JPS6282486A

JPS6282486A - オンライン手書き図形認識装置

Info

Publication number: JPS6282486A
Application number: JP60222816A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shojima; 博正嶋; Toshimi Mifune; 御船　登志美; Junko Mori; 森　順子; Soshiro Kuzunuki; 壮四郎葛貫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-04-15
Also published as: KR870004390A; US4718103A; KR900008555B1

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】〔発明の利用分野〕本発明は、オンライン手書き図形認識装置に係り、特に
、大きな変形や回転した手書き図形を認識するのに好適
なオンライン手書き図形認識装置に関する。

〔発明の背景〕

従来のオンライン手書き図形認識装置は、日経エレクト
ロニクス１９８３年１１月７日号Ｐ１９８〜Ｐ１９９ｒ
ｒ）Ｐマツチングの文字認識への応用」に記載のように
、手書きのストロークを多数の短ベクトルに分け、この
ベクトルの１部又は全てが辞書のベクトルの大部分と一
致することにより認識していた。この方式は入力のベク
トル列の大きさ辞書のベクトル列の大きさが異っていて
も認識が可能であり、正立した手書き図形の認識に強い
という特徴がある。しかし、比較の対象として個個のベ
クトルの向きを用いているため、文字を回転して入力し
た場合には、ベクトル列の各ベクトルの向きが変化する
ため、認識が困難となり、この方式を回転が頻繁に発生
する図形認識に直接適用することには無理があった。

また、特願昭５８−２４９７０号・明細書に開示されて
いる様に、手書き図形から複数の線分列を得て、この線
分列の角度変化とあらかじめ辞書として記憶された一図
形を示す複数の線分列の角度変化とを比較し１両者の類
似度を求め１手書き図形を認識するオンライン手書き図
形認識装置も提案されている。しかし、この方式は、手
書き図形から得た複数の線分列のうち、隣り合った２つ
の線分列の角度変化だけをとりだして、辞書の線分列の
角度変化と比較するものであるため、手書き図形が大き
な変形を有する場合には、認識不１丁能になるという問
題点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、−に記した従来技術の問題点に鑑みなされた
もので、手書き図形が回転して正立していない場合や、
大きな変形を伴なう場合にも、ｉｌＥしく認識すること
が可能なオンライン手書き図形認識装置を提供すること
を目的としている。

〔発明の概要〕

一般に、図形は、線分群とそれらの結合関係で表示でき
る。一方１手書き図形では、完全な直線円弧を記述する
のは不可能であり、手書きのあいまいさにより、不要な
線分が発生して、一般には線分数が多くなる。

そこで、本発明のオンライン手書き図形！！！識装置は
、手書き図形から複数の線分列を得て、隣り合う２つの
線分の角度変化だけでなく、２以上の線分の角度変化を
も考慮につれて、辞書の線分列の角度変化と比較し、こ
れによって、手書きのあいまいさを吸収して認識可能と
するものである。

また、比較する辞書の線分列の角度変化の始点を順次変
化させて、比較することにより、回転した手書き図形の
認識を可能とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、添付の図面を用いて、更に詳細に本発明について
説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図においてタブレット１から入力した手書ストロークは
、サンプル部２で定時的にサンプルされ、１次元の座標
点列に変換される。−１−記座標点列は、ファイル３に
一時格納される。次に折れ線近似部４は、ファイル３よ
り−［二記座標点列を読み出し、直線［−に連なる座標
点を間引いて、これを折れ線に近似し、ファイル３に格
納する。次にトレース部５は、ファイル；３より一■二
記折れ線をひと回りするようにたどり、線分の１次元列
を作成して、これをファイル３に格納する。次に、マツ
チング部６は、上記線分が１次元列と標準１次元列とを
ファイル３から読み出し、両者の一致／不一致を判定す
る。一致した場合は、表示データ作成部７に表示パター
ンデータを送出し表示部８に認識したパターンを清書表
示する。

