JP3115413B2

JP3115413B2 - 光学的文字認識装置

Info

Publication number: JP3115413B2
Application number: JP04160457A
Authority: JP
Inventors: 正博高橋; 努田畑
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 2000-12-04
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JPH05334489A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帳票上の文字を読み取
ってその文字を認識し、一定の処理を行う光学的文字認
識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数の伝票に記載されたデータを集計す
る作業は、手作業による場合非常に煩雑になる。そこ
で、伝票上に記載された文字を光学的に読み取り、その
内容を認識して、集計等の処理を行う光学的文字認識装
置が開発されている。図２に、従来よりよく知られた光
学的文字認識装置の具体的な構成を示すブロック図を図
示した。図の装置は、文字認識部１とＯＣＲ制御部２か
ら構成される。この文字認識部１はＣＰＵ３により制御
され、ＯＣＲ制御部２はＣＰＵ４により制御される構成
となっている。

【０００３】文字認識部１には、ホッパ５、紙送り機構
部６、リジェクトスタッカ７、アクセプトスタッカ８、
光電変換部９、前処理部１０、特徴抽出部１１、認識部
１２及び辞書１３が設けられている。また、ＯＣＲ制御
部２には、モニタディスプレイ１４、修正キーボード１
５、プリンタ１６、磁気テープ１７、通信制御部１８及
びフロッピーディスク装置１９が設けられている。例え
ば、ホッパ５に収容された伝票等の帳票５は、紙送り機
構部６によって、後で詳細を説明する光学系に案内さ
れ、文字の読み取りが行われる。例えば、そこで良好に
文字を認識処理できた帳票はアクセプトスタッカ８に排
出され、認識処理のできなかった帳票はリジェクトスタ
ッカ７に排出される構成となっている。

【０００４】光電変換部９は、光学系で読み取った帳票
上の像を電気信号に変換する。前処理部１０は、この信
号をディジタル処理のために２値化する。特徴抽出部１
１は、２値化処理された画像信号を解析して文字認識に
必要な情報を抽出する。認識部１２は、特徴抽出部１１
の出力を辞書１３に格納された各種の文字の特徴を示す
情報と比較して読み取られた文字を認識する。その認識
結果はＣＰＵ３に通知される。ＣＰＵ３は認識結果をＣ
ＰＵ４に転送する。モニタディスプレイ１４に認識結果
が表示されるとオペレータはその結果を監視し、必要に
応じて修正キーボード１５を用いて内容の修正を行う。
また、必要に応じて認識処理の結果をプリンタ１６や磁
気テープ１７あるいはフロッピーディスク装置１９に出
力する。更に、通信制御部１８を用いて図示しない通信
回線を介して接続されたホストコンピュータ等に文字認
識結果を通知する。

【０００５】上記のような構成の光学的文字認識装置
は、帳票上の文字を読み取るために例えば次のような光
学系を備えている。図３に光学系の断面図を示す。図に
おいて、帳票２１は、認識されるべき文字等を記載した
面を下に向けて、プラテンガラス２２の上に載置され
る。このプラテンガラス２２の下側には、光源２３と、
ミラー２４、２５、２６、２７及びレンズ系２８とイメ
ージラインセンサ２９が設けられている。光源２３によ
って帳票２１の文字を記載した面を照射すると、その反
射光３１はミラー２４、２５、２６、２７に反射されて
レンズ系２８を介してイメージラインセンサ２９に入射
する。イメージラインセンサ２９の出力は先に図２を用
いて説明した前処理部１０に入力し、画像信号に変換さ
れる。なお、このような読み取り動作の際、光源２３は
矢印３２方向に移動して帳票２１の読み取り面を平面走
査する。この時、ミラー２４、２５、２６は光源２３に
追従して矢印３２方向に移動する。

