JPH11296620A - 手書き文字認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】認識率を向上させるとともに処理の高速化を実
現する手書き文字認識装置を提供すること。 【解決手段】入力部から入力された座標点列を前処理部
によって正規化を行い、この正規化された入力パターン
と、標準辞書に格納されている標準パターンを高密度の
座標点に変換し、この高密度に変換した入力パターンと
標準パターンにより合成パターンを高密度パターン発生
部で生成し、この生成した合成パターンによって入力パ
ターンの認識を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手書き認識の技術
に係り、特に各個人特有の入力文字を学習して、標準辞
書内の標準パターンを更新して、手書き文字の認識を向
上させる手書き文字認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、形態型の情報処理装置としてキー
ボードによる入力以外に、手書きにより入力を行う装置
がある。このように手書きにより入力を行う装置は、簡
単に漢字，カタカナ，ひらがなを入力することができ
る。

【０００３】一方、このような手書き入力を行う装置の
使い勝手を向上させるためには、入力された手書き文字
を認識する認識技術の向上が望まれており、認識に関す
る技術は多数ある。

【０００４】例えば、特開平5−210740 号公報には、新
たなカテゴリーの追加に伴い、参照パターンのパターン
認識辞書に追加する参照パターンを効率良く作成するも
のであり、サンプルパターンと、辞書に登録されている
類似参照パターンとの加重平均をとるものが記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術は、手書き入力に対する認識率の向上及び処理の高
速化については考慮されていない。

【０００６】手書き入力された文字は操作者によって筆
記速度が異なったり、文字の部分毎でも筆記速度が異な
る。そのために、タブレットなどの入力装置では筆記速
度が早い部分では抽出される座標点の密度が低くなる場
合がある。

【０００７】一方、認識を行うために辞書に格納されて
いる文字の標準パターンは、均一の密度でパターンが構
成されている。従って、密度の異なるパターンどうしを
比較した場合に正確に認識を行えない場合がある。

【０００８】また、操作者がゆっくりと筆記した場合に
は、ほぼ全ての座標点が抽出されることになり、座標点
の密度が高くなる。しかし、このように密度の高いパタ
ーンとの間で類似度を計算すると計算量が多くなり処理
が遅くなるといった問題が生じる。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、認識率の向上と処理の高速化を実現するため
の手書き文字認識装置を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、手書きで入
力された情報を座標点列として出力する入力部と、文字
の標準パターンと、文字の標準パターンと前記座標点列
から構成される入力パターンとを合成した合成パターン
と対応づけられて格納されている辞書と、入力パターン
と辞書に記憶された合成パターンとの類似度を求めて前
記入力パターンに対応する標準パターンを出力する文字
認識部と、文字認識部から出力された標準パターンと入
力パターンとを高密度の多点列として合成するパターン
合成部とを有することにより達成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って説明する。

【００１２】図１は、手書き文字認識装置の全体構成を
示したものである。本装置は、タブレットで構成された
入力部２０，タブレット２０から入力されたストローク
情報を処理する前処理部３０，前処理されたストローク
情報に基づいて認識を行う文字認識部４０，文字認識に
使用するための標準の文字パターンを記憶している標準
辞書５０，文字認識部４０によって認識された文字を表
示装置７０に表示するための制御を行う表示制御部６
０，液晶などの表示装置，ＣＲＴディスプレイで構成さ
れている表示装置７０，前処理部６０によって処理され
たストロークから構成される入力パターンと標準辞書５
０に格納されている辞書パターンとの合成を行う高密度
パターン発生部８０，高密度パターン発生部８０で生成
されたパターンの座標の近似などの補完処理を行う座標
近似部９０，座標近似部９０で補完処理されたパターン
を一時的に記憶する仮登録部１００から構成されてい
る。尚、本装置の入力部２０と表示部７０とは重ねて一
体化した構成となっている。従って、文字を入力する場
合には、表示装置７０により文字記入枠を表示すること
で、タブレットへの入力を容易にしている。また複数の
記入枠を表示するようにすれば、操作者は連続して文字
を入力することができる。

