JP2616994B2

JP2616994B2 - 特徴抽出装置

Info

Publication number: JP2616994B2
Application number: JP1181255A
Authority: JP
Inventors: 浩一樋口; 義征山下
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPH0346080A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は特徴抽出装置、特に文字認識における特徴
抽出に用いる装置に関する。

（従来の技術）従来の文字認識装置では、文字パタンよりストローク
を抽出し、これら抽出されたストロークの位置、長さ、
ストローク間の相互位置関係等を用いて認識処理を行な
う方式が多く採用されている。この種の装置において
は、（１）文字図形の輪郭を追跡することにより検出さ
れた輪郭点系列について曲率を計算し、その曲率の大き
な値の点を分割点として輪郭系列を分割し、分割された
系列を組合せることによりストロークを抽出するか、又
は（２）文字図形パタンに細線化処理を行なって骨格化
しその骨格パタンの連結性や骨格パタンを追跡すること
によって得られる急激な角度の変化点等を検出してスト
ロークを抽出し、抽出したストロークについて幾何学的
な特徴等を抽出し文字図形の識別を行なっていた。しか
しながら（１）の方法は文字図形パタンが大きくなった
り文字図形パタンが複雑化したりすると、処理量が増大
しそのため処理速度の低下を招くという欠点を有し、
（２）の方法は文字図形パタンを細線化するという複雑
な処理を行なう必要があり、またこの細線化によってパ
タンのひずみ、ヒゲ等が発生しこれらひずみ、ヒゲ等を
除去する処理が処理全体を複雑化するという欠点があっ
た。

そこでこれらの欠点を除去するために文字図形パタン
内の各点（この点を着目点と称す）から各走査方向へ走
査線を出し、走査線と文字線との交差数を当該走査線の
着目点に関する特徴として抽出する方法が提案されてい
る。しかしながら特徴として抽出される交差数は文字線
の傾斜の変化に伴ない変化してばらつき、従って特徴が
不安定となる。また単に交差数のみでは文字の構造を反
映するのに不十分である。

これらの問題を回避する方法として、特開昭60-57474
号公報に開示されている特徴抽出方法がある。この方法
では文字図形パタンの所定方向のストローク成分を表す
サブパタンを抽出し、サブパタンの各点、若しくは任意
の点を着目点とし着目点から所定の他の方向をみたとき
の文字線分布状態を表す特徴を抽出する。このため着目
点と、当該着目点を通る他の方向の走査線上で当該着目
点より一方の側に位置するすべての文字線との距離を求
め、これら一方の側の文字線との距離のＫ乗和を当該着
目点に関する第一の特徴とし、さらに着目点と、当該着
目点を通る他の方向の走査線上で当該着目点より他方の
側に位置する文字線との距離を求め、これら他方の側の
文字線との距離のＫ乗和を当該着目点に関する第二の特
徴として抽出する。これら第一及び第二の特徴を用いて
抽出した文字図形パタンの特徴に基づき文字図形パタン
を認識できる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上述した特開昭60-57474号公報に開示の
従来技術では第一及び第二の特徴を印刷文字や手書き文
字から抽出した場合に、第一及び第二の特徴が文字の大
きさの変動や文字線位置の変動によって変化するという
問題点があった。

印刷文字の場合、活字の大きさや印字の傾斜が変動し
この結果着目点と文字線との位置が変動して第一及び第
二の特徴が変化する。また手書き文字の場合には、文字
の書き手によって文字の大きさや文字の傾斜や文字線位
置が変動しこの結果着目点と文字線との距離が変動して
第一及び第二の特徴が変化する。

文字認識において、このような特徴の変動に対応する
辞書を用意しないと認識率が低下し、また特徴の変動に
対応する辞書を用意すると辞書量が増大しその結果辞書
照合に要する時間が長くなり認識速度が低下する。

この発明の目的は上述した従来の問題点を解決するた
め、変動の少ない特徴を抽出できる特徴抽出装置を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）この目的の達成を図るため、この発明の特徴抽出装置
は、文字図形パタンを所定の複数の方向に走査してそれぞ
れの走査方向における文字線の断面を検出し、断面長が
文字図形パタンに関する文字線幅より十分長い断面の文
字線を抽出することによってそれぞれの走査方向のスト
ローク成分を表すサブパタンを抽出するサブパタン抽出
部と、互いに交差する第一及び第二の投影軸上にそれぞれ文
字図形パタンを投影して文字線の第一及び第二投影分布
を求める文字投影部と、文字図形パタンの文字外接枠内の第一及び第二投影分
布の投影軸上における重心座標を求め、文字外接枠内の第一投影分布の重心座標を最初の分割点
座標とし、文字外接枠の領域を第一の投影軸の方向に分
割点座標で分割して第一の分割領域を設定し、第一の分
割領域内の投影分布の投影軸上における重心座標を求
め、求めた第一投影分布の重心座標を新な分割点座標と
して第一の分割領域内の第一投影分布の重心座標を求め
る処理を所定回数繰り返して第一の投影軸上の重心座標
系列を求め、文字外接枠内の第二投影分布の重心座標を最初の他の分
割点座標とし、文字外接枠の領域を第二の投影軸の方向
に他の分割点座標で分割して第二の分割領域を設定し、
第二の分割領域内の第二投影分布の投影軸上における重
心座標を求め、求めた第二投影分布の重心座標を新な他
の分割点座標として第二の分割領域内の第二投影分布の
重心座標を求める処理を所定回数繰り返して第二の投影
軸上の重心座標系列を求める重心座標系列抽出部と、抽出したサブパタンのそれぞれについて文字外接枠内
の各点又は任意の点を着目点とし、サブパタンを、当該
サブパタン抽出時の走査方向に直交し着目点を通る他の
方向に走査して当該走査線上の文字線位置を検出し、これら着目点及び文字線位置と重心座標系列との位置関
係に基づいて、これら着目点及び文字線位置を重心座標
系列に座標値の大きさの順に付した重心座標番号を尺度
とする変換値に変換し、着目点と、当該着目点の一方の側の走査線上のすべての
文字線位置のそれぞれとの変換距離を変換値に基づいて
求め、これら一方の側の各変換距離のＫ乗の和（Ｋは定
数）を当該着目点に関する第一の特徴として抽出し、着目点と、当該着目点の他方の側の走査線上のすべての
文字線位置のそれぞれとの変換距離を変換値に基づいて
求め、これら他方の側の各変換距離のＫ乗の和（Ｋは定
数）を当該着目点に関する第二の特徴として抽出する特
徴抽出部とを備えて成ることを特徴とする。

