JP2009042978A

JP2009042978A - 印刷物識別装置および印刷物識別方法

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Publication number: JP2009042978A
Application number: JP2007206486A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ono; 博司大野; Masataka Shirato; 昌孝白土; Tsuyoshi Morino; 剛志森野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物を識別するにあたって、被識別物の姿勢が変化しても精度のよい識別ができるようにする。
【解決手段】印刷物識別装置は、色相変化領域１１に光を照射する照明部１２と、照明部１２によって照射された光の色相変化領域１１からの正反射領域を含む位置に配置されて色相変化領域１１からの反射光を２つ以上の波長領域に分けるプリズム１４と、プリズム１４によって分光された光を受光する複数の受光部１３と、受光部１３の出力に基づいて被識別物を識別する識別処理部１７とを有する。識別処理部１７は、基準被識別物の姿勢変化に対して基準配光分布を記録した記録部と、配光分布と基準配光分布の比較により被識別物１の姿勢変化に対し識別基準を補正する補正手段と、補正手段によって補正された識別基準と配光分布とに基づいて被識別物を識別する識別手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物を識別するための装置および方法に関する。

色相変化領域に入射光を照明したとき、その色相変化領域からの反射光の異なる波長領域の光強度比は、反射光の方向に強く依存する。この特徴を利用して、印刷物の印刷面に色相変化領域を設けて、この色相変化領域からの反射光に基づいて印刷物を識別する方法が知られている。従来の識別装置として、分光機能を備えた受光部を２箇所に配置し、異なる波長領域の光の強度比や強度差の位置による違いに基づいて識別するというものがある。たとえば、特許文献１には、２つの分光素子と、それによって分光された光を受光する受光素子を用い、互いに近接する波長領域の光の強度比に基づいて印刷物を識別する装置が記載されている。
特開２００５−６２９６８号公報

しかし、印刷物の姿勢の変化によって、受光部で受ける反射光の光強度も大きく変化する。そのため、色変化領域を用いた識別装置は、印刷物の姿勢の変化の影響を受けやすく、印刷物を常に所定の位置に設置しなければ精度のよい識別が困難であった。

本発明はかかる事情に対処するものであって、視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物を識別するにあたって、被識別物の姿勢が変化しても精度のよい識別ができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る印刷物識別装置の一つの態様は、視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物の前記色相変化領域に光を照射する照明部と、前記照明部によって照射された光の前記色相変化領域からの正反射領域を含む位置に配置されて、前記色相変化領域からの反射光を２つ以上の波長領域に分ける分光部と、前記分光部によって分光された光を受光する複数の受光部を含み、前記色相変化領域からの反射光の配光分布を測定する測定手段と、基準被識別物の姿勢変化に対して基準配光分布を記録した記録部と、前記配光分布と前記基準配光分布の比較により、前記被識別物の姿勢変化に対し、識別基準を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記識別基準と前記配光分布とに基づいて前記被識別物を識別する識別手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る印刷物識別装置の他の一つの態様は、視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物の前記色相変化領域に光を照射する照明部と、前記照明部によって照射された光の正反射領域を含む複数の位置に配置され、前記色相変化領域からの反射光を、その光の色相に応じて選択的に透過する複数種類のフィルタと、前記複数種類のフィルタのそれぞれを透過した光を受光する複数の受光部を含み、これらの受光部で受光した光の強度を測定することによって、前記色相変化領域の反射光による配光分布を求める測定手段と、基準被識別物の姿勢変化に対して基準配光分布を記録した記録部と、前記配光分布と前記基準配光分布の比較により、前記被識別物の姿勢変化に対し、識別基準を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記識別基準と前記配光分布とに基づいて前記被識別物を識別する識別手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る印刷物識別方法の一つの態様は、視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物の前記色相変化領域に光を照射し、前記光の照射によって色相変化領域から反射した反射光のうち２つ以上の波長領域の配光分布を測定し、基準被識別物の姿勢変化に対して予め記録された基準配光分布と前記配光分布の比較により、前記被識別物の姿勢変化に対し、識別基準を補正し、前記補正された識別基準と前記配光分布とに基づいて前記被識別物を識別すること、を特徴とする。

