JP2567852B2

JP2567852B2 - 光学文字読取装置

Info

Publication number: JP2567852B2
Application number: JP62046298A
Authority: JP
Inventors: 幹雄山口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPS63211478A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、手持式のスキャナで用紙上を走査すること
により文字・記号等（以下代表して文字のみに関して述
べるが記号に関しても全く同様である）を読取る光学文
字読取装置に関するものである。

〔従来の技術〕

スーパーマーケットや百貨店等で、単品ごとの売上情
報を収集して在庫管理を行うPOS（Point of Sales）シ
ステムが普及している。このPOSシステムでは手持ち式
の光学文字読取装置がよく使用されている。

このような装置として、本出願人は第２図に示すもの
を特開昭61-41474号として、特許出願している。第２図
において、１はスキャナであり、手２で、用紙３に置く
だけで用紙３に記載された文字を読取るものである。用
紙３はたとえば、POSシステムでの情報が記載された値
札などである。４は光源であり、５はレンズ系、６はイ
メージセンサであり、少なくとも用紙３に記載された文
字の１行分の視野が必要であり、図示の例では横は１行
分、縦は１文字の３倍ぐらいの視野としている。７は制
御・二値化回路であり、イメージセンサ６の出力信号で
あるアナログ信号を文字領域及び背景領域に夫々対応す
る二値化信号に変換し、メモリ８へ送る。メモリ８には
イメージセンサ６の視野の全体の二値化信号を格納す
る。

メモリ８へ格納した二値化信号から認識処理を行なう
が、図示の例では文字が正しく視野内に入っている二値
化信号だけを認識処理をするようにしている。即ち、第
３図にイメージセンサ６で走査し、二値化した例を示し
ており、同図は視野17に文字が正しく入っている場合で
ある。第４図は視野17から文字がはみ出した状態で走査
した場合である。この場合には後に詳述する認識処理を
行なわず、スキャナ１の移動に伴い再度イメージセンサ
６で走査し、二値化し、メモリ８へ二値化信号を格納す
ることにより、読取速度を向上させている。なお、第
３、第４図は画素の区切りを示す縦線を一部省略してい
る。

認識処理を行なうか否かの判断は視野位置検出回路９
で行なわれる。即ち、視野位置検出回路９は二値化信号
をメモリ８へ格納するのと並行して動作しており、メモ
リ８へ二値化信号を格納し終るのとほぼ同時に認識処理
を行なうか否かを判断している。さらに、視野位置検出
回路９は、認識処理を行なう場合、視野全部を処理せ
ず、文字の存在する領域だけ認識処理するように認識す
る領域を決めている。

視野位置検出回路９の具体的構成の一例を第５図に示
す。同図に示すように、視野位置検出回路９は、オアゲ
ート23及びレジスタ24でなる各行論理和回路21と、ROM2
5及びレジスタ26でなる判定回路22とで構成されてい
る。

各行論理和回路21はイメージセンサ６の視野の読込方
向のほぼ中心の1/3位の画素間（第３図の19で、Bt列か
らBu列まで）において、各行ごとに論理和演算を行な
う。即ち、制御・二値化回路７から第３図に示すように
二値化信号が送られた場合、まずL1行のB1列から順次Lp
行のBq列に対応する二値化信号がメモリ８へ格納される
が、同時にBt列からBu列までの二値化信号の各行での論
理和が各行論理和回路21により求められる。

更に詳言すると、まずレジスタ24はクリアされてお
り、L1行のBt列の信号がオアゲート23に入力されると、
レジスタ24の出力信号と論理和演算され、その結果をレ
ジスタ24へ格納するもので、Bu列まで繰返すと、L1行の
論理和演算の結果がレジスタ24へ格納されていることに
なる。Bu列までの論理和が求められると、レジスタ24の
内容は判定回路22へ送られると同時に、レジスタ24はク
リアされる。これによりL1行からLp行までの論理和の結
果が判定回路22へ送られることになる。各行ごとの論理
和の結果で、各行に二値化の“黒”が存在するか否かが
わかる。

