JPH08507886A - ハンドライティング読み取り装置 - Google Patents

ハンドライティング読み取り装置

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JPH08507886A
JPH08507886A JP6509931A JP50993194A JPH08507886A JP H08507886 A JPH08507886 A JP H08507886A JP 6509931 A JP6509931 A JP 6509931A JP 50993194 A JP50993194 A JP 50993194A JP H08507886 A JPH08507886 A JP H08507886A
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Abstract

(57)【要約】 個人のハンドライティングの特徴であってその個人に高度に特有ではあるが書かれているシンボルに関係する情報も含む特徴を感知する装置(20)と、その個人のために構成され感知された特徴に応答して書かれているシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する装置(26)と、を含むハンドライティング読み取り装置である。

Description

【発明の詳細な説明】 ハンドライティング読み取り装置 発明の分野 本発明は、広くはコンピュータ入力デバイスに関し、更に詳しくはハンドライ ティングに応答するコンピュータ入力デバイスに関する。 発明の背景 オンラインのハンドライティング認識の分野では著しい量の活動が存在してい る。1990年までの従来技術は、Tappert他による”The Stat e of Art in On−Line Handwriting Reco gnition”(IEEE Transactions on Patter n Analysis and Machine Intelligence, Vol.12,No.8,August,1990)において概観されている。 一般的に、オンラインのハンドライティング解析は、現在では、2つの別個の 応用例で用いられている。すなわち、アイデンティティの確認と、手書きの文字 及び数字のコンピュータへの入力と、である。これらの2つの応用例は、極めて 対照的な動作上の要求と目的とを有する。アイデンティティ確認のためのハンド ライティング解析では、各個人に固有のハンドライティングの特徴を感知し、そ れにより、与えられた個人を曖昧性なく識別するために用いられ得る。これと対 照的に、コンピュータへの英数字入力のためのハンドライティング解析では、ア イデンティティ確認では重要であったまさにその特徴の効果を最小化して、個別 の書き手とは無関係に与えられたシンボルに関連付けることのできる普遍的なハ ンドライティング特性に集中することが目的とされる。 コンピュータへの英数字入力のためのハンドライティング解析を与える現時点 で存在し提案されているシステムは、一般に、シンボルがどのように作成される かではなく、シンボルがどのように見えるかの認識に向けられている。したがっ て、それらのシステムでは、デジタイザ(digitizer)又はグラフィッ ク・タブレットを用いる。 他方で、署名確認システムでは、書き手の生物統計学的特性(biometr ic characteristics)を識別することを目指し、筆記の際の 圧力や加速度などの指標(indications)を用いる。 米国特許第4345239号は、署名確認システムでの使用のためにペンの加 速度を用いる。米国特許第5054088号では、ハンドライティングの加速度 及び圧力データの両方を用いて、アイデンティティ確認をする。上述の特許に示 されているように、ペン加速度は署名確認のために用いられるが、これは、ペン 加速度が個人的な特徴であって各個人に特有だからである。したがって、ペン加 速度は、英数字入力には用いられてこなかった。 米国特許第4751741号には、ペンの圧力データだけを用いるペン型のキ ャラクタ認識装置が記載されている。 発明の概要 本発明は、改良型のハンドライティング情報入力装置を提供することを目的と する。 