JPH05314264A - ファジィパターン認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファジィテンプレートを再設定したり、複数
のドット数密度に対応するための情報を揃えておく必要
無しに、特定のドット数に対応して生成されたファジィ
テンプレートを、異なるドット数の入力に対しても対応
できるようにすることを目的とする。 【構成】 基準ファジィテンプレートは、ドット数情報
検出部４からのドット数密度の情報によりスケーリング
処理部５でドット数密度が修正され、かつ、テンプレー
トピーク位置修正処理部６で、垂直，水平の直線部は適
合度１の領域がドット上に位置するように修正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ファジィ理論を利用
して、例えば手書き文字のように厳密な形状に限定され
ていない図形を境界のあいまいなファジィテンプレート
によって評価し分類するファジィパターン認識装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来知られているパターン認識技術の対
象は、一般に形状が厳密に規定されている図形である
が、手書き文字のように厳密な形状に限定されない図形
でも認識対象として受け入れる技術にニューラルネット
を用いる方法がある。これは、予め認識対象についての
学習をすることにより、認識結果を得るものである。し
かし、ニューラルネットワーク法は、学習という作業を
必要とし、認識すべきパターンの候補が増えるたびに再
学習が必要であること、ニューラルネットがブラックボ
ックスであることと、更に、認識対象の信号を取り込む
装置の経年変化などにより、認識すべきパターンの候補
の特徴に変化が認められた場合、それを装置の動作に反
映することが難しいことなどの欠点がある。

【０００３】一方、最近では、ファジィ理論の応用分野
の１つとしてパターン認識が考えられている。従来のフ
ァジィ理論を応用したパターン認識装置を図４に示す。
図４において、１は認識対象の画像を表す信号を入力す
る画像読み取り部、２は入力された画像信号をその画像
に対応した２値信号に変換する信号変換部、３ａは画像
認識のためのファジイ集合を規定する３次元メンバシッ
プ関数の適合度を組み合わせて境界のあいまいなファジ
ィテンプレートを形成するための情報を格納しファジィ
テンプレートを生成するファジィテンプレート生成部で
ある。

【０００４】７は信号変換部２から送られた２値信号と
ファジィテンプレート生成部３ａから送られたファジィ
テンプレートとを比較することにより、認識対象の評価
値としての確信度を算出し、更に他のファジィテンプレ
ートと比較して最も確信度の高いパターンに分類して認
識結果とする演算処理部、８はその認識結果を画面に表
示しあるいは印字するための信号として出力する出力
部、９は認識したい形状を調整し、あるいは、変更する
ために操作者が操作するキーボードと表示のためのＣＲ
Ｔとからなる入力部である。

【０００５】この装置において、画像読み取り部１は、
認識対象の画像を走査する光を発生する光源と、その光
源からの光で画像を読み取って得られた光信号を電気信
号に変える光電変換器とを含んで構成されている。信号
変換部２は、画像読み取り部１から送られた画像信号を
「０」か「１」の２値信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含
む。また、画像の大きさに対する補正を行う補正回路を
含む。例えば、画像が上下につぶれた形になっている場
合には、その形を上下に引き伸ばす操作を行う。例え
ば、手で書かれた「８」の文字を以上のように入力し、
図５（ａ）に示すようなドットイメージのデータを得
る。

【０００６】ファジィテンプレート生成部３ａには、こ
れに接続した入力部９からの入力により、認識すべき形
状を判断するために必要な１個以上の３次元メンバシッ
プ関数を設定するとともに、それらのメンバシップ関数
の組み合わせ方と適合度の拡張範囲を記憶するメモリで
構成される。このようにして形成されたファジィテンプ
レートは、認識されるべき候補の全てが記憶される。例
えば、数字の「８」を認識するためのファジィテンプレ
ートは図５（ｂ）に示すような、円上の適合度１の線と
適合度０の線などからなるあいまいな領域を持つメンバ
シップ関数を２つ組み合わせたような形状をしている。

【０００７】演算処理部７は、次の動作を実行するよう
にプログラムされたＣＰＵから構成される。信号変換部
２から送られた２値信号と、ファジィテンプレート生成
部３ａで組み合わされた３次元メンバシップ関数による
ファジィテンプレートとを照合し、両者の一致する程度
を算出する。この照合は、認識されるべき候補のすべて
の図形パターンについて行われる。そして、その一致す
る度合を確信度として、照合した形状を表す信号（形状
番号あるいは形状の名称など）と共に確信度を表す信号
を出力するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ファジィテ
ンプレートは、画像読み取り部１の１文字を形成する領
域のドット数密度に合わせるように生成する必要があ
る。従来のファジィパターン認識装置は以上のように構
成されていたので、そのためにまず、画像読み取り部１
の１文字を形成する領域のドット数密度が判らなければ
ならず、また、用途に合わせて画像読み込み部１を変更
する場合は、その度にそのドット数密度の情報を入力部
９より設定しなければならないという問題があった。ま
た、画像読み取り部１のドット数密度が、用途，目的な
どにより変化する場合、それぞれに対応するファジィテ
ンプレートを形成するための情報を揃えておかなければ
ならないという問題があった。

