JPH09244799A - Pen type input device - Google Patents
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- JPH09244799A JPH09244799A JP8073049A JP7304996A JPH09244799A JP H09244799 A JPH09244799 A JP H09244799A JP 8073049 A JP8073049 A JP 8073049A JP 7304996 A JP7304996 A JP 7304996A JP H09244799 A JPH09244799 A JP H09244799A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は図形及び文字を入
力するペン型入力装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pen-type input device for inputting figures and characters.
【0002】[0002]
【従来の技術】コンピュータ装置等の入力装置としては
キーボード、マウス、デジタイザ、ライトペン及びタブ
レット等が用いられている。コンピュータ装置の小型化
に伴い、携帯端末装置のニーズが高まり利用者も年々増
加している。そこで、小型の入力装置が求められるよう
になった。2. Description of the Related Art Keyboards, mice, digitizers, light pens, tablets and the like are used as input devices such as computer devices. With the miniaturization of computer devices, the need for portable terminal devices has increased and the number of users has been increasing year by year. Therefore, a small input device has been required.
【0003】キーボードの小型化にはヒューマンインタ
ーフェイスの点で限界があり、携帯端末装置の入力装置
としては実用性が低い。また、マウスはポインティング
デバイスとしては小型化が可能であるが、図形及び文字
等の入力には適さない。[0003] There is a limit in miniaturizing a keyboard in terms of a human interface, and it is not practical as an input device of a portable terminal device. Although a mouse can be downsized as a pointing device, it is not suitable for inputting figures, characters, and the like.
【0004】このため、携帯端末装置の入力装置として
はタブレットとペンを用いたペン型の入力装置が多く採
用されている。このタブレットを用いたペン型の入力装
置をさらに小型化しようとした場合にはタブレットの大
きさが問題となる。そこで、例えば特開平6-67799号公
報に掲載されたペン型のコンピュータ入力装置、特開平
7-84716号公報に掲載されたデータ入力装置、特開平7
-200127号公報に掲載された手書き入力装置のようなタ
ブレットレスの入力装置が開発された。For this reason, a pen-type input device using a tablet and a pen is often used as an input device of a portable terminal device. In order to further reduce the size of the pen-type input device using the tablet, the size of the tablet becomes a problem. Therefore, for example, a pen type computer input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-67799, a data input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-84716, and Japanese Patent Laid-Open No. 7-84716.
A tabletless input device, such as the handwriting input device disclosed in Japanese Patent Publication No. 200127, has been developed.
【0005】特開平6-67799号公報に掲載されたペン型
のコンピュータ入力装置は加速度センサで移動方向と移
動量を調べ、圧電振動ジャイロで加速度センサが検出し
た移動方向及び移動量のペン型のコンピュータ入力装置
のローテーションによる影響を補正している。さらに、
特開平7-84716号公報に掲載されたデータ入力装置は互
いに直角に配置された振動ジャイロからの極性及び振幅
を示す信号を基に装置の移動方向及び移動量を検出して
いる。さらに、特開平7-200127号公報に掲載された手
書き入力装置は2個の加速度センサからの信号を基に装
置の移動方向及び移動距離を求めている。A pen-type computer input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-67799 checks the moving direction and the moving amount with an acceleration sensor, and detects the moving direction and the moving amount detected by the acceleration sensor with a piezoelectric vibrating gyroscope. It compensates for the effects of computer input device rotation. further,
The data input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-84716 detects the direction and amount of movement of the device based on signals indicating the polarity and amplitude from vibrating gyroscopes arranged at right angles to each other. Furthermore, the handwriting input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-200127 obtains the moving direction and the moving distance of the device based on signals from two acceleration sensors.
【0006】また、ペン型入力装置に関するものでな
く、例えばゲーム機に利用され、人体頭部の移動速度、
位置、姿勢等を検出するものであるが、特開平7-29424
0号公報に掲載された位置センサは、X軸方向,Y軸方
向及びZ軸方向の加速度を検出する加速度センサとX軸
周り,Y軸周り及びZ軸周りの角速度を検出するジャイ
ロを備え、これらが検出した加速度及び角速度基にスト
ラップダウン方式の演算を行って、頭部の移動速度、位
置、姿勢及び向きを検出している。[0006] Further, the present invention is not related to a pen-type input device, but is used for, for example, a game machine, and has a moving speed of a human head,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29424 detects the position, posture, and the like.
The position sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 0 is provided with an acceleration sensor that detects acceleration in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and a gyro that detects angular velocities around the X-axis, Y-axis, and Z-axis. Based on the detected acceleration and angular velocity, a calculation of the strap-down method is performed to detect the moving speed, position, posture, and orientation of the head.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6-67799号公報に掲載されたペン型のコンピュータ入力
装置では、装置のローテーションによる影響を補正する
もので、装置がダイナミックな傾斜を伴う場合には補正
することができない。通常の筆記動作では装置のダイナ
ミックな傾斜を伴うので、検出結果が不正確になる場合
がある。However, in the pen type computer input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-67799, the effect of rotation of the device is corrected, and when the device is accompanied by a dynamic tilt. Cannot be corrected. Since the normal writing operation involves a dynamic tilt of the device, the detection result may be inaccurate.
【0008】さらに、特開平7-84716号公報に掲載され
たデータ入力装置は手首の回転動作を検出して移動方向
及び移動距離を入力するものなので、図形等の入力には
適さない。Further, the data input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-84716 is not suitable for inputting a figure or the like because it detects the rotational movement of the wrist and inputs the moving direction and the moving distance.
【0009】さらに、特開平7-200127号公報に掲載さ
れた手書き入力装置では、装置の傾斜に対する補正手段
がないため、検出結果が不正確になる場合がある。Further, in the handwriting input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-200127, there is no correction means for the inclination of the device, so that the detection result may be inaccurate.
【0010】また、特開平7-294240号公報に掲載され
た位置センサは、頭部の移動速度、位置、姿勢及び向き
を空間的に検出するものなので、複雑な演算処理を採用
しているが、ペン型入力装置では装置の小型化が要求さ
れているため、簡単な演算処理で正確に筆記面上の移動
方向及び移動距離を検出しなければならない。The position sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-294240 spatially detects the moving speed, position, posture, and orientation of the head, and thus employs a complicated calculation process. Since the pen-type input device is required to be miniaturized, the moving direction and the moving distance on the writing surface must be accurately detected by simple arithmetic processing.
