DE3633743A1

DE3633743A1 - Zeichenerkennungssystem

Info

Publication number: DE3633743A1
Application number: DE19863633743
Authority: DE
Inventors: Kiyohiko Kobayashi; Akira Sakurai; Gen Sato
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1987-04-09
Also published as: US4757551A; DE3633743C2; JPS6279582A

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeichenerkennungssystem zum Erkennen von Zeichen, wie Buchstaben und Ziffern, und betrifft insbesondere ein Zeichenerkennungssystem zum Erkennen von handgeschriebenen Zeichen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zeichenerkennungssystem, mit welchem sogar schräge Zeichen erkennbar sind.

Zeichenerkennungseinrichtungen sind bekannt und werden oft als optische Zeichenleser oder einfach als OCR bezeichnet. In einer solchen Zeichenerkennungseinrichtung wird ein zu identifizierendes Zeichen zuerst optisch abgetastet, um ein Zeichenmuster festzulegen, welches dann mit einer Bibliothek verglichen wird, in welcher eine Anzahl Bezugszeichenmuster gespeichert sind. Eine der Schwierigkeiten beim Erkennen eines unbekannten Zeichens besteht darin, daß Zeichen manchmal schräg verlaufen, insbesondere dann, wenn es handgeschriebene Zeichen sind. Der Neigungsgrad von handgeschriebenen Zeichen ändert sich von Person zu Person, wodurch es schwierig wird, Zeichen automatisch mittels eines Zeichenerkennungssystems zu erkennen. Folglich bestand bei dem herkömmlichen Zeichenerkennungssystem die Forderung, zu erkennende Zeichen, soweit wie möglich, ohne Neigung bzw. Schrägstellung zu schreiben. Jedoch macht eine solche Auflage bzw. Beschränkung ein Zeichenerkennungssystem ziemlich uninteressant.

Hierbei gilt, daß Zeichen, die von jemand handgeschrieben sind, schräg sind, aber es gilt auch, daß der Neigungsgrad von handgeschriebenen Zeichen charakteristisch für die jeweilige Person ist, so daß eine bestimmte Person Zeichen immer mit im wesentlichen demselben Neigungsgrad zu schreiben pflegt. Es ist daher zu erwarten, daß die Erkennung von schrägen Zeichen, insbesondere von handgeschriebenen Zeichen erheblich verbessert werden kann, wenn das Zeichenerkennungssystem so ausgelegt ist, daß diese Tatsache in Betracht gezogen wird.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Zeichenerkennungsverfahren und -system mit einem hohen Erkennungsgrad geschaffen werden, mit welchem auch Zeichen, wie Buchstaben oder Ziffern erkannt werden können, selbst wenn sie geneigt bzw. schräg geschrieben sind. Ferner soll ein Zeichenerkennungssystem geschaffen werden, mit welchem handgeschriebene Zeichen mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit erkannt werden.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Zeichenerkennungssystem durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Zeichenerkennungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Systems zum Ausbilden einer Zeichenbibliothek für ein Zeichenerkennungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anzahl Richtungskodes, die in dem in Fig. 2 dargestellten System verwendet sind;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels von Musterdaten von Richtungskodes, wenn eine Ziffer "7" ohne Neigung verarbeitet wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels von Musterdaten von Richtungskodes, wenn eine Ziffer "7" mit Neigung verarbeitet wird;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, in welchem die Schrittfolge bei der Erkennung eines Zeichens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines optischen Zeichenerkennungssystems zur Durchführung des in Fig. 6 dargestellten Verfahrens;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Satzes von Richtungskodes und zugeordneter Bildelementmuster zum Verarbeiten von schwarzen Bildelementen, welche an der Kontur eines zu erkennenden Zeichens festgelegt sind;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Satzes von Richtungskodes und zugeordneten Bildelementmustern zum Verarbeiten der weißen Bildelemente, welche an der Kontur eines zu erkennenden Zeichens festgelegt sind;

Fig. 10 eine Darstellung des Musters des handgeschriebenen japanischen "katakana"-Zeichens "a" nach einer Vorverarbeitung;

Fig. 11 eine Darstellung des katakana-Musters "a", nachdem ein entsprechender Kode der Richtungskodes jedem der schwarzen Bildelemente zugeordnet ist, welche die Kontur des vorverarbeiteten katakana-Zeichens "a" festlegen;

Fig. 12 eine ähnliche Darstellung des katakana-Musters "a", nachdem ein entsprechender Kode dem Richtungskode jeder der weißen Bildelemente zugeordnet ist, welche die Kontur des vorverarbeiteten katakana-Zeichens "a" festlegen;

Fig. 13 eine Flußdiagramm der Schrittfolge bei der Unterteilung einer Zeichenfläche oder eines -rahmens in eine Anzahl Bereiche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine Darstellung des Ergebnisses einer Unterteilung einer Zeichenfläche für das japanische katakana-Zeichen "nu" in eine Anzahl Bereiche;

Fig. 15 ein Flußdiagramm der Schrittfolge bei der Unterteilung einer Zeichenfläche in eine Anzahl Bereiche gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 16 eine Darstellung des Ergebnisses einer Unterteilung des katakana-Zeichens "nu", nachdem es gemäß dem in Fig. 15 wiedergegebenen Verfahrens unterteilt worden ist;

Fig. 17 ein Flußdiagramm der Schrittfolge bei der Unterteilung einer Zeichenfläche in eine Anzahl Bereiche gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 18 eine Darstellung des Ergebnisses einer Unterteilung des katakana-Zeichens "nu", nachdem es nach dem in Fig. 17 dargestellten Verfahren unterteilt worden ist.

In Fig. 1 in Blockform ein Zeichenerkennungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das System weist einen Abtaster 10 auf, um eine Vorlage mit Zeichen, wie Buchstaben und Ziffern, beispielsweise mittels eines CCD-Elements optisch abzutasten, um dadurch eine visuelle Zeicheninformation eine elektrische umzuwandeln. Ein Bildsignal, welches die durch den Abtaster 10 erzeugte, elektrische Zeicheninformation darstellt, wird an eine binäre Umsetz- und Rauschbeseitigungseinheit 12 angelegt, in welcher das Bildsignal einer Schwellenwertverarbeitung unterzogen wird, so daß der Zeichenteil nunmehr durch eine der Binärzahlen dargestellt wird, wobei der Hintergrundbereich durch die andere Binärzahl dargestellt ist. Gleichzeitig werden Rauschkomponenten, wie einzelne Punkte in der Hintergrundfläche beseitigt, welche oft zu beobachten sind, wenn die abgetastete Vorlage eine Kopie ist. Es gibt verschiedene Möglichkeiten für eine Rauschbeseitigung. Beispielsweise kann der Schwellenwertpegel so eingestellt werden, um das Auftreten von Rauschen auf ein Minimum herabzusetzen, oder die einzelnen Punkte oder Bildelemente können mit Hilfe eines 3 zu 3-Bildelementfensters beseitigt werden. Ein solches Bildelementfenster weist neun Bildelemente auf, welche in drei Zeilen und drei Spalten angeordnet sind, wobei das mittlere Bildelement ein interessierendes Bildelement ist. Wenn die acht peripheren Bildelemente herausgefunden worden sind, um schwarz anzuzeigen, wenn das mittlere Bildelement schwarz anzeigt, dann wird das mittlere Bildelement als ein einzelner Punkt betrachtet, welcher nichts mit der Zeicheninformation zu tun hat, und folglich beseitigt wird.

