JPH0193873A - 文字列検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は料金収受機械のナンバープレート番号読取機構
に用いて好適な文字列検出装置ｆｆに関する。

〔従来の技術〕

水平方向にならんだ文字列を検出する手段として次のよ
うな技術が提案されている。即ち原画像をＸ方向（水平
方向）に微分し、この微分画像を適切な閾値（ｈ）で２
値化（“１″／”Ｏ″）することにより文字のエラ・ゾ
要素を検出して、各水平ラインごとに、”０”、”１″
の反転回数が多い場所、まだは所定回数”０″、”１″
が繰り返される場所を複数個選定する。その近傍におい
て、原画像を適当なレベルにより２値化し、明部または
暗部に対して文字のパターン認識を行なう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来の文字列検出手段の問題点を以下に列挙す
る。

（１）低コントラストな画像に対しては、微分画像のノ
イズレベルと文字のエツジレベルがほぼ同じになシ適切
な閾値を選定するのが困難になる。

（２）屋外等で本装置を適用する際には、環境条件が急
変したりするため閾値（ｈ）を適応的に自動決定する機
構が必要となυ、これが不十分な場合はいくつもの閾値
に対して試行する必要が生ずる。

（３）画像を微分するために高周波ノイズに対して弱く
なる。

（４）文字列候補を選定する基準の設定方式が不明確な
ため調整が困難であった。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の文字列検出装置は、微分を用いず、文字部分を
浮動閾値と統計処理により２つの２値化画像を得る手段
と、同手段により得られた２つの２値画像の相関処理に
より文字列の出現可能性の高い水平ライン座標を検出す
る手段とを有することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の動作原理を説明する。まず、本発明において重
要な浮動閾値と統計処理による２値化手法について述べ
る。

原画像ｆ（＝ｙ）のＸ方向（水平方向）の移動平均ｆ（
ｘ−ｙ）（平均長ｔｍは文字の太さの数倍程度）を求め
、原画像から引き去ることにより、高周波信号成分Δｆ
　（ｘ−ｙ）＝ｆ　（ｘ−ｙ）−Ｔ（ｘ−ｙ）を得る。

Δｆ（ｘ−ｙ）は急激に変化している波形成分で構成さ
れており、第１図に示すように、文字部の輝度が高いと
きには、Δｆ（ｚ−ｙ）は文字部でプラス（正）方向に
変位し、文字の両サイドにおいてマイナス（負）方向に
大きく変位する。また、なだらかにｆ（ｘ−ｙ）が変化
しているところではΔｆ（ｘ−ｙ）；０である。尚、第
１図に於いて、図（ａ）に示す実線は原画像、破線は移
動平均、図（ｂ）は偏差画像である。

画像中では、Δｆ（ｘ−ｙ）　”：；；　Ｏである画素
が圧倒的に多いから、適当な領域でΔｆ（χ・ｙ）のヒ
ストグラムをとれば、第２図のようになり、平均μ（；
Ｏ）の右側のすそ野にΔｆ（ｘ−ｙ）の高輝度部分が、
左側のすそ野にΔｆ（ｘ−ｙ）の低輝度部分が含まれる
。

従って、ヒストグラムに対して平均μ、分散σ２を求め
れば、 Δｆ（ｘ−ｙ））μ＋ｋａとなる（ｘ−ｙ）に対してＨ
（ｘ−ｙ）＝１Δｆ（ｘ−ｙ）〈μｍｋａとなる（＝ｙ
）に対してＬ（ｘ−ｙ）＝１により、Δｆ（ｘ−ｙ）に
対する高輝度部、低輝度部の２値画像が得られる。

Ｈ（ｘ−ｙ）、Ｌ（ｘ−ｙ）の特徴として、文字列があ
るｙ座標の１ラインに注目すれば、第３図のようにＨと
Ｌの１となる部分が互いに隣シ合せになる。従って、文
字の太さｔｏでもって、次の相関計算を行なう。

Ｇ（ｙ）−ΣＨ（ｘ−ｙ）　＊Ｌ（ｘ　＋ｔｃ＋　ｙ）
この計算を行なえば、文字列があるところではＧ（ｙ）
は極大になっている。

また２値化の際、生じたノイズ成分は無相関であるから
Ｇ（ｙ）への寄与は殆ど無視できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

図中、１は原画像六方装置、２は同装置１より得られる
原画像である。３は上記原画像を圧縮する圧縮回路、４
は同回路３より得られる圧縮画像である。５は上記圧縮
画像の高輝度部の抑制を行なうリミッタ回路であシ、リ
ミット値は外部人力６により制御される。７は上記リミ
ッタ回路５より得られる、画像の高輝度部が抑制された
圧縮画像である。８は上記圧縮画像７の水平（、）方向
移動平均を施すＸ方向の移動平均回路、９は同回路８よ
り得られる移動平均を施した低周波画像である。１０は
高輝度部が抑制された圧縮画像から低周波画像を差し引
いた高周波画像である。１１は上記高周波画像の上下限
を抑える上下限＋）　ミッタ回路、１２は同リミッタ回
路１１で上下限リミットされた画像である。１３は上記
高周波画像１２を横長の長方形に分割して、各長方形で
の輝度のヒストグラムより分散を計算し、その分散情報
を用いて高輝度偏差画像及び低輝度偏差画像の２″′ｊ
の２値画像を生成する偏差２値画像生成回路づあり、１
４は同回路１３より得られる高輝度ｑ差２値画像、１５
は低輝度偏差２値画像である。１６は上記各偏差２値画
像の相関を計算する相関計算回路、１７は同回路１６の
計算結果で得られる特定のラグ（Ｉａｇ）における相関
波形である。１８は相関波形１７の１山２をいくつかに
分割し、分割領域でのピークを発見し、文字列出現の可
能性の高い水平方向の検出座標１９を得る検出回路であ
る。

