JP3207566B2 - 文字認識方法 - Google Patents

文字認識方法

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JP3207566B2
JP3207566B2 JP32533492A JP32533492A JP3207566B2 JP 3207566 B2 JP3207566 B2 JP 3207566B2 JP 32533492 A JP32533492 A JP 32533492A JP 32533492 A JP32533492 A JP 32533492A JP 3207566 B2 JP3207566 B2 JP 3207566B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、文字認識方法に係り、
さらに詳しくは、正規化後の文字画像のパターン特徴量
とパターン辞書とのマッチングでは識別が困難な類似文
字に対する後処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に文字認識装置においては、正規化
後の文字画像のパターン特徴量とパターン辞書とのマッ
チングによって文字認識がなされる。しかし、このよう
なマッチングによっては識別が困難な類似文字が少なく
ない。
【0003】従来、このような類似文字に対し、正規化
前の文字画像に関するパラメータを用いて処理する方法
が知られている。例えば、正規化前の文字画像の行内の
相対的位置を表わす上空白比または左空白比、正規化前
の文字画像の大きさを表わす面積比、あるいは正規化前
の文字画像の縦横比(アスペクト比)と、候補文字に対
し予め用意された各パラメータの標準値とを比較し、そ
の差の小さい候補文字の順位を上げるように候補文字を
ソートしたり、差が大きい候補文字をリジェクトする方
法が知られている(特開平3−111983号、特願平
1−285605号、特願平2−211120号、特願
平3−176253号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の空白比、面積
比、縦横比等のパラメータの分布状況は認識対象文字毎
に異なるのが少なくないため、あるパラメータ値が標準
値からの差が小さい候補文字が必ずしも候補としての信
頼性が高いとは限らない場合が少なくない。しかるに上
記の従来方法は、かかる文字毎のパラメータ値の分布の
違いによる影響をそのまま受け、信頼度の高い候補文字
が誤って順位を下げられ、あるいはリジェクトされるこ
とがあった。
【0005】本発明の目的は、そのような文字毎のパラ
メータ値の分布の違いによる影響を減らし、類似文字に
対する認識の信頼性が高い文字認識方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、正規
化した文字画像のパターン特徴量とパターン辞書とのマ
ッチングによって候補文字を求め、正規化前の文字画像
に関する行内の相対的位置、大きさ、縦横比等の複数種
類のパラメータの値と、候補文字に対応して予め用意さ
れたパラメータ毎のメンバシップ関数を用いて、パラメ
ータ毎のメンバシップ値を算出してその合成値を求め、
該合成値の大きい候補文字の順位を上位にする後処理を
行なうことを特徴とするものである。
【0007】請求項2の発明の特徴は、請求項1の発明
による文字認識方法において、複数のパラメータに関す
るメンバシップ値の一つでも0のときは、メンバシップ
値の合成値を0にすることである。
【0008】請求項3の発明の特徴は、請求項1または
2の発明による文字認識方法において、メンバシップ値
の合成値が0の候補文字をリジェクトすることである。
【0009】請求項4の発明の特徴は、請求項1、2ま
たは3の発明による文字認識方法において、特定の文字
のみに対してメンバシップ関数が用意され、メンバシッ
プ関数が用意された候補文字に対してメンバシップ値の
合成値による後処理を行なうことである。
【0010】請求項5の発明の特徴は、請求項1、2、
3または4の発明による文字認識方法において、特定の
文字に対して、複数種類のパラメータの中から文字毎に
選択されたパラメータに関するメンバシップ関数だけが
用意され、後処理において候補文字に対するメンバシッ
プ値の合成値を求める際に該候補文字に対してメンバシ
ップ関数が用意されたパラメータのみを用いることであ
る。
【0011】請求項6の発明の特徴は、請求項1、2、
