JPH01118966A - パタン認識装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば音声パタンあるいは文字パタン等の
認識装置に適用して好適なパタン認識装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種のパタン認識装置として、第８図に示すも
のが知られている。すなわち、特徴抽出部１に入力され
た未知パタンからその特徴パタンを抽出し、パタンマツ
チング部４において、この抽出された特徴パタンと、あ
らかじめ標準パタン格納部２に用意された認識対象の標
準パタンとの間でマツチング処理を行ない、このマツチ
ング処理の結果を認識結果判定部５において判定し、そ
の判定結果を認識結果として出力するものが知られてい
る。

しかし、このようなパタン認識装置にあっては、標準パ
タン格納部２に格納されている全ての標準パタンに対し
マツチング処理を行なうために、標準パタンの数が増加
すると、それにつれて上記マツチング処理に要する時間
も増大し、パタン認識装置の応答性能が悪くなるという
欠点があった。

そこで、上記のような欠点を解消すべく、第９図に示す
ように改良されたものが考えられている。

すなわち、特徴抽出部１に入力された未知パタンからそ
の特徴パタンを抽出するとともに、あらかじめ全標準パ
タンをｎ個の標準パタン群１〜ｎに分割して収納してい
る標準パタン格納部３から、上記特徴抽出部１の出力に
基づいて動作する予備選択部７からの制御信号によりス
イッチ６を切換えて１個の標準パタン群を選択し、パタ
ンマツチング部４において、この選択された１個の標準
パタン群の標準パタンと、先に特徴抽出部１から得られ
た特徴パタンとの間でマツチング処理を行ない、このマ
ツチング処理の結果を認識結果判定部５において判定し
、その判定結果を認識結果として出力するものが知られ
ている。

しかし、上記のように構成されるパタン認識装置にあっ
ては、マツチング処理に要する時間は１　／　ｎと減少
するが、予備選択を行なう時間を必要とするので顕著な
応答性能の改善が得られず、また予備選択手段を必要と
するので装置が複雑になるとともに高価になるという問
題点があった。

また予備選択手段による標準パタン群の選択の段階で最
適な選択が行われないと、選択された標準パタン群の中
に目的とする標準パタンか含まれていない場合が発生し
、このような場合には必ず誤認識が発生するという問題
点もあった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記したように標準パタンの増加に伴う応答
性能の劣化を避ける目的で採用された予備選択手段を備
えるものにあっては、パタン認識装置が複雑かつ高価に
なる一方、顕著な応答性能の改善が得られず、また、予
備選択を誤ると必ず認識結果も誤るという問題点を解決
するためになされたもので、簡単な構造であるにも拘ら
ず、標準パタン数が増加しても応答性能の劣化が少なく
、また高速にパタン認識を行なうことができ、しかもパ
タン認識率も低下させないパタン認識装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ −（問題点を解決するための手段） 本発明のパタン認識装置は、入力された未知パタンの特
徴を抽出して特徴パタンを出力する特徴抽出手段と、複
数の第１の標準パタンおよびそれぞれが複数の第２の標
準パタンからなる複数の標準パタン群それぞれを代表す
る複数の代表パタンを格納する第１の標準パタン格納手
段と、前記複数の標準パタン群を格納する第２の標準パ
タン格納手段と、前記特徴抽出手段から出力された前記
特徴パタンと前記第１の標準パタン格納手段丙の第１の
標準パタンおよび代表パタンとの間でマツチング処理を
行ない、その結果を出力する第１のパタンマツチング手
段と、この第１のパタンマツチング手段の結果が前記第
１の標準パタンを選択したとき、その第１の標準パタン
を認識結果と判定して出力する第１の認識結果判定手段
と、前記パタンマツチング手段の結果が前記代表パタン
を選択したとき、その代表パタンに対応する前記標準パ
タン群を前記第２の標準パタン格納手段から選択する選
択手段と、この選択手段で選択された標準パタン群の第
２の標準パタンと前記特徴抽出手段から出力された特徴
パタンとの間で再度マツチング処理を行ない、その結果
を出力する第２のパタンマツチング手段と、この第２の
パタンマツチング手段の結果を認識結果と判定して出力
する第２の認識結果判定手段とを具備したことを特徴と
する。

