JPS634231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、文字認識装置、特に光電変換によつ
て得られた文字パターンを２値化した文字パター
ンに対し、手書き漢字のような多くの字種と多く
の手書き変形とをもつ文字対象を効率よく認識す
るため、文字線の大まかな複雑さ及び大まかな構
造を用いて数千字種を数十から数百字種に大分類
し、大分類で選出された候補文字について、文字
のより詳細な情報を用いて認識する文字認識装置
に関するものである。

従来、漢字を含む文字パターンの認識装置また
は分類装置として、手書き漢字を対象として、芯
線化処理を行つた文字パターンから端交点、屈曲
点等の文字の幾何学的形状を抽出し、これを用い
て、各文字線の位置関係、接続関係等を表わし、
これらの情報とすでに蓄えておいた各文字の辞書
テーブルとの照合を行つて文字パターンを認識す
る方式が知られる。しかしながら、この方式で
は、芯線化処理によつて生じるヒゲ、ポイド等に
よる雑音成分が発生するために文字の幾何学的形
状抽出が困難になるばかりでなく、手書き文字変
形によつて各文字線の位置関係、接続関係が著し
く変動し、この変動を吸収するために膨大なデー
タあるいは膨大な認識論理を準備しなければなら
ず、効率のよい認識システムを実現できないとい
う欠点がある。

また、手書き漢字を対象として２値化、位置及
び大きさの正規化、平滑化を行つた文字パターン
を水平軸及び垂直軸の２座標軸方向から観測し、
該座標軸上の各位置における該座標軸に直交する
方向の文字部を横切る文字線数を計数し、この情
報から特徴ベクトルパターンを作成し、すでに蓄
えておいた各文字の特徴辞書テーブルとのマツチ
ングをとり、文字パターンの分類を行う方式、あ
るいは、２値化、位置及び大きさの正規化、平滑
化を行つた文字パターンを粗いメツシユの矩形領
域に分割して当該各矩形領域内に存在する文字部
に対して水平軸及び垂直軸の２座標軸方向から観
測し該座標軸上の各位置における該座標軸に直交
する方向の文字部を横切る文字線数を計数し、こ
の情報から特徴ベクトルパターンを作成し、すで
に蓄えておいた各文字の特徴辞書テーブルとのマ
ツチングをとり文字パターンの分類を行う方式が
知られる。しかしながら、これらの文字パターン
分類方式で計数時に横切る文字線数は、字種のち
がいによる文字線構造の大まかな複雑さのちがい
を区別できるものの、文字線の方向成分と方向成
分別の分布等の、より詳細な文字線構造のちがい
を表わす情報がないため、類似文字が多くかつ文
字線の位置ずれ等の手書き変形も多い文字対象を
効率よく認識できないという欠点があつた。

従つて上記の各方式では手書き漢字などの字種
も多く変形の大きい文字集合に対しては必らずし
も十分な認識を行うことが期待し難い。

本発明は、従来技術により、２値化、位置及び
大きさの正規化、文字枠取り処理、平滑化を行つ
た文字パターンに対し文字線数の大まかな複雑さ
のちがいを見分ける手段と文字線の方向成分別の
大まかな分布のちがいを見分ける手段とを用いて
分類し、候補文字を選出し、選出された候補文字
に対して文字線構造の複雑さのちがいを見分ける
手段を使つて、認識文字を出力する装置を提供し
多字種、多変形をもつ手書き漢字を含む手書き文
字パターンを効率よく認識することを目的として
いる。以下、図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明による文字認識装置の一実施
例のブロツク図である。図において、回路１は記
憶回路で、はじめに２値化された手書き文字パタ
ーンを記憶しておく回路である、装置２は、この
２値化された文字パターンを入力し、例えば、従
来知られている重心と２次モーメントとを用い
て、位置及び大きさの正規化処理を行う文字パタ
ーンの位置及び大きさの正規化処理装置である。
装置３は、装置２によつて得られたＮ×Ｎメツシ
ユの正規化文字パターンを入力し、手書き文字の
外郭付近で起きる文字線の極端なつき出しに対処
するため、重心を中心とする文字枠取り枠Ｗメツ
シユの正方領域で文字を枠取りし、枠外にはみ出
した文字部を除去する装置である。装置４は、装
置３によつて得られた文字枠取り後の文字パター
ンを入力し、文字線輪郭部分の黒点の１メツシユ
の凹、凸をそれぞれ、うめるまたは取り除く平滑
化処理装置である。装置５は、本発明の主要部を
なす認識装置で、(i)平滑化処理を行つた文字パタ
ーンを入力し、該文字パターンを複数座標軸方向
から走査して走査時に横切る文字線数を計数して
特徴テーブルを作成し、文字を分類する処理と、
(ii)平滑化処理を行つた文字パターンを粗メツシユ
領域に分割し、各粗メツシユ領域内に存在する文
字線の方向成分別の方向寄与度を計数して特徴テ
ーブルを作成し、文字を分類する処理と、(iii)当該
２分類処理の出力から最終的に認識処理の対象と
なる候補字種を選択する処理と、(iv)平滑化処理を
行つた文字パターンを複数座標軸方向から走査し
て走査時に横切る文字線の方向成分別の方向寄与
度を計数して特徴テーブルを作成する処理と、(v)
該処理によつて得られる特徴テーブルの値と前記
候補字種選択処理によつて得られた候補字種のあ
らかじめ用意された識別辞書テーブルの値とを照
合し、識別結果を出力する認識処理とを具備する
認識装置である。

