JP2980636B2

JP2980636B2 - 文字認識装置

Info

Publication number: JP2980636B2
Application number: JP2083162A
Authority: JP
Inventors: 哲夫中村; 浩一樋口; 義征山下
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH03282792A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、印刷文書等を光学的に読取る光学式文字読
取装置（Optical Chracter Reader、以下、OCRとい
う）等に用いられ、同一文字でありながら、その字形に
違いがある場合においても、高速で、しかも高精度で文
字認識が可能な文字認識装置に関するものである。

（従来の技術）従来、この種の分野の技術としては、特開昭55−1344
84号公報（文献１）、特開昭57−23185号公報（文献
２）等に記載されるものがあった。なお、以下では、入
力媒体上に描かれた文字、記号及び数字を「文字」と呼
ぶ。

上記文献１に記載された装置は、認識用文字の２値画
像である文字パタンを記憶する第１のレジスタと、その
レジスタに記憶された文字を水平または垂直軸と平行に
走査し、水平方向または垂直方向の座標軸上の位置をパ
ラメータとして文字線の本数を計数する文字線数計数装
置と、その文字数線計数装置により計数される文字線数
を記憶する第２のレジスタとを、備えている。

この装置は、前記文字線数計数装置を用いて、第１の
レジスタに記憶された文字パタンの文字枠内の任意の点
に関して、水平または垂直軸と平行に該文字パタンを走
査し、各方向毎に文字線と交差する回数を計数する。こ
の処理を文字枠内の全ての点に関して行う。そして、文
字枠内を複数の部分領域に分割し、各部分領域毎に上記
の交差回数の平均を求めて文字線の密度分布とし、これ
を特徴量として抽出するものである。

上記文献２に記載された装置は、文字パタンから垂直
方向の文字線成分を表す垂直サブパタンを抽出する垂直
サブパタン抽出部と、水平方向の文字線成分を表す水平
サブパタンを抽出する水平サブパタン抽出部と、文字枠
内を複数の部分領域に分割し、各部分領域毎の線素量を
抽出することにより各方向に関する文字線の分布状態を
文字パタンの特徴として抽出する特徴マトリクス抽出部
と、その特徴と予め用意された特徴辞書とを照合する識
別部とを、備えている。

この装置は、前記垂直サブパタン抽出部及び水平サブ
パタン抽出部によって、文字パタンから水平、垂直、右
斜め、及び左斜めの４方向の文字線成分を表すサブパタ
ンが抽出される。続いて、特徴マトリックス抽出部にお
いて、文字枠内を複数の部分領域に分割して各部分領域
毎の線素量が抽出されることにより、各方向に関する文
字線の分布状態が文字パタンの特徴として抽出され、識
別部において、その特徴が特徴辞書と照合されて文字認
識が行われている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の装置では次のような課題があっ
た。

例えば、印刷文字の数字を認識対象とする場合、一般
に使用される字形としては、様々の字形が存在する。第
２図（ａ），（ｂ）は、標準字形10及び変形字形11にお
ける従来の特徴抽出を示す図であり、同図（ａ）は上記
文献２の装置におけるサブパタンを示す図、同図（ｂ）
は上記文献１の装置における文字線交差回数を示す図で
ある。

この第２図が示すように、標準字形10と変形字形11と
を比較した場合、垂直サブパタンの左下の部分と４方向
の文字線交差回数の左下部分とが異なっている。このよ
うに、同一の文字でありながら、抽出される特徴が異な
るという問題があった。

そこで、上記文献1,2を含む従来技術では、このよう
な字形の違いによる特徴の変動を吸収するため、変形に
対応した辞書を用意していた。これにより、辞書が大き
くなり、しかも処理速度が低下するという問題があっ
た。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、抽
出される特徴の変動が原因となって処理速度が低下する
という点について解決した文字認識装置を提供するもの
である。

（課題を解決するための手段）本発明は前記課題を解決するために、入力媒体上の文
字を光電変換して２値画像である文字パタンを生成する
光電変換部と、前記文字パタンの特徴を抽出する特徴抽
出部と、前記文字パタンの特徴と予め用意された特徴辞
書とを照合する識別部とを、備えた文字認識装置におい
て、次のような手段を講じたものである。

前記文字パタン中の文字線領域内に存在する各画素に
対応した複数の検出枝により、該各画素に対する第１の
分岐数をそれぞれ抽出する第１の分岐抽出部と、前記文
字線領域内の各画素に対応した複数の検出点により、該
各画素に対する第２の分岐数をそれぞれ抽出する第２の
分岐抽出部と、前記第１及び第２の分岐数が所定の条件
を満足する画素を前記文字パタン中から除去する画素処
理部とを、設けたものである。

