JPS6057110B2 - 光学的文字認識方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学的文字認識装置に関するものである。

光学的文字認識装置（以下ＯＣＲと言う）において、
２値量子化パターンを２値論理マスクに通過させること
により細線化してから、先ずラスター走査で端点分岐点
を検出し、しかる後、これらの端点、分岐点から、細線
化された線分を追跡しその追跡結果によつて認識する場
合、数字（または英字）の’’０’’、カタカナの゛’
口’゜、記号の“０を、、漢字の“口、、、４番目、、
、４４品、、等のょうに、端点、分岐点を含まないルー
プ状パターンをした文字や、手書き英字の’゛ｏ’’、
記号の““％’’、漢字の４番加、、、４番台、、、４
番向、、等。

ょうに７Ｌ／−プ状、、ターッを含む文字の認識が不可
能となる欠点があつた。 本発明の目的は、細線パター
ンの追跡のために、端点、分岐点の他に、ループ状パタ
ーンの最初の位置座標を求めて利用することにより、端
点、分岐点を持たないループ状パターンを含む文字の認
識も可能とした光学式文字認識方法及び装置を提供する
ことにある。この方法によると、細線化パターンの細線
の終端の点すなわち端点、細線が分岐または交差する点
すなわち分岐点、ラスター走査によつて最初に検出され
る点すなわち始点のいずれかに連結しているため必ず追
跡されるので、入力文字が端点にも、分岐点にも連結し
ていないループ状パターンを含む文字であつても認識す
ることができる。

この装置によると、端点または分岐点に連結した細線化
パターンを追跡した後、追跡ずみの点を抹消し、然る後
残つた細線化パターン即ち端点にも分岐点にも連結して
いないループ状パターンのうちで、ラスター走査によつ
て最初に検出される点を検出するという長い時間を要す
る操作が不必要であり、しかも追跡ずみの点を抹消しな
いで済むので、読取不能時に細線化パターンをディスプ
レイするとか、補助的な特徴を抽出するといつた場合に
備えて細線化パターンを保存するためのレジスタが不用
となり経済的である。以下に、図面に従つて説明する。

