JPS60230281A - 文字識別装置 - Google Patents

文字識別装置

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JPS60230281A
JPS60230281A JP59084080A JP8408084A JPS60230281A JP S60230281 A JPS60230281 A JP S60230281A JP 59084080 A JP59084080 A JP 59084080A JP 8408084 A JP8408084 A JP 8408084A JP S60230281 A JPS60230281 A JP S60230281A
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Yasuo Hongo
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/75Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
    • G06V10/751Comparing pixel values or logical combinations thereof, or feature values having positional relevance, e.g. template matching

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Character Discrimination (AREA)
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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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、固体カメラなどの光学センサを用いた刻印
文字、成形文字、印刷文字などの各種の文字の読取りま
九は識別装置に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
従来、この種の装置としては、例えば定点サンプリング
法を使った読取装置が知られているが、これには次のよ
うな欠点がある。
(1) 文字の品質が評価しにくい。つまり、文字の切
れ量および汚れ量の定義がない。
(2)学習時に、対象とする文字種についてすべて学習
しなければならない。つまり、学習しない文字について
杜、誤読する可能性が高い。
〔発明の目的〕
この発明れ、識別対象となる文字の学習が簡単にでき、
文字品質が悪いものについても誤読するおそれの少ない
文字読取りまた社識別装置を提供することを目的とする
〔発明の要点〕
この発明は、学習により文字辞書としてコアビットマト
リックス(Bo)とマスクビットマトリックス(BM)
を作成して辞書メモリに登録したのち、未知文字のビッ
トマトリックスと登録された辞書との間で文字切れ距離
(Do)と文字汚れ距離(DB)とをめ、それらの距離
が最小で、しかも文字品質として許容できる辞書文字を
未知文字の読取りまた状識別結果として出力するようk
したものである。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第1All!
を紘画僧処理プpセッサの異体例を示すブロック図であ
る。第1図において、lは識別対象、2紘テレと(TV
)カメラ、3は2g化回路、4は特徴抽出回路、5は画
像メモリ、6は画像処理プロセッサ、7は辞書メモリ、
8は距離データメモリ、9鉱制御プロセツサ、10は入
出力インタフェイス回路である。
識別対象10文字をTV左カメラで撮像して、そのビデ
オ信号(2a)を2値化回路3で2値化する。2@化信
号<sa)#i、特徴抽出回路4において幾何学的な画
像情報(4a)として抽出され、画像メモリ5にDMA
 (Direct Memory Access )モ
ードで記憶される。画像処理プロセッサ6社、画像メモ
リ5から画像データ(5a)を読み出して文字の辞書(
7a)を作成し、辞書メモリ7に登録する。制御プロセ
