JPH0159627B2

JPH0159627B2 -

Info

Publication number: JPH0159627B2
Application number: JP57107346A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Hagita; Seiichiro Naito; Isao Masuda
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1982-06-21
Filing date: 1982-06-21
Publication date: 1989-12-19
Also published as: JPS58223884A

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 発明の属する分野の説明本発明は、文字パターンの分類処理装置、特に
光電変換によつて得られた文字パターンを２値化
した文字パターンに対し、手書き漢字のような多
字種、多様な手書き変形をもつ文字対象を効率よ
く分類するために、文字線構造に関する特徴を文
字パターンの外郭付近から抽出し、入力文字パタ
ーンを分類する文字パターンの分類装置に関する
ものである。 (2) 従来の技術の説明従来、漢字を含む文字パターンの認識装置また
は分類装置として、手書き漢字を対象として芯線
化処理を行つた文字パターンから端交点、屈曲点
等の文字の幾何学的形状を抽出し、これを用いて
各文字線の位置関係、接続関係等を表わし、これ
らの情報とすでに蓄えておいた各文字の辞書テー
ブルとの照合を行い文字パターンを認識する方式
が知られる。しかしながら、この方式では芯線化
処理によつて起こるヒゲ、ボイド等による雑音成
分が発生するため文字の幾何学的形状抽出が困難
になるばかりでなく、手書き文字変形により各文
字線の位置関係、接続関係が著しく変動し、この
変動を吸収するために膨大なデータあるいは膨大
な認識論理を準備しなければならず、効率のよい
認識システムを実現できないという欠点がある。また、手書き漢字を対象として、２値化、位置
及び大きさの正規化、平滑化を行つた文字パター
ンを水平軸及び垂直軸の２座標軸方向から観測
し、該座標軸上の各位置における該座標軸に直交
する方向の文字部を横切る文字線数を計数し、こ
の情報から特徴ベクトルパターンを作成し、すで
に蓄えておいた各文字の特徴辞書テーブルとのマ
ツチングをとり、文字パターンの分類を行う方
式、あるいは２値化、位置及び大きさの正規化、
平滑化を行つた文字パターンを粗いメツシユの矩
形領域に分割して、当該各矩形領域内に存在する
文字部に対して、水平軸及び垂直軸の２座標軸方
向から観測し、該座標軸上の各位置における該座
標軸に直交する方向の文字部を横切る文字線数を
計数し、この情報から特徴ベクトルパターンを作
成し、すでに蓄えておいた各文字の特徴辞書テー
ブルとのマツチングをとり、文字パターンの分類
を行う方式が知られる。しかしながら、これらの
文字パターン分類方式で計数時に横切る文字線数
は、字種のちがいによる文字線構造の大まかな複
雑さのちがいを区別できるものの、文字線の方向
成分と方向成分別の分布等の、より詳細な文字線
構造のちがいを表わす情報がないため、類似文字
が多く、かつ文字線の位置ずれ等の手書き変形も
多い文字対象を効率よく認識できないという欠点
があつた。従つて、上記の各方法は手書き漢字などの字種
も多く、変形の大きい文字集合には十分な認識を
行うことが期待し難い。 (3) 発明の目的本発明は、従来技術によつて２値化、位置及び
大きさの正規化、文字枠取り処理、平滑化を行つ
た文字パターンについて、文字線の方向、接続関
係、平行性等の文字線構造情報を黒点の方向寄与
度をもとにして求め、さらにこれらの情報を複数
