JPS5994181A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、パターン認識装置、特に光学文字認識装置に
関する。

〔発明の背景〕

□従来、光電文字認識装置に給紙される用紙は、文字観
測部に対して一定の許容範囲、しかもかなり小さな許容
範囲内の相対的・傾きのみが許されていた。上記一定許
容範囲とは１通常第１図に示す如く、１行分の文字パタ
ーンを囲む長方形３内に上又は下の別の行の文字パター
ンが入らない程度のものであった。したがって、上記範
囲では、文字パターンを切り出す際に、真横に１行毎を
切り出すことが可能であシ、切シ出し方式および、その
実現回路は割合単純であシ得た。

しかしながら、給紙される用紙の大きさが多種多様であ
ったり、更にそれらを高速に搬送し、高速に認識するよ
うな光学文字認識装置においては、用紙を上記の許容範
囲内の傾きで給紙することが帷しい。したがって、上記
許容範囲内に納めるためには、給紙機構は複雑、かつ高
価になる。

また、第２図に示す程傾いたものに対しては、切υ出し
処理が従来よりも複雑になシ、高速に切シ出すことは極
めて難しい。

そこで、従来はフライング・スポット・スキャナ（飛点
走査機構）を観測手段として用いることにより、走査形
態を傾きに合わせて変更して傾きの影響を除去した形で
パターンを取込んでいた。

しかし、この場合は観測部が高価になるという欠点があ
った。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は第２図に示す様な大きな傾
きをも待客することを可能とし、かつ装置全体を高速、
かつ安価にすることである。

〔発明の概要〕

本発明による装置では高速かつ安価という条件を満すた
めに、観測手段として一次元光電変換素子（以下ライン
・センサと呼ぶ）を用い、かつ傾きの補正を可能にする
。

フライング・スポット・スキャナを観測手段とした場合
には、用紙の任意の点を自由にランダムアクセスして光
電変換することが可能であるため傾きの補正をしながら
文字パターンを取込むことが割合容易であった。しかし
ながら、本考案による装置では、上記目的のために観測
手段としてライン・センサを採用しているため、従来の
フライング・スポット・スキャナを用いた際の方式は役
に立たない。

したがって、本発明による装置では、ライン・センサに
より用紙の先端をも読取ることにより用紙の傾き（ライ
ン・センサに対する相対的な傾き）を測定し、更にライ
ン・センサにより用紙の左右端の位置を測定することに
より、同測定量を用いて傾きの補正を行う手段を設けて
いる。

一般に、用紙が傾いて給紙された場合は、横方向（以後
Ｘ軸と称する）にもパターンのずれが生じるので、ここ
で言う傾きの補正とはＸ軸のずれの補正をも含む。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。

第３図に本発明による装置の機能ブロック図を示す。同
図において、用紙１０は給紙機構２０に装填され、ライ
ン・センサを用いた観測機構３０によって光電変換され
る。光電変換されたイメージを表わす信号は傾き検出回
路４０、Ｘ軸方向位置検出回路５０、および傾き補正回
路６０に供給される。

傾き検出回路４０は用紙が新しく給紙さ扛たときに動作
し、用紙の先端を読取ることにより傾き量を測定する。

Ｘ軸方向位置検出回路５０は用紙が観測機構の元にある
とき常時動作し、用紙の左端、および右端を検出して位
置および用紙の横幅を測定する。

上記３つの信号を受ける傾き補正回路６０は。

傾いたイメージを、傾きのない場合のイメージに変換し
、更にＸ軸方向のずれの補正を適用して認識処理部７０
に転送する。ここで認識処理には切り出し処理をも含む
。認識した結果は、結果表示用のディスプレイ８０、あ
るいは認識結果記憶用のメモリ９０に転送される。

ここで、給紙機構２０、ライン・センサを用いた観測機
構３０、認識処理部７０．ディスプレイ８０、メモリ９
０については公知の技術で構成できるので説明を省略す
る。

以下１本発明で重要な傾き検出回路４０．Ｘ軸方向位置
検出回路５０、および傾き補正回路６０について詳細に
説明する。

まず傾き検出回路を説明する。第４図は傾き検出の原理
を説明するだめの図である。同図において、枠１０１は
ライン・センサで観測できる領域であり、白い部分１０
２が用紙のイメージ、斜線の部分１０３が紙の存在しな
い部分のイメージである。適当な手段を講じることによ
り、紙のない部分のパターン・イメージ（バイナリ・パ
ターン）は値１をもち、白い部分は値０をもつようにす
る。

