JPS63241679A

JPS63241679A - パタ−ン認識方式

Info

Publication number: JPS63241679A
Application number: JP62074155A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hitai; 比田井　裕; Noriyoshi Kikuchi; 菊地　紀芳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-06
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2635582B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は文字・図形等の２次元パターンを高精度に認識
し得るパターン認識方式に関する。

（従来の技術）近時、パターン認識技術の発展にも目覚ましいものがあ
り、例えば手書き文字等をオンしイン的に認識し、情報
処理装置に直接的にデータ入力するシステムが、例えば
オンライン手書き文字認識装置等として種々開発されて
いる。

この種のオンライン手書き文字認識の手法の１つに点マ
ツチング法がある。

この点マツチング法は、例えば第５図（ａ）に示すよう
に入力パターン（文字パターン）の筆記ストロークを幾
つかの特徴点（この例ではストロークの始点○、中点×
、終点・）で近似し、同様な特徴点で表現された同図（
ｂ）に示すような標準パターンとの間で対応点間の距離
ｄをそれぞれ求め、これらの距離の総和を評価して上記
入力パターンを認識するものである。

尚、上記対応点間の距離の総和は、上記入力パターンと
標準パターンとの距離として定義される。

そしてその評価は、上記入力パターンに対して距離が最
も近い標準パターンを求め、この標準パターンを前記入
力パターンの認識結果とすることによって行われる。

ところでこのような点マツチング法を用いて入力パター
ンを認識処理する場合、当然のことながら入力パターン
の大きさとその傾きを標準パターンとの間で共通に定め
ておく必要がある。

そこ゛で従来では、比較的簡単な座標計算によって入力
バター・ンの大きさ揃えることができることから、パタ
ーン認識処理に対する前処理として大きさの正規化を施
すようにしている。然し乍ら、傾きに関しては三角関数
を含む複雑な座標変換計算を施さなければ、その傾きを
揃えることができない。しかもその座標変換計算には多
大な時間を必要とし、装置の構成規模が大掛りとなるこ
とが否めない。

このような理由から、従来一般的には文字入力の向き（
パターンの傾き）を予め規定しておく等の制約を課すよ
うにしている。

しかしこのような制約が課せられると、文字の自由な筆
記入力が妨げられる等の不具合があった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来装置にあっては、入力パターンと標準パ
ターンとの傾きが異なる場合、その傾きを揃える為の座
標変換計算に多大な処理時間を必要とし、またこの処理
を省いた場合には認識結果が求められなくなる等の不具
合が生じた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、傾きの異なる入力パターンとの
標準パターンとの間のマツチング処理を簡易に実行する
ことができ、しかも入力パターンを高精度に認識するこ
とのできるパターン認識方式を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、文字・図形を構成するパターンの特徴を示す
、そのパターンを形成するストロークの特徴点、例えば
各ストロークの始点と終点、および上記ストロークを等
分割した点からなる特徴点の座標を、入力パターンと標
準パターンとの間で比較゛して上記入力パターンを認識
するに際し、■　上記入力パターンと標準パターンとの
対応点間の距離ｄを求めると共に、 ■　ｆ記標準パターンの各点の、例えばその標準、パタ
ーンの重心位置として与えられるパターン基準点からの
距離ｒをそれぞれ求める。

■　そして上記距離ｄと距離ｒとの比Ｔを前記各点に゛
ついてそれぞれ求め、 ■　これらの、各点に対して求められた比Ｔを相互に比
較し、 ■　全点の比Ｔが所定の誤差範囲内で等しいとき前記入
力パターンと標準パターンとが等しいとして判定することを特徴とするものである。

また更に、上記比Ｔを用いて、標準パターンに対する入
力パターンの回転角度を求め、上記パターン認識結果と
共に出力するようにしたものである。

（作用）本発明によれば、入力パターンと標準パターンとの対応
点間の距離ｄと、標準パターンの各点の所定のパターン
基準点からの距離ｒとの比Ｔが、例えばＴ　Ｗ　ｄ　／
　ｒとして各特徴点毎に計算される。

