JPH05506115A - 垂直方向にセグメント化されたキャラクタのデスキューイング、ろ波及び認識のための相関マスキング処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 垂直方向にセグメント化されたキャラクタのデヌ牛ユーイングろ波及び認識のｔ ζめの相関マスキング処理元型の背量 挾血云野 本発明は　垂直方向にセグメント化されたキャラクタを認識する光学式文字認識 装置に関する。

貨−探術 垂直方向にセグメント化されたキャラクタは、肉眼で読み取り可能であると共に 、機械的に読み取り可能なシンボルを必要とする　例えば銀行小切手のような書 類上に印刷される。一つのキャラクタにおいて、垂直方向のセグメントは、その キャラクタが肉眼で読み取り可能となるように、特定シンボルの輪郭に一致させ る。一方、そのキャラクタにおいて　垂直方向に異なるセグメント間で水平方向 に異なる間隔のパターンは特定のシンボルを固有に定めるので　キャラクタは機 械的に読み取り可能なものとなる。この考えは、ファイセル（Ｆｅｉ＋５ｅｌｌ 他に対する米国特許第３．３０９．６６７号、及びルイエール（Ｌ’ｈｉｌｌｉ ｅｒｌに対する米国特許第３．６８８．９５５号に開示されている。

ハンチエフ）　（Ｈａｏｃｈｅ１１１他に対する米国特許第３，５３９，９８９ 号、及びラフエベールズ（Ｌａｔｅマｅｒｓ）他に対する米国特許第４．０５３ ．７３７号に開示されているように　周知の技術では、文書から垂直方向にセグ メント化されたキャラクタを読み込むために、ピーク検出を採用している１文書 イメージ・データは狭い垂直方向の窓により水平方向に走査され、窓におけるビ クセル密度が寥の水平方向位置の関数としてプロットされる。プロットにおける ピークはピーク検出器により位置決めされ　ピーク間のスペースのパターンは既 知シンボルのパターンと比較される。この技術の一つの利点は　垂直窓の狭さが 文書上に印刷された垂直方向のセグメントの厚さにおける変動からの影響を最小 化させることである。

一つの問題は、文書そのものがスキニーを持ったり、又は湾曲して印刷されたた めに、垂直方向にセグメント化されたキャラクタのイメージがそのイメージの平 面上で歪められたり、又は回転されることがあるということにある。スキューを 持ったイメージは垂直方向にセグメント化されたキャラクタの認識を妨げること がある。特に、スキニーの角度が増加するに従って４　ピーク検出器により検出 されるピークが拡散又は幅広となる。更に、このことはピーク間の距離を測定し て既知のシンボルのパターンと一致するパターンを形成できるようにする精度を 低下させる。更にスキューの角度が増加するに従い、ある点でピークが広げられ 、かつ低いものとなるので　ピーク間の距離を確実に測定できず、従って与えら れたキャラクタにおける間隔）＜ターンを正確に定められず、キャラクタを互い に区別することができない。

従って、本発明の目的は、スキニーが存在しても信頼性を低下させることなく垂 直方向にセグメント化されたキャラクタを識別することにある。

発男Ω開示 垂直方向にセグメント化されたキャラクタは、光学式文字認識のために、短い空 間周波数を有する平行な複数の垂直ラインからなるマスクによる畳み込みにより 前処理される。セグメント化された各キャラクタに対するマスクの水平方向アラ イメントは、最大相互相関が得られるまで調整される１次いで、マスクとキャラ クタ・イメージの積が形成される。マスクの各垂直ラインに沿った積イメージに おける「オン」画素数のヒストグラムは、このような既知シンボルのヒストグラ ムのライブラリと比較され、最良の一致によりキャラクタ・イメージにより表わ されているシンボルを識別する。

好ましい実施例において、マスクにおける垂直ラインの間隔は１画素であるがい ずれの場合であっても垂直方向にセグメント化されたキャラクタのうちの種々の キャラクタのパターンに採用された、あり得る全ての画素間隔の共通約数でなけ ればならない、好ましい実施例において、マスクにおける垂直ラインの厚さは１ 画素であるが　垂直方向のセグメントの厚さが多数画素である場合に、厚さを更 に厚くすることができる。

