JP2004110369A - 文字認識方法および文字認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接触文字に対して背景差分画像作成処理を行っても文字欠けを発生させずに文字を抽出して正しく文字を認識する文字認識方法および文字認識装置を提供する。
【解決処理】入力画像２６に文字接触があったとすると、ステップＳ２の文字切断位置決定処理手段２ｂで文字切断位置を得て、ステップＳ３の文字切断処理手段２ｃによる文字切断処理を行なって文字切断画像９を作成し、次に、ステップＳ４の背景差分画像作成処理手段２ｄによる背景差分画像作成処理、またステップＳ５の二値化処理手段２ｅによる部分二値化処理を用いて画像全体の濃度むらに影響されずに部分二値化処理画像１４を作成し、ステップＳ６のノイズ除去により汚れを除去して正しい文字を抽出し文字認識を行なう。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、悪環境で文字認識を行なう文字認識方法および文字認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の文字認識装置の処理動作を示すと共に処理画像を併記したフローチャートである。
先ず、ステップＳ２０に示す画像入力処理は、カメラから入力した映像信号をデジタル化して入力画像２０を作成する。ここで、入力画像は０〜２５５の範囲の濃度を持つ多値画像とし、黒い画素の濃度は小さい値をとり、白い画素の濃度は大きい値をとる。ステップＳ２１の背景差分画像作成処理は、入力画像２０から文字の画像情報だけを抽出するものである。入力画像２０の文字が背景に比べ暗い場合、ステップＳ２２で示す局所最大値フィルタをＮ回実行し、同じくステップＳ２３で示す局所最小値フィルタ処理をＮ回実行し、両フィルタの実行回数Ｎは文字の太さとすることで文字を消去した背景画像２１を作成する。続くステップＳ２４では、この背景画像２１から入力画像２０を差し引く画像間差分処理を行ない、背景差分画像２２を作成する。ここで、ステップＳ２２の局所最大値フィルタ処理は、例えば、３×３画素の局所領域の最大濃度を求め、その濃度を中心位置の濃度と置き換える処理をラスタースキャンで全面走査するもので、二値画像の膨張処理に相当する。また、ステップＳ２３の局所最小値フィルタ処理は、局所領域の最小濃度を中心位置の濃度と置き換える処理で、二値画像の収縮処理に相当する。このような背景差分処理は特開昭６３−１５３６８２号公報に記載されている。
【０００３】
次に、ステップＳ２５で二値化処理を行ない、背景差分画像２２の濃度ヒストグラムを基に文字を白に背景を黒にする最適な二値化しきい値を算出して、背景差分画像を二値画像２３に変換する。濃度ヒストグラムを基づく二値化は、例えば「画像処理工学」（南敏、中村納著、コロナ社、１９８５年１１月発行）７９〜８１頁に記載されている。さらに、ステップＳ２６に示すノイズ除去処理では、二値画像２３をラベリング処理を用いて、白物体の面積が文字の最小面積以上で最大面積以下の白物体のみを残してノイズ除去画像２４を作成し、これにより文字以外のノイズを除去する。ラベリング処理によるノイズ除去処理は、例えば「Ｃ言語で学ぶ実践画像処理」（八木伸行、他著、オーム社、１９９５年１２月発行）９９〜１０３頁に記載されている。次に、ステップＳ２７に示す文字切出し処理では、ノイズ除去画像２４を垂直投影して投影分布２５を測定し、投影値が零になる部分の位置を文字切出し位置とする。続くステップＳ２８に示した文字認識処理は、文字切出し位置を用いてノイズ除去画像２４に対して、従来のＯＣＲ（光学的文字読取装置）により各桁の文字を認識する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の文字認識装置では、図３に示すように文字接触があり、濃度むら、汚れが複合する悪環境の入力画像２６の場合、ステップＳ２１の背景差分画像作成処理で文字接触部に文字欠けを発生させた背景差分画像２７を作成し、さらにステップＳ２５の二値化処理では背景差分画像２７に濃度むらがあるために正しく文字を二値化できないことによって文字欠けを発生した二値画像２８を作成してしまい、次にステップＳ２６のノイズ除去処理ではノイズ除去画像２９を作成してしまう。