JPS5921075B2 - 点字検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は盲人用の点字紙を読取つて、計算機などの情報
処理機械に入力する場合に必要な技術である、点字の凹
凸パターンを光学的に検出し、その中から必要な情報の
みを抽出する方法に関するものである。

点字は第１図に示すように、１〜６の６つのポジション
を単位とし（これを点次用語でマスと呼ぶ）、各々のポ
ジションに凸点があるかないかによつて、凸点があれば
論理’“１゛、なければ論理゛“０゛としてコードを形
成している。

これを点字コードと呼んでいる。同一のマス内において
、１と４の中心点間の距離を横点間距離、１と２の間の
距離をたて点間距離、４の点と隣のマスの１の点の間の
距離をマス間距離、３の点と下の行の１の点との間の距
離を行間距離と呼んでいる。１行には最大３２マス、１
頁には１７〜２４行の情報を入れるのが標準である。

このように１枚の点字紙に入れることができる情報量が
、点字のマスの大きさ（これは触読性の良さに影響する
）によつて制限されているので、限られたスペースを有
効に利用する目的で両面点字紙と呼ばれるものが普及し
ている。両面点字紙は第２図に示すように、行間を利用
して裏面にも打点することによつて、１枚の紙に入る情
報を片面点字紙の約１．５倍にしたものである。

両面点字紙は凸点２１と凸点２２（裏面では凸点）が行
ごとに交互に配置されているが、指で触つて読む場合は
凸点２２は感じないので問題はない。ところが光学的に
陰影を検知して読む場合は凸点２１と凸点２２を判別す
ることができず、従来行なわれている光学的読取方法で
は両面点字紙は読取ることができなかつた。本発明は、
光学的に凹凸を検知し、光の陰影とハイライトを利用し
て点の凹凸を判別し、片面点字紙も両面点字紙も区別な
く読取ることが出来る方法を提供するものである。

以下実施例によつて詳細に説明する。点字作成具によつ
て作成された点字紙の点は、表側が凸点で裏側が凸点に
なつている。

第３図Ａに示すように凸点２２に対して斜め右上から光
２６を照射すると、光が当たらない部分に影２１ができ
、光がほぼ垂直に当たる部分にはハイライト部２８が生
じる。同図Ｂは各部の照度レベルを示したものであわ、
標準レベル（点字紙の平面部）より上側のレベルが明か
るいハイライト部分であ勺下側が暗い影部分である。第
３図Ｃに示すように凸点２１に対して同じ方向から光を
照射した場合も影の部分２７とハイライトの部分２８が
生じる。同図Ｄは凸点２１に光を照射した時の各部の照
度レベルを示したものである。図Ｂ．！ｌ：Ｄを比較す
ると、光の照射方向に対してハイライト部２８と影２７
のでき方が逆になつていることがわかる。本発明は、こ
の性質を利用して凸点２１と凹点２２を区別し、両面点
字紙を読めるように工夫したものである。次に具体的に
説明する。点字の情報は、点があるかないかという、１
（ある）と０（ない）の情報であるから、このような情
報を扱う場合は、すべてデイジタル的に扱つた方が容易
である。

まずデータを入力するための走査方法とサンプリング方
法について述べる。

走査は点字紙の短辺方向を主走査方向とし、長辺方向を
副走査方向としている。このような走査方法は、指で点
字を読む方向と同じであ抵以後の認識処理が簡単になる
。また点の大きさが１．２〜１．５０ｍぐらいであるこ
とから走査密度を３本／ｍとした。ふつうの点は走査線
３本以上の幅を持ち、潰れた点などもピツクアツプでき
る。サンプリングも同様に、主走査方向に３本／Ｍｎの
密度で行なつている。この値は、横点間の距離とマス間
の距離をサンプリング点の数の差で区別できる値として
選んだ。このように走査方法とサンプリング方法を決め
ると、あたかも点字紙上が、縦横１／３１１Ｉ［１間隔
の格子で仕切られたように考えられ、点影やハイライト
部の大きさは格子の数で表現させ点間やマス間の間隔は
サンプル点や走査線の数として数値で表現できる。

