JPH0812682B2

JPH0812682B2 - 打刻印の検出方法及び装置

Info

Publication number: JPH0812682B2
Application number: JP2000099A
Authority: JP
Inventors: 英都中村; 哲美原川; 博季三上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-05
Filing date: 1990-01-05
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH03204791A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は打刻印の検出方法及び装置に係り、特に、
比較的小型の一次圧延鋼材に打刻されたマーキングをテ
レビカメラで撮影し、これを画像処理して内容を認識す
る打刻印の検出方法及び装置に関するものである。

［従来の技術］例えば、比較的小型の一次圧延鋼材（例えばビレッ
ト，ブルーム）に対し、数字，文字，記号などをマーキ
ングし、このマーキングを自動的に読み取って認識し、
これを製造，加工，在庫管理などに利用している。

このマーキングの形成は、数字，文字，記号などが左
右反転に形成された印字部材（文字金型）を一次圧延鋼
材の端面に押圧して打刻し、刻印画に数字，文字，記号
などが溝状に形成されるようにしている。

この１つの方法として、一次圧延鋼材（以下、刻印材
という）に形成された打刻印字像をテレビカメラなどの
撮像装置により多値の原画像信号として得、これを変換
して得る二値の最終画像を用いて文字を認識するものが
ある。そして、文字認識用の最終画像を得るための画像
処理として、例えば、特開昭61−80372号がある。これ
に示された技術は、多値の原画像を二値の最終画像に変
換する二値化処理において、画像全体に対して１つのし
きい値を用いるものとし、このしきい値を最終画像の低
輝度領域の数が設定値に合致するまで更新して決定する
ことを特徴としている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記のような従来の打刻印の検出装置におい
ては、１つのみのしきい値を用いて画像全体に対して二
値化処理を行っているため、誤認識をする場合がある。
すなわち、打刻面は平坦でなく、また錆や汚染を生じて
いることが多く、その発生の程度や形状状況も一定では
ない。このため、汚れなどが刻印と共に検出され、誤認
識や認識不能を招くことになる。

この発明は、かかる従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、刻印面の状態にかかわらず明瞭な最
終画像を得ることのできる打刻印の検出方法及び装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、この発明は、打刻面の
打刻印字像を撮像し、その画像信号から刻印材の向き及
び各打刻印字像の画像上における位置を検出し、これに
基づいて前記画像信号を打刻印字像毎に分割して複数の
打刻印字像を得、この複数の打刻印字像の各々について
個別に二値化処理を施して文字認識用の情報とするよう
にしたものである。

そして、鮮明な刻印画像を得るために、更に、複数の
予め定めた方向及び距離分だけ前記画像信号を移動させ
て複数の移動画像信号を得、この移動画像信号の各々を
加算して得た刻印像強調画像信号を前記刻印材の向き検
出処理を施すことが望ましい。

さらに、装置構成として、刻印材の打刻面を斜め方向
から照明する照明手段と、前記打刻面を撮像する撮像手
段と、該手段による原画像信号の特定範囲の濃度射影に
基づいて刻印材の向きを検出する刻印材向き検出処理部
と、前記原画像信号について刻印材の特定範囲の濃度射
影の積算値から変化に基づいて刻印像の位置を求める刻
印位置検出処理部と、該処理部による刻印位置情報に基
づいて刻印像の印字単位に分離する刻印画像分離処理部
と、該手段によって分離された刻印別画像信号の各々に
対して独立に二値化を行う二値化処理部とからなる構成
が推奨できる。

また、鮮明な刻印画像を得るために、前記刻印材向き
検出処理部及び刻印位置検出処理部に印加する原画像信
号に対し、複数の予め定めた方向及び距離分だけ画像を
移動させて強調処理を行う刻印画像強調処理部を設ける
ことができる。

［作用］上記のように構成することによって、刻印材の刻印面
を撮像して得られた原画像信号に対し、刻印材の向きが
正画像位置から90度単位のいずれの回転角かが検出さ
れ、また、刻印材の特定範囲の濃度射影の積算値の凹凸
から各々の刻印の位置が得られる。これに基づいて刻印
毎に分離された刻印別画像を二値化することにより、文
字認識のための最終画像を得ることができる。したがっ
て、文字毎に最適な二値化しきい値を設定できるため、
文字毎に独立に二値化が行え、文字が欠けるなどの事態
は生ぜず、文字パターンを良好に抽出することができ
る。