【００１３】図２は、図１の手書き文字認識装置の詳細
な構成を示したものであり、本手書き文字認識装置の動
作を併せて説明する。

【００１４】操作者はタブレットで構成された入力部２
０にペンで文字を書くと入力部２０は、入力された文字
に対する座標点列データを出力する。この座標点列デー
タは、表示制御部６０によって表示部７０に表示される
と共に、前処理部３０に入力される。前処理部３０での
処理は、文字の入力が完了する毎に行われる。文字の入
力が完了したか否かについては、文字を記入している枠
とは異なった枠への入力が行われた場合、あるいは記入
後一定時間経過したことにより判断する。前処理部３０
では入力された座標点列のデータを座標補間する（３
２）。これは、操作者が早く書いた部分は座標点列デー
タが少なくなるために、座標点と座標点との間を補間す
るものであり、ゆっくり書いた部分と早く書いた部分で
のデータの密度を同じにするためである。座標補間され
た座標点列データは、次に正規化を行う（３４）。この
正規化は、標準辞書に格納されたパターンとの照合を行
うために、座標点列データによって構成された入力パタ
ーンの座標の中心を揃えると共に入力パターンの大きさ
を揃える。正規化処理が行われた入力パターンは、座標
点列データによって構成されるストロークごとにＮ個の
点で近似する(３５)。これは、座標補間された全てのデ
ータについて標準パターンとの照合を行うと処理量が多
くなるためであり、処理速度を向上させるために各スト
ロークをＮ個の点で近似し、この近似した点で標準パタ
ーンとの照合を行う。

【００１５】このようにして前処理部３０によってＮ個
の点に近似された入力パターンは、文字認識部４０へ入
力され標準辞書５０との間でパターンマッチングを行
う。標準辞書は標準パターンと共に標準辞書５０内での
番号、Ｍ個の点に近似された座標情報（比較パター
ン），文字コード，入力パターンを誤認識した回数，標
準辞書に登録した日，処理を更新した日が格納されてい
る。

【００１６】この標準辞書とのパターンマッチングにつ
いては、入力パターンと標準辞書５０内のＭ個の点に近
似された座標情報である比較パターンとの類似度を計算
することにより行う。なお、類似度の計算については、
例えば“「タブレット入力による手書き文字・図形認
識」，テレビジョン学会技術報告，昭和５８年３月”等
に記載されている方法により行う。

【００１７】そして、類似度が最も大きい比較パターン
に対応する標準パターンを第１候補の文字とし、表示制
御部６０は、この第１候補の標準パターンを表示装置に
表示するとともに入力に対して表示を行っていた筆跡を
消去する。

【００１８】次に、標準辞書５０内のＭ個の点に近似さ
れた座標情報である比較パターンについて説明する。こ
の比較パターンは、既に述べたように入力パターンとの
パターンマッチングを行う際に使用するパターンであ
る。そして、本発明ではこの比較パターンを操作者が入
力した入力パターンに近づけ、この近づけた比較パター
ンと入力パターンとの間でパターンマッチングを行うこ
とにより、パターン認識率を向上させるものである。こ
の点について更に説明する。

【００１９】図４は、標準パターンと、この標準パター
ンからの一定の距離Ｒを示したものである。つまり中心
を標準パターンとし、この距離Ｒ内に入るパターンをこ
の標準パターンとして認識されることを意味している。
このように標準パターンに対してある一定の範囲を持た
せているのは、様々な特性をもった操作者が扱ってもあ
る程度認識できるようにするためである。従って、全て
の操作者が書いた文字を全て認識するためにはこの距離
値Ｒを大きくすればよいが、他の標準パターンとの距離
値Ｒが重なると誤認識の原因となる。従って、この距離
値Ｒは他の標準パターンとの関係できまる。

【００２０】しかしながら、操作者が限られる場合に
は、操作者が入力したパターンを中心として距離値Ｒを
設定すると、距離値Ｒを小さくすることができるととも
に、認識率も向上させることができる。また、複数の操
作者を対象とした場合であっても、文字の特性が類似し
ていれば同様である。

【００２１】本装置は、このように標準パターンを中心
としたものから、入力されたパターンを中心とするもの
である。

【００２２】図４に示した標準パターンＡ０「う」の所
定の距離値をＲとし、その範囲内に文字データが入力さ
れた場合、（数１）で示す平滑定数αに１未満数値を選
択して、標準パターンの中心座標を入力パターンの中心
座標に移動させる。

【００２３】

【数１】 Ｎｅｗｘｙ＝（１−α）Ｏｌｄｘｙ＋αＩｎｐｕｔｘｙ …（数１） ここで、Ｎｅｗｘｙは平滑された標準パターンの座標で
あり、Ｏｌｄｘｙは平滑前の標準パターンの座標であ
り、Ｉｎｐｕｔｘｙは入力パターンの座標、αは平滑定
数である。この数１によって生成されたパターンは、入
力パターンと標準パターンとの合成パターンであり、以
後パターンマッチングに使われる。そしてこの合成パタ
ーンは標準辞書５０に格納されている比較パターンに相
当するものである。