Die binär umgesetzten Bilddaten, bei welchen ein Rauschen beseitigt ist, werden dann einer Zeichensucheinheit 14 zugeführt, in welcher einzelne Zeichendaten identifiziert und dann einzeln an eine Zeichenmerkmal-Auswähleinheit abgegeben werden. Das heißt, die Bilddaten in der Binärdarstellung weisen beispielsweise "1'en", welche Zeichenteile darstellen, und "0'en" auf, welche Hintergrundteile darstellen; folglich kann jedes der Zeichen in den binär dargestellten Bilddaten dadurch identifiziert werden, daß die Bilddaten vertikal sowie horizontal abgetastet werden. Jedes auf diese Weise identifizierten Zeichendaten wird dann einer Zeichenmerkmal-Auswähleinheit 16 zugeführt, welche ein Merkmal des vorherbestimmten Typs aus den Zeichendaten auswählt. Es gibt mehrere auszuwählende Zeichenmerkmale; jedoch wird bei der Erfindung die Kontur jedes Zeichens als ein auszuwählendes Merkmal verwendet. Folglich wird gemäß der Erfindung zuerst die Kontur jedes der Zeichen bestimmt und verarbeitet, um daraus in vorherbestimmter Weise einen Merkmalsvektor festzulegen. Der sich ergebende Merkmalsvektor wird dann an einen Vergleicher 18 angelegt, um ihn mit einer Anzahl Bezugsmerkmalsvektoren zu vergleichen, welche in einer Zeichenbibliothek gespeichert sind, um eine Identifizierung der dem Vergleicher 18 zugeführten Zeichendaten festzulegen.

Bei dieser Ausführungsform weist das System zwei Bibliotheken 20 A und 20 B auf, wobei die Bibliothek I 20 A eine Anzahl Bezugsmerkmalsvektoren für Zeichen ohne oder im wesentlichen ohne Neigung und die andere Bibliothek II 20 B eine Anzahl Bezugsmerkmalsvektoren für Zeichen mit einer Neigung speichert. Hierbei die Bibliotheken 20 A und 20 B aus zwei gesonderten Speicher oder einem einzelnen Speicher mit zwei besonderen Speicherbereichen für Zeichen mit und ohne Neigung. Wenn die Bibliotheken 20 A und 20 B in demselben Speicher festgelegt sind, müssen sie in getrennten kontinuierlichen Adressenplätzen festgelegt werden, so daß sie logisch getrennt voneinander sind, um dadurch aus der Sicht des Vergleichers 18 als getrennte Bibliotheken behandelt werden zu können.

Wie später noch im einzelnen erläutert wird, weist das erfindungsgemäße System zwei Betriebsweisen auf: (1) eine erste Betriebsweise, bei welcher die Zeichenerkennung mit den beiden Bibliotheken 20 A und 20 B durchgeführt wird, und (2) eine zweite Betriebsweise, bei welcher nur eine der beiden Bibliotheken 20 A und 20 B verwendet wird. Zum Umschalten zwischen den beiden Betriebsweisen oder -moden ist das System mit einer Modesteuereinheit 22 versehen, welche wirksam mit dem Vergleicher 18 verbunden ist. In dem System sind auch zwei Zähler 24 A und 24 B vorgesehen, welche in ihrer Funktion den Bibliotheken 20 A und 20 B entsprechen. Diese Zähler 24 A und 24 B sind mit dem Vergleicher 18 verbunden, und jeder der Zähler 24 A und 24 B wird durch den Vergleicher 18 in Abhängigkeit davon inkrementiert, welche der entsprechenden Bibliotheken während der ersten Betriebsweise zum Vergleich verwendet wird. Unter einer vorherbestimmten Voraussetzung werden die Zählerstände der jeweiligen Zähler 24 A und 24 B verglichen, und dann wird von der Modesteuereinheit 22 festgelegt, welche der Bibliotheken 20 A und 20 B zu verwenden ist, wenn auf den zweiten Betriebsmode geschaltet wird.

Während des Betriebs setzt die Modesteuereinheit 22 zuerst den Betriebsmode des erfindungsgemäßen Systems in der ersten Betriebsweise. Hierbei in der Bibliothek 20 A eine Sammlung von Merkmalsvektoren für Zeichen ohne Neigung und in der Bibliothek 20 B eine Sammlung Merkmalsvektoren für Zeichen mit Neigung gespeichert. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, daß derartige Zeichenbibliotheken 20 A und 20 B entsprechend ausgebildet sein können, um das erfindungsgemäße System mit einer geringfügigen Modifikation zu verwenden. Das heißt, in diesem Fall sollte das erfindungsgemäße System so modifiziert sein, daß es einen Registrierungsmode und einen Erkennungsmode hat. Wenn das System auf den Registrierungsmode eingestellt ist, werden verschiedene zu speichernde Zeichen abgetastet und verarbeitet, um Merkmalsvektoren auszubilden, welche über den Vergleicher 18 ohne einen Vergleich in der entsprechenden Bibliothek 20 A und 20 B gespeichert werden. Da es in diesem Fall bekannt ist, daß die abzutastenden Zeichen geneigt oder nicht geneigt sind, ist es so eingestellt, daß die entsprechenden Merkmalsvektordaten in einer der Bibliotheken 20 A und 20 B zu speichern sind. Auf diese Weise wird das System mit der Bibliothek 20 A für Zeichen ohne Neigung mit der Bibliothek 20 B für Zeichen mit Neigung ausgestattet.

Wenn eine Vorlage, welche zu erkennende Zeichen trägt, mittels des Abtasters 10 abgetastet, werden die auf diese Weise gelesenen Zeichendaten einer Binärumsetzung unterzogen, und die Binärdaten jedes Zeichens werden gesucht und verarbeitet, um bei der vorliegenden Ausführungsform dessen Merkmal oder Kontur festzulegen. Bei der Bestimmung der Kontur eines Zeichens wird vorzugsweise eine Anzahl vorherbestimmter Richtungskodes verwendet, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird. Bei Festlegung des Merkmals oder der Kontur wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Merkmalsvektor auf eine vorherbestimmte Weise berechnet. Der auf diese Weise berechnete Merkmalsvektor wird dann dem Vergleicher 18 zugeführt. Da der Vergleicher 18 durch die Modesteuereinheit 22 auf den ersten Betriebsmode eingestellt ist, wird der Merkmalsvektor eines unbekannten Zeichens, das von der Merkmalsauswähleinheit 16 zugeführt worden ist, mit Merkmalsvektoren bekannter Zeichen verglichen, welche in den beiden Bibliotheken 20 A und 20 B gespeichert sind. Es wird dann der ähnliche Merkmalsvektor der den größten Ähnlichkeitsgrad bezüglich des eingegebenen Merkmalsvektors hat, unter den Vektoren ausgewählt, die in den Bibliotheken 20 A und 20 B gespeichert sind, und es wird dann das Ergebnis abgegeben, welches die Identität des unbekannten Zeichens anzeigt. Wenn in diesem Fall der ähnliche Merkmalsvektor in der Bibliothek 20 A herausgefunden worden ist, dann wird der Zählerstand des entsprechenden Zählers 24 A um +1 inkrementiert, während wenn er in der anderen Bibliothek 20 B gefunden worden ist, der Zählerstand des entsprechenden Zählers 24 B um +1 inkrementiert wird. Selbstverständlich werden die beiden Zähler 24 A und 24 B vor dem Beginn der Zeichenerkennungsoperation gelöscht. Wenn auf diese Weise eine Zeichenerkennung nach der anderen stattfindet, wird der Zählerstand jedes der Zähler 24 A und 24 B jedesmal erhöht, wenn der ähnliche Zeichenvektor in der entsprechenden Bibliothek 20 A oder 20 B herausgefunden worden ist. Folglich zeit der Zählerstand jedes der Zähler 24 A und 24 B die Häufigkeit an, in welcher ähnliche Merkmalsvektoren aus der entsprechenden Bibliothek 20 A oder 20 B zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt herausgefunden werden.

Die Modesteuereinheit 22 überwacht ständig die Differenz zwischen den Zählständen der Zähler 20 A und 20 B; wenn diese Differenz einen vorherbestimmten Wert überschritten hat, liefert die Modesteuereinheit 22 ein zweites Modebefehlssignal an den Vergleicher 18, so daß er (18) nunmehr auf den zweiten Betriebsmode eingestellt wird, und bestimmt gleichzeitig eine der Bibliotheken 20 A und 20 B, die bei dem zweiten Betriebsmode ausschließlich zu verwenden ist, welcher demjenigen Zähler 24 A oder 24 B entspricht, welcher von den beiden einen höheren Zählerstand hat.

