JP3475529B2 - 光学情報読み取り装置の信号処理装置 - Google Patents
光学情報読み取り装置の信号処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学情報読み取り装置
に係わり、特に、バーコードリーダ等の光学情報読み取
り装置の信号処理装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、バーコードリーダ等の光学情報読
み取り装置において、読み取りセンサから出力されたア
ナログ信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）
手段においてディジタル信号に変換して量子化した後、
差分処理（微分処理）を行ってバーコードのバーの境界
（黒、白の境界）を検出することが知られている。この
場合、読み取りセンサ素子（一般的にはＣＣＤ素子）の
１画素分でＡ／Ｄ変換のサンプリング処理を行うため、
読み取りセンサ素子の１画素分（１ビット）以上の読み
取り精度は得られないという、精度上の問題があった。
そこで、例えば特開平５−２９０２０１号公報におい
て、量子化されたディジタル値同士の差分処理を行い、
その得られた差分値から所定の演算を行って、バーコー
ドのバーの境界（黒、白の境界）を補正する方法が提案
された。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
補正においては、差分波形のピーク点の検出は１つ前の
差分に基づいて行うため、正確な変曲点（黒、白の境
界）が検出できなく、図７に示されるように、最大で１
画素分（１ビット）の誤差を生じるという問題があっ
た。一方、正確な変曲点を検出するために、ディジタル
信号のデータ間にいくつかのデータを補間してアナログ
波形に近づける各種の補間法が知られているが、これら
の補間法は、精度は良いが処理時間が長くなるという欠
点があるため、処理速度が要求される光学情報読み取り
装置等には不向きである。 【０００４】ここで、ラグランジュの補間法を例にし
て、この補間法は処理時間が長くなるという説明を行
う。例えば、（ｎ＋１）個の独立変数ｘi（ｉ＝０，
１，・・・，ｎ）に対して、未知関数ｆ（ｘ）がｙ
i（ｉ＝０，１，・・・，ｎ）という値を取るとする。
このとき、（ｎ＋１）個の点（ｘi，ｙi）（ｉ＝０，
１，・・・，ｎ）の全てを通るｎ次多項式Ｐｎ（ｘ）は
次の数１で与えられる。 【０００５】 【数１】 Ｐｎ（ｘ）＝ａ0ｘn＋ａ1ｘn-1＋・・・ａn-1ｘ＋ａn ここで、離散的に与えられた点ｘi以外のｆ（ｘ）の値
を近似しようとするのがラグランジュの補間法である。 【０００６】Ｐｎ（ｘ）は次の数２のラグランジュの補
間多項式Ｐｎ（ｘ）によって与えられる。 【０００７】 【数２】 【０００８】この数２より明かなように、あるデータ間
に１点補間する場合、全データとの差分を取り、これら
の差分を掛け合わすため、計算量が膨大となる。例え
ば、全データ数２，０００個、ピーク点１００個のデー
タがあり、ピーク点の前後に５点ずつ補間する場合、５
×２×１００＝１，０００回も２，０００個のデータと
の差分を取り、数２を計算し、再度、ピーク点を見つけ
だし、この処理を繰り返すこととなる。その他の補間法
や標本化定理を用いても同様に全データ間の繰り返し計
算が必要となり、膨大な処理時間を要する。 【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、処理時間が短くて精度の高い光学情報
読み取り装置の信号処理装置を提供することを目的とす
るものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、光学情報読み
取り手段と、この光学情報読み取り手段より出力された
アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／デ
