JP2005100305A - 文字認識装置および辞書システム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の電子辞書装置やハンドスキャナにより外国語の単語の訳語および意味を検索するには、キー入力操作や検索結果の情報の多様性についてさらなる改良が求められる。
【解決手段】 文字認識装置において、読取器で文字を読取り、読取った文字の縦方向を所定幅に対応のライン長とした文字信号ラインを文字バッファに記憶し、予め定められた複数の文字について、これらの文字の縦方向をライン長とした基準文字信号ラインを予め記憶し、基準文字信号ラインのライン長を、文字信号ラインのライン長に近づけ、比較すべき、文字信号ラインと基準文字信号ラインの２値信号をそれぞれのライン長毎に比較し、それぞれの２値信号が対応したときのラインの数を数え、数えられたライン数、および比較された文字信号ラインのライン数と基準文字信号ラインのライン数の割合を算出し、この割合が所定値に近似した基準文字のうちの１つを認識した文字と判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は外国語の単語を構成する文字を認識する文字認識装置および文字認識装置を複数使用して単語の訳語や用法を検索する辞書システムに関する。

外国語の単語を日本語に翻訳し表示する装置として、キーボードから単語を入力しその単語の和訳を表示するような市販の電子辞書装置、また入力した単語の訳語や用法を検索して表示するパーソナルコンピュータや翻訳装置がよく知られている。また、ペン型のハンドスキャナで単語を検索するものも知られている。

この他、キーボード入力によらず光学的読取装置で文字を読取る方式としては、特開平９−１３８８０２、脇坂新路氏ほかによる「文字認識翻訳システム」がある。これは看板やパンフレット等の文字をカメラ画像データとして取り込み、カメラからの画像を信号処理して文字認識をする。また、特開平５−８１４６９、伊藤美春氏による「ペン型光学式文字認識装置」がある。これは手動により文字を走査し、左右どちらからでも読取れる特徴を有する。手動による文字走査については、上記の他に、特開平２０００−９９７０９、山下良蔵氏による「手走査型スキャナ」がある。さらに、多数のサンプル文字から辞書データを作成する方式として、特開平９−２７０１４、萩原政夫氏による「ハンディ型光学式文字認識装置の辞書データ学習方式」がある。

特開平９−１３８８０２ 特開平５−８１４６９ 特開平２０００−９９７０９ 特開平９−２７０１４

あらゆる分野において外国語で書かれた文書にふれる機会があり、学術分野や外国と関わりのある組織のみならず、学生においても外国語に直面する機会は多くある。例えば、留学した場合、多くの書物を読破しなければならない状況に追いやられる。このような状況で、外国語で書かれた書物をできるだけ多く読むためには、分からない単語の訳や意味、またその用法を簡単な操作で知ることのできる手段があれば望ましい。

本発明の目的は、様々な大きさの文字を読取ることができ、かつ、読書の理解や関心が、煩雑な文字入力により妨げられることなく、読取った文字で構成された外国語の少なくとも１つの単語の訳語や意味またその用法等を簡単な操作で知ることのできる文字認識装置および辞書システムを提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の文字認識装置は、発光部とアレイ構造の受光素子を所定幅で、かつ複数の長方形状に区画した受光部とからなる読取器を有し、区画された受光部のそれぞれに対応して設けられ、読取器で読取られた文字の縦方向を所定幅に対応のライン長とした複数の文字信号ラインを連続して一時記憶する文字バッファを有し、予め定められた複数の文字について、複数の文字毎に、文字の縦方向をライン長として複数の基準文字信号ラインを予め記憶した複数の基準文字記憶ユニットを有し、基準文字記憶ユニットに対応して設けられ、基準文字信号ラインのライン長を、前記文字信号ラインのライン長に近づける複数の文字調整ユニットを有し、文字調整ユニットに対応して設けられ、予め定められた比較すべき、複数の文字信号ラインと文字信号ラインのライン長に近似した複数の基準文字信号ラインの２値信号をライン長毎に比較し、それぞれの２値信号が対応したときのラインの数を数える複数の比較ユニットを有し、複数の比較ユニットが数えたライン数、および比較された文字信号ラインのライン数と基準文字信号ラインのライン数の割合を算出し、割合が所定値に近似した複数の基準文字のうちの１つを、認識した文字と判定する判定ユニットとを有する。

本発明の辞書システムは、少なくとも翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを有する既存の翻訳装置に、上記の文字認識装置を接続した構成である。翻訳装置は少なくとも翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを有するパーソナルコンピュータでもよく、翻訳サーバであってもよい。この場合、翻訳サーバに複数のパーソナルコンピュータを接続してもよく、また表示器を有する複数の文字認識装置を接続してもよい。

本発明の文字認識装置および辞書システムを使用することにより、分からない単語の訳語や意味またその用法等を早く知ることができ、これまで使われてきた辞書の検索や市販されている電子辞書のキー入力による煩雑さを避けることができるので、書物を読むときの集中力を持続することができ、読書から得る知識の向上に有効である。特に、文字からなる単語で構成された外国語の書物を読むときに有効である。また、書物に印字の文字高に応じて読取器を選択できるので、文字認識の範囲が広くなる。

発明のを実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は本発明の文字認識装置の一実施例を示す構成図である。

図１を参照すると、１は受光素子を長方形のアレイ状に配置した受光部である。受光部１の幅方向は所定の受光素子数からなり、かつ受光部１の長手方向は複数に区画され、発光ダイオードからの光の照射により書面と文字の明暗による反射光を受けて受光信号を出力する。

