JPH11219460A

JPH11219460A - 傾斜画像処理方法

Info

Publication number: JPH11219460A
Application number: JP10020032A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tsuchiya; 和広土屋; Haruyuki Matsumoto; 晴幸松本; Toyoshi Kadosaki; 東洋史門崎; Tatsuya Furui; 達也古井
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-10
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JP3777775B2

Abstract

(57)【要約】【課題】傾斜して読み取った画像を高速に処理できる
傾斜画像処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】搬送されてくる紙幣を順次スキャンしな
がら画像を取得する際に、各スキャンラインごとに非透
光画素値の並びに対応する短手長を求め、その分布を取
得し（Ｓ１）、その短手長分布から短手長最頻値を求め
る（Ｓ２）。これで斜行角度を正しく検出できるかをチ
ェックした（Ｓ３）後、最頻値を持つ上下端のスキャン
ラインの短手長開始座標値から斜行角度を検出する（Ｓ
５）。その後、紙幣領域を算出し（Ｓ６）、過大斜行角
度のチェック（Ｓ７）、斜行角度の分散度チェック（Ｓ
８）の後、求めた斜行角度をもとに、斜行補正を行う
（Ｓ９）。短手長短策による短手最頻長を取得し、その
最頻長を有する座標により、斜行角度を検出するように
したので、撮像と同時処理ができ、高速処理が可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は傾斜画像処理方法に
関し、特にスキャンした画像から傾斜した矩形画像の傾
斜角度を検出し、その傾斜角度に基づいて傾斜した画像
を真っ直ぐに補正する傾斜画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙幣を鑑別するような装置では、紙幣を
搬送しながら搬送路の途中に配置されたイメージセンサ
により紙幣の画像を読み取り、読み取った画像を処理す
ることによって、金種判定および真贋判定を行ってい
る。紙幣は金種によって様々な寸法を有しており、特に
外国紙幣では大きさが多様である。このような紙幣を鑑
別するには、紙幣を搬送する搬送路の幅を鑑別対象の金
種の中で最も幅の大きな紙幣の幅に合わせて作られる。
このため、特に幅の狭い紙幣が搬送されると、常に真っ
直ぐな状態で搬送されることは少なく、どうしても曲が
った状態、すなわち斜行状態で搬送されることになり、
イメージセンサによる撮像においても、斜行状態で読み
取られることになる。

【０００３】紙幣を鑑別するには、読み取った紙幣の画
像の正確な座標が分からなければならない。ところが、
斜行状態で読み取られた画像は斜行状態のままであるた
め、そのまま利用することはできないので、前処理とし
て斜行状態を真っ直ぐな状態にする斜行補正が行われ
る。

【０００４】たとえば特開平８−２１２４１７号公報に
記載の技術では、まず、読み取った紙幣のイメージデー
タから紙幣の輪郭、すなわち紙幣の短手および長手の４
辺の情報を求め、これにより、紙幣の斜行角度を求めて
いる。その後、斜行した画像をその画像の角を原点とし
て斜行量分回転させて、真っ直ぐな状態の画像にしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の技術によれば、紙幣の斜行状態を求めるのに
紙幣全体をスキャンした後、その全体画像から輪郭情報
を抽出して四つの辺を求めており、比較的処理時間およ
びメモリ資源が必要となるという問題がある。また、斜
行角度をもとに回転させるときの原点が四つの辺からな
る領域の一つの角に初めから決めているが、その角が折
れていたり欠損している部分の場合、原点が紙幣の画像
の中に入るおそれがあり、回転後に画像の一部が破棄さ
れる場合があるという問題点があった。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、傾斜して読み取った画像を高速に処理できる
傾斜画像処理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、所定寸法の矩形媒体を撮像することによ
って得られた画像の傾きを補正する傾斜画像処理方法に
おいて、前記矩形媒体の相対移動に従って、移動方向に
直角な方向にスキャンすることによりスキャンラインの
画素を取得しながら、前記スキャンライン上でスキャン
方向に背景画素から媒体画素に最初に変わる開始座標値
と最後に媒体画素から背景画素に変わる終了座標値とを
取得するとともに前記開始座標と終了座標との差からス
キャンライン上の媒体長を取得することを順次行い、各
スキャンラインの前記媒体長から最頻の媒体長を求め、
前記最頻の媒体長の中で離れた位置にあるスキャンライ
ンの前記媒体長の開始座標または終了座標をもとに媒体
画像の傾斜角度を算出し、前記傾斜角度をもとに前記矩
形媒体の画像の傾きを補正する、ことを特徴とする傾斜
画像処理方法が提供される。