第２図は、本発明の主要部をなす装置５の動作
例を詳細に説明するためのブロツク図である。

第２図で、装置５内の回路６は、装置４で平滑
化処理を行つた文字パターンを入力し、該文字パ
ターンに対して、水平軸方向を基準にしてＫ個の
方向の座標軸（たとえば４方向の場合には水平
軸、＋45゜方向軸、垂直軸、−45゜方向軸の４座標
軸）から観測し、各座標軸上をｈ区間に分割して
各区間について該座標軸に直交する方向に走査し
て横切る文字線数の累積値（線密度）を求め特徴
テーブルを作成する特徴抽出回路である。

また、装置５内の回路７は、装置４で平滑化処
理を行つた文字パターンを入力し、Ｗ×Ｗメツシ
ユの文字枠取り領域内をＳ個の粗い例えば正方メ
ツシユ領域に等分割し、各粗メツシユ領域内に存
在する各黒点から水平軸方向を基準にしてＤ方向
（たとえば８方向の場合には、0゜、45゜、90゜、
135゜、180゜、225゜、270゜、318゜の８方向）に触手
を
伸ばした時に各方向別に連続する黒点数を計数し
て方向寄与度を求め、該手段によつて得られた方
向寄与度を粗いメツシユ領域内で平均してＤ方向
成分別の平均方向寄与度を求め、特徴テーブルを
作成する特徴抽出回路である。

また、装置５内の回路８は、特徴抽出回路６に
よつて得られた特徴テーブルの値を入力し、該特
徴テーブルの値をもとにすでにたくわえておいた
各文字の特徴辞書テーブルとのマツチングをとり
文字パターンの分類を行い、分類結果を出力する
分類処理回路である。

また装置５内の回路９は、特徴抽出回路７によ
つて得られた特徴テーブルの値を入力し、該特徴
テーブルの値をもとに、すでにたくわえておいた
各文字の特徴辞書テーブルとのマツチングをと
り、文字パターンの分類を行い、分類結果を出力
する分類処理回路である。

装置５内の回路１０は、回路８及び回路９の
個々の分類処理結果を入力し、個々の分類結果で
入力文字パターンに類似している順に文字カテゴ
リをそれぞれt₁個、t₂個ずつ選択し、該複数個の
文字カテゴリ集合の中からその和集合をとり、選
び出される候補文字を出力する候補文字選択回路
である。

装置５内の回路１１は、装置４で平滑化処理を
行つた文字パターンを入力し、該文字パターンに
対して、水平軸方向を基準にしてＬ個の方向の座
標軸（たとえば、４方向の場合には、水平軸、＋
45゜方向軸、垂直軸、−45゜方向軸の４座標軸）か
ら観測し、各座標軸上をｑ区間に分割し各区間に
ついて、該座標軸に直交する方向に走査して、文
字部と交叉する場合、交叉時の白点から黒点に変
化した該黒点と交叉時の黒点から白点に変化した
該黒点について、それぞれの黒点別々に、水平軸
方向を基準にしてＤ方向（たとえば８方向の場合
には、0゜、45゜、90゜、135゜、180゜、225゜、270゜
、
315゜の８方向）に触手を伸ばし、各方向別に連続
する黒点数を計数して求まる方向寄与度を文字線
の方向成分別に累積した値（方向寄与度密度）を
求め、認識のための特徴テーブルを作成する特徴
抽出回路である。

