JP3221488B2 - 検証機能付きオンライン文字認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オンライン文字認
識装置に関し、特に、文字の構造を相対位置により検証
するオンライン文字認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のオンライン文字認識装置
は、高精度に文字を認識するために、入力パタンと標準
パタンとの間でストロークまたは特徴点間の対応付けを
行う必要がある。この対応付けでは、手書きの変動に対
しても頑健に認識するために、筆順や画数の制約を課し
たり、標準パタンを入力パタンへの重なりが最大となる
ように適応的整形を加えたりしている。従来のオンライ
ン文字認識方法の一例が、1995年、若原徹他、ストロー
ク単位のアフィン変換を用いたオンライン手書き漢字認
識（電子情報通信学会技術報告書 PRU95-111 pp.49-54)
に記載されている。

【０００３】上記技術報告書に記載されているものを初
めとする従来の一般的なオンライン手書き文字認識方法
の例について、図１２を用いて説明する。従来の一般的
なオンライン手書き文字認識方法の例では、入力パタン
記憶部３１と、前処理部３２と、特徴抽出部３３と、特
徴点間類似度計算部３４と、対応選択部３５と、パタン
整合度計算部３６と、辞書特徴記憶部３７とを備えてい
る。

【０００４】入力パタン記憶部３１に記憶されている入
力パタンが前処理部３２に渡されると、前処理部３２
は、入力パタンの位置及び大きさを正規化した入力パタ
ンを生成し、特徴抽出部３３に渡す。

【０００５】前処理部３２から渡された入力パタンから
特徴抽出部３３によって特徴点および特徴点の端点や屈
曲点などの属性情報や筆記方向などの特徴が抽出し特徴
点類似度計算部３４に渡す。ここで、抽出される特徴は
特徴点以外にストロークに関するものでもよい。

【０００６】次に、特徴点類似度計算部３４では、特徴
抽出部３３で抽出された特徴点の特徴と辞書特徴記憶部
３７に記憶されている辞書パタンにおける特徴点の特徴
との間の類似度を計算し、計算された入力パタンと辞書
パタンとの間の特徴点間の類似度を対応点選択部３５に
渡す。

【０００７】そして、対応点選択部３５では、計算され
た類似度に基づいて、入力パタンと辞書特徴記憶部３７
に記憶されている辞書パタンとの間の特徴点の対応を決
定し、パタン整合度計算部３６に渡す。

【０００８】パタン整合度計算部３６は、対応点選択部
３５で決定した特徴点の対応を基にして、入力パタンと
辞書パタンとの整合度を計算し、整合度の高い字種のパ
タンに対応付けられて記憶されている文字コードを、文
字認識の結果として出力する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、第１の問題点は、入力パタンと辞書パタンとの間の
特徴点の対応付けにおいて、過度の対応付けによる誤認
識が生じやすいことである。その理由は、入力パタンと
辞書パタンが異なる字種である場合に、そのパタン間の
特徴点の対応付けにおいて、過度の対応付けが生じやす
いのにも関わらず、その考慮が何もなされていないから
である。図９を用いて具体的な例で説明する。図９はひ
らがな「す」の入力パタンとひらがな「ち」の辞書パタ
ンの例で、黒点がパタンの特徴点を表わし、入力パタン
の黒点近くの番号は、辞書パタンに示されている番号の
特徴点に対応したことを示している。図９の例では、対
応した特徴点とその特徴に挟まれる線分だけをみると形
状が似ており、図９のひらがな「す」のような入力パタ
ンは、ひらがな「す」の辞書パタンとの整合度よりも、
図９のひらがな「ち」の辞書パタンとの整合度が高くな
り誤認識を起こすことがある。

【００１０】第２の問題点は、過度の整合による誤認識
が生じやすいことである。その理由は、第１の問題点の
理由と同じである。

【００１１】そこで、本発明は、過度の対応付けを検証
し、過度の対応付けが起きた辞書パタンとの認識を棄却
する機能を有するオンライン文字認識装置を提供するこ
とを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の文字認識装置は、特徴点間の相対位置によ
る検証を行ってからパタン整合度の計算を行う。より具
体的には、入力パタンと辞書パタンとの間の特徴点の対
応付けが行われた後に、その対応付けが過度に行われて
いないかを対応付いた特徴点間の相対位置関係から判定
し、過度の対応付けが行われていると判定した場合には
その辞書パタンとの認識を棄却する相対位置検証部と、
辞書パタンの固有の手書き変動等で変化しない安定な特
徴点間の相対位置関係を記憶している辞書特徴記憶部と
を有する。

【００１３】すなわち、本発明においては、辞書特徴記
憶部には、記憶されている各辞書パタンにおいて、辞書
パタン毎にすべての特徴点間の相対位置について、手書
き等の変動に影響しない特徴点間の相対位置関係が記憶
されている。相対位置検証部は、入力パタンと辞書パタ
ンとの間の特徴点の対応付けが行われたのち、その対応
付けが過度に行われていないかどうかを判定するため
に、対応付いた入力パタンの特徴点間の相対位置関係と
辞書特徴記憶部に記憶されている相対位置関係との不一
致度を求め、不一致度が大きい場合にその辞書パタンと
の認識を棄却する。