【０００６】図４に図３に示した光学系の斜視図を示
す。この図に示すように、帳票上の反射光３１は図３に
示したプラテンガラス２２を通過した後、ミラー２４、
２５、２６、２７によって次第にそのビーム幅を狭めら
れるようにしてレンズ系２８に入射し、イメージライン
センサ２９に読み取られる構成となっている。図５に上
記のような光学的文字認識装置外観図を示す。図に示す
ように、上記のような光学系その他の機構や回路ブロッ
クは、図に示す装置本体２０に収容され、その一方の側
面に設けられたホッパ５に読み取り処理されるべき伝票
等の帳票が収容され、他方の面に装着されたリジェクト
スタッカ７やアクセプトスタッカ８に読み取り処理済み
の帳票が排出される構成となっている。

【０００７】なお、帳票が一定の大きさの規格化された
構成のものの場合、図２に示した紙送り機構部６として
は、積み上げられた帳票を１枚ずつ自動的に吸入し光学
系に搬送するファクシミリ装置のような構成のものが採
用される。しかしながら、多種類の帳票が混在するよう
な場合、オペレータの手作業となるため、操作が簡易に
なるように、図３や図４に示したような帳票を伏せて読
み取る構成のものが採用される。また、証明書類等はオ
ペレータの目に触れずに内容を読み取る構成が好まし
く、帳票を伏せたまま読み取り処理を行う上記のような
構成の装置が好ましい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に帳票
には、枠や注意書き等の、読み取るべき文字以外の図形
や文字が記載されている。文字認識を行う場合、読み取
るべき文字以外にこれらの余分な図形や文字が同時に読
み取られると、これが雑音となり、認識結果に誤りを生
じる場合がある。従って、従来この種の文字読み取り等
に使用される伝票等には、読み取り対象とならない枠や
文字に、ドロップアウトカラーを用いるようにしてい
た。具体的には赤色の枠や文字を採用し、読み取られる
べき文字は黒や青のボールペンや鉛筆等で書き込まれ
る。

【０００９】図６に、従来光源として用いられていた蛍
光灯の放射強度特性を示す。このグラフは、横軸に波長
を単位ナノメータ［nm］で表し、縦軸に光源相対放射強
度を単位［％］で表したものである。図のように、蛍光
灯は波長６００nm付近をピークとする波長４００〜７０
０nm程度の範囲の光を放射する。一方、このような光を
照射される帳票上の文字等は、その色によって次のよう
な反射率を示す。

【００１０】図７に帳票上の文字の反射強度特性を示
す。図の横軸は図６と同様に光波長をナノメータで表
し、縦軸は相対反射率を表したものである。この相対反
射率が１．０というのは、照射された光を全部反射する
状態を示し、相対反射率が０というのは、照射された光
を全部吸収する状態を示す。この図に示すように、一点
鎖線で示す黒のボールペンインキは、６５０nm以下の波
長の光をよく吸収する特性となっている。また、短点破
線で示した青のボールペンインキは、５００〜７００nm
付近の波長の光をよく吸収する性質がある。これに対
し、オレンジ色のドロップアウトカラーは図の長点破線
で示すように、５５０nm以上の波長の光を非常によく反
射する。従って、白色の上に描かれたドロップアウトカ
ラーの線は白色部分の反射光と区別できず、文字等とし
て認識されない。

【００１１】なお、図の特性からわかるように、５５０
nm以下の波長の光はドロップアウトカラーもよく吸収す
るため、図の実線に示すような特性のバンドパスフィル
ターを用いて、反射光のうち雑音の増加する部分を除去
するような構成も考えられている。しかしながら、先に
図６に示したような従来一般にこの種の装置の光源とし
て使用される蛍光灯は、波長７００nmを最大とする、主
として紫外領域の光を発生する特性を持つ。従って、図
７に示す実線のようなバンドパスフィルターを用いた場
合、光源の相当部分の発光エネルギーが無駄になり、イ
メージセンサの受光エネルギーも小さくなって、信号対
雑音比が低下するという問題があった。

