JP2762472B2 - 文字認識方法および文字認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はオンライン手書き文字の認識装置に関す
る。

〔発明の概要〕

この発明は、オンライン手書き文字の認識装置におい
て、入力されたストロークと、あらかじめ定義しておい
た文字の基本的構成要素との近似度を求め、この近似度
を成分とする特徴ベクタから入力された文字をファジー
性をもって評価することにより、その諸特性を向上させ
たものである。

〔従来の技術〕

オンラインで手書き文字を認識する方法として、第６
図に示すように、 i.1ストロークの入力筆跡（同図Ａ）を、その筆跡上の
サンプル点P₀,P₁,…,Pnと、その時系列情報とによって
折れ線（同図Ｂ）で近似する。

ii.あらかじめ定義しておいたストロークの基本的形
状、すなわち、「基本ストロークタイプ」と、ｉ項の折
れ線と比較する「ストローク認識」を行う。

iii.ii項の結果に基づいて、入力されたストロークを、
最も近い基本ストロークタイプのコード番号に変換す
る。

IV.1文字分のすべてのストロークについて、ｉ〜iii項
を繰り返す。

V.辞書を参照し、iii項のコード番号をそのストローク
順（筆順）に持つ文字を、入力された文字と判断する。

という方法が、多く用いられている。

この方法によれば、入力されたストロークを一度基本
ストロークタイプに置き換えているので、入力筆跡のサ
ンプル点P₀〜Pnに基づく情報のうち、以後の認識過程で
必要なデータを除いてほとんどを捨てることができ、し
たがって、記憶容量の小さな装置でも文字認識ができ
る。また、辞書の基本ストロークタイプのコード番号
を、各文字ごとにストローク順に並べておくことによ
り、これと、入力された文字の基本ストロークタイプの
コード番号の順序とを比較することで入力された文字の
認識ができるので、辞書を小型化できるとともに、比較
に要する時間を短縮できる。

文献：「日経エレクトロニクス」1983年12月５日号 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、この方法による場合には、入力ノイズ、筆記
者の書きぐせなどにより入力筆跡が変化ないし変形して
いるときには、ii項のストローク認識にエラーを生じ、
この結果、認識精度が大幅に低下してしまう。例えば
「一」あるいは横棒を書くとき、第７図Ａの○印内に示
すように、「筆押さえ」があると、その基本ストローク
タイプは同図Ｂのように認識されてしまう。

このため、従来においては、辞書に「誤認識しやすい
ストロークタイプ」コードを「ストロークＳがコード番
号C₁,C₂,…，またはCn」のように並列に記述することで
対処している。

しかし、このようにすると、辞書のサイズが大きくな
るとともに、検索時間が長くなってしまう。さらに、ユ
ーザーが未登録の文字を辞書に追加登録できるようにし
ようとした場合、入力されたストロークから登録の必要
なストロークタイプコードを一意に決定することができ
ないので、そのような追加登録の実用が非常に困難であ
る。

この発明は、以上のような問題点を解決しようとする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、本発明は、下記の手段
を備えた文字認識方法及び装置を提供する。

文字毎に、該文字を構成する基本構成要素である各テ
ンプレートに対して予め各々設定された一致とすべき程
度を示す修飾語を記憶する特徴辞書を用いた文字認識方
法であって、文字の基本的構成要素として予め記憶され
た複数のテンプレートと、入力された手書き入力の各ス
トロークとの近似度を各々算出する近似度演算処理ステ
ップと、前記近似度演算部で算出された各ストロークに
対する各テンプレートの近似度を、前記特徴辞書に記憶
された各テンプレートに対する修飾語を用いて修飾して
各ストローク毎に合格度を求め、該合格度に基いて、該
当する候補文字を特定する検定処理ステップとを具備す
ることを特徴とする文字認識方法。