以後数値による表現によつて説明する。いま説明を簡単
にするために第５図に示すようなすべてのポジシヨンに
打点してある両面点字紙を対象として考える。

このパターンは、もつとも判別が難しいので、説明の一
般性は失なわれない。この点字紙に対して、第４図およ
び第５図に示す方向で紙に対して斜め上方約４『から光
を照射して出来る影とハイライトについて考える。第６
図Ａは第５図の両面点字紙を走査し、サンプリングして
読んだ情報のうち破線で囲まれた縦１列の部分に相当す
る。ドツト部分６１が影であ）、斜線部６２がハイライ
ト部に相当する。図の左端に凹点、凸点の区別と便宜的
にａ−ｈの番号がつけてある。この図からも明らかなよ
うに、凹点も凸点も影とハイライトが交互に出現するが
、出現順序が異なつている。そして、凹点から凸点へ変
わる部分（凹点ｃと凸点ｄ）は、両方の点のハイライト
がくつつき、凸点から凹点へ変わる部分（凸点ｆと凹点
ｇ）は、両方の点の影がくつついている。このようなパ
ターンから凸点または凹点のみを切出すことができれば
、両面点字紙を片面点字紙と同様な方法で読取り認識す
ることが可能となる。次に凹点のみを切出す方法を順を
追つて述べてゆく。

もちろん凸点のみを切出すことも類似の方法で可能であ
る。（１）ハイライトの情報を副走査方向に１走査線分
だけ大きくする。

（第６図Ｂ）光の紙に対する照射角度にも依存するが、
ハイライト情報６２は影情報６１に比べて縦方向（副走
査方向）に薄い。

そして、点が破損している場合は、第３図からも容易に
想像できるように、ハイライト情報は出にくくなること
がある。したがつて、まずハイライト情報６２が影情報
６１と同等の大きさになるように前処理をほどこして補
償しておく。これは１走査線前の情報と現走査線でピツ
クアツプした情報の論理和を新情報とすることによつて
行うことができる。（２）影情報６１を４走査分だけ遅
延させる。

（第６回Ｃ）点の大きさは基底部に｝いて１．０〜１．
５Ｉｍ程度であるので、１つの点の影情報６１とハイラ
イト情報６２も点の直径とほぼ同じぐらい離れて検出さ
れる。

（光を４０度近傍から照射した場合）この距離は走査線
３本〜５本に相当するので、４走査線を基準として影情
報６１を遅延させれば、凹点の影情報６１とハイライト
情報６２は、ほぼ時間的に同タイミングとな虱一方凸点
の影情報６１と・・イライト情報６２はますます離れて
しまう。ただし凸点においては、前の点の影情報と下の
点のハイライト情報が重なるという不都合を生じる。（
第６図Ｂ，Ｃに訃いて点ｄの影とｅのハイライトおよび
点ｅの影と点ｆのハイライトの時間的な重なシがある）
小さな点に｝いては、走査線４本の遅延は大きすぎるが
、それは１で述べた前処理によつて補償されている。

大きな点では遅延が不足であるが、もともと点が大きい
ので、ハイライト情報６２も影情報６１も大きく、多少
のずれは問題とならない。（３）影情報とハイライト情
報の論理積をとる。

２で述べた処理によつて影情報６１とハイライト情報６
２の時間的なタイミングは、ほぼ等しくなつたので、両
情報の論理積を求めれば、第６図Ａ（７）ｃとＤ，ｆと
ｇで生じたような点のくつつきはなくな）、点の形を大
きく損うことなしに分離される。

（第６図Ｄ参照）以上の操作によつて凹点は分離された
が、第６図Ｄの点Ｅ，ｆのように凸点の１つ前の点の影
と下の点のハイライトが重なることによつて生じる不要
な点も同時に分離されてしまう。

その理由は、第１図で述べた縦点間の距離が２，０〜２
．５［１１ｎであ低走査線７本〜８本に相当し、ちよう
ど影情報とハイライト情報の距離の２倍となつているこ
とから、影情報のみさらに４走査線遅らせると下の点の
ハイライト情報と重なるためである。次にこの不要な点
を取）除く方法を述べる。（４）不要な点を規則によつ
て消去する。

