JP3422896B2 - 画像認識方法及びその装置 - Google Patents

画像認識方法及びその装置

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JP3422896B2 JP11614396A JP11614396A JP3422896B2 JP 3422896 B2 JP3422896 B2 JP 3422896B2 JP 11614396 A JP11614396 A JP 11614396A JP 11614396 A JP11614396 A JP 11614396A JP 3422896 B2 JP3422896 B2 JP 3422896B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,文字やマーク,図
形等の画像を認識する画像認識方法及びその装置に関す
るもので,特に一部が薄くなっているような部分的に輪
郭の明確でない画像を明確に認識することのできる画像
認識方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】撮像された画像から,その画像に含まれ
る文字,マーク或いは図形等の画像を認識する場合に
は,通常CCDカメラ等の撮像手段から取り込んだ濃淡
画像を,あるしきい値で2値化処理することにより,認
識対象画像をその背景から分離した2値画像を得た上
で,その2値化画像に対してテンプレートマッチングや
ニューラルネットワークによる認識を行うのが一般的で
ある。この場合,認識しようとする画像と背景の濃度レ
ベルやコントラストによって認識画像と背景とを分離す
るためのしきい値を変動させる必要がある。そこで従
来,入力画像に応じて個別にしきい値を計算する手法が
開発されている。例えば,モード法,P−タイル法,判
別しきい値法等がその例であり,例えば,「画像処理ハ
ンドブック」尾上他編p278〜279等により紹介さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の内,P−タイル
法は,画像中の文字と背景との面積比が略一定である時
に有効な方法であり,例えば図5に示すように飛沫の付
着等により文字の外接矩形を厳密に設定できないために
文字周辺の領域を含んで文字の切り出し領域を設定する
必要がある場合には,文字と背景の面積比を一定にでき
ないために,P−タイル法を用いることができない。ま
た,認識しようとする文字毎に面積が大きく異なってい
る場合にもP−タイル法は適用できない。また,モード
法並びに判別しきい値法は、画像データの濃度ヒストグ
ラムからそれぞれの計算式によりしきい値を計算する。
この場合,図6に示すように濃度ヒストグラムの文字の
部分と背景の部分の双方にピークができるか,或いは1
つの谷で双方が綺麗に分離できる場合には,両者を明確
に区別できるしきい値を設定することができる。しかし
ながら,図7に示すような文字の一部が薄くなっている
画像データの場合には,濃度ヒストグラムは図8のよう
に明確な谷山が存在しないものとなり,1つのしきい値
で文字と背景を明確に分離することが困難となる。特に
文字の薄い部分の濃度レベルが文字の濃い部分よりも背
景の部分の濃度レベルに近い場合には,上記モード法や
判別しきい値法では,文字の濃い部分と薄い部分との中
間の濃度レベルにしきい値を設定してしまい,文字の一
部が背景と共に分離されて文字認識が出来なくなる欠点
がある。
【0004】このような問題を解決するために開発され
たものとして,特開平7−239911号公報に開示さ
れた2値化処理方法が知られている。しかしこれは,予
めしきい値が採れる範囲を限定しておき,その範囲内で
クラス間分散を最大にする濃度レベルをしきい値とする
ものであり,しきい値が採れる範囲を背景と文字との面
積比から設定しているため,P−タイル法と同様の問題
が残る。また,別の方法として,特開平4−26898
8号公報に開示の文字認識装置が知られている。これ
は,文字領域を複数の領域に分割し,各領域毎に最適な
しきい値を求めるものである。しかし,この方法におい
ても,しきい値の算出については,P−タイル法を用い
ているため,P−タイル法が持つ問題点は解決されてい
ない。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に方法面における本発明は、撮像手段により得られた第
