非定型離散情報のデジタル化--OCRの活用2 : Graph Digitaizerの開発
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(2) 表1に お いて 、非 定 型 情 報 の種 類 とその 処 理方 法 を 示 した。 非定 型 情 報 は その 種 類が 多 く、 その た め、 情 報 種 に特 化 した処 理 系 が 開 発 さ れ て き た 。 ま た 、 近 年 ② ③ に関 して は、 高 性 能MPUやWindows AcceralatorLSI3)の. 開 発 に よ り、 パ ソ コ ン レベ ル で も処 理 可 能 に な って きた。 しか し、 ⑤ に 関 して. は効 率 の よ い もの は な い こ とか ら、 本 稿 で は非 定 型 離 散 情 報 の デ ジタ ル化 問題 を グラ フ画 像 上 に点 在 す る情 報 の 数 量 化 と い うテ ー マで 考 え て み る。. §2.グ. ラフ上の非定型離散情報 の数量化. グ ラ フを 絵 な どの 画 像 情 報 と同 様 に単 な る画像 情 報 と して取 り扱 う限 り、 記 入 さ れ たデ ー タ は単 な る 画 像 と して 処 理 さ れ る た め 、 グ ラ フの 持 つ物 理 的 意 味 合 い の な い1図 形 と して 表 示 され る。 そ の 際 、 デ ー タの 数 量 化 は不 要 で あ る。 しか し、 グ ラ フ中 に描 か れ て い るデ ー タ を数 値 解 析 な ど に数 量 化 デ ー タ と して再 利 用 す る場 合 に は 、 グ ラ フデ ー タへ の数 量 化 が必 要 に な る。 一 般 に 論 文 な どに記 載 され て い る グラ フか らデ ー タ を手 作 業 で 読 み と る に は. 、 次 の 作 業 を 行 う。. ①. 図 の拡 大 コ ピー. ②X/Y軸. の 目盛 り とそ の実 長 測 定 か ら、両 軸 の縮 尺 率or拡 大 率 の算 出. ③. グラ フ上 で の デ ー タ の(x,y)座. ④. 各 縮 尺 率 か ら実 量 の計 算. ⑤. グラ フ作 成. 標 実 長 の測 定. この 作 業 に お い て読 み取 り精 度 に関 連 す る部 分 は② ③ の 行 程 で あ り、処 理 時 間 を左 右 す る部 分 は③ ④ で あ る。 ⑤ の行 程 は、 表 計 算 ア プ リケ ー シ ョ ンを 利 用 した 高 品 位 グ ラ フの作 成処 理 の場 合 、 精 度 と処 理 時 間 に関 して は特 に大 き な改 善 は な い。 ま た、 デ ー タ数 が 多 くな れ ば 、③ ④ の行 程 に関 して 、 誤 差 の 伝 搬 と実 作 業 時 間 の 短 縮 と い った 問 題 が 発 生 す る。 そ こで 本 稿 で は、 読 み 取 り精 度 の 向上 と処 理 時 間 の 短 縮 を 目指 す た め に上 記 の① ∼ ④ 行 程 を パ ソ コ ン 上 で 行 い 、 論 文 、 雑 誌 な どで 発 表 され た グ ラ フ上 に 示 され た 離散 情 報 を デ ジタ ル情 報 と して 取 り出 す イ ンター フ ェイ ス の 開 発 を 試 み る。. §3.方. (1)シ. 法. ス テ ム仕 様. す べて の 行 程 を プ ロ グラ ミングす る方 法 と、市 販 の ア プ リケ ー シ ョ ンを 活 用 す る方 法 が考 え られ る。 前 者 で は、 ス キ ャナ コ ン トロ ール 、 デ ー タ処 理 、 印 刷 、 保 存 な どの 行 程 を プ ロ グラ ミ ングす る事 に よ り、 各 行 程 が 最 適 化 さ れ る た め 、 ツ ー ル と して の 完 成 度 は 高 い。 しか しそ の 反 面 、 この 処 理 に 不 可 欠 なOCRや. プ リンタ 、 ス キ ャナ な どが 多 様 化 して い る実 状 か ら して 、 市 販 され て い るす べ て の 機 種 ご. と に異 な る各 制 御 プ ロ グ ラム に対 応 させ る こ とが 困 難 に な る。 また 、 開発 に 時 間が かか る。 一方 後者の場合. 、前 者 に比 べ て ツー ル と して の 完成 度 はや や劣 る もの の 、 プ リンタや ス キ ャ ナ コ ン ト. ロール以 外 のデ ー タ処 理 部 分 だ けを プ ログ ラ ミングす るこ とによ り、開 発 時 間 の短 縮 と高 汎 用 性 を 目指 す 2.
