JPH0584946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、標準パターン作成装置に関し、特
に、刻印文字の認識を正確かつ高速に行うための
標準パターンを作成する標準パターン作成装置に
関する。

従来技術 刻印文字は、耐環境性に優れ、経年変化に強
く、各種生産工程における生産制御、生産管理の
重要な情報を与える指示文字として広く用いられ
ている。特に自動車の生産工程では、車体の各部
品やエンジンなどに固有の番号を付すものとして
使用されている。

このような刻印文字の認識を行う文字認識装置
は、刻印文字部分をITVカメラ等を用いて撮像
することにより濃淡画像を得、この濃淡画像を２
値の画像パターンに変換し、その画像パターンを
予め登録した標準文字パターンと比較し（パター
ン・マツチング）、両者の一致度に基づいて文字
種の認識を行つている。

かかる標準文字パターンは、同一文字種につき
異なる条件下で得た複数個の２値の画像パターン
を累積し各画素が文字部分となる確率の高い領域
を抽出して作成されている。

発明が解決しようとする問題点 パターン・マツチングによる文字認識を行う場
合には、画像パターンにおける文字部分の線幅と
予め登録した標準文字パターンにおける文字部分
の線幅とがほぼ等しいことが前提となる。

ところが、現在広く用いられている刻印機で
は、打刻圧や打刻面に対する傾きを正確に制御す
ることが難しく、刻印文字毎に溝深さ等がばらつ
くことが多い。更に、車体番号のように文字の桁
数が多い場合には、照明に対する各文字の溝の角
度や向きが不均一となる。このため、刻印文字に
おいては、同じ文字種でも画像パターンの文字部
分の線幅は変動する。

したがつて、通常のパターン・マツチングで
は、刻印文字の認識が困難となる問題点がある。

そこで、２値の画像パターンを得るためのしき
い値を変化して最適のしきい値を選択することに
より画像パターンの文字部分の線幅を標準文字パ
ターンの文字部分の線幅に近付ける技術が提案さ
れている。このような技術としては、例えば特開
昭61−208178号公報に開示の技術や昭和60年電子
通信学会総合全国大会講演要旨集第６−153頁に
開示の技術がある。

しかし、これらの従来技術でも最適のしきい値
を得るのに多大の処理時間を要するため、迅速に
刻印文字の認識を行うことが出来ない問題点があ
る。

発明の目的 本発明は、上述のような文字認識における問題
点を解決するためになされたものであり、その目
的とするところは、文字部分の線幅が変動する文
字とりわけ刻印文字の認識を正確かつ迅速に行う
ための標準パターンを作成することが出来る標準
パターン作成装置を提供することにある。

問題を解決するための手段 本発明の標準パターン作成装置は、同一文字種
について異なる条件下で複数の２値の画像パター
ンを得る画像パターン検出手段と、同一文字種の
複数個の２値の画像パターンを累積し各画素が文
字部分となるか背景部分となるかの頻度分布を表
す累積パターンを作成する累積パターン作成手段
と、前記累積パターンから文字部分となる頻度の
高い部分を抽出して文字スケルトンパターンを作
成する文字スケルトンパターン作成手段と、前記
文字スケルトンパターンを細線化して標準文字パ
ターンを作成する標準文字パターン作成手段と、
前記標準文字パターンを上、下、左、右に所定量
だけ位置ずれさせて位置ずれ標準文字パターンを
作成する位置ずれ標準文字パターン作成手段と、
前記累積パターンから文字部分となる頻度のやや
高い部分を抽出して平均文字パターンを作成する
平均文字パターン作成手段と、前記標準文字パタ
ーンをその標準文字パターンの文字種以外の文字
種の各平均文字パターンと比較して一致度を演算
する一致度演算手段と、各一致度の値から類似文
字種を選定する類似文字種選定手段と、前記累積
パターンから背景部分となる頻度の高い部分を抽
出して背景スケルトンパターンを作成する背景ス
ケルトンパターン作成手段と、ある文字種の背景
スケルトンパターンの背景部分とその文字種の類
似文字種の各文字スケルトンパターンの文字部分
とが重なる積のパターンをその文字種のすべての
類似文字種について求め、それらの和のパターン
を背景特徴パターンとする背景特徴パターン作成
手段と、前記標準文字パターン、位置ずれ標準文
字パターンおよび背景特徴パターンを各文字種毎
に組として標準パターンメモリへ出力する標準パ
ターン作成手段とを具備してなることを構成上の
特徴とするものである。

