JP2008084218A - バーコード読み取り装置、およびバーコード読み取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、バーコードを長期に亘って安定して読み取ることができ読み取り率を高めることができるバーコード読み取り装置、およびバーコード読み取り方法を提供することを課題とする。
【解決手段】バーコード読み取り装置は、バーコードの複数本の線分Ｂと同じ方向に延びた細長いマスクを用いてノイズ成分を除去するメディアンフィルターを有する。マスクの長さは、ノイズ領域Ｎの直径に略相当する画素数をＰ１とした場合、Ｐ１×２−１［個］の画素を並べた長さを有する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば、郵便書状に印刷されたバーコードを読み取るバーコード読み取り装置、およびバーコード読み取り方法に関する。

従来、バーコード読み取り装置として、はがきなどの郵便書状の表面に蛍光インクで印刷されたバーコードを読み取る装置が知られている。この種のバーコード読み取り装置では、蛍光インクで印刷されたバーコードに励起光を照射してバーコードを発光させ、特定の色成分を選択的に透過するフィルターを通してバーコードを検出し、検出した画像データに基づいてバーコードを読み取る。

特に、この種のバーコード読み取り装置として、複数の蛍光バーコードを同時に撮像して認識する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このバーコード読み取り装置では、特に、撮像した画像データの垂直射影と水平射影を作成して蛍光バーコードを認識している。

ところで、郵便書状の表面にこの種の蛍光バーコードを印刷する場合、例えば図６に示すようにバーコードの周りに蛍光インクの飛び散りを生じる場合がある。このようなインク飛散は、インクを吐出させるヘッドの目詰まりやプリンタの不具合に起因するものと考えられる。従って、通常、このようなインク飛散を防止するため、定期的にヘッドの目詰まりなどをメンテナンスしている。

しかしながら、メンテナンスの合間で図６に示すようなインク飛散が生じてしまうと、上述した従来のバーコード読み取り装置では、例えば図７に示すようにバーコードの垂直射影と水平射影を作成する際に、飛び散った蛍光インクがノイズ成分となり、バーコードの読み取りに支障をきたす。つまり、ノイズ成分が一定量を超えてしまうと、バーコードが存在する領域自体を検出できなくなったり、バーコードを正常に認識できなくなったりしてしまう。

或いは、図８に示すように、バーコード領域をスキャンしてバーコードを検出する方法を採用した場合であっても、飛散したインクをバーコードの一部として誤検知してしまう可能性がある。このような場合、バーコードの読み取りが不安定となり、読み取り率が低下してしまう。

また、このようなインク飛散は、上述したヘッド目詰まりなどのプリンタの不具合に起因して起こるため、定期的なメンテナンスを必要とするが、インク飛散によるノイズ量の程度は、このようなメンテナンス時に目視により判断する以外になく、バーコード読み取り不良によってリジェクトされる郵便書状の枚数が増加したときに始めてインクの飛散量が増大したことを判断することになる。このため、メンテナンスの適切な時期を判断できずに、バーコードの読み取り結果の信頼性が低かった。
特開平９−３１９８２１号公報

この発明の目的は、バーコードを長期に亘って安定して読み取ることができ読み取り率を高めることができるバーコード読み取り装置、およびバーコード読み取り方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のバーコード読み取り装置は、第１の方向に延び且つ該第１の方向と略直交する第２の方向に離間して並んだ複数本の線分を有するバーコードを撮像する撮像装置と、この撮像装置で撮像した画像を、上記第１の方向に連続して並んだ複数個の画素領域を区画する細長いマスクを用いて走査し、このマスク内の複数個の画素領域の出力レベルの中央値を１画素分の画像データとして出力するメディアンフィルターと、このメディアンフィルターを用いて出力された画像データに基づいて上記バーコードを読み取る読み取り部と、を有する。

また、本発明のバーコード読み取り方法は、第１の方向に延び且つ該第１の方向と略直交する第２の方向に離間して並んだ複数本の線分を有するバーコードを撮像する撮像工程と、この撮像工程で撮像した画像を、上記第１の方向に連続して並んだ複数個の画素領域を区画する細長いマスクを用いて走査し、このマスク内の複数個の画素領域の出力レベルの中央値を１画素分の画像データとして出力するフィルタリング工程と、このフィルタリング工程で出力された画像データに基づいて上記バーコードを読み取る読み取り工程と、を有する。

