JP2004334288A

JP2004334288A - 刻印文字認識装置及び認識方法

Info

Publication number: JP2004334288A
Application number: JP2003125255A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Sugimoto; 喜一杉本; Atsushi Tokioka; 淳時岡; Atsushi Kuroda; 淳黒田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】本発明は、物品に設けられた刻印文字を読み取る刻印文字認識装置であって、周りの状況や前記刻印文字の状態等にかかわらず非常に高い確率で刻印文字を正しく認識することができる刻印文字認識装置及び刻印文字認識方法を提供することを目的とする。
【解決手段】物体Ｔに打刻された刻印文字Ｋｍの画像を画像データとして読み込む画像読み取り手段１と、画像読み取り手段１より読み込まれた画像データを輪郭画像として抽出し文字の含まれているであろう領域を決定する画像処理手段２と、画像処理手段２にて抽出された輪郭画像をもとに、輪郭画像を文字として識別するための文字識別手段３とを有している刻印文字認識装置Ａ。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の表面の一部に打刻された刻印文字を認識するための刻印文字認識装置及び刻印文字認識方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より工場等において、物品に対して、数字、英字、記号等を該物品の表面の一部に押圧して打刻して刻印文字を形成し、前記刻印を自動的に読み取って認識することで、これを製造、加工、在庫管理等に利用している。この刻印文字認識の１例として前記刻印文字をカメラ等の撮像装置により読み取り、この読み取られた画像をもとに文字として認識することで、物品の固体を識別するものが広く用いられている。
【０００３】
刻印文字の読み取り方法としては、例えば特開平５−１８２０１９号公報に示すような、複数方向から照明する複数組の照明手段にて該刻印に対して照明を行うことで照明の反射の影響を除去し、刻印文字のみを明るく光らせることで照明された刻印を撮影するカメラ等の撮像手段にて該刻印文字の領域を正確に安定して、撮影することで刻印を正確に画像として読み取るものがある。
【０００４】
また、特許公報第２８０８２３４号に示すように、刻印の読取装置として上述のカメラやＣＣＤ等の光学的な撮像手段を使わずにレーザセンサにて前記刻印の幅、深さ等を測定して前記刻印を画像として読み取るものも提案されている。
【０００５】
また、上記のような方法で読み取られた文字画像に対して、画像処理を行うことで刻印を文字として認識する。この認識方法としては、前記読み取られた画像を認識装置内に記憶させてある文字パターンと比較（パターンマッチング）するものが用いられている。
【０００６】
特開平１１−１１０４８６号公報に記載の文字認識装置では、画像取り込み手段にて取り込んだ文字画像について、文字画像の欠損の有無を判定し、欠損がある場合欠損場所、欠損量に関する情報を入手し、文字の局所的な情報に着目した局所特徴量を計算し、文字認識用の辞書を各文字種ごとに予め保存しておき、各文字種に対して類似度を計算し、欠損部を補填して文字種を判断することを行っている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１８２０１９号公報
【特許文献２】
特許第２８０８２３４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１１０４８６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記刻印の自動認識の高精度化するためには、刻印のエッジを強調した画像を撮像することが必要である。そのためには、刻印にあらゆる角度から照明を当てればよいが、実際に刻印を認識する場所において、撮像用の各部材を配置する空間に限りがあり、照明装置の配置が限られてくることもしばしばである。
【０００９】
また、前記刻印の認識用の照明以外に設けられた照明や、溶接光等の外乱によっても乱されることがあり、レーザビームを走査させて該刻印の凹凸を測定するものも用いられているが、レーザビームの走査には時間がかかり、該刻印を迅速に読み取る必要がある部分に用いるのは適当ではなかった。
【００１０】
また、欠損部を判別しその欠損部に特徴を補填することで文字認識を行う場合文字輪郭線を１つながりの線として読み取れない場合、欠損部の判別が非常に難しく、文字が互いに近接している文字列の場合、１文字の範囲をどこまでとするか（文字の切り出し）が困難である。
【００１１】
