JPS6375882A - パタ−ン圧縮装置 - 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】 ［概　要］ 文字、図形パターンの圧縮処理のためパターンの輪郭線
の曲線部分を重み付き残差二乗和を評価基準としてスプ
ライン関数近似する方式において、セグメントの両端点
の残差二乗和の重みを最小に、他の重みを傾きに比例し
て設定するようにした方式、ならびにセグメント単位で
曲線の傾きに応じてＸの一価関数かＹの一価関数かに使
い分けて曲線近似する方式であり、高品位なパターンを
生成できる。

［産業上の利用分野］ 本発明は、電算機、ワードプロセッサ、電算写植機等の
文字、図形パターンを記憶する必要のある分野に利用さ
れるパターン圧縮方式に関する。

文字、図形データをフルドツトで記憶すると大容量が必
要になり、またフルドツトパターンをそのまま変換して
種々のパターンを生成しようとすると高品質なパターン
を生成することができない。

そのため、文字、図形データを少ない容量で表現し、且
つ種々の変換に対して高品質なパターンを生成できるパ
ターン圧縮方式が必要とされる。

また、上記分野に用いられている膨大な数の文字パター
ンは、現在人手により作成されており、非常に工数のか
かる作業となっているため、既存の文字パターンを基に
効率良く新規なパターンを生成するパターン圧縮方式が
要求されている。

パターン圧縮の有効な方法として、パターンを輪郭表現
する方法がある。

圧縮率および高品質パターンの生成の観点から、パター
ンの輪郭を直線近似のみで表現することは難しく、直線
に対しては直線近似で輪郭表現し、曲線に対しては曲線
近似で輪郭表現する輪郭表現する手段が要望されている
。

［従来の技術］ これまでに文字、図形パターンの輪郭を曲線近似で表現
する方法として、■写研から特開昭６０−７５９７５〜
７５９７９として出願されたものと、■本山願人から出
願の特願昭６０−１１８９２０がある。

前者■の方法は、残差のみ評価基準として逐次セグメン
トを変更しながら曲線近似する方法であり、一つのセグ
メントを数値的に不安定なスプライン関数を用い、両端
点での傾きと座標値をもとに関数を決定する方法をとっ
ている。また、前者の方法において曲線近似する区間は
、長い直線以外全てを対象としている。

これに対して、後者■の方法は、残差だけでなく振動現
象も評価基準として、抽出した斜め線や曲線ストローク
の輪郭線を固定セグメントとして曲線近似する方法であ
り、一つのセグメントを数値的に安定なり一スプライン
関数を用い、両端点での傾きと座標値を未知パラメタと
して関数を決定する方法をとっている。

従って、振動のない適切な曲線を効率良く生成する意味
において後者の方が良い。

第５図は、１次スプライン関数の平滑化式における計数
を算出する前記■による従来方式の原理ブロック図であ
る。

まず、節点設定部において、入力された曲線部分の点列
データから曲線近似の対象区間の端点を設定し、次に説
明する式に基づいて観測誤差を設定し、曲線近似の多項
式の係数を算出する。

Ｂ−スプライン関数による平滑化の一般式は、（１）式
のように表される。

ｊ＝−ｍ＋ま ただし、ｍ　：次数 ｎｔ：節点の数 Ｃｊ：係数 Ｎｊ、ｍ＋１　　：　（ｍ＋１）階の差分商（１１式の
係数Ｃｊ　は、最小二乗近似的条件から求められる。

具体的には、第５図に示すように、まず曲線データから
節点を決定し、次に各サンプル点の残差二乗和の重みσ
ｉ　（以後、観測誤差と呼ぶ）を（２）式の相対誤差一
定条件を満足するよう決定する。

σｉ　／ｙｉ　＝ＣＴＨ−−−−−−−−・−−−一−
−−−−・・・−・−・（２）ただし、σｉ　：１番目
のサンプル点の観測誤差ｙｉ：ｉ番目のサンプル点のｙ
座標値 ＣＴＩＩ：Ｌきい値 スプライン関数Ｓ　（ｘ）の係数は、（３）式を満足す
るように決定する。

≦　δＴ１１２・−・・・−・−・・−−−一・−・・
・（３）ただし、δ２　　：　残差二乗和 σＴＨ２：　　残差二乗和のしきい値 ｎ　　：　サンプル点の総数 ［発明が解決しようとする問題点コ スプライン関数の平滑化式の係数を求めるとき、従来の
観測誤差の設定法を用いると、次のような問題点がある
。