3、4または5の発明による文字認識方法において、類
似文字は、パターン辞書において同一のパターン特徴量
を持つとともにパターン辞書とのマッチングによって同
一順位の候補として求められ、同一順位の候補として求
められた類似文字のそれぞれについて、メンバシップ値
の合成値による後処理を行なうことである。
【0012】
【作用】請求項1乃至6の発明の方法において、各パラ
メータのメンバシップ関数として、パラメータの値が標
準値のときに最大値となり、標準値からのずれが大きく
なるにつれて値が小さくなり、そのずれが限界値を越え
ると値が0となるような、例えば図3または図4に示す
如き関数を用いることができる。このような適切なメン
バシップ関数を用意するならば、文字毎のパラメータの
分布の違いによる影響を吸収し、候補文字として挙がっ
た類似文字の信頼性を的確かつ安定に評価し、正解の確
率が高い文字を上位の候補とすることができるため、認
識結果の信頼性が向上する。
【0013】また、あるパラメータのメンバシップ値が
0の場合、たとえ他のパラメータのメンバシップ値が大
きくとも(メンバシップ値の合成値が大きくとも)、そ
の候補文字の信頼性は極めて低いというべきである。請
求項2または3の発明の方法によれば、このような信頼
性の低い候補文字が誤って上位の候補として出力される
ことがない。
【0014】メンバシップ値の合成値による後処理が必
要かつ有効な類似文字は予め限定することができ、それ
以外の文字に対してはメンバシップ値の合成値による後
処理は有効でない。請求項4の発明の方法によれば、メ
ンバシップ値の合成値による後処理の対象をそれが必要
かつ有効な候補文字に限定することにより、後処理を効
率化できる。
【0015】例えば、類似文字である「’」と「,」の
面積比はほとんど違いがないため、面積比はこの二つの
類似文字の識別には有効でない。請求項5の発明の方法
によれば、候補文字となった類似文字の識別に有効でな
いパラメータを除外してメンバシップ値の合成値を求め
ることにより、後処理を効率化することができる。ま
た、識別に有効でないパラメータに関するメンバシップ
関数の保存のためのメモリを節約できる。
【0016】請求項6の発明の方法によれば、類似文字
のパターン特徴量を一つにまとめてパターン辞書に登録
することにより、類似文字のパターン特徴量を別々にパ
ターン辞書に登録する場合に比べ、パターン辞書のメモ
リ容量を減らすことができ、またこれによりパターン辞
書のマッチング処理の時間を減らすことができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例について説
明する。図1は各実施例に係る文字認識装置(OCR)
の構成を簡略化して示すブロック図であり、以下の説明
において適宜参照する。
【0018】実施例1 画像入力部100はスキャナ等を用いて文書の画像を入
力し、切り出し部102は入力された画像より文字画像
を切り出す。この切り出し処理に関連して、パラメータ
抽出部104は後処理のためのパラメータである文字画
像の縦横比、面積比及び上空白比を抽出する。このパラ
メータについて図2により説明する。
【0019】図2の(a)に示すように、文字行毎に行
内の最大の文字幅Aと最大文字高さBを検出し、また行
の上基準線L(行内文字列を包含する外接矩形の上辺)
から文字画像の上端までの距離Cを検出する。また、図
2の(b)に示すように、文字画像毎に文字幅Dと文字
高さEを検出する。そして、次の計算式によってパラメ
ータを求める。
【0020】縦横比=(D/E)×256 面積比=(E×D)/(A×B)×256 上空白比=(C/B)×256 再び図1において、特徴抽出部106は、切り出された
文字画像を正規化してから、そのパターン特徴量(パタ
ーン辞書110に登録されているパターン特徴量と同様
の、例えば公知の多層方向ヒストグラム法による特徴
量)を抽出する。マッチング部108は、特徴抽出部1
06により抽出されたパターン特徴量とパターン辞書1
10に格納されている各文字のパターン特徴量とを比較
し、類似度の大きい順(または相違度の小さい順)に候
補文字を決定する。なお、本実施例では候補文字を2文
字出力するものとする。
【0021】メンバシップ値算出部112は、候補文字
について予め用意された縦横比、面積比、上空白比に関
するメンバシップ関数と、認識対象文字画像についてパ
ラメータ抽出部104により抽出された縦横比、面積
