JP3008145B2 - 文字の切り出し方法及び文字の認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円弧状に記入された文
字列及びこの文字列を構成する各文字の切り出し方法、
文字の認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の文字からなる文字列を画像処理し
て各文字を認識する場合、まず、文字列の位置を正しく
認識して、テレビカメラ等の画像入力装置を定位置すな
わち文字列を撮像出来る位置に設定する必要がある。こ
の文字列を割り出すことを文字列の切り出しといい、各
文字の位置を正しく割り出すことを文字の切り出しとい
う。従来の画像処理で取り扱っている文字列は一直線状
に並んでいる文字列であり、従ってＸ−Ｙ平面内での平
行移動によって文字列及び各文字を割り出すことが可能
であった。文字を認識する方法の１つに定点サンプリン
グ法という方法があるが、この方法は時計などのデジタ
ル文字のように、決まった点が一定の法則で並べられ文
字を構成することを利用したものである。しかし、印字
文字などの場合には、歪みなどにより点の有無を調べる
位置が変化することから、印字文字には不向きであると
いう欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像処理の対象として
は、複数の文字が一直線状に並んでいるものばかりとは
限らず、円弧状に記入された文字列が画像処理の対象と
なることがある。しかるに、従来の画像処理による文字
列及び各文字の割り出し方法のようにＸ−Ｙ平面内での
平行移動では、円弧状に記入された文字列に沿う回転方
向に位置合わせをする事は困難であった。本発明は、か
かる従来技術の問題点を解決するためになされたもの
で、円弧状に記入された文字列を比較的簡単な方法でか
つ正確に切り出すことができると共に、切り出された文
字列から各文字を正確に切り出すことができると共に、
切り出された文字に歪があったとしても文字を正確に認
識する方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 本発明は、ドット文字
が円弧状に印字された被検査体の円弧全体が視野となる
カメラ１及び印字された文字のうちの一部の文字、例え
ば３文字程度の広さを視野に持つカメラ２から読み取ら
れた上記文字列の２値化画像を処理して記憶する２値デ
ータ記憶部と、上記円弧の中心を中心として上記文字列
の上に文字をはみ出すことなく十分に囲むことが出来る
サイズの円形ウィンドウの中心を被検査体中心から一定
距離の位置に円弧状に一定角度ずつ設定し、その角度が
３６０度分ウィンドウ内の画素数を数え、モニタ画面中
で被検査体中心から水平方向右側へ引いた線を基準とし
て、時計回り方向をプラスとし、被検査体中心と円形ウ
ィンドウの中心を結ぶ線が成す角度とウィンドウ内の画
素数を記憶する面積値測定部と、文字が印字された被検
査体を回転させる駆動装置とを用い、カメラ１で取り込
んだ画像から得られ面積値測定部に記憶されたデータか
ら文字列の大まかな位置を検出し、上記駆動装置を用
い、カメラ２の視野内に上記文字列の最初の文字、最後
の文字が写るように回転させ、この文字列の円弧の中心
と画面中央とを結ぶ線と、上記円弧の中心と最初の文
字、最後の文字の中心を結ぶ線が成す角度と１文字当た
りの駆動装置による回転角度を求め、その回転角度を利
用して各文字が上記カメラ２の視野の規定された位置に
写るように上記駆動装置を駆動し上記カメラ２の視野内
の各文字を切り出すことを特徴とする。

【０００５】本発明はまた、上記のようにして切り出さ
れた２値画像の文字を、文字の横方向への射影をとり、
この時のドット列毎（横５・縦７ドットの場合７つ）の
ピーク位置とその時ピークの最も左の点の座標値と最も
右の点の座標値を求め、隣合うドット列毎のピーク位置
の最も左の点，最も右の点の変化する方向よりパターン
ベクトルを作成し、このパターンベクトルとピーク時の
射影された画素数を比較する事によって文字を認識し、
このパターンベクトルの符号を反転させる事によって裏
文字の認識も可能となることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかる文
字列及び文字の切り出し方法及び文字の認識方法につい
て説明する。図１は、本発明にかかる方法を実施するた
めの信号処理系統の例を示す。図１において、符号１は
画像処理に用いられるワーク（被検査体）を示してお
り、このワーク１には複数のドット文字が配列されてい
る文字列２が例えば印字または印刷によって記入されて
いる。文字列２を構成する各文字にはアルファベットや
数字および文字列先頭マーク“×”、末尾マーク“＋”
が含まれている。図２は上記ワーク１を示しており文字
列２は点２ａを中心とする円弧に沿って円弧状に記入さ
れている。この場合の中心点２ａは、ワークの中心点と
一致している。

