JP2002358525A - パターン照合装置、パターン正規化装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターンの形状以外の要素に着目して、入力
されたパターンの照合を行うための技術を提供する。 【解決手段】 登録データを手書きで入力した座標上の
位置の時間変化から筆記速度の時間変化である筆速変化
パターンを生成し、手書きで入力される入力データから
も同様に、その筆速変化パターンを生成する。入力デー
タが登録データと一致するか否かの照合は、登録データ
から生成した筆速変化パターンを複数の区間に区切り、
各区間毎に、その区間のパターンと最も類似する入力デ
ータの筆速変化パターン中の部分、その部分の区間を特
定することで、筆速変化パターン間で最も類似している
区間の位置関係に着目して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手書きで入力され
た入力パターンの照合を、予め登録された登録パターン
を用いて行うための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】人が
文字や記号などといったパターンを手書きすると、手書
きされたパターンの形状にはその人独自の特徴が表れ
る。このことから、現在では、そのことに注目して、入
力されたパターンの認識、即ちそのパターンが属するカ
テゴリを決定するパターン認識技術を個人の認証に適用
することが試みられている。

【０００３】パターン認識技術を適用した個人認証で
は、その認証が必要な人に手書きのパターンを登録さ
せ、その登録されたパターン（通常、複数の文字パター
ンである。以降、登録パターンと呼ぶ）を用いて、認証
を求める人が手書きで入力したパターン（以降、照合パ
ターンと呼ぶ）の照合を行うようになっている。

【０００４】従来、照合パターンの照合は、基本的に、
パターンを構成する線の座標上の位置に着目して、全体
的、或いは部分的に照合パターンを登録パターンと比較
して類似度を求めることで行っていた。このため、全体
的、或いは部分的に登録パターンと形状が似ている照合
パターンはその登録パターンと一致すると認識してしま
うという問題点があった。

【０００５】その問題点は、登録パターンに似せて照合
パターンを手書きすることで、その登録パターンを登録
した登録者以外の人がその登録者になりすますことがで
きるということを意味する。このことから、別の視点で
照合パターンの照合を行うことが研究されている。参考
技術文献としては、例えば特開平１０−１４３６６８号
公報がある。

【０００６】本発明の課題は、パターンの形状以外の要
素に着目して、入力されたパターンの照合を行うための
技術を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のパターン照合装
置は、手書きで入力された入力パターンの照合を、予め
登録された登録パターンを用いて行うことを前提とし、
入力パターンを構成する線が手書きで入力されていく座
標上の位置の時間変化から、該入力パターンが手書きさ
れた際の筆記速度を算出する筆記速度算出手段と、筆記
速度算出手段が算出した筆記速度の時間変化で表される
入力パターンの第１の筆記速度パターン、及び登録パタ
ーンの筆記速度パターンである第２の筆記速度パターン
のうちの一方の筆記速度パターンを少なくとも複数の区
間に区切り、該区間毎に、該区間の部分筆記速度パター
ンを他方の筆記速度パターンと比較することにより、入
力パターンの照合を行うパターン照合手段と、を具備す
る。

【０００８】なお、上記の構成において、筆記速度算出
手段は、座標のＸ、或いはＹ軸上における筆記速度を算
出するとき、入力パターンを構成する線毎に、該線と登
録パターンの対応の線との間の角度差を検出し、該検出
した角度差に応じて該入力パターンを回転させた後、該
入力パターンの筆記速度を算出する、ことが望ましい。

【０００９】また、パターン照合手段は、一方の筆記速
度パターンの部分筆記速度パターンを他方の筆記速度パ
ターンと比較することにより、該部分筆記速度パターン
と類似する該他方の筆記速度パターン上の部分を特定
し、該特定した部分の該他方の筆記速度パターン上の位
置と該部分筆記速度パターンの該一方の筆記速度パター
ン上の位置を対比して、入力パターンが登録パターンと
一致するか否か判定する、ことが望ましい。

【００１０】また、入力パターン、及び登録パターンを
構成するそれぞれの線の数の差が所定数以上であった場
合に、該入力パターンは該登録パターンと異なると判定
する、ことが望ましく、入力パターンの入力にかかった
時間と登録パターンにおけるそれとの時間差が所定時間
以上であった場合に、該入力パターンは該登録パターン
と異なると判定する、ことが望ましい。

【００１１】本発明のパターン正規化装置は、手書きで
入力された入力パターン、及び予め登録された登録パタ
ーンのうちの少なくとも一方を、該入力パターンの照
合、或いは認識のための正規化を行うことを前提とし、
入力パターンを構成する線と登録パターンを構成する線
とを対応させて、該線毎にパターン間の角度差を検出す
る角度差検出手段と、角度差検出手段が検出した角度差
に応じて、入力パターン、及び登録パターンのうちの少
なくとも一方を回転させる操作を行う正規化手段と、を
具備する。