（作用）このような構成の特徴抽出装置によれば、文字図形パ
タンの文字線の投影分布（周辺分布）を求める。そし
て、文字外接枠内の周辺分布の重心座標を最初の分割点
座標とし、文字外接枠の領域を分割点座標で分割して分
割領域を設定し、分割領域内の周辺分布の重心座標を求
める。そして求めた重心座標を新な分割点座標とし新な
分割領域を設定して重心座標を求める処理を所定回数繰
り返し、よって所定個数の重心座標から成る重心座標系
列を得る。

そして着目点と文字線位置との間の距離を、重心座標
系列に座標値の大きさの順に付した重心座標番号を尺度
とする変換値で表し、この変換値で表した距離のＫ乗和
から第一及び第二の特徴を抽出する。変換値の尺度は文
字線の局所的な位置変動に追従するので、文字線位置の
変動があっても同一文字と認識されるべき文字の特徴の
変動を小さくでき、特徴が安定する。

重心座標系列の重心座標の個数が増えるに従って、同
一文字と認識されるべき文字の特徴の変動をより少なく
し、特徴をより安定にすることができる。

（実施例）以下、図面を参照し、この発明の実施例につき説明す
る。尚、図面はこの発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って各構成成分の接続関係、入出
力信号の流れ、配設位置、形状及び寸法を図示例に限定
するものではない。

第１図はこの発明の実施例の説明に供する機能ブロッ
ク図であり、この発明の特徴抽出装置を用いて構成した
文字認識装置の一例を示す。

同図において10はこの発明の実施例の特徴抽出装置を
示し、この特徴抽出部10は、サブパタン抽出部12、文字
投影部14、重心座標系列抽出部16及び特徴抽出部18から
成る。

サブパタン抽出部12は、文字図形パタンを所定の複数
の方向に走査してそれぞれの走査方向における文字線の
断面を検出し、断面長が文字図形パタンに関する文字線
幅より十分長い断面の文字線を抽出することによってそ
れぞれの走査方向のストローク成分を表すサブパタンを
抽出する。

文字投影部14は、互いに交差する例えば直交する第一
及び第二の投影軸上にそれぞれ文字図形パタンを投影し
て文字線の第一及び第二投影分布を求める。

重心座標系列抽出部16は、文字図形パタンの文字外接
枠内の第一及び第二投影分布の投影軸上における重心座
標を求める。そして文字外接枠内の第一投影分布の重心
座標を最初の分割点座標とし、文字外接枠の領域を第一
の投影軸の方向に分割点座標で分割して第一の分割領域
を設定し、第一の分割領域内の投影分布の投影軸上にお
ける重心座標を求め、この第一投影分布の重心座標を新
な分割点座標として第一の分割領域内の第一投影分布の
重心座標を求める処理を所定回数繰り返して第一の投影
軸上の重心座標系列を求める。また文字外接枠内の第二
投影分布の重心座標を最初の他の分割点座標とし、文字
外接枠の領域を第二の投影軸の方向に他の分割点座標で
分割して第二の分割領域を設定し、第二の分割領域内の
第二投影分布の投影軸上における重心座標を求め、第二
投影分布の重心座標を新な他の分割点座標として第二の
分割領域内の第二投影分布の重心座標を求める処理を所
定回数繰り返して第二の投影軸上の重心座標系列を求め
る。

特徴抽出部18は、抽出したサブパタンのそれぞれにつ
いて文字外接枠内の各点又は任意の点を着目点とし、サ
ブパタンを、当該サブパタン抽出時の走査方向に直交し
着目点を通る他の方向に走査して当該走査線上の文字線
位置を検出する。そしてこれら着目点及び文字線位置と
重心座標系列との位置関係に基づいて、これら着目点及
び文字線位置を重心座標系列に座標値の大きさの順に付
した重心座標番号を尺度とする変換値に変換する。そし
て着目点と、当該着目点の一方の側の走査線上のすべて
の文字線位置のそれぞれとの変換距離を変換値に基づい
て求め、これら一方の側の各変換距離のＫ乗の和（Ｋは
定数）を当該着目点に関する第一の特徴として抽出す
る。また着目点と、当該着目点の他方の側の走査線上の
すべての文字線位置のそれぞれとの変換距離を変換値に
基づいて求め、これら他方の側の各変換距離のＫ乗の和
（Ｋは定数）を当該着目点に関する第二の特徴として抽
出する。

また第１図において20は特徴抽出装置10を用いて構成
した文字認識装置の一例を示し、この文字認識装置20
は、認識対象の文字図形パタンを得る前処理部22と、文
字図形パタンの文字外接枠を検出する文字枠検出部24
と、文字図形パタンを走査して文字図形パタンに関する
線幅を検出する線幅計算部26と、特徴抽出装置10と、認
識対象の特徴ベクトルを抽出する特徴ベクトル抽出部28
と、特徴ベクトルに基づいて認識対象の識別を行なう識
別部30と、標準文字パタンの特徴ベクトルを格納する辞
書32とから成る。

以下、この実施例の特徴抽出装置10と、第１図に示す
例の文字認識装置12とにつきより詳細に説明する。

（前処理部）この例では、前処理部22を、白黒２値に量子化したデ
ィジタル信号の文字図形パンを出力する光電変換部34
と、文字図形パタンを格納するパタンレジスタ36とから
構成する。