また、前記文字線領域における全ての画素を該対象と
してその画素内の一つを対象点とし、その対象点を囲む
所定形状の閉ループ上の点と対象点とを結ぶ線分を前記
検出枝、及び該閉ループ上の点を前記検出点としてそれ
ぞれ設定する。

そして、前記第１の分岐抽出部は、前記検出枝が前記
対象点を中心にして前記閉ループを１周する間に、該検
出枝の特徴の変化数を計数する第１の分岐数計数手段
と、前記第１の分岐数計数手段の計数結果を前記第１の
分岐数として出力する第１の分岐数出力手段とで構成
し、前記第２の分岐抽出部は、前記検出点が前記対象点
を中心にして前記閉ループ上を１周する間に、該検出点
の特徴の変化数を計数する第２の分岐数計数手段と、前
記第２の分岐数計数手段の計数結果を前記第２の分岐数
として出力する第２の分岐数出力手段とで構成してもよ
い。

また、前記検出枝上の全ての点または前記検出点上の
画素が、前記文字線領域中の画素である場合を黒、及び
それ以外の場合を白と設定し、前記検出枝の特徴及び前
記検出点の特徴の変化数を、黒から白へ変化する数、白
から黒へ変化する数、または黒から白及び白から黒へ変
化する数とすると共に、前記所定の条件を、前記第１の
分岐数が１に、前記第２の分岐数が２以上にそれぞれ設
定してもよい。

（作用）本発明によれば、以上のように文字認識装置を構成し
たので、第１及び第２の分岐抽出部は、文字パタン中の
文字線領域内に存在する各画素に対し、複数の検出枝を
用いて第１及び第２の分岐数を出力する分岐抽出を行
う。画素処理部は、その第１及び第２の分岐数が所定の
条件を満足する画素を前記文字パタン中から除去し、特
徴辞書の標準の字形よりも冗長な部分を削除するように
働く。

したがって、前記課題を解決できるのである。

（実施例）第１図は、本発明の第１の実施例を示す文字認識装置
の構成ブロック図である。

この文字認識装置は、入力端10から入力した入力媒体
上の文字の光信号Ｌを、文字線領域を“1"（黒画素）及
び背景部（白画素）を“0"とする２値画素（文字パタ
ン）に変換するCCDセンサ等の光電変換部11と、光電変
換部11において光電変換されて得られた文字パタンを格
納する例えば64×64ビットの記憶容量を持つパタンレジ
スタ12と、文字パタンの特徴を抽出する中央処理装置
（以下、CPUという）等の特徴抽出部13と、予め用意さ
れRAM（ランダム・アクセス・メモリ）等に格納された
特徴辞書14aと文字パタンの特徴とを照合するCPU等の識
別部14とが、入力端10と出力端15とに縦続接続されてい
る。

ここで、特徴抽出部13は、水平または垂直軸と平行に
文字パタンを走査し、各方向毎に文字線と交差する回数
を計数する。この計数結果に基づき、文字線の密度分布
とし、これを特徴量として抽出する上記文献１に記載さ
れた構成にするか、あるいは、文字パタンから水平、垂
直、右斜め、及び左斜めの４方向の文字線成分を表すサ
ブパタンを抽出し、そのサブパタンに基づき、各方向に
関する文字線の分布状態を文字パタンの特徴とし、これ
を抽出する上記文献２に記載された構成にする。

パタンレジスタ12の出力側には、文字パタン中の文字
線領域内に存在する各黒画素に対応した複数の検出枝Ｐ
により、各黒画素に対する第１の分岐数をそれぞれ抽出
する第１の分岐抽出部16と、文字線領域内の各黒画素に
対応した複数の検出点Ｔにより、各黒画素に対する第２
の分岐数をそれぞれ抽出する第２の分岐抽出部17と、パ
タンレジスタ12の文字パタンを走査して文字パタンに外
接する文字枠を検出するCPU等の文字枠検出部18とが、
それぞれ接続されている。

さらに、その文字枠検出部18が第１の分岐抽出部16及
び第２の分岐抽出部17に接続されている。その第１の分
岐抽出部16及び第２の分岐抽出部17の出力側には、第１
及び第２の分岐数において第１の分岐数が１及び第２の
分岐数が２以上という条件を満足する文字線領域中の黒
画素を文字線領域から除去するCPU等の画素処理部19が
接続され、その画素処理部19の出力側がパタンレジスタ
12の入力側に接続されている。