第５図は上記リミッタ回路５のリミッタ機能を示す特性
図である。

第６図は上記上下限リミッタ回路１１のリミッタ機能を
示す特性図である。

第７図は上記偏差２値画像生成回路１３のヒストグラム
生成と２値化における上下限リミッタ回路１１のリミッ
タ効果を示す図である。

第８図は上記相関計算回路１６、及び検出回路１８の相
関関数と極大値探索法を示す図である。

ここで上記第４図乃至第８図を参照して上記実施例の動
作を説明する。

画像入力装置１より原画像Ｆ（ｘ−ｙ）を入力する。

画像入力装置１の出力画像Ｆ（ｘ−ｙ）　２に対して、
圧縮回路３により原画像の圧縮を行なう。ここでは例え
ば画像Ｆ（ｘ−ｙ）の行列の奇数行列のみ（−またけ偶
数行列のみ）を取り出すことにより圧縮画像ｆ（ｘ−ｙ
）　４を生成し、画像の分解能を落さない範囲において
計算時間の短縮を図っている。上記圧縮画像ｆ（ｘ−ｙ
）に対して、リミッタ回路５において、高輝度部の抑制
を第５図に示すようなリミッタ機能により行なう。その
際外部人力６によりリミッタの上限値が変更されるが、
通常は８ビット画像ならば２５５″というように１ビク
セルが取シ得る最大輝度にセットされている。これは、
後述する偏差２値画像生成回路１３のヒストグラム作成
と２値化のところで詳述するが、同−ｙ座標近傍におい
て、高輝度の背景と低輝度の車両番号があるときに、２
値化する際に車両番号が見にくくなることを防止するた
めである。この抑制された画像７をＬｆ（ｘ−ｙ）とす
る。画像７に対して、移動平均回路８により水平方向移
動平均を施し、移動平均を施した画像ｆ（ｘ・ｙ）　９
を求める。

ｆ（ｘ−ｙ）＝−ｊ：ｎＸ　Ｌｆ（ｘ−ｙ）　　　　　
・・・（１）らは移動平均長さであり、検出したい文字
の太さの数倍程度をとる。抑制画像Ｌｆ（ｘ−ｙ）　７
と移動平均を施した画像７（ｘ−ｙ）　９との差をとシ
、高周波画像Δｆ（ｘ−ｙ）　１０を求める。

Δｆ（ｘ−ｙ）　＝　Ｌｆ（ｘ−ｙ）　−Ｆ（ｘ−ｙ）
　　　　・”（２）高周波画体Δｆ（ｘ−ｙ）は原画像
より低周波数成分Ｆ（ｘ・ｙ）を取り除いた高周波成分
で構成されている。

上記画像Δｆ（ｘ・ｙ）　Ｊ　ｏに対して、上下限リミ
ッタ回路１１において、第６図に示すような上下限ＩＪ
　ミッタ操作を行なう。これは、偏差２値画像生成回路
１３においてヒストグラムの分散を求める際の計算機の
オーバフロ一対策、および第７図に示すように、画像Δ
ｆ　（Ｘ−ｙ）の大きな偏差の頻度をリミッタにより集
約することにより、分散が大きくなり過ぎて２値化の際
にプレート番号に和尚する輝度をＯとしないためである
。リミッタ回路５における高輝度部の抑制もその効果は
第７図に示したものと同様である。

上下限リミッタ回路１１の出力画像ｕ　ｆ（ｘ−ｙ）　
１２に対して、画像領域を横方向にｍ分割し、各分割さ
れた小領域ごとにヒストグラムｈ（Ｉ）を求め、その分
散σを テ求メる。Ｐはヒストグラムｈ（Ｉ）を相似圧縮するだ
めのパラメータであり、（３）式の積和計算のオーバフ
ロ一対策として用いているＮは分割された小領域のピク
セル数である。画像ＬΔｆ（ｘ−ｙ）は低周波成分をカ
ットしているため、ｈ（Ｉ）の平均μ＝０であるから、
（３）式において（Ｉ−μ）２の代りに工２を用いてい
る。さらにｈ（Ｉ）のｙ軸に関する対称性よりＩ＝Ｏ〜
Ｉ＝Ｌ２についてのみ加算を行なっている。