Folglich arbeitet von nun an der Vergleicher 18 in dem zweiten Mode, und die Zeichenerkennung findet nur mit Hilfe der einen ausgewählten Bibliothek 20 A oder 20 B statt. Wie vorstehend kurz ausgeführt, unterscheidet sich der Neigungsgrad von handgeschriebenen Buchstaben beträchtlich von einer Person zur anderen; ein solcher Neigungsgrad ist jedoch beinahe immer derselbe für eine ganz bestimmte Person. Folglich ist der Neigungsgrad von handgeschriebenen Zeichen ein charakteristisches Merkmal eines Individiums oder einer Gruppe von Individien. Selbst wenn das erfindungsgemäße System auf den zweiten Betriebsmode geschaltet ist, bei welchem nur eine der Bibliotheken 20 A und 20 B verwendet wird, stellt dies praktisch keine Verschlechterung im Hinblick auf eine genaue Zeichenerkennung dar. Da außerdem nur auf eine der beiden Bibliotheken 20 A oder 20 B Bezug genommen wird, ist die Zeit, die zum Durchführen eines Vergleichs benötigt wird, beträchtlich herabgesetzt oder bei der vorliegenden Ausführungsform halbiert, so daß die Geschwindigkeit bei der Zeichenerkennung ebenfalls beträchtlich erhöht ist.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein Umschalten auf den zweiten Betriebsmode bewirkt, wenn die Differenz zwischen den Zählerständen der Zähler 24 A und 24 B einen vorherbestimmten Wert überschritten hat. Alternativ hierzu kann jedoch auch auf den Betriebsmode umgeschaltet werden, wenn eine vorherbestimmte Anzahl von Zeichenerkennungsoperationen wo beispielsweise einige wenige oder einige 10, durchgeführt sind. Auch in diesem Fall wird, wenn auf den zweiten Betriebsmode übergegangen ist, eine der Bibliotheken 20 A oder 20 B ausgewählt, welche zu diesem Zeitpunkt dem Zähler 24 A oder 24 B mit dem höheren Zählerstand entspricht, und wird ausschließlich in dem zweiten Betriebsmode verwendet. Ferner sind bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform Zeichen in solche klassifiziert mit Neigung und solche ohne Neigung. Jedoch können Zeichen mit Neigung noch weiter in zwei oder mehr Kategorien in Abhängigkeit von dem Neigungsgrad eingeteilt werden. In diesem Fall werden drei oder mehr Bibliotheken erzeugt, welche jedem speziellen Zeichenneigungsgrad zugeordnet sind.

Nunmehr wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Da diese Ausführungsform einen Gesamtaufbau hat, welcher dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist, wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Wenn in dieser Ausführungsform der Vergleicher 18 in dem ersten Betriebsmode arbeitet, wobei die beiden Bibliotheken 20 A und 20 B zur Identifizierung einer eingegebenen Zeicheninformation verwendet werden, legt der Vergleicher 18 ein am besten passendes Zeichen mit dem besten Ähnlichkeitsgrad wie in der vorherbeschriebenen Ausführungsform und auch ein am zweitbesten passendes Zeichen mit dem zweitbesten Ähnlichkeitsgrad fest. Wenn das beste und das zweitbeste Zeichen aus den verschiedenen Bibliotheken 20 A und 20 B herausgefunden worden ist, dann werden die beiden Zähler 24 A und 24 B gleichzeitig um +1 inkrementiert. Wenn dagegen sowohl das beste als auch das zweitbeste Zeichen aus derselben Bibliothek 20 A oder 20 B herausgefunden worden ist, dann wird der Zählerstand des entsprechenden Zählers 24 A oder 24 B um +2 inkrementiert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung berechnet, wenn das beste und das zweitbeste Zeichen in verschiedenen Bibliotheken 20 A und 20 B während des ersten Betriebsmodes herausgefunden worden ist, der Vergleicher 18 eine Differenz zwischen einem eingegebenen Zeichen und jedem der besten und zweitbesten Zeichen, wodurch, wenn die berechnete Differenz größer als ein vorherbestimmter Wert ist, das Inkrementieren des Zählerstands jedes der Zähler 24 A und 24 B in entsprechender Weise erhöht wird, wie in dem Fall, wenn sowohl das beste als auch das zweitbeste Zeichen in derselben Bibliothek herausgefunden worden sind, wie vorstehend beschrieben ist.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, werden Ausgabedaten (Zeichen- oder Rückweiskode) aus dem Vergleicher 18 an die Modesteuereinheit 22 geliefert. In dem Fall, daß eine Vergleichszurückweisung während des zweiten Betriebsmode stattgefunden hat und folglich ein zurückgewiesener Kode von dem Vergleicher 18 abgegeben worden ist, wird durch die Modesteuereinheit 22 in der Betriebsweise auf den ersten Betriebsmode zurückgekehrt, und die Zähler 24 A und 24 B werden gelöscht. Die nachfolgende Operation entspricht dann der vorstehend beschriebenen.

In Fig. 2 ist schematisch in Blockform ein System zum Bilden von Zeichenbibliotheken dargestellt, welche bei einer Zeichenerkennung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung verwendbar sind. Das Zeichenbibliotheks-Bildungssystem eignet sich für eine Verwendung in einem Zeichenerkennungssystem der vorstehend beschriebenen Art, in welchem einer einer Anzahl vorherbestimmter Richtungskodes wahlweise jedem Bildelement der Kontur eines eingegebenen, zu identifizierenden Zeichens zugeordnet wird, und ein Histogramm der Richtungskodes für jeden der Bereiche bestimmt wird, welche durch Unterteilen eines Zeichenrahmens des zu identifizierenden Zeichens festgelegt sind; hierauf folgt dann der Schritt Identifizieren des eingegebenen Zeichens mit Hilfe der Histogramme als Merkmalsvektoren oder Parameter. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das vorliegende Zeichen Bibliotheksbildungssystem einen Rahmenspeicher 30 zum Speichern der Daten eines zu registrierenden Zeichens auf. Der Rahmenspeicher 30 ist mit einem Zeichenmerkmalsextraktor 32 verbunden, welcher dem Block 16 in dem Zeichenerkennungssystem der Fig. 1 entspricht. Wenn die Binärdaten eines Zeichens in einem vorherbestimmten Rahmen der Einheit 32 zugeführt wird, wird eines einer Anzahl vorherbestimmter Richtungskodes 1 bis 8 wie in Fig. 3 dargestellt, den jeweiligen Konturbildelementen des zu verarbeitenden Zeichens zugeordnet. Da das Zeichen auf einem weißen Blatt Papier üblicherweise schwarz und weiß ist, sind die Konturbildelemente üblicherweise weiße Bildelemente.

Im Falle der in Fig. 3 dargestellten Richtungskodes hat jeder Kode ein einmaliges Bildelement-Anordnungsmuster aus fünf Bildelementen mit einem mittleren Bildelement als dem interessierenden Bildelement, das dem einen Konturbildelement des zu verarbeitenden Zeichens entspricht, ein Paar obere und untere Bildelemente und ein weiteres Paar linker und rechter Bildelemente. Jeder Kode unterscheidet sich dadurch, ob die Peripherie oder benachbarte Bildelemente in ihrer Farbe schwarz sind. Beispielsweise hat der Kode "1" ein Anordnungsmuster, dessen rechtes Bildelement schwarz ist. Bei dem Anordnungsmuster des Kodes 5 sind dessen oberes und rechtes Bildelement jeweils schwarz, und bei dem Muster für den Kode 7 sind dessen unteres und linkes Bildelement jeweils schwarz. Folglich zeigen die Kodes 5 und 7 an, daß der entsprechende Teil der Zeichenkontur geneigt ist und nach rechts ansteigt. Dagegen sind bei dem Muster des Kodes 6 das obere und linke Bildelement jeweils schwarz, während beim Muster des Kodes 8 das untere und rechte Bildelement schwarz sind. Folglich zeigen Kodes 6 und 8 an, daß der entsprechende Teil der Zeichenkontur geneigt ist, und zwar nach links ansteigt. Die Kodes 6 und 8 sind Neigungsrichtungskodes, welche die Neigung eines Zeichens anzeigen, und sie werden zur Bestimmung des Vorhandenseins einer Neigung in einem zu identifizierenden Zeichens verwendet.