ここで、文字線領域における全ての黒画素を対象点Ｑ
とし、その対象点Ｑを囲む閉ループＲ上の点とその対象
点Ｑとを結ぶ線分が検出枝Ｐ、及び閉ループＲ上の点が
検出点Ｔとしてそれぞれ設定されている。さらに、検出
枝Ｐ上の全ての点が文字線領域中の黒画素である場合が
黒、及びそれ以外の場合が白として設定されている。ま
た、閉ループＲは、対象点Ｑを中心とするｘ軸方向半径
X1（＝WPx/4、但し、WPx;文字幅（文字のｘ軸方向の
幅））、ｙ軸方向半径Y1（＝WPy/4、但し、WPy;文字高
さ（文字のｙ軸方向の幅））の楕円とし、文字枠の大き
さに比例するように設定する。

第１の分岐抽出部16は、パタンレジスタ12の出力側に
接続され、検出枝Ｐが対象点Ｑを中心にして閉ループＲ
を１周する間に、検出枝Ｐの特徴の変化数である黒から
白へ変化する数を計数するALU等の第１の分岐数計数手
段16aと、駆動用トランジスタ等で構成され、第１の分
岐数計数手段16aの計数結果を第１の分岐数として画素
処理部19の入力側へ出力する第１の分岐数出力手段16b
とで構成されている。

また、第２の分岐抽出部17は、パタンレジスタ12の出
力側に接続され、検出点Ｔが対象点Ｑを中心にして閉ル
ープＲ上を１周する間に、検出点Ｔの特徴の変化数であ
る黒から白への変化する数を計数するALU等の第２の分
岐数計数手段17aと、駆動用トランジスタ等で構成さ
れ、第２の分岐数計数手段17aの計数結果を第２の分岐
数として画素処理部19の入力側へ出力する第２の分岐数
出力手段17bとで構成されている。

以上のように構成される文字認識装置の動作を第３図
〜第７図を用いて説明する。

入力媒体上の文字は、光電変換部11において文字パタ
ンに光電変換されて、その文字パタンに光電変換され、
その文字パタンがパタンレジスタ12に格納される。文字
枠検出部18は、パタンレジスタ12内の文字パタンを走査
して、文字パタンの左端座標ＸL，右端座標ＸR，上端座
標ＹT及び下端座標ＹBを検出する。この文字パタンの外
接枠は、（ＸL,YT），（ＸL,YB），（ＸR,YT）及び（Ｘ
R,YB）の４点を結ぶ矩形枠となり、この矩形枠が文字枠
となる。そして、文字枠内に存在する文字幅WPx＝ＸR−
ＸL＋１及び文字高さWPy＝ＹT−ＹB＋１の文字パタンを
出力する。

第１の分岐数計数手段16aは、文字パタンを取り込
み、その文字パタンにおいて、第３図に示す閉ループＲ
上の点と対象点Ｑとを結ぶ線分を検出枝Ｐとして、閉ル
ープＲ上を１周する間に、該検出枝Ｐ上の点が全て黒の
場合（これを検出枝Ｐが「黒」という）から、該検出枝
Ｐ上の点が一つでも白の場合（これを検出枝Ｐが「白」
という）に変化する数を計数する。この処理を全ての対
象点Ｑ（即ち、文字線領域における全ての黒画素）につ
いて行う。ここで、第４図（１）〜（７）に1/4面分の
検出枝Ｐの一例が示されている。なお、文字パタンは画
素で表されるため、検出枝Ｐは、第４図の検出枝Ｐの例
に示されるように、隣り合う格子点を結ぶように予め設
定する。次に、第１の分岐数出力手段16bは、第５図に
示すように、第１の分岐数計数手段16aの計数結果を第
１の分岐数（○印内の数字）として出力する。

第１の分岐数計数手段16aの処理と並行して、第２の
分岐数計数手段17aは、文字パタンを取り込み、その文
字パタンにおいて、第６図に示すように、検出点Ｔが対
象点Ｑを中心に閉ループＲ上の点を１周する間に、該検
出点Ｔの黒から白へ変化する数を計数する。この処理を
全ての対象点Ｑ（即ち、文字線領域における全ての黒画
素）について行う。ここで、第７図に検出点Ｔの一例が
示されている。なお、文字パタンは画素で表されるた
め、検出点Ｔは、第７図の例に示されるように、格子点
上に予め設定する。次に、第２の分岐数出力手段17b
は、第８図に示すように、第２の分岐数計数手段17aの
計数結果を第２の分岐数（○印内の数字）として出力す
る。

