JP2007011654A - エンボス文字読取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クレジットカードなどに形成されているエンボス文字をカード背景の如何に拘わらず、表面暗視野照明法によって正確に読み取れるようにすること。
【解決手段】エンボス文字読取装置１は、カード設置部１１に設置されたカード２のカード表面３を、その四周の斜め上方から、照明光源１２〜１５によって照明し、この状態で、カード設置部１１の上方に配置したカメラ１６によってカード表面３を撮影する。照明光源１２〜１５の照明光のカード表面３に対する照射角度θを１５、１２、８度の三段階に切り換えて３枚のカード表面撮影画像を取得し、照明条件の異なるこれらの画像を用いて、画像処理部および識別部においてエンボス文字列４の各エンボス文字を識別する。最も文字認識率の高い画像を用いて正確に各エンボス文字を識別できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、クレジットカードなどのカードの表面に形成されているエンボス文字を暗視野照明法によって読み取る方法に関し、特に、エンボス文字が形成されているカード背景の状態の如何に拘わらず、正確にエンボス文字を読み取ることができるエンボス文字読取方法にするものである。

クレジットカード、銀行カードなどのカードには、エンボス加工によって数字、英文字などからなる識別番号列（以下、エンボス文字列と呼ぶ。）が形成されている。このようなエンボス文字列の読取機構としては、エンボス文字列を機械的に写し取る方法（インプリント）の代わりに、光学的に読み取る方法が知られている。光学的な読取方法としては、エンボス文字が形成されているカードの表面を斜め方向から照明し、これによって浮かび上がるエンボス文字のエッジの反射画像をＣＣＤカメラなどの撮像素子によって読み取る暗視野照明法が知られている。暗視野照明法による凹凸パターン読取装置は特許文献１、２に開示されている。
特開平５−８９２７６号公報 実開平５−６６７６２号公報

暗視野照明法によって撮影したエンボス文字の輪郭をカード背景から画像処理によって切り出し、これに基づき正確にエンボス文字を認識できるようにするためには、エンボス文字の輪郭がカード背景から鮮明に浮き出たカード表面の撮影画像を得る必要がある。また、エンボス文字の輪郭の太さが各部分において均一となるようなカード表面の撮影画像を取得する必要がある。

ここで、クレジットカードなどのカードでは、標準規格によってエンボス文字列の形成領域が規定され、エンボス文字列がカード長辺方向に延びている。但しカードの形状は必ずしも、長方形でなくてもよい。このため、カードの斜め上方からカード表面を照明した場合、エンボス文字列の両端に位置するエンボス文字と中央に位置するエンボス文字とでは照明条件が大きく相違する。すなわち、照明光の照射角度が異なり、また、照明光の照明光量も異なる。この結果、カード背景が良好な暗視野状態にならない、エンボス文字輪郭が鮮明に浮き上がらないなどの弊害が発生する。

さらに、クレジットカードなどにおいては、エンボス文字列の背景（カード表面部分）にカラー印刷が施されている場合、ホログラム面が形成されている場合などがあり、多様である。これらのようにカード背景の状態が相違していると、同一条件でカード表面を撮影しても、識別に適した良好な撮影画像が得られないことがある。

しかしながら、従来においては、カードに形成されたエンボス文字列の各部分の照明条件の相違に起因する読取不良、ホログラムなどのカード背景の相違に基づく読取不良などについては考慮されていない。このため、カードに形成されているエンボス文字を正確に読み取ることができないという問題点がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、カードの表面に形成されているエンボス文字を暗視野照明法によって正確に読み取ることができるエンボス文字読取方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、カードの表面に形成されているエンボス文字を暗視野照明法によって読み取るためのエンボス文字読取方法において、カードの一方の辺の両側および他方の辺の両側から前記カードのカード表面を照明する照明光の照明条件を変えて当該カード表面を繰り返し撮影するカード表面撮影工程と、異なる照明条件の下で取得された各カード表面撮影画像に基づき、前記エンボス文字を識別する識別工程とを含むことを特徴としている。

ここで、前記照明条件としては、前記照明光の前記カード表面に対する照射角度、前記照明光の照射光量、前記照明光の色、並びに、前記照明光が平行光および拡散光のいずれである。これらの照明条件の一つ、あるいは複数を変えて前記カード表面画像を取得すればよい。

例えば、前記カード表面撮影工程では、前記照明光の前記カード表面に対する照射角度を変えて前記カード表面を撮影して複数の前記カード表面撮影画像を取得すればよい。

または、前記カード表面撮影工程において、前記照明光を、Ｒ（赤）色光、Ｇ（緑）色光およびＢ（青）色光、或いはそれらの組合せ光に切り換えて前記カード表面を撮影して複数の前記カード表面撮影画像を取得すればよい。

