JPH11296292A - ペン型入力装置及び文字認識方法 - Google Patents

ペン型入力装置及び文字認識方法

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JPH11296292A
JPH11296292A JP10084898A JP10084898A JPH11296292A JP H11296292 A JPH11296292 A JP H11296292A JP 10084898 A JP10084898 A JP 10084898A JP 10084898 A JP10084898 A JP 10084898A JP H11296292 A JPH11296292 A JP H11296292A
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JP
Japan
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pen
acceleration
character
input device
sensors
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JP10084898A
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English (en)
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Tomohiko Beppu
智彦 別府
Toshiyuki Furuta
俊之 古田
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ペン先の並進運動とともに回転運動を簡易な構
成で検出することにより文字認識率を高める。 【解決手段】ペン2を筆記面に接触させて文字を入力す
ると、ペン2の先端部に設けた加速度センサ3X,3Y
と後端部に加速度センサ4X,4Yで検出した加速度信
号を信号処理部10に送る。信号処理部10は加速度セ
ンサ3X,4Xで検出した加速度の差を演算し、加速度
センサ3Y,4Yで検出した加速度の差を演算し、演算
した差分信号と各加速度センサ3X,3Y,4X,4Y
で検出した加速度信号から特徴抽出を行い特徴量パター
ンへ変換し、変換した特徴量パターンとあらかじめ記憶
した手書文字の特徴量パターンを比較して入力した文字
を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータシ
ステム特に携帯型のコンピュータシステムに手書き文字
などを入力するペン型入力装置及び文字認識方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年コンピュータの小型化や通信環境の
整備が進み携帯型情報機器の普及が進んでいる。このよ
うな携帯機器の入力装置としては、キーボードは小型化
が難しく、マウスやトラックボールは文字や図形の入力
に適さないという欠点があるためペン型入力装置が有望
視されている。ペン型入力装置としては現在タブレット
と組み合わせるものが一般的であるが、小型化に限界が
あるため、タブレットを使用せずにペン側にセンシング
機構を持つものが提案されており、実環境すなわち紙に
書かれた情報と電子情報とを連携させる環境を構築する
上でも有力な装置と考えられる。
【0003】このペン側にセンシング機構を有するペン
型入力装置において、筆記運動を正確に取得するために
は、ペンの3次元空間内の並進運動と3次元空間内の回
転運動を取得する必要がある。例えば、特開平6−23
0886号公報や特開平8−129449号公報に示さ
れたペン型コンピュータ入力装置は、ペン先の3次元空
間内の動きを検出するに当たり、ペンの前部と後部にそ
れぞれペンの長手方向に直交した1組ずつの加速度セン
サを設け、並進運動をペンの前端部に設けた1組の加速
度センサの出力を2回積分して算出し、ペン軸と直交す
る方向へのペンの傾き角をペンの前部に設けた加速度セ
ンサと後部に設けた加速度センサの出力の差を2回積分
して算出し、ペン軸回りの回転角を前部に設けた加速度
センサの出力から算出して、ジャイロを用いずにペン先
の座標を検出するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに、座標の演算にあたり加速度信号を2回積分して座
標信号に変換していると、積分誤差が座標の算出に大き
な影響を与えるため正確な座標を得るは困難であり、文
字入力や文字認識においては歪んだ文字を認識する必要
が有るために著しく認識率が低下する。また装置が複雑
になりペン型入力装置の最大の長所である小型化や携帯
性が著しく損なわれてしまう。
【0005】この発明はかかる短所を改善し、ペン先の
並進運動とともに回転運動を簡易な構成で検出すること
により文字認識率の高く使いやすいペン型入力装置を提
供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る手書き文
字などをコンピュータに入力するペン型入力装置は、ペ
ンの長手方向に対して直交した方向のペンの移動の加速
度を計測する加速度センサをペン長手方向の少なくとも
2個所の異なる位置に設け、各加速度センサの出力信号
と異な位置に設けた加速度センサが出力する信号の差分
信号から入力した文字を認識することを特徴とする。
【0007】また、この発明の文字認識方法は、ペンに
より手書き文字などを筆記しているときに、ペンの長手
方向の少なくとも2個所の異なる位置でペンの長手方向
に対して直交した方向のペンの移動の加速度を検出し、
検出した加速度信号及び異な位置における加速度信号の
差分信号から入力した文字を認識することを特徴とす
る。
【0008】上記文字を認識するときに、異なる位置で