(3) 非定型離散情報の デジタル化 こ とが で き る。 す な わ ち 、ス キ ャ ナ コ ン トロ ー ル 、 印 刷 な ど は 現 在 利 用 して い る 周 辺 機 器 に 付 属 す る 専 用 コ ン トロ ー ラ を 活 用 し、 画 像 読 み 込 み → デ ー タ 変 換 → 保 存 の 行 程 を プ ロ グ ラ ミ ン グ す る こ と に す る 。. (2)シ. ステ ム 設 計. 非 定 型 情 報 処 理 シ ス テ ム の 詳 細 は 表2に い 、 数 量 化 処 理 はVisualBASICで. 示 す よ うに 、 グ ラ フ画 像 の 取 り込 み を イ メー ジス キ ャナ で 行. 開 発 した 非 定 型 情 報 の 数 量 化 プ ロ グ ラ ム を 用 い 、 作 図 と 印 刷 に は 表. 計 算 ア プ リケ ー シ ョ ン を 利 用 す る こ と に した 。4)-lo) 表2非. 定 型 情 報 処 理 シス テ ム の仕 様. 使 嗣 シ スヂ ム とア プ リケ ー シ ョ ン. (3)処. ・CPU. DELLXPS330. ・lmageScanner. HPScanJet4C. ●ScannerController. HPDeskScan豆. 。WorkSheet. MSExcel97. ・Programming. MSVisualBASIC(Ver.5.0). ・OS. Windows95(OSR2). 理行程. グラ フ画 像 読 み込 み 、 数 量 化 デー タへ の 変換 、 印 刷 ま で の行 程 とそ の行 程 で 使 用 す る ア プ リケ ー シ ョ ンは表3の よ うに な る。 表3非. 定型情報処理行程. 処 理 行 程. 使 用 ア プ リケ ー シ ョ ン. ① グ ラ フ画 像 読 み 込 み. HPDeskScarlH. ② グラ フ画像 トリ ミ ング&画 像 フ ァイ ル保 存. MSPaintBrush. ③ 画 像 フ ァイ ル読 み込 み. OriginalProgram. ④ 画 像 情 報読 み込 み&グ ラ フ デ ー タ数 量 化. OriginalProgram. ⑤ グ ラ フ デ ー タ保 存. OriginalProgram. ⑥ 作 図&印 刷. MSExcel97. ① で は 目的 の グ ラ フを 、 ス キ ャナ に よ りグ ラ フ画 像 と して 読 み 込 む 。② で は グ ラ フデ ー タの 数 量 化 に不 必 要 な部分 を削 除 した後 、保 存 す る画 像 フ ァイ ルの 容量 を 軽 減 す るた め に、 選択 モー ドで グ ラ フ画像 の 領 域 を指 定 し、 「 編 集 」 → 「フ ァイ ルヘ コ ピー」 をす る。 な お、 グ ラ フ画 像 の 大 き さは使 用 す るCRT画 の1/4程. 度 と し、保 存 す る画 像 フ ァイ ルの 汎 用 性 を確 保 す るた め に 、 フ ァイ ル はBMP形. 面. 式 とす る。. ③ ∼ ⑤ で は トリ ミング した画 像 フ ァイ ルを 読 み 込 み 、 画 像上 の 離 散 した画 像 情 報 を数 量 化 デ ー タ に変 換 し、CSV形 式 で グ ラ フデ ー タ と して 保 存 す る。 ⑥ で は 、 デ ジ タル量 に 変換 され た グ ラ フデ ー タを 元 に、 表 計 算 ソ フ トの 各 ウ ィザ ー ドに よ り作 図 と印 刷 を 行 う。 3.
