JPS59792A - 図形認識方式およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、文字や図形など、いわゆる２次元パターンの
認識方式およびその装置に関するものである。本発明は
、関連する三つの先願発明（特願昭４７−５０７２０号
「図形認識装置」、特願昭５３−１００３７７号「図形
認識方式」および特願昭５４−１４１８３６号「パター
ン認識方式」）の改良に係るものであり、２次元パター
ンの認識精度の向上に寄与するものである。

本発明と関連する上記の３発明は、いずれも２次元スカ
ラパターンとして観測しｔ文字や図形などの２次元図形
に空間微分や、ストロークとその局所的接続関係の抽出
処理などの基本的な特徴抽出処理を加えて２個以上の特
徴量を２次元空間上の各々の位置で求め、これらの特徴
量を成分とする２次元ベクトルパターンを導き、この２
次元ベクトルパターンに公知の相関法を適用して未知パ
ターンの認識を行なうものである。これらの発明は、在
来の文字や図形を観測して得られる２次元スカラパター
ンにそのま＼相関法を適用する場合よりもパターン認識
手法として強力であるが、これらをさらに強力なものと
するには、上記２次元ベクトルパター７のベクトル成分
数に和尚する特徴の種類を有効に増やす必要がある。

本発明は、上述の立場から、従来においては文字や図形
のストローク成分のみに着目して抽出していた特徴を、
ストローク成分とストローク成分で囲まれ次背景図形（
す、下、自回形成分と呼ぶ）の両者から、お＼むね均質
な特徴抽出処理により相互に有効な特徴を抽出すること
によって、有効な特徴の種類、すなわち上記２次元ベク
トルパターンのベクトル成分数を、従来方式のお＼むね
２倍にすることを可能にするものである。

なお、ストローク成分を用いず、自回形成分のみから特
塗を抽出する方法も従来から知られている（文献：森、
他［場の効果法による特徴抽出、。

電子通信学会論文誌、　ｖｏｌ、　５７−Ｄ　、　ｐｐ
、　３０８−３１５゜１９７４　、および岡；「図形を
状態にもつセルオートマトンについて」、電子通信学会
論文誌、ｖｏｌ。

５９−Ｄ　、　ｐｐ、　５５３−５６０　、１９７６）
。ところが、これらの方法は自回形にのみ着目し、スト
ローク成分を実質的に利用していないのみならず、自回
形成分の抽出および表現が論理処理的であり、全体とし
て相関法とはなじみ難い内容になっている。

第１図は、−足の拡がりを有する表現領域で表現された
、ストローク成分ｌと自回形成分２とからなる２次元図
形の例を示したものである。第１図ＶＣは、ストローク
成分１と自回形成分２のほか、両者の境界３および表現
領域の境界を表わす仮想的な枠４も、併せて表示しであ
る。

できに挙げた先願に係る三つの発明のうち、前二者（特
願昭４７−５．０７２０号および特願昭５３−１００８
７７号）は、ストローク成分１およびその境界８ｖｃ着
目して細線化処理を行ない、第１図の２個の境界３と実
質的に等価な１個の中心線を求め、この中心線上の各点
とその隣接点との接続関係の有無を方向別（４方向〜８
方向）に求め、この方向別の接続関係の有無を２〜４個
の自由度を有するベクトルとして高次製微量の抽出を行
なっている。なお、この場合には、４方向〜８方向の接
続関係のうち、方向が同じで回きが反対になっている成
分、すなわち、注目点から見て上下あるいは左右の接続
関係などは、これらをそれぞれ同一成分とみなしている
。

一方、第三〇先願発明（特願昭５４−１４１３３６号）
は、第１図のストローク成分１と自回形成分２との境界
３を、空間微分によって各点で２成分のベクトルとして
求め、これをさらにベクトルとしての向きに応じて８成
分のベクトルに変換して高次製微量としている。この場
合には、最初に抽出する特徴としての境界３ｉｊ：、ス
トローク成分ｌと自回形成分２の両方に属すると見るこ
ともできるが、境界３の巨視的な形状は、先願発明の前
二者に例示されているストローク成分１から近似的に求
めた中心線と酷似した曲線が二重に画かれているだけで
あり、実質的にはストローク成分に着目して抽出しｌζ
初期特微量と同等の意味しか持たない。とくに、ベクト
ル成分ごとの相関値の和をベクトル間の相関値として用
いる公知の相関法を用いる場合には、次に示すように理
論的にも、中心線だけを用いることと、境界線だけを用
いることとはほとんど同等の効果しか有しないことを導
くことができる。

公知の相関法においては、２個の２次元ベクトルパター
ンｆｌ＋ｊ＋ｌとｇ（ｉ＋ｊ＋ｋ）−の相関値””＋ｇ
をっぎのように足義する。ただし、１とｊは位置を表わ
すパラメータ％にはベクトル成分を表わすパラメータと
する。

（１）式において’　Ｓｆ＋ＩＥ　の値は、２次元ベク
トルパターンｆ（ｉ、ｊ、ｋ）およびｇ（’ｒ　ｖ　ｊ
ｔ　ｋ）を座標（１１ｊ）について（λに、μｋ）だけ
同時に平行移動しても不変である。すなわち、ｘｇ（ｉ
＋λに、ｊ十μに、ｋ）　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・（２）相関値が有する（２）式の性質を利用
して、仮に第１図の境界３を表わすベクトルの向きをス
トローク成分の内側に向かうように定め、ストローク成
分の太さの半分だけ、境界３で求めたベクトルを平行移
動式せると、はソ第１図の境界３を表わすベクトルは、
ストローク成分１の中央に移動し、もしストローク成分
の太さが一定であるなら、元来ストローク成分の両側に
存在したストローク成分１と自回形成分２の境界３を表
わすベクトルは、ストローク成分１の両側からその中央
に移動し、ストローク成分１の屈曲部など、僅かな特殊
な部分を除外すると完全に一致する。しかも、ベクトル
のこのよう移動を行なっても、（２）式に示したように
相関値は不変であるので、従来方法では境界８を用いる
こと＼ストローク成分１の中心線を用いることの実質的
な差異はないことが結論づけられる。