互いに並行で、かつ各位置でそれぞれ直交する方向の加
速度を検出すると良い。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明のペン型入力装置のペン
は内部の先端部に設けられた2個の加速度センサと後端
部に設けられた2個の加速度センサを有する。先端部と
後端部にそれぞれ設けた2個の加速度センサはペン軸を
Z軸方向とする直交座標系のZ軸と直交するX軸方向と
Y軸方向の加速度を検出する。
【0010】ペン型入力装置のペンを筆記面に接触させ
て文字を入力すると、ペンの先端部と後端部にそれぞれ
設けた2個の加速度センサで検出した加速度信号が信号
処理部に送られる。信号処理部はペンの先端部と後端部
の並行に設けた加速度センサで検出した加速度の差を演
算し、演算した差分信号と各加速度センサで検出した加
速度信号から特徴抽出を行い特徴量パターンへ変換し、
変換した特徴量パターンとあらかじめ記憶した手書文字
の特徴量パターンを比較して入力した文字を認識する。
【0011】
【実施例】図1はこの発明の一実施例のペン型入力装置
の構成図である。図に示すように、ペン型入力装置1の
ペン2は内部の先端部に設けられた2個の加速度センサ
3X,3Yと後端部に設けられた2個の加速度センサ4
X,4Yを有する。加速度センサ3X,4Xはペン2の
ペン軸をZ軸方向とする直交座標系であるセンサ座標系
(X,Y,Z)のX軸方向の加速度を検出し、加速度セ
ンサ3Y,4YはY軸方向の加速度を検出する。この加
速度センサ3X,3Y,4X,4Yは静電容量型や圧電
型やピエゾ抵抗型などいずれのものでも良く、小型で高
感度,高速度に対する出力信号の直線性などを有すれば
良い。ペン2の先端のペン先21には実際に紙などに対
して筆記することができる筆記部材を備えても良く、こ
の筆記部材としてはボールペンなどと同等なものでも良
い。また、ペン2には圧電素子や感圧導電ゴムなどを用
いたペンアップ・ダウン検出手段を設けても良い。さら
に、ペン2の側面にイネーブルスイッチを設けても良
い。このイネーブルスイッチを設けることによりシステ
ム全体の動作を制御することができる。
【0012】ペン型入力装置1の信号処理部10にはサ
ンプリング部11a〜11dと演算部12a,12bと
信号前処理部13とパターン記憶部14と文字認識部1
5及び後処理部16を有する。サンプリング部11a〜
11dは信号増幅器とADコンバータとローパスフィル
タ等を有し、加速度センサ3X,3Y,4X,4Yから
の出力信号を増幅してデジタル信号に変換する。演算部
12a,12bはCPU,RAM,DSP等を有し、演
算部12aはサンプリング部11a,11bから出力す
る加速度センサ3Xと加速度センサ4Xの出力の差分を
演算し、演算部12bはサンプリング部11c,11d
から出力する加速度センサ3Yと加速度センサ4Yの出
力の差分を演算する。信号前処理部13もCPU,RA
M,DSP等を有し、サンプリング部11a〜11dと
演算部12a,12bから出力する信号の特徴抽出を行
い特徴量パターン(以下、認識パターンという)へ変換
する。パターン記憶部14にはあらかじめ準備された手
書文字の特徴量パターン(以下、学習パターンという)
が格納してある。文字認識部15はCPUとRAM等を
有し、信号前処理部13から出力する認識パターンとパ
ターン記憶部14に記憶した学習パターンと比較して文
字を認識する。後処理部16もCPUやRAM等を有
し、文字認識部15で認識した文字認識結果にしたがい
後処理を行う。この信号処理部10はペン2に内蔵して
も良いし、外部に設置して通信手段によってペン2と接
続するようにしても良い。また、信号処理部10のパタ
ーン記憶部14と文字認識部15及び後処理部16を同
一のCPUとRAMとROM等で構成しても良い。
【0013】上記のように構成されたベン型入力装置1
のペン2で入力した文字を認識するときの動作を図3の
フローチャートを参照して説明する。
【0014】ペン2のペン先21を筆記面に当てて文字
を入力しているときに、加速度センサ3X,3Y,4
X,4Yの出力信号をサンプリング部11a〜11dで
サンプリングし、デジタル信号に変換したサンプリング
信号を出力する(ステップS1)。演算部12aはサン
プリング部11a,11bから出力する加速度センサ3
Xと加速度センサ4Xのサンプリング出力の差分を演算
し、演算部12bはサンプリング部11c,11dから
出力する加速度センサ3Yと加速度センサ4Yの出力の
差分を演算して、演算した差分信号を信号前処理部13
に出力する(ステップS2)。信号前処理部13は各サ
ンプリング部11a〜11dから出力されるサンプリン
グ信号と、演算部12a,12bから出力される差分信
号を入力して正規化やノイズ除去やペンアップ・ダウン
信号による切り出しなどの前処理を行い、KL変換やF
FT変換やケプストラム変換などにより特徴抽出を行い
認識パターンに変換して文字認識部15に出力する(ス
テップS3)。ここで加速度センサ3X,3Y,4X,
4Yから出力する加速度信号は、筆記運動によって生じ
る散発的な正弦波などの連続的な波の合成波として考え
ることができる。このような散発的な信号の特徴解析と
してはウェーブレット解析が有効である。また、ペン2
の先端側と後端側の加速度をそれぞれ検出することによ
りペン先21の移動のみならず、ペン2の姿勢の変化す
なわち回転運動も検出することができ、特徴解析を精度
良く行うことができる。
【0015】文字認識部15はパターン記憶部14より
学習パターンを読み出し、入力された文字の認識認識パ
ターンと比較し文字を認識して後処理部16に出力する
(ステップS4,S5)。この文字の認識には入力され
た文字の認識パターンと読み出した全ての文字の学習パ
ターンとの比較し最も似ている文字を認識文字とする単
純なテンプレートマッチングや、手書き文字の場合、筆
記速度の変動が大きいため認識パターン間の変動が大き
