JP2001052188A - 文字図形データ通信システム - Google Patents

文字図形データ通信システム

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JP2001052188A
JP2001052188A JP11203928A JP20392899A JP2001052188A JP 2001052188 A JP2001052188 A JP 2001052188A JP 11203928 A JP11203928 A JP 11203928A JP 20392899 A JP20392899 A JP 20392899A JP 2001052188 A JP2001052188 A JP 2001052188A
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contour
function
curve
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JP11203928A
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Kazuo Toraichi
和男 寅市
Koichi Wada
耕一 和田
Motoko Obata
茂都子 小畑
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FLUENCY KENKYUSHO KK
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FLUENCY KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 書面をデータ量の少ない文字図形データに変
換して送信し、受信側で縮小拡大した場合でも高精度か
つ忠実に再生する。 【解決手段】 スキャナによって書面の内容をドットマ
トリクスデータとして取り込みデータから輪郭点列を抽
出する。輪郭点列で構成される曲線をフルーエンシ関数
を用いて近似する。フルーエンシ関数は、有限回微分可
能で、標本位置t=0で1、t=±1,t≦−2,t≧
+2で0、これ以外のtで0以外の値を有する有限台の
標本化関数である。関数に関するデータを文字図形デー
タとして送信する。受信側は文字図形データに基づいて
近似曲線を生成し、画像データに変換して表示、印刷す
る。又、近似曲線に任意の倍率を乗じて縮小拡大を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、文字や図形などによって表され
た書面の内容をデータ変換して送信し、受信したデータ
に基づいて元の書面の内容を再生する文字図形通信シス
テムに係り、特に変換後のデータが大幅に圧縮されてい
るにもかわらず、受信側でそれを再生した場合に元の書
面の内容を任意の大きさで忠実に再生することのできる
文字図形データ通信システムに関する。
【0002】なお、本明細書においては、関数の値が局
所的な領域で0以外の有限の値を有し、それ以外の領域
で0となる場合を「有限台」と称して説明を行うものと
する。
【0003】
【従来の技術】従来、文字や図面などによって表された
書面の内容をラスタスキャン形式で取り込んだ白黒の二
値データをそのまま送信し、それを受信側で再生するフ
ァクシミリを用いたシステムがある。これは、書面の内
容を1ラインずつスキャンし、それを二値データに変換
して順次送信するものである。なお、このような通信シ
ステムは、送信時にデータそのものをハフマン符号など
を用いて圧縮しているが、書面から抽出された二値デー
タについてはそのまま送信している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような通信システ
ムにおいて、書面の内容を高精度かつ忠実に送信する場
合は、その標本間隔を小さくすればよい。ところが、標
本間隔を小さくすると、データ量が増加し、伝送時間も
長くなるので好ましくない。また、いくら標本間隔を小
さくして、書面の内容を高精度かつ忠実に送信すること
ができるようになったとしても、受信側でそのデータを
用いて任意に縮小拡大して利用する場合には、受信した
データを間引いたり、データ間を補間したりする必要が
ある。すなわち、送受信されるデータの形式は、あくま
でビットマップ形式のデータなので、縮小表示する場合
には余分なデータを間引き、拡大表示する場合にはデー
タ間を補間しなければならない。しかしながら、これは
あくまで受信したデータを受信側で加工処理しているだ
けであるから、文字や図形の一部が欠落したり、潰れた
り、ジャギーが発生したりして、元の書面の内容を忠実
に縮小拡大して再生しているとはいえない。
【0005】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、文字や図形などで構成され
た書面の内容をデータ量の少ない文字図形データに変換
し、その文字図形データを受信側で任意の倍率で縮小拡
大表示した場合でも元の書面の内容を高精度かつ忠実に
再生することのできる文字図形データ通信システムを提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された本
発明の文字図形データ通信システムは、文字や図形など
によって表された書面の内容に対応したドットマトリク
スデータを入力するデータ入力手段と、前記ドットマト
リクスデータの中から前記文字や図形の輪郭に対応した
輪郭点列を抽出する輪郭点列抽出手段と、前記輪郭点列
によって表される曲線を、有限回微分可能であって、標
本位置t=0で1、t=±1,t≦−2,t≧+2で
0、これ以外のtで0以外の値を有する有限台の標本化
関数に基づいて近似する関数近似手段と、前記関数近似
手段による近似結果を文字図形データとして送信する送
信手段とを含んで構成されるものである。
【0007】この発明は送信用の文字図形データ通信シ
ステムに関するものである。データ入力手段は、従来の
ファクシミリなどを用いたシステムと同様に、スキャナ
などによって書面の内容をドットマトリクスデータとし
て取り込む。輪郭点列抽出手段は取り込まれたドットマ
トリクスデータから文字や図形の輪郭に対応した輪郭点
列を抽出する。この輪郭点列は複数のドットの連結され
たものであり、階段状ではあるが文字や図形の輪郭形状
に対応した曲線と見なすことができる。関数近似手段
は、このような輪郭点列から構成される曲線をフルーエ
ンシ関数を用いて近似する。このフルーエンシ関数は、
有限回微分可能であって、標本位置t=0で1、t=±
1,t≦−2,t≧+2で0、これ以外のtで0以外の
値を有する有限台の標本化関数である。このフルーエン
シ関数は、従来から知られているsinc関数と称され
る標本化関数と同様に、その近似される曲線の位置の値
をそのまま係数として利用することができる。そこで、
関数近似手段は、輪郭点列で構成される階段状の曲線に
対応した滑らかな曲線(近似曲線)をこのフルーエンシ
関数を用いて生成する。フルーエンシ関数は有限台の関
数なので、sinc関数を用いる場合に生じていた打ち
切り誤差もなく、高速に演算でき、処理の精度も高い。
送信手段は、近似曲線を生成するための関数に関するデ
ータのみを文字図形データとして送信するだけでよい。
これによって、本発明は、送信するデータ量を大幅に軽
減することができる。また、受信側では受信した文字図
形データに基づいて近似曲線を生成し、それを表示装置
や印刷装置の解像度に対応した画像データに変換するだ
けで元の書類の内容を忠実にディスプレイ表示したり、
印刷したりすることができる。さらに、受信側では近似
曲線に任意の倍率を乗じることによって容易に縮小拡大
を行うことができる。この場合に、縮小拡大された文字
や図形はその一部が欠落したり、潰れたり、ジャギーが
発生したりして品質劣化が生じることはない。
【0008】請求項2に記載された本発明の文字図形デ
ータ通信システムは、文字や図形の輪郭に対応して形成
されるドットマトリクスデータ上の輪郭点列によって表
される曲線を、有限回微分可能であって、標本位置t=
0で1、t=±1,t≦−2,t≧+2で0、これ以外
のtで0以外の値を有する有限台の標本化関数に基づい
て近似した結果に対応する文字図形データを受信する受
信手段と、前記文字図形データに基づいて輪郭線を再生
する輪郭線再生手段と、前記輪郭線に基づいて再生され
