JPH0926748A

JPH0926748A - 手書き文字学習方法

Info

Publication number: JPH0926748A
Application number: JP7177643A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Uchiyama; 匡内山; Noriyoshi Uchida; 典佳内田; Kazuhiko Shinosawa; 一彦篠沢; Noboru Sonehara; 曽根原　　登; Takeshi Ito; 伊藤　　剛
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】手書き文字認識システムにより、手書き文字
の正しい書き順、正しい文字パターンの学習を可能にす
る。【解決手段】学習者はキーボード１０より学習対象の
文字コードを入力する。ＣＰＵ５０では、当該文字コー
ドに対応する正しい書き順の手書き文字情報を二次記憶
７０の辞書から読み込むと共に、対応する読みを音声出
力装置２０等に出力して、学習者に手書き文字の入力を
うながす。手書き文字入出力共用表示装置３０より学習
者が手書き文字を入力すると、その手書き文字情報と辞
書の正しい書き順の手書き文字情報を比較し、一致ある
いは不一致のメッセージを音声出力装置２０等から出力
する。さらに、不一致の場合には、書き順等の誤った箇
所、正しい書き順、正しい文字パターンを装置３０に出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された手書き
文字を認識し、コンピュータ等で使用する文字コードに
変換する手書き文字認識システムを利用した手書き文字
学習方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】手書き文字認識の手法として、一つの手
書き文字をストローク情報と相対位置情報によって表わ
す手法がある。即ち、手書き文字を構成する線分を複数
の点の集合と考え、書き始めの出発点を原点として個々
の点の座標を表し、その座標情報の順序と座標情報の集
合を線分の長さ情報とし、これをストローク情報とす
る。さらに、線分の各点が他の線分の連続する２つの点
とで構成する角度を全ての点について求め、その角度情
報の集合を相対位置情報とする。

【０００３】通常、正しい書き順に対して、このストロ
ーク情報と相対位置情報からなる手書き文字情報とコー
ドの対応表を必要な文字に関して記憶する辞書を予め用
意する。そして、手書き文字に対応する文字コードを見
つける場合、入力された手書き文字についてストローク
情報と相対位置情報の手書き文字情報を得て、辞書内の
手書き文字情報と照合をとり、一致するもの、或いは比
較的一致するものを該当の文字とし、対応する文字コー
ドを得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】文字の学習には、文字
パターンに加えて正しい書き順の習得が必修であり、一
般に多くの時間を要するのが普通である。また、すべて
の文字を規則通りの順序で書けるように記憶している人
は、大人でもまれである。

【０００５】一方、手書き文字認識システムでは、一般
に入力された手書き文字が規則通りの順序で書かれてい
ない場合、対応する文字コードに変換できない。

【０００６】本発明の目的は、この種の手書き文字認識
システムを利用して、学習者に文字パターン及び正しい
書き順を効率よく教える手書き文字学習方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、個々の文字に
ついて、その手書き文字情報と文字コードの対応を記憶
した辞書を持ち、入力された手書き文字情報に対して辞
書の手書き文字情報と照合し、一致あるいは比較的一致
するものに対応する文字コードを出力する手書き文字認
識システムにおいて、学習対象の手書き文字の読みを出
力し、学習者が該読みに対応する手書き文字を入力する
と、該入力された文字情報と辞書に記憶された該当手書
き文字情報とを比較し、一致あるいは一致の度合が高い
場合には、正しく学習できたことを出力し、さもなけれ
ば、書き順等の誤った部分、正しい書き順、正しい文字
パターンなどを出力することを特徴とする。

【０００８】

【作用】辞書には、あらかじめ正規の書き順の手書き文
字情報が文字コード対応に格納されている。学習者がキ
ーボードなどで学習対象の文字コードを入力すると、そ
の読みを出力して、学習者に手書き文字の入力をうなが
すと共に、該文字コードに対応する正しい書き順の手書
き文字情報を辞書から読み出して保持する。学習者から
入力された手書き文字情報と該辞書の手書き文字情報を
照合することで、文字パターンの誤りは勿論のこと、書
き順の誤りも見つけることができ、正しい書き順、正し
い文字パターンを学習者に教えることが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。

