JPH1021396A - 画像の方向パターン抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被識別文字の輪郭線が曲線等の場合でも的確
な方向パターンとして抽出する。 【解決手段】 輪郭線を構成する各黒画素が有する方向
成分を各個に検出し、検出した方向成分に従って輪郭線
画像の方向パターンを抽出する。また、方向成分の検出
対象となる黒画素を着目画素とし、上記着目画素と、こ
の着目画素の前後の黒画素との各接続パターンから着目
画素の方向成分を検出する。従って、曲線状の輪郭線の
方向パターンを的確に抽出でき、また画素の方向成分を
簡単に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手書き文字等の被
識別文字を認識する文字認識技術に関し、特に被識別文
字の輪郭線を構成する各画素の方向パターンを抽出する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に文字認識を行う場合は図９に示す
認識処理フローに従った手順で行われる。即ち、まず前
処理ステップＳ１において、認識されるべき被認識文字
の原画像からノイズ成分を除去する。次いで方向パター
ン作成ステップＳ２において、ノイズ成分が除去された
被認識文字の原画像から輪郭線画像を得て、この輪郭線
画像を各画素に分割し、文字情報を有する黒画素または
文字情報を有しない白画素の２値画素として構成する。
そして、黒画素または白画素の各画素からなる２値画像
から方向パターンを抽出する。

【０００３】ここで方向パターンの抽出方法としては、
得られた輪郭線画像の各画素を抽出したい方向に走査し
て、３つ以上の連続した黒画素が走査されればこれらの
黒画素を当該方向パターンとして振り分けることにより
方向パターンを作成する。こうして方向パターンが抽出
され作成された後で、次の正規化ステップＳ３では、そ
の作成された方向パターンを有する画像が予め定められ
た大きさの正方形枠内に収まるようにその画像の各方向
パターンを一定の比率で拡大または縮小変換する。

【０００４】こうして正規化処理された画像について、
次の特徴ベクトル作成ステップＳ４では、その正方領域
（即ち、正方形の領域）を例えば８×８の各小領域に等
分割し、各小領域の黒画素数から方向特徴ベクトルを生
成する。そして、続く大分類ステップＳ５では、上記ス
テップＳ４で求めた入力文字（被認識文字）の方向特徴
ベクトルに対し、予め設けた辞書のベクトルの中で距離
の近いベクトルを有する候補文字を距離の近いものから
順に複数抽出する。この距離計算は、式（１）に示す４
−近傍距離（４−ｎｅｉｇｈｏｒ−ｄｉｓｔａｎｃｅ）
と呼ばれる一般的な計算法を用いて演算される。

【０００５】即ち、 ｄ4 （（ｉ、ｊ），（ｈ，ｋ））＝｜ｉ−ｈ｜＋｜ｊ−ｋ｜ （１） （但し、（ｉ、ｊ）は入力文字の座標値、（ｈ，ｋ）は
辞書内の文字の座標値） その後、次の詳細分類ステップＳ６では、精緻なパター
ン（例えば、別に３２×３２次元の特徴ベクトルを用意
する）を用いて詳細比較を行うことで最終的な文字識別
を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方向パ
ターン抽出処理では各画素を所定方向に走査した場合に
黒画素が３つ以上連続して走査されたときにこれを文字
パターンとして抽出しているため、被識別文字の輪郭線
が曲線であるような場合は、輪郭線を構成する各黒画素
のうちパターンとして抽出されない黒画素が多くなると
いう欠点があり、従って的確な文字識別を行うことがで
きないという問題があった。

【０００７】即ち、図８の斜線部に示すような黒画素を
有する文字パターンがある場合、この画像を図中の矢印
方向で走査すると、黒画素が３個以上連続するようなパ
ターンは存在せず、従ってこのような画像からは方向パ
ターンを抽出することができない。従って本発明は、被
識別文字の輪郭線が曲線であってもこれを的確に方向パ
ターンとして抽出することにより正確な文字識別を行う
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、被識別文字の輪郭線画像を構成する
各画素に基づいて輪郭線画像の方向パターンを抽出する
場合、輪郭線画像を構成する各黒画素が有する方向成分
を各個に検出し、検出された方向成分に従って輪郭線画
像の方向パターンを抽出するようにした方法である。従
って、本方法により曲線状の輪郭線の方向パターンが的
確に抽出される。また、方向成分の検出対象となる黒画
素を着目画素とし、上記着目画素と、この着目画素の前
後の黒画素との各接続パターンから着目画素の方向成分
を検出するものである。従って、黒画素の方向成分を簡
単に検出できる。また、１つの黒画素の方向成分として
複数の方向成分を許容する。従って、手書き文字特有の
傾いた線や曲線を方向パターンに的確に反映できる。ま
た、各黒画素の方向成分を記憶するテーブルを設け、テ
ーブルの内容に従って輪郭線画像の方向パターンを抽出
する。従って、輪郭線画像の方向パターンを簡単に抽出
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明を適用した装置の構成を示
すブロック図である。同図において、本装置は、ＣＰＵ
１、タッチパネル２、タッチパネルの下面に形成された
ＬＣＤ３、メモリ４、及び辞書メモリ５からなる手書き
文字入力装置である。ここで、タッチパネル２上の例え
ばＡ点からＢ点までの間を、図示しない入力ペンにより
押下しながら移動させると、ＣＰＵ１はこの間の入力ペ
ンの移動軌跡を複数の座標値としてタッチパネル２を介
して入力する。そして、メモリ４にそのＡ点からＢ点ま
での線分を記憶すると共に、ＬＣＤ３の対応部分にその
線分を表示する。このようにしてペン入力に基づく手書
き文字をＬＣＤ３に表示することができる。

