JP2007233489A - 光学式記号読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記号と共にイメージ画像も取り込む光学式記号読取装置では撮像部が必要である。
【解決手段】ノイズ排除イメージ処理部３は、シート上の細かなノイズや地模様等のイメージデータを排除した記号読取用のイメージデータを生成し、イメージ処理部４は、ノイズや地模様等までを含んだイメージデータを生成する。入力選択部５は、ノイズ排除イメージ処理部からのイメージデータとイメージ処理部からのイメージデータとを選択して入力する。選択指定部６は、入力選択部に対して、予め設定されたパラメータに基づき、選択動作を行なうための選択信号を出力する。パラメータは、シートの先端からの位置や、シートの先端からの走査位置を示すマークのカウント値であり得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学式記号読取装置、特に、シート上等に記された記号と共に写真等のイメージ画像も取り込み、イメージ信号に含まれる高周波成分をフィルタによりカットするイメージ入力対応方式の光学式記号読取装置に関する。以下、記号は文字を含み、記号およびイメージ画像をイメージと総称する。

一般的に、記号読取装置においては、ＦＡＸ装置等と同様に読取対象物であるシートを搬送させて一次元ＣＣＤイメージセンサによってシート上の記号を取り込むが、記号読取装置である光学式文字読取装置（ＯＣＲ）や光学式マーク読取装置（ＯＭＲ）で使用するシートにおいては、記号の他に、書き込むべき記号の位置を指示する線や枠（線や枠等を「地模様」という）が様々な太さや色で示されている。また、シートには埃や染み等（「ノイズ」という）が存在することがある。

しかしながら、枠の中に書き込まれた記号の画像を取り込んで読取を行なう記号読取装置の読取部にとっては、枠そのものの画像データは誤った読取を発生させる大きな要因となるので、枠の画像データや細かなノイズは極力低減させる必要がある。一方、例えば写真や細かな絵柄等シート上のイメージ画像を取り込む場合は、全く逆にそれらの枠のイメージ画像やノイズ等も忠実に取り込む必要がある。

従って、シート上に記された記号を読み取る記号読取装置であって、本来の記号の読取と同時に写真等シート上に記されたイメージ画像をも取り込むイメージ入力対応方式の光学式記号読取装置においては、記号を読み取るときと同様な方法でイメージ画像を読み込ませると、細かな線や色合いの変化が欠落し鮮明さが欠けたぼけた画像となる。一方、イメージ画像を読み取るときと同様な方法で記号を読み取ると、ノイズや地模様等をも拾い記号を誤って読み取ることになりかねない。

このため、従来のこの種の光学式記号読取装置は、図５に示すように、シート走査部２およびノイズ排除機能を有するノイズ排除イメージ処理部３から構成される記号読取用画像入力部の他に、イメージ画像を取り込むためのカメラおよびそれらを制御するイメージ取込用制御部から構成される撮像部９を設け、記号読取用画像入力部からの記号と撮像部９からのイメージ画像をイメージデータ処理部７で処理して外部装置８へ出力するようにしている（文献公知発明に係るものではない）。

なお、シート上の枠，罫線，文字，バーコードからの直接的な反射光量および受光素子の感度に基づいて光電素子から出力される信号を受け取り、その信号の強さをそのまま使用して、枠，罫線，文字，バーコードを判別する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この技術は、イメージ信号に含まれる高周波成分をフィルタによりカットする本願発明の適用技術分野に属しないものである。

特公平６−３４２５５（第１頁、図４）

しかしながら、上述した従来の光学式記号読取装置100では、イメージ画像を取り込むための撮像部９を設けているため、非常に高価な装置になるという第１の問題点がある。

また、カメラで撮像するためには、撮像対象のイメージ画像との間に適度の距離が必要になるため、装置が大きくなるという第２の問題点もある。

そこで、本発明の目的は、イメージ画像を取り込むための専用の撮像部を必要とせず、安価・小型の光学式記号読取装置を提供することにある。

本発明の光学式記号読取装置は、シート上等に記された記号と共にイメージ画像も取り込むイメージ入力対応方式の光学式記号読取装置において、シート上の細かなノイズや地模様等のイメージデータを排除した記号読取用のイメージデータを生成するノイズ排除イメージ処理部（図１の３）と、ノイズや地模様等までを含んだイメージデータを生成するイメージ処理部（図１の４）と、ノイズ排除イメージ処理部からのイメージデータとイメージ処理部からのイメージデータとを選択して入力する入力選択部（図１の５）と、入力選択部に対して、予め設定されたパラメータに基づき、選択動作を行なうための選択信号を出力する選択指定部（図１の６）を備えることを特徴とする。