方向から文字を走査することにより計数する装置
を提供し、多字種、多変形をもつ手書き漢字を含
む手書き文字パターンを効率よく分類することを
目的としている。 (4) 発明の構成および作用の説明以下、図面を用いて詳細に説明する。第１図は、本発明による文字パターンの分類装
置の一実施例のブロツク図である。第１図におい
て回路１は記憶回路で、はじめに２値化された手
書き文字パターンを記憶しておく回路である。装
置２は、この２値化された文字パターンを入力
し、例えば従来まで知られている重心と２次モー
メントを用いて位置及び大きさの正規化処理を行
う文字パターンの位置及び大きさの正規化処理装
置である。装置３は、装置２によつて得られたＮ
×Ｎメツシユの正規化文字パターンを入力し、手
書き文字の外郭付近で起きる文字線の極端なつき
出しに対処するため、重心を中心とする文字枠取
り枠Ｗメツシユの正方領域で文字を枠取りし、枠
外にはみ出した文字部を除去する装置である。装
置４は、装置３によつて得られた文字枠取り後の
文字パターンを入力し、文字線輪郭部分の黒点の
１メツシユの凹、凸をそれぞれうめるまたは取り
除く正規化処理装置である。装置５は、本発明の主要部をなす特徴抽出装置
で、平滑化処理を行つた文字パターンを入力し、
あらかじめ定めたＫ方向座標軸（たとえば４方向
の場合には水平方向を基準にして水平軸、＋45゜方
向軸、垂直軸、−45゜方向軸の４座標軸）から、(1)
該座標軸に直交する方向に文字を走査し、文字部
と交叉した場合、該交叉文字部の黒画素について
あらかじめ定めたＭ方向（たとえば、８方向の場
合には0゜、45゜、90゜、135゜、180゜、225゜、270、3
15゜
の８方向）に触手を伸ばし、各方向別に連結する
黒点数を計数し、該黒点の方向寄与度（特願昭56
−46659）を求める処理と、(2)該座標軸に直交す
る方向の走査で文字部とＭ（Ｍ≧２）回交叉した
場合、ｍ（２≦ｍ≦Ｍ）回目の交叉時の方向寄与
度と（ｍ−１）回目の交叉時の方向寄与度との類
似度を求める処理とを具備する特徴抽出装置であ
る。装置６は、装置５によつて割り当てられた方向
寄与度の値、及びその類似度をもとに、文字パタ
ーンを分類するための特徴テーブルを作成し、該
手段によつて作成した特徴テーブルをもとに、す
でにたくわえておいた各文字の特徴辞書テーブル
とマツチングをとり、文字パターンの分類を行う
分類装置である。装置５の具体例として、４方向座標軸（水平
軸、＋45゜方向軸、垂直軸、−45゜方向軸の４座標軸
でそれぞれ１、２、３、４の番号を付与する）か
ら、各座標軸に直交する方向に文字を走査した文
字部と交叉した場合に８方向（0°、45°、90°、
135°、180°、225°、270、315゜の８方向でそれらの
方向にそれぞれ１、２、３、４、５、６、７、８
の番号を付与する）に触手を伸ばし、方向寄与
度、及び２つの方向寄与度の類似度を求め、文字
パターンを分類する場合を例にとつて説明する。その第１の方法は以下の通りである。装置４に
よつて得られたＷ×Ｗメツシユの文字パターンを
水平軸方向を基準にして、４方向座標軸から観測
し、ｋ方向座標軸（ｋ＝１、２、３、４）上の位
置ｊ（ｋ＝１、３ではｊ＝１、２、…、Ｗ、ｋ＝
２、４ではｊ＝１、２、…、W′となる。ここで
W′＝2W）で該座標軸に直交する方向に走査し、
文字部とｍ回目に交叉した場合、該交叉時に白点
から黒点に変化した該黒点（走査開始時は直前の
画素が白点と仮定する）の方向寄与度〓_nは〓_n＝（a₁、a₂、…、a₈）_n −(1) なる８次元ベクトルで表わされる。ここで、a₁、
a₂、…、a₈はそれぞれ、８方向の方向寄与度成分
で、該黒点から８方向に触手を伸ばして各方向別
に得られる黒点連結長l_i（ｉ＝１、２、…、８）を
用いて、１例としてなる式で表わされる。このa_iには、ここで示した
ユークリツド距離以外の距離を適用することが可
