JPH0792819B2 - パターン切出しおよび認識方法とそのシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学文字読取り装置(以
下、「ＯＣＲ」という)におけるパターン切出しおよび認
識方法とそのシステムに関し、特に自然な筆記条件で書
かれた帳票上等のパターンを切出し、それを認識するに
好適なパターン切出しおよび認識方法とそのシステムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記ＯＣＲに読込ませる文字は、
図１(ａ)に示す如く、文字毎に設定された文字枠１１内
に正しく筆記する必要があった。その場合、多少の枠か
らのはみ出しは許容されるが、その程度は、図１(ｂ)に
示す如く、上下方向については１.０〜１.５mm程度、左
右方向については隣の枠に入らない程度であった。とこ
ろで、ＯＣＲを更に普及させるためには、上述の如く、
ＯＣＲ独特な文字枠内に文字，数字等を筆記させること
なく、図２(ａ)または(ｂ)に示す如く、文字枠にあまり
こだわらず、通常、我々が筆記しているような、自然な
筆記条件を可能にすることが必要である。図１と図２を
比較すれば明らかな如く、従来の文字枠は、寸法が大き
いとともに、文字枠間ギャップ５が０.５〜１.０mmであ
るのに対して、条件の緩和された文字枠は、図２中の１
２，１３に示される如く、寸法が小さくなるとともに、
文字枠間ギャップ６，７が０mmとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この結果として、文字
の、枠１２，１３からのはみ出しが大きくなり、また、
文字相互が縦方向にオーバラップしたり、あるいは、文
字相互が接触し易くなるという問題が生ずることにな
る。更に、文字パターン成分が分離しているような場
合、例えば、図２(ａ)または(ｂ)における数字「５」等で
は、その成分の大部分が隣の枠に入ることがあり、文字
読取り上、困難な問題を惹き起こしている。このような
場合、従来の技術では、文字を正しく切出したり、正し
く読取ることができなかった。本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、従来の技
術における上述の如き問題を解消し、文字枠から大きく
はみ出したり、隣接文字と接触しているような、自然な
筆記条件で書かれた文字について、特に、入力された１
単位映像パターンが１カテゴリを表わすパターンの一部
分であると判断された場合に、複数の部分パターンを組
み合せて１文字とし、該組み合せた文字について文字認
識を行うことが可能なパターン切出しおよび認識方法と
そのシステムを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的は、
１文字単位の文字枠を有しない帳票を入力し、切出し部
により、電気的信号に変換された２次元映像パターンか
ら文字を含む１つ以上のパターンを切出し、該パターン
を認識部に送り、認識部において前記パターンをパター
ン辞書内の各パターンと比較して認識する如く構成され
たパターン切出しおよび認識方法であって、前記切出し
部では、前記２次元映像パターンの１文字行分に対応す
る領域を対象として処理を行い、連続した黒画素の領域
をパターン成分として抽出し、該パターン成分の横方向
に関する順序付けを行った後、該パターン成分を要素と
する文字成分リストを作成し、更に、該文字成分リスト
の各部分の属性を計算して成分属性リストを作成し、該
成分属性リストを参照して各文字を構成する１単位ある
いは複数のパターン成分の組み合せの仮説を立て、該組
み合せの仮説を文字リストとして記憶し、前記認識部で
は、前記文字リストを入力し、該文字リストから認識す
べきパターン成分の組み合せを構成して、前記パターン
辞書内の各パターンと照合することにより認識処理を行
い、最終判定部により、１文字行分の認識結果の総合判
定を行うことを特徴とするパターン切出しおよび認識方
法とそのシステムによって達成される。