したがって、本発明の好適実施例によれば、個人のハンドライティングの特徴 であって前記個人に高度に特有ではあるが書かれているシンボルに関係する情報 も含む特徴を感知する装置と、前記個人のために構成され前記感知された特徴に 応答して前記書かれているシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する 装置と、を含むハンドライティング読み取り装置が提供される。 本発明の好適実施例によれば、このハンドライティング読み取り装置は、手持 (handheld)ハウジング内に含まれている。好ましくは、このハンドラ イティング読み取り装置は、コンピュータとのワイヤレス通信のための送信機を 備え、前記コンピュータに前記送信機がシンボル・データを入力する。 本発明の好適実施例によれば、このハンドライティング読み取り装置は、タブ レットを必要としない。更に本発明の好適実施例によれば、このハンドライティ ング読み取り装置は、コンピュータのキーボード入力と通信する。 更に本発明の好適実施例によれば、ハンドライティング中の加速度を感知し非 個人化された形式でハンドライティングの内容の出力指標(output in dication)を提供する個人化された手持装置を含むハンドライティング 読み取り装置が提供される。 更に本発明の好適実施例によれば、ハンドライティングを感知しその内容の出 力指標を提供するワイヤレスの手持装置を含むハンドライティング読み取り装置 が提供される。 更に本発明の好適実施例によれば、ハンドライティング中の運動を感知して、 ハンドライティングの内容の出力指標を提供する個人的にトレーニング可能な手 持装置を含むハンドライティング読み取り装置が提供される。 更に本発明の好適実施例によれば、手持ハウジングと、前記ハウジングの中に 配置された運動センサと、前記ハウジングの内部に配置され前記運動センサから の信号を受信し複数のハンドライティング特性を感知する認識装置と、前記ハウ ジングの中に配置され前記複数の並列認識装置の出力を受信し手書きの信号の指 標を提供するシンボル認識手段と、を備えたリアルタイムのハンドライティング 読み取り装置が提供される。 更に本発明の好適実施例によれば、ハンドライティング中の運動を感知し従来 型のキーボードに対応する形式でハンドライティングの内容の出力指標を提供す る手持装置を含むハンドライティング読み取り装置が提供される。 更に本発明の好適実施例によれば、ハンドライティング中の運動を感知しRS −232互換の形式でハンドライティングの内容の出力指標を提供する手持装置 を含むハンドライティング読み取り装置が提供される。 更に本発明の好適実施例によれば、聴覚及び視覚(オーディオ・ビジュアル) の形式の少なくとも1つでの情報を含む人間が感知可能な出力を提供し、入力要 素として上述したタイプのハンドライティング中の運動を感知する手持装置を有 する装置を含む聴覚・視覚的装置が提供される。 この聴覚・視覚的装置の例には、ビデオ・レコーダ及びプレーヤ、ステレオ・ オーディオ・プレーヤ、及びテレビが含まれる。 更に本発明の好適実施例によれば、ポータブルなコンピュータ・メモリと出力 デバイスとを含み、上述のタイプのハンドライティング中の運動を感知する手持 装置を入力要素として有するポータブル情報記憶及び検索装置が提供される。 このポータブル情報記憶及び検索装置の例には、メモリ付きのデジタル時計、 コンピュータ化された日記、コンピュータ化された辞書、及び電子的電話帳が含 まれる。 更に本発明の好適実施例によれば、所定の電子的入力に応答し上述のタイプの ハンドライティング中の運動を感知する手持装置を入力要素として有するロッキ ング装置を含むロック装置が提供される。 このロッキング装置には、ドア・ロックや、車両のドア・ロック及びイグニシ ョンが含まれる。 更に本発明の好適実施例によれば、磁気カードを読み取り上述のタイプのハン ドライティング中の運動を感知する手持装置を確認入力要素として有する装置を 含む磁気カードで付勢される装置が提供される。 この磁気カードで付勢される装置の例には、自動金銭支払装置や、POSクレ ジットカード受け入れユニットなどが含まれる。 上述した構造上及び機能上の要素のみの様々な組み合わせや、たとえば、グラ フィカルな入力能力を有する要素との組み合わせも、本発明の範囲に属する。 図面の簡単な説明 本発明は、次の図面を参照し以下の詳細な説明を読むことにより、より完全に 理解し得る。 図1は、動作環境にある本発明の好適実施例によって構成され動作するハンド ライティング読み取り装置の図解である。 図2は、本発明のハンドライティング読み取り装置の好適な機械的構成の簡略 化された図解である。 