JPS60707B2 - 文字読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、文字謙取装置、特に金属表面に刻字された文
字読取りに好適な文字読取装置に関する。

金属表面に刻字された文字を読取ることは、一般の紙面
上に印刷された文字の論取りに比して従来から困難とさ
れていた。

その理由は、金属表面上にゴミが付着しやすいこと、及
び金属表面での刻字文字部分と非刻字文字部分との間の
反射光線に量的な差がなく、従って文字と非文字との区
別が因簸であった等によるものであった。本発明の目的
は、金属表面に亥９字された文字を読み取るにあたり、
刻字部分と非刻字部分との判別を高精度で行なうことが
でき、かつゴミや癖等と刻字文字とを判別することがで
きる文字謙取装置を提供することにある。

本発明の要旨は、文字の議取りの前処理自体、及び文字
の識別処理自体にそれぞれ特徴を持つものである。以下
、図面により本発明を詳細に説明する。金属体としてゲ
ージブロックを対象とし、且つ該ブロックに刻字された
品番数字（０〜９）を読取る事例で説明する。

かかるゲージブロックは種類が多く、従ってその品番桁
数も大きい。しかもゲージブロック自体は縦×横が３伽
×９肋という具合に極めて小さく、その横方向の一部に
例えば６桁の数字が連続して刻字される構成となってい
る。従って、数字１個当りの中も１肋以下となる。かか
る構成のゲージブ。

ックを管理するに際してはその品番を正確に知っておく
必要がある。従来は、品番の認識は人間によってやられ
ていた。本実施例では、品番の認識を機械によって行わ
せるようにしたものである。以上の前提条件をもとに、
実施例を示そう。第１図は、ゲージブロックの議取り部
の構成を示す図である。

光源１はハロゲンランプであり、この光源より発した光
はしンズ２を通ってブロック面に到達する。この表面上
には６桁の数字が品番として刻字されている。表面上で
は上記しンズ２を通して送られてきた光が数字があるか
ないかに応じて反射し、拡大レンズ３に送られ、例えば
３倍化する。３倍化された反射光はイメージセンサ６に
送られて結像し、光電変換され、電気信号となる。

以上の構成要素の中で、ゲージブロック４以外の光学系
は左から右に順序移動し、刻字数字に対する走査を行っ
ている。

この移動機構については説明の簡単化のため省略する。
数字とイメージセンサ６との関係を第２図に示す。イメ
ージセンサ６の中は数字の横方向の大きさに対して充分
に小ざな値に設定され、且つイメージセンサ６の長手方
向の長さは数字の縦方向の大きさに比して大きくとって
いる。その比は例えば２倍となっている。かかる如き構
成を採用した理由は、数字の形態を正しく把握すること
、及びゲージブロック自体の多少の位層づれ、又は走査
する光学系の位暦づれを充分にホローするためである。
光学系の移動速度は、期待効率とイメージセンサの感度
との兼ね合いで決まる。実施例では「ＩＱ肋／秒として
いる。ゲージブロック４は一般に複数個配置されており
、このゲージブロック４を次々に走査するようになつて
いる。

第３図に、イメージセンサ６の構成を示す。イメージセ
ンサ６は、刻字文字縦方向の走査点に対応させて配列さ
れた１２８個の受光素子より成る。従って、イメージセ
ンサ６の出力は１２８個となる。第４図はデータ処理装
置の全体構成を示す図である。

データセレクタ７は、イメージセンサ６の１２８ビット
の出力をうけて８ビット単位のデータセレクトを行い、
必要なデータをバッファレジスタ８に送る構成となって
いる。バッファレジスタ８は８ビット構成となっており
、上記データセレクタ７より送られた８ビットデータを
一時記憶し、データ処理部９に送出している。データ処
理部９は、上記バッファレジスタ８から送られてくる８
ビットデータを取り込み記憶し、その後その記憶したデ
ータを読み出し、各種の処理を行って、数字識別を行っ
ている。データセレクタ７、バッファレジスタ８は共に
データ処理部９の制御管理をうけている。データセレク
タ７の動作状態を説明しよう。