【００２４】図５は、入力パターン，標準パターン、及
び入力パターンと標準パターンとを合成した結果である
比較パターンを示したものである。図５において、
（ａ）は標準パターン、（ｂ）は入力パターンを示した
ものである。（ｃ),（ｄ),（ｅ）に示されている比較パ
ターンは数１で示したαを０.３ として順次変化させた
場合を示したものであり、（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）と変
化させるにつれて入力パターンに近づいていくことがわ
かる。

【００２５】つまり、このように標準辞書のパターンを
入力パターンに近づけると、オペレータの特性にあった
パターンを作成することができる。そして、この比較パ
ターンで認識を行うことにより従来標準辞書のみで認識
を行っていた場合よりも、認識率を向上させることがで
きる。

【００２６】これまでは、オペレータの入力パターンが
標準パターンからの距離値Ｒ以内に含まれる場合につい
て説明してきたが、入力パターンが標準パターンからの
距離値Ｒより大きい場合について説明する。

【００２７】図６は、入力パターンＡ１が標準パターン
Ａ０からの距離値Ｒよりも外にある場合を示したもので
ある。このように入力パターンＡ１が標準パターンＡ０
からの距離値Ｒより外にある場合、Ａ０の「う」とは異
なる別のグループＡ１を新規に生成する。

【００２８】この場合、先ほど示した（数１）の平滑定
数αを１とすることで、

【００２９】

【数２】 Ｎｅｗｘｙ＝Ｉｎｐｕｔｘｙ …（数２） となり、入力パターンの座標を比較パターンの座標とし
て登録する。

【００３０】つまり、標準パターンとの距離値Ｒに応じ
て、標準パターンの中心座標を入力パターンに応じて移
動させるか、入力パターンを新たに登録するかは平滑定
数αによって制御することができる。

【００３１】このように入力パターンと標準パターンと
を合成して比較パターンを生成する場合、入力パターン
と標準パターンの各ストロークの点数が一致していない
場合がある。このような場合、対応する点が存在しない
ので正しく合成ができない場合が生じる。そこで、両パ
ターンの点数を一致させる必要があり、両パターンの点
数を一致させる方法について説明する。ここで、説明を
容易にするため図７（ａ）において漢字の「−」の入力
パターンを４点、標準パターンを３点として説明する。
同図において、４点の入力パターンは３本の線分で構成
され、３点の標準パターンは２本の線分で構成されてい
る。両パターンの点数を一致させるためには、図７
（ｂ）に示すように両パターンの点の間を入力パターン
なら標準パターンの線分数２で、標準パターンなら入力
パターンの線分数３で補完し、両パターンの線分数を
６、点数は７とするのがパターンマッチング上有効であ
る。

【００３２】これから、入力パターンの点数がＮ，標準
パターンがＭの場合、両パターンは少なくとも（Ｎ−
１）と（Ｍ−１）との積の線分の数を、点数は（Ｍ−
１）×（Ｎ−１）＋１とする必要がある。

【００３３】また図７（ｃ）に示すように入力パターン
を標準パターンの線分数の２倍の４で、標準パターンを
入力パターンの線分数の２倍の６で補間することによ
り、さらに高精度なパターンマッチングが可能となる。

【００３４】以上説明した処理は、高密度パターン発生
部８０により行われるものであり、以下、この高密度パ
ターン発生部８０の処理について説明する。

【００３５】図３は高密度パターン発生部８０の処理の
フローチャートを示したものである。尚、説明を容易に
するために、標準パターンのストローク数をｎ、入力パ
ターンの任意のストロークの点数をＮｎ、標準パターン
の任意のストロークの点数をＭｎとし、高密度パターン
の点数を（Ｎｎ−１）×（Ｍｎ−１）＋１とする。

【００３６】まず、操作者の指示により合成定数αを決
定する（１０５）。図８に合成定数αの決定の一例を示
す。ここでは、合成比率αを０〜１００のレベルに分け
て、操作者が任意に合成比率を選択できるようにしてい
る。尚、合成定数αの決定はこれに限られるものではな
く、操作者が直接数値を入力するものであってもよい。
また、この合成定数αの決定は毎回行うのではなく、予
め決定しておいてもよい。次に、前処理部３０で近似さ
れた入力パターンの点数Ｎｎを入力する(110）。入力パ
ターンとのパターンマッチングを行い類似度が最も大き
いとされた標準パターンの点数Ｍｎを入力する（１２
０）。入力パターンの正規化された座標点列から（Ｎｎ
−１）×（Ｍｎ−１）＋１点の高密度パターンを生成す
る(１３０)。Ｍｎ点の標準パターンの各点数間を補間し
て（Ｎｎ−１）×（Ｍｎ−１）＋１点の高密度パターン
を生成する（１４０）。各ストローク毎，各点数毎に
(数１)により計算を行い（１５０）、全てのストローク
について計算が終了したかを確認し、「Ｎｏ」であれば
ストロークを更新して処理１１０に戻る。「Ｙｅｓ」で
あれば、高密度の合成パターンを近似して処理を終了す
る。