ィジタル変換手段とを有する光学情報読み取り装置であ
って、本発明の構成上の特徴は、アナログ／ディジタル
変換手段により変換されたディジタル信号の各ディジタ
ル値を微分する微分手段と、この微分手段により微分さ
れた微分値のピーク点を検出するピーク点検出手段と、
このピーク点検出手段により検出されたピーク値より仮
のバー幅を算出する仮のバー幅算出手段と、この仮のバ
ー幅算出手段により算出された仮のバー幅を補正する補
正手段とを備え、 この補正手段は、 ピーク点検出手段に
より求められたピーク値と該ピーク値の前のデータ値と
の差（Ｖ）、該ピーク値と該ピーク値の後のデータ値と
の差（Ｗ）を求めこれらの差の大小を判定する判定手段
と、 この判定手段による判定に基づき、Ｓを補正値とし
て、次の（１）、（２）、（３）の演算式 （１）前記差（Ｖ）が前記差（Ｗ）より大きいかまたは
等しいと判定された場合、Ｓ＝０．５（Ｖ−Ｗ）／Ｖ （２）前記差（Ｖ）が前記差（Ｗ）より小さいと判定さ
れた場合、Ｓ＝−０．５（Ｗ−Ｖ）／Ｗ （３）前記差（Ｖ）または前記差（Ｗ）が０の場合、Ｓ
＝−０．５を用いて前記補正値を算出する補正値算出手
段とを備えて、 この補正値算出手段の算出補正値に基づ
き、前記仮のバー幅を補正して、光学情報に含まれるバ
ー幅を検出するようにしたことにある。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、ピーク点の前後の差分をピーク点の数だけ行
い、その大小の比較に基づいて簡単な数式を適用するだ
けで補間を行うことができるので、処理時間が短縮（例
えば、ラグランジュの補間法の１／５０００以下の処理
時間）できるとともに、精度の高い信号処理を行うこと
ができるという格別の効果を生じる。 【００１４】 【実施例】ついで、図に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の実施例に係る光学情報読み取り装
置であるバーコード読み取り装置の全体構成を示す図で
ある。図１において、ケーシング１０内には、バーコー
ドラベル１に対して光を照射するＬＥＤを複数並設した
ＬＥＤモジュール１００と、ＬＥＤモジュール１００か
ら出射された光をバーコードラベル１上に集光させる照
射用レンズ２０と、バーコードラベル１で反射した光を
ミラー３０を介してイメージセンサ２００に結像させる
結像用レンズ４０と、結像用レンズ４０により結像され
た光信号を電気信号に変換するイメージセンサ２００
（例えば、２０４８個のＣＣＤセンサよりなる）と、こ
のイメージセンサ２００からの電気信号に基づいて、バ
ーコードラベル１の情報内容を読み取る制御装置３００
とが配置されている。 【００１５】また、ケーシング１０内には、バーコード
の読み取り完了を表示するＬＥＤランプ６０およびブザ
ー７０と、バーコードラベル１の情報内容を外部機器
（図示せず）に接続するためのコネクタ８０とケーブル
９０とが配置されている。また、情報内容を読み取る制
御装置３００は基板５０上に配置されている。 【００１６】図２は、上述の制御装置３００のブロック
回路を示す図である。図２において、制御装置３００
は、イメージセンサ２００からの出力信号に生じたノイ
ズを除去して波形整形するとともに波形整形された信号
を増幅するノイズ除去及び増幅回路３１０と、この増幅
されたアナログの出力信号を逐次ディジタル信号に変換
するアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）回路３２
０と、マイクロコンピュータ３５０からの指令に基づき
イメージセンサ２００のＣＣＤセンサを駆動する駆動回
路３３０と、マイクロコンピュータ３５０からの指令に
基づきＬＥＤモジュール１００の各ＬＥＤを駆動するＬ
ＥＤ駆動回路３４０と、Ａ／Ｄ変換回路３２０から出力
されたディジタル信号に基づいて各種の演算処理を行う