【００１２】図８に標準比視感度特性のグラフを示す。
このグラフは横軸に波長、縦軸に人間が肉眼で感じる光
の感度を示した。１は最も認識し易い色であり、０は肉
眼で認識できない色を示している。図に示すように、人
間の目は４００nm〜７００nm程度までの波長の光を認識
し、５５０nm付近の色が最も認識し易い。即ち、図７に
示すような範囲の波長の光を光源として用いた場合、そ
の光は人間の目で認識し易く、図３で示したように帳票
２１をプラテンガラス２２の上に伏せて置き、光源２３
を点灯して平面走査させると、帳票２１の周りから漏れ
た光が人間の目に入り、不快感を与えるという不都合が
ある。これを防止するには、一般によく知られた複写機
のように帳票の上にカバーを設ければよい。しかしなが
ら、この種の文字認識装置では、オペレータが帳票２１
をプラテンガラス２２上に置き、読み取りを終えると直
ちに次の帳票を置くといった操作が繰り返されることか
ら、カバーを開け締めすると操作が非常に煩雑になり、
作業性を悪化させてしまう。さらに、カバーなしに上記
のような帳票の読み取り処理を実行させると、プラテン
ガラス２２上の帳票２１の周辺から室内の照明灯の光等
が入り込み、反射光の品質を落とすおそれもある。

【００１３】上記のような問題は、この種の文字読み取
りのために特別に設計された専用の伝票を使用し、文字
の色やドロップアウトカラー等を厳密に選定すれば、実
用面で大きな問題は生じない。ところが、例えば証明書
類のように、いわゆる偽造防止のために用紙自体が特別
の色に着色されていたり、特殊な地模様が描かれたもの
については極めてその文字認識率が低下するという問題
があった。特に、読み取られるべき文字を記載した領域
に、多色刷りで地模様が印刷されているようなものの場
合、緑系統の色については、オレンジ系統の色に比べて
光の反射率が低いため、雑音となってしまうという問題
もあった。本発明は以上の点に着目してなされたもの
で、証明書類のように帳票上の背景が白紙でない領域に
読み取りを行うべき文字が記載されたものについて、正
確に自動的に文字を認識でき、また、オペレータに不快
感を与えず、室内の照明器具等による影響も少ない光学
的文字認識装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、少
なくとも赤外光を含む光を発して帳票を照射する光源
と、帳票の文字読み取り面に接するように帳票を支持
し、可視光を遮断して赤外光を透過させるプラテンガラ
スと、プラテンガラスを介して文字読み取り面を照射さ
れた帳票上の、文字の記載された領域で反射された赤外
光を、再びプラテンガラスを介して受光して文字を認識
処理する認識処理部とを備えたことを特徴とする。

【００１５】第１発明において、帳票は非白色を背景と
して認識すべき文字が記載されていることを特徴とす
る。

【００１６】本発明の第２発明は、可視光を含まない赤
外光を発して帳票を照射する光源と、帳票の文字読み取
り面に接するように帳票を支持し、可視光を遮断して赤
外光を透過させるプラテンガラスと、プラテンガラスを
介して文字読み取り面に照射された帳票上の、文字の記
載された領域で反射された赤外光を、再びプラテンガラ
スを介して受光して文字を認識処理する認識処理部とを
備えたことを特徴とする。

【００１７】第２発明において、帳票は非白色を背景と
して認識すべき文字が記載されていることを特徴とす
る。

【００１８】

【作用】この装置は、例えば帳票上の背景が白色でない
領域に読み取るべき文字が記載されたものについて、そ
の文字認識を行う。帳票には例えば「山」という文字が
記載されており、その背景にはこの文字とは異なる色の
ドロップカラーによる模様が描かれているものとする。
このとき、赤外光を透過させるプラテンガラスを介して
帳票に赤外光を照射し、その反射光をプラテンガラスを
介してイメージラインセンサで受ける。黒インク等で印
刷された文字は赤外光をよく吸収する。その他の色は赤
外光に対する反射率が極めて高い。従って、認識処理部
は雑音の少ない読み取り信号に基づき正確に文字を認識
できる。

【００１９】プラテンガラスを赤外フィルターで構成す
れば、よりその効果が高く、外から不要な光が光学系に
入射しない。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は本発明の光学的文字認識装置実施例を示
す主要部断面図である。図において、帳票３５はプラテ
ンガラス３６の上にその読み取り面を下にしてプラテン
ガラス３６に接するように伏せて載置される構成となっ
ている。帳票３５の読み取り面には、図に示すように認
識されるべき文字３５Ａが記載されている。この「山」
という字は、例えば黒のインクを用いて印刷されている
ものとする。一方、帳票３５自体には、全体に赤や青の
波線等による背景３５Ｂが描かれているものとする。