(4) §4.GraphDigitaizerの. 開 発. ③ ④ ⑤ の 処 理 で 使 用 す るFormは デ ー タ 保 存 用Frame、 設 定Frame、 CommandButtonを. 図1が. 示 す よ う に 、 画 像 フ ァ イ ル 読 み 込 みFrame、. 画 像 フ ァ イ ル の 展 開 用Image、. 画 像 フ ァイ ル 選 択Frame(図1で. はmasked)、. ー タ条 件. さ らに は終 了 や 印 刷 な ど 数 種 類 の. 設 定 した。. 図1GraphDigitaizerの. (1)画. 変 換 後 の 画 像 表 示 用Imageデ. グ ラフ. コ ン ト ロー ル 画 面. 像 フ ァイ ル読 み込 み. 画 像 情 報 上 の 離 散 情 報 を デ ジ タ ル 化 し た グ ラ フ デ ー タ に 変 換 す る 場 合 の 問 題 点 は 、 図 形 の 読 み 取 り精 度 で あ る 。 す な わ ち 読 み 取 り 精 度 を 上 げ る た め 、 設 定 し たImageControlに. で き る だ け 大 き く画 像. フ ァ イ ル を 展 開 す る必 要 が あ る 。 しか し、 ス キ ャ ナ で 読 み 込 む グ ラ フ画 像 の 大 き さ は 通 常 取 り込 む グ ラ フ に よ り異 な っ て い る た め 、 一 定 の 分 解 能 を 確 保 す る こ と が 困 難 に な る。 そ こで 、 ト リ ミ ン グ 後 の 画 像 フ ァ イ ル をImageControlに. 読 み 込 む 時 に 、 そ の 大 き さ をWidthPropertyとHeightPropertyで. 定 したlmageControl(12000×10000pixce1:220mm×200mm)の. 設. 大 き さ に 相 似 伸 長 し画 像 情 報 と. す る。 これ に よ り画 像 フ ァ イ ル の 大 き さ に 依 存 す る こ と な く、 一 定 の 分 解 能 を 確 保 す る こ と が で き る 。. Form要lmagelStr飢ch嗣True F◎rn驚. 望lrr}ag￠1Pl￠tur￠==しo翁dPK裳"re(PathG$). 図21mageControlProgram. 4.
(5) 非 定 型 離 散 情 報 の デ ジタ ル化 こ こ で 、PathG$はFileFrameで "ド ラ イ ブ 名"+"デ. (2)グ. 設 定 した 画 像 フ ァ イ ル 用 の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リプ タ を 示 し、. ィ レ ク ト リ名"+"フ. ァ イ ル 名"+".bmp"で. あ る。. ラ フ デ ー タ読 み 取 りと数 量 化 変 換. 画 像 情 報 中 に あ る グ ラ フ デ ー タ の 読 み 取 り は 、ImageControl上. に プ ロ グ ラ ム に よ り1dotlineを. 重 畳 し、 マ ウ ス コ ン トロ ー ラ ブ ル な ク ロ ス ポ イ ン トに よ り交 点 の 位 置 よ り デ ー タ 座 標 を 読 み 取 っ た 。 そ の 分 解 能 は0.02mm/dotで. あ る。. デ ー タ 座 標 か ら グ ラ フ デ ー タ へ の 変 換 に は 、X、Y軸. の 最 大/最. 小 実 量 、 さ らに画 像 情 報 上 で の 原 点. 座 標 と各 軸 上 で の 最 大 値 の 座 標 が必 要 に な る。 各変 数 を次 の よ うに定 義 す る。 X軸 の 最 大/最. 小 実 量:Xmax/Xmin. Y軸 の 最 大/最. 小 実 量:Ymax/Ymin. X軸 の最大値の座標. :(Xxmax',Xymax'). Y軸 の最大値の座標. :(Yxmax',Yymax'). 原点の座標. :(Xo,Yo). 画 像 フ ァ イ ル と ス キ ャ ナ 読 み 取 り に 関 す る 問 題 点 は 、ref.2で. 