このノイズ除去画像２９にステップＳ２７の文字切り出し処理およびステップＳ２８の文字認識処理を行なうと、文字欠けの発生によって認識結果は「×　３　３　３　９　５」となり、６桁目は認識不可、５桁目と４桁目は０を３と誤認識してしまう。このように文字接触が存在する悪環境の画像においては、正しく文字を抽出できないことによって文字を誤認識してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、接触文字に対して背景差分画像作成処理を行っても文字欠けを発生させずに文字を抽出して正しく文字を認識する文字認識方法および文字認識装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための処理】
本発明は上記目的を達成するために、入力画像に基づいて背景差分画像を作成し、この背景差分画像に基づいて作成したノイズ除去画面から文字切り出しを行ない、この切り出した文字列に対して文字認識を行なう文字認識方法において、上記入力画像における文字間の切断位置を決定した後に文字切断を行ない、その後、背景差分画像を作成するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明による文字認識方法は、入力画像における文字間の切断位置を決定した後に文字切断を行ない、その後、背景差分画像を作成するようにしたため、入力画像に接触文字があったとしても、その接触文字に対して背景差分画像作成処理を行なっても文字欠けを発生させずに、文字を抽出して正しく文字を認識することができる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載のものにおいて、文字切断を行なった後の上記背景差分画像に対して文字列の含む領域を細分化した各領域で二値画像に変換する部分二値化処理を実行するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の本発明による文字認識方法は、文字切断を行なった後の背景差分画像に対して文字列の含む領域を細分化した各領域で二値画像に変換する部分二値化処理を実行するようにしたため、入力画像の背景全体に濃度むらが存在していても、細分化した領域を設定して各領域でそれぞれ二値化処理を行なうことによって、画像全体の濃度むらに影響されずに部分二値化処理画像を作成することができ、文字が消去されてしまうのを防止して精度良く文字認識を行なうことができる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は上記目的を達成するために、入力画像に基づいて背景差分画像を作成する背景差分画像作成手段と、この背景差分画像に基づいて作成したノイズ除去画面から文字切り出しを行なう文字切り出し手段とを備え、この切り出した文字に対して文字認識を行なう文字認識装置において、上記入力画像における文字間の切断位置を決定した後に文字切断を行なう文字切断手段を設け、上記背景差分画像作成手段はこの文字切断手段による文字切断後に上記背景差分画像を作成するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の本発明による文字認識装置は、入力画像における文字間の切断位置を決定した後に文字切断を行なう文字切断手段を設け、背景差分画像作成手段はこの文字切断手段による文字切断後に背景差分画像を作成するようにしたため、入力画像に接触文字があったとしても、その接触文字に対して背景差分画像作成処理を行なっても文字欠けを発生させずに、文字を抽出して正しく文字を認識することができる。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は上記目的を達成するために、請求項３記載のものにおいて、文字切断を行なった後の上記背景差分画像に対して文字列の含む領域を細分化した各領域で二値画像に変換する部分二値化処理手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の本発明による文字認識装置は、文字切断を行なった後の背景差分画像に対して文字列の含む領域を細分化した各領域で二値画像に変換する部分二値化処理手段を設けたため、入力画像の背景全体に濃度むらが存在していても、細分化した領域を設定して各領域でそれぞれ二値化処理を行なうことによって、画像全体の濃度むらに影響されずに部分二値化処理画像を作成することができ、文字が消去されてしまうのを防止して精