JPH08115382A - 文字認識方法及びそれを使用した光学ディスクの識別記号認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学ディスクの識別記号を精度良く認識す
る。 【構成】 識別記号が付されたリング状鏡面部を撮像し
て、リング状画像をＸＹ直交座標系へ変換し、識別記号
画像１０１を切り出す。各画像の重心を通る慣性の主軸
をそれぞれ求め、各主軸の傾き値の中央値を算出する。
９０°から前記中央値が示す角度θを差し引いた角度φ
をもって、配列軸と交わる直線を初期の投影軸とし、所
定の角度ピッチで投影軸を回動させ、各角度毎に投影軸
に投影される識別記号列の画像長さを算出する。算出さ
れた識別記号列の画像長さの内、最小であるものを検出
し、そのときの角度φaを９０°から差し引き、この角
度を識別記号画像の傾斜角θaとする。傾斜角θaと識別
記号画像の大きさにより、対応するモデル記号へ正規化
し、その正規化画像とモデル記号とを比較し、その一致
度があらかじめ定めた許容範囲内に収まっているかどう
かを認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は文字を認識する方法に係
わり、特に、光学ディスクにおける、反射膜によるリン
グ状鏡面部に付された識別記号を認識する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光学ディスクは、成形された信号形成面
に反射膜としてアルミニウムが蒸着され、この反射膜の
酸化を防ぐために、上面に保護コート材を塗布する工程
を経て生産されることが、一般的である。そして、各光
学ディスクに何が記録されているかを識別するための識
別記号が、図１に示すような、信号形成面１１に隣接す
る部分の反射膜によって形成されたリング状の鏡面部１
２に、円弧状に並べられて付与される。従来、この識別
記号列１０を画像認識して、各記号の良否判別と光学デ
ィスク１の品種識別を行うには、まず、円弧状に並んだ
識別記号が付されたリング状鏡面部を撮像し、リング状
画像の所定位置を起点として、リング状画像を極座標系
からＸＹ直交座標系へ変換し、ＸＹ座標上に一直線状に
配置する。そして、変換された一直線状の鏡面部画像か
ら識別記号画像を切り出して、識別記号の画像列の先頭
を検出し、各識別記号画像の大きさを、対応するモデル
記号の大きさに幾何学的に補正する。それから補正後の
識別記号画像と、対応するモデル記号とを、先頭の記号
から順に比較し、その一致度があらかじめ定めた許容範
囲内に収まっているかどうかを認識する、といった方法
を採っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような識別記号
の認識方法では、一様な書体かつ整った文字であれば精
度良く良否判別あるいはディスクの品種識別を行うこと
ができるが、インクジェット方式で印字されたドット文
字の場合には不具合が生じることがある。すなわち、イ
ンクジェットノズルに対面させて光学ディスクを回転さ
せ、円弧状に並んだ印字を行う際、光学ディスクの回転
ムラ、光学ディスクの歪みによるインクジェットノズル
との間隔のバラツキなど、印字条件により印字されたド
ット文字に種々の変形が生じ、文字としては問題がなく
ても、モデル文字との一致度からみると不合格としてし
まうことがあった。本発明はこのような点を考慮し、印
字文字形状が変形して個々にバラツキが発生していて
も、文字の傾きをディスク毎に検出して補正し、正規化
を適切に行わせて、光学ディスクの識別記号を精度よく
認識する方法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の光学ディスクの
識別記号認識方法では、円弧状に並んだ識別記号が付さ
れたリング状鏡面部を撮像してそのリング中心を検出
し、リング状画像の所定位置を起点として、リング状画
像をリング中心に基づく極座標系からＸＹ直交座標系へ
変換し、ＸＹ座標上に一直線状に配置する。そして、変
換された一直線状の鏡面部画像から識別記号画像を切り
出して、識別記号の画像列の先頭を検出し、各識別記号
画像について、画像の重心を通る慣性の主軸をそれぞれ
求め、各主軸の傾き値の中央値を算出する。鏡面部画像
の一直線状の配列軸と、９０°から前記中央値が示す角
度を差し引いた角度をもって、所定の座標で交わる直線
を初期の投影軸とし、そこから所定の角度ピッチで前記
所定座標を中心として投影軸を回動させ、各角度毎に投
影軸に投影される識別記号列の画像長さを算出する。こ
の算出された識別記号列の画像長さの内、最小であるも
のを検出し、そのときの投影軸と配列軸との角度を９０
°から差し引き、これを識別記号画像の傾斜角とする。
さらに、前記傾斜角と各識別記号画像の大きさを、対応
するモデル記号の傾斜角と大きさに幾何学的に補正し、
補正後の識別記号画像と、対応するモデル記号とを、先
頭の記号から順に比較し、その一致度があらかじめ定め
た許容範囲内に収まっているかどうかを認識する。