第５図には、複数個のゲ←ジ」ブロックを１列に配置し
た際のイメージセンサ６での出力状態を示している。ゲ
ージブロックが配置されていない部分はゲージブロック
台であり、この部分は信号上、ギャップＣＡＰと称する
。このＧＡＰは相隣り合うゲージブロック間にも現われ
る。ＧＡＰ間にはゲージブロックが存在する。ゲージブ
ロックでは、数字の存在する部分とそうでない部分とに
分れ、前者はマークＭＡＲＫ、後者はゲージＧＡＧＥと
称している。ゲージと他の状態との区別は、反射光量の
差によって生ずる。即ち、ＧＡＰ、ＭＡＲＫは反射量が
弱く、ＧＡＧＥが最も反射光量が多い。ＧＡＰとＭＡＲ
Ｋの区別はイメージセンサ１２８ビットすべてが反射光
量が少し、か、１２８ビットのうちのある部分のみが反
射光量が少し、かによる。即ち、文字の大きさはイメー
ジセンサの大きさより小さいので文字の場合にイメージ
センサ上に結像するのは、文字の部分と鏡面の部分の２
種類があり、反射光量の多い部分と少し、部分の２通り
が現われる。この結果、第５図に示す如き出力波形がイ
メージセンサから出力されることになる。以上述べたこ
とから明らかなように、イメージセンサ６の出力はＧＡ
Ｐ、ＭＡＲＫ、ＧＡＧＥの３値状態である。

但し、ＭＡＲＫについては、前述した如く数字の縦方向
の長さに対してイメージセンサの長手方向の長さは大き
く（約２倍）とってあるため、イメージセンサ自体から
みた場合、数字検出と非数字検出（これは上述の説明で
はＧＡＧＥと称している）とが同時に行われることにな
る。第４図では、便宜上、数字検出のみをとり出してＭ
ＡＲＫとしている。データセレクタ７では、イメージセ
ンサ６の出力の中でＧＡＰ検出時のみ、この時の信号を
検出し、１走査毎にそのＧＡＰ信号をクリアしている。

従って、そのＧＡＰ信号はバッファレジスタ８には送ら
れない。ＧＡＧＥとＭＡＲＫとはそのまま、取り込まれ
、ＭＡＲＫが″１″に変換され、ＧＡＧＥが″０″に変
換される。″１″、″０″に変換されたデータは１回の
走査で１２８ビットとなる。この１２８ビットの信号は
、順次８ビット単位に分割され、バッファレジスタ８に
送られる。以上のデータセレクタでのデータの選択とそ
の出力制御、及びバッファレジスタのセット、リセット
はデータ処理部９によって制御されている。尚、ギャッ
プＧＡＰ検出時のＧＡＰ検出信号は、ＣＡＰモードとし
てデータ処理部９に送られ、後述する処理に供される。
データ処理部９は上記バッファレジスタ８から送られて
くる８ビットデータを内部に設けられたメモリに記憶し
、次いで処理し、数字識別を行っている。

データ処理部９は、実際上、２台のマイクロコンピュー
タと、該２台のマイクロコンピュータから相互にアクセ
ス可能な共通メモリとより成る。この共通メモリが上記
バッファメモリからのデータを記憶するメモリとなる。
かかるデータ処理部の実施例を第６図に示す。

図に於いて、１０と１１とがマイクロコンピュータ（正
式には中央処理装置ＣＰＵ）であり、１２が共通メモリ
である。マイクロコンピュータ１０と１１とは互いに異
つた処理分担を行う。共通メモリ１２はイメージセンサ
から読み取った実際の走査データを記憶するものであり
、ＲＡＭ形式のメモリである。このメモリ１２はプログ
ラム用のデータは含まれない。マイクロコンピュータ１
０は主として数字識別処理を行い、マイクロコンピュー
タ１１は主として数字識別処理の前の処理、即ち数字議
取り処理を行う。前者をマスタ用、後者をスレーブ用と
称することにする。マスタ用、スレーブ用コンピュータ
及び共通メモリ１２間では、データバスＤＢ、アドレス
バスＡＢが介在する。データＤＢでは８ビットデータ転
送を行い、アドレスバスＡＢではアドレスデータ転送を
行う。このデータバスＤＢ、アドレスバスＡＢ以外に各
種の制御信号線が介在するが、図面上では省略している
。更に、図に示すように各マスタ用、スレーブ用コンピ
ュータ１０，１１とは共通メモリ１２のための議出し／
書込み線Ｒ／Ｗを持ち、共通メモリ１２へのアクセスを
可能にしている。マスタ用、スレーブ用コンピュータ１
０，１１とは時分割で共通メモリ１２をアクセス可能に
している。先ず、光学系の移動開始と共に光学系は走査
を開始する。この段階ではスレーフコンピュータ１１が
共通メモリ１２を管理する。この管理の移項はマスタコ
ンピュータ１０‘こよって行われる。即ち、あらゆる面
でマスタコンピュータ１０が全体の管理運営にたずさわ
る。光学系の走査開始と共に、先に充べたデータセレク
タが動作を開始し、ＧＡＰか否かの判定を行い、ＧＡＰ
であれば、そのまま光学系が移動してゆく。この間では
データはバッファレジスタには送出されない。やがてＧ
ＡＰを通過すると、ＧＡＧＥ、ＭＡＲＫの検出となる。
これはＧＡＰでないとの判定によってなされる。この段
階で、データセレクタ７ではＧＡＧＥとＭＡＲＫとの２
値論理がとられ、″１″、″０″のバイナリ信号をバッ
ファレジスタ８に送出する。スレープコンピュータ１１
は該レジスタ８のデークを順次共通メモリ１２に書込ん
でゆく。