た文字や図形を出力する出力手段とを含んで構成される
ものである。
【0009】この発明は、受信用の文字図形データ通信
システムに関するものである。受信手段によって受信さ
れる文字図形データは、請求項1に記載された文字図形
データ通信システムの関数近似手段によって生成された
文字図形データであればよい。従って、送信側は請求項
1に記載された関数近似手段によって生成された文字図
形データを送信するものであればよく、関数近似手段を
有している必要はない。輪郭線再生手段は、受信手段に
よって受信された文字図形データに基づいて近似曲線す
なわち輪郭線を生成する。出力手段は、生成された輪郭
線をディスプレイなどの表示装置や印刷装置の解像度に
対応したドットマトリクス状の画像データに変換するだ
けで元の書類の内容を忠実にディスプレイ表示したり、
印刷したりすることができる。また、輪郭線再生手段
は、書類の内容を縮小拡大する場合には、輪郭線に任意
の倍率を乗じることによって縮小拡大された文字や図形
を表示したり、印刷したりすることができる。この場合
に、縮小拡大された文字や図形はその一部が欠落した
り、潰れたり、ジャギーが発生したりして品質劣化が生
じることはない。
【0010】請求項3に記載された本発明の文字図形デ
ータ通信システムは、文字や図形などによって表された
書面の内容に対応したドットマトリクスデータを入力す
るデータ入力手段と、前記ドットマトリクスデータの中
から前記文字や図形の輪郭に対応した輪郭点列を抽出す
る輪郭点列抽出手段と、前記輪郭点列によって表される
曲線を、有限回微分可能であって、標本位置t=0で
1、t=±1,t≦−2,t≧+2で0、これ以外のt
で0以外の値を有する有限台の標本化関数に基づいて近
似する関数近似手段と、前記関数近似手段による近似結
果を文字図形データとして送信する送信手段と 前記送
信手段から出力される文字図形データを受信する受信手
段と、前記文字図形データに基づいて輪郭線を再生する
輪郭線再生手段と、前記輪郭線に基づいて再生された文
字や図形を出力する出力手段とを含んで構成されるもの
である。この発明は、請求項1に記載された送信用のシ
ステムと、請求項2に記載された受信用のシステムとを
組み合わせることによって構成される送受信用の文字図
形データ通信システムである。
【0011】請求項4に記載された本発明の文字図形デ
ータ通信システムは、前記請求項1または3に記載され
た文字図形データ通信システムの一実施態様として、前
記関数近似手段を、前記輪郭点列によって表される曲線
のx方向及びy方向のそれぞれの値を媒介変数tを用い
て変数tに対して多値を取らないような曲線に変換し、
変換後の曲線を前記標本化関数で近似するようにしたも
のである。輪郭点列から構成される曲線がドットマトリ
クス上の複数のドットによって構成されている場合、そ
の曲線が変数に対して多値を取らない一次元的な単純な
曲線で構成される場合にはそのまま近似を行える。しか
しながら、その曲線が変数に対して多値を取る場合、標
本化関数を適用することができない。従って、この発明
では、ドット列によって表される曲線を媒介変数を用い
て変数tに対して多値を取らない曲線に変換し、変換後
の曲線に対して前述のような標本化関数を用いて近似を
行うようにした。
【0012】請求項5に記載された本発明の文字図形デ
ータ通信システムは、前記請求項1、3または4に記載
された文字図形データ通信システムの一実施態様とし
て、次元数をn、前記曲線の両端の間隔をmとした場合
に、標本間隔がm/nであって、標本位置t=0で1、
t=±n/4,±n/2で0、これ以外のtで0以外の
値を有する標本化関数を用いて、前記曲線の両端位置、
前記両端位置から前記曲線の外側にm/n離れた位置、
及び前記曲線内であっていずれか一方の端からm/nの
整数倍の位置をそれぞれの標本位置とし、前記両端位置
及び前記内側位置における標本値にはその位置における
値を適用し、前記外側位置における標本値には前記両端
位置の値であって当該位置から遠い方の値を適用するよ
うにしたものである。この発明では、次元数に応じて標
本化関数がどのように適用されるのかを具体的に限定し
た。例えば、次元数が1の場合には、輪郭点列から構成
される曲線の両端位置と、その両外側の合計4つの位置
に標本化関数が適用される。次元数が2の場合には、そ
の曲線の両端位置と、その外側の2つの位置と、曲線の
中央位置の5つの位置に標本化関数が適用される。すな
わち、次元数が2の場合には曲線を2等分割した位置、
次元数が3の場合には曲線を3等分割した位置、という
具合に次元数に応じた分割位置に標本化関数が適用され
る。また、曲線の外側に標本化関数を適用した場合に、
対応するデータが存在しないことを想定し、その場合の
値を具体的に限定した。
【0013】請求項6に記載された本発明の文字図形デ
ータ通信システムは、前記請求項1または3に記載され
た文字図形データ通信システムの一実施態様として、前
記標本化関数を、全域が1回だけ微分可能であって有限
台の値を有するようにしたものである。近似しようとす
る曲線が滑らかに変化するので、標本化関数も微分可能
性が必要となる。しかしながら、その微分回数は必ずし
も無限回である必要なく、むしろ一回だけ微分可能であ
れば十分に曲線を近似することができ、演算時間の短縮
化も図ることができるので好ましい。
【0014】請求項7に記載された本発明の文字図形デ
ータ通信システムは、前記請求項6に記載された文字図
形データ通信システムの一実施態様として、前記標本化
関数を、−2≦t<−3/2については(−t2 −4t
−4)/4で、−3/2≦t<−1については(3t2
+8t+5)/4で、−1≦t<−1/2については
(5t2 +12t+7)/4で、−1/2≦t<1/2
については(−7t2 +4)/4で、1/2≦t<1に
ついては(5t2 −12t+7)/4で、1≦t<3/
2については(3t2 −8t+5)/4で、3/2≦t
<2については(−t2 +4t−4)/4で定義される
ようにしたものである。これは、有限回微分可能であっ
て、標本位置t=0で1、t=±1,t≦−2,t≧+
2で0、これ以外のtで0以外の値を有する有限台の標
本化関数を具体的に限定したものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の文字図形データ通
信システムを適用した一実施の形態について、図面を参
照しながら説明する。図2は、本実施の形態に係る文字
図形データ通信システムの概略構成を示すハード構成ブ
ロック図である。この文字図形データ通信システムは、
2台のコンピュータ1,2を用いて文字図形データを送
受信する場合について説明する。コンピュータ1が送信
側であり、コンピュータ2が受信側である。2台のコン
ピュータ1,2は、通信ケーブル3を介して直接接続さ
れているものとする。なお、2台のコンピュータ1,2
間の接続はこれ以外にもLANやインターネットなどの
通信ネットワークを介して行ってもよい。
【0016】送信側のコンピュータ1は、文字や図形な
どによって表された書面をスキャナ23で取り込み、そ
れに基づいて文字図形データを作成し、その文字図形デ
ータを通信インターフェイス25を介して、コンピュー
タ2側に送信する。コンピュータ2は、受信した文字図
形データに基づいて元の書面を任意の倍率で縮小拡大
し、それをディスプレイ41上に表示したり、プリンタ
42で印刷したりする。
【0017】CPU10はコンピュータ1の全体の動作
を制御するものである。このCPU10に対して、デー
タ及びアドレスバス24を介してプログラムメモリ1
1、ワーキングメモリ12、外部記憶装置13、マウス
検出回路14、キーボード検出回路15、表示制御回路
16、プリンタ制御回路17、スキャナ制御回路18、
通信インタフェース部(通信I/F)25などが接続さ
れている。
【0018】CPU10は、プログラムメモリ11及び
ワーキングメモリ12内の各種プログラムや各種デー
タ、及び外部記憶装置13から取り込まれたデータに基
づいて全体の動作を制御する。この実施の形態では、外
部記憶装置13として、ハードディスクドライブ(HD
D)、フロッピーディスクドライブ(FDD)、CD−
ROMドライブ、光磁気ディスク(MO)ドライブ、Z
IPドライブ、PDドライブ、DVDなどが用いられ
る。これ以外の記憶装置が接続してあってもよい。
【0019】プログラムメモリ11はCPU10のシス
テム関連のプログラム、各種のパラメータやデータなど
を記憶しているものであり、リードオンリメモリ(RO
