JPS62180488A - パタ−ンマツチング方式 - 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、文字パターンなどの２値パターンを対象とし
たパターンマツチング方式に関し、特にテンプレートを
利用するパターンマツチング方式に関する。更に、詳細
には、本発明は、多値のテンプレートを利用するパター
ンマツチング方式に関する。

〔従来技術〕

従来から、パターン認識システム、情報検索システム等
の類似度または距離演算部分において。

２値のテンプレートを利用するパターンマツチング方式
が採用されている。このパターンマツチング方式につい
て、第６図および第７図によって説明する。

第６図（ａ）は２値テンプレートの例を示している。こ
の２値テンプレートの要素（ビット）のうち“０′″は
白、黒いずれでもよい画素を示し、“１″は黒であるべ
き画素を示している。第６図（ｂ）は未知２値パターン
の例を示しており、その要素（ビット）のＩＩ　Ｏｌ）
は白画素であり、１”は黒画素である。

このような２値テンプレートを利用するパターンマッチ
ング方式では、基本的には未知２値パターンと２値テン
プレートとの対応画素を重ね、１画素ずつ比較すること
により両者の類似度または距離を演算する。しかし、こ
のような１画素ずつの演算では時間がかへり過ぎるため
、２値テンプレートと未知２値パターンとを行単位で１
度に比較する方式も採用されている。

具体的に説明すれば、２値テンプレートおよび未知２値
パターンの各行（２進のビット列）をそれぞれに例えば
８進数値と考える。そうすれば、２値テンプレートの５
１行は４６（８進）を、それに対応する未知２値パター
ンの２行は６千（８進）をそれぞれ表現しているとみな
すことができる。一方、５１行とＱ１行の一致する黒画
素の個数は２である。

そこで、２値テンプレートの各行の数値Ｔと未知２値パ
ターンに対応する各行の数値又とで指定されるアドレス
に、その行の一致した黒画素（類似度）を記憶させた第
２図に示すようなテーブルを作成しておく。そうすれば
、Ｔ＝４６とｘ＝４４をアドレス情報としてそのテーブ
ルを参照することにより、５１行とＱ１行の類似度を直
ちに求めることができる。同様にして全行の類似度を求
めて加算することにより、２値テンプレートと未知２値
パターンとの類似度を短時間で求めることができる。

一方、パターンの重畳ノイズに強く、文字などのパター
ンの認識に適したパターンマツチング方式として、多値
のテンプレートを利用する方式も知られている。しかし
、この方式に関しては、前記２値テンプレートを利用す
る方式におけるように効率的なマツチングを行うことが
できず、１画素単位の比較を行っており、演算時間が著
しく増大するという問題があった。

〔目　的〕

したがって本発明の目的は、多値テンプレートを利用し
、それと未知２値パターンとの類似度または距離を効率
的に求めることのできるパターンマツチング方式を提供
することにある。

〔構　成〕

本発明によれば、多値テンプレートを利用するパターン
マツチング方式において、多値テンプレートは複数の２
値テンプレートに分解される。そして、それぞれの２値
テンプレートを用いて未知２値パターンとのマツチング
が行われる。

こ＼で、３値テンプレートを用いる場合について１本発
明のパターンマツチング方式の原理を説明する。

第３図（ａ）は多値テンプレートの一例を示している。

この多値テンプレートの要素のうち、ｔｌ　Ｉ　ＩＩは
黒画素　１（ｌ″′は白画素、“０′″は白でも黒でも
よい画素を意味している。

本発明によれば、このような多値テンプレートは行単位
（これは限定されるものではないが）に。

黒画素に注目した２値テンプレートと、白画素に注目し
た２値テンプレートとに分解される。この操作によって
、第；３図（ａ）に示す多値テンプレートは第３図（ｂ
）、（ｃ）に示すように分解される。この図の（ｂ）は
黒画素に注目した２値テンプレートであり、多値テンプ
レートの＃１１１ｊの要素は′Ｏ″に変換されて、いる
。同図（ｃ）は白画素に注目した２値テンプレートであ
り、多値テンプレートの“−１”の要素は“１”に変換
され、“１”の要素は“０”に変換されている。

そして、本発明によれば、多値テンプレートを分解した
２値テンプレートを利用して、未知２値パターンと多値
テンプレートとのマツチングが行われる。

こ＼で、未知２値パターンと多値テンプレートとの各行
の類似度は、未知２値テンプレートの“１″ビツトと黒
の２値テンプレートの″１″′ビットとの一致した個数
から、未知２値パターンの反転パターンの“１”ビット
（白画素）と白の２値テンプレートの１”ビットとの一
致した個数との和と定義できる。