度良く文字認識を行なうことができる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は上記目的を達成するために、請求項３記載のものにおいて、上記文字切断処理手段は、上記ノイズ除去画面を垂直投影した投影分布から算出した文字間が少なくとも所定の閾値よりも狭いところを文字切り出し位置としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の本発明による文字認識装置は、文字切断処理手段は、ノイズ除去画面を垂直投影した投影分布から算出した文字間が少なくとも所定の閾値よりも狭いところを文字切り出し位置としたため、文字印字制御装置等からの文字位置が得られない場合でも、適切な文字切り出し位置を得ることができ、入力画像に接触文字があったとしても、その接触文字に対して背景差分画像作成処理を行なっても文字欠けを発生させずに、文字を抽出して正しく文字を認識することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図４は、本発明の一実施の形態による文字認識装置を示すブロック構成図である。
この文字認識装置は、カメラ１などの画像出力装置からの画像を文字認識部２に入力し、この文字認識部２において画像の文字を認識し、この結果を出力するものである。文字認識部２は、画像入力処理手段２ａと、文字切断位置決定処理手段２ｂと、文字切断処理手段２ｃと、背景差分画像作成処理手段２ｄと、二値化処理手段２ｅと、ノイズ除去処理手段２ｆと、文字切り出し処理手段２ｇと、文字認識処理手段２ｈとを有している。
【００１７】
図１は、上述した文字認識部２の処理動作を示すフローチャートである。
画像入力処理手段２ａがステップＳ１で入力画像を取り込んだとき、これが図３に示した入力画像２６のように文字接触があり、濃度むら、汚れが複合する悪環境のものであったとし、これらに対処する処理を行なうよう選択したとする。次にステップＳ２の文字切断位置決定処理手段２ｂについて説明する。先ず、文字切断位置決定処理手段２ｂは認識対象の文字位置が分かるか否かを判断し、文字位置が分かる場合、図４のように文字印字制御装置等から文字位置データ３を取り込み、文字切断位置決定処理手段２ｂはこの文字位置データ３に基づいて文字切断位置を得る。
【００１８】
一方、認識対象文字の位置が分からない場合、文字切断位置決定処理手段２ｂの処理動作を図５に示した処理画像を併記したフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ステップＳ１０で背景差分画像作成処理手段により背景差分画像作成処理を実行する。これは図２に示したステップＳ２２およびステップＳ２３で説明した局所最大値フィルタ処理および局所最小値フィルタ処理であり、図３に示した入力画像２６から文字を消去した図５の背景画像４を得る。このとき、図３に示した入力画像２６では、６桁目と５桁目の文字、また５桁目と４桁目の文字がそれぞれ接触しているため、図５の背景画像４に文字接触部が背景として残る。これは文字が接触することによって文字幅が太くなり、局所最大値フィルタ処理において文字を消去しきれないことによる。
【００１９】
さらに背景差分画像作成処理手段による背景差分画像作成処理として、図５の背景画像４から図３に示した入力画像２６を差し引く図２のステップＳ２４で示す画像間差分処理を行ない、この画像間差分処理によって図５に示した背景差分画像５を作成する。このとき、背景画像４に文字接触部が背景として残っていることにより、文字接触部が背景差分画像５では文字欠けとなる。しかし、文字欠けとなることにより、背景差分画像５において接触文字は分離される。
【００２０】
次に、図６に示したステップＳ１１の二値化処理を行なって、図５に示した二値画像６を作成する。ここで二値化処理に部分二値化処理を用いるが、部分二値化処理については図１に示したステップＳ５の二値化処理で説明する。
【００２１】
続いて、ステップＳ１２のノイズ除去処理を行ない、図５に示した二値画像６の１桁目と２桁目との文字間上方に位置する汚れを除去したノイズ除去画像７を作成する。その後、ステップＳ１３の文字切出し処理を行ない、ノイズ除去画像７を垂直投影して投影分布８を測定し、投影値が０となる各文字間隔の中心位置を切出し位置として決定する。これらのステップＳ１０からステップＳ１３の一連の処理によって、認識対象文字の位置が分からず、しかも接触部分がある場合でも接触文字を分離し、文字切断位置を決定することができる。
