JPS6170674A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ ・　本発明は、手書文字、印字文字、マーク、記号など
を対象とした画像パターンの認識を可能とした画像処理
装置に関するものである。

［従来技術］ 従来から、パターンの輪郭情報を用いて上記パターンを
認識するパターン認識装置において、上記パターンの輪
郭情報は、輪°郭を所定方向に追跡しながら、互いに隣
接する輪郭点の位置関係より、第１図に示す方向コード
１〜８に従って量子化されたコードとして求められてい
た。例えば、′５２図に示すようなパターンの場合には
、図中の５点を始点として、 １．１，１，８，１，８，７，８，８．？、６，１３．
７，８．・・・、２，１，１．２・・・（１） というコード列が求まる。

しかし、この従来からの方法では、パターンの形状や大
きさに応じて、得られるコード列の長さが大きく異なっ
てしまうことになる。

そこで、コードの長さを一定にするために、上記（１）
に示したコードを一定個数だけサンプリングする方法が
考えられる。しかし、この方法では、得られるコードの
値は輪郭の細かな凹凸により大きな影響を受けるので、
認識の妨げとなる。

例えば、第２図に示す輪郭点Ｐのコードは７（下向き）
であるが、明らかに輪郭点ρでの輪郭接線方向は６（斜
め左下）の方が妥当である。

そこで、上記コード（１）に所定の演算を施して平滑化
し、その後で一定個数サンプリングすることも考えられ
る。しかし、この方法では、同一形状のパターンについ
ても大きさが変化するとその平滑化の効果が変わってし
まい、且つ、処理を複雑にして認識スピードを遅らせる
という欠点が生じる。

［目的］ 本発明の目的は、上述の点に鑑み、画像パターンの輪郭
情報を安定かつ迅速に得るようにした画像処理装置を提
供することにある。

また、本発明の他の目的は、平滑化の演算を実行しない
にも拘らず、パターン輪郭の細かな凹凸に影響されず且
つパターンの長さを正規化したコードを求めるようにし
た画像処理装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために１本発明では、画像パター
ンの輪郭点を抽出する第１手段と、輪郭点の接線成分情
報を算出する第２手段とを備え、画像パターンを認識す
るようにしたことを特徴とするものである。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

第３図は、本発明を適用した画像処理装置の全体構成例
を示す図である。ここで、１０はハンディ型の画像処理
装置本体、１１は光源、１２は読み取るべき原稿である
。　１３は光学系を示し、光源１１および原稿１２上の
パターンから得られる光を光電変換器（例えば、面状Ｃ
ＯＤ　）　１４に導く、１５は光電変換器１４から出力
されたデータの処理を行う処理部である。

次に、この処理部１５について、詳細に説明する。

第４図（Ａ）は処理部１５の詳細ブロック図である。こ
こで、１６は前処理回路であり、入カバターンに対して
２値化処理あるいはノイズ除去処理などを行う０次に、
ＣＰＵ　１？およびメモリ１８を用いてパターンの特徴
を抽出する。

かかる特徴抽出については、第４図（Ｂ）に示す流れ図
に従って処理を行う。すなわち、まず１次特徴抽出ステ
ップにおいて該パターンの輪郭情報をコード化する。そ
して、パターンあるいは抽出法によっては、そのコード
をそのまま用いる。また、２次特徴抽出ステップにより
、前記コード列とは別の特徴を抽出してもよい。

このようにして得られた特徴について、メモリ１８等の
辞書と照合したり、あるいは類似度や相関を計算し、該
パターンを判定する。また、上記特徴抽出過程を更に繰
り返してもよいし、他の特徴抽出を行い、その後にパタ
ーンを決定してもよい。

次に、本実施例に係る特徴抽出について、更に詳細に説
明する。ここでは説明の都合上、求めるコード列の長さ
を２０に正規化することにする６なお、これに限る必要
はなく、適切なその他の長さを選択することも可能であ
る。

まず、原パターンの輪郭点の中から、上記コード列の長
さに等しい個数（すなわち、ここでは２０点）を抽出す
る。第５図は、かかる方法の処理例を示すフローチャー
トである。但し、予め輪郭を−回り追跡して、その全輪
郭長りを求めておく。

なお、その求め方は、以下に示す（２Ａ）式および（２
Ｂ）式における文の求め方と同じであり、開始点の座標
を記憶しておき、開始点に戻るまでの積算距離文をＬと
する。