M)で構成される。ワーキングメモリ12はCPU10
がプログラムを実行する際に発生する各種のデータを一
時的に記憶したりするものであり、ランダムアクセスメ
モリ(RAM)の所定のアドレス領域がそれぞれ割り当
てられてレジスタやフラグ等として利用される。なお、
プログラムメモリ11に動作プログラムや各種データな
どを記憶させる代わりに、CD−ROMドライブ等の外
部記憶装置13に各種のデータや任意の動作プログラム
を記憶していてもよい。外部記憶装置13に記憶されて
いる動作プログラムや各種データは、ワーキングメモリ
12等に転送記憶させることができる。これにより、動
作プログラムのバージョンアップなどを容易に行うこと
ができる。
【0020】マウス19はパソコン等に用いられるポイ
ンティングデバイスであり、マウス19からの入力信号
をマウス検出回路14によって位置情報に変換して、デ
ータ及びアドレスバス24を介してCPU10に供給す
る。キーボード20は、数値データ入力用のテンキーや
文字データ入力用のキーを備えたものである。キーボー
ド検出回路15は、キーボード上の各キーに対応して設
けられており、これらの各スイッチ群の操作状況に応じ
たスイッチオンイベントを出力する。表示制御回路16
はディスプレイ21の表示内容を制御する。ディスプレ
イ21は液晶表示パネル(LCD)等から構成され、表
示制御回路16によってその表示動作が制御される。プ
リンタ22は、文字データや図形データなどをプリント
アウトするものである。プリンタ制御回路17は作成さ
れた文字図形データに基づいて文字や図形をラスタライ
ザして出力したりする。スキャナ23は、手書き文字や
毛筆文字などのような複雑な曲線で構成された文字や図
形などをコンピュータで処理可能なデジタルデータに変
換するものである。スキャナ制御回路18は、スキャナ
23による読み取り解像度や読み取り範囲などを制御す
るものである。
【0021】なお、本発明は、本発明を実現するための
動作プログラムや各種データをインストールした市販の
パーソナルコンピュータ等を用いて実現してもよい。そ
の場合には、本発明を実現するための動作プログラムや
各種データを、パーソナルコンピュータが読み込むこと
ができるCD−ROMやフロッピーディスク等の記憶媒
体に記憶させた状態で、ユーザーに提供したり、インタ
ーネットや電話回線等の通信ネットワークを介して、動
作プログラムや各種データ等をパーソナルコンピュータ
等に提供するようにしてもよい。なお、図2において、
コンピュータ1,2の構成は同じなので、コンピュータ
2の説明は省略する。
【0022】以下、コンピュータ1がどのようにして文
字図形データを作成するのか、その動作について図1を
用いて説明する。図1(a)はコンピュータ1が実行す
る文字図形データ作成及び送信処理の一例を示す図であ
る。コンピュータ1は図1(a)のフローチャートに従
って以下に示すようなステップで順番に文字図形データ
作成処理を実行する。
【0023】ステップS1では、スキャナ23を用いて
文字や図形によって表された書面の内容を取り込む画像
データの入力処理が行われる。この入力処理では、スキ
ャナ23によって取り込まれた画像データを256×2
56メッシュのドットマトリクスを基本単位として分割
して取り込む。なお、画像データは、予めスキャナ23
によって読み取られた書面の内容を表すものであって、
外部記憶装置13に記憶されているものでもよいし、ま
たは操作者がディスプレイ21上で作成した書面の内容
を二値の画像データに変換したものでもよい。以下、ス
キャナ23によって取り込まれた画像データの中に図3
に示すようなゴシック体の「あ」という文字が存在する
ものと仮定して説明する。
【0024】ステップS2では、前のステップS1で入
力された画像データの中の基本単位毎に輪郭点列の抽出
が行われる。すなわち、基本単位として取り込まれた2
56×256メッシュのドットマトリクスデータの中に
含まれる文字や図形に関する画像データに基づいて近傍
概念を3×3として構成される8連結で輪郭線の追跡が
行われることによって、いくつかの輪郭点列{(xi1
i1)}n1 i1=1が抽出される。なお、輪郭点数が8画素
以下の場合には、その輪郭点列はノイズであると判断さ
れ、輪郭点列として取り込まれないようになっている。
また、これ以降は図4に示すような80×80メッシュ
のドットマトリクスデータの中に「あ」の画像データが
含まれているいる場合に、この画像に基づいてコンピュ
ータ1が文字図形データをどのように作成するかについ
て説明する。
【0025】ステップS3では、前のステップS2で抽
出された輪郭点列について、離散的な曲率に基づいて直
角の角点及び直線の両端点が明白な接合点として抽出さ
れる。
【0026】まず、直角の角点が接合点として抽出され
る場合について説明する。輪郭点列{(xi1,yi1)}
n1 i1=1上の1点Pi1(xi1,yi1)から輪郭点列上で前
後にK1 個だけ離れた点Pi1+K1(xi1+K1,yi1+K1)、P
i1-K1(xi1-K1,yi1-K1)を設定し、線分Pi1i1+K1
線分Pi1i1-K1との成す角度の余弦 Pi1K1=ai1K1・bi1K1/(|ai1K1||bi1K1|) (i1=1,2,…,n1) を求める。この式において、ai1K1、bi1K1は、 ai1K1=(xi1+K1−xi1,yi1+K1−yi1) bi1K1=(xi1-K1−yi1,yi1-K1−yi1) とし、記号「・」はベクトルの内積を表すものとする。
【0027】この処理の結果、輪郭点列{(xi1
i1)}n1 i1=1の中でPi1K1=0である点が存在すれ
ば、その点を直角の角点であると判断し、その輪郭点を
接合点とする。なお、定数K1 の値は、実験結果に基づ
き、K1 =3とする。
【0028】図5は、図4のドットマトリクスデータの
輪郭点t1から輪郭点t140までに相当する部分(文
字「あ」の右上部分)を拡大して示した図である。図5
においては、輪郭点t10,t20,・・・のように1
0個毎の輪郭点に関しては符号を付して示し、その中間
に位置する輪郭点については符号を省略しているが、符
号の付してない輪郭点についても符号が付してあるもの
として説明する。図5において、K1 =3として直角の
角点を抽出すると、輪郭点t25,t61,t91,t
101,t127がそれぞれ直角の角点として抽出され
る。図では、この直角の角点を黒塗りの四角形で示して
ある。
【0029】直角の角点が抽出されたら、次に直線の両
端点を接合点として抽出する。上述の処理によって求め
られた各角点の余弦{Pi1K1n1 i1の値を調べて、P
i1K1=−1である点がK2 点以上連続して存在すれば、
更に両側にK1 点ずつ延長した輪郭点列を直線の始点と
終点、すなわち直線の両端点とみなして、その輪郭点を
接合点として抽出する。なお、しきい値K2 は、実験結
果に基づいてK2 =25とする。このK2 =25は25
6×256メッシュのドットマトリクスデータにおける
値であるから、この値を用いて、図5の80×80メッ
シュのドットマトリクスデータから直線の両端点を抽出
しても、直線の両端点は抽出することは困難なので、こ
こでは、K2 =8として、図5のドットマトリクスデー
タに対して直線の両端点の抽出を行う。すると、輪郭点
t72,t86が直線の両端点、すなわち接合点として
抽出される。
【0030】直角の角点及び直線の両端点の抽出処理を
全てのi1 (i1 =1,2,…,n 1)に対して行うと、
輪郭点列{(xi1,yi1)}n1 i1=1における直角な角点
及び直線の両端点が接合点{(xi2 B,yi2 B)}n2 i2=1
してすべて求められる。ここで、n2 は求められた接合
点の総数を表す。
【0031】ステップS4では、ステップS3によって
抽出された接合点であって、直線の両端以外の接合点間
に存在する輪郭点列を自由曲線とみなして区分的な関数
で近似する処理を行う。すなわち、明らかに直線と判断
された部分以外の接合点間の輪郭点{(xi3,yi3)}
n3 i3=1 を自由曲線とみなして区分多項式によって近似
する。ここでは、二次元平面上の曲線を簡便に示す媒介
変数表現法を採用し、X方向の近似曲線はSx(t)、y
方向の近似曲線はSy(t)で表現する。近似曲線S
x(t)、Sy(t)は、媒介変数を輪郭点列の番号と対応
させてti3=i3 −1とし、媒介変数表現された輪郭点
列{(ti3,xi3)}n3 i3、{(ti3,yi3)} n3 i3を二