【0011】この発明はかかる短所を解消するためにな
されたものであり、筆記入力を簡単な構成で正確に検出
する小型なペン型入力装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above disadvantages, and an object of the present invention is to obtain a small pen type input device for accurately detecting a handwriting input with a simple structure.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明に係るペン型入
力装置は、3個の加速度センサと3個のジャイロと座標
演算部とニューラルネットワーク演算部と後処理部を有
し、3個の加速度センサはそれぞれペン軸をZs軸とし
たペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸方向,Y
s軸方向及びZs軸方向の加速度を検出し、3個のジャ
イロはそれぞれXs軸周り,Ys軸周り及びZs軸周り
の回転角速度を検出し、座標演算部は初期回転角演算部
と回転角変化演算部と筆記中回転角演算部と座標変換演
算部と移動量演算部を備え、初期回転角演算部は無筆記
状態で3個の加速度センサが検出した加速度を基にペン
軸の回転角の初期値を演算し、回転角変化演算部は筆記
状態で3個のジャイロが検出した角速度の積分を行い回
転角の変化を算出し、筆記中回転角演算部は初期回転角
演算部が演算した回転角の初期値と回転角変化演算部が
算出した回転角の変化を基に筆記中のペン軸の回転角を
算出し、座標変換演算部は筆記中回転角演算部が算出し
た筆記中のペン軸の回転角と加速度センサが検出したペ
ン軸座標系(Xs,Ys,Zs)による加速度を基に重
力加速度方向に伸びる軸をZg軸にした重力座標系(X
g,Yg,Zg)における加速度を算出し、移動量演算
部は座標変換演算部が算出した重力座標系(Xg,Y
g,Zg)の加速度を基にペン先部の移動方向及び移動
量を算出して、ペン軸の回転の変化による影響を補正し
た正確な座標入力を行う。A pen type input device according to the present invention has three acceleration sensors, three gyros, a coordinate calculation unit, a neural network calculation unit and a post-processing unit, and three acceleration units. The sensors are each in the Xs axis direction of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) with the pen axis as the Zs axis, and Y.
The accelerations in the s-axis direction and the Zs-axis direction are detected, the three gyros detect the rotational angular velocities around the Xs axis, the Ys axis, and the Zs axis, respectively, and the coordinate calculation unit and the initial rotation angle calculation unit and the rotation angle change. The calculation unit, the rotation angle calculation unit during writing, the coordinate conversion calculation unit, and the movement amount calculation unit are provided, and the initial rotation angle calculation unit calculates the rotation angle of the pen shaft based on the acceleration detected by the three acceleration sensors in the unwritten state. The initial value is calculated, the rotation angle change calculation unit calculates the change in rotation angle by integrating the angular velocities detected by the three gyros in the writing state, and the rotation angle calculation unit during writing is calculated by the initial rotation angle calculation unit. The rotation angle of the pen axis during writing is calculated based on the initial value of the rotation angle and the change in the rotation angle calculated by the rotation angle change calculation unit, and the coordinate conversion calculation unit calculates the rotation angle of the pen shaft during writing. The rotation angle of the pen axis and the pen axis coordinate system (Xs Ys, gravity coordinate system in which the axis extending in the direction of gravitational acceleration based on the acceleration due Zs) in Zg axis (X
g, Yg, Zg), and the movement amount calculation unit calculates the acceleration in the gravity coordinate system (Xg, Y) calculated by the coordinate conversion calculation unit.
The moving direction and the moving amount of the pen tip portion are calculated based on the acceleration of g, Zg), and accurate coordinate input is performed by correcting the influence of the change in the rotation of the pen shaft.
【0013】ニューラルネットワーク演算部は座標演算
部が算出したペン先部に移動方向と移動量を基に認識対
象パターンの特徴を抽出し、抽出した認識対象パターン
の特徴と予め学習した結果を基に入力パターンの中間認
識結果を算出し、後処理部はニューラルネットワーク演
算部の入力パターンの中間認識結果を基に入力パターン
を判定して、パターン認識率を高めると同時にパターン
認識時間を短縮する。The neural network operation unit extracts the characteristics of the recognition target pattern on the pen tip calculated by the coordinate calculation unit based on the moving direction and the moving amount, and based on the characteristics of the extracted recognition target pattern and the result of learning in advance. The intermediate recognition result of the input pattern is calculated, and the post-processing unit determines the input pattern based on the intermediate recognition result of the input pattern of the neural network operation unit to increase the pattern recognition rate and shorten the pattern recognition time.
【0014】また、記憶部は座標演算部が算出したペン
先部の移動方向及び移動量を記憶し、ニューラルネット
ワーク演算部は記憶部に記憶したペン先部の移動方向及
び移動量を基に認識対象パターンの特徴を抽出し、抽出
した認識対象パターンの特徴と予め学習した結果を基に
入力パターンの中間認識結果を算出して、パターン認識
率を高めパターン認識時間を短縮すると共にニューラル
ネットワーク演算部に対する負荷を軽くする。The storage unit stores the movement direction and the movement amount of the pen tip portion calculated by the coordinate calculation unit, and the neural network calculation unit recognizes based on the movement direction and the movement amount of the pen tip unit stored in the storage unit. The feature of the target pattern is extracted, the intermediate recognition result of the input pattern is calculated based on the extracted feature of the recognition target pattern and the result of learning in advance, the pattern recognition rate is increased, the pattern recognition time is shortened, and the neural network operation unit Lighten the load on.
【0015】さらに、前処理部は座標演算部が抽出した
認識対象パターンの特徴を規格化し特異点除去を行い、
さらにパターン認識時間を短縮する。Further, the preprocessing unit standardizes the features of the recognition target pattern extracted by the coordinate calculation unit and removes singular points,
Furthermore, the pattern recognition time is shortened.
【0016】さらに、記憶部に記憶した認識対象パター
ンの特徴を示すデータ数を一定に保ち、さらにパターン
認識率を高める。Further, the number of data indicating the features of the recognition target pattern stored in the storage unit is kept constant, and the pattern recognition rate is further increased.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】この発明のペン型入力装置は、コ
ンピュータ装置等に文字、記号及び図形等を入力するも
のある。この発明のペン型入力装置は、ペン軸をZs軸
としたペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸方
向,Ys軸方向及びZs軸方向の無筆記状態での加速度
を検出し、検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)
の各軸方向の加速度からペン軸の回転角の初期値を求め
る。また、ペン型入力装置は筆記中におけるペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)のXs軸周り,Ys軸周り及び
Zs軸周りの回転角速度を検出し、ペン軸の回転角の変
化を検出する。これにより、筆記時におけるペン軸の回
転角を求め、ペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)におけ
る加速度を基に重力加速度方向をZg軸にした重力座標
系(Xg,Yg,Zg)における加速度を算出する。ペ
ン型入力装置は、上記、重力座標系(Xg,Yg,Z
g)における加速度を基にニューラルネットワーク演算
をして入力パターンを認識して入力パターン認識精度を
高めると同時に認識時間の短縮を図る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The pen type input device of the present invention is for inputting characters, symbols, figures, etc. to a computer device or the like. The pen-type input device of the present invention detects accelerations in the unwritten state in the Xs-axis direction, the Ys-axis direction, and the Zs-axis direction of the pen-axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) with the pen axis as the Zs axis, Detected pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs)
The initial value of the rotation angle of the pen axis is obtained from the acceleration in each axis direction of. Further, the pen-type input device detects rotational angular velocities around the Xs axis, the Ys axis, and the Zs axis of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) during writing to detect changes in the rotational angle of the pen axis. . By this, the rotation angle of the pen axis at the time of writing is obtained, and the acceleration in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) in which the direction of gravity acceleration is the Zg axis is based on the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs). To calculate. The pen-type input device uses the gravity coordinate system (Xg, Yg, Z
Neural network calculation is performed on the basis of the acceleration in g) to recognize the input pattern to improve the recognition accuracy of the input pattern and at the same time to shorten the recognition time.