【００２２】
これは従来の文字認識方法および文字認識装置で行なわれていた文字の切り出し位置決定とほぼ同様であるから、図４に示したように文字位置データ３から文字位置データを得られない場合でも、簡単に文字切断位置決定処理手段２ｂを構成することができる。
【００２３】
こうして文字切断位置決定処理手段２ｂによって文字位置が分かる場合でも分からない場合でも、文字切断位置が決定されたため、図１に示したステップＳ３に進み、文字切断処理手段２ｃによる文字切断処理を行なう。文字切断処理手段２ｃは、図３に示した入力画像２６にステップＳ２の文字切断位置決定処理手段２ｂで決定した各切断位置に縦方向の白線を描画して、図６に示したような文字切断画像９を作成する。このとき、図５に示した投影分布８において、投影値が零となる各文字間隔の幅を測定し、これら各文字間隔を予め設定した閾値と比較し、文字間隔が閾値以下の部分にのみ白線を描画するようにするとよい。
【００２４】
次に、ステップＳ４の背景差分画像作成処理手段２ｄによる背景差分画像作成処理を行なう。これは上述した場合と同様に局所最大値フィルタ処理および局所最小値フィルタ処理によって図６に示した文字切断画像９から文字を消去して図７に示した背景画像１０を作成するものである。図５に示したステップＳ１０の背景差分画像作成処理では文字接触部が背景画像４に残ったが、このステップＳ４の背景差分画像作成処理手段２ｄによる背景差分画像作成処理では、すでに文字が切断されていることにより、文字が接触していた部分が残らない背景画像１０となる。つまり、接触している文字が図６のように白線描画によって切断されて、文字幅が正常な太さになることにより、局所最大値フィルタ処理において接触部の文字も消去されるためである。
【００２５】
次に、背景差分画像作成処理手段２ｄによる背景差分画像作成処理の次の処理として、図７に示した背景画像１０から図６に示した文字切断画像９を差し引く画像間差分処理を行ない、これによって図７に示した背景差分画像１１を作成する。このとき、図７に示した背景画像１０に文字接触部が残っていないことにより、文字を切断して文字を抽出できる。
【００２６】
続くステップＳ５の二値化処理手段２ｅによる二値化処理では部分二値化処理を用いる。この部分二値化処理については、図８を用いて従来の二値化処理と比較して説明する。処理対象画像の図７に示した背景差分画像１１の文字背景は、左側から右側へ向けて濃度が暗くなる濃度むらを残した画像になっている。これは図３に示した入力画像２６に文字の背景が左側から右側に向けて濃度が明るくなる濃度むらが存在したためである。先ず、従来の二値化処理を行なった場合、図７の背景差分画像１１は図８の二値画像１２に変換されるが、図７に示した背景差分画像１１の全領域で二値化閾値を決定して二値化処理を行なうと、図７の背景差分画像１１に濃度むらが存在したために左側の背景も白となり、文字が消去されてしまう。
【００２７】
そこで、処理領域を図８に示した処理領域１３のように横方向に細分化した領域を設定し、この各領域においてそれぞれ二値化処理を行なう。この各領域で二値化閾値を決定することによって、画像全体の濃度むらに影響されずに文字を白、背景を黒とした図８の部分二値化処理画像１４を作成することができる。ここでは、横方向に濃度むらがある場合について説明したが、縦方向に濃度むらがある場合は縦方向に細分化した領域を設定し、また、濃度むらが部分的にある場合は領域を格子状に細分化して設定することによって濃度むらに影響されずに二値画像を作成することができる。
【００２８】
さらにステップＳ６に示したノイズ除去処理をノイズ除去処理手段２ｆによって行なう。このノイズ除去処理によって図８に示した部分二値化処理画像１４の１桁目と２桁目の文字間上方にあるノイズを除去し、図９に示すノイズ除去画像１５を得ることができ、これに基づいて図５と同様の投影分布８からステップＳ７の文字切出し処理を文字切出し処理手段２ｇによって行なって、文字の切出し位置を決定する。最後に図９に示したノイズ除去画像１５を対象に、文字認識処理手段２ｈを用いてステップＳ８の文字認識処理を行なうことにより、認識結果は「０　０　０　３　９　５」となり、文字を正しくを認識することができる。
【００２９】