【００１４】たとえば、図９に示すように、ひらがな
「ち」の辞書パタンの番号４からみた番号５の特徴点の
相対位置は、手書き等の変動に影響されずX軸に対して
右に安定に存在するといった相対位置関係を予め辞書特
徴記憶部に記憶しておく。対応点選択後に、相対位置検
証部では、対応付いた入力パタン側の番号４の特徴点か
らみた番号５の特徴点の存在位置を辞書特徴記憶部に記
憶されている相対位置関係と比較すると一致していない
ため、ひらがな「ち」の辞書パタンとの認識を棄却し
て、ひらがな「す」の入力パタンと他の辞書パタンの比
較に移行する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１を参照すると、本発明の実施の形態
は、入力パタン記憶部１１と、前処理部１２と、特徴抽
出部１３と、特徴点間類似度計算部１４と、対応選択部
１５と、相対位置検証部１６と、パタン整合度計算部１
７と、辞書特徴記憶部１８とを備えている。

【００１７】入力パタン記憶部１１は、ディジタイザ、
原稿走査読取装置などから入力された時系列信号として
の手書き文字のパタン（以下、入力パタン）を記憶す
る。

【００１８】前処理部１２は、プログラム制御によって
動作するＣＰＵ(Central Processing Unit)から構成さ
れ、入力パタン記憶部１１に記憶されている入力パタン
を受け取り、受け取った入力パタンに対して、その位置
と大きさとを正規化する。

【００１９】特徴抽出部１３は、プログラム制御によっ
て動作するＣＰＵから構成され、前処理部１２で正規化
を施された入力パタンから、端点、屈曲点等の特徴点及
びその特徴点の筆記方向などの特徴を抽出する。

【００２０】特徴点間類似度計算部１４は、プログラム
制御によって動作するＣＰＵから構成され、特徴抽出部
１６で抽出された入力パタンの特徴点と、辞書特徴記憶
部１８に記憶されている各字種の特徴点との間の類似度
を計算する。

【００２１】対応点選択部１５は、プログラム制御によ
って動作するＣＰＵから構成され、特徴点間類似度計算
部１４で計算された特徴点間の類似度を基に、整形入力
パタンの特徴点を辞書パタンの特徴点と対応付け、特徴
点の対応情報を生成する。

【００２２】相対位置検証部１６は、プログラム制御に
よって動作するＣＰＵから構成され、対応点選択部１５
で生成された対応情報を基に、辞書特徴記憶部１８に記
憶されている各字種の相対位置テーブルとの一致度を求
め、一致度に応じてその字種との認識を棄却するかを判
定する。

【００２３】パタン整合度計算部１７は、プログラム制
御に動作するＣＰＵから構成され、対応点選択部１５で
生成された特徴点の対応情報を基にして、入力パタンと
辞書特徴記憶部１８に記憶されている各字種の辞書パタ
ンとのパタン間の整合度を計算し、整合度の高い字種に
対応する文字コードを出力する。

【００２４】辞書特徴記憶部１８は、被認識対象となる
字種数分のパタン（前述の辞書パタン）、角度特徴、特
徴点、ストロークまたは特徴点の相対位置関係に関する
情報を、それに対応する文字コードに対応付けて、予め
記憶している。

【００２５】次に、図１を参照して本実施の形態の動作
について説明する。

【００２６】入力デバイスから文字認識の対象となる文
字のパタンが入力されると、その入力パタンは、入力パ
タン記憶部１１に記憶される。この入力パタンが入力パ
タン記憶部１１から前処理部１２に渡されると、前処理
部１２は、入力パタンの位置及び大きさを正規化した入
力パタンを生成し、特徴抽出部１３に渡す。

【００２７】前処理部１２から渡された入力パタンか
ら、次に、特徴抽出部１３によって端点、屈曲点の特徴
点およびその特徴点の筆記方向などの特徴が抽出され、
さらに辞書特徴記憶部１９に記憶されている特徴点との
間の類似度が、特徴点類似度計算部１４によって計算さ
れる。そして、計算された類似度に基づいて、対応点選
択部１５によって入力パタンと辞書パタンとの特徴点の
対応情報が生成され、相対位置検証部１６に渡される。

【００２８】対応点選択部１５によって生成された対応
情報から、相対位置検証部１６によって、辞書特徴記憶
部１８に記憶されている各字種の相対位置テーブルとの
一致度を求め、一致度に応じてその字種との認識を棄却
するかを判定し、棄却されなかった字種についての特徴
点の対応情報をパタン整合度計算部１７に渡す。

【００２９】そして、パタン整合度計算部１７は、対応
点選択部１５で生成された特徴点の対応情報を基にし
て、入力パタンと相対位置検証部１６で棄却されたなか
った辞書パタンとの整合度を計算し、整合度の高い字種
のパタンに対応付けられて記憶されている文字コード
を、文字認識の結果として出力する。

【００３０】以下、この実施の形態にかかるオンライン
文字認識装置の動作について、具体的な例に基づいて、
詳細に説明する。

【００３１】この例では、入力パタン記憶部１１は、1
〜S個のストローク列から構成される入力パタンを記憶
しているものとする。入力パタンに記憶されているスト
ローク列のうちの第i番目ストロークSD_iは、1〜P_i ⁰個の
ポイント列からなり数式４のように表現される。

【００３２】

【数４】 ここで、数４の式のP_i ⁽⁰⁾はi番目ストロークのポイント
数を表し、数４の式のx_i,2 ⁽⁰⁾,y_i,2 ⁽⁰⁾は第i番目ストロ
ークの第2番目ポイントのx座標,y座標を表す。

【００３３】このオンライン文字認識装置では、まず、
入力パタン記憶部１１に記憶されている入力パタンは、
前処理部１２に供給される。入力パタンが供給される
と、前処理部１２は、第1番目のストロークから順にS番
目ストロークを読み出し、各ストロークに対して、入力
パタンの原形をできるだけ保存できるような刻み閾値T
(例えば、文字を記入する際に記入領域を囲む枠サイズ
の２０分の１の値)を用いて、第１番目のポイントから
連なる第２番目のポイントまでの線分の長さD₁を求め
る。