【００２１】プラテンガラス３６の下側には、光源３７
が配置されている。本発明の装置において、この光源３
７には、赤外光３８を発生するものを使用する。これに
は、例えば近赤外光を発生するレーザーダイオードが採
用される。図のように帳票３５を幅広く照射してその文
字を読み取る場合、赤外発光レーザーダイオードを直線
状に多数並べたダイオードアレイが採用される。また、
照射エネルギーを増強するために、この実施例では図に
示すように２本のダイオードアレイから光源３７を構成
した。

【００２２】また、図の光学系は帳票３５で反射した赤
外光３８を３つのミラー３９、４０、４１で反射し、レ
ンズ系４２を介してイメージラインセンサ４３に入射さ
せる構成となっている。この場合の光ビームの取り込み
方は、既に図４で説明した構成の従来の装置とほぼ同様
である。イメージラインセンサ４３等を含む認識処理部
３０には、イメージラインセンサ４３の出力を受け入れ
る前処理部１０と特徴抽出部１１と認識部１２が設けら
れている。これらの回路ブロックは、既に図２を用いて
説明した従来の光学的文字認識装置と同一のものであ
る。即ち、認識処理部３０は、イメージラインセンサ４
３で読み取られた画像を電気信号に変換し、２値化して
その画像信号の特徴を抽出し、文字の認識を行う回路か
ら構成される。

【００２３】図９に本発明の装置の具体的構成を示す斜
視図を図示した。図のように、帳票３５を載置したプラ
テンガラス３６の下側には、図１に示したミラー３９〜
４１やレンズ系４２等の光学系が配置され、帳票３５に
は２本のダイオードアレイから成る光源３７により赤外
光が照射される。上記光学系はキャリッジ５０に搭載さ
れ、このキャリッジ５０は２本のレール５１Ａ、５１Ｂ
に沿って矢印５２方向に自由にスライドするように支持
されている。キャリッジ５０はギヤ等から構成された駆
動機構５３によって、レール５１Ａ、５１Ｂ上をスライ
ドし、帳票３５の読み取り面を平面走査する構成とされ
ている。

【００２４】なお、図に示すように、プラテンガラス３
６の一辺には、オートスタートセンサ５４が取り付けら
れている。このオートスタートセンサ５４は、帳票３５
の挿入を光学的に検出し、その検出信号を駆動機構５３
に伝える構成となっている。即ち、オペレータが帳票３
５をオートスタートセンサ５４の部分に挿入すると、そ
の検出信号が駆動機構５３に向け出力され、駆動機構５
３はその信号の入力をきっかけとして、帳票３５の平面
走査を開始する。光源３７はこの時点で点灯するよう制
御される。

【００２５】図１０に本発明の装置の光源の放射強度特
性を示す。図のグラフは、横軸に波長、縦軸に光源の相
対放射強度を示したものである。図に示すように、従来
この種の装置に使用されていた蛍光灯は、破線に示すよ
うな７００nm以下の波長を出力する。しかしながら、上
記実施例の本発明の装置に使用される光源は、可視光を
含まない主として近赤外領域の光を発し、例えば波長８
００〜１０００nmの範囲で９００nm付近の波長の光をピ
ークとするものを使用する。一方、この実施例では、図
１に示す帳票３５を載置するプラテンガラス３６を、可
視光を遮断して赤外光を透過させる性質のものにする。
このようなガラスは、従来赤外線を利用する分野におい
て、光学ガラスとして広く市販されているものを使用す
る。例えば、その特性は図１１に示すようなものとな
る。

【００２６】即ち、図１１は本発明の装置の実施例のプ
ラテンガラスの特性を示す。このグラフは横軸に波長、
縦軸に透過率をとったものである。即ち、図のようにプ
ラテンガラスには、例えば７５０nm以上の波長の光のみ
を透過させるものを使用する。図１０に示すような特性
の光源を使用し、図１１に示すようなプラテンガラスを
用いた場合に、図１に示す装置の認識処理部３０には、
図１２に示すような波長分布の反射光が入力する。