上記発明によると、バーコードの複数の線分と同じ方向に延びた細長いマスクを用いて撮像した画像を走査してマスク内の複数個の画素領域の出力レベルの中央値を出力し、この出力された画像データに基づいてバーコードを読み取るようにしたため、マスクの長さを適当な長さに設定することで、バーコードの線分より短いバーコード以外のノイズ成分を容易に除去でき、バーコードを長期に亘って安定して読み取ることができ、読み取り率を高めることができる。

この発明のバーコード読み取り装置は、上記のような構成および作用を有しているので、バーコードを長期に亘って安定して読み取ることができ読み取り率を高めることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の第１の実施の形態に係るバーコード読み取り装置１０（以下、単に読み取り装置１０と称する）の構成ブロック図を示してある。読み取り装置１０は、図中矢印Ｔ方向に搬送される郵便書状Ｍの表面に蛍光インクで印刷されているバーコードＣに対し、郵便書状Ｍの表面に略垂直な方向から励起光を照射する照明２、バーコードＣから励起発光される蛍光を撮像するカメラ４（撮像装置）、カメラ４に入射される光のうちバーコードＣの発光波長帯域の光を選択的に透過するフィルター３、フィルター３を透過する拡散光をカメラ４に集光するレンズ５、カメラ４で撮像した画像からバーコードＣ以外のノイズ成分を除去（フィルタリング）するためのメディアンフィルター６、およびメディアンフィルター６にてノイズ成分の除去された画像データに基づいてバーコードＣを読み取る読み取り部８を有する。

郵便書状Ｍの表面に印刷されたバーコードＣは、郵便書状Ｍの搬送方向Ｔ（第２の方向）と略直交する幅方向（第１の方向）に延びた複数本の略同じ長さの線分Ｂを有し、複数本の線分Ｂを搬送方向Ｔに沿って互いに離間し且つ平行に並べて形成されている。このバーコードＣは、その線分間の間隔や搬送方向Ｔに沿った線分の太さを変えることで、種々のデータをコード化している。例えば、郵便書状Ｍに印刷するバーコードＣの場合、その郵便書状Ｍの宛先住所や郵便番号などの情報がコード化されたものとなる。

蛍光インクを用いて郵便書状Ｍの表面に上述したバーコードＣを印刷する場合、通常、ここでは図示しないインクジェットプリンタを用いるが、ヘッドの目詰まりやプリンタの動作不良などにより、例えば図６に示すようにバーコードＣの周りにインクの飛び散りを生じることが知られている。このため、ヘッドの目詰まりの清掃などプリンタの定期的なメンテナンスが必要となる。

しかし、従来は、定期的なメンテナンスのときにインクの飛び散りの程度を目視により確認してヘッドの目詰まりをクリーニングしているため、適切なメンテナンス時期を判断することができずにインク飛散が増大し、正常なバーコードＣの読み取りができなくなり、読み取り結果の信頼性が低くなる問題があった。このため、本実施の形態では、マスク形状を工夫したメディアンフィルター６を用いてバーコードＣ以外のノイズ成分をデータ上で除去し、バーコードＣだけを安定して読み取るようにした。

郵便書状Ｍの表面にランディングして付着する蛍光インクの形状は、飛散するインク滴の形状（略球形）に依存して略円形となり、１方向（第１の方向）に長い複数本の線分Ｂを有するバーコードＣを印刷する場合には、円形のドットを第１の方向に繋げて線分Ｂを形成する。すなわち、バーコードＣ以外に郵便書状Ｍに付着するノイズ領域Ｎ（図２）の形状も、大きさは異なるものの略円形となる。つまり、バーコードＣの第１の方向に長い各線分Ｂと比較して、ノイズ領域Ｎの長さが第１の方向に関して極めて短くなることになる。本発明者等は、この点に着目して、第１の方向に短いノイズ領域Ｎを効果的に除去できる第１の方向に細長いマスクを有するメディアンフィルター６を考案した。

具体的には、除去したいノイズ成分、すなわちバーコードＣ（線分Ｂ）の読み取りの障害となる略円形のノイズ領域Ｎ、およびバーコードＣをカメラ４で撮像した画像（例えば図２に例示する画像）において、除去したいノイズ領域Ｎの第１の方向に沿った最大画素数をＰ１［個］とした場合、少なくともＰ１×２−１［個］の第１の方向に連続した画素領域を区画する細長いマスクを用意し、このマスクを用いて全画像を走査して、各走査位置においてマスク内の複数の画素領域の出力レベルの中央値を出力するようにした。

