JP2000348134A

JP2000348134A - 読み取り装置

Info

Publication number: JP2000348134A
Application number: JP11153191A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakajo; 秀樹中條
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ランダムノイズを除去した２値化を行う。【解決手段】ステップＳ２において、読み込まれた画
像データからヒストグラムを作成し、ステップＳ３にお
いて、ランダムノイズによる正規分布以下で最大のレベ
ルに２値化を行うためのしきい値を設定し、そのしきい
値を基に合計５個のしきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５を設定す
る。ステップＳ４において、しきい値をしきい値Ｔｈ３
からしきい値Ｔｈ１に変化させたとき、黒と判断される
部分が広がり、かつ、しきい値をしきい値Ｔｈ３からし
きい値Ｔｈ５に変化させたとき、黒と判断される部分が
狭まる領域を検出し、検出された領域をコード画像とし
て処理し（ステップＳ５）、その他の領域をらランダム
ノイズの影響を受けた画像として処理する（ステップＳ
６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は読み取り装置に関
し、特に、データを読み取る読み取り素子が発生するラ
ンダムノイズと、読み取るべきデータとを、複数のしき
い値を用いて２値化することにより区別し、ランダムノ
イズを削除する読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２次元バーコードや２次元ドットコード
（以下、適宜パターンコードと称す）を印刷したカード
またはラベル、および、これらのパターンコードを読み
取る読み取り装置の利用が、種々の分野で広がりつつあ
る。これらのパターンコードは、通常のバーコードなど
と比較して、同じ面積で多量のデータを含ませることが
できる。例えば、書籍などに、このパターンコードを印
刷しておくことで、その書籍の出版社、IDなどを、その
パターンコードを読み取ることで、特定することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したパターンコー
ドを読み取る読み取り素子には、CCD（Charge-CoupledD
evice）撮像素子などが用いられ、パターンコードを読
み取るように構成されている。しかしながら、分解能の
低いCCD撮像素子では、上述したパターンコードのよう
な微少な画像を読み取る場合、MTF（Mechanical Time F
use）などにより、CCD撮像素子からの出力のスイング幅
が小さく、２値化が困難であった。また、CCD撮像素子
からの出力のスイング幅を大きくするためには、高精度
のCCD撮像素子を用いる必要があり、高価なものになっ
てしまうという課題があった。

【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、２値化を困難とする原因であるCCD撮像素
子が発生するランダムノイズと、読み取るべきデータと
を、複数のしきい値を用いて２値化することにより区別
し、もって、正確な２値化を行うことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像処
理装置は、画像を撮像する撮像手段と、撮像手段により
撮像された画像のデータを、異なるしきい値毎に２値化
する２値化手段と、２値化手段により異なるしきい値に
より２値化された結果に変化がある部分を検出する検出
手段と、検出手段により検出された部分を画像の情報と
して処理する処理手段とを含むことを特徴とする。

【０００６】前記しきい値は、撮像手段により撮像され
た画像から得られる信号レベルから作成されるヒストグ
ラムのランダムノイズに関する成分より黒に近い値であ
って、最も白に近い値を基準として複数設定されるよう
にすることができる。

【０００７】請求項１に記載の画像処理装置において
は、撮像された画像のデータが、異なるしきい値毎に２
値化され、異なるしきい値により２値化された結果に変
化がある部分が検出され、その検出された部分が画像の
情報として処理される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の
実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段
の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付
加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但
し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定するこ
とを意味するものではない。

【０００９】請求項１に記載の画像処理装置は、画像を
撮像する撮像手段（例えば、図１の読み取り素子３）
と、撮像手段により撮像された画像のデータを、異なる
しきい値毎に２値化する２値化手段（例えば、図５のデ
ータ処理部５）と、２値化手段により異なるしきい値に
より２値化された結果に変化がある部分を検出する検出
手段（例えば、図６のステップＳ４）と、検出手段によ
り検出された部分を画像の情報として処理する処理手段
（例えば、図６のステップＳ５，６）とを含むことを特
徴とする。

【００１０】図１は、本発明を適用した読み出し装置の
一実施の形態の構成を示す図である。この実施の形態に
おいては、カード２１に印字されている２次元コード
（データ）は、オーディオデータであり、そのオーディ
オデータに基づく音を発音する装置の場合を説明する。

