JPS5830626B2 - パタ−ンニンシキシヨリシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パターン認識処理システム、特に認識列数図
形の形状にもとすく影響を静電昇揚の形で白メツシユ領
域に伝播せしめて伝播パターンを得ると共に、標準カテ
ゴリに苅応して同様な処理を行なった標準伝播パターン
における特徴部に関する情報を抽出して記憶せしめてお
き、該特徴部に関する情報のみで構成される標準伝播パ
ターン情報と上記認識列数図形から得られた伝播パター
ンとの苅応を行なうようにしたパターン認識処理システ
ムに関するものである。

一般に文字、記号、図形等（本明細書においては簡単の
ため図形と総称する）のパターン認識に当っては、図形
を例えば飛点走査器で走査して１次元の電気信号に変換
し、雑音等を除去する前処理操作をへて、特徴抽出部に
送られる。

そして該特徴抽出部において特徴と抽出した上で判定部
において標準図形からの標準パターンと列席づげを行な
ってパターン認識を行なう。

上記特徴抽出部の処理に当って、図形のストロークを追
跡する方式が存在するも、該方式は図形の細部特徴を抽
出する際には有利であるが図形の大局的な特徴を抽出す
る際には必らずしも有利ではない。

このため、２次元的な平面パターンから特徴を抽出する
方式として、図形ストロークの影響を場の形で白メツシ
ユ領域に伝播せしめる処理を行ない、これによって大局
的な特徴を抽出することが行なわれる。

しかし、従来のこの種の方式においては、場の伝播を行
なってゆく処理が複雑であった。

更に上記大局的な特徴にもとすいてパターン認識を行な
うに当って標準パターンとの列応づげを行なうが、上記
場の伝播の如く１つのメツシュに多値レベルを苅応せし
めると、上記標準パターンを記憶しておく記憶装置の記
憶容量が犬となる。

本発明は、上記の点を解決することを目的としており、
静電昇揚に列席した場の伝播を行なうと共に、標準パタ
ーンとして特徴部に関する情報を抽出して記憶せしめて
お（ようにして、記憶容量の減少をはかるようにするこ
とを目的としている。

そしてそのため本発明のパターン認識処理システムは認
識対象図形を白黒２値に量子化した白黒メツシュにもと
すいて特徴抽出を行なＬ・標準パターンとの対応を行な
って上記認識対象図形の認識を行なうパターン認識処理
システムにおいて、上記図形黒メツシユに予め定めた多
値レベルの値を与えると共に、該多値レベル値をもつ黒
メツシユを含む上記認識対象図形をＨＸｍメツシュの観
測窓によって走査して上記黒メツシユがもつ多値レベル
値を実質上静電界場に対応づげた形で上記白メツシユ上
に多値レベル情報として伝播せしめた場合に対応する値
を決定する場伝播回路をそなえ、該場伝播回路によって
第１次伝播パターン、第２次伝播パターン、・・・・・
・・・・と順次伝播パターンを求めてゆくよう槽底し、
得られた伝播パターンと上記標準パターンとの対応を行
なうに当って、該標準パターンとして、標準カテゴリに
対応して上記場伝播回路を介して得た標準伝播パターン
における特徴部に関する情報を抽出して記憶せしめてお
：くと共に、上記順次求められた伝播パターンにおけ
る特徴部に関する情報と照合するようにしたことを特徴
としている。

以下図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明により静電昇揚に対応せしめた 、′場
の伝播態様を表わす一例、第２図は本発明による静電昇
揚を決定してゆく３×３メツシユの観測窓を説明する説
明図、第３図は本発明に用いる場伝播回路の一実施例、
第４図は本発明による伝播パターン抽出処理を行なう一
実施例、第５図および第６図は漢字「求」を例に挙げて
本発明において標準パターンとして記憶しておく特徴部
に関する情報を説明する説明図を示す。

