JP2750858B2 - 画像の射影特徴の並列的抽出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、文字、その他の図形などの画像についての
複数種類の射影特徴を並列的に抽出し得るようにした装
置に関するものであって、OCR（Optical Character Rea
der）などの画像認識装置に適用するのに最適なもので
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、文字、その他の図形などの画像についての
複数種類の射影特徴を並列的に抽出し得るようにした装
置において、 射影特徴を抽出すべき画像をマルチ化手段により光学
的にマルチ化して実質的に互いに同一形状の複数個の光
学的画像を形成し、 その受光面を構成する複数の光センサユニットの組合
せが互いに相違する複数種類の射影検出手段の上記受光
面に上記複数個の光学的画像を個別に供給して、上記光
センサユニットから複数種類の射影特徴を並列的に検出
し得るように構成することによって、 その構成が簡単で低コストであると共に、射影特徴の
並列的な抽出に要する時間を短かくすることができ、ま
た必要に応じて多様な射影特徴を簡単に得ることが可能
である。

〔従来の技術〕

従来、文字、その他の図形などの画像を認識する画像
認識装置は、主としてエレクトロニクス技術を用いて処
理を行うように構成されている。

以下において、このような従来の画像認識装置の一例
を概略的に説明すると、まず、原稿などに印刷などによ
り記載されている画像認識されるべき画像パターンがCC
D、MOSセンサなどから成るイメージセンサの受光面に光
学レンズにより結像される。そしてこのイメージセンサ
から画像情報としての多値デジタル信号が出力され、こ
の多値デジタル信号は適当なしきい値で２値化されてか
ら（しきい値が複数の場合には必要に応じて上述の場合
とは異なる多値化を行ってから）、メモリに記憶され
る。またこの２値化された画像情報は画像の整形を行う
ための前処理を必要に応じて施されてから、上記メモリ
又は別のメモリに記憶される。なお上記前処理によっ
て、ノイズ除去処理や、位置、大きさ、傾き、線幅など
の正規化処理などが行われる。

次に、このようにして上記メモリに記憶された画像情
報に対して、画像の識別を行うのに必要な射影特徴の抽
出が射影処理部で行われる。

即ち、画像の或る方向軸（例えばＸ軸）への射影を行
う場合には、画像情報が記憶されている上述のメモリを
上記方向軸と一定の関係を有する方向（例えばＹ軸方
向）に走査してこのメモリから上記画像情報を時系列的
又は並列時系列的に読み出し、この読み出した画像情報
を射影処理部に転送し、次いでこれらの転送された画像
情報を上記射影処理部で順次計量する。そしてこのよう
な計量により順次得られる電気量を上述のメモリ又は更
に別のメモリ中の上記或る方向軸に対応した所定位置に
それぞれ記憶させる。またこのようにして記憶された電
気量に基づいて、上記或る方向軸についての射影特徴が
抽出された強度分布の波形を求める。

そしてこのような画像の射影特徴の抽出操作は通常は
複数の方向軸について行われるので、同一の画像情報に
対して複数の強度分布波形が得られる。そしてこれらの
強度分布波形により示される画像の複数の射影特徴が予
め用意されている標準パターンの射影特徴と比較される
ことによって、画像の識別が行われえる。

なお上述のような画像認識装置において、画像の認識
率を上げるためには、同一の画像情報に対して多数の方
向軸について射影処理を行って、多数種類の射影特徴を
抽出する必要がある。そして多数の方向軸への射影を行
うためには、 、上述のような射影処理を単一の射影処理部において
多数回順次繰返す。

、射影処理のための個別のメモリをそれぞれ有する射
影処理部を多数設置すると共に、画像情報が記憶されて
いる既述のメモリから読み出した画像情報を上記多数の
射影処理部にそれぞれ転送して、これら多数の射影処理
部において上述のような射影処理をそれぞれ並列的に行
う。

の何れかの方法を採る必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、以上に述べた従来の画像認識装置は、
主としてエレクトロニクス技術を用いて処理を行うよう
に構成されているので、処理時間が長くなるという問題
があった。

即ち、画像の認識率を上げるために、多数の方向軸に
ついて射影特徴を抽出するようにしているが、例えば前
記項の場合、既述のように、画像情報が記憶されてい
るメモリを所定の方向に走査することによりこのメモリ
から画像情報を順次読み出して射影処理部に転送し、次
いでこれらの転送された画像情報を上記射影処理部で順
次計量し、次いでこのような計量により得られる電気量
に基づいてそれぞれ強度分布波形を求める必要がある。
しかもこのような射影処理を多数回順次繰返す必要があ
る。従ってこの場合、射影処理に要する時間が非常に長
くなって効率が悪い。