ッサ9紘、画像処理プロセッサ6に処理指令(9b)を
与え、未知文字について文字切れ距離(8,)および文
字汚れ距11jI(8b)を計容させる。制御プロセッ
サ9は、距離メそす8に書かれた距離データ(8c)を
もとにして未知文字がどの文字であるかを判定し、その
結果(9a)を人出力インタフエイス10を通じて外部
へ出力する。また、文字読取装置状、外部から学習指令
(10a)または判定指令(10b)を受けると、制御
プロセッサ9杜画像処理プロセッサ6にその旨の指令を
与えて処理を実行させ、その結果をインタフェイスを通
じて外部へ知らせる。
処理プロセッサ6は、第1A図に詳細に示されるように
連結性解析部60、文字切り出し部61、ビットマトリ
ックスメそり62、ビットマトリックス累積部63、コ
アビットマトリックス作成部64、マスクビットマトリ
ックス作成部65、太め処理回路66、細め処理回路6
7、文字切れ距離演算回路68gよび文字汚れ距離演算
回路69等より構成される。なお、第1A図の51は特
徴量メモリ、52祉フレームメモリ、71はコアビット
マトリックスメモリ、72れマスクビットマトリックス
、81紘文字切れ距離データメモリ、82紘文字汚れ距
離データメモリである。
すなわち、特徴量メモ1J51のデータ(51a)れ、
まず連結性解析部60にて連結性が解析されて、個々の
プロブ(パターン)ごとの特徴量データに分離される。
次に、ブ四プの外接枠座標データ(60a)を使って、
文字切出し部61が7ソームメモリ52の中から文字ビ
ットデータを切り出す。フレームメモリ52には、21
画像データがそのままの形で記憶されているので、これ
から文字のビットマトリックスが抽出され、ビットマト
リックスメモリ62に記憶される。なお、ここまでのビ
ットマトリックスの切出しは、学習と識別の両方に共通
な処理である。
学習処理では、ビットマトリックスデータ(62a)は
ビットマトリックス累積部63にて累積され、コアビッ
トマトリックス作成部64およびマスクビットマトリッ
クス作成部65に対し、それぞれ累積マトリックス63
a、631)として供給される。
こうして作成されたコアビットマトリックス64aとマ
スクビットマトリックス65aは、それぞれ。
辞書メモリ7のコアビットマトリックスメモリ71とマ
スクビットマトリックスメモリ72に記憶まれる。
一方、識別処理で社、辞書メモリ7のコアピットマトリ
ックス71aとマスクビットマトリックス72aと未知
ビットマトリックス621)、62c とを照合して距
離をめる。文字切れ距離68aは、ビットマトリックス
62bを太め処理回路66で太めて、文字切れ距離演算
回路68にて距離計算してめる。また、文字汚れ距離6
9aは、ビットマトリックス62cを細め処理回路67
にて細め、文字汚れ距離演算回路69で距離計算してめ
る。それらの距離データ68a、69aはそれぞれ文字
切れ距離データメモリ81、文字汚れ距離データメモリ
82に記憶される。
上述の如き機能、動作について第2〜15図を参照して
もう少し具体的に説明する。なお、第2図a2f[化画
像例を説明するための説明図、第3図はビットマトリッ
クスの一例を示す構成図、第1ビツトマトリツクスを説
明するための説明図、第5図は第1ビツトマトリツクス
を示す栴成V1、第6図は第2ビツトマトリツクスを示
す構成図、第7図はコアピットマトリックスを示す構成
図、第8図はマスクビットマトリックスを示す構成図、
第9図はコアピットマトリックスをめる手法を説明する
ための説明図、第10図は5×5の二次元局部メモリを
示す構成図、第11回状コア要素抽出条件の1つとその
具体化回路例を説明する九めの説明図、第12図は太め
また社細め処理を説明する丸めの説明図、第13図は太
め処理回路の具体例を示す構成図、第14図欧細め処理
回路の具体例を示す構成図、第15図は距離計算方法を
説明するための原理構成図である。
良く知られているように、学習ま+a識別の対象となる
パターンをテレビカメラ等の撮像手段により水平、垂直
走、S:(マスク走査)して得られる撮像信号を所定の
レベルで21[1に化するとともに所定の大きさの画素
に分割し、1水平走査線上でパターンを表わす画素の連
なりをセグメントと呼ぶことにすると、各パターンはこ
れらセグメントのかたまりとして表わすことができる。