第１図は漢字「水」を対象とした場の伝播状況を表わし
ており、図中１は認識対象図形、２は図※※形枠、３ｉ
、 ３−２ 、・・・・・・・・・３−１０は夫々等電
位線、４ないし８は夫々電位の涙腺、９ないし１３は夫
々電位の谷部を表わしている。

本発明の場合、第１図図示の如く、図形１の黒メツシユ
に予め定めた電位を与えたときに、該電位によって白メ
ツシユ領域に静電昇揚が伝播される状況を調べるように
する。

即ち（１）上記電位の谷部９ないし１３がどの座標位置
に現われるか、（１１）該電位の谷部９ないし１３の電
位レベルがどの程度であるか（図中■、■、■などは電
位レベルを表わしている） 、（＊ｒＩ）上記涙腺がど
の方向に向っているかなどを決定し、大局的な特徴を抽
出するようにする。

なお、本発明の場合認識対象図形の黒メツシユと図形枠
２とに共に予め定めた電位を与える方式を採用すること
もできる。

この場合および／または漢字「口」の如き図形に幻して
場の伝播を考慮する場合、場の伝播処理を有限回数で停
止すると、いずれの方向に向っても電位が犬となる即ち
電位の穴部が発生される。

本発明の場合、該穴部を電位の目と称し、これもあわせ
て大局的特徴の重要な１つとして利用するようにされる
。

上記図形黒メツシユに対し、または図形黒メツシユと図
形枠との両者に対し、予め定めた電位を与えたときにそ
の周囲に現われる静電昇揚はラプラスの式ｖ２φ＝Ｏ即
ち、 を満足する。

なお上記１）式において、φは電位、ｘ、ｙはＸ軸、ｙ
軸座標を表わしている。

本発明の場合上記１）式を解くために、差分方程式に直
し、第２図図示のメツシュ「５」の電位決定のため、 なる差分方程式を用いるようにする。

即ち、第１図図示の場の伝播を行なうに当って、次の如
く行なわれる。

（１）先ず図形１の黒メツシユに夫々例えば値「１５」
を与えると共にその周囲のすべての白メツシユに値「０
」を与えた原パターンを用意する。

（２）そして第２図図示の如き３×３メツシユの観測窓
１４によって上記原パターン上を走査し、上記第（２）
式にしたがってメツシュ「５」の電位レベルφ５を決定
し、第１次伝播パターンを得る。

即ち、メツシュ「５」の電位レベルを決定するに当って
、該メツシュ「５」の上下左右に位置するメツシュ「２
」、「４」、 「６」、「８」における原パターン上の
電位レベルを用いるようにする。

そして得られた結果を第１次伝播パターンとして得る。

（３）ついで、上記第１次伝播パターンに刻して観測窓
を作用せしめて、上記第（２）式にしたがった演算を行
なって第２次伝播パターンを得る。

（４）以下同様に第３次、第４次、・・・・・・・・・
第１次伝播パターンを得る。

第１図は第１０次伝播パターンに対応しているものと考
えてよい。

第３図は、上述の場の伝播を処理する場伝播回路の一実
施例構成を示している。

図中、１５，１６゜１７は夫々１走査列シフトレジスタ
で第１図図示図形枠内を垂直方向走査するものとしたと
きの１垂直走査列上に存在する各メツシュの情報（多値
レベル値で表わされる）が順次シフトされてゆくもの、
１８，１９，２０は夫々３メツシユ分のシフト・レジス
タでレジスタ１５，１６，１７上をシフトされてくる連
続する３メツシユ分の情報が順にシフトされるもの、２
１は演算回路で第（２式にしたがった処理を行なうもの
、２２は選択回路であって上記レジスタ１９上のメツシ
ュ「５」の情報を調べ上記演算回路２１からの出力情報
と上記メツシュ「５」の情報とのいずれか１方を選択し
て出力するものを表わしている。