イメージセンサでの１走査でのデータ総数は１２８ビッ
トである故、８ビット／ＩＷとすると、共通メモリ１
２での１走査に伴う記憶データは１６Ｗとなる。１走査
毎にＧＡＧＥか否かの判定がスレーフコンピュータ１
１によって行われる。

上記１６Ｗを探索してオール〆０″であれば、ＧＡＧＥ
の判定が行われる。オール″０″でなければ、ＭＡＲＫ
であるかゴミであるかのいずれかである。ＧＡＧＥの判
定であれば、１文字の走査終了と判定し、次の走査時の
データを読み込み、同様の処理を行ってゆく。オール″
０″でなければ、ＭＡＲＫかゴミかの判定が行われる。
この判定もスレーブコンピュータ１１によって行われる
。ＭＡＲＫ、ゴミのいずれであれ必ず、何回かの走査の
後にオール″０″のＧＡＧＥ状態が現われる。このオー
ル＾０″のＧＡＧＥが現われるまで、スレーブコンピュ
ータは共通メモ川こデータを記憶してゆく。オール″０
″が現われた段階で、それまでに記憶したデータをもと
にゴミかＭＡＲＫかの判定を行う。この判定は上記○Ａ
ＧＥからＧＡＧＥまでの間に記憶された全データを総加
算（積分）し、その総加算した値と数字判定用に設けら
れた基準値とを比較して行う。基準値として０〜９まで
の数字の中の最小の面積値を設定している。これは数字
の「ｌｊである。この数字「１」の面積値を基準値に設
定しておくことによって、該基準値よりも小さい総加算
値であれば、０〜９以外のものでありゴミと判定する。
基準値よりも大きい総加算値であれば、０〜９の中のい
ずれかの数字を意味することになり、ＭＡＲＫ検出、即
ち刻字文字であると判定する。

尚、「１」の総面積値よりも大きいゴミの場合はＭＡＲ
Ｋと判定され得るが、ブロックゲ−ジ上に附着するゴミ
は微小なゴミであり、一般的にはほとんど問題はない。
ゴミの判定が得られた場合は、共通メモリ１２の内容を
クリアする。

ＭＡＲＫの判定の場合は、共通メモリ１２はマスタコン
ピュータ１０の管理下に入る。マスタコンピユ−ター川
ま共通メモリー ２に記憶されているＭＡＲＫのデータ
、即ち刻字文字データをもとに数字識別処理を行う。マ
スタコンピューター川こよる数字識別処理のやり方には
３通りある。第１は読みとった数字部分の総面積から識
別するやり方である。第２は０〜９の１餌電類の標準数
字パターンを与えておき、この標準数字パターンと共通
メモリに記憶されたデータより得られる実際の数字パタ
ーンとを直接比較するやり方である。第３は、共通メモ
リに記憶されたデータより得られる実際の数字パターン
の特徴抽出を行い、その特徴抽出結果に基づき、数字識
別を行う方法である。以下、順を追って説明しよう。上
記第１の方法は、先のゴミ処理の際、総加算した値（積
分値＝総面積値）を利用する。