最大相互相関点においてマスクを水平方向に位置決めすることの利点は、キャラ クタが未知量のスキューを持っていてもキャラクタにおける垂直方向のセグメン トを対応する垂直マスク　ラインのキャラクタ上に中心付けることである。マス ク・イメージとキャラクタ　イメージとの積をめる利点は、キャラクタにおいて 垂直方向のセグメントの厚さの変動を結果として得られる積イメージから除去さ れることにある。垂直マスク　ラインに沿って「オン」画素のヒストグラムを計 算することの利点は、キャラクタ・イメージにスキューが存在していても、異な るキャラクタの間隔パターン間の区別を確実にすることにである。このことは　 複数の垂直マスク・ラインがそれぞれ１垂直キヤラクタ・セグメント以上と交差 するものであっても成立する。

２血の間車ｌ認朋 添付する図を参照して本発明を以下で詳細に説明する。

第１図は機械により読み取り可能　かつ肉眼により読み取り可能な垂直方向にセ グメント化された従来技術のキャラクタであって　本発明を含む装置により読み 出されるべきキャラクタの例示的文書イメージを示す図であり第２図は本発明を 含み　第１図のキャラクタを読み出すシステムのブロック図であり 第３図は第１図のイメージから垂直方向にセグメント化されたキャラクタと、垂 直方向に配列されたマスクとについて第２図のシステムにより実行される畳み込 みを示す図であり。

第４図は第３図の畳み込みの積の図であり、第５図は第４図の積の「オン」画素 のヒストグラムを示す図であり、第６図は第５図に対応する図であり　第５図の ヒストグラムから構築された二進数の符号ワードを示す図である。

杢光叫の去施倒 第１図を参照すると　ファイセル（Ｆｅ＋５ｅｌｌ他に対する米国特許第３．３ ０９，６６７号に開示されている型式の垂直方向にセグメント化されたキャラク タは　それぞれ肉眼により読み取り可能なシンボルの内輪郭と外輪郭との間に位 置する垂直方向に平行なセグメントを構成する１例えば、数字の「６」は文書イ メージ１００内で垂直方向のセグメン）ｌｏｏａ、１００ｂ、１００ｃ・・によ り表わされ　各セグメントの終端は数字の「６」の内輪郭及び外輪郭に接してい る。このように　各セグメントの長さはキャラクタを肉眼により読み取り得るよ うに選択されている。隣接するセグメント間で水平方向に測定される間隔は異な っており　各シンボルに固有な線形のシーケンス即ち間隔のパターンを定めてい る。従って、数字の「６」の場合に、第１対のセグメント１００ａ、１００ｂ間 の間隔は、第２対のセグメン）１００ｂと　１０００との間の間隔より広く、一 方策３対のセグメン）１００ｃと、１００ｄとの間の間隔は前記２つのものより 太きい０間隔パターンは容易に確認され、これを簡単な装置により一組の２知の パターンと合せられる。従って、隣接するセグメントの各対間における間隔はキ ャラクタを機械により読み取り得るように選択される。

本発明により第１図のキャラクタを読み取るシステムを第２図に示す、スキャナ １０１は第１図に示す型式のキャラクタの文書を走査し、文書イメージを発生す る。この文書イメージは、好ましくは　画素が垂直な列及び水平な行に編成され た二進数のデータ　ブロックであって、その文書イメージにおいて各二進ビット が２値トーン画素を表わしている。相関器１０２は、スキャナ１０１からの文書 イメージと、第２図のメモリ１０４に記憶され、第３図に示す平行な垂直ライン を除外してなるマスク　イメージ３００との積を計算する。マスク・イメージ３ ００は　好ましくは　画素が垂直な列及び水平な行に編成された他の二進数のデ ータ・ブロックであって、各二進ビットがこのマスク　イメージ３００における 画素を表わしている。

