JPH0769933B2 - 標準文字パタ−ン作成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は標準文字パターン作成装置、特に撮像手段を用
いて文字を読取りその認識を行う文字認識装置用の標準
文字パターン作成装置に関する。

［従来の技術］ 刻印文字は、経年変化に強く、汚れ易い環境においても
その可読性が失われない。このため、各種生産工程にお
いて、生産指示や管理の重要な情報を与える文字として
幅広く使用されている。

特に、自動車の生産工程では、車体を構成する各部品や
エンジンなどに固有の番号を記すものとして広く用いら
れている。

このため、従来より各種の文字認識装置についての提案
がなされており、このような従来装置は、ITVカメラな
どに用いて刻印文字部分を撮像してその濃淡画像を出力
し、この濃淡画像の各画素情報を２値データに変換し、
この２値画像データから各文字を検出するよう形成され
ている。

そして、このようにして検出した未知の文字パターンを
予め登録した標準文字パターンと逐次重合わせて比較す
るというパターンマッチングを行い、両者の一致度ある
いは類似度に基づいて文字の認識を行っていた。

しかし、現在広く用いられている刻印機では、打刻条件
がいつも同じになるように制御することは難しく、刻印
文字毎に溝の深さがばらつく。このため、いわゆる刻印
文字の画像では、同一種の文字であってもその文字線幅
が全体的に変動することが多い。

また、認識の対象となる文字の桁数が多い場合、たとえ
ば車体番号のように文字の桁数が多い場合には、照明に
対する各文字の溝の角度や向きが不均一となる。このた
め、いわゆる刻印文字の画像では、文字線幅が部分的に
不均一となってしまう。

さらに、刻印文字が打刻された後に塗装されると、塗装
むらや刻印溝周辺における塗料の不均一な付着などによ
り文字の周囲に凹凸が発生し、この凹凸により文字自体
が変形したものとなる。このため、塗装された面上の刻
印文字を画像化すると、文字部分の線幅全体が変動した
り、部分的に線幅が異なったりしてデコボコの多い文字
輪郭となり、同じ文字幅でも様々な文字パターンを呈し
てしまうことが多い。

このため、前記従来装置のように、検出した未知の文字
パターンと予め登録した標準文字パターンとを単にパタ
ーンマッチングしても、前述した各種理由から刻印文字
の認識を正確に行うことができない場合が多いという問
題があった。

このような問題を解決するために、特開昭57−103582
号、特開昭57−103583号公報に開示された技術が知られ
ている。

この従来技術は、刻印文字の打刻時あるいは撮像時の文
字画像の変動に対応するため、変動に応じた標準文字パ
ターンを複数個用意しパターンマッチングを行なってい
る。

しかし、このようにすると、塗装された面上のように様
々な変形文字パターンが生ずる場合に、それに応じて数
多くの標準文字パターンを用意する必要がある。

従って、この従来技術では、標準文字パターンを登録す
るために必要となるメモリ要領が増大し、かつパターン
マッチングのための処理時間が増加するという問題があ
った。

また、これ以外の従来技術として、刻印文字の濃淡画像
を２値画像データに変換する際に用いる閾値を変化さ
せ、未知文字パターンの文字線幅を標準文字パターンの
文字線幅に近付ける技術の提案が行われている。

例えば、特開昭61−208178号公報に開示された技術や、
昭和60年電子通信学会総合全国大会講演要旨集第６−15
3頁にこのような技術が開示されている。

しかし、このような従来技術に用いても、塗装された面
上の刻印文字を認識する場合には、部分的に文字線幅が
異なるときや、文字輪郭に凹凸があるときに備えて、各
文字毎に複数個の標準文字パターンを用意する必要があ
る。

