JPH067394B2 - パターン認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明は、未知のカナ，英字，数字等の認識対象を自動
的に読み取って認識するパターン認識装置に関する。

＜発明の背景＞ 従来この種のパターン認識装置では、第６図のフローチ
ャートに示す如く、用紙Ｐ上の文字を１文字毎に光電変
換し、これをさらに“１”，“０”の２値パターンに変
換している。続いて上記２値パターンにつき後の処理を
効果的にするための前処理、すなわち文字が記憶されて
いる用紙Ｐ上の黒点などのノイズ処理や文字図形境界面
の平滑化などを含む一連の処理がなされる。次にパター
ン認識を行なうのに必要ないくつかの特徴（交点、分岐
点、ループ数、ストロークの長さ情報など）を抽出する
特徴抽出処理が行なわれる。この抽出結果に応じて多数
の文字より特徴が共通する文字のいくつかが候補文字と
して絞り込まれる。この絞り込みにより第１段階の認識
が終了するが、候補文字が複数ある場合にはさらにその
中から唯一の文字の選択を行なうための詳細な識別処理
がなされる。この詳細な識別処理は一般には辞書照合処
理といわれる。ここで辞書とは各文字の特徴を一定の系
列で格納したもので通常ＲＯＭで構成されている。それ
ゆえ上述した候補文字の絞り込みは、特徴抽出によって
得られた特徴群にもとづき、辞書の中から特定の文字群
を選定することをいい、辞書誘導処理と呼ばれる。

上述したようにこの辞書誘導処理に続いて、辞書中に予
め記憶される各文字の標準となる特徴系列（以下標準パ
ターンという）と認識対象文字の対応する特徴系列の一
致度を検出する照合処理がなされる。この照合処理結果
にもとづき読取った文字が特定されたり、あるいは認識
不能とされたりして認識結果が出力される。

次に辞書の一例について説明する。

第７図(A)は、同図(B)のカナ文字「ア」の標準パターン
Ｄ１を図形化したものであり、ここに示した標準パター
ンＤ１が辞書として記憶されている。すなわちこの辞書
において文字「ア」は、３つの端点と、１個の分岐点
と、番号値で表わされる１０個の方向成分（ベクト
ル）とで構成されている。なおここに示すベクトル番号
値は文字のストローク方向がそれぞれ第８図に示す０か
ら７までの８方向のいずれの方向であるかを区別するた
めのものである。したがって上記標準パターンＤ１は文
字「ア」が端点から始まって２・１・２・３・４・５
というベクトルをこの順番で有した後分岐点で終了す
る要素と、端点から始まりベクトル２・３・４・５お
よび端点をこの順番で有する要素とを含むことを示し
ている。これらの各要素を図示したものが第７図(B)の
下段に示すものである。

ここで、第６図のフローチャートで説明したパターン認
識装置につきより具体的な処理手順を上記した第７図お
よび、第９図ないし第１３図を用いて説明する。

用紙Ｐから読取られた文字は２値化処理後、前処理され
て、画像メモリに記憶される。ここで記憶される文字パ
ターンは第９図に示すように筆跡そのままの太目のもの
である。この太目の文字パターンはいわゆる細め等の処
理が施され、第１０図に示すように文字の骨格を示す情
報に変換される。この変換にあたって前記骨格は、第１
１図に示すＡ（左右）、Ｂ（上下）、Ｃ（斜右上り）、
Ｄ（斜右下り）の４方向に正規化される。ここで行なう
正規化は第８図に示した８方向成分への区別を容易にす
るためのもので、この変換処理に続いて読取った文字の
特徴を得る処理がなされる。この処理では、複数の文字
特徴（ループ、交点、分岐点、端点等）が抽出され、つ
ぎにこれら文字特徴を用いて辞書誘導処理が実施され
る。その結果いくつかの候補文字に絞られると、つぎに
未知文字の特徴系列を求め、各候補文字の標準パターン
と辞書照合する。この特徴系列は、辞書すなわち第７図
(B)の標準パターンＤ１と同様に表現され、その結果、
第１２図に示すような１３４３４という特徴系
列が得られる。この特徴系列は読取対象文字すなわち未
知の文字のパターンを示すものであるから、以下未知パ
ターンと呼ぶ。