例えば第４図に示す未知パターンを考えた場合、そのＱ
１行の”００００１１００”と対応する黒の２値テンプ
レートのＭ１行“０００００１１０”との“１”ビット
の一致数は１であり、Ｑ１行の反転パターン“１１１１
００１１”と白の２値テンプレートのＮ１行”　１００
０００００　”との“１″ビツトの一致数は１である。

したがって、多値テンプレートのＬ１行と未知２値パタ
ーンのＱ１行との類似度は２ということである。

このようにして各行の類似度を求め、その総和をとるこ
とによって、多値テンプレートと未知２値パターンとの
類似度を求められることができる。

二＼までの説明から明らかなように、多値テンプレート
を分解した２値テンプレートと未知２値パターンとの類
似度は、従来と同様にテーブル・ルックアップによって
効率的に求め得ることは明らかであろう、したがって本
発明によれば、多値テンプレートを用いた効率的なパタ
ーンマツチングを実現可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の一実施例にあっては、テーブル・ルックアップ
によって類似度が求められる。そのためのテーブルにつ
いてまず説明する。

例として第３図に示した３値テンプレートとそれを分解
した２値テンプレートとを考える。黒の２値テンプレー
トの各行のビット列が８進数値を表わしているとみなす
。そうすると、Ｎ１行は６（８進）、Ｎ２行は５６（８
進）である。同様に。

白の２値テンプレートのＮ１行、Ｎ２行はそれぞれ２０
０（８進）を表している。

また、未知２値パターンとして第４図のパターンを考え
る。そして、各行のパターンとその反転パターンが８進
数値を表しているとみなす。そうすれば、Ｑ１行のパタ
ーンは１４（８進）、その反転パターンは３６３（８進
）、０２行のパターンは７０（８進）、その反転パター
ンは３０７（８進）をそれぞれ表している。

そして、Ｍｌ、Ｎ２．Ｎｌ、Ｎ２などの数値をＴ、　Ｑ
ｌ、ａｚ、その反転パターンなどの数値をＸとし、Ｔと
Ｘの組合せをアドレス情報とした類似度のテーブルを作
成する。すなわち、Ｎ１行とＱ１行の一致する“１”ビ
ット数は１、Ｎ１行とＱ１行（反転パターン）との一致
する゛′１″ビット数は１であるから、Ｔ＝６でｘ＝１
４のアドレスに類似度１、Ｔ：２００でｘ＝３６３のア
ドレスに類似度１をそれぞれ記憶させたテーブルを作る
。

第５図は、このようにして作成された類似度のテーブル
の概念図である。

第１図は、このようなテーブルを利用した本発明による
パターンマツチング方式の概念的なブロック図である。

１０は未知２値パターンを一時的に記憶するパターンバ
ッファであり、１２はそのパターンを反転する反転回路
である。パターンバッファ１０からは未知２値パターン
が行単位で出力されるが、そのパターンまたは反転回路
１２によって反転されたパターンの一方がセレクタ１４
によって選択され、類似度テーブルのＸアドレスレジス
タ１６に入力される。１８と２０は３値テンプレートを
分解した黒の２値テンプレートと白の２値テンプレート
を記憶しているレジスタである。両レジスタの出力はセ
レクタ２２によって一方が選択されて、類似度テーブル
２６のＴアドレスレジスタ２４に入力される。

未知２値パターンのＱ１行のパターンがパターンバッフ
ァ１０から出力されると、そのパターンがそのまＮセレ
クタ１４によってＸアドレスレジスタ１６に入力される
。またレジスタ１８．２０から２値テンプレートのＮ１
行とＮ１行が出力されるが、セレクタによってＮ１行が
まずＴアドレスレジスタ２４に入力される。かくして、
Ｑ１行とＮ１行の類似度が類似テーブル２６から出力さ
れる。

次に、セレクタ１４によってＱ１行の反転パターンがＸ
アドレスレジスタ１６に入力され、セレクタ２２によっ
てＮ１行がＴアドレスレジスタ２４に入力される。これ
により、Ｑ１行の反転パターンと白の２値テンプレート
のＮ１行との類似度が類似度テーブル２６から出力され
る。

２８は類似度テーブル２８の出力を累積加算する累積加
算回路である。したがって、前記の類似度テーブル２６
の２回のルックアップによって、３値テンプレートのＬ
１行と未知２値パターンのＱ１行との類似度が求まる。