画素処理部19は、第５図に示すように第１の分岐数が
１（線分端点E1）であり、第８図に示すように第２の分
岐数が２以上（隣接線分を有する線分端点E2）であると
判定された黒画素を文字パタン中の文字線領域から除去
するため、パタンレジスタ12中の当該黒画素の座標デー
タを“1"から“0"に書換える。その結果、第９図に示す
ように、修正前の文字パタン50が文字パタン51に修正さ
れる。なお、文字パタン51が入力パタンであった場合
は、第１の分岐数が１でかつ第２の分岐数が２となる画
素が存在しないので、該文字パタン51は修正されない。

この文字パタン51の特徴が特徴抽出部13により抽出さ
れ、識別部14において、その特徴が特徴辞書14aと照合
されて、文字名が出力端15から出力される。

この第１の実施例は、次のような利点を有している。

（１）閉ループＲは、対象点Ｑを中心とするｘ軸方向半
径X1、ｙ軸方向半径Y1の楕円とし、文字枠の大きさに比
例するように設定したので、抽出される分岐数が文字枠
の変動に対して影響されない。

（２）第10図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第１図の第１
及び第２の分岐抽出部16,17と画素処理部19とを用いて
修正された文字パタン51を、従来の上記文献1,2の装置
を用いて特徴抽出した場合の特徴抽出結果を示す図であ
り、同図（ａ）は修正後の文字パタンを示す図、同図
（ｂ）は上記文献２の装置により抽出した場合の４方向
のサブパタンを示す図及び同図（ｃ）は上記文献１の装
置により抽出した４方向の各分割領域の平均文字線交差
回数を示す図である。

この第10図（ｂ），（ｃ）と第２図（ａ），（ｂ）と
をそれぞれ比較して明らかなように、従来は、変形文字
の特徴が不安定であるが、この変形文字を本実施例の第
１及び第２の分岐抽出部16,17と画素処理部19を用いて
修正すると、文字の特徴が第10図（ｂ），（ｃ）に示す
ように安定化される。

第11図は、本発明の第２の実施例を示す文字認識装置
の要部の構成ブロック図であり、第１図と共通の要素に
は共通の符号が付されている。

この文字認識装置は、第１図における第１の分岐抽出
部16の出力側に第２の分岐抽出部17を介して画素処理部
19を接続した構成となっている。

次に動作を説明する。

第１の分岐抽出部16は、第１の実施例と同一動作で第
１の分岐数を抽出し、この第１の分岐数が１となる点の
座標E1を出力する。第２の分岐抽出部17は、第１の分岐
抽出部16から出力された座標E1の点を対象点Ｑとして、
第１の実施例と同一の動作によって第２の分岐数を抽出
し、この第２の分岐数が２以上となる点の座標E2を画素
処理部19へ出力する。画素処理部19は、パタンレジスタ
12中の座標E2のデータを“1"から“0"に書換えて、文字
パタンから座標E2の画素を除去する。

この第２の実施例は、第１の実施例と同様の利点を有
する他、次のような利点も有している。

第２の分岐抽出部17における分岐抽出の対象点Ｑは、
全黒画素が対象とはならずに、第１の分岐数が１となる
画素だけを対象として対象点を設定しているので、第１
の実施例に比較して、第２の分岐抽出部17の処理及び画
素処理部19の条件判定処理の処理量が減少する。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変
形が可能である。その変形例としては、例えば次のよう
なものがある。

（イ）上記実施例では、認識対象として印刷文字を用い
たが、これに限定されず、手書き文字にも適用可能であ
る。

（ロ）上記実施例の閉ループＲは、対象点Ｑを中心とす
るｘ軸方向半径X1、ｙ軸方向半径Y1の楕円とし、文字枠
の大きさに比例するように設定したが、これに限定され
ず、本発明の趣旨に沿ったものであれば、いかなる変形
も可能である。

（ハ）上記実施例では、文字枠検出部18を設けたが、文
字枠の変動が少ない場合、閉ループＲを固定として、文
字枠検出部18を省くことができる。

（ニ）上記実施例では、検出枝Ｐの特徴の変化数及び検
出点Ｔの特徴の変化数を、黒から白へ変化する数とした
が、これに限定されず、白から黒へ変化する数、または
黒から白及び白から黒へ変化する数としてもよい。