In Fig. 4 und 5 sind Anordnungen der in Fig. 3 dargestellten Richtungskodes wiedergegeben, nachdem die Richtungskodes den Konturbildelementen einer Ziffer "7" ohne Neigung bzw. mit Neigung zugeordnet. Bei einem Vergleich der in Fig. 4 und 5 dargestellten Anordnungen zeigt sich unmittelbar, daß eine größere Anzahl von Kodes 6 und 8 in der Anordnung der Fig. 5 im Vergleich zu dem Anordnungsmuster der Fig. 4 gefunden werden. Ein derartiges Anordnungsmuster wird unter der Steuerung einer Steuereinheit 34 in dem Rahmenspeicher 30 gespeichert. Gleichzeitig wird in dem Zeichenmerkmalsextraktor 32 in Histogramm (das auch als ein Merkmalsvektor bezeichnet wird) der in Fig. 3 dargestellten Richtungskodes für jeden der unterteilten Bereiche des Zeichenrahmens festgelegt, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Das auf diese Weise geschaffene Histogramm oder der entsprechende Merkmalsvektor werden dann an die Steuereinheit 34 geliefert.

Bei Beendigung des Einschreibens des Richtungskodes-Anordnungsmusters für einen ganz bestimmten Kode in den Rahmenspeicher 30 werden die in dem Rahmenspeicher gespeicherten Daten gesteuert durch die Steuereinheit 34 nacheinander ausgelesen und in einen Dekodierer 36 eingegeben. Der Dekodierer 36 ist mit zwei Zählern 38 und 40 verbunden, und er inkrementiert den Zählerstand des Zählers 38 jedesmal dann, wenn einer der acht verschiedenen Kodes 1 bis 8 festgestellt worden ist, und inkrementiert auch den Zählerstand des Zählers 40 jedesmal dann, wenn einer der Neigungskodes 6 und 8 festgestellt worden ist. Hierbei werden die beiden Zähler 38 und 40 durch die Steuereinheit 34 vor dem Beginn einer Ausleseoperation aus dem Rahmenspeicher 30 gelöscht. Bei Beendigung des Auslesens aus dem Rahmenspeicher 30 zeigt der Zählerstand des Zählers 38 die Gesamtanzahl der gefundenen Richtungskodes an, und der Zählerstand des Zählers 40 zeigt die Anzahl der gefundenen Neigungskodes 6 und 8 an. Wie in dem System der Fig. 2 dargestellt, ist ein Verhältnis Rechner 42 zum Berechnen eines Neigungsverhältnisses zwischen die Zähler 38 und 40 und die Steuereinheit 34 geschaltet, und berechnet das Verhältnis des Zählerstandes des Zählers 40 zu demjenigen des Zählers 38. Das sich ergebende Verhältnis wird als ein Parameter verwendet, um den Neigungsgrad des in Frage stehenden Zeichens anzuzeigen.

Beispielsweise ist im Falle der in Fig. 4 dargestellten Ziffer "7" ohne Neigung die Gesamtanzahl der vorhandenen Richtungskodes gleich 135, und die Anzahl der vorhandenen Neigungskodes 6 und 8 ist gleich 19, so daß das Verhältnis gleich 19/135 = 0,14 ist. Andererseits ist im Falle der in Fig. 5 dargestellten Ziffer "7" mit Neigung die Gesamtanzahl der vorhandenen Richtungskodes gleich 121, und die Anzahl der vorhandenen Neigungskodes 6 und 8 ist gleich 48, so daß das Verhältnis als 48/121 = 0,40 berechnet wird. Hieraus wird deutlich, daß für ein schräges oder geneigtes Zeichen es mehr Neigungskodes 6 und 8 gibt und daß folglich das Neigungsverhältnis größer ist. Wie ebenfalls in dem System der Fig. 2 dargestellt, ist eine Tabelle 44 zum Speichern von zu verwendenden Schwellenwerten zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens von Neigung für bestimmte Zeichen mit der Steuereinheit 34 verbunden. Folglich wird ein Schwellenwert, welcher dem zu verarbeitenden Zeichen entspricht, aus der Tabelle 44 in die Steuereinheit 34 gelesen, und dann wird der ausgelesene Schwellenwert mit dem von dem Verhältnisrechner 42 berechneten Verhältnis verglichen, wodurch dann festgelegt wird, daß das Zeichen keine Neigung hat, wenn das Verhältnis kleiner als der Schwellenwert ist, während festgelegt wird, daß das Zeichen eine Neigung hat, wenn das Verhältnis gleich oder größer als der Schwellenwert ist.

Wenn festgestellt wird, daß das Zeichen keine Neigung hat, wird von der Steuereinheit 34 das Histogramm oder der Merkmalsvektor, welcher, wie vorstehend beschrieben, von dem Zeichenmerkmalsextraktor 32 geliefert worden ist, in einen ersten Speicher 46 A gespeichert, welcher nur Zeichen ohne Neigung speichert. Wenn dagegen festgestellt worden ist, daß das Zeichen eine Neigung hat, wird von der Steuereinheit 34 das Histogramm oder der Merkmalsvektor in einen zweiten Speicher 46 B gespeichert, welcher nur Zeichen mit einer Neigung speichert.

Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Erfindung ein zu registrierendes Zeichen zuerst dahingehend überprüft, ob es geneigt ist oder nicht und wird dann entsprechend dem Vorhandensein oder Fehlen einer Neigung mit einem anderen Speicher gespeichert. Hierbei hat das in Fig. 2 dargestellte System einen Speicher 46 mit zwei gesonderten und unterschiedlichen Speicherbereichen 46 A und 46 B, wobei im Bereich 46 A Zeichen ohne Neigung und im Bereich 46 B solche mit Neigung gespeichert werden. Jedoch können auch zwei gesonderte Speicher vorgesehen werden, um Zeichen ohne und mit Neigung gesondert zu speichern. Selbstverständlich kann dieser Aspekt der Erfindung beim Ausbilden von Zeichenbibliotheken mit und ohne Neigung in vorteilhafter Weise bei einem Zeichenerkennungssystem der vorstehend beschriebenen Art angewendet werden.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung wird nunmehr im einzelnen anhand der Fig. 6 bis 18 beschrieben. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Zeichenerkennungsverfahren und -system, um ein Muster, insbesondere ein Zeichen wie ein alphanumerisches Zeichen, ein japanisches "hiragana"- oder "katagana"-Zeichens oder eines Symbols mit hoher Genauigkeit zu erkennen, selbst wenn es ein handgeschriebenes Muster ist. Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Erkennen eines Musters mit den folgenden Verfahrensschritten geschaffen: Erhalten eines unbekannten Zeichens in binärer Darstellung, wobei das Muster durch eine der binären Zahlen und der Hintergrund durch die andere Binärzahl dargestellt ist; Zuordnen eines einer Anzahl vorherbestimmter Richtungskodes zu dem jeweiligen Bildelement, das eine Kontur des Musters entsprechend einer vorherbestimmten Vorschrift festlegt; Berechnen der Richtungskodes, welche der Kontur des Musters zugeordnet sind; Unterteilen des Musters in eine Anzahl Maschenbereiche auf der Basis des berechneten Werts; Erzeugen eines Histogramms der Richtungskodes für jeden der unterteilten Bereiche und Vergleichen des Histogramms mit jedem der Bezugsdiagramme von bekannten in einer Bibliothek gespeicherten Muster, da bei eines der bekannten Muster mit der besten Ähnlichkeit auszuwählen, um so das unbekannte Zeichen zu erkennen. Wie noch zu erkennen sein wird, ist dieser Gesichtspunkt der Erfindung sehr nützlich im Hinblick auf eine Anwendung bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.