同図においで縦軸は観測の時刻に対応する。用紙は、固
定されたライン・センサの元を一定の速度で通過するの
で、ライン・センサの目かう見り用紙のイメージは同図
に示すように傾いて見える。

そこで、ライン・センサの数箇所において紙の無い時刻
ｔ。から紙の有る時刻ｔ１までの黒の長さ１１，１２、
・・・・・・を測定すれは、用紙の傾きは１３−１１　
　、１４−１２・・・・・・から簡単に求められる。

本実施例では第４図に示すごとく４点で黒の長さを測定
する。ライン・センサの長さは２０４８ビツトで、測定
点の間隔は１３　　と’Ｉ”４　　と柱の測定点間とも
にそれぞれ５１２（ビット）である。したがって傾きθ
８は（１）式のように求まる。

上記傾きθＳを求めるための回路４０のより詳細なブロ
ック図を第５図に示す。

傾き検出回路４０の動作および構成を第５図を参照しな
がら説明する。

まず、信号５ＹＮＯ２０１は基本クロック信号であり、
ライン・センサの各ビットをサンプリングするのと同期
したパルス信号である。信号５ＬＮＯ２０５は一走査（
２０４８ビツト）ごちに出力される行同期信号である。

信号５ＰＦ２０４　は新しい用紙が給紙されたときに出
力さ詐る初期リセット信号である。信号Ｐ２Ｏ２は映像
信号（ライン・センサの出力を適当な二値化処理を旋し
て得られる）であり、パターンが白のとき（又は紙があ
るとき）０．黒のとき（又は紙がないとき）１の値を取
る。

回路１２０はＸ軸方向の現時点でサンプリングしている
点のアドレスを示すアドレス・カウンタであり０〜２０
４７の値をとる。アドレス・カウンタ１２０は新しい行
毎に信号２０５にニジリセットされ、サンプリング毎に
信号２０１により＋１される。

回路１３１はアドレス・カウンタ１２０の内容と値７０
４とを比較し、一致していｎは信号２１１を１として出
力する比較回路である。回路１３２゜１３３．１３４は
それぞれ同様に、値１２１６゜８３２．１３４４と比較
する比較回路である。従って信号２１１，２１３，２１
２．および２１４はそれぞれ、１１．１２，１３および
ｔ４の測定点をサンプリングしている時点でのみ値１が
出力される信号である。

ＡＮＤ回路１４１は信号２１１．２０１　、および映像
信号の反転した信号２０３のＡＮＤをとり、該当する測
定点で白すなわち紙の部分を検知したときのみ１の信号
２４１を出力する。回路１４２゜１４３および１４４は
回路１４１に同様である。

回路１５１は信号２０４によってリセットされ。

それ以後の信号２４１が１である回数を計数し、同回数
が所定の数（ｎｌ）を越えると信号２２１を１とするよ
うな計数回路である。これは給紙直後における用紙の不
安定状態の影響を避けるために設けられ、ｎｌ　は１６
程度に設定しておけば十分である。すなわち、信号２２
１は新しい用紙が給紙され始めてから、同用紙の先端が
センサの１１の測定点の元を通過するまでＯで、その後
は１となる信号である。回路１５２，１５３、および１
５４は回路１５１に同様である。

回路１６１は！、を計数するカウンタで信号２０４に二
ってリセットされ、信号２０５によって＋１され、更に
信号２２１が１になったとき以後のカウントアツプを禁
止する。信号２０５はライン毎に出力されるパルスであ
るのでカウンタ１６１は白が到達するまでの黒のライン
数を計数していることになる。回路１６２，１６３８よ
び１６４は回路１６１に同様である。

回路１７１は１３−１．を、回路１７２は！４−１２を
それぞれ演算する減算回路である。回路１７３は回路１
７１と１７２の減算結果を更に加算する加算回路である
。加算結果２５１はラッチ回路１８３に、ラッチ信号２
３１に工ってラッチされる。信号２５２は値θ８を表わ
す二進数であり、小数点はＬ　Ｓ　Ｂ　（Ｌｅａｓｔ、
　５１ｇｎ１ｊｉｃ、ａｎｔｉ　Ｂｉ　ｔ）から数えて
１０ビツト目と考えればよい。しかし実際には、ラッチ
回路１８３は６ビツトからなっているＯラッチ信号２３
１はＡＮＤゲート１８１と、上記加算回路における遅延
時間と同等以上の遅延時間をもつ遅延回路１８２によっ
て作られる。