このため、標準文字パターンを登録するために必要とな
るメモリ容量が増大し、刻印文字の認識を迅速に行うこ
とができないという問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、線幅が全体的にあるいは部分的に変
動する文字や、輪郭形状が滑かでなく凹凸の多い文字、
とりわけ塗装された面上の刻印文字に対しても、その認
識を正確にかつ迅速に行うことができるように新たに開
発された文字認識装置用の標準文字パターン作成装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の標準文字パターン作
成装置は、第１図に示すように、 各文字種のそれぞれについて、異なる条件下で複数個の
２値画像の文字パターンを得る文字パターン検出手段
と、 同一文字種について得た複数個の２値画像の文字パター
ンを累積し、文字パターンの各画素が文字部分となるか
背景部分となるかの頻度分布を表す累積パターンを作成
する累積パターン作成手段と、 前記累積パターンから文字部分となる頻度の高い部分を
抽出して複数個の文字パターンの平均的なパターンを作
成する平均文字パターン作成手段と、 前記平均文字パターンに外接する枠を作成し、その外接
枠の各辺から文字の外郭までの距離座標系列を各辺に対
する文字の外郭形状として求める外郭形状作成手段と、 前記外郭形状作成手段から得られる各辺の距離座標系列
を用いて、注目する文字種に対する類似文字種を選定す
る類似文字種選定手段と、 前記注目する文字種およびその類似文字種の外郭形状を
比較し、両者の差が大きな座標区間を特徴部として抽出
する外郭特徴部抽出手段と、 前記外郭形状作成手段で得られた各辺の外郭形状を表す
座標系列を平滑化して、滑らかな外郭形状の座標系列を
標準文字パターンとして作成する外郭形状平滑化手段
と、 前記外郭特徴部抽出手段で得られた外郭形状の特徴部を
示す範囲と、前記外郭形状平滑化手段で得られた標準文
字パターンを示す座標系列と、を組とし各文字種毎に格
納する記憶メモリと、 前記記憶メモリに格納されている平滑化された外郭形状
を示す座標系列および座標系列の特徴部を表す範囲を用
いて、注目する文字種とそれ以外の文字種とをパターン
マッチングにより特徴部を表す範囲の座標系列に適切な
荷重を付加しながら比較し、座標系列間の差をすべての
座標系列にわたって総和し、この総和値を座標系列数で
荷重平均して距離差分を求め、距離差分が最大となるよ
うに荷重の値を決定する距離演算条件決定手段と、 前記距離演算条件決定手段により得られた特徴部を示す
範囲に与えられる荷重の値および前記記憶メモリに格納
された特徴部を示す範囲を演算条件とし、各文字種毎
に、その演算条件と、前記記憶メモリに格納された標準
文字パターンとを組にして出力する標準パターン作成手
段と、 を具備することを特徴とする。

ここにおいて、前記外郭形状作成手段は、平均文字パタ
ーンに外接する矩形枠を作成し、この外接矩形枠の左右
両辺から文字輪郭までの距離を表す左右一対の座標系列
を各辺に対する文字の外郭形状として求めることが好ま
しい。

また、前記文字パターン検出手段は、 文字の読取りを行う撮像手段と、 読取り画像データから文字パターンを切り出す文字検出
部と、 を含み、 前記文字検出部は、 読取り画像データを２値画像データに変換出力する２値
画像化手段と、 ２値画像データからの各文字のパターンを所定の外接枠
で切り出す文字検出切出し手段と、 切り出された文字パターンの位置および大きさを正視化
して出力する正視化手段と、 を含むよう形成することが好ましい。

さらに、前記文字検出部は、２値画像データに膨張・収
縮処理を施し、ノイズとなる孤立した画素データを除去
し文字検出切り出し手段に向け出力する膨張収縮回路を
有するよう形成することが好ましい。

［作用］ 本発明は、以上の構成からなり、次にその作用を説明す
る。

本発明の装置は、まず、画像パターン検出手段を用い
て、各文字種についての２値画像の文字パターンを得
る。このとき、異なる条件下、例えば刻印文字の打刻圧
や打刻位置、撮像の際の照明のあたり方、また２値化閾
値の値を変えて、同一の文字種についての複数の２値画
像文字パターンを得る。

次に、累積パターン作成手段は、同一文字種について得
られた複数個の２値文字パターンを累積し、文字パター
ンの各画素が文字部分となるか背景部分となるかの頻度
分布を表す累積パターンを作成する。

次に、平均文字パターン作成手段により、前記累積パタ
ーンから文字部分となる頻度の高い部分を抽出し、同一
文字種について条件を異にして得た複数の文字パターン
の平均的な文字パターンを作成する。

そして、外郭形状作成手段は、前記平均文字パターンに
外接する枠を作成し、その外接枠の各辺から文字の輪郭
までの距離を表す座標系列を求め、このようにして求め
た各辺に対する距離座標系列を文字の外郭形状とする。

次に、類似文字種選定手段は、前記外郭形状作成手段か
ら得られる各辺の外部形状を表す距離座標系列を用い
て、注目する文字種に対する類似文字種を選定する。

そして、外郭特徴部抽出手段は、注目する文字種および
その類似文字種の外郭形状を比較し、両者の距離座標の
差が大きな座標区間を特徴部として抽出する。

一方、外郭形状平滑化手段は、前記外郭形状作成手段で
得られた各辺の外郭形状を表す座標系列を平滑化して、
滑らかな外郭形状の座標系列を標準文字パターンとして
作成する。

このようにして得られた標準文字パターンの座標系列
は、前記外郭特徴部抽出手段で得られた外郭形状の特徴
部を示す範囲と一組となって、各文字種毎に記憶メモリ
に格納される。

