子化器の入力情報になる
ように正規化する図形の正規化曲率情報算出処理を行
い、 正規化された該曲率情報を適応的ベクトル量子化器に与
え、適応的に学習させる適応的ベクトル量子化器学習処
理を行い、 複数個の図形がある場合には、該正規化曲率情報算出処
理及び該適応的ベクトル量子化学習処理を複数個の学習
対象図形数分繰り返し、 適応的に学習された該適応的ベクトル量子化器を用いて
該特徴点で区切られる区間の正規化された曲率情報を量
子化する正規化曲率情報量子化処理を行い、 該量子化された曲率情報と該特徴点間の距離情報と該カ
テゴリ情報を、学習ベクトル量子化器に与え、学習させ
る学習ベクトル量子化器学習処理を行い、 図形が複数個ある場合には、該正規化曲率情報量子化処
理及び該学習ベクトル量子化器学習処理を複数個の学習
用図形数分繰り返し、 該学習用図形以外の認識用図形に対して、該正規化曲率
情報算出処理を行い、 該認識用図形の正規化された曲率情報を該適応的ベクト
ル量子化器により量子化し、 該量子化された曲率情報と該特徴点間の距離情報を学習
ベクトル量子化器に入力し、認識処理を行い、該量子化
器の出力情報から認識用図形の認識結果情報を得ること
を特徴とする線図形素片学習認識方法。
1. A core line of a graphic is obtained from a line graphic drawn on a paper surface, category information of the graphic is given, the core line is extracted as a pixel row, and the information is used to represent the shape structure of the graphic. , The curvature information expressing the degree of bending of each pixel of the pixel row of the figure is obtained as information expressing the shape of the figure, the inflection point is extracted from the curvature information as a feature point, and the distance between the feature points is calculated. Information is calculated, and normalized curvature information calculation processing of a figure for normalizing curvature information of a section delimited by the feature points to be input information of the adaptive vector quantizer is performed. To an adaptive vector quantizer to perform adaptive vector quantizer learning processing for adaptive learning, and when there are a plurality of figures, the normalized curvature information calculation processing and the adaptive vector quantization Multiple learning targets Form number of iterations, using the adaptively learned adaptive vector quantizer to perform normalized curvature information quantization processing for quantizing the normalized curvature information of the section delimited by the feature points, The quantized curvature information, the distance information between the feature points, and the category information are given to a learning vector quantizer to perform learning vector quantizer learning processing. When there are a plurality of figures, The normalized curvature information quantization processing and the learning vector quantizer learning processing are repeated for a plurality of learning figures, and the normalized curvature information calculation processing is performed on recognition figures other than the learning figures, The normalized curvature information of the recognition figure is quantized by the adaptive vector quantizer, and the quantized curvature information and distance information between the feature points are input to a learning vector quantizer for recognition processing. And the quantization Line figure segment learning and recognition method characterized in that the output information obtaining recognition result information of the recognition graphic.
【請求項2】 紙面上に描かれた線図形から図形の心線
を求め、該図形のカテゴリ情報を付与し、該心線を画素
列として抽出し、該図形の形状構造を表現する情報とし
て、該図形の画素列の各画素毎の折れ曲がり具合を表現
する曲率情報を当該図形の形状を表現する情報として求
め、該曲率情報から変曲点を特徴点として抽出し、該特
徴点間の距離情報を算出し、該特徴点で区切られる区間
の曲率情報を適応的ベクトル量子化器の入力情報になる
ように正規化する図形の正規化曲率情報算出処理を行
い、 正規化された該曲率情報を適応的ベクトル量子化器に与
え、適応的に学習させる適応的ベクトル量子化器学習処
理を行い、 複数個の学習用図形がある場合には、該正規化曲率情報
算出処理及び該適応的ベクトル量子化器学習処理を複数
個の学習対象図形数分繰り返し、 該適応的ベクトル量子化器を用いて特徴点の距離情報の
正規化された曲率情報を量子化する正規化曲率情報量子
化処理を行い、 該正規化曲率情報算出処理により正規化及び該適応的ベ
クトル量子化器学習処理により量子化された曲率情報と
該特徴点間の距離の情報より、着目している区間に対し
て該区間の一定範囲にある各区間の距離の情報を、着目
している区間の距離を基準とした相対値に変換し、該量
子化された曲率情報と該カテゴリ情報を併せて学習ベク
トル量子化器に与えて学習ベクトル量子化器に対象の学
習用図形を学習させる学習ベクトル量子化器学習処理を
行い、 図形が複数個ある場合に、該正規化曲率情報量子化処理
及び該学習ベクトル量子化学習処理を行い、 学習用図形以外の新たな認識用図形に対して該正規化曲
率情報算出処理を行い、 該認識用図形の正規化された曲率情報を該適応的ベクト
ル量子化器により量子化し、 量子化された曲率情報と該区間の長さの情報を相対値に
変換した後に該学習ベクトル量子化器に入力し、該学習
ベクトル量子化器の出力情報から認識用図形の認識結果
情報を得ることを特徴とする線図形素片学習認識方法。
2. A core line of a graphic is obtained from a line graphic drawn on a paper surface, category information of the graphic is added, the core line is extracted as a pixel row, and the information is used to represent the shape structure of the graphic. , The curvature information expressing the degree of bending of each pixel of the pixel row of the figure is obtained as information expressing the shape of the figure, the inflection point is extracted from the curvature information as a feature point, and the distance between the feature points is calculated. Information is calculated, and normalized curvature information calculation processing of a figure for normalizing curvature information of a section delimited by the feature points to be input information of the adaptive vector quantizer is performed. To the adaptive vector quantizer to perform adaptive vector quantizer learning processing for adaptive learning, and when there are a plurality of learning figures, the normalized curvature information calculation processing and the adaptive vector Quantizer learning process It is repeated for the number of figures to be learned, and the normalized curvature information quantization processing for quantizing the normalized curvature information of the distance information of the feature points is performed using the adaptive vector quantizer, and the normalized curvature information calculation processing is performed. Based on the curvature information quantized by the normalization and the adaptive vector quantizer learning process and the information on the distance between the feature points, the distance of each section within a certain range of the section of interest Information is converted into a relative value based on the distance of the section of interest, and the quantized curvature information and the category information are combined and given to the learning vector quantizer to be applied to the learning vector quantizer. Learning vector quantizer learning processing for learning the learning figure is performed. When there are a plurality of figures, the normalized curvature information quantization processing and the learning vector quantization learning processing are performed, and For recognition The normalized curvature information calculation process is performed on the shape, the normalized curvature information of the recognition figure is quantized by the adaptive vector quantizer, and the quantized curvature information and the length of the section are quantized. A line-figure element learning recognition method, wherein information is converted into relative values and then input to the learning vector quantizer, and recognition result information of a recognition graphic is obtained from output information of the learning vector quantizer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101929400A (en) * 2009-06-19 2010-12-29 株式会社电装 Learning device

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