１、両端点が固定できない。

２、水平に近い曲線で不適切な曲線が得られる。

３、傾きの大きい垂直に近い曲線で不適切な曲線が得ら
れる。

１、の原因は、両端点を他のサンプル点と観測誤差の点
で同様に扱ったためである。

２ｏの原因は、水平に近い曲線で観測誤差が大きくなり
過ぎたためである。

３、の原因は、観測誤差を傾きに比例して設定したため
に、垂直に近い曲線で観測誤差が太き（なり過ぎたため
である。

第６図は、従来方式の問題点を例示した図である。

第６図（ａｌは１．によ゛って両端点が固定できず「ひ
げ」ができた例を示し、同図（ｂ）は２．によって水平
に近い曲線で不適切な曲線が得られた例を示し、同図（
Ｃ）は３．によって傾きの大きい曲線で不適切な曲線が
得られた例を示している。

本発明は、このような従来の問題点を解消した曲線近似
によるパターン圧縮方式を提供しようとするものである
。

［問題点を解決するための手段］ 第１図は本発明の曲線近似によるパターン圧縮方式の原
理ブロック図を示す。

図において、■は節点設定手段であり、入力された曲線
部分の点列データから節点を設定する。

２は傾き算出手段であり、各サンプル点での傾きを算出
する。

３は観測誤差設定手段であり、傾き算出手段２により算
出した傾きを用いて各サンプル点の観測誤差を設定する
と共に、両端点の観測誤差を他のサンプル点の観測誤差
に比べて最小に設定する。

４はＸとＹの一価関数選択手段であり、傾きの大小から
Ｘの一価関数で近似するかＹの一価関数で近似するかを
選択する。

５は多項式の係数算出手段であり、観測誤差設定手段３
の設定した観測誤差に基づいて多項式の係数を算出する
。

節点設定手段１は、多項式の係数算出手段５の前であれ
ば、順番は問わない。

［作用］ 本発明によれば、両端点の観測誤差を最小に設定するこ
とにより、両端点を固定することができ、「ひげ」のな
いパターンを生成することができる。

また、他のサンプル点の観測誤差を傾きに比例した値に
設定するため、水平に近い曲線においては傾きが小さく
、観測誤差を小さく設定できるため、水平に近い曲線も
適切な°曲線が得られる。

さらに、傾きの大きい垂直に近い曲線においても、従来
はＸの一価関数で近似していたものを、曲線の傾きに応
じてＸの一価関数で近似するかＹの一価関数で近似する
かを選択し、傾きの大きい部分はＸ座標とＹ座標を反転
して、Ｙの一価関数として近似するため、曲線の傾きに
拘わらず適切に曲線近似でき高品質のパターンを生成す
ることができる。

［実施例］ 以下第２図〜第４図に示す実施例により、本発明をさら
に具体的に説明する。

第２図は、本発明の一実施例による文字パターン圧縮処
理を示すブロック図である。

第２図における多項式の係数算出部において、本発明の
各手段が適用されている。

屈曲点抽出部は、入力された文字パターンから輪郭線の
屈曲点を抽出する。屈曲点の抽出は、輪郭上の２点を結
ぶ線の間に輪郭を構成する全ての点が存在する最も離れ
た点を順次探すことにより抽出することができる。

水平・垂直線認識部は、屈曲点を結ぶ線分のうちから、
長さと平行性に基づいて水平線および垂直線をＵｌ識す
る。

飾り抽出部は、水平・垂直線に隣接するある長さ以下の
曲線から飾りを抽出する。

斜め線及び曲線ストローク抽出部は、屈曲点を結ぶベク
トルが水平・垂直以外のものを抽出し、四方向分類して
、同一属性のものをストロークとして統合する。

屈曲点属性テーブルは、屈曲点に接続する直線、曲線、
飾りおよびその方向等をその属性として各屈曲点の属性
を記述したテーブルである。

多項式の係数算出部および残差二乗和判定部は、斜め線
及び曲線ストローク抽出部の抽出した曲線部分に本発明
による各手段を適用して、ｎ次のスプライン関数による
残差二乗和を所定のしきい値以内に納めるよう平滑化す
る。