とともに、この演算結果を出力回路３６０に送出するマ
イクロコンピュータ３５０と、マイクロコンピュータ３
５０から送出されたデータを外部機器に送出する出力回
路３６０とより構成されている。 【００１７】ついで、本実施例のバーコード読み取り装
置の動作を図１、図２に基づいて説明する。ＬＥＤモジ
ュール１００より照射用レンズ２０を介してバーコード
ラベル１のバーコードに向けて光が照射されると、この
バーコードラベル１からの反射光は拡散しながらミラー
３０に到達する。この時、ミラー３０は、このバーコー
ドラベル１からの反射光を結像用レンズ４０の方向に光
路を変更させて、この反射光を結像用レンズ４０に到達
させる。この結像用レンズ４０に到達した反射光は、結
像用レンズ４０を通過してイメージセンサ２００の受光
面に結像する。 【００１８】このイメージセンサ２００の受光面に結像
した反射光は、イメージセンサ２００の各受光素子（Ｃ
ＣＤセンサ素子）が受光した光強度に応じた電気信号列
としてイメージセンサ２００より出力される。即ち、バ
ーコードラベル１上のバーコードは、図４（ａ）に示さ
れるように、バー部（Ａ）とスペース部（Ｂ）とから形
成されており、バー部（Ａ）とスペース部（Ｂ）とでは
照射された光の反射率が異なるため、バー部（Ａ）にお
いては受光強度（信号レベル）が低くなり、スペース部
（Ｂ）においては受光強度（信号レベル）が高くなる。
したがって、イメージセンサ２００の各受光素子（ＣＣ
Ｄセンサ素子）が受光した光強度（信号レベル）に対応
した電気信号列としてイメージセンサ２００より出力さ
れることとなる。 【００１９】イメージセンサ２００より出力された電気
信号は、制御装置３００のノイズ除去及び増幅回路３１
０に入力される。このノイズ除去及び増幅回路３１０に
おいて、イメージセンサ２００より出力されたバーコー
ドの情報を含む電気信号に生じたノイズを除去して波形
整形した後、波形整形された信号が増幅される。この増
幅されたバーコードの情報を含むアナログ信号はＡ／Ｄ
変換回路３２０に入力され、このＡ／Ｄ変換回路３２０
においてアナログ信号がディジタル信号に変換される。
（図４（ｂ）および図５（ｃ）参照、なお、図４（ｂ）
はＡ／Ｄ変換されたディジタル信号のディジタル値（各
点）を示し、図５（ｃ）はＡ／Ｄ変換されたディジタル
信号のディジタル波形を示す。）このようにして、Ａ／
Ｄ変換回路３２０においてアナログ信号がディジタル信
号に変換された後、このディジタル信号はマイクロコン
ピュータ３５０に入力され、入力されたディジタル信号
は、後述する信号処理が施され、この信号処理が施され
たバーコードデータが出力回路３６０に出力されること
となる。バーコードデータが出力回路３６０に出力され
ると、このバーコードデータは図示しない外部機器に伝
達される。 【００２０】ついで、本実施例のバーコード読み取り装
置の信号処理、即ち、正確なバー幅を算出するための処
理について説明する。マイクロコンピュータ３５０は、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、図３の
フローチャートに示す正確なバー幅を算出するための信
号処理のプログラムはＲＯＭに予め記憶されている。そ
こで、正確なバー幅を算出するための信号処理につい
て、図３のフローチャートに基づいて説明する。マイク
ロコンピュータ３５０からの指令のもとに、ＬＥＤ駆動
回路３４０が駆動してＬＥＤモジュール１００の各ＬＥ
Ｄが光を照射する。すると、マイクロコンピュータ３５
０からの指令のもとに、イメージセンサ２００の駆動回
路３３０が駆動し、イメージセンサ２００はバーコード
ラベル１からの反射光を受光し、Ａ／Ｄ変換回路３２０
において逐次変換されたディジタル信号がマイクロコン
ピュータ３５０に入力された状態において、この信号処
理のプログラムが実行される。 【００２１】まず、ステップ４００において、この信号
処理のプログラムが実行されると、次のステップ４０２
