JP2697085B2 - 画信号処理装置 - Google Patents

画信号処理装置

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JP2697085B2
JP2697085B2 JP1043733A JP4373389A JP2697085B2 JP 2697085 B2 JP2697085 B2 JP 2697085B2 JP 1043733 A JP1043733 A JP 1043733A JP 4373389 A JP4373389 A JP 4373389A JP 2697085 B2 JP2697085 B2 JP 2697085B2
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はファクシミリのように走査した画像データか
らバーコード領域を抽出し、復号化する画信号処理装置
に関するものである。
従来の技術 従来、スーパーマーケット等の物流関係や各方面でバ
ーコードリーダが数多く使用されており、その多くは1
個のバーコードに対し複数方向の走査パターンを発生さ
せる方式で、使用するバーコードラベル上を少なくとも
1走査は正しく走査するように構成されている。(日経
エレクトロニクス 1980.12.22.p142バーコードリーダ
の種類) 発明が解決しようとする課題 しかし、ファクシミリ走査のように1方向走査の画像
データの中から複数存在するバーコード領域を抽出し、
各バーコードを正しく読み取る方式及び装置の従来例は
見当たらない。本発明はバーコード領域を正しく読み取
ることのできる画信号処理装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、最大M(Mは
正の整数)画素幅のバーを有する矩形のバーコード領域
を含む原画像の走査分解データを2値画像に変換する2
値化手段と、前記2値画像を記憶する2値メモリと、前
記2値画像の信号レベルの変化を検出して輪郭画像に変
換する2値レベル変化検出手段と、前記輪郭画像に対し
てM×M画素の論理和により黒領域を膨張させる黒膨張
手段と、前記膨張された画像に対してバーコード領域の
短辺を越えない最大値N(Nは正の整数)に基づきN×
N画素の論理積により黒領域を収縮させ、バーコード領
域の中心に黒領域を抽出する黒収縮手段と、前記黒収縮
手段からの黒領域を構成する主走査方向の黒ランの境界
座標を検出する境界座標検出手段と、前記黒ランの副走
査方向の連結を判定し、複数の黒領域を分離識別する連
結判定手段と、前記連結判定手段により分離された各黒
領域に対し、前記境界座標検出手段からの黒ランの境界
座標から前記黒収縮手段で抽出された黒領域のX方向の
座標の最大値を有する点、X方向の座標の最小値を有す
る点、Y方向の座標の最大値を有する点、及びY方向の
座標の最小値を有する点を端点位置として検出する端点
座標検出手段と、前記端点位置の座標から黒領域の中心
と傾きを算出し、中心を通りかつ前記傾きに沿った方
向、及び直交する方向の2方向の直線上の座標を順次算
出する読み出し座標演算手段と、前記読み出し座標演算
手段からの座標に基づいて前記2値メモリから2値画像
データを読み出しバーコードを復号するバーコード復号
化手段とを具備するものである。
作用 本発明は上記構成により、入力信号の中のバーコード
領域と背景領域を分離抽出し、抽出された複数領域の連
結判定を行い、各領域がバーコード領域かどうかを判定
し、バーコード領域に対してその中心位置座標及び傾斜
角を演算することにより、複数のバーコードが原画像の
任意の位置に任意の方向で存在しても各バーコードの復
号化を可能にしたものである。
実 施 例 以下に本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第1図は本発明の一実施例における画信号処
理装置の構成図である。第1図において、1は入力画信
号の入力端子、2は1の入力画信号を一定しきい値で2
値化する2値化手段、3は前記2値画信号を記憶する2
値メモリ、4は2値化手段2で2値化された信号のレベ
ル変化を検出する2値レベル変化検出手段、5は黒を所
定サイズ膨張させる黒膨張手段、6は前記膨張された黒
領域を所定サイズ収縮させる黒収縮手段、7は黒領域を
構成する主走査方向の黒ランの境界の座標を検出する境
界座標検出手段、8は黒ランの副走査方向の連結を判定
する連結判定手段、9は1個の黒領域を構成する前記黒
ランの境界座標位置のうち、主走査方向及び副走査方向
座標の最大及び最小値をもつ4個の画素位置を検出する
