Zusammenfassung - Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

5 Merkmalsgewinnung
in Abbildung 5.4 zu sehen ist. Bei der stückweisen linearen Interpolation wird der Bereich
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stützstellen durch eine lineare Funktion angenähert. Es
ist sofort einsichtig, dass hierbei die Teilfunktionen in den Nahtstellen zwar stetig, aber in den
seltensten Fällen differenzierbar sind. Dies macht die lineare Interpolation zu einem schlechteren
Kandidaten als die kubische Splineinterpolation. Gleichwohl wurde die lineare Interpolation
in der Vergangenheit aufgrund ihrer einfachen und schnellen Implementierung für eine
Neuabtastung von Handschriftsignalen eingesetzt [AA96].
5.2 Gitterbasierte Richtungsmerkmale
Eine Möglichkeit, die geometrische Form handschriftlicher Daten durch eine Menge lokaler
Merkmale zu beschreiben, besteht darin, die lokale Strichrichtung mit Hilfe verschiedener
Gittermuster auszudrücken. In diesem Abschnitt werden Gitter, basierend auf Quadraten sowie
gleichseitigen Dreiecken, beschrieben. Während die erstere Variante die Adaption eines
Verfahrens aus der Literatur darstellt, handelt es sich bei der zweiten Variante um einen durch
den Autor dieser Arbeit vorgeschlagenen Merkmalstypen.
5.2.1 Quadratische Gitter
Der Merkmalstyp nach [Fre74] beruht darauf, ein Schriftbild mit einem quadratischen Gitter
zu überlagern und die Linienzüge dieses Schriftbildes dadurch zu vereinfachen, dass diese
auf die Gitterlinien abgebildet werden. Herbert Freeman beschrieb dieses Verfahren erstmals
1974. Sein Ziel war die effiziente Speicherung und Verarbeitung von Linienzeichnungen.
Dieser Vorgang soll durch Abbildung 5.5 verdeutlicht werden. Oben links in Abbildung 5.5
ist als Beispiel eine Zeichnung, bestehend aus verschiedenen komplexen Formen, zu sehen.
Rechts daneben ist dieselbe Zeichnung (ohne Schraffur) zu erkennen mit dem Unterschied,
dass die Kanten der komplexen Formen als horizontale und vertikale Liniensegmente eines
quadratischen Gitters vereinfacht beziehungsweise vergröbert und somit quantisiert wurden.
In Abbildung 5.5 unten links ist das Resultat einer ähnlichen Vereinfachung derselben komplexen
Formen, mit dem Unterschied, dass nunmehr auch diagonale Gitterkanten berücksichtigt
wurden. Unten rechts in Abbildung 5.5 ist eine Vergrößerung eines Ausschnitts der quantisierten
Zeichnung zu sehen, inklusive des quadratischen Gitters. Die einzelnen Gitterkanten,
welche die vereinfachte Zeichnung repräsentieren, sind mit ihrer jeweiligen Kodierung beschriftet
– die Kodierung selbst ist am rechten unteren Rand beschrieben. Wie zu erkennen
ist, lässt sich jede quantisierte Linienzeichnung somit als Kodewort, das heißt als Abfolge
von Kodezeichen (hier 0 bis 7) ausdrücken. Nicht berücksichtigt werden hierbei von Freeman
jedoch die Lücken zwischen zwei Linienzügen, das heißt ihre relative Position zueinander.
Diese Art der Kodierung wurde als Merkmalsextraktion unter Mitarbeit des Autors dieser
Arbeit bereits erfolgreich für on-line Handschrift- und andere Stiftsignale eingesetzt. In
[Ven05] etwa ist die Erkennung von handgeschriebenen Zeichen des lateinischen Alphabetes
mithilfe dieser Kodierung beschrieben und in [CSVV07] und [Jon05] ist ihre Verwendung in
einem Erkennungssystem für gezeichnete Bedienelemente einer grafischen Benutzeroberfläche
(GUI) erklärt. In beiden Fällen, also bei der Erkennung von Buchstaben und der Erken-
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