JPH0944601A - 画像認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転式表示機構によって表示される数字列の
各数字の認識率を向上させること。 【構成】 ＣＣＤカメラ２が指針部１の数字列を読み取
る。この読み取りによって得られるアナログ画像信号は
Ａ／Ｄコンバータ３でディジタル画像信号に変換され
る。ディジタル画像信号は信号処理部４で細線化、影消
去、穴埋め等の処理が施される。信号処理を受けたディ
ジタル画像信号の整数部は特徴検出部５でラベル数、端
点の数と位置、チェインコードの特徴を検出され、小数
部はマッチングによって特徴を検出される。これらの特
徴は認識部６へ出力される。認識部６は検出された特徴
に基づいて数字列の各数字を認識する。表示中の最下位
の数字の次の位の数値は最下位の数字の回転方向の表示
位置によって算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像認識装置に関し、特
に、連続回転式表示機構によって表示される数字、中で
も、小数部の数字の認識率を高めた画像認識装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像認識装置として、例えば、数
字をＣＣＤカメラで読み取ってアナログ画像信号を出力
し、これをＡ／Ｄ変換によってディジタル画像信号と
し、このディジタル信号を処理して画像の特徴を抽出
し、その結果に基づいて数字を認識するものがある。こ
の画像認識装置において、数字の認識に所定の精度が得
られれば、配電機器の自動検針や、医療診断に使用され
る数字式計器の指針部の数字の読み取りにもっと広範囲
に適用することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像認
識装置によると、連続回転式表示機構によって表示され
る数値の小数部の最下位、例えば、小数点２位では、表
示変更時に上下に２つの数字が並んで表示されるため、
最下位の次の位の数字認識率を上げることが難しいとい
う問題がある。

【０００４】従って、本発明の目的は整数部および小数
部の数字の認識率、特に表示される小数部の最下位の次
の位の数字の認識率を上げることができる画像認識装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、整数部と小数部を有した連続回転式表示の
数字列を読み取って前記数字列の各数字を識別する画像
認識装置において、前記整数部を認識する整数部認識手
段と、前記小数部を認識する小数部認識手段を備え、前
記小数部認識手段は、表示された前記数字列の最下位の
数字を認識する最下位数字認識手段と、前記最下位の数
字の回転方向の表示位置を検出する位置検出手段と、前
記回転方向の表示位置に基づいて前記最下位の次の位の
数値を演算する演算手段を備えたことを特徴とする画像
認識装置を提供する。

【０００６】

【作用】数字認識部は連続回転表示の数字列の整数部を
認識する整数部認識手段と前記数字列の小数部を認識す
る小数部認識手段を有する。前記小数部認識手段は表示
されている小数部の各数字をマッチング等に認識する。
マッチングは、予め用意されたテンプレートの数字フォ
ントを入力されてくるディジタル画像信号によって定義
される入力数字と同一のサイズにし、縮小された数字フ
ォントと入力数字の画素同志を比較して入力数字を認識
する。表示中の小数部の最下位の数字を認識したとき、
前記最下位の数字の回転方向の表示位置に基づいて前記
最下位の次の位の数値を演算によって算出する。

【０００７】前記整数部認識手段は小数部の認識とは別
にラベル数、端点の数と位置、チェインコード等に基づ
いて整数部の数字を認識する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例の画像認識装置を示
し、数字式計器の指針部１の数字を読み取るＣＣＤカメ
ラ２と、ＣＣＤカメラ２より出力されるアナログ画像信
号を、例えば、「電子情報通信学会論文誌（Ｄ），Ｖｏ
ｌ．Ｊ６３−Ｄ，Ｎｏ．４２，１９８０，３４９〜３５
６ページ」で説明されている２値化処理によってディジ
タル画像信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３と、Ａ／Ｄ
コンバータ３から入力したディジタル画像信号を信号処
理する画像信号処理部４と、画像信号処理部４で信号処
理されたディジタル画像信号に基づいて画像（数字）の
特徴を検出する特徴検出部５と、特徴検出部５によって
検出された特徴に基づいてＣＣＤカメラ２が読み取った
数字を認識する認識部６と、認識部６によって認識され
た数字をディスプレイ（図示せず）に表示したり、プリ
ンタ（図示せず）で印字する出力部７と、読み取られた
数字とマッチングする数字フォントを有したテンプレー
トを入力するテンプレート入力部８と、テンプレート入
力部８に入力されたテンプレートの数字フォントを指針
部１の数字の読み取りサイズに縮小するテンプレート縮
小部９と、認識部６で認識された数字を連続情報として
ストアする連続情報メモリ１０を有する。