第３図に示すように、マスク・イメージ３００における各垂直マスク・ライン３ ００ａ、３００ｂ、３００Ｃ−・は、厚さが１イメ一ジ画素である。垂直マスク ・ライン３００ａ、３００ｂ、３００ｃ・・は　全で第１図のキャラクタにおい て隣接する垂直方向のセグメント間の最小インターバルに等しい距離ｄにより均 一に隔てられている。その代りに、マスク　インターバルｄは、第１図に対応し 。

セグメント化された全てのキャラクタ・セットに採用された異なる全てのインタ ーバルＡ、Ｂ、Ｃ・−の共通除数でもよい、更に、他の実施例として、垂直マス ク・ライン３００ａ、３００ｂ、３００Ｃ・・の輻は、第１図のキャラクタの各 垂直方向におけるセグメントの厚さＴが多数のイメージ画素である場合に　１イ メ一ン画素より大きくてもよい。

文書イメージ１００とマスク　イメージ３００との積を有効にするためには、ま ず文書イメージ１００に対してマスク　イメージ３００の正しい水平位置を見出 す必要がある。垂直セグメントがマスク　ラインに対して一平行でなく一スキュ ーを持っていても、正しい水平位置は各垂直セグメント１００ａ、１０１００ｂ １００が垂直マスク　ライン３００ａ、３００ｂ、３００ｃｍのうちで対応する 一つに中心付けされたものである。スキューを持った垂直セグメントが垂直マス ク　ライン上に中心付けられることを第３図に、屯線により示す、マスク・イメ ージ３００のこの正しい水平位置を見出すために、相関器１０２はマスク　イメ ージ３００を増分ステップにより文書イメージ１００上を水平方向に移動させ各 ステップにおいて文書イメージ１００とマスク　イメージ３００との画素毎の積 を計算する０文書イメージ１００に対するマスク　イメージ３００の移動方向は 、特に文書イメージ１００が第３図に示すようにスキューを持っているときは文 書イメージ１００における水平画素行の方向と平行であってはならないことに注 意すべきである。好ましくは、各増分ステップの長さは、垂直マスク・ライン間 の距離ｄの一部分である。

このようにして、相関器１０２により発生した積イメージ４００の例を第４図に 示す、第４図の積イメージ４００は　文書イメージ１００における各画素の二進 値をマスク−イメージ３００において対応する画素と掛算することにより、発生 したものである。従って　積イメージ４００は垂直マスク・ライン３００ａ３０ ０ｂ、３００Ｃ・の画素位置に沿って配置された「オン」画素を有する。第４図 の積イメージ４００は文書イメージ１００に対するマスク・イメージ３００の「 正しい」水平位置に一致して対応しており　文書イメージ１００において各垂直 キャラクタ　セグメント１００ａ、１００ｂ・・は対応する垂直マスク　ライン ３００ａ、３００ｂ　上に中心付けられている。しかし、この点において文書イ メージ１００の正しい水平位置は達成され得るとは限らないことを理解すべきで ある。

マスク　イメージ３００の各増分ステップにおいて相関器＋０２が発生する各積 イメージ４００のために、加算器１０３はマスク　イメージの各垂直マスクライ ン３００ａ、３００ｂ、３００ｃに沿い「オン」画素の数の総和を計算する。

相関器１０２が文書イメージ１００上のマスク　イメージ３００を増分的にステ ップするに従って　プロセッサ１０５は各増分ステップにより加算器１０３が計 算した全垂直マスク　ライン３００ａ、３００ｂ　についての総和を対応するメ モリ　ビンに格納して、各増分ステップについて第５図に示すようなヒストグラ ムを形成する。プロセンサ１０５は、垂直キャラクタ・セグメン）１００ｃと１ ００ｄとの間で少なくとも最長のインターバルＣ（第３図）を覆う多数の増分ス テップを完了した後に、格納した総和を調べ　どの増分ステップにおいて加算器 １０３が最大の総和を発生したかを判断する。加算器１０３が最大の総和を発生 した増分ステップは１文書イメージ１０ｏの「正しい」水平位ｌてあり、そこで は各垂直キャラクタ　セグメントが、第３図に示すように、垂直マスク・ライン のうちの対応する一つの上に中心付けられている。