図3は、図2及び図3のハンドライティング読み取り装置の簡略化されたブロ ック図である。 図4は、図3の装置の一部の、部分的な回路図及び部分的なブロック図である 。 図5は、図4の装置の一部のブロック図である。 図6A及び図6Bは、ハンドライティング読み取りの間の図3−図5のハンド ライティング読み取り装置の動作を図解する簡略化された流れ図である。図6B は教示プロセスを図解し、図6Bは認識プロセスを図解している。 好適実施例の詳細な説明 それぞれの書き手はおよそ12−14のペン・ストロークを含み各個人に特有 である組から選択されたペン・ストロークから従来の英数字キャラクタを作り出 す、ということを本発明の発明者は見いだした。本発明はこの理解を踏まえて、 個人化が可能なハンドライティング入力デバイスを提供する。付録Aは、発明者 によるこの発見の詳細な論述を含んでいる。 図1を参照すると、典型的な動作環境における本発明の好適実施例によって構 成され動作するハンドライティング入力デバイス10が図解されており、このデ バイスは、コンピュータ11とワイヤレス通信によって通信する。ここで、コン ピュータ11は、テキサス州ダラスのRFモノリシックス社から市販されている モデルRB1023RF受信機などの関連する受信機12を有するノート型PC 等である。受信機12は、コンピュータ11と、そのRS232ポート、又は、 そのキーボード入力を介して通信する。 ハンドライティング入力デバイス10は、図2に更に詳細に図解されているが 、任意の筆記面上で、又は、筆記面のない場合でも使用することができ、いかな る特別のパッド又は筆記基板も必要としない。好ましくは、このハンドライティ ング入力デバイスは、一般的なサイズであり通常のペンの形状を有し好ましくは 所定の指の係合のための適切なくぼみ(indentation)14が与えら れているハウジング13を備えている。 ハウジング13の中には、インクだめ及び出力点アセンブリ16があり、任意 の従来の態様で動作するように構成されている。また、インク出力はなくてもか まわない。本発明の好適実施例によれば、ハウジング13の前方の位置には、好 ましくは三次元的に動作する加速度計20がある。好ましくは、この加速度計2 0は、くぼみ14の内部に位置する。本発明のサイズとパワーとの要求に合致す る典型的な加速度計は、少なくとも2つ好ましくは3つの相互に直交して設置さ れた、英国ロンドンのカービー・ストリート20−24のユーロセンサ社から市 販されているモデル3031の加速度計を含む。 更に、図3を参照すると、加速度計20の出力は、米国カリフォルニア州ミル タピスのリニア・テクノロジ社から市販されているモデルLT1179等の演算 増幅器24を介して、A/Dコンバータを含む日立のH8/536マイクロコン トローラ等のマイクロコントローラ26に印加される。マイクロコントローラ2 6は、加速度計20が感知した加速度の複数の所定の特徴を抽出するように動作 する。与えられた個人の英数字シンボルをマップするにはハンドライティング中 に感知された加速度から導かれる比較的少数の離散的な特徴で十分であることが 見いだされていることは、本発明の特記すべき特徴である。この特徴は、個人間 で変動し、従って、マイクロコントローラは与えられた個人に特有の適切な特徴 を選択するようにトレーニングによって個人化されなければならない。 マイクロコントローラ26によって抽出された特徴の典型的なカタログが上述 のTappert他による文献に記載されており、この文献を本明細書において 援用することとする。また、付録Bには、これがより明確に記載されている。マ イクロコントローラ26の機能を提供するソフトウェアの好適なリストは、付録 Cにある。 マイクロコントローラ26は、並列認識装置(parallel recog nizer)26のバンクの機能を提供する。並列認識装置は、128の異なる シンボルを認識するように動作する。また、種々のグラフィックなシンボルを認 識するようにも動作する。並列認識装置は、また、適切なトレーニングによって 個人化できるが、このトレーニングは、好ましくはペン10とコンピュータ11 とを用いて行われそれに続くペン12へのダウンロードを含み、それによって、 種々の英数字シンボルをマイクロコントローラ26が抽出した加速度から導かれ た特徴に関連させる。 マイクロコントローラ26は、処理回路後の機能も有しており、最も蓋然性の 高いシンボルを並列認識装置のバンクによって認識されたものの中から選択し、 それをASCIIなどの従来の普遍的なコードで符号化する。