能である。また、該走査時に文字部とｍ回目に交叉した場
合、該交叉時に黒点から白点に変化した該黒点の
方向寄与度〓_n′は〓_n′＝（a₁′、a₂′、…、a₈′）_n −(3) なる８次元ベクトルで表わされる。ここでa_i′
（ｉ＝１、２、…、８）は(2)式と同様に、該黒点
の８方向別の黒点連結長l_i（ｉ＝１、２、…、８）
を用いて、１例としてなる式で表わされる。さらに、該走査により文字部とＭ（Ｍ≧２）回
交叉した場合に、ｍ（２≦ｍ≦Ｍ）回目の交叉時
の方向寄与度〓_nおよび〓_n′と（ｍ−１）回目の
交叉時の方向寄与度〓_n-1およびa′_n-1との間の類
似度s_n-1,nおよびs′_n-1,nは１例として s_n-1,n＝（〓_n-1、〓_n）／‖〓_n-1‖・‖〓_n‖ −(5) s′_n-1,n＝（〓′_n-1、〓′_n）／‖〓′_n-1‖・‖〓
′_n‖−(6) なる式で表わされる。このようにして求められる〓_n、〓′_n、s_n-1,n、
s′_n-1,nのうち、たとえば、〓_n、s_n-1,nについてはｍ＝１からｍ＝m₀（１≦
m₀≦Ｍ）の範囲の値を、 a′_n、s′_n-1,nについては、ｍ＝Ｍからｍ＝Ｍ−
m₀＋１の範囲の値を選ぶことにより、ｋ方向座標軸上の位置ｊの走査によつて得られ
る特徴パターン〓kjは〓kj＝（〓₁、〓₂、…、〓_n0、s₁₂、s₂₃、…、
s_n0-1,n0、〓′_M、〓′_M-1、…、〓′_M-n0+1、s′_M-1,M、…、s′_M-n0,M-n0+1）kj
−(7) で表わされる。従つて、文字パターンの特徴ベクトル〓は〓＝（g₁₁、g₁₂、…、g_1W、g₂₁、g₂₂、…、g_2W′、
g₃₁、g₃₂、…、g_3W、g₄₁、g₄₂、…、g_4W′）
−(8) で表わされる。このようにして表わされる文字パターンの特徴
ベクトル〓の各要素を複数個まとめて、平均化し
た値を文字パターンの特徴として特徴テーブルを
作成し、公知の識別関数Ｄ（〓）を求め、文字パ
ターンを分類する。次に第２の方法は以下の通りである。前記のＷ
×Ｗメツシユの文字パターンを、水平軸方向を基
準にして、４方向座標軸から観測し、ｋ方向座標
軸（ｋ＝１、２、３、４）上の位置ｊ（ｋ＝１、
３ではｊ＝１、２、…、Ｗ、ｋ＝２、４ではｊ＝
１、２、…、W′となる。ここでW′＝2W）で該
座標軸に直交する方向に走査し、文字部とｍ回目
に交叉した場合、該交叉時に白点から黒点に変化
した該黒点（走査開始時は直前の画素が白点と仮
定する）の方向寄与度〓_nは〓_n＝（b₁、b₂、b₃、b₄）_n −(9) なる４次元ベクトルで表わされる。ここで、b₁、
b₂、b₃、b₄はそれぞれ４方向の方向寄与度成分
で、該黒点から８方向に触手を伸ばして各方向別
に得られる黒点連結長l_i（ｉ＝１、２、…、８）を
用いて、１例としてなる式で表わされる。このb_iには、ここで示した
ユークリツド距離以外の距離を適用することが可
能である。また、該走査時に文字部とｍ回目に交叉した場
合、該交叉時に黒点から白点に変化した該黒点の
方向寄与度〓′_nは〓′_n（b₁′、b₂′、b₃′、b₄′）_n −(11) なる４次元ベクトルで表わされる。ここでb₁′、
b₂′、b₃′、b₄′は、(10)式と同様に、該黒点の８方向
別の黒点連結長l_i（ｉ＝１、２、…、８）を用い
て、１例としてなる式で表わされる。さらに、該走査により文字部とＭ（Ｍ≧２）回
交叉した場合に、ｍ（２≦ｍ≦Ｍ）回目の交叉時
の方向寄与度〓_nおよび〓′_nと（ｍ−１）回目の
交叉時の方向寄与度〓_n-1および〓′_n-1との間の
類似度r_n-1,nおよびr′_n-1,nは１例として r_n-1,n＝（〓_n-1、〓_n）／‖〓_n-1‖‖〓_n‖ −(13) r′_n-1,n＝（〓′_n-1、〓′_n）／‖〓′_n-1‖‖〓′_n‖−(14) なる式で表わされる。このようにして求められる〓_n、〓′_n、r_n-1,n、