（ホ）上記実施例では、画素処理部19における所定の条
件を、第１の分岐数が１に、第２の分岐数が２以上にそ
れぞれ設定したが、これに限定されず、本発明の趣旨に
沿ったものであれば、いかなる変形も可能である。

（ヘ）上記実施例では、文字線領域を“1"（黒画素）及
び背景部を“0"（白画素）としたが、文字線領域を“0"
及び背景部を“1"としてもよい。

（ト）上記実施例の特徴抽出部は、従来の上記文献1,2
の特徴抽出構成を用いたが、これに限定されるものでは
ない。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、文字パ
タン中の文字線領域内に存在する各画素に対応した複数
の検出枝により、該各画素に対する第１の分岐数をそれ
ぞれ抽出し、さらに、文字線領域内の各画素に対応した
複数の検出点により、該各画素に対する第２の分岐数を
それぞれ抽出して、第１及び第２の分岐数が所定の条件
を満足する画素を文字パタンから除去するようにしたの
で、抽出される特徴が安定化される。これにより、従来
技術のように、字形の違いによる特徴の変動を吸収する
ため、変形に対応した辞書を用意する必要がなくなり、
処理速度の大幅な向上や認識精度の向上等の効果が期待
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す文字認識装置の構
成ブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は従来の特徴抽出
を示す図、第３図は第１の分岐数抽出過程を示す図、第
４図は検出枝の一例を示す図、第５図は第１の分岐数抽
出結果を示す図、第６図は第２の分岐数抽出過程を示す
図、第７図は検出点の一例を示す図、第８図は第２の分
岐数抽出結果を示す図、第９図は文字修正前後の文字パ
タンを示す図、第10図は本発明の特徴抽出結果を示す
図、第11図は本発明の第２の実施例を示す文字認識装置
の構成ブロック図である。 11……光電変換部、13……特徴抽出部、14……識別部、
14a……特徴辞書、16……第１の分岐抽出部、16a……第
１の分岐数計数手段、16b……第１の分岐数出力手段、1
7……第２の分岐抽出部、17a……第２の分岐数計数手
段、17b……第２の分岐数出力手段、18……文字枠検出
部、19……画素処理部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力媒体上の文字を光電変換して２値画像
である文字パタンを生成する光電変換部と、前記文字パ
タンの特徴を抽出する特徴抽出部と、前記文字パタンの
特徴と予め用意された特徴辞書とを照合する識別部と
を、備えた文字認識装置において、前記文字パタン中の文字線領域内に存在する各画素に対
応した複数の検出枝により、該各画素に対する第１の分
岐数をそれぞれ抽出する第１の分岐抽出部と、前記文字線領域内の各画素に対応した複数の検出点によ
り、該各画素に対する第２の分岐数をそれぞれ抽出する
第２の分岐抽出部と、前記第１及び第２の分岐数が所定の条件を満足する画素
を前記文字パタン中から除去する画素処理部とを、設けたことを特徴とする文字認識装置。
【請求項２】請求項１記載の文字認識装置において、前記文字線領域における全ての画素を対象としてその画
素内の一つを対象点とし、その対象点を囲む所定形状の
閉ループ上の点と対象点とを結ぶ線分を前記検出枝、及
び該閉ループ上の点を前記検出点としてそれぞれ設定
し、前記第１の分岐抽出部は、前記検出枝が前記対象点を中心にして前記閉ループを１
周する間に、該検出枝の特徴の変化数を計数する第１の
分岐数計数手段と、前記第１の分岐数計数手段の計数結果を前記第１の分岐
数として出力する第１の分岐数出力手段とで構成し、前記第２の分岐抽出部は、前記検出点が前記対象点を中心にして前記閉ループ上を
１周する間に、該検出点の特徴の変化数を計数する第２
の分岐数計数手段と、前記第２の分岐数計数手段の計数結果を前記第２の分岐
数として出力する第２の分岐数出力手段とで構成した文
字認識装置。
【請求項３】請求項２記載の文字認識装置において、前記検出枝上の全ての画素または前記検出点上の画素
が、前記文字線領域中の画素である場合を黒、及びそれ
以外の場合を白と設定し、前記検出枝の特徴の変化数及び前記検出点の特徴の変化
数を、黒から白へ変化する数、白から黒へ変化する数、または
黒から白及び白から黒へ変化する数とすると共に、前記所定の条件を、前記第１の分岐数が１に、前記第２の分岐数が２以上に
それぞれ設定した文字認識装置。