【０００８】このような傾斜画像処理方法によれば、矩
形媒体をスキャンすることによって画像を取得するとき
に、スキャンしながら、スキャンライン上で背景画素か
ら媒体画素に最初に変わる開始座標値と最後に媒体画素
から背景画素に変わる終了座標値とを調べることによっ
て、スキャンライン上にある媒体の長さを、画像取得と
同時処理で得ることができる。これは、スキャンすると
きに、媒体を透過する光を検出するタイプでは、媒体を
透過しないで得られた透光画素と媒体を透過して得られ
た非透光画素とでは画素値が大きく異なるので、スキャ
ンライン上の媒体の両端、すなわち媒体長が画像取得と
同時に求めることが可能であることによる。このように
して求められたスキャンラインごとの媒体長は、媒体の
移動方向の２辺が平行であるため、その２辺を同時に横
切るスキャンライン上ではほぼ同じ値となるので、その
最頻値を求めることで、その２辺の媒体の移動方向との
傾斜角度を求めることが可能となる。すなわち、最頻値
を持つスキャンラインの中でなるべく離れた位置のスキ
ャンラインを選択し、それらの媒体長の開始または終了
位置の座標値の差とスキャンライン間の距離とから傾斜
角度を検出することになる。これにより、傾斜角度の検
出を画像撮像と同時に行うため、高速処理がが可能にな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、紙
幣鑑別のための画像読み取りに適用した場合を例に図面
を参照して詳細に説明する。

【００１０】図１は紙幣鑑別装置の画像読み取り装置の
概略構成を示す図である。この図１において、紙幣１の
搬送方向に直角な方向にスキャンするような画像読み取
り装置が設けられている。紙幣１は図示しない紙幣搬送
部によってたとえばその長手方向に搬送されてくるもの
とする。画像読み取り装置は、紙幣搬送路を挟んでその
下部に発光素子２が配置され、上部にセルフォックレン
ズ３を介して受光素子３が配置されている。発光素子２
はたとえば発光ダイオードを一列に配列した発光ダイオ
ードアレイから構成され、受光素子４はたとえばＣＣＤ
（charge coupled device ）ラインセンサである。

【００１１】紙幣１の画像読み取りは、一定の速度で搬
送された紙幣１に対して所定のタイミングで発光素子２
を発光させ、照射された光を反対側にあるセルフォック
レンズ３を介して受光素子４に結像させることにより行
われる。受光素子４は、紙幣１を透過しないで直接入射
された光を画素値の大きな透光画素として検出し、紙幣
１を透過して入射された光を画素値の小さな非透光画素
として検出し、図示しない画像処理部に出力する。