このようなコード は、いかなる意味でも与えられた個人の個人的なハンドライティングの特性には 依存せず、従来のコンピュータによって容易に受け入れられる。 好ましくは、マイクロコントローラ26からの符号化されたシンボル出力は、 PC等の従来のコンピュータのキーボード入力において従来受け入れられた出力 と互換であるか又はそれと同一の形式を有する。 本発明の好適実施例によれば、マイクロコントローラ26の符号化された出力 は、やはりRFモノリシックス社から市販されているモデルMB1003などの ワイヤレス送信機32によって、ワイヤレスの態様でコンピュータ11に送信さ れ、これはまた、受信機12と通信する。また、任意の他の適切なIR送信機又 は無線送信機を用いることもできる。このような場合には、コンピュータ11に は、好ましくは、コンピュータのキーボード入力又はRS232ポートなどの任 意の他の適切な入力に直接に出力する対応する受信機が与えられている。また、 ワイヤレス通信ではない接続を用いてもよい。適切な電池33が提供されてハウ ジング13の中に位置する装置に電力を与える。 本発明のハンドライティング読み取り装置は、好ましくは手持(hand−h eld)タイプの個人化された「ペン」であり、このペンがその人のために個人 化されている個人によって携帯され、適切な通信機能を有する任意のコンピュー タと共に用いることができる。コンピュータは、いかなる意味でも個人化されて いる必要はなく、この理由は、ハンドライティング認識のためのハードウェア及 びソフトウェアのすべてがこの「ペン」の中に存在しているからである。 次に、図1から図3の装置の部分を異なる詳しさのレベルで図解している図4 及び図5を参照する。加速度計20は、上述のように、好ましくは、演算増幅器 24を介してA/Dコンバータのチャネル44を含むマイクロコントローラ26 への圧電素子出力を含むブリッジをそれぞれが含む、3つの別個の加速度計モジ ュールを含む。上述のように、マイクロコントローラ26は、ブロック45で表 されているDSP機能を有し、好ましくはペンのX加速度、Y加速度及び上下の 運動の成分の組み合わせである32の特徴を抽出する。 機能ブロック45の出力は、複数のファジー・コンパレータ46を含む並列認 識装置26のバンクに供給され、ファジー・コンパレータ46のそれぞれは、基 準特徴記憶装置47から、抽出された特徴を表すベクトルを含むDSP回路24 からの直列入力に加えて、複数の英数字シンボルに対する基準特徴を受け取る。 ファジー・コンパレータ46の出力は、対応するエラー・アキュムレータ48に 与えられる。エラー・アキュムレータ48の出力は、スレショルド定義装置52 からのスレショルド入力を受け取るファジー・アソシアティブ・メモリ50に与 えられる。スレショルド定義装置52は、制御及びタイミング入力と共にデータ 入力を受け取る。 本発明の好適実施例によれば、図4及び図5の構成は、付録Cに例示されてい るように、マイクロコントローラ26の中に存するソフトウェアにおいて現実化 されている。 図6A及び図6Bは、DSPブロック45(図4)の動作を図解する簡略化さ れた流れ図である。図6Aは教示(ティーチング)プロセスを図解し、図6Bは 認識プロセスを図解している。DSPブロックは、X及びY加速度の二重積分を 実行して、速度だけではなく位置及び移動距離も得るように動作する。更に、非 線形の正及び負の方向の回転が考慮され、位置付けられて、その長さが記録され る。 付録Dは、図3−図5のハンドライティング読み取りデバイスの個人化のため のアルゴリズムを与えている。 個人化された機能は、ペン10とコンピュータ11とを用いて実行される。ユ ーザは、最初に各英数字シンボルを書く。このシンボルがX、Y、Z加速度を決 定し、この加速度を用いて、一般に図6に示した態様で、上述した特徴を抽出す る。特徴認識は、個々の筆記のペン・ストロークの図心(centroid)を 認識し各キャラクタを12−16のペン・ストロークのタイプに分類することに よって達成される。キャラクタは、いくつかのペン・ストロークのシーケンスで あると考えられ、ペン・ストローク・アルファベットの上のファジー・ストリン グであると認識される。このファジー規則(rules)は、ペン10の中のマ イクロコントローラ26にダウンロードされる。 抽出された特徴は、ファジー規則を適用するのに用いられる。