JPH0761191A - ペン字練習装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 文字についての専門知識を有していない練習
者が書いた文字に対して客観的な判断を、応答性よく行
うことができるペン字練習装置を提供すること 【構成】 ディジタイザからなる入力部１を介して入力
された手本パターン／練習パターン（文字）は、パター
ンの種類に応じてスイッチ３により登録部４または練習
部５に送られる。登録部（作成部６）では、複数回入力
された手本パターンの平均／最大偏差からファジィテン
プレートを作成し、テンプレート記憶部７に格納する。
練習部（比較評価部８）では、練習パターンと記憶部に
格納されたファジィテンプレートとを比較し、各サンプ
ル点での適合度から一致の度合いを求め、点数評価す
る。また、特に大きくずれているサンプル点を抽出する
と共に、その部位での特徴量データからどの様に間違っ
ているかを評価し、その評価結果を出力部（ＣＲＴ）９
を介して表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペン字練習装置に関す
るもので、より具体的には、練習者が書いた文字に対し
て評価を行う装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来のペン字練習は、練習者は手本を見
ながら筆記具を用いて実際に紙などの上に文字を書き、
その書いた文字と手本とを比較してその一致度を判断し
ている。しかし、練習者は文字の書き順はもちろんのこ
と「はね」，「ならい」並びに各部位（線分）の長さ等
の文字に対する専門知識を有していないことが多く、正
確な判断をすることができない。しかも、実際に書いた
文字の大きさと手本の文字の大きさが一致することは少
ないため、上記比較判定がより困難となる。その結果、
主観的に似ているか否かを判断するにとどまり、特にど
の部分が悪いかという客観的判断をすることが困難で、
十分な学習効果を期待できない。

【０００３】一方、専門知識を有する人に判断をしても
らうと、比較的客観的な判断を行うことができるが、係
る場合には、通常係る専門知識を有する人の側で文字を
書くことは希で、郵便等の手段を使って添削してもらう
ことになるので、応答性が悪い。さらに、正しい書き順
で書かれたものか否かを判断することも困難である。

【０００４】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、文字についての専門
知識を有していない練習者が書いた文字に対して客観的
な判断を、応答性よく行うことができるペン字練習装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るペン字練習装置では、ディジタイ
ザ等の入力されたパターンを少なくとも座標値データと
して出力できる入力手段と、手本パターンをファジィテ
ンプレート形式で格納された記憶手段と、前期入力手段
を介して与えられる練習パターンと前記記憶手段に格納
された手本パターンとを比較し、ファジィ数を用いてそ
のずれの度合いを算出すると共に、大きくずれている箇
所を抽出するパターン比較評価手段と、そのパターン比
較評価手段による評価結果を出力する出力手段とを備え
た。

【０００６】

【作用】練習者は、練習しようとする文字（練習パター
ン）を入力手段を介して入力する。すると、その練習パ
ターンは座標値データに変換されてパターン比較評価手
段に送られ、そこにおいて記憶部に格納された手本のパ
ターンと比較され、その一致の程度を求める。また、パ
ターンを構成する各部（線分）のうち、手本のものと大
きくずれている箇所を抽出する。そして、その抽出結果
を出力部に出力することにより、練習者は、一致の程度
からどのくらい旨く書けたかを知ることができ、また、
大きくずれた箇所を知ることにより、どの部分を直せば
良いかを理解できる。よって、次に文字を入力（練習）
する時には、係る事項を注意しながら文字を書くことに
より、早期に所望の学習効果が得られる。そして、係る
評価は、評価手段により自動的に行われるので、専門家
がそばにいなくてもリアルタイムで評価される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係るペン字練習装置の好適な
実施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は本発明
の一実施例を示している。同図に示すように、入力部１
を介して練習パターンや手本パターンを入力するように
なっている。この入力部１としては、本例ではディジタ
イザを用いている。そして、ディジタイザ用のペンで入
力パネル面に所定の文字（パターン）を書くことによ
り、入力パネル上での座標値データ及び筆圧データが時
系列データとして出力される。なお、上記入力部１とし
てはディジタイザに限ることなくタブレット等はもちろ
んのこと、本装置に設けられたＣＲＴ等の表示装置の画
面上に対して直接手書き入力する方式のものでも良い。
すなわち、ようはペン等を用いて入力したパターン（文
字）を少なくとも座標値データに変換して出力できる装
置であればよい。

