HMM word graph based keyword spotting in handwritten document images

[EN] Line-level keyword spotting (KWS) is presented on the basis of frame-level word posterior probabilities. These posteriors are obtained using word graphs derived from the recogni- tion process of a full-fledged handwritten text recognizer based on hidden Markov models and N-gram language models. This approach has several advantages. First, since it uses a holistic, segmentation-free technology, it does not require any kind of word or charac- ter segmentation. Second, the use of language models allows the context of each spotted word to be taken into account, thereby considerably increasing KWS accuracy. And third, the proposed KWS scores are based on true posterior probabilities, taking into account all (or most) possible word segmentations of the input image. These scores are properly bounded and normalized. This mathematically clean formulation lends itself to smooth, threshold-based keyword queries which, in turn, permit comfortable trade-offs between search precision and recall. Experiments are carried out on several historic collections of handwritten text images, as well as a well-known data set of modern English handwrit- ten text. According to the empirical results, the proposed approach achieves KWS results comparable to those obtained with the recently-introduced "BLSTM neural networks KWS" approach and clearly outperform the popular, state-of-the-art "Filler HMM" KWS method. Overall, the results clearly support all the above-claimed advantages of the proposed ap- proach.This work has been partially supported by the Generalitat Valenciana under the Prometeo/2009/014 project grant ALMA-MATER, and through the EU projects: HIMANIS (JPICH programme, Spanish grant Ref. PCIN-2015-068) and READ (Horizon 2020 programme, grant Ref. 674943).Toselli, AH.; Vidal, E.; Romero, V.; Frinken, V. (2016). HMM word graph based keyword spotting in handwritten document images. Information Sciences. 370:497-518. https://doi.org/10.1016/j.ins.2016.07.063S49751837

Advances in Handwritten Keyword Indexing and Search Technologies

Many extensive manuscript collections are available in archives and libraries all over the world, but their textual contents remain practically inaccessible, buried under thousands of terabytes worth of high-resolution images. If perfect or sufficiently accurate text-image transcripts were available, textual content could be indexed directly for plaintext access using conventional information retrieval systems. But the results of fully automated transcriptions generally lack the level of accuracy needed for reliable text indexing and search purposes. Additionally, manual or even computer-assited transcription is entierely unsustainable when dealing with the extensive image collections typically considered for indexing. This paper explains how accurate indexing and search commands can be implemented directly on the digital images themselves without the need to explicitly resort to image transcripts. Results obtained using the proposed techniques on several relevant historical data sets are presented, clearly supporting the considerable potential of these technologies

Two Methods to Improve Confidence Scores for Lexicon-Free Word Spotting in Handwritten Text

© 2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.[EN] Two methods are presented to improve word confidence scores for Line-Level Query-by-String Lexicon-Free Keyword Spotting (KWS) in handwritten text images. The first one approaches true relevance probabilities by means of computations directly carried out on character lattices obtained from the lines images considered. The second method uses the same character lattices, but it obtains relevance scores by first computing frame-level character sequence scores which resemble the word posteriorgrams used in previous approaches for lexicon-based KWS. The first method results from a formal probabilistic derivation, which allow us to better understand and further develop the underlying ideas. The second one is less formal but, according with experiments presented in the paper, it obtains almost identical results with much lower computational cost. Moreover, in contrast with the first method, the second one allows to directly obtain accurate bounding boxes for the spotted words.This work was partially supported by the Spanish MEC under FPU grant FPU13/06281, by the Generalitat Valenciana under the Prometeo/2009/014 project grant ALMAMATER, and through the EU projects: HIMANIS (JPICH programme, Spanish grant Ref. PCIN-2015-068) and READ (Horizon-2020 programme, grant Ref. 674943).Toselli, AH.; Puigcerver, J.; Vidal, E. (2016). Two Methods to Improve Confidence Scores for Lexicon-Free Word Spotting in Handwritten Text. IEEE. https://doi.org/10.1109/ICFHR.2016.0072

Query by String word spotting based on character bi-gram indexing

In this paper we propose a segmentation-free query by string word spotting method. Both the documents and query strings are encoded using a recently proposed word representa- tion that projects images and strings into a common atribute space based on a pyramidal histogram of characters(PHOC). These attribute models are learned using linear SVMs over the Fisher Vector representation of the images along with the PHOC labels of the corresponding strings. In order to search through the whole page, document regions are indexed per character bi- gram using a similar attribute representation. On top of that, we propose an integral image representation of the document using a simplified version of the attribute model for efficient computation. Finally we introduce a re-ranking step in order to boost retrieval performance. We show state-of-the-art results for segmentation-free query by string word spotting in single-writer and multi-writer standard datasetsComment: To be published in ICDAR201

Apprentissage profond de formes manuscrites pour la reconnaissance et le repérage efficace de l'écriture dans les documents numérisés

Malgré les efforts importants de la communauté d’analyse de documents, définir une representation robuste pour les formes manuscrites demeure un défi de taille. Une telle representation ne peut pas être définie explicitement par un ensemble de règles, et doit plutôt être obtenue avec une extraction intelligente de caractéristiques de haut niveau à partir d’images de documents. Dans cette thèse, les modèles d’apprentissage profond sont investigués pour la representation automatique de formes manuscrites. Les représentations proposées par ces modèles sont utilisées pour définir un système de reconnaissance et de repérage de mots individuels dans les documents. Le choix de traiter les mots individuellement est motivé par le fait que n’importe quel texte peut être segmenté en un ensemble de mots séparés. Dans une première contribution, une représentation non supervisée profonde est proposée pour la tâche de repérage de mots manuscrits. Cette représentation se base sur l’algorithme de regroupement spherical k-means, qui est employé pour construire une hiérarchie de fonctions paramétriques encodant les images de documents. Les avantages de cette représentation sont multiples. Tout d’abord, elle est définie de manière non supervisée, ce qui évite la nécessité d’avoir des données annotées pour l’entraînement. Ensuite, elle se calcule rapidement et est de taille compacte, permettant ainsi de repérer des mots efficacement. Dans une deuxième contribution, un modèle de bout en bout est développé pour la reconnaissance de mots manuscrits. Ce modèle est composé d’un réseau de neurones convolutifs qui prend en entrée l’image d’un mot et produit en sortie une représentation du texte reconnu. Ce texte est représenté sous la forme d’un ensemble de sous-sequences bidirectionnelles de caractères formant une hiérarchie. Cette représentation se distingue des approches existantes dans la littérature et offre plusieurs avantages par rapport à celles-ci. Notamment, elle est binaire et a une taille fixe, ce qui la rend robuste à la taille du texte. Par ailleurs, elle capture la distribution des sous-séquences de caractères dans le corpus d’entraînement, et permet donc au modèle entraîné de transférer cette connaissance à de nouveaux mots contenant les memes sous-séquences. Dans une troisième et dernière contribution, un modèle de bout en bout est proposé pour résoudre simultanément les tâches de repérage et de reconnaissance. Ce modèle intègre conjointement les textes et les images de mots dans un seul espace vectoriel. Une image est projetée dans cet espace via un réseau de neurones convolutifs entraîné à détecter les différentes forms de caractères. De même, un mot est projeté dans cet espace via un réseau de neurones récurrents. Le modèle proposé est entraîné de manière à ce que l’image d’un mot et son texte soient projetés au même point. Dans l’espace vectoriel appris, les tâches de repérage et de reconnaissance peuvent être traitées efficacement comme un problème de recherche des plus proches voisins