次の区分多項式を用いて最小二乗近似することによって
得られるものである。
【0032】図6は、図5の各輪郭点t1〜t140に
ついて、輪郭点列の番号を媒介変数tとし、輪郭点t1
を原点とした場合におけるドットマトリスデータの各輪
郭点のx方向及びy方向における位置データをそれぞれ
縦軸に示したものである。なお、図5において、x軸の
正方向は輪郭点t1から輪郭点t2に向かう方向であ
り、y軸の正方向は輪郭点t10から輪郭点t11に向
かう方向である。図6に示すように輪郭点列の番号を媒
介変数tとすることによって、図5に示すような輪郭点
{(xi3,yi3)}n3 i3=1 から構成される2次元平面上
の複雑な曲線を、図6のような1次元平面上の単純な曲
線に変換することができる。図6のような一次元平面上
の曲線について二次の区分多項式を用いて最小二乗近似
によって近似曲線Sx(t)、Sy(t)を求める。この場
合、輪郭点列t1〜t25、t25〜t61、t61〜
t71、t87〜t91、・・・の順番で近似処理を行
う。なお、直線の両端点として抽出された輪郭点列t7
2〜t86についてはこの近似処理は行わない。
【0033】ここでは、輪郭点列{(ti3,xi3)}n3
i3、{(ti3,yi3)}n3 i3を近似するための二次の区
分多項式として、フルーエンシ関数を用いる。フルーエ
ンシ関数は、有限回微分可能であって有限台の値を有す
る標本化関数H(t)である。具体的には、この標本化
関数H(t)は、3階Bスプライン関数をF(t)とし
たときに、 H(t)=−F(t+1/2)/4+F(t)−F(t
−1/2)/4 で求めることができるものである。
【0034】図7は、この標本化関数H(t)の説明図
である。図7に示す標本化関数H(t)は、微分可能性
に着目した有限台の関数であり、全域で1回だけ微分可
能であって、横軸に沿った標本位置tが−2から+2の
ときに0以外の有限な値を有する有限台の関数である。
また、この標本化関数H(t)は、t=0の標本点のみ
で1となり、t=±1,±2において0になるという特
徴を有する。しかも、この標本化関数H(t)は、t=
±2において0に収束する。従って、このような関数H
(t)を用いて、上記ステップS2,S3によって抽出
された接合点間の近似を行うことにより、少ない演算量
で高精度の近似を行うことができる。
【0035】上述の3階Bスプライン関数F(t)は、 (4t2 +12t+9)/4 ;−3/2≦t<−1/2 −2t2 +3/2 ;−1/2≦t<1/2 (4t2 −12t+9)/4 ;1/2≦t<3/2 で表すことができる。このような二次関数による区分多
項式によって上述した標本化関数の演算を行うことがで
きる。
【0036】また、3階Bスプライン関数F(t)を用
いて標本化関数H(t)を定義したが、次のような二次
の区分多項式を用いて標本化関数H(t)を等価的に表
すこともできる。
【0037】 (−t2 −4t−4)/4 ;−2≦t<−3/2 (3t2 +8t+5)/4 ;−3/2≦t<−1 (5t2 +12t+7)/4 ;−1≦t<−1/2 (−7t2 +4)/4 ;−1/2≦t<1/2 (5t2 −12t+7)/4 ;1/2≦t<1 (3t2 −8t+5)/4 ;1≦t<3/2 (−t2 +4t−4)/4 ;3/2≦t<2 図8及び図9は、図6に示したy方向の輪郭点列t25
〜t61の区間について上述の区分多項式を用いた近似
処理を行う場合の具体例を示す図である。図において、
輪郭点列t25〜t61のy方向の値は、図6と同様
に、輪郭点t1を原点とした場合におけるドットマトリ
スデータの各輪郭点のy方向における位置データで表さ
れる。輪郭点列t25〜t61は、t25〜t28では
16、t29〜t39では15、t40〜47では1
4、t48〜t53では13、t54〜61の間では徐
々に1ずつ増加し、最終的にt61で21となるような
37個の位置データ群で構成される。
【0038】このような位置データ群によって構成され
る輪郭点列の凹凸を全点にわたって高精度に近似するた
めに、上述のような近似関数の誤差εが所定の許容誤差
値(例えば0.9)より小さくなるまで、上記フルーエ
ンシ関数系の次元数を一つずつ増加していき、近似曲線
を決定するという作業を行う。なお、フルーエンシ関数
の次元数とは、その近似される区間にいくつの標本点デ
ータを設定して近似するのかを示すものであり、分割数
とも呼ぶ。この次元数(分割数)の具体的な意味につい
ては後述する。
【0039】まず、図8(a)に示すように、輪郭点列
t25〜t61の全区間の両端に位置する標本点データ
を用いて、それらの間の区間を標本間隔36の標本化関
数H 1 を用いて近似する。輪郭点列t25〜t61間が
36個の輪郭点で構成されているので、標本間隔36の
標本化関数H1(t)は次元数が1の標本化関数H1(t)
となる。この場合、輪郭点列t25〜t61の両側に
は、区間内のデータが周期的に繰り返されるものとし
て、輪郭点t25の左側に標本間隔36個分離れた輪郭
点taに輪郭点t61と同じ位置データを、輪郭点t6
1の右側に標本間隔36個分離れた輪郭点tbに輪郭点
t25と同じ位置データをそれぞれ配置して処理する。
そして、これらの輪郭点ta、t25、t61、tbの
4つの輪郭点の位置データを標本値として標本間隔36
の標本化関数に乗算して、各輪郭点における標本化関数
を求める。
【0040】すなわち、輪郭点t25,tbにおける標
本化関数Y1(t25),Y1(tb)は、標本間隔36の
標本化関数H1(t)に位置データ(標本値)16を乗じ
た16×H1(t)であり、輪郭点ta,t61における
標本化関数Y1(ta),Y1(t61)は、位置データ
(標本値)21を乗じた21×H1(t)である。従っ
て、輪郭点t25とt61との間は、これらの4つの標
本化関数Y1(ta),Y1(t25),Y1(t61),Y
1(tb)を合成して得られた近似関数に基づいて、図8
(a)に示すような近似曲線Sy1によって近似され
る。
【0041】各輪郭点列t25〜t61の各位置データ
と近似曲線Sy1とを比較し、その誤差を算出する。図
8(a)の場合、近似曲線Sy1と各位置データとの間
の誤差が許容誤差(0.9)よりも明らかに大きいの
で、標本化関数H1(t)の次元数(分割数)を一つ増加
させて、次元数(分割数)2の標本化関数H2(t)を用
いて同様の処理を行い、近似曲線Sy2を求める。
【0042】すなわち、図8(a)のように次元数が1
の場合には、輪郭点ta、t25、t61、tbの4つ
の輪郭点に、隣り合う輪郭点間の間隔と等しい標本間隔
36の標本化関数Y1(ta),Y1(t25),Y1(t6
1),Y1(tb)を適用することによって得られる近似
曲線Sy1では、輪郭点列t25〜t61を十分に近似
することができないと判断されるので、標本化関数の次
元数(分割数)を一つ増加させて、次元数(分割数)が
2の場合の標本化関数H2(t)を用いて近似曲線Sy2
を求める。
【0043】次元数(分割数)が2の場合の標本化関数
2(t)は図8(b)に示すように、標本間隔が18の
標本化関数である。なお、図8(b)、図9(a),図
9(b)は、図8(a)に対して縦横の比率を2倍で示
してある。この標本化関数H 2(t)を用いる場合も同様
に、輪郭点列t25〜t61の両側に、区間内のデータ
が周期的に繰り返されるものとして、輪郭点t25の左
側に標本間隔18個分離れた輪郭点tcに輪郭点t61
と同じ位置データを、輪郭点t61の右側に同じく標本
間隔18個分離れた輪郭点tdに輪郭点t25と同じ位
置データをそれぞれ配置して処理する。次元数(分割
数)が2なので、輪郭点t25〜t61の中間に位置す
る輪郭点t43の位置データを標本値として、標本間隔
18の標本化関数H2(t)に適用して、近似関数Sy2
を求める。
【0044】輪郭点t25,tdにおける標本化関数Y
2(t25),Y2(td)は、標本間隔18の標本化関数
2(t)に位置データ(標本値)16を乗じた16×H
2(t)であり、輪郭点tc,t61における標本化関数
2(tc),Y2(t61)は、標本間隔18の標本化関
数H2(t)に位置データ(標本値)21を乗じた21×
2(t)であり、輪郭点t43における標本化関数Y
2(t43)は、標本間隔18の標本化関数H2(t)に位
置データ(標本値)14を乗じた14×H2(t)であ
る。従って、輪郭点t25とt61との間は、これらの
5つの標本化関数Y 2(tc),Y2(t25),Y2(t4