以上のようにして得られた未知パターンは辞書誘導処理
の結果得られた各候補文字の標準パターンとその一致度
が照合される。今第１２図に示す未知パターンと、第７
図(B)に示す「ア」の標準パターンとが照合されたとす
ると、この照合処理は第１３図に示すように、標準パタ
ーン中の方向成分の順番と未知パターンの方向成分の順
番とが一致しているか等、一定の規則にしたがって行な
われる。この例の場合、未知パターンの方向成分は標準
パターンが持つ方向成分にすべて含まれ、かつ順番も一
致しているので、未知パターンはカナ文字「ア」として
認識され出力される。

一般的なパターン認識装置においては、以上のようにし
てパターン認識がなされるが、上記説明で理解できるよ
うにパターン認識における照合処理においては、未知パ
ターンを構成している方向成分の数やその順番が重要で
あることがわかる。

ところで第１４図および第１５図に示す未知文字「Ａ」
および「Ｐ」の場合、この両者の文字特徴を抽出して比
較すると、端点数、分岐点数、連結数等の各特徴が共に
一致している。従ってこれら文字については、辞書誘導
処理の結果、「Ａ」および「Ｐ」の両文字が候補文字と
して絞り込まれることになる。このような場合、従来の
パターン認識装置においては、未知パターンと各候補文
字「Ａ」「Ｐ」の標準パターンとの照合処理を画一的に
実行しており、これがため辞書照合動作の時間が長くか
かり、処理効率の低下を招く等の問題があった。

＜発明の目的＞ 本発明は、上記した従来のパターン認識装置の欠点を解
消し、辞書照合の処理時間を短縮し、高速且つ高精度の
パターン認識装置を提供することを目的とする。

＜発明の構成および効果＞ 上記目的を達成するため、本発明のパターン認識装置
は、認識対象を光学的に読み取って認識対象に対応する
パターンを求める入力手段と、前記入力手段で求められ
たパターンの特徴を抽出する特徴抽出手段と、前記特徴
抽出手段で抽出された特徴と類似した特徴を有する標準
パターンの候補を取り出す候補取出手段と、前記入力手
段で求められたパターンをラスター走査しつつ所定の条
件を満たす部分パターンを抽出する部分パターン抽出手
段と、各標準パターン毎に未検出の部分パターンの検出
を行うか否かを指定する探索指定情報を記憶する探索指
定情報記憶手段と、前記候補取出手段で取り出された標
準パターンの候補の中から前記入力手段で求められたパ
ターンに該当するものを判別するパターン判別手段とを
備えたものである。

前記パターン判別手段は、前記候補取出手段で取り出さ
れた標準パターンの候補についての探索指定情報が未検
出の部分パターンの検出を行わないことを指定している
場合には、前記部分パターン抽出手段で抽出された部分
パターンと前記標準パターンとを照合することにより、
標準パターンの候補の中から入力パターンに該当するも
のを判別し、前記候補取出手段で取り出された標準パタ
ーンの候補についての探索指定情報が未検出の部分パタ
ーンの検出を行うことを指定している場合には、前記部
分パターン抽出手段で抽出されない部分パターンの有無
により、前記標準パターンの候補の中から入力パターン
に該当するものを判別する。

通常未知文字の特徴系列（未知パターン）を求める場
合、例えば第１６図に示す如く、文字の上側から文字端
点探索の走査を開始し、文字端点を検出したとき、その
文字端点からストローク追跡を行ない、文字端点や分岐
点で追跡を完了させている。かくして第１４図の未知文
字「Ａ」については第１７図(1)で示す文字の一部分の
ストローク追跡が実行され、また第１５図の未知文字
「Ｐ」については第１８図(1)(2)に示す文字全部のスト
ローク追跡が実行されることになる。従って本発明の実
施により、文字「Ａ」「Ｐ」について未検出の部分パタ
ーンの探索を指定したとき、未知文字「Ａ」では第１７
図(2)に示す未追跡ストロークが存在しており、この未
検出の部分パターンの有無からこれら両文字の区別が可
能である。よって本発明によれば、辞書誘導処理の結
果、絞り込まれた候補文字の中から辞書照合処理に入る
前の段階で認識対象を識別できる場合があり、辞書照合
動作の時間を短縮し得、処理効率の向上に貢献する等、
発明目的を達成した結果を奏する。