次に、距離演算条件決定手段は、平滑化された外郭形状
を示す座標系列および座標系列の特徴部を表す範囲を用
いて、注目する文字種とそれ以外の文字種とのパターン
マッチングにより、特徴部を表す範囲の座標系列に適切
な荷重を付加し、座標系列間の差をすべて座標系列にわ
たって総和し、この総和値を座標系列数で荷重平均して
距離差分を求めるという一連の演算を繰り返して行な
う。このようにして、注目する文字種に対してそれ以外
の文字種すべての距離差分を計算しその中で最小になる
距離の差分を求める。この演算を、荷重の値を変えなが
ら繰り返し、変荷重値に対する最小の距離差分を計算す
る。そして、距離差分の最小値が最大となるような荷重
の値を決定する。

そして、標準パターン作成手段は、このようにして得ら
れた荷重の値および前記記憶メモリに格納された特徴部
を示す範囲を一組の演算条件とし、各文字種毎に、その
演算条件と、前記記憶メモリに格納された標準文字パタ
ーンとを出力する。

従って、このようにして各文字種毎に得られる標準文字
パターンおよび演算条件を、例えば文字認識装置の標準
パターンメモリに登録しておけば、未知文字パターンを
次のようにして正確かつ迅速に行なうことができる。

すなわち、撮像手段を用いて撮影した未知の文字の２値
画像から、前記標準文字パターンと同様にして未知文字
パターンを作成する。そして、未知文字パターンと標準
文字パターンメモリに登録されている各標準文字パター
ンとを、その演算条件に従って、特徴部に荷重を付加し
ながら逐次比較するというパターンマッチングを行な
い、外接枠から文字輪郭までの距離の差分の荷重平均値
を演算する。

ここにおいて、演算された荷重平均値は、未知文字パタ
ーンと標準文字パターンとが一致したときに最小値とな
る。

従って、演算された距離の差分の荷重平均値が最小値と
なる標準文字パターンをサーチすれば、未知文字パター
ンの文字の種別を正確に判定することができる。

なお、前記距離の差分の荷重平均値の演算は、具体的に
は次のようにして行なうことが好ましい。

すなわち、標準文字パターンと対をなして標準パターン
メモリに登録されている演算条件に従って、特徴部を表
す範囲の座標系列に対し決められた荷重を付加しなが
ら、未知文字パターンと標準文字パターンとの差をすべ
ての座標系列にわたって総和し、その値を座標系列数で
荷重平均した値を距離の差分αとして求める。また、こ
のとき、必要に応じて演算条件の特徴部を表す範囲の座
標系列のみを用い、差分αと同様にして特定範囲のみの
差分βを演算する。

このようにして求めた差分βは、未知文字パターンと標
準パターンとが不一致のときその最小値が差分αの最小
値より大きくなる。このため、文字種判定手段は、差分
αのみ、あるいは差分α、βのいずれかを用いて文字種
の判定をより高精度で行なうことができる。

また、本発明においては、文字の外郭形状を平滑化して
標準文字パターンを作成するため、凹凸の多い輪郭形状
をした文字に対しても、凹凸に影響されることなく、文
字の主要な輪郭だけを標準文字パターンとして抽出する
ことができる。従って、例えば、塗装表面に刻印された
文字のように輪郭に凹凸がある文字に対しても、その文
字認識をより精度良く行なうことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、外接枠から文字
輪郭までの距離を表す座標系列を、文字の外郭形状を表
す標準文字パターンとして抽出しているため、文字画像
からそのまま標準文字パターンを抽出する従来技術に比
べ、抽出された標準文字パターンのデータ量が極めて少
なくなる。従って、未知文字パターンとのパターンマチ
ング用に登録される標準文字パターンのデータ量を大巾
に少なくすることができる。この結果、本発明によれ
ば、標準文字パターンの登録用に用いられる標準パター
ンメモリの容量を大巾に低減することができ、しかも文
字を認識するためのデータ処理時間を短縮し、文字認識
を迅速に行なうことができる。

また、平均文字パターンに外接する矩形枠を作成し、こ
の外接矩形枠の左右両辺から文字輪郭までの距離を表す
左右一対の座標系列を各辺に対する文字の外郭形状とし
て求めれば、未知文字パターンとのパターンマチング用
に登録される標準文字パターンのデータ量がさらに少な
くすることができる。

また、本発明によれば、標準文字パターンの特徴部分を
表す範囲およびその荷重値を標準文字パターンと対をな
す文字認識用の演算条件として記憶しておき、未知文字
パターンとのパターンマッチングをその特徴部分を強調
して行なう。このため、類似文字がある場合でも、その
文字認識を正確に行なうことができる。

また、本発明においては、同一文字種について条件を異
にして得た複数の文字パターンから平均的な文字パター
ンを求め、標準文字パターンを作成している。これに加
えて、文字の凹凸に影響されずに文字の主要な輪郭形状
だけを抽出できるよう、文字の外郭形状を平滑化して標
準文字パターンを作成している。従って、本発明によれ
ば、線幅が全体的または部分的に変わる文字でもその認
識を正確に行なうことができ、しかも、輪郭形状が滑か
でなく凹凸の多い文字、とりわけ塗装された面上の刻印
文字に対しても、その認識をより正確に行うことができ
る。

