JP3081510B2 - 点字認識システム - Google Patents

点字認識システム

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JP3081510B2
JP3081510B2 JP07152853A JP15285395A JP3081510B2 JP 3081510 B2 JP3081510 B2 JP 3081510B2 JP 07152853 A JP07152853 A JP 07152853A JP 15285395 A JP15285395 A JP 15285395A JP 3081510 B2 JP3081510 B2 JP 3081510B2
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尚高 安田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は点字認識システム、点
字パターン画像生成装置、点字画像切り出し装置および
点字/コード変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、一般的に使用されている六点点字
では、図9に示すように、縦3点、横2列の6点を1単
位とし、その凸点の突起の組み合わせで文字が構成され
ている。この単位は、「マス」と呼ばれている。
【0003】各マス内の左列の最上段の凸点はの点、
左列の中段の凸点はの点、左列の最下段の凸点はの
点、右列の最上段の凸点はの点、右列の中段の凸点は
の点、右列の最下段の凸点はの点とそれぞれ呼ばれ
ている。
【0004】同じマス内の左右に隣合う凸点どうしの間
隔W1は、通常、2.0〜2.1mmに設定されてい
る。また、隣合うマス間で、左右に隣合う凸点どうしの
間隔W2は、通常、3.0〜3.1mmに設定されてい
る。
【0005】点字は、横書きであり、左から右方向に読
まれていく。六点点字では、63種類の異なる組み合わ
せを作ることができるが、かな文字、数字、アルファベ
ットのすべての文字を63種類で表現することはできな
い。そこで、数字、アルファベットを表現するときに
は、数字やアルファベットの前に文字体系を識別するた
めの前置符と呼ばれる符号がつけられる。
【0006】なお、印刷物の文字は、点字に対して墨字
と呼ばれる。また、点字に対応するコードとしては、一
般的に北米点字コード(NABCC:North AmericanBr
aille Computer Code )が用いられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】点字は、一般的な文字
と異なり、凸点で表現されている。また、点字は、六つ
の凸点の有無によって表現される。そこで、本出願人
は、一般的な文字認識手法とは異なる認識手法を用いた
点字認識システムを開発した。
【0008】この発明は、点字を自動的に読み取って、
点字に対応するコードまたは墨字を自動的に生成する点
字認識システムを提供することを目的とする。
【0009】また、この発明は、点字文書の凸点のパタ
ーンに対応する画像が得られる点字パターン画像生成装
置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明による点字認識
システムは、点字文書表面に斜め方向から光を照射し、
その反射光を受光することにより、濃淡画像を得る撮像
手段、撮像手段によって得られた濃淡画像に基づいて、
点字文書上の凸点のパターン画像を得るパターン画像生
成手段、凸点のパターン画像から、点字単位ごとに画像
を切り出す点字画像切り出し手段、および切り出された
点字単位の画像ごとに、点字コードを生成する点字/コ
ード変換手段を備えており、パターン画像生成手段は、
撮像手段によって得られた濃淡画像に対してフィルタ処
理を施すことにより、点字文書上の凸点における光が強
く照射される部分と影ができる部分との中間部分を抽出
するフィルタ処理手段、およびフィルタ処理後の画像に
対して2値化処理を行なって、点字文書上の凸点のパタ
ーンに対応した2値化画像を得る2値化処理手段を備え
ていることを特徴とする。
【0011】撮像手段によって得られた濃淡画像の方向
を、点字文書上の凸点における光が強く照射される部分
を上側、影ができる部分を下側と定義すると、上記フィ
ルタ処理手段としては、たとえば、注目画素の濃度値
を、注目画素の真上の画素の濃度値から注目画素の真下
の画素の濃度値を減算した値に変換するものが用いられ
る。