本発明はこのような問題を鑑みて、物品に設けられた刻印文字を読み取る刻印文字認識装置であって、周りの状況や前記刻印文字の状態等にかかわらず刻印文字を非常に高い確率で正しく認識することができる刻印文字認識装置及び刻印文字認識方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は前記物体に打刻された刻印文字を画像データとして読み込む画像読み取り手段と、前記読み取り手段より読み込まれた前記画像データを輪郭画像として抽出し文字が含まれると予想される領域を決定する画像画像処理手段と、前記画像処理手段にて抽出された前記輪郭画像をもとに、該輪郭画像を文字として識別するための文字識別手段とを有していることを特徴とする刻印文字認識装置を提供する。
【００１３】
また、上述の画像読み取り手段において、前記刻印文字が打刻されている面に対して所定の角度を有する位置から前記刻印文字を照明する照明手段が少なくとも１つ設けられており、前記照明手段にて照らされた前記刻印を所定の位置から光学的に撮影することで、該刻印文字の画像を読み込む撮像手段とを有しており、前記画像処理手段は前記撮像手段にて読み込まれた画像データのうちで前記照明手段にて影となっている部分と反射している部分を輪郭とし前記輪郭画像を抽出するものを採用してもよい。
【００１４】
この構成によると、照明の位置によって明るい部分（反射している部分）と暗い部分（影になっている部分）両方を輪郭として捉えるので照明の数が少なくても、刻印文字に類似した輪郭画像を得ることが可能である。
【００１５】
前記刻印文字を挟んで相対する位置に対になるように配置された照明手段が少なくとも一対設けられているものを例示できる。
【００１６】
この構成によると、照明手段が対向して配置されているので、前記刻印文字の各エッジ部で暗部がより発生しやすくそれだけ輪郭画像を抽出しやすい画像データを読み取ることが可能である。
【００１７】
また、前記対になる照明手段は、それぞれ前記刻印面に対し異なる角度をなす位置に配置されていてもよい。
【００１８】
この構成によると、お互いの照射する照明光によってエッジ部に形成された影を打ち消しあうのを防ぐことができ、それだけ、明確な画像データを読み取ることが可能である。
【００１９】
前記画像読み取り手段として３次元レーザスキャナを有し、該３次元レーザスキャナにて前記刻印文字の３次元画像情報を前記画像データとして取得するものを例示することができる。
【００２０】
この構成によると、３次元レーザスキャナを用いて３次元画像情報を取得するので照明が不要であると共に、刻印文字をより正確に捉えることができる。
【００２１】
前記画像読み取り手段としてフォトンカウンタセンサ（ＰｈｏｔｏｎＣｏｕｎｔｅｒＳｅｎｓｏｒ）を有し、該フォトンカウンタセンサにて前記刻印文字の３次元画像情報を前記画像データとして取得するものを挙げることができる。
【００２２】
この構成によると、フォトンを刻印文字に照射して反射してきたフォトンが帰ってくるまでの時間を基に刻印文字の３次元画像情報を取得するので、短い時間で刻印文字の画像情報を取得することが可能である。
【００２３】
前記画像読み取り手段として、レンジセンシングカメラ（ＲａｎｇｅＳｅｎｓｉｎｇＣａｍｅｒａ）を有しており、該レンジセンシングカメラ前記刻印文字の３次元画像情報を前記画像データとして取得するものを採用することができる。
【００２４】
レンジセンシングカメラは特殊な波長帯の光を刻印文字に照射しその反射光が戻ってくる速さで、刻印文字の３次元画像情報を得ることができ、また、迅速に刻印文字の３次元情報を取得することが可能である。
【００２５】
前記画像処理手段として前記画像データをもとに輪郭画像を抽出する輪郭画像抽出手段と、前記輪郭画像内の幾何学的情報をもとに文字列領域を決定する文字列領域決定手段と、前記文字列領域内の幾何学情報をもとにさらに複数の文字候補領域を決定する文字候補領域決定手段とを有しており、
前記文字識別手段として前記複数の文字候補領域内の画像パターンに対して別途用意されている画像パターンと比較する文字比較手段と、前記文字比較手段にて比較された文字のうち文字候補領域及び文字種のうち、最も類似度の高い領域及び文字を確定する文字確定手段と、を有しているものを採用することができる。
【００２６】
この構成によると、１文字に対して複数の文字候補領域を設定して、文字を比較して類似度の最も高い領域及び文字を刻印文字として確定するので、認識文字と実際の刻印文字とが非常に高い確率で合致する。それだけ、刻印文字認識の精度が高い刻印文字認識装置を提供することが可能である。
【００２７】
前記刻印文字は文字の配置場所によって意味を持っており、前記文字比較手段で文字を比較するときにその意味に合わせた比較候補文字を設定するものを例示することができる。
【００２８】
このことによって、文字を比較するときに比較対照候補文字を予め絞っておくことが可能であるので、該比較対照候補文字の選択時間を節約することができる。
【００２９】