受光部１については、受光素子がＸＹアドレス型のＣＭＯＳ形センサの場合、その垂直・水平走査用回路等を、電荷転送型のＣＣＤの場合、その垂直・水平レジスタ等をその周辺に設けている。これらの受光素子の走査方式についてはよく知られた技術なので説明は省略する。

２は受光信号をアナログからディジタル信号に変換するＡ−Ｄ回路およびディジタル信号を２値信号にする２値化回路を有する変換回路である。３は２値信号を一時的に取り込む文字バッファであり、複数のシフトレジスタなどで構成され、受光部１の幅方向の受光素子数に対応する文字信号ライン毎に２値信号として一時取り込む。

４は文字信号処理ユニットであり、文字認識装置全体を制御し、かつ文字バッファ３に取り込まれた文字信号ラインの状態を調べて後で述べる文字認識を開始させるための制御ブロック５と、文字の認識を最終的に判定する判定ブロック６とから構成されている。制御ブロック５は受光部１のための制御回路や制御用コンピュータプログラムを含む。

７は比較ユニットであり、この比較ユニット７は複数の文字比較ブロック８_１．．．８_ｎから構成されている。それぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎは文字バッファ３に一時記憶された複数の文字信号ラインと、文字比較ブロック８_１．．．８_ｎ自体に予め記憶している複数の基準文字信号ラインと比較する。判定ブロック６は比較ユニット７のそれぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎからの比較結果を受けて認識した文字を判定し翻訳器９にその信号を転送する。

図２は、受光部１、変換回路２、および文字バッファ３を３つに分割して文字バッファを３−１、３−２、３−３で表わした構成図である。受光部１は３つの回路に分かれ、それぞれの各受光部１からの文字信号ラインはそれぞれの受光部１に対応して設けられた変換回路２によりＡ−Ｄ変換され、かつ２値信号化されて、変換回路２に対応して設けられた文字バッファ３−１、３−２、３−３のデータ入力端Ｄを通して一時記憶される。それぞれの受光部１は独立した回路構成であり、かつそれぞれの受光素子は均一なアレイ構造となっている。３つのそれぞれの受光部１は独立した回路ではあるが、受光素子の配列は均一であるから受光素子が書面の文字を検知する際、たとえ１文字が受光部１と次の受光部１にわたって検知されたとしても文字信号ラインの連続性に変わりはない。従って、それぞれの受光部１からの文字信号ラインは、変換回路２を通してこれらに対応の文字バッファ３−１、３−２、３−３に１文字毎の複数の文字信号ライン単位で連続して移送されるので、文字バッファ３−１から３−２、３−３の順に連続して一時的に取り込まれる。図２の例では受光部１を３つに分けた例を示しているが、この分割する数は文字認識速度や回路のコストに応じて決定する。

図２に示す文字バッファでは、文字バッファ３−３のデータ出力端Ｑがダイオードを通して次の文字バッファ３−２のデータ入力端Ｄに接続され、文字バッファ３−２のデータ出力Ｑは同じくダイオードを通して次の文字バッファ３−１のデータ入力端Ｄに接続される。文字バッファ３−１のデータ出力端Ｑは図３に示すそれぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎに接続される。この接続については図３を参照して後で詳しく説明する。

このような回路構成から、制御ブロック５からのクロック信号がそれぞれの文字バッファ３−１、３−２、３−３のクロック入力端Ｃに供給されると、それぞれの文字バッファ３−１、３−２、３−３に一時記憶されている文字信号ラインがシフトされて文字バッファ３−１のデータ出力端Ｑから文字信号ライン毎に出力され、図３に示す文字比較ブロック８_１．．．８_ｎがそれぞれ有するレジスタ２５に並列に取り込まれる。

文字バッファ３−１、３−２、３−３はそれぞれ模式的に示しているが、これらは複数のシフトレジスタ素子から構成され、それぞれのデータ出力端Ｑは制御ブロック５に予め記憶されているコンピュータプログラムからみて参照できるようになっている。これによって、文字バッファ３−１、３−２、３−３のそれぞれを構成する各シフトレジスタ素子のデータ出力端Ｑの出力状態を判別することができる。

図３は比較ユニット７が有する文字比較ブロック８_１．．．８_ｎを示す詳細図である。それぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎは、英語の場合、小文字のａからｚ、大文字のＡからＺ、その他ハイフン、ダッシュ、ピリオド、コロン、セミコロン等をラン・レングス形式でエンドコードで区切られた複数の基準文字信号ラインを予め記憶したＲＯＭからなる基準文字ブロック２０と、基準文字信号ラインをエンドコード毎に取り込むシフトレジスタ２１と、複数の文字信号ラインで表わした文字の縦方向に対応するライン長に、基準文字ブロック２０に予め記憶されている複数の基準文字信号ラインで表わした基準文字の縦方向に対応するライン長を近づけるための文字調整ブロック２２と、を有する。なお、文字信号ラインのライン長とは長方形状の受光部１に配された受光素子のうち幅方向の受光素子数に対応する。

さらに、それぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎでは、文字信号ラインのライン長に近づけられたライン長の基準文字信号ラインをシフトレジスタ２１から受け、エンドコード毎に区切って記憶するＲＡＭからなる比較文字ブロック２３と、比較文字ブロック２３に記憶された基準文字信号ラインをエンドコード毎に一時的に取り込む直列入力・並列出力型のレジスタ２４と、文字バッファ３−１からの文字信号ラインをそれぞれが並列に取り込む直列入力・並列出力型の複数のレジスタ２５と、レジスタ２５に取り込まれた文字信号ラインとレジスタ２４に取り込まれた基準文字信号ラインとをそれぞれのレジスタ素子毎に比較する複数の論理積回路２６と、これら論理積回路２６の全ての出力を受ける排他的論理回路２７と、この排他的論理回路２７の出力を反転させる反転回路２８と、反転回路２８から出力される１の信号を数えるカウンタ２９と、から構成される。