【００１２】本発明の第１の態様のプログラムは、手書
きで入力された入力パターンの照合を、予め登録された
登録パターンを用いて行うパターン照合装置に実行され
ることを前提とし、入力パターンを構成する線が手書き
で入力されていく座標上の位置の時間変化から、該入力
パターンが手書きされた際の筆記速度を算出する機能
と、算出する機能により算出した筆記速度の時間変化で
表される入力パターンの第１の筆記速度パターン、及び
照合パターンの筆記速度パターンである第２の筆記速度
パターンのうちの一方の筆記速度パターンを少なくとも
複数の区間に区切り、該区間毎に、該区間の部分筆記速
度パターンを他方の筆記速度パターンと比較することに
より、入力パターンの照合を行う機能と、を実現させ
る。

【００１３】本発明の第２の態様のプログラムは、手書
きで入力された入力パターン、及び予め登録された登録
パターンのうちの少なくとも一方を、該入力パターンの
照合、或いは認識のための正規化を行う装置に実行され
ることを前提とし、入力パターンを構成する線と登録パ
ターンを構成する線とを対応させて、該線毎にパターン
間の角度差を検出する機能と、検出する機能により検出
した角度差に応じて、入力パターン、及び登録パターン
のうちの少なくとも一方を回転させる操作を行う機能
と、を実現させる。

【００１４】本発明では、入力パターンを構成する線が
手書きで入力されていく座標上の位置の時間変化から、
その入力パターンが手書きされた際の筆記速度の時間変
化を第１の筆記速度パターンとして生成し、その第１の
筆記速度パターン、及び予め登録された登録パターンの
筆記速度パターンである第２の筆記速度パターンのうち
の一方の筆記速度パターンを少なくとも複数の区間に区
切り、該区間毎に、該区間の部分筆記速度パターンを他
方の筆記速度パターンと比較することにより、入力パタ
ーンの照合を行う。

【００１５】上述したようにして生成される筆記速度パ
ターンには、パターンの形状の他に、そのパターンを手
書きで入力していく際の動作が反映される。このことか
ら、その筆記速度パターンを照合に用いるようにした場
合には、パターンを手書きで入力していく際の動作の違
いに着目した照合を行えることとなる。パターンを手書
き入力するための装置が特定の装置に限定されることも
回避される。

【００１６】本発明では、入力パターンを構成する線と
登録パターンを構成する線とを対応させて、線毎にパタ
ーン間の角度差を検出し、検出した角度差に応じて、入
力パターン、及び登録パターンのうちの少なくとも一方
を回転させる操作を行う。同一人物がパターンを手書き
する場合、パターンを構成する線間の位置関係が手書き
する度に大きく変わることはあまり考えられない。この
ようなことから、上述したように検出した角度差に応じ
て入力パターン、及び登録パターンのうちの少なくとも
一方を回転させる操作を行うことで、それらの間の角度
差を高精度になくす正規化が実現されることとなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実
施の形態によるパターン照合装置を搭載したデータ処理
装置１の回路構成図である。

【００１８】そのデータ処理装置１は、図１に示すよう
に、装置１全体の制御を行うＣＰＵ２と、パターンを手
書きで入力できる機能を有する入力部３と、ユーザに通
知すべき情報等を表示する表示部４と、例えばＬＡＮ、
或いは公衆網といった通信回線を介して外部装置との通
信を行うための通信制御部５と、ＣＰＵ２がワーク用に
使用するＲＡＭ６と、そのＣＰＵ２が実行するプログラ
ムや制御データ等を格納したＲＯＭ７と、記憶媒体９を
備えた外部記憶装置８と、各部２〜８を相互に接続する
バス１０と、を備えて構成されている。

【００１９】上記入力部３は、例えばキーボードやマウ
スなどのポインティングデバイス、更にはディジタイ
ザ、タブレット、或いはタッチパッドなどのパターン入
力用の入力盤などをまとめて表したものである。上記外
部記憶装置８は、例えばハードディスク装置であり、そ
れが備えた記憶媒体９はハードディスクである。その記
憶媒体９には、本発明に係わるものを含めて各種アプリ
ケーションプログラムが記憶されている。ＲＯＭ７に記
憶されたプログラムは、例えばデータの入出力に係わる
ものである。

【００２０】本実施の形態によるパターン照合装置は、
例えばデータ処理装置１を予め登録したユーザのみに使
用させるために搭載されている。そのために、記憶媒体
９には、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなデータ構成の
登録個人情報データベース、及び登録文字入力情報デー
タベース（以降、データベースはＤＢと略記する）が格
納されている。

【００２１】図２（ａ）に示す登録個人情報ＤＢは、ユ
ーザ登録された人の個人情報を保存しておくために用意
したものである。個人情報としては、ユーザ登録された
人（に割り当てられたＩＤ）毎に、「パスワード」「氏
名」「住所」「電話番号」「メールアドレス（図中では
“Ｅメール”と表記）」、「その他」といった項目のデ
ータが格納されている。