前記文字列領域内の画像に対し、左又は右のいずれか一方の端部から順に前記文字領域及び文字を確定していくものを例示することができる。また、左及び右両方から文字領域及び文字を決定し、その後左からの文字領域及び文字と右からの文字領域及び文字を比較してそれぞれ、類似度の高い文字領域及び文字を確定していくものも例示できる。
【００３０】
本発明によると、前記物体に打刻された刻印文字の画像を画像データとして読み込む画像読み取りステップと、前記画像データをもとに輪郭画像を抽出する輪郭画像抽出ステップと、前記輪郭画像内の幾何学的情報をもとに文字列領域を決定する文字列領域決定ステップと、前記文字列領域内の幾何学情報をもとにさらに複数の文字候補領域を決定する文字候補領域決定ステップと、前記複数の文字候補領域内の画像パターンに対して別途用意されている画像パターンと比較する文字比較ステップと、前記文字比較ステップにて比較された文字のうち文字候補領域及び文字種のうち、最も類似度の高い領域及び文字を確定する文字確定ステップと、を有していることを特徴とする刻印文字認識方法を提供することができる。
【００３１】
この構成によると、刻印文字の画像データにかかわらず、輪郭画像を抽出し、該輪郭画像をもとに、文字判別を行うのであらゆる物品に打刻された刻印文字の認識に採用することが可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１に本発明に係る刻印認識装置の一例の概略ブロック図を示す。
図１に示す刻印識別装置Ａは、ワークＷに保持された計測対象物Ｔに打刻された刻印文字Ｋｍを画像データとして読み取る画像読み取り手段１と、画像読み取り手段にて読み込まれた画像を処理する画像処理手段２と、画像処理手段２にて処理された画像を文字として読み取る文字識別手段３と、以上の各部材の動作を制御する制御装置Ｃｏｎｔとを有している。画像読み取り手段１は刻印文字Ｋｍが打刻されている刻印面を照明する照明手段として照明装置１１と、照明装置１１にて照明されている刻印文字を光学的に撮影する撮像手段としてそれには限られないがここではカメラ１２を有している。カメラ１２のほかにもＣＣＤ等光学的にデータを読み取ることができるものを広く採用することができる。
【００３４】
図２（Ａ）に本発明に係る照明装置の概略配置の平面図を、図２（Ｂ）に図２（Ａ）に示す照明装置及びカメラの概略配置の側面図を示す。
図２（Ａ）に示すとおり、照明装置１１は平面視（平面で見て）刻印文字Ｋｍの左斜め上方Ｐ１に配置されている。照明装置１１はそれには限定されないがここでは、拡散光を照射できるものである。また、図２（Ｂ）に示すように計測対象物Ｔの刻印面Ｔｍに対してθの角度を有する位置に配置されている。カメラ１２は刻印面Ｔｍに正対して配置されており、刻印文字Ｋｍが略正面になる位置に配置されている。
【００３５】
図２（Ｂ）に示すように、刻印部Ｋｍａに入射した照明光Ｌｇによって刻印部Ｋｍａの照明光Ｌｇが入射する側のへこみ部（以下エッジという）には影Ｓｈが形成され、また、反対側のエッジに当たった照明光Ｌｇは反射して反射光Ｒｆとなる。例えば、図２（Ａ）に示すように刻印文字「１」に左斜め上方から照明を施した場合、照明光が入射する側のエッジは影が形成され暗く表示され、入射する側と反対側のエッジは反射光によって明るく表示される。図２（Ｃ）に図２（Ａ）に示す刻印をカメラで撮影したときの画像を示す。図２（Ｃ）に示す撮像画像において、太線ＢＬで示されている部分は暗く写っている、すなわち、影になっている部分であり、破線ＯＬで示されている部分は明るく写っている、すなわち、反射して明るく表示されている部分である。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３（Ａ）に照明装置を平面視で刻印の上方と左側方に配置した平面図を、図３（Ｂ）に図３（Ａ）の照明装置の配置で刻印を撮影したときの撮像画像を示す。
図３（Ａ）に示す照明は第１の照明装置１１１が刻印文字Ｋｍの上方ＰＵ１から照明光Ｌｇ１を照射しており、第２の照明装置１１２が刻印文字Ｋｍの左側方ＰＬ１から照明光Ｌｇ２を照射している。このとき、第１の照明装置１１１及び第２の照明装置１１２により、暗く写る部分と明るく写る部分ができるが、照明装置が１つの場合に比べて、よりくっきりした明暗が現れる。また、照明光の照射角度と、刻印のエッジが平行になる場合、平行となるエッジ部の明暗が強調されず撮像画像ではエッジがぼやける場合もあるが、二方向から照明光を照射することで、第１の照明装置１１１からの照明光Ｌｇ１と、第２の照明装置１１２からの照明光Ｌｇ２との両方に平行なエッジは存在しなくなり、より多くの形状の刻印文字にも対応可能である。
【００３７】
（第３の実施形態）
図４（Ａ）に照明装置を平面視で刻印文字をはさんで対向して配置したものの１例の平面図を、図４（Ｂ）に刻印部に対して２つの照明装置から照明光が照射されたときの概略断面図を、図４（Ｃ）に図４（Ａ）に示す刻印文字を撮影した撮像画像を示す。