本発明によれば、視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物を識別するにあたって、被識別物の姿勢が変化しても精度のよい識別ができる。

以下、本発明の実施形態の構成を、図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１ないし図３を参照しながら第１の実施形態の構成について説明する。ここで、図１は第１の実施形態の印刷物識別装置を模式的に示す斜視図、図２は図１の識別処理部の内容を示す機能ブロック図、図３は第１の実施形態における二つのラインセンサによる配光分布の例を模式的に示すグラフである。

識別対象となる被識別物１は、たとえば長方形の紙片である。被識別物１の被識別物面上の一部分が色相変化領域１１になっている。色相変化領域１１は、そこに照明光を当てると、視角によってその反射光の色相が変化する領域である。

印刷物識別装置１００は、搬送部２１と、照明部１２と、分光部であるプリズム１４と、受光部１３と、識別処理部１７とを有する。搬送部２１は、被識別物１を、たとえばその長手方向で被識別面に沿う搬送方向２１１に搬送する。照明部１２は被識別物１の色相変化領域１１を所定の方向から照明する。このとき色相変化領域１１からの反射光１３１が、プリズム１４によって分光される。プリズム１４で分光された光は受光部１３で受光される。受光部１３は、第１のラインセンサ２３１および第２のラインセンサ２３２を備えている。識別処理部１７は、受光部１３からの信号を処理して被識別物１を識別する。

ここで、被識別物１は、高速搬送中に搬送方向２１１に対して大きくばたついた場合、反射光１３１も、照明光１２１の方向と搬送方向２１１に平行な面内で大きく変化する。

そこで、プリズム１４、第１のラインセンサ２３１、第２のラインセンサ２３２を、照明光１２１と搬送方向２１１を含む平面内に平行に配置する。また、プリズム１４で分光される第１の光２２１と第２の光２２２を、それぞれ受光するように、第１のラインセンサ２３１と第２のラインセンサ２３２を配置する。ここで、ラインセンサに沿ってｘ座標を設定する。ただし、正反射光が受光される点を原点とする。

たとえば、第１のラインセンサ２３１で得られる第１の配光分布は図３（ａ）のようになり、第２のラインセンサ２３２で得られる第２の配光分布は図３（ｂ）のようになる。

図２に示すように、識別処理部１７は、第１の配光分布の記憶部１７１ａと、第２の配光分布の記憶部１７１ｂと、補正部１７３と、基準被識別物の各姿勢に対する第１および第２の配光分布およびピーク位置Ａの記憶部１７２とを有する。

ここで、この第１の実施形態の原理、動作、効果について説明する。

第１のラインセンサ２３１で得られる第１の配光分布（図３（ａ））は、光拡散が少ないため、正反射領域の光強度が大きくなり、第２のラインセンサ２３２で得られる第２の配光分布（図３（ｂ））は、正反射領域から外れた領域の光強度が大きくなる。また、正反射光の方向は、入射方向が一定であれば、被識別物１の姿勢に依存する。そこで、第１の配光分布のピーク位置Ａを求めれば、正反射光の方向がわかり、被識別物１の姿勢が求まる。

次に、識別処理部１７での受光信号の処理について述べる。

処理部１７の記憶部１７２において、基準被識別物の様々な姿勢変化に対して、第１の配光分布と第２の配光分布、および、第１の配光分布のピーク位置Ａがあらかじめ記憶されている。また、識別処理部１７の補正部１７３において、対象被識別物１の第１の配光分布のピーク位置Ａを求める。