【００１２】画像処理部では、このようにして取得した
画像から紙幣の斜行方向を検出し、その斜行画像を補正
する処理を行うが、その処理の流れについて説明する。
図２は斜行画像処理の概略の流れを示すフローチャート
である。まず、画像読み取り装置によって得られた画素
値からスキャンラインごとに非透光画素値の長さに対応
する短手長を求め、その分布を取得する（ステップＳ
１）。斜行角度検出精度を高めるために、その短手長分
布から短手長が最も多く分布する短手長最頻値、すなわ
ち紙幣の長手辺に折れ、欠けがある部分を除いた信頼性
の高い値を求める（ステップＳ２）。ここで、短手長最
頻値の頻度合計が設定値以上かどうかを判断する（ステ
ップＳ３）。短手長最頻値の頻度合計が小さければ、紙
幣の長手辺が異常に短いか長手長両辺が平行ではないの
で、これをもとに斜行角度を求めることはできないの
で、この紙幣は異常であるとして返却するリジェクト処
理を行う（ステップＳ４）。斜行角度を正しく検出でき
ることが分かれば、次に、斜行角度の検出を行う（ステ
ップＳ５）。斜行角度の検出は、より精度を高めるため
に、複数の角度値を求め、その平均を以て斜行角度を求
めている。次に、斜行補正の対象を定めるために、紙幣
領域の算出を行い、紙幣の四隅の座標を求める（ステッ
プＳ６）。次に、紙幣が大きく斜行している場合は誤鑑
別の原因になるので、その斜行角度がたとえば１０゜以
内にあるかどうかを判断し（ステップＳ７）、１０゜よ
りも大きく斜行していれば、リジェクト処理を行う。次
に、斜行角度を求めた複数の角度値の分散が設定範囲内
かどうかが判断される（ステップＳ８）。分散が大きけ
れば、求めた斜行角度は信頼できる値でないので、リジ
ェクト処理される。最後に、このようにして求めた斜行
角度をもとに、斜行補正を行う（ステップＳ９）。

【００１３】以下、以上の処理の詳細を順次説明する。
まず、紙幣の画像データについて説明する。図３は画像
データの用語の定義を説明する図である。画像データは
ｘｙ座標系で表すものとし、紙幣搬送方向と反対方向を
ｙ軸、紙幣搬送方向に直角な方向をｘ軸とする。斜行状
態で示した矩形領域が紙幣領域、スキャンラインが最初
に検出した紙幣領域の点を最上点、最後に検出した点を
最下点、スキャンラインが最初に検出する長手辺のｙ座
標位置を最左点、最後に検出する長手辺のｙ座標位置を
最右点、最上点と最下点とのｙ軸方向の差を長手長、最
左点と最右点とのｘ軸方向の差を短手長、紙幣領域の平
均の傾きを平均斜行角度θとする。また、短手長、長手
長、平均斜行角度θは、それぞれに示す矢印の方向を正
としている。

【００１４】図４は短手長の算出を説明する図である。
紙幣１の画像データの取り込みは、搬送されてくる紙幣
の先端、図では上から順に行われ、各スキャンラインに
ついては左から右の方向にスキャンする。各スキャンラ
インでは、まず、最左点および最右点が求められる。ス
キャンすることによって得られる画素は、紙幣を透過し
ないで受光素子４に入力された場合の透光画素値と、紙
幣を透過してきた場合の非透光画素値とでは大きく異な
る。そこで、スキャンライン上で最初に非透光画素が出
現した座標値を最左点とし、最後に非透光画素の出現座
標位置を最右点とする。なお、紙幣１には、穴１１が明
いているものもあり、その穴１１によって一旦非透光画
素になるが、スキャンライン上で最後に出現した非透光
画素を求めるようにしているので、必ず、紙幣１の右辺
が求められる。

【００１５】短手長は、次式によって求められる。

【００１６】

【数２】短手長＝最右点−最左点＋１・・（２）各スキャンラインごとの最左点、最右点、および短手長
は全スキャンラインリストと呼ぶテーブルに記憶され
る。また、各スキャンラインごとの紙幣の短手長の頻度
分布を短手長頻度分布全リストと呼ばれるテーブルに記
憶する。そして、この短手長頻度分布全リストを用い
て、短手長が１画素以上のものを対象として頻度が最大
の短手長、すなわち、最頻短手長を求める。これによ
り、長手の辺に欠け１２が存在するスキャンラインを除
いた、両側の長手辺を横切るスキャンライン（図に○で
示したスキャンライン）が最頻短手長となる。