に進み、このステップ４０２において、メジアンフィル
タ処理がなされる。このメジアンフィルタ処理は、その
点と、その点の前の点と、その点の後の点の３点のデー
タ値を大きい順に並べて、この並べられたデータ値の真
ん中のデータ値をその点のデータ値するものであり、こ
のメジアンフィルタ処理により、Ａ／Ｄ変換後に残るノ
イズが除去できる。 【００２２】ついで、ステップ４０４に進み、このステ
ップ４０４において微分処理（各データ間の差分処理）
がなされる。この微分処理を行うのは次なような理由に
よる。即ち、バーコードの情報を含んだディジタル信号
は、図４（ｂ）に示されるような連続した複数の山と谷
とから形成されており、この山と谷との境界（変曲点）
が黒白の境となる。この黒白の境において、データ間の
差（即ち、ディジタル信号の傾き）が大きくなるので、
データ間の差分を取り（即ち、微分し）、そのピーク点
を黒白の境と推定するものである。 【００２３】そして、このピーク点を検出するために、
まずステップ４０６においてしきい値の算出を行う。こ
のしきい値の算出は、ステップ４０４において求めた微
分値の最大値と最小値から、これらの５０％の値を第１
のしきい値とする（図４（ｃ）の±Ｓ1参照）。つい
で、ステップ４０８に進み、ステップ４０６において求
めたしきい値（＋Ｓ1）以上またはしきい値（−Ｓ1）以
下の点（図４（ｃ）のＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4の各点）を第
１回目のピーク点とする。 【００２４】ここで、実際の微分波形は、バーコードの
反射率、バーコード上の照度分布、光学系のコサイン四
乗則等により、ピーク点出力は図４（ｃ）に示されるよ
うにＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4点とまちまちの値となり、検出
されないピーク点も出てくる。そこで、再度、ピーク点
の検出を行う。まず、ステップ４１０において、２回目
のしきい値の検出を行う。即ち、ステップ４０８におい
て求めた各ピーク点のピーク点間毎に最大値、最小値を
求め、この最大値、最小値から、これらの５０％の値を
ピーク点間毎のしきい値（図４（ｄ）のＳ2、Ｓ3、
Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6およびＳ7）とする。ついで、ステップ４
１２に進み、ステップ４１０において求めたピーク点間
毎のしきい値（図４（ｄ）のＳ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6
およびＳ7）に基づいて、これらの各しきい値以上また
は各しきい値以下の点（図４（ｄ）のＱ1、Ｑ2、Ｑ3、
Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6の各点）を第２回目のピーク点とする。 【００２５】ついで、ステップ４１４に進む。このステ
ップ４１４において、ステップ４１２において求めた各
ピーク点（図４（ｄ）のＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6
の各点）から、これらの各ピーク点間の距離を算出して
仮のバー幅としてする。しかしながら、図４（ｄ）に示
されるように、ステップ４１２において求めたピーク点
（図４（ｄ）のＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6の各点）
と実際のアナログ波形のピーク点とは一致しないため、
このステップ４１４において求めた仮のバー幅は、実際
のバー幅とは異なっており、ステップ４１４において求
めた仮のバー幅を補正する必要がある。以下のステップ
においては、このステップ４１４において求めた仮のバ
ー幅を補正する処理を行う。 【００２６】まず、ステップ４１６において、ステップ
４０４の微分処理において求めた微分波形（図５（ｄ）