端点座標検出手段、10は前記記憶された2値画信号の中
のバーコード信号の読み出し位置座標を演算し出力する
読み出し座標演算手段、11は前記バーコード信号を復号
化するためのバーコード復号化手段である。
上記構成において以下その動作について説明する。入
力端子1の入力画信号は、2値化手段2において一定し
きい値で2値化されたあと2値メモリ3に順次記憶さ
れ、同時に2値レベル変化検出手段において前記2値化
された信号の白(0)から黒(1)あるいは黒から白へ
の変化が検出される。2値レベル変化検出手段4はm×
n走査窓で構成でき、前記走査窓内の論理演算により2
値画像の輪郭を抽出することができる。例えば2×2走
査窓内の2値信号の値を各々D11、D12、D21、D22とする
とき第(1)式に示す論理演算により輪郭画像が得られ
る。
すなわちm×n走査窓内の2値信号の値が全て1あるい
は全て0の場合は0を出力し、それ以外の場合は1を出
力するため2値画像のエッジを検出できる。走査窓を用
いた画信号処理の具体的構成は一般的な技術であり説明
は省略する。
次に黒膨張手段5においては2値レベル変化検出手段
4で得られた2値輪郭画像に対し、M×M走査窓内の2
値信号の論理和を演算し、黒収縮手段6においてN×N
走査窓内2値信号の論理積を演算する。すなわち、バー
コード領域には所定幅をもつ太幅バー及び細幅バーが平
行に並んでおり、バーコードの隣接する輪郭には太幅バ
ーの幅以上離れた輪郭は存在しないため、Mを太幅バー
を構成する画素数として黒膨張手段5におけるM×M走
査内論理和演算によりバーコード領域が黒で塗りつぶさ
れている。この黒膨張手段5の出力信号には、バーコー
ド領域以外の黒領域が含まれている可能性があるため、
黒収縮手段6におけるN×N走査窓内の論理積演算によ
り黒領域を収縮させる。このときNの値を黒膨張手段5
により塗りつぶされたバーコード領域の短辺の長さを超
えない最大の値に設定し、バーコード塗りつぶし領域の
連結性が失われないようにする。
以上の処理の結果、黒収縮手段6の出力画像の中には
バーコード領域が黒で塗りつぶされ、その黒領域が収縮
された画像のみが残る。
次に、境界座標検出手段7においては、収縮された黒
領域を構成する主走査方向の黒ランの境界座標を検出す
る。具体的には1主走査において現在の画信号と1画素
クロック前の画信号の排他的論理和を演算し、その結果
が1のときの座標を検出する。第2図(a)の斜線部は
各黒ランに対する境界座標の検出位置を示している。検
出された画信号の位置座標は第2図(b)に示すよう
に、1個の黒ランが検出されるごとに、その副走査座標
Yと開始点の主走査座標Xs及び終点の主走査座標Xeの順
に座標を記憶する。
次に、連結判定手段8においては、第2図(b)に示
した境界座標をもとに、各黒ランがどの黒領域に属して
いるかを判定する。第3図は前記連結判定の手順を示す
演算フローである。第3図において、第j黒領域におけ
る最も新しい黒ランの副走査座標をLY(j)、開始点の
主走査座標をLXs(j)、終点の主走査座標をLXe(j)
(j=1、2、3……)とし、黒領域のカウンタをn、
第i黒ランがどの黒領域に属するかを示す属性フラグを
f(i)(i=1、2、3……)とすると、21はLY
(j)、LXs(j)及びLXe(j)を初期化ステップ、22
はnを初期化するステップ、23は第i黒ランの境界座標
Y(i)、Xs(i)及びXe(i)を読み込むステップ、
24は第i黒ランがどの黒領域に属するかを判定する連結
判定ステップである。
以下、連結判定ステップ24について図面を参照しなが
ら詳細に説明する。第i黒ランの境界座標Y(i)、Xs
(i)及びXe(i)について、第i黒ランの連結判定以
前に既に登録されているn個の黒領域との連結判定をk
=1からnまで行い、25の判定で上記いずれの黒領域に
も属さない場合、新たな黒領域として登録するため30へ
進む。30においては黒領域カウンタnをカウントアップ
し、31において属性フラグf(i)にnをセットしたあ
と、32において第n黒領域の境界座標LY(n)、LXs
(n)及びLXe(n)を新たに設定する。26はすでに登
録されている黒領域と副走査方向に連結しているかどう
かを判定するステップで、NOの場合別の黒領域に対し判
定を繰り返し、YESの場合27へ進み、更に主走査方向で
の連結判定を行う。前記主走査方向での連結は、第4図
(a),(b),(c),(d)に示すように4種類の
状態があるが、いずれの場合についても Xs(i)<LXe(k) かつ Xe(i)<LXs(k) ……(2) を満たすかどうかが判定条件となる。27の判定でYESの