このようにして、プロセッサ１０５は、「正しい」水平位置を識別すると直ちに 、乗算器１０６に指令して、スキャナから受け取る文書イメージ１００に対して 正しい増分ステップでメモリ１０４からのマスク　イメージ３００を配置させか つイメージを互いに掛算させて第４図の積イメージを発生させ１次いでこれをメ モリ１０７に記憶させる。加算器１０８は第４図の積イメージから第５図のヒス トグラムを計算する。他の実施例において　乗算器１０６及び加算器１０８は省 略される。当該他の実施例において、プロセッサ１０５は、マスク・イメージ３ ００の全ての増分ステップについて格納した全てのヒストグラムからそのビンが 最高の総和を有するヒストグラム５００を選択すると共に、このヒストグラムを 出力する。最高の総和を有するヒストグラムはマスク・イメージ位置の増分ステ ップに対応しており、この位置では文書イメージ１００の垂直キャラクタ　セグ メントがマスク　イメージ３００の対応する垂直マスク・ライン上に中心付けら れている。

好ましい実施例において加算器１０８により発生した。又は他の実施例において プロセッサ１０５により選択されたヒストグラムは、プロセッサ１０９に入力さ れる。プロセッサ１０９は　０又は非常に小さな値を有する連続的なビンを検索 することにより、隣接するキャラクタのヒストグラムから個別的なキャラクタの ヒストグラムを分離する。これらのビンは文書イメージ１００において隣接す較 器１１０に送信する。比較器１１０は、当該技術分野において周知のパターン一 致技術を用いて　ヒストグラムとメモリ１１１に記憶されている基準ヒストグラ ムのライブラリのうちの各一つとの間の相互相関各計算する。比較器１１０は最 高相関を有する基準ヒストグラムを「勝者」と宣言し、従ってこのキャラクタ・ イメージを識別するものである。

基準ヒストグラムのライブラリは　スキャナ１０１に既知のシンボルの連続的な イメージを供給して、プロセッサ１０９が受け取ったヒストグラムをメモリ１１ １に対応するシンボルの識別と共に格納することにより、第２図のシステムの「 プログラムコモードにより発生される。

本発明の他の実施例において　プロセッサ１０９は、個別的な各キャラクタのヒ ストグラムを比較器１１０の代わりに符号ワード変換器１１２に送信する。符号 ワード変換器１１２は、「オン」画素カウントが０でない第５図のヒストグラム ５００の各ビン５００ａ、５００ｂ、５００ｃ・・に二進数の「１」を割り付け 。

「オン画素カウントが０の各ビンに二進数の「０」を割り付ける０次いで、符号 ワード変換器１１２は連続する１及びＯを配列して第６図に示す符号ワードを形 成する比較器１１３は符号ワードをメモリ１１４に格納されている基準符号ワー ドのライブラリと比較する。比較器１１３は、符号ワード変換器１１２により形 成された符号ワードに対しで最高の相関を有する基準符号ワードを「勝者」であ ると宣言し、これによって対応するキャラクタを識別する。

基準符号ワードのライブラリは、スキャナ１０１に既知のキャラクタの連続的な イメージを供給して　符号ワード変換器１１２により形成される符号ワードをメ モリ１１４に格納するＣとにより、「プログラム」モードにおいて第２図のシス テムにより発生される。

タ　び　のｒ 本発明は　肉眼により読み取り可能、かつ機械により読み取り可能な型式の垂直 方向にセグメント化されたキャラクタのイメージについてデスキューし　ろ渡し て読み取るシステムとして有用である。

口にセグメント　されたキャラクタのデスキューイングろ　びＵのための　マス キング几理 炙−約−１ 光学式文字認識のために１画素の空間周波数を有する平行な垂直ラインからなる マスクによる畳き込みによってスキュー及び雑音を除くように、垂直方向にセグ メント化されたキャラクタを前処理する。各セグメント化キャラクタに対するマ スクの水平方向アライメントは、最大相互相関を見出すまで調整される０次いで 、マスクとキャラクタ　イメージとの積が形成される。マスクの各垂直ラインに 沿って積イメージにおける画素数のヒストグラムを既知のシンボルのヒストグラ ムのライブラリと比較し、最良の一致によりキャラクタ　イメージにより表わさ れたシンボルを識別する。その代りに、前記ヒストグラムを二進数の符号ワード に変換しこれを一組の既知のシンボルに対応する符号ワードのライブラリと比較 する。