【0012】点字/コード変換手段によって得られた点
字コードを墨字に変換するコード/墨字変換手段を設け
てもよい。
【0013】点字画像切り出し手段としては、たとえ
ば、凸点のパターン画像に対して投影処理を行なう投影
処理手段、投影処理手段による投影処理結果に基づい
て、各点字単位の縦および横の長さに関する情報ならび
に各点字単位の位置に関する情報を抽出する情報抽出手
段、ならびに、得られた情報に基づいて、凸点のパター
ン画像から、点字単位ごとに画像を切り出す手段を備え
ているものが用いられる。
【0014】投影処理手段としては、たとえば、凸点の
パターン画像において、点字を読む方向と同じ方向であ
る第1方向の投影処理を行なう手段、および凸点のパタ
ーン画像において、点字を読む方向と直交する方向の投
影処理を行なう手段を備えているものが用いられる。
【0015】点字/コード変換手段としては、たとえ
ば、切り出された点字単位の画像を、凸点が形成され得
る領域ごとの複数の領域に分割し、各分割領域ごとに、
凸点の有無を判別する判別手段、および各分割領域ごと
の凸点の有無判別結果と、各分割領域ごとに予め定めら
れた重み係数とに基づいて、切り出された点字単位の画
像に対応する点字コードを生成するコード生成手段を備
えているものが用いられる。
【0016】判別手段としては、たとえば、各分割領域
内の有意画素数または各分割領域内に設定された小領域
内の有意画素数に基づいて、各分割領域ごとに、凸点の
有無を判別するものが用いられる。
【0017】この発明による点字パターン画像生成装置
は、点字文書表面に斜め方向から光を照射し、その反射
光を受光することにより、濃淡画像を得る撮像手段、撮
像手段によって得られた濃淡画像に対してフィルタ処理
を施すことにより、点字文書上の凸点における光が強く
照射される部分と影ができる部分との中間部分を抽出す
るフィルタ処理手段、およびフィルタ処理後の画像に対
して2値化処理を行なって、点字文書上の凸点のパター
ンに対応した2値化画像を得る2値化処理手段を備えて
いることを特徴とする。
【0018】撮像手段によって得られた濃淡画像の方向
を、点字文書上の凸点における光が強く照射される部分
を上側、影ができる部分を下側と定義すると、上記フィ
ルタ処理手段としては、たとえば、注目画素の濃度値
を、注目画素の真上の画素の濃度値から注目画素の真下
の画素の濃度値を減算した値に変換するものが用いられ
る。
【0019】
【作用】この発明による点字認識システムでは、点字文
書表面に斜め方向から光を照射し、その反射光を撮像手
段に受光させることにより、濃淡画像が得られる。次
に、得られた濃淡画像に基づいて、点字文書上の凸点の
パターン画像が得られる。次に、凸点のパターン画像か
ら、点字単位ごとに画像が切り出される。そして、切り
出された点字単位の画像ごとに、点字コードが生成され
る。
【0020】この発明による点字パターン画像生成装置
では、点字文書表面に斜め方向から光を照射し、その反
射光を撮像手段に受光させることにより、濃淡画像が得
られる。得られた濃淡画像に対してフィルタ処理が施さ
れることにより、点字文書上の凸点における光が強く照
射される部分と影ができる部分との中間部分が抽出され
る。そして、フィルタ処理後の画像に対して2値化処理
が行なわれ、点字文書上の凸点のパターンに対応した2
値化画像が得られる。
【0021】
【実施例】以下、図1〜図8を参照して、この発明の実
施例について、説明する。
【0022】図1は、点字認識システムの全体的な構成
を示している。
【0023】点字認識システムは、点字読み込み部1
と、点字認識部2とを備えている。点字読み込み部1
は、点字が打たれた原稿(以下、点字文書という)10
に、斜め上方向から、光を照射するための光照射部1
1、ならびに点字文書10からの反射光をミラー12お
よびレンズ13を介して受光するCCDカメラ14を備
えている。
【0024】光照射部11は、蛍光ランプ等の光源2
1、反射板22および輝度むら補正用フィルタ23を備
えている。光源21から輝度むら補正用フィルタ23側
に出射された光および光源21から出射されかつ反射板
22で反射された光は、輝度むら補正用フィルタ23を
通って点字文書10の表面に斜め方向に照射される。
【0025】このように、点字文書10に斜め上方向か
ら光を照射しているのは、点字を構成する凸点の有無
を、凸点によって形成される影によって判別するためで
ある。
【0026】図2は、CCDカメラ14で撮像された凸
点およびその周辺の濃淡画像を示している。