【０００８】入力部１の出力は前処理部２に送られ、そ
こにおいて文字が記載された箇所を抽出し、拡大縮小し
て所定の大きさに正規化するとともに抽出したエリア内
の座標値を抽出する。そして、この前処理部２の出力を
切り替え手段たるスイッチ３を介して登録部４または練
習部５のいずれか一方へ入力するようになっている。

【０００９】登録部４は、ファジィテンプレート作成部
６と、その作成部６にて作成されたテンプレートを記憶
するテンプレート記憶部７とを備えている。このファジ
ィテンプレート作成部６は、図２に示すフローにしたが
って処理されるようになっており、具体的には、ペン字
に対する専門知識を有するいわゆるペン字の先生に手本
パターンを入力部１（前処理部２）を介して入力された
Ｎ回分の時系列データ（座標値，筆圧）を一時記憶する
（Ｓ１０１〜１０３）。

【００１０】そして、時間を横軸にとるとともに、Ｘ座
標値，Ｙ座標値，筆圧をそれぞれ縦軸にとり、各時間
（サンプリングタイム毎）における平均値及びそのふれ
（最大・最小値）を求めることにより、ファジィテンプ
レートを作成する（Ｓ１０４）。これにより、例えば入
力する文字が図３に示すような「か」とすると、作成さ
れるファジィテンプレートは図４に示すようになる。

【００１１】なお、図４中における実線が上記平均値で
あり、各サンプリングタイムにおけるファジィ数の両端
が上記最大・最小値であり、その各部におけるファジィ
関数は、平均値を頂点（適合度＝１）とし両端を起点及
び終点とする三角形としている。

【００１２】また、同図中筆圧がＯＦＦの時は、ペンが
入力パネルから離れていることを意味し、初めて筆圧が
加わる時（ｔｐ１）が文字の書き始めであり、途中の筆
圧のＯＦＦの期間（ｔｐ２〜ｔｐ３，ｔｐ４〜ｔｐ５）
は、文字を構成する各部のうち一筆で書ける線分を書き
きった後、次の線分の始点までペンを移動している区間
を意味する。そして、係る期間であってもＸ，Ｙ座標値
が変動しているのは、ペン先が入力パネルの近くを移動
しているため、その移動軌跡を検出してしまっているた
めである。

【００１３】なお、係る期間における移動軌跡（座標値
の変化）も正しい文字を書くために必要な経路ともいえ
るため、後述する実際の判定の際の基準データに用いて
もよく、或いは必ずしも検出されるとも限らないため、
係る筆圧ＯＦＦの期間のデータは判定基準から除いても
良い。なおまた、どの様な文字を入力したかのデータ
は、図示省略するキーボード等の入力装置を介してコー
ドデータとして与えるようになっている。

【００１４】そして、上記のようにして作成したファジ
ィテンプレートをそのテンプレートが意味する文字デー
タともに対にして次段のテンプレート記憶部７に格納す
る（Ｓ１０５）。この様にして、テンプレート記憶部７
には、各種の文字についてのファジィテンプレートが格
納される。

【００１５】一方、練習部５は、上記テンプレート記憶
部７と、そのテンプレート記憶部７に格納されたデータ
に基づいて入力された練習パターンに対し所定の評価を
行うパターン比較評価部８と、そのパターン比較評価部
８の評価結果をペン字の練習者に対して知らせるための
出力部９とから構成されている。そして、出力部９とし
ては、ＣＲＴ，液晶ディスプレイなどの表示装置や、プ
リンタなどの印刷装置など任意のものを用いることがで
きる。

【００１６】パターン比較評価部８は、入力部１（前処
理部２）を介して入力された練習パターンの各時系列デ
ータを取得し（Ｓ２０１）、それに対応する手本パター
ン（ファジィテンプレート）をテンプレート記憶部７か
ら読み出し（Ｓ２０２）、その両パターンを比較してそ
のずれの度合いを求めて点数を算出すると共に、大きく
ずれている箇所を検出してそのずれの内容・特徴に応じ
て所望のコメントを選択し（Ｓ２０３）、それらを出力
するようになっている（図５参照）。

【００１７】なお、練習者は、入力部１を介して練習パ
ターン（文字）の入力に先立ち図示省略の上記入力装置
を用いて何の文字を書く（練習する）かを入力するよう
になっており、係る情報に基づいてテンプレート記憶部
７から所定の手本パターンをの読み出すようになってい
る。