【０００９】以上のことによりこの発明は、ファジィテ
ンプレートを再設定したり、複数のドット数密度に対応
するための情報を揃えておく必要無しに、特定のドット
数密度に対応して生成されたファジィテンプレートを、
異なるドット数密度の入力に対しても対応できるように
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、以上のよう
な問題点を解決するために、認識対象の画像をある大き
さのドットに分割して読み取る信号入力手段と、入力さ
れた画像信号をその画像に対応した２値信号に変換する
信号変換手段と、信号入力手段の認識対象を読み取る領
域のドット数の密度情報を検出するドット数情報検出手
段と、ファジィ集合を規定する３次元メンバシップ関数
を１個以上規定し、前記３次元メンバシップ関数の適合
度を組み合わせることにより認識するパターンを分類す
るための異なる結果を導く複数の境界があいまいなファ
ジィテンプレートを複数組設定するファジィテンプレー
ト生成手段と、ドット数情報検出手段からのドット数密
度の情報によりファジィテンプレートの一定領域内の分
割ドット数を変更するスケーリング手段と、スケーリン
グ処理手段により一定領域内の分割ドット数が変更され
たファジィテンプレートの適合度が最大となるところの
位置を修正するテンプレートピーク位置修正手段と、テ
ンプレートピーク位置修正手段により修正されたファジ
ィテンプレートと前記２値信号とを比較することにより
前記画像の評価値としての確信度を算出して出力する演
算部とを備える。

【００１１】

【作用】設定されている基準ファジィテンプレートは、
信号入力手段のドット数密度に合わせて変換され、変換
によりファジィテンプレートの垂直，水平な直線で表さ
れる適合度１となるべき領域がドットとドットの間に来
てしまった場合、そのファジィテンプレートは、位置が
ずらされて適合度１となるべき領域がドットの上に来る
ように修正される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の１実施例を図を参照して説
明する。図１は、この発明の１実施例であるファジィパ
ターン認識装置を示す構成図である。図１において、３
はある一定のドット数密度で分割された領域から構成さ
れるファジィテンプレートを生成する基準ファジィテン
プレート生成部、４は画像読み取り部１の読み取る画像
の領域のドット数密度の情報を画像読み取り部１より検
出するドット数情報検出部、５はドット数情報検出部４
からのドット数情報により基準ファジィテンプレートの
ドット数密度を修正するスケーリング処理部、６はスケ
ーリング処理部５により修正されたファジィテンプレー
トの適合度が最大となる領域の位置を修正するテンプレ
ートピーク位置修正処理部であり、他は図４と同様であ
る。

【００１３】つぎに、まず、図２を参照してスケーリン
グ処理部５の動作について説明する。ここで、図２
（ａ）に示すように、基準ファジィテンプレートのドッ
ト構成をｘ_D ×ｙ_D とし、図（ｂ）に示すように、ドッ
ト数情報検出部４が画像読み取り部１から得たドット構
成がｘ_DT×ｙ_DTであるとし、かつ、ファジィテンプレー
トが数字の「３」を認識するものであるとする。このと
き、基準ファジィテンプレートは図２（ａ）に示すよう
に、適合度１（適合度最大）が通るいちばん外側のとこ
ろが、再外周より２つ目のドットを通るようになってい
る。これは、ファジィテンプレートの適合度が１以下の
部分の領域を適合度１の外側にも設定しておくためであ
る。

【００１４】したがって、基準ファジィテンプレートの
適合度１が通る領域のドット数はｘ方向ｙ方向とも、元
のドット数より３個少ない。これは、スケーリング処理
部５によりドット数密度の修正をした後でも同じことで
ある。以上のことを考慮して基準テンプレートのドット
数密度における座標ｘ₀ ，ｙ₀ と、これに対応するドッ
ト数情報検出部４からの情報によるドット数密度におけ
る座標ｘ，ｙとの関係は以下の式で表される。

【００１５】

【数１】

【００１６】したがって、基準ファジィテンプレート
は、それを表すメンバシップ関数に以下に示す式を代入
することにより、実際に必要なファジィテンプレートの
ドット構成に対応するファジィテンプレートに修正され
る。