第２図と第３図は、公知のストローク成分の方向と向き
をベクトルの成分とする２次元ベクトルパターンの相関
を利用するパターン認識方式の処理フローチャートを示
す。

第２図の処理フローチャートと第３図の処理フローチャ
ートの相違点は、２次元図形を観測して得られる２次元
スカラパターン（２次元スカラ関数）から、高次製微量
として２次元パターン上の各点で求める２個以上の成分
を有するベクトル量の求め方が、本質的ではないが、実
行上で多少異なっている点にある。

すなわち第２図の処理フローチャートでは、ベクトルの
各成分を線図形化処理によって導いたストローク成分の
中心線に相当する図形から、その中心線上の注目点と、
同じく中心線上の隣接点との接続方向（向きを捨象した
方向。原理的には方向の種類をいくら増やしても支障な
いが、実用的には直交する２方向、もしくは４５度の角
度で交叉する４方回が適している）によって区別する２
ないし４成分のベクトルを抽出している１、この場合、
ベクトルの方向は上記ストローク成分の接線方向と定め
ると、直観的Ｉ／Ｃ考え易い。ただし、ここで言うベク
トルの方向は、同じベクトルの他の成分を互いに区別す
るためのものである。従ってたとえば接線方向と足める
代！ｌｌに、これと直交する法線方向をベクトルの方向
と定めても、実質的処理内容および効果が同一であるこ
とは明らかである。

一方、第３図の処理フローチャートでは、観測して得ら
れた２次元スカシパターン上の各点で、高次特徴量とし
ての複数個の成分を有するベクトルを導くために、先に
挙げた先願発明（特願昭５４−１４１３３６　）に例示
されている空間微分を用いており、第２図の線図形化処
理１３と接続方向抽出処理１４の代りに、第３図では空
間微分による法線方向の抽出処理に相当する方向要素抽
出処理３３を行なっている。なお、この場合ｉｃ［スト
ローク成分１の境界３の法線方向でベクトルの成分、す
なわち高次特徴量の種類を区別するのが直観的であり、
先に挙げた先願例の場合には４５度づつ方向および回＠
が異なる８成分を用いている。しかし、既に述べたよう
に、ストローク成分ｌと出図形成分２の境界３を表わす
ベクトルは、それをストローク成分ｌの内側に向けて、
ベクトルの各成分ごとに定めた一定量だけ移動させるこ
とにより、実質的にストローク成分１の中心線と同等の
ベクトルになり、向きは捨象されて、その方向だけが意
味を有することになる。したがって、この場合にも実質
的に有効な高次特徴量の種類あるいはベクトルの成分数
は４個となる。

第４図は本発明に係る図形認識方式の一実施例を処理フ
ローチャートを用いて示したもので、第２図および第３
図に示した公知の処理方式との主要な相違は、一点鎖線
４８で囲まれた停止処理４６と伝播処理４７が新たに加
えられている点である。

この停止処理４６と伝播処理４７は、先に例示した、も
っばら出図形成分のみに着目して特徴を抽出する公知の
方法（文献二森、他「場の効果法による特徴抽出」、電
子通信学会論文誌、ｖｏｌ、５７−Ｄ　、　ｐｐ、　３
０Ｂ−３１，５、１９７４年、など）にも、類似の処理
を行なっている例が示されているが、本発明の特徴は第
１１図に例示したＪ：うに、本来同一の出図形成分２の
境界３と、ストローク成分１の境界３に、相互に独立で
はあるが処理内容は原則的に同一の局所的処理（すなわ
ち、停止処理４６と伝播処理４７）を繰返えし施すこと
により、両者の図形としての形状を変化させ、相互に異
なった形状として、相関法を適用した場合にそれぞれ有
効な特徴を抽出することができるようＫするものである
。

ここで注意すべきことは、前記（２）式などで示したよ
うに、伝播処理だりでは第４図のベクトル化処理４５で
抽出したベクトル成分（特徴）ｆ（１゜ｊ、ｋ）を座標
（１，、＋）について（λに、μｋ）だけ平行移動させ
ることに過ぎず、ストローク成分１の境界３と出図形成
分２の境界３を有効に分離・抽出したことにはならない
点である。すなわち、本発明で示すように伝播処理４７
によるベクトル成分の移動量を、個々の被処理バター／
である２次元図形の局所的形状、および個々の２次元図
珍内での複数の部位における高次特徴量（ベクトル成分
）の相互関係によって決足するような処理（本発明では
、このような処理を停止処理４６と呼ぶ）ＶＣよって異
ならしめるように制御することで、初めてストローク成
分１の境界３と出図形成分２の境界３を独立した特徴と
して有効に分離・抽出できることになる。

第４図の実施例に゛おいて、帳票４１．光電変換処理４
２、および位置・大きさ抽出処理４３は、光学的文字認
識装置（ＱＣ！Ｒ）などの分野で公知の形態および技術
である。大きさの正規化処理４４は、原則的に帳票４１
上の図形を観、測して得た２次元図形を表わすデータの
縦および横方向の拡がりを位置・大きさ抽出処理４３に
より検知して、予め股足した一足の拡がジを有する矩形
領域に、その縦および横の拡が！ｌｌが一致するように
、縦軸・横軸を独立に比例縮小（原理的には拡大しても
良い）する公知の手法（特願昭５３−１００３７７号、
前出）を用いる。