文字の基本的構成用として予め記憶された複数のテン
プレートと、入力された手書き入力の各ストロークとの
近似度を各々算出する近似度演算部と、文字毎に、該文
字を構成する基本構成要素である各テンプレートに対し
て予め各々設定された一致すべき程度を示す修飾語を記
憶する特徴辞書と、前記近似度演算部で算出された各ス
トロークに対する各テンプレートの近似度を、前記特徴
辞書に記憶された各テンプレートに対する修飾語を用い
て修飾して各ストローク毎に合格度を求め、該合格度に
基いて、該当する候補文字を特定する検定手段とを具備
することを特徴とする文字認識装置。

〔作用〕

ファジー性をもって文字認識が行われ、認識率を低下
させることなく、辞書サイズの小型化、検索の高速化な
どが実現される。

〔実施例〕

まず、この発明及び実施例のアウトラインについて説
明しよう。

すなわち、この発明においては、 I.例えば、第２図に示すようなテンプレート（基本スト
ロークタイプ）T₁〜₂₆を用意する。

II.入力された文字ごとに、その第ｉ番目のストロークS
iと、テンプレートT₁〜T₂₆とを順次比較して各テンプレ
ートTj（ｊ＝１〜26）との近似度Eijを演算する。

例えば、入力された文字がカタカナの「メ」とすれ
ば、その第１ストロークS₁は、テンプレートT₁,T₂,T₃な
どと近似度が高く、テンプレートT₇などと近似度が低い
ので、 E_{10 1}＝90％,E_{10 2}＝80％,E_{10 3}＝95％，‥‥,E_{10 7}
＝０％，‥‥‥,E_{12 6}＝０％ となる。同様に、第２ストロークS₂については、 E_{20 1}＝５％,E_{20 2}＝０％,E_{20 3}＝０％，‥‥,E_{20 7}
＝95％，‥‥‥,E₂₂＝０％ となる（数値は、説明用の仮りの大きさ）。

III.各文字に対して、II項の結果を各ストロークSiごと
に特徴ベクタVi Vi＝（E_i01,E_i02,…,E_i26） として保持する。

上例の場合であれば、 V₁＝（90,80,95,…,0,…,0） V₂＝（5,0,0,…,95,…,0） である。

IV.カタカナの「メ」の字が正しく書かれた場合、その
第１ストロークS₁はテンプレートT₃に「大体」一致し、
第２ストロークS₂はテンプレートT₇に「確実に」一致す
る。

そこで、辞書には、「メ」の字であれば、「メ」のJI
Sコード、T₃＝大体、T₇＝確実に のように文字データを記述しておく。

すなわち、各文字ごとに、その文字のコード番号と、
その文字の第ｉ番目のストロークSiに最も近いテンプレ
ートの番号Tj及びその近さ（一致）の程度を示す修飾語
とを記述しておく。また、このテンプレート番号Tj及び
修飾語は、ストローク順にそのストローク数だけ記述し
ておく。

さらに、この文字データは、文字の総ストローク数ご
とに項分けしておく。

V.例えば、第３図に示すようなファジー性をもった関数
のテーブルを用意しておく。

VI.IV項による文字のデータのうち、入力された文字の
総ストローク数の項から第１番目の文字についての文字
データを取り出す。

上例の場合、「メ」の字の総ストローク数は２画なの
で、２画の項から第１番目の文字データを取り出す。

VII.VI項で取り出した文字データが、簡単のため、
「メ」の字についての文字データであるとすると、第１
ストロークS₁については、T₃＝「大体」なので、第３図
の「大体」の関数曲線を選択するとともに、III項で求
めた特徴ベクタV₁の近似度のうち、テンプレートT₃に対
する近似度95％（＝E_{10 3}）を取り出す。

そして、この近似度95％を、第３図の「大体」の関数
曲線により合格率G₁、例えばG₁＝96％に変換する。

同様に、第２ストロークS₂については、T₇＝「確実
に」なので、第３図の「確実に」の関数曲線を選択する
とともに、特徴ベクタV₂の近似度のうち、テンプレート
T₇に対する近似度95％（＝E_{20 7}）を取り出して合格度G
₂、例えば、G₂＝98％に変換する。

すなわち、VI項で取り出された文字データにしたがっ
て、各ストロークSiごとに、第４図の関数曲線を選択す
るとともに、特徴ベクタViの対応する近似値Ejiを、そ
の選択した関数曲線により修飾して合格度Giに変換す
る。