第１図及ひ第２図は、本発明の原理を示すための図であ
る。

第１図１は手書き文字の記号゜“％゛の細線化パターン
で、細線部を１、その他を空白（２値信号としてはＯ）
て示してある。第１図２に示すようなＡ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，及びｉの２次元配置の９点からなるマ
スクを、第１図１に示す細線化パターン上を矢印み方向
に、縦方向に走査させて、マスク内に入る細線化パター
ン情報が第１図３に示す（例として示してある）端点と
なる条件に合致すれば点ｅは端点であり、第１図４に示
す（例として示してある）分岐．点となる条件に合致ず
れば点ｅは分岐点であるとする。例えは第１図１の点（
３，１）は、第１図３上段の左から４番目に一致するた
めに端点となり、第１図１の点（３，６）は、第１図４
の最初の条件に合致するために、分岐点となる。同様に
５して、第１図１の点（１，１４）及び点（１２，３）
も端点となる。第１図１には、このようにして検出され
た端点、分岐点を４角でかこんで示してある。これら、
端点、分岐点の座標を記憶しておき、第１図１の列１５
の走査終了后に細線化バター・ンの追跡の手がかりとし
て用いることが出来るが、右下のループ状パターンは、
端点も、分岐点も無いため追跡されずに残されてしまい
、認識のための特徴情報から欠落することになる。この
認識のための特徴情報を線追跡によつて得るためには、
ループ状パターンの最初の点の座標を検出して、記憶し
ておく必要が生ずるわけである。そのためには、端点も
分岐点もない閉じたパターン即ち、ループ状パターンが
検出される必要がある。第１図２のマスクて、細線化パ
ターンを走査し、点Ａ，ｂ，ｃ，ｄが全て信号０で、点
ｅが信号１である時に新しく検出された細線てある可能
性があるとして、整数値レーベルを検出順に与・え、点
ｅの信号が１で点Ａ，ｂ，ｃ，ｄの少くとも一つがすで
にレーベルを持つていたら最小のレーベル、点ｅのレー
ベルとすることによつて、レーベルを、細線化パターン
の信号１の点に与えることが出来る。例えば第１図１の
列１の点（１，７）に、第１図２のマスクが当てられた
時に、マスクの点Ａ，ｂ，ｃ，ｄに相当する点は全て信
号Ｏのため、レー゜ベル１が与えられ、同列の点（１，
１４）には、レーベル２が与えられる。ところが、点（
１，８）に、マスクが来たきマスクのｄ点には、第２図
１のように先に与えられたレーベル１があり、他はレー
ベルがないため、レーベル１が最小のレーベルとして与
えられる。点（２，６），（２，９），（２，１３）等
も同様である。点（３，５）では、マスクの点ｃに相当
する点（２，６）にレーベル１（第２図１の点（２，６
））があり、マスクの点ｄに相当する点（３，４）（第
２図１の点（３，４）にはレーベル４が与えられている
ためレーベル１とレーベル４のうちの小さい方のレーベ
ル１が、点（３，５）のレーベルとして与えられる。こ
のようにして、レーベルを与えた結果が第２図１である
。同図では、説明土新しいレーベルが与えられた点では
、その点のレーベルを円で囲み、端点、分岐点を有する
点では、その点のレーベルを四角形で囲んである。第２
図１においては、レーベル１は点（３，６）で分岐点を
持ち、レーベル２は点（１，１４）と、（１２，３）で
端点を持ち、レーベル３は点（３，１）で端点を持ち、
レーベル４は端点も、分岐点も持たないが、分岐点を持
つレーベル１と、端点を持つレーベル３の点と連結して
いる。ところがレーベル５が与えられたどの点も端点も
分岐点も有さず、しかも、端点あるいは分岐点のあるど
のレーベルとも結合していないことが判る。このことを
、自動的に決定して、レーベル５のループ状パターンの
始点（８，１２）を検出することが必要となる。第２図
２は各列の走列の走査て新しく整数値のレーベルを与え
る度に整数値をカウントするレーベルカウンタの内容を
示している。

列１と、列３ではレーベルが新しく２つ検出されたため
、夫々、２と４になり列８て５に変る。第２図３は、新
しくレーベル発生された時の座標を、レーベルの値に等
しい行に示してある。

例えば、レーベル４は第２図３の４行に示されるように
第２図１の点（３，４）で発生され、レーベル５は２図
３の５行に示されるように点（８，１２）て発生される
。第２図４は、端点または分岐点を保有しているレーベ
ルにマーク１を与える様子を、第２図１の列に対応させ
て示したもので、第２図４の１行４列目のマーク１は、
第２図１の列３て分岐点が検出され、それを有する点（
３，６）のレーベルは１であることを示し、さらに第２
図４の３行４列目のマーク１は、第２図１の列３て端点
が検出され、それを有する点（３，１）のレーベルは３
であることを示している。

第２図５は、第１図２のマスクの点ｅの信号が１で点Ａ
，ｂ，ｃ，ｄの中に異るレーベルがある時に、異るレー
ベル同志が結合しているとし、その結合関係を、２値の
行列で表わしたものである。