【０００９】Ａ／Ｄコンバータ３は、例えば、８ビット
のディジタル画像信号を画像信号処理部４へ出力し、画
像信号処理部４は、例えば、１画素を２４ビットとし、
最大５１２×４８０画素のディジタル画像信号として処
理する。画像信号処理部４は以下の信号処理を行う。 （１）細線化 図２（イ）は細線化前の数字６を示し、図２（ロ）は細
線化後のものを示す。図中、２０は表示部に生じた影で
ある。この処理は、画像中の境界点（例えば、「４」近
傍に１つでも「０」画素をもつ「１」画素）の中から、
消去可能要素であり、かつ線の端点ではない画素（例え
ば、「８」近傍の画素のうち「１」画素の個数が２以
下）をすべて消去するものである。この場合、「４」近
傍とは、ある画素の四隅の近傍をいい、「８」近傍と
は、ある画素の８方向の隅の近傍をいう。細線化処理
は、消去処理を画像全体の画素に施す操作を消去される
画素がなくなるまで反復する。

【００１０】（２）影消去 図３（イ），（ロ）は数字式計器の指針部１の数字表示
部に生じた影２０（図２（イ），（ロ））を消去する消
去範囲を網掛け部３０で示している。この網掛け部３０
の１の画素は全て０にされる。 （３）穴埋め 図４は穴埋めの処理における収縮操作を示し、図５は穴
埋め処理における膨張操作を示す。本発明では、２値化
画像中で同じ値を有して連結している画素の集合をグル
ープという。この処理はグループ中の穴を埋めるもので
ある。膨張操作を１回行い、収縮操作を１回行うことに
よって１画素に相当する穴を埋める。これをＮ回行うこ
とによってＮ画素に相当する穴を埋める。

【００１１】図４の収縮操作は、画素値が１でその４近
傍（８近傍）に画素値が０の画素が少なくとも１個あれ
ば、その１の画素を０にする。図５の膨張操作は、画素
値が０でその４近傍（８近傍）に画素値が１の画素が少
なくとも１個あれば、その０の画素を１にする。これら
の信号処理を受けたディジタル画像信号は特徴検出部５
において以下の操作によって特徴を検出される。

【００１２】（１）ラベリング 図６（イ），（ロ），（ハ）は簡略化のために、８×８
ビットで示しており、ラベル数を算出するための非数字
部のグループＡ，Ｂ，Ｃを示している。この処理は２値
画像中の互いに連結している同じ値の画素の集合を１つ
のグループにまとめる。図６（イ）の「１」は１つの非
数字部のグループＡを有するのでラベル数が１である。
図６（ロ）の「０」は２つの非数字部のグループＡ，Ｂ
を有するのでラベル数が２であり、図６（ハ）の「８」
は３つの非数字部のグループＡ，Ｂ，Ｃを有するのでラ
ベル数が３である。

【００１３】（２）端点のチェック 図７は数字９の端点Ｐを示す。８近傍に連結する画素を
１つしか有しない画素を端点という。端点Ｐはその数と
表示部の上半分に位置するか、あるいは下半分に位置す
るかがチェックされる。 （３）チェインコード 図８（イ）はチェインコードを作成するためのテーブル
であり、対象画素Ｘの８近傍に位置する画素に付するコ
ードを示す。

【００１４】図８（ロ）は簡略化のために８×８ビット
で示された数字１を示す。対象画素Ｉ₁ より右４５°上
りに３つの画素が連続するので、図８（イ）のテーブル
に基づくと「１１１」と表される。また、対象画素Ｉ₂
より垂直下方に６つの画素が連続するので「６６６６６
６」と表される。従って、数字１のチェインコードは、
「１１１６６６６」となる。

【００１５】（３）マッチング 図９（イ）はテンプレート入力部８に入力されるテンプ
レート（５の数字フォント）を示す。図９（ロ）はテン
プレート縮小部９で縮小されたテンプレートを示す。こ
のときの縮小率は、テンプレートの数字フォントの横幅
と、読み取られた数字の横幅によって決定される。

【００１６】マッチングでは、縮小されたテンプレート
の数字フォントと、ディジタル画像信号によって定義さ
れる読み取り数字が画素対画素で比較されてその異同が
決定される。 （５）連続情報の参照 連続回転式表示機構では、０，１，２，・・・・として
数字が規則的に連続する。表示された小数部の過去の数
字が連続情報メモリ１０にストアされており、連続情報
メモリ１０よりこの連続性を読み出して認識中の数字と
比較する。

