JPH0797396B2 - 連続文字認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力された文字の筆跡に基づき１個以上連続
して書かれた文字を認識する手段に関する。

〔概要〕

本発明は、連続して筆記された文字列を孤立文字パター
ンと文字間ストロークパターンの合成パターンに基づき
認識する手段において、 文字列を複数の部分文字列に分割することにより、 認識に伴う演算量を低減することができるようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

連続して書かれた文字列中から使用者が１文字の終わり
を指示することなしにその文字列を認識する従来例装置
には、例えば、「特願昭61-053397号」（以下、文献
（１）という。）記載の連続文字認識装置があった。以
下、この装置を例にとって従来の連続文字認識装置を説
明する。

この装置では切れ目なく書かれた文字をも含む連続して
書かれた文字を入力パターンとし、このパターンとあら
かじめ認識装置内に保持されている標準パターンとをパ
ターンマッチングして文字を認識する。このようなパタ
ーンマッチングで１文字ずつ独立して筆記された孤立文
字を認識する方法としては、例えば電子通信学会技術研
究報告PRL83-29（1983年８月27日）の１ページから８ペ
ージに「スタックDPマッチングによるオンライン手書き
文字認識」と題して発表された論文（以下、文献（２）
という。）に示されている方式がある。

この方式では、まず入力された文字は、文字を構成する
線分の方向角の時系列パターンＡ＝（ai|1≦ｉ≦Ｉ）に
変換される。ここで、aiは方向角、Ｉは線分数を表す。
この時系列パターンを入力パターンＡとする。標準パタ
ーンは、入力パターンと同様の方向角の時系列パターン
としてあらかじめ認識装置内に保持されている。これ
は、標準パターンBk＝（bj|1≦ｊ≦Jk）と表される。こ
こで、ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）は標準パターンカテゴリ、bjは
方向角、Jkはカテゴリｋの標準パターンの線分数を表
す。入力パターンＡのｉ番目のデータと標準パターンBk
のｊ番目のデータとの間の距離を方向角aiとbjの間のな
す角度で定義する。この距離をｄ（i,j）とする。入力
パターンＡと標準パターンBkのパターン間距離Dkは、こ
の距離ｄ（i,j）を時間軸方向に累積した値が最小とな
るように、入力パターンＡと標準パターンBkを時間軸に
ついて整合させたときの距離ｄ（i,j）の累積値とす
る。この時間軸についての整合は文献（２）に述べられ
ているDPマッチング法により以下のように行われる。

入力パターンＡの各時刻ｉに対する漸化式 を１≦ｊ≦Jkの間で解くことによって時刻ｉまでの最小
累積距離を求めることができる。ここで、ｇ（i,j）は
カテゴリｋ、時刻ｉ、ｊにおける漸化式値を表す。ただ
し、初期値としてｇ（０、０）＝０、ｇ（０、ｊ）＝∞
（１≦ｊ≦Jk）とする。

（１）式の漸化式演算を入力パターンの時刻ｉ（１≦ｉ
≦Ｉ）まで行うことによってパターン間距離Dkが Dk＝ｇ（I,Jk） …（２） のように求まる。このようにして求められたパターン間
距離Dkが最小となるカテゴリｋを認識結果とする。

以上の孤立文字の認識を連続文字の認識へ拡張するに
は、孤立文字を連結した連続文字の標準パターンを用
い、連続文字の入力パターンとパターンマッチングを行
えば良い。標準パターンとしては、一文字の書き始めか
ら書き終わりまでの筆跡を表す孤立文字パターンと、そ
の孤立文字パターンどうしの終点と始点を連結するよう
な文字間ストロークパターンを用いる。以下、これら文
字パターンの書き始めの点を始点、書き終わりの点を終
点という。これらの孤立文字パターンと文字間ストロー
クパターンを交互に連結させ、連続文字の標準パターン
を合成する。このような、複数の標準パターンをあらか
じめ定められた順序に連結して効率よく認識するには特
願昭55-83199号に記載されている有限状態オートマトン
を使用する。

このように、孤立文字パターンと文字間ストロークパタ
ーンとを交互に連結し合成した標準パターンをもとにパ
ターンマッチングを行うことによって、連続文字を認識
することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の連続文字認識装置では、（１）式に示
す漸化式演算を各標準パターンごとに入力パターンの時
刻ｉについて行っている。そこで、入力される文字数が
増えて入力パターンの線分数Ｉが増えると、漸化式の演
算量が増加することになる。さらに、連続文字では孤立
文字パターンと文字間ストロークパターンを組合わせて
文字列の標準パターンを合成しているので、組合わせの
数が増えることでさらに演算量が増加する。このよう
に、入力される文字数が増えると演算量も増加してしま
う。