実施例 以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に
詳しく説明する。ここに第１図は本発明の一実施
例の標準パターン作成装置を具備した文字認識装
置の構成ブロツク図、第２図は本発明の一実施例
の標準パターン作成装置の要部詳細ブロツク部、
第３図ａは文字種「２」についての細線化文字パ
ターンを作成する状態を示す説明図、第３図ｂは
文字種「２」についての背景特徴パターンの例示
図、第４図ａは文字種「７」についての第３図ａ
相当図、第４図ｂは文字種「７」についての背景
特徴パターンの例示図、第５図は第１図に示す文
字認識装置で文字の認識を行う作動のフローチヤ
ートである。尚、図に示す実施例により本発明が
限定されるものではない。

第１図において、自動車の車体の構成部品であ
るカウルパネルＡに刻印文字Ｂが打刻されてい
る。この打刻文字Ｂは、例えば英文字、英記号及
び数字よりなる11桁の文字列である。

文字認識装置１は、上記刻印文字Ｂを自動読取
りするためのもので、刻印文字Ｂを蛍光灯２で照
明し、CCDカメラ３で撮像している。刻印文字
Ｂは、文字部分が溝になつているため暗く、
CCDカメラ３では文字部分が暗く、カウルパネ
ルＡの表面部分が明るい濃淡画像としてとらえら
れる。

CCDカメラ３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路
４でデジタル値に変換され、第１の画像メモリ５
に記憶される。

第１の画像メモリ５に記憶された濃淡画像デー
タは、２値化回路６において所定のしきい値によ
り２値化され、２値画像データとして第２の画像
メモリ７に記憶される。例えば、濃淡画像データ
の暗部すなわち文字部分が「１」、明部すなわち
背景部分が「０」で記憶される。

第２の画像メモリ７に記憶された２値画像デー
タは、膨張・収縮回路８において膨張処理と収縮
処理とを１回ずつ施される。かかる膨張処理又は
収縮処理はいわゆる４連結の膨張又は収縮処理を
用いることができる。膨張・収縮処理によつて、
例えば「１」の部分すなわち文字部分の欠除や途
切れが補正される。

次に、文字検出・切出し回路９では、例えば11
桁の文字列の２値画像データから各文字を１文字
ずつ検出し、所定の矩形の枠で切り出し、各文字
毎の２値画像データとする。

次に、位置正規化回路１０は、各文字毎の２値
画像データの文字部分の中心座標を計算し、文字
部分を所定の枠内で位置合わせした画像データと
する。

位置合わせされた各文字の画像データは、ライ
ン切換回路１１を介して、一致度演算回路１２若
しくは標準パターン自動作成回路２０へと送られ
る。

さて、ライン切換回路１１を破線側とすると、
前記CCDカメラ３から標準パターン自動作成回
路２０までの構成によつて、この文字認識装置１
は、標準パターン作成装置として機能するように
なる。

このときは、同一の文字種につき打刻位置や打
刻強さや照明等を代えて種々の条件下で画像デー
タを得、それを標準パターン自動作成回路２０に
入力する。

標準パターン自動作成回路２０の構成は第２図
に示すようになつており、画像データは、まず、
累積パターン作成回路２１に入力される。

累積パターン作成回路２１は、同一文字種の画
像データの各画素毎に文字部分となるか背景部分
となるかの頻度を計算し、頻度分布を表す累積パ
ターンを作成し、第３の画像メモリ２２に記憶す
る。例えば文字種を「２」としたときの累積パタ
ーンを第３図ａ，ａに模式的に示している。破線
で囲まれた領域内が文字部分となる確率10％以上
の領域であり、黒く塗り潰した領域が文字部分と
なる確率が90％以上の領域である。

スケルトンパターン作成回路２３は、第３の画
像メモリ２２に記憶された累積パターンから文字
部分となる確率が90％以上の領域のみ抽出して文
字スケルトンパターンを作成し、第４の画像メモ
リ２４に記憶する。例えば文字種「２」について
の文字スケルトンパターンを第３図ａ，ｂに例示
している。

また、スケルトンパターン作成回路２３は、累
積パターンから文字部分となる確率が10％以下の
部分を抽出して、それを背景スケルトンパターン
として第４の画像メモリ２４に記憶する。例えば
文字種「２」についての背景スケルトンパターン
を第３図ａ，ｉに例示している。

第４の画像メモリ２４に記憶された文字スケル
トンパターンは、細線化回路２５によつて細線化
され、文字部分の線幅が１画素の標準文字パター
ンとして第５の画像メモリ２７に記憶される。例
えば文字種「２」についての標準文字パターンを
第３図ａ，ｃに例示している。