【００３７】このようにして生成された合成パターンは
比較パターンとして仮登録部に一旦登録され、その後に
標準辞書に登録される。

【００３８】このようにすることによって、文字認識を
行う場合には少ない座標点列で行うので処理を高速化す
ることができ、また比較パターンである合成パターンを
生成する場合には高密度の座標点列で行うので、正確な
合成パターンを生成することができ、認識率を向上させ
ることができる。

【００３９】また、比較パターンが他のパターンに近接
して誤認識の原因となる場合がある。例えば図４のｂに
しめした比較パターンの場合、これを中心にして距離値
Ｒをとると「う」のパターンと重なる場合が生じる。こ
の場合には、図９に示すような表示を行い、操作者に警
告し、操作者が「Ｙｅｓ」を選択した場合にパターンの
合成を行うようにする。これにより誤認識を防止するこ
とができる。

【００４０】また、本実施例では標準パターンを入力パ
ターンに近づけることについて説明したが、比較パター
ンを生成してた時に距離値Ｒを小さくしてもよい。これ
は先にも説明したが、入力パターンに近づけることによ
り操作者のくせを考慮した比較パターンを作成すること
ができるので、標準パターンよりも距離値Ｒを小さくす
ることができるからである。このように距離値Ｒを小さ
くすることによって他の標準パターンとの重なりを防止
することができ、誤認識を少なくすることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば認
識率を向上させるとともに処理の高速化を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手書き文字認識装置の構成を詳細に示
した図。

【図２】本発明の手書き文字認識装置の構成を示した
図。

【図３】本発明の高密度パターン生成部の処理のフロー
チャートを示した図。

【図４】標準パターンの移動を説明するための図。

【図５】パターン合成を説明するための図。

【図６】新たなパターンの生成を説明するための図。

【図７】高密度パターン生成を説明するための図。

【図８】合成定数を決定を説明するための図。

【図９】合成パターンを生成する際の画面表示を示した
図。

【符号の説明】

２０…入力部、３０…前処理部、４０…文字認識部、５
０…標準辞書、６０…表示制御部、７０…表示部、８０
…高密度パターン発生部、９０…座標近似部、１００…
仮登録部。

フロントページの続き (72)発明者 郡司 圭子 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 桂 晃洋 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手書きで入力された情報を座標点列として
   出力する入力部と、 文字の標準パターンと、前記文字の標準パターンと前記
   座標点列から構成される入力パターンとを合成した合成
   パターンと対応づけられて格納されている辞書と、 前記入力パターンと前記辞書に記憶された合成パターン
   との類似度を求めて前記入力パターンに対応する標準パ
   ターンを出力する文字認識部と、 前記文字認識部から出力された前記標準パターンと前記
   入力パターンとを高密度の多点列として合成するパター
   ン合成部とを有することを特徴とする手書き文字認識装
   置。
2. 【請求項２】請求項１の手書き文字認識装置において、 前記パターン合成部は、前記標準パターンと前記入力パ
   ターンとの合成比率を任意に設定することができること
   を特徴とする手書き文字認識装置。
3. 【請求項３】請求項１の手書き文字認識装置において、 前記パターン合成部は、前記入力パターンを構成するス
   トロークの点数をＮ、前記標準パターンを構成するスト
   ロークの点数をＭとした場合、前記入力パターンを構成
   するストロークの点数及び前記標準パターンを構成する
   ストロークの点数を少なくとも（Ｎ−１）×（Ｍ−１）
   ＋１とすることを特徴とする手書き文字認識装置。
4. 【請求項４】手書きで入力によって出力された座標点列
   によって構成される入力パターンと、文字の標準パター
   ンとの類似度によって前記入力パターンに対する標準パ
   ターンを決定する手書き文字認識方法において、 前記入力パターンに対する標準パターンが得られた場
   合、前記入力パターンと前記標準パターンとを高密度の
   多点列で合成した合成パターンを生成し、 次に入力された入力パターンと前記生成された合成パタ
   ーンとの間で類似度を求めて認識を行うことを特徴とす
   る手書き文字認識方法。