（結合関係が変化した時だけ必要な大きさの行列で示し
てある。）例えば行列Ａは細線化パターンの列１迄には
レーベル１と、レーベル２があり、レーベル１と２は結
合していないことを示している。ところが、行列Ｂは、
細線化パターンの列３迄の間に、レーベル１，２，３，
及び４発生され、レーベル１とレーベル４とが結合して
いる（第２図１の点（３，５）て検出される）ことを示
している。行列ｃでは、レーベル数は行列Ｂと同じであ
るが、レーベル３と、レーベル４とが結合している（第
２図１の点（５，２）て検出される）ことを示している
。行列Ｄは、レーベル５が新たに加わつたことを示して
いる。細線化パターンのラスター走査が終了した段階、
即ち第２図１の列１５の走査紙了後、レーベル数は、第
２図２の最右列に示すように５となり、５個のレーベル
の最初に検出される点の座標値は、第２図３の最右列に
示すように（１，７），（１．１４），（３，１），（
３，４），（８，１２）となり５個のレーベルの、端点
または分岐点の保有状況は、第２図４の最右列に示すよ
うに（但し、横に並べかえて）Ｍ＝１１１００となつて
、レベル１，２，３が端点または分岐点を有することが
判り、５個のレーベル相互間の結合関係は、第２図５の
最も右側に示す行列Ｄのま）となる。このま）では、レ
ーベル４と５とが、端点も分岐点も持たないことになる
が、２図４と第２図５との論理演算によつて、レーベル
４は、端点または分岐点を有する他のレーベル１及び３
に結合しており、他のレーベル１及び３を介して、端点
または分岐点を保有していることを知ることができる。
即ち、第２図４の最右列を横に並べかえたＭ＝１１１０
０と第２図５のレーベル結合関係行列Ｄのある行と、各
列毎に論理積（ＡＮＤ）を取りその結果、全てが０であ
るか否かを調べ、全てが０なら端点も分岐点にも結合せ
ず、１つでも１であれば端点か分岐点に結合している。

第２図５の第１行の１００１０（５Ｍ＝１１１００のＭ
ＡＤは１００００となり第２行目の０１０００（５Ｎ１
＝１１１００とのＡＮＤは０１０００となり、第３行目
の００１１０とＭ＝１１１００とのＡＮＤは００１００
となつていずれも、５ビット中に１があり、いずれもレ
ーベル端点または分岐点を有している。（これら３つの
レーベルは、結合関係行列Ｄを参照しなくとも、第２図
４の最右列で判ることであるが）問題のレーベル４につ
いては、第４行目の１０１１０と〜１＝１１１００との
ＡＮＤは１０１００となつて、５ビット中に１が残る。
このことはレーベル４自体は端点、分岐点を保有してい
ないが、レーベル４と結合しているレーベル１及びレー
ベル３が端点または分岐点を有しており、レーベルの結
合関係から見て、レーベル４は端点または分岐点を有し
ているとみなせる。ところが第５行目の００００１とＭ
＝１１１００のＡＮＤは０００００でどこにも１がない
。これは、レーベル５にも、レーベル５に結合している
（実際はどのレーベルも結合していないが）レーベルに
も、端点、分岐点がないことを示している。従つて、レ
ーベル５は、ループ状パターンのレーベルであり、第２
図３の５番目のレーベル座標（８，１２）はそのループ
状パターンの始点として認めることが可能となる。以上
のような方法によつて、端点と分岐点の他に、ループ状
パターンの始点を検出することが可能となり、次の特徴
抽出及び認識の処理に移行することが可能となる。

例えは、昭和４師情報処理学会１５回大会３４に発表さ
れた１手書きカタカナ認識ョでは、２値パターンの細線
化パターンから端点、分岐点を検出し、端点から屈折点
を検出しながら、端点または分岐点までの線を追跡し、
端点、屈折点、分岐点の間の線分の方向に方向コード与
え、これら方向コードを追跡順に並べて方向コード列と
し、更に、端点、分岐点間の結合関係をも検出して、こ
れら検出された情報を用いて、手書文字を認識している
。本発明は、端点、分岐点の他に、ループ状パターンの
始点を細線パターンの追跡のための情報として追加し認
識能力を増加させたものてある。第３図は、本発明の方
法の一実施例で、走査量子化切り出し手段１によつて文
字の走査、２値化、及ひ切り出しを行い、切り出された
１文字分の２値パターンは細線化手段２に入力される。