ＡＮＤゲート１８１はすべての測定点（４点）の元の用
紙の先端が通過したとき１を出力する。また信号２３１
は信号ＰＰＲ，として認識処理部７０に対しでも出力さ
れる。

次にＸ軸方向位置検出回路５０を説明する。同回路の詳
細なブロック図を第６図に示す。検出する位置情報は第
４図に示すし。およびり、（Ｌｏ。

Ｌ、は１走査内の左側および右側の黒地長である）から
求まるＬ３とり。である。ただし、Ｌ３−Ｌ、−Ｌ。　
　　　　　（２） 同回路は以下のように動作する。すなわら、映像信号Ｐ
３２１と基本クロック信号５ＹＮＯ３２２との論理積を
ＡＮＤゲート３０１で作り、黒地で１となるパルス信号
３３１を作る。又、ＡＮＤゲート３０２で白地で１とな
るパルス信号３３２を作る。Ｌｏ　はカウンタ３１】で
計数される。カウンタ３１１は行同期信号５ＬＮＯ３２
３でＯにリセットされ、信号３３１でカウントアツプ（
＋１）される。またカウンタ３１１は信号３３４が一旦
１となるとカウントアンプの禁止状態となる。

信号３３４は次のように作られる。回路３０３は白地で
１となるパルス信号３３２と基本クロック信号３２２を
受け、白地パルスが連続して所定の個数ｎ２だけ続いて
いる時点のみ１となる信号：３３４を作る。これは、白
地上にノイズとして黒い点が加わったとき、これを検出
して白地を黒地と誤認識することを避けるだめのもので
、ｎ２　は８程度の値であれば十分である。

Ｌｌはカウンタ３１２によって計数する。カウンタ３１
２は信号３３４又は信号３２３が１のとき、すなわち信
号３３３が１のときＯにリセットされ、信号３３１によ
ってカウントアツプされる。

信号５ＬＮ１３２４は一走査の終了時点でのみ１となる
パルスで、カウンタ３１１と３１２の内容をラッチ３１
３と３１４へそれぞれラッチするだめの信号である。

ラッチ３１３と３１４にラッチされたし。とＬｌは減算
回路３１５に入力さ扛る。減算回路３１５の出力がＬ３
である。

次に頑き補正回路６０の説明をする。第７図に同回路の
ブロック図を示す。第８図および第９図は同回路の主要
な信号の波形図である。また、第１０図は同回路内の主
要なレジスタのピット構成である。

第７図において、傾き補正回路６０は２０４８Ｘ３２ビ
ツトのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモＩＪ　）　４
０１どそのためのアドレス計算回路部がらなっている。

これより、紙面上のＸ軸方向で２０４８ビツトからなる
１走査線の３２本分に相当する領域を見て傾き補正を行
なうことができる。

傾き補正の原理は、几ＡＭ４０１　　に対して書きこみ
モードが、読み出しモードかを指定する同期信号（ＳＹ
Ｎ２）４８３に同期して映像信号Ｐ４７１をＲ，ＡＭ４
０１に逐次書き込み、その内容を同じく信号５ＹＮ２に
同期して、傾きに応じてアドレスを変化させながら読み
出すものである。書き込み用のアドレスは（ｙｏ、ｘｏ
）、読み出し用のアドレスは（ｙ、ｘ）である。これら
のアドレスはＹ。

またはＹを表現するための上位５ピツトとＸ。またはＸ
を表現するだめの下位１１ビツトとの合計１６ビツトの
長さを有する。

書き込みに際しては、ＸｏをＯから２０４７まで順次＋
１し、Ｘｏが２０４７から再度０に戻るときにＹ。は＋
１されるｏＸｏおよびＹｏはレジスタ４０２．および４
０３にそれぞれ保持されていて、これらのレジスタの内
容はそれぞれ信号５ＹＮＯおよび５ＬＮＯによシ＋１さ
れる。