【００３４】長さD₁が閾値Tよりも小さければ、前処理
部１２は、第２番目のポイントから連なる第３番目のポ
イントまでの線分の長さD₂を求め、D=D₁+D₂が閾値Tより
小さいかを調べる。前処理部１２は、このような操作
を、D=D₁+D₂+…+D_i≧Tとなる第i+1番目のポイントまで
上記の操作を繰り返し、i+1番目のポイントを標本化後
のポイントとして抽出し、第i+1番目のポイントを始点
として、同様に次のポイントを順次抽出して標本化す
る。なお、標本化を行った後の第i番目のストロークの
ポイント列は、数式５のように表現される。

【００３５】

【数５】 ただし、P_i ⁽¹⁾は標本化後の第i番目のストロークのポイ
ント数を表し、x_i,2 ^{(1 )},y_i,2 ⁽¹⁾は第i番目ストロークの
第2番目ポイントのx座標,y座標を表す。

【００３６】次に、前処理部１２は、入力パタンの重心
座標(G_x,G_y)を、数式６に従って求める。

【００３７】

【数６】 ここで、Sは入力パタンのストローク数を、P_i ⁽¹⁾は第i
番目ストロークのポイント数を、数６の式のx_i,j ⁽¹⁾とy
_i,j ⁽¹⁾は第i番目ストロークの第j番目のポイントの座標
をそれぞれ表す。

【００３８】次に、前処理部１２は、位置の正規化を行
うために、数式６の演算によって求められた重心(G^x,
G^y)を原点(0,0)とする座標系に、すべてのポイントの座
標を変換する。なお、このポイントの座標の変換は、数
式７に従って行われる。

【００３９】

【数７】 ここで、数式７のx_i,j ⁽¹⁾とy_i,j ⁽¹⁾は前記標本化後のポ
イントを、G_xとG_yは数式３の演算で求められた入力パタ
ンの重心を、x_i,j ⁽²⁾とy_i,j ⁽²⁾はi番目ストロークのj番
目ポイントの変換後の座標をそれぞれ表す。

【００４０】次に、前処理部１２は、大きさの正規化を
行うために、数式７の演算によって変換された後の入力
パタンを予め定めた正規化サイズに変換する。ここで
は、正規化サイズを128とする。すなわち、前処理部１
２は、原点(0,0)からのx軸およびy軸における最大の座
標値と最小の座標値を持つポイントを求める。そして、
x軸における最大のx座標値の絶対値と最小のx座標値の
絶対値とを比較し、絶対値の大きい値をx_maxとする。同
様に、y軸における最大のy座標値の絶対値と最小のy座
標値の絶対値を比較し、絶対値の大きい値をy_maxとす
る。こうして、前処理部１２は、すべてのポイントの座
標を数式８に従って変換する。

【００４１】

【数８】 ここで、128は予め定めた大きさの正規化サイズであ
り、x_i,j ⁽²⁾,y_i,j ⁽²⁾は前記位置の正規化後のi番目スト
ロークのj番目ポイントの座標であり、また、x_i,j ⁽³⁾,y
_i,j ⁽³⁾は、大きさの正規化後のi番目ストロークのj番目
ポイントの座標であり、少数第１位を四捨五入した自然
数で表される。

【００４２】以上のようにして位置および大きさの正規
化が施された入力パタン（正規化入力パタン）は、前処
理部１２から特徴抽出部１３に供給される。

【００４３】次に、特徴抽出部１３は、前処理部１２で
正規化を施された入力パタンを受け取ると、各ポイント
において次のポイントへ向かう角度特徴θ_n ⁽¹⁾を数式９
に従って求める。

【００４４】

【数９】 ただし、θ_n ⁽¹⁾は−πからπまでの値であり、x_i,j ⁽³⁾,
y_i,j ⁽³⁾は数１５の式で求められたi番目ストロークのj
番目ポイントであり、P_i ⁽³⁾はi番目ストロークのポイン
ト数である。また、nは1番目ストロークから数えられた
i番目ストロークのj番目ポイントまでのポイント番号を
示し、数式１０で求められるものである。

【００４５】

【数１０】 また、n番目ポイントの特徴A_nは数式１１に示すように
表せる。

【００４６】

【数１１】 ここで、iはn番目ポイントが属するストロークの番号で
あり、x_n ⁽⁴⁾,y_n ⁽⁴⁾はn番目ポイントの座標であり、θ_n
⁽¹⁾はn番目ポイントの筆記角度である。

【００４７】このように整形入力パタンは、N(=Σ_i ^S P_i
⁽³⁾)個の特徴点列A=(A₁,A₂,…,A_N)として表現され、特
徴点類似度計算部１４に供給される。

【００４８】特徴点類似度計算部１４では、辞書特徴記
憶部１８に記憶されているM個の辞書の特徴点列B=(B₁,B
₂,…,B_M)と整形入力パタンのN個の特徴点列A=(A₁,A₂,
…,A_N)との全ての組合せにおいて、それぞれの特徴を比
較し特徴点間の類似度を計算する。ここで、整形入力パ
タンの第i番目の特徴点をA_i=(i,x_i ⁽⁴⁾,y_i ⁽⁴⁾,θ_i ⁽¹⁾)と
表現し、辞書側の第j番目の特徴点をBj=(j,x'_j ⁽⁴⁾,y'_j
⁽⁴⁾,θ'_j ⁽¹⁾)と表現すると、整形入力パタンの第i番目
の特徴点と辞書側の第j番目の特徴点との類似度S
_i,jは、数式１２のような線形和で表現される。