（作用） 本発明は、第１の標準パタン格納手段と第２の標準パタ
ン格納手段とを階層構造にして成る標準パタン格納手段
を備え、上記第１の標準パタン格納手段には複数の第１
の標準パタンおよびそれぞれが複数の第２の標準パタン
からなる複数の標準パタン群それぞれを代表する複数の
代表パタンを格納しておき、上記第２の標準パタン格納
手段には上記複数の標準パタン群を格納しておき、特徴
抽出手段で抽出された特徴パタンと上記第１の標準パタ
ン格納手段内の全パタンとの間でマツチング処理を行な
い、マツチングがとれたものが第１の標準パタンであれ
ば、それを認識結果として出力し、マツチングがとれた
ものが代表パタンであれば、その代表パタンに対応する
標準パタン群を第２の標準パタン格納手段から選択し、
その標準パタン群の全パタンと上記抽出された特徴パタ
ンとの間で再度マツチング処理を行ない、これによりマ
ツチングがとれたものを認識結果として出力するもので
ある。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は概略の構成を示すブロック図である。

すなわち、１は特徴抽出部で、入力された未知パタンか
ら、後述するマツチング処理に有効な特徴パタンを抽出
するものである。２は第１の標準パタン格納部で、認識
対象の標準パタン（第１の標章パタン）および後述する
代表パタンを格納しており、マツチング処理時に順次読
出されるものである。３は第２の標準パタン格納部で、
ｎ個の標準パタン群２−１〜２−ｎが格納されており、
第１の標準パタン格納部２に格納されている標準パタン
のみでは入力された未知パタンを認識できず、さらに他
の標準パタンとのマツチング処理を行なう必要があると
きに読出されるものである。この第２の標準パタン格納
部３に格納されている各標準パタン群２−１〜２−ｎは
各標準パタン群の単位でアクセスされるものである。４
はパタンマツチング部で、特徴抽出部１で抽出した特徴
パタンと第１の標準パタン格納部２若しくは第２の標準
パタン格納部３から読出した標準パタンとの間でマツチ
ング処理を行なうものである。５は認識結果判定部で、
パタンマツチング部４から出力される未知パタンと標準
パタンとの類似度を表す情報に従ってパタン認識の結果
を評価することにより最終的な判定処理を行ない、その
判定結果を出力するものである。６はスイッチ（選択手
段）で、認識結果判定部５からの制御信号５ａにより第
２の標準パタン格納部３内のいづれか１つの標準パタン
群を選択してパタンマツチング部４からの読出しを可能
にするものである。

第２図は第１の標準パタン格納部２に格納される標準パ
タンおよび代表パタンの格納形式を示すものである。す
なわち、全認識対象の標準パタンの内、ｍ（０）個の標
準パタン１〜ｍ（０）と第２の標準パタン格納部３に格
納される各標準パタン群２−１〜２−ｎのそれぞれを代
表するｎ個の代表パタン２−１〜２−ｎとが格納されて
いる。

第３図は第２の標準パタン格納部３内の各標準パタン群
２−１〜２−ｎに格納される標準パタン（第２の標準パ
タン）の形式を示すものである。

すなわち、たとえば標準パタン群２−１は標準パタンａ
−ｅ、標準パタン群２−２は標準パタンｆ〜ｊ１標準パ
タン群２−ｎは標準パタンｋ　−ｏからなる。そして、
たとえば標準パタン群２−１は代表パタン２−１に、標
準パタン群２−２は代表パタン２−２に、標準パタン群
２−ｎは代表パタン２−ｎに対応するものである。これ
ら各標準パタン群２−１〜２−ｎの内部の標準パタンは
互いに排他的に、すなわち、１つの標準パタンは１個し
か存在しないように構成されている。

次に、この様な構成において第４図のフローチャートを
用いて動作を説明する。まず、未知パタンか特徴抽出部
１に入力されると、この未知パタンの特徴を表す特徴パ
タンか抽出される。この特徴パタンはパタンマツチング
部４に送られ、マツチング処理が開始される。すなわち
、第４図のステップＳ１において、第１の標準パタン格
納部２から標準パタンおよび代表パタンを順次取出し、
これら取出した全てのパタンと先に未知パタンから抽出
した特徴パタンとの類似度が算出される。