まず、ステップＳ１において、抽出すべき輪郭点の番号
を表すｌの値と、追跡開始点からの積算距離文とを初期
設定する。

次いで、ステップＳ２において輪郭追跡開始点を決め、
ステップＳ３では、それを５１に決定する。

ここでＳｔは、１番目に抽出される輪郭点を表す。

次いで、ステップＳ４でｉの値を１だけ増加する。

ステップＳ５ではｉの値を判定し、もしｉ〉２０であれ
ば処理を終了する。

ｉ〉２０でない場合には、ステップＳ６において次の輪
郭点を求める。ステップＳ７では、その輪郭点の追跡開
始点からの積算圧ｍｌを求める。ここで、例えば追跡点
が上または下または左または右に１ステップ進んだとす
ると、この文は、文＝文＋１　　　　　　　　　　　・
・・（２Ａ）１　　　　　斜め方向に進んだときには、
交＝文＋１．４　　　　　　　　　　　・・・（２Ｂ）
として求める。また、前述したようにＬを求める場合も
同様である。なおｒＬ、４Ｊは後述するように、Ｉの概
略値である。

そしてステップＳ８において、 をみてサンプリング点が２０を越えたか否かを判定し、
もし条件が満たされればステップＳ３に戻ってその点を
ｓＬ　と決定する。他方、条件が満たされなければステ
ップＳ６に戻って次の輪郭点を求める。

以上述べた方法を第２図に示す原パターンに適用したと
きに得られる抽出点を、第６図に示す。

本図中、斜線で示す部分が抽出された輪郭点である。

次に、別の輪郭点抽出方法を説明する。まず。

予め輪郭を−回り追跡し、その個数ｎを求める。

その後、ｎ個並んだ全輪郭点の中から、なるべく均等に
２０個選び出す、その方法は、既に知られているデジタ
ル直線の考え方を応用したものであるが、それを以下に
示す。

一般に、ｎ個並んだ中からｍ個をできるだけ均等に抽出
することを考える。但し、ｍａｎは既約分数であると仮
定しても一般性を失わない。

まず、　ｍａｎを以下に示す如く連分数に分解する。

１−１−上 ム これを、ｍａｎ　＝（＋’Ｊ　、Ｐ２　、　・・・、　
　ＰＮ　）　と記述する。

そして、以下に示す２つの規則に従い、１．０の記号列
を求める。

１）（ＰＮ）に対する記号列は０ＰＮ−１１例えば、に
・３であれば、０ゞ−’１．　　Ｐ３−１が例えば２で
あると、　０２１→００１となる。

ｉｉ）　　（Ｐｔヤｔ、・・・、ＰＮ）からｐ、を追加
した（Ｐｌ＋ＰＬ＋Ｌ＋・・・ＰＮ　）へ移る書き換え
はｏ−ｏｆｉ−Ｊ　　　、　　　）−〇ｈ−２１例えば
、ｎｍ１Ｂ　、ｍ＊５のとき、 （２）　については、１）より（ＰＮ）（この場合、Ｎ
−３）に対して、０へ−Ｌ１はＰ３・２よりＯ’　　１
→０１　　となる。

次に、Ｐ２＝３に対しては、ｉｉ）より０→（１１′’
１−（１２１４００１ １→Ｏ”１！０’　　１　４Ｑ　　１ 同様に、ｐ、＝４を含めた（４，３．２１　については
、 ０神ＯＰ”−１１・０３１→０００１ １→０Ｐｉ−”１＝０２１→００１　となる。

となる。既に明らかなように、（５）式に示す記号列の
１の位置に対応するものを選び出せばよい。

以上の方法を、第２図に示す原パターンに適用する場合
を考える。まず、全輪郭点は８３個であるから、 −一 より、 ＋＝　　（５，２，２，２，２，２，３，２）　　　　
　　　　　・・・（６）よって、記号列は、前述のｉ）
およびｉｉ）を参照して、 ・・・（７） と求まる。そこで、図中のＳを始点とし、時計回りに輪
郭を追跡したときの各輪郭点と、（７）式の記号列を対
応させ記号列の１に対応する輪郭点とを抽出すれば、第
７図に示す抽出点（図の斜線部）が得られる。