r′_n-1,nのうち、たとえば〓_n、r_n-1,nについてはｍ＝１からｍ＝m₀（１≦
m0≦Ｍ）の範囲の値を、 b′_n、r′_n-1,nについてはｍ＝Ｍからｍ＝Ｍ−_n0＋
１の範囲の値を選ぶことにより、ｋ方向座標軸上の位置ｊの走査によつて得られ
る特徴パターン〓_kjは〓_kj＝（〓₁、〓₂、…〓_n0、r₁₂、r₂₃、…、
r_n0-1,n0、〓′_M、〓′_M-1、…、〓′_M-n0+1、
r′_M-1,M、…、r′_M-n0,M-n0+1）kj −(15) で表わされる。従つて、文字パターンの特徴ベクトル〓は〓＝（〓₁₁、〓₁₂、…、〓_1W、〓₂₁、〓₂₂、…、〓
_２Ｗ′、〓₃₁、〓₃₂、…、〓_3W、〓₄₁、〓₄₂、…、
〓_4W′） −(16) で表わされる。このようにして表わされる文字パターンの特徴
ベクトル〓の各要素を複数個まとめて平均化した
値を文字パターンの特徴として特徴テーブルを作
成し、公知の識別関数Ｄ（〓）を求め文字パター
ンを分類する。第２図に、回路１、装置２、装置３、装置４の
動作例を示す。第２図Ａは回路１にはじめにたく
わえられている２値化された文字パターンの例で
ある。第２図Ｂは第２図Ａの文字パターンに対し
装置２により位置および大きさの正規化を行つた
文字パターンの例である。第２図Ｃは第２図Ｂの
文字パターンに対し、装置３により、文字枠取り
処理を行つた文字パターンの例である。第２図Ｄ
は第２図Ｃの文字パターンに対し、装置４により
平滑化を行つた文字パターンの例である。第３図は装置５の動作を説明する説明図で方向
寄与度及び２つの方向寄与度の類似度を求めるた
めに観測する４方向座標軸と各軸内の位置ｊの動
作範囲を示す。第３図の軸８−１は水平方向座標
軸、軸８−２は＋45゜方向座標軸、軸８−３は垂
直方向座標軸、軸８−４は−45゜方向座標軸を示
す。第４図は、第３図と同様に装置５の動作を説
明する説明図である。第４図Ａは水平方向座標軸上の位置ｊ＝j₀で、
座標軸に直交する方向に走査して、文字部と２回
交叉した場合を示したものである。第４図Ａの黒
点９−１及び黒点９−３の部分は、該走査により
それぞれ文字部と１回目及び２回目に交叉した場
合の白点から黒点に変化した該黒点を示し、黒点
９−２及び黒点９−４の部分は、該走査により、
それぞれ文字部と１回目及び２回目に交叉した場
合の黒点から白点に変化した該黒点を示す。第４
図Ｂは文字パターンの黒点の黒点連結長を求める
ための触手を伸ばす方向を矢印で示したものであ
る。第４図Ａの黒点９−１、黒点９−２、黒点９
−３、黒点９−４の各部分における、前記第１の
方法でｍ＝１からｍ＝２回の文字交叉の範囲で得
られる方向寄与度a₁、a₂、a₁′、a₂′および２つの
方向寄与度の類似度s₁₂、s₁₂′の１例を第１表と第
２表と第３表に示し、前記第２の方法でｍ＝１か
らｍ＝２回の文字交叉の範囲で得られる方向寄与
度〓₁、〓₂、〓₁′、〓₂′および２つの方向寄与度
の類似度r₁₂、r₁₂′を第４表と第５表と第６表に示
す。

【表】

【表】従つて、第４図Ａの水平方向座標軸上の位置ｊ
＝j₀の走査によつて得られる特徴パターンは、前
記第１の方法では〓₁j₀＝（0.902、０、０、０、０、0.265、
0.212、0.265、0.653、０、０、０、０、
0.490、0.408、0.408、0.913、０、0.960、0.185、0.148、0.148、０、
０、０、０、0.727、0.364、0.455、
0.364、０、０、０、0.886）また、前記第２の方法では〓₁j₀＝（0.902、0.265、0.212、0.265、0.653、
0.490、0.408、0.408、0.913、 0.148、0.960、0.184、0.148、0.364、
0.727、0.364、0.455、0.886）で表わされる。この〓₁j₀および〓₁j₀のベクトルの値は水平方