より詳しくは、本発明の光学式記号読取装置では、シートの先端からの位置をパラメータとして設定しておき、選択指定部はシートの走査によるシート端からの移動量信号を選択信号として出力するようにしてもよい。

また、シートがシートの先端からの走査位置を示すマークが記載されたシートである場合に、シートの先端からカウントしたマークの数をパラメータとして設定しておき、選択指定部はシートの走査による所定のカウント値を選択信号として出力するようにしてもよい。

更に、ノイズ排除イメージ処理部は、シート状の枠やノイズに起因する高周波数成分のアナログ信号を減衰させるためのローパスフィルタ（図２の10）を備え、イメージ処理部は、シート上のイメージ画像に起因せず他から混入する電気的ノイズの高周波成分を減衰させるためのローパスフィルタ（図２の40）を備え、ノイズ排除イメージ処理部のローパスフィルタのカットオフ周波数はイメージ処理部のローパスフィルタのカットオフ周波数より低く設定される。

本発明によれば、写真等のイメージ画像も取り込む記号読取装置において、シート走査部２からの未加工イメージを入力して枠信号や細かなノイズを重点的に低減させた記号読取用のイメージデータを作り出すノイズ排除イメージ処理部と、シート走査部２からの未加工イメージを略そのままイメージデータとして出力するイメージ処理部を併置し、シート走査位置が記号読取領域かイメージ画像取込領域かによって切り替えてイメージ処理に供する構成としたため、イメージ画像を取り込むための専用の撮像部を必要としない安価・小型のイメージ入力対応方式の光学式記号読取装置を提供することができる。

[構成の説明]
図１は本発明の光学式記号読取装置の実施の形態を外部装置８と共に示すブロック図である。この光学式記号読取装置１は、シート走査部２，ノイズ排除イメージ処理部３，イメージ処理部４，入力選択部５，選択指定部６およびイメージデータ処理部７とから構成されている。従って、図５に示した従来の光学式記号読取装置に比べて、イメージ処理部４と入力選択部５と選択指定部６が付け加えられ、撮像部９が削除された形態となっている。

シート上のイメージを取り込む場合、一般的に、記号を読み取る領域とイメージ画像を取り込む領域とは分離されており、記号やイメージ画像が記されるシート上の位置は予め設定されている。本光学式記号読取装置は、個別に撮像部９を設けることなく、類似した構成のノイズ排除イメージ処理部３とイメージ処理部４を設けて両者にイメージを入力し、記号読取領域とイメージ画像取込領域とによって、いずれが出力するイメージデータをイメージデータ処理に供するかを切り替える。

シート走査部２は、シート搬送機構，照明および一次元ＣＣＤイメージセンサで構成され、シート上のイメージを取り込む。この段階で取り込まれるイメージは、明暗の補正やコントラストの補正等がされていない未加工イメージである。シート走査部２は、この未加工イメージデータ（アナログ信号である）をノイズ排除イメージ処理部３とイメージ処理部４に出力する。

ノイズ排除イメージ処理部３は、シート走査部２から入力する未加工イメージデータに含まれる枠信号や細かなノイズを重点的に低減させた記号読取用のイメージデータを作り出し、入力選択部５に出力する。

イメージ処理部４は、イメージを忠実に再現するために、シート走査部２から入力する未加工イメージデータを略そのままイメージデータとして入力選択部５に出力する。

選択指定部６は、シート走査部２におけるシート位置が、予め指定された記号読取指定部の位置に達したことを検出すると、記号選択信号を入力選択部５に出力する。また、シート走査部２におけるシート位置が、予め指定されたイメージ画像取込指定部の位置に達したことを検出すると、イメージ画像選択信号を入力選択部５に出力する。