場合、第i黒ランは第k黒領域に属すとみなし28におい
て属性フラグf(i)にkをセットしたあと、29におい
て第k黒領域の境界座標LY(k)、LXs(k)及びLXe
(k)を更新する。上記24の連結判定ステップを全ての
黒ランに対し行うことにより黒収縮手段6の出力信号に
含まれる複数の黒領域を分離することができる。
端点座標検出手段9においては前記連結判定された黒
ランの境界座標から第5図に示すように各黒領域におい
て副走査方向の最小値座標をもつ点Ymin、副走査方向の
最大値座標をもつ点Ymax、主走査方向の最小値座標をも
つ点Xmin、主走査方向の最大値座標をもつ点Xmaxを検出
する。第6図は前記第i黒ランの属性フラグf(i)の
属性をもとに、全ての黒ランの境界座標から各黒領域の
端点座標を求めるための演算フローである。
第6図において、41は各黒領域の端点座標レジスタに
初期値を設定するステップ、42は第i黒ランの属性を設
定するステップ、43はY(i)とYminのy座標とを大小
比較するステップ、44はY(i)とYmaxのy座標とを大
小比較するステップ、45はXs(i)とXminのx座標とを
大小比較するステップ、46はXe(i)とXmaxのx座標と
を大小比較するステップ、47、48、49及び50はそれぞれ
Ymin、Ymax、Xmin及びXmaxのx座標及びy座標を更新す
るステップである。
以下、第6図の演算フローについて図面を参照しなが
ら説明する。41においては各黒領域の端点座標レジスタ
に第7図に示すような初期値を設定する。ここでMは入
力画像の主走査座標の最大値を、Sは入力画像の副走査
座標の最大値を示す。すなわち以下に示す43及び45の大
小比較により黒領域のy座標及びx座標の最小値を得る
ために、初期値として、Yminのy座標には入力画像の副
走査座標の最大値を、Xminのx座標には入力画像の主走
査座標の最大値を設定する。次に42において第i黒ラン
がどの黒領域に属しているのかをPに設定し、43におい
てY(i)とYmin(P)のy座標とを大小比較し、Y
(i)の方が小さければ47においてYmin(P)の座標を
第i黒ランの座標に置換する。以下同様に第i黒ランの
座標とYmax(P)、Xmin(P)及びXmax(P)の座標の
大小比較により各座標を更新する。44、45及び46におい
ては各々Y(i)とYmax(P)のy座標、Xs(i)とXm
in(P)のx座標及びXe(i)とXmax(P)のx座標の
大小比較をし、YESならば48、49及び50において各々座
標を更新する。以上の手続を全ての黒ランについて実施
し各黒領域の端点座標を求める。第8図はバーコード領
域に対し読み取り位置を示す図である。第8図におい
て、61は黒収縮手段6の出力画像、62はバーコード読み
取り位置を示す直線、63はバーコード領域である。前記
読み出し座標演算手段10においては黒領域61の端点Ymin
(x1、y1)、Xmin(x2、y2)、Ymax(x3、y3)及びXmax
(x4、y4)から第(3)式に基づき直線62の傾きa及び
黒領域61の中心位置座標Pc(Xc,Yc)を求め、点Pcを通
り直線62に沿った方向にバーコード読み出し位置を演算
する。
第8図におけるバーコードデータの読み出し点列{Pi}
の整数値座標(Xi,Yi)は、バーコードの長辺方向を構
成する画素数をLとすると、 で与えられる。ただし第(4)式において〔 〕は切り
捨てによる整数化を示す。前記座標(Xi,Yi)に基づき
前記画信号記憶手段2から読み出されたバーコードデー
タは、バーコード復号化手段5により復号化される。
第9図は上述した装置の処理における具体的実施例で
ある。第9図(a)は2値画像で、文字の背景画像上に
バーコードラベルを貼った絵の一部を示している。第9
図(b)は同図(a)の輪郭画像、第9図(c)は同図
(b)の膨張画像である。第9図(d)は同図(c)の
画像を収縮した画像である。第9図(e)は同図(d)
の画像から2値 データメモリ上のバーコード読み取り位置を演算した結
果バーコード上の実線64の読み取りラインが得られた様
子を示している。
上記実施例ではバーの高さよりバーの全桁長が長い長
方形バーコード領域をもつラベルについての処理を実施
したが、他の形状をもつラベルに対しても以下のように
実施すれば良い。
第10図はバーコードの異なる形状をもつ3種類につい
て示している。第10図(a)はこれまで実施例で説明し
たバーコード形状で、バーの高さよりバーの全桁長が長
いラベルである。従ってバーコード領域65を収縮した領
域66に対してその長手方向AA′を読み取るとバーコード
復号が可能である。それに対して第10図(b)は逆の場
