JPH1139493A - 距離及び方向に鑑みたパターン整合装置及びその方法 - Google Patents

距離及び方向に鑑みたパターン整合装置及びその方法

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JPH1139493A JP10127656A JP12765698A JPH1139493A JP H1139493 A JPH1139493 A JP H1139493A JP 10127656 A JP10127656 A JP 10127656A JP 12765698 A JP12765698 A JP 12765698A JP H1139493 A JPH1139493 A JP H1139493A
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    • G06F18/2413Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches based on distances to training or reference patterns
    • G06F18/24147Distances to closest patterns, e.g. nearest neighbour classification

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 パターン整合の正確度を上げ、パターン整合
速度を速くする。 【解決手段】 各標準パターンに対する情報は最近接及
び最遠接の隣の標準パターンのインデックス、隣の標準
パターンまでの距離情報及び方向情報よりなり、最近接
及び最遠接の隣の標準パターンの個数が標準パターンの
特性によって決まるデータベースから任意の標準パター
ンを選択した後、入力パターンと選択された標準パター
ン間の距離及び方向を計算して、距離が第1臨界値以下
であれば整合比較対象に含め、距離が第1臨界値以上
で、かつ第1臨界値との差が第2臨界値以下の場合、選
択された標準パターンを中心として所定の半径内にある
隣の標準パターンの方向に鑑みて、選択された標準パタ
ーンの隣の標準パターンを整合比較対象に含めるかどう
かをパターン分類部で決定し、パターン整合部で整合比
較対象パターンと入力パターンを整合させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は距離及び方向に鑑み
たパターン整合装置及び方法に係り、特に入力パターン
と標準パターンの距離だけでなく方向も考えて入力パタ
ーンを分類及び整合させるパターン整合装置及び方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】パターン整合というのはパターン認識、
文字認識、または音声認識のような認識システムで広く
用いられる方法で、あらかじめ定めた標準パターンの特
徴と未知のパターンとの類似度や整合度を調べて未知の
パターンを識別することで、大容量パターン集合をリア
ルタイムで認識するためには高速のパターン探索技法が
必要である。しかし、現存する大部分のパターン分類技
法は認識速度及び正確面から交換関係があり、高速の場
合には認識性能が低く認識性能が良いシステムの場合は
処理速度が遅い短所がある。
【0003】また、従来のパターン整合において、各パ
ターン集合が有する一定の個数の最近接/最遠接の隣の
標準パターン(以下モデルとする)には不要なモデルが
含まれておりメモリ空間を不要に消費するだけでなく、
探索空間が大きくなり速度を低下させる原因になる。ま
た、識別し難いパターンの場合、類似パターンが多いに
もかかわらず一定の個数の標準パターンだけを貯蔵して
整合することにより正確度を落とす結果を招く。
【0004】従来のパターン分類方法では二つのモデル
ベクトル間の距離だけに鑑みた最近接/最遠接の隣のモ
デルデータベース(以下データベースとする)を利用す
る。入力パターンとモデル間の距離が臨界値αより大き
ければ入力パターンから遠いモデルである可能性が高い
ので、データベースにある前記モデルのk個の最近接の
隣を認識比較対象から除外させる。即ち、入力パターン
と比較される対象モデルが入力パターンを中心として半
径αを有する円の境界面に近く位置していようが遠く位
置していようが関係なく、そのモデルがデータベースで
有する一定の個数の最近接の隣のモデルを認識比較対象
から除外させる。しかし、比較されるモデルが前記境界
面に近く位置していればそれに隣接した一定の個数の最
近接の隣のモデルが実際に入力パターンと近いにもかか
わらず整合比較対象から除外される可能性が多いので、
認識正確度が悪くなる問題点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が達成しようと
する技術的な課題はデータベースの大きさを動的に構成
し、パターン分類時距離だけでなく方向も考慮すること
によって特に大容量のパターンに対して正確で速くパタ
ーン整合を行なう距離及び方向に鑑みたパターン整合装
置及び方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るために、本発明は入力パターンから特徴点を抽出して
特徴ベクトルを求め、あらかじめ貯蔵された標準パター
ンの特徴ベクトルと前記入力パターンの特徴ベクトルと
を比較して入力パターンと標準パターンを整合するパタ
ーン整合装置において、前記各標準パターンに対する情