このような文字比較ブロック８_１．．．８_ｎのうち、それぞれレジスタ２５を構成するレジスタ素子の入力端Ｄは文字バッファ３−１の出力端Ｑに共通に接続され、それぞれのレジスタ２５は文字信号ラインを並列に受けて取り込む。カウンタ２９で数えた１の数、即ち、文字信号ラインと基準文字信号ラインが２値信号の数の点で一致したときの数が図１に示す判定ブロック６に転送される。これについては詳しく後述する。文字調整ブロック２２はコンピュータプログラムからなり、この動作については後述するが、その動作指令は制御ブロック５から受ける。

ここで、それぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎが有する基準文字ブロック２０について詳細に説明すると、これらの基準文字ブロック２０は、英語の場合、大文字ＡからＺ、小文字ａからｚおよびコロン、セミコロン、ハイフン、ダッシュなどの符号を、エンドコードで区切った複数の基準文字信号ラインをラン・レングス形式で記憶しているものである。基準文字信号ラインは０信号と１信号からなる２値信号で構成され、分かり易く説明するために模式的に表わせば、例えば、小文字「ａ」は図３に示すように文字の縦方向が図面上で基準文字ブロック２０の横方向を向くように連続して記憶されている。それぞれの基準文字ブロック２０は１つの文字または符号を構成する複数の基準文字信号ラインのライン長および基準文字信号ライン数Ｍを予め記憶している。

図４は読取器４０を示す斜視図である。読取器４０はケース状で、上面には本発明の文字認識装置を起動させる起動スイッチ４１と、検索した単語をスクロールして類似語および複数語でなる用語を辞書データから探し出すためのスクロールスイッチ４２と、電源ランプ４３が配されている。ケースの底面左端にはガイド４４、４４が突き出ていて、新聞、雑誌、教科書、文献等などの書面から単語群を読取る際に、単語がガイド４４、４４の間にあることを概ね確認できるようになっている。ガイドはケースの底面右端にも設けることができる。読取器４０からは導線が延び、この導線にはコネクタ４５が取り付けられて翻訳器９のソケットに接続できるようになっている。

読取器４０の縦断面を図５の（ａ）および（ｂ）に示す。図５の（ａ）および（ｂ）に共通する構成として、ケースの底面から所定間隔を隔てて、ケースの長手方向に沿って受光部１が配され、この受光部１は長方形状でかつ所定幅のアレイ構造に配された受光素子４６を有する。図５の（ａ）に示す構成では、光を書面に照射するために光ファイバ４７を使用している。この光ファイバ４７は、受光部１の両側で長手方向に沿って、かつ全ての受光素子４６が書面からの反射光を均等に受けるように配されている。光ファイバ４７の先端部の断面に直交する光軸は光が書面に均等に照射するように書面と所定の角度をなす。なお、先端部の切断面は光を広く散乱させるために斜断面にすることもできる。これら光ファイバ４７の基端部は、図示されていないが、発光ダイオードで構成された発光源に集められて、均等の光を受けるように、例えば、球状容器や円筒状容器内に発光ダイオードを並べ、それぞれの基端部を発光ダイオードから等距離に配する構造にする。

図５の（ｂ）に示す読取器４０の構造は、発光ダイオード４８を使用する。発光ダイオード４８は受光部１の長手方向に沿って全ての受光素子４６が均等に書面からの反射光を受けるように配される。図５の（ｂ）では、発光ダイオード４８を受光部１の片側にだけ配した例を示しているが、両側に設けることもできる。また、図５の（ａ）および（ｂ）に共通することであるが、プリズム等の光学部品を受光部１の長手方向に沿って配し、光ファイバ４７の先端部や発光ダイオード４８からの光を書面上に均等に散乱させるようにすることもできる。

また、既に説明した文字バッファ３−１、３−２、３−３、文字信号処理ユニット４および比較ユニット７は、文字認識装置の規模に応じて、例えば、読取る文字の大きさが予め定められている場合、比較ユニット７の規模を小さくすることができるので、既存の翻訳器９や携帯電子辞書内に搭載できる。特に、これらの回路の規模が小さい場合は、文字バッファ３−１、３−２、３−３、文字信号処理ユニット４および比較ユニット７を読取器４０内に収めることもできる。この場合、制御ブロック５に翻訳ソフトウェアプログラムを追加し、辞書データを記憶したＲＯＭを追加し、ケースの側面に液晶の表示器を設ければ、本発明の文字認識装置は単語翻訳器となり得る。

受光素子４６はマイクロレンズと共に受光部１にアレイ構造で形成され、所謂、オンチップ・マイクロレンズとして形成される。それぞれの受光素子４６はマイクロレンズにより書面からの反射光を最もよく集光できるようにケース内に位置づけられる。受光素子４６の書面と対向する面にはレンズ等の光学部品を設けることもできる。受光部１の幅方向は受光素子４６の数が予め定められており、この受光素子４６の数は制御ブロック５で予め判別できるようになっている。受光素子４６は書面と文字の明暗を検出するだけに使用するので、精細な画像を検知する受光素子と比べて、マイクロレンズと共に比較的大きな素子のものを使用できる。なお、発光源として白色光や赤外光を使用することもできる。赤外光の場合、書面に均等に光を照射する点で白色光よりも比較的容易である。