1の濃淡画像を所定の第1のしきい値で2値化すると共
に該2値化画像について画像認識を行う第1の画像認識
工程と,上記第1の画像認識工程で認識された画像の信
頼性を判断する信頼性判断工程と,上記信頼性判断工程
で得られた信頼性が所定程度より低い場合に,上記第1
の濃淡画像の第1の濃度ヒストグラムから上記第1のし
きい値以上若しくは以下の濃度レベルを持つ画素成分を
除去した第2の濃度ヒストグラムを生成する第2ヒスト
グラム生成工程と,上記第2ヒストグラム生成工程によ
り得られた第2の濃度ヒストグラムをもとに第2のしき
い値を算出する第2しきい値演算工程と,上記第2しき
い値演算工程で得られた第2のしきい値を用いて上記第
1の濃淡画像を2値化すると共に該2値化画像について
画像認識を行う第2の画像認識工程とを具備して構成さ
れる画像認識方法である。
【0006】また装置面における本発明は,撮像手段に
より得られた第1の濃淡画像を所定の第1のしきい値で
2値化する第1の2値化手段と,上記第1の2値化手段
による2値化画像について画像認識を行う第1の画像認
識手段と,上記第1の画像認識手段で認識された画像の
信頼性を判断する信頼性判断手段と,上記信頼性判断手
段で得られた信頼性が所定程度より低い場合に,上記第
1の濃淡画像の第1の濃度ヒストグラムから上記第1の
しきい値以上若しくは以下の濃度レベルを持つ画素成分
を除去した第2の濃度ヒストグラムを生成する第2ヒス
トグラム生成手段と,上記第2ヒストグラム生成手段に
より得られた第2の濃度ヒストグラムをもとに第2のし
きい値を算出する第2しきい値演算手段と,上記第2し
きい値演算手段で得られた第2のしきい値を用いて上記
第1の濃淡画像を2値化する第2の2値化手段と,上記
第2の2値化手段による2値化画像について画像認識を
行う第2の画像認識手段とを具備して構成される画像認
識装置である。上記画像認識手段をパターンマッチング
若しくはニューラルネットワークを用いた画像認識手段
により構成することができる。また,上記第1のしきい
値及び/または第2のしきい値を,判別しきい値法若し
くはモード法により演算してもよい。
【0007】
【作用】画像の一例として,例えば文字の一部が薄い画
像(第1の濃淡画像)を2値化した結果,文字の濃い部
分のみが抽出される場合がある。この場合,認識された
画像の信頼性は低くなる。そこで,上記のように認識画
像の信頼性が低い場合には,その濃淡画像の濃度ヒスト
グラム(第1の濃度ヒストグラム)から上記最初の2値
化に用いたしきい値(第1のしきい値)以上若しくは以
下の濃度レベルを持つ画素成分を除去した第2の濃度ヒ
ストグラムが生成される。次に上記第2の濃度ヒストグ
ラムをもとに第2のしきい値を算出し,上記第2しきい
値を用いて上記第1の濃淡画像を2値化する。これによ
り,文字の薄くなった部分を文字の一部として認識でき
るケースが増大することになる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下,添付図面を参照しつつ,本
発明を具体化した実施の形態及び実施例について説明
し,本発明の理解に供する。ここに,図1は本発明の一
実施形態に係る文字認識装置の機能を単位機能毎にブロ
ック化した機能ブロック図,図2は上記文字認識装置に
於ける処理手順を説明するためのフローチャート,図3
は上記処理手順で抽出される文字(1)を概念的に示し
た図,図4は,文字認識に用いる濃度ヒストグラムを示
すグラフである。
【0009】図1は,本発明の一実施形態に係る文字認
識装置を模式的に示す。先ず図1を用いて,この実施形
態の概要を説明する。鋼片の切断面11に形成された文
字列12を含む濃淡画像がCCDカメラ13により撮像
される。CCDカメラ13による撮像画像データは,文
字認識装置14に入力される。文字認識装置14内で
は,文字切り出し部21が,上記CCDカメラ13から
の濃淡画像から,上記文字列12を含む矩形部を切り出
す。続いて,2値化処理部22が,上記濃淡画像に於け
るヒストグラムから適当なしきい値を設定し,該しきい
値を用いて2値化を行う。文字認識部23は,上記2値
化画像を所定の文字例と較べて文字認識を行う。この
時,認識された文字の信頼性が評価部24において演算
される。ここで,得られた信頼性が所定程度より低い場
合には,先のしきい値よりも小さいまたは大きい(文字