参照）の形状の判定を行う。この微分波形の形状判定
は、例えば図６に示されるように、ステップ４１２にお
いて求めたピーク点Ｑ7とこのピーク点Ｑ7の前の点Ｑ7a
とのデータの差をＶとし、ピーク点Ｑ7とこのピーク点
Ｑ7の後の点Ｑ7bとのデータの差をＷとしたとき、Ｖと
Ｗとの大小関係、即ち、ピーク点Ｑ7とこのピーク点Ｑ7
の前の点Ｑ7aとを結んだ直線の傾きと、ピーク点Ｑ7と
このピーク点Ｑ7の後の点Ｑ7bとを結んだ直線の傾きと
の違いを調べることにより判定するものである。 【００２７】上述のステップ４１６において、ＶはＷよ
りも大きいか等しい（Ｖ≧Ｗ）と判定されるとステップ
４１８に進み、実験により求めた変曲点誤差Ｓの算出
式、Ｓ＝０．５（Ｖ−Ｗ）／Ｖに基づいて変曲点誤差Ｓ
を算出する。また、上述のステップ４１６において、Ｖ
またはＷが０（Ｖ＝０またはＷ＝０）と判定されるとス
テップ４２０に進み、実験により求めた変曲点誤差Ｓの
算出式、Ｓ＝−０．５に基づいて変曲点誤差Ｓを算出す
る。さらに、上述のステップ４１６において、ＶはＷよ
りも小さい（Ｖ＜Ｗ）と判定されるとステップ４２２に
進み、実験により求めた変曲点誤差Ｓの算出式、Ｓ＝−
０．５（Ｗ−Ｖ）／Ｗに基づいて変曲点誤差Ｓを算出す
る。ここで、上述の変曲点誤差Ｓの各算出式において、
０．５を掛けるのは、誤差の範囲をＣＣＤセンサの１画
素の半分（０．５ビット）以内に押さえるためである。 【００２８】上述の各ステップ４１８、４２０および４
２２において変曲点誤差Ｓを算出した後、次のステップ
４２４に進み、ステップ４１４にて求めた仮のバー幅を
変曲点誤差Ｓに基づいて補正して正確なバー幅を算出す
る。ついで、ステップ４２５に進み、上述のステップ４
１６からステップ４２４までの処理を繰り返し、このス
テップ４２５において「ＹＥＳ」と判定されると、即
ち、１スキャン分（バーコードの全てのバー部とスペー
ス部の全幅分）のバー幅の補正が終了すると次のステッ
プ４２６に進む。 【００２９】ステップ４２６に進むと、このステップ４
２６において、ステップ４２４にて算出したバー幅のデ
ータは正しいデータであるか否かの判定を行う。この判
定は、上述したステップ４０２〜ステップ４２６までの
処理（例えば８ｍｓ）を繰り返し（例えば３回）、これ
らのデータが全て一致した場合に「ＹＥＳ」と判定し、
次のステップ４２８において、ステップ４２６で求めた
データが出力回路３６０（図２参照）に出力される。ス
テップ４２６にて「ＮＯ」と判定された場合は、再度、
上述したステップ４０２〜ステップ４２６までの処理を
繰り返す。 【００３０】上述したように、本実施例においては、ピ
ーク点の前後の差分をピーク点の数だけ行い、その大小
の比較に基づいて簡単な数式を適用するだけで補間を行
うことができるので、例えば、ラグランジュの補間法の
１／５０００以下の処理時間で信号処理を行うことがで
き、処理時間を格段に短縮できるとともに、精度の高い
信号処理を行うことができるという格別の効果を生じ
る。 【００３１】なお、上述の実施例においては、バーコー
ドラベル１とイメージセンサ２００との間に結像用レン
ズ４０を設けたが、イメージセンサに結像用の部材があ
れば結像用レンズ４０を設ける必要はない。また、イメ
ージセンサ２００としてＣＣＤセンサを用いる例につい
て説明したが、ＣＣＤセンサの他に、密着型センサやフ
ォトダイオード等の光の強度を検出できるセンサ素子で
有ればどのようなものを用いても良い。そして、用いる
センサ素子（例えば密着型センサ）によっては、バーコ
ードラベル１とイメージセンサ２００との間に空間を設
ける必要がなくなる。 【００３２】また、上述の実施例においては、バーコー
ドラベル１上に光を照射する光源としてＬＥＤモジュー
ル１００を用いたが、レーザーダイオード、ランプ等の
光を放つものであればどのような光源を用いても良い。
さらに、バーコードラベル１上に外来光が照射されてい