なお、大きさの正規化処理４４はベクトル化処理４５の
後、またはほけ処理５０の前など、第４図の処理フロー
チャートにおいて出来るだけ後の方に持って行った方が
、原図形の特徴を歪みなく抽出することができる。しか
し一般に正規化処理４４前のデータｔは、正規化処理４
４後のそれより大幅に大きいので、正規化処理４４を後
にすればするほど、全体として処理すべきデータ量が大
幅に増えてしまうことＫなる。

第４図の笑施例ではこの点を考慮して、正規化処理４４
をベクトル化処理４５の前に行なっているが、実際には
全体としての目的および費用などを考慮して、どの段階
で正規化処理４４を行なうのが妥当であるかを決冗すれ
ば良い。

第４図におけるベクトル化処理４５としては、線図形化
処理を利用する方法（特願昭４７−５０７２０号、前出
）および空間微分を用いる方法（特願昭５４−１４１３
８６号、前出）などのほか、種々の方法が公知となって
おり、原則的には観測して得られる２次元スカラパター
ンの局所的な変化量、もしくは大局的に見てこれと代替
し得る量（上記の線図形化処理を利用して求めたような
）、またはこれらと一意的に関連づけられる量であれば
どのようなものでも良いが、ここでは一種の空間微分で
もつとも彬純と考えられる方法を例として酸１明する。

ベクトル化処理４５では、大きさ正規化処理４４を施し
た２次元スカラパターンをｆ（’　＋　ｊ　）　＋スト
ローク成分１の境界３を表わすベクトルの第に成分をＵ
　ｋ（ｉ　＋　ｊ　）　Ｔ同じく自回形成分２の境界８
を表わすベクトルの第に成分をＶｋ（１，ｊ）として、
次の（３）式によりＵｋ（ｉ、ｊ）およびＶｋＤ＋ｊ）
を求める。

上記（３）式は、ｆ（ｉ　、　ｊ）　−ｆ（１＋λに、
ｊ十μｋ）≧０のときは、その値を”ｋ（’　ｒ　ｊ　
）の値として選択し、ｆ（ｉ、ｊ）−ｆ（ｔ＋λに、ｊ
十μｋ）〈０のときは５ｔｙｋＤｐｊ）＝０とするとい
う意味である。なおｓ　　ｆＣｌ、ｊ）−ｆ（ｉ十λに
、ｊ十μｋ）〉０　　のと′＠は、ｆ（１＋λに、ｊ十
μｋ）−ｆＤ＋ｊ）は負となるので、Ｖｋ（１，ｊ）−
〇　　となり、逆の場合には、７ｋ（’　＋　ｊ　）の
値としてで（１十λに、ｊ十μｋ）−ｆ（１，ｊ）が選
択される。

（３）式を用いることによって、変化の向きの違いを区
別して検出されたベクトル成分が、正負の相異により、
後述のほけ処理５０で打ち消し合って消滅するのを防止
している。

ただし、上記λにおよびμｋＶＣは第１表の値を用いる
。またＯ≦ｆ（ｉ＋、＋）≦Ｍ（正の有限値）と仮足す
る。

第１表 なお、上記（３）式からＵｋ（ｉ　＊　ｊ　）　（！：
　ｖｋ（’　ｅ　ｊ　）　ｕ共に非負であり、次の（４
）式の関係を成立させる性質がある。

Ｕｋ（１、ｊ）　＋Ｖｋ（ｉ　ｒ　ｊ）＝　１ｆ（１，
ｊ）−ｆ（ｉ十λに、ｊ十μｋ）ｌ　　・・・・・・・
・・・・・（４）さら’ｓ　Ｕｋ（’　＋　ｊ　）とＶ
ｋ（１，ｊ）は、ｆｋ（ｉ、ｊ）＝ｆ（ｉ、ｊ） −ｆ（１＋λに、ｊ十μｋ）　　　　・・・・・・・・
・・・・（６）と置いて、次のように表わすこともでき
る。

・・・・・・・・・・・・（力 ここで、以降の処理の直観的な理解を容易と丁ルア’ｃ
め、ｕｋ（１，ｊ）およびＶｋ（１，ｊ）のベクトルと
しての向きおよび伝播方向を、第２表のように定める。

第２表 なお、第１表において添字にはベクトルの成分番号とし
て表示しである。またベクトル化処理４５の具体的な手
法としては、第１表や第２表に例示したように斜め方向
（成分番号が偶数の場合）を考えに入れる場合は、特願
昭５４−１４１３３６号（前出）に例示σれているよう
な公知の空間微分の方法を用いる方がより効果的であり
、そのような方法を用いてもよいが、その場合には２次
元パターンの空間周波数成分のうち高周波成分の減衰が
本発明で例示した方法よりも著しいので、大きさ正規化
処理４４後の２次元パターンｆＤ、、＋）の位置のパラ
メータ（ｉ　、　ｊ）の分割点数を大きくしておくなど
の配慮が必要である。

次に、停止処理４６と伝播処理４７について説明するか
、説明の便宜上、伝播処理４７がら説明する。

伝播処理４７は複数回繰返して行なうので、第ｎ回目の
伝播処理４７の結果をＵｋ（”ｌ　（ｉ　ｔ　ｊ　）　
ｌ　ｖｋ（ｎ）（ｉ　、　ｊ）　　と書いて、その第１
の方法はっぎの（８）式で足義する。