このような文字認識方法および文字認識装置によれば、文字接触があっても文字欠けが発生することなく文字を抽出でき、また、濃度むらに影響されずに文字列を二値化でき、さらに汚れ等のノイズを除去できるので、接触文字、濃度むら、汚れ等が複合した悪環境の入力画像においても文字列を良好に抽出できることによって、文字認識率の向上を図ることができる。
【００３０】
尚、上述した実施の形態では、画像入力処理手段２ａがステップＳ１で入力画像を取り込んだとき、これが図３に示した入力画像２６のように文字接触があり、濃度むら、汚れが複合する悪環境のものであったとして説明したが、文字接触があるものの他の条件がよい場合は、図１に示したステップＳ２の文字切断位置決定処理手段２ｂとステップＳ３の文字切断処理手段２ｃを作動した後、ステップＳ８の文字認識処理手段２ｈによる文字認識を行なうように選択することもできる。このとき文字切断位置決定処理手段２ｂは、ノイズ除去画像７に限らず他の画像を垂直投影し文字間を算出して文字の切り出し位置を決定することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の文字認識方法および文字認識装置によれば、文字接触があっても文字欠けが発生することなく文字を抽出でき、接触文字が存在する入力画像においても文字列を良好に抽出できることによって、文字認識率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による文字認識装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図２】従来の文字認識装置の処理動作を処理画面と共に示すフローチャートである。
【図３】図２に示した文字認識装置による文字接触がある場合の処理画像を示す工程図である。
【図４】図１に示した文字認識装置の具体構成を示すブロック構成図である。
【図５】図４に示した文字認識装置における文字切断位置決定手段の他の構成例を処理画面と共に示すフローチャートである。
【図６】図１に示した文字認識装置の文字切断手段による文字切断画像を示す平面図である。
【図７】図１に示した文字認識装置の背景差分画像作成手段による背景画像および背景差分画像の平面図である。
【図８】図１に示した文字認識装置の部分二値化処理手段による二値画像を示す平面図である。
【図９】図１に示した文字認識装置のノイズ除去処理手段によるノイズ除去画像を示す平面図である。
【符号の説明】
２　文字認識部
２ａ　画像入力処理手段
２ｂ　文字切断位置決定処理手段
２ｃ　文字切断処理手段
２ｄ　背景差分画像作成処理手段
２ｅ　二値化処理手段
２ｆ　ノイズ除去処理手段
２ｇ　文字切切出し処理手段

Claims (5)

1. 入力画像に基づいて背景差分画像を作成し、この背景差分画像に基づいて作成したノイズ除去画面から文字切り出しを行ない、この切り出した文字列に対して文字認識を行なう文字認識方法において、上記入力画像における文字間の切断位置を決定した後に文字切断を行ない、その後、背景差分画像を作成するようにしたことを特徴とする文字認識方法。
2. 請求項１記載のものにおいて、文字切断を行なった後の上記背景差分画像に対して文字列の含む領域を細分化した各領域で二値画像に変換する部分二値化処理を実行するようにしたことを特徴とする文字認識方法。
3. 入力画像に基づいて背景差分画像を作成する背景差分画像作成処理手段と、この背景差分画像に基づいて作成したノイズ除去画面から文字切り出しを行なう文字切り出し処理手段とを備え、この切り出した文字に対して文字認識を行なう文字認識装置において、上記入力画像における文字間の切断位置を決定した後に文字切断を行なう文字切断処理手段を設け、上記背景差分画像作成処理手段はこの文字切断処理手段による文字切断後に上記背景差分画像を作成するようにしたことを特徴とする文字認識装置。
4. 請求項３記載のものにおいて、文字切断を行なった後の上記背景差分画像に対して文字列の含む領域を細分化した各領域で二値画像に変換する部分二値化処理手段を設けたことを特徴とする文字認識装置。
5. 請求項３記載のものにおいて、上記文字切断処理手段は、上記ノイズ除去画面を垂直投影した投影分布から算出した文字間が少なくとも所定の閾値よりも狭いところを文字切り出し位置としたことを特徴とする文字認識装置。

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