比、上空白比の値を用いて、3種類のメンバシップ値を
計算する。そして、3種類のメンバシップ値を総和して
最終的なメンバシップ値(合成値)を求める。メンバシ
ップ関数は、パターン辞書110に格納されている。
【0022】ここでは図2(a)に示した文字行中の3
文字目の読点「。」の文字画像について、パラメータ抽
出部104で得られたパラメータが、縦横比=312、
面積比=25、上空白比=198であり、また、マッチ
ング部108で読点「。」と漢数字のゼロ(〇)が候補
文字として得られたとする。そして、読点「。」の各メ
ンバシップ関数が図3に示す如きものであり、漢数字ゼ
ロ「〇」の各メンバシップ関数が図4に示す如きもので
あるとする。各メンバシップ関数は、パラメータ値が標
準値のときに最大値となり、標準値からずれるとともに
値が小さくなり、ずれが限界値を越えると値が0になる
関数である。
【0023】この場合、漢数字ゼロ「〇」については、
図3の(a)、(b)及び(c)に示されるように、縦
横比のメンバシップ値が68、面積比のメンバシップ値
が5、及び上空白比のメンバシップ値が3となるので、
これらを総和した合成値は76(=68+5+3)とな
る。同様に読点「。」については、図4の(a)、
(b)及び(c)に示されるように、縦横比のメンバシ
ップ値が68、面積比のメンバシップ値が88、及び上
空白比のメンバシップ値が65となるので、これらの総
和である合成値は221となる。
【0024】再び図1において、認識結果ソート部11
4は、メンバシップ値算出部112により各候補文字に
ついて求められたメンバシップ値の合成値の大きい順に
候補文字をソートする。したがって、ここで例にしてい
る候補文字の場合、最終的な第1位候補は読点(。)、
第2位候補は漢数字ゼロ「〇」となる。出力部116
は、ソート(後処理)後の候補文字のコードをディスプ
レイ装置118に表示し、またはファイル装置120に
保存する。
【0025】なお、本実施例では、後処理のためのパラ
メータとして縦横比、面積比、上空白比を用いたが、他
の適当なパラメータを用いることも可能である。
【0026】実施例2 本実施例は、メンバシップ値算出部112におけるメン
バシップ値の合成値の求め方が前記実施例1と異なる。
【0027】前記実施例1では縦横比、面積比、上空白
比という3種類のパラメータについてのメンバシップ値
を単純に総和して合成値を求め、これを後処理である候
補文字のソートのためのキーとして用いた。しかし、3
種類のパラメータの中のあるパラメータのメンバシップ
値が極端に小さく、当該パラメータに関しては少なくと
も候補文字が正解である可能性が極めて低いと考えられ
る場合にも、他のパラメータのメンバシップ値が大きい
ためにパラメータ値の合成値が大きくなる場合があり得
る。この場合に前記実施例1では後処理の正確を期し得
ない。
【0028】本実施例においては、メンバシップ値算出
部112は縦横比、面積比、上空白比という3種類のパ
ラメータのメンバシップ値を算出し、その総和をメンバ
シップ値の合成値として求めることは前記実施例1と同
様であるが、前記実施例1と異なって、3種類のパラメ
ータの中の少なくとも一つのパラメータのメンバシップ
値が0であるときはメンバシップ値の合成値を0にする
ことによって、前記実施例1のような不都合を解消す
る。
【0029】実施例3 本実施例においては、パターン辞書110中に、マッチ
ング部108で識別が困難で、後処理でメンバシップ値
による処理(類似文字処理)が必要な文字についての
み、メンバシップ関数が格納されている。そして、マッ
チング部108で得られた候補文字の中で、メンバシッ
プ関数を持つ候補文字だけを後処理の対象とする。
【0030】以下、本実施例における後処理の内容を図
5を参照して具体的に説明する。なお、後処理以外の処
理内容は前記実施例1と同様であるので説明を省く。
【0031】ここに示す例では、マッチング部108に
よって第1位から第5位までの候補文字「s」「9」
「g」「S」「R」が得られ、その第1位候補文字
「s」と第4位候補文字「S」がそれぞれメンバシップ
関数を持っている。なお、メンバシップ関数は、図3ま
たは図4に示した如き関数である。
【0032】類似文字抽出部122(図1参照)は、各
候補文字についてメンバシップ関数がパターン辞書中に
存在するか確認することによって候補文字中の類似文字
を判別し、判別結果をソート部114へ通知するととも