In Fig. 6 ist ein Flußdiagramm dargestellt, welches eine Schrittfolge zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einer Muster- insbesondere Zeichenerkennung dargestellt. In Fig. 7 ist in Blockform das Gesamtsystem eines Muster- (Zeichen-)Erkennungssystems dargestellt um das in Fig. 6 dargestellte Verfahren praktisch durchzuführen. Eine Vorlage mit mindestens einem Zeichenbild wird optisch mittels eines Abtasters 51 gelesen, so daß ein visuelles Zeichen in ein elektrisches Bildsignal umgesetzt wird, welches dann durch einen Vorprozessor 52 verarbeitet wird, in welchem das elektrische Bildsignal einer Schwellenwertoperation unterzogen wird, um dadurch das Bildsignal in binärer Darstellung in ein Muster umzusetzen. Jedes der Zeichen in diesem Muster wird dann herausgenommen und einer Normalisierung und Glättung unterzogen. Das binär dargestellte Zeichenmuster wird dann von dem Vorprozessor 52 einem Merkmalsextraktor 53 zugeführt, in welchem einer einer Anzahl vorherbestimmter Richtungskodes jedem der Bildelemente zugeordnet wird, welche die Kontur des Zeichenmusters festlegen. Hierbei wird die Kontur eines binär dargestellten Zeichenmusters entweder durch schwarze oder weiße Bildelemente festgelegt. Folglich können die vorherbestimmten Richtungskodes entweder den schwarzen Kodes, welche die Zeichenkontur festlegen oder den weißen Kodes zugeordnet werden, welche in ähnlicher Weise die Zeichenkontur festlegen. In Fig. 8 ist ein Satz von neun Kodes und zugeordneten sechzehn Bildelementmustern für eine Verarbeitung einer schwarzen Zeichenkontur dargestellt, während in Fig. 9 ein Satz von neun Kodes und zugeordneten sechzehn Bildelementmustern für eine Verarbeitung einer weißen Zeichenkontur dargestellt ist. In jedem Fall weist ein Bildelementmuster ein zentrales Bildelement, welches das interessierende Bildelement ist, ein oberes und unteres Bildelement, welche dem zentralen Bildelement in einer ersten Richtung (in dem dargestellten Beispiel horizontalen Richtung) und ein linkes sowie rechtes Bildelement auf, welche dem zentralen Bildelement in einer zweiten Richtung (in dem dargestellten Beispiel in der vertikalen Richtung) benachbart sind, welche sich von der ersten Richtung unterscheidet (in dem dargestellten Beispiel zu dieser senkrecht verläuft). Im Falle der Fig. 8 ist das zentrale Bildelement immer schraffiert, wodurch angezeigt ist, daß es ein schwarzes Bildelement ist, da dieser Satz zum Verarbeiten einer schwarzen Zeichenkontur zu verwenden ist. Dagegen ist das zentrale Bildelement des in Fig. 9 dargestellten Satzes immer frei von einer Schraffur, wodurch angezeigt ist, daß es ein weißes Bildelement ist, da dies der Fall der Verarbeitung einer weißen Zeichenkontur ist.

Wenn in dem Verfahren zum Verarbeiten einer schwarzen Zeichenkorrektur ein zu verarbeitendes Zeichen einen Teil mit einer Breite hat, welcher kleiner als das zweifache des Abstandes zwischen zwei benachbarten Punkten oder Bildelementen ist, dann ist dies ein Fall, bei welchem die gegenüberliegenden Konturen gemeinsam durch nur einen Richtungskode dargestellt werden. Wenn dagegen dieser Teil eine Breite hat, welche gleich oder größer als das zweifache eines Bildelement- Abstandes ist, dann wird jede Zeichenkorrektur durch den zugeordneten Richtungskode dargestellt. In dem zuerst erwähnten Fall ist die Anzahl von zugeordneten Richtungskodes die Hälfte der Anzahl von Richtungskodes, welche in dem zweiten Fall zugeordnet ist. Folglich findet für ein Zeichen mit einem schmalen Linienteil ein "Verdünnen" oder "Schmalermachen" einer Linie statt, wenn es mittels des Verarbeitungsverfahrens für eine schwarze Zeichenkontur verarbeitet wird, so daß das extrahierte Merkmal instabil zu werden neigt. Dagegen weist das Verfahren zum Verarbeiten einer weißen Zeichenkontur eine derartige Schwierigkeit nicht auf, so daß dieses Verfahren durch ein "Linienverdünnen" nicht beeinträchtigt wird; dagegen wird das Verarbeitungsverfahren für eine schwarze Zeichenkorrektur nicht durch ein "Zerkleinern" oder "Linienverdicken" beeinträchtigt.

In Fig. 5 ist ein Zeichenmuster eines japanischen "katakana"- Zeichens "a" nach der Vorverarbeitung dargestellt. Das Muster ist durch eine binäre Darstellung festgelegt, und folglich wird das katakana-Zeichen "a" durch "1'en" dargestellt, während der Hintergrund durch "0'en" dargestellt ist, was in Fig. 10 in der Tat durch Punkte angezeigt ist. In Fig. 11 ist das Ergebnis dargestellt, wenn bei dem Muster der Fig. 10 das Verarbeitungsverfahren für eine schwarze Zeichenkorrektur angewendet worden ist. In Fig. 12 ist das Ergebnis wiedergegeben, wenn bei dem Zeichenmuster der Fig. 10 das Verarbeitungsverfahren für eine weiße Zeichenkorrektur angewendet worden ist.

Der Merkmalsextraktor 53 tastet dann das Konturmuster, welches durch die Zuordnung der Richtungskodes festgelegt worden ist, wie in Fig. 11 oder 12 dargestellt ist, in der X- und der Y-Richtung ab, um die Richtungskodes zu zählen, und dann werden basierend auf dem gezählten Wert Unterteilungspunkte des Zeichenrahmens in Bereichen festgelegt, wodurch dann der Zeichenrahmen in eine Anzahl Maschenbereiche unterteilt ist, welche durch M×N festgelegt sind. Da auf diese Weise die Unterteilungspunkte entsprechend der Verteilung der der Zeichenkontur zugeordneten Richtungskodes bestimmt sind, kann die Unterteilung in Maschenbereiche in entsprechender Weise in Abhängigkeit von dem Verformungsgrad eines Zeichens insbesondere im Falle eines handgeschriebenen Zeichens durchgeführt werden. Die Verarbeitung einer Unterteilung kann mittels eines der bekannten Unterteilungsverfahren durchgeführt werden, so daß dessen detaillierte Beschreibung hier entfallen kann.

Der Merkmalsextraktor 53 liegt dann ein Histogramm H _kÿ der Richtungskodes für jeden der unterteilten Maschenbereiche (i, j) als ein Merkmal fest. Der tiefgestellte Index_k bezeichnet einen der Richtungskodes, so daß k eine ganze Zahl zwischen 1 und 8 ist. Das Histogramm wird dann in einen Vergleicher 54 eingegeben, in welchem es mit jedem der Histogramme bekannter Zeichen verglichen wird, welche in einer Bibliothek 55 gespeichert wird; hierbei wird ein Abstand (eine Ähnlichkeit) zwischen dem eingegebenen Zeichen und jedem der bekannten in der Bibliothek 55 gespeicherten Zeichen berechnet und das bekannte Zeichen mit dem kleinsten berechneten Abstand folglich der beste Ähnlichkeitsgrad wird als ein ausgegebener Zeichenkode abgegeben. Wenn in diesem Fall ein einfacher euklidischer Abstand verwendet wird, kann ein Abstand dl zwischen dem Bibliothekshistogramm D _kÿl eines bekannten Zeichens l und dem Histogramm H _kÿ eines eingegebenen (unbekannten) Zeichens auf folgende Weise ausgedrückt werden.

Nunmehr werden speziellere Beispiele bezüglich dieses Gesichtspunkts der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel mit den in Fig. 9 dargestellten Richtungskodes und zugeordneten Bildelementmustern wird das Verarbeitungsverfahren für eine weiße Zeichenkontur bei einem vorverarbeiteten Zeichenmuster angewendet. Das sich ergebende Muster wird dann N × N (im allgemeinen M × N) Maschenbereiche unterteilt. Die Unterteilungspunkte in der X-Richtung werden nach dem Verfahren festgelegt, das in dem Flußdiagramm der Fig. 13 dargestellt ist; mit Hilfe dieser Unterteilungspunkte wird dann das Muster in N-Abschnitte in der X-Richtung unterteilt. Mit Hilfe einer ähnlichen Prozedur werden dann Unterteilungspunkte in der Y-Richtung festgelegt, und das Muster wird in eine Anzahl von N-Abschnitte in der Y-Richtung unterteilt. Im Ergebnis wird dann das Zeichenmuster mit der durch die Richtungskodes festgelegten Zeichenkontur in N × N Maschenbereiche unterteilt.