【００２７】ここで、図１の光源３７により帳票３５が
照射されると、光源３７の発する赤外光が光学系により
反射され、イメージラインセンサ４３に入力する。一
方、プラテンガラス３６の上面をカバー等で覆わない場
合、プラテンガラス３６の上方から室内照明等の光が入
射する。しかしながら、プラテンガラス３６を赤外光の
みを透過させる図１１に示すような特性のものにした場
合、可視領域の光は遮断され、光学系には入力しない。
従って、認識処理部３０には図１２に示したような分布
の反射光が入力する。

【００２８】図１３に帳票上に印刷された文字等の色に
応じた分光反射率特性を示した。図に示すように、波長
が７００nm以下の可視領域では、青や緑色は比較的光反
射率が低く、白色の反射率よりも黒色の反射率に近い。
従って、反射率５０％程度のレベルを閾値にとって、文
字認識のための２値化処理を行うと、青色や緑色の背景
が雑音として混入する。しかしながら、図に示すよう
に、波長７５０nm以上の近赤外領域においては、青色や
赤色はほとんど白色と同程度の高い反射率を持つ。ま
た、波長が９００nm付近では緑色も十分白色と同程度の
光反射率を持つ。従って、図１０に示したような赤外光
を読取りに利用すれば、帳票上に描かれた黒色以外の色
の図形や文字をほとんどドロップアウトカラーとして処
理できる。このため、複雑な文字や図形を背景とする証
明書類に記載された文字をこれらの背景と区別して正確
に読み取ることが可能になる。しかも、このような構成
にすれば、光源の放射エネルギーのほとんど全てを文字
の読み取りに有効に利用することができるため、効率が
よく、しかも信号対雑音比の優れた画像信号を得ること
ができる。また、このような光源３７の光は肉眼では見
えないため、オペレータが装置にカバーを被せることな
く図１に示すように帳票３５をプラテンガラス３６の上
に載せ、読み取り処理を進めても、不快感を受けること
はない。

【００２９】本発明の実施の態様は、実際には次のよう
な組合せが考えられる。まず、上記光源に可視光を含ま
ない赤外光を発して帳票を照射するものを用い、プラテ
ンガラス３６には通常のガラスを用いてもよい。この場
合には、帳票３５をプラテンガラス３６の上に載せた
後、その上にカバーを被せ、室内照明等の影響を防ぐよ
うに取り扱うことが好ましい。次に、光源３７に、少な
くとも図１０に示す程度の赤外光を含むものを使用す
る。即ち、可視光を含む光源であってもよいが、少なく
とも本発明の効果を得る程度の赤外光も同時に発するハ
ロゲンランプ等の光源を使用する。この場合には、プラ
テンガラス３６を先に説明したような可視光を遮断して
赤外光を透過させる材料にする。このようにすれば、光
源から発射された光はプラテンガラス３６を通過して帳
票３５に達し、帳票３５の表面で反射して光学系に入射
する。この時、プラテンガラス３６の作用によって、赤
外光のみが光学系に入射することになる。従って、上記
と同様の効果が得られる。この実施例では上記カバーは
不要になる。

【００３０】また、少なくとも赤外光を含む光を発して
帳票を照射する光源を用い、上記のようなプラテンガラ
スと同様の光学的特性を有する光学フィルタを光学系の
任意の箇所に配置する。即ち、例えばレンズ４２の前後
にそのような光学フィルタを配置して、可視光を遮断し
て赤外光のみを透過させる。このようにすれば、光源３
７が可視光を含めて照射するものであっても、また、プ
ラテンガラス３６から室内照明等の光が機械の内部に入
射しても、イメージラインセンサ４３には赤外光のみが
入射する。従って、上記と同様の高い認識率を得ること
ができる。なお、この場合には可視光がプラテンガラス
３６を通じて外部に漏れるため、オペレータに不快感を
及ぼすおそれがあり、カバーを被せることが好ましい。
この外に、上記のように光学系のいずれかの場所に光学
フィルタを配置すると共に、可視光を含まない赤外光を
発して帳票を照射する光源を使用する。これによって、
図１を用いて説明した場合とほぼ同様の、高い文字認識
率と操作性を得ることができる。