光電変換部34は帳票等の情報媒体の所定の読取領域を
例えば128×128の画素に分解し、情報媒体からの反射光
Ｌを各画素毎に白黒２値のディジタル信号（文字図形パ
タン）に変換し、ディジタル信号をパタンレジスタ36及
び線幅計算部26に対し出力する。文字図形パタンの白ビ
ット及び黒ビットはそれぞれ文字線及び文字背景部を表
すものとする。尚、この例の光電変換部34は、一文字単
位に光学的に読取りを行なって一文字分の文字図形パタ
ンを出力するものである。

パタンレジスタ36は光電変換部34からの文字図形パタ
ンを格納する。パタンレジスタ36上にはX-Y座標系を仮
想的に設定しており、このX-Y座標系で表現される画素
位置の画素データをパタンレジスタ36に書込みまたパタ
ンレジスタ36から読出すことが自由自在に行なえるよう
に成している。パタンレジスタ36は読取領域の画素数に
対応して例えば128×128ビットのメモリ容量を有する。
尚、平均的な文字一文字分の大きさは60×60ビットであ
る。

第２図は文字図形パタンの一例を示す図である。同図
においてORGはパタンレジスタ36に格納した文字図形パ
タンであり、この例では文字図形パタンを一単位の文字
図形のみを含むパタンとする。また同図のＸ及びＹ軸は
パタンレジスタ36上に設定した座標軸であり、パタンレ
ジスタ36における２次元平面の左下を原点とする。

（文字枠検出部）文字枠検出部24はパタンレジスタ36の文字図形パタン
を走査して文字図形パタンの一単位の文字図形に外接す
る方形枠（文字外接枠）の左端座標X_L、右端座標X_R、上
端座標Y_T及び下端座標Y_Bを検出する。第２図において文
字外接枠を符号Ｇを付した一点鎖線で示した。文字外接
枠は(X_L、Y_T)、(X_L,Y_B)、(X_R、Y_T)及び(X_R、Y_B)の４点を結ぶ
矩形枠となる。

文字枠検出部24はこれら座標X_L、X_R、Y_T及びY_Bを重心座
標系列抽出部16及び特徴ベクトル抽出部28に出力する。

（線幅計算部）線幅計算部26は光電変換部34からの文字図形パタンを
入力し、例えば２×２の窓の全ての点が黒ビットとなる
状態の個数Ｑと、文字図形パタン中の全黒ビットの個数
とを計数し、従来周知の式（１）に従って線幅ｗを算出
する。

ｗ＝A/（Ａ−Ｑ） ……（１）尚、線幅があらかじめわかっている場合には線幅計算
部を省略してもよい。

（サブパタン抽出部）サブパタン抽出部12文字図形パタンを複数の方向に走
査して各走査列毎の黒ビットの連続個数を検出し当該黒
ビット連続個数と線幅とに基づいて複数の走査方向毎に
対応した複数のサブパタンを抽出するサブパタン抽出部
30と、サブパタン抽出部12は、パタンレジスタ36上に設定し
たＸ軸方向に垂直な方向（垂直方向）及び平行な方向
（水平方向）と、Ｘ軸から反時計方向45°の方向（右斜
め45°方向）及び時計方向45°の方向（左斜め45°方
向）とを、主走査方向としてパタンレジスタ36の文字図
形パタンを走査し各主走査方向に対応する垂直、水平、
右斜め及び左斜めサブパタンを抽出する。従ってサブパ
タン抽出部12は、図示せずも、垂直サブパタン抽出部、
水平サブパタン抽出部、右斜めサブパタン抽出部及び左
斜めサブパタン抽出部から成る。

垂直サブパタン抽出部は垂直方向を主走査方向として
パタンレジスタ36の文字図形パタンを全面走査し、垂直
方向の走査線上で連続する黒ビット（黒ラン）を検出す
る。この黒ランが文字線の断面を表す。そして、検出し
た黒ランのなかから次式（２）を満足する長さｌの黒ラ
ンを抽出する。

ｌ≧Ｎ・ｗ ……（２）但し、ｌは主走査方向における黒ランの長さ（文字線の
断面長）、Ｎは各サブパタンについてそれぞれ任意好適
に設定される定数である。この実施例では全てのサブパ
タンについて例えばＮ＝２とする。

垂直サブパタン抽出部は式（２）を満足する黒ランを
サブパタンを構成する黒ランとみなして図示しない垂直
サブパタンメモリに格納する。式（２）を満足しない黒
ランは白ビットとみなす。

同様に水平、右斜め及び左斜めサブパタン抽出部は、
水平、右斜め及び左斜め方向を主走査方向としてパタン
レジスタ36の文字図形パタンを走査し、それぞれの主走
査方向の走査線上の黒ランのなかから（２）式を満足す
る黒ランを抽出し、抽出した黒ランをサブパタンを構成
する黒ランとみなして図示しない水平、右斜め及び左斜
めサブパタンメモリに格納する。

各サブパタンメモリ上にもパタンレジスタ36と同様に
X-Y座標系を設定しており、パタンレジスタ36上の画素
位置と対応する画素位置に、各サブパタンを構成する黒
ランを格納する。尚、各サブパタンメモリは、パタンレ
ジスタ36と同様例えば128×128ビットのメモリ容量を有
する。

第３図は第２図に示す文字図形パタンから抽出したサ
ブパタンを示す図であり、第３図（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ垂直サブパタンVSP、水平
サブパタンHSP、右斜めサブパタンRSP及び左斜めサブパ
タンLSPを示す。これら図のＸ及びＹ軸はパタンレジス
タ36のＸ及びＹ軸に対応させてサブパタンメモリ上に設
定した座標軸である。

（パタン投影部）この実施例では第一及び第二の投影軸をパタンレジス
タ36上に設定したＸ軸及びＹ軸とする。

この実施例の文字投影部14は文字外接枠内の文字図形
パタンを互いに直交するＸ軸及びＹ軸上に投影して第一
投影分布として黒ビット分布SX（ｘ）及び第二投影分布
として黒ビット分布SY（ｙ）を求める。