【０００５】

【作用】本発明に係るパターン切出しおよび認識方法に
おいては、文字読取り装置におけるパターン切出し処理
部において、１文字行分に対応する領域を対象とした処
理で切出したパターン(単位映像パターン)が、完全(「正
常」と同義)なパターンでなく、１つの文字の一部分(部
分パターン)であると判断された場合には、それらの部
分パターンを組み合せて１つの文字の情報として出力す
るようにし、また、結果として複数の判断が可能な場合
には、複数の仮説を作成して認識処理部に送り、認識処
理部において、それらの仮説についての総合的な判断を
行って、曖昧性を解消する点にある。なお、本発明に係
るパターン切出しおよび認識システムにおいては、上述
の動作を実行するために、パターン辞書として、完全な
パターンに加えて、少なくとも完全なパターンの一部分
を示すパターン(部分パターン)を含む如く構成したもの
を備えていることがその特徴である。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の原理について若干の説明を行
った後、実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本発
明の原理は、次の２点にある。すなわち、 (１)パターンの切出しにおいて、曖昧性が生じた場合に
は、切出し部は、無理に判断をすることなく、複数の仮
説を立てて、各々の仮説による部分パターンを含む単位
パターンを認識部に送る。 (２)認識部では、上述の単位パターンの識別を行い、総
合的な判断から切出しの妥当性のチェックを行い、曖昧
性を解消する。 以下、これについて、より具体的に説明する。

【０００７】図３は、隣接文字パターンの種々の状態を
示す図である。図３(ａ)では、パターン３１と３２と
が、縦方向にオーバラップしている。この場合には、連
続した黒領域をパターン成分として切出すことができ
る。連続した黒領域をパターン成分として抽出する方法
は、従来から良く知られており、枠内に正しく文字が書
かれている場合は勿論のこと、単純にオーバラップして
いる場合でも、黒領域に沿って枠外にはみ出している部
分まで抽出できるので、単位パターンを、正しく切出す
ことができる。なお、これについては、例えば、Ａ.Ｒo
senfeld et.al.,“Ｓequential Ｏperations in Ｄigit
al ＰictureＰrocessing”(Ｊ.ＡＣＭ,vol.14,Ｎo.４,
Ｏct.,1966,pp.471-494)の記載を参考にすることができ
る。

【０００８】次に、図３(ｂ)では、パターンが部分３３
と３４に分離していて、分離した成分３４の大部分が隣
接の枠に入っている。パターン３４が枠２１に属するの
か、枠２２に属するのか不明な場合は、双方を「あり得
るケース」として多重の仮説を作る。そして、双方のケ
ースを別個に認識部に送って、その認識結果から、どち
らの仮説が正しかったかを決定する。図３(ｃ)は、分離
文字パターンが接触しているケース、図３(ｄ)は、分離
パターン相互で接触しているケースである。図３(ｃ)の
場合は、分離パターンが数字「５」のみであるのに対し
て、図３(ｄ)の場合は、数字「５」と「７」の両方が分離パ
ターンであり、それらが接触している。

【０００９】図３(ｅ)は、完全なパターン相互が接触し
たケースである。つまり、分離していないパターンであ
るが、隣接パターンが接触している場合である。図３
(ｂ)〜(ｅ)のケースに対する認識方法を、以下、図４〜
図７に基づいて説明する。図４は、切出し部が複数の仮
説を立てた場合の動作説明図であり、図３(ｂ)に示した
如き、分離したパターン成分３４が、隣接枠に入ってい
る場合の認識方法を説明している。図４において、５
１，５３は切出し部が出力した２つの仮説、また、２０
０は認識部、１００はパターン辞書、１０１〜１０４は
該パターン辞書１００内の部分辞書を示している。

【００１０】認識部２００は上述の２つの仮説５１，５
３を入力して文字認識を行い、それぞれに対する認識結
果５２，５４を出力する。すなわち、第１の仮説５１に
対する認識結果は(ＳＰ.５)と(ＲＪ.６)である。ここ
で、(ＳＰ.５)は、「５のサブパターン」を意味してお
り、部分辞書１０１を参照して認識されたもの、また、
(ＲＪ.６)は、「リジェクト(不読)であるが、候補は６で
ある」を意味している。更に、第２の仮説５３に対する
認識結果は、(ＡＣ.５)と(ＡＣ.６)であり、いずれも、
数字「５」あるいは「６」として受容したことを意味してい
る。従って、第２の仮説が妥当であり、認識結果は、数
字「５」，「６」となる。