ファジー規則は 、認識されたシンボルの出力指示(output indication)を与 えるシンボル認識装置の動作において使用される。 実際のシンボルと認識されたシンボルとは、比較されて、実際のシンボルと認 識されたシンボルとの間の受け入れ得る合致が得られるまでファジー規則を更に 適用するのに用いられる異なる指示が提供される。 更に、本発明の好適実施例によれば、聴覚的及び視覚的形式の少なくとも1つ の形式での情報を含む人間が感知できる出力を与え、上述のタイプのハンドライ ティングの際の運動を感知する手持装置を入力要素として有する聴覚・視覚的( オーディオ・ビジュアル)装置が提供される。 このオーディオ・ビジュアル装置の例には、ビデオ・レコーダ及びプレーヤ、 ステレオ・オーディオ・プレーヤ、テレビなどが含まれる。洗濯機や調理用の装 置などのこれ以外の家庭用の応用例も、同様の原理によって動作され得る。 更に本発明の好適実施例によれば、ポータブルなコンピュータ・メモリと出力 デバイスとを含み、上述のタイプのハンドライティング中の運動を感知する手持 装置を入力要素として有するポータブル情報記憶及び検索装置が提供される。 このポータブル情報記憶及び検索装置の例には、メモリ付きのデジタル腕時計 、コンピュータ化された日記、コンピュータ化された辞書、及び電子電話帳が含 まれる。 更に本発明の好適実施例によれば、所定の電子的入力に応答し上述のタイプの ハンドライティング中の運動を感知する手持装置を入力要素として有するロッキ ング装置を含むロック装置が提供される。 このロッキング装置には、ドア・ロックや、車両のドア・ロック及びイグニシ ョンが含まれる。 更に本発明の好適実施例によれば、磁気カードを読み取り上述のタイプのハン ドライティング中の運動を感知する手持装置を確認入力要素として有する装置を 含む磁気カードで付勢される装置が提供される。 この磁気カードで付勢される装置の例には、自動金銭支払装置や、POSクレ ジットカード受け入れユニットなどが含まれる。 当業者には、本発明が、以上で特定的に示され説明されたものに限定されない ことが理解されよう。本発明の範囲は、次に掲げる請求の範囲によってのみ定義 される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.個人のハンドライティングの特徴であって、前記個人に高度に特有ではあ るが書かれているシンボルに関係する情報も含む特徴を感知するセンサと、 前記個人のために構成され、前記感知された特徴に応答して、前記書かれてい るシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する回路と、 を備えていることを特徴とするハンドライティング読み取り装置。 2.請求項1記載の装置において、前記センサと前記回路とは手持(ハンドヘ ルド)ハウジング内に含まれていることを特徴とする装置。 3.請求項1記載の装置において、コンピュータとのワイヤレス通信のための 送信機を備え、前記コンピュータに前記送信機がシンボル・データを入力するこ とを特徴とする装置。 4.請求項1記載の装置において、前記個人に依存しない出力は、コンピュー タのキーボード入力との通信に適していることを特徴とする装置。 5.ハンドライティング中の加速度を感知し非個人化された形式でハンドライ ティングの内容の出力指標を提供する個人化された手持装置を備えていることを 特徴とするハンドライティング読み取り装置。 6.請求項5記載の装置において、コンピュータとのワイヤレス通信のための 送信機を備え、前記コンピュータに前記送信機が前記出力指標を入力することを 特徴とする装置。 7.請求項6記載の装置において、前記出力指標は、コンピュータのキーボー ド入力との通信に適していることを特徴とする装置。 8.ハンドライティングを感知しその内容の出力指標を提供するワイヤレスの 手持装置を備えていることを特徴とするハンドライティング読み取り装置。 9.請求項8記載の装置において、前記手持装置はハンドライティング中の加 速度を感知することを特徴とする装置。 10.請求項8記載の装置において、前記装置はトレーニング可能であること を特徴とする装置。 11.ハンドライティング中の運動を感知して、ハンドライティングの内容の 出力指標を提供する個人的にトレーニング可能な手持装置を備えていることを特 徴とするハンドライティング読み取り装置。 12.請求項11記載の装置において、前記手持装置は加速度を感知すること を特徴とする装置。 13.