ただし、Ｕｋｌｏ）（１、ｊ）＝Ｕｋ（ｉ　、　ｊ）　
、ｙｋ（ｏ）（１、ｊ）＝Ｖｋ（’　ｒ　ｊ　）　　と
し、（λに、μｋ）には第１表の値を用いる。

この伝播処理４７の第１の方法は、第２表のベクトル成
分の向きの方向に、各ベクトル成分を単位量だけ移動さ
せることに相当する。

伝播処理４７の第２の方法は、各ベクトル成分のうち直
交成分（第２表で成分番号が奇数の成分）については第
１の方法と同一であるが、斜向成分（第２表で成分番号
が偶数の成分）については、第２表の下段に示した伝播
方向のように、２方向に同じ量だけつ１す２重に伝播は
せる方法である。

ただし、この場合［２重に伝播坏止るのけ第１回目の伝
播処理４７だりで、第２回目の伝播処理４７以降では、
＠１回目の伝播処理４７で移動した方向にそれぞれ、そ
のまま伝播させる。（第１回目の伝播処理４７で直交す
る二つの方向へ同じ量だけ伝播させているので、以降の
伝播処理４７での伝播をそれぞれ１方向に絞っても、量
的には全体として２重に伝播したことになる） 次に停止処理４６について説明する。停止処理４６も伝
播処理４７と同様に、本発明の特許請求範囲内で多種の
方法が可能であるが、そのうち３種類の方法について具
体的に説明する。

停止処理４６の第一の方法は、方向が同じで向きが反対
の１対のベクトル成分（例えば第２表で成分番号が１と
５のベクトル成分の組）が同一座標点上に存在するとき
、あるいは上記１対のベクトル成分が互いに第２表の伝
播方向で示した方向（この場合は向きも考慮に入れる）
において隣接する一対の座標点上にそれぞれ存在すると
′＠（つまり、次に伝播を行なったときに互いにすれ違
ってしまって同一座標点上に存在できない場合）に、上
記１対の該当するベクトル成分の以降の伝播を停止する
。

この停止処理４６の第一の方法は、直観的には互いに反
対向きのベクトル成分の衝突による停止とみなすことが
できる。なお、との編合に停止させるベクトル成分の量
を、衝突したベクトル成分のうち量的に小さい方と等し
くシ、量的に大きい方のベクトル成分から小さい方のベ
クトル成分の量を差し引いたベクトル成分は停止処理４
６をせず、それ以降も伝播処理４７を続けることにすれ
ば、原図形もしくは大きさ正規化処理４４を行なった図
形が２値化されていなくても処理することができる。停
止処理４６の第一の方法で、衝突に−よって停止させる
ベクトル成分の組合せを第３表に示す。

第３表 第３表で記号（Ａ）と記入しであるベクトル成分の組合
せの衝突でのみ停止させる。記号（Ａ）の意味は、第５
図に示し友ように、水平凍たは垂直の対向するベクトル
成分が衝突する場合を意味する。なお、この停止処理の
第一の方法では、ベクトル成分として斜向成分（第２表
で偶数番の成分）を考えに入れると、例えば原図形が直
角２等辺３角形の場合のように衝突すべき対向成分が存
在しなくなって都合が悪い場合が生ずるので、ベクトル
成分として水平・垂直の成分（第２表で奇数番の成分）
だけを考慮する場合しか適用できない。したがって、第
５図で記号（Ｂｌとして表示した斜向成分の衝突は考え
ない。

停止処理４６の第二の方法における停止条件を第４表に
示す。

第４表 第４表においては、記号（ＡＪ　＋　（Ｂ）または（Ｃ
）が記入しであるベクトル成分間においてだけ停止処理
４６を行なうことを意゛味する。第４表の３種の記号（
Ａ）。

（Ｂ）および（０）の意味は、第６図に示すように入射
ベクトル成分６１と対同ベクトル成分の向きが１８０度
異なり、かつその向きが水平ま友は垂直方向の場合に記
号（Ａ）を、入射ベクトル成分６２と対向ベクトル成分
の向きが１８０度異なり、かつその同＠が斜め方向の場
合に記号（Ｂ）を、入射ベクトル成分６１または６２と
苅回ベクトル成分の向きが１３５度異なる場合に記号（
Ｃ１を用いて区別している。このように停止処理４６の
停止条件を区別して用いたのは、本質的ではないが具体
的な手法の上で、多少の相違が出て来るためである。

実際の停止処理４６では、第４表の条件が成立するベク
トル成分の対が同一座標点上に存在するか、互いの伝播
方同上の隣接座標点上に存在する場合に、両ベクトル成
分のうち餡：的に小さい方に相当する量を関連する両ベ
クトル成分とも該当する座標点上で停止させる。

また、この第二の停止処理方法においては、対同ベクト
ルのうち斜向成分については、隣接座標点間ですれ違う
ような場合にも、その隣接座標点で停止させるようにし
てもよい。

なお、この際に、第４表の停止条件で停止の対象とする
ベクトル成分には、七ｔし以前の停止処理４６によって
停止しているものも含めるものとする。

停止処理４６の第三の方法の停止条件を第５表に示“°
　　　　　第す表 表中に用いた記号は、上記第二の方法の場合と同様に、
第７図に示すような意味を持たせである。

具体的な停止処理も上記第二の方法の場合と同様で、互
いに直交するベクトル成分間での停止をも含んでいる点
だけが界なっている。この直交ベクトル成分間での停止
を第５表では記号（Ｅ）で示しである。

以上に述べた停止処理４６によって、ストローク成分Ｕ
ｋ（１，ｊ）　　と出図形成分Ｖｋ（１，ｊ）　の間に
成立ってい之平行移動の関係、し友がって前述の（２）
式に示した相関値の同一性が乱されるようになジ、認識
のための特徴としての有効性が確保され、全体として有
効な特徴の種類が増加されることになる。