次に、第１図、第３図、第４図を用いて、Ｉ−記した各
処理について、詳細に説明する。

第３図は、」ユ記第２図に示すタブレット１からトレー
ス部５までの処理手順を示すフローチャートである。ま
ず、ステップ３１において、タブレット１から、図示す
る様な手書きストロークを入力する。入力された手書き
ストロークは、ステップ３２において、サンプル部２に
より、図示する様な黒丸の各点で示す座標点列に、たと
えば毎秒１００点程度の速度でサンプリングされる。次
に、ステップ３３において、サンプリングされた座標点
列が、折り線近似部４により、図示する様に折り線近似
される。この折れ線近似は、たとえば第４図（ａ）に示
すように、座標点列のある２点（Ｐ２Ｌ、　Ｐ７）を結
ぶ弦Ｑを求め、このΩと点列Ｐ２〜Ｐ７の結ぶ線とに囲
まれる面積Ｓａ７を求める。

この面積Ｓ２７が弦Ｑの関数であるしきい値８ｉｓ（Ｑ
）より小さければ、（Ｓ　ｓｒ＜　Ｓ　ｔｓ（Ｑ　））
　。

この２点（Ｐｘ、　Ｐ７）間を直線で近似する。逆に、
面積８２７がしきい値５ｔｈ（Ｑ）よりも大きければ（
Ｓｉｔ＞８ｔｈ　（Ｑ）　）　、２点（Ｐｚ、　Ｐ７）
を（Ｐ　ｘ　＊　Ｐ　ｅ　）のようにせばめて、同様の
処理をくり返すことにより、最終的には、第４図（ｂ）
に示すような折れ線近似が得られる。第３図に示す；、
　　　　　　　例では、ステップ３３に示す様な、折れ
線近似が得られる。次に、ステップ３４において、折れ
線近似が、トレース部５によりトレース処理され、１次
元列に変換される。具体的には、第３図中のステップ３
３に示す折れ線近似の線分ａから１方向に、例えば右回
りに線分列を最後の線分ｎまでたどって行くと、ステッ
プ３４に示すように線分の１次元列を作成することがで
きる。

次に、第３図のステップ３４において得た線分の１次元
列と辞書の標準１１次元列とを比較して、マツチング部
６がマツチングをとる動作について説明する。このマツ
チングを取る動作においては。

その特徴量として、連続する２線分間の角度変化を用い
る。

たとえば、第３図に示す入力例で、ステップ３４に示す
トレースの初めの４本の線分列を例にとると、第５図（
ａ）に示すものとなる。一方、簡単の為、上記４本の線
分列に対応する辞書の標準１次元列の部分を第５図（ｂ
）に示す６マツチング処理は、第５図（ａ）、（ｂ）に
示す、入力角度変化Δθ１．Δ０９．．Δθδ・・・・
・・及び標準１次元列の角度変化（以下、辞書角度変化
と称する）θ工、θ２．θδ・・・・・・等を用いて、
次の様に実行される。

第１図は、上記マツチング処理を示すフローチャートで
あり、ステップ１１において−１＊　Ｊを１、角度変化
布ＫをＯ、フラグをオセにセットする。次に、ステップ
１２において、入力角度変化和Ｋを入力角度変化Δθ４
を加算する。第１サイクルの処理では、角度変化布には
ゼロに、ｉは１にセットされるため（ステップ１１）、
に＝Δθ１となる。

次に、ステップ１３において、入力の角度変化布Ｋが、
辞書の角度変化θ痕±αの範囲内にあるか否かを判定す
る。ここで、αは、辞書の角度変化θＩの１７４の適宜
な角度に設定されている。

この結果θ１±αの範囲内（イエス）と判定された場合
には、ステップ１４において、θ、＋αの範囲内である
ことを示すフラグをオンし、同時に部分相違度りの計算
が行われる。部分相違度りは、入力角度変化θ−と入力
角度変化和にの差の絶対値を前回までの部分相違度りに
加算したもので、手書き文字の変形の度合を示す一つの
評価値となる。逆に、ステップ１３において、θ、土α
の範囲外（ノー）と判定された場合には、ステップ１５
において、前回のサイクルの処理において、上記フラグ
がオンとされたか否かを判定する。フラグがオフ（ノー
）と判定された場合には、ステップ１８において、前回
のサイクルの部分相違度りに角度変化布Ｋを加算して部
分相違度りの計算を行う。ステップ１５において、フラ
グがオン（イエス）と判定された場合には、角度変化布
Ｋを初期化してＯにセットし、ｊをｉ−１，ｊをｊ十１
とし、更に、上記フラグをオフにする。そして、ステッ
プ１８においてｉをｉ＋１とし、これらの一連の処理に
より、新しい辞書図形の角度変化θ１が取出され、上記
範囲外となった最後の入力の角度変化へ〇、どのマツチ
ングが行われる。