【００４９】

【数１２】 ただし、d₁=(x_i ⁽⁴⁾-x'_j ⁽⁴⁾)²+(y_i ⁽⁴⁾-y'_j ⁽⁴⁾)²、d₂=|θ
_i ⁽¹⁾-θ'_j ⁽¹⁾|（ここで、|θ_i ⁽¹⁾-θ'_j ⁽¹⁾|＞πの場合
にはd₂＝２π―|θ_i ⁽¹⁾-θ'_j ⁽¹⁾|とする）とし、の場合
W₁、W₂は、それぞれ1とする。なお、この例では、f
₁(x),f₂(x)は、f₁(x)=x,f₂(x)=xとしたが、図２(a)(b)
(c)に示すような単調増加関数を用いればどのようなも
のでもよい。

【００５０】次に、特徴点類似度計算部１４は、入力パ
タンの特徴点列と辞書の特徴点列との間における全ての
特徴点の組合せにおいて、類似度を求め、図３に示すよ
うな類似度テーブルを作成する。作成されたその類似度
テーブルと入力パタンの特徴とは、特徴点類似度計算部
１４から対応点選択部１５に供給される。

【００５１】対応点選択部１５は、特徴点類似度計算部
１４から渡された類似度テーブルを基に、辞書特徴記憶
部１８に記憶されている各字種の特徴点と対応すべき入
力パタン中の特徴点を選択する。

【００５２】この対応点選択部１５の動作について、図
４〜図８を参照して詳しく説明する。図５〜図８におい
て、j(=1,2,…,M)は辞書側の特徴点番号、i(=1,2,…,N)
は入力パタンの特徴点番号を示す。辞書の特徴点の優先
順位G(=G₁,G₂,…,G_M)は、辞書特徴中の特徴点数と同数
のM個からなり、G_jは辞書の第j番目の特徴点の優先順位
を表し、設計者により予め与えられているものとする。
ここでは、連なる特徴点とのユークリッド距離が長いも
の順を優先順位としている。

【００５３】探索フラグFは、探索空間を制限するフラ
グで入力パタンの特徴点数と同数のN個の探索フラグF=
(F₁,F₂,…,F_N)からなり、０と１との２値で与えられ
る。探索フラグF_iは、入力パタンの第i番目の特徴点の
探索フラグを表し、０を示すとき選択可能な特徴点であ
ることを示す。また、１の値を示すときは、選択不可の
特徴点であることを示す。対応点番号列Cは、辞書側の
特徴点数と同数のM個の対応特徴点番号列C(=C₁,C₂,…,C
_M)からなり、C_jは辞書側の特徴点と対応する入力パタン
の特徴点の番号を示し、最終的な辞書の特徴点と入力パ
タンの特徴点との対応関係を示す。

【００５４】また、図５〜図８中の数値は、1個のスト
ロークで11個の特徴点からなる入力側と1個のストロー
クで5個の特徴点からなる辞書側の間の特徴点間類似度
の値を示している。

【００５５】以上を前提として、この例での対応点選択
部１５の処理を、図４のフローチャートを参照して説明
する。まず、対応点選択部１５は、k=1,F₁=F₂=…=F_N=0,
C₁=C ₂=…=C_M=-1と設定し、初期化を行う（ステップＳ１
１）。図５（ａ）、（ｂ）に、ステップＳ１１での優先
順位Gと、探索フラグFと、対応特徴点番号列Cの状態を
示す。

【００５６】次に、対応点選択部１５は、G_j=kなる辞書
側の第j番目の特徴点とN個の探索フラグF=(F₁,F₂,…,
F_N)で０の値を示している入力側のすべての特徴点との
間で、最も高い類似度を示す第imax番目の特徴点を対応
点と選択し、第j番目の対応点番号Cjにimaxを格納する
（ステップＳ１２）。

【００５７】図６（ａ）に、k=1の場合で、優先順位がG
_j=1なる辞書特徴中の第２番目の特徴点において、探索
フラグが０を示す入力パタンの特徴点との各類似度の中
で最大類似度の類似度81を示す第3番目の入力パタンの
特徴点が対応点と選択され、対応点番号C₂に3が格納さ
れた状態を示す。

【００５８】次に、対応点選択部１５は、ステップＳ１
２で選択された対応点番号C_jに対応する第Cj番目の探索
フラグF_imaxの値を1に変更する（ステップＳ１３）。こ
こで、図６（ｂ）に、辞書の第2番目の特徴点に対応す
る入力の第3番目の特徴点が対応点として選択され、選
択された対応点に対応する第3番目の探索フラグF₃を０
から１に変更した状態を示す。

【００５９】次に、対応点選択部１５は、kの値を１イ
ンクリメントする（ステップＳ１４）。さらに、対応点
選択部１５は、kの値が辞書の特徴点数Mより大きいか、
M以下であるかを判定する（ステップＳ１５）。kの値が
Mより大きい場合には、対応点選択部１５は、このフロ
ーチャートの処理を終了する。

【００６０】一方、kの値がM以下であるときは、対応点
選択部１５は、探索フラグF=(F₁,F₂,…,F_N)の値を調べ
る（ステップＳ１６）。探索フラグFの値がすべて１で
ある時は、対応点選択部１５は、このフローチャートの
処理を終了する。

【００６１】探索フラグFに値が１でないものが含まれ
るときは、対応点選択部１５は、G_j=kなる辞書の第j番
目と同一ストローク内で隣接する第j-1番目または第j+1
番目の特徴点が存在するとき、第j-1番目または第j+1番
目の特徴点の対応点が存在するかどうか判定する。すな
わち、s_j=s_j-1なる対応点C_j-1の値が正であるか、また
は、s_j=s_j+1なる対応点C_j+1の値が正であるかを調べる
（ステップＳ１７）。