かかる論理和の結果を表わす信号が供給される判定回
路22の構成及び作用は次の通りである。即ち、判定回路
22に各行の論理和の結果を表わす信号はROM25へ入力さ
れ、このROM25から読出した内容をレジスタ26へ格納す
る。ROM25には白黒の状態の変化を示す状態遷移をコー
ド化して書込んでいるので、レジスタ26にはその行まで
の白黒の状態が格納されていることになる。次の行の論
理和の結果を示すレジスタ24と、それまでの状態を示す
レジスタ26とからの信号をROM25へ入力して、新しい状
態の信号をレジスタ26へ格納する。ROM25にはSET、EN
D、CLEAR信号に対応するコードが書き込まれている。信
号SETは白の状態から黒と変化したとき、ENDは黒がある
数以上（文字の高さ担当）続き白に変化したときに出力
するもので、SETの行からENDの行までが文字位置とな
る。一方、最下行であるLp行までに信号SETかつ信号END
が出力されないときには、CLEAR信号が制御回路16に出
力されこの制御回路16でメモリ８をクリアする。かくて
以後の認識処理を行なわず、再度走査し新たな二値化信
号を取込む。

上記の例において、各行ごとの論理和を演算すると
き、視野の横全部の列の信号でなく中央部分だけとして
いるのは、視野よりも用紙３が小さいときや読取るべき
文字の外側に黒マークが用紙３に印刷されている場合な
どのノイズの影響をできるだけ少なくするためである。
用紙３の白が視野よりも充分大きいときには、横全部の
列の論理和をとってもよい。

新行検出回路10は視野位置検出回路９から送られる信
号SET、ENDから文字位置を決める一方、次の走査で送ら
れるSET、END信号で決まる文字位置と比較し、文字位置
の変化量（画素数）あるいは信号CLEARにより文字列が
視野17から１度はみ出したこと等に基づく判断を行な
い、新しい文字列が存在したと判断した場合信号NEWを
認識処理回路15に送出する。信号NEWが送られた以後、
次の認識処理を行なう。

この新行検出回路10により、視野よりも多い行数の文
字列を読取るときには、スキャナ１を上から下あるいは
下から上へ移動させるだけでよい。即ち、スキャナ１を
用紙３に置いて文字を読取るので、長く置いたままだ
と、何度も同じ部分を走査し、読取ることになるが、新
行検出回路10でこれを防止している。

次に１文字の切出しについて説明する。

メモリ８に格納されている二値化信号はイメージセン
サ６の視野全部であるので、１文字を認識処理する認識
処理回路15で処理できる画素数よりも縦、横とも大きい
画素数のデータ量、つまり１文字づつの二値化信号に変
換する必要がある。

認識処理回路15で処理できる画素数を、第３図におい
て横ｎ、縦（列方向）ｍとして説明する。

まず、横ｎで縦は視野17全部の画素数Ｐの二値化信号
を一桁バッファ11へ転送する。即ちL1〜Lp行までのB1列
からBn列までの二値化信号が一桁バッファ11に格納され
る。

縦位置検出回路12は一桁バッファ11の二値化信号の中
で１文字の縦の位置を検出し、認識処理回路15で処理で
きる縦方向の画素ｍに二値化信号を減らすものである。
縦位置検出回路12にて文字の縦位置を決定し、認識処理
回路15で処理できる縦の画素数ｍ（文字位置がほぼ中央
に位置するようにして決める）を決める。これにより、
一桁バッファ11に格納している二値化信号から縦方向ｍ
を決め、１文字のデータｍ×ｎとして一文字バッファ14
へ転送する。第３図に示す例では、L1からLm行、B1から
Bn列のエリア内に含まれる二値化信号を１文字データと
して一文字バッファ14へ転送する。

横位置検出回路13は、一桁バッファ11へ次の二値化信
号を格納するとき、格納する二値化信号の横方向の位置
を決めるものである。このとき１画素づつ横方向へ移動
させて、一桁バッファ11へ格納してもよいが、同じ文字
を何度も格納する場合があり、処理時間が長くかかる。
このため、横位置検出回路13は次の文字までの画素数を
検出し、この画素数だけ横方向へずらして、横ｎ、縦ｐ
の画素の二値化信号を一桁バッファ11へ格納する。