いため、認識パターンを時間的に伸縮させたのち学習パ
ターンとの比較を行うDPマッチング又はニューラルネ
ットワークを用いる。ニューラルネットワークにより文
字を認識する場合には、あらかじめ認識させたい情報を
実際に入力層に入力し、例えばバックプロバケーション
学習法などを用いて対応する出力ニューロンが発火し、
その他のニューロンが発火しないように学習させること
で簡易に文字認識を行うことができる。後処理部16は
文字認識部15で認識した結果を後処理する(ステップ
S6)。この後処理としては文脈辞書情報を用いて複数
の認識結果候補の中から前後の文脈に応じたより正しい
ものを選択する処理等を行う。この処理を各文字が入力
されるたびに繰り返して行う。
【0016】上記実施例は入力した文字を認識する場合
について説明したが、文字以外の丸や三角等の記号も同
様にして認識することができる。
【0017】また、上記実施例においては、ペン2に軸
心方向と直交する2方向の加速度を加速度センサ3X,
3Y,4X,4Yにより検出する場合について説明した
が、図4に示すように、ペン2の長手方向の加速度を検
出する加速度センサ5Zと、ペン2の長手方向であるZ
軸周りの回転を検出するジャイロ6を設けても良い。こ
のように加速度センサ5Zとジャイロ6も設け、図5の
ブロック図に示すように、加速度センサ5Zとジャイロ
6の出力信号をサンプリング部11e,11fを介して
信号前処理部13に入力することにより文字認識に利用
できる情報量が増大し文字認識率を向上させることがで
きる。
【0018】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、ペンの
長手方向の少なくとも2個所の異なる位置でペンの長手
方向に対して直交した方向のペンの移動の加速度を検出
し、検出した加速度信号及び異な位置における加速度信
号の差分信号から入力した文字を認識するようにしたか
ら、簡単な構成でペン先の並進運動とともに回転運動を
正確に検出することができ、入力した文字の認識率を向
上させることができるとともにペンを小型化することが
できる。
【0019】また、ペンの長手方向の少なくとも2個所
の異なる位置で互いに並行な加速度を検出するから、ペ
ンの長手方向に直交する運動を正確に検出することがで
き、文字の認識率を高めることができる。
【0020】さらに、異なる位置でそれぞれ直交する方
向の加速度を検出することにより、ペン長手方向に直交
する全ての方向の加速度を検出することができ、文字認
識率をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例のペンの構成図である。
【図2】上記実施例の信号処理部の構成を示すブロック
図である。
【図3】上記実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図4】第2の実施例のペンの構成図である。
【図5】第2の実施例の信号処理部の構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 ベン型入力装置 2 ペン 3 加速度センサ 4 加速度センサ 5 加速度センサ 6 ジャイロ 10 信号処理部 11 サンプリング部 12 演算部 13 信号前処理部 14 パターン記憶部 15 文字認識部 16 後処理部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 手書き文字などをコンピュータに入力す
    るペン型入力装置において、 ペンの長手方向に対して直交した方向のペンの移動の加
    速度を計測する加速度センサをペン長手方向の少なくと
    も2個所の異なる位置に設け、各加速度センサの出力信
    号と異な位置に設けた加速度センサが出力する信号の差
    分信号から入力した文字を認識することを特徴とするペ
    ン型入力装置。
  2. 【請求項2】 上記異なる位置に設けた加速度センサを
    互いに並行に配置した請求項1記載のペン型入力装置。
  3. 【請求項3】 上記異なる位置に、それぞれ直交する方
    向の加速度を検出する1対の加速度センサを有する請求
    項2記載のペン型入力装置。
  4. 【請求項4】 ペンにより手書き文字などを筆記してい
    るときに、ペンの長手方向の少なくとも2個所の異なる
    位置でペンの長手方向に対して直交した方向のペンの移
    動の加速度を検出し、検出した加速度信号及び異な位置
    における加速度信号の差分信号から入力した文字を認識
    することを特徴とする文字認識方法。
  5. 【請求項5】 上記異なる位置で互いに並行な加速度を
    検出する請求項4記載の文字認識方法。
  6. 【請求項6】 上記異なる位置でそれぞれ直交する方向
    の加速度を検出する請求項5記載の文字認識方法。
JP10084898A 1998-04-13 1998-04-13 ペン型入力装置及び文字認識方法 Pending JPH11296292A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008530685A (ja) * 2005-02-09 2008-08-07 エス.シー.ソフトウィン エスアールエル 手書き署名の取得、分析および認証のためのシステムと方法
JP2016126476A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社リコー 手書きシステム及びプログラム
JP2018077899A (ja) * 2013-07-17 2018-05-17 シュタビロ インターナツィオナール ゲーエムベーハーSTABILO International GmbH 電子ペン

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