点の情報は、影情報とハイライト情報が必ずペアになつ
ているので両方の情報を使用して規則によつて不要な点
を判別することができる。

第７図によつてその方法を述べる。第７図では影情報を
ハイライト情報を９、両情報の論理積を●でモデル化し
ている。もちろん、これらの情報は第６図で示したよう
に複雑な形をしているが、説明の都合上簡単にモデル化
し、また第６図Ｂの前処理は省略してある。第７図Ａは
凸点（２点分）に対して光を照射した時のもので、上か
らハイライト７１、影７４２の順に情報が並ぶ。

影７２だけ４ライン遅延させると、下の点のハイライト
７１と上の点の影７２が重なシ、論理積を取ると不要な
点７３が生じる。この時生じた点７３の中心から上に１
１走査から１２走査の間には必ずハイライト情報が存在
するはずである。一方、第７図Ｂに示すように凹点の場
合には最初に影情報７２、次にハイライト情報７１の順
に出現し、影情報７２のみ４ライン遅延させてハイライ
ト情報７１と論理積を取つて生じた情報７３の中心から
上に１，〜１２走査の間にはハイライト情報が存在する
ことはない。したがつて１，および１１２の値を適当に
選べば、必要な点と不要な点を区別することができる。
縦点間距離が、２〜２．５ｎＩ０１であることから、１
，＝６、１２＝８としている。この方法を使用して第７
図Ｃのように凸点が複数個（図ではＰ，，Ｐ２，Ｐ３の
３つ）連続した場合について考えてみる。この場合はま
ず、Ｐ，の影７２Ｐ，とＰ２のハイライト７１Ｐ２の論
理積でできた点情報７３Ｐ１Ｐ２の上、１，〜１２走査
問にハイライト７１Ｐ１があるので、この点７３Ｐ，Ｐ
２を消去する。Ｐ２の影７２Ｐ２とＰ３のハイライト７
１Ｐ３の論理積によつて生じた点情報７３Ｐ２Ｐ３の上
１１〜１２走査にも、点Ｐ２によつて生じたハイライト
情報７１Ｐ２が検出されるので同様に点７３Ｐ２Ｐ３を
消去する。このようにして不要な点は次々と消去する。
次に同図Ｄのように凹点が複数個続いて並んでいる場合
について考える。まずＱ１の影と７２Ｑ，とハイライト
７１Ｑ，の論理積によつてできる点情報７３Ｑ１の上、
１，〜１２走査には・・イライトがないので、この論理
積によつて生じた点情報７３Ｑ１は消去せず、Ｑ，のハ
イライト情報７１Ｑ，を消去する。Ｑ２の影７２Ｑ２と
ハイライト７１Ｑ２の論理積によつて生ずる点情報７３
Ｑ２の上１，〜１２走査には、もともとＱ１のハイライ
ト７１Ｑ１があつたが、これはすでに消去されているの
でもはや存在しない。したがつてＱ２の影７２Ｑ２とハ
イライト７１Ｑ２の論理積による情報７３Ｑ２を消去せ
ず、Ｑ２のハイライト情報７１Ｑ２を消去する。点Ｑ３
も同様にして論理積によつて生じた点７３Ｑ３は消去さ
れない。このようにして、影とハイライトの論理積によ
つて生じた情報は、不要なものは消去され、必要なもの
は消去されないので、論理積によつて生じた点情報は凹
点のみの情報を表わしていることになり、凹点と凸点を
判別することができる。次に上に述べた（１）〜（４）
の方法を実現するための回路構成について説明する。