【００１１】なお、上述のパターン辞書１００に設けら
れる部分辞書１０１〜１０３は、本発明において新たに
設けられたものであり、従来は、正常なパターンの辞書
１０４のみが設けられていたものである。上述の部分辞
書１０１は、部分パターン格納している辞書であり、部
分辞書１０２は、部分パターンと他の文字とが接触した
パターンを格納している辞書、部分辞書１０３は、接触
文字パターンを格納している辞書である。次に、図３
(ｃ)に示した如き、分離パターン成分が隣接文字に接触
している場合の認識方法を、図５に基づいて説明する。

【００１２】この場合、図５に示す如く、切出し結果は
５５のようになり、認識結果５６は(ＳＰ.５)と(ＳＣ.
５，６)となる。ここで、(ＳＣ.５，６)は 数字「５」の
部分パターンと数字６が接触したものであることを意味
しており、前述の部分辞書１０２を参照して認識された
ものである。この結果から、読取り文字は、数字の「５」
と「６」であることが判断できる。次に、図３(ｄ)に示し
た如き、分離パターン成分相互で接触している場合の認
識方法を、図６に基づいて説明する。この場合には、図
６(ａ)に示す如く、２つの仮説５７，５９が立ち、認識
結果５８，６０が得られる。また、この場合には、図６
(ｂ)に示す如く、特にサブパターン６１、すなわち、図
３(ｄ)の３８を単独で認識して、その結果として認識結
果６２の(ＳＳ.５，７)が得られる。

【００１３】上述の仮説５７は、サブパターン３８が右
側に付加されたものと仮定した場合であり、仮説５９
は、サブパターン３８が左側に付加されたものと仮定し
た場合である。また、認識結果５８の(ＳＰ.５)と(Ｒ
Ｊ.？)は、「５のサブパターン」と「リジェクト(全く不
明)」であり、同様に、認識結果６０の(ＲＪ.？)と(Ｓ
Ｐ.７)は、「リジェクト(全く不明)」と「７のサブパター
ン」である。また、認識結果６２の(ＳＳ.５，７)は「数
字５のサブパターンと数字７のサブパターンの接触した
パターン」であることを 意味している。これらは、部分
パターンと他の文字とが接触したパターンの部分辞書１
０２を参照して得られるものである。これらの結果を総
合することにより、答は数字「５」と「７」であると判断さ
れることになる。

【００１４】次に、図３(ｅ)に示した如き、完全なパタ
ーン相互が接触している場合の認識方法を、図７に基づ
いて説明する。この場合には、図７に示す如く、無理に
分割せずに、全体を認識部に送り、部分辞書１０３を参
照して同じものを探し、認識する。ここでは、その結果
として(ＣＣ.５，６)が得られているが、これは 数字
「５」と「６」が接触したものであることを意味している。
以上、説明した如く、本発明においては、認識結果を総
合して最終的な答を出すことが特徴である。なお、実際
には、例えば、以下の如き規則に従って処理することに
より、実現される。

【００１５】図３(ａ)〜(ｅ)に対して行った処理を整理
すると、以下のようになる。 (ａ) (ＡＣ.５)(ＡＣ.６) → (ＡＣ.５)(ＡＣ.６) (ｂ) (ＳＰ.５)(ＲＪ.６) (ＡＣ.５)(ＡＣ.６) → (ＡＣ.５)(ＡＣ.６) (ｃ) (ＳＰ.５)(ＳＣ.５,６) → (ＡＣ.５)(ＡＣ.６) (ｄ) (ＳＰ.５)(ＲＪ.？) (ＲＪ.？)(ＳＰ.７) (ＳＳ.５,７) → (ＡＣ.５)(ＡＣ.７) (ｅ) (ＣＣ.５,６) → (ＡＣ.５)(ＡＣ.６) 上の各式の左辺の仮説毎の認識結果コードは、右辺の如
き認識結果コードに書換えがなされる。これらを一般化
したものを、書換え規則(Ｒewriting Ｒules)と呼ぶこ
とにする。

