JPH06325209A - 文字読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 文字部分に濃度レベルの差が生じたり、文字
の表示状態が悪かったりする場合でも、その文字の画像
データから文字を高精度に認識する。 【構成】 製品Ｐ上の文字「ＬＪ１８３」を撮影するカ
メラ１０、撮影された画像データを蓄積するフレームメ
モリ１２、その画像データの中から読取対象文字を１文
字毎に矩形の文字領域として切り出す文字切出部１４、
文字領域を縦横のメッシュに分割するメッシュ分割部１
６、文字領域中の各メッシュをそれぞれ代表する濃度値
を算出する濃度算出部１８、横方向のメッシュ列につい
て文字部分のメッシュの濃度値を等しく補正する濃度補
正部２０、補正後の各メッシュの濃度値を要素とする濃
度ベクトルにより文字パターンを表す濃度ベクトル表現
部２２、その文字パターンの文字名を判定する文字判定
部２４を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字読取装置、特に鋼
材等の製造ラインを初めとするＦＡ（Ｆactory Ａutom
ation ）分野において、トラッキングのために製品ある
いは半製品上に表示されている識別番号等の文字を、光
学的に読取り、認識する文字読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋼材等の製造ラインを初めとす
るＦＡ分野において、トラッキングのために製品あるい
は半製品上に印刷や刻印により表示された文字を光学的
に自動認識する文字読取装置では、文字を光学的に読み
込んで得られる画像データの中から１文字ずつ抜き出
す、いわゆる文字切り出し処理を行った後に、各文字を
認識することが一般に行われている。

【０００３】ところが、上記文字読取装置で文字を読み
取る場合、印字そのものの条件や搬送条件が悪いために
文字自体の表示状態が悪かったり、撮影条件が悪かった
りすることが多いため、読取対象文字を光学的に読み込
んで得られる画像データはその品質が低く、その文字部
分には切れや掠れ等が生じていることが多い。

【０００４】文字を自動認識する従来の技術としては、
２値画像によるパターンマッチング法が知られている
が、この方法では、上記のような一部に切れや掠れがあ
る文字やコントラストの悪い文字を光学的に読み込んで
得られる画像データのように品質が悪い場合には、良好
な照合結果を得ることができない。

【０００５】そこで、上記のように、得られた画像デー
タの品質が悪い場合でも文字の認識を可能とすることを
目的とした技術として、例えば特開平２−８１２８２
に、入力画像に対して１文字切り出し後にその文字を縦
横のメッシュに分割し、各メッシュについてそのメッシ
ュを代表する濃度を順にサンプリングし、文字のパター
ンを濃度ベクトルで表現し、この濃度ベクトルと、同じ
形式で文字を表現してある辞書との照合をベクトル空間
上で行い、候補文字を限定する方法が開示されている。

【０００６】又、照明装置の照度分布等に起因して読み
込んだ画像データの文字部分に濃度レベルの差が生じて
いるために正確に２値化処理ができない場合でも文字認
識を可能とする技術としては、例えば特開平２−１８８
８９１に、画像の領域を複数に分割し、各々の領域毎に
閾値を設定して２値化処理することにより作成された２
値画像に対して認識処理を行う方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平２−８１２８２に開示されている技術は、読取対象
文字自体が、切れや掠れがあったり、コントラストが悪
かったりするために良好な２値画像が得られないような
表示状態でも、それを認識することができる点で優れて
いるが、照明装置の照度分布などに起因して文字部分に
おいて濃度レベルの差が生じているような場合には、そ
の濃度レベルの差がそのまま文字の濃淡ベクトルとして
表現されてしまうため、認識精度が低下してしまうとい
う問題がある。

【０００８】又、前記特開平２−１８８８９１に開示さ
れている技術は、その範囲内で認識精度の改善を図るこ
とはできるものの、基本的には２値画像による認識であ
ることから、読取対象文字に切れや掠れ等が存在する表
示状態の文字の場合には、必然的に良好な２値画像が得
られないため、十分な認識精度が得られないという問題
がある。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、ＦＡ分野等で文字を自動認識する際
に、照明装置の照度分布等に起因して文字部分に濃度レ
ベルの差が生じている場合や、文字の表示状態が悪い場
合でも、その文字を光学的に読み込んだ画像データから
文字を高精度に認識することができる文字読取装置を提
供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、読取対象文字
を光学的に取り込んだ画像データの中から１文字分の大
きさに相当する矩形の文字領域を切り出し、該文字領域
に含まれる文字を認識する文字読取装置において、切り
出された文字領域を縦横のメッシュに分割するメッシュ
分割手段と、分割された各メッシュを代表する濃度値を
それぞれ算出する濃度値算出手段と、縦方向又は横方向
に並んだメッシュ列の中で、文字部分に相当するメッシ
ュを代表する濃度値を実質的に等しくなるように補正す
る濃度値補正手段と、補正後の各メッシュの濃度値によ
り表現される文字パターンから文字を認識する文字認識
手段と、を備えた構成とすることにより、前記課題を解
決したものである。