黒ビット分布SX（ｘ）及びSY（ｙ）は次式（３）に従
って得られる。

但しｘ、ｙはパタンレジスタ36上のX-Y座標系における
座標を表し例えば０〜127の整数値を取り、Ｐ（x,y）は
Ｐ（x,y）＝１のとき黒ビット（有意色）及びＰ（x,y）
＝０のとき白ビット（背景色）を表し、X_L、X_R、Y_T及びY_B
は一単位の文字図形の外接枠に関する左端、右端、上端
及び下端座標を表す。

（重心座標系列抽出部）この実施例の重心座標系列抽出部16は、第一の投影軸
上の重心座標系列として黒ビット分布SX（ｘ）の重心座
標系列X(M_p)を、また第二の投影軸上の重心座標系列と
して黒ビット分布SY（ｙ）の重心座標系列Y(M_q)を求め
る。重心座標系列X(M_p)、Y(M_q)は、文字外接枠内の領域
又は分割領域における一次モーメントの和をその領域内
の黒ビットの個数（黒ビット分布SX（ｘ）、SY（ｙ））
で除すことによって求められるものである。但し、M_p及
びM_qは座標軸の大きさの順に重心座標に付す重心座標番
号であり、この例では座標値の小さい順に付す。M_pは１
≦M_p≦MXを満足する自然数でありMXは奇数であり重心座
標系列X(M_p)として検出される重心座標の総個数を表
し、またM_qは１≦M_q≦MXを満足する自然数でありMYは奇
数であり重心座標系列Y(M_q)として検出される重心座標
の総個数を表す。MX及びMYは任意好適な値に設定される
が、好ましくは文字図形パタンの大きさに近い値とする
のがよく例えば文字図形パタンの大きさを60×60ビット
とした場合には15又は31個程度を採用すればよい。

以下、黒ビット分布SX（ｘ）、SY（ｙ）の投影軸上に
おける重心座標の検出につき説明するが、以下の説明で
は説明の簡略化のためにMX＝MY＝７とし７個の重心座標
X(M_p)及び７個の重心座標Y(M_q)を検出するものとする。

重心座標系列抽出部16は、重心座標系列X(M_p)を求め
るため、まず、外接文字枠のＸ軸方向の全範囲X_L〜X_Rに
おける黒ビット分布SX（ｘ）の一次モーメント和を、当
該範囲内の黒ビット全個数で除すことによって、中央の
重心座標番号４の重心座標Ｘ（４）を求める。

次いで重心座標Ｘ（４）を最初の分割点座標として文
字外接枠の領域X_L〜X_Rを座標Ｘ（４）で分割し、第一の
分割領域として領域X_L〜Ｘ（４）とＸ（４）〜X_Rとを設
定する。

そして分割領域X_L〜Ｘ（４）内の黒ビット分布の重心
座標Ｘ（２）と、分割領域Ｘ（４）〜X_Rの重心座標Ｘ
（６）とを求める。

次いで重心座標Ｘ（２）及びＸ（６）を新な分割点座
標として加え、分割点座標Ｘ（２）、Ｘ（４）及びＸ
（６）で文字外接枠の領域X_L〜X_Rを分割し、第一の分割
領域として領域X_L〜Ｘ（２）と、Ｘ（２）〜Ｘ（４）
と、Ｘ（４）〜Ｘ（６）と、Ｘ（６）〜X_Rとを設定す
る。

そして分割領域X_L〜Ｘ（２）内の重心座標Ｘ（１）
と、Ｘ（２）〜Ｘ（４）内の重心座標Ｘ（３）と、Ｘ
（４）〜Ｘ（６）内の重心座標Ｘ（５）と、Ｘ（６）〜
X_R内の重心座標Ｘ（７）とを求める。

同様にして重心座標系列抽出部16は、重心座標系列Y
(M_q)を求めるため、まず、外接文字枠のＸ軸方向の全範
囲Y_B〜Y_Tにおける黒ビット分布SY（ｙ）の一次モーメン
ト和を、当該範囲内の黒ビット全個数で除すことによっ
て、中央の重心座標番号４の重心座標Ｙ（４）を求め
る。

次いで重心座標Ｙ（４）を最初の分割点座標として文
字外接枠の領域Y_B〜Y_Tを座標Ｙ（４）で分割し、第二の
分割領域として領域Y_B〜Ｙ（４）とＹ（４）〜Y_Tとを設
定し、分割領域Y_B〜Ｙ（４）の重心座標Ｙ（２）と、Ｙ
（４）〜Y_Tの重心座標Ｙ（６）とを求める。

次いで重心座標Ｙ（２）及びＹ（６）を新な分割点座
標として加え、文字外接枠の領域Y_B〜Y_Tを分割し、第二
の分割領域として領域Y_B〜Ｙ（２）と、Ｙ（２）〜Ｙ
（４）と、Ｙ（４）〜Ｙ（６）と、Ｙ（６）〜Y_Tとを設
定し、分割領域Y_B〜Ｙ（２）内の重心座標Ｙ（１）と、
Ｙ（２）〜Ｙ（４）内の重心座標Ｙ（３）と、Ｙ（４）
〜Ｙ（６）内の重心座標Ｙ（５）と、Ｙ（６）〜Y_T内の
重心座標Ｙ（７）とを求める。

第４図及び第５図は文字図形パタンORGと黒ビット分
布SY（ｙ）、重心座標系列Y(M_q)との関係を示す図であ
る。これらの図の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ
文字図形パタン、図（Ａ）の文字図形パタンに関する黒
ビット分布SY（ｙ）及び図（Ａ）の文字図形パタンに関
する重心座標系列Y(M_q)を示す。

第４図（Ａ）及び第５図（Ａ）の文字図形パタンORG
は同一文字「上」として認識されるべき文字であって文
字線位置が部分的に異なる文字のパタンを示し、これら
図からも明かなように文字線位置の変動に追従して重心
座標Y(M_q)が移動することが理解できる。

（特徴抽出部）特徴抽出部18は、サブパタンを、当該サブパタン抽出
時の走査方向と直交する他の方向に走査し、着目点から
当該他の方向をみたときの文字線の分布状態を表す第一
及び第二の特徴を抽出する。これら第一及び第二の特徴
を各サブパタンにつき抽出する。