【0018】ペン型入力装置は、3個の加速度センサと
3個のジャイロと座標演算部とニューラルネットワーク
演算部と後処理部を有する。3個の加速度センサはそれ
ぞれペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸方向,
Ys軸方向及びZs軸方向の加速度を検出する。3個の
ジャイロはそれぞれXs軸周り,Ys軸周り及びZs軸
周りの回転角速度を検出する。演算部は初期回転角演算
部と回転角変化演算部と筆記中回転角演算部と座標変換
演算部と移動量演算部を備える。初期回転角演算部は無
筆記状態で3個の加速度センサが検出したペン軸座標系
(Xs,Ys,Zs)の加速度を基にペン軸の回転角の
初期値を演算する。回転角変化演算部は筆記状態で3個
のジャイロが検出した角速度を基にペン軸の回転角の変
化を演算する。筆記中回転角演算部は初期回転角演算部
が演算したペン軸の回転角の初期値と回転角変化演算部
が演算したペン軸の回転角の変化を基に、筆記中のペン
軸の回転角を求める。座標変換演算部は筆記中回転角演
算部が検出した筆記中のペン軸の回転角と加速度センサ
が検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度
を基に重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を算出
する。移動量演算部は座標変換演算部が変換した加速度
を基にペン先部の重力座標系(Xg,Yg,Zg)での
移動方向及び移動距離を算出する。The pen-type input device has three acceleration sensors, three gyros, a coordinate calculation section, a neural network calculation section, and a post-processing section. The three acceleration sensors are respectively in the Xs axis direction of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs),
The accelerations in the Ys axis direction and the Zs axis direction are detected. The three gyros detect rotational angular velocities around the Xs axis, the Ys axis, and the Zs axis, respectively. The calculation unit includes an initial rotation angle calculation unit, a rotation angle change calculation unit, a writing rotation angle calculation unit, a coordinate conversion calculation unit, and a movement amount calculation unit. The initial rotation angle calculation unit calculates the initial value of the rotation angle of the pen axis based on the acceleration of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected by the three acceleration sensors in the unwritten state. The rotation angle change calculation unit calculates the change in the rotation angle of the pen shaft based on the angular velocities detected by the three gyros in the writing state. The rotation angle calculator during writing is based on the initial value of the rotation angle of the pen shaft calculated by the initial rotation angle calculation unit and the change in the rotation angle of the pen shaft calculated by the rotation angle change calculation unit. Find the corner. The coordinate conversion calculation unit is based on the rotation angle of the pen axis during writing detected by the rotation angle calculation unit during writing and the acceleration of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected by the acceleration sensor based on the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) acceleration is calculated. The movement amount calculation unit calculates the movement direction and the movement distance of the pen tip in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) based on the acceleration converted by the coordinate conversion calculation unit.
【0019】ニューラルネットワーク演算部は座標演算
部が算出したペン先部の移動方向及び移動量を基に認識
対象パターンの特徴を抽出し、抽出した認識対象パター
ンの特徴と予め学習した結果を基に入力パターンの中間
認識結果を算出する。ここで、ニューラルネットワーク
演算部は協調、競合作用及び自己組織化能力に基づいて
入力信号をいくつかの特徴に分析すると共に、それらを
統合するニューラルネットワークによって構成したもの
である。例えばニューラルネットワーク演算部は予め認
識させたい情報を実際に入力し、そのデータをサンプリ
ングしこれらのデータを入力層に入力し、出力層に分類
したいパターン数分のニューロンを用意し、各パターン
とニューロンを対応させておく。ある情報を入力したと
きそれに対応するニューロンの出力が「1」となり、そ
れ以外のニューロンの出力が「0」となるように、例え
ば逆伝搬法(バックプロパゲーション法)等で学習して
おく。ニューラルネットワーク演算部はこのようにして
得られた結合係数と同じ結合係数でニューラルネットワ
ーク演算を行なう。後処理部はニューラルネットワーク
演算部の入力パターンの中間認識結果を基にニューロン
出力が最も大きいものを選択し入力パターンを判定し
て、パターン認識率を高めると同時にパターン認識時間
を短縮する。The neural network operation unit extracts the feature of the recognition target pattern based on the moving direction and the movement amount of the pen tip calculated by the coordinate operation unit, and based on the extracted feature of the recognition target pattern and the result of learning in advance. The intermediate recognition result of the input pattern is calculated. Here, the neural network operation unit is configured by a neural network that analyzes the input signal into some features based on cooperation, competitive action, and self-organizing ability and integrates them. For example, the neural network operation unit actually inputs information to be recognized in advance, samples the data, inputs these data to the input layer, prepares neurons for the number of patterns to be classified in the output layer, and prepares each pattern and the neuron. Correspond. For example, the back propagation method (back propagation method) is learned so that when a certain information is input, the output of the corresponding neuron becomes “1” and the output of the other neurons becomes “0”. The neural network operation unit performs the neural network operation with the same coupling coefficient as the coupling coefficient thus obtained. The post-processing unit selects the one having the largest neuron output based on the intermediate recognition result of the input pattern of the neural network operation unit and judges the input pattern, thereby increasing the pattern recognition rate and simultaneously shortening the pattern recognition time.
【0020】なお、座標演算部からの出力は時系列であ
るので、上記ニューラルネットワーク演算部の構成はリ
カレント型にする必要がある。これに対して、座標演算
部の演算結果を一旦記憶部に記憶し、ニューラルネット
ワーク演算部は記憶部に記憶した座標演算部の演算結果
を用いてニューラルネットワーク演算を行なうようにし
ても良い。これにより、ニューラルネットワークの構成
を階層型にすることができる。Since the output from the coordinate calculation unit is a time series, the neural network calculation unit must be of recurrent type. On the other hand, the calculation result of the coordinate calculation unit may be temporarily stored in the storage unit, and the neural network calculation unit may perform the neural network calculation using the calculation result of the coordinate calculation unit stored in the storage unit. Thereby, the structure of the neural network can be made hierarchical.
【0021】また、前処理部で座標演算部が抽出した認
識対象パターンの特徴を示すデータをニューラルネット
ワーク演算に適したデータに予め加工して、ニューラル
ネットワーク演算部でのパターン認識率を高めるように
しても良い。前処理部は、例えばスケーリング、2値化
等又はこれらの組み合わせにより認識対象パターンの特
徴を示すデータを規格化し、又、明らかに異常なデータ
を入力したときにこのデータを除去する。Further, the data showing the characteristics of the recognition target pattern extracted by the coordinate processing unit in the pre-processing unit is pre-processed into data suitable for the neural network calculation so as to increase the pattern recognition rate in the neural network calculation unit. May be. The preprocessing unit standardizes the data indicating the characteristics of the recognition target pattern by, for example, scaling, binarization, or a combination thereof, and removes the data when apparently abnormal data is input.