（３）式で求めたσに対して、上記分割小領域ととにに
より、画像ＬΔｆ（ｘ−ｙ）に対する高輝度偏差２値画
像Ｈ（ｘ−ｙ）　Ｊ　４　、低輝度偏差２値画像Ｌ（ｘ
−ｙ）　１５を偏差２値画像生成回路１３で求める。

画像Ｈ（ｘ−ｙ）　１４と画像Ｌ（ｘ−ｙ）　１５に対
して相関計算回路１６で相関処理を行ない、その結果を
相関波形Ｇ（Ａ、ｙ）　１７とする。すなわち（５）式
によりＧ（ｔ、ｙ）を計算する。

ｃ（ｚ、ｙ）＝ΣＨ（ｘ　　ｙ）　本Ｌ（ｘ＋４ｙ）　
　　　　　・−・（ｓ）この計算で、ｔ＝ｔ０（ｔｃは
文字の太さに和尚する画素数）とすれば、波形Ｇ（ｔｃ
、　ｙ）は第８図のようになり、Ｘ軸方向に文字列があ
れば相関値が犬きくなり、極大値をとる傾向にある。し
かし必ずしも最大値をとるわけではないので、′谷”を
発見することにより、いくつかの”山”に分離し、各”
山”での最大値を見つける必要がある。

検出回路１８では、文献「判別および最小２乗法規準に
基づく自動閾値選定法」（電子通信学会論文誌’８０１
０４　Ｖｏｌ、Ｊ６３　　Ｄ　Ｊ％４　、Ｐ３４９〜３
５６　）により既に発表されている自動閾値選定法を上
記波形ｃ　（ｔｃｒ　ｙ）に適用して、最初の”谷”Ｙ
ｌを求め、次に（：Ｙｌ、ＩδＹ）（但し工δＹは画像
ｆ（ｘ−ｙ）の樅の長さ）の波形Ｇ（ｔｃ、ｙ）に対し
て、上記自動閾値選定法をさらに適用して、２番目の６
谷″Ｙ２を求める。例えば対象とする画像が垂直方向に
３つの区画に大別されることがわかっているとすれば上
記文献による自動閾値選定法を波形Ｇ（ｔｃ、ｙ）ｋ２
回適用することにより、波形Ｇ（ｔ（Ｈ＊　ｙ）を３つ
の１山″に区分けし、 ［：１．Ｙｌ］でのｃ（ｚ、、ｙ）の最大値をとるｙ座
標を　Ｙｌ＊［Ｙ１＋１．Ｙ２）でのＧ（ｚｃ、ｙ）の
最大値をとるｙ座標を　Ｙ２＊（Ｙ２＋１　、　ＩδＹ
〕でのｃ　（ｔ　ｃ　＊　ｙ　）の最大値をとるｙ座標
をＹ３＊とすれば、Ｙ　１＊、　Ｙ　２＊、　Ｙ　３＊
の水平線上に文字列がある可能性が大であυ、この情報
［Ｙ１＊ｌＹ２＊、Ｙ３＊）１９を出力する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、低コントラストな画
像に対しても検出率の高い文字列検出装置が実現され、
本発明を実用に供する意義は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は原画像、原画像の移動平均、偏差画像のＸ方向
の輝度分布を表わす図、第２図は偏差画像の代表的ヒス
トグラムを示す図、第３図は偏差画像を高輝度、低輝度
と２値化した例を示す図、第４図は本発明の一実施例を
示すブロック図、画成と２値化に於ける上下限リミッタ
回路１１のリミッタ効果を示す図、第８図は上記実施例
に於ける相関計算回路１６、及び検出回路１８の相関関
数と極太値探索法を示す図である。 ｌ・・・原画像入力装置、２・・・原画像、３・・・圧
縮回路、４・・・圧縮画像、５・・・リミッタ回路、６
・・・外部入力、７・・・圧縮画像、８・・・移動平均
回路、９・・・低周波画像、１０・・・高周波画像、１
１・・・上下限リミッタ回路、１２・・・高周波画像、
１３・・・偏差２値画像生成回路、１４・・・高輝度偏
差２値画像、１５・・・低輝度偏差２値画像、１６・・
・相関計算回路、１７・・・相関波形、１８・・・検出
回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦％戊 斗 μ−ｋｃｒ　μ十にσ 第２図 −に− 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像入力装置と、同装置より入力された画像を圧縮する
   圧縮回路と、同圧縮された画像の特定部分の輝度を抑制
   した画像を得るリミッタ回路と、同回路を経た画像の移
   動平均を施した低周波の画像を得る演算回路と、上記リ
   ミッタ回路を経た画像から上記演算回路により得られる
   低周波の画像を差引いた高周波の画像を得る演算回路と
   、同回路を経た高周波画像の特定領域内の輝度のヒスト
   グラムの分散から高輝度偏差２値画像と低輝度偏差２値
   画像とを生成する偏差２値画像生成回路と、同回路で生
   成された各偏差２値画像の相関を計算する相関計算回路
   と、同計算結果値から相関関数の極大値を複数個検出し
   文字列出現の可能性の高い座標を判定する手段とを具備
   してなることを特徴とする文字列検出装置。