受光素子４６の幅方向の数は書物に印字された文章の行間に及ぶ幅にほぼ等しく、書物の行間は様々であるが、本発明では、様々な行間で印字された書物に対応できるように、かつ様々な大きさの文字で印字された書物に対応できるように、幅方向の受光素子４６の数が異なる複数の読取器４０を図４、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す構造に作成することができる。また、幅方向の受光素子４６に直交する長手方向の受光素子ラインの長さについても複数種のものを作成することができる。このようにして、前述した文字バッファ３−１、３−２、３−３の記憶容量は受光素子４６の最大の受光素子数に対応できるものである。また、文字の大きさに応じて異なった行間で印字された書物に対応できるように、複数の読取器４０を作成することにより文字読取りの範囲を広げることができる。

次に、図６から図８に示すフローチャートに沿って本発明の文字認識装置の動作を説明する。これらのうち図６および図８に示すフローチャートはコンピュータプログラムとして制御ブロック５に予め記憶されており、これらは図示していないがプロセッサにより実行する。図７に示すフローチャートに相当するコンピュータプログラムは図３に示すそれぞれの文字調整ブロック２２に予め記憶され、所謂、１−チップ・マイコン内で実行される。

まず、読取器４０を書物に印刷された単語群上に置く。この時、単語がガイド４４、４４の間にあること、読取るべき単語の先頭の文字が読取器４０の底面に隠れていることを確認した後、ステップ６００では、初期設定として、起動スイッチ４１を押すと本発明の文字認識装置の動作が開始し、読取器４０のコネクタ４５を通してピンの位置で指定される受光部１の幅方向の受光素子数Ｐが素子数カウンタＰ_Ｃに設定され、発光ダイオードの発光が開始し、受光素子４６により単語の文字が読取られる。読取られた受光信号は変換回路２によりディジタル変換され、かつ２値信号に変換されて文字バッファ３−１、３−２、３−３に文字信号ラインとして移送される。全ての文字信号ラインが受光部１から文字バッファ３−１、３−２、３−３に移送された時点で、起動スイッチ４１が自動的に開放し発光が停止する。

ステップ６０１では、文字フラグがオンか判断する。最初はオフのため図７に示すフローチャートに移り、それぞれの基準文字ブロック２０に記憶されている基準文字信号ラインのライン長を文字バッファ３−１、３−２、３−３に２値信号として取り込まれた文字信号ラインのライン長に近づける。所謂、基準文字信号ラインのライン長を、受光部１の幅方向の受光素子４６の数Ｐに相当する文字信号ラインのライン長に近づける。これは、検出した文字の文字信号ラインの文字高に基準文字信号ラインで表わす基準文字の文字高を近づけるともいえる。

その動作を図７のフローチャートに基づいて説明する。ステップ７００では、それぞれの文字調整ブロック２２において受光素子４６の数Ｐに相当する文字信号ラインのライン長Ｌ_ＯＲＧを基準文字信号ラインのライン長Ｌ_ＲＥＦで除算し、その割合Ｌ_ＲＡＴＥを得る。ステップ７０１では、まず、それぞれの基準文字ブロック２０からそれぞれのシフトレジスタ２１にエンドコードで区切られた基準文字信号ラインを取り込む。ステップ７０２では、シフトレジスタ２１のそれぞれのレジスタ素子の出力端Ｑをみて、ステップ７０３でエンドコードがあれば、ステップ７０４でさらに走査を続け、エンドコードがみつからなければステップ７０２に戻りシフトレジスタ２１のレジスタ素子の出力端Ｑの走査を続ける。

ステップ７０５では、エンドコードに続いて基準文字信号ラインにＨ（高）信号またはＬ（低）信号があるか判断し、Ｌ信号があればステップ７０６でＬ信号の時間幅の基準クロック信号をカウントし、これをカウント値Ｃ_Ｌとする。さらに走査し続けてステップ７０７でＬ信号と判断すれば、ステップ７０８で、カウント値Ｃ_Ｌに、既に算出したライン長の割合Ｌ_ＲＡＴＥを乗算し、割合Ｌ_ＲＡＴＥに縮小された時間幅のＬ_Ｐ信号ラインを得る。ステップ７０７でＨ信号と判断すれば、後述するステップ７１２でＨ信号の時間幅の基準クロック信号をカウントする。ステップ７０９では、Ｌ_Ｐ信号ラインを比較文字ブロック２３に移送する。

ステップ７１０では、さらにシフトレジスタ２１を走査して、ステップ７１１ではエンドコードかどうか判断し、ここで未だエンドコードはみつからないとなれば、ステップ７０４でさらに走査を続け、次いで、ステップ７０５でＨ信号がみつかれば、ステップ７１２で、そのＨ信号の時間幅の基準クロック信号をカウントし、これをカウント値Ｃ_Ｈとする。さらに走査し続けてステップ７１３でＨ信号と判断すれば、ステップ７０８と同様、ステップ７１４では、カウント値Ｃ_Ｈに、算出したライン長の割合Ｌ_ＲＡＴＥを乗算し、割合Ｌ_ＲＡＴＥに縮小した時間幅のＨ_Ｐ信号ラインを得る。ステップ７１３でＬ信号と判断すれば、ステップ７０６でＬ信号の時間幅の基準クロック信号をカウントする。ステップ７１５では、Ｈ_Ｐ信号ラインを比較文字ブロック２３に前述のＬ_Ｐ信号ラインに続いて移送する。

このようにして、ステップ７０５からステップ７１１、またステップ７１２からステップ７１１を繰り返して、それぞれの基準文字ブロック２０に記憶されている１基準文字信号ラインの縮小を実行してそれぞれの比較文字ブロック２３に順次移送する。