に、そのメンバシップ関数をメンバシップ算出部112
へ渡す。
【0033】この例の場合、メンバシップ値算出部11
2は、メンバシップ関数を持つ第1位と第4位の候補文
字について、それぞれのメンバシップ関数とパラメタ抽
出部104で抽出されたパラメータ値を用いてメンバシ
ップ値を算出する(処理201)。メンバシップ値の合
成値の求め方は前記実施例1または前記実施例2と同様
である。
【0034】ソート部114は、メンバシップ関数を持
たない第2位、第3位及び第5位の候補文字「9」
「g」「R」をそのままの候補順位で出力する(処理2
04)。しかし、メンバシップ関数を持つ第1位と第4
位の候補文字「s」「S」つまり類似文字については、
メンバシップ値の大きいものを上位にするように並べ換
えて出力する(処理206)。
【0035】この例では第4位候補「S」のメンバシッ
プ値の合成値が235、第1位候補「s」のメンバシッ
プ値の合成値が35であるため、第4位候補「S」のほ
うが確かさの度合いが大きいということであるので、第
1位候補と第4位候補が入れ替えられ、最終的な候補文
字の順位は上位から「S」「9」「g」「s」「R」の
順となる。
【0036】実施例4 本実施例においては、パターン辞書110が、マッチン
グ部108で識別困難な類似文字について同じ特徴量を
持つように構成されている。図6は、このようなパター
ン辞書110の構成の説明図であり、パターン辞書11
0はパターン辞書レコード部200と、候補部202、
メンバシップ関数部204からなる。
【0037】パターン辞書レコード部200の各レコー
ドはパターン特徴量210と候補数212からなる。こ
の候補数212は同じパターン特徴量210を持つ類似
文字数を示している。あるレコードの候補数が2以上の
ときは、そのパターン特徴量210を持つ類似文字が2
文字以上あることを意味する。候補数が1であれば類似
文字がないことを意味する。
【0038】候補部202は、パターン辞書レコード部
200内の各レコードに対応した一つ以上の文字コード
216と類似文字処理ルール数218を格納している。
メンバシップ関数部204は、候補部202の文字コー
ド216に対するメンバシップ関数220を格納してい
る。類似文字処理ルール数218が0の文字コードはメ
ンバシップ関数220を持たない。類似文字処理ルール
数218が1の文字コードは縦横比、面積比、上空白比
のメンバシップ関数220を1組持つ。類似文字処理ル
ール数218が2の文字コードはメンバシップ関数22
0を2組持つ。
【0039】次に、本実施例における後処理の具体例を
図7により説明する。ここに示す例では、マッチング部
108によって、第1位候補として同じパターン特徴量
を持つ「’」と「,」と「、」の3文字が、第2位候補
として「9」の1文字が、第3位候補として「g」の1
文字が、第4位候補として同じパターン特徴量を持つ
「S」と「s」の2文字が、第5位候補として「R」の
1文字が選ばれている。ただし、各順位の候補は2文字
以上である場合があるので、マッチング部108は各候
補の文字コードではなくパターン辞書レコード(特徴量
と候補数)を出力する。
【0040】類似文字抽出部122は、マッチング部1
08より出力された候補のパターン辞書レコードの候補
数が2以上であれば類似文字であると判別し、判別結果
をソート部114へ通知するとともに、各候補の文字コ
ードをパターン辞書110より取り出してソート部11
4へ渡す。また、類似文字と判別した候補の各文字コー
ドのメンバシップ関数をパターン辞書110から取り出
してメンバシップ値算出部108へ渡す。
【0041】メンバシップ値算出部108では、渡され
たメンバシップ関数とパラメータ抽出部104で求めら
れたパラメータ値を用いてメンバシップ値の合成値を求
める(処理230及び処理232)。この求め方は前記
実施例2と同様であり、一つのパラメータのメンバシッ
プ値でも0であれば、メンバシップ値の合成値を0にす
る。
【0042】この例では、第1位候補のメンバシップ値
の合成値は、「’」が0、「,」が235、「、」が2
20となった。また、第4位候補のメンバシップ値の合
成値は、「s」が228、「S」が0であった。
【0043】ソート部114では類似文字である第1位
候補について、メンバシップ値の合成値が0の「7」を
候補から排除し(処理236)、最もメンバシップ値の
合成値が大きい「,」の文字コードを第1位候補文字に