【００２２】ユーザ登録では、個人認証用のパターンを
登録するようになっている。図２（ｂ）に示す登録文字
入力情報ＤＢは、ユーザ登録した人が登録したパターン
を保存しておくために用意したものである。そのパター
ンは、例えば用意された専用のペンで入力部３の入力盤
上に書き込むようにして入力するようになっている。そ
のような書き込みを行うと、入力部３は、ペン先で入力
盤が押されているか否かを示すデータや、それが入力盤
を押しているのであればその位置の座標を示すデータな
どをＣＰＵ２に送出する。ＣＰＵ２は、入力部３から入
力したデータのサンプリングを行い、例えばパターンの
入力が開始された時点から経過した時間別に、入力部３
から受け取ったＸ座標値、Ｙ座標値、及びペン先が入力
盤を押しているか否かを表すステータスデータを格納す
る。そのようにして、ユーザ登録された人（に割り当て
られたＩＤ）毎に、その人が手書きで入力したパターン
を登録文字入力情報ＤＢに登録する。以降、登録文字入
力情報ＤＢに格納されたパターンのデータは登録データ
と呼ぶことにする。入力されたパターンのデータは照合
データと呼ぶことにする。

【００２３】次に、上記の構成において、図４〜図７に
示す各種フローチャート、及び図８〜図１２に示す各種
説明図を参照して動作を説明する。図３は、登録／認証
処理のフローチャートである。その登録／認証処理は、
例えば入力部３を操作して、ユーザ登録、或いはデータ
処理装置１の利用がユーザ登録された人に制限された機
能の利用を利用者が要求した場合に、その登録、或いは
利用者の認証を行うために実行される処理である。本実
施の形態によるパターン照合装置は、その登録／認証処
理を実行する装置として実現されている。始めに図３を
参照して、その登録／認証処理について詳細に説明す
る。なお、その登録／認証処理は、例えばＣＰＵ２が、
ＲＯＭ７に記憶されているプログラム、及び記憶媒体９
に記憶されている対応のアプリケーションプログラムを
それぞれ読み出して実行することで実現される。

【００２４】そのアプリケーションプログラムの実行を
開始した後は、先ず、要求された内容が登録か認証かを
判定する。入力部３を操作して利用者が制限された機能
の利用を要求した場合、その旨が判定されてステップＳ
７に移行する。そうでない場合には、その旨が判定され
てステップＳ２に移行する。

【００２５】ステップＳ２では、入力部３から送られて
くるデータを受け取って、登録希望者がペンで入力部３
の入力盤上に手書きするパターン（文字パターン）の入
力を行う。続くステップＳ３では、入力部３から受け取
ったデータから、時間、Ｘ座標値、Ｙ座標値、ペンステ
ータスの各データを抽出し、ＲＡＭ６或いは記憶媒体９
に格納する。その後はステップＳ４に移行する。

【００２６】ステップＳ４では、登録するパターンを全
て入力したか否か判定する。手書き入力が行われなくな
ってから所定時間が経過するか、或いは登録希望者が入
力部３を操作して、パターンの入力終了を指示したよう
な場合、判定はＹＥＳとなってステップＳ５に移行す
る。そうでない場合には、判定はＮＯとなって上記ステ
ップＳ２に戻る。

【００２７】上記ステップＳ２〜Ｓ４で形成される処理
ループは、ステップＳ４の判定がＹＥＳとなるまで繰り
返し実行される。それにより、図２（ｂ）に示す登録文
字入力情報ＤＢに保存すべきパターンを示す登録データ
が、予め定めた周期でサンプリングされる。

【００２８】ステップＳ５では、入力部３への操作に応
じて、図２（ａ）に示す登録個人情報ＤＢに保存する個
人情報を入力する処理を行う。次に移行するステップＳ
６では、ＩＤ、パスワード登録処理を実行する。その登
録処理は、例えばＩＤを発行して表示部４に表示させた
り、パスワードを登録希望者に決定させつつ、登録個人
情報ＤＢ、登録文字入力情報ＤＢに、それぞれ個人情
報、パターンを示すデータ（登録データ）を保存するも
のである。そのような登録処理を実行した後、一連の処
理を終了する。

【００２９】一方、入力部３を操作して利用者が制限さ
れた機能の利用を要求した旨をステップＳ１で判定した
場合に移行するステップＳ７では、利用者にＩＤ、パス
ワードの入力を求めてその照会を行う。次に移行するス
テップＳ８では、入力されたＩＤに対応する登録データ
を登録文字入力情報ＤＢから抽出する。その後は、ステ
ップＳ９に移行して、利用者が入力部３の入力盤上に手
書きするパターンの入力を行う。その内容は、入力する
対象が登録データから照合データに換わったこと以外は
基本的に、上記ステップＳ２〜Ｓ４で形成される処理ル
ープと同じである。それにより、図２（ｂ）に示すよう
な構成の照合データがＲＡＭ６或いは記憶媒体９に格納
される。

【００３０】ステップＳ９に続くステップＳ１０では、
照合データを用いて利用者の認証を行う文字認証処理を
実行する。続くステップＳ１１では、その文字認証処理
を実行した結果、利用者を認証できたかか否か判定す
る。その利用者が入力したパターンから、登録データを
入力した人と同一人物であることが確認できた場合、判
定はＹＥＳとなり、他のアプリケーションプログラムに
よる処理の実行を許可して、その処理が行える状態に移
行させる。そうでない場合には、判定はＮＯとなり、図
１２に示すような画面を表示部４に表示させて、登録デ
ータを登録された人と利用者が同一人物と見なすことが
できない旨を通知させた後、一連の処理を終了する。そ
れにより、認証できなかった利用者の利用を制限させ
る。