れば、光源はなくても良い。また、上述の実施例におい
ては、微分波形のピーク点を検出するに際して、メジア
ンフィルタや２回のしきい値の設定を行ったが、即ち、
図３のステップ４０６〜ステップ４１２までの処理過程
を取ったが、ピーク点を検出するまではステップ４０６
〜ステップ４１２以外にどのような処理過程をとっても
良い。 【００３３】また、Ａ／Ｄ変換後のデータ処理はマイク
ロコンピュータ３５０内でバー幅を算出するソフトウゥ
ア処理により行ったが、全てをハードウェア構成として
行っても良い。さらに、上述の実施例においては、光学
情報読み取り装置としてバーコード読み取り装置につい
て説明したが、本発明は、バーコード読み取り装置以外
のどのような光学情報読み取り装置にも適用できる。
に係わり、特に、バーコードリーダ等の光学情報読み取
り装置の信号処理装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、バーコードリーダ等の光学情報読
み取り装置において、読み取りセンサから出力されたア
ナログ信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）
手段においてディジタル信号に変換して量子化した後、
差分処理（微分処理）を行ってバーコードのバーの境界
（黒、白の境界）を検出することが知られている。この
場合、読み取りセンサ素子（一般的にはＣＣＤ素子）の
１画素分でＡ／Ｄ変換のサンプリング処理を行うため、
読み取りセンサ素子の１画素分（１ビット）以上の読み
取り精度は得られないという、精度上の問題があった。
そこで、例えば特開平５−２９０２０１号公報におい
て、量子化されたディジタル値同士の差分処理を行い、
その得られた差分値から所定の演算を行って、バーコー
ドのバーの境界（黒、白の境界）を補正する方法が提案
された。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
補正においては、差分波形のピーク点の検出は１つ前の
差分に基づいて行うため、正確な変曲点（黒、白の境
界）が検出できなく、図７に示されるように、最大で１
画素分（１ビット）の誤差を生じるという問題があっ
た。一方、正確な変曲点を検出するために、ディジタル
信号のデータ間にいくつかのデータを補間してアナログ
波形に近づける各種の補間法が知られているが、これら
の補間法は、精度は良いが処理時間が長くなるという欠
点があるため、処理速度が要求される光学情報読み取り
装置等には不向きである。 【０００４】ここで、ラグランジュの補間法を例にし
て、この補間法は処理時間が長くなるという説明を行
う。例えば、（ｎ＋１）個の独立変数ｘi（ｉ＝０，
１，・・・，ｎ）に対して、未知関数ｆ（ｘ）がｙ
i（ｉ＝０，１，・・・，ｎ）という値を取るとする。
このとき、（ｎ＋１）個の点（ｘi，ｙi）（ｉ＝０，
１，・・・，ｎ）の全てを通るｎ次多項式Ｐｎ（ｘ）は
次の数１で与えられる。 【０００５】 【数１】 Ｐｎ（ｘ）＝ａ0ｘn＋ａ1ｘn-1＋・・・ａn-1ｘ＋ａn ここで、離散的に与えられた点ｘi以外のｆ（ｘ）の値
を近似しようとするのがラグランジュの補間法である。 【０００６】Ｐｎ（ｘ）は次の数２のラグランジュの補
間多項式Ｐｎ（ｘ）によって与えられる。 【０００７】 【数２】 【０００８】この数２より明かなように、あるデータ間
に１点補間する場合、全データとの差分を取り、これら
の差分を掛け合わすため、計算量が膨大となる。例え
ば、全データ数２，０００個、ピーク点１００個のデー
タがあり、ピーク点の前後に５点ずつ補間する場合、５
×２×１００＝１，０００回も２，０００個のデータと
の差分を取り、数２を計算し、再度、ピーク点を見つけ
だし、この処理を繰り返すこととなる。その他の補間法
や標本化定理を用いても同様に全データ間の繰り返し計