【００１１】光源２は、画像データ読み取り部制御回路
４が出力する光源制御回路信号に対応して光を発生し、
カード２１に照射する。例えば、CCD撮像素子などより
なる読み取り素子３は、画像データ読み取り部制御回路
４により制御され、カード２１の２次元コードが印字さ
れている面を撮像し、その撮像した結果、得られた画像
信号をデータ処理部５に出力する。

【００１２】データ処理部４にはまた、画像データ読み
取り部制御回路４より、画像の読み取り動作に同期した
同期信号が入力される。データ処理部５は、画像データ
読み取り部制御回路４より入力された同期信号に同期し
て、読み取り素子３により入力された画像信号を２値化
し、認識処理を行って、認識結果に基づくバイナリーコ
ードを生成する。データ処理部５は、さらにこのバイナ
リーコードをアナログオーディオ信号に変換し、増幅器
６を介してスピーカ７に出力する。

【００１３】CPU（Central Processing Unit）８は、デ
ータ処理部５とモータ１１を制御する。メモリ９には、
CPU８が各種の処理を実行する上において必要なデータ
やプログラムが適宜記憶される。２次元コードが印字さ
れたカード２１は、２次元コードが印字された面を上に
して、ベルト１０上に載置される。モータ１１がベルト
１０を駆動するので、カード２１は、図中左方向から右
方向に搬送（移動）される。

【００１４】次に、その動作について説明する。CPU８
は、ユーザより読み取り開始が指示されたとき、モータ
１１を制御し、ベルト１０を駆動させる。これにより、
ベルト１０上に載置されたカード２１が図中左から右方
向に搬送される。

【００１５】CPU８はまた、画像データ読み取り部制御
回路４を制御し、光源２に光を発生させ、カード２１に
照射させる。このとき、読み取り素子３は、画像データ
読み取り部制御回路４により制御され、カード２１に印
字されている２次元コードを読み取る。データ処理部５
は、読み取り素子３により入力された画像信号を２値化
し、バイナリーコードに変換した後、アナログオーディ
オ信号に変換する。このアナログオーディオ信号は、増
幅器６を介してスピーカ７に出力され、再生される。

【００１６】ここで、カード２１に印字されている２次
元コードについて説明する。図２は、２次元コードが印
刷されたカード２１の例を表している。この例において
は、４つの２次元コード３１−１乃至３１−４（以下、
これらの２次元コード３１−１乃至３１−４を個々に区
別する必要がない場合、単に、２次元コード３１と記述
する。他の部分においても同様である）がプリントされ
てる。２次元コード３１−１は、ヘッダ部３２−１とデ
ータ部３３−１とに区分されている。ヘッダ部３２−１
には、データ部３３−１に記録されているデータの種
類、バージョン、その他の情報が記録されている。デー
タ部３３−１には、この例においては、オーディオデー
タが記録されている。このことは、２次元コード３１−
２乃至３１−４においても同様である。

【００１７】上述した２次元コード３１がプリントされ
ているカード２１は、紙またはプラスティックなどで構
成されている。２次元コード３１は、ドットコードであ
り、図３に示すように、所定の大きさのブロックの集ま
りにより構成されており、各ブロックは、複数の画素
（ドット）により構成されている。所定のコードは、各
位置におけるブロックの有無により表される。

【００１８】図１に示した読み取り装置１においては、
カード２１が読み取り素子３に対して右方向に移動さ
れ、２次元コード３１が読み取られている。図２におい
ては、このことが、読み取り素子３を図中右方向に（副
走査方向に）移動させることで読み取るように表されて
いる。従って、図２においては、読み取り素子３に沿う
図中下方向が主走査方向となる。

【００１９】読み取り素子３により、主走査方向と副走
査方向に走査することで、データ処理部５は、２次元コ
ード３１に記憶されているデータを読み出す（ドットの
検出を行う）。

【００２０】読み取り素子３は、ランダムノイズを発生
し、コードの読み取りに影響を与えることが考えられ
る。そこで、本実施の形態においては、ランダムノイズ
による画像信号とコード画像による画像信号とを区別
し、ランダムノイズによる画像信号を除去することによ
り、正確にコードを読みとれるようにする。以下に、ラ
ンダムノイズの除去の仕方について説明する。データ処
理部５には、読み取り素子３から入力された画像信号を
２値化するためのしきい値として、しきい値Ｔｈ１乃至
Ｔｈ５が設定されている（設定の仕方については後述す
る）。