なお、以上に述べ友ベクトル化処理４５．停止処理４６
、および伝播処理４７によって導かれる２次元ベクトル
パターンの成分数（特徴の種類）は、最初に行なうベク
トル化処理４５および停止処理４６の内容によって異な
るか、実用的にけベクトル化処理４５を水平・垂直方向
についてのみ行ない、停止処理４６として第一の方法を
用いた場合がもつとつ少なく、ストローク成分について
２個、白シ１形成分について２個の合計４個になる１、
この場合、形式的ＶＣはこの２倍のベクトル成分数が得
られるが、停止処理４６の第一の方法を用いた場合、互
い［１８０度向きの異なるベクトル成分がお＼むね同一
の座標点上で、同量だけ停止することになるので、相関
法で利用する限ρ、同きの相違は有効な特徴としては利
用できず、結局利用でさる有効なベクトル成分数として
は４個となる。

一方、本発明を適用して得られる実用上渚大のベクトル
成分数は１６個である。これは、ベクトル化処理４５を
水平・垂直・斜め方向の８方回で行ない、停止処理４６
として第二または第三の方法を適用した場合で、この場
合ＶＬはストローク成分および出図形成分についてそれ
ぞれ８個のベクトル成分が得らする。ただし、白い背景
に黒く書かれた文字のようにストローク部分の太さが２
次元パターンとしての形状や意味に重要な意味をもって
いないような図形を対象とする場合には、ストローク成
分についてはベクトルの向きを捨象し、向きが互いＶＣ
ｉｓｏ度異なるベクトル成分を２次元パターンとして加
え合わせ友ものを新たなベクトル成分とすることにより
、実用上の支障なくストローク成分の成分数を４個とす
ることができる。

したがって、この場合の実用的なベクトル成分数はスト
ローク部分について４個、出図形部分について８個で、
合計１２個となる。

次に第４図の実施例において、停止処理４６と伝播処理
４７を完了させるか否かの判断４９は、これらの処理の
繰返し回数を予め設定しておくか、あるいは停止処理４
６の際にそれ以上伝播処理４７丁べきベクトル成分が残
っているか否かを適当な手段で検知することによって行
ない、伝播処理４７ｔｊべきベクトル成分が残っていな
かったら、次の伝播処理４７を行なわすＩＩＩけ処理５
０に移行させるようにすればよい。

次に、第４図の実施例におけるほけ処理５０は、前出の
先願発明（＃ｌｆｉ昭５３−１００３７７号）などで公
知のガウス形のフィルタ関へ数Ｂ（ｒ、ｅ）と、上記停
止処理４６および伝播処理４７によって導いた２次元ベ
クトル関数の各成分を表わ″ｊ２次元関数ｆｋ（’　＋
　ｊ　）、（ただし、ｋは第に成分を表わすパラメータ
、１とｊＦｉ座標のパラメータとする）との畳み込みを
用いて行なう。具体的には、次の（９）式の計算を行な
う。

なお、ぼけ処理５０は２次元関数ｆｋ（ｉ　＋　ｊ　）
を空間周波数領域で見た場合に、その高周波成分を減衰
させるために行なうものであるので、類似の効果が得ら
れるものであればガウス形以外の他のフィルタ関数、た
とえば計算が単純で済む矩形状（ｒと８が原点′ｆ：含
む有限の矩形領域内にある場合だけ非負の一足１直をと
９、その他の場合は０となる関数）のフィルタ関数を用
いても良い。

次に、第４図の実施例において、類似度計算５２は、予
め適当な手段で用意した、認、ｉ！ｉｉ！丁べき未知図
形にステップ５０のほけ処理を施して得られるデータと
お＼むね同一の表現形式の標準バター／との類似度を求
める処理であり、標準パターン５１をＦ（ｔ）（１，ｊ
、ｋ）（以下、必要ないがぎりＦ（／ｌ＝（Ｆ、　（′
）　、　Ｆ２　（′）ｒ・・、Ｆｋ（ｔ）、・Ｆｋ（ｚ
ｌ　）と書く）、未知図形にぼけ処理５０寸での処理を
施し′Ｃ得られ之データＧ（１，ｊ＋ｋ）＝Ｇｋ（１，
；ｌ）をＧ””　（Ｇ１　＋　０１　＋・・＋　Ｇｋ　
＋・・Ｇｋ）と書くとして、標準パターンＦ（、Ｊと未
知図形Ｇとの類似度ＢＧｆ７１を、次の（ｉｏ）式より
求める。

ただし、 （Ｆ（ｚ）　、　Ｇ　）　＝Σ（Ｆｋ（ｔ）、Ｇｋ）（
Ｆｋ（ｔ）、　Ｇｋ）；ΣΣＦ（７１（１，ｊ、にン　
ｘａ（ｉ、ｊ、ｋ）ｊ ＩＩ　Ｆ（’）　１１　＝　（ＦＣ’）　、　Ｆ（ｔｌ
　）全１ＩＧ１１＝（Ｇ、Ｇ）÷ なお、上記（Ｆ（′）　、　Ｇ　）は、適当な数の組ｗ
ｋ：に＝１　、２　、・・、Ｋを用いて、次の（１９式
より求めても良い。

（Ｆ　”　＋　Ｇ　）　＝　Ｘ　Ｗｋｘ　（Ｆｋ”　＋
　Ｇｋ）　　　−−（１１）なお、上記の（１０１式お
よび０１）式において、パラメータには２次元ベクトル
関数の第に成分を、パラメーターおよびｊは２次元座標
を表わすものとする。また、ここで述べたステップ５２
における類似度計算の方法は、２次元ベクトル関数間の
類似度の足義として、前出の先願発明（特願昭５３−１
００３７７号）と本質的には同一であり、公知の方法で
ある。