【００１０】図１は、本発明が実施される手書き文字認
識システムの構成図であって、文字コードや各種のコマ
ンド等を入力するキーボード入力装置１０、手書き文字
の読みやガイダンスを音声で出力するのに用いる音声出
力装置２０、手書き文字入力のための入力画面と手書き
文字パターンを表示する表示画面が同一画面上に構成さ
れた手書き文字入出力共用表示装置３０、学習結果など
をプリントアウトするのに用いる印刷装置４０、手書き
文字の認識処理や学習処理を実行する中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）５０、ＣＰＵ５０で実行するプログラムを保持す
るとともにＣＰＵ５０の作業用メモリとして用いられる
メモリ（ＲＡＭ）６０、及び、個々の文字について、あ
らかじめその正規の書き順の手書き文字情報と文字コー
ドの対応を記憶した辞書を保持する二次記憶７０からな
る。

【００１１】図２は、本発明による手書き文字学習処理
の概念及びそれに関係するＣＰＵ５０の機能構成を示し
たものである。学習者はキーボード入力装置１０より学
習対象の文字コードＣ_iを入力する。ＣＰＵ５０では、
学習対象の文字コードＣ_iを入力すると、手書き文字学
習機構５１は音声合成機構５２を起動し、音声合成機構
５２で文字コードＣ_iに該当する文字の読みを生成して
音声出力装置２０より音声出力する。また、手書き文字
学習機構５１は、入力された文字コードＣ_iをキーに二
次記憶７０の辞書を検索し、対応する手書き文字情報Ｉ
（Ｃ_i）を読み出して保持する。学習者は、音声出力装
置２０から流れる読みを聴きながら、該当する手書き文
字Ｉ_P（Ｃ_i）′を手書き文字入出力共用表示装置３０か
ら入力する。この入力された手書き文字Ｉ_P（Ｃ_i）′を
もとに、手書き文字情報作成機構５３において対応する
手書き文字情報Ｉ（Ｃ_i）′を作成し、手書き文字学習
機構５１に渡す。手書き文字学習機構５１は、学習者の
手書き文字情報Ｉ（Ｃ_i）′と辞書から読み出した手書
き文字情報Ｉ（Ｃ_i）を比較し、一致あるいは比較的一
致していれば、音声合成機構５２を通して、その旨のメ
ッセージを音声出力装置２０より出力し、一方、一致し
ていない場合は、同様にその旨のメッセージを出力し、
また、不一致の箇所、書き順の誤った部分を手書き文字
入出力共用表示装置３０へ出力する。さらに、手書き文
字学習機構５１は、一致していない場合には手書き文字
パターン生成機構５４を起動し、該手書き文字パターン
生成機構５４において、辞書の手書き文字Ｉ（Ｃ_i）を
もとに正しい書き順で手書き文字パターンＩ_P（Ｃ_i）を
作成し、これを手書き文字入出力共用表示装置３０へ出
力することで、正しい書き順及び文字パターンを学習者
に教える。

【００１２】図３は、本発明で用いられる手書き文字情
報の表現例を示す。Ｉ_i（Ｃ_i）は、ｉ番目の手書き文字
情報で、Ｃ_iという文字コードを持つことを意味する。

【００１３】（Ｓ_i-1，Ｓ_i-2，・・・Ｓ_i-n）はストロ
ーク情報であり、利用者が線分を書き始めてペンを上げ
るまでを一つの線分（ストローク）として、一つの手書
き文字を構成するｎ個の線分について、個々の線分の長
さ情報（長さベクトル）を１番目から順に並べたもので
ある。即ち、要素Ｓ_i-j（ｊ＝１，２，・・・ｎ）はｊ
番目の線分の長さ情報を示している。(Ｐ_i-1・2，Ｐ
_i-2・3，・・・Ｐ_i-(n-1)・n）は相対位置情報で、一つの
手書き文字を構成するｎ個の線分の各相対位置関係を、
隣り合う線分、（ｊ−１）番目の線分とｊ番目の線分の
位置情報（角度情報）を要素Ｐ_i-(j-1)・jとして、これ
を１番目から（ｎ−１）番目まで順に並べて表わしたも
のである。このように、手書き文字情報を構成するスト
ローク情報と相対位置情報は、書き順と密接な関係があ
り、同一文字コードであっても書き順が異なれば、対応
する手書き文字情報の要素配列やその値は異ったものと
なる。