報は最近接及び最遠接の隣の標準パターンのインデック
ス、前記各標準パターンから前記隣の標準パターンまで
の距離情報及び方向情報よりなり、前記最近接及び最遠
接の隣の標準パターンの個数が前記標準パターンの特性
によって決まるデータベースと、前記データベースから
任意の標準パターンを選択した後、前記入力パターンと
前記選択された標準パターン間の距離及び方向を計算し
て、前記距離が第1臨界値以下であれば整合比較対象に
含め、前記距離が第1臨界値以上で前記距離と第1臨界
値の差が第2臨界値以下の場合、前記選択された標準パ
ターンを中心として所定の半径内にある隣の標準パター
ンの方向に鑑みて前記選択された標準パターンと前記選
択された標準パターンが有する隣の標準パターンを整合
比較対象に含めるかどうかを決定するパターン分類部、
及び前記パターン分類部で決定された整合比較対象パタ
ーンと前記入力パターンを整合させるパターン整合部と
を含む。
【0007】前記技術的な課題を達成するための、本発
明は入力パターンから特徴点を抽出して特徴ベクトルを
求め、あらかじめ貯蔵された標準パターンの特徴ベクト
ルと前記入力パターンの特徴ベクトルとを比較して入力
パターンと標準パターンを整合するパターン整合方法に
おいて、入力パターンの特徴ベクトルを抽出する第1段
階と、前記標準パターンの特徴ベクトル中の一つと前記
入力パターンの特徴ベクトル間の距離及び方向を計算す
る第2段階と、前記第2段階で計算された距離が第1臨
界値以下であれば前記標準パターンを整合比較対象に含
め、第1臨界値より大きければ前記計算された距離及び
方向によって前記標準パターンを整合比較対象に含める
かどうかを決定する第3段階、及び前記第3段階の整合
比較対象を前記入力パターンと整合する第4段階とを含
む。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照してよ
り詳細に説明する。図1は本発明による距離及び方向に
鑑みたパターン整合装置であって、図1による大容量パ
ターン整合装置は前処理部100、特徴抽出部102、
パターン分類部104、データベース106及びパター
ン整合部108よりなる。
【0009】前処理部100はパターン整合に必要な情
報を強化し、不要な情報を減らすことによってパターン
整合エラーを最小化し、特徴抽出部102はパターンの
特徴ベクトルを抽出する。データベース106は図2に
示したように、k−最近接の隣の識別器を利用して各モ
デルから最近接した隣のモデルと最遠接した隣のモデル
のインデックス、距離及び方向を貯蔵している。この際
各モデルが有する最近接/最遠接の隣のモデルの個数は
モデルの分布によって違う。
【0010】パターン分類部104はデータベース10
6から選択されたモデルを調べて整合比較対象を決定
し、パターン整合部108はパターン分類部104から
決定された整合比較対象を入力パターンと整合する。本
発明の動作原理を図3及び図4を参照して説明する。図
3は本発明によるパターン整合方法に対するフローチャ
ートである。図4は入力パターンとモデルの分布を示す
ことである。
【0011】パターン整合の一例として文字認識の場合
に鑑みる。入力パターン、即ち、文字が入力されると前
処理部100はスキャナーのような入力装置により発生
した雑音などを除去し、大きさの正規化、骨格線(スケ
ルトン)抽出のための骨格化及びエラー復旧のための平
滑化過程を遂行する。特徴抽出部102は前処理された
入力パターンから入力された文字を代表する固有の特性
を示す特徴値、例えば部分領域内の黒い画素の数や画素
の方向成分を求めて特徴ベクトルを作る(300段
階)。
【0012】データベース106から任意のモデルMi
を選択する(302段階)。パターン分類部104を通
じてモデルMi とx間の距離di 及び方向を計算する
(304段階)。入力パターンxのベクトルがx=[x
1 、x2 、…、xk T 、i番目のモデルベクトルがM
i =[mi1、mi2、…、mikT である時、xとMi
の距離di は次のように決定される。
【0013】
【数1】
【0014】ここで、kはベクトルの大きさである。方
向は二つのベクトル間の角により決定される。計算され
た距離di が任意の値αより大きければ(306段階、
図3のM1 、M2 、M3 、M4 の場合)、αと距離di
の差(即ち、|α−di |)によりM i を中心として半
径が決定される(308段階)。即ち、|α−di |が
大きければ半径が大きいし、小さければ半径も小さくな
る。半径が決定された後、αとdi の差が任意の値γよ
り大きいかどうかを点検する(310段階)。万一、大
きければモデルMi が入力パターンと遠く離れているこ
とを意味するので半径内のモデルは有効モデル範囲、即
ち整合比較対象モデルから除外される(312段階、図
4のM3 の場合)。αとdi の差が任意の値γより小さ
いとか同じであれば、半径内のモデル中で有効なモデル
があると推定されるので、Mi から半径内モデルへの方
向が調査された後、入力パターンからモデルMi への方
向と反対方向を有するモデルが有効なモデルに見なされ
る(314段階、図4でM4 の場合でl42が反対方向で
あるのでM42が有効モデルとして見なされる)。
【0015】306段階でdi がαより小さいか同じで
あり、またdi がαより小さな値βより小さいとか同じ
であれば(318段階)、Mi が有する最遠接の隣のモ
デルが除外されて(320段階)、最近接モデルだけが
有効なモデルとして見なされる。前述した過程が完了し
た後、再び他のモデルを選択して有効なモデルを調べよ