このようにして得られた類似度を表す値は認識結果判定
部５へ送出される。次に、ステップＳ２へ進み、ステッ
プＳ１で得られた類似度情報のうち、その値が最も大き
い（類似度値が最も大きい）パタンか標準パタン１〜ｍ
（０）に属するか代表パタン２−１〜２−ｎに属するか
が判断される。ここで、類似度値が最も大きいパタンか
標準パタン１〜ｍ（０）に属するときはステップＳ４へ
分岐し、入力された未知パタンは、その類似度値が最も
大きい標準パタンであると認識し、その旨を表す認識結
果を出力して処理を終了する。一方、類似度値が最も大
きいパタンが代表パタン２−１〜２−ｎに属するときは
、ステップＳ３へ進む。このとき、類似度値が最も大き
い代表パタンに対応する第２の標準パタン格納部３内の
標準パタン群を選択すべく、認識結果判定部５からの制
御信号５ａによりスイッチ６が制御される。ステップＳ
３では、上記スイッチ６により選択された第２の標準パ
タン格納部３内の標準パタン群とパタンマツチング部４
とが接続されることにより、上記ステップＳ１における
と同様のマツチング処理を行なう。すなわち、第３図に
示すような、選択された１つの標準パタン群の中から類
似度が最も大きい標準パタンを選択し、次にステップＳ
４へ進んで、入力された未知パタンは、その類似度値が
最も大きい標準パタンであると認識し、その旨を表す認
識結果を出力して処理を終了する。

以上説明した実施例のパタン認識装置では、認識対象と
なる標準パタンの総数は、第１の標準パタン格納部２に
格納される標準パタンｍ（０）と第２の標準パタン格納
部３に格納される標準パタン群２−１〜２−ｎの総数 との和であり、 で表される。一方、マツチング処理において参照するパ
タンの数は、認識結果が第１の標準パタン格納部２内の
標準パタン１〜ｍ（０）だけでマツチングがとれる場合
は、ｎ＋ｍ（０）であり、第２の標準パタン格納部３内
のは準パタンをも参照しなければならない場合は、ｎ＋
ｍ（０）＋ｍ　（ｉ）であり、平均としては、 である。ここで、ｍ　（ｉ）はｉに依存して変動するが
、平均として をとると、上記（２）式は となる。したがって、パタン総数中のマツチング処理で
参照するパタン数は、上記（１）式および（２）式より
、 となる。第８図に示した従来のパタン認識装置よりも本
発明に係るパタン認識装置の応答時間が速いのは、 が成立するときで、 おくと、ｍ゛〉１より が得られる。上記（５）式のようにｎをｍより十分大き
くとれば、第８図に示す従来のパタン認識装置より応答
時間を短くすることができるものとなる。

また、第９図に示した従来のパタン認識装置よりも本発
明に係るパタン認識装置の応答時間が速いのは、上記（
３）式より、 のときである。ただし、ｋは第９図に示した従来のパタ
ン認識装置の予備選択にかかる時間である。

ｍ　（０）＞１より、 が成立つためには、 上記（６）式はｋが０より大きいときには、上記（６）
式に示した範囲のｎで、第９図に示した従来のパタン認
識装置よりも存利である。

また、上記実施例によれば、第９図に示した従、来のパ
タン認識装置のように予備選択手段を必要とせず、同等
機能をパタンマツチング部４に持たせたので、パタン認
識装置に必要な部品点数を減少させることができ、構造
も簡単になるという効果がある。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