【００１７】（６）数字の位置判定 図１０（イ）は小数点１位の数字が１より２へ変化する
状態を示している。小数点２位の値は数字１の表示部に
おける上下（Ｙ軸方向）の表示位置を算出して決定す
る。以下、その算出方法を述べる。テンプレートのＹ軸
方向の大きさをＹ_t とし、縮小したテンプレートのＹ軸
方向の大きさをｙ_t とすると、

【００１８】

【数１】

【００１９】が得られる。ここでＭは縮小率を表す。表
示中の数字１，２の大きさを、図示の通り、Ｙ₁ ，Ｙ₂
とすると、

【００２０】

【数２】

【００２１】が得られる。数字１の中間点Ｃ₁ は、

【００２２】

【数３】

【００２３】より求められる。ここで、Ｅ₁ は数字１の
終点である。図中、Ｓ₁ は数字１の始点を表す。数字２
の中間点Ｃ₂ は、

【００２４】

【数４】

【００２５】より求められる。ここで、Ｓ₂ は数字２の
始点である。図中、Ｅ₂ は数字２の終点である。表示部
の中心点Ｃは、

【００２６】

【数５】

【００２７】より求められる。ここで、Ｙ_windowは表示
部のＹ軸方向の大きさである。数字１，２の中心点
Ｃ₁ ，Ｃ₂ より小数点２位の単位値（０．０１）当たり
のＹ軸方向の大きさＹ_d を求めると、以下のようにな
る。

【００２８】

【数６】

【００２９】従って、小数点２位の数値Ｄは、

【００３０】

【数７】

【００３１】より求められる。よって、小数部の数値は
（１＋Ｄ）となる。図１０（ロ）はこのようにして算出
された小数点２位の認識率を示している。図示から明ら
かなように、誤差は±０．０２以内に入っており、８０
％が±０．０１以内に入っている。

【００３２】以下、上述した一実施例の画像認識装置の
動作を説明する。図１１は数字式計器の指針部１の表示
を示している。指針部１の表示部１ａ，１ｂ，１ｃは小
数点１ｅより上位に整数部として２１８を示しており、
表示部１ｄは小数点１ｅより下位に１より２に変化する
小数部を示している。ＣＣＤカメラ２は各表示部１ａ〜
１ｄを読み取り、アナログ画像信号をＡ／Ｄコンバータ
３へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ３では、入力したアナ
ログ画像信号を所定の閾値と比較してディジタル画像信
号とし、これを画像信号処理部４へ出力する。

【００３３】図１２はこの動作および以下に述べる動作
を示しており、「画像入力」および「２値化」として表
している。画像信号処理部４では、入力したディジタル
画像信号に前述した細線化、影消去および穴埋めの処理
を施し、信号処理の終了したディジタル画像信号を特徴
検出部５へ出力する。特徴検出部５では、前述したラベ
リング、端点のチェック、およびチェインコードによっ
て入力した数字の特徴が検出される。

【００３４】図１３は以上述べた入力数字の細線化、ラ
ベリング、端点のチェック、チェインコードを示してい
る。図１３では、本実施例で使用されない特徴は省略さ
れている。特徴検出部５で検出された特徴は認識部６へ
出力される。認識部６は図１１の指針部１の表示部１
ａ，１ｂ，１ｃから読み取られた数字の整数部２１８を
以下のようにして認識する。まず、２はラベル数のチェ
ックにおいて「ラベル数は１か？」でＹＥＳが成立し、
チェインコードのチェックにおいて「下位に６が連続す
るか？」でＮＯが成立し、かつ、「下位に０が連続する
か？」でＹＥＳが成立することによって２と認識する。

【００３５】次に、１はラベル数のチェックにおいて
「ラベル数は１か？」でＹＥＳが成立し、チェインコー
ドのチェックにおいて「下位に６が連続するか？」でＹ
ＥＳが成立することによって１と認識する。また、８は
ラベル数のチェックにおいて「ラベル数は１か？」でＮ
Ｏが成立し、かつ「ラベル数は２か？」でＮＯが成立す
ることによって８と認識する。

【００３６】認識部６はこのようにして認識した認識結
果を出力部７へ出力する。出力部７は外部からの指令に
応じてディスプレイに表示し、あるいはプリンタでプリ
ントアウトする。一方、小数部は以下のようにして認識
される。テンプレート入力部８より入力されたテンプレ
ートの数字フォントはテンプレート縮小部９で前述した
ように縮小され、表示部１ｄの数字の入力画像と同一の
サイズにされる。特徴検出部５はマッチングによって画
素同志を比較し、その比較結果を認識部６へ出力する。
このとき、連続情報メモリ１０の連続情報を参照する。
図１１の表示状態になる前に小数点１位の数字１は既に
認識されており、このとき、連続情報メモリ１０の連続
情報「・・・８，９，０」が参照され、また、数字１が
認識されたとき、これが連続情報メモリ１０にストアさ
れて連続情報は「・・・９，０，１」になる。このよう
にして、小数点の１位の値が認識される。