即ち、最初から０〜９の数字について標準的な積分値（
総面積値）を求めておき、該標準数字積分値のそれぞれ
と実際の積分値とを比較する。この比較に際して予じめ
許容中を設定しておき、比較の結果が該許容中以内であ
れば、その時の標準数字積分値を与えた標準数字を識別
結果として決定する。尚、特定型式の０〜９までの数字
の中で積分値が一致する数字は存在しないことは実験的
に求まっている。従って、上記のやり方によって０〜９
までの数字識別は可能である。上記比較に際して許容中
を設けた主たる理由は、数字とは区別しうる位置にある
ゴミの場合は両者が区別し得るため問題ではなく、数字
の中にゴミが混在している場合には、両者が区別し得な
いために設定されたものである。尚、この方法によれば
、必ずしも数字識別処理の前の段階としてのゴミ処理は
必要でない。何故ならば、各標準数字積分値との比較結
果、一致が得られなければ、数字以外のＭＡＲＫとなり
、ゴミと認定してよいからである。次に第２の方法の説
明を行う。

このパターン比較方法では、積分パターン作成のための
前処理が必要である。この前処理を行う理由は以下によ
る。即ち共通メモリ内に記憶されたデータはイメージセ
ンサから得られた検出データを順に記憶した原始的なデ
ータであり、未だ特徴抽出のための必要な数字パターン
にはなっていない。従って「ここで定義する前処理とは
、共通メモリ内にある原始的なデータを数字パターンに
変換する作業を行うことである。この変換作業では、数
字データの総加算による全面的な積分ではなく、部分的
な積分作業を行う。部分的な積分作業は１軸変換を行う
ことであり、その１例を第７図に示す。第７図は数字「
２」の事例であり、イメージセンサは太線矢印の如く数
字「２」に対して左から右に走査してゆく。この結果が
共通メモリー２に８ビット単位で記憶されている。１走
査でｉ６しＶであり、この１６Ｗ単位にＭＡＲＫ全体に
積分（ｆｐ算）してゆく。

この結果、第７図右側に示した如く１麹展開した結果の
積分値が得られる。この１轍展開した積分値は数字の性
格を反映したものであり、抽出した数字パターンとなる
。第８図には実際の標準数字を使用して得た０〜９の数
字パターンの展開例を示している。第８図から明らかな
ように各数字毎にパターンの形態が異っている。

従って読みとったパターンと、あらかじめ記憶させてお
いた標準パターンとを比較することにより、数字の識別
が可能となる。この場合にも第１の方法と同様、許容中
を持たせておくことによってゴミの判別が可能となり、
また多小数字が傾いていても識別が可能となる。次に第
３の方法の説明を行う。

この特徴抽出方法も第２の方法で述べた積分パターンを
用いる。このパターンの特徴をあらかじめ把握しておき
、該特徴を有した場合、数字決定を行えばよい。図に示
すパターンから特徴抽出を行うには種々の方法がある。
最も簡単なものは、図のパターンのピークを求めておき
、ピーク一致を行う方法である。但し、この方法は精度
の点で問題を持つ。より精度を上げた方法を示そう。第
９図にこの一例である「４」の事例を示す。第８図で得
た振幅方向をＸ軸、横方向をＹ軸とする。図の数字パタ
ーンを３領域１，０，ｍに分け、各座標値の許容を３領
域１，Ｄ，ｍ毎に与える。この領域毎に比較を下記のよ
うに行う。１領域……ｙｏ〜ｙ２の間にはｘ，を越える
ものはない。

０領域・・・・・・ｙ２〜ｙ３の間にｘ２を越えるもの
がない。

ｍ領域・・・・・・ｙ３〜ｙ４の間にｘ３を越えるもの
はない。以上の３つの比較の結果、すべて満足していれ
ば、読取ったＭＡＲＫは数字「４」と判定される。以上
の如き領域毎の比較が０〜９で行われ、一致した時、そ
の一致した数字をもってＭＡＲＫの識別数字となる。但
し、各数字毎に比較領域は異なる。第８図の各図で矢印
で示した区間がそれぞれ各数字毎の比較領域となる。以
上の識別処理の結果、該当する数字がない場合には、何
らかのエラーがあったものとして数字識別は保留或いは
エラー表示となる。

識別処理が終了すると、共通メモリはマスタコンピュー
タからスレーフコンピュータの管理に移る。以上の実施
例では、イメージセンサで読み取ったデータをそのまま
順々に共通メモリに記憶させ、次いで１５Ｗ毎に処理す
る形態を採用した。