示 し た よ う に 印 刷 物 の 傾 き で あ る。. す な わ ち 、 ス キ ャ ナ 読 み 込 み 時 に グ ラ フ な ど が ス キ ャ ナ 読 み 取 り 方 向 に 対 して 傾 く こ と な く常 に 正 し く 設 定 さ れ て い る と は 限 ず 、 読 み 込 ん だ 画 像 フ ァ イ ル のX軸. が 設 定 したImageControl上. で水平の位置. 関 係 を 保 つ 保 証 は な い 。 そ の た め 、 デ ー タ 読 み 取 りや デ ー タ 変 換 時 に 、 修 正 が 必 要 に な る 。 rをImageControl上. で の 原 点 か らX軸. 上 で 最 大 値 を 示 す 座 標 ま で の 距 離 と し、 θ をX軸. の 傾 き角. と した 場 合 、 上 記 変 数 に よ り次 の よ う に 表 す こ と が で き る 。 r=Sqr((Xxmax'-Xo)2十(Xymax'-Y◎)2) sine=(Xymax'-Yo)/r…(1) cosθ=(Xxmax,-Xo)/r. (1)式. に よ る 軸 回 転 補 正 後 のX/Y軸. の 最 大 値 の 座 標 を 、(Xx,Xy)、(Yy,Yx)と. す る と、. Xx=lnt(Xxmax'*cose-Xymax'*sinθ),Xy=Yo Yy=lnt(Yxmax'*slne十Yymax'*cosθ),Yx=Xo…(2). た だ し 、 画 像 フ ァ イ ル が 正 規 グ ラ フ で あ る と し、X/Y軸 も の と し た 。 ま た 、ImageContro1上 (dxc,dyc)と. して 、(1)式. で の デ ー タ のX,Y座. は 画 像 フ ァイ ル に お い て も直 交 して い る 標 を(dx,dy)、. 軸 回 転 補 正 後 の座 標 を. に よ り デ ー タ の 回 転 変 換 を 行 う。. dxc=dx*cose-dy*sinθ …(3). dyc=dx*sine十dy*cosθ. さ ら に 、 画 像 デ ー タ の 実 量 へ の 変 換 を 次 の 変 換 係 数:XW、ywを. 5. 用 い る こ と に よ り行 い 、 変 換 後 の.
(6) 実 量 は 配 列 変 数:rx(k)、ry(k)に. 順 次 格 納 した 。 な お 、 総 デ ー タ 数:DNは. カ ウ ン タ ー:kに. より. 記 録 す る。. (3)デ. ー タ保 存. 保 存 す る 情 報 は 、X、Y軸. 名 と 実 量 へ 変 換 した グ ラ フ デ ー タ で あ る 。 保 存 し た フ ァ イ ル の 汎 用 性 を 考. 慮 し て 、 ドラ イ ブ 、 デ ィ レ ク ト リ、 フ ァ イ ル 名 を 指 定 し た 後 に 、rx(k)、ry(k)を フ ァイ ル と して3×(DN+2)の. デ ー タ と し てcsv形. 図3. な お 、Path$は ". .csv"で. §5.GraphDigitaizerの. 作 成 したGDの. 式 で保 存 す る。. DataSavingProgram. フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ で 、"ド. 示 さ れ 、Xaxis,YaxisはX軸. シ ー ケ ン シ ャル. 名 、Y軸. ラ イ ブ 名"+"デ. ィ レ ク ト リ名"+"フ. ァ イ ル 名"+. 名 で あ る。. 処 理 効 率. 処 理 効 率 を 調 べ るた め に、 以 下 の 条 件 の グ ラ フ を 用 いて デ ー タ読 み 込 み の時 間 を測. 定 した 。 な お実 験 に は 、 実験 の趣 旨 と使 用 す る機 器 や ア プ リケ ー シ ョ ンの 取 り扱 いを 十 分 に説 明 した5 名 の学 生 に お願 い した 。例 題 に よ る5分 間 の 自由利 用 を行 った後 に以 下 の2種 類 の 測 定 を 実 施 した 。測 定 は各 自5回 実 施 した 。 〈 サ ンプ ル 〉 ・大 き さ:75mm×85mmll) ・デ ー タ数:20 <計 測1> ノギ スに よ る実 測 後 、 表 計 算 ア プ リケ ー シ ョ ンへ の デ ー タ入 力完 了 ま で の 時 間.