【００２１】図４（Ａ）は、読み取り素子３により読み
取られた画像信号としきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５との関係
を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した画像信号を
データ処理部５によりしきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５毎に２
値化したときの結果を示した図である。図４（Ａ）で
は、図中、縦方向は、画像信号の大きさを示し、部分Ａ
乃至部分Ｃは、ランダムノイズによる画像信号であり、
部分Ｄは、２次元コード３１のコード画像による画像信
号とする。なお、図４（Ａ）においては、上側が白、下
側が黒を示す画像信号とし、そのレベル値は、下側の方
が低いとする。従って、しきい値の値も、しきい値Ｔｈ
１が最も大きく、しきい値Ｔｈ５が最も小さい。

【００２２】図４（Ａ）において、部分Ａの画像信号の
最小値は、しきい値Ｔｈ４としきい値Ｔｈ５の間であ
り、部分Ｂと部分Ｃの画像信号の最小値は、それぞれ、
しきい値Ｔｈ３としきい値Ｔｈ４との間である。また、
部分Ｄの画像信号の最小値は、しきい値Ｔｈ５以下であ
る。このような画像信号をしきい値毎に２値化すると、
図４（Ｂ）に示したようになる。

【００２３】部分Ａでは、しきい値Ｔｈ１、または、し
きい値Ｔｈ２を用いて２値化した場合、黒であると判断
されるのは３ブロック（ここでは、１ブロックは、CCD
撮像素子の１画素に対応しているとする）であり、しき
い値Ｔｈ３を用いた場合、２ブロックであり、しきい値
Ｔｈ４を用いた場合、１ブロックであり、しきい値Ｔｈ
５を用いた場合、０ブロックであることを示している。
同様に、部分Ｂ乃至部分Ｄにおいても、しきい値の変化
により黒であると判断されるブロック数に変化が生じて
いる。

【００２４】図５は、２値化する際のしきい値を変化さ
せたときの、黒と判断される面積の変化を示す図であ
る。図５（Ａ）が、しきい値Ｔｈ３を用いて２値化した
場合、図５（Ｂ）が、しきい値Ｔｈ２を用いた場合、図
５（Ｃ）が、しきい値Ｔｈ１を用いた場合における、黒
と判断される面積を、それぞれ示している。図５（Ａ）
において、部分ａは２ブロック、部分ｂは１ブロック、
部分ｃは１ブロック、それぞれ黒であると判断されたこ
とを示している。同様に、図５（Ｂ）においては、部分
ａは２ブロック、部分ｂは１ブロック、部分ｃは３ブロ
ック、それぞれ黒であると判断されたことを示してい
る。さらに、図５（Ｃ）においては、部分ａは２ブロッ
ク、部分ｂは１ブロック、部分ｃは６ブロック、それぞ
れ黒であると判断されたことを示している。

【００２５】このように、部分ａと部分ｂは、しきい値
が変化しても、黒であると判断されるブロック数に変化
は生じず、部分ｃのみに変化が生じる。これは、部分ａ
と部分ｂは、ランダムノイズにより黒であると判断され
たブロックであることを示し、部分ｃは、コード画像に
より黒であると判断されたブロックであることを示して
いる。ランダムノイズは、単独に存在している（CCD撮
像素子の注目画素の周囲に位置する画素とは無関係に発
生する）のに対し、コード画像は、CCD撮像素子の注目
画素（コード画像のドットを撮像した画素）の周辺に位
置する画素（ドットが存在しない画素）にも影響を与え
る。そのために、しきい値を変化させて２値化を行った
場合、ランダムノイズにより黒と判断されるブロック数
に変化は生じないが、コード画像により黒と判断される
ブロック数には、変化が生じることになる。

【００２６】このように、２値化に用いるしきい値を変
化させることにより、ランダムノイズによる画像信号と
コード画像による画像信号とを区別する。そして、ラン
ダムノイズによる画像信号を削除することにより、図５
（Ｄ）に示したように、コード画像による画像信号（黒
と判断された部分（部分ｃ））のみを取り出すことが可
能となる。