【００１６】本実施例に示す切出し方法では、書換え規
則が以下のようになる。

【外１】 規則Ｒ１は、８頁に示した(ａ)と(ｂ)に対応するもの
で、ａ，ｂをアクセプト(認識)していない場所があって
も、他に１つでもアクセプトした場所があれば、認識で
きたことにするというものである。

【００１７】規則Ｒ２は、同(ｃ)に対応するもので、ａ
のサブパターンが認識される一方、ａのサブパターンと
ｂのパターンとの接触が認識された場合には、ａとｂが
認識できたことにするというものである。規則Ｒ３は、
同(ｄ)に対応するもので、ａのサブパターンが認識さ
れ、アクセプト以外の例えばリジェクトで任意の値の候
補が与えられる一方、ｂのサブパターンが認識され、ア
クセプト以外の任意の値の候補が与えれた場合には、分
離されているサブパターンのみを認識してみることを指
示するものである。また、規則Ｒ４も、同(ｄ)に対応す
るものであり、規則Ｒ３によって処理されたサブパター
ンのみの認識結果を含めて、総合的に認識する場合を示
している。すなわち、ａのサブパターンと認識できない
パターン，ｂのサブパターンと認識できないパターンお
よびａのサブパターンとｂのサブパターンとの接触した
パターンの３つが認識された場合には、総合的認識によ
り、ａアクセプト，ｂアクセプトとなるというものであ
る。

【００１８】規則Ｒ５は、同(ｅ)に対応するもので、ａ
とｂの接触したパターンは、ａアクセプト，ｂアクセプ
トとなるというものである。図８に、本発明の一実施例
である文字読取り装置のブロック図を示す。本実施例に
示す文字読取り装置は、パターン観測部８００，パター
ン切出し部９００，帳票フォーマット辞書９５０，パタ
ーン認識部２００，パターン辞書１００，認識結果最終
判定部４００および認識結果書換え規則辞書３００から
構成されている。以下、本装置の動作を説明する。読取
りの対象である帳票７５には、図２に示した如き、自然
な筆記条件で文字が記入されている。帳票７５がパター
ン観測部８００に入力され、光電変換および前処理(２
値化，帳票スキュー補正)を受けると、２次元映像パタ
ーンが電気的信号としてパターン切出し部９００に送出
される。

【００１９】パターン切出し部９００では、帳票フォー
マット辞書９５０からの枠位置パラメータを参照して、
１枚の帳票の映像から１文字に該当すると判断されるパ
ターンを１組ずつ切出して、パターン認識部２００に送
出する。パターン認識部２００では、入力された１文字
分のパターンと、図４にその内容を例示したパターン辞
書１００に記憶されている各パターンとを比較照合し、
認識結果を認識結果最終判定部４００に送出する。な
お、パターン認識部２００での処理には、前述の如く、
サブパターンや接触した２文字分のパターンをも含んで
いることは言うまでもない。また、本実施例において
は、パターン認識部２００からの認識結果の出力は、入
力されたパターン毎に認識結果を記号化して、認識結果
最終判定部４００に送出する。認識結果最終判定部４０
０は、受取った認識結果に対して、前述の認識結果書換
え辞書３００中の各書換え規則を、適用できる書換え規
則がなくなるまで順次適用して、書換え処理を行う。

【００２０】すなわち、前述の書換え規則Ｒ１〜Ｒ５の
条件の中から、上述の記号化された認識結果がこれに合
致するものを選択・適用し、その結果を採用する。上述
のパターン切出し部９００以降の処理を、以下、更に詳
細に説明する。図９に、上述の切出し処理および認識処
理のフローチャートと、これに対応するデータの内容を
例示する。ステップ 701では、帳票１枚分の映像パター
ン７１１から、１行分の映像パターン７１２を切出す。
ステップ 702では、黒地パターンの連続性を利用して、
黒地毎のぱターン成分を抽出し、横方向に関して順序付
けを行った後、成分リスト７１３を作成する。更に、各
成分の属性を計算し、成分属性リスト７１４を作成す
る。なお、ここで、成分の属性とは、各成分の上下端，
左右端の座標，輪郭総長等である。