【００１０】また、こうしてメモリ４に記憶されかつＬ
ＣＤ３に表示された手書き文字について、ＣＰＵ１は以
下に示すような各処理を行い、その処理結果と辞書メモ
リ５内に記憶された各字種とを比較することで、その手
書き文字がどの字種に該当するかを認識する。即ち、こ
の場合ＣＰＵ１はまず被識別文字である入力文字（手書
き文字）からノイズ等を除去して滑らかな文字とする前
処理を行う。その後、図２（ａ）に示すこの原画像から
図２（ｂ）に示すような輪郭線画像を得て、その輪郭線
画像を例えば６４×６４の各画素に分割する。

【００１１】そして、その輪郭線を構成する全画素（黒
画素）について、それぞれ各画素が有している方向成分
を検出する。即ち、輪郭線を構成する任意の黒画素に着
目し、その着目画素と、その着目画素の前後の黒画素と
の接続パターンから、着目画素の方向成分を検出する。
図３はこのような黒画素の方向成分の検出状況を示す図
である。

【００１２】ここで、図３において、斜線部分の画素ａ
〜ｃは輪郭線を構成する黒画素を示し、斜線部分以外の
画素は白画素であるとする。そして、着目画素をｂ、そ
の前後の黒画素をそれぞれａ，ｃとすると、輪郭線は、
黒画素ａから水平に着目画素ｂに入り、さらに着目画素
ｂを通って右上がり方向にある黒画素ｃに達することか
ら、着目画素ｂでは、水平方向成分と右上がり方向成分
の２つの方向成分を有することが分かる。そしてこれら
２つの方向成分が着目画素ｂの方向成分として検出され
る。

【００１３】ＣＰＵ１は、輪郭線の方向パターンを抽出
する場合、輪郭線上の全ての各黒画素について、各黒画
素毎に順次方向成分を検出し、検出した各黒画素の方向
成分に基づき輪郭線の方向パターンを抽出する。また、
図３に示す検出方法で検出された各黒画素の方向成分
を、メモリ４にテーブルとして記憶し、輪郭線の方向パ
ターンの検出の際に用いることも可能である。

【００１４】図４及び図５は、メモリ４に記憶される上
述のテーブルであり、各黒画素はその前後の画素に接続
される２つの接続パターンに応じた方向成分を有してい
る。ここで、黒画素の方向成分としては、上述した水平
方向成分と右上がり方向成分の他に、図４、図５に示す
ように垂直方向成分と右下がり方向成分があり、従って
合計４つの方向成分がある。このうち、１つの黒画素と
しては、これらの４つの方向成分のうち図中の○印で示
す２つの方向成分が許容されるようになっている。

【００１５】ＣＰＵ１は、輪郭線の方向パターンを抽出
する場合、輪郭線上の全ての各黒画素について上述のテ
ーブルを参照しながら各個に方向成分を検出し、検出し
た各黒画素の方向成分に基づき輪郭線の方向パターンを
抽出する。このようにして、図６（ａ）に示す原図形
（輪郭線画像とする）から、図６（ｂ）に示す水平，垂
直，右下がり及び右上がりの各方向パターンが作成され
る。

【００１６】一方、それとは別に図６（ａ）の原図形か
ら線間隔を求めて、図６（ｃ）に示すような線密度情報
を得る。ここで原図形を８×８の領域に分割するが、こ
のときの各領域の線密度が上記線密度情報と同一の密度
となるように分割線の位置を決定する非線形正規化処理
を行う。図６（ｄ）はその非線形正規化処理の結果を示
す図である。そしてこの分割線の位置を示す非線形正規
化情報をもとにそれぞれの方向成分に対して非線形写像
を行い、図６（ｅ）のような処理結果を得る。

【００１７】こうしたＣＰＵ１による非線形正規化処理
の終了後、ＣＰＵ１は非正規化処理された画像につい
て、８×８の各小領域に等分割し、各小領域の黒画素数
から方向特徴ベクトルを生成する。そして、生成された
方向特徴ベクトルに対し、辞書メモリ５内の辞書のベク
トルの中で距離の近いベクトルを有する候補文字を距離
の近いものから順に複数抽出し、抽出された候補文字と
入力文字とをさらに詳細に比較することで、最終的な文
字識別を行う。