［実施例］ 次に、本発明にかかる標準文字パターン作成装置の好適
な実施例を図面に基づき説明する。

第２図には本発明が適用される文字認識装置の好適な実
施例が示されており、図において、自動社の車体の構成
部品であるフレーム12には認識対象となる刻印文字Ａが
打刻されている。この打刻文字Ａは、例えば英数字およ
び記号からなる12桁の文字列である。

実施例の文字認識装置10は、上記刻印文字Ａを自動読取
りするためのもので、刻印文字Ａを蛍光灯14で照明し、
TVカメラ16で撮像している。刻印文字Ａは、溝になつて
いる文字部分が暗く、フレーム12の表面部分が明るい濃
淡画像としてとらえられる。

そして、文字検出部100は、TVカメラ16から出力される
読取り画像データから文字画像データを切出し、ライン
切換回路34を介して本発明にかかる標準文字パターン自
動作成回路200および文字識別部300に選択的に出力す
る。

標準文字パターン自動作成回路200は、ライン切換回路3
4を介して入力される文字画像データに基づき、各種文
字の標準外接枠から文字輪郭までの距離を表す座標系列
を標準文字パターンとして作成するとともに、標準文字
パターンの特徴部分を表す範囲およびその荷重値を標準
文字パターンと対をなす文字認識用の演算条件として求
める。

従って、文字の認識を行なうに先立って、ライン切換回
路34を標準文字パターン自動作成回路200側にセット
し、TVカメラを用いて各種標準文字を撮像すれば、標準
文字パターン自動作成回路200により各種標準文字の標
準文字パターンおよびこれと対をなす文字認識用の演算
条件が作成され、文字識別部300の標準パターンメモリ
に登録されることになる。

また、前記文字識別部300は、ライン切換回路34を介し
て入力される文字画像データから文字の外郭形状を未知
文字パターンとして抽出し、未知文字パターンと登録さ
れら標準パターンとをその演算条件に従って比較し、文
字の種別を判定する。

従って、標準パターンメモリ42に、各種標準文字の標準
文字パターンおよびこれと対をなす文字認識用の演算条
件が登録された後、ライン切換回路34を文字識別部300
側にセットし、TVカメラを用いて各種刻印文字Ａを撮影
すれば、文字識別部300は、ライン切換回路34を介して
入力される文字画像データに基づき、刻印文字Ａの種別
を自動的に判定することとなる。

文字検出部 本実施例において、文字検出部100に入力されたTVカメ
ラ16の出力信号は、A/D変換回路18でディジタル値に変
換され、第１の画像メモリ20に記憶される。

第１の画像メモリ20に記憶された濃淡画像データは、２
値化回路22において所定の２値化閾値に基づき２値化さ
れ、２値画像データとして第２の画像メモリ24に記憶さ
れる。このとき、２値画像データは、例えば、濃淡画像
データの暗部（文字部分）が「１」、明部（背景部分）
が「０」として記憶される。

第２の画像メモリ24に記憶された２値画像データは、膨
張・収縮回路26により収縮処理と膨張処理とを１回ずつ
施された後、文字検出・切出し回路28へ向け出力され
る。

これにより、ノイズとなる孤立した画素データ（文字を
構成する「１」以外の、雑音に相当する孤立した
「１」）を除去することができ、しかも文字を構成する
画素データ（「１」の画素データ）の途切れを補正する
ことができる。

次に、文字検出・切出し回路28では、例えば12桁の文字
列の２値画像データから各文字を１文字ずつ検出し、検
出した文字それぞれに対して文字に外接する矩形枠を求
める。そして、検出した各文字をその外接矩形枠で切り
出し、各文字毎の２値画像データ（文字パターン）を出
力する。

次に、大きさ正規化回路30は、切出された各文字の外接
矩形枠が所定の標準的な大きさになるように、各文字毎
に外接矩形和内の文字画像を拡大または縮小処理し、文
字画像の大きさを一定にする。

次に、位置正規化回路32は、外接矩形枠の中心座標を計
算し、この中心座標を所定の位置合せ点に合せ、位置合
せした文字画像データ（文字パターン）をライン切換回
路34を介して標準文字パターン自動作成回路200または
文字識別部300へ選択的に出力する。

標準文字パターン自動作成回路 第３図には、本発明にかかる標準文字パターン自動作成
回路200の好適な一例が示されており、第４図には第３
図に示す標準文字パターン自動作成回路を用い文字種
「５」の標準文字パターンを作成する状態が示されてい
る。