また前記項の場合にも、上述のように画像情報を転
送及び計量してから強度分布波形を求める必要があるの
で、前記項の場合ほどではないにしろ、やはり射影処
理に要する時間が長くなるという欠点があった。またこ
の場合、多数の射影処理部を設ける必要があるから、構
成が複雑になるという欠点もあった。

更にまた、上述のような従来の画像認識装置におい
て、仮に後述のような周方向射影、径方向射影等の非直
線性の射影処理を行うとすれば、所定の方向における個
々の直線的走査の開始位置及び終了位置を特殊な関数で
決定して、射影すべき非直線形状の範囲をこのような直
線的走査の多数の集合で以って決定する必要がある。従
って画像情報に対して非直線性の射影を行うのが容易で
なく、従って画像の認識率を向上させるのが非常に困難
であった。

本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであって、
画像の射影特徴の抽出に光学的な並列処理を導入するこ
とによって、簡単な構成で以って高速度に多数の射影特
徴を抽出し得るようにしたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、射影特徴を抽出すべき文字、その他の図形
などの画像を光学的にマルチ化して実質的に互いに同一
形状の複数個の光学的画像を形成するマルチ化手段と、
実質的に同一形状の光学的画像から互いに異なる射影を
それぞれ検出し得る複数種類の射影検出手段とをそれぞ
れ具備し、上記マルチ化手段により形成された実質的に
互いに同一形状の複数個の光学的画像を上記複数種類の
射影検出手段に個別に供給することによって、これら複
数種類の射影検出手段から複数種類の射影特徴を並列的
に得るようにした画像の射影特徴の並列的抽出装置であ
って、上記各射影検出手段が複数の光センサユニットを
組合わせて構成した受光面をそれぞれ具備し、これらの
受光面における上記複数の光センサユニットの組合せが
それぞれの射影検出手段で互いに相違するように構成
し、上記マルチ化手段により形成された複数個の光学的
画像を上記複数種類の射影検出手段の上記受光面にそれ
ぞれ結像させるように構成したものである。

〔作用〕

上述のように構成された本発明によれば、射影特徴を
抽出すべき画像をマルチ化手段により光学的にマルチ化
して得られた実質的に互いに同一形状の複数個の光学的
画像が複数の光センサユニットを組合わせて構成した受
光面をそれぞれ具備しかつこれらの受光面における上記
複数の光センサユニットの組合せが互いに相違する複数
種類の射影検出手段の上記受光面に個別にかつ同時に供
給され、上記光センサユニットから複数種類の射影特徴
が並列的に得られる。

〔実施例〕

次に本発明を画像認識装置に適用した実施例を図面に
付き説明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、既述のような従来の画像認識装置の場合と同様にし
て、原稿上の画像パターンがイメージセンサにより画像
情報に変換され、次いで２値化及び前処理され、必要に
応じてメモリに記憶されてから、ブラウン管などから成
るディスプレイ１の画面上に光学的な画像として表示さ
れる。次いで、上記画面上の画像はこの画面の前方にそ
の焦点距離だけ離して配置された投影レンズ２を介して
レンズアレイ３に導かれる。

レンズアレイ３の前方には多数の射影用光センサ5aを
備えた光センサアレイ５が配置されている。そして、デ
ィスプレイ１の画面上に表示されている光学的な画像と
実質的に同一形状の光学的画像をこれらの光センサ5aの
受光面にそれぞれ形成し得るように、レンズアレイ３は
光センサ5aに対応する位置に結像用レンズ3aをそれぞれ
備えている。なおレンズアレイ３として、ガラス、合成
樹脂などから成る平板中に光センサ5aと同数のマイクロ
レンズ（例えば屈折率分布型レンズ）が形成されている
平板マイクロレンズを用いることができる。また上記レ
ンズアレイ３として、光センサ5aと同数の円柱状屈折率
分布型レンズを束ねて構成したSLA（商標：日本板硝子
株式会社製）を用いることができ、この場合、個々の円
柱状屈折率分布型レンズが結像用レンズ3aの位置に配置
されるように、レンズ間に樹脂を充填させて一体化すれ
ばよい。