ステップ１９において、入力角度変化と辞書角度変化の
チェックが全て終了したか否かが判定され、イエスの場
合には、ステップ２０において、部分相違度りを図形の
線分数Ｎで割って、相違度を求める。

次に、第５図（ａ）、（ｂ）に示す場合について、処理
の概略を示す次の表（１）を参照しながら、マツチング
動作について説明する。

表（１）先ず１番号１において、辞書角度変化θ１と入力角度変
化Δ６１を取り出し、入力角度変化和ＫをΔ０１とし、
（Ｏｘ−α）より入力角度変化和Ｋが小さいと判定する
６次に１番号２において、入力角度変化θ１が所定の範
囲内にはいらないことを示すため、フラグをオンとぜず
、オフの状態を保持し、部分相違度りをＫ（即ち、Δθ
１）とする。

次に番号３において、入力角度変化和Ｋを（Δθ１＋Δ
θ２）　とし、入力角度変化和Ｋが所定の範囲内に入っ
ていると判定する。そこで、＃ｉ号４において、フラグ
をオンとし、同時に９部分相違度■）に１０１−Ｋｌ　
を加え、新たな部分相違度りとする。

次に番号５において、入力角度変化和Ｋを（Δｏｉ＋Δ
θ２＋ΔＯａ）とし、これが所定の範囲内にはいってい
ないことを判定し、フラグをオフ、入力角度変化和Ｋを
ＯＬこする。次に、番号６において、新たな辞書角度変
化θ２を取り込み、新たに入力角度変化和Ｋを八〇８と
し、この入力角度変化和Ｋが所定の範囲内：ζあると判
定する。次に番号７において、フラグをオンどし、部分
相違度ｒ）の更新を行なう。

第５図（ａ）、（ｂ）に示す例では、入力のΔθ１．Δ
０２が辞書角度変化の０１に対応することがわかり、入
力と辞書との間で、線分数が合オ）ない場合でも、マツ
チング処理ができることは明らかである。本発明と前記
した特願昭５８−２４９７０４号明細書に記載された発
明との明確な相違点は、ここにある。

ところで、一般に図形は回転して入力されることもある
為、第６図に示すように、処理を始める辞書側の角度変
化を１つずつ、ずらしてながら上記した第１−図に示す
ステップ１１〜２０をくり返すことが有効となる。

即ち、第６図は、入力画像の折れ線近似の線分列と辞書
の折れ線の線分列との対応づけの一例を示すものである
。図示する様に、入力画像の折れ線近似の線分列（以下
、入力線分列と称する）は、線分ａ、ｂ、ｃ・・・・・
・と変化し、矢印Ｒ１，Ｒ２゜Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は角度
変化の方向（右回り、左回り）を示している。同様に、
辞書の折れ線の線分列（以下、辞書線分列と称する）は
、線分ａ′。

ｂ　’　、　ｃ’　、　”””と変化し、矢印Ｒ１’　
、Ｒ２’　。

Ｒ３′、・・・・・・は角度変化の方向を示している。

ここで、ＩＮ一番線分列ＬｉとＬ　２は、同一のもので
あす、入力画像が回転したものであっても、マツチング
を開始する線分ａ’　、ｂ’　、・・・・・・をずらず
ことにより、認識処理を可能にするものである。尚、第
６図においては、符号の記載を一部省略している。

具体的に説明すると、第６図において、角度変化を示す
ブロックＢ１とＢ１１は、矢印Ｒ１゜Ｒ１，′　から一
応角度変化の方向が一致しており、他の条件も満たすた
め、マツチングを取ることが可能である、しかし、ブロ
ックＢ２と８２’において、矢印Ｒ２，Ｒ２’がら明ら
がな様に、角度変化の方向が逆になり、マツチングが取
れないことが明らかになる。そこで、入力線分列ａ、）
）。

Ｃ２・・・・・・をブロックＩ（１′　を基準にして、
即ち線分８′を基準にして、マツチングすることは、不
可能であることがわかる。図中のＸ印は、これを示して
いる。

そこで、次に、ブロックＲ２’　を基準にして。

マツチングをとる動作を行なう。即ち、ブロックＢ１と
Ｂ２’では、矢印Ｒ１，Ｒ２’の方向から明らかな様に
、角度変化の方向が一致し、他の条件も満足されるため
、マツチングをとることが可能である。次に、ブロック
Ｂ２と８３’　を比較すると、角度変化の方向が一致し
、同様にマツチング処理をとることが可能である。以下
、全く同様に、ブロックＢ３．Ｂ４．’、ブロックＢ３
．Ｂ５’　。