カード表面の照明条件を変える代わりに、カードの一方の辺の両側および他方の辺の両側から前記カードのカード表面を照明して、当該カード表面を撮影するカード表面撮影工程と、カードの一方の辺の両側および他方の辺の両側から前記カードのカード裏面を照明して、当該カード裏面を撮影するカード裏面撮影工程と、撮影したカード表面撮影画像およびカード裏面撮影画像に基づき、前記エンボス文字を識別する識別工程とを含む構成を採用してもよい。

次に、本発明の前記識別工程においては、上記のように取得された撮影画像を合成して得られる合成画像に基づきエンボス文字の識別を行うようにしている。単一条件下で取得した撮影画像を用いる場合に比べて、合成画像を用いれば、一般にエンボス文字の認識率を高めることができる。

この代わりに、前記識別工程において、取得された撮影画像のうちの一つを、エンボス文字の識別に用いる撮影画像として選択してもよい。すなわち、最もエンボス文字認識率の高い撮影画像を用いることにより、正確にエンボス文字を読み取ることができる。

また、取得された撮影画像をそれぞれ複数のブロックに分割し、各撮影画像の中から、最も文字認識率の高いブロックを選択してもよい。

本発明のエンボス文字読取方法では、照明条件を変えてカード表面撮影画像を取得し、これに基づき文字認識を行うようにしている。あるいは、カード表面および裏面の撮影画像を取得し、これに基づき文字認識を行うようにしている。したがって、例えば、照明光の照射角度を多段階に切り換えて撮影したカード表面撮影画像の中から、エンボス文字輪郭とカード背景のコントラストの高い鮮明な撮影画像を選択して正確に文字認識を行うことができる。また、各色光の照明光を用いて撮影することにより、カード背景の印刷色やホログラムなどに影響されずにエンボス文字輪郭が浮き出た撮影画像を選択して正確に文字認識を行うことができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したクレジットカードのエンボス文字読取装置の例を説明する。

（全体構成）
図１（ａ）は本例のエンボス文字読取装置の主要部分を示す概略構成図であり、図１（ｂ）は照明光学系の配置を示す説明図である。本例のエンボス文字読取装置１は、暗視野照明法によってクレジットカード２（以下、単に「カード２」と呼ぶ。）のカード表面３に形成されているエンボス文字列４を構成している各エンボス文字を読み取るためのものである。

エンボス文字読取装置１は、読取対象のカード２を設置するためのカード設置部１１と、このカード設置部１１に設置されたカード２の表面３を、カード長辺方向（エンボス文字列４の並び方向）の両側から照明する短辺側照明光源１２、１３と、カード設置部１１に設置されたカード２の表面３を、カード短辺方向（エンボス文字列４の並び方向に直交する方向）の両側から照明する長辺側照明光源１４、１５とを有している。また、カード設置部１１に設置されたカード２のカード表面３の上方に位置したカメラ１６を有しており、当該カメラ１６は撮像素子であるＣＣＤなどからなり、照明されたカード表面３を撮影するためのものである。

さらに、エンボス文字読取装置１は、カメラ１６の撮影画像が供給される画像処理部１７および識別部１８を有しており、画像処理部１７は、カメラ１６の撮影画像に対して２値化処理などの処理を施して、エンボス文字輪郭部分の画像情報を抽出する。識別部１８では、抽出された画像情報に基づき、パターンマッチングなどの方法によって、エンボス文字を識別する。撮影画像に基づき読み取られたエンボス文字情報は、通信用インターフェース１９から外部機器２０、例えば、ホストコンピュータなどに出力可能である。

図１（ｂ）において、カード２に対して左右に配置されている短辺側照明光源１２、１３は、それぞれ、点光源であるＬＥＤ３１と、ここからの拡散光を平行光に変更するコリメートレンズ３２とを備えている。コリメートレンズ３２から射出される平行光がカード表面３のエンボス文字列４の並んでいる方向から照明する。この構成の短辺側照明光源１２、１３は、それぞれ光源移動機構３３（不図示のモータと歯車列、ベルトなどから構成）によって移動可能となっている。光源移動機構３３は、各短辺側照明光源１２、１３を、平行光の中心光軸Ｌがカード設置部１１に設置されたカード表面３（エンボス文字列４の中心位置）に交差する点Ａを中心として、当該カード設置面１１に垂直な方向に旋回させることにより、カード表面３に対する平行光の照射角度θを多段階に、あるいは無段階に切り換えることができるようになっている。本例では、照射角度θをそれぞれ約８度、１２度および１５度の三段階に切り換え可能となっている。