この令セグメントが同一のパターンに属しているか否か
を識別するために杖、セグメント間の関係を調べること
(連結性の解析)が必要である。つまり、各セグメント
はその端点座標や長さが異なるので、各セグメントにつ
いてこれらの特徴量データを抽出するとともに、画素ど
うしのつながり異食によってどのセグメントがどのパタ
ーンに属するかを解析する。この連結性を解析するのが
第1A図の連結性解析部60であり、これ紘特微量メモ
リ51に記憶された上記の如き特徴量にもとづいて行な
われる。このようにして分離された各パターンO1つが
、例えば第2図のPO如く表わされるものとすると、そ
の左端XmWIA Xx、 ト右mx座標xRとの差で
表わされるパターン幅Wcと、上#lIY座標YTと下
端Y座標YBとの差で表わされるパターンの高さHaと
をめ、とれらの値が所定の範囲内にあるものをパターン
として抽出するとともK(なお、それ以外のものはノイ
ズとして処理する。へ幅Woと高さHOとで表わされる
外接枠によって切り出されたパターンを、例えばMXN
O領域に分割し、個々の領域毎にパターンが存在するか
否かを調べ、例えば存在する場合は″1#、存在しない
場合状@0”をそれぞれ割り当てることにすると、第2
図のパターンPFi、第3図の如く表わすことができる
。以後、これを行列またはマトリックスと考え、ビット
マトリックスBと呼ぶことにする。なお、太字をもって
行列また轄マトリックスを表現することとする。また、
第3図の如きビットマトリックスBの空白部公社、特別
の場合を除いて@0#を表わすものとする。以上の如き
パターンの切り出しおよびビットマトリックスの抽出れ
、第1A図の文字切り出し部61においてフレームメモ
リ52を参照することによって行なわれ、このビットマ
トリックスはメモリ62に格納される。この、ビットマ
トリックスの抽出紘、職別モード時に社通N1回行なわ
れるのに対し、学習モード時には所定の回数N、たけ行
なわれるので、第1A図の累積部63で状NL回の結果
を総合して、第4図の如き累積マトリックスBAをめる
すなわち、測定されたビットマトリックスをBiとする
と、#a積マトリックスBAJri、の如く安現するこ
とができる。なお、第4図は、NL−20とした場合の
例であり、その各要素に付された数字ti’l“となり
九回数(頻度)である。また、空白部F!、”o’であ
り、1度も11”とならなかった要素である。この累積
マトリックスBAから、第5図の如き第1ビツトマトリ
ツクスBBIと第6図の如き第2ビツトマトリツクスB
B2とがめられる。これは、例えばN、I、1−18゜
NL2−5と設定し、第4図の如き累積マトリックスn
Aの各要素が11”となった回数がそれぞれNZ、L 
y NLZより大きい要素な″1”としてめられるマト
リックスである。したがって、第4図で′″2”、″3
#、″″4″等が付された各要素紘、第5図および第6
図の双方において1o“とされている。こうして得−ら
れるtax、 第2ビツトマトリツクスBBI * B
10から、さらにtRr図の如きコア(心[)ビットマ
トリックスB、と、第8図の如きマスクビットマトリッ
クスBMとが、それぞれ以下の如き方法によって作成さ
れる。
まず、コアピットマトリックスaOは、いわゆる細線化
処理によってめられる。細線化処理の手法として轄種々
のものが知られているが、ここで拡第9図の如き方法を
採用している。すなわち、着目するパターン要素(@1
”)の下側、上側。
左側また拡布側が背景要素(′0#)となる点を周辺点
と足輪すると、これら4flf)周辺点はそれぞれ第9
図の[1,R2,[3,またはR4として表わすことが
できる。この場合、着目するg!素な中心にしてその上
下、左右の要素を観察する必要があることから(4連結
)、例えば公知の3×3の二次元局部メモリが使用され
るが、これ線、例えばマトリックスの要素の数で一巡す
るシフトレジスタを、三段積み重ねてらせん状に配列し
て構成することができる。したがって、第5図の如き第
1ビツトマトリツクスBBIの各要素を水平、垂直走査
するとき、着目する要素が周辺点111,82゜R3,
R4のいずれかであり、かつ第9図に示す如き最終点条
件F工1〜F46のいずれかをf#fcすとき4’1 
