JPH0762872B2

JPH0762872B2 - 刻印文字の欠け高速検出方法

Info

Publication number: JPH0762872B2
Application number: JP62179014A
Authority: JP
Inventors: 隆弘山本; 宗敏沼田
Original assignee: Lossev Technology Corp
Current assignee: Lossev Technology Corp
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1987-07-20
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPS6423375A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、画像処理によって、刻印文字の画像から文字
の欠けを検出する方法に関する。

発明の背景工業製品の製造年月日やロッド番号などは、印刷文字や
刻印文字として、当該製品の表面に記されている。その
文字の欠けやはみ出しの品質検査は、今まで、ほとんど
検査員の目視検査によって行われている。近年、この作
業負担を軽減するために、文字の検査を画像処理技術に
よって自動判別しようという要望が高まっている。

ところで、このような文字の品質の評価に、OCRの分野
で、第１図のようなCOL（Character Outline Limits）
ゲージが使用されている。このCOLには、電気通信協会
（オーム社）刊・橋本新一郎著「文字認識概論」の第６
章「入力文字の品質」の項に示されているように、許容
される最大線幅（最大COL）と最小線幅（最小COL）とが
定められるほか、心線図形が表示されている。そして、
このCOLゲージは、印字文字などと重ね合わせられ、最
大COLからインキのはみ出しのないこと、さらに最小COL
内でのインキの欠けがないことが確認され、これによっ
てその品質が評価される。

このような検査システムは、例えば株式会社昭晃堂刊・
精機学会編「光技術応用システム」の第５章「システム
の実例」の項に記載されているように、ほとんどパター
ン比較法を採用し、対象文字やパターンなどを画素に分
解し、この各画素の画像信号をマスター画像の信号と比
較し、その良否を判定する。このシステムでは、画素単
位で信号が逐一的に対比されるため、信号処理に多く時
間がかかり、高速な識別が困難である。

一方、従来の画像処理的な識別によると、視覚的に認識
可能な文字でも、不良となることが多く、その判断基準
は、どちらかといえば、常識的な検査員の判別基準から
かけ離れている。

発明の目的したがって、本発明の目的は、人の判断基準に近い状態
で刻印文字の良否を高速で検出できるようにすることで
ある。

発明の解決手段まず、検査員による刻印文字の良否判別の評価は、概ね
下記の２つの評価基準に従って行われている。

（１）文字の端部が欠けているとき、その文字は不良
品とする。

（２）文字が途中で断続しているとき、その文字は、
不良品とする。

この２つのことから、文字の太さや、心線（文字の骨
子）の変形などは、上記評価基準（１）（２）に該当し
ない限り、良否の基準外となっている。ここで、第２図
の（ａ），（ｂ）は、COLゲージで測定すれば、最小COL
内で欠けるために、不良品となるが、目視検査による
と、良品となる。もちろん、第２図の（ｃ）は、いずれ
にしても不良品である。

本発明は、上記の点を考慮して、一般的な刻印文字良否
判別の基準を定める。

第３図（ａ）、（ｂ）のように、ある基本文字が与えら
れたとき、その基本文字の骨子を基本心線、許容される
最大輪郭線を基本COLと定義し、また最大文字幅をｃと
し、基本心線の端を基本尖点と呼び、また閉じた輪郭内
にある１点を穴点、基本心線上のある定められた１点を
定点とする。ここで対象とする文字は、基本心線が線系
すなわち連続状態にあるものに限定する。基本文字の骨
子が線系でないときは、部分骨子が線系となるように、
基本文字を分割して考える。なお、ここでいう線系は、
トポロジー（位相幾何学）でいう線系であり、切ったり
つないだりしない限り、連続的に変形しても、頂点と辺
とのつながり関係は不変であることを意味する。

次に、検査対象の文字が与えられたとき、これに基本文
字を重ねた場合に、第４図（ａ）、（ｂ）に見られるよ
うに、定点を通る基本文字の切断線を想定し、これと交
わる文字の外側輪郭線の中で、骨子の長さが一番長いも
のをCOLと定義する。このCOLについても、COLの骨子を
心線と呼び、その端を尖点と呼ぶことにする。なお、文
字の欠けが文字に新しい穴を発生しているときには、心
線はその新しい穴を無視するものとする。

一般に、文字のはみ出しのない刻印文字において、その
良否判別の評価は、下記の判別基準に従う。

（１）対象文字に基本文字を重ねたとき、基本尖点と
COLの間の距離が線幅の半分を越えるとき、その文字は
不良品である。

（２）基本心線と心線とが位相同型でなければこの対
象文字は不良品である。ここで、位相同型とは、トポロ
ジーでの用語であり、連続的に変形しても、不変な性質
をいう。