上記原パターンおよび一般に第１０伝播パターン上の各
メツシュに対応して、各メツシュ毎に１６レベルのレベ
ル値を決定すべく４ビツト情報が与えられている。

第３図図示の如く夫々４ビツトよりなる各メツシュ情報
がシフトレジスタ１５，１６，１７内をシフトされてゆ
く間に、各レジスタ１５ないし１７の出力端から連続す
る３メツシユ分のメツシュ情報がレジスタ１８，１９，
２０に与えられる。

この結果あるタイミングにおいて、第２図図示の観測窓
１４によって観測できるメツシュ「１」ないし「９」の
メツシュ情報φ１ないしφ、が、レジスタ１８，１９，
２０上に保持される。

そして、次のタイミングにおいてすべてのメツシュ情報
がシフトされると、レジスタ’ｆ８．’１９，２０上に
は第２図観測窓１４を上記パターンに対して下方に１メ
ツシユたけ移動せしめたときのメツシュ情報がセットさ
れることになり、以下シフト処理が進んでゆく間に観測
窓１４によるパターン全体についての走査が行なわれる
。

上記の如くレジスタ１Ｂ、１９，２０上にセットされた
メツシュ情報のうち情報φ２．φ４．φ６゜φ８は、演
算回路２１に供給され、上記第（２）式にしたがって演
算が行なわれ、その結果が選択回路２２に導びかれる。

このときメツシュ「５」がもともと黒メツシユであった
場合、当該メツシュ「５」は上述の如くレベル値「１５
」をとるべきである。

このため、当該メツシュ「５」の値（４ビツトで表現さ
れている）は直接選択回路２２に導びかれ、もしも該４
ビツトが「１１１１Ｊである場合（値「１５」である場
合）には、上記演算回路２１による演算結果を採用する
ことなく、上記「１１１１Ｊが選択される。

即ち、レジスタ１Ｂ、１９．２０上にセットされたメツ
シュ「５」に対応する情報φ５（ｔ−１）が「１１１１
ｊをとるとき、当該メツシュ「５」の新しい情報φ５（
ｔ）として「１１１１」が採用され、上記情報φ５（１
−１） が「ｌ １１１Ｊでないとき、当該メツシュ
「５」の新しい情報φ５（ｔ）として第（２）式にした
がった演算結果が採用される。

そして走査が進んでゆくにつれて、自動的にすべてのメ
ツシュについて新しい情報が決定され、上述の如く原パ
ターンから第１次伝播パターンが、第１次伝播パターン
から第２次伝播パターンが・・・・・・・・・得られる
。

そしてその過程を利用して順次大局的特徴を抽出してゆ
くことにより、大分類から小分類へと候補カテゴリを減
少せしめてくるようにすることが可能となる。

即ち上記第１次伝播パターン、第２次伝播パターン、・
・・・・・・・・と順次伝播パターンを求めてゆくと、
最終的には図形枠内のメツシュがすべて同じ値をとるよ
うになる。

この間に、白メツシユの存在領域の面積が比較的小さい
と、より早い伝播パターンにおいて当該領域が同じ値を
もつ（即ちつぶれる）ようになり、上記面積が太きいと
より遅い伝播パターンまで当該領域が残っている形とな
る。

換言すれば後者まで残っている個所は安定な特徴が存在
する個所であり、一方前者のものはより細部特徴をもっ
ているものと考えることができる。

このことを利用すれば幾回目の伝播パターンまで残って
いるかを調べて、大分類から小分類へと候補カテゴリを
絞ってゆくことができる。

第４図は本発明による処理を行なう一実施例構成を示し
、図中２３は原パターン発生部、２４ないし２６は夫々
場伝播回路で第１次ないし第ｎ次伝播パターンを発生す
るもの、２７ないし２８は第１次ないし第ｎ次伝播パタ
ーン格納部を表わしている。