また、刻印画像強調処理を行うことにより、背景と文
字との濃度差を明確にできるので、鮮明な刻印画像を得
ることができる。

［実施例］第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

撮像装置１は刻印材（例えば、ビレット）の打刻面を
撮影するものであり、例えばテレビカメラが用いられ
る。撮像装置１には打刻検出装置２が接続され、この打
刻検出装置２には文字認識処理部3_-1〜3_-Nが接続されて
いる。

撮像装置１は、第２図に示すように、刻印材４の打刻
面に対向する如くに配設され、また、打刻面を照明する
ために複数のランプ５が配設されている。

打刻画像の抽出が確実に行われるためには、背景と文
字との濃度差（コントラスト）が大きいことが望まれ
る。この濃度差は、照明光の照射方向、文字形状で
決まる文字の実行直線長（なお、ここでは各照明方向に
平行な直線を考えたとき、その直線と文字とが重なる長
さの一番長いものを実効直線長と定義する）、文字の
打刻深さなどに関係する。そして、抽出を良好にするた
めには、文字の打刻が深く、実効直線長を短くするのが
よく、実効直線長を短くするためにはランプ５による照
明を打刻面に対して斜め方向から行うのがよい。

打刻検出装置２は、撮像装置１からの原画像信号11中
の刻印像のみを強調する処理を施す刻印画像強調処理部
6,刻印材向き検出処理部7,刻印位置検出処理部8,刻印画
像分離処理部９、及び二値化処理部10_-1〜10_-Nから構成
されている。

次に、第１図に示す構成の概略動作について説明す
る。

まず、撮像装置１によって第２図に示す方向から刻印
材４の打刻面を撮像し、刻印像を多値の原画像信号11と
して得る。これに対し刻印画像強調処理部６によって刻
印像のみを強調する処理を施し、刻印画像強調信号12を
出力する。ついで、刻印材向き検出処理部７によって刻
印材の向きを検出し、刻印材向き情報13を出力する。

さらに、刻印画像強調信号12及び刻印材向き情報13に
基づいて刻印位置検出処理部８により刻印位置を検出す
る。この刻印位置検出処理部８によって得られる刻印位
置情報14及び原画像信号11に基づいて、刻印画像分離処
理部９により原画像信号11を各々の刻印毎に分離させた
Ｎ個の刻印別画像信号15を得る。この刻印別画像信号15
は、Ｎ個の中に１つだけの刻印像を含んでいる。そこ
で、二値化処理部10_-1〜10_-Nによって各々の刻印毎に独
立に二値化処理を施すことにより、最終画像16_-1〜16_-N
が得られる。この最終画像16_-1〜16_-Nに対し、文字認識
処理部3_-1〜3_-Nによって文字認識処理を実行する。

次に、第３図を参照して刻印画像強調処理部６の詳細
について説明する。

刻印材４に形成されている刻印は、照明によって生じ
る影（以下、この影による像を刻印像という）が撮影さ
れることにより、画像として捉えられる。したがって、
撮像装置１にとって、刻印像が刻印材向き検出処理や刻
印位置検出処理を施すに十分なほどに鮮明であれば、刻
印画像強調処理は必要ではない。しかし、一般に刻印像
を鮮明に得ることは難しく、刻印画像強調処理を施さな
ければ、良好な画像検出は得ることはできない。

刻印画像強調処理部６は、画像移動処理部61_-1〜6
1_-N,加重値設定部62_-1〜62_-N,乗算部63_-1〜63_-N,及び加
算部64から構成されている。

画像移動処理部61_-1〜61_-Nは、原画像信号11に対して
予め定めた方向及び距離分だけ原画像信号11を移動さ
せ、方向及び距離を代えた複数の移動画像信号65を得
る。この移動画像信号65の各々に対し、加重値設定部62
_-1〜62_-Nの各加重値設定を乗算部63_-1〜63_-Nによって乗
算することにより、加重移動画像信号66を得る。乗算部
63_-1〜63_-Nの各出力信号は、加算部64によって加算する
ことにより、刻印画像強調信号12を得ることができる。