図１（ｂ）において、カード２に対して上下に配置されている長辺側照明光源１４、１５は、それぞれ、一定間隔で配列された複数個のＬＥＤ３５と、これらＬＥＤ３５の射出側に配置された１本のシリンドリカルレンズ３６を備えている。シリンドリカルレンズ３６は、カード表面３に垂直な方向（エンボス文字列４の並びに直交する方向）においては正の屈折力を有し、これに直交する方向（エンボス文字列４の並び方向）においては屈折力を有していない。各ＬＥＤ３５からの拡散光がシリンドリカルレンズ３６を通った後は、カード表面３に垂直な方向においては平行光としてカード表面３のエンボス列４の部分に集光し照明するようになっている。これにより長辺側照明光源１４、１５からの照明光は、エンボス文字列４部分にのみ集光され効率良く照射することができる。これに直交する方向（カード表面に平行な方向、エンボス文字列４の並び方向）においては拡散光のままカード表面３のエンボス文字列４の全体を照明する。

この構成の長辺側照明光源１４、１５も、それぞれ光源移動機構３７（不図示のモータと歯車列、ベルトなどから構成）によって移動可能である。光源移動機構３７は、各長辺側照明光源１４、１５を、照明光の中心光軸Ｌがカード表面３（エンボス文字列４の中心位置）に交差する点Ａを中心として、当該カード設置面１１に垂直な方向に旋回させることにより、カード表面３に対する照明光の照射角度θを多段階に、あるいは無段階に切り換えることができるようになっている。本例では、照射角度θがそれぞれ約８度、１２度および１５度の三段階に切り換え可能となっている。

次に、上記の各構成部分は制御部２１によって駆動制御され、カード２のエンボス文字列４の読取動作が行われる。例えば、カード２の読取動作は、カード設置部１１にカード２を設置した後に入力部２３を介して読取指令を入力することにより起動する。制御部２１はＬＥＤドライバ２２を介して各照明光源１２〜１５を点灯駆動し、次に、カメラ１６を駆動制御して、照明されているカード表面３の画像を撮影させ、撮影したカード表面画像を画像処理部１７において処理させ、識別部１８においてエンボス文字列の各エンボス文字の識別を行わせる。また、制御部２１は光源移動機構３３、３７を駆動し、各照明光源１２〜１５を移動させる。

図２は、本例の装置１の読取対象であるカード２の仕様を示す説明図である。図２（ａ）に示すように、カード２はＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０によって標準規格が定まっており、カード表面３の中ほどの位置が、図２（ｂ）のような最大１９文字からなるエンボス領域として定められている。また図２（ｃ）に示すように、エンボス領域に形成されるエンボス文字のフォントも標準規格により定めらており、例えばＦａｒｒｉｎｇｔｏｎ７Ｂが用いられている。このフォントＦは、基本的に縦方向および横方向に延びる縦セグメントおよび横セングメントと、これらの交差部分を繋ぐ傾斜セグメントによって基本的に構成されている。エンボス文字列４はカード長辺方向Ｘに延びており、各エンボス文字はカード短辺方向Ｙに上下となるように形成されている。

本例のエンボス文字読取装置１は、図１（ｂ）においてカード２における長辺方向の両側に配置されている左右の短辺側照明光源１２、１３からの平行の照明光により、エンボス文字列４の各エンボス文字の縦セグメントのエッジを、光源からの距離の差の影響を少なくして照明できる。また図１（ｂ）において、カード２の短辺方向の両側に配置されている上下の長辺側照明光源１４、１５からの照明光によってエンボス文字列４の各エンボス文字の横セグメントのエッジを照明できる。さらに、長辺側照明光源１４、１５は、カード表面３の方向に沿って見た場合には拡散光であるので、エンボス文字列４の各エンボス文字の縦横のセグメントの交差部分の傾斜セグメントのエッジを照明できる。

これに加えて、カード長辺方向の両側からの照明光を平行光としてあるので、エンボス文字列４の各位置のエンボス文字を、同一の明るさ、および同一の太さの輪郭画像として取得することができる。照明光が拡散光の場合には光源からの距離に応じて光束が広がり、光源からの距離が遠くなると、照明光の照射角度が小さくなり、また、照射光量が減少する。このため、カード長辺方向に延びるエンボス文字列４においては、その両端に位置する光源に近いエンボス文字の照明条件と、その中央に位置するエンボス文字の照明条件とが大幅に相違したものとなってしまう。これでは、一方の側の輪郭画像を鮮明化できたとしても、他方の側の輪郭画像が欠落するなどの弊害が発生する。平行光を用いる場合には、光源からの距離に影響されることなく、各部分における照射角度および照射光量が実質的に同一になる。