【0022】さらに、一般にペン型入力装置に移動速度
は一定ではなくペン型入力装置の移動速度に応じて座標
演算部の演算結果のデータ数が変動する。このデータ数
があまり多いとニューラルネットワーク演算部の演算速
度が遅くなり、データ数があまり少ないとパターン認識
率が低下する場合がある。そこで、データ加工部を備
え、データ加工部で実際のデータ数が少ないときにはデ
ータを補間し、データ数が多いときにはデータを間引き
して記憶部に記憶した座標演算部の演算結果のデータ数
を一定に保つようにしても良い。Further, generally, the moving speed of the pen-type input device is not constant, and the number of data of the calculation result of the coordinate calculating part varies according to the moving speed of the pen-type input device. If the number of data is too large, the operation speed of the neural network operation unit becomes slow, and if the number of data is too small, the pattern recognition rate may decrease. Therefore, a data processing unit is provided, and when the actual number of data in the data processing unit is small, the data is interpolated, and when the number of data is large, the data is thinned and the number of data of the calculation result of the coordinate calculation unit stored in the storage unit is kept constant. You may keep it.
【0023】[0023]
【実施例】図1はこの発明の一実施例のペン型入力装置
の構成図である。図に示すように、ペン型入力装置1は
加速度センサ2a,2b,2c、ジャイロ3a,3b,
3c、座標演算部4、記憶部5、ニューラルネットワー
ク演算部6、後処理部7及び電源部8を有する。加速度
センサ2a,2b,2cは、それぞれペン軸9をZs軸
とした場合のZs軸と直交するXs軸方向,Ys軸方向
及びZs軸方向に向けて設けられ、ペン先部10におけ
るXs軸方向,Ys軸方向及びZs軸方向の加速度を検
出する。加速度センサ2a,2b,2cは、ピエゾ抵抗
方式のものでも、圧電方式のものでも、静電容量方式の
ものでも良い。ジャイロ3a,3b,3cはそれぞれX
s軸周り,Ys軸周り及びZs軸周りの角速度を検出す
る。以下の説明では、特に断わらない限りペン軸9をZ
s軸とした座標系をペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)
といい、ペン軸9と直交する2軸をXs軸及びYs軸と
して説明する。また、重力加速度方向に伸びる軸をZg
軸とする座標系を重力座標系(Xg,Yg,Zg)とい
い、Zg軸と直交する2軸をXg軸及びYg軸という。FIG. 1 is a block diagram of a pen-type input device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the pen type input device 1 includes acceleration sensors 2a, 2b, 2c, gyros 3a, 3b,
3 c, a coordinate calculation unit 4, a storage unit 5, a neural network calculation unit 6, a post-processing unit 7, and a power supply unit 8. The acceleration sensors 2a, 2b, 2c are provided in the Xs-axis direction, the Ys-axis direction, and the Zs-axis direction that are orthogonal to the Zs-axis when the pen axis 9 is the Zs-axis. , Ys axis direction and Zs axis direction acceleration are detected. The acceleration sensors 2a, 2b, 2c may be of a piezo resistance type, a piezoelectric type, or a capacitance type. Gyro 3a, 3b, 3c is X
The angular velocities around the s axis, the Ys axis, and the Zs axis are detected. In the following description, the pen shaft 9 is set to Z unless otherwise specified.
The coordinate system with the s axis is the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs)
The two axes orthogonal to the pen axis 9 will be described as the Xs axis and the Ys axis. The axis extending in the direction of gravitational acceleration is Zg
A coordinate system having axes is called a gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg), and two axes orthogonal to the Zg axis are called Xg axis and Yg axis.
【0024】座標演算部4は、図2に示すようにA/D
変換器41a〜41f、ローパスフィルタ42a〜42
f、ハイパスフィルタ43、初期回転角演算部44、回
転角変化演算部45、筆記中回転角演算部46、座標変
換演算部47及び移動量演算部48を備える。A/D変
換器41a〜41fは、それぞれ加速度センサ2a,2
b,2c及びジャイロ3a,3b,3cからのアナログ
信号をデジタル信号に変換する。ローパスフィルタ42
a〜42fはペン先部8と筆記面との摩擦力により生じ
る加速度センサ2a,2b,2c及びジャイロ3a,3
b,3cからの信号の高周波成分を遮断する。ハイパス
フィルタ43は、例えば10Hzで加速度センサ2a,2
b,2c及びジャイロ3a,3b,3cからの信号の摩
擦力による高周波数成分を抽出する。As shown in FIG. 2, the coordinate calculation section 4 uses an A / D
Converters 41a to 41f, low pass filters 42a to 42
f, a high-pass filter 43, an initial rotation angle calculation unit 44, a rotation angle change calculation unit 45, a writing rotation angle calculation unit 46, a coordinate conversion calculation unit 47, and a movement amount calculation unit 48. The A / D converters 41a to 41f are the acceleration sensors 2a and 2f, respectively.
The analog signals from b, 2c and gyros 3a, 3b, 3c are converted into digital signals. Low pass filter 42
a to 42f are acceleration sensors 2a, 2b, 2c and gyros 3a, 3 generated by the frictional force between the pen tip portion 8 and the writing surface.
The high frequency components of the signals from b and 3c are cut off. The high-pass filter 43 uses, for example, 10 Hz acceleration sensors 2a, 2
The high frequency components due to the frictional force of the signals from b, 2c and gyros 3a, 3b, 3c are extracted.
【0025】初期回転角演算部44は無筆記状態で3個
の加速度センサ2a,2b,2cが検出したペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)での加速度を基にペン軸9の回
転角の初期値θ0,φ0及びΨ0を演算する。回転角変化
演算部45は筆記状態で3個のジャイロ3a,3b,3
cが検出した回転角速度P,Q,Rを基にペン軸9の回
転角の変化Δθ,Δφ及びΔΨを演算する。筆記中回転
角演算部46は初期回転角演算部44が演算したペン軸
9の回転角の初期値θ0,φ0及びΨ0と回転角変化演算
部45が演算したペン軸9の回転角の変化Δθ,Δφ及
びΔΨを基に、筆記中のペン軸9の回転角θ,φ及びΨ
を求める。ここで、筆記中回転角演算部46はΨ0をゼ
ロとして回転角の変化Δθ,Δφ及びΔΨを算出する。
座標変換演算部47は筆記中回転角演算部46が検出し
た筆記中のペン軸9の回転角θ,φ及びΨと加速度セン
サ2a,2b,2cが検出したペン軸座標系(Xs,Y
s,Zs)による加速度を基に重力座標系(Xg,Y
g,Zg)による加速度を算出する。移動量演算部48
は座標変換演算部47が算出した重力座標系(Xg,Y
g,Zg)による加速度を基にペン先部10の筆記面上
の移動方向及び移動距離を算出する。The initial rotation angle calculation unit 44 detects the rotation angle of the pen shaft 9 based on the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected by the three acceleration sensors 2a, 2b, 2c in the unwritten state. The initial values θ0, φ0 and Ψ0 of are calculated. The rotation angle change calculation unit 45 includes three gyros 3a, 3b, 3 in the writing state.