入力選択部５は、選択指定部６から記号選択信号が入力すると、ノイズ排除イメージ処理部３が出力している記号読取用のイメージデータを選択し、選択指定部６からイメージ画像選択信号が入力すると、イメージ処理部４が出力しているイメージデータを選択し、それぞれをイメージデータ処理部７へ出力する。入力選択部５はアナログスイッチによって構成されている。

イメージデータ処理部７は、入力選択部５から入力するアナログ信号をＡＤ変換して、ディジタルデータとして外部装置８へ出力する。イメージデータ処理部７では、更に明暗／コントラストの補正等を行なう場合もある。

図２はノイズ排除イメージ処理部３の詳細回路図を示す。図２を参照すると、ノイズ排除イメージ処理部３は、ローパスフィルタ10とスライス発生回路20と引算回路30とから成る。

シート走査部２から入力する未加工イメージデータに含まれる枠信号や細かなノイズは、枠やノイズが細線であるため高周波数のアナログ信号である。ローパスフィルタ10は、抵抗器11とコンデンサ12とで、この高周波成分を減衰させる。なお、ローパスフィルタ10は、その機能を象徴的に表現するために抵抗器11とコンデンサ12で構成しているが、実際はＯＰアンプ等を使用した積分器である。ローパスフィルタ10のカットオフ周波数は、記号の線幅に対応する周波成分を大幅に損なわないように選定される。

ノイズ排除イメージ処理部３は、弱められたノイズ等の信号を更に極力取り込まないための機能を有している。つまり、スライス発生回路20は、抵抗器21とコンデンサ23によりスライス信号を作り出し、引算回路30は、ローパスフィルタ10が出力するアナログ信号からスライス信号を引き算することで、前述の弱められた信号をも取り去る。

スライス信号はシートの地の色が一色しかない場合等では固定値でも可能であるが、シートの地の色が異なる場合はその地の色に追従してスライスを決定する必要があるため、本スライス回路のような追従型のスライスが使用される。これは、スライスが固定の場合は、地の色による信号レベルが高くなると地の色の信号を引算によって弱めることが不可能となるからである。

図３はイメージ処理部４の詳細回路図を示す。図３を参照すると、イメージ処理部４は、抵抗器41とコンデンサ42でローパスフィルタ40を構成している。これは、図２に示したノイズ排除イメージ処理部３の初段と同じ構成となっている。一般的に、一次元ＣＣＤイメージセンサの出力にはＣＣＤのフォトダイオードに蓄積された電荷をシフトする際に混入してしまうシフト用クロック等の、実際のイメージ画像には含まれない高い周波数の電気的なノイズが混入される。ローパスフィルタ40は、このノイズを取り去ったメージ画像用アナログ信号を入力選部５に出力する。

ここで、ノイズ排除イメージ処理部３におけるローパスフィルタ10のカットオフ周波数は、イメージ処理部４におけるローパスフィルタ40のカットオフ周波数より低く設定される。これは、ローパスフィルタ40は実際のイメージ画像の信号レベルは落とさず、シート上には存在しない前記の高い周波数の電気ノイズのみを低減させるフィルタであるが、記号やマークを読み取る場合には、シート上の実際に記された枠の読取りによる枠信号等、より低い周波数の信号のレベルを低下させる必要があるためである。

[動作の説明]
次に、本光学式記号読取装置の動作について図４に示す波形図を用いて説明する。図４（Ａ）はシート50の面上のタイミングマーク61で仕切られた走査線51上のイメージ例を示す。このイメージは、ノイズ52，記号53および文字枠55内の手書のマーク54aと54bから成る。マーク54aは「塗潰し」、マーク54bは「チェック」を表している。

シート走査部２は、図４（Ａ）に示したようなイメージを取り込み、ノイズ排除イメージ処理部３とイメージ処理部４に出力する。この未加工イメージデータは、一般的には、一次元ＣＣＤイメージセンサで取り込んだ一走査分のデータを順にシフトして得られるアナログ信号であり、このアナログ信号56aを図４（Ｂ）に示す。アナログ信号56aは、シート50上のノイズ52，記号53，マーク54aと54bおよび文字枠55を走査線51で走査して得られる信号を示している。