として認識された部分の濃度データを含む)濃度データ
の部分を上記濃度ヒストグラムから除去した新たな濃度
ヒストグラムをヒストグラム作成部25において作成
し,ここで得られたヒストグラムから新たなしきい値を
しきい値算出部26において演算する。最終的には,上
記新たなしきい値を用いて文字認識を行う。
【0010】このように,この実施形態における文字認
識装置では,先ず文字の一部として明確に把握できる濃
度データを除外した残りの濃度データのヒストグラムか
ら,次の文字認識に用いるしきい値を演算しなおすの
で,文字の一部に生じた薄い部分を文字の一部として取
り込む機会が増大するので,画像認識の成功率が向上す
る。続いて図2のフローチャートを用いて,上記画像認
識装置における文字認識手順を詳しく説明する。CCD
カメラ13から取り込まれ,文字切り出し部21で切り
出された(S1)矩形状の濃淡画像の一例が,図3
(a)に示されている。この例では,文字の部分が明る
い状態となり,文字の一部に薄い(背景よりは明るい)
部分が存在する場合を考える。2値化処理部22では,
上記濃淡画像(第1の濃淡画像)の濃度ヒストグラムを
採取する。図4(a)がその時の濃度ヒストグラム(第
1の濃度ヒストグラム)を表す。図に示すように,文字
の濃い(明るい)部分と背景に対応する暗い部分との間
に文字中の薄い部分に対応する部分が存在する。2値化
処理部22では,上記濃度ヒストグラムに従って,モー
ド法または判別しきい値法に基づいて第1のしきい値を
決定する。この場合,明確に文字領域と考えられる部分
を分離するための第1のしきい値(図4(b)参照)が
決定され,上記第1のしきい値により上記濃淡画像を2
値化すると,図3(b)に示すような,文字の薄い部分
を含まない2値化画像が得られる(S2)。なお,第1
のしきい値は,モード法または判別しきい値に限定され
るものでなく,例えば固定値であってもかまわない。
【0011】文字認識部23は,上記2値化画像と所定
の文字群との照合により,上記2値化画像を認識する
(S3)。文字認識の手法としては,パターンマッチン
グやニューラルネットを用いる手法が考えられるが,そ
れ以外の手法を採用することも可能である。認識された
文字と上記2値化画像との比較により認識された文字の
信頼性が,評価部24において判断される(S4)。こ
こで認識結果の信頼性が所定程度以下である場合(信頼
性なし)には,ヒストグラム作成部25において,上記
第1のしきい値よりも小さいまたは大きい(文字として
認識された部分の濃度データを含む)濃度データの部分
を上記濃度ヒストグラムから除去した第2の濃度ヒスト
グラムを作成する(S5)。図(b)は,このような
第2の濃度ヒストグラムの一例を示すものである。しき
い値算出部26は,上記第2の濃度ヒストグラムから新
たなしきい値(第2のしきい値)を演算する(S6)
次に文字認識装置は,上記新たなしきい値を第1の濃淡
画像に適用して2値化画像を作成(S7)すると共に,
この2値化画像について文字認識を行う(S8)。続い
て,認識された文字についての信頼性が判断され(S
9),信頼性があると判断された場合には,認識結果を
出力する(S10)。また信頼性がないと判断された場
合には,認識不可の表示を出力する(S11)。認識不
可の場合,再度S5の処理に戻って,上記第2のしきい
値よりも小さいかまたは大きい濃度データを除外した濃
度ヒストグラムを作成し,それに基づいて第3のしきい
値を作成し,2値化処理を行うと共に文字認識を行うよ
うにしてもよい。
【0012】
【発明の効果】本発明に係る画像認識方法及び装置は,
上記したように構成されているので,先ず認識画像の一
部として明確に把握できる濃度データを除外した残りの
濃度データのヒストグラムから,次の画像認識に用いる
しきい値を演算しなおすので,認識対象画像の一部に生
じた薄い部分を認識対象画像の一部として取り込む機会
が増大するので,画像認識の成功率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る文字認識装置の機
能を単位機能毎にブロック化した機能ブロック図。
【図2】 上記文字認識装置に於ける処理手順を説明す
るためのフローチャート。
【図3】 上記処理手順で抽出される文字(1)を概念
的に示したもので,プリントアウトされた画像を示す
図。
【図4】 文字認識に用いる濃度ヒストグラムを示すグ
ラフ。