%その要素社コア要素として残す一方、そうでない場合
は′0″として削除する操作がコア要素だけになる迄繰
り返される。例えば、第5図のビットマトリックスの要
素Eat に着目すると、。
これ社周辺点R2てあり、最終点条件はF25 を補足
するからコア要素として残されるが、要素E32につい
ては1周辺点R1を満足するが、i&終点条件F11〜
F16のいずれも満たさないことから、第7図の如く削
除されることになる。なお、第9図で0印を付した要素
が着目すべき要素であり、空白部は@0”でも′1#で
も構わない要素である。また、コア要素の周辺点の条件
および最終点条件Fi、$10図に示される如き5×5
の二次元局部メモリを用いることによって、簡単に回路
化することができる。すなわち、第11図の(イ)に示
される如き周辺点FL1の最終点条件F12を回路化す
ると、同図(ロ)の如くなる。つまり、第10図と第1
1図(イ)の各要素との対応関係状図示のとおりであり
、したがって、要素baaとb34が@1″でその他の
要素がaO″となる回路として、第11図(0)の回路
が実現される。ここに、NTaノット回路であり、AN
は771回路である。なお、他の周辺点R2〜R3の最
終点条件F21〜F46についても上記と同様にして回
路化され、これらすべての回路を第1A図のコアピット
マトリックス作成部64に並設しておくことにより、第
5図の如き第1ビツトマトリツクスBBIかも第7図の
如きコアピットマトリックスB。
が作成され、メモリ71に辞書として格納される。
一方、第6図に示される第2ビットマトリックスBl]
zから鉱、第8図の如きマスクビットマトリックスBM
が、第1A図の作成部65によって以下の如く作成され
る。
すなわち、第61!i!1に示されるマlツクスの着目
要素を、例えば第12図のAとすると、要素人の上下、
左右の4つの要*に着目する4連結力式では、この4つ
の要素I3. D、 FおよびHの少なくとも1つが″
1”ならば、要素Aも11”とする太め処理が行なわれ
、その具体的を回路としてFi第13図の如き回路を考
えることができる。なお、第13図のOR1,OR2は
オア回路であり、t)23t bB2jb34νb43
およびba3は1それぞれ第12図の要素り、F、B、
HおよびAに対応し。
第10図と同じ関係で表わされる要素の内容(1またれ
0)を示している。なお、第2ビツトマトリツクスBB
2の4連結力式による太め処理線所定の回数NMだけ行
なわれた後、各要素の11#。
@O”の関係を反転することによって、第8図の如ぎマ
スクビットマトリックスnMが作成される。
この関係を数式で表現すると、 BM−′:JNM(BBz ) ・・・・・・(2)の
如くなる。ここに、(−)印社反転操作を表わしている
。こうして作成されたマスクビットマトリックスBMは
、メモリ72に辞書として格納される。コアビットマト
リックスB、とマスクビットマトリックJBMは各文字
について作成され、これらが辞書としてその後の識別処
理で使用されることになる。
識別処理では、学習処理の場合と同様にして、まず未知
パターンのビットマトリックスnoが第1A図のメモリ
62を介して得られる。このビットマ) リツクスBo
a、wcIAし1の太め処理回路66によって太められ
るとともに、同じぐ細め処理回路67によって細められ
る。太め処理回路66の具体的な回路としては、先に説
明した第13図の如き回路が用いられ、細め処理回路と
してれ第14図の如き回路が用いられる。この細め処理
紘、第12図の3X3の1!素で表現すれば、511素
A。
B、D、F、Hのすべてが11”のときだけ、W!素A
′t″′1”とし、それ以外でIfi、′″0”とする
処理である。したがって、要素A、B、D、F、Hのそ
れぞれに対応する内容b 33 y b 34 p b
 23 e b 32およびB34を、第14図の如く
アンド回路ANを介して取り出すことにより、細め処理
を行なうことができる。なお、太め処理については、未
知バター/のビットマトリックスBoを第13図の回路
をNllす(通し、細め処理で往同じく第14図の回路
をN2回通してそれぞれピントマトリックスB1゜B2
をめるようにしている。これを数式で!!現すると、 B1−7N (no) ・・・・−13)132−7.