Based on the rotational angular velocities P, Q and R detected by c, the changes Δθ, Δφ and ΔΨ in the rotational angle of the pen shaft 9 are calculated. The rotation angle calculation unit 46 during writing writes the initial values θ0, φ0 and Ψ0 of the rotation angle of the pen shaft 9 calculated by the initial rotation angle calculation unit 44 and the change Δθ of the rotation angle of the pen shaft 9 calculated by the rotation angle change calculation unit 45. , Δφ and ΔΨ based on the rotation angles θ, φ and Ψ of the pen shaft 9 during writing.
Ask for. Here, the during-writing rotation angle calculation unit 46 calculates the changes Δθ, Δφ, and ΔΨ of the rotation angles with Ψ0 set to zero.
The coordinate conversion calculation unit 47 detects the rotation angles θ, φ and Ψ of the pen shaft 9 during writing detected by the rotation angle calculation unit during writing and the pen axis coordinate system (Xs, Y) detected by the acceleration sensors 2a, 2b, 2c.
Gravity coordinate system (Xg, Y
g, Zg) to calculate the acceleration. Movement amount calculation unit 48
Is the gravity coordinate system (Xg, Y calculated by the coordinate conversion calculation unit 47.
The moving direction and the moving distance of the pen tip 10 on the writing surface are calculated based on the acceleration of g, Zg).
【0026】ここで、上記回転角の算出について説明す
る。重力座標系からペン軸座標系への変換は、次式によ
り行うことができる。Here, the calculation of the rotation angle will be described. The conversion from the gravity coordinate system to the pen axis coordinate system can be performed by the following equation.
【0027】[0027]
【数1】 [Equation 1]
【0028】この式をペン軸座標系(Xs,Ys,Z
s)から重力座標系(Xg,Yg,Zg)への変換式に
変形すると、次に示すようになる。This equation is converted into the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Z
The transformation formula from s) to the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) is as follows.
【0029】[0029]
【数2】 [Equation 2]
【0030】上記式を一次的な近似式で近似して加速度
ベクトルの変換式とする。ここで、Axs,Ays及びAzs
はペン軸座標系における加速度センサ2a,2b,2c
が検出した加速度ベクトルであり、Axg,Ayg,Azgは
重力座標系における加速度ベクトルである。The above equation is approximated by a linear approximation equation to form a conversion equation for the acceleration vector. Where Axs, Ays and Azs
Are acceleration sensors 2a, 2b, 2c in the pen axis coordinate system.
Is an acceleration vector detected by Axg, Ayg, and Azg are acceleration vectors in the gravity coordinate system.
【0031】[0031]
【数3】 (Equation 3)
【0032】上記一次的な近似式に加速度ベクトルAx
s,Ays,Azs及び回転角θ,φ,Ψを代入すると筆記
面上での加速度ベクトルAxg,Ayg,Azgが求まる。The acceleration vector Ax
By substituting s, Ays, Azs and rotation angles θ, φ, Ψ, acceleration vectors Axg, Ayg, Azg on the writing surface can be obtained.
【0033】一方、静止状態の加速度は次式で表わすこ
とができる。On the other hand, the acceleration in the stationary state can be expressed by the following equation.
【0034】[0034]
【数4】 (Equation 4)
【0035】これを代入して、加速度センサ2a,2
b,2cで検出する加速度を次式で表わすことができ
る。Substituting this, the acceleration sensors 2a, 2a
The acceleration detected by b and 2c can be expressed by the following equation.
【0036】[0036]
【数5】 (Equation 5)
【0037】このように、静止状態のペン軸9の重力座
標系(Xg,Yg,Zg)における回転角θ0,φ0,Ψ
0を求めることができる。Thus, the rotation angles θ 0, φ 0, Ψ of the pen shaft 9 in the stationary state in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg).
You can ask for 0.
【0038】ここで、静止状態の回転角θ0,φ0に対し
て3本の方程式を立てることができるので、重力加速度
gについても未知数として取り扱うことができ、gの値
を定義しなくとも静止状態の回転角θ0,φ0の絶対値を
算出することができる。Since three equations can be established for the rotation angles θ0 and φ0 in the stationary state, the gravitational acceleration g can also be treated as an unknown number, and the stationary state can be obtained without defining the value of g. The absolute values of the rotation angles θ0 and φ0 of can be calculated.
【0039】ペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の各軸
Xs,Ys,Zsの回転角速度をP,Q,Rとすると、
回転角速度P,Q,Rと回転角変化ΔΨ,Δθ,Δφの
関係は次の式で求めることができる。When the rotational angular velocities of the axes Xs, Ys, Zs of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) are P, Q, R,
The relationship between the rotational angular velocities P, Q, R and the rotational angle changes ΔΨ, Δθ, Δφ can be obtained by the following formula.
【0040】[0040]
【数6】 (Equation 6)
【0041】ニューラルネットワーク演算部6は座標演
算部4が算出したペン先部10の移動方向及び移動量を
基に入力した認識対象パターンの特徴を抽出し、抽出し
た認識対象パターンの特徴と予め学習した結果を基に入
力パターンの中間認識結果を算出する。ここで、ニュー
ラルネットワーク演算部6は、図3に示すように協調、
競合作用及び自己組織化能力に基づいて入力信号をいく
つかの特徴に分析すると共に、それらを統合するリカレ
ント型のニューラルネットワークによって構成したもの
である。例えばニューラルネットワーク演算部6は予め
認識させたい情報を実際に入力し、そのデータをサンプ
リングしこれらのデータを入力層61に入力し、出力層
62に分類したいパターン数分のニューロンを用意し、
各パターンとニューロンを対応させておく。ある情報を
入力したときそれに対応するニューロンの出力が「1」
となり、それ以外のニューロンの出力が「0」となるよ
うに、例えば逆伝搬法(バックプロパゲーション法)等
で学習させておく。ニューラルネットワーク演算部6は
このようにして得られた結合係数と同じ結合係数でニュ
ーラルネットワーク演算を行なう。後処理部7はニュー
ラルネットワーク演算部6の入力パターンの中間認識結
果を基に最もニューロンが大きいものを選択し入力パタ
ーンを判定する。The neural network operation unit 6 extracts the feature of the recognition target pattern input based on the moving direction and the movement amount of the pen tip unit 10 calculated by the coordinate operation unit 4, and learns in advance with the extracted feature of the recognition target pattern. The intermediate recognition result of the input pattern is calculated based on the result. Here, the neural network operation unit 6 cooperates as shown in FIG.
It is constructed by a recurrent neural network that analyzes the input signal into some features based on the competitive action and self-organizing ability and integrates them. For example, the neural network operation unit 6 actually inputs information to be recognized in advance, samples the data, inputs these data to the input layer 61, and prepares in the output layer 62 neurons for the number of patterns to be classified,
Each pattern is associated with a neuron. When certain information is input, the output of the corresponding neuron is "1"
Then, the back propagation method (back propagation method) or the like is used for learning so that the outputs of the other neurons become “0”. The neural network operation unit 6 performs the neural network operation with the same coupling coefficient as the coupling coefficient thus obtained. The post-processing unit 7 selects the one having the largest neuron based on the intermediate recognition result of the input pattern of the neural network operation unit 6 and determines the input pattern.