上述の投影レンズ２とレンズアレイ３とによって既述
のマルチ化手段４が構成されている。そして投影レンズ
２を介してレンズアレイ３に導かれたディスプレイ１の
画面上の画像は、レンズアレイ３の個々の結像用レンズ
3aによって、光センサアレイ５の個々の射影用光センサ
5aの受光面にそれぞれ同時に結像される。なお射影用光
センサ5aの数は抽出すべき射影特徴の種類に応じて適当
に決定することができ、また結像用レンズ3aの数もこれ
に合せて適当に決定し得るのは勿論である。

次いで射影用光センサ5aの受光面に結像された画像に
特有の射影特徴を有する強度分布波形に応じた電気信号
がこれらの光センサ5aから後述のようにしてそれぞれ出
力される。従って、既述のような従来の画像認識装置の
場合と同様にして、これらの電気信号と予め用意されて
いる標準パターンの射影特徴とを識別部において比較す
ることによって、画像の識別を電気的に行うことができ
る。

次に、第１図に示す射影用光センサ5aとして用いられ
ている光センサの例を第２図〜第５図に基づいて詳述す
る。なおこれらの図は、ディスプレイ１の画面上に
「事」という文字が表示されている場合を示しており、
従って光センサ5aの受光面にも「事」という文字がそれ
ぞれ結像されている。

第2A図に示す光センサはＸ軸方向への射影を行うため
のものであって、それぞれセンサ幅Δを有する短冊状の
受光面を備えた多数（図示の場合には16）の光センサユ
ニット10から成っている。そしてこれらの光センサユニ
ット10はそれらの側端が順次互いに隣接して配置され、
全体としてほぼ正方形の受光面を構成している。そして
光センサの受光面に結像されている画像の形状に応じ
て、各光センサユニット10からその射影特徴に応じた電
気信号が得られるので、これらの電気信号から第2B図に
示すようなＸ軸方向についての強度分布波形を得ること
ができる。

第３図に示す光センサは第2A図に示す光センサのパタ
ーンを原点の回りに任意角θだけ回転させたパターンを
有している。またこの第３図に示す光センサも、第2A図
に示す光センサの場合と同様に、それぞれセンサ幅Δを
有する受光面を備えた多数の光センサユニット11から成
っている。また第３図に示す光センサの場合には、Ｘ軸
を角θだけ回転させたＸ′軸への射影が行われる。なお
この場合、θ＝45°、90°、135°の３種類の光センサ
を用いることができるが、必要に応じてθの値を各種選
定し得るのは言う迄もない。

第４図及び第５図に示す光センサは非直線性の射影を
行うためのものである。即ち、第４図に示す光センサは
周方向への射影を行うためのものであって、互いに同心
円状に配置された多数（図示の場合には16）の光センサ
ユニット12から成っている。なおこれらの光センサユニ
ット12のうちの中心の光センサユニットは径の小さい円
形の受光面を備えている。また残りの光センサユニット
は順次径が異なる円環状の受光面を備えており、それら
の幅が互いにほゞ等しくて中心の光センサユニットの半
径とほゞ等しくなっている。そしてこれらの光センサユ
ニット12は、中心の光センサユニットから外周の光セン
サユニットにかけて、内側の光センサユニットの外周端
が一つ外側の光センサユニットの内周端に順次互いに隣
接して配置され、全体として円形の受光面を構成してい
る。なおこの光センサの場合には、受光面に結像される
画像に回転がかかっていても、この回転の影響を除去し
た強度分布波形を得ることができるので、この光センサ
によって回転不変の射影特徴を画像から抽出することが
できる。

第５図に示す光センサは径方向への射影を行うための
ものであって、それぞれ扇形でかつ互いに同形の受光面
を備えた多数（図示の場合には16）の光センサユニット
13から成っている。そしてこれらの光センサユニット13
はそれぞれの中心角の頂点がほぼ一点に集まるように上
記一点の囲りに配置されている。そしてこの状態におい
ては、それらの側端が順次互いに隣接し、全体としてほ
ゞ円形の受光面を構成している。なおこの光センサの場
合には、受光面に結像される画像が中心位置から多少ず
れていても、この中心移動による強度分布波形への影響
があまり生じないので、中心移動不変の射影特徴を抽出
することができる。

なお第２図〜第５図に示す光センサにおいて、多数の
光センサユニット10〜13を共通の基板上に平面的に配置
することができる。この場合、これらのユニット10〜13
の平面には、通常、透明電極が形成されるので、これら
の電極が互いに導通しないように互いに隣接するユニッ
ト間に若干の間隙を設けた方が好ましい。