【００２１】次に、ステップ 703では、上で作成した成
分属性リスト７１４と、帳票フォーマット辞書９５０の
情報から、文字間の境界の仮説を立て、文字リスト７１
５を作成する。この文字リスト７１５は、各文字パター
ンが、どの成分から構成されているかを示すもので、図
９では、第１の仮説では順序１,２,３でそれぞれ１つの
文字、４と５を合せて１つの文字と仮定し、第２の仮説
では、順序１と２を合せて１つの文字、３だけで１つの
文字、４と５を合せて１つの文字と仮定する例を示して
いる。以上は、パターン切出し部９００の処理である。
ステップ 704は、パターン認識部２００の処理である。
ステップ 704では、上述の成分リスト７１３，成分属性
リスト７１４および文字リスト７１５を入力して、文字
リスト７１５に示される成分を集めてパターン整合を行
い、その結果を結果リスト７１６に書込む。

【００２２】整合結果を表わす結果コードは、前述の
(ＳＰ.ａ),(ＳＣ.ａ，ｂ),(ＳＳ.ａ，ｂ),(ＣＣ.ａ，
ｂ),(ＡＣ.ａ),(ＲＪ.ａ)等の記号形式をとる。これら
の意味は、前述の通り、それぞれ、「カテゴリａのサブ
パターン」,「カテゴリａのサブパターンとカテゴリｂの
接触したもの」，「カテゴリａとカテゴリｂのサブパター
ンが 相互に接触したもの」,「カテゴリａとカテゴリｂが
相互に接触したもの」,「カテゴリａのパターン」,「候補は
ａであるがリジェクト」である。ステップ 705は、認識
結果最終判定部４００の処理である。ここでは、上述の
結果リスト７１６に対して、書換え規則辞書３００内の
すべての規則を参照し、適用できる規則がなくなるまで
順次適用し、最終的に得られた結果に応じた処理を行
う。

【００２３】また、ステップ 706では、帳票７５上のす
べての行についての処理が終了したか否かを判断し、終
了していなければステップ 701に戻って、終了するまで
上述の処理を繰り返し行う。上記実施例によれば、前記
認識部で、例えば、入力された１単位映像パターンが１
カテゴリを表わすパターンの一部分であると判断した場
合には、複数の部分パターンを組み合せて１文字とし、
該組み合せた文字について文字認識を行うことが可能に
なり、文字読取り装置における、自然な筆記条件で書か
れた文字の読取り精度が向上するという効果が得られ
る。なお、上記実施例は本発明の一例を示すものであ
り、本発明はこれに限定されるべきものではないことは
言うまでもないことである。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に述べた如く、本発明によれ
ば、文字枠から大きくはみ出したり、隣接文字と接触し
ているような、自然な筆記条件で書かれた文字につき、
特に、入力された１単位映像パターンが１カテゴリを表
わすパターンの一部分であると判断された場合に、複数
の部分パターンを組み合せて１文字とし、該組み合せた
文字について文字認識を行うことが可能なパターン切出
しおよび認識方法とそのシステムを実現できるという顕
著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＯＣＲ用帳票の文字枠と筆記文字の例を
示す図である。

【図２】筆記条件を緩和した場合の、従来のＯＣＲ用帳
票の文字枠と筆記文字の例を示す図である。

【図３】隣接文字パターンの種々の状態を例示する図で
ある。

【図４】本発明の原理を説明する図(その１)である。

【図５】本発明の原理を説明する図(その２)である。

【図６】本発明の原理を説明する図(その３)である。

【図７】本発明の原理を説明する図(その４)である。

【図８】本発明の一実施例である文字読取り装置のブロ
ック図である。

【図９】実施例に係る文字読取り装置における、切出し
処理および認識処理のフローチャートとこれに対応する
データの内容を例示する図である。

【符号の説明】

７５ 読取り対象である帳票 １００ パターン辞書 １０１〜１０３ 部分辞書 １０４ 正常パターン辞書 ２００ パターン認識部 ３００ 認識結果書換え規則辞書 ４００ 認識結果最終判定部 ８００ パターン観測部 ９００ パターン切出し部 ９５０ 帳票フォーマット辞書