【００１４】図４は辞書の構成例を示す。辞書は、多く
の手書き文字について、一般に正規の書き順の手書き文
字情報Ｉ_i（Ｃ_i）と文字コードＣ_iの対応を付けたもの
で、１番地から順に２次記憶６０にあらかじめ格納され
ているものである。手書き文字情報を構成するストロー
ク情報Ｓ_i-j及び相対位置情報Ｐ_i-(j-1)・jの表現形式は
図３と同じである。２次記憶には、検索に便利なよう
に、例えば手書き文字の線分数の少ない順に格納してお
く。

【００１５】次に、図５に基づいて、本発明による手書
き文字学習の処理フローの一例を詳述する。

【００１６】学習者がキーボード入力装置１０より学習
対象文字コードＣ_iを入力すると（ステップ１０１）、
ＣＰＵ５０の手書き文字学習機構５１は、音声合成機構
５２を起動して該入力された文字コードＣ_iを渡す。音
声合成機構５２は、文字コードＣ_iに該当する文字の読
みを生成し、音声出力装置２０より音声出力する（ステ
ップ１０２）。なお、読みは、ひらがなで手書き文字入
出力共用表示装置３０の表示面の所定領域に表示して出
力することでもよい。一方、手書き文字学習機構５１
は、入力された文字コードＣ_iに対応する正規の書き順
（基本）の手書き文字情報Ｉ（Ｃ_i）を二次記憶７０の
辞書から読み出して保持しておく（ステップ１０３）。

【００１７】学習者は、音声出力装置２０から出力され
る読みを聴くか、あるいは、手書き文字入出力共用表示
装置３０に表示されるひらがなを見ながら、該当する手
書き文字Ｉ_P(Ｃ_i）′を手書き文字入出力共用表示装置
３０から入力する（ステップ１０４）。ＣＰＵ５０の手
書き文字情報作成機構５３は、手書き文字入出力共用表
示装置３０から入力された手書き文字Ｉ_P(Ｃ_i）′の座
標情報をもとに、学習者の書き順を反映したストローク
情報と相対位置情報からなる手書き文字情報Ｉ
（Ｃ_i）′を作成し、手書き文字学習機構５１に渡す
（ステップ１０５）。手書き文字学習機構５１は、学習
者の手書き文字情報Ｉ(Ｃ_i）′と辞書の手書き文字情報
Ｉ(Ｃ_i）を比較して距離を計算し（ステップ１０６）、
一致或いは一致に近いか判定する（ステップ１０７）。
ここで、距離計算は、学習者の手書き文字情報Ｉ
（Ｃ_i）′を構成するストローク情報（Ｓ_i-1，Ｓ_i-2，
Ｓ_i-n）′と相対位置情報（Ｐ_i-1・2，Ｐ_i-2・3，…Ｐ
_i-(n-1)・n）′、及び、辞書の手書き文字情報Ｉ（Ｃ_i）
を構成するストローク情報（Ｓ_i-1，Ｓ_i-2，Ｓ_i-n）と
相対位置情報(Ｐ_i-1・2，Ｐ_i-2・3，…Ｐ_i-(n-1)・n）の各
要素について、各々｜Ｓ_i-j~Ｓ′_i-j｜，｜Ｐ
_i-(j-1)・j~Ｐ′_i-(j-1)・j｜を順に求め（ｊ＝１，２，
…ｎ）、その総和（類似度と称す）を求めることで計算
する。

【００１８】手書き文字学習機構５１は、学習者の手書
き文字情報Ｉ（Ｃ_i）′が辞書の手書き文字情報Ｉ
（Ｃ_i）と一致あるいはそれに近い場合、音声合成機構
５２に指示し、音声合成機構５２において一致した旨の
メッセージを生成して、音声出力装置２０より出力す
る。同時に、必要なら手書き文字パターン生成機構５４
を起動し、該手書き文字パターン生成機構５４で辞書の
手書き文字情報Ｉ（Ｃ_i）をもとに基本の手書き文字パ
ターンを生成し、学習者の手書き文字と対比して手書き
文字入出力共用表示装置３０に表示する（ステップ１０
８）。一方、一致しない場合には、手書き文字学習機構
５１は同様に音声合成機構５２に指示し、音声合成機構
５２において不一致のメッセージを生成して音声出力装
置２０から出力し、同時に、距離計算結果に基づき、不
一致と判断されたストローク（これには書き順が誤った
部分も含める）を強調して手書き文字入出力共用表示装
置３０に学習者の手書き文字を表示する（ステップ１０
９）。さらに、手書き文字学習機構５１は、手書き文字
パターン生成機構５４を起動し、該手書き文字パターン
生成機構５４において、辞書の手書き文字情報Ｉ
（Ｃ_i）をもとに正しい手書き文字パターンを作成し、
正しい書き順で各ストロークを手書き文字入出力共用表
示装置３０に表示する。