（エンボス文字読取動作）
図３は、上記構成のエンボス文字読取装置１を用いたカード２のエンボス文字読取動作を示す概略フローチャートである。このフローチャートに従って読み取り動作を説明する。

カード２をカード設置部１１に設置した後に、入力部２３などから制御部２１に読取指令を入力すると（ステップＳＴ１）、カード設置部１１にカード２が設置されているか否かが確認される（ステップＳＴ２）。確認後は、カード表面３の撮影を行い（ステップＳＴ３：カード表面撮影工程）、取得されたカード表面撮影画像に基づきエンボス文字の識別を行う（ステップＳＴ４：識別工程）。

本例のカード表面撮影工程（ステップＳＴ３）においては、照明光のカード表面３に対する照射角度θを３段階（θ＝１５、１２、８度）に切り換えてカード表面３が撮影される。すなわち、制御部２１は各照明光源１２〜１５を、それらの照明光のカード表面３に対する照射角度θが１５度となるように、光源移動機構３３、３７によって各照明光源１２〜１５の位置決めを行う（ステップＳＴ３１）。次に、各照明光源１２〜１５を点灯して、カード表面３を照明し（ステップＳＴ３２）、カメラ１６によってカード表面３を撮影して、照射角度θが１５度の場合のカード表面撮影画像を取得する（ステップＳＴ３３）。かかる撮影動作を照射角度θを１２度および８度にして繰り返し行う。照射角度が異なる３枚のカード表面撮影画像を取得した後は（ステップＳＴ３４）、これらに基づきエンボス文字列４の各エンボス文字の識別を行う。本例では、各照明光源１２〜１５を、それぞれ同時に同照射角度としたが、短辺側照明光源１２、１３と長辺側照明光源１４、１５をそれぞれ別々の照射角度の組合せに、切り換えてもよい。

エンボス文字列４の各エンボス文字の識別においては（ステップＳＴ４）、例えば、これら３枚のカード表面撮影画像を合成し、合成画像を量子化、例えば２値化して、各エンボス文字の輪郭情報を読み取り、当該輪郭情報に基づき各エンボス文字を認識する。

この代わりに、３枚のカード表面撮影画像の中から、各エンボス文字の輪郭とカード背景とのコントラストが最も大きなもの、すなわち文字認識率が最も高いものを選択し、選択したカード表面画像を用いて各エンボス文字の認識をしてもよい。

また、カード長辺方向に一列に延びているエンボス文字列を、例えば、カード長辺方向の両端部分と中央部分の３ブロックに分け、各画像ブロックについて３枚のカード表面画像の中から最も文字認識率の高い画像ブロックを選択し、選択した画像ブロックを用いて各エンボス文字の認識を行うようにしてもよい。

（照明条件）
本例では、照明条件を変えるために照射角度θを三段階に切り換えるようにしている。照明条件の変更としては、照明光源１２〜１５の光量の変更、それらの色の切り換えと組合せ、それらを平行光および拡散光のいずれにするのかの切り換え等がある。

例えば、エンボス文字列４が形成されているカード表面３の印刷色、状態に応じて、暗視野状態でカード表面３を撮影するのに適した色光を用いることが望ましい。そこで、照明光源１２〜１５のＬＥＤ３１、３５を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）色光を射出する３個のＬＥＤから構成し、Ｒ色光を照明光として用いた場合のカード表面撮影画像、Ｇ色光を用いた場合のカード表面撮影画像、およびＢ色光を用いた場合のカード表面撮影画像を取得し、これら３枚のカード表面撮影画像の一つを選択して、エンボス文字の認識を行うようにすることもできる。或いはこの場合、Ｒ色光とＢ色光の組合せなど、各色の組合せ光としてもよい。さらには、各ＬＥＤ３１、３５の駆動電流を制御して光量を変化してもよい。また、短辺側照明光源１２、１３と長辺側照明光源１４、１５に、それぞれ平行光および拡散光の両方の光源を配置するように構成し、いずれかの光源を選択できるようにしてもよい。

なお、照射角度と光量の双方、照射角度と色の双方などのように、複数の照明条件を変えて撮影を行うようにすることも可能である。

エンボス文字の認識は、いわゆるパターンマッチングにより行う。制御部２１には、各エンボス文字に対し、その画像の位置と特徴とを持つデータが記憶されている。取得した画像とこれらのデータを比較し、類似点が多いほど信頼性の高い文字として識別することができる。