【００２７】図６のフローチャートを参照して、読み出
し装置１のデータ処理部５の動作について説明する。ま
ず、ステップＳ１において、読み取り素子３により、カ
ード２１の画像が読み取られ、その画像信号が、データ
処理部５に入力される。データ処理部５は、ステップＳ
２において、入力された画像信号から信号のレベル値の
ヒストグラムを作成する。そして、ステップＳ３におい
て、ステップＳ２において作成されたヒストグラムか
ら、しきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５を設定する。ここで、図
７を参照して、しきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５の設定につい
て説明する。

【００２８】図７（Ａ）は、白画像を読み取った場合の
画像信号のレベル分布を示している。図７（Ａ）に示し
たように、白画像を読み取った場合におけるレベル変化
は、ランダムノイズによるものであり、その分布は、ほ
ぼ正規分布に従う。黒色のコード画像を含む画像を読み
取った場合、図７（Ｂ）に示したように、ランダムノイ
ズによる正規分布と、黒色のコード画像による正規分布
とが現れる。ステップＳ２において、データ処理部５
は、入力された画像データから図７（Ｂ）に示したよう
なヒストグラムを作成する。そして、ステップＳ３にお
いて、ランダムノイズによる正規分布以下で最も高いレ
ベル（ランダムノイズに関する成分より黒に近い値であ
って、最も白に近い値）に、しきい値Ｔｈ１を設定し、
そのしきい値Ｔｈ１以降に、しきい値Ｔｈ２乃至Ｔｈ５
を設定する。しきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５の各しきい値の
間隔は、等間隔にとっても良いし、所定のしきい値間は
広く取るなどしても良い。

【００２９】ランダムノイズは、CCD撮像素子の同一の
画素に常に同レベルで発生するものではないので、この
ように、読み込んだ画像毎にヒストグラムを作成し、し
きい値を設定することにより、精度良くコード画像によ
る信号とランダムノイズによる信号とを区別することが
できる。なお、データ処理部５に予め統計的に算出され
たしきい値を保持させ、読み込まれた画像に対して、保
持されているしきい値を用いるようにしても、勿論良
い。

【００３０】図６のフローチャートの説明に戻り、ステ
ップＳ３において、しきい値が設定されると、その内の
しきい値Ｔｈ３がデフォルトして設定され、ステップＳ
４の処理が行われる。ステップＳ４において、まず、し
きい値Ｔｈ３を用いて、黒と判断される部分を検出す
る。そして、しきい値を、しきい値Ｔｈ２、しきい値Ｔ
ｈ１に順次変化させ、それぞれ、黒と判断される部分を
検出する。このように、しきい値を上げていったとき
に、黒と判断される部分が広がる領域は、コード画像の
候補とされる。図４（Ｂ）に示した例では、部分Ａ、部
分Ｃ、および部分Ｄが、しきい値を上げることにより、
黒と判断される領域（ブロック）が広がるため、コード
画像の候補とされる。

【００３１】しかしながら、部分Ａは、しきい値を上げ
ることにより、黒と判断される部分が２ブロックから３
ブロックに広がっているが、通常、コード画像により黒
と判断される場合、図４（Ｂ）の部分Ａのしきい値Ｔｈ
３のところで示したように、黒と判断されるブロックに
挟まれ、黒と判断されないブロックが存在することはな
い。従って、このように、黒と判断されるブロックに隙
間があくような部分は、ランダムノイズにより黒と判断
された部分として処理することも可能である。

【００３２】また、部分Ｃは、１ブロックから２ブロッ
クへと、その変化幅が小さく、かつ、しきい値Ｔｈ２と
しきいＴｈ１の時とでは、ブロック数に変化が生じてい
ない。上述したように、コード画像（ドット）は、周辺
の画素にも影響を与えるので、ドットを中心として、徐
々にしきい値を上げていったときに、黒と判断される部
分が広がることになる。従って、部分Ｃのように、変化
幅が小さく、しきい値を２段階変化させても、ブロック
数が変化しないような部分は、コード画像ではないと判
断する（ランダムノイズによる画像信号であると判断す
る）ことが可能である。このような条件により、部分Ｃ
は、コード画像の候補から外すことができる。また、同
様に、部分Ａもコード画像の候補から外すことができ
る。