【０００７】上記ワーク１に対向させて撮像光学系３、
５が配置され、この撮像光学系３、５を通じてＣＣＤカ
メラ４、６の撮像素子としてのＣＣＤにワーク１の像を
結ばせるようになっている。撮像光学系３は上記文字列
２全体が一度にカメラ４に入力できるように焦点距離そ
の他の仕様が設定され、撮像光学系５は上記文字列の一
部分（連結した３文字全体が完全に写る視野）がカメラ
６に入力できるように焦点距離その他の仕様が設定され
ている。ＣＣＤカメラ４、６は画像入力装置を構成して
おり、カメラ４は文字列２が成す円弧全体を、カメラ６
は文字列２のうち３文字を２値画データとして取り込む
ように構成してある。

【０００８】カメラ４、６で取り込まれた文字列２、３
文字の多値画データは２値化部７によって２値化、デジ
タル化され、この２値化されたデータは画素と呼ばれる
上記カメラ４、６で入力された画像を最も細かく分割し
た領域ごとに２値データ記憶部８に記憶される。

【０００９】符号９は面積値測定部を示している。ＣＣ
Ｄカメラ４によって取り込まれた２値画データは図２に
示すように、点２ａを中心に半径ｒの円に沿って円弧状
に文字列が記入されている。この点２ａを中心に半径ｒ
の位置Ｓから時計方向に１周を１００分割した各位置に
円形ウィンドウを設定し、順番にウィンドウ内の面積
（画素数）を測定する。その結果、表１に示すように図
２での文字列の中心２ａからＳ位置の円形ウィンドウの
中心へ引いた線と、文字列の中心２ａから順次移動させ
た円形ウィンドウの中心に引いた線との角度とウィンド
ウ内の面積の関係が得られる。

【００１０】

【表１】

【００１１】このデータは面積値測定部９の中に記憶さ
れる。こうして得られたデータから、文字列切り出し部
１０で文字列の端点（始点、終点）の大まかな位置が求
められる。そこで、文字列切り出し部１０で得られた端
点が撮像光学系５を通してＣＣＤカメラ６に写る位置
に、ワーク中心２ａを軸として回転させる回転量をワー
ク駆動司令部１３に送る。ワーク駆動司令部１３は送ら
れた回転量をもとにワーク駆動部１４に指令を送り、文
字切り出し部１０によって算出された角度だけワークを
回転させる。

【００１２】 ワークが回転されると、撮像光学系５を
通してＣＣＤカメラ６には図３に示すような白黒画像が
映し出され、ＣＣＤカメラ６はこの画像を取り込む。カ
メラ６で取り込まれた多値画データは２値化部７によっ
て２値化、デジタル化され、この２値化されたデータは
画素と呼ばれる上記カメラ６で入力された画像を最も細
かく分割した領域ごとに２値データ記憶部８に記憶され
る。ここで図４に示す予め設定された長方形ウィンドウ
Ｒ１内で、画面垂直方向への画素の射影をとる。この射
影量が１ライン当たり３画素以上になる最も左の点を調
べる。ただし、必ずしも３画素以上とする必要はなく、
他の画素数としても良い。

【００１３】 こうして求められたのがＸ１である。こ
の点から左へＸ２（適宜）のＸ座標、右へＸ３（１文字
が終了した位置に適宜の値を足した）のＸ座標を求め、
この点より、“×”印を完全に囲む大きさの長方形ウィ
ンドウＲ１を設定し、この長方形ウィンドウＲ１内の画
素の重心座標（図３に示すＳＰ（Ｘｓ、Ｙｓ））を求め
る。この座標値と画面中央の座標値との関係から、図５
に示す画面中央とワーク中心２ａを結ぶ線とワーク中心
２ａと“×”印の中心ＳＰを結ぶ線が成す角度θｓを求
める。なお、図４に示すように、Ｘ２は文字の左端より
若干左へ離れる値とし、Ｘ３は文字の右端より若干右へ
離れる値とするようにしても良い。