【００３１】図４は、上記ステップＳ１０として実行さ
れる文字認証処理のフローチャートである。次に図４を
参照して、その文字認証処理について詳細に説明する。
先ず、ステップＳ２１では、照合データに対して雑音除
去や平滑化、伸縮などの前処理を行う。続くステップＳ
２２では、登録データの入力にかかった総時間ｔ１から
照合データの入力にかかった総時間ｔ２を減算し、その
減算結果（総時間差）の絶対値が予め設定した値ｔｋよ
り小さいか否か判定する。その値ｔｋで指定される時間
差以内で照合データが入力されていた場合、判定は真と
なってステップＳ２３に移行する。そうでない場合に
は、判定は偽となり、ステップＳ２９で利用者は登録デ
ータの登録者ではないと認証結果を設定、即ち認証結果
はＮＧとした後、一連の処理を終了する。

【００３２】ステップＳ２３では、登録データで表され
るパターンを構成する線の総数である総画数ｓ１から照
合データにおけるそれである総画数ｓ２を引いた値が０
か否か判定する。上記ペンステータスは、パターン入力
時にペン先が入力部３の入力盤上を押しているか否かを
示している。パターンを構成する線とは、そのペンステ
ータスで区別されるものであり、文字における画に対応
する。このことから、登録データと照合データの総画数
が等しい場合、判定は真となってステップＳ２４に移行
する。そうでない場合には、判定は偽となってステップ
Ｓ２９に移行する。

【００３３】例えば同一人物が同じ文字、或いは文字列
を手書きする場合、それにかかる時間が大きく変動する
とはあまり考えられない。総画数についても、その総画
数が人によって異なっていることがあっても同一人物で
変動するとはあまり考えられない。このようなことか
ら、本実施の形態では、総時間差が許容範囲内に収まっ
ていない、或いは総画数が異なっている場合には、利用
者は登録データの登録者ではないと見なすことで、認証
の精度をより向上させている。

【００３４】ステップＳ２４では、照合データが表すパ
ターンと登録パターンが表すパターンの角度差がなくな
るように、照合データが表すパターンを回転させる回転
補正処理を実行する。続くステップＳ２５では、照合デ
ータの総時間ｔ２が登録データの総時間ｔ１と一致する
ように照合データ中の時間データの補正を全体的に行
い、更に、照合データ中の時間データを登録データでの
サンプリング間隔と一致させるように補正を行い、ＸＹ
座標値もその補正に合わせて補正する。総時間を一致さ
せるための照合データ中の時間データの補正は、例えば
各時間データ毎に、それが示す値にｔ１／ｔ２を掛けた
値を算出することで行う。登録データでのサンプリング
間隔と一致させるための補正は、例えば補正した照合デ
ータ中の各時間データを、登録データ中の対応する時間
データに変更することで行う。ＸＹ座標値の補正は、変
更後の時間データのＸＹ座標値を、総時間を一致させる
ための補正を行った照合データを参照して線形補間によ
り求めることで行う。そのようにして、時間軸上の正規
化のための補正を照合データに対して行った後は、ステ
ップＳ２６に移行して、正規化後の照合データに対し、
登録データを用いた照合を行う照合処理を実行する。そ
の後はステップＳ２７に移行する。なお、上記のような
正規化のための補正は、登録データを対象に行っても良
く、照合データ、登録データを共に対象に行っても良
い。

【００３５】ここで、上記ステップＳ２４として実行さ
れる回転補正処理、及び上記ステップＳ２６として実行
される照合処理について詳細に説明する。図５は、その
回転補正処理のフローチャートである。始めに、図５、
更には図８、図９に示す各種説明図を参照しつつ、その
回転補正処理について詳細に説明する。本実施の形態に
よるパターン正規化装置は、その回転補正処理を実行す
ることで実現される。

【００３６】先ず、ステップＳ３１では、登録データが
表すパターン、及び照合データが表すパターンについ
て、それぞれ１画毎に、予め定めた基準線からの角度ｔ
ｈ１（ｉ）、ｔｈ２（ｉ）を求める。ここでは、図８に
示すように、１画と見なす線の端で角度ｔｈ１（ｉ）、
ｔｈ２（ｉ）を求めている。即ち例えば登録データで
は、線の端におけるＸ座標上の差分をｄｘ１（ｉ）、Ｙ
座標上の差分をｄｙ１（ｉ）とすると、角度ｔｈ１
（ｉ）は、ｔａｎ−１（｜ｄｙ１（ｉ）｜／｜ｄｘ１
（ｉ）｜）で求めている。照合データにおける角度ｔｈ
２（ｉ）の求め方も同様である。なお、図５中の「Ｎ」
の値は総画数に等しい。