（他の実施の形態）
上記の実施例では、カード表面撮影画像に基づきエンボス文字を識別している。この代わりに、カード表面撮影画像およびカード裏面撮影画像を取得してエンボス文字の認識を行うようにすることもできる。

例えば、上記のエンボス文字読取装置１において、カード設置部に設置されたカード２の裏面側にもカード四周からカード裏面を照明するための裏面側照明光源と、裏面撮影用のカメラを配置し、こられを用いてカード裏面撮影画像を取得する。または、カード２を反転させる反転機構を付加して、カード表面３を撮影した後に、カード２を反転させてカード裏面を同一の照明光源１２〜１５によって照明して、同一のカメラ１６によって撮影してもよい。

エンボス文字列４が形成されているカード表面３の状態によっては、カード表面撮影画像よりも、カード裏面撮影画像の方がエンボス文字列４の各エンボス文字の輪郭が鮮明に浮き出た状態になり、より高い認識率でエンボス文字を認識できる場合がある。したがって、カード表面３および裏面を撮影し、いずれかを用いてエンボス文字を識別すれば、カードの種類の如何に拘わりなく正確にエンボス文字を識別できる。カード裏面の画像取得の場合も、前述のカード表面３のような各照射条件で行ってもよい。また、カード裏面とカード表面３の取得画像の両方に基づいて、エンボス文字の認識を行ってもよい。

本発明を適用したエンボス文字読取装置の概略構成図である。 読取対象のクレジットカードの仕様を示す説明図である。 エンボス文字読取動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンボス文字読取装置、２ カード、３ カード表面、４ エンボス文字列、１１ カード設置部、１１ａ カード設置面、１２，１３ 短辺側照明部、１４，１５ 長辺側照明部、１６ カメラ、１７ 画像処理部、１８ 識別部、１９ 通信用インターフェース、２１ 制御部、２２ ＬＥＤドライバ、２３ 入力部、３１，３５ ＬＥＤ、３２ コリメートレンズ、３６ シリンドリカルレンズ

Claims (8)

1. カードの表面に形成されているエンボス文字を暗視野照明法によって読み取るエンボス文字読取方法において、
   前記カードの一方の辺の両側および他方の辺の両側から前記カードのカード表面を照明する照明光の照明条件を変えて、当該カード表面を繰り返し撮影するカード表面撮影工程と、
   異なる照明条件の下で取得された各カード表面撮影画像に基づき、前記エンボス文字を識別する識別工程とを含むことを特徴とするエンボス文字読取方法。
2. 請求項１において、
   前記照明条件には、前記照明光の前記カード表面に対する照射角度、前記照明光の照射光量、前記照明光の色、並びに、前記照明光が平行光および拡散光のいずれかが含まれており、
   これらのうちの一つ、または複数を変えて前記カード表面を撮影することを特徴とするエンボス文字読取方法。
3. 請求項１において、
   前記カード表面撮影工程では、前記照明光の前記カード表面に対する照射角度を変えて前記カード表面を撮影して複数の前記カード表面撮影画像を取得することを特徴とするエンボス文字読取方法。
4. 請求項１において、
   前記カード表面撮影工程では、前記照明光を、Ｒ色光、Ｇ色光およびＢ色光、或いはそれらの組合せ光に切り換えて前記カード表面を撮影して複数の前記カード表面撮影画像を取得することを特徴とするエンボス文字読取方法。
5. カードの表面に形成されているエンボス文字を暗視野照明法によって読み取るエンボス文字読取方法において、
   カードの一方の辺の両側および他方の辺の両側から前記カードの表面を照明して、当該カード表面を撮影するカード表面撮影工程と、
   前記カードの一方の辺の両側およびカードの他方の辺の両側から当該カードの裏面を照明して、当該カード裏面を撮影するカード裏面撮影工程と、
   撮影されたカード表面撮影画像およびカード裏面撮影画像に基づき、前記エンボス文字を識別する識別工程とを含むことを特徴とするエンボス文字読取方法。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
   前記識別工程では、取得された撮影画像を合成して得られる合成画像に基づきエンボス文字の識別を行うことを特徴とするエンボス文字読取方法。
7. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
   前記識別工程では、取得された撮影画像のうちの一つを、エンボス文字の識別に用いる撮影画像として選択することを特徴とするエンボス文字読取方法。
8. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
   前記識別工程では、取得された撮影画像をそれぞれ複数のブロックに分割し、ブロック毎にエンボス文字の識別に用いる一つの前記撮影画像を選択することを特徴とするエンボス文字読取方法。

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