合で、バーの全桁長よりバーの高さが長いラベルであ
る。この場合にはバーコード領域67を収縮した領域68の
長手方向AA′に直交するBB′を読み取ることによりバー
コード復号を行う。第10図(c)は第10図(a),
(b)の中間でバーコード領域69がほぼ正方形に近い場
合で、このときは収縮した領域70の直交する方向AA′と
BB′の両方を復号することで正しい一方の復号結果を得
ることができる。
あらかじめ第10図(a)のタイプか第10図(b)のタ
イプかが知られていない場合には常にAA′とBB′の両方
を読み取りバーコード復号を行うとよい。
発明の効果 以上のように本発明は、入力画信号のバーコード領域
を黒で塗りつぶすことによりバーコード領域と背景領域
を分離し、各黒ランの連結判定により複数黒領域を分離
し、各黒領域に対しその中心位置と読み取り方向の直線
の傾きを求めることによりバーコードの中心をバーコー
ドの長辺方向に読み取るため、複数のバーコードが走査
画像の中の任意の位置に任意の方向で存在してもその復
号化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における画信号処理装置のブ
ロック構成図、第2図(a),(b)は同装置の要部に
おける黒ランの境界座標の検出を示す図、第3図は同各
黒ランの連結判定の演算フロー図、第4図は(a)〜
(d)は同黒ランの連結状態を示す図、第5図は同各黒
領域の端点を示す図、第6図は同各黒領域の端点座標を
求める演算フロー図、第7図は同端点座標レジスタの初
期設定値を示す図、第8図は同バーコードデータの読み
取り位置を示す図、第9図(a)〜(e)は同バーコー
ドを含む画像の処理の状態を示した図、第10図(a)〜
(c)は形状の異なるバーコードの概念図である。 2……2値化手段、3……2値メモリ、4……2値レベ
ル変化検出手段、5……黒膨張手段、6……黒収縮手
段、7……境界座標検出手段、8……連結判定手段、9
……端点座標検出手段、10……読み出し座標演算手段、
11……バーコード復号化手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小寺 宏曄 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−115165(JP,A) 特開 昭61−141087(JP,A) 特開 昭60−103487(JP,A) 特開 昭64−32396(JP,A) 画像処理ハンドブック編集委員会編 「画像処理ハンドブック」(昭62−6− 8)、昭晃堂、第320頁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】最大M(Mは正の整数)画素幅のバーを有
    する矩形のバーコード領域を含む原画像の走査分解デー
    タを2値画像に変換する2値化手段と、前記2値画像を
    記憶する2値メモリと、前記2値画像の信号レベルの変
    化を検出して輪郭画像に変換する2値レベル変化検出手
    段と、前記輪郭画像に対してM×M画素の論理和により
    黒領域を膨張させる黒膨張手段と、前記膨張された画像
    に対してバーコード領域の短辺を越えない最大値N(N
    は正の整数)に基づきN×N画素の論理積により黒領域
    を収縮させ、バーコード領域の中心に黒領域を抽出する
    黒収縮手段と、前記黒収縮手段からの黒領域を構成する
    主走査方向の黒ランの境界座標を検出する境界座標検出
    手段と、前記黒ランの副走査方向の連結を判定し、複数
    の黒領域を分離識別する連結判定手段と、前記連結判定
    手段により分離された各黒領域に対し、前記境界座標検
    出手段からの黒ランの境界座標から前記黒収縮手段で抽
    出された黒領域のX方向の座標の最大値を有する点、X
    方向の座標の最小値を有する点、Y方向の座標の最大値
    を有する点、及びY方向の座標の最小値を有する点を端
    点位置として検出する端点座標検出手段と、前記端点位
    置の座標から黒領域の中心と傾きを算出し、中心を通り
    かつ前記傾きに沿った方向、及び直交する方向の2方向
    の直線上の座標を順次算出する読み出し座標演算手段
    と、前記読み出し座標演算手段からの座標に基づいて前
    記2値メモリから2値画像データを読み出しバーコード
    を復号するバーコード復号化手段とを具備する画像信号
    処理装置。
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