【００１８】そして、具体的な比較判定・評価の処理
は、図６に示すフローチャートにしたがって処理され
る。すなわち、まず練習パターンの各時系列データと手
本パターンに基づくファジィテンプレートとを比較し、
練習パターンの点数（得点）を算出する（Ｓ３０１）。
具体的には、ファジィ数が設定された各時刻毎の練習パ
ターンの時系列データのサンプル点を取得し、そのサン
プル点のファジィ数の適合度（グレード）を求め、その
平均値を算出する。そして、その算出結果（平均値）を
１００倍することにより、１００点満点での得点が求ま
る（下記式参照）。

【００１９】

【数１】 すなわち、練習パターンの時系列データが手本パターン
のものと同じ軌跡を通れば、各サンプル点での適合度は
すべて１となるため、得点は１００点満点となる。そし
て、手本パターンの上下両側に外れていくほどその箇所
での適合度は小さくなるため得点が低くなる。なお、フ
ァジィ数の設定領域を外れるほどずれている場合には、
適合度は０となる。

【００２０】この様にして得点を求めたなら、各サンプ
ル点において手本パターンのものと大きくずれている箇
所（適合度が０の箇所）の有無を探す（Ｓ３０３）。そ
して大きくずれている箇所がない場合には、入力された
練習パターンと共にステップ３０１で求めた得点を出力
部９に表示して（Ｓ３０７）、処理を終了する。

【００２１】一方、大きくずれている箇所がある場合に
は、Ｘ座標の時系列デー（ｘ−ｔｇｒａｐｈ）とＹ座標
の時系列データ（ｙ−ｔ ｇｒａｐｈ）とから、大きく
ずれている時刻を探すと共にその時刻の時の座標値を求
め、係る座標値に対応する練習パターン上の所定位置を
マークする（Ｓ３０３，３０４）。

【００２２】次いで、時系列データの特徴から図７に示
すコメントデータベース（パターン比較評価部８内に設
けられている）から適当なコメントを選択し、上記マー
クした箇所の近くにその選択したコメントを付ける（Ｓ
３０５，３０６）。

【００２３】そして、入力された練習パターンと共に、
上記各処理ステップで求めた得点並びにマーク及びコメ
ントを合成した状態で出力部９に出力し、処理を終了す
る。ここで、上記コメントの選択の一例を示すと、例え
ば筆圧がＯＦＦ（ペンがパネルから離れている）になっ
ている期間或いはＯＮになっている期間に着目し、同じ
ような長さの期間の出現順が違う場合や、或いは（ｘ，
ｙ）座標の変化の軌跡の似たような箇所の出現時刻が大
きく違うような場合には書き順が悪いと判断する。ま
た、上記の各判定基準を複合的に用いて判断するように
してもよい。

【００２４】さらに、大きくずれている座標値から、文
字を構成する線分のどのパーツ（はらい，とめ，はね
等）を特定し、その時の筆圧データが手本のものよりも
大きいか小さいかにより「強い」または「弱い」を選択
したり、或いは継続している長さ（筆圧ＯＮとなってい
る連続部分）から手本のものに比し「長い」または「短
い」等を選択することにより行う。

【００２５】そして、その具体例を示すと、例えば入力
した練習パターンが図８のようだとすると、その時の各
特徴量の時系列データは図９のようになる。そして、図
１０から明らかなように、上記練習パターンの時系列デ
ータ（実線で示す）と手本パターンのそれ（一点鎖線で
示す）とを比較すると、時刻ｔ４前後でおおきくずれて
いるが、これは手本パターンの書き初め時刻ｔ１と練習
パターンの書き初め時刻ｔ２とがずれていたのが原因で
あるので、評価におけるずれではない。すなわち、両パ
ターンを実際に比較（得点算出・コメント作成処理等）
するためには、上記時間差（ｔ２−ｔ１）を考慮して行
う。

【００２６】すると、まず、ｙ−ｔ ｇｒａｐｈ，ｘ−
ｔ ｇｒａｐｈにおいて時刻ｔ３−ｔ４間で最も大きく
ずれていることが検出される。したがって、この時の座
標値から図８に示すように練習パターンにおける対応箇
所（チェック１）をマークする。そして、その時のコメ
ントとしては、その対応箇所が「はね」の部分であるた
め、図７に示すコメントデータベースの前段の組からは
「はね」を選択し、移動距離が手本パターンのものより
も少し短いためにコメントデータベースの後段の組から
は「少し短い」を選択し、両者を合成してコメントを作
成し、それを表示する。

【００２７】また、時刻ｔ４−ｔ５間では、ｙ−ｔ ｇ
ｒａｐｈはほぼ一致しているが、ｘ−ｔ ｇｒａｐｈで
は少しずれている。よって、図７に示すように、その時
の座標値（ｘ，ｙ）から練習パターン上の対向箇所（チ
ェック２）を特定すると共に、ずれ方向及びずれ量から
図示するようなコメント（少し右にずれている）を作成
し、それを表示する。