先ず、シート50上のノイズ52を走査することでノイズ信号57aが得られ、続いて走査線51の矢印の方向に順々にアナログ信号56aが得られる。アナログ信号56aは、シート50の何も書かれていない紙面を走査している状態を一番レベルが低い０レベルとし、記号53や文字，マーク54a，54b，枠55，ノイズ52等を走査している状態で信号が高くなることを示している。

シート50のイメージをそのまま取り込むのならばノイズ信号57aや枠信号59aを削除しないでよいが、マーク54a，54bが記入されているか、記入されていないかを読み取る場合においては、ノイズ信号57aや枠信号59aは読取を誤らせる要因となる。これは手書きのマークとしてはマーク54bに示すように、枠よりも若干太い程度のマークもマークとして読み取る必要があるためである。

つまり、マーク54bを書き込まれたマークと判断し、枠55は書き込まれたマークではなく、書き込むマークの位置を示す枠であるとの判断を確実に行うためには、アナログ信号56a中の枠信号59aの信号レベルを弱めてしまう方法が有効である。そこで、ローパフィルタ10は、ノイズ52等の早く変化する高い周波数の信号は信号レベルを低下させる。

ローパスフィルタ10は、図４（Ｂ）に示したアナログ信号56aを入力して、図４（Ｃ）に示すアナログ信号56bを出力する。アナログ信号56bでは、パルス状のノイズ信号57aは信号レベルの弱まったノイズ信号57ｂとなり、同じく枠55に対応した枠信号59aは、枠信号59ｂのように信号が弱まる。ノイズ52や枠55は通常、細い線で記されるため高い周波数成分を含んだ信号となるからである。

このとき、マーク54ｂの線幅も細いことからマーク信号54cもマーク信号54dのように信号レベルが弱まるが、枠信号59aから枠信号59bへの弱まり程度に比べて軽くなるようなカットオフ周波数となるように、抵抗器11とコンデンサ12の値を設定する。

図４（Ｃ）に示したアナログ信号56bはスライス発生回路２０に入力する。スライス発生回路20では、抵抗器21とコンデンサ23により、図４（Ｄ）に示すスライス信号60を作り出す。スライス信号60はアナログ信号56bの少し上のレベルを維持しているが、これは抵抗器22と抵抗器24によって一定電圧レベルに固定されており、このレベルによりどこまでのノイズをキャンセルするかが決定される。また、スライス発生回路20における抵抗器21の抵抗値とコンデンサ23の容量を掛け合わせた値を大きな値として十分な積分を行なうことで、スライス信号60のように、ゆっくりと変化する信号を作り出すことが可能となる。

引算回路30は、アナログ信号56bからスライス信号60を引き算して、ノイズ信号57bや枠信号59bを取り去った記号／マーク読取用のアナログ信号56c（図４（Ｅ）に示す）を得る。引算の結果がマイナスとなった場合は出力を０レベルとする。

ノイズ排除イメージ処理部３は、以上のようにして得たアナログ信号56cを入力選択部５に出力する。一方、イメージ処理部４は、シート走査部２から入力する未加工イメージデータから、実際のイメージ画像には含まれない高い周波数の電気的なノイズを取り去ったメージ画像用アナログ信号を入力選部５に出力する。

シート走査部２がシートを搬送させて画像を読み取っている状態において、選択指定部６は、記号読取指定部の位置までシートが達したことを検出すると、記号選択信号、一例として“０”信号を入力選択部５に出力する。すると、入力選択部５はノイズ排除イメージ処理部３からのアナログ56cを取り込む方向に切り替える。一方、選択指定部６は、シートが更に搬送されてイメージ画像取込指定部の位置までシートが達したことを検出すると、イメージ画像選択信号、一例として“１”信号を入力選択部５に出力する。すると、入力選択部５はイメージ処理部４のローパスフィルタ40から出力されるメージ画像用アナログ信号を取り込む方向に切り替えている。