これにより、例えば、直径が３画素分の大きさを有する円形のノイズ領域Ｎを、少なくとも３×２−１＝５［個］の画素領域を第１の方向に繋げたマスクを介して検出したとき、いずれの走査位置においても、５つの画素領域の出力レベルの中央値はピークレベルに対してかなり低いレベルとなる。つまり、ノイズ領域の長さＰ１に対して少なくとも長さＰ１×２−１のマスクを用いて画像を走査し、且つ各走査位置においてマスク内の複数の画素領域の出力レベルの中央値を出力することで、直径Ｐ１のノイズ領域Ｎを効果的にフィルタリングできることになる。

ノイズ領域Ｎを除去するためには少なくとも上述した長さ以上の細長いマスクを用いることで除去可能であるが、マスク長を必要以上に長くすると、読み取り対象であるバーコードＣの一部を除去してしまう可能性がある。このため、マスクの長さには上限がある。例えば、バーコードＣの第１の方向に延びた複数本の線分Ｂに着目すると、バーコードＣがスキューしている場合を考慮しても、最大スキュー時における第１の方向に沿ったバーコードＣの最大画素数をＰ２とした場合、マスクが区画する画素領域の個数は、Ｐ２×２−１［個］より少ない数である必要がある。一方、バーコードＣの複数本の線分Ｂ間の谷間に着目すると、バーコードＣがスキューしている場合を考慮しても、最大スキュー時における第１の方向に沿ったバーコードＣの最小画素数をＰ３とした場合、マスクが区画する画素領域の個数は、Ｐ３×２−１［個］より少ない数である必要がある。

図２には、メディアンフィルター６を用いたノイズ除去方法の具体例を説明するための画像例を示してある。ここでは、カメラ４で撮像した画像例として、第１の方向（図中矢印ｊ方向）に沿った長さが略１１画素分に相当し、第２の方向（図中矢印ｉ方向）に沿った幅が略４画素分に相当する２本の線分Ｂが、５画素ピッチでスキューした状態を例示してあり、合わせて、直径が最大で略４画素分に相当する略円形の４つのノイズ領域Ｎを例示してある。

この場合、除去したいノイズ領域Ｎの第１の方向に沿った最大画素数Ｐ１は４［個］となり、使用するメディアンフィルター６の適切なマスク長は、４×２−１＝７［個］の画素領域を第１の方向に繋げた長さとなる。また、この場合、スキューを考慮したバーコードＣの第１の方向に沿った最大画素数Ｐ２は１１［個］であり、マスク長は、１１×２−１＝２１［個］より少ない数だけ画素領域を繋げた長さになっている。このため、このマスクを用いてフィルタリングをかけた場合、バーコードＣの線分Ｂを不所望に除去してしまうことはない。

このように７画素分の長さのマスクを有するメディアンフィルター６を用いてノイズ領域Ｎを除去する前のカメラ４で撮像したままの画像（図２に示す画像）を検出した各画素の出力レベルをＢ（ｉ，ｊ）とし、メディアンフィルター６を用いてノイズ領域Ｎを除去した後の画像を検出した各画素の出力レベルをＡ（ｉ，ｊ）とした場合、Ａ（ｉ，ｊ）は、Ｂ（ｉ−３，ｊ）からＢ（ｉ＋３，ｊ）までの７画素分の出力レベルのうちの中央値となる。

図２では、例えば図中Ｘ列にある複数の画素の出力レベルを、メディアンフィルター６を用いたフィルタリング前の出力レベルＢ（ｉ，Ｘ）とフィルタリング後の出力レベルＡ（ｉ，Ｘ）とで比較して図示してある。また、例えば図中Ｙ行にある複数の画素の出力レベルを、メディアンフィルター６を用いたフィルタリング前の出力レベルＢ（Ｙ，ｊ）とフィルタリング後の出力レベルＡ（Ｙ，ｊ）とで比較して図示してある。これによると、図中矢印ｉ方向およびｊ方向に関し、いずれの場合もフィルタリング後のノイズ領域Ｎの出力レベルだけが大幅に低下しているのが分かる。このため、ノイズ成分を除去するためのしきい値のレベルを適切に設定することで、ノイズ領域Ｎの画像データを効果的に除去することができることになる。