【００２８】一方、別の具体例として、図１１に示すよ
うな練習パターン（書き順を間違っている）を入力した
場合には、図１２に示すようにその練習パターンにおけ
る時系列データ（実線で示す）と手本パターン（一点鎖
線で示す）における時系列データは各部において大きく
異なる。すなわち、ファジィ数の範囲内を通過すること
が少なく、この例では得点は１０点と低くなっている。

【００２９】また、特に大きくずれている箇所として、
時刻ｔ１′，ｔ２′，ｔ３′におけるＹ座標値が検出さ
れるため、図１１に示すように円（破線）で示す２箇所
がマークされる。そして、この時に表示するコメントと
しては、ｐ−ｔ ｇｒａｐｈから、練習パターンにおけ
る筆圧ＯＮとなっている期間ａ，ｂと手本パターンにお
ける筆圧ＯＮとなっている期間ａ′，ｂ′とがそれぞれ
ほぼ等しいことが検出される。そして、各期間における
ｙ−ｔ ｇｒａｐｈをみると、それぞれその形状が類似
していることが検出される。よって、あるパターン部分
（線分）を書くのに際し、その順序を逆に書いたと判断
でき、書き順が違うとのコメントを選択し、表示する。

【００３０】なお、上記した実施例では、ファジィテン
プレート作成部６を一体に設けた例を説明したが、本発
明はこれに限ることなく、かかる作成部６を設けなくて
も良い。係る場合には、ファジィテンプレート作成部６
と同等の機能を有する装置により予め各種の手本パター
ンに応じたファジィテンプレートを作成し、記憶部７に
格納しておく必要がある。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るペン字練習
装置では、評価基準等の所定のデータをファジィテンプ
レート形式で記憶手段に格納し、入力した練習パターン
をそのテンプレートを用いて評価などするようにしたた
め、専門知識を有する人が側にいなくても、リアルタイ
ムで適切な判定評価をして手本に対する一致度を点数と
して示すことができる。よって、間違った箇所を指摘す
ることができるので、客観的な評価を行うことができ
る。しかも、間違った箇所を重点的に直すことにより効
率の良い学習（ペン字練習）を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るペン字練習装置の好適な一実施例
を示すブロック構成図である。

【図２】ファジィテンプレート作成部の機能を示すフロ
ーチャート図である。

【図３】入力する手本パターンの一例を示す図である。

【図４】手本パターンに基づいて抽出された各特徴量の
時系列データである。

【図５】練習部の作用を説明するフローチャート図であ
る。

【図６】パターン比較評価部の機能を示すフローチャー
ト図である。

【図７】パターン比較評価部に実装されるコメントデー
タベースのデータ構造の一例を示す図である。

【図８】練習パターン及び評価結果の一例を示す図であ
る。

【図９】図８に示す練習パターンに基づいて抽出された
各特徴量の時系列データである。

【図１０】図８に示す練習パターンに基づいて抽出され
た各特徴量の時系列データと、対応する手本パターンの
時系列データを比較した図である。

【図１１】練習パターン及び評価結果の他の例を示す図
である。

【図１２】図１１に示す練習パターンに基づいて抽出さ
れた各特徴量の時系列データと、対応する手本パターン
の時系列データを比較した図である。

【符号の説明】

１ 入力部 ２ 前処理部 ３ スイッチ ４ 登録部 ５ 練習部 ６ ファジィテンプレート作成部 ７ テンプレート記憶部 ８ パターン比較評価部 ９ 出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 王 高鳴 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 谷内 博一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタイザ等の入力されたパターンを
   少なくとも座標値データとして出力する入力手段と、 手本パターンをファジィテンプレート形式で格納された
   記憶手段と、 前記入力手段を介して与えられる練習パターンと前記記
   憶手段に格納された手本パターンとを比較し、ファジィ
   数を用いてそのずれの度合いを算出すると共に、大きく
   ずれている箇所を抽出するパターン比較評価手段と、 そのパターン比較評価手段による評価結果を出力する出
   力手段とを備えたペン字練習装置。
2. 【請求項２】 前記入力手段を介して複数回入力された
   手本パターンに基づいて手本となるファジィテンプレー
   トを作成するともとに、前記記憶手段に格納するテンプ
   レート作成手段と、 前記入力手段の出力を前記パターン比較評価手段または
   前記テンプレート作成手段の一方に接続するための切り
   替え手段とを備えた請求項１に記載のペン字練習装置。