ちなみに、前述の人間による判断基準（１）（２）は、
上記の判別基準（１）（２）に含まれている。

このように、刻印文字の心線のトポロジカルな性質を追
求していくと、一般に次の命題が成立する。

すなわち、基本文字を対象文字に重ね合わせたとき、次
の３つの条件が成立すれば、この対象文字は、良品であ
る。

基本尖点から、c/2以内の距離にCOLがあること。

穴点を含む面の個数が等しいこと。

欠点を含む面の外側エッジがCOLであること。

これらの命題は、刻印文字の判別基準（１）（２）をと
もに満足している。命題のうちは、判別基準（１）
を、は判別基準（２）を満足する。

第５図は、複数の代表的な文字について、上記命題によ
る不良文字と違反条件の例を示している。

本発明の刻印文字の欠け検出方法本発明は、上記の命題を基礎として、検査対象の刻印文
字の欠けを高速で検出するため、第６図に示すような一
連の過程によって行われる。

まず、検出対象となるすべての文字について、マスター
パターンが作成され、そのマスターパターンについて定
点Ｃ、基本尖点Ｌおよび穴点Ｈが定められる（第１過
程）。

第７図に示すように、基本刻印文字を観測座標系（Ｘ−
Ｙ）においたときの、基本COLのＸ軸への正射影長を
H₀、Ｙ軸への正射影長をV₀とする。このとき、基本COL
に外接し、かつＸ軸およびＹ軸に平行な長方形を基本ウ
インドーに設定する。基本文字のパラメータは、基本ウ
インドーの左上頂点を原点とする相対座標系、（Ｕ−
Ｖ）上で定められる。

一方、上記定点Ｃ（ｕ、ｖ、ｄ、ｌ）は、基本心線上の
１点で任意に定められる。パラメータｕ、ｖは、定点Ｃ
の相対座標系での位置を表す。また、パラメータｄは、
COL探索方向で、０または１が入る。ここで、０は水
平、そして、１は垂直の方向をそれぞれ示す。また、ｌ
は、COL探索距離であり、通常は最大文字幅ｃよりも少
し大きい値として設定される。

また、基本尖点L_n（u_n、v_n、ｌ）は基本心線の端部の点
である。ここで、パラメータu_n、v_nは、基本尖点L_nの相
対座標系での位置を表す。またパラメータｌは、COL探
索半径で、最大文字幅をｃとして、c/2として設定され
る。

さらに、穴点H_m（u_m、v_m、d_m、l_m）は、穴内の１点で任
意に定められる。パラメータu_m、v_mは、穴点H_mの相対座
標系での位置を表す。また、パラメータd_mは、内側輪郭
曲線およびCOL探索方向を決定するために、０から７ま
での整数として設定される。それらの方向は、第８図に
示すように、ｕ軸方向を０として、それから反時計回り
に45゜増えるごとに１ずつ加えてパラメータd_mを決定す
る。また、パラメータl_mは、内側輪郭線およびCOLの探
索距離である。

第９図は、基本文字の１例として、「ａ」についてマス
ターパターンを定点Ｃ、基本尖点L₁および穴点H₁を示し
ている。

Ｃ＝Ｃ（３、14、１、1.5） L₁＝Ｌ（13、14、0.5） H₁＝Ｈ（６、７、３、５）このようなマスターパターンの定点Ｃ、基本尖点Ｌおよ
び穴点Ｈの各パラメータは、基本文字を画像処理による
文字の細線化の手法を用いて自動的にまたは対話形式で
コンピュータに入力するか、または刻印文字のCAD情報
を基にCAD上で生成することもできる。

次に、検査対象の刻印文字を撮像し、画像処理によっ
て、刻印文字画像にマスターパターンを重ねる（第２過
程）。

すなわち刻印文字を適切な照明条件下で、エリアセンサ
ーによって撮像し、Ａ−Ｄ変換後、グレースケールを６
ビットに圧縮し、フレームメモリ、例えば256×240×８
ビットに入力し、そこで保持する。第10図は、このよう
な画像データのフォーマットを示している。次に、検査
対象の文字に対応するマスターパターンを画像上で、検
査対象の文字の上に重ねる。そして、検査対象の刻印文
字の画像についてしきい値処理を行い、二値画像とす
る。このような処理は、例えば基本ウインドーよりも少
し大きいウインドーを設定しておき、この内部のエリア
に対し、判別分析による手法などを用いて決定できる。