読み出しに際しで、読み出しアドレスの下位１１ビツト
に相当するＸは次式によシ計算される。

Ｘ＝Ｌｏ＋Ｘｏ　　　　　　　（３） （３）式の加算は加算回路４１１で行なわれる。

Ｌｏは前述のＸ軸方向位置検出回路５０の出力で、用紙
左端のアドレスを示す。（３）式にニジ読み出しは用紙
左端よ如始めら扛るからＸ軸方向の位置ずれ分は実効的
に取シ除か牡たことに相当する。

なお、ライン・センサの長さく２０４８ビツト）に比較
して用紙の幅は小さく、通常の位置ずれでは用紙がライ
ン・センサの走査領域より外に出ることはないので、Ｘ
は１１ビツトで十分である。

つぎに、読み出しアドレスの上位５ビツトに相当するＹ
はつぎのようにして求めら扛る。

Ｘ方向１ビツトあたりのＸ方向のずれ、すなわち頌きを
５ＫＥＷとすれば （リ　８ＫＥＷ（０のとき 第１２図（ａ）に示すごとく、曹き込みアドレス（Ｙｏ
　、Ｘｏ）の内容Ａ、ではなく、紙面１０２上ノ傾いた
部分の内容Ｂ１が読み出されるように読み出しアドレス
（ｙ、ｘ）を設定すればよいから、Ｙは（４）式の漸化
式によシ計算される。

（ｎｌ　　５ＫＥＷ＞０のとき 第１２図（ｂ）に示すごとく、書き込みアドレス（Ｙｏ
　、Ｘｏ）の内容Ａ２ではなく、紙面１０２上の頌いた
部分の内容Ｂ２が読み出されるように読み出しアドレス
（ｙ、ｘ）を設定すればよいから、Ｙは（５）式の漸化
式により計算さ扛る。

（４）式および（５）式の計算をおこなう回路が加算回
路４１３であり、初期値Ｈ１を計算する回路が減算回路
４１２である。

２０４８＝２　　を掛ける回路部４８４の演算は小数点
位置のシフトだけでよく、掛算をおこなう必要はない。

マルチプレクサ４１５は、値５ＫＥＷを保持しているレ
ジスタ４０５の符号ビット４６１によって、（４）式の
初期値Ｙ。か（５）式の初期値（Ｙｏ−２０４８ｘＳＫ
ｆ２Ｗ）のいずれか一方を選択する。

マルチプレクサ４１６は選択信号（８ＬＣＴ）４６２に
よってマルチプレクサ４１３．４１５の出力のいづれか
一方を選択するが、初期値設定時に限りマルチプレクサ
４１５の出力を選択する。

ＲＡＭ４０１の読み出し用アドレスの上位ビットＹはレ
ジスタ４０４に信号４６３によってラッチされる。

ラッチ信号４６３はセット信号（ＳｇＴＹ　）４６４か
、前述のりｏ、り信号（ＳＹＮＯ）４６６と後述の同期
信号（ＰＰＲＩ）４６５とのアンドゲート４２６の出力
かのいずれか一方が１になるとオアゲート４２６の出力
として１になる。

５ＫＥＷは、前記傾き検出回路４０の出力θ８であるが
、Ｘ軸方向の走査線で３２本分を超える傾きについては
３２本分に相当する傾きとして補正することにすｎば、
リミッタ４２１により次の計算をおこなうことにより求
めることができる。

ただしｓｉｇｎ（θ８）の符号を示す。

実際に発生する傾きの程度によ如、レジスタ４２２に格
納される数値は３２以外の適当な値を選択することも可
能である。

第８図における信号を説明する。信号ＳＰＦは用紙を新
たに給紙したときに１となるパルス信号信号ＰＰＲは用
紙がライン・センサの下に到達したときに１となるレベ
ル信号、信号５ＬＮＯは１行の走査を行うのと同期して
１となる走査開始信号、信号ＰＰＲＩは、信号ＰＰＲが
１となった後、３２本分の走査が完了したとき、すなわ
ちＲＡＭ４０１の内容が新しい映像信号で満たされたと
きに１となるレベル信号である。信号５ＥＴＹはレジス
タ４０４に初期値をラッチするだめの信号である。

第９図は前述のレジスタ４０４のラッチ信号４６３をよ
シ詳細に示したものである。

第９図に示すように、５ＬＣＴ信号が１のときにＳｇＴ
Ｙ信号が１となり、ＭＵＸ４１６により選択された値Ｙ
。がレジスタ４０４にセット（ラッチ）さ扛る。信号５
ＹＮＱはＸの値に１を加えるための２０４８個のパルス
列である。