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門田 彰三 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 栗野 清道 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １文字単位の文字枠を有しない帳票を入
   力し、切出し部により、電気的信号に変換された２次元
   映像パターンから文字を含む１つ以上のパターンを切出
   し、該パターンを認識部に送り、認識部において前記パ
   ターンをパターン辞書内の各パターンと比較して認識す
   る如く構成されたパターン切出しおよび認識方法であっ
   て、前記切出し部では、前記２次元映像パターンの１文
   字行分に対応する領域を対象として処理を行い、連続し
   た黒画素の領域をパターン成分として抽出し、該パター
   ン成分の横方向に関する順序付けを行った後、該パター
   ン成分を要素とする文字成分リストを作成し、更に、該
   文字成分リストの各部分の属性を計算して成分属性リス
   トを作成し、該成分属性リストを参照して各文字を構成
   する１単位あるいは複数のパターン成分の組み合せの仮
   説を立て、該組み合せの仮説を文字リストとして記憶
   し、前記認識部では、前記文字リストを入力し、該文字
   リストから認識すべきパターン成分の組み合せを構成し
   て、前記パターン辞書内の各パターンと照合することに
   より認識処理を行い、最終判定部により、１文字行分の
   認識結果の総合判定を行うことを特徴とするパターン切
   出しおよび認識方法。
2. 【請求項２】 前記切出し部による切出しにおいて、文
   字を構成するパターン成分の組み合せについて曖昧性が
   存在する場合には複数の仮説を作成して、該複数の仮説
   を前記文字リストに記憶することを特徴とする請求項１
   記載のパターン切出しおよび認識方法。
3. 【請求項３】 前記認識部は、前記複数の仮説を文字リ
   ストから読出して、各仮説に対応するパターン成分の組
   み合せの認識処理を行うことを特徴とする請求項２記載
   のパターン切出しおよび認識方法。
4. 【請求項４】 前記最終判定部は、前記複数の仮説に対
   応する認識結果を入力して、総合的判定を行って単一の
   仮説を選択することを特徴とする請求項３記載のパター
   ン切出しおよび認識方法。
5. 【請求項５】 １文字単位の文字枠を有しない帳票を入
   力し、切出し部により、電気的信号に変換された２次元
   映像パターンから文字を含む１単位映像パターンを切出
   し、該パターンを認識部に送り、認識部において前記パ
   ターンをパターン辞書内の各パターンと比較して認識す
   る如く構成されたパターン切出しおよび認識システムで
   あって、前記切出し部では、前記２次元映像パターンを
   対象として処理を行い、連続した黒画素の領域をパター
   ン成分として抽出し、該パターン成分の横方向に関する
   順序付けを行った後、該パターン成分を要素とする文字
   成分リストを作成し、該文字成分リストの各部分の属性
   を計算して成分属性リストを作成し、該成分属性リスト
   を参照して各文字を構成する１単位あるいは複数のパタ
   ーン成分の組み合せの仮説を１つ以上立て、該組み合せ
   の仮説を文字リストとして記憶し、認識部では、前記文
   字成分リストと文字リストを入力し、該文字リストから
   認識すべきパターン成分の組み合せを構成して、前記パ
   ターン辞書内の各パターンと照合することにより認識処
   理を行い、最終判定部により、１文字行分の認識結果の
   総合判定を行って単一の仮説を選択することを特徴とす
   るパターン切出しおよび認識システム。
6. 【請求項６】 前記パターン辞書は、１つの文字パター
   ンを構成する完全パターンとともに、文字パターンの一
   部分を構成する部分パターンおよび１つの文字パターン
   と他の文字パターンの接触した接触パターンを記憶する
   ことを特徴とする請求項５記載のパターン切出しおよび
   認識システム。