向座標軸の該位置ｊ＝j₀で座標軸に直交する方向
に存在する文字線の方向及び接続関係と相対位置
関係及び２つの文字線の平行性の度合を表わして
いる。前記第２の方法から求めた〓₁j₀を例にとれば、
〓₁j₀で〓₁ではb₁の値が、〓₂′ではb₂′の値が大き
いことから第４図Ａで該位置の上からの走査で
は、まずはじめに水平方向の文字線が存在し、下
からの走査では、はじめに＋45゜方向の文字線が
存在することがわかる。前記第１及び第２の方法
はこれら文字線の該走査方向の位置ずれに影響を
うけないため、手書き漢字等に起きやすいこうし
た文字変形にも安定な特徴パターンを得ることが
できるという利点をもつ。また、前記第１の方法を用いれば、端点、交叉
点、屈曲点等の詳細な幾何学的特徴も抽出できる
という利点をもつ。さらに、前記第１及び第２の方法で走査に交叉
した２つの文字線の方向寄与度の類似度を得るこ
とにより第５図Ａ，Ｂ，Ｃに示すような手書きに
よる文字線の傾き変動についても各傾き変動パタ
ーンの文字の平行性が保たれているため、これら
変形に影響を受けずに文字を分類できる。これにより、装置５に示した特徴抽出は幾何学
的特徴は着目する手書き漢字等の文字認識に有効
な手段となる。 (5) 効果の説明以上、説明したように、本発明によれば、文字
パターンを複数の座標軸方向から観測し、座標軸
上の各位置で座標軸に直交する方向の文字線の方
向寄与度及び２つの方向寄与度の類似度を計数す
るため、文字パターンの各文字線の方向、接続関
係、平行性等の文字線構造情報を簡易な手法で抽
出できるだけでなく、文字線の傾き変動、位置ず
れ等による手書き変形にも強く、多字種、多くの
手書き文字変形をもつ手書き漢字等を含む文字対
象を効率よく分類できるという利点をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による文字パターンの分類処理
装置の一実施例ブロツク図、第２図は第１図の回
路１、装置２、装置３及び装置４による処理の態
様を説明する説明図、第３図及び第４図は本発明
の主要部である装置５の特徴抽出手段を説明する
ための説明図、第５図は手書き文字の手書き変形
を説明するための説明図を示す。１は記憶回路、２は文字パターン正規化処理装
置、３は文字パターン枠取り処理装置、４は平滑
化処理装置、５は文字パターンの特徴抽出装置、
６は文字パターンの分類装置、７は文字枠取り
枠、８−１，８−２，８−３，８−４は方向寄与
度及び２つの方向寄与度の類似度を観測するため
の座標軸、９−１，９−２，９−３，９−４は文
字走査時に黒点から白点または白点から黒点に変
化する該黒点を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１２値化された文字パターンに対して文字部の
位置及び大きさについて正規化処理を行う手段
と；該手段によつて得られた文字パターンを文字
枠取り枠で枠取りする手段と；該枠取り手段によ
つて得られた文字パターンに平滑化処理を行う手
段とをそなえると共に；該平滑化処理手段によつ
て得られた文字パターンに対して、あらかじめ定
めた複数方向の座標軸について、該座標軸に直交
する方向に文字を走査し、文字部と交叉した場合
に該交叉した文字部の黒画素について、あらかじ
め定めた複数方向に触手を伸ばして各方向別に黒
画素連結長を求め、該黒画素連結長から該交叉黒
画素の方向寄与度を求める第１の手段と；該座標
軸に直交する方向への走査中に文字部と複数回交
叉した場合に該複数回の交叉のうち、ある交叉時
の文字部の方向寄与度とそれ以前に交叉した文字
部の方向寄与度との類似度を求める第２の手段
と；第１の手段と第２の手段とからの出力情報を
少なくとも利用して文字パターンを分類する手段
とを具備することを特徴とする文字パターンの分
類処理装置。