VIII.VII項で求めた合格度Giのうち、最小の合格率を、
その文字データの示すコード番号の文字の合格度Gmとす
る。

上例の場合には、G₁＝96％,G₂＝98％なので、入力さ
れた文字の、「メ」の字に対する合格度Gmは、96％（＝
G₁）となる。

IX.以後、該当する総ストローク数の文字データについ
て、VII,VIII項を実行する。

X.IX項が終了したら、得られた合格度Gm（これは、文字
データの数だけ得られる）のうち、最高の合格度Ｇを与
えている文字を、入力された文字に対する第１候補とし
てそのコード番号を出力する。

次に、テンプレートT₁〜T₂₆であるが、これは次のよ
うな点を考慮して決定されている。すなわち、 i.漢字の構成要素は、「横ストローク」、「縦ストロー
ク」、「はらい」、「曲げ」などがあるが、種類は限定
されている。

ii.同じように見えるストロークでも、運筆の違いから
「はね」、「曲がり」などの変形のしかたに違いを生じ
る。また、「はね」などには、もともと長さや角度の規
定がないので、異なる変形を生じる可能性のストローク
には、例えばテンプレートT₁〜T₃のように、変形の種類
分だけ別個にテンプレートを用意する。

iii.特に複雑な基本形状は、漢字のすべてについての出
現頻度が極めて低いので、テンプレートを定義しない
で、他の認識方法で処理する。

なお、テンプレートT₁〜T₂₆において、破線で示すス
トローク部分は、近似度Eijを求めるとき、評価を小さ
くないし無視することを示す。

次に、この発明の一例について説明しよう。

第１図において、（１）はタブレットなどの座標入力
手段を示し、この入力手段（１）により１ストローク分
の座標列P₀〜Pnが入力され、この座標列P₀〜Pnが折れ線
圧縮回路（２）に供給されて折れ線情報及びその端点情
報の列に圧縮変換される。すなわち、例えば、入力され
たストローク（座標列）が前処理されて第４図Ｂに示す
ような折れ線＃１〜＃４で構成されているとすれば、こ
のストロークは、その折れ線＃１〜＃４ごとに、例えば
同図Ａに示すような角範囲（方向）をもって８方向に量
子化されるとともに、その折れ線＃１〜＃４の長さと、
各始点及び終点の座標値とに変換され、同図Ｃに示すよ
うなデータとされる。

そして、このデータの１ストローク分が、一時用のバ
ッファメモリ（３）を通じて近似度演算回路（401）〜
（426）に供給されてテンプレートT₁〜T₂₆との近似度Ei
jが算出される（上記II項）。なお、この近似度Eijの算
出は、ルール記憶回路（501）〜（526）に記述されてい
る演算アルゴリズムにしたがって各テンプレートTjごと
に独立に、かつ、並列に実行される。

そして、算出された近似度Eijが、特徴ベクタ記憶バ
ッファ（６）に供給される。図は、このバッファ（６）
の構造を模型的に示しているもので、テンプレートT₁〜
₂₆に対応して行方向に26個のメモリエリアを有するとと
もに、認識する文字の最大のストローク数ｋに対応して
列方向にｋ個のメモリエリアを有する。したがって、こ
のバッファ（６）には、１つの文字について、その各ス
トロークSiの特徴ベクタViが、そのストロークSiごとに
ストアされる（上記III項）。

そして、この１文字分の特徴ベクタViと、特徴辞書
（７）からの文字コード（上記IV項）とが、検定回路
（８）において上記VI〜Ｘ項のように処理されて入力さ
れた文字のコード番号が出力される。

第５図は、近似度演算回路（410）において、入力ス
トロークSiのテンプレートT₁に対する近似度E_i01を算出
するルールの例を示す。

すなわち、同図Ａは、「右」，「五」などに含まれる
「ノ」を誇張して示したものであるが、このストローク
「ノ」に対して、テンプレートT₁のときには、同図Ｂに
示すように、長さL₁〜L₄,Lh,Lwが計測されて E_i01＝（aLh−bLw−cL₁＋dL₄＋eL₃）/L₂ ただし、 E_i01＞１のときには、E_i01＝１ E_i01＜０のときには、E_i01＝０ ａ〜ｅは定数が算出される（ここでは、近似
値E_i01を小数で表示）。