このような前処理の後に、本発明の特徴的な処理が行わ
れる。

まず、定点Ｃを中心として、ｄの方向に距離ｌ上に何本
の外側輪郭線があるか探索する（第３過程）。もし、そ
れが１本であれば、それを構成する画素の７ビット目を
１にしておく。また複数個あれば、その中で１番長い外
側輪郭線を構成する画素の７ビット目を１にする。も
し、外側輪郭線がないならば、この文字は、途中で切断
されているため、不良品となる。ここで、この７ビット
が「１」である外側輪郭線がCOLである。

次に、全ての基本尖点L_nから距離ｌ＝c/2以内にCOLがあ
るかどうか調べる（第４過程）。このCOLの検出は、具
体的には、第11図に例示するように、基本端点を中心と
する半径c/2相当の４−連結からなるデジタルリングを
想定し、このリング上の画素の７ビットが０か１かで判
定する。もしも、デジタルリング上で７ビットが１であ
る画素が１つもないならば、命題の条件によってこの
文字は不良品となる。

さらに、全ての穴点H_mからd_mの方向に、距離l_m内に、穴
点H_mをその面の内部にもつような内側輪郭線があるかど
うか調べる（第５過程の前半）。もし、それがあれば、
それを構成する画素の６ビット目を１にする。但し、も
しも、発見された内側輪郭線の６ビットが既に１であっ
たとすれば、この穴点H_mは、他の穴点H_kと同一穴内にあ
ることになり、命題の条件によって、この文字は、不
良品となる。また、内側輪郭線がなければ、前記命題の
条件によって不良品となる。

さらに、穴点H_mにおいて、d_mの方向で距離l_m以内にCOL
があるかどうか調べる（第５過程後半）。具体的には、
穴点からd_mの方向に長さl_mからなるデジタル直線を想定
し、この直線上の７ビットが０か１かで判定する。もし
も、この直線上に７ビットが１である画素が一つもない
ならば、命題の条件によって、この文字は不良品とな
る。但し、COL検出用ディジタル曲線は、第12図に示す
ように、水平、垂直方向では８−連結とし、また斜め方
向では、４−連結とする。

以上の検査過程で、不良品とならなかった対象文字は、
前記命題によって全て良品となる。なお、検査対象の文
字に穴点Ｈが存在し得ない構成であるとき、この穴点に
ついての検査過程は、省略されることになる。なお、こ
こでは、検査対象の文字種が既知で刻印文字の位置決め
が正確に行われていることを前提としているが、多少の
位置ずれがある文字についても工夫すれば、容易の欠け
の検出が可能となる。

また、検査対象が文字列であっても、本手法を繰り返す
事により容易に対応できる。なお、対象刻印文字には、
基本文字に対する欠けはあっても、はみ出しはないもの
としている。また、各画素のデータ長は８ビットに限ら
ず、３ビット以上あれば本手法を応用できる。

発明の効果本発明では、刻印文字のトポロジカルな性質を利用し
て、目視検査と同等の基準で検査が行われるため、検査
員による良否判定に近い状態で検査対象の文字の品質評
価が可能となり、また予め基本文字のマスターパターン
が定められているため、文字の欠けの検出が、輪郭線検
出の速度で高速に処理できる。

【図面の簡単な説明】第１図は一般的なCOLゲージの説明図、第２図は刻印文
字の良否の説明図、第３図は基本刻印文字の名称の説明
図、第４図は刻印文字の名称の説明図、第５図は不良文
字と違反条件の説明図、第６図は本発明のフローチャー
ト図、第７図は座標系の説明図、第８図は穴点の探索方
向の説明図、第９図は基本文字のマスターパターンの説
明図、第10図は画像データのフォーマットの説明図、第
11図はCOLの検出用デジタルリングの説明図、第12図はC
OL検出用デジタル直線の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本刻印文字からマスターパターンを生成
し、そのマスターパターンの基本心線上に定点を定め、
また基本心線の端部に基本尖点を定め、さらに閉じた輪
郭線内に穴点を定める第１過程、検査対象の刻印文字を
撮像し、画像処理によって、検査対象の刻印文字の画像
上に同じ文字のマスターパターンを重ねる第２過程、刻
印文字の画像について定点上で外側輪郭線を探索する第
３過程、検査対象の刻印文字の画像について基本尖点か
ら一定の距離内にCOLの有無を調べる第４過程、検査対
象の刻印文字の画像について穴点から所定の方向で一定
の距離内に内側輪郭線およびCOLがあるかどうかを調べ
る第５過程からなることを特徴とする刻印文字の欠け高
速検出方法。