【００１４】 次にもう一方の端点がＣＣＤカメラ２の
視野内に入るように、上記と同様に文字切り出し部から
回転量をワーク駆動司令部１３に送る。ワーク駆動司令
部１３からの出力によりワーク駆動部１４が、上記の端
点がＣＣＤカメラ２の視野に入るようにワーク中心２ａ
を中心にワーク１を回転させ、ここで図４に示す予め設
定された長方形ウィンドウＲ２内で、画面垂直方向への
画素の射影をとる。この射影量が１ライン当たり３画素
以上になる最も右の点を見つける。こうして求められた
のがＸ４である。この点から左へＸ６（適宜）のＸ座
標、右へＸ５（１文字が終了した位置に適宜の値を足し
た）のＸ座標を求め、この点より、“＋”印を完全に囲
む大きさの長方形ウィンドウＲ２を設定し、この長方形
ウィンドウＲ２内の画素の重心座標（図３に示すＥＰ
（Ｘｅ、Ｙｅ））を求める。なお、Ｘ４を設けるに際
し、必ずしも３画素以上にする必要はなく、他の画素数
としても良く、また図４に示すように、Ｘ５は文字の右
端より若干右へ離れる値とし、Ｘ６は文字の左端より若
干左へ離れる値としても良い。

【００１５】 この座標値と画面中央の座標値との関係
から、図５に示す画面中央とワーク中心２ａを結ぶ線に
対してワーク中心２ａと“＋”印の中心を結ぶ線が成す
角度θｅを求める。また、この“×”、“＋”印のサイ
ズより、文字認識に用いるバーウィンドウの長さとウィ
ンドウをかける高さを算出する（図６、７参照）。こう
して得られた文字列先頭マーク“×”、末尾マーク
“＋”、文字列切り出し部１０からワーク駆動司令部１
３へ出力されたワーク１の回転角度、予め知らされてい
た文字数を用いて、文字切り出し部１１においてワーク
中心２ａにおける１文字当たりの回転角度が等間隔値と
して求められる。

【００１６】 １文字当たりの回転角度が求められる
と、文字切り出し部１０において、ＣＣＤカメラ２の視
野内に文字が先頭文字から３文字ずつ写るように、ワー
ク駆動部１４でワーク１を回転させ、ＣＣＤカメラ２よ
り画像を取り込む。こうして取り込まれた２値画像を用
いて、文字認識部１２で文字の認識を行う。なお、ＣＣ
Ｄカメラ２の視野内に３文字が取り込まれていることお
よび１文字当たりの回転角度が分かれば、３文字の各文
字がどの位置に写っているかも分かることとなる。すな
わち、各文字の切り出しが行われたこととなる。

【００１７】次に、文字認識の方法について説明する。
図６に示すように、ドット文字の下方から一定間隔で画
面水平方向にバーウィンドウを設定し、このバーウィン
ドウ上の画素数と、最も左の点、最も右の点の座標を調
べ、文字認識部１２内に記憶する。この画素数の変化量
より、７つのピークを求める。文字が５×７ドットで構
成されていて数字、アルファベットの何れかであるか
ら、縦方向には必ず７つのピークが現れる（先頭記号、
末尾記号に限っては５×５ドットで構成されているた
め、５つのピークとなる）。ピークの間隔は一定である
ため、記入されたドットの位置がズレていても、どこが
ピークであるのかを判定をする事ができる。

【００１８】 ７つのピークが現れない場合にはバーウ
ィンドウの間隔を狭くしたり、バーウィンドウを左右に
傾けて、同様の処理を行う。７つのピークが求められた
ら、このピーク位置のバーウィンドウ上の画素数と、最
も左の点、最も右の点の座標の変化の方向より文字の認
識パターンを作成する。まず７つのピークの最も左の点
の座標値について調べる。最も下のピーク位置の最も左
の点の横方向（Ｘ）の座標値と下から２番目のピーク位
置の最も左の点の横方向（Ｘ）の座標値を比較し、最も
下の点と下から２番目の点のＸ座標が同じである場合、
“０”、下から２番目のピーク位置の最も左の点が最も
下の最も左の点よりも右にある場合には“１”、下から
２番目のピーク位置の最も左の点が最も下の最も左の点
よりも左にある場合には“ｆ（−１：以下ｆとする）”
としてパターンベクトルを作成する。なお、文字認識パ
ターンの作成に当たり、座標値の微分量を利用する方法
を採用しても良い。すなわち、７つのピークが求められ
たら、このピーク位置のバーウィンドウ上の画素数と、
隣合うピーク位置のバーウィンドウ上の左エッジ、右エ
ッジの横方向の座標値（Ｘ座標）の微分量より文字の認
識パターンを作成する。まず各ピーク位置の左エッジの
Ｘ座標の変化に関して符号化を行う。１番下のピークの
左エッジと、下から２番目のピークの左エッジを比較
し、下のＸ座標と上のＸ座標とのズレが一定値以内であ
る場合“０”、下のＸ座標より上のＸ座標が一定値以上
右にある場合“１”、下のＸ座標より上のＸ座標が一定
値以上左にある場合“ｆ”とする。同様に各ピーク位置
の右エッジのＸ座標の変化に関して符号化を行う。こう
して、隣合う７つのピークの左エッジと右エッジの座標
の変化量を符号化し、パターンベクトルを作成するよう
にしても良い。