一桁バッファの内容は、たとえば、第６図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）のように変化する。

認識処理回路15は一文字バッファ14に格納されている
二値化データから一文字を認識するもので、公知のたと
えば特公昭59-6418などに記載してあるものでよい。即
ち、この認識処理回路15は垂直及び水平の文字エリア内
の各行又は各列ごとに文字構成部分の特徴データを抽出
し、この特徴データの種類及び出現順序に対応した文字
認識結果を出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術による光学文字読取装置では、視野よりも
多い行数の文字列を読み取るときは、スキャナ１を上か
ら下あるいは下から上へ移動させるだけで良い。しかし
ながらそのときの移動速度が速すぎると、イメージセン
サ６のとらえる文字像がブレて、正しい認識結果が得ら
れないことがある。正しい認識結果が得られないとは、
読取不能（一般にリジェクトとよぶ）の場合と読み誤り
（誤認識）の場合がある。読取不能の場合は、認識処理
回路15からはリジェクトを示すコードが出力されて、操
作者にはすぐ分かるので再度スキャナを用紙に当て直せ
ば良い。誤認識の場合は、たとえば、用紙に文字「７」
が書いてあっても、認識処理回路15からは「１」を示す
コードが出力されるので、操作者は認識処理回路15から
の認識結果を観察しているだけでは誤認識であることが
分からない。したがって、信頼できる認識結果を得よう
とすると、スキャナを移動させながら用紙３を読み取る
場合、移動速度が大きすぎる事による誤認識が生じてい
ないかどうかを確認するために、操作者は認識処理回路
の出力結果と用紙とを見比べなければならない。このこ
とは操作者にとって大きな負担となる。

本発明はこの点に鑑みて創案されたもので、移動速度
が一定値以下の場合の認識結果のみを得ることを目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

まず、スキャナの移動速度が一定値以下の場合のみ認
識結果を得る方法として、本発明で用いている方法を第
７図を用いて説明する。第７図は説明を単純にするた
め、視野の大きさが一行分であり、上から下へスキャナ
を動かす場合を示している。下から上へ動かす場合も同
様である。

（ａ）は視野の大きさを示しており、視野の高さをＨ
とする。（ｂ）は文字の大きさを示しており、文字の高
さをｈとする。いま上から下へスキャナを速さＶで動か
すと、視野の中に行が入ってから（ｃ）、出るまで
（ｄ）の時間Ｔは、Ｔ＝（Ｈ−ｈ）/V …（１）となる。スキャナを、動かす速さの上限値Ｖ_maxで動か
した時の、視野の中に行が入ってから出るまでの時間Ｔ
_minは、Ｔ_min＝（Ｈ−ｈ）/V_max …（２）となる。いま、Ｔ＞Ｔ_minが成り立てば、（１）（２）
より、Ｖ＜Ｖ_max …（３）が成り立つ。また、スキャナを傾けて文字行を当てがっ
た時は、文字行の実質的な高さｈ′はｈ′＞ｈとなり
（第７図（ｅ））、スキャナを速さＶで動かすと、視野
の中に行が入ってから（ｆ）、出るまで（ｇ）の時間
Ｔ′は、Ｔ′＝（Ｈ−ｈ′）/V …（４）となる。いま、Ｔ′＞Ｔ_minが成り立てば、（２）
（４）より、Ｖ＜Ｖ_max（Ｈ−ｈ′）／（Ｈ−ｈ）＜Ｖ_max …（５）が成り立つ。以上の検討から、視野に行が入ってからの
経過時間ｔを図り、行が視野の中にあるうちにｔがＴ
_minを越えたならば、スキャナの速さＶがＶ_min未満であ
ることが成り立つことが分かった。本発明はこの経過時
間ｔを測定し、ｔがＴ_minを越えたときの認識結果を出
力する処理装置を実現したものである。