比較部１７４において、そのピーク位置Ａに対応する基準被識別物の第１の配光分布と第２の配光分布を、記憶部１７２から探し出し、それらの配光分布と対象被識別物１の配光分布を比較することによって、被識別物１を識別する。

識別の際の指標としては、たとえば、次のような指標Ｓが考えられる。

ここで、ｉは２つ以上の任意に選ばれた受光部の識別番号を表し、Nはその選ばれた受光部の数である。ただし、Nは、全受光部の数を最大とする。また、Ｉ^base _A、Ｉ^base _Bは、それぞれ、基準被識別物の第１の配光分布と第２の配光分布の各位置での光強度を表し、Ｉ^obj _A、Ｉ^obj _Bは、それぞれ、対象被識別物１の第１の配光分布と第２の配光分布の各位置での光強度を表す。また、σは、光強度の測定誤差である。

この指標Ｓが１よりも小さければ、対象被識別物１は基準被識別物と一致すると考えられる。

以上説明したように、この実施形態に係る印刷物識別装置または印刷物識別方法によれば、識別処理部の出力が被識別物の姿勢に影響されにくい。そのため、識別精度がよい。また、高価な撮像装置等を用いないため、装置全体のコストの削減が可能となる。また、処理アルゴリズムも簡素化することが可能である。

［第２の実施形態］
図４および図５を参照しながら第２の実施形態の構成について説明する。ただし、第１の実施形態と同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。図４は第２の実施形態の印刷物識別装置を模式的に示す斜視図、図５は第２の実施形態における二種類のフィルタによる配光分布の例を模式的に示す図である。

印刷物識別装置２００は、被識別物１の色相変化領域１１を照明する照明部１２と、色相変化領域１からの反射光１３１を受光する複数のフィルタ１５，１６と、各フィルタ１５，１６を透過した光を受光する複数の受光部１３と、受光部１３からの信号を処理して被識別物を識別する識別処理部１７とを有する。

フィルタ１５，１６は複数の第１のフィルタ１５と複数の第２のフィルタ１６とを含む。第１のフィルタ１５と第２のフィルタ１６は、それぞれ異なる波長領域の光を透過するものであって、たとえば、第１のフィルタ１５は赤外領域の光を通し、第２のフィルタ１６は赤外領域よりも短い波長領域の光を通す。第１のフィルタ１５と第２のフィルタ１６は、色相変化領域１からの正反射光が受光される点を含む位置で、それぞれが縦横に交互に格子状に並ぶように配列されている。

ここで、受光部１３の平均間隔は、色相変化領域を中心とする見込み角度が０．５度程度になるようにする。これは、反射光の光強度は、反射角度が１度以内で変化しても、一般に変化が少ないからである。

図５（ａ）は第１のフィルタ１５を透過して受光部１３によって受光される光の強度の分布である第１の配光分布の例を示し、図５（ｂ）は第２のフィルタ１６を透過して受光部１３によって受光される光の強度の分布である第２の配光分布の例を示す。図５（ａ）で、第１の配光分布は、正反射領域（中心部）で光強度が大きいことが分かる。また、図５（ｂ）で、第２の配光分布は、正反射領域（中心部）よりも下方で光強度が大きいことが分かる。

この第２の実施形態における識別処理部１７での処理については、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。また、図４では搬送部の図示を省略しているが、図１と同様な搬送部２１を有していてもよいことは言うまでもない。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述の形態に限定されるものではない。

たとえば、上記第２の実施形態においては、受光手段として、個別の受光部を複数並べる例を示したが、複数のラインセンサを平行に並べたものやエリアセンサなどを用いてもよい。

また、上記実施形態において、ピーク位置Ａのずれによって、被識別物１の姿勢を求めたが、配光分布のずれの程度によって被識別物１の姿勢を求めてもよい。

また、第２の実施形態において、フィルタと受光部とが別体であるとして説明したが、それら両方を併せ持つ装置を用いてもよい。たとえば、ＲＧＢカラーフィルタ付のＣＭＯＳセンサやダイレクトイメージセンサ（ＳＩＧＭＡ社の商品名）を用いてもよい。