実施例の標準文字パターン自動作成回路200を作動させ
るときは、第２図に示すライン切換回路34を破線側にセ
ットし、各種の条件、例えば打刻位置、打刻強さや照明
などの条件を多少変え、同一の文字種に対し条件の異な
る複数の文字画像データ（文字パターン）を得る。そし
て、それを累積パターン作成回路50に入力する。

累積パターン作成回路50は、同一文字種の文字画像デー
タ（文字パターン）の各画素毎に文字部分となるか背景
部分となるかの頻度を計算し、頻度分布を表す累積パタ
ーンを作成し、第３の画像メモリ52に記憶する。

第４図ａには、例えば、文字種を「５」とした場合の累
積パターンが模擬的に示されている。同図において、破
線で囲まれた領域内が文字部分となる確率10％以上の領
域であり、黒く塗り潰した領域が文字部分となる確率90
％以上の領域である。

次に平均文字パターン作成回路54は、第３の画像メモリ
52に記憶された累積パターンから文字部分となる確率が
50％以上の画素の領域を抽出して平均文字パターンを作
成し、第４の画像メモリ56に記憶する。

第４図ｂには、例えば文字種「５」について作成された
平均文字パターンが模擬的に示されている。

次に外郭形状作成回路58は、第４の画像メモリ56に記憶
された平均文字パターンに対して外接する矩形枠をつく
る。そして、その矩形枠の左辺および右辺から文字の輪
郭線まで水平走査し、各水平走査線に沿って右辺および
左辺から輪郭線までの距離を求め、各辺の位置に対応さ
せた座標系列を作成する。そして、このようにして求め
た右辺および左辺の座標系列を、それぞれ左辺に対する
外郭形状、右辺に対する外郭形状として第５の画像メモ
リ60に記憶する。

第４図には、文字種「５」を例にとり、その平均文字パ
ターンｂに対する外接矩形枠ｉをつくり、左辺に対する
外郭形状ｃおよび右辺に対する外郭形状ｄを作成する様
子が示されている。

このようにして、本実施例の装置によれば、各文字種毎
にその外郭形状を表す座標系列が作成され、第５の画像
メモリ60に記憶される。

類似文字種選定回路62は、第５の画像メモリ60に記憶さ
ている各文字種の外郭形状のうち、注目する文字種の外
郭形状とその文字種以外の外郭形状とをそれぞれ比較し
類似文字種を選定する。

すなわち、両者の外郭形状を示す座標系列間の差をすべ
ての座標系列にわたって総和した値が所定の値より小さ
い場合に、両者は類似であると判断し、その類似文字種
を類似文字種データ・メモリ64に記憶する。

このとき、注目する文字種に対する類似文字種は複数個
選定してもよく、類似文字種なしとしてもよい。例え
ば、第４図には、文字種「５」の左辺の外郭形状ｃに類
似する文字種「Ｓ」の左辺の外郭形状ｅが示されてい
る。実際には、左辺、右辺両方の外郭形状を用い、すべ
ての文字種について類似文字種を選定し、類似文字種デ
ータ・メモリ64に記憶する。

次に、外郭特徴部抽出回路66は、第５の画像メモリ60に
記憶した注目する文字種の左・右の外郭形状（座標系
列）と、類似文字種データ・メモリ64に記憶した文字種
の左・右の外郭形状（座標系列）と、を比較して、注目
する文字種の外郭形状の特徴をよく表す範囲を求める。

すなわち、両者の外郭形状を示す座標系列間の差をすべ
ての座標系列にわたって求めた後、各辺の座標系列を一
定の小区間毎に分割し、各分割区間毎に両者の座標系列
の差の総和を求める。そして、その総和が所定の値を越
える小区間すべてピックアップし、値の大きな順にラン
ク付けを行ない、特徴部を示す範囲として範囲記憶メモ
リ68に記憶する。

類似文字種が複数個ある場合には、各文字種に対してラ
ンク付けした特徴部を示す範囲を、さらに各文字種に対
する頻度の大きさにより再ランク付けして記憶する。

第４図には、例えば文字種「５」について、外郭形状ｃ
を類似文字種「Ｓ」の外郭形状ｅと比較することによ
り、外郭形状ｃが外郭形状ｅと特に異なる範囲、すなわ
ち特徴部を示す範囲ｆを求める様子が示されている。

一方、外郭形状平滑化回路70は、第５の画像メモリ60に
記憶した左・右の外郭形状を平滑化し、平滑化された左
・右の外郭形状を標準文字パターンとして、記憶メモリ
68に記憶された特徴部ｆを示す範囲と組にして第６の画
像メモリ72に記憶する。

平滑化の方法は、外郭形状を示す座標系列の各点に対し
て、前後２点ずつを含む計５点の平均値を計算し、その
値を各点の座標値とすることによって行う。例えば、文
字種「５」については、左辺に対する外郭形状ｃを平滑
化した外郭形状ｇを第４図に示している。