【００１１】本発明は、又、前記文字読取装置におい
て、濃度値補正手段が、メッシュ列に存在するメッシュ
を代表する濃度値中の最大値に対する、文字領域全体に
存在するメッシュを代表する濃度値中の最大値の比を、
同一メッシュ列に存在する各メッシュを代表する濃度値
に乗ずる機能を有しているものである。

【００１２】本発明は、更に、前記文字読取装置におい
て、文字認識手段が、文字パターンを、補正後の各メッ
シュの濃度値を要素とする濃度ベクトルで表現する機能
と、濃度ベクトルで表現された文字パターンに基づいて
文字を判定する機能と、を有しているものである。

【００１３】

【作用】まず、本発明の前提となる文字領域のメッシュ
分割について説明する。読取対象の文字を光学的に読み
込んで得られる画像データの中から、１文字分の大きさ
に相当する矩形の文字領域の切り出しを行い、その文字
領域を、図１に示すように縦をm 等分し、横をn 等分し
てm ×n 個のメッシュに分割する。

【００１４】このように文字領域をメッシュに分割する
と、文字部分は、m 個の横方向のメッシュ列あるいはn
個の縦方向のメッシュ列の中のいずれかのメッシュに必
ず存在する。文字部分の濃度値は本来等しい筈であるか
ら、メッシュ列における文字部分に相当するメッシュの
濃度値は等しくなる筈である。

【００１５】ところが、照明装置の照度分布等に起因し
て文字部分に濃度レベルの差が生じた場合や、文字部分
に切れや掠れが生じたり、あるいは文字部分のコントラ
ストが悪かったりする場合には、本来同一であるべき文
字部分に相当するメッシュの濃度値に差が生じることが
起こる。

【００１６】本発明においては、上述した如く、１文字
分の文字領域をm ×n 個のメッシュに分割し、各メッシ
ュを代表する濃度値をそれぞれ算出すると共に、横方向
のメッシュ列又は縦方向のメッシュ列の文字部分に相当
するメッシュを代表する濃度値がそれぞれ等しくなるよ
うに補正を行うことができるようにしたので、撮影条件
や文字の表示状態が悪いために、画像データとしての文
字部分に該当するメッシュの濃度値が本来の値からずれ
ている場合でも、高精度にその文字を認識することが可
能となる。

【００１７】又、本発明において、濃度値補正手段が、
メッシュ列に存在するメッシュを代表する濃度値中の最
大値に対する、文字領域全体に存在するメッシュを代表
する濃度値中の最大値の比を、同一メッシュ列に存在す
る各メッシュを代表する濃度値に乗ずる機能を有してい
る場合には、文字部分に相当するメッシュの濃度値を本
来の値に容易に補正することが可能となる。

【００１８】更に、本発明において、文字認識手段が、
文字パターンを、補正後の各メッシュの濃度値を要素と
する濃度ベクトルで表現する機能と、濃度ベクトルで表
現された文字パターンに基づいて文字を判定する機能と
を有している場合には、前記図１の文字領域の場合であ
れば、任意の文字をm ×n 次元のベクトルで表現するこ
とができるので、予め作成してある同次元の濃度ベクト
ルで表現されている辞書と対比することにより、簡単に
文字の認識を行うことが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２０】図２は、本発明に係る一実施例の文字読取
装置の概略構成を示すブロック図である。

【００２１】本実施例の文字読取装置は、製品Ｐ上に印
字された読取対象文字を撮影するカメラ１０、該カメラ
１０によって撮影された画像データを蓄積するフレーム
メモリ１２、該フレームメモリ１２に蓄積された画像デ
ータの中から読取対象文字を１文字毎にその文字が含ま
れる矩形の文字領域として切り出しを行う文字切出部１
４、切り出した文字領域を縦横のメッシュに分割するメ
ッシュ分割部１６、文字領域の各メッシュに対してその
メッシュを代表する濃度値を算出する濃度算出部１８、
横方向のメッシュ列について文字部分に相当するメッシ
ュの濃度値が等しくなるように補正する濃度補正部２
０、補正後の各メッシュの濃度値を要素とする濃度ベク
トルにより文字パターンを表現する濃度ベクトル表現部
２２、濃度ベクトルで表現された文字パターンについて
その文字名を判定する文字判定部２４をそれぞれ備えて
いる。