標準文字パターンは、更にずらし演算回路２６
に入力され、ずらし演算回路２６は、標準文字パ
ターンを上、左、下、右の４方向にそれぞれ１画
素ずつ平行移動させて、各位置ずれ標準文字パタ
ーンを作成し、それらを第５の画像メモリ２７に
記憶する。例えば文字種「２」についての位置ず
れ標準文字パターンを第３図ａのｄ，ｅ，ｆ，ｇ
に例示している。

一方、平均文字パターン作成回路２８は、第３
の画像メモリ２２に記憶された累積パターンから
文字部分となる確率が50％以上の画素の領域を抽
出して平均文字パターンを作成し、第６の画像メ
モリ２９に記憶する。例えば文字種「２」につい
て平均文字パターンを第３図ａ，ｈに例示してい
る。

第３図ａは、文字種「２」についての各種パタ
ーンを示したものであるが、第４図ａは文字種
「７」について同様に作成された各種パターンを
示したものである。

このように、すべての文字種についての各種パ
ターンが作成され、第４の画像メモリ２４から第
６の画像メモリ２９にそれぞれ記憶される。

標準パターン自動作成回路２０の一致度演算回
路３０は、排他的論理和演算回路３１と一致度メ
モリ３２とから構成され、第５の画像メモリ２７
に記憶した標準文字パターンと、その標準文字パ
ターンの文字種以外の文字種についての第６の画
像メモリ２９に記憶した平均文字パターンとをそ
れぞれ比較する。即ち、排他的論理和演算回路３
１により両方のパターンで「１」又は「０」が一
致する画素数の全画素数に対する比を一致度とし
て算出し、一致度メモリ３２に記憶させる。

類似文字種選定回路３３は、各文字種の標準文
字パターンに対して一致度の高い平均文字パター
ンを持つ文字種を選別し、それを類似文字種とし
て選定し、類似文字種データメモリ３４にその文
字種を記憶する。例えば、文字種「２」の標準文
字パターン（第３図ａ，ｃ）と文字種「７」の平
均文字パターン（第４図ａ，ｈ）の一致度が高い
場合は、文字種「２」に対して文字種「７」が類
似文字種として選定される。また逆に、文字種
「７」の標準文字パターン（第４図ａ，ｃ）と文
字種「２」の平均文字パターン（第３図ａ，ｈ）
の一致度が高い場合には、文字種「７」に類似す
る文字種として文字種「２」を選定する。

類似文字種は複数選定しても良く、一致度の高
いものがないときは類似文字種なしとしても良
い。

背景特徴パターン作成回路３５は、ある文字種
についての背景スケルトンパターンを読み込むと
共に、その文字種の類似文字種の文字スケルトン
パターンを読み込み、背景スケルトンパターンの
背景部分と文字スケルトンパターンの文字部分と
が重なる積領域のパターンをその文字種のすべて
の類似文字種について作成する。類似文字種が２
以上ある場合には、それぞれの場合について積領
域のパターンを求め、それらの積領域のパターン
を合わせて和領域のパターンを作成する。そし
て、作成した和領域のパターンを背景部特徴パタ
ーンとして第７の画像メモリ３６に記憶する。例
えば、文字種「２」については、その背景スケル
トンパターン（第３図ａ，ｉ）の背景部分と、そ
の類似文字種「７」の文字スケルトンパターン
（第４図ａ，ｂ）の文字部分の重なる積領域のパ
ターンとして第３図ｂに示す如き背景特徴パター
ンが得られる。類似文字種が「７」だけなのでこ
れが背景特徴パターンとなるが、他にも類似文字
種があればそれらの積領域のパターンを合わせた
和領域のパターンが背景特徴パターンとなる。ま
た、文字種「７」についての背景スケルトンパタ
ーン（第４図ａ，ｉ）の背景部分と、類似文字種
「２」の文字スケルトンパターン（第３図ａ，ｂ）
の文字部分の重なる領域のパターンとして第４図
ｂに示す背景特徴パターンが得られる。

標準パターン作成回路３７は、第５の画像メモ
リ２７に記憶している標準文字パターンと位置ず
れ標準文字パターン並びに第７の画像メモリ３６
に記憶している背景特徴パターンを各文字種毎に
組とし、標準パターンとして出力する。

出力された標準パターンは、第１図に示す標準
パターンメモリ１６に記憶される。

かくして、文字種「２」については、第３図ａ
のｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ及び第３図ｂの各種パター
ンが標準パターンとして記憶される。また、文字
種「７」については、第４図ａのｃ，ｄ，ｅ，
ｆ，ｇ及び第４図ｂの各種パターンが標準パター
ンとして記憶される。