振動判定部は、曲線近似された部分の傾きにより振動の
存無を調べる。

斜め線及び曲線ストロークの輪郭復元部は、屈曲点が少
ない部分に対して屈曲線間をＤＤＡ（ディジタル微分解
析機）により発生させた直線により結び、この直線上の
輪郭点をも使用できるようにするものである。

直線近似による圧縮データ記憶部は、水平、垂直線およ
び飾りを直線近似した圧縮データを記憶する。

曲線近似による圧縮データ記憶部は、曲線近似した区間
の両端点の座標値および曲線近似による圧縮データを記
憶する。

圧縮データ記憶部は、直線近似による圧縮データ、曲線
近似による圧縮データに併せて屈曲点の属性を圧縮デー
タとして記憶する。

本実施例中の「多項式の係数算出部」における傾き算出
、観測誤差設定、およびＸ／Ｙの一価関数選択は次のよ
うにして行っている。

１）傾きの算出： ｉ番目の屈曲点のＸ、Ｙ座標をＸｉ、Ｙｉ　とし、ｉ＋
１番目の屈曲点のＸ、Ｙ座標をＸ　ｉ＋１．　Ｙ　ｉ＋
１とすると、ｉ番目の屈曲点の傾きＤｉ　は、Ｄｉ　−
（Ｙｉ＋１−Ｙｉ）／　（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）　−・（４
）２）観測誤差設定： 観測誤差σｉは、傾きＤｉを用いて次のように設定する
。

（１１両端点の場合： σ１＝ｃＴＩ＋１ （２）両端点でない場合： ■ＩＹｉ＋Ｉ　　Ｙｉ　　ｌ＝ｏの場合：σ１＝ｃＴＨ
２ ■ＩＸｉ＋１−Ｘｉ　　ｌ＝ｏの場合：σ１＝ｃＴＨ３ ■ｌＸｉ＋Ｉ　　Ｘｉ　ｌ≠０で ｌＹｉ＋１−Ｙｉ　　ｌ≠０の場合： σｉ　＝　ＣｒＯ２・１Ｄｉｌ ただし、σｉ＞ＣｒＯ２のとき、σ１＝ＣＴＨ３σｉ＜
ＣＴｌＩ２のとき、σ１＝ＣＴＨ２本実施例では、各し
きい値を次のように設定している。

ＣＴＩＩＩ　＝０．１　　　；　　ＣｒＯ２＝０．５Ｃ
ＴＨ３＝５０　　　：　　ＣＴｌＩ４　＝５３）Ｘ／Ｙ
の一価関数選択： 前記１）により算出した傾きＤｉから、曲線の形状を第
３図に示すように分類する。

第３図（ａ）に示すように水平に近い曲線の場合は、前
述した（１）式のとおりＸの一価関数として近似する。

同図（ｂ）に示すように垂直に近い曲線の場合は、（１
１式のＸとＹを反転して、下記の（５）式で示すＹの一
価関数で近似し、（５）式の係数０３　は、（３）式の
ＸとＹを反転した下記（６）式を満足するように決める
。

≦　δＴＨ２−−−−−−−−−−・−・・・・−・−
・−（６）ＸとＹを反転して次のように行う。

Ｄｉｙ−（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）／　（Ｙｉ＋１−Ｙｉ）（
１）両端点の場合： σｉ＝ｃＴＩ１１ （２）両端点でない場合： ■ｌＸｉ＋１−Ｘｉ　　Ｉ＝０の場合：σ１＝ｃＴＨ２ ■ｌ　Ｙｉ＋１−Ｙｉ　　ｌ　＝０の場合：σ１−ＣＴ
Ｈ３ ■ｌ　Ｘｉ＋１−Ｘｉ　Ｉ≠Ｏで ｌＹｉ＋１−Ｙｉ　　Ｉ≠０の場合： ｄｉ　＝　ＣＴＨ４・１Ｄｉｌ ただし、ｄｉ＞ＣＴＨ３のとき、σ１＝ｃＴＨ３σＨ＜
ＣＴＨ２のとき、σ１＝ｃＴＨ２同図（Ｃ）に示すよう
に水平に近い曲線と垂直に近い曲線が共存する曲線の場
合は、２分割し、水平に近い部分はＸの一価関数で、垂
直に近い部分はＹの一価関数で近似する。