【００２２】次に、本実施例の文字読取装置における処
理フローを、図３に示すフローチャートに従って説明す
る。

【００２３】まず、読取対象文字「ＬＪ１８３」を、カ
メラ１０で撮影し、画像データとして取得し、それをフ
レームメモリ１２に蓄積する（ステップ１１０）。次い
で、文字切出部１４で、この画像データの中から読取対
象の各文字毎に矩形の文字領域の切り出しを行う（ステ
ップ１１２）。

【００２４】この文字領域の切り出しの方法としては、
画像データについて水平方向と垂直方向の濃度投影を行
い、文字部分と背景部分の濃度投影値の差から文字部分
の位置を特定する方法を採用することができる。なお、
これ以外にも、例えば、予め文字列（並び）の先頭と末
尾にそれぞれ切り出し用のマークを印字しておき、文字
位置をこのマークにより検出して各文字について文字領
域を切り出す方法を採用することもできる。

【００２５】又、文字領域を切り出す際には、１つの文
字が含まれる上記文字領域において、文字部分がこの矩
形領域内に丁度一杯に収まるように微調整（トリミン
グ）を行う。

【００２６】上記のように文字領域を切り出した後は、
切り出したその文字領域を、前記図１に示したように縦
方向にm 等分し、横方向にn 等分してm ×n のメッシュ
に分割する（ステップ１１４）。なお、この実施例で
は、m ＝１４、n ＝８の場合を具体例としている。

【００２７】上記メッシュ分割が終了した後、濃度値算
出部１８で、各メッシュを代表する濃度値をそれぞれ算
出する（ステップ１１６）。この実施例では、各メッシ
ュ内の画素値（画素の濃度値）の平均値を求め、全ての
メッシュに関して〔０，１〕で正規化した値をそのメッ
シュを代表する濃度値としている。即ち、メッシュの右
上を原点とした場合、縦方向にs 番目、横方向にt 番目
のメッシュにおける濃度値をk （s ，t ）とすると、こ
れを次の（１）式で定義する。

【００２８】 k （s ，t ）＝｛ p（s ，t ）−ＭＩＮ｝／（ＭＡＸ−ＭＩＮ） …（１） 但し、 p（s ，t ）：縦s 番目、横t 番目のメッシュにおける
メッシュ内の画素値の平均値 ＭＡＸ ：画素値の平均値の全メッシュのうちの最
大値 ＭＩＮ ：画素値の平均値の全メッシュのうちの最
小値

【００２９】このようにして求めた各メッシュの濃度値
の高低を四角形の大きさの大小として表わす。即ち、濃
度値がＭＡＸのメッシュは、その面積全体を黒くし、濃
度値がＭＩＮのメッシュは黒い部分の面積を零とし、Ｍ
ＡＸとＭＩＮの間にあるメッシュは、その濃度値に応じ
た大きさの面積を黒くする。

【００３０】このように表わした文字が、図４のように
得られたとする。この図４は、「ＬＪ１８３」という文
字（列）の例であるが、文字の印字品質（表示状態）が
悪く、一部分が薄くなっている。これをこのまま濃度ベ
クトルとして表現して文字認識を行っても、正しい文字
の認識は困難である。そこで、濃度値補正部２０で、メ
ッシュ列における文字部分に相当するメッシュの濃度が
等しくなるように濃度値補正を行う。

【００３１】ここでは、横方向の各メッシュ列について
濃度値補正を行う場合について説明する。この濃度値補
正を行うために、まず、補正係数の算出を以下のように
行う（ステップ１１８）。今、上からh 番目の横方向の
メッシュ列を構成する各メッシュを代表する濃度値（成
分）を、｛k （h ，l ），k （h ，2 ），・・・，k（h
，n ）｝と表わし、これら各メッシュについて、文字
部分に相当するメッシュの濃度値、即ち最大濃度値を求
め、その最大濃度値をkx（h ）とすると、これは次の
（２）式で表せる。

【００３２】 kx（h ）＝ max｛ k（h,j ）｜j ＝１，２，・・・，n ｝ …（２）

【００３３】次に、横方向の上記メッシュ列における文
字部分に相当するメッシュの濃度値が等しくなるように
補正を行うために、kx（h ）が全てのh （h ＝１，２，
・・・，m ）に関して等しくなるような係数を求め、こ
の係数によりメッシュ列を構成する各メッシュの濃度値
を線形に変換する。つまり、文字部分に相当するメッシ
ュが本来有すべき濃度値をp としたとき、次式のように
kx（h ）にかけたらpとなる係数α（h ）を算出する。