【0027】点字を構成する凸点30は、半球状である
ため、光が入射する側と反対側の部分33に影ができ
る。したがって、凸点の光が入射する側部分31は背景
より濃度の低い白に近い色になり、光が入射する側と反
対側の部分33は濃度の高い黒に近い色となり、その中
間部分32では背景とほぼ同じ濃度の灰色となる。
【0028】次に、点字認識部2の動作について説明す
る。CCDカメラ14から出力されるビデオ信号は、画
像取り込み部41でディジタル信号(画素データ)に変
換された後、画像メモリ42に記憶される。
【0029】この例では、ディジタル信号が、濃淡画像
の濃度値を8ビットで表す信号であるとする。凸点の光
が入射する側部分31は白を表す濃度値”255”に近
い値となり、光が入射する側と反対側の部分33は黒を
表す濃度値”0”に近い値となり、その中間部分32お
よび背景は凸点の光が入射する側部分31の濃度値より
少し小さな値となる。なお、この例では、1つの凸点の
大きさは、3×3画素程度である。
【0030】次に、画像メモリ42に記憶された画素デ
ータに対して、フィルタ処理部43によってフィルタ処
理が施される。
【0031】このフィルタ処理では、図2に示すような
画像に対して、図5に示すような3×3のフィルタを用
いてフィルタ処理が行なわれる。つまり、注目画素を中
心とする3×3のマトリクス内の各画素の濃度データ
を、図6に示すように、A〜Iとすると、注目画素の濃
度データは、次の数式1で示される濃度データeに変換
される。
【0032】
【数1】
【0033】このような濃度変換を全画素に対して行な
うことにより、図3に示すような画像が得られる。すな
わち、図2において凸点の光が入射する側部分31、光
が入射する側と反対側の部分33および背景部分は、黒
に近い値(”0”に近い値)となり、凸点の中間部分3
2はそれより濃度の低い値となる。
【0034】次に、フィルタ処理が行なわれた画素デー
タに対して、2値化処理部44によって2値化処理が施
される。この2値化処理は、凸点の光が入射する側部分
31、光が入射する側と反対側の部分33および背景部
分と、凸点の中間部分32とを、識別するための処理で
あり、しきい値としては、たとえば、”48”が用いら
れる。
【0035】つまり、フィルタ処理後の画素データのう
ち、濃度値が”48”より大きな画像データは、値”
1”のデータに変換され、濃度値が”48”以下の画
像データは、値”0”のデータに変換される。この結
果、図4に示すような画像(凸点のパターン画像)が得
られる。つまり、黒データが、点字文書10に形成され
た凸点に対応する。
【0036】次に、切り出し処理部45によって、2値
化画像から、各マスを切り出すための切り出し処理が行
なわれる。図7は、2値化処理部44によって得られた
2値化画像(凸点のパターン画像)を示しているとす
る。各マスは、図7に示すように、縦3点、横2列の6
点から構成されている。図7においては、黒丸が凸点を
表している。
【0037】切り出し処理部45では、水平方向射影演
算と垂直方向射影演算とが行なわれる。水平方向射影演
算では、水平方向(X方向)に画素値が加算される。つ
まり、2値化画像の各画素値をf(x,y)とすると、
数式2で示されるように、水平方向の1ライン毎に、各
1ラインに含まれる各画素の濃度値の総和H(y)が演
算される。数式2において、Σの横のxは、X方向(水
平方向)にf(x,y)を加算することを意味する添字
である。
【0038】
【数2】
【0039】垂直方向射影演算では、垂直方向(Y方
向)に画素値が加算される。つまり、2値化画像の各画
素値をf(x,y)とすると、数式3で示されるよう
に、垂直方向の1ライン毎に、各1ラインに含まれる各
画素の濃度値の総和V(x)が演算される。数式3にお
いて、Σの横のyは、Y方向(垂直方向)にf(x,
y)を加算することを意味する添字である。
【0040】
【数3】
【0041】水平方向射影演算結果に基づいて、図7に
示すように、水平方向の投影ヒストグラムが得られる。
また、垂直方向射影演算結果に基づいて、図7に示すよ
うに、垂直方向の投影ヒストグラムが得られる。
【0042】そして、これらのヒストグラムに基づい
て、図7および図8に示すように、マスの垂直長さL、
水平長さWおよび各マスの位置を示す基準位置Pが求め
られる。これらの情報は、位置情報格納メモリ46に格
納される。そして、位置情報格納メモリ46に格納され
た情報に基づいて、マスが1つずつ切り出される。
【0043】切り出されたマスに対して、点字/コード