【0042】上記構成のペン型入力装置1の動作を、図
4のフローチャートを参照して説明する。The operation of the pen type input device 1 having the above structure will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0043】加速度センサ2a,2b,2cはそれぞれ
Xs方向,Ys方向,Zs方向の加速度を検出する。ハ
イパスフィルタ43はA/D変換器41a〜41fを介
して入力した加速度センサ2a,2b,2c及びジャイ
ロ3a,3b,3cからの信号の、例えば10Hzを境に高
周波成分を抽出して、いずれかの信号が高周波成分を含
む場合に、その高周波成分の信号を出力することによ
り、筆記中であるか否かを示す信号を出力する。このよ
うに、ペン先部10と筆記面との摩擦力により生じる高
周波信号を検出して筆記中か否かを判断するので、容易
かつ正確に筆記中であるか否かを検出できる。The acceleration sensors 2a, 2b and 2c detect accelerations in the Xs direction, the Ys direction and the Zs direction, respectively. The high-pass filter 43 extracts a high-frequency component from the signals from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c input via the A / D converters 41a-41f, for example, at 10 Hz as a boundary, and extracts one of them. When the signal of 1 includes a high frequency component, the signal of the high frequency component is output to output a signal indicating whether or not writing is in progress. In this way, since the high frequency signal generated by the frictional force between the pen tip portion 10 and the writing surface is detected to determine whether or not the writing is being performed, it is possible to easily and accurately detect whether or not the writing is being performed.
【0044】初期回転角演算部44はハイパスフィルタ
43から筆記中を示す信号を受けていないときに、Xs
軸に対する加速度センサ2a、Ys軸に対する加速度セ
ンサ2b及びZs軸に対する加速度センサ2cからの信
号を入力し、ペン軸10の回転角の初期値θ0,φ0及び
Ψ0を算出する(ステップS1)。When the initial rotation angle calculation unit 44 does not receive a signal indicating that writing is in progress from the high-pass filter 43, Xs
Signals from the acceleration sensor 2a for the axis, the acceleration sensor 2b for the Ys axis, and the acceleration sensor 2c for the Zs axis are input to calculate initial values θ0, φ0, and Ψ0 of the rotation angle of the pen shaft 10 (step S1).
【0045】回転角変化演算部45はハイパスフィルタ
43から筆記中であることを示す信号を受けると(ステ
ップS2)、3個のジャイロ3a,3b,3cが検出し
た回転角速度P,Q,Rを基にペン軸9の回転角の変化
Δθ,Δφ及びΔΨを演算する(ステップS3)。When the rotation angle change calculation unit 45 receives a signal indicating that writing is in progress from the high-pass filter 43 (step S2), the rotation angle velocities P, Q, R detected by the three gyros 3a, 3b, 3c are detected. Based on this, changes Δθ, Δφ and ΔΨ in the rotation angle of the pen shaft 9 are calculated (step S3).
【0046】筆記中回転角演算部46は、上記のように
初期回転角演算部44が演算したペン軸9の回転角の初
期値θ0,φ0,Ψ0と回転角変化演算部45が演算した
ペン軸9の回転角の変化Δθ,Δφ,ΔΨを基に、φ=
φ0+Σ(Δφ)dt,θ=θ0+Σ(Δθ)dt,Ψ=Ψ0
+Σ(ΔΨ)dtを計算して筆記中のペン軸の回転角θ,
φ,Ψを求める(ステップS4)。座標変換演算部47
は筆記中回転角演算部46が検出した筆記中の回転角と
加速度センサ2a,2b,2cが検出したペン軸座標系
(Xs,Ys,Zs)の加速度Axs,Ays,Azsを基に
重力座標系(Xg,Yg,Zg)による加速度Axg,A
yg,Azgを算出する(ステップS5)。なお、ペン軸座
標系(Xs,Ys,Zs)の加速度Axs,Ays,Azsを
基に重力座標系(Xg,Yg,Zg)による加速度Ax
g,Ayg,Azgを算出するには既に説明した変換式を用
いる。移動量演算部48は座標変換演算部47が変換し
たペン先部10の加速度を基にペン先部10の移動方向
及び移動距離を算出する(ステップS6)。The in-writing rotation angle calculation unit 46 calculates the initial values θ0, φ0, Ψ0 of the rotation angle of the pen shaft 9 calculated by the initial rotation angle calculation unit 44 and the pen calculated by the rotation angle change calculation unit 45 as described above. Based on the changes Δθ, Δφ, ΔΨ in the rotation angle of the shaft 9, φ =
φ0 + Σ (Δφ) dt, θ = θ0 + Σ (Δθ) dt, Ψ = Ψ0
+ Σ (ΔΨ) dt is calculated and the rotation angle θ of the pen axis during writing,
φ and Ψ are obtained (step S4). Coordinate conversion calculation unit 47
Is the gravity coordinate based on the rotation angle during writing detected by the rotation angle during writing unit 46 and the acceleration Axs, Ays, Azs of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected by the acceleration sensors 2a, 2b, 2c. Acceleration Axg, A by the system (Xg, Yg, Zg)
yg and Azg are calculated (step S5). The acceleration Ax based on the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) based on the accelerations Axs, Ays, and Azs in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs).
To calculate g, Ayg, and Azg, the conversion formula already described is used. The movement amount calculation unit 48 calculates the movement direction and movement distance of the pen tip unit 10 based on the acceleration of the pen tip unit 10 converted by the coordinate conversion calculation unit 47 (step S6).
【0047】ニューラルネットワーク演算部6は座標演
算部4が算出したペン先部10の移動方向及び移動量を
基に認識対象パターンの特徴を抽出し、抽出した認識対
象パターンの特徴を基に入力パターンの中間認識結果を
算出する(ステップS7)。後処理部7はニューラルネ
ットワーク演算部6の入力パターン中間認識結果を入力
して、入力パターンを判定する(ステップS8)。これ
により、文字、図形及びその構成要素を入力することが
できると共に、正確且つ迅速に入力パターンを認識する
ことができる。ここで、文字の構成要素の入力があった
場合の文字の認識には、例えばパターンマッチング等の
方法を用いる。The neural network operation unit 6 extracts the features of the recognition target pattern based on the movement direction and the movement amount of the pen tip unit 10 calculated by the coordinate operation unit 4, and the input pattern based on the extracted features of the recognition target pattern. The intermediate recognition result of is calculated (step S7). The post-processing unit 7 inputs the input pattern intermediate recognition result of the neural network operation unit 6 and determines the input pattern (step S8). As a result, it is possible to input characters, figures, and their constituent elements, and to recognize the input pattern accurately and quickly. Here, for example, a method such as pattern matching is used for recognizing a character when a character component is input.
【0048】ペン型入力装置1は上記動作(ステップS
3〜S8)をハイパスフィルタ43が筆記中であること
を示す信号を出力する間繰り返し、図形等を入力する
(ステップS9)。このように、ペン型入力装置1の重
力座標系(Xg,Yg,Zg)における傾斜による影響
を無くすことにより、正確に図形等を入力することがで
きる。The pen type input device 1 operates as described above (step S
3 to S8) are repeated while the high-pass filter 43 outputs a signal indicating that writing is in progress, and a figure or the like is input (step S9). As described above, by eliminating the influence of the tilt of the pen-type input device 1 in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg), it is possible to accurately input a figure or the like.