【０００５】また、本発明の光学ディスクの識別記号認
識方法では、前述の幾何学的補正の際、補正すべきモデ
ル記号における、画素による各格子点の濃度値を、その
各格子点に対応する原記号画像の隣接４画素の濃度値か
ら補間して求め、幾何学的補正に加えて、この濃度値の
補間を行った後、対応するモデル記号との一致度があら
かじめ定めた許容範囲内に収まっているかどうかを認識
する。

【０００６】

【作用】識別記号画像の傾斜角が光学ディスク一枚毎に
検出され、識別記号画像は、その傾斜角に基づいてモデ
ル文字の傾斜角と大きさに正規化される。正規化後の識
別記号画像は対応するモデル文字と比較され、両者の一
致度があらかじめ定めた許容範囲内に収まっているかど
うかが認識される。

【０００７】

【実施例】本発明の文字認識方法を光学ディスクの識別
記号認識方法に適用した実施例を、図に基づいて説明す
る。図１は光学ディスク１の平面図、図２はその光学デ
ィスクの識別記号認識方法を実施するための概略構成図
であり、１は光学ディスク、２は光学ディスク１を載置
するテーブル、３はテーブル２上に載置された光学ディ
スク１を上方より撮像する撮像手段、４は撮像手段３が
取り込んだ画像を認識する画像認識装置である。撮像手
段３は、図１に示すように、視野１３内に光学ディスク
のリング状鏡面部１２が十分入る程度の距離を置いて、
配置する。また、取り込む画像品質を良くするため、撮
像手段３とテーブル２間に、リング状の面光源を配置し
てもよい。尚、画像認識装置４は、撮像手段３が取り込
んだ画像情報から、光学ディスク１の中心位置検出、リ
ング状鏡面部に付された識別記号の文字認識と文字の良
否判別、光学ディスクの品種識別などを行う。

【０００８】本実施例の動作について説明する。光学デ
ィスク１は、図示しない移送手段によりテーブル２上に
載置され、撮像手段３が、視野１３内に存在する光学デ
ィスク表面を撮像する。取り込まれた画像は画像認識装
置４に入力され、画像認識作業が開始される。画像認識
装置４は、まず、識別記号が付されたリング状鏡面部１
２の反射光画像を他の画像から切り出すため、入力され
た画像の濃度ヒストグラムを作成し、その反射光画像を
分離できるレベルの閾値を決定する。そして、この閾値
で画像を２値化し、図３に示す、識別記号画像１００を
含んだリング状の反射光画像１２０を認識する。さら
に、反射光画像１２０の中心付近をＸ方向とＹ方向に走
査して画像の位置を検索し、それぞれ対をなす部分画像
の位置座標間の各中点をリング中心として算出する。

【０００９】画像認識装置４は、リング状画像１２０の
所定位置を起点として、リング状画像をリング中心に基
づく極座標系からＸＹ直交座標系へ変換し、図４に示す
ように、ＸＹ座標上に一直線状に配置する。本実施例で
は、図３のリング状画像１２０において、リング中心か
らＹ軸と平行に下方へ延びる直線の位相を起点（位相角
０°）とし、ある点が、起点からどれだけの位相にある
かをＸ軸に、リング中心からどれだけの距離にあるかを
Ｙ軸とすることにより、極座標系からＸＹ直交座標系へ
変換している。そして適当な閾値で、変換された一直線
状の鏡面部画像１２１を２値化して帯状の鏡面部画像か
ら識別記号画像１０１を切り出し、識別記号の画像列の
先頭を検出する。画像列の先頭検出は、図４において、
ある切り出された識別記号画像の右方の所定距離内に、
別の識別記号画像が存在するかどうかで判断し、存在し
ない場合の、その識別記号画像が画像列の先頭とされ
る。