更にまた、第２図〜第５図に示す光センサについて種
々の変更が可能であることは云う迄もない。例えば、第
2A図及び第３図に示す光センサの受光面が全体として円
形、長方形などになるように光センサユニット10、11の
形状や数を変更することができる。また第４図及び第５
図に示す光センサの受光面が全体として正方形、長方形
などになるように光センサユニット12、13の形状や数を
変更することもできる。この場合、例えば、第４図に示
す光センサにおいては、中心の光センサユニットをほゞ
正方形又はほゞ長方形とし、残りの光センサユニットを
円環状からほゞ正方形又はほゞ長方形の角環状に変更す
れば、受光面をほゞ正方形又はほゞ長方形に変更するこ
とができ、この場合にも画像の回転の影響を或る程度除
去することができる。また第2A図、第３図及び第５図に
示す光センサにおいて、各光センサユニットの形状を必
ずしも互いに同一にする必要はなく、また第2A図、第３
図及び第４図に示す光センサにおいて、各光センサユニ
ットの幅を必ずしも互いに同一にする必要はない。

上述のように、光センサアレイ５は各種の射影用光セ
ンサを備えており、例えば、第2A図に示すＸ軸方向射影
用光センサを１個、第３図に示すＸ′軸方向射影用光セ
ンサをθ＝45°、90°、135°の３個、第４図に示す周
方向射影用光センサを１個、第５図に示す径方向射影用
光センサ１個の合計６個を備えている。またこれらの光
センサの受光面は何れも多数の光センサユニット10〜13
から成っている。従ってこれらの光センサユニット10〜
13からそれぞれ出力される電気信号から、それぞれ異な
った射影特徴を有する６種類の強度分布波形を得ること
ができる。

なお上述の実施例において、射影検出手段として、第
２図〜第５図に示す光センサ以外に、第６図にその一部
分を示すものを用いてもよい。この射影検出手段は、射
影用スリット８を有するマスク７と、このマスク７に対
応して配設された単一の受光面を有する単純面光センサ
９とから成るマスク・センサ対を多数備えている。そし
て各射影用スリット８は第２図〜第５図に示す光センサ
ユニット10〜13の何れか１つにほぼ対応した形状となっ
ている。なお各単純面光センサ９は図示のようにマスク
７とほぼ同形であってもよいし、スリット８とほぼ同形
でスリット８に対応するように配置されたものであって
もよく、要は結像用レンズ3aにより結像されかつスリッ
ト８を通過する光が単純面光センサ９に実質的に受光さ
れるように構成すればよい。

なお第６図にその一部分を示す射影検出手段はＸ軸方
向射影用のものであり、その具体的構成を説明すれば次
の通りである。即ち、このＸ軸方向射影用射影検出手段
は、第2A図に示す16個の光センサユニット10にほぼ対応
した形状の射影用スリット８が１個ずつ形成されている
16個のマスク７と、これらのマスク７に一対一に対応す
るように配置されている16個の単純面光センサ９とから
成っている。従ってＸ軸方向射影用射影検出手段は16個
のマスク・センサ対から構成されている。そして各マス
ク・センサ対が第１図に示す結像用レンズ3aに一対一に
対応して配置されている。即ちディスプレイ１の画面上
の光学的画像が投影レンズ２、結像用レンズ3a及びマス
ク７の射影用スリット８を介して単純面光センサ９の受
光面に結像されるように構成されている。

なお第６図には、Ｘ軸方向射影用射影検出手段の一部
分が示されているが、第３図〜第５図に示す光センサも
これと同様に変更し得るのは極めて明白である。但しこ
の場合、各光センサに代えて16個のマスク・センサ対が
それぞれ必要であるから、第１図に示す場合に較べて結
像用レンズ3aを16倍設ける必要がある。

更にまた、第６図において、単純面センサ９に代え
て、集光体をそれぞれ用いてもよい。この場合、射影用
スリット８を通過する光が集光体によって集光されるの
で、射影特徴を備えた強度分布を光学的に表示すること
ができる。例えば、第２図〜第５図に示す光センサユニ
ット10〜13の何れか１つとほぼ同形の平坦な受光面を一
端に設けたレンズ又はプリズムを上記集光体として用い
ることができる。この場合、上記受光面を設けたレンズ
又はプリズムの一端から他端にかけて次第に径小となる
ように構成しておけば、上記受光面で受光される光がス
ポット状に集光されるので、上記強度分布を光スポット
の強弱として光学的に表示することができる。