【0049】なお、上記実施例においては座標演算部4
の演算結果を直接ニューラルネットワーク演算部6に入
力したので、ニューラルネットワーク演算部6をリカレ
ント型のニューラルネットワークで構成したが、図5に
示すように座標演算部4の演算結果を一旦記憶部5に記
憶して、記憶部5に記憶した座標演算部4の演算結果を
ニューラルネットワーク演算部6に入力するようにして
も良い。これにより、ニューラルネットワーク演算部6
を階層型のニューラルネットワークで構成することがで
きる。また、座標演算部4の演算結果を一旦記憶部5に
記憶することにより、多くの時系列データを要する入力
パターンの認識をできるようになる。In the above embodiment, the coordinate calculation unit 4
Since the calculation result of is directly input to the neural network calculation unit 6, the neural network calculation unit 6 is composed of a recurrent type neural network, but the calculation result of the coordinate calculation unit 4 is temporarily stored in the storage unit 5 as shown in FIG. The calculation result of the coordinate calculation unit 4 stored in the storage unit 5 may be input to the neural network calculation unit 6. As a result, the neural network operation unit 6
Can be composed of a hierarchical neural network. Further, by temporarily storing the calculation result of the coordinate calculation unit 4 in the storage unit 5, it becomes possible to recognize an input pattern that requires a lot of time series data.
【0050】さらに、図6に示すように座標演算部4の
演算結果を規格化し特異点除去を行う前処理部11を有
しても良い。前処理部11は、例えばスケーリング、2
値化等又はこれらの組み合わせにより座標演算部4の演
算結果を規格化し、又、明らかに異常なデータを入力し
たときにこのデータを除去する。このように、座標演算
部4の演算結果をニューラルネットワーク演算に適した
データに予め加工することにより、ニューラルネットワ
ーク演算部6でのパターン認識率を高めることができ
る。Further, as shown in FIG. 6, a preprocessing section 11 for standardizing the calculation result of the coordinate calculation section 4 and removing the singular point may be provided. The pre-processing unit 11 uses scaling, 2
The calculation result of the coordinate calculation unit 4 is standardized by digitization or a combination thereof, and when apparently abnormal data is input, this data is removed. In this way, the pattern recognition rate in the neural network operation unit 6 can be increased by processing the operation result of the coordinate operation unit 4 into data suitable for the neural network operation in advance.
【0051】さらに、図7に示すように記憶部5に記憶
した座標演算部4の演算結果のデータ数を一定に保つデ
ータ加工部12を有するようにしても良い。一般にペン
型入力装置1に移動速度は一定ではなくペン型入力装置
1の移動速度に応じて座標演算部4の演算結果のデータ
数が変動する。このデータ数があまり多いとニューラル
ネットワーク演算部6の演算速度が遅くなり、データ数
があまり少ないとパターン認識率が低下する場合があ
る。そこで、データ加工部12で実際のデータ数が少な
いときにはデータを補間し、データ数が多いときにはデ
ータを間引きすることにより、ニューラルネットワーク
演算部6のパターン認識率を向上できる。ここで、デー
タの補間には、例えば多項式近似による内挿処理を行
い、データの間引きには均等に間引く方法を用いる。Further, as shown in FIG. 7, a data processing unit 12 may be provided to keep the number of data of the calculation result of the coordinate calculation unit 4 stored in the storage unit 5 constant. Generally, the movement speed of the pen-type input device 1 is not constant, and the number of data of the calculation result of the coordinate calculation unit 4 changes according to the movement speed of the pen-type input device 1. When the number of data is too large, the operation speed of the neural network operation unit 6 becomes slow, and when the number of data is too small, the pattern recognition rate may decrease. Therefore, the pattern recognition rate of the neural network calculation unit 6 can be improved by interpolating the data when the actual data number is small in the data processing unit 12 and thinning out the data when the actual data number is large. Here, for the data interpolation, for example, interpolation processing by polynomial approximation is performed, and for the data thinning, a method of evenly thinning is used.
【0052】さらに、加速度センサ2a,2b,2cの
取り付け位置がペン先部10と離れていると、回転によ
り実際の加速度と検出した加速度に誤差が生じる場合も
あるので、加速度の座標変換時にこの誤差を補正するよ
うにしても良い。Further, if the mounting positions of the acceleration sensors 2a, 2b, 2c are apart from the pen tip portion 10, an error may occur between the actual acceleration and the detected acceleration due to the rotation, so this may occur during the coordinate conversion of the acceleration. The error may be corrected.
【0053】[0053]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、ペン軸
座標系における各軸方向の加速度と各軸周りの回転角速
度を基に重力座標系における加速度を算出し、算出した
重力座標系における加速度を基にペン先部の移動方向及
び移動距離を算出するので、小型の装置で筆記面上を移
動するペン先部の移動方向及び移動距離を正確に検出す
ることができる。As described above, the present invention calculates the acceleration in the gravity coordinate system based on the acceleration in each axis direction in the pen axis coordinate system and the rotational angular velocity around each axis, and calculates the acceleration in the calculated gravity coordinate system. Since the moving direction and the moving distance of the pen tip portion are calculated based on, the moving direction and the moving distance of the pen tip portion moving on the writing surface can be accurately detected by a small-sized device.
【0054】さらに、ペン先部の移動方向及び移動量を
ニューラルネットワークに入力してパターン中間認識結
果出力し、入力パターンの中間認識結果を基に最終認識
結果を出力するので、簡単な構成で迅速に入力パターン
を判断することができる。Furthermore, the movement direction and movement amount of the pen tip portion are input to the neural network to output the pattern intermediate recognition result, and the final recognition result is output based on the intermediate recognition result of the input pattern. The input pattern can be determined.
【0055】また、ペン先部の移動方向及び移動量を一
旦記憶するので、階層型のニューラルネットワークを用
いて迅速に入力パターンを判断することができる。Further, since the moving direction and moving amount of the pen tip portion are temporarily stored, the input pattern can be promptly judged by using the hierarchical neural network.
【0056】さらに、ペン先部の移動方向及び移動量を
規格化し特異点除去を行うので、ニューラルネットワー
クのパターン認識速度を高めることができる。Furthermore, since the moving direction and moving amount of the pen tip portion are standardized to remove the singular point, the pattern recognition speed of the neural network can be increased.
【0057】さらに、ペン先部の移動方向及び移動量の
データ数を一定に保つので、ニューラルネットワークの
パターン認識率を高めることができる。Further, since the number of pieces of data on the movement direction and movement amount of the pen tip portion is kept constant, the pattern recognition rate of the neural network can be increased.
【図1】この発明の実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】演算部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a calculation unit.
【図3】ニューラルネットワーク演算部の構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram of a neural network operation unit.
【図4】ペン型入力装置の動作を示すフローチャートで
ある。FIG. 4 is a flowchart showing an operation of the pen type input device.
【図5】座標演算部の演算結果を一旦記憶部に記憶する
場合の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram in a case where the calculation result of the coordinate calculation unit is temporarily stored in a storage unit.