図４（Ａ）に示す照明装置は左斜め上部Ｐａ１に第１の照明装置１１ｕを、右斜め下部Ｐａ２に第２の照明装置１１ｄを配置したものである。また、図４（Ｂ）に示すように第１の照明装置１１ｕが照射する照明光Ｌｇｕと刻印面がなす角度をθ１とし、第２の照明装置１１ｄが照射する照明光Ｌｇｄ刻印面となす角度をθ２となるように照明装置を配置する。それによって、第１の照明装置１１ｕに近いエッジに影Ｓｈ１が第２の照明装置１１ｄに近いエッジに影Ｓｈ２が形成される。第１及び第２の照明装置１１ｕ、１１ｄが互いに刻印文字Ｋｍのエッジの影Ｓｈ２、Ｓｈ１に照明光を照射して影Ｓｈ１、Ｓｈ２を消す又は薄くするのを防ぐことができる。また、光の照度を互いに異なる設定としてやることで図４（Ｃ）に示すように、エッジ部で影と反射が隣り合わせとなり、よりエッジが強調された撮像画像を得ることができる。また、照明装置が設置されたのとは反対側のエッジではエッジ部が明るく表示されるので明るく表示された部分も輪郭画像の輪郭部として利用することが可能である。
【００３８】
図５に図２に示す刻印認識装置の動作のフロー図を示す。
まず、刻印文字Ｋｍを認識するかどうか判定する（ステップＳ１１）。認識をしない場合（ステップＳ１１にてＮＯの場合）終了する。刻印文字を認識する場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、計測対象物Ｔに打刻された刻印文字Ｋｍをカメラ１２と正対する位置に移動する（ステップＳ１２）。照明装置１１を照射し刻印文字Ｋｍをカメラ１２にて撮影する（ステップＳ１３）。撮影された撮像画像を画像データとして画像処理手段２に入力する（ステップＳ１４）。画像処理手段２にて撮像画像データから輪郭線のみの輪郭画像データを抽出する（ステップＳ１５）。輪郭画像データを文字識別手段３にて文字として識別し刻印文字Ｋｍの文字種を確定する（ステップＳ１６）。
【００３９】
上述の実施例では、照明手段を１つの場合、２つ異なる場所に配置する場合、２つの照明手段を刻印文字をはさんで対向させて配置するものを例示したがそれに限られるものではなく、たとえば上、左、斜めに対向して４つの照明装置を配置する等、影及び明るい部分を形成することができる配置を広く採用することが可能である。
【００４０】
（第４の実施形態）
次に図６（Ａ）に本発明に係る刻印文字認識装置の他の例の概略配置を表すブロック図を、また、図６（Ｂ）に図６（Ａ）に示す刻印文字認識装置に用いられる３次元レーザスキャナの動作状態の概略斜視図を示す。図６（Ａ）に示す刻印文字認識装置Ｂは、画像読み取り手段として、３次元レーザスキャナ１３を備えており、それ以外は第１の実施形態にて説明された刻印文字認識装置Ａと同じ構成であり、便宜上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００４１】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す３次元レーザスキャナ１３は、計測対象物に打刻された刻印文字に対してレーザビームを照射するためのレーザビーム照射手段１３１と、レーザビーム照射手段１３１を所定の方向（ここでは左右に）振る首振り手段１３２と、刻印文字にて反射して戻ってきたレーザビームを検知するセンサ１３３とを備えており、レーザビーム照射手段１３１にて照射されたレーザビームの照射時とセンサ１３３によって反射されてきたレーザビームを検知した時の時間差で、距離を測定し、測定された距離を分布することで刻印文字Ｋｍの３次元画像データを得るものである。
【００４２】
刻印文字認識装置Ｂは３次元レーザスキャナ１３にて読み込まれた３次元画像データをもとに、画像処理手段２にて輪郭画像を抽出し、文字判別手段３にて刻印文字の文字種を確定することで、刻印文字の文字認識がなされる。
【００４３】
（第５の実施形態）
図７（Ａ）に本発明に係る刻印文字認識装置の他の例の概略配置を表すブロック図を示す。図７（Ａ）に示す刻印文字認識装置Ｃは、画像読み取り手段として、フォトンカウンタセンサ（ＰｈｏｔｏｎＣｏｕｎｔｅｒＳｅｎｓｏｒ）１４を備えており、それ以外は第１の実施形態にて説明された刻印文字認識装置Ａと同じ構成であり、便宜上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００４４】
図７（Ｂ）に図７（Ａ）に示す刻印文字認識装置に用いられているフォトンカウンタセンサの動作状態の概略斜視図を示す。
フォトンカウンタセンサ１４は刻印文字Ｋｍを同時に満たすように光子Ｐｈを射出する光子射出装置１４１と、光子Ｐｈを検知するためのシングルフォトン検出器１４０を上下左右に複数個並べて配置したセンサ１４２とを有している。計測対象物Ｔに設けられた刻印文字Ｋｍに対して同時刻に数万個の光子Ｐｈを照射する。反射してきた光子Ｐｈをシングルフォトン検出器１４０にて検出して、各シングルフォトン検出器１４１の検出時間と照射したときの時間のばらつきによって刻印面の深さ（高さ）の分布を測定するものである。
【００４５】