3),Y2(t61),Y2(td)を合成して得られる近
似関数に基づいて、図8(b)に示すような近似曲線S
y2によって近似される。なお、本実施形態では、図7
に示したような−2〜+2の範囲で有限台の標本化関数
が用いられているため、近似曲線Sy2の各区分多項式
を求める場合には、4つの標本化関数の値が合成に使用
される。
【0045】各輪郭点列t25〜t61の各位置データ
と近似曲線Sy2とを比較した場合、輪郭点列t47〜
t60の部分の位置データと近似曲線Sy2との間の誤
差が許容誤差(0.9)よりも大きいと判断されるの
で、標本化関数の次元数(分割数)を再度一つ増加させ
た標本化関数H3(t)を用いて同様の処理を行う。
【0046】今度は、標本化関数の次元数(分割数)が
3の場合の標本化関数H3(t)を用いて近似曲線Sy3
を求める。次元数が3の場合の標本化関数H3(t)は図
9(a)に示すように、標本間隔が12の標本化関数で
あり、輪郭点t25の左側に標本間隔12個分離れた輪
郭点teに輪郭点t61と同じ位置データを、輪郭点t
61の右側に標本間隔12個分離れた輪郭点tfに輪郭
点t25と同じ位置データをそれぞれ配置して処理す
る。次元数(分割数)が3なので、輪郭点t25〜t6
1を3分割する位置の輪郭点t37,t49の位置デー
タを標本値として、輪郭点t37,t49に標本間隔1
2の標本化関数H3(t)を適用して、近似曲線Sy3を
求める。
【0047】輪郭点t25,tfにおける標本化関数Y
3(t25),Y3(tf)は、標本間隔12の標本化関数
3(t)に位置データ(標本値)16を乗じた16×H
3(t)であり、輪郭点te,t61における標本化関数
3(te),Y3(t61)は、標本間隔12の標本化関
数H3(t)に位置データ(標本値)21を乗じた21×
3(t)であり、輪郭点t37における標本化関数Y
3(t37)は、標本間隔12の標本化関数H3(t)に位
置データ(標本値)15を乗じた15×H3(t)であ
り、輪郭点t49における標本化関数Y3(t49)は、
標本間隔12の標本化関数H3(t)に位置データ(標本
値)13を乗じた13×H3(t)である。従って、輪郭
点t25とt61との間は、これらの6つの標本化関数
3(te),Y3(t25),Y3(t37),Y3(t4
9),Y3(t61),Y3(tf)を合成して得られた近
似関数に基づいて、図9(a)に示すような近似曲線S
y3によって近似される。なお、本実施形態では、図7
に示したような−2〜+2の範囲で有限台の標本化関数
が用いられているため、近似曲線Sy3の各区分多項式
を求める場合には、4つの標本化関数の値が合成に使用
される。
【0048】各輪郭点列t25〜t61の位置データと
近似曲線Sy3とを比較した場合、輪郭点列t51〜t
56付近の位置データと近似曲線Sy3との間の誤差が
許容誤差(0.9)より大きいと判断されるので、標本
化関数の次元数(分割数)をさらに一つ増加させた標本
化関数H4(t)によって同様の処理を行う。
【0049】次に、標本化関数の次元数(分割数)が4
の場合の標本化関数H4(t)を用いて近似曲線Sy4を
求める。次元数が4の場合の標本化関数H4(t)は図9
(b)に示すように、標本間隔が9(=36/4)の標
本化関数であり、標本位置t=0で1、t=±9,t≦
−18,t≧+18で0、これ以外のtで0以外の値を
有する。この標本化関数H4(t)を用いる場合も同様
に、輪郭点列t25〜t61の両側に、区間内のデータ
が周期的に繰り返されるものとして、輪郭点t25の左
側に9個離れた輪郭点tgに輪郭点t61と同じ位置デ
ータを、輪郭点t61の右側に9個離れた輪郭点thに
輪郭点t25と同じ位置データをそれぞれ配置して処理
する。輪郭点tg,t25,t61,thの位置データ
(標本値)、並びに輪郭点t25〜t61を4分割する
位置の輪郭点t34,t43,t52の位置データ(標
本値)に、それぞれ標本間隔9の標本化関数H4(t)を
適用して、近似曲線Sy4を求める。輪郭点t25とt
61との間は、7つの標本化関数Y4(tg),Y4(t2
5),Y4(t34),Y4(t43),Y4(t52),Y
4(t61),Y4(th)を合成して得られる近似関数に
基づいて、図9(b)に示すような近似曲線Sy4によ
って近似される。なお、本実施形態では、図7に示した
ような−2〜+2の範囲で有限台の標本化関数が用いら
れているため、近似曲線Sy4の各区分多項式を求める
場合には、4つの標本化関数の値が合成に使用される。
【0050】各輪郭点列t25〜t61の各位置データ
と近似曲線Sy4とを比較した場合、各位置データと近
似曲線Sy4との間の最大値誤差εは許容誤差(0.
9)より小さくなる。故に、図6に示したy方向の輪郭
点列t25〜t61は、次元数(分割数)4の標本化関
数H4(t)によって正確に近似されたことになる。
【0051】なお、上述の説明の中で輪郭点列t25〜
t61は、分割対象となる輪郭点の数が36なので、次
元数(分割数)が2〜4であっても、それぞれの分割位
置と輪郭点の位置とが互いに一致するようになってい
る。すなわち、輪郭点の数が分割数によって割り切れる
ようになっている。しかしながら、輪郭点列t25〜t
61の場合に次元数(分割数)が5の場合には、輪郭点
列を構成する輪郭点の数が次元数(分割数)で分割でき
ず、分割位置と輪郭点の位置とが一致しない(分割位置
に輪郭点が存在しない)。この場合には、その分割位置
に対応するデータをその両側2個、合計で4個の輪郭点
の位置データを用いて前述のフルーエンシ関数で補間
し、その分割位置のデータとして補間後のデータを用い
るようにすればよい。
【0052】次元数5で輪郭点列t25〜t61の区間
を分割すると、一区間の大きさは7.2(=36/5)
となり、t32.2,t39.4,t46.6,t5
3.8が標本位置となるが、この標本位置に対応する位
置データは存在しない。そこで、これらの各標本位置の
両側の輪郭点の位置データを用いてフルーエンシ関数で
補間を行う。図10は、標本位置39.4の両側の輪郭
点t38,t39,t40、t41の位置データ(標本
値)を用いてフルーエンシ関数を用いて、その標本位置
39.4の補間された位置データ(標本値)を求める場
合の具体例を示す図である。なお、図10において、位
置データ(標本値)の大きさを示す縦軸は縮小して示し
てある。輪郭点t39の位置データ(標本値)は15で
あり、輪郭点t40の位置データ(標本値)は14であ
る。輪郭点t39とt40との間隔は1なので、標本間
隔1のフルーエンシ関数を用いて、補間処理を行う。こ
の補間処理は、4つの輪郭点t38,t39,t40、
t41を標本位置、これらの位置データを標本値とし
て、標本間隔1のフルーエンシ関数を用いて、輪郭点t
39とt40との間を補間する補間関数を算出する。輪
郭点t38,t39における標本化関数Y(t38),
Y(t39)は、標本間隔1の標本化関数H(t)に位
置データ(標本値)15を乗じた15×H(t)であ
り、輪郭点t40,t41における標本化関数Y(t4
0),Y(t41)は、位置データ(標本値)14を乗
じた14×H(t)である。これらの4つの標本化関数
Y(t38),Y(t39),Y(t40),Y(t4
1)を畳み込み演算処理することによって、図10に示
すような輪郭点t39とt40との間を補間する補間曲
線Shが得られる。この補間曲線Shに基づいて標本位
置t39.4における位置データ(標本値)Phを算出
する。
【0053】なお、フルーエンシ関数で補間する代わり
に、直線補間を行ってもよいことはいうまでもない。ま
た、分割位置に対応する輪郭点が存在しない場合には、
両端の輪郭点(一方又は両方)を適宜ずらして分割位置
に輪郭点が存在するようにしてもよい。例えば、輪郭点
列t1〜t10のように輪郭点の数が10個の場合に、
次元数(分割数)を2とすると、分割位置はt5とt6
のちょうど真ん中になり、この位置には輪郭点が存在し
ない。従って、このような場合には、輪郭点列t1〜t
9に対して次元数(分割数)2を採用して、輪郭点t4
を分割位置として近似処理を行えばよい。そして、輪郭
点t9とt10との間は、図10のようにフルーエンシ
関数によって補間すればよい。
【0054】ステップS5では、上記ステップS1から
S4までの一連の処理によって求められた各接合点の位
置に関するデータ及び関数の係数に関するデータを送受
信用の文字図形データとして外部記憶装置13に格納す
る。まず、直線区間の両端の接合点については、直線デ