【００６２】対応点C_j-1及びC_j+1の値がいずれも負であ
るときには、第j番目の辞書の特徴点に対する隣接特徴
点の対応点が存在しないと判定されることとなり、ステ
ップＳ１２の処理に戻る。一方、対応点C_j-1またはC_j+1
の値が正であるときには、第j番目の辞書の特徴点に対
する同一ストローク内の隣接対応点が存在したと判定さ
れ、ステップＳ１８の処理へ進む。

【００６３】ここで、図７（ａ）は、k=2の場合で、優
先順位がG_j=2なる辞書の第1番目の特徴点の対応点探索
において、同一ストローク内で隣接する第2番目の特徴
点の対応点C₂が３の正の値を示し、対応点が存在してい
ることを示している。

【００６４】ステップＳ１８では、対応点選択部１５
は、G_j=kなる辞書の第j番目の特徴点と、上記探索フラ
グF(=F₁,F₂,…,F_N)が0の値を示している入力側のすべて
の特徴点との間で、局所類似度を計算する。なお、対応
点番号C_j+1の値が正である辞書の第j番目の特徴点と入
力側の第i番目の特徴点との局所類似度は、数式１３で
与えられる。

【００６５】

【数１３】 ここで、辞書のj番目の特徴点と同一ストローク内で隣
接する特徴点の対応点番号C_j-1,C_j+1の両方が正である
とき、d₃は対応した特徴点の筆記角度の差を示してお
り、数式１４に従って求められる。また、d₄は対応した
部分の線分長の差を示しており、数式１５に従って求め
られる。

【００６６】

【数１４】

【００６７】

【数１５】 ここで、辞書のj番目の特徴点と同一ストローク内で隣
接する特徴点の対応点番号C_j-1の値が負の場合は、数式
１１と数式１２の左辺第１項は０とする。一方、辞書の
j番目の特徴点と同一ストローク内で隣接する特徴点の
対応点番号C_j+1の値が負の場合は、数式１４と数式１５
の左辺第２項は、０とする。

【００６８】また、数式１３において、pn_i,jは入力の
第i番目の特徴点と第C_j-1番目またはC_j+1の特徴点が同
一ストロークのとき定数値Eを表し、定数値Eは、異なる
ストロークのとき０の値を表す。また、W₃,W₄はともに
１とし、Eは５０とする。なお、この例では、f₃(x),f
₄(x)は、f₃(x)=x,f₄(x)=xとしたが、図２(a)(b)(c)に示
されるような単調増加関数であればどのようなものでも
よい。

【００６９】次に、対応点選択部１５は、ステップＳ１
８で求めた局所類似度の中から最も高い値を示す入力の
第imax'番目の特徴点を、G_j=kなる辞書の第j番目の特徴
点の対応点とし、第j番目の対応点番号C_jにimax'を格納
する（ステップＳ１９）。図７（ａ）に、k=2の場合
で、優先順位がG_j=2なる辞書の第1番目の特徴点と入力
パタンの特徴点との局所類似度において、局所類似度が
最大であるi=1番目の特徴点が対応点として選択され
て、対応点番号C₁に1が格納された状態を示す。

【００７０】さらに、対応点選択部１５は、対応点番号
C_jからC_j+1まで間の探索フラグF_r(ただし、r=C_j+1)から
F_imax'までの中で０の値を示している探索フラグを１に
し（ステップＳ２０）、ステップＳ１４の処理に戻る。
なお、図７（ｂ）に、k=2の場合で、優先順位がG_j=2な
る辞書の1番目の特徴点において、対応する入力の1番目
の特徴点が選択されたので、探索フラグF₁,F₂の値が０
から１に変更した状態を示す。

【００７１】対応点選択部１５が、上記の各ステップの
処理を行い、図４のフローチャートの処理を終了する
と、類似度テーブルと対応点番号列C(=C₁,C₂,…,C_M)
は、対応点選択部１５から相対位置検証部１６へと供給
される。ここで、図８（ａ）、（ｂ）は、相対位置検証
部１６へ供給される。相対位置検証部１６は、対応点選
択部１５から渡された対応点番号列C(=C₁,C₂,…,C_M)を
基に、辞書特徴記憶部１８に記憶されている各辞書パタ
ンの相対位置関係を表現した相対位置テーブルと不一致
度を求め、不一致度が大きい辞書パタンとの認識を棄却
する。

【００７２】この相対位置検証部１６の動作について、
図９、図１０を参照して詳細に説明する。図９は、ひら
がなの「す」の入力パタンとひらがな「ち」の辞書パタ
ンとの対応点選択部１５により対応点が選択されたよう
すを示している。図９中の黒点が特徴点を示し、入力パ
タンの特徴点の近くの番号は、辞書パタンの特徴点の番
号と対応した点を示している。

【００７３】図１０は、辞書特徴記憶部１８に記憶され
ている辞書パタンの相対位置関係を表現した相対位置テ
ーブルで、図９の辞書パタンの相対位置を表わしている
例である。