【００１９】 同様にして、最も右の点についてもパタ
ーンベクトルを作成する。図７において数字“２”の場
合は、左側のパターンベクトルは１１１１ｆ１、右側の
パターンベクトルはｆ１１１０ｆとなる。こうして求め
られたパターンベクトルを予め文字毎に求められたパタ
ーンベクトルと比較して、文字を認識する。文字を裏側
から見た場合には、このパターンベクトルの符号を反転
させることによって同じ処理で文字の認識が可能とな
る。特異な場合であるが“Ｈ”と“Ｍ”と“Ｎ”、
“Ｕ”と“Ｗ”は同じパターンベクトルとなるため、こ
の場合に限っては今求められた、７つのピークの各画素
数を比較することによって認識を行う。この文字認識方
法は、円弧状に印字された文字に限らず、直線状や傾斜
状等種々の印字状態の文字列であっても適用できる。

【００２０】

【変更例】上記文字の切り出しに用いた先頭、末尾文字
は“×”“＋”でなくても、その中心が求められる形状
のものであればよい。また、上記認識に用いた文字は横
５×縦７のドット文字であるが、これ以外のドット数で
構成されていてもよく、認識に用いる文字も、アルファ
ベット、英数字、“×”、“＋”に限らず、これ以外の
文字、記号であってもよい。また、ワークを回転させる
ための手段は、例ではロボットを用いたが、他の回転手
段であってもよい。そして、パターンベクトルの作成方
法は、文字のエッジの変化を文字の下方から符号化して
いるが、上方から行ってもよく、符号化も“０”、
“１”、“−１”に限らずこれ以外でもよい。

【００２１】

【発明の効果】 本発明によれば、文字が印字された被
検査体全体が視野となるカメラ１及び印字された文字の
うち一部の文字の広さ（３文字程度）を視野に持つカメ
ラ２から読み取られた上記文字列の２値化画像を処理し
て記憶する２値データ記憶部と、上記ドット文字の成す
円弧の中心を中心として上記文字列の上にかかるように
円形ウィンドウを円弧状に一定角度ずつ３６０度分設定
しそのウィンドウ内の画素数を数え、ワーク中心２ａと
ウィンドウの中心を結ぶ線とワーク中心２ａから画面水
平方向右側へ引いた線が成す角度と各ウィンドウ内の面
積を記憶する面積値測定部と、文字が印字されたワーク
を回転させる駆動装置と、文字が記入された大まかな位
置を求め切り出し、文字の先頭と、末尾がなす円弧状の
角度から１文字当たりの回転角度を求めて文字を切り出
している。加えて、その切り出された文字に対して横方
向へ設定されたバーウィンドウ上の画素の射影量と最も
左の点、最も右の点を求め、この射影量から７つのピー
クを求め、これよりパターンベクトルを作成し、文字を
認識している。このため、円弧状に印字された文字を確
実に切り出すことができ、印字文字に歪が生じても高い
確率で正確な認識が出来るようになる。また、認識に用
いるパターンベクトルの符号を反転させる事により、裏
文字の認識も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。