原パターン発生部２３は、白黒２値に量子化されたメツ
シュ情報が与えられると、黒メツシユに対して値「１５
」である４ビツト情報「１１１１Ｊを発生せしめ、白メ
ツシユに対して値「Ｏ」である４ビツト情報「０ＯＯＯ
」を発生せしめる。

第１次伝播パターンの場伝播回路２４ないし第り次伝播
パターンの場伝播回路２６は夫夫第３図に示した構成と
同じ構成をそなえていると考えてよい。

そして回路２４から第１次伝播パターンが発生されて格
納部２７に格納される。

また回路２５から第２次伝播パターンが発生され、・・
・・・・・・・回路２６から第ｎ次伝播パターンが発生
されて格納部２８に格納される。

本発明の場合、上記の如く決定された伝播パターンにも
とすいて、判定部において標準図形から同様な処理を行
なって得た標準伝播パターンと対応を行ない、当該認識
列数図形がとのカテゴリに属するかをパターン認識する
ようにされる。

上記の如く場の伝播を行なって各メツシュに刻して多値
レベル値を対応せしめるようにすると、標準伝播パター
ンを記憶しておくために大きい記憶容量をもつ記憶装置
が必要となる。

即ち、第１図図示の図形枠２内のメツシュ数がＭ個あり
、各メツシュ毎に例えば４ビツトで与えられる多値レベ
ルを対応づけると、４Ｍビットの記憶容量が必要となる
。

そして認識されるカテゴリ数がＲ個存在するとすれば全
体として４ＭＲビットの記憶容量が必要となる。

以下、標準伝播パターンの記憶手法について説明をつづ
ける。

上述の如く本発明にしたがって静電昇揚に対応する場の
伝播を行なって得た特徴部に関する情報即ち、（１）電
位の谷部や電位の目の座標位置、（１［）電位の谷部や
電位の目における電位レベル、（ｉｉｉ）供線の方向な
どは、認識対象図形の変形に拘らず収れんする傾向が太
きい。

第５図および第６図は、漢字「求」を例に挙げて電位の
目の座標位置が収れんしていることを説明する説明図を
示している。

図中１は認識対象図形、２は図形枠、■ないしのは漢字
「求」に対応して得られるであろう電位の目（あるいは
現に得られた電位の目）、■、［Ｆ］は疑似的に現われ
た電位の目を表わしている。

第５図図示の図形１黒メツシユと図形枠２とに例えばレ
ベル「１５」をもつ電位を与えておき、第１図図示と同
様な場の伝播処理を有限回数だけ繰返すと、第５図図示
［有］ないし■で指示される位置附近に電位の目が現わ
れることが推察される。

これは、第１図図示の如き図形を描くのを省略するが、
第５図図示の黒メツシユと図形枠とに成る値がプリセッ
トされた上で第１図図示の如き伝播図形を描いてゆ（と
、第５図図示■ないし■として示す如き位置がちょうど
谷間となって電位の目が現われることが容易に推察され
よう。

第６図は、漢字「求」である１０個の図形（即ち標準カ
テゴリ 「求」に属する１０個のランダムな手書き図形
）について、電位の目がどのメツシュ位置に現われるか
を調べたものである。

即ち、上記１０個の測値の図形について夫々黒メツシユ
と図形枠とに成る値をプリセットしておいて白メツシユ
上に伝播せしめて行った場合に所定回数の伝播パターン
に対応して電位の目がどのメツシュ位置に現われるかを
調べたものである。

図中の小矩形内の数値は当該矩形で示す座標位置のメツ
シュに電位の目が現われた頻度を表わしている。

第６図中の電位の目［有］ないし■は第５図図示の■な
いし■に対応している。

漢字「求」である１０個の図形について夫々、第１図図
示に関連して説明した如き場の伝播を行なった所、電位
の目■は１０個の図形のすべてに対応して特定の１個の
メツシュ位置に集中して現われ、電位の目■ないし［Ｆ
］と［Ｆ］ないし［Ｆ］については１０個の図形に対応
して隣接する４個以内のメツシュ位置に集中的に現われ
、電位の目［Ｆ］は１０個の図形に対応して多生分散的
位置に現われ、電位の目のはすべて失なわれ、疑似的な
電位の目■。