そして全ての特徴点に関する上記比Ｔを相互に比較照合
し、これらの比Ｔの全てが所定の誤差範囲内で等しいと
き、その標準パターンが入力パターンと等しいと判定さ
れる。

つまり入力パターンと標準パターンとが等しいならば、
上述した如く求められる比Ｔが、上記入力パターンと標
準パターンとの傾きに応じた一定の値となることから、
逆に標準パターンの特徴点についてそれぞれ求められた
上記比Ｔが等しいとき（パターン変形を考慮した場合に
は、所定の誤差範囲内で等しいとき）、これを標準パタ
ーンと入力パターンとが等しいとして認識することが可
能となる。

この結果、入力パターンと標準パターンとの傾きが違う
場合であっても、上記入力パターンを簡易に、しかも高
精度に認識することが可能となる。

また上記比Ｔから入力パターンの標準パターンに対する
傾きの角度θをも、例えば θ＝　　２５ｉｎ−’　（Ｔ／２　）として求めることが可能となる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例方式を適用して構成されるオンライン手
書き文字認識装置の概略構成図である。

第１図にお゛いてｌは文字・図形パターンが筆記人力さ
れる座標入力装置（タブレット）である。

この座標入力装置１を介して筆記入力される文字・図形
パターンの情報は座標値の系列として取込まれ、ストロ
ーク検出部２に与えられる。ストローク検出部２は座標
値系列の各座標間距離から筆記ストロークの途切れを検
出し、入力パターンを構成する１つまたは複−敗のスト
ロークを検出している。平滑・正規化部３は上記ストロ
ーク検出部２にて検出されたストロークを滑らかなもの
とし、１つまたは複数のストロークによって形成される
入力パターン毎にその外接枠の大きさを検出する等して
、その大きさの正規化処理を行っている。

尚、個々の入力パターンの切出しは、前記座標入力装置
ｌにおけるペンのオン・オフや、検出されたストローク
間の距離を判定する等して行われる。

しかして特徴点抽出部４は、上述した如く求められた入
力パターンのストロークの特徴を、例えばストロークの
始点と終点、およびそのストロークを等分割した所定数
の点の座標等として求め、これを入力パターン・メモリ
４に格納している。

具体的には、入力パターンを構成するストローク毎に、
その始点と終点とストロークを２等分する中間点として
そのストロークの特徴点を抽出し、これらの特徴点の座
標を入力パターン・メモリ４に格納するものとなってい
る。

一方、標準パターン・メモリ５は認識対象とする複数の
文字・図形の標準パターンについて、上記入力パターン
の特徴点抽出と同様にして求められた特徴点の情報を、
各標準パターンにそれぞれ対応付けて格納したものであ
る。

点間距離計算部７は上記入力パターン・メモリ６に格納
された入力パターンの特徴点と、標準パターン・メモリ
６に格納された標準パターンの特徴点との距離ｄを、第
２図に例示するように、相互に対応する特徴点間につい
てそれぞれ求めるものである。具体的には、ストローク
の対応関係を求め、対応するストローク間で前述した特
徴点を順に選択する。そして選択された特徴点の入力パ
ターンにおけ“る座標（ｘ　　、ｙｔ）と標準パターン
における座標（ｘ、ｙ）とから、その距離Ｓｄを＝　９　＝として計算している。

一方、半径計算部８は、上記距離ｄの計算に供されてい
る標準パターンの特徴点のその標準パターンの重心等と
して定めら−れたパターン基準点からの距離（半径）ｒ
を計算している。この半径ｒの計算は、入力パターンお
よび標準パターンの各特徴点の座標値がそのパターン中
心である重心からの相対値として表現されているものと
すれば、として計算される。

比計算部９は、標準パターンの各特徴点について求めら
れた上記距離ｄと半径（距離）ｒとの比Ｔを、例えばＴ　Ｗ　ｄ　／　ｒとして計算している。この比計算部９で計算された特徴
点に関する上記比Ｔの値は参照レジスタＩＯに格納され
ると共に、比較部ｌｌに与えられて上記参照レジスタ１
０に格納された比Ｔの値との比較照合に供される。