従ってこの実施例では第一及び第二の特徴を抽出する
ための他の方向は、垂直サブパタンVSPに関して水平方
向（Ｘ軸方向）、水平サブパタンHSPに関し垂直方向
（Ｙ軸方向）、右斜めサブパタンRSPに関し左斜め方向
（Ｘ軸から時計方向に45°ずれる方向）及び左斜めサブ
パタンLSPに関して右斜め方向（Ｘ軸から半時計方向に4
5°ずれる方向）となる。そしてこの実施例の特徴抽出
部18は図示せずも、VSP水平特徴抽出回路、HSP垂直特徴
抽出回路、RSP左斜め特徴抽出回路及びLSP右斜め特徴抽
出回路から成る。VSP水平特徴抽出回路はVSPにつき水平
方向の第一及び第二の特徴（水平特徴）を、HSP垂直特
徴抽出回路はHSPにつき垂直方向の第一及び第二の特徴
（垂直特徴）を、RSP左斜め特徴抽出回路はRSPにつき左
斜め方向の第一及び第二の特徴（左斜め特徴）を、及び
LSP右斜め特徴抽出回路はLSPにつき右斜め方向の第一及
び第二の特徴（右斜め特徴）を抽出する。

第６図はVSP水平特徴抽出回路の説明に供する機能ブ
ロック図であり、VSP水平特徴抽出回路とこの回路に関
連するサブパタン抽出部の垂直サブパタンメモリ及び重
心系列抽出部の重心座標系列メモリとを示す。

同図において38はVSP水平特徴抽出回路、40は垂直サ
ブパタンを格納するサブパタン抽出部の垂直サブパタン
メモリ、及び42は重心座標系列X(M_p)及びY(M_q)を格納す
る重心座標系列抽出部の重心座標系列メモリを示す。

VSP水平特徴抽出回路38は、特徴抽出部18の全体を制
御する制御回路44と、サブパタンメモリを走査中にサブ
パタンメモリの内容を参照して白ビットから黒ビットへ
変化する変化点を検出する変化点検出回路46と、白ビッ
トから黒ビットへ変化した時の黒ビットの座標を変化点
座標として格納するための変化点メモリ48と、変化点メ
モリに格納されている変化点の個数分変化点メモリの番
地を指定する変化点カウンタ50とを備える。

さらにVSP水平特徴抽出回路38は、Ｘ、Ｙ座標を発生
するパタンメモリアドレスカウンタ52と、変化点が着目
点の一方及び他方の側のいずれの側に位置するか判定す
るため変化点の座標と着目点の座標とを比較する比較器
54と、着目点及び変化点の間の変換距離のＫ乗を算出す
る演算回路56と、着目点の一方の側の特徴（第一の特
徴）を抽出するためのレジスタA58と、着目点の他方の
側の特徴（第二の特徴）を抽出するためのレジスタB60
と、各注目点毎に第一及び第二の特徴を格納するVSP水
平特徴パタンメモリ62とを備えて成る。レジスタA58及
びレジスタB60の容量は例えば16ビットである。

第７図はVSP水平特徴パタンメモリの説明に供する
図、及び第８図は１個の着目点に関する特徴を表す図で
ある。

第７図にも示すようにVSP水平特徴パタンメモリ62
は、垂直サブパタンメモリ40上の点に対応する位置の着
目点の特徴を格納できるように例えばＸ軸方向に128ビ
ット及びＹ軸方向に128ビットのメモリを例えば32個有
する。この場合、第８図にも示すように１個の着目点の
特徴を32ビットで表すことができ、例えば上位16ビット
で着目点の第一の特徴を及び下位16ビットで着目点の第
二の特徴を表せる。VSP水平特徴パタンメモリ62を構成
する32個の各メモリ上には垂直サブパタン40上のＸ、Ｙ
軸に対応するＸ、Ｙ軸を設定しており、従ってサブパタ
ンメモリ40上の着目点に対応する位置の格納場所に第一
及び第二の特徴を格納できる。

次にVSP水平特徴抽出回路38の全体的な動作につき概
略的に説明する。

VSP水平特徴抽出回路38は、まず変化点を検出するた
め垂直サブパタンを走査する。文字外接枠の左辺上の点
（X_L、Ｙ）（但しY_B≦Ｙ≦Y_T）から垂直サブパタンの水
平走査を開始し、検出した変化点座標を変化点メモリ48
に登録しながら、文字外接枠の右辺上の点（X_R、Ｙ）ま
で走査する。走査線上で白ビットから黒ビットに変化し
た時の黒ビットの座標を変化点座標として検出し、変化
点座標を各走査線毎に検出する。

次に、VSP水平特徴抽出回路38は第一及び第二の特徴
を抽出するため着目点を走査する。

水平特徴の抽出では、着目点及び変化点の位置関係を
判定するため、着目点のＸ座標TXと変化点のＸ座標CXと
の大小関係を比較する。座標TXが座標CXよりも大きい場
合変化点が着目点の一方の側に位置することを表し、ま
た座標TXが座標CXよりも小さい場合変化点が着目点の他
方の側に位置することを表す。

また着目点のＸ座標TXと重心座標系列X(M_p)とを比較
し、座標TXをこの比較結果に応じて重心座標番号M_pを尺
度とする値（変換値TX_H）に変換する。

・TX＝X_Lのとき TX_H＝０・TX＝X_Rのとき TX_H＝MX＋１但し、ここではM_pを０≦M_p≦MXの範囲の整数とし、Ｘ
（０）＝X_L及びＸ（MX＋１）＝X_Rとする。

着目点の場合と同様にして、変化点のＸ座標CXと重心
座標系列とを比較し、座標CXをこの比較結果に応じて重
心番号M_pを尺度とする値（変換値CX_H）に変換する。