＜実施例の説明＞ 第１図は本発明にかかるパターン認識装置を示し、用紙
Ｐ上の文字はＡ／Ｄ変換回路１で光学的に読取られデジ
タルデータに変換されＣＰＵ３により骨格化されて画像
メモリ２に記憶される。Ａ／Ｄ変換回路１にはＣＰＵ３
およびストローク検出回路４が結合されており、ＣＰＵ
３は照合処理を含むパターン認識処理をプログラムにし
たがい実行し、またストローク検出回路４は読取られた
文字をたとえば第２図に示すように４方向ストロークに
変換する。なお、第２図は入力される文字の２値化パタ
ーンを画像メモリ２に格納した例を示すもので、便宜上
後述するＲＡＭ６に格納される認識文字の特徴データを
図示している。また第１図中、ＲＯＭ５は認識対象文字
の標準パターンや未検出の部分パターンに関する探索指
定情報を記憶する辞書およびプログラム用のメモリであ
り、ＲＡＭ６は入力文字の４方向ストロークや８方向変
換データの記憶用およびプログラム実行時のワークエリ
ア用のメモリである。ＲＡＭ６の記憶内容は第２図に示
すストローク抽出後のイメージに対応して格納されてお
り、その具体的な内容は第３図に示してある。

第３図中、ＴＥＲＭは文字端点情報の格納領域であり、
Ｔ１は１つの端点、ＳＣはＣ方向のストロークを、Ｓ１
はそのＣ方向の追番を夫々示す。同様にＴ２は他の端点
を示しており、ＳＤはＤ方向のストロークであることを
示す。またＬ，Ｒは文字端点のストロークに対する位置
を示しており、Ｌは端点位置がストロークの左側である
ことを、またＲは同様に右側であることを夫々示す。Ｃ
ＨＫＮはストローク間の接続情報（屈折点）が格納され
る領域であり、図示例では追番Ｓ１のＣ方向ストローク
のＲ（右側）と追番Ｓ１のＤ方向ストロークのＬ（左
側）とが屈折点Ｋ１として接続されていることを意味し
ている。ＣＨＢＫは文字分岐点情報の格納領域を示し、
図示例では、文字分岐点Ｂ１が追番Ｓ１のＡ方向ストロ
ークのＬ（左側）に、また文字分岐点Ｂ２が追番Ｓ１の
Ａ方向ストロークのＲ（右側）に存在位置することを意
味している。ＡＳＴＭはＡストロークの端点の２次元座
標アドレス情報が格納される領域であり、同様にＣＳＴ
Ｍ、ＤＳＴＭはＣストロークおよびＤストロークの端点
の２次元座標アドレス情報が格納される領域である。ま
たＰＯＮＴは未知文字の特徴系列（未知パターン）を求
める際の追跡過程を一時記憶する領域であり、またＳＣ
Ｍは未知文字の８方向に変換された特徴系列を格納する
領域である。

第４図はＲＯＭ５の記憶内容のうち、辞書部分を例示し
たものであり、図示例は文字「Ｐ」に対する辞書内容を
示している。この辞書には各文字格納領域毎に先ず未検
出の部分パターンの探索を指定する探索指定情報が、続
いて標準パターンを構成する特徴系列が、夫々格納して
ある。前記探索指定情報は、２値データ「１」「０」を
もって表わされ、データ「１」は未検出部分パターンが
存在するか否かを探索することを意味し、一方データ
「０」は、未検出部分パターンが存在するか否かを探索
しないことを意味している。

第５図は、上記実施例にかかる装置の照合処理の手順を
符号１１〜２１で示し、以下、辞書誘導処理により、候
補文字が「Ａ」「Ｐ」に絞られた場合における未知文字
「Ａ」と文字「Ｐ」の標準パターンとの照合処理につい
て説明する。