【００７４】図１０の縦方向と横方向の番号は図９中の
辞書パタンの特徴点番号を表わし、各桝目は縦方向の番
号の特徴点（以下、着目特徴点）からみた横方向の番号
の特徴点（以下、観測特徴点）との比較すべき相対位置
関係を記述している。図１０中の記号Ｘ＋はＸ軸方向に
おいて、着目特徴点からみた観測特徴点が正の方向（図
９中では右方向）に存在していることを示し、記号Ｘ―
はＸ軸方向において、着目特徴点からみた観測特徴点が
負の方向（図９中では左方向）に存在していることを示
し、記号Ｙ＋はＹ軸方向において、着目特徴点からみた
観測特徴点が正方向（図９中では上方向）に存在してい
ることを示し、記号Ｙ−はＹ軸方向において、着目特徴
点からみた観測特徴点が負方向（図９中では下方向）に
存在していることを示し、Ｍ１は着目特徴点からみて観
測特徴点が、Ｘ軸方向において正方向に存在し、かつＹ
軸方向において正方向に存在していることを示し、Ｍ２
は着目特徴点からみて観測特徴点が、Ｘ軸方向において
正方向に存在し、かつＹ軸方向において負方向に存在し
ていることを示し、Ｍ３は着目特徴点からみて観測特徴
点が、Ｘ軸方向において負方向に存在し、かつＹ軸方向
において正方向に存在していることを示し、Ｍ４は着目
特徴点からみて観測特徴点が、Ｘ軸方向において負方向
に存在し、かつＹ軸方向において負方向に存在している
ことを示す。図１０中の空白の桝目は、着目特徴点から
みて観測特徴点の存在位置が不安定であることを示す。

【００７５】この相対位置テーブルは、予め辞書パタン
毎にすべての特徴点間の相対位置について、手書き等の
変動が生じてもその相対位置関係が変化しない特徴点間
を記号Ｘ＋、Ｘ−、Ｙ＋、Ｙ−、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ
４に分けて記述しておく。

【００７６】相対位置検証部１６は、対応点選択部１５
から渡された対応点番号列C(=C₁,C₂,…,C_M)を基に、辞
書特徴記憶部１８に記憶されている各辞書パタンの相対
位置テーブルに記述されているすべての特徴点間の相対
位置関係と一致しているかどうかを調べる。相対位置関
係が一致しない特徴点間一つにつき不一致度ＮＲに１を
加える。不一致度ＮＲが、不一致度に対する閾値Ｔ
₂ （例えば、１以上でなるべく小さい値）以上になった
場合に、その辞書パタンとの認識を棄却する。本実施例
では、Ｔ₂＝１とする。

【００７７】図９の例では、辞書パタンの番号４の特徴
点からみた番号５の特徴点の相対位置関係は、図１０の
相対位置テーブルを参照すると記号Ｘ＋が記してあるの
で、番号４の特徴点からみた番号５の特徴点はＸ軸に対
して正方向（図９中では右方向）に存在していることを
示している。図９中において、辞書パタンの番号４と番
号５の特徴点に対応した入力パタンの特徴点の相対位置
関係は、入力パタンの番号４の特徴点からみて番号５の
特徴点はＸ軸方向において負の方向に存在しているた
め、辞書パタンの番号４と番号５の特徴点に対応した入
力パタンの番号４と番号５の特徴点の相対位置関係は、
図１０の相対位置テーブルの記述と一致していないので
不一致度ＮＲに１が加えられる。不一致度ＮＲが不一致
度に対する閾値Ｔ２＝１以上であるため、ひらがな
「す」の入力パタンはひらがな「ち」の辞書パタンとの
認識が棄却される。

【００７８】相対位置検証部１６で棄却されなかった辞
書パタンについては、パタン整合度計算部１７へ渡され
る。ここで、図８（ａ）、（ｂ）に、パタン整合度計算
部１７へと供給される、k=5における辞書の特徴点と入
力の特徴点の対応情報と、探索フラグFと、対応点番号
列Cの状態を示す。

【００７９】パタン整合度計算部１７は、類似度テーブ
ルと対応点番号列C(=C₁,C₂,…,C_M)が対応点選択部１８
から渡されると、辞書特徴記憶部１８中の各字種のパタ
ンと整形入力のパタンとの間のパタン間の整合度Rを計
算する。ここで、パタン間の整合度Rは数式１６に従っ
て計算される。

【００８０】

【数１６】 ここで、r=C_j、Hは辞書のストローク数を示し、hは余剰
ストローク数(入力のストローク内の各特徴点に対応す
る探索フラグがすべて０であるストローク数)を、Mは辞
書の特徴点数を、Nは入力の特徴点数を、uは入力の未対
応特徴点数(0の値を示す探索フラグF(=F₁,F₂,…,F_n)数)
を示す。

【００８１】そして、パタン整合度計算部１７は、整形
入力パタンと辞書特徴記憶部１８に記憶されている各字
種との間でパタンの整合度を求め、求めた整合度のうち
で最大の整合度を示す字種に対応する文字コードを出力
する。

【００８２】以上説明したように、この実施の形態にか
かるオンライン文字認識装置では、対応点選択部１５で
選択された対応点と、辞書特徴記憶部１８に記憶されて
いる各辞書パタンの相対位置関係との不一致度を求め
る。そして、不一致が大きい辞書パタンとの認識を棄却
することにより、過度の対応付けが生じる入力パタンと
異なる字種と認識を避けられるとともに、過度のマッチ
ングによる誤認識を避けられる。

【００８３】次に、辞書特徴記憶部１８に記憶される各
辞書パタンの相対位置テーブルの作成方法について図１
１を用いて説明する。

【００８４】図１１の入力パタン記憶部２１から対応点
選択部２５までは上記の実施の形態の具体例で示したも
と同様であるので説明は省略する。また、辞書特徴記憶
部２７は、上記の実施の形態とは異なり、１つの辞書パ
タンのみが記憶されている。