【００１８】図７（ａ）は本発明の方向パターン抽出方
法による文字認識実験の結果を認識率（％）で示した図
である。実験に際しては、電子技術総合研究所のＪＩＳ
第１水準手書き漢字データベース（ＥＴＬ９Ｂ：平仮名
７１字種、ＪＩＳ第１水準漢字２９６５字種）のうち２
００個のデータセットを用い、そのうち１０個のデータ
セットの番号を図７のＮＯ．２，ＮＯ．２２，・・・で
表している。また、辞書作成用の学習データとしては、
上記２００個のデータセットのうち、奇数番号の１００
個のデータセットを用いた。なお、図中の１位，３位，
・・・は、このデータセットが辞書から候補文字として
選択されたときの順位を示す。また、図７（ｂ）は従来
の方向パターン抽出法による実験結果を示し、サンプル
として図７（ａ）と同一のデータセットを用いている。

【００１９】ここで、本文字認識実験に際し、正規化に
ついては上述した非線形正規化を用い、方向特徴ベクト
ルの生成や辞書データとの比較の際の距離計算法等につ
いては従来から行われている一般的な方法を用いるよう
にした。これは、図７（ｂ）にその実験結果を示す従来
方式の場合も同様である。本発明の方向パターン抽出法
による図７（ａ）の実験結果と、従来方式による図７
（ｂ）の実験結果を比較すると、何れのデータセットに
おいても本発明の方向パターン抽出法を用いた場合の方
が文字認識率が向上していることが分かる。

【００２０】このように本発明では、入力文字の輪郭線
から方向パターンを抽出する場合、輪郭線を構成する全
画素について各画素自身の有する方向成分を検出するよ
うにしたので、曲線状の輪郭線の方向パターンを的確に
抽出できる。また、画素の方向成分を検出する場合、そ
の画素を着目画素とし、その着目画素の前後の画素の接
続パターンからその着目画素の方向成分を求めるように
したので、簡単な方法で画素の方向成分を検出できる。
また、黒画素に対し複数の方向成分を許容することによ
り、手書き文字特有の傾いた線や曲線について的確に方
向パターンに反映できる。また、各黒画素の方向成分を
記憶するテーブルを設け、テーブルの内容に従って輪郭
線画像の方向パターンを抽出するので、輪郭線画像の方
向パターンを簡単に抽出できる。なお、この実施の形態
では手書き文字の例について説明したが、ＯＣＲで読み
取った文字データなど、ビットマップデータであればど
のようなデータであっても構わない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
識別文字の輪郭線画像を構成する各画素に基づいて輪郭
線画像の方向パターンを抽出する場合、輪郭線画像を構
成する各黒画素が有する方向成分を各個に検出し、検出
された方向成分に従って輪郭線画像の方向パターンを抽
出するようにしたので、曲線状の輪郭線の方向パターン
を的確に抽出できる。また、方向成分の検出対象となる
黒画素を着目画素とし、上記着目画素と、この着目画素
の前後の黒画素との各接続パターンから着目画素の方向
成分を検出するようにしたので、黒画素の方向成分を簡
単に検出できる。また、１つの黒画素の方向成分として
複数の方向成分を許容するようにしたので、手書き文字
特有の傾いた線や曲線を方向パターンに的確に反映でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】 本装置で認識処理される原画像及びこの原画
像の輪郭線画像を示す図である。

【図３】 本装置における画素の方向成分の検出状況を
示す図である。

【図４】 画素の接続パターンと画素の方向成分との関
係を示すテーブルである。

【図５】 画素の接続パターンと画素の方向成分との関
係を示すテーブルである。

【図６】 輪郭線パターンの抽出状況及び非線形正規化
処理の状況を示す図である。

【図７】 本発明による文字認識結果と、従来方式によ
る文字認識結果の各状況を示す図である。

【図８】 従来の輪郭線パターン検出状況を示す図であ
る。

【図９】 従来の文字認識過程を示す認識処理フローで
ある。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…タッチパネル、３…ＬＣＤ、４…メモ
リ、５…辞書メモリ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被識別文字の輪郭線画像を構成する各画
   素に基づいて前記輪郭線画像の方向パターンを抽出する
   画像の方向パターン抽出方法において、 前記輪郭線画像を構成する各黒画素が有する方向成分を
   各個に検出し、検出された方向成分に従って前記輪郭線
   画像の方向パターンを抽出することを特徴とする画像の
   方向パターン抽出方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記方向成分の検出対象となる黒画素を着目画素とし、
   前記着目画素と、この着目画素の前後の黒画素との各接
   続パターンから着目画素の方向成分を検出することを特
   徴とする画像の方向パターン抽出方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 １つの黒画素の方向成分として複数の方向成分を許容す
   ることを特徴とする画像の方向パターン抽出方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、 各黒画素の方向成分を記憶するテーブルを設け、テーブ
   ルの内容に従って前記輪郭線画像の方向パターンを抽出
   することを特徴とする画像の方向パターン抽出方法。