手続補正書彷炙 平成　５年ケ月、修′日≦

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．平行な画素の水平行及び垂直列の文書イメージから垂直方向にセグメント化 されたキャラクタを読み取る光学式文字認識装置において、平行な複数の垂直ラ インを備えたマスク・イメージを定める手段と、複数の増分ステップのうちの一 つで前記文書イメージに関して前記マスク・イメージを配置させて、前記文書イ メージと前記マスク・イメージとの間で異なる画素対を相関させる増分マスク・ ステツピング手段と、前記文書イメージと前記マスク・イメージとの対応す画素 対を互いに乗算することにより積イメージを発生する手段と、前記ステップのう ちのいずれが前記文書イメージと前記マスタ・イメージとの間の最大相関に対応 するのかを判断する手段と、前記文書イメージと前記マスタ・イメージとの間で 最大相関を有する増分ステッブに対応した前記積イメージのヒストグラムを発生 する手段と、前記ヒストグラムから前記文書イメージにおける個別的なキャラク タの識別を判断する手段と により特徴付けられた光学式文字認識装置。
2. ２．ヒストグラムを発生する前記手段は前記積イメージにおける複数の垂直列に おける「オン」画素の総和を計算する手段により特徴付けられた請求項１記載の 光学式文字認識装置。
3. ３．積イメージを発生する前記手段は前記各増分ステップについて積イメージを 発生し、ヒストグラムを発生する前記手段は前記各増分ステップの積イメージか らヒストグラムを発生し、かつ最大の相関を判断する前記手段は、前記増分ステ ップのうちのいずれが、「オン」画素の総和を計算する前記手段により計算され た最大の総和に対応するのかを判断する手段により特徴付けられた請求項２記載 の光学式文字認識装置。
4. ４．前記増分マスク・ステツピング手段は前記マスク・イメージを前記平行な垂 直マスク・ラインに対して水平方向に前記文書イメージ上で移動させ、前記垂直 マスク・ライン及び前記垂直キャラクタ・セグメントがスキュー角度内で少なく ともほぼ平行であることにより特徴付けられた請求項１記載の光学式文字認識装 置。
5. ５．前記垂直キャラクタ・セグメントのうちの隣接するものについて異なる複数 対は異なる分離長により分離されており、前記垂直マスク・ラインは前記異なる 分離長の共通除数である空間的なインターバルｄで配置され、前記各増分ステッ ブはｄの一部分であり、前記全増分ステップは少なくともｄに等しい距離をカバ ーすることにより特徴付けられた請求項４記載の光学式文字認識装置。
6. ６．前記垂直マスク・ラインの厚さは前記垂直キャラクタ・セグメントの厚さよ り薄いことにより特徴付けられた請求項５記載の光学式文字認識装置。
7. ７．前記垂直マスク・ラインは１画素に等しい厚さを有し、前記垂直マスク・ラ インの前記空間的なインターバルｄは１画素であることにより特徴付けられた請 求項６記載の光学式文字認識装置。
8. ８．前記キャラクタの前記識別を判断する手段は、一組の基準ヒストグラムを格 納する手段と、前記最大相関に対応する各ヒストグラムを前記一組の基準ヒスト グラムと比較して最大の相関を有する基準ヒストグラムを識別する手段とにより 特徴付けられた請求項１記載の光学式文字認識装置。
9. ９．前記キャラクタの前記識別を判断する手段は、前記最大相関に対応する前記 各ヒストグラムにおける各総和を二進数ビットに変換し、かつ１ヒストグラムに 対応する二進数ビットのイメージ符号ワードを形成する手段と、 一組の基準符号ワードを格納する手段と、前記イメージ符号ワードを前記一組の 基準ヒストグラムと比較し、かつ最大の相関を有する基準符号ワードを識別する 手段とにより特徴付けられた請求項１記載の光学式文字認識装置。
10. １０．二進数ビットに変換する前記手段は、各総和を、前記総和が０でないか０ であるかに従って１又は０に変換することにより特徴付けられた請求項９記載の 光学式文字認識装置。