装置５内の回路１２は、回路１０によつて得ら
れた候補文字カテゴリ集合と、回路１１によつて
得られた特徴テーブルの値を入力し、該特徴テー
ブルの値をもとに、すでにたくわえておいて該候
補文字カテゴリの特徴辞書テーブルとマツチング
をとり、文字パターンの認識を行い、認識結果を
出力する認識処理回路である。

装置５の具体例として、回路７及び回路１１に
ついて、８方向（0゜、45゜、90゜、135゜、180゜、
225゜、270゜、315゜の８方向で、それらの方向にそ
れぞれ１，２，３，４，５，６，７，８，の番号
を付与する）に触手を伸ばし、４方向成分からな
る黒点の方向寄与度を求め、かつ回路６及び回路
１１では４方向座標軸（水平軸、＋45゜方向軸、垂
直軸、−45゜方向軸の４座標軸で、それぞれ１，
２，３，４の番号を付与する）から観測しかつ、
回路１０が回路８及び回路９の分類結果からそれ
ぞれ上位10位ずつ文字カテゴリを選択する場合を
例にとつて説明する。

装置５内の回路６で出力される文字パターンの
特徴ベクトル〓は、ｋ方向座標軸（ｋ＝１，２，
３，４）上の第ｊ区間（ｊ＝１，２，……ｈ）で
得られる線密度をa_kj表わすと、 〓＝（a₁₁，a₁₂，……，a_1h，a₂₁，a₂₂，……，
a_2h，a₃₁，a₃₂，……，a_3h，a₄₁，a₄₂，…
…，a_4h） と表わされる。

また、装置５内の回路７で求める各黒点の方向
寄与度ｂは 〓＝（b₁，b₂，b₃，b₄） なる４次元ベクトルで表わされる。ここでb₁，
b₂，b₃，b₄は水平軸方向を基準にしてそれぞれ、
水平方向、＋45゜方向、垂直方向、−45゜方向の４方
向の方向寄与度成分で各黒点から８方向に触手を
伸ばし、各方向別に連続する黒点数を計数して得
られた黒点連結長l_i（ｉ＝１，２，……，８）を用
いて、１例として b_i＝（l_i＋l_i+4）／√（₁＋₅）²＋（₂＋₆
）²＋（₃＋₇）²＋（₄＋₈）² となる式で表わされる。このb_iには、ここで示し
たユークリツド距離を適用することが可能であ
る。

これにより、回路７で第ｓ番目（１ｓＳ）
の粗メツシユ領域内で求まる４方向成分別の平均
方向寄与度〓_sは 〓_s＝（₁，₂，₃，₄）_s なる４次元ベクトルで表わされる。ここで、₁，
ｂ₂，₃，₄は該粗メツシユ領域内に存在する
全黒点の方向寄与度を、水平軸方向を基準にし
て、それぞれ水平方向、＋45゜方向、垂直方向、−
45゜方向の各方向成分別に平均した値である。

従つて、回路７で出力される文字パターンの特
徴ベクトル〓は、 〓＝（〓₁，〓₂，……，〓_s，……〓_S）と表わさ
れる。

装置５内の回路８は回路６によつて作成された
文字パターンの特徴ベクトル〓を用いて公知の識
別関数Ｇ（〓）を求め文字パターンを分類し、分
類結果を出力する。

装置５内の回路９は、回路７によつて作成され
た文字パターンの特徴ベクトル〓を用いて公知の
識別関数G′（〓）を求め、文字パターンを分類
し、分類結果を出力する。

装置５内の回路１０は回路８及び回路９の分類
結果から文字パターンに類似している順にそれぞ
れ上位10位までに入つた文字カテゴリ集合を選択
し、該２つの文字カテゴリ集合の中からその和集
合をとり、選び出される候補文字番号を出力する
候補文字選択回路である。

装置５内の回路１１で求めるｋ方向座標軸（ｋ
＝１，２，３，４）上の第ｒ区間（ｒ＝１，２，
……，ｑ）で得られる方向寄与度密度〓_krは、 〓_kr＝（c₁，c₂，c₃，c₄，c₁′，c₂′，c₃′，c₄′）
_krな
る８次元ベクトルで表わされる。ここで、c₁，
c₂，c₃，c₄は、該区間で走査時に文字部と交叉し
た場合、白点から黒点に変化した該黒点（走査開
始時は直前の画素が白点とする）の方向寄与度の
値を、それぞれ水平方向、＋45゜方向、垂直方向、
−45゜方向成分別に類積した値で、c₁′，c₂′，c₃′，
c₄′は該区間で走査時に文字部と交叉した場合、
黒点から白点に変化し該黒点の方向寄与度の値を
それぞれ水平方向、＋45゜方向、垂直方向、−45゜方
向成分別に累積した値である。