次いで、得られた輪郭抽出点から輪郭情報を表すコード
列を求める。

その方法は、輪郭抽出点を輪郭の所定方向に追跡しなが
ら、隣り合う輪郭抽出点間を結ぶ線分の方向を求め、さ
らに、１つ前に求めた方向との方向差を例えば第８図に
示すコードに従って量子化し、順次コード付けを行う。

ただし、第８図は、時計回りに輪郭を追跡する場合に適
用されるものであって、コードのＯは一つ前の方向と一
致している場合を示す。もちろん、その追跡方向やコー
ド付けは、これに限定されるものではない。

第９図は、第６図に基づいて得られた輪郭抽出点をもと
にして求めた方向コードを表す。すなわち、コード列は
、 １．１．１　、Ｏ、Ｏ、−３，０，１，３、Ｑ、０，３
．０，０，０、−２、−２．０．４．１・・・（８） と得られる。本図からも明らかなように、得られるコー
ド列は、輪郭の細かい凹凸に影響されることなく安定し
ており、しかも、その長さは正規化されている。

さらに、第８図に従ってコード化したことにより、（８
）式のコード列は連続かつ周期的になっている。このこ
とは、後に続く処理にとって大変都合が良く、パターン
認識全体に要する処理を軽減して、認識率を向上させる
上で重要である。

さて、パターンの識別は、上記コード列を用い、予め記
憶されている各カテーリー毎の標準パターンとの類似度
を計算して行うことができる。

また、上記コード列より更に２次特徴（例えば、直進、
右曲り、左曲り、急な右曲がり、急な左曲がり、・・・
の個数）を抽出し、それを用いて判別することもできる
。

なお、上述した実施例において、ステップＳ７（第５図
参照）の輪郭長文は（２Ａ）式および（２Ｂ）式に従っ
て求めたが、より厳密に距離を求めるために、（２Ｂ）
式を 文＝文＋Ｊ としてもよいし、また、計算時間を短縮するために 旦　＝　文　＋　１ としてもよい。

更に、上記説明では方向コードとして８方向に量子化し
たものを用いたが、第１Ｏ図に示すように細分化しても
よい、これにより、パターンの輪郭の曲かり具合をより
忠実に表現することができる。

［効果コ 以上説明したとおり１本発明によれば、パターンの輪郭
を形成する各輪郭点の中から、所定の個暮々の輪郭点を
抽出することにより、平滑化と正規化を同時に行い、常
に安定した長さの等しいコー４　　　Ｆ列を得ることが
できる。

さらに１本発明に従ったコード化を実行することにより
、上記利点に加えて、連続かつ周期的なコード列が得ら
れるので、その結果として、パターン認識全体に要する
処理過程を軽減し、認識率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方向コードを説明する図。 第２図は従来の方法によるパターン輪郭のコード化を例
示する図、 第３図は本発明を適用した画像処理装置全体構成例を示
す図、 第４図（Ａ）は第３図示の処理部を詳細に示す構成ブロ
ック図、 第４図（Ｂ）はパターンの特徴抽出過程を示すフローチ
ャート、 第５図は本発明の一実施例による輪郭点抽出アルゴリズ
ムの一例を示すフローチャート、第６図および第７図は
それぞれ本実施例により抽出された輪郭点を示す図、 第８図は本実施例における方向コードを示す図、 ”第９図は本実施例を第２図と同様のパターンに　□適
用したときに得られる方向コードを示す図、第１Ｏ図は
より細分化した方向コードを示す図である。 １０・・・画像処理装置本体、 １１・・・光源、 １２・・・原稿、 １３・・・光学系、 １４・・・光電変換器、 １５・・・処理部、 １６・・・前処理回路、 １７・・・ＣＰＵ、 １８・・・メモリ。 友段〜 第６図 Ｓ１ （○）　　　（○）　　　　（３） 〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画像パターンの輪郭点を抽出する第１手段と、前記
   輪郭点の接線成分情報を算出する第２手段とを備え、前
   記画像パターンを認識するようにしたことを特徴とする
   画像処理装置。 ２）前記第１手段は、前記画像パターンの輪郭を形成す
   る各輪郭点の中から所定個数の輪郭点を抽出するよう構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像処理装置。 ３）前記第２手段は、抽出された前記輪郭点を所定方向
   に読み込みながら輪郭線接線方向を求め、その方向差を
   順次コード化するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の画像処理装置。