刻印文字認識装置Ｃはフォトンカウンタセンサ１４を用いて、刻印文字Ｋｍの画像データとして３次元画像データを読み取り、この３次元画像データをもとに画像処理手段２にて、輪郭画像を抽出し、輪郭画像をもとに文字識別手段３にて文字種を確定することで、刻印文字の認識が行われる。
【００４６】
（第６の実施形態）
図８（Ａ）に本発明に係る刻印文字認識装置の他の例の概略配置を表すブロック図を示す。図８（Ａ）に示す刻印文字認識装置Ｄは、画像読み取り手段として、レンジセンシングカメラ（ＲａｎｇｅＳｅｎｓｉｎｇＣａｍｅｒａ）１５を備えており、それ以外は第１の実施形態にて説明された刻印文字認識装置Ａと同じ構成であり、便宜上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００４７】
図８（Ｂ）に図８（Ａ）に示すレンジセンシングカメラの動作状態を示す概略斜視図を示す。
レンジセンシングカメラ１５は、特殊な波長の光ＬｇＳを刻印文字Ｋｍをカバーするように照射し、その光が反射してきた場所をピクセル単位で撮影し、反射光ＬｇＲの到達時刻で各ピクセルに割り当てられた画像の深さを測定するものである。つまり、普通のカメラは撮影時画像データとして各ピクセルにＲＧＢ等の色データを取得するが、レンジセンシングカメラ１５は、色データに加えて、被写体（ここでは刻印文字）の奥行きの値もデータとして取得するものである。
【００４８】
刻印文字認識装置Ｄはレンジセンシングカメラ１５にて刻印文字の画像データとして３次元画像データを読み込み、この３次元画像データをもとに画像処理手段２にて輪郭画像を抽出し、該輪郭画像をもとに文字識別手段３にて文字種を確定することで、刻印文字の認識を行っている。
【００４９】
上述の第４の実施形態から第６の実施形態までは、照明手段を必要とせず、照明手段を設置できない場所等での刻印文字識別装置に広く適用することが可能である。また、画像読み取り手段としてこれらのうち複数を組み合わせて利用してもよいし、上述の第１から第３の実施形態で用いた光学的手法を用いる画像読み取り手段とあわせて用いてもよい。
【００５０】
（第７の実施形態）
上述の刻印文字認識装置においては１文字（「１」）について認識するものを例に挙げて説明してきたが、次に、刻印文字が文字列（「４Ｍ２５」）であるものを例に挙げて説明する。
【００５１】
図９に本発明に係る刻印文字認識装置の他の例の概略ブロック図を示す。
図９に示す刻印文字認識装置Ｅは、第１の実施形態の刻印文字認識装置Ａに比べて画像処理手段２’と文字識別手段３’が変更されており、それ以外の部分は刻印文字認識装置Ａと同一であり同一の部分には同一の符号が付してある。
【００５２】
図１０（Ａ）に計測対象物に打刻された文字列の画像データより抽出された輪郭画像の概略図を示す。また、図１０（Ｂ）に図１０（Ａ）示す輪郭画像の１文字に対し複数の文字候補領域を決定する例を示す。
刻印文字認識装置Ｅの画像処理手段２’は、画像読み取り手段１にて読み取られた画像データをもとに、刻印文字の輪郭部を表す輪郭画像を抽出する輪郭画像抽出手段２１’と、抽出された輪郭画像Ｒｍ内の幾何学的情報をもとに文字列領域Ｍａを決定する文字列領域決定手段２２’と、文字列領域Ｍａ内の幾何学的情報をもとにさらに複数の文字候補領域Ｋａを決定する文字候補領域決定手段２３’とを有している。輪郭画像Ｒｍは多くの幾何学情報を有しており、その中で文字列が含まれているであろうと予測される部分を文字列領域Ｍａとして抽出する。
【００５３】
また文字識別手段３’は図１０（Ｂ）に示すように文字領域決定手段２３’にて決定された文字候補領域Ｋａ１、Ｋａ２、Ｋａ３内の幾何学的情報をもとに類似している文字を選択し、文字識別手段３’に予め格納されている文字情報（形状情報、大きさ情報等）と照らし合わせ、文字候補領域内の画像データの文字類似度を決定する文字比較手段３１’を有している。そして複数の文字候補領域の画像について類似度を求めたのち類似度の最も高い文字を刻印文字Ｋｍ’と確定する文字確定手段３２’を備えている。
【００５４】
図１０（Ａ）に示す文字列の刻印文字Ｋｍ’は、左から順に「４」、「Ｍ」、「２」、「５」を打刻された刻印文字であり、刻印文字の縦の大きさ及び横の大きさは予め設定されている。計測対象物Ｔ’の刻印文字Ｋｍ’が打刻された刻印面を画像読み取り手段１の前に正対させて配置して刻印文字Ｋｍ’の画像データを読み込む。画像読み取り手段１にて読み込まれた画像データをもとに、輪郭画像抽出手段２１’にて画像データより輪郭画像を抽出する。そのとき、刻印文字認識装置Ｅは文字１つの大きさ及び文字列の大きさを予め内蔵しており、予め与えられている刻印文字の縦横の大きさが例えば縦Ｖ×横Ｑの刻印文字であるとすると、その大きさ情報と画像データの幾何学的情報をもとにエッジ画像の多い部分を刻印文字Ｋｍ’の文字列が含まれている文字列領域Ｍａとして認識し輪郭画像Ｒｍを抽出することができる（図１０（Ａ）参照）。また、文字候補領域決定手段２３’は１文字の大きさをもとに、それには限定されないがここでは左から文字を認識していく。輪郭画像内の文字列領域内のエッジ画像をもとに左側から１文字に対して複数の文字候補領域Ｋａ１、Ｋａ２、Ｋａ３を決定する（図１０（Ｂ）参照）。