【００１７】次に、最頻短手長±許容画素数（たとえ
ば、＝２画素）の頻度の和を求める。この頻度の和が、
次の二つの条件のどちらか一方または両方を満たす場
合、斜行角度を求めることができない紙幣と判断してそ
の紙幣をリジェクトする。第１条件：頻度の和≦斜行補正前長手長／２第２条件：頻度の和＜しきい値（たとえば、＝１６画
素）次に、斜行角度を検出するが、斜行角度の検出対象は、
短手長が最頻短手長±許容画素数の範囲内にあるスキャ
ンラインとする。これは、紙幣の折れ、欠けの領域を除
くことに相当し、これによって斜行角度の算出精度を上
げることができる。

【００１８】まず、全スキャンラインリストの第１スキ
ャンラインから短手長が最頻短手長±許容画素数の範囲
内にあるすべてのスキャンラインを抽出し、最左点と抽
出スキャンラインとを抽出リストと呼ぶテーブルに記憶
する。

【００１９】次に、傾斜角度値を求めるが、ここでは抽
出リストからできるだけ離れた２個を対とするスキャン
ラインを、たとえば３組選択する。たとえば、抽出した
スキャンラインはＮ個であったとすると、抽出スキャン
ラインｑ＝０番目と抽出スキャンラインｒ＝Ｎ−１番目
とから角度値ｐ１を求め、抽出スキャンラインｑ＝４番
目と抽出スキャンラインｒ＝Ｎ−１０番目とから角度値
ｐ２を求め、抽出スキャンラインｑ＝９番目と抽出スキ
ャンラインｒ＝Ｎ−５番目とから角度値ｐ３を求める。
その式は以下の通り。

【００２０】

【数３】ｐ＝Ｓ×（ｒの最左点−ｑの最左点）／（ｒのスキャンライン−ｑのスキャンライン）・・（３）ここで、Ｓは係数である。なお、これらの角度値ｐは次
式で表される。

【００２１】

【数４】ｐ＝Ｓ×ｔａｎ（θ）・・（４）そして、斜行角度値Ｔは、それらの角度値ｐの平均によ
って求められる。すなわち、

【００２２】

【数５】Ｔ＝（ｐ１＋ｐ２＋ｐ３）／３・・（５）次に、補正対象である紙幣領域の座標を取得するため
に、全スキャンリストから、全スキャンラインにおける
次の４点、すなわち、最左点、最右点、最上点および最
下点を探索する。最左点は全スキャンラインリストの最
左点の最小値であり、最右点は全スキャンラインリスト
の最右点の最大値であり、最上点は全スキャンラインリ
ストの短手長が１以上となるスキャンラインの最小値で
あり、最下点は全スキャンラインリストの短手長が１以
上となるスキャンラインの最大値である。

【００２３】次に、斜行角度値Ｔが平均斜行角度θ±１
０゜の範囲内にあるかどうかがチェックされ、あまり斜
行角度値Ｔが大きいと、斜行角度過大としてリジェクト
される。

【００２４】次の斜行角度分散判断では、先に求めたす
べての角度値ｐ１〜ｐ３がたとえば±３．７゜の設定内
にあるかどうかが判断され、その範囲内になければ、短
手長不定としてリジェクトされる。

【００２５】次に、斜行補正処理について説明する。斜
行補正処理は、処理画像領域の検出と、斜行原点の算出
と、座標変換処理とからなる。図５は処理画像領域の検
出を説明する図である。画像読み取り装置にて読み取ら
れた有効画像領域は四角で示してあり、その有効画像領
域の中に紙幣の画像データを含んでいる。紙幣の画像デ
ータが存在する領域は、画像データの四隅の４点（Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）によって定義される。Ｐ１は、
上から順にスキャンして行ったとき、最初に短手長が含
まれるスキャンラインの画素位置の座標であり、Ｐ２は
最後に短手長が含まれるスキャンラインの画素位置の座
標であり、Ｐ３は短手長のｘ座標値が最も小さいスキャ
ンラインの最左点の座標であり、Ｐ４は短手長のｘ座標
値が最も大きいスキャンラインの最右点の座標である。
このようにして、紙幣画像データが存在する領域が検出
されると、次に、その領域を斜行補正するための斜行原
点が算出される。