■が特定の図形に対応して現われた。

この場合の電位の目■や［Ｆ］はいわば疑似的な電位の
目と考えてよいだろう。

このことから、漢字「求」を判定するための電位の目と
して■、■、◎、０．［Ｆ］、Ｇ、０を採用するように
することが有効である。

そして、標準パターンの１つとして上記電位の目のない
し０゜［Ｆ］ないし［Ｆ］の座標位置清報を抽出して記
憶しておくようにする。

即ち例えば図形枠２内のメッシュをＫに圧縮して（２×
２メツシユを１メツシユにして）、上記電位の目■ない
し０．［Ｆ］ないし０に対応した圧縮されたメツシュに
電位の目を指示する情報を記憶せしめておくようにする
。

そして、当該電位の目の電位レベルを記憶するには当該
圧縮されたメツシュ座標に対応して例えば４ビツトの電
位レベルを表わす情報を記憶せしめておくようにする。

即ち、特徴部以外のメツシュの電位レベルの情報を無視
するようにする。

このようにすることにより、１つの標準パターンを記憶
するに当って、図形枠２内のメツシュ数をＨにすること
ができ、電位の目に当る座標に対応して夫々４ビツト情
報を記憶するだけで足りる。

以上説明した如く、本発明によれば、静電界基に対応し
た場の伝播を行なうようにしたので、場の伝播処理が簡
単となり、また場の伝播処理によって抽出された特徴部
は図形の変形に拘らず略特定の座標に集中することから
、標準パターンの記憶に当って記憶装置の記憶容量を大
幅に減少できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により静電界基に対応せしめた場の伝播
態様を表わす一例、第２図は本発明による静電界基を決
定してゆく３×３メツシユの観測窓を説明する説明図、
第３図は本発明に用いる場伝播回路の一実施例、第４図
は本発明による伝播パターン抽出処理を行なう一実施例
、第５図および第６図は漢字「求」を例に挙げて本発明
において標準パターンとして記憶しておく特徴部に関す
る情報を説明する説明図を示す。 図中、１は認識列数図形、２は図形枠、３−１ないし３
−１０は夫々等電位線、４ないし８や９ないし１３．［
有］ないし■は夫々特徴部、１４は観測窓、２４ないし
２６は夫々場伝播回路を表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 認識列数図形を白黒２値に量子化した白黒メツシュ
   にもとすいて特徴抽出を行ない標準パターンとの列席を
   行なって上記認識列数図形の認識を行な５．６ターン認
   識処理システムにおいて、上記図形黒メツシユに予め定
   めた多値レベルの値を与えると共に、該多値レベル値を
   もつ黒メツシユを含む上記認識列数図形をｒ−Ｘ ｍメ
   ツシュの観測窓によって走査して上記黒メツシユがもつ
   多値レベル値を実質上静電界場に苅応づげた形で上記白
   メツシユ上に多値レベル情報として伝播せしめた場合に
   苅応する値を決定する場伝播回路をそなえ、該楊伝播回
   路によって第１次伝播パターン、第２次伝播パターン、
   ・・・・・・・・・と順次伝播パターンを求めてゆくよ
   う構成し、得られた伝播パターンと上記標準パターンと
   の列席を行なうに当って、該標準パターンとして、標準
   カテゴリに列席して上記場伝播回路を介して得た標準伝
   播パターンにおける特徴部に関する情報を抽出して記憶
   せしめておくと共に、上記順次求められた伝播パターン
   における特徴部に関する情報と照合するようにしたこと
   を特徴とするパターン認識処理システム。