【００５５】
例えば図１０（Ｂ）に示すように文字列の１番左の文字ＣｈＬの文字候補領域Ｋａ１、Ｋａ２、Ｋａ３の決定は、文字ＣｈＬのエッジ画像が含まれている部分を複数決定する。この各領域内の画像データと予め内蔵されている文字情報を照らし合わせて、文字の類似度を決定する。
【００５６】
図１１に本発明に係る刻印文字認識装置の動作の一例をフロー図で示す。
まず、認識する刻印文字Ｋｍ’が打刻された計測対象物の刻印面を所定の位置に配置する（ステップＳ２１）。位置決めされた計測対象物の位置が画像読み取り手段１にて画像を読み込むのに適した位置範囲内にあるかどうか確認する（ステップＳ２２）。正しい位置範囲内でない場合（ステップＳ２２においてＮＯの場合）、再度、ステップＳ２１に戻り位置決めをやり直す。刻印面の刻印文字Ｋｍ’が画像読み取り手段１の読み取りに適した位置範囲にある（ステップＳ２２でＹＥＳ）場合、画像読み取り手段１にて、刻印文字Ｋｍ’の画像データを取得する（ステップＳ２３）。その後、文字認識処理を行う（ステップＳ２４）。文字認識処理が終了した後に、刻印文字Ｋｍ’の認識を確定し（ステップＳ２５）終了する。
【００５７】
文字認識処理（ステップＳ２４）については、図１２に流れをフロー図として示す。
ステップＳ２３おいて、画像読み取り手段１にて取得された画像データは、画像処理手段２’に送られる。画像処理手段２’ではまず、画像読み取り手段１より画像データが入力されたか確認する（ステップＳ２４１）。画像データが入力されていない場合（ステップＳ２４１でＮＯの場合）入力があるまで待機する。画像データの入力が確認された場合（ステップＳ２４１でＹＥＳの場合）、刻印文字認識装置Ｅに予め内蔵されている文字情報（文字の大きさ、文字の形状、文字数等）を読み出す（ステップＳ２４２）。予め用意されている文字情報を読み出した後に、入力されてきた画像データを文字情報及び画像データの幾何学的形状をもとに、輪郭画像抽出手段２１’にて輪郭画像Ｒｍを抽出する（ステップＳ２４３）。抽出された輪郭画像をもとに文字列領域決定手段２２’にて、文字列が存在するであろうと考えられる文字列領域Ｍａ’を決定する（ステップＳ２４４）。
【００５８】
ステップＳ２４４の後又はステップＳ２４１６でＮＯのとき、文字列中での文字の順序を示すパラメータＩを一度リセットする（ステップＳ２４５）。パラメータＩに１を加える（ステップＳ２４６）。また、Ｉ番目文字の文字領域を示すパラメータＮ及び候補文字を示すパラメータＭもリセットする（ステップＳ２４７）。文字領域パラメータＮに１を加える（ステップＳ２４８）。文字候補領域決定手段２３’にて文字列内のＩ番目の文字の第Ｎ番目の文字候補領域を文字列領域Ｍａ’の左側から決定する（ステップＳ２４９）。すなわち、１文字に対して複数の文字候補領域を考える（図１０（Ｂ）参照）。文字列のＩ番目の文字の第Ｎ番目の文字領域候補に含まれる画像データとステップＳ２４２にて読み込まれた文字情報のうち、比較対照候補の文字と比較し類似度を設定する（ステップＳ２４１０）。第Ｎ番目の候補の文字の類似度と第Ｍ番目の類似度を比較する（ステップＳ２４１１）。第Ｎ番目の領域候補の文字の類似度が高い（ステップＳ２４１１でＹＥＳ）場合、識別候補文字のパラメータＭにＮの値を代入し（ステップＳ２４１２）、文字列中のＩ番目の文字の識別候補として第Ｍ番目の領域及びその文字を仮に決定する（ステップＳ２４１３）。
【００５９】
その後、Ｉ番目の文字に他の文字候補領域が残っているかどうか判断する（ステップＳ２４１４）。文字領域候補が残っている場合（ステップＳ２４１４でＹＥＳの場合）ステップＳ２４８に戻り、別の文字候補領域について上述の操作を行う。他の文字候補領域が残っていない場合（ステップＳ２４１４にてＮＯの場合）、文字列中のＩ番目の文字領域及び文字として第Ｍ番目の候補を文字領域及び文字として決定する（ステップＳ２４１５）。そして、Ｉ番目の文字が文字列の最後の文字かどうか判別する（ステップＳ２４１６）。文字列の最後の文字でない場合（ステップＳ２４１６でＮＯの場合）はＩ番目の文字の判別は終了し、ステップＳ２４６に戻り次の文字を判別する。Ｉ番目の文字が文字列の最後の文字の場合（ステップＳ２４１６でＹＥＳの場合）、これまでに決定されてきた１番目からＩ番目の文字を文字列として確定する（ステップＳ２４１７）。この操作にて、文字列を判別することが可能である。
【００６０】
上述の文字領域を複数設定して類似度を決定し類似度の最も高い領域及び文字を刻印文字として採用するものの場合、例えば、輪郭画像の輪郭が途切れていたり、となり同士の刻印文字が近づいていたりする場合でも非常に高い確率で輪郭文字の認識が可能である。
【００６１】
また、図１３に本発明に係る刻印文字認識装置の文字候補決定の方法を示す。