細線化手段２によつて得られた細線化パターンは、細線
化パターンメモリ３に記憶されると同時に、端点分岐点
検出手段４に入力される。端点、分岐点検出手段４によ
つて得られる端点座標値及び分岐点座標値は、夫々端点
座標値メモリ５及び分岐点座標値メモリ６に記憶され、
同時に、端点また−は分岐点が検出された時のレーベル
に端点、分岐点保有マークを、端点、分岐点保有マーク
レジスタ７にセットする。レーベル結合関係検出手段８
は、各点にレーベルを与え、新しいレーベルの発生され
た時の座標！値を、レーベル座標値メモリ９に記憶し、
異なるレーベル同志が結合した時には、その結合関係を
レーベル結合関係メモリ１０に記憶し、更に各点に与え
たレーベルを端点、分岐点保有マークレジスタ７のマー
ク設定のための位置情報として与え！る。

始点レーベル検出手段１１は、１文字分の走定終了後、
端点、分岐点保有マークレジスタ７及びレーベル結合関
係メモリ１０の内容を利用して、端点、分岐点に連結し
ていないレーベルを検出くし、そのレーベルの座標値を
、レーベル座標値メモリ９から読み出して、始点座標値
メモリ１２に記憶する。

追跡手段１３は、端点座標値メモリ５、分岐点座標値メ
モリ６及び始点座標値メモリ１２の座標値を用いて、細
線化パターンメモリ３内の細線化パターンを追跡し、追
跡によつて、線分方向コード列、屈折点を抽出し、屈折
点、端点、分岐点、始点（以下特徴点と称す）間の結合
関係も抽出しこれら線分方向コード、屈折点、特徴点間
の結合関係を特徴メモリ１４に記憶する。

認識手段１５は、線分方向コード列、特徴点間結合関係
、特徴点間位置関係が、認識論理メモリＪｌ６に設定さ
れている論理と一致するか否か決定する手段である。

第４図は、第３図の点線で示された範囲のループ状パタ
ーンの始点検出のための装置の実施例である。

信号線２１には、細線化手段２からの出力信号が送られ
来ておりコントローラ５０００及びシフトレジスタ４１
に入力される。シフトレジスタ４１に入力された細線化
パターンは、シフトレジスタ４１のステージｉに先ず入
力され、シフトパルスによつて、Ｉ，ｈ，ｇ，ｋ９さＯ
ｆ９ｅ９ｄ９ｊＯＯＯＯｃ９ｂ９ａのように移動する。

シフトレジスタ４１の縦のステージ数はパターンの縦走
査の分割数に等しく取られているので〜ステージＡ９ｂ
９ｃ９ｄ９ｅ９ｆ９ｇ９ｈ，ｉ，の中の信号は、第１図
２のマスクで、第１図１のパターン上を走査する時のマ
スク内の信号と等しくなる。

端点、分岐点検出回路４２は、シフトレジスタ４１のス
テージＡ，ｂ，・・・Ｈ，ｉの信号が第１図３及び４に
示したような配置になつているか否かを検査する回路で
あり端点または分岐点のある時信号“゜１゛を出力し、
その出力は、端点分岐点保有マークレジスタ７に入力さ
れる。レーベルシフトレジスタ８１は、細線化パターン
の１列分と１ステージよりなるシフトレジスタで各ステ
ージは入カパタージの複雑さによつて決るビット数を有
してい。