この刻印画像強調処理部６での処理を数式で示せば、
次のようになる。

すなわち、原画像信号11の座標（x,y）の濃度値をｆ
（x,y）とすると、刻印強調画像の座標（x,y）の濃度値
ｇ（x,y）は、次式で与えられる。

ここで、xi,yiは、原画像信号を画像移動処理させた
時のx,y方向の移動量であり、aiは加重定数を示してい
る。また、上式の定数（N,xi,yi,ai）は、対象とする原
画像信号を特徴から定めることができる。最適な定数を
選ぶことによって、ノイズ分を強調することなく、刻印
画像のみを強調することができる。

次に、第４図を参照して刻印材向き検出処理部７の処
理の詳細について説明する。

刻印材４の刻印（本実施例では、３段の数字の組合せ
から成り、第１段が５桁、第２段が２桁、第３段が１桁
から成る）が撮像装置１にとって最適な位置で送られて
来るとは限らない。そこで、刻印画像強調信号12（刻印
画像強調処理部６を設けない構成にあっては原画像信号
11）の画像から縦，横を判定し、正位置による画像に変
換する。具体的には、刻印画像の縦，横方向の濃度射影
を得、刻印の配置が刻印材４の中心を回転中心として、
点対象でなければ刻印材４の向きにより縦，横の積算値
a,bの最大値位置c,dもしくは大きさが異る。

この情報に基づいて解析を行うことにより、刻印材４
の向きを検出することができる。例えば、最大値位置の
交点が、刻印材４の左上，右上，右下，左下のいずれに
有るかにより、回転角を0,90度,180度,270度のいずれか
にあるものと判定する。

次に、第５図を参照して刻印位置検出処理部８の処理
の詳細について説明する。

この処理は、刻印画像強調信号12または刻印材向き情
報13に対し、刻印材４の特定範囲（この実施例では、第
５図中の濃度射影算出範囲ｌ）について濃度射影を求
め、その積算値の凹凸を検出することにより、刻印の位
置を検出している。第５図においては、刻印の上段の５
つの数字の検出を行っているが、同様の処理を繰り返す
ことにより、全ての刻印の位置を検出することが可能で
ある。

次に、第６図を参照して二値化処理部10_-1〜10_-Nの詳
細について説明する。

この処理は、刻印画像分離処理部９で得られた刻印別
画像（多値画像）を二値化するものである。二値化処理
部10_-1〜10_-Nはいずれも同一の構成がとられ、その１つ
の構成を示したのが第６図である。

二値化処理部10_-1は、第６図に示すように、刻印別画
像信号15に対し、しきい値を決定するしきい値決定処理
部101,これによって決定されたしきい値102及び刻印別
画像信号15に基づいて二値化処理部103,二値化処理部10
3による二値化画像104に対してノイズ除去処理を行うノ
イズ除去処理部105から構成されている。

この構成における概略動作は、刻印別画像（多値画
像）の濃度ヒストグラムを検出し、これによって決定さ
れた二値化しきい値に基づいて刻印別画像を二値化する
ものである。このままでは、様々なノイズを含んでいる
ため、二値化画像に対しノイズ除去処理部105によって
ノイズ除去処理を実施する。

この二値化処理を第５図に示した各ビレットを例にし
て、第７図，第8A図，第8B図及び第９図を参照して説明
する。

次に、二値化処理部10_-1〜10_-Nの動作の詳細について
説明する。

第７図に示すように、入力画像に対し各１文字が枠で
囲まれるように区分し、枠w1〜w8を割り当てる。この枠
w1〜w8の各々に対し、枠内を判別しきい値法で二値化し
（しきい値:th1、分離度b1）、二値化画像wa1を得る（S
81）。ついで、残った領域の面積ar1を測定し（S82）、
第９図のように、枠内のしきい値th1以上の濃度を持つ
点について（画素の数）判別しきい値法で二値化処理
（しきい値:th2、分離度:b2）し、二値化画像wa2を得る
（S83）。

続いて残った領域の面積ar2を測定し（S84）、分離度
b1とb2を比較する（S85）。S85において、b1＞b2であれ
は、第8B図のフローへ移行し、b2＞b1であれば第8B図
のフローへ移行する。

フローでは面積ar1と面積しきい値arthを比較し、a
r1＜arthであれば、以後の処理対象画像をwa1にする（S
87）。また、ar1＞arthであれば、以後の処理対象画像
をwa2にする（S88）。このS88の処理は、S85でフロー
が選択された場合にも実行される。以上のS81〜88まで
が、第６図に示したしきい値決定処理部101及びしきい
値102の処理内容に該当する。