第１０図はレジスタ（ｓｘｇｗ）４０５、レジスタ（Ｙ
）　４０４、レジスタ（Ｙｏ）４０３、　およびレズス
タ（Ｘｏ）４０２のビット構成を示す。レジスタ４０５
は１５ビツトからなり、下位の６ビツトに信号２５２（
第５図のθ、）がセットされ、上位の９ビツトには０が
セットされる。

第１１図でＲＡＭ４０１の動作を簡単に説明する。ＲＡ
Ｍ４０１は２ボ一トＲＡＭと呼ばれるもので、同期信号
（ＳＹＮ２）４８３が１のときに書き込みモードとなシ
、０のときに読み出しモードとなる。書き込みは１から
０に立下る時点で行われる。第１１図において、５０１
および５０２は、それぞれ書込みデータお！び読み出し
データの値が正しく定義されている時間を示す波形図で
ある。

ハツチング部が値が不定である時間である。

以上説明した傾き正規化回路６０の出力は補正映像信号
（ＣＰ）４７２　　（第３図における信号６１）である
。第３図における回路４０．５０および６０を付加する
のみで、用紙が傾いた場合にも、傾いていない場合と同
じ映像信号が信号６１として得られる点が本発明による
装置の特徴である。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明による装置においては、文
字パターン観測部と認識処理部の間に、傾き補正を行う
処理部を設けることにより、用紙がライン・センサ（パ
ターン観測部）に対して大きく傾いて給紙された場合も
、傾いていないとき９ と全く同様に処理することができる。

傾きの補正は、切シ出し処理部で切り出し処理に含めて
行うことも原理的には可能であるが、その場合は処理内
容が複雑となり、演算量が増すために、高速性を要求さ
れる装置には向かない手法である。それに反し、本発明
では切り出し処理とは独立して、その前処理として傾き
を補正しているため、従来の簡単かつ高速処理が可能な
切シ出し方式をそのまま採用することができる。

したがって、本発明による装置では、特に高速な給紙を
行う際に傾きの許容範囲が広いため割合安価な給紙機構
が採用できること、高速な切り出し処理が行えること、
構造的にすぐれたライン・センサが採用できること、な
どの利点がある。

なお、本実施例は１本のライン・センサで全画面を被う
ものであるが、用紙サイズがより大きい場合、またはラ
イン・センサのビット数がよシ少い場合には、複数のラ
イン・センサを複合して映像をとることが考えられるが
、このような場合にも本発明の方式を各ライン・センサ
に対して適用０ することができる。ただし、この場合はＸ軸方向の位置
補正は行わずに、傾きのみの補正を行い、位置の情報り
。は切り出し部で利用し１位置の補正を等制約に行う。

また、本実施例では用紙の傾きを検出するのに４点の測
定点を用いているが、これは用紙の先端が直線状になっ
でいず凹凸している場合の誤差を少なくするためである
。この数は４に限られることはなく、それ以外の個数の
測定点を用いたものも本発明に含まれる〇

【図面の簡単な説明】

第１図は従来許容されていた程度に頃いた用紙例を示す
図、第２図はそれ以上に大きく傾いた用紙の例を示す図
、第３図は本発明による装置の一実施例の機能的ブロッ
ク図、第４図は傾きの検出原理を説明するだめの図、第
５図は傾き正規化回路のブロック図、第６図はＸ軸方向
位置検出回路のブロック図、第７図は傾き補正回路のブ
ロック図、第８図お工び第９図は第７図の回路の主要な
信号の波形図、第１０図は同回路の各レジスタのビット
構成を示す図、第１１図は同回路に用いる２ボ一トＲＡ
Ｍの動作波形図、第１２図は傾き補正の原理を説明する
だめの図である。 猶１１図 −４４１− （＾〕 ） （？） ＞　　　　　　　　５にεルンθ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光電変換部に一次元光電変換素子を用いたパターン
   認識装置において、−次元光電変換素子に対するパター
   ン記入用紙の相対的傾きを検出する手段と、−次元光電
   変換素子の長手方向における該−次元光電変換素子に対
   する前記パターン記入用紙の相対的位置を検出する手段
   と、検出された上記相対的傾きと相対的位置とを用いて
   該相対的傾きを補正する手段とを備えたことを特徴とす
   るパターン認識装置。