そして着目点及び変化点の変換距離ＤのＫ乗を求める
（この実施例ではＫ＝２とする）。水平特徴の抽出では
Ｄ＝｜CX_H−TX_H｜である。

そして着目点及び変化点の位置関係の判定結果に基づ
いて、着目点の一方の側に位置する変化点及び着目点の
変換距離ＤのＫ乗を順次に加算してゆき第一の特徴を求
め、及び着目点の他方の側に位置する変化点及び着目点
の変換距離ＤのＫ乗を順次に加算してゆき第二の特徴を
求める。

次にVSP水平特徴抽出回路38のより具体的な動作につ
き一例を挙げて説明する。

垂直サブパタンの走査が始ると、パタンメモリアドレ
スカウンタ52は垂直サブパタンの水平走査を行なうべく
Ｘ、Ｙ座標を発生し、これら座標を垂直サブパタンメモ
リ40及び変化点メモリ48に対して出力する。垂直サブパ
タンメモリ40は入力するＸ、Ｙ座標で指定される走査点
の画素データを変化点検出回路46に出力する。

変化点検出回路46は入力した画素データが白ビット及
び黒ビットのいずれであるかを判定し白ビットの次に黒
ビットを検出したときの当該黒ビットを変化点として検
出する。

変化点検出回路46が変化点を検出すると、変化点カウ
ンタ50は一本の走査線上で検出された変化点の個数を計
数すべく計数値ｉを１カウントアップし（計数値ｉは１
本の走査線の走査開始時点で初期値零となっている）、
次いで計数値ｉを変化点座標の格納場所を指定する番地
として変化点メモリ48に対し出力する。変化メモリ48は
指定番地ｉを入力すると、パタンメモリアドレスカウン
タ52から入力した座標を１本の走査線上で第ｉ番目に検
出された変化点の座標として指定番地ｉに格納する。

１本の走査線上の文字外接枠内の変化点の検出が終る
と、当該走査線上の着目点を走査する。この例では文字
外接枠内の全点を着目点とし、従って走査線上の各点を
着目点として順次に着目点を水平走査する。

第９図は変化点を検出したのちの、１個の着目点に関
する水平特徴の抽出過程の説明図である。以下第９図を
参照し、１個の着目点に関する水平特徴の抽出過程につ
き一例を挙げて説明する。

１本の走査線上の変化点の検出が終ると、当該走査線
上の１個の着目点に関する水平特徴を抽出する処理が始
まる（START）。尚、START時点で変化点カウンタ50の計
数値ｉは変化点検出を終えた走査線上の変化点総個数を
表す値Ｉとなっている。

処理が始まると、制御回路44はレジスタA58及びレジ
スタB60を初期化する（S1、S2）。これと共に比較器5
4、演算回路56及びVSP水平特徴パタンメモリ62はパタン
メモリアドレスカウンタ52から当該着目点の座標を入力
する。

次いで制御回路44は１個の着目点に関する水平特徴の
抽出を終了したか否か判定する（S3）。

S3の判定で変化点カウンタ50の計数値ｉがｉ＝０であ
れば１個の着目点に関する水平特徴抽出を終了しこのと
きのレジスタA58及びレジスタB60の格納値がそれぞれ当
該着目点に関する第一及び第二の特徴であることを表す
ので、制御回路44はレジスタA58及びレジスタB60の格納
値をそれぞれVSP水平特徴パタンメモリ62の着目点座標
で指定される格納場所に保存する。その後１個の着目点
に関する水平特徴抽出処理を終了する（END）。

S3の判定で変化点カウンタ50の計数値ｉがｉ≠０であ
れば１個の着目点に関する水平特徴抽出を未だ終了して
いないことを表すので、変化点メモリ48はこのときの変
化点カウンタ50の計数値ｉで指定される番地の変化点座
標を比較器54及び演算回路56に入力する。

次いで演算回路56は入力した着目点及び変化点の座標
と、重心座標系列メモリ42からの重心座標系列とに基づ
いて着目点及び変化点の座標の変換値を求め（S4）、さ
らに求めた変換値に基づいて着目点及び変化点の変換距
離Ｄを求める。

また比較器54は入力した着目点及び変化点の座標を比
較し、比較結果を制御回路44に入力する。

次いで制御回路44は比較器54からの比較結果に基づい
て変化点が着目点の一方及び他方の側のいずれにあるか
を判定する（S5）。

S5の判定でCX＜TXであれば変化点は着目点の一方の側
に位置するとみなし、制御回路44は演算回路56が算出し
た変換距離ＤのＫ乗(D^K)をレジスタA58の格納値に加算
し（S6）、次いでS8の処理を行なう。

S5の判定でCX≧TXであれば変化点は着目点の他方の側
に位置するとみなし、制御回路44は演算回路56が算出し
た変換距離ＤのＫ乗(D^K)をレジスタB60の格納値に加算
し（S7）、次いでS8の処理を行なう。

S8で、制御回路44は次の他の変化点と着目点との変換
距離Ｄを求めて特徴を抽出すべく変化点カウンタ50の計
数値ｉを１だけ減じ、次いでS3の処理に戻る。変化点カ
ウンタ50の計数値ｉを走査線上で検出した変化点の総個
数Ｉからｉ＝０となるまで順次歩進して各変化点と着目
点との変換距離ＤのＫ乗を順次レジスタA58或はレジス
タB60の格納値に加算してゆくことによって第一或は第
二の特徴を抽出できる。

走査線上の各着目点につき上述の処理を行なって第一
及び第二の特徴を抽出し、走査線上の全着目点につき第
一及び第二の特徴を抽出し終えると、当該走査線の次の
走査線に関して変化点を検出し着目点の第一及び第二の
特徴を抽出する。

HSP垂直、RSP左斜め及びLSP右斜め特徴抽出回路は、
第６図に示すVSP水平特徴抽出回路と同様の構成を有
し、上述したVSP水平特徴抽出回路と同様にして水平サ
ブパタン、右斜めサブパタン及び左斜めサブパタンの着
目点に関する第一及び第二の特徴を抽出する。