以上のように、本実施の形態によると、バーコードＣの線分Ｂと同じ方向に延びたマスクを有するメディアンフィルター６を用いることで、飛散したインクドットによるノイズ成分を効果的に除去できる。そして、このようにしてノイズ成分を効果的に除去した画像データを用いて、読み取り部８にてバーコードＣを読み取ることにより、ノイズ成分の有無によらず、バーコードＣを安定して確実に読み取ることができ、読み取り率を高めることができ、信頼性を高めることができる。

次に、図３乃至図５を参照して、インクの飛散量に基づいて適切なメンテナンス時期を検出してオペレータに対して報知する方法について説明する。図３には、この発明の第２の実施の形態に係るバーコード読み取り装置２０（以下、単に読み取り装置２０と称する）の構成ブロック図を示してあり、図４には、インクの飛散量を検出する方法を説明するための画像例を示してあり、図５には、適切なメンテナンス時期を検出して報知する方法を説明するためのフローチャートを示してある。

図３に示すように、読み取り装置２０は、カメラ４で撮像したノイズ成分を除去する前の画像データから取得した各画素の出力レベルＢ（ｉ，ｊ）とメディアンフィルター６を用いてノイズ成分を除去した後の画像データから取得した各画素の出力レベルＡ（ｉ，ｊ）との差分から、インクの飛散量を検出するインク飛散ノイズ検知部２２（検出部）（以下、単にノイズ検知部２２と称する）を有する。このノイズ検知部２２以外の構成は、上述した第１の実施の形態の読み取り装置１０と同じであるため、ここでは同様に機能する構成要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５に示すように、ノイズ検知部２２は、装置の電源投入時などの適当なタイミングで、ノイズ成分除去前のカメラ４で撮像した画像の出力レベルＢ（ｉ，ｊ）とノイズ成分除去後のメディアンフィルター６を通過した画像の出力レベルＡ（ｉ，ｊ）の差分Ｃ（ｉ，ｊ）を演算し（ステップ１）、この差分Ｃ（ｉ，ｊ）に基づいて、当該バーコードＣを印刷したインクジェットプリンタ（図示せず）のメンテナンス時期を判断する。

このとき、ノイズ検知部２２は、図４に示すように、演算した差分出力Ｃ（ｉ，ｊ）を予め用意したしきい値で２値化し（図５、ステップ２）、しきい値を超えた画素数を係数し（ステップ３）、係数結果を予め用意した基準値と比較して基準値を超えた場合にメンテナンスが必要であることを判定する（ステップ４）。メンテナンスの必要性が判定された場合には、ブザー２４等の報知部によりその旨がオペレータに対して報知される。

例えば、図４に示す画像のＸ列について着目すると、ノイズ成分を除去する前の各画素の出力レベルＢ（ｉ，Ｘ）とノイズ成分を除去した後の各画素の出力レベルＡ（ｉ，Ｘ）との差分レベルＣ（ｉ，Ｘ）は、ノイズ領域Ｎを投影した位置で比較的大きくなっており、この部分で予め設定したしきい値を超える画素が３つあることが分かる。一方、図中Ｙ行について着目すると、ノイズ成分を除去する前の各画素の出力レベルＢ（Ｙ，ｊ）とノイズ成分を除去した後の各画素の出力レベルＡ（Ｙ，ｊ）との差分レベルＣ（Ｙ，ｊ）も、ノイズ領域Ｎを投影した位置で比較的大きくなっており、この部分で予め設定したしきい値を超える画素が４つあることが分かる。

このようにしてしきい値を超える画素数を係数して、全画像に亘って係数したノイズ成分の画素数が基準値を超えた場合に、メンテナンスが必要であることを判断し、オペレータに報知するようにしている。

以上のように、本実施の形態によると、ノイズ成分をフィルタリングする前の画像とフィルタリング後の画像の出力レベルの差分を演算して、しきい値と比較することでノイズ成分の程度を判定でき、適切なメンテナンス時期を判断してオペレータに対して放置することができる。これにより、飛散するインクによるノイズ成分が読み取り結果に影響を及ぼす程度に達する前に、適切なタイミングでメンテナンスを実施でき、読み取り結果の信頼性を高めることができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、バーコードＣの線分Ｂと同じ第１の方向に連続した複数の画素領域を区画する細長いマスクを用いた場合について説明したが、これに限らず、第１の方向と直交する第２の方向に関して複数の画素領域を区画すべく繋げたマスクを用いても良い。この場合、第２の方向に沿ったマスクの画素数は１個に限らず複数個とすることができる。