【００３７】ステップＳ３１に続くステップＳ３２で
は、求めた角度ｔｈ１（ｉ）、ｔｈ２（ｉ）を対応させ
て、登録データと照合データ間の角度差ｔｈ（ｉ）を求
める。その対応関係は、通常、同じ文字を手書きする際
に筆順は変わらないことから、筆順で特定している。そ
れにより、括弧内のｉの値が同じ角度ｔｈ１（ｉ）、ｔ
ｈ２（ｉ）から角度差ｔｈ（ｉ）（＝ｔｈ１（ｉ）−ｔ
ｈ２（ｉ））を求めている。１画毎に角度差ｔｈ（ｉ）
を求めた後はステップＳ３３に移行する。

【００３８】ステップＳ３３では、求めた角度差ｔｈ
（ｉ）の平均値ｔｈｂａｒ（＝１／Ｎ・Σｔｈ（ｉ）
ｉ＝１、２、・・・Ｎ）を求める。次に移行するステッ
プＳ３４では、平均値ｔｈｂａｒを登録データに対する
照合データの角度差と見なし、例えばアフィン変換を用
いて照合データ中のＸ，Ｙの座標値を変換する回転操作
を行う。そのようにして、図９に示すように、登録デー
タに合わせる形で照合データを回転補正（操作）した
後、一連の処理を終了する。

【００３９】同一人物が文字を手書きする場合、文字を
構成する線間の位置関係が手書きする度に大きく変わる
ことはあまり考えられない。このため、文字（パター
ン）を構成する線毎に、登録データと照合データ間の角
度差を検出し、その検出結果に応じて登録データ、及び
照合データの一方を回転補正（操作）することで、それ
らの間の角度差がなくなるように高精度に正規化を行う
ことができる。文字（パターン）を構成する線にのみ着
目して回転補正を行うようにすることで、そのための処
理内容は簡単化する。それにより、回転補正をより高
速、且つ安定的に行えるようになるという効果も得られ
る。その回転補正は、登録データとして複数の文字（パ
ターン）を入力させていることから、各文字毎に行って
いる。しかし、各文字間の位置関係も個人を表す特徴で
あると見なして、文字全体で同じ角度の回転補正を行う
ようにしても良い。

【００４０】図６、図７は、上記ステップＳ２６として
実行される照合処理のフローチャートである。次に、図
６、図７、更には図１０、図１１に示す各種説明図を参
照しつつ、その照合処理について詳細に説明する。図２
（ｂ）に示すように、本実施の形態では、登録データ、
照合データともに、時間データ毎に文字（パターン）を
構成する線を入力したＸＹ座標値を保存させている。そ
れにより、文字（パターン）を構成する線を手書きして
いく筆記速度（以降、筆速と記す）の時間変化をパター
ン（以降、筆速変化パターンと呼ぶ）として生成し、そ
の生成したパターンを照合することで照合データが登録
データと一致するか否か、即ちその照合データを入力し
た人が登録データを登録させた人と同一人物か否か判定
する照合を行うようにしている。

【００４１】筆速変化パターンが一致すると判定される
ようにするには、照合のために入力した文字（パター
ン）が登録時に入力した文字（パターン）と類似してい
なければならないだけでなく、文字（パターン）を入力
していく過程、即ちペンの動かし方なども類似していな
ければならない。このため、筆速変化パターンで照合を
行うようにした場合には、入力された照合データ自体で
照合を行う場合と比較して、その照合をより高精度に行
えるようになる。

【００４２】本実施の形態では、上述したように、照合
データに対する回転補正を行っている。それは、ＸＹ平
面上における筆速変化パターンを生成する他に、Ｘ、Ｙ
軸上における筆速変化パターンを生成するためである。
そのような３種類のパターンを生成し、各パターン毎に
照合を行うことにより、より高精度な照合（個人の認
証）を実現させている。

【００４３】先ず、ステップＳ４１では、上記筆速変化
パターンを生成するために、登録データ及び照合データ
に対し、各時間データ毎に、Ｘ、Ｙ軸上の筆速、及びＸ
Ｙ平面上の筆速を算出する。Ｘ軸上の筆速は、例えば次
に対象とする時間データでのＸ座標値から現在、対象と
している時間データでのＸ座標値を減算して得られるＸ
軸上の位置の差ｄｘを、それら時間データの差であるサ
ンプリング間隔ｄｔで割って得られる値である。Ｙ軸上
の筆速も同様に、例えば次に対象とする時間データでの
Ｙ座標値から現在、対象としている時間データでのＹ座
標値を減算して得られるＹ軸上の位置の差ｄｙをサンプ
リング間隔ｄｔで割って得られる値である。ＸＹ平面上
の筆速は、差ｄｘ、ｄｙをそれぞれ２乗した後、加算し
て得られる値の平方根を、サンプリング間隔ｄｔで割っ
て得られる値である。

【００４４】上記したように筆速を算出することで、図
１０、或いは図１１にグラフ表現で示すような筆速変化
パターンが得られる。その筆速変化パターンは、手書き
された文字（パターン）、それを手書きした人に応じて
ユニークな形状となる。このため、高精度な照合（個人
の認証）を実現させることができる。図１０、及び図１
１に示す筆速変化パターンは、Ｘ軸上における筆速を求
めることで生成されたものであり、実線で描かれた筆速
変化パターンは登録データから、破線で描かれた筆速変
化パターンは照合データからそれぞれ生成されている。