次に、本発明の構成を説明する。

第１図に本発明の構成を示す。

１はスキャナであり、手２で用紙３に当てがう。４は
光源であり、５はレンズ系、６はイメージセンサであ
り、少なくとも用紙３に記載された文字１行分が必要で
ある。７は制御・二値化回路であり、イメージセンサ６
の中の光電変換素子の出力信号であるアナログ信号を文
字領域および背景領域に夫々対応する二値化信号に変換
する。51は二値化信号から視野に含まれる各文字を認識
する各文字認識手段である。イメージセンサ６からの信
号の取り込みと、各文字認識手段51による認識は、繰り
返して行う。52は前記の各文字認識手段から得られた認
識結果を一時的に記憶する認識結果記憶手段である。53
は前記の認識結果比較手段52に記憶している認識結果R1
と新たに各文字認識手段51から得られた認識結果R2とを
比較することで同じ認識結果が繰り返して得られたこと
を検出する認識結果比較手段である。54は前記の認識結
果比較手段52によって同じ認識結果が繰り返し得られた
ことを検出する計時手段である。R1とR2が一致しないと
きは、計時手段54は初期化される。また、計時手段が経
過時間ｔを計測し、ｔがTminを越えてタイマアップ信号
が出ているときに、R1とR2が一致すれば55を経て、適合
認識結果出力手段56にOKの信号が伝えられる。適合認識
結果出力手段56はOKの信号が出たときに対応する認識結
果だけを取り出す手段である。一行出力手段57は視野に
入っている行に対して一回だけ認識結果を最終的に出力
58するための手段である。一行出力手段57は、一つの行
に対して繰り返して適合認識結果出力手段56から得られ
る認識結果から一回だけ出力58を行う方法の他に、実施
例で述べるように、適合認識結果出力手段56から認識結
果が得られたならばその行に対する各文字認識手段51の
認識処理を止めてしまう方法もある。

〔作用〕

イメージセンサ６によって用紙３の画像が取り込ま
れ、制御・二値化回路７によって二値化信号が得られ
る。二値化信号を基にして各文字認識手段51によって、
認識処理が行われ、視野の中の行の認識結果がえられ
る。イメージセンサは画像を繰り返して取り込み、認識
処理は繰り返して行われる。認識結果は認識結果記憶手
段52に保存され、その内容R1と新たに得られた認識結果
R2とが認識結果比較手段53で比較される。計時手段54は
同じ認識結果が得られている時間を計っており、R1とR2
とが一致し、前記時間が一定時間を越えているときにOK
の信号を適合認識結果出力手段56に送る。OKの信号が来
た時に適合認識結果出力手段56はその信号に対する認識
結果を出力する。一行出力手段57によって、視野に入っ
た一つの行に対しては一回だけ認識結果が出力58され
る。

〔実施例〕

第８図にマイクロプロセッサを用いた場合の本発明の
実施例を示し、第９図にマイクロプロセッサにおける処
理内容のフローチャートを示す。

第８図において、１から16までの符号を付けたものは第
２図従来技術の説明の同符号の各部分と同じ機能・構成
である。ただし８、11、12、13、14、15、16は第１図51
の各文字認識手段の実施例であり、第２図の従来技術の
場合と異なり、SRフリップフロップ85の出力NEW′の信
号が出ているときに繰り返して、視野の中の各文字を認
識する処理を行う。

マイクロプロセッサ81は、第１図52、53、55、56の働
きをする。マイクロプロセッサ81のプログラムはROM82
に記憶されており、認識結果記憶手段52を実現するため
の認識結果の記憶はRAM83を用いて行われる。タイマ84
は計時手段54の実施例であり、マイクロプロセッサ81か
ら初期化をしてからの経過時間をマイクロプロセッサ81
は読みだすことができる。ゲート86とSRフリップフロッ
プ85は第１図57の一行出力手段の実施例である。