−１０＝この比Ｔの値の参照レジスタ１０への格納と比較部１１
による比較処理は、例えば１つのパターンについて最初
に計算された特徴点の比Ｔの値を参照レジスタｌＯに格
納し、２番目以降に計算された特徴点の比Ｔの値と上記
参照レジスタ１０に格納された比Ｔの値とを比較し、そ
の差を求めることによって行われる。この差の情報は制
御部１２に与えられる。

しかして制御部１２はこの差の値を判定し、前記各特徴
点について求められた比Ｔの値が所定の誤差範囲内で全
てに亙って等しいか否かを調べている。そして各特徴点
についてそれぞれ求められた比Ｔの値の所定の誤差範囲
内で等しい場合には、そのデータを得た標準パターンを
前記入力パターンに対する認識結果として求めている。

ここで各特徴点について求められた上記比Ｔの比較によ
る入力パターンと標準パターンとのマツチングにつき説
明すると、例えば第３図に示すように、成る線分ＯＢが
その一方の端点である点Ｏを軸として角度θ回転した場
合、上記線分ＯＢ上の任意の点Ａの移動距離Ａａと、上
記点Ａの回転中心点Ｏまでの距離（半径）ＯＡとの比Ａ
　ａ　／　ＯＡ　　（−Ｂ　ｂ　／　ＯＢ　）は常に一
定である。そしてその比の値は、回転角度θに依存する
だけである。

このことは、第４図に示すように成る中心点を基準とし
て回転した２つの同じパターンが存在するとき、これら
のパターンの相互に対応する特徴点間の距離とその特徴
−ンの上記各特徴点と回転中心との距離（半径）との比
が常に一定であることを意味する。

第４図に示す例では、Ａａ／ＡＯ−Ｂｂ／ＢＯ＝　　Ｃｃ／Ｃ０となる。

そこで本装置では、このような同一のパターンが回転し
たときの上記比の性質に着目し、入力パターンと標準パ
ターンとの間の相互に対応する特徴点間の距離と、その
特徴点の回転中心（パターン基準点）との距離（半径）
をそれぞれ求め、これらの比を各特徴点についてそれぞ
れ求めている。

−１，２− そしてこれらの比が一定であるか、換言すればその比の
値が全て等しいか否かを判定して、上記標、準パターン
が入力パターンと同じであるか否かを判定するものとな
っている。

尚、実際には標準パターンに対する入力パターンの変形
が存在することから、上記各特徴点についてそれぞれ求
められた比の値が所定の誤差範囲内で等しいか否かが判
定され、入力パターンにおけるパターン変形を吸収して
、その判定が行われる。

また、各特徴点について計算された上記比Ｔの値が、１
つでも大幅に異なる場合には、その標準パターンと入力
パターンとが異なると判断される。

そして次の標準パターンの特徴点に対する比Ｔの計算が
同様に実行され、その標準パターンと入力パターンとの
照合が行われる。

しかしてこのようにして入力パターンに対する認識結果
が求められた場合には、角度計算部１３による傾き角度
の計算が行われる。この角度の計算は、例えば前記参照
レジスタＩＯに格納された比Ｔの値を用いて、 θ＝　　２５ｉｎ−１（Ｔ／２　）なる演算を実行することにより行われる。この角度θの
計算によって前記標準パターンに対する入力パターンの
傾き角度が求められる。そしてこの角度θの情報は、前
記入力パターンに対する認識結果（標準パターンの情報
）と共に出力され、情報処理装置等に与えられる。

尚、上述した点間距離計算部７による距離ｄの計算、半
径計算部８による半径（距離）ｒの計算、比計算部９に
よる比Ｔの計算、そして角度計算部１３による傾き角度
θの計算は、一般的には演算処理時間の掛かるものであ
る。従って、例えばこれらを予め計算がなされたテーブ
ル・メモリとして構成しておき、入力データに応じてこ
のテーブル・メモリをひくようにすれば、その計算処理
の高速化を容易に図ることが可能となる。