【００４５】ステップＳ４１に続くステップＳ４２で
は、登録データから生成した各筆速変化パターン（波
形）を一定間隔で複数の区間に区切る。その後はステッ
プＳ４３に移行する。ここでは、以降、各区間はｃ１
（ｉ）で表し、各区間ｃ１（ｉ）のパターンは部分波形
と呼ぶことにする。筆速変化パターンの種類が違っても
処理内容上の大差は生じないことから、以降、特に筆速
変化パターンの数や種類については必要でない限り、言
及しないことにする。図６中のＮは総区間数を表してい
る。

【００４６】ステップＳ４３では、筆速変化パターンを
一定間隔で区切って得られた各区間ｃ１（ｉ）に対し、
その時間的な中間点ｐ１（ｉ）を設定する（図１０参
照）。続くステップＳ４４では、対象とする区間ｃ１
（ｉ）を随時、変えつつ、言い換えれば区間ｃ１（ｉ）
を指定する引数であるｉの値を１からＮまで随時、イン
クリメントしつつ、照合データの筆速変化パターンの先
頭から、対象とする区間ｃ１（ｉ）の部分波形と最も類
似する部分波形を検索し、その検索によって特定した部
分波形の区間をｃ２（ｉ）とするとともに、その区間ｃ
２（ｉ）の時間的な中間点ｐ２（ｉ）を設定する（図１
１参照）。そのようにして各区間ｃ１（ｉ）毎に、その
部分波形と照合データの筆速変化パターン中で最も類似
している部分波形の時間的な位置を特定した後に図７の
ステップＳ４５に移行する。なお、本実施の形態では、
類似度を判定するために相関係数を算出している。上記
検索は、その区間ｃ１（ｉ）の部分波形を照合データの
筆速変化パターンと対比する部分を移動させる度に、そ
の相関係数を算出していくことで行われる。

【００４７】そのステップＳ４５では、各中間点ｐ１
（ｉ）毎に、照合データの筆速変化パターン上で特定し
た中間点ｐ２（ｉ）との位置関係を示す時間差ｐ（ｉ）
を求める。その時間差ｐ（ｉ）は、照合データに対し時
間軸上の補正（正規化）を行っていることから、中間点
ｐ１（ｉ）の値から中間点ｐ２（ｉ）の値を減算するこ
とで求めている。

【００４８】本実施の形態では、時間差ｐ（ｉ）の絶対
値が予め定めた閾値ｋよりも小さければ、それに対応す
る区間ｃ１（ｉ）と、照合データの筆速変化パターン上
でその区間ｃ１（ｉ）の部分波形と最も類似している部
分の区間の間の位置関係が一致していると見なすように
している。このことから、ステップＳ４５に続くステッ
プＳ４６では、位置関係が一致していると見なす時間差
ｐ（ｉ）の数をカウントする。そのカウントを行った
後、一連の処理を終了する。

【００４９】上記位置関係の一致は、登録データを入力
する際に文字（パターン）の或る部分を手書きする動作
が、入力を行っている期間上での位置関係を含めて、照
合データを入力する際に再現されたことを意味する。こ
のことから明らかなように、本実施の形態では、登録デ
ータ、照合データの各入力時で類似する手書きの動作が
行われたタイミングに着目している。

【００５０】図４に戻り、上記照合処理に続いて実行さ
れるステップＳ２７以降の処理について説明する。その
ステップＳ２７では、上記照合処理のステップＳ４６で
カウントした時間差ｐ（ｉ）の数が総区間数Ｎに対して
占める割合が、例えば全ての筆速変化パターンで予め閾
値として定めた基準値ｒ以上か否か判定する。その割合
が全ての筆速変化パターンで基準値ｒ以上となっていた
場合、判定は真となり、ステップＳ２８で照合結果とし
て、入力された照合データは登録データと一致した、即
ち照合データを入力した人が登録データを登録した人で
あると確認できたことを設定した後、一連の処理を終了
する。一方、そうでない場合には、判定は偽となり、ス
テップＳ２９で照合結果として、入力された照合データ
は登録データと一致しなかった、即ち照合データを入力
した人が登録データを登録した人であると確認できなか
ったことを設定した後、一連の処理を終了する。

【００５１】上記ステップＳ２８の処理を実行すると、
図３に示すステップＳ１１ではＹＥＳと判定されて、デ
ータ処理装置１の使用が許可されることになる。一方、
上記ステップＳ２９の処理を実行すると、図３に示すス
テップＳ１１ではＮＯと判定されて、図１２に示すよう
な画面が表示部４に表示されることになる。データ処理
装置１を使用できないこととなる。