さて第１図に戻り、ライン切換回路１１を破線
側として全文字種について標準パターンを作成す
ると、ライン切換回路１１を実線側に切り換え
る。これにより文字認識装置１は、未知文字の認
識を行う本来の機能に戻る。

第５図は、この未知文字の認識を行うフローチ
ヤートで、Ｓ１〜Ｓ５の処理は第１図に示す位置
正規化回路１０までの処理である。

ステツプＳ６及びステツプＳ７は、排他的論理
和演算回路１３で行われるもので、まず未知文字
の画像データと、細線化文字パターンとのマツチ
ングを行う。ここで細線化文字パターンとは、前
記標準文字パターン及び位置ずれ標準文字パター
ンをいう。このステツプＳ６のマツチングによつ
て、未知文字の画像データと各文字種の細線化文
字パターンの両方において「１」又は「０」が一
致する画素数と全画素数の比が文字部分一致度と
してまず算出される。

次に、ステツプＳ７のマツチングでは、未知文
字の画像パターンと各文字種の背景特徴パターン
の両方において「１」又は「０」が一致する画素
数の全画素数に対する比を背景部分一致度として
算出する。

これらの文字部分一致度と背景部分一致度は、
一致度メモリ１４に記憶される。

文字種判定回路１５は、各文字種について文字
部分一致度から背景部分一致度を減算し、それを
総合一致度とする。背景部分一致度は、その文字
種自身については低い値となるが、類似文字種に
ついては高い値となる。そこで、文字部分一致度
においては数種の類似文字の差異が小さくて判定
が困難でも、背景部分一致度を減算することによ
つて総合一致度では差異が大きくなり、判定が容
易になる。

そして、総合一致度の最も大きいものが一致度
90％以上であり、且つ、次に総合一致度の高いも
のが一致度80％以下である場合に、未知文字がそ
の総合一致度の最も高い文字種であると判定す
る。その他の場合には判読の誤りがあるものとし
て判定不能とする。

かくして、上記文字認識装置１によれば、標準
文字パターン、位置ずれ標準文字パターンおよび
背景特徴パターンからなる標準パターンとのマツ
チングを行うので、刻印文字を迅速且つ正確に判
読することが可能となる。

なお、標準パターンを一旦記憶させれば、その
標準パターンメモリを用いて文字認識を行い得る
から、ライン切換回路１１や標準パターン自動作
成回路２０をオプシヨンとし、複数の文字認識装
置で共有することが出来る。

発明の効果 本発明によれば、同一文字種について異なる条
件下で複数の２値の画像パターンを得る画像パタ
ーン検出手段と、同一文字種の複数個の２値の画
像パターンを累積し各画素が文字部分となるか背
景部分となるかの頻度分布を表す累積パターンを
作成する累積パターン作成手段と、前記累積パタ
ーンから文字部分となる頻度の高い部分を抽出し
て文字スケルトンパターンを作成する文字スケル
トンパターン作成手段と、前記文字スケルトンパ
ターンを細線化して標準文字パターンを作成する
標準文字パターン作成手段と、前記標準文字パタ
ーンを上、下、左、右に所定量だけ位置ずれさせ
て位置ずれ標準文字パターンを作成する位置ずれ
標準文字パターン作成手段と、前記累積パターン
から文字部分となる頻度のやや高い部分を抽出し
て平均文字パターンを作成する平均文字パターン
作成手段と、前記標準文字パターンをその標準文
字パターンの文字種以外の文字種の各平均文字パ
ターンと比較して一致度を演算する一致度演算手
段と、各一致度の値から類似文字種を選定する類
似文字種選定手段と、前記累積パターンから背景
部分となる頻度の高い部分を抽出して背景スケル
トンパターンを作成する背景スケルトンパターン
作成手段と、ある文字種の背景スケルトンパター
ンの背景部分とその文字種の類似文字種の各文字
スケルトンパターンの文字部分とが重なる積のパ
ターンをその文字種のすべての類似文字種につい
て求め、それらの和のパターンを背景特徴パター
ンとする背景特徴パターン作成手段と、前記標準
文字パターン、位置ずれ標準文字パターンおよび
背景特徴パターンを各文字種毎に組として標準パ
ターンメモリへ出力する標準パターン作成手段と
を具備してなることを特徴とする標準パターン作
成装置が提供され、これにより作成される標準パ
ターンを用いれば、次のような効果が得られる。