この方法以外に位置補正を行って識別処理の簡略化をは
かる方法もある。この方法を以下説明しよつｏィメ−ジ
センサの容量は実際の数字の１走査によって得られるデ
ータ数より多くとってある。

その理由はゲージブロックと走査移動する光学系との間
の位直づれ、或いはゲージブロック上の刻字数字の刻字
ずれによって、読取ったデータに位檀づれが生ずる恐れ
があるためである。具体的には数字の大きさの２倍の大
きさにとってある。従って、データ処理上の観点から云
えば、２倍の大きさのデータすべてを処理対象にする必
要はない。２倍化したデータが１２８ビットであれば、
６４ビットのデータの処理で充分となる。

以上の観点からみた位置補正の事例を第１０図イ，口に
示す。

イ図に示すように、１２８ビットの中で下位６４ビット
に数字が収容できなかった場合を想定する。この時には
、イメージセンサのデータを６４ビットで区切り、６４
ビット以上のビット位置のデータを０ビット目じ汎経に
持つてくる。この結果、口図に示す如きビット配置とな
る。口図のビット配置に従ってデータ処理を行えば、処
理対象のビット容量は１走査毎に６４ビットですむこと
になる。この際、実際のデータ処理様式は、当然のこと
ながら、口図に示す如きデータをイ図に示す如きデー外
こ動かすことが必要となる。即ち、結果として、イ図の
如きパターンを００〜６４の間にシフトした形態となる
。これは、第７図の処理に還元されたことを意味する。
以上の各実施例によれば、マスタとスレーブの２台のコ
ンピュータを使用したが、より大きな処理内容を持つ一
合のコンピュータを使用してもよい。

また、特徴抽出方法も周波数分析法を使用することも可
能である。数字以外にも英語文字や記号等にもパターン
は拡張可能である。尚、識別結果はテープやカード、Ｃ
ＲＴ等に表示することになる。本発明によれば、数字等
のパターンの識別が可能になった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の検出系の実施例図、第２図は数字走査
例図、第３図はイメージセンサのビット構成例図、第４
図はデータ処理装置の全体図、第５図は３状態検出事例
図、第６図はデータ処理部の構成例図、第７図は数字パ
ターンの変換事例図、第８図は数字０〜９の数字パター
ンの実際例を示す図、第９図は特徴抽出の一例を示す図
、第１０図イ，口は位置補正を示す図である。 ４……ゲージブロック、６……イメージセンサ、７……
データセレクタ、８……バツフアレジスタ、９・・・・
・・データ処理装置。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属表面に間隔を有して刻字配列された複数の文字
   および該文字を含む金属表面に光を走査する光照射手段
   と、前記金属表面からの反射光を拡大レンズを介して受
   光し当該反射光の強さに比例した値の信号を設定される
   走査点ごとに出力する受光素子からなるイメージセンサ
   と、該イメージセンサの出力信号を取り込み当該出力信
   号のレベルに応じた２値データに変換して出力するデー
   タセレクタと、該データセレクタの出力データを順次記
   憶するメモリと、前記データセレクタの出力データのう
   ち刻字文字縦方向の各走査点の２値データが全て同一値
   になったことにより１文字の走査終了を判定する文字検
   知手段と、該文字検知手段の出力信号に基づいて前記メ
   モリ内の１文字分の２値データを読み出して２値データ
   の総加算値を求め、該総加算値が予め定められた基準値
   以上のものを刻字文字データであると判定する文字判定
   手段と、該刻字文字データを予め定められた標準文字の
   基準データと比較し、許容値範囲内で一致が得られた文
   字を刻字文字として識別する文字識別手段と、を備えて
   なる文字読取装置。 ２ 前記文字データであると判定する基準値は、読み取
   るべき文字の２値データの総加算値の最小値に基づいて
   定められるものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の文字読取装置。 ３ 前記文字識別手段は、刻字文字データの総加算値と
   標準文字の基準データの総加算値とを比較することによ
   り文字を識別するものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の文字読取装置。 ４ 前記文字識別手段は、刻字文字データと標準文字の
   基準データの各２値データを当該文字の１軸方向に加算
   してそれぞれ１価関数の文字パターンに変換し、該文字
   パターン相互を比較することにより文字を識別するもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   又は第３項記載の文字読取装置。