第８図と第９図がその構成である。まず第８図から順を
追つて述べてゆく。Ｓ，〜Ｓ４は（２）で述べたように
影情報４走査分だけ遅延させるためのデータバツフアで
あり、４つのシフトレジスタ構成のメモリである。各メ
モリで１走査分の情報をデイジタル信号として記憶し、
サンプリングクロツクが入るごとに１ビツトずつデータ
をシフトしてゆく。Ｓ，の入力からＳ４の出力までに丁
度４走査分の遅延が得られる。Ｈ１〜Ｈｌ２は・・イラ
イト情報に対する１２走査分の遅延メモリであ）、Ｓ１
〜Ｓ４と同様な構成である。オアゲート３０は、上記１
で述べた前処理を実現するものであり１ハイライト情報
の入力信号と１走査前のハイライト情報の論理和を取る
ことによつて、ハイライトの点情報を副走査方向に拡大
している。アンドゲート３１は（３）で述べた前処理を
ほどこしたハイライト信号と４走査遅延した影信号の論
理積を取る回路である。回路プロツク３２は消去用バツ
フアと呼んでいるもので６個のシフトレジスタ構成のメ
モリであ）、各々８ビツトの情報を蓄積する。

各々のメモリはＨ，〜Ｈ，の遅延用メモリと直列に接続
されていてサンプリングクロツク＋８個のクロツクでド
ライブされている。消去用バツフア３２の内容は外部か
らの消去信号によつてりセツトすることができる。３３
はハイライト情報検出用のバツフアメモリであう、８ビ
ツトのシフトレジスタ構成のメモリ３本がそれぞれＨｌ
Ｏ−Ｈｌ２に接続されている。

各８ビツトメモリの中心部の４ビツトはオアゲート３４
に接続されておシ、どれか１つのビツトが論理１であれ
ばオアゲート３４の出力（ハイライト情報検出信号）が
得られる。第９図においてＰ，〜Ｐ，はシフトレジスタ
構成のメモリであシカスケードに接続されていて、サン
プリングクロツクで駆動される。

このメモリは第８図のゲート３１の出力信号である。影
情報とハイライト情報の論理積データを各メモリに１走
査分ずつ蓄積し、全部で７走査分を蓄積する。Ｐ，〜Ｐ
，の出力信号はそれぞれ８ビツトのシフトレジスタ構成
のメモリＭ１〜Ｍ，へ接続されて、．：マトリツクスメ
モリ４０を構成している。８ビツトメモリ群の各ビツト
を図のようにＭｉｊ（１＝１〜７、ｊ？１〜８）とする
と、これらのビツトは第１０図に示すようにマトリツク
スを形成していることになる。

このマトリツクスは、１クロツク ｔどとに右に移動し
、１走査ごとに下に移動しながら紙面上を走査してゆく
。すなわち、このマトリツクス内では時間情報が平面情
報に変換されていることになる。点情報はこのマトリツ
クスの中に完全に含まれる大きさであるから、このマト
リツクスで紙面上を走査してゆくと、必ず影情報とハイ
ライト情報の論理積で生じた点情報が、マトリツクスの
中心に位置する時点がある。第１１図はその時の状態を
図示したもので、Ａ．は点情報の大きさが横偶数×縦奇
数の場合、Ｂは横奇数×縦偶数の場合である。後者の場
合は左寄）下寄）を中心とする。４１は、このように点
情報が中心に位置した時に出力信号を出す回路で、ゲー
ト回路で構成されている。

アンドゲート４２はオアゲート３４の出力であるハイラ
イト情報検出信号が論理１のときは出力を出さず、論理
０のとき出力を出す。ハイライト情報検出信号が、この
時点で論理１ということは第７図Ａによつて説明したよ
うに、影信号とハイライト信号の論理積によつて生じた
点情報がマトリツクスの中心に位置した時、中心点の上
方６〜８走査にハイライト情報が位置していることに相
当するので回路４２は点情報を出力しないわけである。
またこの時点でハイライト情報検出信号が論理０という
ことは、第７図Ｂの状態に相当するので、点出力信号を
出す。そしてこの信号を使用して消去用バツフア３２の
内容を消去する。これは第７図Ｄによつて説明したよう
に、点の中心が確認されしかもそれが必要な点であれば
ハイライト情報を消去するという論理を回路によつて実
現したものである。消去用バツフア３２は横８×縦６の
マトリツクスで構成されているので、ハイライト情報よ
ジ大きく、完全に消去される。これまで両面点字紙を対
象として読取方法を述べてきたが、片面点字紙の場合は
凹点のみしかなく、全く同様な方法で読取れることは原
理上明らかである。