文字パターンを対象とする場合托個のレーベルを表わせ
る４ビットあれば十分である。ステージｄ″に入力され
た信号は、ステージｊ″・・・・・・ｃ″，ｂ″，ａ″
と順に移動しステージａ″，ｂ″，ｃ″， ・・・・ｊ
″のステージの個数は細線化パターンの縦の分割数に等
しいので、シフトレジスタ４１と同様、ステージａ″，
ｂ″，ｃ″，ｄ″には、第１図２のマスクのＡ，ｂ，ｃ
，ｄの各点のレーベルが入つていることになる。レーベ
ル結合関係検出回路８２では、シフトレジスタ４１のス
テージＡ，ｂ，ｃ，ｄの信号が“６０″で、ステージｅ
の信号が１の時、信号線８６に信号“１゛をレーベルカ
ウンタ９１に送つてカウンタ９１の内容を１だけ増やし
、新しいレーベルの発生を要求する。レーベルカウンタ
９１（細線化パターン走査前にＯにリセットされている
）の内容に１を加え、その結果のレーベルを信号線９３
に送り、マルチプレクサ８３で選んで、レーベルシフト
レジスタ８１のステージｄ″に入力し、更に端点、分岐
点保有マークレジスタ７（細線化パターン走査前に全て
０にリセットされている）のアドレスとなるようにマル
チプレクサ７１で選ぶ。シフトレジスタ８のステージａ
″，ｂ″，ｃ″，ｄ″のうちの最小レーベル１ｍ（但し
正整数）を信号線８７に、次の最小レーベル１ｓ（以下
、第２最小レーベルと称す）を信号線８８に出力し、１
ｍ：１ｓの時に、信号１を信号線８９に出力する。その
後でコントローラ５０００は、マルチプレクサ８３及び
７１において、最小レーベル１ｍが選ばれるように、信
号線５０８３及び５０７１にコントロール信号を与える
。シフトレジスタ４１のステージの信号が０の時は、レ
ジスタ８４の内容０を、ステージｄ″に入力するように
、マルチプレクサ８３にコンｌ・ロール信号が、信号線
５０８３に与えられる。レーベルカウンタ９１は、マル
チプレクサ９２で、細線化パターンの走査中選ばれてお
り、レーベル座標値メモリ９には（細線化パターン走査
前に全てＯに書きかえられている）レーベルカウンタ９
１で指定されるアドレスに新しくレーベルが発生される
度に細線化パターンの座標値が記憶される。

レーベル結合関係が検出されて、信号線８９を通じ信号
１がコントローラ５０００に送られると、マルチプレク
サ１０１ではコントロール信号線５１０１上の信号によ
つて信号線８７上の第２最小値レーベル結合関係メモ１
川０（細線化パターン走査前に全てＯに書きかえられて
いる）のアドレスとして選ばれて、そのアドレス１ｓの
内容がレジスタ１０２に読み出される。マルチプレクサ
１０３では、信号線５１０３上のコントロール信号によ
つて、細線化パターンの走査中は、常にレジスタ１０２
の内容が論理回路１０４に結合されている。一方マルチ
プレクサ１０６では、信号線８８上の最小値レベル１ｍ
が信号線５１０６上のコントロール信号によつてデコー
ダ１０５への入力として選ばれる。デコーダ１０５は、
レベルがｎなら、左からｎ番目が１であるような２進数
に変換するようにしたものである。論理回路１０４では
、レジスタ１０２の内容と、デコーダ１０５の出力とが
ビット毎に論理和が取られて、レーベル結合関係メモリ
１０の１ｓ番地に読み込まれる。続いて、マルチプレク
サ１０１では、最小レーベル１ｍ（信号線８８上）が選
ばれ、マルチプレクサ１０６では第２最小レーベル１ｓ
（信号線８７上）が選ばれる。そして、論理回路１０４
でレーベル結合関係レジスタ１０の１ｍ番地の内容のＩ
ｓ番目のビットが１にされる。シフトレジスタ４１及び
レーベルシフトレジスタ８１へ次のシフトパルスが送ら
れる間にマルチプレクサ１０１及びマルチプレクサ１０
６へのコントロール信号を２回切り変えることによつて
レーベル結合関係メモリ１０の内容が更新される。細線
化パターンの走査が終了した後マルチプレクサ１０１で
は、カウンタ１１１（走査前に０にリセットされている
）の出力が選ばれ、マルチプクサ１０３の出力は始点レ
ーベル検出回路１１２に振り向けられる。