標準パターンのうち細線化文字パターンは、
安定して文字部分となる領域から抽出したもの
であり、且つ、それを位置ずれさせたパターン
をも用いているので、未知文字の画像パターン
が位置ずれやノイズ分を含んでいても、同一文
字種との一致度が下がらないため、正確に認識
できる。

標準パターンのうち細線化文字パターンは、
文字部分を構成する画素数が少ないため、標準
パターンのメモリ容量を低減することができ
る。

標準パターンの一つとして背景部特徴パター
ンを加えてあるため、細線化文字パターンだけ
では類似文字種との一致度の差が小さい場合で
も、背景部特徴パターンの一致度を減算するこ
とによつて大きな差を付けることができ、正確
に文字種を識別できるようになる。

文字認識の処理時間を高速に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の標準パターン作成
装置を具備する文字認識装置の構成ブロツク図、
第２図は本発明の一実施例の標準パターン作成装
置の要部詳細ブロツク図、第３図ａは文字種
「２」について細線化文字パターンを作成する状
態を示す説明図、第３図ｂは文字種「２」につい
ての背景特徴パターンの例示図、第４図ａは文字
種「７」についての第３図ａ相当図、第４図ｂは
文字種「７」についての背景特徴パターンの例示
図、第５図は第１図に示す実施例装置で文字種の
認識を行う作動のフローチヤートである。 （符号の説明）、１……文字認識装置、３……
CCDカメラ、６……２値化回路、８……膨張・
収縮回路、９……文字検出・切出し回路、１０…
…位置正規化回路、１２……一致度演算回路、１
５……文字判定回路、１６……標準パターンメモ
リ、２０……標準パターン自動作成回路、２１…
…累積パターン作成回路、２３……スケルトンパ
ターン作成回路、２５……細線化回路、２６……
ずらし演算回路、２８……平均文字パターン作成
回路、３０……一致度演算回路、３３……類似文
字種選定回路、３４……類似文字種データ・メモ
リ、３５……背景部特徴パターン作成回路、３７
……標準パターン作成回路、Ｂ……刻印文字。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 各文字種の各々について、異なる条件下
   で複数の２値の画像パターンを得る画像パター
   ン検出手段と、 (b) 同一文字種の複数個の２値の画像パターンを
   累積し各画素が文字部分となるか背景部分とな
   るかの頻度分析を表す累積パターンを作成する
   累積パターン作成手段と、 (c) 前記累積パターンから文字部分となる頻度の
   高い部分を抽出して文字スケルトンパターンを
   作成する文字スケルトンパターン作成手段と、 (d) 前記文字スケルトンパターンを細線化して標
   準文字パターンを作成する標準文字パターン作
   成手段と、 (e) 前記標準文字パターンを上、下、左、右に所
   定量だけ位置ずれさせて位置ずれ標準文字パタ
   ーンを作成する位置ずれ標準文字パターン作成
   手段と、 (f) 前記累積パターンから文字部分となる頻度の
   やや高い部分を抽出して平均文字パターンを作
   成する平均文字パターン作成手段と、 (g) 前記標準文字パターンをその標準文字パター
   ンの文字種以外の文字種の各平均文字パターン
   と比較して一致度を演算する一致度演算手段
   と、 (h) 各一致度の値から類似文字種を選定する類似
   文字種選定手段と、 (i) 前記累積パターンから背景部分となる頻度の
   高い部分を抽出して背景スケルトンパターンを
   作成する背景スケルトンパターン作成手段と、 (j) ある文字種の背景スケルトンパターンの背景
   部分とその文字種の類似文字種の各文字スケル
   トンパターンの文字部分とが重なる積のパター
   ンをその文字種のすべての類似文字種について
   求め、それらの和のパターンを背景特徴パター
   ンとする背景特徴パターン作成手段と、 (k) 前記標準文字パターン、位置ずれ標準文字パ
   ターンおよび背景特徴パターンを各文字種毎に
   組として標準パターンとする標準パターン作成
   手段と を具備してなることを特徴とする標準パターン作
   成装置。 ２ 文字を読み取るための光学的撮像手段と、２
   値画像手段と、膨張・収縮演算手段と、文字検
   出・切出し手段と、位置正規化手段と、標準パタ
   ーンメモリと、標準パターンと未知文字の画像パ
   ターンとの一致度を演算する一致度演算手段と、
   得られた一致度に基づき文字種の判定を行う文字
   種判定手段とを有する文字認識装置の前記標準パ
   ターンメモリへ、作成した標準パターンを出力す
   る特許請求の範囲第１項記載の標準パターン作成
   装置。 ３ 刻印文字の認識に用いられる標準パターンの
   作成を行う特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の標準パターン作成装置。