ステップ７１１でエンドコードがあれば、１基準文字信号ラインの縮小を終了する。ステップ７１６で基準文字信号ライン総数Ｍの全てについて縮小したか判断し、終了していなければステップ７１７でライン総数Ｍから１を差し引いてステップ７０１に戻り、次のエンドコードで区切られた１基準文字信号ラインをシフトレジスタ２１に取り込み、上記同様、基準文字信号ライン毎に割合Ｌ_ＲＡＴＥに相当する縮小を実行する。ステップ７１６で基準文字信号ライン総数Ｍの全てについて縮小を終えると、ステップ７１８で文字高フラグをオンに設定して図６に示すフローチャートのステップ６０２に移る。

このように、それぞれの基準文字ブロック２０に記憶の基準文字信号ラインのライン長Ｌ_ＲＥＦを読取器４０で読取った最初の１文字の文字信号ラインのライン長Ｌ_ＯＲＧに近づける。この基準文字の縮小は読取器４０が検出した最初の文字についてだけ、それぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎで同時に実行され、２文字目から以降は、ステップ７１８で文字高フラグをオンに設定することにより、基準文字の縮小は実行せず、後で詳しく説明するが、文字信号ラインの比較対象はそれぞれの比較文字ブロック２３に縮小して移送された基準文字信号ラインとなる。なお、本実施例では基準文字の基準文字信号ラインのライン長Ｌ_ＯＲＧを検出した文字の文字信号ラインのライン長Ｌ_ＲＥＦに近づけるようにしたので、それぞれの基準文字ブロック２０に記憶の基準文字信号ラインのライン長は実用上の文字の大きさから判断して比較的長く定めることができる。また、本実施例では、基準文字のライン長Ｌ_ＲＥＦを検出した文字のライン長Ｌ_ＯＲＧに近づけるように縮小したが、拡大することも容易になし得る。

図６に示すフローチャートのステップ６０２の説明に戻り、基準文字のライン長を最初に検出した文字のライン長に近づけたことにより、文字バッファ３に記憶された続く文字の文字信号ラインから、１つの文字信号ラインの区別と、複数の文字信号ラインからなる１文字の区別と、さらに複数の文字からなる単語の区別を実行する動作を説明する。

ステップ６０２では、図２に示す文字バッファ３−１、３−２、３−３の出力端Ｑの走査をし、ステップ６０３で出力端ＱがＨ信号かＬ信号を判断する。はじめにＬ信号と判断すると、ステップ６０４では、最初の文字信号ラインが全てＬ信号、即ち、スペースと想定してＳフラグがオフか判断する。Ｓフラグは最初オフなので、ステップ６０５で素子数カウンタＰ_Ｃから１を差し引き、即ち、１素子分を差し引き、ステップ６０６でＰ_Ｃがゼロか判断する。これは１つの文字信号ラインに対応の受光素子数Ｐが全て走査されたかの判断である。Ｐ_Ｃがゼロでなければ、ステップ６０２に戻りさらに走査が続ける。ステップ６０６でＰ_Ｃがゼロならば、１つの文字信号ラインがＬ信号なので、スペースとみなし、ステップ６０７で文字前スペースカウンタＳ_１に１を加えてステップ６０２に戻りさらに走査を続ける。このようにして１文字前のスペースを文字前スペースカウンタＳ_１で数える。

ステップ６０２で走査しているうちに、ステップ６０３でＨ信号と判断すれば、ステップ６０８でＳフラグをオンにしてステップ６０９で素子数カウンタＰ_Ｃから１を差し引き、ステップ６１０で１文字信号ラインに対応の全ての受光素子の走査を終了したか判断する。終了していなければ再びステップ６０２に戻り走査を続ける。１文字信号ラインを走査しているときに、ステップ６０３でＬ信号があれば、Ｓフラグがステップ６０８によりオンとなっているので、ステップ６０４からステップ６０９に移り、素子数カウンタＰ_Ｃから１を差し引いて、ステップ６１０で素子数カウンタＰ_Ｃがゼロか判断し、ステップ６１０で素子数カウンタＰ_Ｃがゼロならば、１つの文字信号ラインの走査を終了する。ステップ６０４でＳフラグがオンのとき、ステップ６１１で同時にＬ信号カウンタＰ_０に１を加えて、ステップ６１２でＬ信号カウンタＰ_０が受光素子数Ｐに等しいか判断する。等しくなければステップ６０２に戻り走査を続け、等しければステップ６１３で文字後スペースカウンタＳ_２に１を加えて、さらにステップ６０２で走査を続ける。ここで、文字後スペースカウンタＳ_２は１文字分の文字信号ラインを走査した後のスペースを数えている。

ステップ６１０で１つの文字信号ラインに相当する受光素子数Ｐの走査を終えたならば、ステップ６１４で文字信号ラインカウンタＬに１を加える。ステップ６１５では、Ｌ信号カウンタＰ_０が受光素子数Ｐよりも大きいか等しいかを判断し、等しくなければ、ステップ６１６でＬ信号カウンタＰ_０をゼロに設定してステップ６０２に戻り、次の文字信号ラインの走査をして、文字信号ラインカウンタＬに１を加えていく。ステップ６１５でＬ信号カウンタＰ_０が受光素子数Ｐよりも大きいか等しいとなれば、１文字分の文字信号ラインの走査を終了したことになり、ステップ６１７では、文字後スペースカウンタＳ_２の値が文字と文字の間隔を表わす予め定められた文字間スペース数と等しいか小さいか判断し、そうであれば１文字の走査を終えたので図８に示す文字信号ラインと基準文字信号ラインとを同期させてそれぞれのライン長毎に比較する動作に移る。ステップ６１７で文字後スペースカウンタＳ_２の値が文字間スペース数と等しいか小さくなければ、文字後スペースカウンタＳ_２の値は文字間スペース数よりも大きいので複数文字からなる単語の末尾であると判断し、ステップ６１８で全てのカウンタをゼロにし、かつ全てのフラグをオフにして１つの単語の認識を終了する。