【００３４】p＝α（h ）×kx（h ） …（３）

【００３５】但し、ここでは、前述したように、全ての
メッシュについて最大濃度値が１になるように正規化を
行っているので、文字部分が本来有すべき濃度値p はp
＝１になるように補正するものとすると、係数α（h ）
は次のように求めることができる。

【００３６】α（h ）＝１／kx（h ） …（４）

【００３７】このように、係数α（h ）を算出したら、
この係数を縦にh 番目の横方向のメッシュ列を構成する
各メッシュの濃度値に乗じて、該メッシュ列についての
濃度値の補正を行う（ステップ１２０）。この補正を式
で表わすと、次の（５）式となる。

【００３８】 Ｋ（h,j ）´＝α（h ）× k（h,j ）…（５） 但し、 Ｋ（h,j ）´：縦h 番目、横j 番目のメッシュにおける
補正後の濃度値 k（h,j ） ：縦h 番目、横j 番目のメッシュにおける
補正前の濃度値

【００３９】以上の補正処理を全てのh （h ＝１，n ）
の横方向メッシュ列について実行する。このように全て
の横方向のメッシュ列について濃度値補正を行うと、前
記図４に示した文字領域に含まれるメッシュの濃度値
は、図５のようなメッシュの濃度値に変換される。

【００４０】以上の濃度値補正を行った後、濃度ベクト
ル表示部２２で、文字パターンを各メッシュの濃度値を
要素とする濃度ベクトルにより表現し（ステップ１２
２）、文字判定部２４によりその文字名を判定する（ス
テップ１２４）。

【００４１】この文字判定部２４で用いる判定方法とし
ては、この濃度ベクトルと同じ形式で文字を表現してあ
る辞書とのパターンマッチングや、この濃度ベクトルと
同じ形式で表現した辞書文字を用いて予め学習を行った
ニューラルネットワークを用いる方法等がある。

【００４２】以上詳述した本実施例によれば、照明装置
の照度分布等に起因して文字部分において濃度レベルの
差が生じた場合や、文字に切れや掠れが生じたり、ある
いは文字のコントラストが悪い場合でも、画像データ上
の文字領域について横方向のメッシュ列における文字部
分に相当するメッシュの濃度値を本来有すべき値又はそ
れに近い値にすることができるので、高精度な文字認識
が可能となる。

【００４３】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【００４４】例えば、前記実施例では、濃度値の補正を
横方向のメッシュ列について行ったが、これに限定され
るものでなく、縦方向のメッシュ列について行ってもよ
く、この場合も同様な処理フローで濃度値の補正を行う
ことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、照
明装置の照度分布等に起因して文字部分に濃度レベルの
差が生じている場合や、文字に切れや掠れが生じたり、
あるいは文字のコントラストが悪い場合でも、その文字
を光学的に読み込んだ画像データから文字を高精度に認
識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】文字領域のメッシュ分割を説明するための説明
図

【図２】本発明に係る一実施例の文字読取装置の概略構
成を示すブロック図

【図３】実施例の作用を示すフローチャート

【図４】文字領域を構成するメッシュの補正前の濃度値
の一例を示す説明図

【図５】文字領域を構成するメッシュの補正後の濃度値
の一例を示す説明図

【符号の説明】

１０…カメラ １２…フレームメモリ １４…文字切出部 １６…メッシュ分割部 １８…濃度値算出部 ２０…濃度値補正部 ２２…濃度ベクトル表示部 ２４…文字判定部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】読取対象文字を光学的に取り込んだ画像デ
   ータの中から１文字分の大きさに相当する矩形の文字領
   域を切り出し、該文字領域に含まれる文字を認識する文
   字読取装置において、 切り出された文字領域を縦横のメッシュに分割するメッ
   シュ分割手段と、 分割された各メッシュを代表する濃度値をそれぞれ算出
   する濃度値算出手段と、 縦方向又は横方向に並んだメッシュ列の中で、文字部分
   に相当するメッシュを代表する濃度値を実質的に等しく
   なるように補正する濃度値補正手段と、 補正後の各メッシュの濃度値により表現される文字パタ
   ーンから文字を認識する文字認識手段と、を備えている
   ことを特徴とする文字読取装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 濃度値補正手段が、メッシュ列に存在するメッシュを代
   表する濃度値中の最大値に対する、文字領域全体に存在
   するメッシュを代表する濃度値中の最大値の比を、同一
   メッシュ列に存在する各メッシュを代表する濃度値に乗
   ずる機能を有していることを特徴とする文字読取装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 文字認識手段が、 文字パターンを、補正後の各メッシュの濃度値を要素と
   する濃度ベクトルで表現する機能と、 濃度ベクトルで表現された文字パターンに基づいて文字
   を判定する機能と、を有していることを特徴とする文字
   読取装置。