従つて、装置５内の回路１１で出力される文字
パターンの特徴ベクトル〓は 〓＝（〓₁₁，〓₁₂，…，〓_1q，〓₂₁，〓₂₂，…
…，〓_2q〓₃₁，〓₃₂，……，〓_3q，〓₄₁，〓
₄₂，……，〓_4q） と表わされる。

装置５内の回路１２は、回路１１によつて作成
された文字パターンの特徴ベクトル〓を用いて、
回路１０によつて得られた候補文字カテゴリにつ
いて公知の識別関数Ｆ（〓）を求め、文字パター
ンを認識し、認識結果を出力する。

第３図に、回路１、装置２、装置３、装置４の
動作例を示す。第３図Ａは回路１にはじめにたく
わえられている２値化された文字パターンの例で
ある。第３図Ｂは第３図Ａの文字パターンに対
し、装置２により位置及び大きさの正規化を行つ
た文字パターンの例である。第３図Ｃは第３図Ｂ
の文字パターンに対し、装置３により文字枠取り
処理を行つた文字パターンの例である。第３図Ｄ
は第３図Ｃの文字パターンに対し、装置４により
平滑化を行つた文字パターンの例である。

第４図は装置５内の回路６の動作を説明する説
明図で、第４図Ａは線密度を求めるために観測す
る４方向座標軸と各軸内のｈ個の区間の動作範囲
とを示す。第４図Ａの軸１４−１は水平方向座標
軸、軸１４−２は＋45゜方向座標軸、軸１４−３
は垂直方向座標軸、軸１４−４は−45゜方向座標
軸を示す。第４図Ｂは水平方向座標軸上の第j₀区
間内の位置で座標軸に直交する方向に走査して文
字部と２回交叉した状態を示したものである。

第５図は装置５内の回路７及び回路１１の方向
寄与度を求める動作を説明する説明図で、第５図
Ａは、文字パターンの黒点の黒点連結長を求める
ための触手を伸ばす方向を矢印で示したものであ
る。第５図Ｂは、文字パターンの黒点１５から第
５図Ａで示すように８方向に触手を伸ばし、各方
向の黒点連結長を矢印の長さで表わしたものであ
る。

第６図は装置５内の回路７の動作を説明する説
明図で、Ｗ×Ｗメツシユの文字枠取り領域内を回
路７により粗い正方メツシユ領域１６−１，１６
−２，……，１６−６４に64分割した例である。
第６図の粗メツシユ領域１６−ｓから得られる４
方向成分別の平均方向寄与度b_sは 〓_s＝（0.899，0.251，0.209，0.293） と表わされる。この平均方向寄与度〓_sの値より
該粗メツシユ領域内では水平方向成分の文字線が
存在していることがわかる。

第７図は装置５内の回路１１の動作を説明する
説明図で、第７図Ａは方向寄与度密度を求めるた
めに観測する４方向座標軸と各軸内のｑ個の区間
の動作範囲を示す。第７図Ａの軸１７−１は水平
方向座標軸、軸１７−２は＋45゜方向座標軸、軸
１７−３は垂直方向座標軸、軸１７−４は−45゜
方向座標軸を示す。第７図Ｂは水平方向座標軸上
の第r₀区間内の位置で、座標軸に直交する方向に
走査して文字部と２回交叉した状態を示したもの
である。第７図Ｂの黒点１８−１及び黒点１８−
３の部分は、該走査により、それぞれ文字部と１
回目及び２回目に交叉した場合の白点から黒点に
変化した該黒点を示し、黒点１８−２及び黒点１
８−４の部分は該走査によりそれぞれ文字部と１
回目及び２回目に交叉した場合の黒点から白点に
変化した該黒点を示す。第７図Ｂの第r₀区間で得
られる方向寄与度密度〓_1r0は、 〓_1r0＝（1.555，0.755，0.620，0.673， 0.512，1.687，０，548，0.603） と表わされる。この方向寄与度密度〓_1r0の値は、
水平方向座標軸上の第r₀区間で座標軸に直交する
方向に存在する文字線の方向成分と方向成分別の
文字線密度の大きさとを表わしており、c₁と
c₂′の値が大きいことから該区間の走査方向には
水平方向と＋45゜方向の文字線成分が存在するこ
とが容易にわかる。