ータとして直線を示すフラグと、直線の始点座標(直線
の接合点)を格納する。なお、直線の終点座標について
は、次の区間の始点と一致するので、格納しない。ま
た、自由曲線のデータとして、近似曲線Sx(t)、S
y(t)に関する関数の次元数(分割数)、輪郭点数(区
間の幅、大きさ又は元データの数など)、各分割位置
(近似曲線の両端データも含む)のデータをそれぞれ格
納する。例えば、上述のようにして求められた輪郭点列
t25〜t61のy方向の近似曲線Sy(t)について
は、分割数として「4」、輪郭点数として「36」、輪
郭点t25の位置データ(第1標本値)として「1
6」、輪郭点t61の位置データ(第2標本値)として
「21」、輪郭点t34の位置データ(第3標本値)と
して「15」、輪郭点t43の位置データ(第4標本
値)として「14」、輪郭点t52の位置データ(第5
標本値)として「13」がそれぞれ格納されることにな
る。
【0055】外部記憶装置13に格納された文字図形デ
ータは、所定の通信プロトコルに従ってデータ変換さ
れ、通信インタフェース部25を介して、コンピュータ
2に送信される。なお、この時に、コンピュータ1は、
画像データを256×256メッシュのドットマトリク
スを基本単位として分割して取り込んで処理していたの
で、文字図形データがどの分割位置に対応するものであ
るかを示すデータも併せて送信する。
【0056】図1(b)は、コンピュータ1から送信さ
れる文字図形データを含むデータを受信したコンピュー
タ2が行う文字図形データ受信及び再生処理の一例を示
す図である。まず、ステップS7では、コンピュータ1
から送信される文字図形データを含むデータが受信さ
れ、それがワーキングメモリ32に順次格納される。ス
テップS8では、受信された文字図形データがどの分割
位置に対応するものであるかを示すデータに基づいて、
所定の分割位置の256×256メッシュのドットマト
リクスに対応する文字図形データだけが取り出され、そ
の文字図形データに基づいて前述のステップS4の関数
近似処理とは逆の処理によって輪郭線が再生される。こ
のステップS8の処理は全ての分割位置に対応する文字
図形データに対して行われる。ステップS9では、ステ
ップS8の処理によって再生された文字図形に対応する
輪郭線に基づいて、ディスプレイ41の表示解像度やプ
リンタ42の印刷解像度に対応するドットマトリストの
画像データが生成される。ステップS10では、生成さ
れた画像データがディスプレイ41に表示されたり、プ
リンタ42で印刷されたりする。このようにして、受信
側のコンピュータ2は、受信した文字図形データに基づ
いて元の書面を再生する。なお、元の文字図形を縮小拡
大する場合には、その倍率を元となる近似関数の各座標
データや係数データに乗算するだけで、元の文字や図形
の内容と完全な相似関係にある縮小拡大された文字図形
を生成することができる。従って、この実施の形態に係
る文字図形データ通信システムによれば、送受信される
データ量は少ないにもかかわらず、従来のように文字や
図形の一部が欠落したり、潰れたり、ジャギーが発生し
たりすることはなく、受信側で元の書面の内容を忠実に
縮小拡大して再生することができる。
【0057】上述したステップS1がデータ入力手段
に、ステップS2,S3が輪郭点列抽出手段に、ステッ
プS4が関数近似手段に、ステップPS5,S6が送信
手段に、ステップS7が受信手段に、ステップS8が輪
郭線再生手段に、ステップS9,S10が出力手段にそ
れぞれ対応する。
【0058】なお、上述の文字図形データ作成処理で
は、輪郭点列の中から直角の角点及び直線の両端を接合
点として抽出し、直線区間以外の接合点間を自由曲線と
みなしてフルーエンシ関数を用いて近似する場合につい
て説明したが、文字や図形の輪郭線は大部分の場合が直
線と円弧によって近似することできる。そこで、文字図
形データ作成処理の別の実施の形態として、前述のよう
にフルーエンシ関数によって近似された自由曲線の曲率
に基づいて、その自由曲線から更に直線区間、円弧区間
を抽出し、その直線区間及び円弧区間以外についてさら
に円弧や直線で近似を行い、円弧や直線による近似がで
きなかった部分を自由曲線として、フルーエンシ関数で
近似することにした。以下、この別の実施の形態につい
て図11を用いて説明する。
【0059】図11は図2のコンピュータ1が実行する
文字図形データ作成及び送信処理の別の例を示す図であ
る。図11に示した文字図形データ作成および送信処理
において、ステップS11からステップS14までとス
テップ19の処理は、図1のステップ1からステップ4
までとステップ6の処理と同じなので、その部分の説明
は省略する。
【0060】ステップS15では、ステップ14の処理
によって得られた近似曲線Sx(t)及びSy(t)基づい
て輪郭点列の曲率χ(t)を求める。この曲率χ(t)
は、X方向の近似曲線をSx(t)、y方向の近似曲線を
y(t)とすると、次式から求められる。
【0061】χ(t)={Sx′(t)Sy″(t)−S
x″(t)Sy′(t)}/{Sx′(t)2 +Sy
(t)23/2 上式において、「′」は1回微分を、「″」は2回微分
を示している。
【0062】このようにして求められた曲率χ(t)に
基づいて、次のようにして直線の両端点及び円弧の両端
点をそれぞれ新たな接合点として追加する。
【0063】直線の両端点を求める場合には、上述のよ
うにして求められた曲率の絶対値|χ(ti3)|をi3
=1,2,3,…について順次評価する。この評価の結
果、|χ(ti3)|<K3 であって、それが媒介変数上
での区間でK4 個以上連続しているときは、その区間は
直線と判定する。ここで、K3 及びK4 の値は、K3
1/200とし、K4 =30とする。このK3 =1/2
00、K4 =30は256×256メッシュのドットマ
トリクスデータにおける値であるから、これらの値を用
いて、図4の80×80メッシュのドットマトリクスデ
ータから直線の両端点を抽出しても、直線の両端点は抽
出することが困難なので、ここでは、K 3 =1/60,
4 =10として、図4のドットマトリクスデータに対
して直線の両端点の抽出を行う。すると、輪郭点t1〜
t10、t28〜t47、t60〜t71が新たに直線
区間と判定され、その両端点t1,t10,t28,t
47,t60が接合点として新たに抽出される。なお、
接合点t71は、前のステップS3の処理で接合点とし
て認定されているので、ここでは新たに接合点としては
認定されない。
【0064】円弧の両端点を求める場合も同様に、上述
のようにして求められた曲率の絶対値|χ(ti3)|を
3 =1,2,3,…について順次評価する。この評価
は、着目している区間において既に評価された曲率の平
均値χavに基づいて行う。評価された区間の曲率がすべ
てχav±K5 以内にあるときは、円弧と判断して順次評
価を続ける。この評価の途中でχav±K5 の範囲を超え
た場合は、今まで評価してきた区間[ts2,te2]にお
ける輪郭線を円弧の候補として認識する。円弧の候補が
得られた場合、その曲率の平均値χavから円弧の母体と
なる円を算出し、その円弧のなす中心角がK6 以上であ
るときは、その区間[ts2,te2]の輪郭線は円弧と判
定する。ここで、曲率の許容幅K5 は、実験結果に基づ
いてK5=3/400とし、円弧を決定するためのしき
い値は、直線や自由曲線まで円弧とみなされないことを
考慮して、実験結果に基づいてK6 =π/2とする。図
4のドットマトリクスデータに対して曲率の許容幅K5
及びK6 =π/2を用いて円弧の両端点の抽出を行うこ
とによって、円弧の両端点が抽出されるが、その箇所は
図5に示した輪郭点列t1〜t140以外の部分なの
で、その具体的な値についての説明は省略する。
【0065】上述の直線の両端点の抽出及び円弧の両端
点の抽出処理を全てのi3 (i3 =1,…,n3)に対し
て行うと、輪郭点列{(xi3,yi3)}n3 i3=1における
直線のつなぎめ、及び円弧のつなぎめが接合点{(xi2
B,yi2 B)}n4 i2=n2+1 として新たに追加される。ここ
で、n4 は今までに求められた接合点の総数を表す。
【0066】ステップS16では、前のステップS13
及びS15の処理によって抽出された接合点列から、大
局的に不必要と判断される接合点を除去する処理を行
う。接合点を除去する処理は、接合点の両側が直線区間
である場合と円弧区間である場合とに分けて行う。
【0067】まず、接合点の除去を行う前に、ステップ