次に、第４図の実施例において、最大値検出６３は原則
的に前段の類似度肝Ｗ、５２において、Ｌ個の標準パタ
ーンＦ（ｔ）；　ｎ−１、２、・・、Ｌの各々と、未知
図形Ｇとの間で求めたＬ個の類似度５ｋ４ｚ）　；　Ｉ
。

−１、２、・・、Ｌの中から最大である類似度ｓＧ（Ｍ
ｌを求め、該当する標準パターンＦＣＭ）が代表するカ
テゴリをもって、未知図形Ｇのカテゴリと認識スる換え
てもよい。

第４図の実施例において、最後の認識結果出方５４は該
システムの利用目的に応じて、ステップ５３で決足され
急認識結果を符号または映像の形で、フロッピーディス
クのような記憶媒体、他の情報処理システムあるいは出
力装置などに出力する処理であり、公知の技術である。

第８図に、以上に述べ次第４図の実施例により、実際の
２次元図形を処理し友場合の主要な過程を示す。

第８図において、スカラ図形７１は、大きさ正規化処理
４４が施された手書数字″′０″の形状を示す。次のス
トローク成分７２と自回形成分７３は、ベクトル化処理
４５を施して導いたもので、ここでは方向の種類は水平
・垂直方向のみで斜め方向は求めていない。したがって
、ベクトル成分数はストローク成分７２および自回形成
分７３とも４個である。なお、図に示したＵ１〜Ｕ？　
ｌおよびＶ、〜ｖ７などの記号は、（３）式および第２
表のそれと一致させである。

第８図において上から３段目の図形は、一番左側のグル
ープ７４が停止処理４６と伝播処理４７によって求めた
ストローク成分の停止成分、同じく左から２番目のグル
ープ７５が自回形成分の停止成分である。なお左から３
番目のグループ７６は、自回形成分７３のうち、第１図
の仮肋枠４から発生させ友仮想的な自回形成分との衝突
によって停止した部分であり、この部分全考慮すること
により若干の認識性能の改善を期待できるが、実用上は
この部分を無視してもよい。第８図の最下段の図形は、
左からストローク成分の停止成分７４にほけ処理５０を
施したもの、同じく自回形成分の停止成分７５にぼけ処
理５０を施したもの、および仮想枠成分の停止成分７Ｂ
ｉ／ｉ：はけ処理を施したものである。

第９図は上記図形認識方式を実行する本発明に係る図形
認識装置の一実施例としての文字認識装置のブロック図
を示す。

本実施例では全体としての制御を主制御部８０が行ない
、主制御部８０灯主制御装＠（ＭＰＵ）８１、主記憶装
置８２および入出力制御部８３からなり、内部バス８４
によって相互に接続されている。入出力制御部８３には
、第４図の処理フローチャートの各処理ステップ、もし
くはこれらの処理ステップを必要に応じて分割あるいは
まとめた処理を実行する処理回路１００〜７００か、外
部バス８５ケ経由して複数個接続されている。主記憶装
置８２には文字認識装置全体の制御プログラムや開織処
理の制御１０グラムなどのナチか、必要に応じて認識結
果の編集などに使用する各種のデータが格納される。

第９図の実施例において、帳票４１は第４図の処理フロ
ーチャートにおける帳票４１と同じものである。光電変
換部１１０は帳票４１を走査してその局部的な光学的反
射率％または吸収率を２値あるいは多値の逐次的なディ
ジタル電気信号に変換し、位置・大きさ検出回路１００
に送る。位置・大きさ検出回路１００は、位置・大きさ
検出処理として、検出子べ！！２次元図形（この場合は
文字）全囲む最小の矩形領域の位置と大きさを検知して
、外部バス８５を通じて大きさ正規化処理回路２００に
送る。

大きさ正規化処理回路２００は、位置・大きさ検出回路
１００で検知芒れた上記位置と大きさのデータ全骨けて
、該当する２次元図形を、原則的に予め設足した一足の
大きさのタト形状の作業領域いっばいの大きさとなるよ
うに縮小する。なお、この際、光電変換＄１１０より出
力された帳票４１上の２次元図形を表現するディジタル
電気信号は、いったん主記憶装置８４に書き込まれてい
るものとする。

ベクトル化処理回路３００は、大＠芒正規化処理回路２
００で処理されたスカラ表現の２次元図形のデータに、
空間微分に相当する処理を施してストローク成分と白図
形成分の２組の２次元ベクトルパターンを表現するデー
タに変換する。このベクトル化処理回路３００は、少く
とも２個のデータ全一時的に貯えるレジスタと、このレ
ジスタに貯えた数値の差金正負の符号を含めて計算する
機能金偏えている。停止処理回路４００は、ベクトル化
処理回路８００で生成された２組の２次元ベクトルパタ
ーンを表わすデータの各々に、停止処理４６をＪＡＹと
ともに、伝播処理４７を行なうべきデータが残っている
か否かを検知し、それが残っている場合ＶＣは伝播処理
回路４５０に送る。伝播処理回路４６０は、ストローク
成分と白図形成分の２組の２次元ベクトルパターンの各
ベクトル成分ごとに、予め足めた一足の座標軸方向［１
メツシユずつデータを移動させる機能を持っている。な
お、この伝播処理４７はすでに述べたように、第１回目
に限り特足のベクトル成分（斜め方向のベクトル成分）
を、２つの座標軸方向に同じ量だけそれぞれ移動式せる
ようにするため、伝播処理４７０回数を記憶する機能も
併せもっている。上記各組の２次元ベクトルパターンご
とに、１回の伝播処理４７が完了したら、対応するデー
タ全停止処理回路４００に送シ返し、停止処理４６と伝
播処理４７金繰り返す。停止処理４６と伝播処理４７の
完了は、上記各組の２次元ベクトルパターンごとに、前
記の停止処理回路４００に備えられた伝播処理４７を行
なうべきデータが残留しているか否かを検知する機能で
判断する。