【００３１】本発明は以上の実施例に限定されない。光
源の構成や光学系の構成、あるいは認識処理部の回路構
成等は、従来の文字認識処理に広く採用されている各種
の構成に自由に置き換えて差し支えない。また、帳票上
の文字の背景として模様がある例を示したが、白色でな
い青やオレンジ等の無模様の背景でも同様の効果があ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した本発明の光学的文字認識装
置は、帳票上の文字読み取りに際し、赤外光を発して帳
票を照射する光源を用いたので、帳票上の背景が白色で
ない領域に記載された文字についても、背景に記載され
た他の色の図形や文字と区別して、正確に読み取り認識
を行うことができる。また、プラテンガラスに可視光を
遮断して赤外光を透過させるので、赤外光のみを認識処
理部に送り込むことができる。一方、室内照明等による
光をプラテンガラスの部分で遮断し、可視光の認識処理
部への入射を阻止することによって、信号の品位を高め
ることができる。また、この場合に光源を可視光を含む
赤外光を発するものにしたとしても、オペレータの目に
その光が入射せず、不快感を与えることが無い。また、
光源の放射エネルギーを有効に信号出力として使えるた
め、効率がよく、信号対雑音比も優れている。また、プ
ラテンガラスにより可視光を遮断して赤外光を透過させ
るので、装置の部品点数は従来と変わることなく、部品
管理が従来より複雑にならない。しかも、最小限の部品
でフィルタ効果を示すため、光源のエネルギーを有効に
使用できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的文字認識装置実施例を示す主要
部断面図である。

【図２】一般の光学的文字認識装置を示すブロック図で
ある。

【図３】従来装置の光学系の断面図である。

【図４】従来の装置の光学系の斜視図である。

【図５】一般の光学的文字認識装置の一例を示す外観図
である。

【図６】従来の光源の放射強度特性を示すグラフであ
る。

【図７】帳票上の文字の反射強度特性を示すグラフであ
る。

【図８】標準比視感度特性を示すグラフである。

【図９】本発明の装置の具体的構成を示す斜視図であ
る。

【図１０】本発明の装置の光源の放射強度特性を示すグ
ラフである。

【図１１】本発明の装置のプラテンガラスの特性を示す
グラフである。

【図１２】本発明の装置の反射光の特性を示すグラフで
ある。

【図１３】色の分光反射率特性を示すグラフである。

【符号の説明】

３０認識処理部３５帳票３５Ａ文字３５Ｂ背景３６プラテンガラス３７光源３８赤外光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 9/20 G06T 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも赤外光を含む光を発して帳票
を照射する光源と、前記帳票の文字読み取り面に接するように前記帳票を支
持し、可視光を遮断して赤外光を透過させるプラテンガ
ラスと、前記プラテンガラスを介して前記文字読み取り面を照射
された前記帳票上の、前記文字の記載された領域で反射
された前記赤外光を、再び前記プラテンガラスを介して
受光して文字を認識処理する認識処理部とを備えたこと
を特徴とする光学的文字認識装置。
【請求項２】請求項１記載の光学的文字認識装置にお
いて、前記帳票は非白色を背景として認識すべき文字が記載さ
れていることを特徴とする光学的文字認識装置。
【請求項３】可視光を含まない赤外光を発して帳票を
照射する光源と、前記帳票の文字読み取り面に接するように前記帳票を支
持し、可視光を遮断して赤外光を透過させるプラテンガ
ラスと、前記プラテンガラスを介して前記文字読み取り面に照射
された前記帳票上の、前記文字の記載された領域で反射
された前記赤外光を、再び前記プラテンガラスを介して
受光して文字を認識処理する認識処理部とを備えたこと
を特徴とする光学的文字認識装置。
【請求項４】請求項３記載の光学的文字認識装置にお
いて、前記帳票は非白色を背景として認識すべき文字が記載さ
れていることを特徴とする光学的文字認識装置。