(7) 非定型離散情報のデ ジタル化 く計 測2> GDに. (1)結. よ る デ ー タ読 み取 り時 間. 果. 計 測1,2の. 方 法 に よ るデ ー タの読 み取 り時 間 と読 み取 り精 度 は以 下 の 結 果 に な った 。 表4デ. ータ読 み取 り時間測定結果 計測 」. 時 間(sec/デ. ー タ). 4t4±9.6. 標 準 偏 差(mm). 0.25. 計測 蜂 2.05±0.34 0,08. 計 測1で は 、 デ ー タ を読 み取 る ため の 水 平 、 垂 直 方 向 の位 置 ぎめ 時 間、 ノギ ス か らの 測 定 値 読 み 取 り 時間 、 デ ー タ入 力 時 間 に多 くの 時 間 が 必 要 にな り、 計 測2で は マ ウス の移 動 時間 と位 置 決 め 時 間 に時 間 を要 した。 特 に計 測1に お け る位 置 ぎめ 時 間 、 測 定 値 の読 み取 り時 間 に多 くの 時 間 が 必 要 にな り、 そ の 結 果 、 両 者 に約20倍 の 差 が 生 じた 。 一 方 精 度 は一 般 に使 用 す る測 定 器 に よ り決 ま り、例 え ば ノギ ス の場 合 、 最 小 読 み 取 り値 は0.05mmで あ る。 また 、GDの. 場 合0.02mmで. あ り、 両 者 の 精 度差 は約3倍 で あ る。 しか し、紙 面 上 に展 開 され た. デ ー タを 測 定 す る場 合 に は、 基準 点 のず れ に起 因 す る測 定 誤 差 や デ ー タ読 み 取 り誤 差 が 大 き くな り、表 4の 差 にな った もの と考 え られ る。 以 上 の結 果 、 グ ラ フ上 に離 散 す る デ ー タの デ ジタ ル化 にお け る手 作 業 に よ る処 理 に比 べ 、GDの. 使用. は 、処 理 時 間 で約20倍 、精 度 で3倍 以 上 の 改 善 が 可 能 にな る こ とが 示 され た 。. §6.ま. とめ. 今 回試 作 したGraphDigitaizerに. よ り、 デ ー タ処 理 効 率 と読 み 取 り精 度 を 手 作 業 の 場 合 と比 べ 大 き. く向 上 させ る こ とが で き た。 しか し、 大 量 の 情 報 を 含 む グラ フの場 合 に は、 目視 に よ る実 測 を 伴 う現 シ ス テ ム にお いて は、 デ ー タ読 み 取 り時 間 の 改 善 と、 グ ラ フ上 の デ ー タ以 外 の非 定 型 離 散 情 報 の デ ジ タル 化 に も対 応 させ る必 要 が あ る。 そ の た め に は 、 デ ー タ読 み込 み 、変 換 か ら作 図 まで の 行 程 の 完 全 自動 化 が 不 可 欠 にな るが 、 処 理 す る情 報 が 非 定 型 で 離 散 した情 報 で あ る た め、 ノ イ ズ と情 報 の 区 別 が プ ロ グ ラ ム上 難 しい。 また 、 どの 部 分 が デ ジ タル化 の対 象 で あ るか を 自動 的 に判 定 す る こ とが 困 難 で あ る こ とか ら、 完 全 自動 化 に よ り処 理 効 率 と使 用環 境 を大 幅 に 改善 す る た め に は、 次 の よ うな シス テ ム 構 築 が 必要 にな る。 ①. 画 像 フ ァイ ル か らの ノイ ズ の 除去. ②. デ ジタ ル化 デ ー タの点 在 領 域 の指 定. ③. 指 定領 域 に対 応 したVRAMか. ④. 座 標 変換 と重 心 位 置 の検 出処 理. ⑤. 実 量変 換. らの デ ー タ読 み 込 み. 7.
(8) ま た 、離 散 情 報 数 値 化 シス テ ム の汎 用 性 を よ り高 め る ため に も、 明 瞭 な 問題 意 識 と解 決 す る ため の ア イ デ ア や い くっ か の イ ンタ ー フ ェイ ス の開 発 が 重 要 と な るの で 、 今後 の課 題 と した い。. 参考文献 1.基. 本 統 計 量 に み る 地 域 統 計 化 指 標:黒. 2.OCRの. 活 用 限 界:黒. 3.WinPC:日. 田正 治 郎. 田正治郎. 化 学 同 人(1996). 近 畿 大 学 短 大 論 集30(1997)1. 経BPvo1.9(1998)180. 4.DOS/VSPECIAL:毎. 日 コ ミニ ュ ケ ー シ ョ ン ズ(1998)28. 5,Hello.PC=SOFTBANKvo1.6・8(1998)210 6,ScanJet4Cマ 7.DeskScanIマ. ニ ュ ア ル:HEWLETTPACKARD(1997) ニ ュ ア ル:HEWLETTPACKARD(1997). 8,VisualBASICProgrammingManual:Microsoft(1997) 9.VisualBASICCustomControlManual:Microsoft(1997) 10.MS-Excel97Manual:Microsoft(1997) 11.ComputerInformation:黒. 田正 治 郎. 化 学 同 人(1996)25.
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