【００３７】次に、前述した式（１）〜（７）に基づい
て小数点２位の値Ｄが算出される。仮に、図１１におい
て、Ｄ＝０．０６と算出されたときは、図１１の表示部
は２１８．１６として得られる。図１３において、数字
６と９はともにラベル数が２，端点数が１である。ここ
で、両者の認識は、図１２の端点の位置のチェックにお
いて、端点が表示部の上半分にあれば６、下半分にあれ
ば９として認識される。また、数字１，２，３，５，７
はともにラベル数が１で共通するが、数字３はチェイン
コードの上位および下位においてともに同一コードによ
る連続性を有しない特徴によって認識される。

【００３８】以上の実施例では、整数部の認識率は１０
０％という結果が得られた。また、小数部については９
３％という高い認識率が得られた。特に、これまで認識
することができなかった表示中の最下位の数字の次の位
である小数点２位の値を２０％以下の誤差で認識するこ
とができた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の画像認識装
置によると、整数部はラベル数、端点の数および位置、
およびチェインコードに基づいて認識し、小数部はマッ
チング、過去の表示の連続情報、および最下位数字の回
転方向の表示位置に基づいて認識するようにしたので、
指針部の数字列の各数字を高い認識率で認識することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の画像認識装置を示すブロッ
ク図。

【図２】（イ），（ロ）は本発明の一実施例で使用され
る細線化処理を示す説明図。

【図３】（イ），（ロ）は本発明の一実施例で使用され
る影消去を示す説明図。

【図４】本発明の一実施例で使用される収縮操作を示す
説明図。

【図５】本発明の一実施例で使用される膨張操作を示す
説明図。

【図６】（イ），（ロ），（ハ）は本発明の一実施例で
使用されるラベリングを示す説明図。

【図７】本発明の一実施例で使用される端点のチェック
を示す説明図。

【図８】（イ），（ロ）は本発明の一実施例で使用され
るチェインコードを示す説明図。

【図９】（イ），（ロ）は本発明の一実施例で使用され
るテンプレートおよびその縮小を示す説明図。

【図１０】（イ）は本発明の一実施例で使用される小数
部の数字の表示位置の算出を示す説明図。（ロ）は本発
明の一実施例で使用される小数部の数字の認識誤差を示
す説明図。

【図１１】本発明の一実施例で使用される指針部を示す
説明図。

【図１２】本発明の一実施例の整数部の認識動作を示す
フローチャート図。

【図１３】本発明の一実施例で使用される細線化処理、
ラベリング、ラベル数、端点の数と位置、およびチェイ
ンコードを示す説明図。

【符号の説明】

１ 指針部 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 表示部 １ｅ 小数点 ２ ＣＣＤカメラ ３ Ａ／Ｄコンバータ ４ 画像信号処理部 ５ 特徴検出部 ６ 認識部 ７ 出力部 ８ テンプレート入力部 ９ テンプレート縮小部 １０ 連続情報メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 英文 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 大場 一彦 東京都品川区荏原５丁目２番１号 株式会 社三英社製作所内 (72)発明者 山田 博章 千葉県船橋市上山町１−55 エステート上 山 ４−302

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 整数部と小数部を有した連続回転式表示
   の数字列を読み取って前記数字列の各数字を認識する画
   像認識装置において、 前記整数部を認識する整数部認識手段と、 前記小数部を認識する小数部認識手段を備え、 前記小数部認識手段は、表示された前記数字列の最下位
   の数字を認識する最下位数字認識手段と、前記最下位の
   数字の回転方向の表示位置を検出する位置検出手段と、
   前記回転方向の表示位置に基づいて前記最下位の次の位
   の数値を演算する演算手段を備えたことを特徴とする画
   像認識装置。
2. 【請求項２】 前記最下位数字認識手段は、前記最下位
   の数字をテンプレートの数字フォントを縮小した数字フ
   ォントとマッチングすることによって認識する構成の請
   求項１記載の画像認識装置。
3. 【請求項３】 前記整数部認識手段は、非数字部分の独
   立した領域数を表すラベル数と、数字部分の端点の数お
   よび位置と、前記数字部分の形状に応じて定まるチェイ
   ンコードとに基づいて前記整数部の前記数字列の前記各
   数字を認識する構成の請求項１記載の画像認識装置。
4. 【請求項４】 前記最下位数字認識手段は、前記最下位
   の数字の過去の表示の連続情報を取り込んで前記最下位
   の数字を認識する構成の請求項２記載の画像認識装置。