また、入力される文字列の中でペンが筆記面を離れ移動
する部分（以下、ペンアップストロークという。）が文
字間に対応する可能性は高い。しかし、入力パターンと
合成した標準パターンをパターンマッチングする場合
に、必ずしもペンアップストロークと文字間ストローク
が対応するとは限らない。そこで、従来の連続文字認識
装置ではこの文字間情報に十分にいかされていない。

このように、従来の連続文字認識装置では入力文字数に
従って演算量が増加してしまい、またその認識に文字間
情報が十分にいかされていない欠点があった。

本発明はこの問題点を解決するもので、少い演算量で文
字分割精度の高い連続文字認識装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、筆記された文字列の筆跡を時系列の入力パタ
ーンとして読み込む入力手段と、一文字の書き始めから
書き終わりまでの筆跡を表す孤立文字パターンを保持す
る孤立文字パターン記憶部と、一文字の書き終わりから
次の文字の書き始めまでの筆跡を表す文字間ストローク
パターンを保持する文字間ストロークパターン記憶部
と、１個以上の孤立文字パターンと０個以上の文字間ス
トロークパターンを交互に矛盾なく連結させたパターン
に基づきこの手段に与えられるパターンを認識する認識
手段とを備えた連続文字認識装置において、上記入力手
段からの入力パターンのペンアップストローク部分を検
出しこのペンアップストロークに基づいて文字ピッチを
求め、この文字ピッチ情報に基づきこの入力パターンを
複数の部分文字列に分割して上記認識手段に与える部分
文字列分割部を備えたことを特徴とする。

〔発明の原理〕

本発明では、入力された文字列を文字間の情報を用い
て、複数の部分文字列に分割し、その後従来と同様なパ
ターンマッチングで部分文字列ごとに認識を行う。この
文字間情報とは、一つの文字列中の文字と文字との間隔
（以下、文字ピッチという。）はほぼ等しく、また文字
と文字の間にはペンアップストロークが存在する可能性
が高いとすることである。

以下にこの入力文字列を部分文字列に分割する過程を説
明する。入力された文字列が次のようなxy座標の時系列
である入力パターンＡに変換される。

Ａ＝｛（xi,yi,pi）|1≦ｉ≦Ｉ｝ …（３） xiはｘ座標、yiはｙ座標、またpiはペンのアップ、ダウ
ンを時刻ｉにおいて表す。piはペンがアップからダウン
に変化したときにはpi＝１、またダウンからアップに変
化したときにはpi＝２、その他のときにはpi＝０にな
る。まず、入力パターンＡの中から文字間となる可能性
が高いペンアップストローク部分を探す。すなわち、時
刻ｉ＝ｍでpi＝２、かつｉ＝ｍ＋１でpi＝１に変化した
ならば、この時刻ｍからｍ＋１の間がペンアップストロ
ークになる。また、このときのペンアップストロークの
ｘ方向の変化量を文字ピッチと仮定する。すなわち、ｕ
番目のペンアップストロークに対する文字ピッチdx
（ｕ）とその時の時刻ｓ（ｕ）は次のように表される。

dx（ｕ）＝X_m+1-X_m …（４） ｓ（ｕ）＝ｍ（１≦ｕ≦Ｕ） …（５） 次に、これらＵ個の文字間候補の中で文字ピッチが正の
ものだけを探し、負のものは除く。すなわち、 dx（ｕ）＞０ …（６） が成り立つペンアップストロークのみを残し、文字間の
候補とする。また、（６）式を満たす文字ピッチdx
（ｕ）と時刻ｓ（ｕ）を更新して、 dx（ｖ）＝dx（ｕ） …（７） ｓ（ｖ）＝ｓ（ｕ） （１≦ｕ≦U,1≦ｖ≦V,V≦Ｕ） …（８） とする。ここで、これらのＶ個の文字ピッチの平均値Pa
vを求めると、 となる。この文字ピッチの平均値Pavより小さな文字ピ
ッチdx（ｖ）は再び候補から除く。すなわち、 dx（ｖ）＞Pav …（10） を満たすペンアップストロークのみを文字間の候補とす
る。また、（10）式を満たす文字ピッチdx（ｖ）と時刻
ｓ（ｖ）を更新して、 dx（ｗ）＝dx（ｖ） …（11） ｓ（ｗ）＝ｓ（ｖ） （１≦ｖ≦V,1≦ｗ≦W,W≦Ｖ） …（12） とする。

ここで、入力パターンＡをこの文字間の候補で分割す
る。すなわち、時刻ｓ（ｗ）で入力パターンＡを区切る
と、 Aw＝｛（xi,yi,pu）|s（ｗ）≦ｉ≦ｓ（ｗ＋１）｝ …
（13） ただし、１≦ｗ≦Ｗ、Ｗ＋１＝Ｉ のようにＷ個の部分文字列に分割される。この各部分文
字列に従来と同様なパターンマッチングを行うことによ
って入力文字列を認識することができる。