まずステップ１１（以下「ＳＴ１１」の如く示す）にお
いて、走査カウンタを初期化し、第２図に示すイメージ
を、ＲＡＭ６上で走査する。図示例では、第１６図に示
す如く、上辺左側から右方へ走査してゆくことになる。
この時各走査点毎にＲＡＭ６のＡＳＴＭ領域，ＣＳＴＭ
領域，ＤＳＴＭ領域のストローク端点の２次元アドレス
と走査カウンタの座標が一致するか否かが比較される
（ＳＴ１２）。比較の結果両座標が一致しない限り走査
カウンタが更新され、この座標アドレス比較が繰り返さ
れる（ＳＴ１２、１４、１５）。そして走査カウンタの
内容とＲＡＭ６の端点２次元アドレスが例えば座標
（７、３）にて一致すると、このストローク端点を仮の
起点とし、次にこのストローク端点が文字端点であるか
否かを判定する（ＳＴ１３）。この仮の起点の座標
（７、３）はＣＳＴＭ領域に格納されており、Ｃストロ
ークのストローク番号１の右側端点に該当する。ところ
がこの端点情報はＴＥＲＭ領域において文字端点の情報
として存在しておらず、従ってストローク端点（ＳＣ，
Ｓ１，Ｒ）は文字端点でないと判定される。これにより
ＳＴ１３の判定が“ＮＯ”となって、ＳＴ１４、１５、
１２の手順が繰返し実施される。

かくて走査カウンタの内容とＲＡＭ６の端点２次元アド
レスとは座標（３、２６）にて一致するが、この座標は
ＣＳＴＭ領域においてＣストロークのストローク番号１
の左側端点であるとして格納され、而もこのストローク
端点はＴＥＲＭ領域中に文字端点Ｔ１として存在してい
るから、端点（ＳＣ、Ｓ１、Ｌ）は文字端点であると判
断される。そこで文字端点マークをＲＡＭ６のＳＣＭ
領域に格納し、更にこの文字端点情報（ＳＣ、Ｓ１、
Ｌ）をＰＯＮＴ領域に格納する。この文字端点の検出に
よりＳＴ１３が“ＹＥＳ”となり、つぎにＳＴ１６にお
いて、前記ＰＯＮＴ領域のストローク情報を用いて、第
８図に示す８方向データへの変換処理が実行される。図
示例のＣ方向ストロークで左から右へのストロークは方
向“０”に変換され、この方向データ“０”がＲＡＭ６
のＳＣＭ領域に格納される。続いてＰＯＮＴ領域に格納
したストロークからさらに接続情報を探すために、この
ストロークのもう一方のストローク端点情報（ＳＣ，Ｓ
１，Ｒ）にＰＯＮＴ領域を変更する。そしてＣ方向スト
ロークのストローク番号１の右側端(R)が文字端点であ
るか、あるいは屈折点を構成しているか、あるいは分岐
点を構成しているかをＰＯＮＴ領域のデータを参照し
て、ＴＥＲＭ領域およびＣＨＫＮ領域内およびＣＨＢＫ
領域内の内容を調べてチェックする。図示例ではＣＨＫ
Ｎ領域で（ＳＣ，Ｓ１，Ｒ）を見出すことができ、ＳＴ
１７の「接続情報有か」の判定が“ＹＥＳ”となって、
ＳＴ１６へ戻り、同様に８方向変換処理が実行される。
第３図の例では、ＣＨＫＮ領域の屈折点Ｋ１の（ＳＣ，
Ｓ１，Ｒ）に対応するストローク端点情報は（ＳＤ，Ｓ
１，Ｌ）であるので、このストローク端点情報（ＳＤ，
Ｓ１，Ｌ）にＰＯＮＴ領域を変更して第８図に示す８方
向データへの変換処理を前記同様に実行すると、方向デ
ータ“２”が得られＲＡＭ６のＳＣＭ領域に格納され
る。続いてこのストロークのもう一方のストローク端点
情報（ＳＤ，Ｓ１，Ｒ）にＰＯＮＴ領域を変更して、Ｓ
Ｔ１７で同様に接続情報を探していくと、このストロー
ク端点情報（ＳＤ，Ｓ１，Ｒ）はＴＥＲＭ領域に格納さ
れているので、ＳＴ１７は"NO"と判定され、ＳＣＭ領域
には文字端点マークが格納される。