以上のように本装置によれば、入力パターンと標準パタ
ーンとの間で、対応点間の距離とパターンの回転中心と
なるパターン基準点からの特徴点までの距離との比を求
め、各特徴点についてそれぞれ求められた上記比を相互
に比較して入力パターンを認識するものとなっている。

これ故、入力パターンが傾きをもって与えられた場合で
あっても、その傾きに拘らずに簡易に認識処理すること
ができる。そして必要であれば、その傾きの角度を求め
ることができる。つまり従来のように入力パターンの傾
きを座標変換によって補正した後、標準パターンとの照
合を行う等の繁雑化を招来することなく、短時間に効率
良くパターン認識処理することができる。

また入力パターンのデータをそのまま用いて認識処理す
るので、座標変換を行う場合に見られたような座標変換
誤差が入込む虞れもない。これ故、その認識精度を高め
ることが可能となり、総合的には簡易に効率良く高精度
なパターン認識処理を行うことが可能となる。そして、
任意の傾きで入力されたパターンを、非常に簡易に認識
することが可能となる等の多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば照合処理に供する標準パターンについては、入
力パターンのストローク数に応じて予め同じストローク
数の標準パターンだけを選択する等すれば良い。またス
トロークについて求められる特徴点の数やその特徴点の
求め方は、そのシステムの仕様に応じて定めれば良いも
のである。更には標準パターンの特徴点の回転中心から
の距離を標準パターンのデータの一部として標準パター
ン・メモリ６に格納しておくことも可能である。

またここでは座標入力装置より筆記入力されたパターン
をオンライン的に認識処理する例につき説明したが、パ
ターン・データの入力手段は特に限定されないことは云
うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、傾きを生じて入力
されるパターンを非常に簡易に、つまり座標変換処理に
よる入力パターンの傾き修正を＝　１６　− 行うことなしに簡易にしかも高速に認識処理することが
できる。そして必要に応じてその傾きの角度の情報を簡
易に得ることができる。従って、例えば座標入力装置を
介して筆記入力されるパターンの自由性を高めることが
でき、パターン情報の入力手段として実用上多大なる効
果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方式を適用して構成されるオ
ンライン手書き文字認識装置の概略構成図、第２図は入
力パターンと標準パターンとの対応点間の距離の概念を
示す図、第３図および第４図は本発明の作用原理を説明
する為の図、第５図は点マツチングによる従来のパター
ン認識処理の概念を示す図である。１・・・座標入力装置、２・・・ストローク検出部、３
・・・平滑・正規化部、４・・・特徴点抽出部、５・・
・入力パターン・メモリ、６・・・標準パターン・メモ
リ、７・・・点間距離計算部、訃・・半径計算部、９・
・・比計算部、１０・・・参照レジスタ、１１・・・比
較部、１２・・・制御部、１３・・・角度計算部。＝　１７− １８開昭６３−２４１６７９（６）ｈ第２図　　　　第３図第１図第４図（ａ）　　　　　（ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）文字・図形を構成する各点の座標を入力パターン
と標準パターンとの間で比較して上記入力パターンを認
識するに際し、上記入力パターンと標準パターンとの対応点間の距離ｄ
と上記標準パターンの各点のパターン基準点からの距離
ｒとの比Ｔをそれぞれ求め、これらの各点に対して求め
られた比Ｔを相互に比較し、全点の比Ｔが所定の誤差範
囲内で等しいとき、前記入力パターンと標準パターンと
が等しいとして判定してなることを特徴とするパターン
認識方式。
（２）文字・図形を構成するパターンの各点は、該パタ
ーンを形成するストロークの始点と終点、および上記ス
トロークを等分割した点として定められるものである特
許請求の範囲第１項記載のパターン認識方式。
（３）パターン基準点は、標準パターンの重心位置とし
て与えられるものである特許請求の範囲第１項記載のパ
ターン認識方式。
（４）比Ｔを用いて、標準パターンに対する入力パター
ンの回転角度を求めることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のパターン認識方式。