たとえば、ｎ個の文字からなる文字列が入力され、標準
パターンのカテゴリ数がＫ個とすると、従来の方法では
合成する標準パターンの組合わせ数は Kⁿ …（14） となる。しかし、これが等しくn/W文字ずつＷ個の部分
文字列に分割されたとすると、部分文字列ごとの組合わ
せ数は K^n/w …（15） となり、入力文字列全体では Ｗ・K^n/w …（16） となる。Kⁿ≧２のとき（通常、Ｋ＞２、ｎ＞１であるの
でこれは成り立つ。） Kⁿ≧Ｗ・K^n/w …（17） が成り立ち、入力文字列を分割することで標準パターン
の組合わせ数が減少する。そこで、各標準パターンごと
に行う（１）式の漸化式演算の回数も減少し、パターン
マッチングのための演算量が減少する。

また、入力文字列中の全てのペンアップストロークは文
字間となる可能性を必ず試されており、文字間情報が使
用される。

以上、本発明の原理について説明した。以上の説明では
文字間ピッチのペンアップストロークのｘ方向の変化量
で定義したが、この他にもペンアップストロークで分離
された部分文字列間のｘ方向の間隔で定義するなどの方
法がある。

また、文字間候補を求めるために文字間ピッチの平均値
Pavを用いたが、平均値だけでなく分散などの統計量や
文字列のｙ方向の高さから求めた値を用いることもでき
る。

さらに、基本的な孤立文字の認識方式について、方向角
データを用いた場合について述べたが、この他にもたと
えば、日経エレクトロニクス誌昭和58年12月５日号115
ページから133ページに「くずし字など筆記制限を緩和
する方向に進むオンライン手書き漢字認識」と題されて
発表されている文献中に述べられている様々な方式が使
用できる。また、連続文字認識の方式についても、たと
えば電子通信学会技術研究報告PRL84-13の67ページから
76ページに「候補文字ラティス法によるオンライン手書
き文字列の認識」と題して発表された論文の方式など他
に様々なものが使用できる。

〔作用〕

入力手段で、文字列データは入力パターンに変換され、
この入力パターンは部分文字列分割部で文字ピッチ情報
を用いて複数の部分文字列に分割され認識手段に送られ
る。認識手段では、孤立文字パターン記憶部と文字間ス
トロークパターン記憶部に保持されているパターンを合
成し、部分文字列とパターンマッチングを行って入力パ
ターンを認識する。これにより演算量をいちじるしく低
減できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。第１
図は、この実施例の構成を示すブロック構成図である。
第２図は、第１図に示す部分文字列分割部の構成を示す
ブロック構成図である。

この実施例は、筆記された文字列の筆跡を時系列の入力
パターンとして読み込む入力手段であるタブレット100
および前処理部200と、一文字の書き始めから書き終わ
りまでの筆跡を表す孤立文字パターンを保持する孤立文
字パターン記憶部600と、一文字の書き終わりから次の
文字の書き始めまでの筆跡を表す文字間ストロークパタ
ーンを保持する文字間ストロークパターン記憶部700
と、１個以上の孤立文字パターンと０個以上の文字間ス
トロークのパターンを交互に矛盾なく連結させたパター
ンに基づきこの手段に与えられるパターンを認識する認
識手段であるデータ変換部400および認識部500と、入力
手段からの入力パターンの文字ピッチ情報に基づきこの
入力パターンを複数の部分文字列に分割して上記認識手
段に与える部分文字列分割部300とを備え、この部分文
字列分割部300が本発明の特徴とするところである。

第１図で、タブレット100から入力された文字列データ
は前処理部200で（３）式に示されるｘ座標、ｙ座標お
よびペンデータの時系列である入力パターンＡに変換さ
れ、部分文字列分割部300に送られる。部分文字列分割
部300は文字ピッチ情報を用いて入力パターンＡを複数
の部分文字列Awに分割し、順次データ変換部400に転送
する。データ変換部400ではｘ座標、ｙ座標およびペン
データの時系列で構成される部分文字列を文献（２）に
示される方向角の時系列データに変換し、認識部500に
送る。認識部500は文献（１）に示されているように孤
立文字パターン記憶部600と文字間ストロークパターン
記憶部700に保持されている標準パターンを合成し、部
分文字列とパターンマッチングを行うことによって入力
パターンを認識し、結果Ｒを出力する。この結果Ｒは部
分文字列Awの認識結果を合わせたものになる。