また上述の実施例においては、原稿上の画像パターン
をイメージセンサにより読み取り、これをディスプレイ
１の画面上に表示し、この表示された画像をマルチ化手
段４によりマルチ化するようにした。しかし、ディスプ
レイ１の画面に相当する位置に原稿を直接配置し、この
原稿上の画像パターンをマルチ化手段４により直接マル
チ化するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、結像用レンズ３と光セ
ンサ5aの受光面との間に適当な間隙を設けるようにした
が、ディスプレイ１の画面上の画像を結像用レンズ3aに
よりこのレンズの光センサ5a側の端面に結像させるよう
にすれば、結像用レンズ3aと光センサ5aの受光面とを互
いに接触させることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のように、射影特徴を抽出すべき画像
をマルチ化手段により光学的にマルチ化して得られる実
質的に互いに同一形状の複数個の光学的画像を、複数の
光センサユニットを組合せて構成した受光面をそれぞれ
具備しかつこれらの受光面における上記複数の光センサ
ユニットの組合せが互いに相違する複数種類の射影検出
手段の上記受光面に個別にかつ同時に供給し、上記光セ
ンサユニットから複数種類の射影特徴を並列的に得るよ
うにした。従って、本発明によれば、画像の抽出に光学
的な並列処理を導入すると共に、各射影検出手段の受光
面を構成する複数の光センサユニットから射影特徴を得
るようにしたから、その構成が簡単で低コストであると
共に、射影特徴の並列的な抽出に要する時間を短くする
ことができ、また必要に応じて多様な射影特徴を簡単に
得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明を画像認識装置に適用した一実
施例を示すものであって、第１図は画像の射影特徴の並
列的抽出装置の概要図、第2A図はＸ軸方向射影用光セン
サの正面図、第2B図は第2A図に示すＸ軸方向射影用光セ
ンサから得られる強度分布波形図、第３図はＸ′軸方向
射影用光センサの正面図、第４図は周方向射影用光セン
サの正面図、第５図は径方向射影用光センサの正面図で
ある。また第６図はＸ軸方向射影用射影検出手段の別の
例の一部分を示す概略的な斜視図である。 なお図面に用いた符号において、 １……ディスプレイ ２……投影レンズ ３……レンズアレイ ４……マルチ化手段 5a……射影用光センサ である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−26334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−6102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−29534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−49335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−29326（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−75979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−76407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−131245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−34941（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射影特徴を抽出すべき画像を光学的にマル
   チ化して実質的に互いに同一形状の複数個の光学的画像
   を形成するマルチ化手段と、 実質的に同一形状の光学的画像から互いに異なる射影を
   それぞれ検出し得る複数種類の射影検出手段とをそれぞ
   れ具備し、 上記マルチ化手段により形成された実質的に互いに同一
   形状の複数個の光学的画像を上記複数種類の射影検出手
   段に個別に供給することによって、これら複数種類の射
   影検出手段から複数種類の射影特徴を並列的に得るよう
   にした画像の射影特徴の並列的抽出装置であって、 上記各射影検出手段が複数の光センサユニットを組合わ
   せて構成した受光面をそれぞれ具備し、 これらの受光面における上記複数の光センサユニットの
   組合せがそれぞれの射影検出手段で互いに相違するよう
   に構成し、 上記マルチ化手段により形成された複数個の光学的画像
   を上記複数種類の射影検出手段の上記受光面にそれぞれ
   結像させるように構成したことを特徴とする画像の射影
   特徴の並列的抽出装置。
2. 【請求項２】画像を検出するためのイメージセンサと、 このイメージセンサからの画像信号を画像整形のために
   前処理する前処理手段と、 この前処理手段により前処理された画像信号を光学的画
   像として表示するディスプレイ手段とを更に具備し、 このディスプレイ手段により表示された光学的画像を上
   記マルチ化手段により光学的にマルチ化するようにした
   請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】上記射影検出手段の少くとも一つが、順次
   径が異なる円環状の多数の光センサユニットをそれぞれ
   具備し、 これらの光センサユニットが径方向に順次隣接して配置
   されている請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】上記射影検出手段の少くとも１つが、ほゞ
   扇形の多数の光センサユニットをそれぞれ具備し、 これらの光センサユニットがそれぞれの中心角の頂点が
   ほゞ一点に集まるように上記一点の囲りに順次配置され
   ている請求項１又は２記載の装置。