カウンタ１１１にコントロール５０００からの信号線５
１１１上の信号によつて１が加えられると、カウンタ１
１１の内容はマルチプレクサ１０１を通過して、レーベ
ル結合関係メモリ１０のアドレスとなり、レジスタ１０
２に読み出された内容は、マルチプレクサ１０３を通過
して、端点、分岐点保有マークレジスタ７”と共に始点
レーベル検出回路１１２の入力となる。始点レーベル検
出回路１１２では、レジスタ１０２と、端点、分岐点保
有マークレジスタ７との内容をビット毎のＡＮＤの後、
全ビットに１がない場合にゲート１１３に１を出力して
おき、力．ウンタ１１１の内容を（マルチプレクサ９２
を通過する）レーベル座標値メモリ９のアドレスとし、
読み出されたレーベル座標値を通過させて、始点座標値
メモ１川２に（カウンタ１１４で指定されるアドレスに
）書き込む。その後でカウンタＪｌｌ４に信号線５１１
４上の信号線１によつて１が加えられる。（始点座標値
メモリ９及びカウンタ１１４は走査前にＯにリセットさ
れている。）そしてカウンタ１１１の内容は常にコント
ローラ５０００にモニターされるようになつており、力
ウンタ１１１の内容が、レーベルカウンタ９１の内容を
越えたら停止する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の原理を示すための図、第
３図は本方法のブロック図を示し、第４図は本装譚のブ
ロック図を示す。 第１図１は細線化パターン、第１図２はマスク内の点の
名称、第１図３は端点検出用の条件、第１図４は分岐点
検出用の条件を夫々示す。第２図１は第１図１の線部の
点に与えたレーベル、第２図２はレーベルカウンタの内
容の変化、第２図３はレーベル座標値メモリの内容の変
化、第２図４は端点、分岐点保有マークレジスタの内容
の変化、第２図５はレーベル結合関係メモリの内容の変
化を示す。図において、１は走査量子化切り出し手段、
２は細線化手段、３は細線化パターンメモリ、４は端点
、分岐点検出手段、５は端点座標値メモリ、６は分岐点
座標値メモリ、５０００はループ状パターンの始点検出
のためのコントローラ、７は端点、分岐点保有マークレ
ジスタ、８はレーベル結合関係検出手段、９はレーベル
座標値メモリ、１０はレーベル結ｕ関係メモリ、１１は
始点レーベル検出手段、１２は始点座標値メモリ、１３
は追跡手段、１４は特徴メモリ、１５は認識手段、１６
は認識論理メモリである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細線化パターンの細線の終端の点である端点の座標
   と、細線が分岐または交叉する点である分岐点の座標及
   び前記端点にも分岐点にも連結していないループ状パタ
   ーンのラスター走査によつて最初に検出される点である
   始点の座標を前記細線化パターンの追跡開始点または追
   跡終了点として前記細線化パターンを追跡し、前記細線
   化パターンの屈折点を決定しながら、折線近似して方向
   コードを検出し、更に前記端点、分岐点及び始点相互の
   結合関係を決定し、前記方向コード並びに前記端点、分
   岐点及び始点間の結合関係と、位置関係を用いて識別す
   ることを特徴とする光学的文字認識方法。 ２ 細線化パターンのラスター走査に従つて検出される
   線部の点に検出順に整数のレーベルを付けて順次伝搬さ
   せ、前記各レーベルが最初に検出される線部位置をレー
   ベル座標値として記憶する手段と、細線化パターンの前
   記端点または分岐点が検出された点に与えられたレーベ
   ルによつて決る後記端点分岐点保有マークレジスタの位
   置に、前記端点または分岐点を保有することを示すマー
   クを記憶する手段と、任意のレーベルが他のレーベルと
   合流した時の結合関係をレーベル結合関係として検出記
   憶する手段と、前記細線化パターンのラスター走査終了
   後、前記端点分岐点保有マークレジジスタの内容とレー
   ベル結合関係との論理演算によつて、端点を保有するレ
   ーベルにも、分岐点を保有するレーベルにも結合しない
   レーベルをループ状パターンのレーベルとして検出し、
   前記ループ状パターンのレーベルのレーベル座標値を、
   前記ループ状パターンの追跡のための始点とする手段と
   によつて構成されたことを特徴とする光学的文字認識方
   法の実施に使用するループ状パターンの始点決定装置。