【００８５】また、相対位置テーブルの作成前に予め辞
書特徴記憶部２７に記憶されている辞書パタンと同じ字
種のサンプルパタンをｍ個用意する。このサンプルパタ
ン数は多いほどよく、さまざまなバリエーションをもつ
パタンを用意することが望ましい。

【００８６】相対位置選択部２６は、対応点選択部２５
で作成された辞書特徴記憶部２７に記憶されている辞書
パタンとの間の特徴点の対応情報を基に、安定度計算手
段Ｓ２１において、辞書パタンのすべての特徴点の組み
合わせについて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の相対位置と
安定度を計算する。相対位置登録手段Ｓ２２では、安定
度計算手段Ｓ２１で計算された辞書パタンのすべての特
徴点間の相対位置の安定度にもとづいて、相対位置関係
の情報を相対位置テーブルに登録する。

【００８７】相対位置選択部２６の具体例ついて説明す
る。まず、安定度計算手段Ｓ２１では、ｍ個のサンプル
パタンより辞書パタンの第ｉ番目特徴点と第ｊ番目特徴
点のＸ軸方向の安定度Ｘ（ｉ,ｊ）およびＹ軸方向の安
定度Ｙ（ｉ,ｊ）を数１７に従って求める。

【００８８】

【数１７】 ここで、Ｐｘは辞書パタンのｉ番目特徴点のｘ座標から
ｊ番目特徴点のｘ座標を引いたとき正の値である数を示
し、Ｎｘは辞書パタンのｉ番目特徴点のｘ座標からｊ番
目特徴点のｘ座標を引いたとき負の値である数を示し、
Ｐｙは辞書パタンのｉ番目特徴点のｙ座標からｊ番目特
徴点のｙ座標を引いたとき正の値である数を示し、Ｎｙ
は辞書パタンのｉ番目特徴点のｙ座標からｊ番目特徴点
のｙ座標を引いたとき負の値である数を示す。

【００８９】次に、相対位置登録手段Ｓ２２では、安定
度計算部Ｓ２１で求められた辞書パタンのすべての特徴
点間の安定度Ｘ（ｉ,ｊ）とＹ（ｉ,ｊ）を基に、以下に
示すの９通りの情報として、すべての特徴点間について
相対位置テーブルに登録する。Ｘ（ｉ,ｊ）が１．０で
かつＹ（ｉ,ｊ）が１．０および−１．０でない場合、
辞書パタンのｉ番目特徴点からみたｊ番目特徴点は、Ｘ
軸方向において正の方向に存在している情報（図１０中
の記号Ｘ＋）を相対位置テーブルに登録する。

【００９０】Ｘ（ｉ,ｊ）が−１．０でかつＹ（ｉ,ｊ）
が１．０および−１．０でない場合、辞書パタンのｉ番
目特徴点からみたｊ番目特徴点は、Ｘ軸方向において負
の方向に存在している情報（図１０中の記号Ｘ−）を相
対位置テーブルに登録する。

【００９１】Ｙ（ｉ,ｊ）が１．０でかつＸ（ｉ,ｊ）が
１．０および−１．０でない場合、辞書パタンのｉ番目
特徴点からみたｊ番目特徴点は、Ｙ軸方向において正の
方向に存在している情報（図１０中の記号Ｙ＋）を相対
位置テーブルに登録する。

【００９２】Ｙ（ｉ,ｊ）が−１．０でかつＸ（ｉ,ｊ）
が１．０および−１．０でない場合、辞書パタンのｉ番
目特徴点からみたｊ番目特徴点は、Ｙ軸方向において負
の方向に存在している情報（図１０中の記号Ｙ−）を相
対位置テーブルに登録する。

【００９３】Ｘ（ｉ,ｊ）が１．０でかつＹ（ｉ,ｊ）が
１．０場合、辞書パタンのｉ番目特徴点からみたｊ番目
特徴点は、Ｘ軸方向において正の方向に存在し、かつＹ
軸方向において正の方向に存在している情報（図１０中
の記号Ｍ１）を相対位置テーブルに登録する。

【００９４】Ｘ（ｉ,ｊ）が１．０でかつＹ（ｉ,ｊ）が
−１．０場合、辞書パタンのｉ番目特徴点からみたｊ番
目特徴点は、Ｘ軸方向において正の方向に存在し、かつ
Ｙ軸方向において負の方向に存在している情報（図１０
中の記号Ｍ２）を相対位置テーブルに登録する。

【００９５】Ｘ（ｉ,ｊ）が−１．０でかつＹ（ｉ,ｊ）
が１．０場合、辞書パタンのｉ番目特徴点からみたｊ番
目特徴点は、Ｘ軸方向において負の方向に存在し、かつ
Ｙ軸方向において正の方向に存在している情報（図１０
中の記号Ｍ３）を相対位置テーブルに登録する。

【００９６】Ｘ（ｉ,ｊ）が−１．０でかつＹ（ｉ,ｊ）
が−１．０場合、辞書パタンのｉ番目特徴点からみたｊ
番目特徴点は、Ｘ軸方向において負の方向に存在し、か
つＹ軸方向において負の方向に存在している情報（図１
０中の記号Ｍ４）を相対位置テーブルに登録する。Ｘ
（ｉ,ｊ）が１．０および−１．０なくかつＹ（ｉ,ｊ）
が１．０および−１．０でない場合、辞書パタンのｉ番
目特徴点からみたｊ番目特徴点は、Ｘ軸方向およびＹ軸
方向において不安定に存在している情報（図１０中の空
白）を相対位置テーブルに登録する。