【００１９】なお、上記説明で、一致あるいは不一致の
メッセージは、手書き文字入出力共用表示装置３０に表
示することでもよい。また、学習は、学習者のキーボー
ド入力装置１０からの学習対象文字コードの入力を待た
ずに、システムが自動的に学習対象文字の読み出力し
て、学習者に該当手書き文字の入力をうながすことでも
よい。

【００２０】次に、図６から図９により、手書き文字情
報を構成するストローク情報と相対位置情報の作成法の
一例を説明する。

【００２１】一般に手書き文字は複数の線分から構成さ
れる。便宜上、ここでは平がなの「い」を例にとる。平
がなの「い」の場合、例えば図６に示すように、線分数
は２である。まず、手書き文字情報を作成するために、
個々の線分が書かれている領域を一定の大きさに変換す
る。図６は、これを示したので、ここでは縮小の例を示
したが、入力された手書き文字が小さい場合には逆に拡
大する。続いて、図７に示すように、個々の線分を、複
数の点の集合として表わす。その際、全体の個数は一定
とし、線分の長さに比例して点の個数を振り分ける。こ
のようにして得られた点情報からストローク情報及び相
対位置情報を求める。

【００２２】図８はストローク情報の求め方を示した図
である。まず、文字の出発点を原点とするＸＹ座標系を
仮定し、個々の点の座標を求める（図８（Ａ））。次
に、線分を構成する隣り合う２点を始点・終点とするベ
クトルを想定し、線分を構成する全ベクトルを並べたも
のを、その線分の複合ベクトルとする。これを各線分に
ついて求める（図８（Ｂ））。

【００２３】図８（Ｂ）では、平がな「い」を構成する
左側の線分（線分１とする）に関しては、１₁₁＝（ｘ₁₁，ｙ₁₁），（ｘ₁₂，ｙ₁₂）１₁₂＝（ｘ₁₂，ｙ₁₂），（ｘ₁₃，ｙ₁₃）・・・１_1j＝（ｘ_1j-1，ｙ_1j-1），（ｘ_1j，ｙ_1j）を並べたＳ１＝｛１₁₁，１₁₂，・・・１_1j｝が複合ベクトルである。但し（ｘ₁₁，ｙ₁₁）＝（０，
０）である。同様に、右側の線分（線分２とする）に関
しては、Ｓ２＝｛１₂₁，１₂₂，・・・１_2j｝が複合ベクトルである。

【００２４】ストローク情報は、複合ベクトルを並べた
もので、図８の場合、Ｓ＝（Ｓ１，Ｓ２）で表わされる。一般的に文字コードＣｉを持つ文字のス
トローク情報はＳｉ（Ｃｉ）＝（Ｓ_i-1，Ｓ_i-1，・・・Ｓ_i-s(i)）＝［Ｓ_i-j］（ｊ＝１,・・・Ｓ（ｉ））と表現される。ここで、ｓ（ｉ）は文字Ｃ_iの線分の数
である。

【００２５】図９は相対位置情報の求め方を示した図で
ある。相対位置情報を求めるには、ストローク情報を求
める場合と同様に、最終的に得られた点情報を用いる
（図９(Ａ）)。この点情報を用い、一つの線分上の点か
ら他の線分上の隣り合う２点とを結ぶ線がなす角度を求
める（図９（Ｂ））。この角度は余弦定理などを用いて
求められ、余弦値として記憶する。例えば、図９（Ｂ）
において、平がら「い」を構成する左側の線分（線分
１）の出発点１と右側の線分（線分２）の最初の２点が
ない角度は、