この実施例では、パタン認識装置の構成は第１図に示し
た実施例と同一であり、認識結果判定部５における処理
手段において前記実施例と相異するものである。すなわ
ち、第５図は本実施例における処理フローを示すもので
、まず、ステップＴ１において、第１の標準パタン格納
部２から標準パタンおよび代表パタンを順次取出し、こ
れら取出した全てのパタンと先に未知パタンから抽出し
た特徴パタンとの類似度が算出される。このようにして
得られた類似度を表す値は識結果判定部５へ送出される
。次に、ステップＴ２へ進み、ステップＴ１で得られた
類似度情報のうち、その値が最も大きい（類似度値が最
も大きい）パタンか標準パタン１〜ｍ（０）に属するか
代表パタン２−１〜２−ｎに属するかが判断される。類
似度値が最も大きいパタンが代表パタン２−１〜２−ｎ
に属するときはステップＴ３へ進み、前記実施例と同様
に、第２の標準パタン格納部３内の標準パタンとのマツ
チング処理を実施する。一方、類似度値が最も大きいパ
タンか標準パタン１〜ｍ（０）に属するときはステップ
Ｔ７へ分岐し、類似度値が最大のものをＭｌ、類似度値
が上位から２番目のものをＭ２とすると、これらの差（
Ｍｌ−Ｍ２）が一定値θ２よりも小さいときは、類似度
値が最大のものである旨を表示しているものは、その認
識結果の信頼性が低いものとして、さらに第２の標準パ
タン格納部３内の標準パタンとのマツチング処理を行な
うべくステップＴ３へ分岐する。−方、上記類似度値の
差が一定値θ２よりも大きいときは、第２の標準パタン
格納部３内の標準パタンとのマツチング処理（ステップ
Ｔ３）を迂回してステップＴ４へ進む。このようにして
、ステップＴ１で第１の標準パタン格納部２から取出し
た標準パタンを基にマツチング処理を行なった結果得ら
れた類似度値、若しくはステップＴ３で第２の標準パタ
ン格納部３から取出した標準パタンを基にマツチング処
理を行なった結果得られた類似度値に対して、ステップ
Ｔ４でこれら類似度値が所定値θ１よりも大きいか否か
が調べられる。もし、得られた類似度値が所定値θ１よ
りも大きければステップＴ５へ進み、入力された未知パ
タンに類似度値が最も大きい標準パタンを認識結果とし
て出力して処理を終了する。一方、得られた類似度値が
一定値θ１よりも小さければステップＴ６へ進み、パタ
ン認識不可能としてリジエクト処理を行ない、一連の処
理を終了する。認識結果判定部５における処理を、以上
のように構成することにより認識誤り率を低下せしめ、
信頼性の高い認識結果を得ることができるものとなって
いる。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示すものである。

上述した実施例では標準パタンを第１の標準パタン格納
部２および第２の標準パタン格納部３の２階層に分離し
て格納しているが、本実施例ではこれを多階層にしたも
のである。すなわち、各標準パタン群の内容は第２図に
示すように標準パタンと代表パタンとで構成され、たと
えば、標準パタン群２−ｉに格納されている標準パタン
に類似度が最大のものがなく、その中にある代表パタン
に類似度が最大のものがある場合は、次段の標準パタン
群３−Ｌ−１を読出してマツチング処理を行ない、この
標準パタン群３−１−１の中の標準パタン中にも類似度
が最大のものがないときは次段の標準パタン群を読出す
、といった具合に処理を進めて行くように構成するもの
である。このように構成することによって、認識対象の
標準パタンが増大して標準パタン群２−１〜２−ｎ内の
パタン数ｍ（ｉ）が増大したときに、階層を増やす方向
へ追加して行くことにより、マツチング処理において参
照する標準パタンの増加を抑制することができる。した
がうて、互いに類似していないパタンのマツチングを避
けることができ、無駄なマツチング動作が発生しないの
で、応答性能の劣化を抑制できるとともに認識率も向上
させることができるものとなる。

また、上記各実施例においては、第２の標準パタン格納
部３に格納される標準パタン群２−１〜２−ｎの各標準
パタンを互いに排他的になるように格納したが、第７図
に示すように、各標準パタン群２−１〜２−ｎで互いに
重複して標準パタンを格納するように構成することもで
きる。第７図においては、たとえば標準パタン群２−１
と２−２とでは標準パタンｂ、ｄが、標準パタン群２−
２と２−ｎとでは標準パタンｂ％ｇが、標準パタン群２
−ｎと２−１とでは標準パタンｂ％ｅが重複している。