セットし、次にメンバシップ値が大きい「、」の文字コ
ードを第2位候補文字にセットする(処理234)。次
に、類似文字でない第2位候補「9」と第3位候補
「g」の文字コードを第3位候補文字と第4位候補文字
にセットする(処理238)。
【0044】次に類似文字である第5位候補について、
メンバシップ値の合成値が0の「S」を候補から排除し
(処理240)、「s」の文字コードを第5位候補文字
にセットする(処理242)。
【0045】最後に、類似文字でない第5位候補「R」
の文字コードを第6位文字コードにセットする(処理2
44)。かくして最終的な候補文字は上位よ
り「,」「、」「9」「g」「s」「R」となる。
【0046】実施例5 本実施例と前記実施例4との相違は次のとおりである。
パターン辞書110は前記実施例4と同様に図6に如き
構成とされる。しかし、前記実施例4と異なり、類似文
字に対して常に3種類のパラメータ(縦横比、面積比、
上空白比)に関するメンバシップ関数がパターン辞書1
10上に用意されているのではなく、3種類のパラメー
タ中に当該類似文字の識別のための効果が少ないパラメ
ータがある場合には、その識別効果の少ないパラメータ
を除いた残りのパラメータに関するメンバシップ関数だ
けが用意されている。そして、メンバシップ値算出部1
08では、メンバシップ関数が用意されているパラメー
タだけを計算対象としてメンバシップ値の算出を行な
う。
【0047】以下、図8によって本実施例の後処理を具
体的に説明する。ここに示す例では、マッチング部10
8によって第1位候補として「’」と「,」と「、」が
選ばれたが、これらの類似文字の面積比は殆ど同じ値で
あり識別効果が小さい。そこで、これらの類似文字につ
いては、予め面積比を除いた縦横比と上空白比に関する
メンバシップ関数だけがパターン辞書110に格納され
ている。また、マッチング部108で第4位候補として
「S」と「s」が選ばれたが、これらの類似文字につい
ては、縦横比の差が小さいので、面積比と上空白比に関
するメンバシップ関数だけがパターン辞書110に格納
されている。
【0048】メンバシップ値算出部112では、第1位
候補及び第2位候補の各文字について、それぞれに用意
されたメンバシップ関数とパラメータ抽出部104で求
められた対応パラメータの値を用いてメンバシップ値の
合成値を求める(処理250及び処理252)。この求
め方は、メンバシップ関数が用意されていないパラメー
タを計算対象から除外すること以外は、前記実施例3と
同様である。
【0049】この例では、図8に示すように、第1位候
補の「,」、「、」及び「’」のメンバシップ値の合成
値がそれぞれ235、220及び0、第4位候補の
「s」と「S」のメンバシップ値がそれぞれ228と0
である。この場合、ソート部114では、第1位候補の
「,」と「、」を第1位候補文字と第2位候補文字にセ
ットし(処理254)、第2位候補の「9」と第3位候
補の「g」を第3位候補文字と第4位候補文字にセット
し(処理256)、第4位候補の「s」を第5位候補文
字にセットし(処理256)、第5位候補の「R」を第
5位候補文字にセットする(処理258)。第1位候補
の「’」と第4位候補の「S」は、メンバシップ値の合
成値が0であるのでリジェクトする(処理260及び処
理262)。
【0050】
【発明の効果】請求項1乃至6の発明によれば、正規化
前の文字画像の行内の相対的位置、大きさ、縦横比等の
パラメータの文字毎の分布の違いによる影響を吸収し
て、候補文字として挙がった類似文字の信頼性を的確か
つ安定に評価し、正解の確率が高い文字を上位の候補と
することができるため、認識結果の信頼性を向上するこ
とができる。
【0051】請求項2または3の発明によれば、あるパ
ラメータのメンバシップ値が0で信頼性の低い候補文字
が、他のパラメータのメンバシップ値が大きいために誤
って譲位の候補として出力されることがない。
【0052】請求項4の発明によれば、メンバシップ値
の合成値による後処理の対象を、それが必要かつ有効な
候補文字に限定することにより、後処理を効率化でき
る。
【0053】請求項5の発明によれば、候補文字となっ
た類似文字の識別に有効でないパラメータを除外してメ
ンバシップ値の合成値を求めることにより、後処理を効
率化することができるとともに、類似識別に有効でない
パラメータに関するメンバシップ関数の保存のためのメ
モリを節約できる。
【0054】請求項6の発明の方法によれば、類似文字