【００５２】なお、本実施の形態では、筆速変化パター
ンを複数の区間に区切ることで、類似の部分動作（上記
部分波形に対応）が行われたタイミングに着目し、類似
と見なせる部分動作が全体に占める割合により照合デー
タが登録データと一致するか否か判定する照合を行って
いるが、別の方法でその照合を行うようにしても良い。
例えば類似度を判定するために相関係数を求めているの
であれば、相関係数が予め定めた閾値ｋ２以上となって
いる区間ｃ１（ｉ）の数をカウントし、そのカウントし
た値が全区間数Ｎに占める割合が予め定めた閾値ｒ１以
上となっている場合に、照合データが登録データと一致
すると判定するようにしても良い。また、それらを組み
合わせても良い。それらの組み合わせは、例えば図１３
に示すように、図４に示すフローチャートにステップＳ
５１を追加することで実現させることができる。

【００５３】照合データの筆速変化パターン中で区間ｃ
１（ｉ）の部分波形と類似する部分波形は、その筆速変
化パターン全体を検索することで抽出しているが、同一
人物が同じ文字（パターン）を手書き入力しているので
あれば、その類似する部分の区間ｃ２（ｉ）の位置（照
合データの筆速変化パターン上の位置）が区間ｃ１
（ｉ）の位置と大きく異なることはあまり考えられな
い。このことから、図１４に示すように、検索の範囲
は、区間ｃ１（ｉ）に対応する照合データの筆速変化パ
ターン上の位置とその前後に限定して、類似と見なせる
区間ｃ２（ｉ）のみを抽出するようにしても良い。

【００５４】登録データや照合データは、上述したよう
に、文字（パターン）の入力開始からその終了するまで
のデータである。本実施の形態では、文字間のスペース
も個人の特徴を表す情報であると見なして、筆速変化パ
ターンは一つだけ生成しているが、各文字毎といったよ
うに、１つ以上の文字を単位として筆速変化パターンを
生成するようにしても良い。筆速変化ではなく、加速度
に着目してパターンを生成し、その生成したパターンを
照合に用いるようにしても良い。

【００５５】登録データや照合データは、入力部３から
入力するようになっているが、それらのデータはＬＡＮ
等で用いられる伝送媒体を介して入力するようにしても
良い。即ち通信制御部５を入力部３の換わりとして用い
るようにしても良い。図２に示す登録個人情報ＤＢや登
録文字入力情報ＤＢなども、通信制御部５を介してアク
セスするようにしても良い。それ以外にも様々な変形を
行うことができる。

【００５６】上述したようなパターン照合装置、パター
ン正規化装置、或いはその変形例の動作を実現させるよ
うなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フロッピー
（登録商標）ディスク、或いは光磁気ディスク等の記録
媒体に記録させて配布しても良い。或いは、公衆網等で
用いられる伝送媒体を介して、そのプログラムの一部、
若しくは全部を配信するようにしても良い。そのように
した場合には、ユーザはプログラムを取得してコンピュ
ータなどのデータ処理装置にロードすることにより、そ
のデータ処理装置に本発明を適用させることができる。
このことから、記録媒体は、プログラムを配信する装置
がアクセスできるものであっても良い。

【００５７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、入力パ
ターンを構成する線が手書きで入力されていく座標上の
位置の時間変化から、その入力パターンが手書きされた
際の筆記速度の時間変化を第１の筆記速度パターンとし
て生成し、その第１の筆記速度パターン、及び予め登録
された登録パターンの筆記速度パターンである第２の筆
記速度パターンのうちの一方の筆記速度パターンを少な
くとも複数の区間に区切り、該区間毎に、該区間の部分
筆記速度パターンを他方の筆記速度パターンと比較する
ことにより、入力パターンの照合を行う。

【００５８】上述したようにして生成される筆記速度パ
ターンには、パターンの形状の他に、そのパターンを手
書きで入力していく際の動作が反映される。このため、
その筆記速度パターンを照合に用いることで、パターン
を手書きで入力していく際の動作の違いに着目した照合
を行うことができる。

【００５９】本発明は、入力パターンを構成する線と登
録パターンを構成する線とを対応させて、線毎にパター
ン間の角度差を検出し、検出した角度差に応じて、入力
パターン、及び登録パターンのうちの少なくとも一方を
回転させる操作を行う。同一人物がパターンを手書きす
る場合、パターンを構成する線間の位置関係が手書きす
る度に大きく変わることはあまり考えられない。このた
め、上述したように入力パターン、及び登録パターンの
うちの少なくとも一方を回転させる操作を行うことで、
それらの間の角度差を高精度になくす正規化を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態によるパターン照合装置を搭載し
たデータ処理装置の回路構成図である。