ここで、具体例としてマークシートリーダ（ＯＭＲ）で使用されるアンケート用紙を採り上げると、アンケートへの回答や申し込み内容がマークにて書き込まれる領域が記号読取指定部となり、シート上の手書きの住所や指名、写真等が貼られた領域がイメージ画像取込指定部となる。入力選択部５における切替動作により、記号読取指定部ではノイズ排除イメージ処理部３からのアナログ信号が選択可能となり、またイメージ画像取込指定部ではイメージ処理部４からのアナログ信号の取り込みが可能となる。

選択指定部６は、シート走査部２からのシートの移動量信号を入力しシートの先端からの位置を検出する機能や、イメージ処理部４からのアナログ信号の変化を捉えることでシート上に予め記されたタイミングマーク61を検出し、タイミングマーク61の数をカウントして位置を検出する機能を有する。

このようにして、記号読取指定部ではノイズを低減した記号読取用アナログ信号での記号読取が可能となり、イメージ画像取込指定部では略イメージ画像そのもののアナログ信号を選択できるため、明瞭なイメージ画像データの入力が可能となる。

最後に、イメージデータ処理部７は、先ず入力選択部５から入力するアナログ信号をＡＤ変換し、ディジタルデータとし、必要に応じて更に明暗／コントラストの補正等を行って外部装置８へ出力する。

本発明の光学式記号読取装置の実施の形態を示すブロック図 本発明の光学式記号読取装置におけるノイズ排除イメージ画像処理部の一例を示す回路図 本発明の光学式記号読取装置におけるイメージ画像処理部の一例を示す回路図 本発明の光学式記号読取装置の動作を説明するための波形図 従来の光学式記号読取装置の一例を示すブロック図

符号の説明

１ 光学式記号読取装置
２ シート走査部
３ ノイズ排除イメージ処理部
４ イメージ処理部
５ 入力選択部
６ 選択指定部
７ イメージデータ処理部
８ 外部装置
９ 撮像部
10，40 ローパスフィルタ
11，21，22，24，41 抵抗器
12，23，42 コンデンサ
20 スライス信号発生器
30 引算回路
50 シート
51 走査線
52 ノイズ
53 記号
54ａ,54b マーク
54ｃ,54d マーク信号
55 枠
56ａ,56b,56c アナログ信号
57ａ,57b ノイズ信号
58 記号／マーク信号
59ａ,59b 枠信号
60 スライス信号
61 タイミングマーク

Claims (4)

1. シート上等に記された記号と共にイメージ画像も取り込むイメージ入力対応方式の光学式記号読取装置において、
   シート上の細かなノイズや地模様等のイメージデータを排除した記号読取用のイメージデータを生成するノイズ排除イメージ処理部と、
   ノイズや地模様等までを含んだイメージデータを生成するイメージ処理部と、
   前記ノイズ排除イメージ処理部からのイメージデータと前記イメージ処理部からのイメージデータとを選択して入力する入力選択部と、
   前記入力選択部に対して、予め設定されたパラメータに基づき、前記選択動作を行なうための選択信号を出力する選択指定部を備えることを特徴とする光学式記号読取装置。
2. 前記シートの先端からの走査位置を前記パラメータとして設定しておき、前記選択指定部は前記シートの走査によるシート端からの移動量信号を前記選択信号として出力することを特徴とする請求項１記載の光学式記号読取装置。
3. 前記シートがシートの先端からの走査位置を示すマークが記載されたシートである場合に、前記シートの先端からカウントしたマークの数を前記パラメータとして設定しておき、前記選択指定部は前記シートの走査による所定のカウント値を前記選択信号として出力することを特徴とする請求項１記載の光学式記号読取装置。
4. 前記ノイズ排除イメージ処理部は、前記シート状の枠やノイズに起因する高周波数成分のアナログ信号を減衰させるためのローパスフィルタを備えることと、
   前記イメージ処理部は、前記シート上のイメージ画像に起因せず他から混入する電気的ノイズの高周波成分を減衰させるためのローパスフィルタを備えることと、
   前記ノイズ排除イメージ処理部のローパスフィルタのカットオフ周波数は前記イメージ処理部のローパスフィルタのカットオフ周波数より低く設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学式記号読取装置。
   
   
   

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