Anhand des in Fig. 13 dargestellten Flußdiagramms wird nunmehr die Unterteilung in der X-Richtung im einzelnen beschrieben. Durch Abtasten des Zeichenmusters wird die Gesamtanzahl der zugeordneten Richtungskodes (PE) beim Schritt 71 berechnet. Als Vorbereitungsschritt für ein Abtasten, um Unterteilungspunkte festzulegen, werden ein Zähler n für eine Anzahl Unterteilungen und ein Zähler x zum Bestimmen der Adresse in der X-Richtung beim Schritt 72 rückgesetzt. Von hier an wird dann das Abtasten des Zeichenmusters in der Y-Richtung (d. h. eine Rasterabtastung mit der Y-Richtung als eine Hauptabtastrichtung) durchgeführt, während die X-Adresse um +1 inkrementiert wird, bis n einen Wert erreicht, welcher gleich N-1 (in dem vorliegenden Beispiel N = 3) ist, um so Unterteilungspunkte festzustellen.

Wie diesbezüglich noch im einzelnen beschrieben wird, geht das Verfahren weiter, indem "1" zu x beim Schritt 74 hinzuaddiert wird, eine einzelne Zeile, welche durch das laufende x festgelegt ist, in der Y-Richtung abgetastet wird und beim Schritt 75 wird die Zahl (Px) der Richtungskodes berechnet, welche vom Anfang der ersten Zeile bis zum Ende der laufenden Zeile vorhanden sind. Es wird dann festgestellt, ob Px gleich oder größer als (PE/N)Xn ist; wenn das Ergebnis negativ ist, wird auf den Schritt 74 zurückgekehrt, um die nächste Zeile zu verarbeiten. Wenn dagegen das Ergebnis der Festlegung beim Schritt 76 positiv ist, dann geht das Verfahren beim Schritt 77 weiter, bei welchem der laufende Wert von x als ein X-Adressenpunkt des laufenden unterteilten Bereichs festgestellt wird (d. h. der rechte Unterteilungspunkt eines unterteilten Bereichs). Außerdem wird ein Wert, welcher durch Subtrahieren des Werts von T erhalten worden ist (d. h. ein Überlappen von unterteilten Bereichen) von dem Wert von x als eine X-Adresse des Ausgangspunktes des nächsten unterteilten Bereichs festgestellt (d. h. der linke Unterteilungspunkt eines unterteilten Bereichs). Der Ausgangspunkt des ersten unterteilten Bereichs entspricht somit der linken Seite des Zeichenrahmens, d. h. x = 1; der Endpunkt des letzten unterteilten Bereichs entspricht dann der rechten Seite des Zeichenrahmens, d. h. x = Lx. Danach wird "1" zu n beim Schritt 78 addiert, und dann wird auf den Schritt 73 zurückgegangen. Ein derartiger Ablauf wird wiederholt, bis der Zustand n = N-1 beim Schritt 73 erhalten wird.

Die Unterteilungspunkte in der Y-Richtung werden in ähnlicher Weise festgestellt. Da jedoch in diesem Fall die Gesamtzahl PE der Richtungskodes bereits berechnet worden ist, wird sie nicht wieder berechnet. Zum Feststellen von Unterteilungspunkten wird in der X-Richtung abgetastet, während die Y- Adresse durch +1 inkrementiert wird, während die Bestimmung ähnlich dem Schritt 46 und folgende im Hinblick auf die Anzahl von Richtungskodes P _y (entsprechend dem vorherigen Wert P _x) durchgeführt wird, um dadurch die Unterteilungspunkte in der Y-Richtung festzulegen. Hierbei entspricht der Ausgangspunkt des ersten unterteilten Bereichs der Oberseite (d. h. y = 1) und der Endpunkt des letzten unterteilten Bereichs entspricht der Unterseite (d. h. y = Ly).

Mit Hilfe der auf diese Weise erhaltenen Unterteilungspunkte wird das Zeichenmuster sowohl in der X- als auch in der Y- Richtung in N Unterteilungen aufgeteilt, so daß das Zeichenmuster in eine Anzahl von N × N Maschenbereiche unterteilt ist. Fig. 14 zeigt ein Beispiel, in welchem das Konturmuster eines handgeschriebenen katakana-Zeichens "nu" in eine Anzahl von N × N Maschenbereiche (Lx = ly = 32) aufgeteilt ist. Dies ist dann der Fall, bei welchem der Überlappungsbereich oder die Überlappungsgröße T der zwei benachbarten Maschenbereiche bei "1" eingestellt ist. Bei den katakana-Zeichen sind "nu" und "su" sehr ähnlich, und der kritische Wert sie zu unterscheiden, ist ein Strich, der nach rechts unten verläuft, wie einem Kenner der katakana- Zeichen geläufig ist; folglich ist es kritisch, daß dieses Merkmal in einen Maschenbereich richtig widergespiegelt wird. Das vorliegende Beispiel erlaubt es, sich an eine solche Forderung anzupassen, und somit den Unterschied zwischen zwei ähnlichen Zeichen, wie "nu" und "su" in den katakana-Zeichen richtig zu erkennen.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 das Verarbeitungsverfahren für eine weiße Zeichenkorrektur für eine Zuordnung der Richtungskodes zu der Kontur eines zu identifizierenden Zeichens verwendet. Bezüglich einer Unterteilung in Maschenbereiche wird bei diesem Verfahren, ähnlich wie bei demjenigen des vorher beschriebenen Beispiels 1 das Zeichenmuster zuerst in der Y-Richtung in eine Anzahl von N-Abschnitte unterteilt. Dann findet die Unterteilung in N-Abschnitte in der X-Richtung statt, was anhand des in Fig. 15 dargestellten Flußdiagramms beschrieben wird. Zuerst werden der Zähler n für die Anzahl Unterteilungen sowie der Zähler x zum Bestimmen der Adresse in der X-Richtung beim Schritt 81 gelöscht. Dann wird beim Schritt 82 bestimmt, ob n gleich oder kleiner als N-1 ist oder nicht (wobei bei dem vorliegenden Beispiel N = 3 ist); wenn das Ergebnis negativ ist, dann wird der Unterteilungsvorgang beendet. Wenn dagegen das Ergebnis bei dem Bestimmungsschritt 82 positiv ist, wird in der Y-Richtung abgetastet, während die X-Adresse beim Schritt 83 um +1 inkrementiert wird, wodurch dann die Anzahl Bildelemente in jedem der unterteilten Bereiche i in der Y-Richtung beim Schritt 84 entsprechend der Formel P _ie = x X (Y _is-Y _ie) gezählt wird; hierauf wird dann beim Schritt 85 bestimmt, ob der berechnete Wert P _ix gleich oder größer als Pe/(N×N)Xn ist. Hierbei sind Y _is und Y _ie die Y-Adressen der Ausgangs- bzw. Endpunkte eines in Y-Richtung unterteilten Bereichs i.

Wenn das Bestimmungsergebnis beim Schritt 85 positiv ist, dann wird der laufende Wert von x(X-Adresse) als der Endpunkt des n te in X-Richtung unterteilten Bereichs festgestellt; gleichzeitig wird x = T, wobei T ein den Bereich überlappender Wert ist, als der Ausgangspunkt des nächsten unterteilten Bereichs beim Schritt 86 festgestellt. Dann wird n beim Schritt 87 um +1 inkrementiert, und das Verfahren kehrt auf Schritt 82 zurück. Mit den auf diese Weise erhaltenen Unterteilungspunkten wird das Zeichenmuster in der X-Richtung in N-Segmente unterteilt, so daß das Zeichenmuster als Ganzes in eine Anzahl (N × N) Bereiche unterteilt wird. Fig. 16 zeigt ein Beispiel, wenn das Zeichenmuster mit dem katakana-Zeichen "nu", welches durch seine Kontur mit Hilfe der Richtungskodes festgelegt worden ist, gemäß dem Verfahren in dem vorliegenden Beispiel unterteilt wird. Jedoch ist nur das Ergebnis der Unterteilungen in der X-Richtung für den dazwischen liegenden Bereich in der Y-Richtung in Fig. 16 dargestellt, und er wird so eingestellt, daß T = 1 ist. Zu beachten ist jedoch, daß in dem vorstehend beschriebenen Beispiel die Unterteilungen in der Y-Richtung mit Hilfe des in dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden; jedoch bei Beendigung von Unterteilungen in der X-Richtung können auch die Unterteilungen in der Y-Richtung für jeden der unterteilten Bereiche in einem Verfahren durchgeführt werden, daß demjenigen entspricht, welches in dem in Fig. 15 dargestellten Flußdiagramm wiedergegeben ist.