次に、図８に示すフローチャートに沿って、文字バッファ３−１、３−２、３−３に記憶されている文字信号ラインと、文字比較ブロック８_１．．．８_ｎのそれぞれの比較文字ブロック２３に記憶されている基準文字信号ラインとを比較する動作を説明する。まず、制御ブロック５から基準クロック信号を文字バッファ３−１、３−２、３−３のそれぞれのクロック入力端Ｃに供給することにより、文字信号ラインが文字バッファ３−１のデータ出力端Ｑから文字比較ブロック８_１．．．８_ｎのそれぞれのレジスタ２５に並列に順次移送される。まず、ステップ８００では、最初の１つのライン長の文字信号ラインを移送し、この文字信号ラインは単語の先頭文字の前のスペースであることを想定して、ステップ８０１で文字前スペースカウンタＳ_１の値があるか判断する。あればステップ８０２で文字前スペースカウンタＳ_１から１を差し引いて次のライン長の文字信号ラインを移送し、スペースが無くなるまでステップ８００でスペースを文字バッファ３−１からそれぞれレジスタ２５へ並列移送する。

ステップ８０１でスペースがないと判断すれば、ステップ８０３では、ステップ６１４で加算し続けた文字信号ラインの総数Ｌに応じて、（Ｌ＋１）−Ｌ、即ち、文字信号ライン総数のうち最初のラインの位置を算出し、これをカウンタＬ_Ｄに格納する。ステップ８０４では、カウンタＬ_Ｄが指す最初の文字信号ラインを図３に示すそれぞれレジスタ２５へ並列に移送する。ステップ８０５ではカウンタＬ_Ｄの値が文字信号ラインの総数Ｌに等しいか否か判断し、始めは等しくないのでステップ８０６に移り、カウンタＹに１を加える。次に、ステップ８０７では、（Ｌｘ０．１２５）ｘＹの演算をし、この結果をカウンタＬ_Ｄに格納する。ここでは、文字信号ラインの総数Ｌの中間ラインを中心に前後を８分割して、合計９ラインの文字信号ラインだけをそれぞれレジスタ２５に移送することを意味する。このように、ステップ８０４からステップ８０５を繰り返すことにより文字信号ラインカウンタＬで示す１文字分の文字信号ラインをそれぞれレジスタ２５に並列に順次移送する。

一方、ステップ８０３からステップ８０７と同期して、ステップ８０８では、（Ｍ＋１）−Ｍ、即ち、図３に示すそれぞれ基準文字ブロック２０の基準文字信号ライン総数Ｍのうちの最初のライン位置を算出し、これをカウンタＬ_Ｓに格納する。次に、ステップ８０９ではステップ８０４と同期してそれぞれ比較文字ブロック２３から最初のライン長の基準文字信号ラインをそれぞれレジスタ２４に同時に並列に移送する。ステップ８１０ではカウンタＬ_Ｓの値はカウンタＭの値とは等しくないので、ステップ８１１でカウンタＺに１を加えて、ステップ８１２では（Ｍｘ０．１２５）ｘＺの演算をしてカウンタＬ_Ｓに格納する。ここでは、基準文字信号ラインの総数Ｍの中間ラインを中心に前後を８分割して、合計９本の基準文字信号ラインだけをそれぞれレジスタ２４に並列に移送することを意味する。このように、ステップ８０８からステップ８１０を繰り返すことによりカウンタＭで示す１文字分の基準文字信号ラインをそれぞれ比較文字ブロック２３からそれぞれレジスタ２４に並列に順次移送する。

ステップ８０５において文字信号ラインカウンタＬのライン総数全てが移送され、かつステップ８１０において基凖文字ラインカウンタＭのライン総数全てが移送されたと判断すると、ステップ８１３では、素子数カウンタＰ_Ｃに元の素子数Ｐを設定し、ステップ８１４で各カウンタをゼロに、かつ文字フラグを除く各フラグをオフに設定して、文字バッファ３−１、３−２、３−３内の次の１文字分の文字信号ラインを処理するめに図６のステップ６０２へ移る。なお、比較の回数はステップ８０７、８１２の定数０．１２５を変更することにより、文字信号ラインと基凖文字信号ラインを細かくまたは粗く比較することができる。

上記のように動作する図８に示すフローチャートのうち、ステップ８００から８０７および８１３、８１４は制御ブロック５にコンピュータプログラムとして常駐している。さらに、ステップ８０８から８１２は文字比較ブロック８_１．．．８_ｎのそれぞれに特有なコンピュータプログラムとして、上記同様、制御ブロック５に常駐している。ステップ８０８から８１２のコンピュータプログラムは図３で説明した文字調整ブロック２２の１−チップ・マイコンに組み込まれた図７に示す文字調整プログラムと一緒に組み込むこともできる。

上記したように、１文字分の文字信号ラインがそれぞれレジスタ２５に、基準文字信号ラインがそれぞれレジスタ２４に並列に順次移送されると、それぞれの文字比較ブロック８_１．．．８_ｎでは、レジスタ２５に記憶された文字信号ラインとレジスタ２４に記憶された基準文字信号ラインとがそれぞれのレジスタ素子毎に、２値信号の一致ではなく、それらの時間がずれていても対応するところで、それぞれ論理積回路２６により比較され、これらの全ての出力は排他的論理和回路２７で排他的論理和をとり、この出力を反転回路２８で反転させる。ここで、レジスタ２４内の基準文字信号ラインとレジスタ２５内の文字信号ラインが２値信号の数の点で一致したときに、反転回路２８から１が出力され、１つでも不一致のときはゼロが出力される。反転回路２８から出力された１はカウンタ２９で数えられる。