以下、水平サブパタン、右斜めサブパタン及び左斜め
サブパタンの着目点に関する第一及び第二の特徴抽出に
つき、概略的に説明する。

HSP垂直特徴抽出回路は、まず変化点を検出するため
水平サブパタンを走査する。文字外接枠の下辺上の点
（Ｘ、Y_B）（但しX_L≦Ｘ≦X_R）から水平サブパタンの垂
直走査を開始し、検出した変化点座標を登録しながら、
文字外接枠の上辺上の点（Ｘ、Y_T）まで走査する。

次に、HSP垂直特徴徴抽出回路は着目点を走査する。

垂直特徴の抽出では、着目点のＹ座標TYと変化点のＹ
座標CYとの大小関係を比較し、変化点が着目点の一方及
び他方の側のいずれの側に位置するか判定する。

また着目点のＹ座標TYと重心座標系列Y(M_q)とを比較
し、座標TYをこの比較結果に応じて重心座標番号M_qを尺
度とする値（変換値TY_H）に変換する。

・TY＝Y_Bのとき TY_H＝０・TY＝Y_Tのとき TY_H＝MY＋１但し、ここではM_qを０≦M_q≦MYの範囲の整数とし、Ｙ
（０）＝Y_B及びＸ（MY＋１）＝Y_Tとする。

同様にして、変化点のＹ座標CYと重心座標系列Y(M_q)
とを比較し、座標CYをこの比較結果に応じて重心番号M_q
を尺度とする値（変換値CY_H）に変換する。

そして着目点及び変化点の変換距離ＤのＫ乗を求め
る。垂直特徴の抽出ではＤ＝｜CY_H−TY_H｜である。

そして着目点及び変化点の位置関係の判定結果に基づ
いて、変換距離ＤのＫ乗を順次に加算してゆき第一及び
第二の特徴を求める。

またRSP左斜め特徴抽出回路は、まず変化点を検出す
るため右斜めサブパタンを走査する。文字外接枠の左辺
上及び下辺上の点から右斜めサブパタンの左斜め走査を
開始し、検出した変化点座標を登録しながら、文字外接
枠の上辺上及び右辺上の点まで走査する。

次に、RSP左斜め特徴徴抽出回路は着目点を走査す
る。

左斜め特徴の抽出では、着目点の座標TX又はTYと変化
点の座標CX又はCYとの大小関係を比較し、変化点が着目
点の一方及び他方の側のいずれの側に位置するか判定す
る。

また着目点の座標TX及びTYと重心座標系列X(M_p)及びY
(M_q)とを比較し、座標TX及びTYをこの比較結果に応じて
重心座標番号M_p及びM_qを尺度とする変換値TX_H及びTY_Hに
変換する。

同様にして、変化点の座標CX及びCYと重心座標系列X
(M_p)及びY(M_q)とを比較し、この比較結果に応じて座標C
X及びCYを変換値CX_H及びCY_Hに変換する。

そして着目点及び変化点の変換距離ＤのＫ乗を求め
る。左斜め特徴の抽出では変換距離Ｄは次式のように表
される。

またLSP右斜め特徴抽出回路は、まず変化点を検出す
るため左斜めサブパタンを走査する。文字外接枠の下辺
上及び右辺上の点から左斜めサブパタンの右斜め走査を
開始し、検出した変化点座標を登録しながら、文字外接
枠の左辺上及び上辺上の点まで走査する。

次に、LSP右斜め特徴徴抽出回路は着目点を走査す
る。

右斜め特徴の抽出では、左斜め特徴抽出の場合と同様
にして、変化点が着目点の一方及び他方の側のいずれの
側に位置するか判定し、また着目点の座標TX及びTYと変
化点の座標CX及びCYとを、変換値TX_H及びTY_Hと変換値CX
_H及びCY_Hとに変換する。

そして左斜め特徴抽出の場合と同様にして、着目点及
び変化点の変換距離ＤのＫ乗を求め、第一及び第二の特
徴を求める。

尚、変換距離Ｄは一般に次式のように表せる。

しかしながら、水平特徴抽出においては着目点及び変化
点のＹ座標が及び垂直特徴抽出においては着目点及び変
化点のＸ座標が等しいので変換距離Ｄを表す式を上述の
ように簡略化できる。

（特徴マトリクス抽出部）特徴マトリクス抽出部28は、特徴マトリクスを作成す
るための分割点座標に基づいて文字外接枠内をＭ×Ｎ個
の部分領域に分割する。そして垂直、水平、右斜め及び
左斜めサブパタンについてそれぞれ、各部分領域内に存
在する着目点の着目点の第一の特徴の相加平均及び第二
の特徴の相加平均を要素とするＭ×Ｎ×２次元の特徴ベ
クトルである水平、垂直、左斜め及び右斜め特徴ベクト
ルを抽出し、よってひとつの認識対象につきこれら特徴
ベクトルから成るＭ×Ｎ×２×４次元の特徴ベクトルを
抽出する。

特徴マトリクスを作成するための分割点座標としては
従来公知の手法によって求められるものを用いてもよい
が、この実施例では重心座標系列X(M_p)及びY(M_q)を特徴
マトリクスを作成するための分割点座標に用い従ってＭ
＝MX＋１及びＮ＝MY＋１として文字外接枠内を分割する
ものとする。

以下、水平特徴から得られる水平特徴ベクトルの抽出
を例として特徴ベクトルの求め方につき説明する。

文字外接枠内を重心座標系列を用いてMX×MY個の部分
領域に分割する。そして垂直サブパタンの各部分領域
の、第一の特徴の相加平均及び第二の特徴の相加平均を
求める。第ｍ行ｎ列の部分領域の第一の特徴の相加平均
及び第二の特徴の相加平均をHL_m,n及びHR_m,n（ｍ＝１、
２、…、MX及びｎ＝１、２、…、MY）、第ｍ行ｎ列の部
分領域内の位置（ｘ、ｙ）にある着目点の第一の特徴及
び第二の特徴をl_x,y及びr_x,y、及び第ｍ行第ｎ列の部分
領域内の着目点の個数をT_m,nとすれば、HL_m,n及びHR_m,n
を次式のように定義できる。