請求項11記載の装置において、コンピュータとのワイヤレス通信のた めの送信機を備え、前記コンピュータに前記送信機がシンボル・データを入力す ることを特徴とする装置。 14.請求項11記載の装置において、前記非出力指標は、コンピュータのキ ーボード入力との通信に適していることを特徴とする装置。 15.リアルタイムのハンドライティング読み取り装置において、 手持ハウジングと、 前記ハウジングの中に配置された運動センサと、 前記ハウジングの内部に配置され前記運動センサからの信号を受信し、複数の ハンドライティング特性を感知する複数の並列認識装置と、 前記ハウジングの中に配置され前記複数の並列認識装置の出力を受信し、手書 きの信号の指標を提供するシンボル認識手段と、 を備えていることを特徴とする装置。 16.請求項15記載の装置において、前記運動センサは加速度を感知するよ うに動作することを特徴とする装置。 17.請求項15記載の装置において、コンピュータとのワイヤレス通信のた めの送信機を備え、前記コンピュータに前記送信機がシンボル・データを入力す ることを特徴とする装置。 18.請求項1記載の装置において、前記指標は、コンピュータのキーボード 入力との通信に適していることを特徴とする装置。 19.ハンドライティング中の運動を感知し従来型のキーボードに対応する形 式でハンドライティングの内容の出力指標を提供する手持装置を備えていること を特徴とするハンドライティング読み取り装置。 20.ハンドライティング中の運動を感知しRS−232互換の形式でハンド ライティングの内容の出力指標を提供する手持装置を備えていることを特徴とす るハンドライティング読み取り装置。 21.聴覚及び視覚(オーディオ・ビジュアル)的な形式の少なくとも1つで の情報を含む人間が感知可能な出力を提供し、入力要素として、ハンドライテイ ング中の運動を感知する手持装置を有する装置を含むことを特徴とする聴覚・視 覚的装置。 22.請求項21記載の聴覚・視覚的装置において、前記手持装置は、 個人のハンドライティングの特徴であって、前記個人に高度に特有ではあるが 書かれているシンボルに関係する情報も含む特徴を感知するセンサと、 前記個人のために構成され、前記感知された特徴に応答して、前記書かれてい るシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する回路と、 を備えていることを特徴とする装置。 23.ポータブルなコンピュータ・メモリと出力デバイスとを含み、ハンドラ イティング中の運動を感知する手持装置を入力要素として有することを特徴とす るポータブル情報記憶及び検索装置。 24.請求項23記載の装置において、前記手持装置は、 個人のハンドライティングの特徴であって、前記個人に高度に特有ではあるが 書かれているシンボルに関係する情報も含む特徴を感知するセンサと、 前記個人のために構成され、前記感知された特徴に応答して、前記書かれてい るシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する回路と、 を備えていることを特徴とする装置。 25.所定の電子的入力に応答しハンドライティング中の運動を感知する手持 装置を入力要素として有することを特徴とするロッキング装置を含むロック装置 。 26.請求項25記載の装置において、前記手持装置は、 個人のハンドライティングの特徴であって、前記個人に高度に特有ではあるが 書かれているシンボルに関係する情報も含む特徴を感知するセンサと、 前記個人のために構成され、前記感知された特徴に応答して、前記書かれてい るシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する回路と、 を備えていることを特徴とする装置。 27.磁気カードを読み取りハンドライティング中の運動を感知する手持装置 を確認入力要素として有する装置を含むことを特徴とする磁気カードに付勢され る装置。 28.請求項27記載の装置において、前記手持装置は、 個人のハンドライティングの特徴であって、前記個人に高度に特有ではあるが 書かれているシンボルに関係する情報も含む特徴を感知するセンサと、 前記個人のために構成され、前記感知された特徴に応答して、前記書かれてい るシンボルを指示する個人に依存しない出力を提供する回路と、 を備えていることを特徴とする装置。
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