このように構成することにより、第１の標準パタン格納
部２内のパタンと未知パタンとのマツチング処理結果に
基づいてスイッチ６を制御して標準パタン群を選択する
ときに、選択の幅が広がり、認識誤りの発生を減少させ
ることができるものとなる。

なお、第１の標準パタン格納部２または第２の標準パタ
ン格納部３には標準パタンは格納せず、代表パタンのみ
を格納し、次の階層の標準パタン格納部に標準パタンを
格納するように構成しても上記実施例と同様の作用効果
を奏するものである。

また、上記パタンマツチング部が出力する類似度情報は
、未知パタンと標準パタンとの類似度ではなく距離であ
ってもよく、この場合も上記実施例と同様の作用効果を
奏するものである。

さらに、上記スイッチは、認識結果判定部５１；おいて
生成される制御信号により制御される必要はなく、たと
えばキーボードからのコマンド入力によって、あるいは
手動による切換操作によって切換えることにより標準パ
タン群を選択するように構成してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、簡単な構造である
にも拘らず、標準パタン数が増加しても応答性能の劣化
が少なく、また高速にパタン認識を行なうことができ、
しかもパタン認識率も低下させないパタン認識装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は概略構成を示すブロック図、第２図は第１の標
準パタン格納部へのパタン格納形式を示す図、第３図は
第２の標準パタン格納部へのパタン格納形式を示す図、
第４図は処理動作を示すフローチャート、第５図は本発
明の他の実施例の処理動作を示すフローチャート、第６
図は本発明のさらに他の実施例の構成を示すブロック図
、第７図は本発明のさらに他の実施例における第２の標
準パタン格納部へのパタン格納形式を系す図、第８図お
よび第９図は従来のパターン認識装置の構成を示すブロ
ック図である。 １・・・特徴抽出部（特徴抽出手段）、２・・・第１の
標準パタン格納部（第１の標準パタン格納手段）、３・
・・第２の標準パタン格納部（第２の標準パタン格納手
段）、４・・・パタンマツチング部（パタンマツチング
手段）、５・・・認識結果判定部（認識結果判定手段）
、６・・・スイッチ（選択手段）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　３Ｃ！ 第　４　図 Ａ２（：、− ← ＩＪへ 、ぐへ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力された未知パタンの特徴を抽出して特徴パタ
   ンを出力する特徴抽出手段と、 複数の第１の標準パタンおよびそれぞれが複数の第２の
   標準パタンからなる複数の標準パタン群それぞれを代表
   する複数の代表パタンを格納する第１の標準パタン格納
   手段と、 前記複数の標準パタン群を格納する第２の標準パタン格
   納手段と、 前記特徴抽出手段から出力された前記特徴パタンと前記
   第１の標準パタン格納手段内の第１の標準パタンおよび
   代表パタンとの間でマッチング処理を行ない、その結果
   を出力する第１のパタンマッチング手段と、 この第１のパタンマッチング手段の結果が前記第１の標
   準パタンを選択したとき、その第１の標準パタンを認識
   結果と判定して出力する第１の認識結果判定手段と、 前記パタンマッチング手段の結果が前記代表パタンを選
   択したとき、その代表パタンに対応する前記標準パタン
   群を前記第２の標準パタン格納手段から選択する選択手
   段と、 この選択手段で選択された標準パタン群の第２の標準パ
   タンと前記特徴抽出手段から出力された特徴パタンとの
   間で再度マッチング処理を行ない、その結果を出力する
   第２のパタンマッチング手段と、 この第２のパタンマッチング手段の結果を認識結果と判
   定して出力する第２の認識結果判定手段と を具備したことを特徴とするパタン認識装置。
2. （２）前記第１のパタンマッチング手段および第２のパ
   タンマッチング手段は同一の手段であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のパタン認識装置。
3. （３）前記第１の認識結果判定手段および第２の認識結
   果判定手段は同一の手段であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のパタン認識装置。
4. （４）前記第２の標準パタン格納手段に格納される各標
   準パタン群には、同一の標準パタンが重複して存在する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパタン認
   識装置。