【００１７】

【数２】

【００１８】次に、テンプレートピーク位置修正処理部
６の動作を説明する。前述のスケーリング処理部５によ
るファジィテンプレートの修正を行うと、場合によって
は、ファジィテンプレートの適合度１の領域が無くなっ
てしまうことがある。すなわち、図３に示すように、図
３（ａ）の修正前の基準ファジィテンプレートの適合度
１を示す縦の直線の部分が、図３（ｂ）に示すようにド
ット数密度の修正を行うと、その縦の直線の部分がドッ
トとドットの間に入ってしまい、適合度１の領域が無く
なってしまう。これでは、認識精度が低下するという不
具合が生じる。

【００１９】例えば、ファジィパターン認識において、
まず認識対象の理想的なパターンを生成し、その理想的
なパターンの確信度と認識対象のパターンの確信度とを
比較することによるファジィパターンの認識において
は、０．９以上の適合度が得られるように理想的なパタ
ーンを生成することが必要となるが、図３（ｂ）に示す
ような状態では適合度０．９以上のところがなく、理想
的なパターンを生成できないと言う不具合が生じてしま
う。ただし、このような不具合が認識精度に影響を及ぼ
すのは垂直な直線と水平な直線に限られる。

【００２０】以上のような不具合を解消するためには、
ファジィテンプレートを僅かにずらしてやれば良く、図
３に示す場合は、右か左に僅かに水平移動させれば良
い。垂直、水平の直線を含むファジィテンプレートの適
合度１の領域が、ドットとドットの間に入ってしまうの
は、その位置を与えるファジィテンプレートの適合度１
の領域を示す座標が整数でなく小数点下の数字を含むと
きである。したがって、この適合度１の領域を示す座標
の小数点以下を切り捨てれば、適合度１の領域をドット
上に位置させることができ、すなわち、ファジィテンプ
レートの位置を僅かにずらすことになる。例えば、図３
に示すファジィテンプレートの場合、図３（ａ）の基準
ファジィテンプレートを図３（ｂ）に示すようにドット
数密度の修正をした後、そのファジィテンプレートを以
下に示す変換式で座標変換してやれば良い。

【００２１】

【数３】 なお、（数３）において、Ａは変換前の座標を示し、
Ａ’は変換後の座標を示し、ＩＮＴ（α）はαの小数点
以下を切り捨てる変換を表す。

【００２２】また、修正が水平な直線の場合は、以下に
示す変換式で座標変換してやれば良い。

【００２３】

【数４】 なお、（数４）において、Ｂは変換前の座標を示し、
Ｂ’は変換後の座標を示す。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、信号
入力手段のドット数密度に依存しないファジィテンプレ
ートを生成でき、要求される分解能により信号入力手段
のドット数密度が変更されても、ファジィテンプレート
の再設定をする必要がないと言う効果がある。また、フ
ァジィテンプレートはドット数密度に無関係に１種類を
用意すれば良いので、ファジィテンプレートを形成する
ための情報を少なくすることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例のファジィパターン認識装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】数字の「３」を認識するためのファジィテンプ
レートの適合度１の領域を示す座標図である。

【図３】垂直と水平の直線から構成されるパターンを認
識するためのファジィテンプレートの適合度１を示す座
標図である。

【図４】従来のファジィパターン認識装置の構成を示す
ブロック図である。

【図５】手書きの数字「８」を入力した信号と数字の
「８」を認識するためのファジィテンプレートをドット
イメージで示す構成図である。

【符号の説明】

１ 画像読み取り部 ２ 信号変換部 ３ 基準ファジィテンプレート生成部 ４ ドット数情報検出部 ５ スケーリング処理部 ６ テンプレートピーク位置修正処理部 ７ 演算処理部 ８ 出力部 ９ 入力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファジィ集合を規定するメンバシップ関
   数に基づいてパターン認識を行う装置において、 認識対象の画像をある大きさのドットに分割して読み取
   る信号入力手段と、 前記画像信号をその画像に対応した２値信号に変換する
   信号変換手段と、 前記信号入力手段の前記認識対象を読み取る領域のドッ
   ト数の密度情報を検出するドット数情報検出手段と、 ファジィ集合を規定する３次元メンバシップ関数を１個
   以上規定し、前記３次元メンバシップ関数の適合度を組
   み合わせることにより認識するパターンを分類するため
   の異なる結果を導く複数の境界があいまいなファジィテ
   ンプレートを複数組設定するファジィテンプレート生成
   手段と、 前記ドット数情報検出手段からのドット数密度の情報に
   より前記ファジィテンプレートの一定領域内の分割ドッ
   ト数を変更するスケーリング手段と、 前記スケーリング処理手段により一定領域内の分割ドッ
   ト数が変更されたファジィテンプレートの適合度が最大
   となるところの位置を修正するテンプレートピーク位置
   修正手段と、 前記テンプレートピーク位置修正手段により修正された
   ファジィテンプレートと前記２値信号とを比較すること
   により前記画像の評価値としての確信度を算出して出力
   する演算部とを備えたことを特徴とするファジィパター
   ン認識装置。