変換処理部47により、点字/コード変換処理が行なわ
れる。図8は、切り出された1つのマスの画像を示して
いる。切り出された1つのマス画像は、各マス内に凸点
が形成され得る6つの領域に対応して、縦3、横2の6
つの領域E1 〜E6 に分割される。また、図8に破線で
示すように、領域E1 〜E6 の中に、それより小さな領
域e1 〜e6 が設定される。この例では、各領域E1
6 の大きさは6×6画素程度であり、各領域e1 〜e
6 の大きさは4×4画素程度である。
【0044】そして、各領域e1 〜e6 毎に、その中に
含まれる値”1”の画素(有意画素)の数に基づいて、
凸点有無識別データAi の値が決定される。ここでi
は、領域e1 〜e6 を示し、e1 〜e6 に対応して1〜
6の値をとる。たとえば、領域e1 〜e6 内に値”1”
の画素の数が所定値、たとえば3以上あるか否かが判別
される。値”1”の画素が3以上あれば、その領域内に
凸点があると判別され、凸点有無識別データAi が”
1”とされる。逆に、値”1”の画素が3より少なけれ
ば、その領域内に凸点がないと判別され、凸点有無識別
データAi が”0”とされる。
【0045】このようにして、1つのマスに対して、e
1 〜e6 に対応する凸点有無識別データA1 〜A6 が決
定されると、次の数式4に基づいて、点字コードCが作
成される。
【0046】
【数4】
【0047】数式4において、Mi は、各領域e1 〜e
6 にそれぞれ対応して定められた重み係数M1 〜M6
あり、各重み係数M1 〜M6 は、次の数式5に示すよう
に設定されている。
【0048】
【数5】
【0049】 これにより、切り出されたマスに対し
て、”0”〜”63”のコードが割り当てられる。そし
て、割り当てられたコードが、NABCC(北米点字コ
ード)に変換された後、コード格納メモリ48に格納さ
れる。このような処理が、全てのマスに対して行なわれ
る。
【0050】次に、コード格納メモリ48に格納された
各コードに対して、点字/墨字変換処理部49による点
字/墨字変換処理が行なわれる。この点字/墨字変換処
理では、予め定められた規則に基づいて、コードが墨字
に変換される。得られた墨字データは、墨字格納メモリ
50に格納される。
【0051】また、得られた墨字は、出力処理部51を
介して、モニタ52に表示される。また、必要に応じ
て、プリンタ53で印字されるとともに音声合成装置5
4によって音声出力される。
【0052】
【発明の効果】この発明による点字認識システムによれ
ば、点字を自動的に読み取って、点字に対応するコード
または墨字を自動的に生成することができる。
【0053】この発明による点字パターン画像生成装置
よれば、点字文書の凸点のパターンに対応する画像を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】点字認識システムの全体的な構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】CCDカメラによって撮像された凸点およびそ
の周辺の画像を示す模式図である。
【図3】フィルタ処理部43によってフィルタ処理が施
された後の画像を示す模式図である。
【図4】2値化処理部44によって得られた2値化画像
を示す模式図である。
【図5】フィルタ処理部43で用いられるフィルタを示
す模式図である。
【図6】注目画素を中心とする3×3マトリクス内の画
素の濃度値を示す模式図である。
【図7】切り出し処理部45による切り出し処理を説明
するための説明図である。
【図8】点字/コード変換処理部による点字/コード変
換処理を説明するための説明図である。
【図9】点字を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 点字読み込み部 2 点字認識部 10 点字文書 11 光照射部 12 ミラー 13 レンズ 14 CCDカメラ 41 画像取り込み部 43 フィルタ処理部 44 2値化処理部 45 切り出し処理部 47 点字/コード変換処理部 49 コード/墨字変換処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−17476(JP,A) 特開 平5−12482(JP,A) 特開 平7−172036(JP,A) 特開 平7−234632(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 9/20 G09B 21/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 点字文書表面に斜め方向から光を照射