刻印文字Ｋｍ”は上述している通り刻印文字Ｋｍ”が打刻された物品の識別に用いられることがほとんどであり、刻印文字Ｋｍ”の文字列Ｍｒは物品の管理（識別）記号となっている。したがって、文字列「４Ｍ２５」を例にとると、「４Ｍ２５」は例えば第１番目の文字Ｃｈ１の「４」西暦の１桁目の数字、２番目の文字Ｃｈ２の「Ｍ」は製造場所を表す文字、３番目の文字Ｃｈ３の「２」は１年を４つに分けたうちの２番目のターム、４番目の文字Ｃｈ４の「５」は第２タームの第５週に製作されたものであると意味づけられているとする。
【００６２】
すなわち、文字列Ｍｒの各文字には意味があり、文字列Ｍｒの文字位置によって入る文字が決まっている。たとえば、１番目の文字Ｃｈ１には西暦の１桁つまり０〜９までが入る。また、２番目の文字Ｃｈ２は製造場所例えばＭ、Ｎ、Ｏの文字のうちいずれかが入る。３番目の文字Ｃｈ３は１年を４つに分けたターム１月〜３月を１、４月〜６月を２、７月〜９月を３、１０月〜１２月を４と割り振ったときの１〜４のいずれかが入る。４番目の文字Ｃｈ４は製造されたタームのうち第何週目に作られたかを表示している。すなわち、１週目は１、２週目は２、・・・、１０週目はＡ、１１週目はＢ、・・・、１６週目はＧ、１７週目はＨで割り振ったときの１〜９及びＡ〜Ｈのいずれかが入る。
【００６３】
すなわち、１番目の文字は０〜９までと比較すればよく、同様に２文字目から４文字目にも入る文字が決まっているので、各文字Ｃｈ１〜Ｃｈ４までに数字０〜９、英字Ａ〜Ｚの計３６文字が入る場合を考慮する場合よりも、文字領域の文字候補を素早く決定することが可能である。
【００６４】
また、文字列が左から読む文字列である場合、左の文字が決定すると次の文字が決定するものも、同様に考えられる。例えば、元号にて年を示す場合、一番左が明治の場合「Ｍ」、大正の場合「Ｔ」、昭和の場合「Ｓ」、平成の場合「Ｈ」となり、それぞれ次に来る数字は「Ｍ」の場合「０」〜「４」、「Ｔ」の場合「０」、「１」、「Ｓ」の場合「０」〜「６」、「Ｈ」の場合「０」、「１」となる。順序によって文字の選択肢が限られてくるものも同様に用いられる。この例においては、左から読むものを考えたが、それに限定されるものではなく、右から読むもの同様に処理することが可能である。
【００６５】
上述の実施例において横書きの文字列を対象としたが、縦書きの文字列の刻印文字についても同様に認識することが可能である。また、左右又は上下の両側からそれぞれ前記文字領域及び文字を認識し、より類似度の高いものを文字領域及び文字として確定することも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると、物品に設けられた刻印文字を読み取る刻印文字認識装置であって、周りの状況や前記刻印文字の状態等にかかわらず非常に高い確率で刻印文字を正しく認識することができる刻印文字認識装置及び刻印文字認識方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る刻印文字認識装置の一例のブロック図である。
【図２】図（Ａ）は刻印文字に照明を当てるときの照明装置の配置場所の一例の平面図であり、図（Ｂ）は刻印部に光を照射したときにできる影及び光の反射を示す概略断面図であり、図（Ｃ）は図（Ａ）に示す刻印文字を撮影した画像データである。
【図３】図（Ａ）は照明装置を２台用いて刻印文字に照明光を照射する１例の照明装置の配置を示す平面図であり、図（Ｂ）は図（Ａ）に示す刻印文字を撮影した画像データである。
【図４】図（Ａ）は刻印文字に対抗する照明を当てるときの照明装置の配置場所の一例の平面図であり、図（Ｂ）は刻印部に対抗する照明を照射したときにできる影及び光の反射を示す概略断面図であり、図（Ｃ）は図（Ａ）に示す刻印文字を撮影した画像データである。
【図５】第１の実施形態に示す刻印文字認識装置の動作を示すフロー図である。
【図６】図（Ａ）は本発明に係る刻印文字認識装置の第４の実施形態の概略配置を示すブロック図であり、図（Ｂ）は図（Ａ）にしめす刻印文字認識装置に用いられる３次元レーザスキャナの動作状態を示す概略斜視図である。
【図７】図（Ａ）は本発明に係る刻印文字認識装置の第５の実施形態の概略配置を示すブロック図であり、図（Ｂ）は図（Ａ）にしめす刻印文字認識装置に用いられるフォトンカウンタセンサの動作状態を示す概略斜視図である。
【図８】図（Ａ）は本発明に係る刻印文字認識装置の第６の実施形態の概略配置を示すブロック図であり、図（Ｂ）は図（Ａ）にしめす刻印文字認識装置に用いられるレンジセンシングカメラの動作状態を示す概略斜視図である。
【図９】本発明に係る刻印文字認識装置の第７の実施形態の概略配置を示すブロック図である。
【図１０】図（Ａ）は計測対象物に打刻された文字列の刻印文字の輪郭画像の概略図であり、図（Ｂ）は図（Ａ）に示す文字列の１番左の文字の文字候補領域の複数の例を示す。
【図１１】本発明に係る刻印文字認識装置の第７の実施形態の動作を示すフロー図である。