【図5】 文字切り出し領域の一例を示すもので,プリ
ントアウトされた画像を示す図。
【図6】 文字部分と背景部分との境界が明確に分かれ
る場合の濃度ヒストグラムを示すグラフ。
【図7】 文字の一部に薄い部分を含む文字切り出し領
域の一例を示すもので,プリントアウトされた画像を示
す図。
【図8】 文字の一部に薄い部分を含む場合の濃度ヒス
トグラムを示す図。
【符号の説明】
11…鋼片の切断面 12…文字列 13…CCDカメラ 14…文字認識装置 21…文字切り出し部 22…2値化処理部 23…文字認識部 24…評価部 25…ヒストグラム作成部 26…しきい値算出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−46579(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 9/00 - 9/76

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像手段により得られた第1の濃淡画像
    を所定の第1のしきい値で2値化すると共に該2値化画
    像について画像認識を行う第1の画像認識工程と,上記
    第1の画像認識工程で認識された画像の信頼性を判断す
    る信頼性判断工程と,上記信頼性判断工程で得られた信
    頼性が所定程度より低い場合に,上記第1の濃淡画像の
    第1の濃度ヒストグラムから上記第1のしきい値以上若
    しくは以下の濃度レベルを持つ画素成分を除去した第2
    の濃度ヒストグラムを生成する第2ヒストグラム生成工
    程と,上記第2ヒストグラム生成工程により得られた第
    2の濃度ヒストグラムをもとに第2のしきい値を算出す
    る第2しきい値演算工程と,上記第2しきい値演算工程
    で得られた第2のしきい値を用いて上記第1の濃淡画像
    を2値化すると共に該2値化画像について画像認識を行
    う第2の画像認識工程とを具備してなる画像認識方法。
  2. 【請求項2】 撮像手段により得られた第1の濃淡画像
    を所定の第1のしきい値で2値化する第1の2値化手段
    と,上記第1の2値化手段による2値化画像について画
    像認識を行う第1の画像認識手段と,上記第1の画像認
    識手段で認識された画像の信頼性を判断する信頼性判断
    手段と,上記信頼性判断手段で得られた信頼性が所定程
    度より低い場合に,上記第1の濃淡画像の第1の濃度ヒ
    ストグラムから上記第1のしきい値以上若しくは以下の
    濃度レベルを持つ画素成分を除去した第2の濃度ヒスト
    グラムを生成する第2ヒストグラム生成手段と,上記第
    2ヒストグラム生成手段により得られた第2の濃度ヒス
    トグラムをもとに第2のしきい値を算出する第2しきい
    値演算手段と,上記第2しきい値演算手段で得られた第
    2のしきい値を用いて上記第1の濃淡画像を2値化する
    第2の2値化手段と,上記第2の2値化手段による2値
    化画像について画像認識を行う第2の画像認識手段とを
    具備してなる画像認識装置。
  3. 【請求項3】 画像認識手段がパターンマッチング若し
    くはニューラルネットワークを用いた画像認識手段であ
    る請求項2記載の画像認識装置。
  4. 【請求項4】 上記第1のしきい値及び/または第2の
    しきい値が,判別しきい値法若しくはモード法により演
    算される請求項2記載の画像認識装置。
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JP6191286B2 (ja) * 2013-07-05 2017-09-06 富士通株式会社 文字認識装置、文字認識方法及び文字認識用コンピュータプログラム
JP6401806B2 (ja) * 2017-02-14 2018-10-10 株式会社Pfu 日付識別装置、日付識別方法及び日付識別プログラム
JP7030462B2 (ja) * 2017-09-21 2022-03-07 キヤノン株式会社 スキャン画像から文字情報を取得する画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム

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