【００１０】画像認識装置４は、切り出された各識別記
号画像を先頭から順に特徴解析を行うのであるが、まず
各識別記号の画像領域についてその重心を算出する。こ
の重心を原点とし、そこを通って画像領域の慣性モーメ
ントが最小となる傾き値を持つ直線（以降、慣性の主軸
と称する）を求める。求められた各識別記号画像の慣性
の主軸は、図５に示すように画像の傾き方向を表し、Ｘ
Ｙ直交座標に対する各記号画像の傾き具合を示すことに
なる。（手塚慶一・北橋忠宏・小川秀夫著「ディジタル
画像処理工学」日刊工業新聞社発行、１２１〜１２３頁
参照）

【００１１】画像認識装置４は各画像の慣性の主軸の傾
き値を求め、それらの中央値を算出する。図５に示す慣
性の主軸が中央値を示すものとすると、画像認識装置４
は、鏡面部画像の一直線状の配列軸と、９０°から前記
中央値で示される角度θを差し引いた角度φをもって、
所定の座標で交わる直線を初期の投影軸とする。そし
て、そこから所定の角度ピッチで、所定座標を中心とし
て投影軸を回動させ、各角度毎に投影軸に投影される識
別記号列の画像長さＬ1、Ｌ2、Ｌ3を求め、それらの総
和を算出する（投影軸上のハッチング図形は、投影した
各記号画像の濃度分布を示す）。図６は、記号画像を、
図５と異なる角度の投影軸に投影した例を示すもので、
この場合の投影軸に投影される各記号画像の長さＬ
1’、Ｌ2’、Ｌ3’の総和は、図５の場合より大きくな
る。これは、角度θで傾いた画像の投影像が傾きを表す
軸と直交する投影軸に投影した場合に、画像領域の分布
長さが最も小さくなるためである。このような性質を利
用して、算出された識別記号列の画像長さの総和の内最
小であるものを検出して、その場合の投影軸の角度φa
を特定 し、９０°から角度φaを差し引いた角度θaを
識別記号画像列の傾斜角とする。

【００１２】画像認識装置４は、傾斜角θaと各識別記
号画像の大きさデータから、対応するモデル記号の傾斜
角と大きさに幾何学的に補正する。図７はこの幾何学的
補正を示す説明図であり、左図（ａ）で示される記号画
像のある一点の座標（ｘ’，ｙ’）と、右図（ｂ）で示
されるモデル記号画像の対応する座標（ｘ，ｙ）とは
、次式のような関係で示される。式中のａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ、ｆは、両画像の傾斜角および画像の大きさにお
ける、相関関係で決定される係数である。（社団法人シ
ステム総合研究所発行 システム総合研究No１２７、南
敏著 画像情報処理技術、２０〜２１頁参照）

【００１３】 ｘ＝ａｘ’＋ｂｙ’＋ｃ、ｙ＝ｄｘ’＋ｅｙ’＋ｆ

【００１４】上述の関係式によって画像認識装置４は、
先頭の識別記号画像から順に、対応するモデル文字への
幾何学的補正を行い、補正後の識別記号画像と当該モデ
ル記号とを比較し、その一致度があらかじめ定めた許容
範囲内に収まっているかどうかを認識する。

【００１５】また、前述の幾何学的補正の際に、前記関
係式によって座標系の対応関係が得られたとしても、図
８に示すように、歪みのないモデル画像の格子点（ｉ，
ｊ）は、歪んだ撮像画像の座標系上の格子点には対応せ
ず、画素と画素の間に欠落することが一般的である。こ
のため本実施例では、点（ｉ，ｊ）の濃度値ｆ（ｉ，
ｊ）が欠落することがないように、ｆ（ｉ，ｊ）に隣接
する撮像画像側４点の濃度値ｆ（ｍ，ｎ）、ｆ（ｍ＋
１，ｎ）、ｆ（ｍ，ｎ＋１）、ｆ（ｍ＋１，ｎ＋１）か
ら補間して、次式によりｆ（ｉ，ｊ）を算出する。式中
のαとβは、点（ｉ，ｊ）が、自身を囲む撮像画像座標
系の格子に対しいかなる位置にあるかを示す内分比であ
り、αがＸ方向位置、βがＹ方向位置を示すものであ
る。

【００１６】ｆ（ｉ，ｊ）＝ｆ(ｍ，ｎ)・(１−α)・(１
−β) ＋ｆ(ｍ＋1，ｎ)・α・(１−β)＋ｆ(ｍ，ｎ＋1)・
(１−α)・β＋ｆ(ｍ＋1，ｎ＋1)・α・β