【００３３】ステップＳ４においてはさらに、しきい値
をしきい値Ｔｈ３から、しきい値Ｔｈ４、しきい値Ｔｈ
５に順次変化させ、それぞれ、黒と判断される部分を検
出する。このようにしてしきい値を下げていったとき
に、黒と判断される部分が狭まる領域は、コード画像の
候補とされる。図４（Ｂ）に示した例では部分Ａ乃至Ｄ
の全ての部分において、黒と判断される部分が狭まると
判断され、コード画像の候補とされる。

【００３４】しきい値Ｔｈ３からしきい値を上げていっ
たときコード画像の候補とされた部分で、かつ、しきい
値Ｔｈ３からしきい値を下げていったときにコード画像
の候補とされた部分が、コード画像として処理される。
いまの場合、部分Ｄのみがコード画像として処理される
ことになる。このように、コード画像と判断された画像
は、ステップＳ５において、コード画像として処理さ
れ、コード画像ではないと判断された画像は、ステップ
Ｓ６において、ランダムノイズとして処理される。具体
的には、図５を参照して説明したように、ランダムノイ
ズによる画像と判断された部分は、削除される。

【００３５】このように、複数のしきい値を変化させる
ことにより、コード画像とランダムノイズによる画像と
を区別することができ、もって、正確な２値化を行うこ
とが可能となる。

【００３６】上述した実施の形態においては、しきい値
Ｔｈ３をデフォルトして設定し、しきい値を変化させる
ようにしたが、デフォルトのしきい値は、しきい値Ｔｈ
１乃至Ｔｈ５のうちのどのしきい値を用いて良い。例え
ば、しきい値Ｔｈ５をデフォルトのしきい値として設定
した場合、ステップＳ４において行われる処理は、しき
い値をしきい値Ｔｈ５から順次しきい値Ｔｈ１まで変化
させ、黒と判断され、その部分が広がる領域があるかが
検出され、その検出された領域がコード画像として扱わ
れる。

【００３７】上述した説明においては、２値化を行うた
めのしきい値として５つのしきい値Ｔｈ１乃至Ｔｈ５を
用いる場合を説明したが、しきい値の数は、５つ以上で
も、５つ以下でも良い。

【００３８】本明細書中において、上記処理を実行する
コンピュータプログラムをユーザに提供する記録媒体に
は、磁気ディスク、CD-ROMなどの情報記録媒体の他、イ
ンターネット、デジタル衛星などのネットワークによる
伝送媒体も含まれる。また、本明細書において、媒体に
より提供されるプログラムを記述するステップは、記載
された順序に従って、時系列的に行われる処理は勿論、
必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは
個別に実行される処理をも含むものである。

【００３９】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載の画像処理
装置によれば、撮像された画像のデータを、異なるしき
い値毎に２値化し、異なるしきい値により２値化された
結果に変化がある部分を検出し、その検出された部分を
画像の情報として処理するようにしたので、ランダムノ
イズによる画像信号を含む画像信号であっても、正確に
２値化を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した読み取り装置１の一実施の形
態の構成を示す図である。

【図２】図１のカード２１の印字例を説明する図であ
る。

【図３】２次元コードを説明する図である。

【図４】しきい値と画像信号の関係について説明する図
である。

【図５】ランダムノイズによる黒を削除する仕方を説明
する図である。

【図６】データ処理部５の動作について説明するフロー
チャートである。

【図７】しきい値の決定の仕方について説明する図であ
る。

【符号の説明】

１読み取り装置２光源３読み取り素子４画像データ読み取り部制御回路５データ処理部２１カード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記画像のデータを、異
なるしきい値毎に２値化する２値化手段と、前記２値化手段により異なるしきい値により２値化され
た結果に変化がある部分を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された部分を前記画像の情報と
して処理する処理手段とを含むことを特徴とする読み取
り装置。
【請求項２】前記しきい値は、前記撮像手段により撮
像された前記画像から得られる信号レベルから作成され
るヒストグラムのランダムノイズに関する成分より黒に
近い値であって、最も白に近い値を基準として複数設定
されることを特徴とする請求項１に記載の読み取り装
置。