(Bo) ””(4) の如く貴わされる。
次に、第1A図の文字切れ距離演算回路68゜文字汚れ
演舅回路69では、未知のビットマlツクスB1.B2
と辞書Ba gBMとの間で、それぞれ次式の如く表わ
される文字切れ距離Dos文字汚れ距離DBとがめられ
る。なお、これらの各距1llII杜、メモリ81,8
21C格納される。
Dg = dist (Bo −Bi ] =”(5)
DB = rlist (BM −B2 〕 ・・・・
・・(B6そして、文字切れ距離DOと文字汚れ距離D
Bとのそれぞれに重み係数W1tW2を乗じる仁とによ
り、総合距離DTがめられる。
D? = Wl−Dg + vr2 ・DB ”=・(
7)ここで、総合距離D?が最小となる文字なに1、そ
の距離をDTIとし、第2番目に小さい総合距離をDT
jlとすると、識別すべき未知ビットマトリックスにつ
いて、辞書Klについての距離が次式の関係を満たすと
き、識別結果は文字に1とい5ことになる。
I)’rt≦I)’rv ・・・・・・(8)lDTI
 Dr*I≧DTL ・・・・・・(9)D譜1≦I)
otr ・・・・・・(1【傘DIF1≦DBU = 
Qυ ζこに、DTυp D?I+ t I)ov p DB
I) は所定の設定値であり、外部から任意に与えるこ
とができる。
表お、股定籠(判定基準)の変更は、第1図に示 ゛さ
れる制御プロセッサ9によって行なわれる。また、ここ
で云う距離とは、簡単には、2つのビットマトリックス
の各要素を互いに比較し、不一致ならば”1#とじてこ
れを積算したものということができ、したがって、この
距離によって一致度を量る指標が得られることになる。
以上の距離計算について、第15図を参照して要約する
ビットマトリックスメモリ(第1A図の記号63参照)
に格納されている未知ビットマトリックスB、から太め
処理回路DL、細め処理回路SKによって、それぞれ太
めビットマトリックスB1と細めビットマトリックスB
2とが作成される。これらのビットマトリックス社、辞
書メモリ7内の文字Kについてのコアビットマトリック
スBOとマスクビットマトリックスBMとの間で同図の
如く論理演算(インバータIN、アンドゲートANI。
AN2を参照のこと。)され、その結果はカウンタCT
IまたはC70によってそれぞれカウントされて距離計
算が行なわれる。この距離計算状、登録されているすべ
ての文字辞書(K−1,2・・・・・・)について行な
われ、これらの距離について上記(8)〜Ql)式の判
定規準により制御プロセッサ(第1図の符号9参照)が
判定を行ない、その結果を出力する。
なお、上記ではビットマトリックスを加工するに当たり
、主として4連結方式を用いたが、8連結方式について
も同様にして適用し得るものである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、パターン辞書としてNL回の測定結
果にもとづいてコアピットマトリックスnoとマスクビ
ットマトリックスBMとを決定するようにしているので
、辞書データが圧縮されるとともに、統計的な変動を吸
収することができる。
また、未知ビットマトリックスBOの識別を行なうに当
たり、文字切れ距離Doと文字汚れ距離DBとをそれぞ
れマトリックスBOを太め処理、細め処理をした後のビ
ットマトリックスBl、B2との間でめるようにしてい
るので、線幅の変動に影響されない安定した距離にもと
づいて判定が可能となる利点がもたらされる。さらに、
2つの距離に分離しているので、読取(識別)判定基準
について文字切れ量の許容度と汚れ量の許容度とをそれ
ぞれ別個に変えることができる。つまり、汚れの多いも
のは汚れを許容し、切れの多いもの社切れを許容するこ
とが自由かつ個別に選択できるため、誤読率を著しく低
減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第1A図は第
1図に示される画像処理プロセッサの具体例を示すブロ
ック図、第2図は2値化画像例を説明するための説明図
、第3図はビットマ) 17ツクスの一例を示す構成図
、第4図は累積マトリックスを説明するための説明図、
第5図は第1ビツトマトリツクスを示す構成図、第6図