【００２６】

【数１】

【００２７】で求まる。これを、線分１（１番目の線
分）の全ての点と、線分２（２番目の線分）の全ての隣
合う２点の間で求める。この余弦値を線分１に関して並
べてベクトルＰ_1・2＝（ｃｏｓθ₁₁，ｃｏｓθ₁₂，・・・ｃｏｓ
θ_1k，ｃｏｓθ₂₁，ｃｏｓθ₂₂，・・・ｃｏｓθ_jk）を作る。これが線分１から線分２を見たときの角度情報
である。平がな「い」は線分数が２であるため、この角
度情報Ｐ_1・2をそのまま相対位置情報とする。

【００２８】一般的に、一つの手書き文字がｎ個の線分
で構成されているとすると、その書き順に、１番目の線
分１から線分２を見たときの角度情報Ｐ_1・2、線分２か
ら線分３を見たときの角度情報Ｐ_2・3・・・と求め、最
後は線分ｎ−１から線分ｎを見たときの角度情報Ｐ
_n-1・nを求める。このとき、相対位置情報は、Ｐ＝（Ｐ_1・2，Ｐ_2・3，・・・Ｐ_n-1・n）となる。文字コードＣ_iを持つ文字の相対位置情報は、Ｐ_i（Ｃ_i）＝（Ｐ_i-1・2，Ｐ_i-2・3，・・・Ｐ
_{i-(s(i)-1)・s(i)}）と表現される。ここで、ｓ（ｉ）は文字Ｃ_iの線分の数
である。

【００２９】相対位置情報を、上記のように１番目と２
番目の線分の角度情報、２番目の線分と３番目の線分の
角度情報、・・・の集合とすることにより、従来の各線
分について他の線分全てに関して求めていたのに比べ
て、処理時間が短縮でき、また、辞書容量の軽減、作業
エリアの縮小が可能になる。

【００３０】なお、手書き文字情報を構成するストロー
ク情報と相対位置情報は、これまで説明したものに限定
される必要はない。例えば、相対位置情報は、各線分ご
とに、自分と他の線分の相対位置関係の組み合せをすべ
て求め、その集合とすることでもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、学習
者に手書き文字を入力させ、既に辞書に登録された正し
い書き順やパターン情報と比較して、誤り部分や正しい
書き順、正しい文字パターンを出力することにより、正
しい手書き文字の効率のよい学習が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施される手書き文字認識システムの
一例の構成図である。

【図２】本発明による手書き文字学習処理の概念とそれ
に関係するＣＰＵの機能構成を示す図である。

【図３】手書き文字情報の構成例を示す図である。

【図４】辞書の構成例を示す図である。

【図５】本発明による手書き文字学習処理を説明するた
めのフローチャートである。

【図６】手書き文字の具体例とその縮小例を示す図であ
る。

【図７】手書き文字の線分から点の列への変換を示す図
である。

【図８】ストローク情報の作成を説明する図である。

【図９】相対位置情報の作成を説明する図である。

【符号の説明】

１０キーボード入力装置２０音声出力装置３０手書き文字入出力共用表示装置４０印刷装置５０処理装置（ＣＰＵ）５１手書き文字学習機構５２音声合成機構５３手書き文字情報作成機構５４手書き文字パターン生成機構６０メモリ（ＲＡＭ）７０辞書格納用二次記憶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者曽根原登東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者伊藤剛東京都港区新橋６丁目１番11号株式会社エヌ・ティ・ティ・ピー・シーコミュニケーションズ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】個々の文字について、その手書き文字情
報と文字コードの対応を記憶した辞書を持ち、入力され
た手書き文字情報に対して辞書の手書き文字情報と照合
し、一致あるいは比較的一致するものに対応する文字コ
ードを出力する手書き文字認識システムによる手書き文
字学習方法であって、学習対象の手書き文字の読みを出力し、学習者が該読み
に対応する手書き文字を入力すると、該入力された手書
き文字情報と辞書に記憶された該当手書き文字情報とを
比較し、一致あるいは一致の度合が高い場合には、正し
く学習できたことを出力し、さもなければ、誤った部分
を出力することを特徴とする手書き文字学習方法。
【請求項２】請求項１記載の手書き文字学習方法にお
いて、正しく学習できない場合、辞書の手書き文字情報
にもとづいて、正しい書き順、正しい文字パターンを出
力することを特徴とする手書き文字学習方法。