以下同様に、未知２値パターンとその反転パターンが行
単位で順次Ｘアドレスレジスタ１６に入力され、これと
同期して黒と白の２値テンプレートの値が行単位で順次
Ｔアドレスレジスタ２４に入力され、類似度テーブル２
６の出力が累積加算口″ｊＰＮ２８によって累積加算さ
れる。この操作が最終行まで進むと、未知２値パターン
と３値テンプレートとの類似度が出力レジスタ３０に得
られる。

つまり、１行当り２回のテーブル・ルックアップにより
類似度を短時間で求めることができる。

こＮで、テンプレートマツチングにおいて最も大切なこ
とは、未知パターンとテンプレートとを正しく重ね合せ
ることである。Ｑｔ実のパターンにはノイズが重畳して
いるため、その位置合せに誤差を生じることが多い。

第２図は、そのような位置合せ誤差を考慮した他の実施
例の概念的ブロック図である。第２図において、第１図
と同様の部分には同一符号が付されている。

本実施例においては、各２値テンプレートを左に１ビツ
トシフトした場合（ＴＸ２）と、右に１ビツトシフトし
た場合（Ｔ÷２）の２つの場合についてもテーブル・ル
ックアップを行う。

つまり、Ｘアドレスレジスタ１６の内容を変化させない
で、Ｔアドレスレジスタ２４の内容をシフトしない場合
、左に１ビツトだけシフトさせた場合、右に１ビツトだ
けシフトさせた場合の３通りの場合について、それぞれ
類似度テーブル２６を読み出し、それぞれの場合の類似
度テーブル２６の出力の累積和を累積加算回路２８Ａ、
２８Ｂ。

２８Ｃによって計算させる。３１はそのシフトを行うた
めのシフト制御回路である。

そして、最終行までのテーブル・ルックアップを終了し
た時点で、出力レジスタ３０Ａ、３０Ｂ。

３０Ｃの値の中の最大の値を最大値選択回路３２によっ
て選び出し、それを最終的な類似度として外部に出力す
る。

尚、左シフトした場合と右シフトした場合のそれぞれに
専用に類似度テーブルを用意し、それぞれの類似度テー
ブルを並列的に読み出すことによって、処理時間を短縮
することもできる。

以上、３値テンプレートを利用する場合について、本発
明の詳細な説明したが、４値以上のテンプレートを用い
る場合にも本発明を同様に適用できることは当然である
。

また、実際的なブロック構成も前記各実施例のものに限
定されるものではない。

さらに前記各実施例は未知２値パターンと多値テンプレ
ートとの類似度を求めるものであったが、距離を求める
場合も同様である。

〔効　果〕

以」二詳細に説明したように、本発明は多値テンプレー
トを２値テンプレートに分解し、その２値テンプレート
を用いて未知２値パターンとの類似度または距離を求め
るから、多値テンプレートを利用するパターンマツチン
グを効率的に行うことができ、ノイズに強い高速パター
ンマツチングを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概念的ブロック図、第
２図は本発明の他の実施例を示す概念的ブロック図、第
３図（ａ）は３値テンプレートの例を示す図、第３図（
ｂ）および（ｃ）はその３値テンプレートを分解した２
値テンプレートを示す図、第４図は未知２値パターンの
例を示す図。 第５図は類似度テーブルの概念図、第６図（ａ）および
（ｂ）はそれぞれ２値テンプレートおよび未知２値パタ
ーンを示す図、第７図は類似度テーブルを示す図である
。 １ｏ・・・パターンバッファ、　１２・・・反転回路、
１４．２２・・・セレクタ、　　１６・・・Ｘアドレス
レジスタ、　　１８・・・黒の２値テンプレート・レジ
スタ、　　２０・・・白の２値テンプレート・レジスタ
、　２４・・・Ｔアドレスレジスタ、　　２６・・・類
似度テーブル、　２８・・・累積加算テーブル。 第　　１　　図 第　　３　　図 （Ｑ）　　３　値？）７’Ｌ−ト　　　　　　　　　　
　　（ｂ）−’−”イ’ＪＪシ２°ムード第　　４　　
図 第　　６　　図 （幻　　　＜ｂ） 第　　７　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多値テンプレートを利用するパターンマッチング
   方式であって、多値テンプレートを分解した複数の２値
   テンプレートのそれぞれを用いて未知２値パターンと多
   値テンプレートとのマッチングを行うことを特徴とする
   パターンマッチング方式。
2. （２）未知２値パターンと多値テンプレートとのマッチ
   ングは、各２値テンプレートおよび未知２値パターンの
   ビット列によって表現される数値をアドレス情報として
   類似度または距離のテーブルを読み出し、未知２値パタ
   ーンと多値テンプレートとの類似度または距離を求める
   ことによりなされることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のパターンマッチング方式。