は第2ビツトマトリツクスを示す構成図、第7図はコア
ピットマトリックスを示す構成図、第8回状マスクビッ
トマトリックスを示す構成図、第9図はコアピットマト
リックスをめる方法を説明するための説明図、第101
紘5X5の二次元局部メモリを示す構成図、第11図は
コア要素抽出条件とその具体化回路例を説明するための
説明図、第12図拡大めまたは細め処理を説明するため
の説明図、第13図れ太め処理回路の具体例を示す構成
図、第14図は細め処理回路の具体例を示す構成図、第
15図は距離計算方法の概略を説明するための原理構成
図である@ 符号説明 1・・・・・・学習または識別対象、2・・・・・・T
Vカメラ、3・・・・・・2値化回路、5.51.52
.62.7,71゜72.8,81,82・・・・・・
メモリ、4・・・・・・特徴抽出回路、6・・・・・・
画像処理プロセッサ、9・・・・・・制御プロセッサ、
10・・・・・・入出力インタフェイス回路、60・・
・・・・連結性解析部、61・・・・・・文字切り出し
部、63・・・・・・ビットマトリックス累積部、64
・・・・・・コアビットマトリックス作成部、65・・
・・・・マスクビットマトリックス作成部、66、DL
・・・・・・太め処理回路、67、SK・・・・・・細
め処理回路、68・・・・・・文字切れ距離演算回路、
69・・・・・・文字汚れ距離演算回路。 代理人 弁理士 松 崎 渭 第1図 第1A図 第2図 第3図 第4図 15図 第6図 第7図 第8図 M 9図 第1θ図 一子賜拍一 111m1 (伺 (ロ) へ 第12図 −I。 I4 、 1113図 Okノ 第141i1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 学習または識別対象となる文字パターンを二次元走査形
    撮像手段により走査して得られるビデオ信号を所定のし
    きい値レベルで2直化する2直化手段と、咳2値化され
    た文字パターンをセグメント化するとともに各セグメン
    トの各種特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、該特徴量
    からセグメントどうしの連結性を解析する連結性解析手
    段と、連結性をもつセグメントの集合から所定の幅と高
    さをもつ外接4角形によって文字パターンを切り出すと
    ともに該切り出された文字パターンを複数の線分で縦、
    4′Aに分割し該分割された各要素について文字パター
    ンの存在の有無に応じて11”または′0′を割り当て
    ることによってビットマトリックスを形成するビットマ
    トリックス形成手段と、学習対象となる文字パターンに
    ついてそのビットマトリックスを所定回数測定して加算
    し該加算結果から累積マトリックスを形成する累積マト
    リックス形成手段と、該累積マトリックスについて互い
    に異なるしきい随をそれぞれ設定して2種類のビットマ
    トリックスを作成するとともに該2種のビットマトリッ
    クスからそれぞれコアビットマトリックスおよびマスク
    ビットマトリックスを形成するコアピットマトリックス
    およびマスクビットマトリックス形成手段と、識別対象
    となる未知文字の未知ビットマトリックスについて太め
    および細め操作を行tう操作手段と、該太めまたは細め
    られた2つの未知ビットマトリックスと学習された文字
    バター/のコアピットマトリックスとマスクビットマト
    リックスとの間で所定の論理操作をすることにより文字
    切れ距Mおよび文字汚れ距離を演算する演算手段と、こ
    れら2つの距離について互いに異なる判定基準にしたが
    って判定処理を実行する判定処理手段とを備え、該判定
    結果から未知文字を識別することを特徴とする文字識別
    装置。
JP59084080A 1984-04-27 1984-04-27 文字識別装置 Granted JPS60230281A (ja)

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