次に、距離演算条件決定回路74は、第６の画像メモリ72
に記憶した平滑化された外郭形状のうち、注目する文字
種の外郭形状とその文字種以外の外郭形状との間で、両
文字種を外郭形状の特徴部を示す範囲ｆに荷重を付加し
ながら逐次比較するというパターンマッチングを行な
い、両者の平滑化された外郭形状の座標系列間の差をす
べての座標系列にわたって総和する。そして、総和した
値を座標系列数で荷重平均し、その値を距離の差分αと
する。

このようにして、注目する文字種についてそれ以外のす
べての文字種に対するαを計算し、その中で最小になる
距離の差分αを求める。

この演算を、荷重の値を変えながら繰り返して行ない、
各荷重値に対する最小の距離αを計算する。そして、距
離の差分αの最小値が最も大きくなる荷重の値を求め、
この荷重値および特徴部を示す範囲を距離演算する際の
演算条件とする。

なお、このようにして求めた最小値αが所定の閾値以上
とならない場合には、演算条件の特徴部を表す範囲の座
標系列のみを用い、差分αと同様にして特徴範囲のみの
差分βを演算する。そして、距離の差分βの最小値が最
も大きくなる荷重の値を求め、この荷重値および特徴部
を示す範囲を距離演算する際の演算条件とする。

すなわち、差分αは全文字種を考慮し、特徴部以外の範
囲を使って荷重値を求めている。従って、類似文字種の
判別は差分αだけでは難しい場合がある。

これに対し、差分βは特に類似文字種のみを考慮し、特
徴部だけを使って荷重値を求めているため、類似文字種
を識別するのに有効であり、しかもその荷重値は、差分
αの荷重値と異なる場合が多い。

このため、非類似文字種は、差分αだけで十分である
が、類似文字種がある場合には、差分αに差分βも加え
て、両者の値により判定を行なうことが好ましい。

従って、差分βは、類似文字種に対して必要に応じて求
めればよい。

ここで、荷重値は平滑化された外郭形状を示す座標系列
のうち、特徴部を示す範囲に付加されるが、特徴部を示
す範囲内でランク付けされた小区間の座標系列に対して
変化してもよい。例えば、第４図には、文字種「５」に
ついて、平滑化された外郭形状ｇの特徴部を示す範囲ｆ
に与えられる荷重値ｈが例示されている。

このように、各文字の演算条件が求められ、第７の画像
メモリ76に記憶された後、第７の画像メモリ76に記憶さ
れた演算条件と、第６の画像メモリ72に記憶された平滑
化された外郭形状を示す座標系列と、を各文字種毎に組
とし、第２図に示す標準パターンメモリ42へ出力する。

このようにして、標準パターンメモリ42には、各種文字
毎に、一対の標準文字パターンおよびその演算条件が登
録され、例えば、文字種「５」については、第４図ｇ、
ｆ、ｈが標準文字パターンおよび演算条件として登録さ
れる。

文字認識部 本実施例の文字認識部300は、外郭形状抽出回路40、標
準パターンメモリ42、距離差分演算回路44、文字種判定
回路46を含み、第２図に示すようにライン切換回路34を
実線側セットすることにより、未知文字パターンの認識
を行うよう形成されている。

そして、標準文字パターンを作成するときと同様に、フ
レーム12に打刻された刻印文字ＡがTVカメラ16を用いて
撮影され、文字検出部100を用いて各文字毎に検出・切
出され、大きさ・位置正規化された後、未知の文字画像
パターンとして順次外郭形状抽出回路40へ入力される。

外郭形状抽出回路40は、未知文字画像パターンの外接矩
形枠をつくり、外接矩形枠の左辺および右辺から文字パ
ターンの輪郭線を走査して、各辺から輪郭線までの距離
の値を各辺の位置に対応させて座標系列を作成し、それ
ぞれを左辺に対する外郭形状、右辺に対する外郭形状と
して求める。

さらに、左辺、右辺に対する外郭形状に対して、第３図
の外郭形状平滑化回路70と同様に、外郭形状を平滑化し
た座標系列を求め、これを未知文字パターンとして距離
差分演算回路44へ向けて出力する。

第６図には、本実施例の外郭形状抽出回路40および距離
差分演算回路44において、文字種「５」について外郭形
状を抽出し、標準文字パターン「３」との距離を演算す
る状態が示されている。

例えば、第６図（ａ）には、文字種「５」の正規化され
たパターンａに対して、外接矩形枠ｂをつくり、左辺に
対する外郭形状ｃおよび右辺に対する外郭形状ｄを求め
た様子が示されており、また、第６図（ｂ）には、左辺
に対する外郭形状ｃを平滑化して外郭形状ｅを求める様
子が示されている。

第５図には、本実施例の距離差分演算回路44の具体的構
成が示されており、外郭形状抽出回路40から送られてく
る未知文字パターンの平滑化された外郭形状は、シフト
・パターン作成回路44aに入力される。