各部分領域において求めたHL_m,n及びHR_m,nが（MX＋
１）×（MY＋１）×２次元の水平特徴ベクトルを表す。

特徴ベクトル抽出部28は水平特徴ベクトルの場合と同
様にしてHSP垂直特徴パタンメモリ、RSP左斜め特徴パタ
ンメモリ、LSP右斜め特徴パタンメモリを参照して、（M
X＋１）×（MY＋１）×２次元の垂直、左斜め及び右斜
め特徴ベクトルを求める。

これら（MX＋１）×（MY＋１）×２次元の水平、垂
直、左斜め及び右斜め特徴ベクトルが認識対象の（MX＋
１）×（MY＋１）×２×４次元の特徴ベクトルを表す。

（識別部）識別部30は特徴ベクトル抽出部28が抽出した認識対象
の（MX＋１）×（MY＋１）×２×４次元の特徴ベクトル
と、辞書32に格納されている標準文字の特徴ベクトルと
を照合し認識対象の識別を行なう。

辞書32は、特徴ベクトル抽出部28が抽出する（MX＋
１）×（MY＋１）×２×４次元の特徴ベクトルと同一形
式で記述された複数の標準文字の特徴ベクトルと、標準
文字の文字名例えば例えばJIS規格に定められた文字コ
ードとを格納する。識別部32は認識対象の特徴ベクトル
と標準文字の特徴ベクトルとの間のユークリッド距離を
計算し、その距離が最小となる標準文字の文字名を認識
結果Ｃとして出力する。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、従って構成成分の構成、動作、動作の流れ、入出
力信号、入出力信号の流れ、数値的条件、形状、寸法及
び配設位置を任意好適に変更できる。

（発明の効果）上述した説明からも明らかなように、この発明の特徴
抽出装置によれば、文字図形パタンの文字線の投影分布
（周辺分布）を用いて、サブパタンの着目点と文字線と
の距離を、文字線の局所的な位置変動に追従した尺度に
変換し、この変換した距離のＫ乗和を文字の特徴として
抽出するので、文字線位置の変動があっても同一文字と
認識されるべき文字の特徴の変動を小さくでき、特徴が
安定する。

また特徴抽出の処理も簡単な処理で行なえ、処理時間
を短くできる。

従ってこの発明の特徴抽出装置を用いて文字認識装置
を構成することにより、文字線位置の変動に対応する大
量の辞書データを用意しなくとも、認識率の低下を招か
ず、従って文字認識を高精度に行ないかつ辞書照合時間
を従来より短縮できる文字認識装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の説明に供する機能ブロック
図、第２図は認識対象となる文字図形パタンの一例を示す
図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は第２図に示す文字図形パタンか
ら抽出されるサブパタンを示す図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）及び第５図（Ａ）〜（Ｃ）は文字
図形パタンと投影分布SY（ｙ）、重心座標系列Y(M_q)と
の関係を示す図、第６図はVSP水平特徴抽出回路の説明に供する機能ブロ
ック図、第７図は特徴パタンメモリの説明に供する図、第８図は１個の着目点に関する特徴の説明の説明に供す
る図、第９図は１個の着目点に関する第一及び第二の特徴の抽
出過程の説明に供する図である。 10……特徴抽出装置、12……サブパタン抽出部 14……文字投影部、16……重心座標系列抽出部 18……特徴抽出部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】文字図形パタンを所定の複数の方向に走査
してそれぞれの走査方向における文字線の断面を検出
し、断面長が前記文字図形パタンに関する文字線幅より
十分長い断面の文字線を抽出することによってそれぞれ
の走査方向のストローク成分を表すサブパタンを抽出す
るサブパタン抽出部と、互いに交差する第一及び第二の投影軸上にそれぞれ前記
文字図形パタンを投影して文字線の第一及び第二投影分
布を求める文字投影部と、前記文字図形パタンの文字外接枠内の第一及び第二投影
分布の投影軸上における重心座標を求め、前記文字外接枠内の第一投影分布の重心座標を最初の分
割点座標とし、前記文字外接枠の領域を第一の投影軸の
方向に分割点座標で分割して第一の分割領域を設定し、
該第一の分割領域内の投影分布の投影軸上における重心
座標を求め、該第一投影分布の重心座標を新な分割点座
標として第一の分割領域内の第一投影分布の重心座標を
求める処理を所定回数繰り返して第一の投影軸上の重心
座標系列を求め、前記文字外接枠内の第二投影分布の重心座標を最初の他
の分割点座標とし、前記文字外接枠の領域を第二の投影
軸の方向に他の分割点座標で分割して第二の分割領域を
設定し、該第二の分割領域内の第二投影分布の投影軸上
における重心座標を求め、該第二投影分布の重心座標を
新な他の分割点座標として第二の分割領域内の第二投影
分布の重心座標を求める処理を所定回数繰り返して第二
の投影軸上の重心座標系列を求める重心座標系列抽出部
と、抽出したサブパタンのそれぞれについて文字外接枠内の
各点又は任意の点を着目点とし、前記サブパタンを、当
該サブパタン抽出時の走査方向に直交し前記着目点を通
る他の方向に走査して当該走査線上の文字線位置を検出
し、これら着目点及び文字線位置と前記重心座標系列との位
置関係に基づいて、これら着目点及び文字線位置を前記
重心座標系列に座標値の大きさの順に付した重心座標番
号を尺度とする変換値に変換し、着目点と、当該着目点の一方の側の走査線上のすべての
文字線位置のそれぞれとの変換距離を前記変換値に基づ
いて求め、これら一方の側の各変換距離のＫ乗の和（Ｋ
は定数）を当該着目点に関する第一の特徴として抽出
し、着目点と、当該着目点の他方の側の走査線上のすべての
文字線位置のそれぞれとの変換距離を前記変換値に基づ
いて求め、これら他方の側の各変換距離のＫ乗の和（Ｋ
は定数）を当該着目点に関する第二の特徴として抽出す
る特徴抽出部とを備えて成ることを特徴とする特徴抽出装置。