視野の中に文字の行が入ったときの処理は次の様に進
む。まず視野位置検出回路９により、行が視野の中にあ
ることが検出される。そしてその行が新たに視野に入っ
た行であれば、新行検出回路10によってNEWの信号がSR
フリップフロップ85のセット入力に送られる。SRフリッ
プフロップはNEWの信号が来るとNEW′の信号を出力す
る。NEW′の信号が出ている期間は11から16の各文字を
認識する手段によって、視野の中の各文字が繰り返して
認識される。NEW′の信号は、その行が視野から出てCLE
ARの信号が視野位置検出回路９からゲート86を経てSRフ
リップフロップのリセット入力に伝わるか、マイクロプ
ロセッサ81から認識完了信号が経てSRフリップフロップ
のリセット入力に伝わるまで続く。

マイクロプロセッサ81によって処理すべき内容を第９
図を用いて説明する。まず認識結果記憶エリアを初期
化する。次に認識結果を取り込む。は認識結果に認
識不能（リジェクト）文字が入っている場合は改めて認
識結果を取り込む処理である。これは認識不能文字を出
力（第８図87）しないための処理であり、認識不能文字
を出力してもよいならば、の処理は不要である。は
で取り込んだ認識結果と、認識結果記憶エリアの内容
を比較する処理で、一致すればへ進み、一致しなけれ
ばへ進む。の処理を行って初めての処理を行った
場合は、認識結果記憶エリアにはなにも書き込まれてい
ないので、必ずへ進む。はで取り込んだ認識結果
を認識結果記憶エリアに書き込む処理である。はタイ
マ84を初期化する処理である。の処理の後はへ進
み、再び認識結果を取り込む。からへ進んだ場合は
で、タイマ値が（２）式のTminを越えているかどうか
判定される。もし、Tminを越えていれば、で認識処理
完了ゲート86に送って11から16の各文字認識処理を止
め、において、で取り込んだ認識結果を出力（第１
図87）する。認識結果記憶エリヤはRAM83上にあり、以
上の説明から分かるように認識結果記憶手段52の実施例
となっている。認識結果比較手段53はの処理で実施さ
れている。

Tminはたとえば次のようになる。

いま、第７図（ａ）における視野の高さＨを10mmとし、
文字の高さｈを3mmとする。スキャナを移動させてもよ
い上限の速さVminを20mm/secとするとカウンタ回路にて
計らねばならない時間Tminは、Ｔ_min＝（Ｈ−ｈ）/Vmin ＝0.35sec となる。

つぎに、タイマ84で時間を計る代わりに、マイクロプ
ロセッサ81で認識結果の得られた回数を数えることで時
間を計る実施例を、第10図に示し、その場合の処理を第
11図を用いて説明する。第11図のフローチャートにおい
ては、認識不能文字も出力するために第10図における
の処理を除いて示してある。また、第８図のタイマ８の
かわりにカウント用変数Ｉを用いて、で認識結果を取
り込んだ回数をで数えることによって、でＩを初期
化してからの時間を計っている。はカウント変数Ｉの
値がカウント回数Ｎを越えるかどうかを判断することに
よって、でＩを初期化してからの経過時間がTminを越
えるかどうかを判断する処理である。カウント回数Ｎは
次のようにして定める。

いま、１回の認識結果が得られる為に必要な時間をTc
ycleとすると、Ｉ回認識結果が得られたときの時間は、
Tcycle×Ｉとなる。これがTminを越えるには、 Tcycle×Ｉ＞Tmin が成り立てばよい。したがって、で用いるカウント回
数Ｎは、Ｎ＝Tmin/Tcycle となる。たとえば、Tcycle＝0.07secとし、Tmin＝0.35s
ecとすると、Ｎ＝５となる。

特殊な例として、Tcycle＞Tminの場合は、Ｎ＝０とな
る。この場合、続けて同じ認識結果が得られたなら、ス
キャナの動く速さＶはVmin未満であることが成り立つ。
この場合のフローチャートを第12図に示す。第12図にお
いては時間を計測する部分は明示的には現れていない
が、によって繰り返して同じ認識結果が得られること
を検出することが、同時に、この認識結果がTmin以上続
いていることを検出している。すなわち、が認識結果
比較手段53と計時手段54を兼ねている。