そして、シフト・パターン作成回路44aは、入力された
外郭形状を上・下・左、右に１画素ずつ位置をずらし４
個の外郭形状を新たに作成し、同一文字種に対し、基準
の外郭形状と合せて上・下・左・右それぞれ５種類の外
郭形状を作成する。

一方、標準パターンメモリ42からは、逐次各文字種の標
準パターンを示す左・右の平滑化された外郭形状が送ら
れ、標準文字パターン設定メモリ42aに記憶され、また
その演算条件は演算条件設定メモリ42bに記憶される。

そして、外郭形状間差分回路44bは、まずシフト・パタ
ーン作成回路44aでつくられた５種類の位置をずらした
外郭形状のうちから１種類を選び、その外郭形状を標準
文字パターン設定メモリ42aに記憶されている外郭形状
と重ね合せ、両者の差分に相当する座標系列を作成した
後、荷重平均演算回路44cへ向け出力する。

例えば、第６図（ｂ）には、文字種「５」の左の外郭形
状ｅと標準文字パターンのうち文字種「３」の左の外郭
形状ｆとが重ねられ、その差分形状を示す座標系列ｈが
つくられる様子が示されている。

そして、荷重平均演算回路44cは、外郭形状間差分回路4
4bから送られてくる差分形状を示す座標系列に対して、
演算条件設定メモリ42bから送られる演算条件に従っ
て、標準文字パターンの特徴部を示す範囲に所定の荷重
を付加しながら、座標系列の値をすべての座標系列にわ
たって総和し、これを座標系列数で荷重平均した値を求
め、これを距離の差分αとして最小距離選択回路44dへ
向けて出力する。

第６図（ｂ）には、文字種「５」について、差分形状ｈ
の特徴のある範囲ｇに荷重を付加して距離演算を行い、
距離の差分αとしてｉなる値を求める様子が例示されて
いる。

このようにして、シフト・パターン作成回路44aでつく
られた５種類の位置をずらした外郭形状のすべてについ
て同様の演算を行って距離差分αを求め、最小距離選択
回路44dに向け出力する。

最小距離選択回路44dは、荷重平均演算回路44cから送ら
れてくる５種類の距離差分αのうち最小値を選択して第
２図の文字種判定回路46へ向け出力する。すなわち、左
・右それぞれの外郭形状に対して距離αの最小値がそれ
ぞれ選択出力される。

そして、第２図に示すように、文字種判定回路46は、距
離差分演算回路44から送られる左・右の外郭形状に対す
る距離差分αをそれぞれ記憶し、すべての標準文字パタ
ーンに対する距離差分αを記憶した後、左の外郭形状お
よび右の外郭形状に対する距離差分αの並び換えを行
う。

すなわち、ある標準文字パターンの文字種の左・右の外
郭形状に対する距離差分αの和を小さい順に並び換え、
和が最小の文字種を第１候補、和が２番目に小さい文字
種を第２候補としたとき、第１候補の値が所定の値より
小さく、かつ第１候補と第２候補との差の値が所定の値
より大きいという条件を合う場合にのみ、未知文字パタ
ーンの文字種を第１候補の文字種と判定し、その他の場
合には判読の誤りがあるものとして判定不能とする。

また、このとき、必要に応じて演算条件の特徴部を表す
範囲の座標系列のみを用い、差分αと同様にして特定範
囲のみの差分βを演算する。

このようにして求めた差分βは差分αより、未知文字パ
ターンと標準文字パターンとが不一致のとき、より大き
くなる。特に、類似文字種の場合は、もともと類似文字
種だを識別するために、特徴部のみに注目して求めた差
分βの方が、差分αより大きくなり識別しやすい。

このため、文字種判定回路46は、差分αのみ、あるいは
差分α、βのいずれかを用いることにより、文字種の判
定をより高精度で行なうことができる。

このようにして、本発明によれば、刻印文字を迅速かつ
正確に判読することができる。

なお、標準文字パターンを一旦標準パターンメモリに記
憶させれば、その標準パターンメモリを用いて文字認識
を行なうことができるため、ライン切換回路34および標
準文字パターン自動作成回路200をオプションとし、複
数の文字認識装置で共用することができる。

また、前記実施例においては、文字の外接枠として矩形
枠を用いた場合に例にとり説明したが、本発明はこれに
限らず、必要に応じて他の形状からなる外接枠を用いて
もよい。

また、前記実施例においては、刻印文字を認識する場合
を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、必要に
応じて他の文字の認識に用いてもよい。