【図２】本発明の一実施例の文字印字構成図である。

【図３】本発明の先頭、末尾マーク図である。

【図４】本発明の先頭、末尾位置検出ウィンドウ図であ
る。

【図５】本発明の、先頭角度、末尾角度表示図である。

【図６】本発明の、バーウィンドウによる画素数射影図
である。

【図７】本発明の、文字認識パターン作成図である。

【符号の説明】

１ 文字が印字されたワーク ２ 文字列及び文字 ３ 撮像光学系（ＣＣＤカメラ１用） ４ ＣＣＤカメラ１ ５ 撮像光学系（ＣＣＤカメラ２用） ６ ＣＣＤカメラ２ ７ ２値化部 ８ ２値データ記憶部 ９ 面積値測定部 １０ 文字列切り出し部 １１ 文字切り出し部 １２ 文字認識部 １３ ワーク駆動司令部 １４ ワーク駆動部 ２ａ ワーク中心 ｒ ワーク中心から文字列中心までの距離 Ｓ ワーク中心からモニタ画面水平右側方向へ距離ｒの
位置 ＳＰ 先頭マークの重心 ＥＰ 末尾マークの重心 Ｘ１ 先頭マーク“×”の最も左のエッジ Ｘ２ Ｘ１を基準にウィンドウを設定し直す時のＸ１か
らの左方向への余裕 Ｘ３ Ｘ１を基準にウィンドウを設定し直す時のＸ１か
らの右方向への余裕 Ｘ４ 末尾マーク“＋”の最も右のエッジ Ｘ５ Ｘ４を基準にウィンドウを設定し直す時のＸ４か
らの右方向への余裕 Ｘ６ Ｘ４を基準にウィンドウを設定し直す時のＸ４か
らの左方向への余裕 θｓ ワーク中心２ａと画面中心を結ぶ線と、ワーク中
心２ａと先頭マーク“×”の中心を結ぶ線が成す角度 θｅ ワーク中心２ａと画面中心を結ぶ線と、ワーク中
心２ａと末尾マーク“＋”の中心を結ぶ線が成す角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 博充 長野県上伊那郡南箕輪村8306−1605 (56)参考文献 特開 平２−168365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−211343（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 9/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円弧状に印字されたドット文字の文字列
   をカメラから読み取って文字を切り出す方法であって、 文字が印字された円弧全体が視野となるカメラ１及び印
   字された文字のうち一部の文字の広さを視野に持つカメ
   ラ２から読み取られた上記文字列の２値化画像を処理し
   て記憶する２値データ記憶部と、上記円弧の中心を中心
   として上記文字列の上にかかるように円形ウィンドウを
   円弧上に一定角度ずつ３６０度分設定しそのウィンドウ
   内の画素数を数え角度と面積を記憶する面積値測定部
   と、文字が印字された被検査体を上記円弧の中心を中心
   として回転させる駆動装置とを用い、カメラ１で取り込
   んだ画像から得られ面積値測定部に記憶されたデータか
   ら文字列の大まかな位置を検出し、上記駆動装置を用
   い、カメラ２の視野内に上記文字列の最初の文字、最後
   の文字が写るように回転させ、この文字列の円弧の中心
   と画面中央とを結ぶ線と、上記円弧の中心と最初の文
   字、最後の文字の中心を結ぶ線が成す角度と１文字当た
   りの駆動装置による回転角度を求め、その回転角度を利
   用して各文字が上記カメラ２の視野の規定された位置に
   写るように上記駆動装置を駆動し上記カメラ２の視野内
   の各文字を切り出すことを特徴とする文字の切り出し方
   法。
2. 【請求項２】 円弧状に印字されたドット文字の文字列
   をカメラから読み取って文字を切り出し、切り出された
   文字を認識する方法であって、 文字が印字された被検査体全体が視野となるカメラ１及
   び印字された文字のうち一部の文字の広さを視野に持つ
   カメラ２から読み取られた上記文字列の２値化画像を処
   理して記憶する２値データ記憶部と、上記円弧の中心を
   中心として上記文字列の上にかかるように円形ウィンド
   ウを円弧上に一定角度ずつ３６０度分設定しそのウィン
   ドウ内の画素数を数え角度と面積を記憶する面積値測定
   部と、文字が印字された被検査体を回転させる駆動装置
   とを用い、カメラ１で取り込んだ画像から得られ面積値
   測定部に記憶されたデータから文字列の大まかな位置を
   検出し、上記駆動装置を用い、カメラ２の視野内に上記
   文字列の最初の文字、最後の文字が写るように回転さ
   せ、この文字列の円弧の中心と画面中央とを結ぶ線と、
   上記円弧の中心と最初の文字、最後の文字を結ぶ線が成
   す角度と１文字当たり の駆動装置による回転角度を求
   め、その回転角度を利用して各文字が上記カメラ２の視
   野内に写るように上記駆動装置を駆動し、上記カメラ２
   の視野内の各文字を切り出し、 この切り出された文字の２値画像の横方向の射影量を求
   め、この射影量より７つのピークを求め、隣合うピーク
   位置でのこの各ピーク値の、最も右の点、最も左の点の
   座標値を求め、この座標の変化の方向を符号化し、この
   符号から歪を持つ文字の認識をすることを特徴とする文
   字の認識方法。