    し、その反射光を受光することにより、濃淡画像を得る
    撮像手段、 撮像手段によって得られた濃淡画像に基づいて、点字文
    書上の凸点のパターン画像を得るパターン画像生成手
    段、 凸点のパターン画像から、点字単位ごとに画像を切り出
    す点字画像切り出し手段、および切り出された点字単位
    の画像ごとに、点字コードを生成する点字/コード変換
    手段を備えており、 パターン画像生成手段は、撮像手段によって得られた濃
    淡画像に対してフィルタ処理を施すことにより、点字文
    書上の凸点における光が強く照射される部分と影ができ
    る部分との中間部分を抽出するフィルタ処理手段、およ
    びフィルタ処理後の画像に対して2値化処理を行なっ
    て、点字文書上の凸点のパターンに対応した2値化画像
    を得る2値化処理手段、 を備えている点字認識システム。
  2. 【請求項2】 撮像手段によって得られた濃淡画像の方
    向を、点字文書上の凸点における光が強く照射される部
    分を上側、影ができる部分を下側と定義すると、 上記フィルタ処理手段は、注目画素の濃度値を、注目画
    素の真上の画素の濃度値から注目画素の真下の画素の濃
    度値を減算した値に変換するものである請求項1に記載
    の点字認識システム。
  3. 【請求項3】 点字/コード変換手段によって得られた
    点字コードを墨字に変換するコード/墨字変換手段を備
    えている請求項1および2のいずれかに記載の点字認識
    システム。
  4. 【請求項4】 点字画像切り出し手段は、 凸点のパターン画像に対して投影処理を行なう投影処理
    手段、 投影処理手段による投影処理結果に基づいて、各点字単
    位の縦および横の長さに関する情報ならびに各点字単位
    の位置に関する情報を抽出する情報抽出手段、ならび
    に、 得られた情報に基づいて、凸点のパターン画像から、点
    字単位ごとに画像を切り出す手段、 を備えている請求項1、2および3のいずれかに記載の
    点字認識システム。
  5. 【請求項5】 投影処理手段は、 凸点のパターン画像において、点字を読む方向と同じ方
    向である第1方向の投影処理を行なう手段、および凸点
    のパターン画像において、点字を読む方向と直交する方
    向の投影処理を行なう手段、 を備えている請求項4に記載の点字認識システム。
  6. 【請求項6】 点字/コード変換手段は、 切り出された点字単位の画像を、凸点が形成され得る領
    域ごとの複数の領域に分割し、各分割領域ごとに、凸点
    の有無を判別する判別手段、および各分割領域ごとの凸
    点の有無判別結果と、各分割領域ごとに予め定められた
    重み係数とに基づいて、切り出された点字単位の画像に
    対応する点字コードを生成するコード生成手段、 を備えている請求項1、2、3、4および5のいずれか
    に記載の点字認識システム。
  7. 【請求項7】 判別手段は、各分割領域内の有意画素数
    または各分割領域内に設定された小領域内の有意画素数
    に基づいて、各分割領域ごとに、凸点の有無を判別する
    ものである請求項6に記載の点字認識システム。
  8. 【請求項8】 点字文書表面に斜め方向から光を照射
    し、その反射光を受光することにより、濃淡画像を得る
    撮像手段、 撮像手段によって得られた濃淡画像に対してフィルタ処
    理を施すことにより、点字文書上の凸点における光が強
    く照射される部分と影ができる部分との中間部分を抽出
    するフィルタ処理手段、およびフィルタ処理後の画像に
    対して2値化処理を行なって、点字文書上の凸点のパタ
    ーンに対応した2値化画像を得る2値化処理手段、 を備えている点字パターン画像生成装置。
  9. 【請求項9】 撮像手段によって得られた濃淡画像の方
    向を、点字文書上の凸点における光が強く照射される部
    分を上側、影ができる部分を下側と定義すると、 上記フィルタ処理手段は、注目画素の濃度値を、注目画
    素の真上の画素の濃度値から注目画素の真下の画素の濃
    度値を減算した値に変換するものである請求項に記載
    の点字パターン画像生成装置。
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