また、前記実施例においては、光学的な撮像手段を用い
た場合を例にとり説明したが、本発明なこれに限らず、
必要に応じて他のタイプの撮像手段を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる標準文字パターン作成装置のク
レーム対応図、 第２図は本発明が適用される文字認識装置の好適な実施
例のブロック図、 第３図は第２図に示す装置に用いられる標準文字パター
ン自動作成回路の詳細ブロック図、 第４図は第３図に示す標準文字パターン自動作成回路に
おいて文字種「５」についての標準文字パターンを作成
する状態を示す説明図、 第５図は第２図に示す装置における距離差分演算回路の
詳細ブロック図、 第６図は第２図、第５図に示す実施例装置の外郭形状抽
出回路および距離差分演算回路において文字種「５」に
ついて外郭形状を抽出し標準文字パターン「３」との距
離を演算する状態を示す説明図である。 10……文字認識装置 16……撮像手段としてのTVカメラ 22……２値化回路 40……外郭形状抽出回路 42……標準パターンメモリ 62……類似文字種選定回路 66……外郭特徴部抽出回路 70……外郭形状平滑化回路 72……記憶メモリ 74……距離演算条件決定回路 78……標準パターン作成回路 100……文字検出部 200……標準文字パターン作成装置 300……文字識別部 Ａ……刻印文字

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各文字種のそれぞれについて、異なる条件
   下で複数個の２値画像の文字パターンを得る文字パター
   ン検出手段と、 同一文字種について得た複数個の２値画像の文字パター
   ンを累積し、文字パターンの各画素が文字部分となるか
   背景部分となるかの頻度分布を表す累積パターンを作成
   する累積パターン作成手段と、 前記累積パターンから文字部分となる頻度の高い部分を
   抽出して複数個の文字パターンの平均的なパターンを作
   成する平均文字パターン作成手段と、 前記平均文字パターンに外接する枠を作成し、その外接
   枠の各辺から文字の外郭までの距離座標系列を各辺に対
   する文字の外郭形状として求める外郭形状作成手段と、 前記外郭形状作成手段から得られる各辺の距離座標系列
   を用いて、注目する文字種に対する類似文字種を選定す
   る類似文字種選定手段と、 前記注目する文字種およびその類似文字種の外郭形状を
   比較し、両者の差が大きな座標区間を特徴部として抽出
   する外郭特徴部抽出手段と、 前記外郭形状作成手段で得られた各辺の外郭形状を表す
   座標系列を平滑化して、滑らかな外郭形状の座標系列を
   標準文字パターンとして作成する外郭形状平滑化手段
   と、 前記外郭特徴部抽出手段で得られた外郭形状の特徴部を
   示す範囲と、前記外郭形状平滑化手段で得られた標準文
   字パターンを示す座標系列と、を組とし各文字種毎に格
   納する記憶メモリと、 前記記憶メモリに格納されている平滑化された外郭形状
   を示す座標系列および座標系列の特徴部を表す範囲を用
   いて、注目する文字種とそれ以外の文字種とをパターン
   マッチングにより特徴部を表す範囲の座標系列に適切な
   荷重を付加しながら比較し、座標系列間の差をすべての
   座標系列にわたって総和し、この総和値を座標系列数で
   荷重平均して距離差分を求め、距離差分が最大となるよ
   うに荷重の値を決定する距離演算条件決定手段と、 前記距離演算条件決定手段により得られた特徴部を示す
   範囲に与えられる荷重の値および前記記憶メモリに格納
   された特徴部を示す範囲を演算条件とし、各文字種毎
   に、その演算条件と、前記記憶メモリに格納された標準
   文字パターンとを組にして出力する標準パターン作成手
   段と、 を具備することを特徴とする標準文字パターン作成装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲（１）に記載の装置におい
   て、 前記外郭形状作成手段は、 平均文字パターンに外接する矩形枠を作成し、この外接
   矩形枠の左右両辺から文字輪郭までの距離を表す左右一
   対の座標系列を各辺に有する文字の外郭形状として求め
   ることを特徴とする標準文字パターン作成装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲（１）（２）のいずれかに
   記載の装置において、 前記文字パターン検出手段は、 文字の読取りを行う撮像手段と、 読取り画像データから文字パターンを切り出す文字検出
   部と、 を含み、 前記文字検出部は、 読取り画像データを２値画像データに変換出力する２値
   画像化手段と、 ２値画像データから各文字のパターンを所定の外接枠で
   切り出す文字検出切出し手段と、 切り出された文字パターンの位置および大きさを正規化
   して出力する正規化手段と、 を含むことを特徴とする標準文字パターン作成装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲（３）に記載の装置におい
   て、 前記文字検出部は、 ２値画像データに膨張・収縮処理を施し、ノイズとなる
   孤立した画素データを除去し文字検出切り出し手段に向
   け出力する膨張収縮回路を有することを特徴とする標準
   文字パターン作成装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲（１）〜（４）のいずれか
   に記載の装置において、 刻印文字の標準文字パターンよびその演算条件を作成す
   ることを特徴とする標準文字パターン作成装置。