S86またはS88の処理が終了すると、処理対象画像内の
特徴量を測定する（S89）。ついで、面積が30画素（pi
x:ピクセル）未満のものを除去し（S90）、さらに面積
率が0.5以上のものを除去する（S91）。S89〜S91まで
が、第６図に示したノイズ除去処理部105の処理内容に
該当する。

ところで、刻印材４は１本単位で撮像装置１の撮影領
域に搬送されてくるとは限らず、数本が束ねられた状態
で搬送されて来る場合がある。この場合には、１本づつ
識別したうえで個々の刻印を認識する必要がある。この
処理について、以下に説明する。

ここでは、第10図に示すように、３本の刻印材が撮影
領域にあり、その中央に１本が位置し、この両側に所定
の間隔をもって２本の刻印材が位置している場合を例に
説明する。そして、撮影領域の中心から十字形に縦，横
に細長の枠w10,w20,w30,w40を設定する。また、入力画
像の分解能は、例えば、0.305×0.305mm/1画素のレベル
とし、また、枠ｗの幅を100画素（pix）とし、枠の長さ
を256画素としている。

次に、第11図，第12図及び第13図を参照して、刻印材
の特定化について説明する。

３本の刻印材は、相互に密着した状態で束ねられてい
るが、その両端の周縁部は丸みを有しているため、隣接
間及び周縁部の外側には刻印よりも深い溝が形成されて
いる。したがって、枠内を二値化していくと、刻印とは
明らかに異なる二値レベルの変化点が生じ、この変化点
位置を刻印面の周縁と見なすことができる。

具体的には、まず、上記の枠w10,w20,w30,w40内の各
々の画像に対し、判別しきい値法によって二値化処理を
行う（S121）。ついで、二値化結果を用いて枠w10,w20,
w30,w40の各々に対し、中心から外側に向って、その長
さ方向に順次プロフィールを測定していくと、第11図に
示すように、抽出対象の刻印材４の刻印面の周縁と刻印
材間の間隙（或いは、開放された空間との間）とが接す
る位置でプロフィールは大きく変化し、変化点h1（枠w1
0に存在），変化点h2（枠w20に存在），変化点h3（枠w3
0に存在）、変化点h4（枠w40に存在）、が得られる（S1
22）。この変化点で囲まれる部分を刻印材４の端面であ
ると確定し（S123）これを画像処理上では第13図に示す
ように白にセットし、以後、第8A図及び第8B図に示した
手順により刻印検出の処理を行い、最終画像を得る。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

ここでは、刻印材４が約120mm×120mmの角ビレット
で、端面に製品番号が打刻されたものとし、この製品番
号を打刻検出装置２によって検出し、これを文字認識処
理部3_-1〜3_-Nによって文字認識している。また、刻印画
像強調処理部６における各定数は次の如くとした。

N=5(xi,yi,ai) =(0,0,4),(4,0,-1),(-4,0,-1),(0,4,-1),(0,-4,-1) この結果、従来技術による検出では最終画像に部分的
な錆や汚れが残り、その認識率は76％程度であった。し
かし、本発明による検出では、刻印のみの明瞭な最終画
像を得ることができ、認識率は95％に達することが確認
された。

［発明の効果］本発明は上記の通り構成されているので、次に記載す
る効果を奏する。

請求項（１）の打刻印の検出方法によれば、打刻面の
打刻印字像を撮像し、その画像信号から刻印材の向き及
び各打刻印字像の画像上における位置を検出し、これに
基づいて前記画像信号を打刻印字像毎に分割して複数の
打刻印字像を得、この複数の打刻印字像の各々について
個別に二値化処理を施して文字認識用の情報とするよう
にしたので、文字毎に独立に二値化が行え、文字が欠け
るなどの事態は生ぜず、文字パターンを良好に抽出する
ことができる。

請求項（２）の打刻印の検出方法によれば、複数の予
め定めた方向及び距離分だけ前記画像信号を移動させて
複数の移動画像信号を得、この移動画像信号の各々を加
算して得た刻印像強調画像信号を前記刻印材の向き検出
処理に用いるようにしたので、背景と文字との濃度差を
明確にできるので、鮮明な刻印画像を得ることができ
る。