ぼけ処理回路５００は、停止・伝播処理４８が完了した
データを受けて、２組の２次元ベクトルパ゛ターンの各
ベクトル成分ごとに（９）式に示した埋は処理５０を実
行する。

類似度計算回路６００は、ぼけ処理５０を施した２組の
２次元ベクトルパターンと、同一データ形式で予め類似
度計算回路６００内または主記憶装置８４内に貯えられ
ている各カテゴリ当り少くとも１組の標準パターンデー
ｊ１５１の各々とから、００）式の割算を行なって類似
度５Ｇ（Ａ＋を求める。類似度計算回路６０００機能は
、主として２組のデータ列の積和を計算する乗算器の機
能と、この乗算器に標準パターンデータ５１を供給する
記憶装置の機能とによって決足されるので、これらの乗
算器と記憶装置は必要に応じて並列化する等の手段で高
速化する必要がある。

さらに、入力図形の認識を行なうには、次に複数個の類
似度ＳＧ（″）二ｌ＝１，２．・・、Ｌ　の中から最大
類似度ＳＧ（Ｍ）を求める必要があるが（第４図の最大
値検出５３）、この処理は主処理装置８１上でソフトウ
ェア的に行なっても良いし、必要に応じて類似度計算回
路６００内に最大値検出回路を設けて高速化を図るよう
にしても良い。

出力回路７００は、認識結果全本実施例の利用形態に応
じて、予め設定した符号もしくは画像の形で上位システ
ム、外部記憶装置あるいけ画像出力装置に伝達するため
のインタフェース回路である１、以上に述べたように本
実施例を構成する個別の機能処理回路は、公知の技術に
より容易に設計・製作することができる。そのため、す
でに述べたように本発明は停止処理回路４（川と伝播処
理回路４５０ヲ付は加えるだけで、従来手法（既出、特
願昭５　：（−１００３７７号）において抽出可能な有
効特徴種類（２次元ベクトルパターンのベクトル成分数
）全お＼むね２倍にすることができる。これによって、
本発明が手書文字の認識装置に適用されたような場合に
は、未知文字を精度良く認識できるようになるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