言い換えれば、基準文字ブロック２０の１文字の基準文字信号ラインを８分割したときの９ライン分の基準文字信号ライン上の２値信号と文字信号ラインの２値信号の数の点で一致した数を数える。カウンタ２９が９回数えると９回のうち一致した数Ｘ_１を判定ブロック６に出力し、判定ブロック６は数Ｘ_１を９で除算する。この動作は、他の文字比較ブロックでも並列に実行され、例えば、図３に示す文字比較ブロック８_ｎにおいても同じようにカウンタ２９から９回数えたうちの一致した数Ｘ_ｎが判定ブロック６に出力され、そこで数Ｘ_ｎを９で除算する。

判定回路６は、数Ｘ_１．．．Ｘ_ｎについてそれぞれ９で除算したうち、この中からもっとも「１」に近い値を算出した文字比較ブロック８_１．．．８_ｎのうちの基準文字ブロック２０による文字を認識したと判定する。判定された文字信号は判定ブロック６から導線を通してその文字信号に対応した翻訳器９が有するキー入力端に伝送される。判定回路６から翻訳器９に伝送される文字信号は文字を表わす信号である必要はなく認識した文字に対応する判定回路６の出力端から翻訳器９が有する対応のキー入力端に信号が伝送されるだけである。翻訳器９は単語構成の信号を受けて、翻訳ソフトウェアプログラムと辞書データにより単語を翻訳し、その訳語または意味を表示器に表示する。

なお、読取器４０で複数の単語を読む場合、読取器４０に語数指定のスイッチを表示器と共に設けて、図６に示すフローチャートに複数語を区別する機能を追加すれば、複数の単語からなる専門用語や熟語の検索に有効である。一方、単語の類似語や文法的用法また例文等はスクロールスイッチ４２を押すことにより翻訳ソフトウェアプログラムを通して辞書データを検索すれば可能である。

図９は本発明の読取器４０をパーソナルコンピュータ１０１に接続した辞書システムの構成図である。この場合、パーソナルコンピュータ１０１には、一例として、少なくとも図１に示す文字信号処理ユニット４および比較ユニット７が搭載され、かつ読取器４０で読取った単語が翻訳サーバ１００により翻訳されてパーソナルコンピュータ１０１の表示器に表示される。パーソナルコンピュータ１０１は単にディスプレイ装置とこれに接続された読取器４０だけに置き換えることもでき、読取器４０とディスプレイ装置だけで、学校や図書館等において専用の辞書システムとして使用することができる。この場合、翻訳サーバ１００に変換回路２、文字バッファ３、文字信号処理ユニット４、比較ユニット７を搭載する。さらに、翻訳サーバ１００の処理対象とする辞書データおよび翻訳ソフトウェアプログラムは英語、ドイツ語、フランス語等の複数文字からなる単語を対象とする外国語対日本語のみならず、外国語対外国語、例えば、英・英、独・韓、ロ・中等のものも含まれる。このために、翻訳サーバ１００には、外国語別に翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを切り換えることのできるソフトウェアプログラムを備えることができる。

ここで、読取る単語の文字には様々な形状、所謂、フォントがあり、異なるフォントのために同じ文字でも文字信号ラインと基準文字信号ラインでは時間軸上でそれぞれの２値信号の位置がずれている。しかし、２値信号の位置がずれていても、本実施例では、基準文字信号ラインのライン長を文字信号ラインのライン長に近づけ、かつ検出した文字の比較すべき文字信号ラインと、基準文字の比較すべき基準文字信号ラインが、文字および基準文字のそれぞれ９本のラインの対称位置に定められているので、文字の認識が確実となり、異なったフォントの文字認識も可能である。また、書面上の文字と文字が文字高方向の縦軸上で重なる場合があるが、文字信号ラインカウンタＬが数える文字幅の異常を検出、例えば、基準文字ラインカウンタＭの値との間でカウンタＬの値が異常であることを検出すれば重なった文字と文字の区別は可能である。また、カウンタＬの値が予め定められた文字幅、即ちライン長の数を超えたことを検出してもよい。

本発明の文字認識装置および辞書システムは書物に印刷された外国語の単語の訳語や意味を素早く知るために利用することができ、かつ学校や図書館等で集中管理の可能な辞書システムが実現できる。

文字認識装置を示す構成図である。 図１に示す受光部、変換回路および文字バッファの構成図である。 図１に示す比較ユニット内の文字比較ブロックを示す詳細図である。 読取器を示す斜視図である。 読取器を示す断面図であり、（ａ）は光ファイバを用いた例、（ｂ）は発光ダイオードから直接照射する例を示す略断面図である。 文字バッファに記憶された文字信号ラインを整理するためのフローチャートである。 基準文字信号ラインのライン長を文字信号ラインのライン長に近づけるためのフローチャートである。 文字信号ラインと基準文字信号ラインを同期させてレジスタに移送するためのフローチャートである。 文字認識装置をパーソナルコンピュータに接続した辞書システムを示す構成図である。

符号の説明

１ 受光部
２ 変換回路
３ 文字バッファ
４ 文字信号処理ブロック
５ 制御ブロック
６ 判定ブロック
７ 比較ユニット
８_１…８_ｎ 文字比較ブロック
９ 翻訳器

Claims (10)