かくしてＳＣＭ領域に方向データ“０”“２”、更には
文字端点マークが格納された段階に至り、ＳＴ１１へ
戻り、再度走査カウンタを初期化して、前記文字端点の
探索手順（ＳＴ１２、１３、１４、１５）が繰り返し実
施される。なお一度８方向変換された探索済のストロー
ク情報については、その都度ＲＡＭ６に格納されている
該当ストローク情報がスペースコード等に変換されて消
去される。本実施例の未知文字「Ａ」の場合、他の文字
端点は存在しないから、ＳＴ１５の判定が“ＹＥＳ”と
なってＳＴ１８へ進む。このＳＴ１８は、前記探索指定
情報が「１」か否かを判定しており、この場合、その判
定は“ＹＥＳ”（第４図参照）であるから、つぎにＳＴ
１９において、ＲＡＭ６のＴＥＲＭ領域、ＣＨＫＮ領
域、ＣＨＢＫ領域を参照して、未検出の部分パターン、
すなわち未追跡のストローク情報が残っているか否かを
探索する。この場合、前述のように８方向変換された探
索済のストローク情報については、その都度スペースコ
ード等に変換してあるため、容易に未追跡ストローク情
報の有無を判別できる。本実施例の場合、ＣＨＢＫ領域
にＡ方向の未追跡ストローク情報が存在しており、この
時点で未知文字は「Ｐ」でないと判定し得（ＳＴ２
０）、ＳＴ２１の照合動作なくして第５図の処理手順を
完了する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が実施されるパターン認識装置の回路
ブロック図、第２図は、パターン認識装置に入力された
パターンを４方向ストローク変換して得られたイメージ
の一例を示す図、第３図は第１図に示すパターン認識装
置のＲＡＭの格納領域配置例を示す図、第４図は同ＲＯ
Ｍの辞書格納領域の一文字分のデータ配置例を示す図、
第５図は第１図に示すパターン認識装置の動作を説明す
るためのフローチャート、第６図は一般的なパターン認
識装置の概略を説明するためのフローチャート、第７図
(A)(B)は文字例「ア」を方向成分に変換した標準パター
ン例を説明するための図、第８図は文字のストロークの
方向成分を８方向に正規化する場合の方向番号を示す
図、第９図は文字例「ア」の光学的に読取った状態での
パターンを示す図、第１０図は第９図の文字「ア」を細
めてストロークの骨格のみを示した図、第１１図は４方
向成分を説明するための図、第１２図は第１０図に示す
文字「ア」を端点、方向成分、分岐点で表わす場合を説
明するための図、第１３図は第７図に示す文字「ア」の
標準パターンと第１０図、第１２図に示す文字の照合に
よる文字認識動作を説明するための図、第１４図は文字
「Ａ」のストロークを示す図、第１５図は文字「Ｐ」の
ストロークを示す図、第１６図は文字の探索走査を開始
する起点辺を説明する図、第１７図(1)(2)は第１４図の
文字「Ａ」の追跡ストロークおよび未追跡ストロークを
示す図、第１８図(1)(2)は文字「Ｐ」の追跡ストローク
を示す図である。 １…Ａ／Ｄ変換回路、２…画像メモリ ３…ＣＰＵ、４…ストローク検出回路 ５…ＲＯＭ、６…ＲＡＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】認識対象を光学的に読み取って認識対象に
   対応するパターンを求める入力手段と、 前記入力手段で求められたパターンの特徴を抽出する特
   徴抽出手段と、 前記特徴抽出手段で抽出された特徴と類似した特徴を有
   する標準パターンの候補を取り出す候補取出手段と、 前記入力手段で求められたパターンをラスター走査しつ
   つ所定の条件を満たす部分パターンを抽出する部分パタ
   ーン抽出手段と、 各標準パターン毎に未検出の部分パターンの検出を行う
   か否かを指定する探索指定情報を記憶する探索指定情報
   記憶手段と、 前記候補取出手段で取り出された標準パターンの候補の
   中から前記入力手段で求められたパターンに該当するも
   のを判別するパターン判別手段とを備えており、 前記パターン判別手段は、 前記候補取出手段で取り出された標準パターンの候補に
   ついての探索指定情報が未検出の部分パターンの検出を
   行わないことを指定している場合には、前記部分パター
   ン抽出手段で抽出された部分パターンと前記標準パター
   ンとを照合することにより、標準パターンの候補の中か
   ら入力パターンに該当するものを判別し、 前記候補取出手段で取り出された標準パターンの候補に
   ついての探索指定情報が未検出の部分パターンの検出を
   行うことを指定している場合には、前記部分パターン抽
   出手段で抽出されない部分パターンの有無により、前記
   標準パターンの候補の中から入力パターンに該当するも
   のを判別するパターン認識装置。