のパターン特徴量を文字毎に別々にパターン辞書に登録
する場合に比べ、パターン辞書のメモリ容量を減らすこ
とができ、またこれによりパターン辞書のマッチング処
理の時間を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る文字認識装置の概略構成を示す。
【図2】(a)パラメータ抽出を説明するための文字行
の例を示す。 (b)パラメータ抽出に関連した文字幅と文字高さを読
点を例に示す。
【図3】漢数字のゼロに対する縦横比、面積比及び上空
白比のメンバシップ関数の例を示す。
【図4】読点に対する縦横比、面積比及び上空白比のメ
ンバシップ関数の例を示す。
【図5】実施例3の後処理の具体例を示す。
【図6】パターン辞書の構成例を示す。
【図7】実施例4の後処理の具体例を示す。
【図8】実施例5の後処理の具体例を示す。
【符号の説明】
100 画像入力部 102 切り出し部 104 パラメータ抽出部 106 特徴抽出部 108 マッチング部 110 パターン辞書 112 メンバシップ値算出部 114 ソート部 116 出力部 118 ディスプレイ装置 120 ファイル装置 122 類似文字抽出部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−98383(JP,A) 特開 平3−147084(JP,A) 特開 平3−111983(JP,A) 特開 平2−85985(JP,A) 特開 平1−291394(JP,A) 特開 平1−114991(JP,A) 特開 昭62−117090(JP,A) 特開 昭59−231681(JP,A) 特開 平3−219385(JP,A) 特開 平3−191491(JP,A) 特開 昭64−15885(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 9/03 - 9/68 JICSTファイル(JOIS)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正規化した文字画像のパターン特徴量と
    パターン辞書とのマッチングによって候補文字を求める
    文字認識方法において、正規化前の文字画像に関する行
    内の相対的位置、大きさ、縦横比等の複数種類のパラメ
    ータの値と、候補文字に対応して予め用意されたパラメ
    ータ毎のメンバシップ関数を用いて、パラメータ毎のメ
    ンバシップ値を算出してその合成値を求め、該合成値の
    大きい候補文字の順位を上位にする後処理を行なうこと
    を特徴とする文字認識方法。
  2. 【請求項2】 後処理において、複数種類のパラメータ
    に関するメンバシップ値の一つでも0のときは、メンバ
    シップ値の合成値を0にすることを特徴とする請求項1
    記載の文字認識方法。
  3. 【請求項3】 後処理において、メンバシップ値の合成
    値が0の候補文字をリジェクトすることを特徴とする請
    求項1または2記載の文字認識方法。
  4. 【請求項4】 特定の文字のみに対してメンバシップ関
    数が用意され、メンバシップ関数が用意された候補文字
    に対してメンバシップ値の合成値による後処理を行なう
    ことを特徴とする請求項1、2または3記載の文字認識
    方法。
  5. 【請求項5】 特定の文字に対して、複数種類のパラメ
    ータの中から文字毎に選択されたパラメータに関するメ
    ンバシップ関数だけが用意され、後処理において、候補
    文字に対するメンバシップ値の合成値を求める際に該候
    補文字に対してメンバシップ関数が用意されたパラメー
    タのみを用いることを特徴とする請求項1、2、3また
    は4記載の文字認識方法。
  6. 【請求項6】 類似文字は、パターン辞書において同一
    のパターン特徴量を持つとともにパターン辞書とのマッ
    チングによって同一順位の候補として求められ、同一順
    位の候補として求められた類似文字のそれぞれについ
    て、メンバシップ値の合成値による後処理を行なうこと
    を特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の文字
    認識方法。
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