Beispiel 3

In dem Fall, daß T in dem Beispiel 2 nicht gleich null gesetzt ist, oder daß die Richtungskodes in einem Unterteilungspunkt in der X- oder Y-Richtung überfüllt sind, besteht die Gefahr, daß die Bereichsunterteilung ungenau ist. Um eine solche Schwierigkeit zu vermeiden, wird gemäß dem vorliegenden Beispiel bei Beendigung der Unterteilungen in der X- (oder Y-)Richtung durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren die Anzahl PEi von Merkmalsbildelementen in dem unterteilten Bereich i wieder berechnet, und die Unterteilungen eines unterteilten Bereichs i in der Y- (oder X-) Richtung werden mit PEi/N anstelle von Pe/N ² des Beispiels 2 durchgeführt.

Nunmehr wird anhand des in Fig. 17 dargestellten Flußdiagramms zuerst ein Unterteilen des Zeichenmusters in der Y- Richtung gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren und dann ein Unterteilen jedes der unterteilten Bereiche in der X-Richtung beschrieben.

Zuerst wird durch Abtasten des Zeichenmusters die Anzahl PEi-Merkmalsbildelemente jeder der unterteilten Bereiche i in der Y-Richtung beim Schritt 91 berechnet. Dann werden der Zähler n und der Zähler x beim Schritt 92 gelöscht. Dann wird festgestellt, ob n gleich oder kleiner N-1 ist oder nicht (wobei hier N = 3 ist); wenn das Ergebnis negativ ist, wird der Ablauf beim Schritt 93 beendet. Wenn dagegen das Ergebnis positiv ist, wird das Abtasten in der Y-Richtung durchgeführt, während die X-Adresse beim Schritt 94 um +1 inkrementiert wird; hierdurch wird die Anzahl Richtungskodes in jeder der in Y-Richtung unterteilten Bereiche i gemäß der Formel P _ix = · X(Y _is-Y _-ie) beim Schritt 95 berechnet. Dann wird beim Schritt 96 festgestellt, ob P _ix gleich oder größer als PEi/NXn ist. Hierbei sind Y _is und Y _ie die X- Adressen der Ausgangs- bzw. Endpunkte jedes der in Y-Richtung unterteilten Bereiche i.

Wenn das Ergebnis des Schrittes 96 positiv ist, dann wird der laufende Wert von x (X-Adresse) als der Endpunkt des n ten unterteilten Bereichs in der X-Richtung für den in Y-Richtung unterteilten Bereich festgestellt; gleichzeitig wird x-T (wobei T ein den Bereich überlappender Wert ist) beim Schritt 97 als der Ausgangspunkt des nächsten unterteilten Bereichs festgestellt. Hierauf wird dann n beim Schritt 98 um +1 inkrementiert, und dann kehrt der Ablauf auf Schritt 93 zurück. Mit den erhaltenen Unterteilungspunkten in der X-Richtung wird der in Y-Richtung unterteilte Bereich in N-Unterteilungen in der X-Richtung aufgeteilt, so daß das Zeichenmuster als Ganzes in eine Anzahl (N × N) Maschenbereiche unterteilt ist. Fig. 18 zeigt das Ergebnis, wenn das Zeichenmuster mit dem katakana-Zeichen "nu", dessen Kontur durch die Richtungskodes festgelegt ist, gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit T = 1 unterteilt ist. Hierbei ist nur das Ergebnis von Unterteilungen in der X- Richtung für den dazwischen liegenden in Y-Richtung unterteilten Bereich dargestellt.

Beispiel 4

Dieses Beispiel ist dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 sehr ähnlich, außer daß statt wie in Beispiel 1 das Verarbeitungsverfahren für eine weiße Zeichenkontur nunmehr das Verarbeitungsverfahren für eine schwarze Zeichenkontur angewendet ist.

Beispiel 5

Dieses Beispiel ist dem vorher beschriebenen Beispiel 2 sehr ähnlich, außer daß statt des beim Beispiel 2 angewandten Verarbeitungsverfahrens für eine weiße Zeichenkontur nunmehr das Verarbeitungsverfahren für eine schwarze Zeichenkontur verwendet wird.

Beispiel 6

Dieses Beispiel ist wieder dem vorher beschriebenen Beispiel 3 sehr ähnlich, außer daß statt des bei dem Beispiel 3 verwendeten Verarbeitungsverfahren für die weiße Zeichenkontur nunmehr das Verarbeitungsverfahren für die schwarze Zeichenkontur angewendet wird.

Es ist zu beachten, daß das beschriebene Verfahren teilweise oder ganz durch Hardware, Software oder durch eine Kombination hieraus ohne weiteres ausgeführt werden kann. Wie vorstehend beschrieben, kann jede Art Zeichen mit hoher Genauigkeit identifiziert werden, da das Unterteilen eines Zeichenmusters entsprechend der Art des Zeichens optimal ausgeführt werden kann und ein Merkmal (Histogramm von Richtungskodes) zuverlässig extrahiert werden kann, ohne daß dies durch Verformungen eines Zeichens wie im Falle eines handgeschriebenen Zeichens beeinflußt wird. Da außerdem die vorliegende Erfindung im Aufbau einfach ist, kann sie mit einer verhältnismäßig einfachen Einrichtung zur Durchführung einer Zeichenerkennung ausgeführt werden.

Claims

1. Zeichenerkennungssystem, gekennzeichnet durch eine Leseeinrichtung zum optischen Lesen eines zu erkennenden Zeichens; eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von Zeichendaten, welche von der Leseeinrichtung zugeführt worden sind, wobei die Zeichendaten verarbeitet werden, um in vorherbestimmter Weise ein Zeichenmerkmal des zu erkennenden Zeichens zu erzeugen; eine Speichereinrichtung (20 A, 20 B) zum Speichern einer ersten Anzahl von Bezugszeichen ohne Neigung in Form des Zeichenmerkmals und einer zweiten Anzahl von Bezugszeichen mit Neigung in Form des Zeichenmerkmals; eine Vergleichseinrichtung (18), um das zu erkennende Zeichen mit mindestens einem der Bezugszeichen zu vergleichen, die in der Speichereinrichtung (20 A, 20 B) gespeichert sind und um einen Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden verglichenen Zeichen herzustellen, wobei die Vergleichseinrichtung einen ersten Betriebsmode, bei welchem sowohl die erste als auch die zweite Anzahl von Bezugszeichen verwendet werden, und einen zweiten Betriebsmode hat, bei welchem nur eine der ersten oder zweiten Anzahl von Bezugszeichen verwendet wird, und eine Steuereinrichtung (22) zum Steuern eines Betriebsmodes der Vergleichseinrichtung (18) zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmode.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (22) die Vergleichseinrichtung (18) in dem ersten Betriebsmode betrieben wird, bis ein vorherbestimmter Zustand erreicht ist, und dann in dem zweiten Betriebsmode betrieben wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (22) einen ersten Zähler (24 A), welcher der ersten Anzahl von Bezugszeichen zugeordnet ist, und einen zweiten Zähler (24 B) aufweist, welcher der zweiten Anzahl von Bezugszeichen zugeordnet ist, wobei ein Zählerstand in einem der ersten oder zweiten Zähler (24 A, 24 B) inkremtiert wird, wenn ein Bezugszeichen mit dem höchsten Ähnlichkeitsgrad während des zweiten Betriebsmodes aus der entsprechenden Anzahl der ersten und zweiten Anzahl von Bezugszeichen herausgefunden worden ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (22) eine Zählerstanddifferenz zwischen den ersten und zweiten Zählern (24 A, 24 B) überwacht und von dem ersten auf den zweiten Betriebsmode schaltet, wenn die Differenz einen vorherbestimmten Wert erreicht hat, wobei diejenige der ersten und zweiten Anzahl von Bezugszeichen, welche einem der ersten oder zweiten Zähler (24 A, 24 B) mit einem größeren Zählerstand entspricht, für eine Verwendung in dem zweiten Betriebsmode ausgewählt wird.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (22) bei Beendigung von Erkennungsoperationen für eine vorherbestimmte Anzahl Mal in dem ersten Betriebsmode von dem ersten auf den zweiten Betriebsmode schaltet, wobei diejenige der ersten und zweiten Anzahl von Bezugszeichen, welche einem der ersten oder zweiten Zähler (24 A, 24 B) mit einem größeren Zählerstand entsprechen, für eine Verwendung in dem zweiten Betriebsmode ausgewählt wird.