【００９７】このようにして１辞書パタン当たりの相対
位置テーブルが作成できる。これを図１の辞書特徴記憶
部１８に登録されている認識対象のパタンすべてについ
て相対位置テーブルについて作成し、辞書特徴記憶部１
８に記憶する。

【００９８】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、入力パタ
ンと辞書パタンとのパタン整合度を計算する前に相対位
置検証を行うことで、過度の対応付けおよび過度のマッ
チングを回避でき、高精度に文字認識が行える。その理
由は、入力パタンと辞書パタンとの間で特徴点の対応付
けを行ったあとに、対応付いた特徴点から辞書に記憶さ
れている手書き変動等に影響されない特徴点間の相対位
置関係と不一致度を求め、不一致度が大きい場合にその
辞書パタンとの認識を棄却するためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のかかるオンライン文字認
識の機能のブロック図である。

【図２】特徴点類似度の計算に適用可能な単調増加関数
の例である。

【図３】特徴点類似度計算部によって作成される類似度
テーブルの例を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態において、対応点選択部が
実行する処理を具体的に示すフローチャートである。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ対応点番号列と探
索フラグの状態の例を示す図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ対応点番号列と探
索フラグの状態の例を示す図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ対応点番号列と探
索フラグの状態の例を示す図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ対応点番号列と探
索フラグの状態の例を示す図である。

【図９】辞書パタンと対応点選択部が実行した後の入力
パタンの例である。

【図１０】図９中の辞書パタンにおける相対位置テーブ
ルの例である。

【図１１】相対位置テーブル作成におけるブロック図で
ある。

【図１２】従来の一般的なオンライン文字認識の機能の
ブロック図である。

【符号の説明】

１１入力パタン記憶部 １２前処理部 １３特徴抽出部 １４特徴点間類似度計算部 １５対応点選択部 １６相対位置検証部 １７パタン整合度計算部 １８辞書特徴記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−161059（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−164183（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−336686（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−217981（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−128680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−138171（ＪＰ，Ａ) 「電子通信学会論文誌」Ｖｏｌ．Ｊ68 −Ｄ Ｎｏ．12 ｐ．2107−2115 （1985）石井康夫”オンライン手書き漢 字におけるストローク代表点の相対位置 関係の安定性" (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 9/46 - 9/62 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 文字パターンを辞書パターンとして記憶
   する辞書特徴記憶部と、 入力された文字パターンを入力パターンとして記憶する
   入力パターン記憶部と、 前記入力パターンの位置及び大きさを正規化する前処理
   部と、 前記前処理部の出力に基いて前記入力パターンの特徴を
   抽出する特徴抽出部と、 前記入力パターンの特徴と前記辞書パターンとの類似度
   を計算する特徴点類似度計算部と、 前記計算の結果に基づいて前記入力パターンと前記辞書
   パターンとの対応を決定する対応点選択部と、 前記対応の結果に基いて入力パターンと辞書パターンと
   の整合度を計算し、前記整合度に基いて前記辞書パター
   ンに割り当てられた文字コードを出力するパターン整合
   度計算部とを含むオンライン文字認識装置であって、 前記オンライン文字認識装置は、更に、相対位置検証部
   を備え、 前記相対位置検証部は、前記対応の結果に基づいて前記
   入力パターンと前記辞書パターンとの一致度を計算し
   て、前記一致度が所定値未満である時は、前記辞書パタ
   ーンを棄却し、 前記パターン整合度計算部は、前記棄却されなかった辞
   書パターンについて、前記整合度を計算し、 前記辞書パターンが含む２以上の特徴点に対し、ｉ番目
   特徴点とｊ番目特徴点との間の安定度を計算し、前記安
   定度に基いて前記ｉ番目特徴点と前記ｊ番目特徴点との
   間の相対位置情報を生成し、前記相対位置情報を前記辞
   書特徴記憶部に格納し、 前記入力パターンが含む２以上の特徴点に対し、ｐ番目
   特徴点とｑ番目特徴点との間の相対位置情報を生成し、 前記辞書パターン及び前記入力パターンの位置情報に基
   いて、前記一致度を計算し、 前記辞書パターンの位置情報は、一つの着目特徴点から
   みた他の観測特徴点との相対位置関係を記述する情報で
   あって、 Ｘ軸方向において、着目特徴点からみた観測特徴点が正
   の方向に存在しているときＸ＋とし、 Ｘ軸方向において、着目特徴点からみた観測特徴点が負
   の方向に存在しているときＸ−とし、 Ｙ軸方向において、着目特徴点からみた観測特徴点が正
   方向に存在しているときＹ＋とし、 Ｙ軸方向において、着目特徴点からみた観測特徴点が負
   方向（図９中では下方向）に存在しているときＹ−と
   し、 着目特徴点からみて観測特徴点が、Ｘ軸方向において正
   方向に存在し、かつＹ軸方向において正方向に存在して
   いるときＭ１とし、 Ｍ２は着目特徴点からみて観測特徴点が、Ｘ軸方向にお
   いて正方向に存在し、かつＹ軸方向において負方向に存
   在しているときＭ２とし、 着目特徴点からみて観測特徴点が、Ｘ軸方向において負
   方向に存在し、かつＹ軸方向において正方向に存在して
   いるときＭ３とし、 着目特徴点からみて観測特徴点が、Ｘ軸方向において負
   方向に存在し、かつＹ軸方向において負方向に存在して
   いるときＭ４とし、 着目特徴点からみて観測特徴点の存在位置が不安定であ
   るとき、位置情報を付与しないこととし、 前記入力パターンの位置情報は、前記Ｘ＋、Ｘ−、Ｙ
   ＋、Ｙ−、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４で記述することを特
   徴とするオンライン文字認識装置。