以上述べた方法によつて凹点の点情報（の中心）のみが
、アンドゲート４２の出力として得られた。

アンドゲート４２の出力信号を処理してコンピユータに
読込むことによつて点字を第１図で説明したコードとし
て認識することができる。処理方法の１例を第１２図、
第１３図によつて簡単に説明する。５０は、１点ずつ入
つてくる点の中心情報を１行分だけ蓄積し横方向のライ
ン（１，４の点列、２，５の点列および３，６の点列）
を整列する回路である。

第１３図は、１マスについて図示したものであるが、整
列回路５０に入力される点は第１３図Ａに示すように横
方向、縦方向に揃つていない。整列回路５０は第１３図
Ａを同図Ｂのように横方向に整列するわけである。５１
は第１３図Ｂをさらに同図Ｃのように縦方向にも整列す
る回路である。

５２はマイクロコンピユータであ虱第１３図Ｃのように
縦にも横にも整列されたデータを、縦方向（すなわち１
，２，３の点列または４，５，６の点列）に１列ずつ読
取り、横点間距離によつてデータをマス分離し、点字コ
ードとして認識する。

このように点字コードにしておけば、それを仮名に変換
したわ一般の情報処理機械などに適用して幅広い点字情
報処理を行なうことができる。最後に本発明の特長をま
とめておＫＯ Ｉ光学的方法によつて高速に点字紙を読取り、処理する
ことができる。

１１両面点字紙も片面点字紙も区別なく同じ方法によつ
て読取ることができる。

１１１影情報と一・イライト情報の両方を使用している
ので、ハイライト情報が存在しないノイズ（たとえば鉛
筆による落書、黒いゴミなど）は除去できるため、認識
率が向上する。

ＪＶマイクロコンピユータを使用したコンパクトな装置
で高い認識率を得ることができる。

（実施例では新しい両面点字紙を対象として９９．９％
以上の読取認識率が得られた。

）

【図面の簡単な説明】

第１図は点字のコードを説明したもの、第２図は両面点
字紙について説明したもの、第３図は点の光学的検出原
理を示したもの、第４図は読取の走査方法と光の照射方
向を図示したもの、第５図は両面点字紙の点の配置を示
したもの、第６図は第５図の１部を光学的に検出した結
果と、それの処理方法を図示したもの、第７図は凹点と
凸点の判別原理を図示したもの、第８図と第９図は点字
を読取つて処理する回路の構成を示したもの、第１０図
はマトリツクスの構成、第１１図はマトリツクス内で点
の中心を求める方法を示したもの、第１２図は認識の前
処理を行ない認識する方法をプロツク図で示したもの、
第１３図は第１２図の各プロツクで行なう操作を図示し
たものである。 ２１・・・・・・凸点、２２・・・・・・凹点、２６・
・・・・・光、２７・・・・・・影、２８・・・・・・
ハイライト、６１，７２・・・・・・影情報、６２，７
１・・・・・・ハイライト、３０，３４・・・・・・オ
アゲート、３１，４２・・・・・・アンドゲート、３２
・・・・・・消去用バツフア、３３・・・・・・バツフ
アメモ１八 ４０・・・・・・マトリツクスメモリ、４
１・・・・・・ゲート回路、５０，５１・・・・・・整
列回路、５２・・・・・・マイクロコンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 点字紙に斜め方向より光を照射して順次走査し、点
   字上に生じる陰影およびハイライトを時系列の電気信号
   に変換し、この電気信号の陰影信号またはハイライト信
   号のいずれか一方を所定時間遅延させて他方の信号との
   論理積を抽出し、この論理積の中心から所定の走査数前
   の位置に遅延させない方の信号がないときに前記論理積
   を点字情報として検出することを特徴とする点字検出方
   法。 ２ ハイライト情報を予め副走査方向に１走査数分だけ
   大きくした特許請求の範囲第１項記載の点字検出方法。 ３ 光の照射角を約４０°、遅延量を４走査数分とした
   特許請求の範囲第１項記載の点字検出方法。