第２図を用いて部分文字列分割部300の動作を詳細に説
明する。前処理部200から送られてくる入力パターンＡ
はいったんデータバッファ301に格納される。ここで、
制御部311から時刻信号ｉがデータバッファ301およびペ
ンアップ検出部302に送られる。データバッファ301はこ
の時刻信号ｉに同期して入力パターンＡ＝（xi,yi,pi）
を順次ペンアップ検出部302に送る。ペンアップ検出部3
02は入力パターンＡの中でpi＝２かつpi＋１＝１となる
ペンアップストロークを検出し、その時刻信号ｉ＝ｍを
スイッチ304に送り、またそのｘ座標x_m、x_m+1を減算器3
03に送る。減算器303では減算ｄ＝x_m+1-x_mを計算し、ｄ
≧０が成り立つときに減算結果ｄをＤメモリ305に送
る。同時に、減算器303はｄ≧０が成り立つときに切替
信号swをスイッチ304に送り、線路を導通させる。そこ
で、ペンアップ検出部302から送られてくる時刻信号ｍ
がスイッチ304を通してＶメモリ306に送られ、ここに保
持される。

Ｄメモリ305とＶメモリ306はどちらも一次元配列のメモ
リであり、入力パターンＡがペンアップとなる時刻ｍと
そのときの文字ピッチｄとが互いに対応付けられて記憶
される。時刻信号ｉが１からＩまで変化すると、
（７）、（８）式におけるdx（ｖ）がＤメモリに、ｓ
（ｖ）がＶメモリに格納される。

時刻信号ｉが１からＩまで変化し終わると、制御部311
は信号t₁をＤメモリ305と平均化部307に送る。この信号
t₁に対応してＤメモリ305からは文字ピッチｄが順次読
み出され、平均化部307に送られる。平均化部307は
（９）式のような演算を行い、文字ピッチｄの平均値Pa
vをPavメモリ309に送り、ここに記憶される。

平均値Pavが決定されると、制御部311は信号t₂をＤメモ
リ305、Ｖメモリ306および比較部308に送る。この信号t
₂に対応し、Ｄメモリ305からは文字ピッチｄが、またＶ
メモリ306からは時刻ｍが順次読み出され、比較部308に
送られる。比較部308はPavメモリ309に記憶されているP
avの値とＤメモリ305から読み出される文字ピッチｄの
値を比較し、ｄ＞Pavすなわち（10）式が成り立つとき
にその時刻ｍをＷメモリ310に送る。

Ｗメモリ310はＤメモリ305やＶメモリ306と同様な一次
元配列のメモリであり、文字間の候補となる時刻すなわ
ち（12）式のｓ（ｗ）が記憶される。Ｗメモリ310に文
字間の候補がすべてそろうと、制御部311は信号t₃をＷ
メモリ310に送る。データバッファ301はこの時刻で入力
パターンＡを区切って（13）式のような部分文字配列Aw
としてデータ変換部400に送る。

以上説明したように、部分文字列分割部300に入力され
た入力パターンＡが部分文字列Awに分割される。この部
分文字列Awがデータ変換部400を通して認識部500に入力
され、認識結果Ｒが出力される。この認識部500の構成
は文献（１）の中に示されている。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、使用者による文字を分割
するための特別な操作を必要とせずに、かつ演算量を低
減し文字分割精度を向上するので、高速で認識精度の高
い連続文字認識装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続文字認識装置の一実施例の構成を
示す構成図。 第２図は第１図の部分文字列分割部の構成を示す詳細構
成図。 100……タブレット、200……前処理部、300……部分文
字列分割部、301……データバッファ、302……ペンアッ
プ検出部、303……減算器、304……スイッチ、305……
Ｄメモリ、306……Ｖメモリ、307……平均化部、308…
…比較部、309……Pavメモリ、310……Ｗメモリ、311…
…制御部、400……データ変換部、500……認識部、600
……孤立文字パターン記憶部、700……文字間ストロー
クパターン記憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筆記された文字列の筆跡を時系列の入力パ
   ターンとして読み込む入力手段（100、200）と、 一文字の書き始めから書き終わりまでの筆跡を表す孤立
   文字パターンを保持する孤立文字パターン記憶部（60
   0）と、 一文字の書き終わりから次の文字の書き始めまでの筆跡
   を表す文字間ストロークパターンを保持する文字間スト
   ロークパターン記憶部（700）と、 １個以上の孤立文字パターンと０個以上の文字間ストロ
   ークパターンを交互に矛盾なく連結させたパターンに基
   づきこの手段に与えられるパターンを認識する認識手段
   （500）と を備えた連続文字認識装置において、 上記入力手段からの入力パターンのペンアップストロー
   ク部分を検出しこのペンアップストロークに基づいて文
   字ピッチを求め、この文字ピッチ情報に基づきこの入力
   パターンを複数の部分文字列に分割して上記認識手段に
   与える部分文字列分割部（300） を備えたことを特徴とする連続文字認識装置。