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (22) eine Vergleichseinrichtung (18) bei Auftreten einer Zurückweisung auf den ersten Betriebsmode zurückkehrt.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichenmerkmal eine Kontur eines Zeichens ist.

8. System zum Ausbilden einer Zeichenbibliothek für eine Zeichenerkennung, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungseinrichtung (30, 38, 40) zum Verarbeiten eines optisch gelesenen Zeichens, indem eine einer Anzahl von vorherbestimmten Richtungskodes dem jeweiligen Bildelement entlang einer Kontur des Zeichens zugeordnet wird, eine Recheneinrichtung (42) zum Berechnen eines Verhältnisses einer Anzahl von mindestens einem ausgewählten Kode der vorherbestimmten Richtungskodes, welche einer Gesamtzahl der zugeordneten Richtungskodes zugeordnet sind; eine Bestimmungseinrichtung (34) um zu bestimmen, ob das Zeichen geneigt ist oder nicht, indem das berechnete Verhältnis mit einem vorherbestimmten Wert verglichen wird, und eine Speichereinrichtung (46), um das Zeichen in eine erste Zeichengruppe ohne Neigung oder in eine zweite Zeichengruppe mit Neigung einzuspeichern.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Richtungskodes ein zugeordnetes Muster mit einem zentralen Bildelement, jeweils einem oberen und einem unteren Bildelement, welche dem zentralen Bildelement in vertikaler Richtung benachbart sind und jeweils ein rechtes und linkes Bildelement haben, welche dem zentralen Bildelement in horizontaler Richtung benachbart sind.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Kode einen Kode mit einem zugeordneten Muster aufweist, dessen oberes und linkes Bildelement schwarz sind und einen Kode mit einem zugeordneten Muster aufweist, dessen unteres und rechtes Bildelement schwarz sind.

11. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung einen Rahmenspeicher (30), um vorübergehend ein Konturmuster zu speichern, welches durch Richtungskodes festgelegt ist, einen ersten Speicher (38) um die Gesamtanzahl der Richtungskodes zu zählen, welche in dem Muster vorhanden sind, das in dem Rahmenspeicher (30) gespeichert ist und einen zweiten Zähler (40) aufweist, um die Anzahl von mindestens einem ausgewählten Kode der Richtungskodes zu zählen, welche in dem in dem Rahmenspeicher (30) gespeicherten Muster vorhanden sind.

12. Zeichenerkennungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeichenmuster eines unbekannten Zeichens erhalten wird, wobei ein Zeichen durch eine der Binärzahlen und ein Hintergrund durch die andere Binärzahl dargestellt wird; eine einer Anzahl vorherbestimmter Richtungskodes jedem der Bildelemente zugeordnet wird, welche eine Kontur des Zeichens festlegen, das Zeichenmuster in eine Anzahl Maschenbereiche unterteilt wird, während Unterteilungspunkte durch Zählen der zugeordneten Richtungskodes festgelegt werden, während das Zeichenmuster in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung abgetastet werden, welche sich von der ersten Richtung unterscheidet; ein Histogramm der Richtungskodes für jeden der Maschenbereiche festgelegt wird, und das Histogramm mit jedem der Histogramme von bekannten Zeichen verglichen wird, um die Identifizierung des unbekannten Zeichens festzulegen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteilungsschritt einen Schritt, Zählen einer Gesamtanzahl PE der zugeordneten Richtungskodes, und einen Schritt, Zählen der zugeordneten Richtungskodes durch Abtasten der Zeichenmuster in der zweiten oder ersten Richtung aufweist, während eine Adresse der ersten oder zweiten Richtung um 1 inkrementiert wird, wobei die Adressen in der ersten oder zweiten Richtung, wenn der Zählerstand gleich PE/NX1, PE/NX2, ..., PE/NX(N-1), als Unterteilungspunkte festgelegt werden, um dadurch das Zeichenmuster in N-Unterteilungen in der ersten oder zweiten Richtung aufzuteilen.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteilungsschritt einen Schritt, Zählen einer Gesamtanzahl PE der zugeordneten Richtungskodes, einen Schritt, Zählen der zugeordneten Richtungskodes durch Abtasten des Zeichenmusters in der zweiten oder ersten Richtung, während in einer Adresse der ersten oder zweiten Richtung um 1 inkrementiert wird, wobei die Adressen in der ersten oder zweiten Richtung, wenn der Zählerstand gleich PE/NX1, PE/NX2, ..., PE/NX(N-1) wird, als Unterteilungspunkte festgelegt werden, damit das Zeichenmuster in N- Unterabteilungen in der ersten oder zweiten Richtung aufgeteilt wird, und einen Schritt aufweist, Zählen der zugeordneten Richtungskodes durch Abtasten des Zeichenmusters in in der ersten und zweiten Richtung, während in einer Adresse der zweiten oder ersten Richtung für jede der N-Unterteilungen in der ersten oder zweiten Richtung um 1 inkrementiert wird, wobei die Adressen in der zweiten oder ersten Richtung, wenn der Zählerstand gleich PE/(NXM)X1, PE/(NXM)X2, ..., PE/(NXM)X(M-1) wird, die Unterteilungspunkte festgelegt werden, damit jede der N-Unterteilungen in der ersten oder zweiten Richtung in M-Unterteilungen in der zweiten oder ersten Richtung festgelegt werden, so daß in der Tat das Zeichenmuster als Ganzes in NXM-Maschenbereiche unterteilt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteilungsschritt einen Schritt, Zählen einer Gesamtanzahl PE der zugeordneten Richtungskodes, einen Schritt, Zählen der zugeordneten Richtungskodes durch Abtasten des Zeichenmusters in der zweiten oder ersten Richtung, während um 1 in einer Adresse der ersten oder zweiten Richtung inkrementiert wird, wobei die Adressen in der ersten oder zweiten Richtung, wenn der Zählerstand gleich PE/NX1, PE/NX2, ..., PE/NX(N-1) wird, als Unterteilungspunkte bestimmt werden, damit das Zeichenmuster in N-Unterteilungen in der ersten oder zweiten Richtung unterteilt wird; einen Schritt, Zählen einer Gesamtanzahl PEi der zugeordneten Richtungskodes in jedem Bereich i der unterteilten Bereiche in der ersten oder zweiten Richtung, und einen Schritt aufweist, Zählen der zugeordneten Richtungskodes durch Abtasten in der ersten oder zweiten Richtung, während um 1 in einer Adresse in der zweiten oder ersten Richtung in jeden Bereich i der unterteilten Bereiche in der ersten oder zweiten Richtung inkrementiert wird, wobei die Adressen in der zweiten oder ersten Richtung, wenn der Zählerstand gleich PEi/MX1, PEi/MX2, ..., PEi/MX(M-1) wird, als Unterteilungspunkte festgelegt werden, damit dadurch jeder Bereich i der unterteilten Bereiche in der ersten oder zweiten Richtung in M-Unterteilungen in der zweiten oder ersten Richtung aufgeteilt werden, so daß in der Tat das Zeichenmuster als Ganzes in NXM-Maschenbereiche unterteilt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Richtungen die X- und Y-Richtungen sind, welche senkrecht zueinander verlaufen.