【図6】前処理部を備える場合の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram when a pre-processing unit is provided.
【図7】データ加工部を備える場合の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram when a data processing unit is provided.
1 ペン型入力装置 2 加速度センサ 3 ジャイロ 4 座標演算部 43 ハイパスフィルタ 44 初期回転角演算部 45 回転角変化演算部 46 筆記中回転角演算部 47 座標変換演算部 48 移動量演算部 5 記憶部 6 ニューラルネットワーク演算部 7 後処理部 9 ペン軸 10 ペン先部 11 前処理部 12 データ加工部 1 Pen-Type Input Device 2 Acceleration Sensor 3 Gyro 4 Coordinate Calculation Unit 43 High-Pass Filter 44 Initial Rotation Angle Calculation Unit 45 Rotation Angle Change Calculation Unit 46 Writing Rotation Angle Calculation Unit 47 Coordinate Conversion Calculation Unit 48 Movement Distance Calculation Unit 5 Storage Unit 6 Neural network operation section 7 Post-processing section 9 Pen axis 10 Pen tip section 11 Pre-processing section 12 Data processing section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 憲彦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコ−内 (72)発明者 藤沢 悦子 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコ−内 (72)発明者 井上 隆夫 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコ−内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Norihiko Murata 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Etsuko Fujisawa 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo In stock company Rico (72) Inventor Takao Inoue 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside stock company Rico
Claims (4)
座標演算部とニューラルネットワーク演算部と後処理部
を有し、3個の加速度センサはそれぞれペン軸をZs軸
としたペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸方
向,Ys軸方向及びZs軸方向の加速度を検出し、3個
のジャイロはそれぞれXs軸周り,Ys軸周り及びZs
軸周りの回転角速度を検出し、座標演算部は初期回転角
演算部と回転角変化演算部と筆記中回転角演算部と座標
変換演算部と移動量演算部を備え、初期回転角演算部は
無筆記状態で3個の加速度センサが検出した加速度を基
にペン軸の回転角の初期値を演算し、回転角変化演算部
は筆記状態で3個のジャイロが検出した角速度の積分を
行い回転角の変化を算出し、筆記中回転角演算部は初期
回転角演算部が演算した回転角の初期値と回転角変化演
算部が算出した回転角の変化を基に筆記中のペン軸の回
転角を算出し、座標変換演算部は筆記中回転角演算部が
算出した筆記中のペン軸の回転角と加速度センサが検出
したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)による加速度を
基に重力加速度方向に伸びる軸をZg軸にした重力座標
系(Xg,Yg,Zg)におけるペン先部の加速度を算
出し、移動量演算部は座標変換演算部が算出した重力座
標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を基にペン先部の移
動方向及び移動量を算出し、ニューラルネットワーク演
算部は座標演算部が算出したペン先部の移動方向及び移
動量を基に認識対象パターンの特徴を抽出し、抽出した
認識対象パターンの特徴と予め学習した結果を基に入力
パターンの中間認識結果を算出し、後処理部はニューラ
ルネットワーク演算部による入力パターンの中間認識結
果を基に入力パターンの判定をすることを特徴とするペ
ン型入力装置。1. A pen axis coordinate system having three acceleration sensors, three gyros, a coordinate operation section, a neural network operation section, and a post-processing section, each of the three acceleration sensors having a pen axis of Zs axis. The accelerations of (Xs, Ys, Zs) in the Xs axis direction, the Ys axis direction, and the Zs axis direction are detected, and the three gyros are respectively around the Xs axis, around the Ys axis, and Zs.
The rotation angular velocity around the axis is detected, and the coordinate calculation unit includes an initial rotation angle calculation unit, a rotation angle change calculation unit, a writing rotation angle calculation unit, a coordinate conversion calculation unit, and a movement amount calculation unit. In the unwritten state, the initial value of the rotation angle of the pen axis is calculated based on the acceleration detected by the three acceleration sensors, and the rotation angle change calculation unit integrates the angular velocities detected by the three gyros in the written state and rotates. The rotation angle calculation unit during writing calculates the rotation angle of the pen shaft based on the initial value of the rotation angle calculated by the initial rotation angle calculation unit and the rotation angle change calculated by the rotation angle change calculation unit. The angle is calculated, and the coordinate conversion calculation unit calculates gravity based on the rotation angle of the pen axis during writing calculated by the rotation angle calculation unit during writing and the acceleration by the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected by the acceleration sensor. Gravity coordinate system (Xg, Yg, g), the acceleration of the pen tip is calculated, and the movement amount calculation unit calculates the movement direction and the movement amount of the pen tip based on the acceleration of the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) calculated by the coordinate conversion calculation unit. Then, the neural network operation unit extracts the feature of the recognition target pattern based on the moving direction and the movement amount of the pen tip calculated by the coordinate operation unit, and inputs based on the extracted feature of the recognition target pattern and the previously learned result. A pen-type input device characterized in that an intermediate recognition result of a pattern is calculated, and a post-processing unit judges an input pattern based on an intermediate recognition result of the input pattern by a neural network operation unit.
向及び移動量を記憶する記憶部を有し、ニューラルネッ
トワーク演算部は記憶部に記憶したペン先部の移動方向
と移動量を基に認識対象パターンの特徴を抽出し、抽出
した認識対象パターンの特徴と予め学習した結果を基に
入力パターンの中間認識結果を算出する請求項1記載の
ペン型入力装置2. A storage unit for storing the movement direction and movement amount of the pen tip portion calculated by the coordinate calculation unit, wherein the neural network calculation unit is based on the movement direction and movement amount of the pen tip unit stored in the storage unit. 2. The pen-type input device according to claim 1, wherein the features of the recognition target pattern are extracted in step S1, and the intermediate recognition result of the input pattern is calculated based on the extracted features of the recognition target pattern and the result of learning in advance.
の特徴を規格化し特異点除去を行う前処理部を有する請
求項1又は2記載のペン型入力装置。3. The pen-type input device according to claim 1, further comprising a preprocessing unit that normalizes the features of the recognition target pattern extracted by the coordinate calculation unit and removes singular points.
徴を表わすデータ数を一定に保つ請求項4記載のペン型
入力装置。4. The pen type input device according to claim 4, wherein the number of data representing the features of the recognition target pattern stored in the storage unit is kept constant.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8073049A JPH09244799A (en) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | Pen type input device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8073049A JPH09244799A (en) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | Pen type input device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09244799A true JPH09244799A (en) | 1997-09-19 |
Family
ID=13507134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8073049A Pending JPH09244799A (en) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | Pen type input device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09244799A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007074502A1 (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | C & N Inc | Mobile terminal apparatus |
JP7199607B1 (en) * | 2021-09-24 | 2023-01-05 | 株式会社ワコム | Information processing system and information processing program |
-
1996
- 1996-03-05 JP JP8073049A patent/JPH09244799A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007074502A1 (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | C & N Inc | Mobile terminal apparatus |
JP7199607B1 (en) * | 2021-09-24 | 2023-01-05 | 株式会社ワコム | Information processing system and information processing program |
WO2023047512A1 (en) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 | 株式会社ワコム | Information processing device, program, and system |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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