が計算される。

そして、このとき、テンプレートT₁では、破線のスト
ローク部分の重みを０ないし小さくしているので、値
L₃,L₄に対する定数e,dは、他の定数ａ〜ｃに比べて小さ
くされる。

また、演算回路（402）〜（426）においても、そのテ
ンプレートT₂〜T₂₆に対応して近似度E_i02〜E_i26の演算
式がそれぞれ定義されてその近似度が算出される。

〔発明の効果〕

以上のようにして、この発明によれば、オンライン手
書き文字の認識が行われるが、この場合、特にこの発明
によれば、入力されたストロークSiとあらかじめ定義し
ておいたテンプレートT₁〜T₂₆との近似度Eijを求め、こ
の近似度Eij及び修飾語に基づいて文字認識を行ってい
るので、筆跡の自然な変化ないし変形に対する認識率の
低下がない。むしろ、テンプレートTjは、テンプレート
T₁〜T₃のように部分的な変形にも対処しているので、認
識率は向上し、筆跡の変化ないし変形に対して強くなれ
る。

また、辞書（７）は、ストロークSiに対応する代表的
なテンプレートTj及びその修飾語を、基本的には１個だ
け持っていればよいので、辞書（７）を小型化できると
ともに、辞書（７）の検索を高速化できる。

さらに、未定義文字の登録も、ユーザーが１ストロー
ク入力するごとに、最も近似度の高いテンプレートの形
状を画面表示し、そのテンプレートが正しい形状である
かどうかを会話形式で確認していくという方法で実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の系統図、第２図〜第７図はそ
の説明のための図である。 （１）は座標入力手段、（401）〜（426）は近似度演算
回路、（７）は特徴辞書、（８）は検定回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茶谷 公之 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−312684（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33688（ＪＰ，Ａ) 「ファジー推論による実時間手書き漢 字認識」，電子情報通信学会論文誌 Ｄ −▲ＩＩ▼，ＶｏｌＪ72，Ｎｏ．３，ｐ ｐ．369−379，1989年３月 「オンライン手書文字認識における、 サブパターン導入による略字、くずし 字、筆順誤りへの対応」．電子情報通信 学会論文誌 Ｄ，Ｖｏｌ．Ｊ70−Ｄ，Ｎ ｏ．４，ｐｐ．777−784，1987年４月 「ファジー推論エキスパートシステム の現状と動向」，情報処理，Ｖｏｌ. 28，Ｎｏ．８，ｐｐ．1065−1074，1987 年８月 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 9/62 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】文字毎に、該文字を構成する基本構成要素
   である各テンプレートに対して予め各々設定された一致
   すべき程度を示す修飾語を記憶する特徴辞書を用いた文
   字認識方法であって、文字の基本的構成要素として予め
   記憶された複数のテンプレートと、入力された手書き入
   力の各ストロークとの近似度を各々算出する近似度演算
   処理ステップと、前記近似度演算部で算出された各スト
   ロークに対する各テンプレートの近似度を、前記特徴辞
   書に記憶された各テンプレートに対する修飾語を用いて
   修飾して各ストローク毎に合格度を求め、該合格度に基
   いて、該当する候補文字を特定する検定処理ステップと
   を具備することを特徴とする文字認識方法。
2. 【請求項２】文字の基本的構成要素として予め記憶され
   た複数のテンプレートと、入力された手書き入力の各ス
   トロークとの近似度を各々算出する近似度演算部と、文
   字毎に、該文字を構成する基本構成要素である各テンプ
   レートに対して予め各々設定された一致すべき程度を示
   す修飾語を記憶する特徴辞書と、前記近似度演算部で算
   出された各ストロークに対する各テンプレートの近似度
   を、前記特徴辞書に記憶された各テンプレートに対する
   修飾語を用いて修飾して各ストローク毎に合格度を求
   め、該合格度に基いて、該当する候補文字を特定する検
   定手段とを具備することを特徴とする文字認識装置。