最後に、認識結果比較手段53（第９図の、第10図の
、第11図の）について説明を付け加える。一般的に
は、繰り返して認識した行が同一であるかどうかを判定
するためには行の中の全文字について比較する必要があ
る。しかし、第13図に例示するようなJIS規格によるPOS
用OCR値札では、一つの値札の中の各行のファンクショ
ンコード（行の先頭のＥ、Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｖ、Ｘ、￥の文
字）は互いに異なっている。したがって光学文字読取装
置の読取対象がこのような値札の場合は、認識結果比較
手段では行のファンクションコードの同一性をみるだけ
で、繰り返して認識した行が同一である判定ができる。

〔発明の効果〕

本発明によって、スキャナの移動速度が一定以上に速
過ぎた場合に、そのスキャナによる認識結果を出力させ
ないようにした光学文字読取装置が実現できる。これに
より、移動速度が速すぎる場合の認識結果の確認作業が
不要になり、安心してスキャナを移動させながら文字を
読み取ることができるので、操作上の負担の軽減が著し
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光学文字読取装置の構成例、第
２図は、従来技術による光学文字読取装置の構成、第３
図と第４図は、イメージセンサの視野内を概念的に示す
説明図、第５図は、視野位置検出回路の具体的に構成を
示すブロック図、第６図（ａ）から（ｃ）図は１文字メ
モリの内容を概念的に示す説明図、第７図の（ａ）図か
ら（ｇ）図は、視野高さＨと文字高さｈの関係を示す
図、第８図、第10図は、本発明の実施例、第９図、第11
図、第12図は、マイクロプロセッサの処理のフローチャ
ート、第13図の（ａ）〜（ｃ）図はPOS用OCR値札例であ
る。１……スキャナ、２……手、３……用紙、４……光源、
５……レンズ系、６……イメージセンサ、７……制御・
二値化回路、８……メモリ、９……視野位置検出回路、
10……新行検出回路、11……一桁バッファ、12……縦位
置検出回路、13……横位置検出回路、14……一文字バッ
ファ、15……認識処理回路、16……制御回路、17……視
野、18……一文字認識処理での横の画素数、19……視野
位置検出回路で論理和をとる画素、21……各行論理和回
路、22……判定回路、23……オアーゲート、24……レジ
スタ、25……ROM、26……レジスタ、51……各文字認識
手段、52……認識結果記憶手段、53……認識結果比較手
段、54……計時手段、55……ゲート、56……適合認識結
果出力手段、57……一行出力手段、58、87……最終的な
認識結果の出力、81……マイクロプロセッサ、82……RO
M、83……RAM、84……タイマ、85……SRフリップフロッ
プ、86……ゲート。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】文字・記号等（以下、代表して文字と記
す）の行に対してスキャナを上から下あるいは下から上
へ移動させて文字を光学的に読み取る手持ち式光学文字
読取装置であって、光電変換素子を面状に配列して成り、少なくとも一行分
の文字を視野内に納めるイメージセンサと、前記の光電変換素子から出力されるアナログ信号を文字
領域と背景領域とに対応する二値化信号に変換する二値
化回路と、前記二値化信号から視野の中の各文字を認識する各文字
認識手段と、を有し、前記イメージセンサからの信号の取り込みと、前記各文
字認識手段による認識を繰り返し行うようにした光学文
字読取装置において、前記各文字認識手段から得られた認識結果を一時的に記
憶する認識結果記憶手段と、前記認識結果記憶手段に記憶している内容と新たに前記
各文字認識手段から得られた認識結果を比較することで
同じ認識結果が繰り返して得られたことを検出する認識
結果比較手段と、前記認識結果比較手段によって同じ認識結果が繰り返し
て得られたことが検出されている時間が所定の時間以上
になったことを検出する計時手段と同じ認識結果が所定の時間以上繰り返して得られたこと
が前記計時手段によって検出された場合にその認識結果
を出力する適合認識結果出力手段と、を有することを特徴とする光学文字読取装置。