請求項（３）の打刻印の検出装置によれば、刻印材の
打刻面を斜め方向から照明する照明手段と、前記打刻面
を撮像する撮像手段と、該手段による原画像信号の特定
範囲の濃度射影に基づいて刻印材の向きを検出する刻印
材向き検出処理部と、前記原画像信号について刻印材の
特定範囲の濃度射影の積算値から変化に基づいて刻印像
の位置を求める刻印位置検出処理部と、該処理部による
刻印位置情報に基づいて刻印像の印字単位に分離する刻
印画像分離処理部と、該手段によって分離された刻印別
画像信号の各々に対して独立に二値化を行う二値化処理
部とを設けるようにしたので、文字毎に独立に二値化が
行え、文字が欠けるなどの事態は生ぜず、文字パターン
を良好に抽出することができる。

請求項（４）の打刻印の検出装置によれば、前記刻印
材向き検出処理部及び刻印位置検出処理部に印加する原
画像信号に対し、複数の予め定めた方向及び距離分だけ
画像を移動させて強調処理を行う刻印画像強調処理部を
設けたので、背景と文字との濃度差を明確にできるの
で、鮮明な刻印画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図に示す撮像装置の取り付け及び照明手段を示す
説明図、第３図は刻印画像強調処理部の詳細を示すブロ
ック図、第４図は刻印材向き検出処理部の処理を示す説
明図、第５図は刻印位置検出処理部の処理を示す説明
図、第６図は二値化処理部の詳細を示すブロック図、第
７図は入力画像の枠決め処理を示す説明図、第8A図及び
第8B図は二値化処理部の処理を示すフローチャート、第
９図はしきい値設定を示す説明図、第10図は複数の刻印
材から対象の１本を特定する処理を示す説明図、第11図
は刻印材を特定するためのプロフィール処理を示す変化
点検出特性図、第12図は変化点を求める処理を示すフロ
ーチャート、第13図は変化点に基づいて特定した刻印材
のマスク画像図である。図中、 1:撮像装置、2:打刻検出装置 3_-1〜3_-N:文字認識処理部 4:刻印材、5:ランプ 7:刻印材向き検出処理部 8:刻印位置検出処理部 9:刻印画像分離処理部 10_-1〜10_-N:二値化処理部 11:原画像信号 12:刻印画像強調信号 13:刻印材向き情報 14:刻印位置情報 15:刻印別画像信号 16_-1〜16_-N:最終画像 61_-1〜61_-N:画像移動処理部 62_-1〜62_-N:加重値設定部 63_-1〜63_-N:乗算部 64:加算部 101:しきい値決定処理部 103:二値化処理部 105:ノイズ除去処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】打刻面の打刻印字像を撮像し、その撮像に
よって得られた刻印画像の縦、横方向の濃度射影を求
め、その積算値の縦、横方向各々の最大値位置と凹凸か
ら刻印材の向き及び各打刻印字像の画像上における位置
を検出し、これに基づいて前記画像信号を打刻印字像毎
に分割して複数の打刻印字像を得、この複数の打刻印字
像の各々について個別に二値化処理を施して文字認識用
の情報とすることを特徴とする打刻印の検出方法。
【請求項２】複数の予め定めた方向及び距離分だけ前記
画像信号を移動させて複数の移動画像信号を得、この移
動画像信号の各々を加算して得た刻印像強調画像信号を
前記刻印材の向き検出処理に用いることを特徴とする請
求項（１）に記載の打刻印の検出方法。
【請求項３】刻印材の打刻面を斜め方向から照明する照
明手段と、前記打刻面を撮像する撮像手段と、該手段に
よる原画像信号の特定範囲の濃度射影に基づいて刻印材
の向きを検出する刻印材向き検出処理部と、前記原画像
信号について刻印材の特定範囲の濃度射影の積算値から
変化に基づいて刻印像の位置を求める刻印位置検出処理
部と、該処理部による刻印位置情報に基づいて刻印像の
印字単位に分離する刻印画像分離処理部と、該手段によ
って分離された刻印別画像信号の各々に対して独立に二
値化を行う二値化処理部とを具備することを特徴とする
打刻印の検出装置。
【請求項４】前記刻印材向き検出処理部及び刻印位置検
出処理部に印加する原画像信号に対し、複数の予め定め
た方向及び距離分だけ画像を移動させて強調処理を行う
刻印画像強調処理部を設けたことを特徴とする請求項
（３）に記載の打刻印の検出装置。