【００１７】このように画像認識装置４は、画像の幾何
学的補正の際に、画素による各格子点の濃度値を、その
各格子点に対応する識別記号画像の隣接４画素の濃度値
から補間して求め、そして、幾何学的補正と濃度値の補
間を行った後、対応するモデル記号との一致度があらか
じめ定めた許容範囲内に収まっているかどうかを認識す
るようにしてもよい。

【００１８】以上のように、光学ディスクの識別記号を
認識する際に本発明を適用した実施例について述べた
が、例えばベアリングのリング状平面に付された品種記
号を画像認識する場合にも容易に適用可能である。要す
るに、リング状に配列された文字列を画像認識するよう
な種々の場合に適用できるのである。

【００１９】

【発明の効果】本発明では、識別記号画像の傾斜角が光
学ディスク一枚毎に正確に検出されるため、幾何学的な
補正等、記号画像の正規化を適切に行うことができ、印
字文字形状が変形して個々にバラツキが発生していて
も、精度よく文字認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光学ディスクの平面図
である。

【図２】本発明の光学ディスクの識別記号認識方法を実
施する際の、概略構成図である。

【図３】光学ディスクのリング状鏡面部の反射光画像を
説明する図である。

【図４】リング状鏡面部の反射光画像を極座標変換した
際の説明図である。

【図５】識別記号画像の傾斜角を求める方法を示す説明
図である。

【図６】図５において、他の態様を表した説明図であ
る。

【図７】幾何学的補正方法を示す説明図である。

【図８】濃度補間方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 光学ディスク １０ 識別記号 １２ リング状鏡面部 １００ 識別記号画像 １２０ リング状鏡面部の反射光画像 ２ テーブル ３ 撮像手段 ４ 画像認識装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状平面に、リング中心と同心の円
   弧状に並べて付された文字を、下記の手順に従って認識
   することを特徴とする文字認識方法。 ａ．前記リング状平面を撮像し、そのリング中心を検出
   する。 ｂ．リング状平面画像の所定位置を起点とし、リング状
   平面画像を、前記リング中心に基づく極座標系からＸＹ
   直交座標系へ変換して、ＸＹ座標上に一直線状に配置す
   る。 ｃ．変換された一直線状の平面画像から前記文字画像を
   切り出し、文字画像列の先頭を検出する。 ｄ．各文字画像について、画像の重心を通る慣性の主軸
   をそれぞれ求め、各主軸の傾き値の中央値を算出する。 ｅ．前記平面画像の一直線状の配列軸と、９０°から前
   記中央値が示す角度を差し引いた角度をもって、所定の
   座標で交わる直線を初期の投影軸とし、そこから所定の
   角度ピッチで前記所定座標を中心として投影軸を回動さ
   せ、各角度毎に投影軸に投影される文字列の画像長さを
   算出する。 ｆ．算出された文字列の画像長さの内、最小であるもの
   を検出し、そのときの前記投影軸と配列軸との角度を９
   ０°から差し引き、これを文字画像の傾斜角とする。 ｇ．前記傾斜角と各文字画像の大きさに基づいてモデル
   文字への正規化を行い、正規化後の各文字画像と対応す
   るモデル文字とをそれぞれ比較し、それらの一致度があ
   らかじめ定めた許容範囲内に収まっているかどうかを認
   識する。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、 手順ｇの文字画像の正規化を、前記傾斜角と各文字画像
   の大きさに基づき、対応するモデル文字の傾斜角と大き
   さに幾何学的に補正して実行することを特徴とする文字
   認識方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、 前記幾何学的補正の際、補正すべきモデル文字におけ
   る、画素による各格子点の濃度値を、その各格子点に対
   応する原文字画像の隣接４画素の濃度値から補間して求
   めることとし、 手順ｇにおける正規化後文字画像を、幾何学的補正に加
   え前記濃度値の補間を行ったものとしたことを特徴とす
   る文字認識方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３に記載の方法におい
   て、 前記投影軸を、一直線状に変換された文字画像列の、先
   頭画素が位置する座標に交わらせることを特徴とする文
   字認識方法。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３に記載の方法であっ
   て、 前記リング状平面画像を、光学ディスクにおける、反射
   膜によるリング状鏡面部からの反射光画像とし、 前記円弧状に並べて付された文字を、光学ディスクのリ
   ング状鏡面部上に円弧状に並べて付された識別記号とし
   たことを特徴とする光学ディスクの識別記号認識方法。