【図１２】図１１に示すフロー図のうちで文字認識処理の動作を示すフロー図である。
【図１３】本発明に係る誇示刻印認識装置の文字候補決定の方法を示す図である。
【符号の説明】
１画像読取装置
１１照明装置
１２カメラ
１３３次元レーザセンサ
１４フォトンカウンタセンサ
１５レンジセンシングカメラ
２画像処理手段
２１輪郭画像抽出手段
２２文字列領域決定手段
２３文字候補領域決定手段
３文字識別手段
３１文字比較手段
３２文字確定手段
Ｋｍ刻印文字

Claims

物体に打刻された刻印文字の画像を画像データとして読み込む画像読み取り手段と、
前記読み取り手段より読み込まれた前記画像データを輪郭画像として抽出し文字が含まれると予想される領域を決定する画像処理手段と、
前記画像処理手段にて抽出された前記輪郭画像をもとに、該輪郭画像を文字として識別するための文字識別手段とを有していることを特徴とする刻印文字認識装置。
前記画像読み取り手段は、前記刻印文字が打刻されている面に対して所定の角度を有する位置から前記刻印文字を照明する照明手段が少なくとも１つ設けられており、
前記照明手段にて照らされた前記刻印文字を所定の位置から光学的に撮影することで、該刻印文字の画像を読み込む撮像手段とを有しており、
前記画像処理手段は前記撮像手段にて読み込まれた画像データのうちで前記照明手段にて影となっている部分と反射して明るくなっている部分を輪郭とし前記輪郭画像を抽出することを特徴とする請求項１に記載の刻印文字認識装置。
前記刻印文字を挟んで対向する位置に対になるように配置された照明手段が少なくとも一対設けられたことを特徴とする請求項２に記載の刻印文字認識装置。
前記対になる照明手段は、それぞれ前記打刻面に対し異なる角度をなす位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の刻印文字認識装置。
前記画像読み取り手段は３次元レーザスキャナを有し、該３次元レーザスキャナにて前記刻印文字の３次元画像情報を前記画像データとして取得し、
前記画像処理手段は、前記読み取り手段より読み込まれた前記３次元画像情報をもとに前記輪郭画像を抽出することを特徴とする請求項１に記載の刻印文字認識装置。
前記画像読み取り手段はフォトンカウンタセンサ（ＰｈｏｔｏｎＣｏｕｎｔｅｒＳｅｎｓｏｒ）を有し、該フォトンカウンタセンサにて前記刻印文字の３次元画像情報を前記画像データとして取得し、
前記画像処理手段は、前記読み取り手段より読み込まれた前記３次元画像情報をもとに前記輪郭画像を抽出することを特徴とする請求項１に記載の刻印文字認識装置。
前記画像読み取り手段はレンジセンシングカメラ（ＲａｎｇｅＳｅｎｓｉｎｇＣａｍｅｒａ）を有しており、該レンジセンシングカメラにて前記刻印文字の３次元画像情報を前記画像データとして取得し、
前記画像処理手段は、前記読み取り手段より読み込まれた前記３次元画像情報をもとに前記輪郭画像を抽出することを特徴とする請求項１に記載の刻印文字認識装置。
前記画像処理手段は前記画像データをもとに輪郭画像を抽出する輪郭画像抽出手段と、
前記輪郭画像内の幾何学的情報をもとに文字列領域を決定する文字列領域決定手段と、
前記文字列領域内の幾何学情報をもとにさらに複数の文字候補領域を決定する文字候補領域決定手段とを有しており、
前記文字識別手段は前記複数の文字候補領域内の画像パターンに対して別途用意されている画像パターンと比較する文字比較手段と、
前記文字比較手段にて比較された文字のうち文字候補領域及び文字種のうち、最も類似度の高い領域及び文字を確定する文字確定手段と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の刻印文字認識装置。
前記刻印文字は文字の配置場所によって意味を持っており、前記文字比較手段で文字を比較するときにその意味に合わせた比較候補文字を設定する請求項８に記載の刻印文字認識装置。
前記文字列領域内の画像に対し、左又は右のいずれか一方の端部から順に前記文字領域及び文字を確定していくことを特徴とする請求項１から９いずれかに記載の刻印文字認識装置。
前記文字列領域内の画像に対し、左右両側からそれぞれ前記文字領域及び文字を認識し、より類似度の高いものを文字領域及び文字として確定する請求項１から９いずれかに記載の刻印文字認識装置。
前記物体に打刻された刻印文字の画像を画像データとして読み込む画像読み取りステップと、
前記画像データをもとに輪郭画像を抽出する輪郭画像抽出ステップと、
前記輪郭画像内の幾何学的情報をもとに文字列領域を決定する文字列領域決定ステップと、
前記文字列領域内の幾何学情報をもとにさらに複数の文字候補領域を決定する文字候補領域決定ステップと、
前記複数の文字候補領域内の画像パターンに対して別途用意されている画像パターンと比較する文字比較ステップと、
前記文字比較ステップにて比較された文字のうち文字候補領域及び文字種のうち、最も類似度の高い領域及び文字を確定する文字確定ステップと、を有していることを特徴とする刻印文字認識方法。