このことから方向寄与度密度は区間内に存在す
る文字線の方向成分とその密度が容易にわかると
いう利点をもつだけでなく、これら文字成分の走
査方向での位置ずれによる文字変形に影響をうけ
ないという利点をもつ。

これにより装置５に示した認識装置は多字種、
多くの変形をもつた手書き漢字等の文字認識に有
効な手段となる。

以上説明したように、本発明の文字認識装置に
よれば、文字パターンを複数座標軸方向から観測
し該座標軸上の各位置の線密度を求める手段と、
文字パターンを粗メツシユの矩形領域に分割し、
該粗メツシユ領域内の平均方向寄与度を求める手
段との互いに性質の異なるかつ処理が簡易な手段
を用いて漢字等を含む数千字種の文字を効率よく
分類し、認識すべき数十から数百の候補文字を選
択し、該候補文字に対し文字線構造を簡易に抽出
できかつ手書き変形に強いといつた性質をもつ文
字パターンを複数座標軸方向から観測し、該座標
軸上の各位置の方向寄与度密度を求める手段を用
いて認識するため、多字種、多くの手書き変形を
もつ手書き漢字等を含む文字対象を効率よく認識
できるという利点をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による文字認識装置の一実施例
ブロツク図、第２図は、第１図図示の装置Ａ及び
本発明の主要部である装置５の一実施例を示す
図、第３図は、第１図図示の回路１、装置２、装
置３及び装置４による処理の態様を説明する説明
図、第４図及び第５図及び第６図及び第７図は本
発明の主要部である装置５内の特徴抽出手段を説
明するための説明図を示す。 図中１は記憶回路、２は文字パターン正規化処
理装置、３は文字パターン枠取り処理装置、４は
平滑化処理装置、５は文字パターンの認識装置、
６及び７及び１１は文字パターンの特徴抽出回
路、８及び９は分類処理回路、１０は候補文字選
択回路、１２は認識処理回路、１３は文字枠取り
枠、１４−１，１４−２，１４−３，１４−４は
線密度観測の座標軸、１５は文字パターン内の黒
点、１６−１，１６−２，……，１６−ｓ，…
…，１６−６４は、分割された粗い正方メツシユ
領域、１７−１，１７−２，１７−３，１７−４
は方向寄与度観測の座標軸、１８−１，１８−
２，１８−３，１８−４は文字走査時に黒点から
白点または白点から黒点に変化する該黒点を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２値化された文字パターンに対して位置及び
   大きさの正規化処理を行う手段と、該手段によつ
   て得られた文字パターンを文字枠取り枠で枠取り
   する手段と、該手段によつて得られた文字パター
   ンに平滑化処理を行う手段とをそなえると共に、
   該手段によつて得られた文字パターンに対して少
   なくとも２座標軸の複数座標軸方向から観測し該
   座標軸上の各位置において該座標軸に直交する方
   向に走査し横切る文字線数を計数する第１の手段
   と、前記平滑化処理によつて得られた文字パター
   ンを粗いメツシユの矩形領域に分割して当該各矩
   形領域内に存在する文字部の黒点から複数方向に
   触手を伸ばして求まる方向寄与度の値を方向成分
   別に計数する第２の手段と、前記平滑化処理によ
   つて得られた文字パターンに対して少なくとも２
   座標軸の複数座標軸方向から観測し該座標軸上の
   各位置において該座標軸に直交する方向に走査し
   横切る文字線の前記の方向寄与度の値を方向成分
   別に計数する第３の手段とをそなえており、かつ
   上記第１の手段からの出力情報を少なくとも利用
   し文字パターンを分類する手段と、第２の手段か
   らの出力情報を少なくとも利用し文字パターンを
   分類する手段と、当該文字パターンを分類する２
   手段の個々の手段から得られる複数個の文字カテ
   ゴリからその和集合をとつて候補となる文字カテ
   ゴリを選び出す手段と、該手段によつて選び出さ
   れた文字カテゴリに対して上記第３の手段からの
   出力情報を少なくとも利用し文字パターンを認識
   する手段とを具備することを特徴とする文字認識
   装置。