うとすれば(316段階)、302段階に戻って前述し
た過程を反復し、充分の有効モデルが調査されたら、調
査された有効モデルからパターン整合がなされる(32
2段階)。
【0016】
【発明の効果】本発明によると、パターン整合時可能性
のある有効な標準パターンを距離だけでなく方向まで考
えて動的に決定することによって、特に大容量のパター
ンに対してパターン整合の正確度を上げ、パターン整合
速度が速くできる。またパターン認識及び音声認識にも
容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による距離及び方向に鑑みたパターン整
合装置に対するブロック図である。
【図2】図1のデータベースの構成図である。
【図3】本発明による距離及び方向に鑑みたパターン整
合方法に対するフローチャートである。
【図4】標準パターンと入力パターンの分布を示す図で
ある。
【符号の説明】
100 前処理部 102 特徴抽出部 104 パターン分類部 106 データベース 108 パターン整合部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力パターンから特徴点を抽出して特徴
    ベクトルを求め、あらかじめ貯蔵された標準パターンの
    特徴ベクトルと前記入力パターンの特徴ベクトルとを比
    較して入力パターンと標準パターンを整合するパターン
    整合装置において、 前記各標準パターンに対する情報は最近接及び最遠接の
    隣の標準パターンのインデックス、前記各標準パターン
    から前記隣の標準パターンまでの距離情報及び方向情報
    よりなり、前記最近接及び最遠接の隣の標準パターンの
    個数が前記標準パターンの特性によって決まるデータベ
    ースと、 前記データベースから任意の標準パターンを選択した
    後、前記入力パターンと前記選択された標準パターン間
    の距離及び方向を計算して、前記距離が第1臨界値以下
    であれば前記選択された標準パターンを整合比較対象に
    含め、前記距離が第1臨界値以上で前記距離と第1臨界
    値の差が第2臨界値以下の場合、前記選択された標準パ
    ターンを中心として所定の半径内にある隣の標準パター
    ンの方向に鑑みて前記選択された標準パターンと前記選
    択された標準パターンが有する隣の標準パターンを整合
    比較対象に含めるかどうかを決定するパターン分類部
    と、 前記パターン分類部で決定された整合比較対象パターン
    と前記入力パターンを整合させるパターン整合部とを含
    むことを特徴とする距離及び方向に鑑みたパターン整合
    装置。
  2. 【請求項2】 前記パターン分類部は、 前記距離が第1臨界値より小さな第3臨界値以下であれ
    ば、前記選択された標準パターンの最近接の隣のパター
    ンを全て整合比較対象に含むことを特徴とする請求項1
    に記載のパターン整合装置。
  3. 【請求項3】 前記半径は、 前記入力パターンと前記選択された標準パターン間の距
    離によって決定されることを特徴とする請求項1に記載
    のパターン整合装置。
  4. 【請求項4】 入力パターンから特徴点を抽出して特徴
    ベクトルを求め、あらかじめ貯蔵された標準パターンの
    特徴ベクトルと前記入力パターンの特徴ベクトルとを比
    較して入力パターンと標準パターンを整合するパターン
    整合方法において、 入力パターンの特徴ベクトルを抽出する第1段階と、 前記標準パターンの特徴ベクトル中の一つと前記入力パ
    ターンの特徴ベクトル間の距離及び方向を計算する第2
    段階と、 前記第2段階で計算された距離が第1臨界値以下であれ
    ば前記標準パターンを整合比較対象に含め、第1臨界値
    より大きければ前記計算された距離及び方向によって前
    記標準パターンを整合比較対象に含めるかどうかを決定
    する第3段階と、 前記第3段階の整合比較対象を前記入力パターンと整合
    する第4段階とを含むことを特徴とする距離及び方向に
    鑑みたパターン整合方法。
  5. 【請求項5】 複数個の標準パターンを選択してその各
    々に対して前記第2段階乃至第3段階を反復することを
    特徴とする請求項4に記載のパターン整合方法。
  6. 【請求項6】 第3段階は、 前記第2段階で計算された距離が前記第1臨界値より小
    さな第2臨界値以下であれば、前記標準パターンが有す
    る最近接の隣の標準パターンを整合比較対象に含むこと
    を特徴とする請求項4に記載のパターン整合方法。
  7. 【請求項7】 前記第3段階は前記計算された距離によ
    って前記選択された標準パターンを中心として所定の半
    径を決定する段階と、 前記第1臨界値と前記計算された距離の差が第3臨界値
    であれば、前記決定された半径以内に位置する隣の標準
    パターンを整合比較対象から除外し、第3臨界値より小
    さければ、前記決定された半径以内にある隣の標準パタ
    ーン中前記選択された標準パターンからの方向が前記入
    力パターンからの方向と反対の隣の標準パターンを前記
    整合比較対象に含め、前記半径以内の残りの隣の標準パ
    ターンは整合比較対象から除外する段階を具備すること
    を特徴とする請求項4に記載のパターン整合方法。
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