Ｗ、１図は本発明の説明で用いる図形概念の説明図、第
２図は本発明と関連する先願のパターン認識方法の処理
フローチャート、第３図は同じく先願の他のパターン認
識方法の処理フローチャート、第４図は本発明に係る図
形認識方式の一実施例を示す処理フローチャート、第５
図は停止処理４６の第一の方法全示す概念説明図、第６
図は停止処理４６の第二の方法を示す概念説明図、第７
図は同じく停止処理４６の第三の方法を示す概、を説明
図１、第８図は第４図の本発明の実施例で実際［２次元
図形を処理した場合に生成・変換されるデータの様子を
示す説明図、第９図は本発明に係る図形認識装置の一実
施例を示す文字認識装置のブロック図である。 第１図 第２図 第３図 第２１図 第５図 第６図 （＋）　　　　（２） 第７図 （１）、　　　　　　　　　　（２） 第：、３図 ス沖つ１図形 手続補正書（自発） 昭和５８年８月２日 特許庁長官　若杉　和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第９９７４８号 ２、発明の名称 図形認識方式およびその装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　　東京都小金井市本町１−５−１１氏名　　　
　　安　１）道　夫 ４、代理人　〒１０１ 住所　　東京都千代田区鍛冶町２−８−６ニユーサンビ
ル４階Ｔｅｌ　０３（２５６）２６２５（１）　　明細
書の発明の詳細な説明の欄６、補正の内容 （１）明細書第３４頁第８行目から同第１３行目にかけ
て［第８図の最下段の・・・・・・・・・・・・もので
ある。」とあるのを、「第８図の最下段の図形は、左か
ら１番目のグループ７７がストローク成分の停止成分７
４にぼけ処理５０を施したもの、２番目のグループ７８
が同じく自回形成分の停止成分７５にぼけ処理５０を施
こしもの、また３番目のグループ７９が仮想枠成分の停
止成分７６にぼけ処理を施こしたものである。」と補正
する。 （２）明細書第３４頁第１３行目と第１４行目との間に
次の文章を挿入する。「つまり、第８図はベクトル化と
して斜め方向を考慮しないで、水平・垂直方向のみ行な
い、これに伝播処理を施こし、第３表に示す停止条件に
よる第一の停示処理方法を適用した場合の過程と、ぼけ
処理までの結果を示す。 次に、第１Ｏ図は手書き数字「０」に対して、ベクトル
化として斜め方向を考慮して第２表のように、水平およ
び垂直方向の他に斜め方向のベクトル成分を求め、伝播
処理も第２表のように斜め方向についても行なうととも
に、第５表に示す停止条件による第三の停止処理方法を
適用して計算機によるシュミレータによって得られた結
果を示すものである。つまり、第１０図において、７０
が観測対象となった元の手書き数字「０」を示し、２段
目の図形ｆ１〜ｆ＋６は、左側のグループ７２がストロ
ーク成分について空間微分を施しベクトル化したもの、
また右側のグループ７３が白図形成分について空間微分
を施しベタ１ヘル化したものを示す。第１０図の上から
３段目は、これにそれぞれ伝播処理と第５表に示す条件
の停止処理４６とを施こした結果を示す。４段目は、ス
トローク成分については向きの違いを考慮することは実
際上意味がないので、３段目の左側のグループ７４を整
理しまとめたものを示す。 第１１図は、手書き数字「０」〜「９」について第２表
のような斜め方向を考慮した伝播処理と第５表に示す停
止条件を適用して得られた第１０図の第４段目に相当す
るぼけ処理までの結果を示したものである。ただし、一
番左側の第１列目は、手書き数字を示し、第３列目はス
トローク成分に関する処理結果Ｆｌ−Ｆ４を仮想的に加
えて示したもの、また第４列目は白図形成分に関する処
理結果Ｆ５〜Ｆ１２を仮想的に加えたもの、さらに第２
列目は第３列と第４列を仮想的に加えたものすなわちＦ
１〜Ｆ１２を全て加えたものを示す。この第２列目を見
れば本発明を適用した場合の情報抽出状態がいかに良好
であるか一目瞭然である。 上記第１０図および第１１図は大きさ正規化処理４４を
行なわない生のデータを直接処理した結果を示す。これ
に対し、第１２図は大きさ正規化処理４４を行ないかつ
１００個のサンプルの平均をとったものを処理した場合
の第１Ｏ図４段目に相当する結果すなわち標準パターン
５１に使われるデータを示す。 また、第１３図は手書き漢字に本発明を適用した場合の
第１１図第１列目から第４列目までに対応する結果を示
すもので、一番左側がストローク成分についての処理結
果の総和、第４列目が白図形成分についての処理結果の
総和、そして第２列目が第３列目と第４列目を加えたも
のを示す。」 （３）明細書第４０頁第１３行目に「・・・・である。 」とある次に、次の文章を挿入する。「また、第１０図
は斜め方向を考慮し第３の停止処理方法を用いた実施例
を適用して手書き数字「０」を処理した場合に生成・変
換されるデータの様子を示す説明図、第１１図は同じく
手書き数字「０」〜「９」について処理を行なった結果
得られたデータを示す説明図、第１２図は標準パターン
に使われるデータの一例を示す説明図、第】３図は本発
明を適用して手書き漢字を処理した結果の一例を示す説
明図である。 １・・・・ストローク成分、　　２・・・・白図形成分
、３・・・−境界、　４・・・・仮想枠。」（４）本補
正書に添付した第１０図〜第１３図の図面を追加する。 第１ ３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　２次元平面上に表現される原２次元図形を２次
   元スカラ関数として観測し、観測され友上記２次元スカ
   ラ関数を表現する座標面、もしくはこれを拡大あるいは
   縮小した座標面の各点で、少くとも２以上の方向につい
   て上記２次元スカラ関数値の変化を、その変化の向きを
   区別して各々の方向と向きに対応する高次状態量として
   検出し、上記座標面の各点で検出した複数個の高次状態
   量を、上記関数値の変化の向きと関連させて２組に分割
   し、各々の組ごとの各高次状態量ごとに固有の単位量の
   微小移動を行ない、該微小移動の前後に、座標面上の各
   点および隣接点上の予め定めた２以上の高次状態量の相
   対関係が一定の条件を満たすとき、その相対関係に対応
   して一定の規則により導いた新たな高次状態量を上記座
   標面と関連して検出し、検出された新島次状態量をベク
   トル成分とする２次元ベクトルパターンと、予め用意さ
   れ九これと同一表現形式の複数個の標準パターンとを比
   較して、原２次元図形のカテゴリを決定することを特徴
   とする図形認識方式。
2. （２）上記図形認識過程において、観測された２次元ス
   カラ関数あるいは２次元ベクトル関数の関数値を２値化
   もしくは量子化する処理と、上記２次元スカラ関数ある
   いは２次元ベクトル関数が表現する図形の座標面におけ
   る拡が夕をお＼むね一定に揃える大きさ正規化処理と、
   上記２次元スカラ関数あるいは上記２次元ベクトル関数
   にフィルタ関数との畳み込みを施″ｊはけ処理とを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の図形認識
   方式。
3. （３）２次元平面上に表現式れる原２次元図形を２次元
   スカラ関数として観測する観測手段と、該観測手段によ
   り観測された上記２次元スカラ関数を表現する座標面、
   もしく社これを拡大、あるいは縮小した座標面の各点で
   、少くとも２以上の方向について上記２次元スカラ関数
   値の変化を、その変化の向きを区別して各々の方向と向
   きに対応する高次状態量として検出する手段と、上記座
   標面の各点で検出した複数個の高次状態量を、上記関数
   値の変化の向きと関連させて２組に分割し、各々の組ご
   との各高次状態量ごとに固有の単位量の微小移動を行な
   う手段と、上記微小移動の前後に、座標面上の各点およ
   び隣接点上の予め定めた２以上の高次状態量の相対関係
   が一足の条件を満たすとき、その相対関係に対応して一
   定の規則により導いた新たな高次状態量を上記座標面と
   関連して検出する手段と、検出された新高次状態量をベ
   クトル成分とする２次元ベクトルパターンと、予め用意
   されたこれと同一表現形式の複数個の標準パターンとを
   比較して原２次元図形のカテゴリを決定する手段とによ
   り構成されたことを特徴とする図形認識装置。
4. （４）　　前記観測手段により観測された２次元スカラ
   関数あるいは２次元ベクトル関数の関数値を２値化もし
   くｉｊ景子化する手段と、上記２次元スカラ関数あるい
   は２次元ベクトル関数が表現する図形の座標面における
   拡がりをお＼むね一定に揃える大！！さ正規化手段と、
   上記２次元スカラ関数あるいは上記２次元ベクトル関数
   にフィルタ関数との畳み込みを施すぼけ処理手段とを含
   むことを特徴とする特許Ｒ青水の範囲第３項記載の図形
   認識装置。