【００２６】図６は斜行原点の算出を説明する図であ
る。斜行原点は、紙幣の最上点を通るｘ軸に平行な線と
紙幣の左側長手辺の延長線との交点（ｘ1 、ｙ1 ）と
し、この図にて太枠で囲まれた領域についてアフィン変
換する。その斜行補正の具体例を以下に示す。

【００２７】図７は座標変換の処理を説明する図であっ
て、（Ａ）は斜行補正前の画素領域を示し、（Ｂ）は補
正後の画素領域を示している。ここで、補正前の画像領
域は、（Ａ）に示したように、斜行補正前座標系（ｘ，
ｙ）において、斜行角度θが１／３（＝ｔａｎ^-1θ）で
あり、開始点座標が（ｘ0 ，ｙ0 ）であるとする。これ
を、（Ｂ）に示したような斜行補正後座標系（ｚ，ｗ）
の座標（０，０）を原点とする領域へマッピングするこ
とによって斜行補正を行う。ここで、斜行補正は次式の
変換式に従って行われる。

【００２８】

【数６】ｚ＝ｘ−ｘ0 −INT（（ｙ−ｙ0 ）tan θ）・・（６）（ただし、INT（）は（）内を小数点以下切り捨て）す
なわち、傾斜角度θは１／３であるので、短手辺の画素
列は３個並んで、１個上にまた３個並ぶというパターン
が繰り返し続いているはずである。画素単位で見ると、
まず、原点から始まるライン（ｙ＝ｙ0 ）の場合、この
ライン上にある画素はみんなｗ＝０の一つのライ
ン上にｚ方向に並べられる。この場合のｗ座標値は、ｗ
＝ｙ−ｙ0 で表される。次に、画素の次は、１行上の
ラインに移り、そのラインの先頭にある三つの画素
も同じｗ＝０の一つのライン上で画素の次にｚ方向
に並べられ、この場合のｗ座標値は、ｗ＝ｙ−ｙ0 ＋１
で表される。同様に、次のラインにおいても、そのライ
ンの先頭にある三つの画素が補正後座標系のｗ＝
０のライン上に続けてｚ方向に配置される。この場合の
ｗ座標値は、ｗ＝ｙ−ｙ0 ＋２で表される。

【００２９】このようにして、座標変換後は、真っ直ぐ
になった画像を得ることができる。しかし、真っ直ぐに
した後は、原点と反対側の長手および短手辺は（Ｂ）に
示したように画素的に乱れが生じている。このため、こ
れらの乱れがなくなるよう再度画像の切り出しを行う。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、矩形
媒体をスキャンしながらスキャン方向の媒体長探索によ
る最頻の媒体長を取得し、その最頻の媒体長を有する座
標による角度検出を行うように構成した。これにより、
媒体画像を全部取得するまで待つことなく、取得しなが
らの角度検出の同時処理が可能になり、処理を高速にす
ることが可能であるる。