S15までの処理によって抽出された接合点{(xi2 B,
i2 B)}n4 i2=1の順序を、原画像の輪郭点列の順序に合
わせて並び替える。並び替えた各接合点の中には、その
両端がともに直線区間あるは円弧区間であるものが存在
する。従って、この場合にその接合点を除去してもデー
タの品質が十分保持することができる場合には、その接
合点を大局的に不必要な接合点として除去する。
【0068】接合点の両側がともに直線区間である場合
には、各接合点(xi2 B,yi2 B)をi3(i3=1,2,…)に対し
て順次評価する。評価の結果、直線区間が複数連続して
いるときは、それらの間に位置する接合点列を{(xi4
B,yi4 B)}ne i4=ns で表す。そして、最初の接合点(x
ns B,yns B)と、これより二つ目の接合点(xns+2 B,y
ns+2 B)を直線で結び、その間に位置する接合点(xns+1
B,yns+1 B)からその直線に下ろした垂線の距離Lns+1
所定値K7 未満のときは、その接合点(xns+1 B,yns+1
B)は大局的に不必要な接合点として除去される。ここ
で、所定値K7 の値は、実験結果に基づいてK7 =2と
する。
【0069】図5のドットマトリクスデータに対して、
3 =1/60,K4 =10として、ステップ15の処
理を行った場合、前述のように輪郭点t1,t10,t
28,t47,t60が直線の両端点に該当する接合点
として抽出されているので、輪郭点t71の両端は共に
直線区間ということになる。従って、この輪郭点t71
よりも一つ前の接合点である輪郭点t60と、輪郭点t
71よりも一つ後ろの輪郭点t85との間を仮想的に直
線で結び、その間に位置する輪郭点t71からその直線
に下ろした垂線の距離を測定すると、その距離は所定値
7 =2未満となるので、輪郭点t71は不必要な接合
点となり、除去され、輪郭点t60からt85までが直
線区間として新たに認定される。
【0070】接合点の両側がともに円弧区間である場合
にも同様にして、各接合点(xi2 B,yi2 B)をi3(i3=1,
2,…)に対して順次評価する。評価の結果、円弧区間が
複数連続しているときは、それらの間に位置する接合点
列を{(xi4 B,yi4 B)}ne i4=n s で表す。そして、最初
の接合点(xns B,yns B)から開始する円弧と、次の接合
点(xns+1 B,yns+1 B)から開始する円弧に着目する。接
合点(xns B,yns B)から開始する円弧の半径rns及び中
心座標(xns,yns)、接合点(xns+1 B,yns+1 B)から
開始する円弧の半径rns+1及び中心座標(xns+1,y
ns+1)を算出し、次の条件式を満足するか否かの判定を
行う。
【0071】 |rns+1−rns|<K8 {(xns+1−xns2 +(yns+1−yns21/2 <K9 上式を満足する場合には、両円弧は同一円弧とみなさ
れ、接合点(xns+1 B,y ns+1 B)は大局的に不必要な接合
点として除去される。ここで、所定値K8 及びK 9 の値
は、実験結果に基づいてK8 =1、K9 =2とする。
【0072】ステップS17では、これまで各ステップ
S13〜S16の処理によって抽出された各接合点間の
各区間に対して関数近似処理を行う。この関数近似処理
は、まず、円弧と判断された区間に対して円弧を用いて
近似し、直線と判断された区間に対して直線を用いて近
似し、これ以外の区間に対しては円弧、直線、自由曲線
の順番でそれぞれ近似を行う。ここでの近似も前述と同
様に媒介変数表現法を用いて、x方向の近似曲線はS
x(t)、y方向の近似曲線はSy(t)で表現する。
【0073】まず、円弧と判断された接合点に対して円
弧を用いて近似する場合について説明する。円弧を表す
近似曲線Sx(t)、Sy(t)は、観測区間をt∈[0,
T]とすると、以下のような三角関数の線形結合で表さ
れる。
【0074】Sx(t)=Axcos(2πt/(T/n(arc))+Bx
sin(2πt/(T/n(arc))+Cxy(t)=Aycos(2πt/(T/n(arc))+Bysin(2πt/(T/
n(arc))+Cy ここで、変数n(arc)は、円弧の中心角に相当する。
【0075】上式において、Ax 2 +Bx 2 =Ay 2+By 2
及びBy/Ay=Bx/Axが成立すれば、近似関数は円弧
となる。これは、(m−1)次の区分多項式によって構
成されるフルーエンシ関数のm=∞を用いて関数近似を
したことに相当する。なお、接合点の抽出の際に求めら
れた円弧の「始点」、「中点」、「終点」を用いること
によって関数のそれぞれの係数Ax 、Bx 、Cx 、A
y 、By 、n(arc)、Cyを求めることができる。このよ
うに円弧を用いて近似する過程を第1のプロセスとす
る。
【0076】次に、直線と判断された接合点に対して直
線を用いて近似する場合について説明する。x方向の近
似曲線Sx(t)は、始点x1 と終点xn3とを結ぶ一次関
数となり、y方向の近似曲線Sy(t)は、始点y1 と終
点yn3とを結ぶ一次関数となる。すなわち、(m−1)
次の区分多項式によって構成されるフルーエンシ関数の
m=2を用いて関数近似をしたことに相当する。このよ
うに直線を用いて近似する過程を第2のプロセスとす
る。
【0077】上述のように円弧と判断された接合点及び
直線と判断された接合点に対して、それぞれの近似処理
が終了したら、今度は、これ以外の接合点から始まる区
間について近似処理を行う。これらの区間に対しては、
文字の有する特徴に基づき、円弧・直線・自由曲線の優
先順位で近似を行う。まず、円弧の近似を行う。この円
弧の近似は、前述の第1のプロセスと同じ処理にて行
う。このとき、x方向の近似曲線Sx(t)及びy方向の
近似曲線Sy(t)の係数は、次式に示すような二乗誤差
Q:
【0078】
【数1】
【0079】が最小となるように、連立一次方程式
【数2】 を解くことによって、定められる。上式において、ωは
(2πti3/(T/n(a rc))である。
【0080】y成分についても同様にして解く。最小二
乗近似収束のために、次式
【数3】
【0081】から誤差εを求め、ε<0.90(∀i3)
となるまで、n(arc) を1から1/4まで2分探索的に
変化させる。n(arc) を1/4で打ち切ることによって
4分円以上の円弧のみが近似されるようになる。これ
は、短い直線や自由曲線が円弧として近似されないよう
にするためである。
【0082】円弧で近似できなかった輪郭点列は、直線
とみなして、前述の第2のプロセスと同じ処理にて直線
により近似を行う。このとき、円弧の場合と同様に上式
(1)を満足する場合に、その区間を直線区間として近
似する。一般に、最小二乗近似を行うと、近似曲線の端
点と接合点の値との不一致による輪郭線の不連続という
不都合が生じる。このため、次の条件 Sx(0)=x0,Sy(0)=y0,Sx(T)=xn3
y(T)=yn3 を満足するように、係数Ax、Bx、Cx、Ay、By、Cy
を修正する。
【0083】上述のように円弧及び直線で近似すること
のできなかった輪郭点列については、自由曲線とみなし
て、二次の区分多項式を用いて近似処理を行う。すなわ
ち、前述のような(m−1)次の区分多項式によって構
成されるフルーエンシ関数のm=3を用いて関数近似を
行う。
【0084】ステップS18では、上記ステップS11
からS17までの一連の処理によって求められた各接合
点の位置に関するデータと関数の係数に関するデータを
送受信用の文字図形データとして外部記憶装置13に格
納する。まず、直線区間の両端の接合点については、直
線データとして直線を示すフラグと、直線の始点座標
(直線の接合点)を格納する。なお、直線の終点座標に
ついては、次の区間の始点と一致するので、格納しな
い。円弧区間の両端の接合点については、円弧データと
して、円弧を示すフラグと、円弧の始点座標、円弧の中
心角n(arc)、輪郭点数及び関数の係数Ax、Bx、Cx
y、By、Cyを格納する。自由曲線のデータとして
は、前述の場合と同様に、近似曲線Sx(t)、Sy(t)
に関する関数の次元数(分割数)、輪郭点数(区間の
幅、大きさ又は元データの数など)、各分割位置(近似
曲線の両端データも含む)のデータを文字図形データと
してそれぞれ格納する。
【0085】図11に示した文字図形データ作成処理の
ように、輪郭点列の中から直角の角点及び直線の両端を
接合点として抽出し、直線区間以外の接合点間を自由曲
線とみなしてフルーエンシ関数を用いて近似し、得られ