【図２】記憶媒体上に構築されたデータベース、及びそ
のデータ構成を説明する図である。

【図３】登録／認証処理のフローチャートである。

【図４】文字認証処理のフローチャートである。

【図５】回転補正処理のフローチャートである。

【図６】照合処理のフローチャートである。

【図７】照合処理のフローチャートである（続き）。

【図８】文字（パターン）間の角度差を検出する方法を
説明する図である。

【図９】検出した角度差に応じて文字（パターン）を回
転補正する様子を説明する図である。

【図１０】登録データ、及び照合データからそれぞれ生
成される筆速変化パターン、及びそれを用いた照合方法
を説明する図である。

【図１１】登録データ、及び照合データからそれぞれ生
成される筆速変化パターン間で類似している部分を検索
する方法を説明する図である。

【図１２】認証結果通知画面を示す図である。

【図１３】文字認証処理のフローチャートである（他の
実施の形態）。

【図１４】登録データ、及び照合データからそれぞれ生
成される筆速変化パターン間で類似している部分を検索
する方法を説明する図である（他の実施の形態）。

【符号の説明】

１ データ処理装置 ２ ＣＰＵ ３ 入力部 ４ 表示部 ５ 通信制御部 ６ ＲＡＭ ７ ＲＯＭ ８ 外部記憶装置 ９ 記憶媒体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手書きで入力された入力パターンの照合
   を、予め登録された登録パターンを用いて行うパターン
   照合装置において、 前記入力パターンを構成する線が手書きで入力されてい
   く座標上の位置の時間変化から、該入力パターンが手書
   きされた際の筆記速度を算出する筆記速度算出手段と、 前記筆記速度算出手段が算出した筆記速度の時間変化で
   表される前記入力パターンの第１の筆記速度パターン、
   及び前記登録パターンの筆記速度パターンである第２の
   筆記速度パターンのうちの一方の筆記速度パターンを少
   なくとも複数の区間に区切り、該区間毎に、該区間の部
   分筆記速度パターンを他方の筆記速度パターンと比較す
   ることにより、前記入力パターンの照合を行うパターン
   照合手段と、 を具備することを特徴とするパターン照合装置。
2. 【請求項２】 前記筆記速度算出手段は、前記座標の
   Ｘ、或いはＹ軸上における筆記速度を算出するとき、前
   記入力パターンを構成する線毎に、該線と前記登録パタ
   ーンの対応の線との間の角度差を検出し、該検出した角
   度差に応じて該入力パターンを回転させた後、該入力パ
   ターンの筆記速度を算出する、ことを特徴とする請求項
   １記載のパターン照合装置。
3. 【請求項３】 前記パターン照合手段は、前記一方の筆
   記速度パターンの部分筆記速度パターンを前記他方の筆
   記速度パターンと比較することにより、該部分筆記速度
   パターンと類似する該他方の筆記速度パターン上の部分
   を特定し、該特定した部分の該他方の筆記速度パターン
   上の位置と該部分筆記速度パターンの該一方の筆記速度
   パターン上の位置を対比して、前記入力パターンが前記
   登録パターンと一致するか否か判定する、 ことを特徴とする請求項１、または２記載のパターン照
   合装置。
4. 【請求項４】 前記入力パターン、及び前記登録パター
   ンを構成するそれぞれの線の数の差が所定数以上であっ
   た場合に、該入力パターンは該登録パターンと異なると
   判定する、 ことを特徴とする請求項１、２、または３記載のパター
   ン照合装置。
5. 【請求項５】 前記入力パターンの入力にかかった時間
   と前記登録パターンにおけるそれとの時間差が所定時間
   以上であった場合に、該入力パターンは該登録パターン
   と異なると判定する、 ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のパ
   ターン照合装置。
6. 【請求項６】 手書きで入力された入力パターン、及び
   予め登録された登録パターンのうちの少なくとも一方
   を、該入力パターンの照合、或いは認識のための正規化
   を行う装置であって、 前記入力パターンを構成する線と前記登録パターンを構
   成する線とを対応させて、該線毎にパターン間の角度差
   を検出する角度差検出手段と、 前記角度差検出手段が検出した角度差に応じて、前記入
   力パターン、及び登録パターンのうちの少なくとも一方
   を回転させる操作を行う正規化手段と、 を具備することを特徴とするパターン正規化装置。
7. 【請求項７】 手書きで入力された入力パターンの照合
   を、予め登録された登録パターンを用いて行うパターン
   照合装置に実行されるプログラムであって、 前記入力パターンを構成する線が手書きで入力されてい
   く座標上の位置の時間変化から、該入力パターンが手書
   きされた際の筆記速度を算出する機能と、 前記算出する機能により算出した筆記速度の時間変化で
   表される前記入力パターンの第１の筆記速度パターン、
   及び前記登録パターンの筆記速度パターンである第２の
   筆記速度パターンのうちの一方の筆記速度パターンを少
   なくとも複数の区間に区切り、該区間毎に、該区間の部
   分筆記速度パターンを他方の筆記速度パターンと比較す
   ることにより、前記入力パターンの照合を行う機能と、 を実現させるプログラム。
8. 【請求項８】 手書きで入力された入力パターン、及び
   予め登録された登録パターンのうちの少なくとも一方
   を、該入力パターンの照合、或いは認識のための正規化
   を行う装置に実行されるプログラムであって、 前記入力パターンを構成する線と前記登録パターンを構
   成する線とを対応させて、該線毎にパターン間の角度差
   を検出する機能と、 前記検出する機能により検出した角度差に応じて、前記
   入力パターン、及び登録パターンのうちの少なくとも一
   方を回転させる操作を行う機能と、 を実現させるプログラム。