さらに、上記実施形態の特徴を種々に組み合わせてもよい。

本発明に係る印刷物識別装置の第１の実施形態を模式的に示す斜視図。図１の識別処理部の内容を示す機能ブロック図。本発明に係る印刷物識別装置の第１の実施形態における二つのラインセンサによる配光分布の例を模式的に示すグラフ。本発明に係る印刷物識別装置の第２の実施形態を模式的に示す斜視図。本発明に係る印刷物識別装置の第２の実施形態における二種類のフィルタによる配光分布の例を模式的に示す図。

符号の説明

１被識別物
１１色相変化領域
１２照明部
１３受光部
１４プリズム
１５第１のフィルタ
１６第２のフィルタ
１７識別処理部
２１搬送部
１００，２００印刷物識別装置
１２１照明光
１３１反射光
２１１搬送方向
２１２搬送ローラ
２２１第１の光
２２２第２の光
２３１第１のラインセンサ
２３２第２のラインセンサ

Claims

視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物の前記色相変化領域に光を照射する照明部と、
前記照明部によって照射された光の前記色相変化領域からの正反射領域を含む位置に配置されて、前記色相変化領域からの反射光を２つ以上の波長領域に分ける分光部と、
前記分光部によって分光された光を受光する複数の受光部を含み、前記色相変化領域からの反射光の配光分布を測定する測定手段と、
基準被識別物の姿勢変化に対して基準配光分布を記録した記録部と、
前記配光分布と前記基準配光分布の比較により、前記被識別物の姿勢変化に対し、識別基準を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された前記識別基準と前記配光分布とに基づいて前記被識別物を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする印刷物識別装置。
前記照明部によって光が前記色相変化領域に照射されながら前記色相変化領域を含む前記被識別物の被識別面に沿う直線上を前記被識別物が移動するように当該被識別物を搬送する搬送部をさらに有し、
前記分光部は、前記色相変化領域が移動する直線および前記照明部を含む平面内で前記色相変化領域が移動する直線に平行でない直線上に延びるプリズムを含み、
前記受光部は、前記プリズムの延びる方向に対して平行でしかも互いに平行に直線的に延びる複数のラインセンサを含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の印刷物識別装置。
視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物の前記色相変化領域に光を照射する照明部と、
前記照明部によって照射された光の正反射領域を含む複数の位置に配置され、前記色相変化領域からの反射光を、その光の色相に応じて選択的に透過する複数種類のフィルタと、
前記複数種類のフィルタのそれぞれを透過した光を受光する複数の受光部を含み、これらの受光部で受光した光の強度を測定することによって、前記色相変化領域の反射光による配光分布を求める測定手段と、
基準被識別物の姿勢変化に対して基準配光分布を記録した記録部と、
前記配光分布と前記基準配光分布の比較により、前記被識別物の姿勢変化に対し、識別基準を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された前記識別基準と前記配光分布とに基づいて前記被識別物を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする印刷物識別装置。
前記補正手段は、前記配光分布からピーク位置を算出するピーク位置算出手段を有し、
前記ピーク位置の基準からのずれに基づいて、前記被識別物の姿勢の変化に対し、前記識別基準を補正すること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の印刷物識別装置。
視角によって色相が変化する色相変化領域を有する被識別物の前記色相変化領域に光を照射し、
前記光の照射によって色相変化領域から反射した反射光のうち２つ以上の波長領域の配光分布を測定し、
基準被識別物の姿勢変化に対して予め記録された基準配光分布と前記配光分布の比較により、前記被識別物の姿勢変化に対し、識別基準を補正し、
前記補正された識別基準と前記配光分布とに基づいて前記被識別物を識別すること、
を特徴とする印刷物識別方法。