11. １１．前記ヒストグラムの前記総和を計算する前記複数の垂直列は、前記垂直マ スク・ラインにより特徴付けられた請求項２記載の光学式文字認識装置。
12. １２．光学式文字認識方法において、平行な画素の水平行及び垂直列の文書イメ ージから垂直方向にセグメント化されたキャラクタを読み取る方法であって、複 数の平行な垂直ラインにより特徴付けられたマスク・イメージを定めるステッブ と、 前記文書イメージに対して複数の増分ステップのうちの一つで前記マスク・イメ ージを配置させて前記文書イメージと前記マスク・イメージとの間で異なる画素 対を相関させるステップと、 前記文書イメージ及び前記マスク・イメージの対応する画素対を一緒に乗算する ことにより積イメージを発生するステップと、前記ステップのうちのいずれが前 記文書イメージと前記マスク・イメージとの間の最大相関に対応するのかを判断 するステップと、前記文書イメージと前記マスク・イメージとの間で最大相関を 有する増分ステッブに対応する前記積イメージのヒストグラムを発生するステッ プと、前記ヒストグラムから前記文書イメージにおける個別的なキャラクタの識 別を判断するステップと により特徴付けられた垂直方向にセグメント化されたキャラクタを読み取る方法 。
13. １３．ヒストグラムを発生する前記ステップは、更に、前記積イメージの複数の 垂直列における「オン」画素の総和を計算するステップにより特徴付けられた請 求項１２記載の方法。
14. １４．積イメージを発生する前記ステップは、更に、前記増分ステップの各一つ のための積イメージを発生することにより特徴付けられ、ヒストグラムを発生す る前記ステップは前記各増分ステップの積イメージからヒストグラムを発生する ことにより特徴付けられ、かつ最大の相関を判断する前記ステップは、前記増分 ステップのうちのいずれが、「オン」画素の総和を計算する前記ステッブにより 計算された最大の総和に対応するのかを判断するステップにより特徴付けられた 請求項１３記載の方法。
15. １５．前記増分マスクを配置させるステップは、更に前記文書イメージ上で前記 平行な垂直マスク・ラインに対して水平方向に前記マスク・イメージを移動させ 、前記垂直マスク・ライン及び前記垂直キャラクタ・セグメントはスキュー角度 内で平行であることにより特徴付けられた請求項１２記載の方法。
16. １６．前記垂直キャラクタ・セグメントのうちで隣接する異なる複数対は異なる 分離長により分離され、前記垂直マスク・ラインは前記異なる分離長の共通除数 である空間的なインターバルｄで配置され、前記各増分ステップはｄの一部分で あり、前記全増分ステップは少なくともｄに等しい距離をカバーすることにより 特徴付けられた請求項１５記載の方法。
17. １７．前記垂直マスク・ラインはその厚さが前記垂直キャラクタ・セグメントの 厚さより薄いことにより特徴付けられた請求項１６記載の方法。
18. １８．前記垂直マスク・ラインは１画素に等しい厚さを有し、前記垂直マスク・ ラインの前記空間的なインターバルｄは１画素であることにより特徴付けられた 請求項１７記載の方法。
19. １９．前記キャラクタの前記識別を判断する前記ステップは、一組の基準ヒスト グラムを格納するステップと、前記最大相関に対応する各ヒストグラムを前記一 組の基準ヒストグラムと比較し、最大の相関を有する基準ヒストグラムを識別す るステップとにより特徴付けられた請求項１２記載の光学式文字認識装置。
20. ２０．前記キャラクタの前記識別を判断する前記ステップは、前記最大相関に対 応する前記各ヒストグラムにおける各総和を二進数ビットに変換して、１ヒスト グラムに対応する二進数ビットのイメージ符号ワードを形成するステップと、 一組の基準符号ワードを格納するステップと、前記イメージ符号ワードを前記一 組の基準ヒストグラムと比較して、最大の相関を有する基準符号ワードを識別す るステップとにより特徴付けられた請求項１２記載の方法。