【図面の簡単な説明】

【図１】紙幣鑑別装置の画像読み取り装置の概略構成を
示す図である。

【図２】斜行画像処理の概略の流れを示すフローチャー
トである。

【図３】画像データの用語の定義を説明する図である。

【図４】短手長の算出を説明する図である。

【図５】処理画像領域の検出を説明する図である。

【図６】斜行原点の算出を説明する図である。

【図７】座標変換の処理を説明する図であって、（Ａ）
は斜行補正前の画素領域を示し、（Ｂ）は補正後の画素
領域を示している。

【符号の説明】

１紙幣２発光素子３セルフォックレンズ４受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古井達也神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定寸法の矩形媒体を撮像することによ
って得られた画像の傾きを補正する傾斜画像処理方法に
おいて、前記矩形媒体の相対移動に従って、移動方向に直角な方
向にスキャンすることによりスキャンラインの画素を取
得しながら、前記スキャンライン上でスキャン方向に背
景画素から媒体画素に最初に変わる開始座標値と最後に
媒体画素から背景画素に変わる終了座標値とを取得する
とともに前記開始座標と終了座標との差からスキャンラ
イン上の媒体長を取得することを順次行い、各スキャンラインの前記媒体長から最頻の媒体長を求
め、前記最頻の媒体長の中で離れた位置にあるスキャンライ
ンの前記媒体長の開始座標または終了座標をもとに媒体
画像の傾斜角度を算出し、前記傾斜角度をもとに前記矩形媒体の画像の傾きを補正
する、ことを特徴とする傾斜画像処理方法。
【請求項２】前記最頻の媒体長を求めるステップは、
前記スキャン方向の媒体長の値が所定の許容値の範囲内
にある媒体長を最頻の媒体長としたことを特徴とする請
求項１記載の傾斜画像処理方法。
【請求項３】前記傾斜角度を算出するステップは、前
記最頻の媒体長の中で最も離れた位置近傍にある複数の
スキャンラインから複数対のスキャンラインを選択し、
前記複数対のスキャンラインにおける前記媒体長の開始
座標または終了座標をもとにそれぞれ傾斜角度を求め、
複数の傾斜角度の平均を以て媒体画像の傾斜角度とする
ことを特徴とする請求項１記載の傾斜画像処理方法。
【請求項４】前記最頻の媒体長の頻度数が所定の許容
範囲内にあることを検出して前記所定寸法の矩形媒体と
判断するステップをさらに有することを特徴とする請求
項１記載の傾斜画像処理方法。
【請求項５】算出した前記傾斜角度が所定の許容範囲
内にあることを検出して前記矩形媒体が過大傾斜してい
ないこと判断するステップをさらに有することを特徴と
する請求項１記載の傾斜画像処理方法。
【請求項６】前記画像の傾きを補正するステップは、
処理画像領域を検出し、前記処理画像領域の処理原点を
算出し、前記処理原点を中心とした回転処理を行うこと
を特徴とする請求項１記載の傾斜画像処理方法。
【請求項７】前記処理画像領域を検出するステップ
は、前記媒体画素が最初に含まれる前記スキャンライン
上の前記媒体画素の座標点と、前記媒体長が含まれる前
記スキャンラインの中で前記媒体画素の開始位置が最も
左にあるスキャンライン上の媒体画素開始位置の座標点
と、前記最頻の媒体長が含まれる前記スキャンラインの
中で前記媒体画素の終了位置が最も右側にあるスキャン
ライン上の媒体画素終了位置の座標点と、前記媒体画素
が最後に含まれる前記スキャンライン上の前記媒体画素
の座標点との４点からなる補正対象矩形領域を求めるよ
うにしたことを特徴とする請求項６記載の傾斜画像処理
方法。
【請求項８】前記処理画像領域の処理原点を算出する
ステップは、前記媒体画素が最初に含まれる前記スキャ
ンライン上の線と、前記媒体画像の前記傾斜角度を求め
た辺の延長線との交点を処理原点とすることを特徴とす
る請求項６記載の傾斜画像処理方法。
【請求項９】前記回転処理を行うステップは、前記媒
体画像の傾斜角度をθ、前記処理原点を原点とする補正
前座標系（ｘ、ｙ）の補正対象矩形領域の開始点を（ｘ
0 ，ｙ0 ）とするとき、前記補正対象矩形領域を補正後
座標系（ｚ，ｗ）の座標（０，０）を原点とする領域へ
変換式、【数１】ｚ＝ｘ−ｘ0 −INT（（ｙ−ｙ0 ）tan θ）・・（１）（ただし、INT（）は（）内を小数点以下切り捨て）に
従ってマッピングすることを特徴とする請求項６記載の
傾斜画像処理方法。