1. 書面から外国語の少なくとも１つの単語を読取り、該単語の文字を認識してその訳語や用法の検索に使用する文字認識装置において、
   発光部と、アレイ構造の受光素子を所定幅で、かつ複数の長方形状に区画した受光部とからなる読取器を有し、
   区画された前記受光部のそれぞれに対応して設けられ、前記読取器により読取られた文字の縦方向を前記所定幅に対応のライン長とした複数の文字信号ラインを連続して一時記憶する文字バッファを有し、
   予め定められた複数の文字について、該複数の文字毎に、該文字の縦方向をライン長として複数の基準文字信号ラインを予め記憶した複数の基準文字記憶手段を有し、
   該基準文字記憶手段に対応して設けられ、前記基準文字信号ラインのライン長を、前記文字信号ラインのライン長に近づける複数の文字調整手段を有し、
   該文字調整手段に対応して設けられ、予め定められた比較すべき、前記複数の文字信号ラインと前記文字信号ラインのライン長に近似した前記複数の基準文字信号ラインの２値信号を前記ライン長毎に比較し、それぞれの２値信号が対応したときの前記ラインの数を数える複数の比較手段を有し、
   該複数の比較手段が数えた前記ライン数、および比較された前記文字信号ラインのライン数と基準文字信号ラインのライン数の割合を算出し、該割合が所定値に近似した前記複数の基準文字のうちの１つを、認識した文字と判定する判定手段を有する、ことを特徴とする文字認識装置。
2. 前記判定手段は、比較された前記文字信号ラインと基準文字信号ラインのライン数を、前記複数の比較手段のそれぞれにより数えた前記文字信号ラインと基準文字信号ラインのうちそれぞれ２値信号が対応した前記ラインの数で除算し、その値が所定値に近似した前記複数の基準文字のうちの１つを、認識した文字と判定することを特徴とする請求項１に記載の文字認識装置。
3. 前記読取器は、前記受光部の所定幅の受光素子数が異なるもの、かつ長手方向に延びる受光素子数が異なるものを含み、書面上の文字の文字高に応じて取替可能であることを特徴とする請求項１に記載の文字認識装置。
4. 前記受光部のそれぞれの出力は、前記受光信号を２値化する変換回路を介して前記文字バッファのそれぞれの入力に接続され、該文字バッファのそれぞれは、それらの出力と入力とが接続された直列接続構造であることを特徴とする請求項１に記載の文字認識装置。
5. 前記比較手段は複数の基準文字毎に文字比較ブロックを有し、該文字比較ブロックは、ラン・レングス形式で前記基本文字をエンドコードにより区切った複数の基準文字信号ラインを予め記憶している基準文字ブロックと、前記基準文字信号ラインをエンドコード毎に取り込むシフトレジスタと、前記基準文字信号ラインのライン長を前記文字信号ラインのライン長に近づけるための文字調整ブロックと、前記ライン長が調整された前記基準文字信号ラインをエンドコード毎に取り込むシフトレジスタと、調整された前記基準文字信号ラインをエンドコード毎に区切って記憶する比較文字ブロックと、該比較文字ブロックに記憶された前記基準文字信号ラインをエンドコード毎に取込む直列入力・並列出力型のレジスタと、前記文字バッファからの文字信号ラインを取り込む直列入力・並列出力型の複数のレジスタと、該レジスタに取り込まれた前記文字信号ラインと前記レジスタに取り込まれた前記基準文字信号ラインとを比較する複数の論理積回路と、これら論理積回路の全ての出力を受けて該出力が一致したときに所定の論理値を出力し、該出力を数えるカウンタとを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の文字認識装置。
6. 前記文字バッファから文字信号ラインを取り込むためのそれぞれ前記文字比較ブロックに内蔵の前記レジスタは、前記文字バッファからの文字信号ラインをそれぞれ並列に取り込む、ことを特徴とする請求項４に記載の文字認識装置。
7. 書面から外国語の少なくとも１つの単語を読取り、該単語の文字を認識してその訳語や用法の検索に使用する文字認識装置を有し、該文字認識装置で認識した文字の信号を、少なくとも翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを有する翻訳装置の入力とする辞書システムにおいて、
   前記文字認識装置は、
   発光部、およびアレイ構造の受光素子を所定幅でかつ複数の長方形状に区画した受光部からなる読取器と、
   区画された前記受光部のそれぞれに対応して設けられ、前記読取器により読取られた文字の文字高方向を前記所定幅に対応のライン長とした複数の文字信号ラインを連続して一時記憶する文字バッファと、
   予め定められた複数の文字について、該複数の文字毎に、該文字の縦方向をライン長として複数の基準文字信号ラインを予め記憶した複数の基準文字記憶手段と、
   前記基準文字記憶手段に対応して設けられ、前記基準文字信号ラインのライン長を、前記文字信号ラインのライン長に近づける複数の文字調整手段と、
   該文字調整手段に対応して設けられ、予め定められた比較すべき、前記複数の文字信号ラインと前記文字信号ラインのライン長に近似した前記複数の基準文字信号ラインの２値信号を前記ライン長毎に比較し、それぞれの２値信号が対応したときの前記ラインの数を数える複数の比較手段と、
   該複数の比較手段が数えた前記ライン数、および比較された前記文字信号ラインのライン数と基準文字信号ラインのライン数の割合を算出し、該割合が所定値に近似した前記複数の基準文字のうちの１つを、認識した文字と判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする辞書システム。
8. 前記翻訳装置は、少なくとも翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを有するパーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項７に記載の辞書システム。
9. 前記翻訳装置は、少なくとも翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを有する翻訳サーバであり、該翻訳サーバに複数のパーソナルコンピュータが接続されていることを特徴とする請求項７に記載の辞書システム。
10. 前記翻訳装置は、少なくとも翻訳ソフトウェアプログラムおよび辞書データを有する翻訳サーバであり、該翻訳サーバに複数の前記文字認識装置が表示器と共に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の辞書システム。

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