曲線形状の分類方法は、本実施例では次のように行って
いる′。

屈曲点列Ｐ　１（ｉ＝１．２．・・−、Ｎ）において、
Ｐ　ｉ（ｉ・１゜・−、Ｎ／２）とＰ　ｉ　（ｉ＝Ｎ／
２＋１．・−・、Ｎ）の二つの区間に分類し、各区間で
屈曲点の傾きＤｉの平均値Ｍｄを求める。

平均値Ｍｄの算出は、ベクトル（Ｘ　ｉ＋１−Ｘ　１１
Ｙｉ＋１−Ｙｉ）とＸ軸のなす角をｄｉとベクトルの長
さｄｉを用いて次式より算出する。

即ち、ベクトルの長さを重みとして傾きの平均値を算出
するものである。

ｄｉ　　−Ｘｉ＋１　−Ｘｉ　　　　＋　　　Ｙｉ＋１
　−ｙｉ・−・・・−・−・−−−−−・−・−・・−
・−・−・・−−−−−−（７）平均値Ｍｄがしきい値
Ｍｔｈより小さい場合には、垂直に近い曲線とみなす。

二つの区間で、両方とも平均値Ｍｄがしきい値Ｍｔｈよ
り大きい場合は、第３図（ａ）の曲線と判断し、両方と
も平均値Ｍｄがしきい値Ｍｔｈより小さい場合は、第３
図（ｂ）の曲線と判断し、これらの場合は２分割をせず
曲線近似する。

他の場合は、第３図（Ｃ１の曲線と判断して、２分割を
行いＸの一価関数とＹの一価関数を併用して曲線近似す
る。

本実施例では、しきい値Ｍｔｈ＝０．３と設定している
。

第４図は、本実施例による文字パターンの処理例を示す
図である。

同図（ａ）および（ｂ）は、上記１）および２）に示し
たように観測誤差を設定して処理した例を示す。

同図（Ｃ１は、上記３）に示したようにＸ／Ｙの一価関
数選択を行い処理した例を示す。

第６図に示した従来の問題点は解消され、高品質なパタ
ーンが得られていることが判る。

［発明の効果］ 以上説明のように本発明によれば、従来方式の問題点を
解消し、傾きの大きい曲線も小さい曲線も適切に近似し
てひげ等のない高品質なパターンを生成することができ
、また文字パターン作成のための修正作業の手間を大幅
に削減することができるもので、その実用上の効果は極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例による文字パターン圧縮処理
を示すブロック図、 第３図は本発明による曲線の分類を示す図、第４図は本
発明による文字パターンの処理例を示す図、 第５図は従来例の原理ブロック図、 第６図は従来の問題点を示す図である。 図面において、 １は節点設定手段、　　　　２は傾き算出手段、３は観
測誤差設定手段、 ４はＸ／Ｙの一価関数選択手段、 ５は多項式の係数算出手段、 をそれぞれ示す。 ヰ→そａｆｑの原理ブ゛口・／り図 、第　１　日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）文字、図形パターンの輪郭線を、重み付き残差二
   乗和を平滑化の評価基準としてｎ次スプライン関数によ
   り曲線近似して行うパターン圧縮において、 入力された曲線部分の点列データから曲線近似の一つの
   対象区間の端点を設定する節点設定手段（１）と、 各参照点における傾きを算出する傾き算出手段（２）と
   、 両端の参照点の残差二乗和の重みを最小に設定し、他の
   参照点の残差二乗和の重みを、傾き算出手段（２）によ
   り算出した傾きに比例した値に設定する観測誤差設定手
   段（３）と、 観測誤差設定手段（３）の設定した観測誤差に基づいて
   多項式の係数を算出する多項式の係数算出手段（５）を
   備え、 曲線近似を行うよう構成したことを特徴とする曲線近似
   によるパターン圧縮方式。
2. （２）上記傾き算出部（２）の算出した傾きの大小に応
   じてＸ座標の一価関数で近似するかＹ座標の一価関数で
   近似するかを選択するＸ／Ｙの一価関数選択手段（４）
   を備え、 該Ｘ／Ｙの一価関数選択手段の選択に応じて、Ｘ座標と
   Ｙ座標とを反転して近似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項記載の曲線近似によるパター
   ン圧縮方式。