ブロックＢ４−、Ｂ６’、ブロックＢ５．Ｂ７’　。

ブロック８５．８８’　、ブロックＢ５．Ｂｌ’の組で
マツチングを取ることができ、文字認識することができ
る。この場合、辞書線分列の認識が開始されたブロック
（上記の例では、ブロックＢ２′）から終了するブロッ
ク（上記の例では、ブロック８１′）に至るまでのブロ
ック数が、−辞書を構成するブロック数となる必要があ
る。上記の例では、−辞書が８ブロツクＢｌ’〜Ｂ８’
で構成され、認識開始から終了までのブロック数と等し
くなり、文字ｔ’ｇｍが正確に行われた証拠となる。こ
のブロック数が一致しない場合には、たとえ、各ブロッ
ク巣位の認識のマツチング処理に成功しても、文字は正
確に認識されたことにならない。

尚、上記の実施例においては、入力線分列の角度変化と
辞書線分列の角度変化のみに着目【ノて文字認識する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、文字の特徴をより明確にするため、
辞書線分列に線分長の比を示すパラメータβを定め、こ
れを用いて認識する手法を加えても良い。この場合には
、例えば、第１図に示す角度変化和にのかわりに、−Ｉ
−記パラメータをβとすると、ＫＸβを用いることが好
ましい。

また、あらかじめ、入力図形の角度変化方向のリストを
作成し、辞書図形を大分類することが本発明に有効であ
ることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に、本発明によれば、手書き
図形が大きな変形を伴ったり、回転した状態のものであ
っても、正しく認識することが可能なオンライン手書き
図形認識装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる辞書と手書き図形のマツチング
の一例を示すフローチャート、第２図は本発明を用いた
オンライン手書き図形認識装置の一例を示すブロック図
、第３図及び第４図（ａ）。（ｂ）は第２図に示す実施例の動作を示す説明図、第５
図（ａ）は入力された手書き図形の折れ線近似の一例を
示す説明図、第５図（ｂ）は辞書図形の一例を示す説明
図、第６図は入力された手書き図形と辞書図形とのマツ
チング処理の具体例を示す説明図である。１・・・タブレット、２・・・サンプル部、３・・・フ
ァイル、４・・・折れ線近似部、５・・・トレース部、
６・・・マツチング部、７・・・表示データ作成部、８
・・・表示部。

Claims

【特許請求の範囲】１、手書き図形のストロークの位置座標をサンプルする
サンプル手段と、サンプルした座標点列を複数の折れ線
に近似する線分化手段と、折れ線近似した線分列の任意
の線分の一端を始点として一方向にたどり、上記線分の
１次元列を作成する１次元作成手段と、上記１次元列の
角度変化と辞書として記憶された一図形毎に対応した標
準１次元列の角度変化とを比較して、手書き図形の認識
を行なう図形認識手段とを備えたオンライン手書き図形
認識装置において、上記図形認識手段は、上記１次元列
の２以上の線分の角度変化と標準１次元列の隣接する２
つの線分の角度変化を比較し、その比較結果が所定のし
きい値よりも小さいとき、上記１次元列の２以上の線分
と上記標準１次元列の２つの線分のパターンの一致と判
定し、上記パターン一致の数が標準１次元列の角度変化
の数と等しいとき、手書き図形を正しく認識したと判断
することを特徴とするオンライン手書き図形認識装置。２、前記図形認識手段は、２以上の線分の角度変化と標
準１次元列の角度変化とを比較する場合、基準となる標
準１次元列の最初の２つの線分を順に変えて比較を行な
うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオンラ
イン手書き図形認識装置。３、前記図形認識手段は、１次元列の２以上の線分と標
準１次元列の２つの線分のパターン一致の判定に、標準
１次元列の線分の長さの比を用いることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のオンライン手書き図形認識装
置。４、前記図形認識手段は、１次元列の２以上の線分と標
準１次元列の２つの線分のパターン一致の判定において
、その前処理として、上記１次元列の角度変化の方向と
、その数を求め、上記標準１次元列のそれと比較して、
上記標準１次元列の大分類を行うことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のオンライン手書き図形認識装置
。