この発明の実施の形態に係るバーコード読み取り装置の概略構成を示すブロック図。 図１の読み取り装置に組み込まれたメディアンフィルターを用いたノイズ除去方法を説明するための図。 適切なメンテナンス時期を判断するための本発明の第２の実施の形態に係るバーコード読み取り装置の概略構成を示すブロック図。 ノイズ成分の程度を検出する方法を説明するための図。 適切なメンテナンス時期を判定して放置する方法を説明するためのフローチャート。 バーコードを印刷したときのインクの飛び散り状態を示す図。 図６のように飛び散ったノイズ成分を含む画像を従来の方法によって処理した場合における不具合を説明するための図。 バーコード領域をスキャンしてバーコードを検出した場合における従来の不具合を説明するための図。

符号の説明

２…照明、３…フィルター、４…カメラ、５…レンズ、６…メディアンフィルター、８…読み取り部、１０、２０…バーコード読み取り装置、２２…インク飛散ノイズ検知部、２４…ブザー、Ｍ…郵便書状。

Claims (10)

1. 第１の方向に延び且つ該第１の方向と略直交する第２の方向に離間して並んだ複数本の線分を有するバーコードを撮像する撮像装置と、
   この撮像装置で撮像した画像を、上記第１の方向に連続して並んだ複数個の画素領域を区画する細長いマスクを用いて走査し、このマスク内の複数個の画素領域の出力レベルの中央値を１画素分の画像データとして出力するメディアンフィルターと、
   このメディアンフィルターを用いて出力された画像データに基づいて上記バーコードを読み取る読み取り部と、
   を有することを特徴とするバーコード読み取り装置。
2. 上記マスクは、上記撮像装置で撮像した画像のうち上記バーコードの読み取りの障害となるノイズ領域の上記第１の方向に沿った最大画素数をＰ１とした場合、少なくともＰ１×２−１［個］の上記第１の方向に連続した画素領域を区画する長さを有することを特徴とする請求項１に記載のバーコード読み取り装置。
3. 上記マスクが区画する画素領域の個数は、上記バーコードの最大スキュー時における上記第１の方向に沿った最大画素数をＰ２とした場合、Ｐ２×２−１［個］より少ない数であることを特徴とする請求項２に記載のバーコード読み取り装置。
4. 上記マスクが区画する画素領域の個数は、上記バーコードの最大スキュー時における上記第１の方向に沿った最小画素数をＰ３とした場合、Ｐ３×２−１［個］より少ない数であることを特徴とする請求項２に記載のバーコード読み取り装置。
5. 上記メディアンフィルターを用いて出力された画像データの出力値と該メディアンフィルターを通さずに上記撮像装置で撮像したままの画像データの出力値との差分に基づいて、上記バーコードを印刷したプリンタのメンテナンス時期を検出する検出部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のバーコード読み取り装置。
6. 上記検出部で検出したメンテナンス時期を報知する報知部をさらに有することを特徴とする請求項５に記載のバーコード読み取り装置。
7. 第１の方向に延び且つ該第１の方向と略直交する第２の方向に離間して並んだ複数本の線分を有するバーコードを撮像する撮像工程と、
   この撮像工程で撮像した画像を、上記第１の方向に連続して並んだ複数個の画素領域を区画する細長いマスクを用いて走査し、このマスク内の複数個の画素領域の出力レベルの中央値を１画素分の画像データとして出力するフィルタリング工程と、
   このフィルタリング工程で出力された画像データに基づいて上記バーコードを読み取る読み取り工程と、
   を有することを特徴とするバーコード読み取り方法。
8. 上記マスクは、上記撮像工程で撮像した画像のうち上記バーコードの読み取りの障害となるノイズ領域の上記第１の方向に沿った最大画素数をＰ１とした場合、Ｐ１×２−１［個］の上記第１の方向に連続した画素領域を区画する長さを有することを特徴とする請求項７に記載のバーコード読み取り方法。
9. 上記マスクが区画する画素領域の個数は、上記バーコードの最大スキュー時における上記第１の方向に沿った最大画素数をＰ２とした場合、Ｐ２×２−１［個］より少ない数であることを特徴とする請求項８に記載のバーコード読み取り方法。
10. 上記マスクが区画する画素領域の個数は、上記バーコードの最大スキュー時における上記第１の方向に沿った最小画素数をＰ３とした場合、Ｐ３×２−１［個］より少ない数であることを特徴とする請求項８に記載のバーコード読み取り方法。

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