た近似曲線の曲率に基づいて更に直線区間、円弧区間を
抽出し、これ以外の区間について円弧、直線、自由曲線
の順番で近似を行うことによって、文字データの品質を
落とすことなく、データ量を大幅に軽減することができ
る。
【0086】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実
施が可能である。例えば、上述の実施の形態では、標本
化関数を全域で1回だけ微分可能な有限台の関数とした
が、微分可能回数を2回以上に設定してもよい。また、
図7に示すように、本実施の形態の標本化関数は、t=
±2で収束するようにしたが、t=±3以上で0に収束
するようにしてもよい。また、取り込まれた画像データ
を256×256メッシュのドットマトリクスを基本単
位として分割する場合について説明したが、分割しなく
てよい。
【0087】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、文字
や図形などで構成された書面の内容をデータ量の少ない
文字図形データに変換し、その文字図形データを受信側
で任意の倍率で縮小拡大表示した場合でも元の書面の内
容を高精度かつ忠実に再生することができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の文字図形データ通信システムの送
信側及び受信側のコンピュータが実行する処理の一例を
示す図である。
【図2】一実施形態の文字図形データ通信システムのハ
ード構成ブロック図である。
【図3】スキャナによって取り込まれる文字の一例を示
す図である。
【図4】スキャナによって取り込まれた文字を80×8
0メッシュのドットマトリクスデータで示す図である。
【図5】図4に示したドットマトリクスデータの輪郭点
t1から輪郭点t140までに相当する部分を拡大して
示した図である。
【図6】図5に示した各輪郭点t1〜t140につい
て、輪郭点列の番号を媒介変数tとし、輪郭点t1を原
点とした場合におけるドットマトリスデータの各輪郭点
のx方向及びy方向における位置データをそれぞれ縦軸
に示した図である。
【図7】本実施形態で使用される標本化関数H(t)を
説明するための図である。
【図8】図6に示したy方向の輪郭点列t25〜t61
の区間について次元数が1及び2の場合の区分多項式を
用いた近似処理の具体例を示す図である。
【図9】図6に示したy方向の輪郭点列t25〜t61
の区間について次元数が3及び4の場合の区分多項式を
用いた近似処理の具体例を示す図である。
【図10】輪郭点列の分割位置にデータが存在しない場
合にその両側の輪郭点の標本値を用いてフルーエンシ関
数で補間を行って標本値を求める場合の具体例を示す図
である。
【図11】図2に示した文字図形データ通信システムが
実行する文字図形データ作成及び送信処理の別の例を示
す図である。
【符号の説明】
1,2 コンピュータ 3 通信ケーブル 10,30 CPU 11,31 プログラムメモリ 12,32 ワーキングメモリ 13,33 外部記憶装置 14,34 マウス検出回路 15,35 キーボード検出回路 16,36 表示制御回路 17,37 プリンタ制御回路 18,38 スキャナ制御回路 19,39 マウス 20,40 キーボード 21,41 ディスプレイ 22,42 プリンタ 23,43 スキャナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B057 CA16 CB18 CF05 CG10 DC16 5C082 BA02 BA12 BA27 BB01 BB44 CA32 CB01 DA26 DA49 DA87 MM02 MM10 5L096 BA17 EA23 EA31 FA06 GA02 9A001 CC02 EE02 EZ04 GZ15 HZ24

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 文字や図形などによって表された書面の
    内容に対応したドットマトリクスデータを入力するデー
    タ入力手段と、 前記ドットマトリクスデータの中から前記文字や図形の
    輪郭に対応した輪郭点列を抽出する輪郭点列抽出手段
    と、 前記輪郭点列によって表される曲線を、有限回微分可能
    であって、標本位置t=0で1、t=±1,t≦−2,
    t≧+2で0、これ以外のtで0以外の値を有する有限
    台の標本化関数に基づいて近似する関数近似手段と、 前記関数近似手段による近似結果を文字図形データとし
    て送信する送信手段とを含んで構成されることを特徴と
    する文字図形データ通信システム。
  2. 【請求項2】 文字や図形の輪郭に対応して形成される
    ドットマトリクスデータ上の輪郭点列によって表される
    曲線を、有限回微分可能であって、標本位置t=0で
    1、t=±1,t≦−2,t≧+2で0、これ以外のt
    で0以外の値を有する有限台の標本化関数に基づいて近
    似した結果に対応する文字図形データを受信する受信手
    段と、 前記文字図形データに基づいて輪郭線を再生する輪郭線
    再生手段と、 前記輪郭線に基づいて再生された文字や図形を出力する
    出力手段とを含んで構成されることを特徴とする文字図
    形データ通信システム。
  3. 【請求項3】 文字や図形などによって表された書面の
    内容に対応したドットマトリクスデータを入力するデー
    タ入力手段と、 前記ドットマトリクスデータの中から前記文字や図形の
    輪郭に対応した輪郭点列を抽出する輪郭点列抽出手段
    と、 前記輪郭点列によって表される曲線を、有限回微分可能
    であって、標本位置t=0で1、t=±1,t≦−2,
    t≧+2で0、これ以外のtで0以外の値を有する有限
    台の標本化関数に基づいて近似する関数近似手段と、 前記関数近似手段による近似結果を文字図形データとし
    て送信する送信手段と前記送信手段から出力される文字
    図形データを受信する受信手段と、 前記文字図形データに基づいて輪郭線を再生する輪郭線
    再生手段と、 前記輪郭線に基づいて再生された文字や図形を出力する
    出力手段とを含んで構成されることを特徴とする文字図
    形データ通信システム。
  4. 【請求項4】 請求項1または3において、 前記関数近似手段は、前記輪郭点列によって表される曲
    線のx方向及びy方向のそれぞれの値を媒介変数tを用
    いて変数tに対して多値を取らないような曲線に変換
    し、変換後の曲線を前記標本化関数で近似することを特
    徴とする文字図形データ通信システム。
  5. 【請求項5】 請求項1、3または4において、 次元数をn、前記曲線の両端の間隔をmとした場合に、 標本間隔がm/nであって、標本位置t=0で1、t=
    ±n/4,±n/2で0、これ以外のtで0以外の値を
    有する標本化関数を用いて、 前記曲線の両端位置、前記両端位置から前記曲線の外側
    にm/n離れた位置、及び前記曲線内であっていずれか
    一方の端からm/nの整数倍の位置をそれぞれの標本位
    置とし、前記両端位置及び前記内側位置における標本値
    にはその位置における値を適用し、前記外側位置におけ
    る標本値には前記両端位置の値であって当該位置から遠
    い方の値を適用することを特徴とする文字図形データ通
    信システム。
  6. 【請求項6】 請求項1または3において、 前記標本化関数は、全域が1回だけ微分可能であって有
    限台の値を有することを特徴とする文字図形データ通信
    システム。
  7. 【請求項7】 請求項6において、 前記標本化関数は、 −2≦t<−3/2については(−t2 −4t−4)/
    4で、 −3/2≦t<−1については(3t2 +8t+5)/
    4で、 −1≦t<−1/2については(5t2 +12t+7)
    /4で、 −1/2≦t<1/2については(−7t2 +4)/4
    で、 1/2≦t<1については(5t2 −12t+7)/4
    で、 1≦t<3/2については(3t2 −8t+5)/4
    で、 3/2≦t<2については(−t2 +4t−4)/4で
    定義されることを特徴とする文字図形データ通信システ
    ム。
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