算が必要となり、膨大な処理時間を要する。 【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、処理時間が短くて精度の高い光学情報
読み取り装置の信号処理装置を提供することを目的とす
るものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、光学情報読み
取り手段と、この光学情報読み取り手段より出力された
アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／デ
ィジタル変換手段とを有する光学情報読み取り装置であ
って、本発明の構成上の特徴は、アナログ／ディジタル
変換手段により変換されたディジタル信号の各ディジタ
ル値を微分する微分手段と、この微分手段により微分さ
れた微分値のピーク点を検出するピーク点検出手段と、
このピーク点検出手段により検出されたピーク値より仮
のバー幅を算出する仮のバー幅算出手段と、この仮のバ
ー幅算出手段により算出された仮のバー幅を補正する補
正手段とを備え、 この補正手段は、 ピーク点検出手段に
より求められたピーク値と該ピーク値の前のデータ値と
の差（Ｖ）、該ピーク値と該ピーク値の後のデータ値と
の差（Ｗ）を求めこれらの差の大小を判定する判定手段
と、 この判定手段による判定に基づき、Ｓを補正値とし
て、次の（１）、（２）、（３）の演算式 （１）前記差（Ｖ）が前記差（Ｗ）より大きいかまたは
等しいと判定された場合、Ｓ＝０．５（Ｖ−Ｗ）／Ｖ （２）前記差（Ｖ）が前記差（Ｗ）より小さいと判定さ
れた場合、Ｓ＝−０．５（Ｗ−Ｖ）／Ｗ （３）前記差（Ｖ）または前記差（Ｗ）が０の場合、Ｓ
＝−０．５を用いて前記補正値を算出する補正値算出手
段とを備えて、 この補正値算出手段の算出補正値に基づ
き、前記仮のバー幅を補正して、光学情報に含まれるバ
ー幅を検出するようにしたことにある。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、ピーク点の前後の差分をピーク点の数だけ行
い、その大小の比較に基づいて簡単な数式を適用するだ
けで補間を行うことができるので、処理時間が短縮（例
えば、ラグランジュの補間法の１／５０００以下の処理
時間）できるとともに、精度の高い信号処理を行うこと
ができるという格別の効果を生じる。 【００１４】 【実施例】ついで、図に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の実施例に係る光学情報読み取り装
置であるバーコード読み取り装置の全体構成を示す図で
ある。図１において、ケーシング１０内には、バーコー
ドラベル１に対して光を照射するＬＥＤを複数並設した
ＬＥＤモジュール１００と、ＬＥＤモジュール１００か
ら出射された光をバーコードラベル１上に集光させる照
射用レンズ２０と、バーコードラベル１で反射した光を
ミラー３０を介してイメージセンサ２００に結像させる
結像用レンズ４０と、結像用レンズ４０により結像され
た光信号を電気信号に変換するイメージセンサ２００
（例えば、２０４８個のＣＣＤセンサよりなる）と、こ
のイメージセンサ２００からの電気信号に基づいて、バ
ーコードラベル１の情報内容を読み取る制御装置３００
とが配置されている。 【００１５】また、ケーシング１０内には、バーコード
の読み取り完了を表示するＬＥＤランプ６０およびブザ
ー７０と、バーコードラベル１の情報内容を外部機器
（図示せず）に接続するためのコネクタ８０とケーブル
９０とが配置されている。また、情報内容を読み取る制
御装置３００は基板５０上に配置されている。 【００１６】図２は、上述の制御装置３００のブロック
回路を示す図である。図２において、制御装置３００
は、イメージセンサ２００からの出力信号に生じたノイ
ズを除去して波形整形するとともに波形整形された信号
を増幅するノイズ除去及び増幅回路３１０と、この増幅
されたアナログの出力信号を逐次ディジタル信号に変換
するアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）回路３２
０と、マイクロコンピュータ３５０からの指令に基づき
イメージセンサ２００のＣＣＤセンサを駆動する駆動回
路３３０と、マイクロコンピュータ３５０からの指令に
基づきＬＥＤモジュール１００の各ＬＥＤを駆動するＬ
ＥＤ駆動回路３４０と、Ａ／Ｄ変換回路３２０から出力
されたディジタル信号に基づいて各種の演算処理を行う
とともに、この演算結果を出力回路３６０に送出するマ
イクロコンピュータ３５０と、マイクロコンピュータ３
５０から送出されたデータを外部機器に送出する出力回
路３６０とより構成されている。 【００１７】ついで、本実施例のバーコード読み取り装
置の動作を図１、図２に基づいて説明する。ＬＥＤモジ
ュール１００より照射用レンズ２０を介してバーコード
ラベル１のバーコードに向けて光が照射されると、この
バーコードラベル１からの反射光は拡散しながらミラー
３０に到達する。この時、ミラー３０は、このバーコー
ドラベル１からの反射光を結像用レンズ４０の方向に光
路を変更させて、この反射光を結像用レンズ４０に到達
させる。この結像用レンズ４０に到達した反射光は、結
像用レンズ４０を通過してイメージセンサ２００の受光
面に結像する。 【００１８】このイメージセンサ２００の受光面に結像
した反射光は、イメージセンサ２００の各受光素子（Ｃ
ＣＤセンサ素子）が受光した光強度に応じた電気信号列
としてイメージセンサ２００より出力される。即ち、バ
ーコードラベル１上のバーコードは、図４（ａ）に示さ
れるように、バー部（Ａ）とスペース部（Ｂ）とから形
成されており、バー部（Ａ）とスペース部（Ｂ）とでは
照射された光の反射率が異なるため、バー部（Ａ）にお
いては受光強度（信号レベル）が低くなり、スペース部
（Ｂ）においては受光強度（信号レベル）が高くなる。
したがって、イメージセンサ２００の各受光素子（ＣＣ
Ｄセンサ素子）が受光した光強度（信号レベル）に対応
した電気信号列としてイメージセンサ２００より出力さ
れることとなる。 【００１９】イメージセンサ２００より出力された電気
信号は、制御装置３００のノイズ除去及び増幅回路３１
０に入力される。このノイズ除去及び増幅回路３１０に
おいて、イメージセンサ２００より出力されたバーコー
ドの情報を含む電気信号に生じたノイズを除去して波形
整形した後、波形整形された信号が増幅される。この増
幅されたバーコードの情報を含むアナログ信号はＡ／Ｄ
変換回路３２０に入力され、このＡ／Ｄ変換回路３２０
においてアナログ信号がディジタル信号に変換される。
（図４（ｂ）および図５（ｃ）参照、なお、図４（ｂ）
はＡ／Ｄ変換されたディジタル信号のディジタル値（各
点）を示し、図５（ｃ）はＡ／Ｄ変換されたディジタル
信号のディジタル波形を示す。）このようにして、Ａ／
Ｄ変換回路３２０においてアナログ信号がディジタル信
号に変換された後、このディジタル信号はマイクロコン
ピュータ３５０に入力され、入力されたディジタル信号
は、後述する信号処理が施され、この信号処理が施され
たバーコードデータが出力回路３６０に出力されること
となる。バーコードデータが出力回路３６０に出力され
ると、このバーコードデータは図示しない外部機器に伝
達される。 【００２０】ついで、本実施例のバーコード読み取り装
置の信号処理、即ち、正確なバー幅を算出するための処
理について説明する。マイクロコンピュータ３５０は、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、図３の
フローチャートに示す正確なバー幅を算出するための信
号処理のプログラムはＲＯＭに予め記憶されている。そ
こで、正確なバー幅を算出するための信号処理につい
て、図３のフローチャートに基づいて説明する。マイク
ロコンピュータ３５０からの指令のもとに、ＬＥＤ駆動
回路３４０が駆動してＬＥＤモジュール１００の各ＬＥ
Ｄが光を照射する。すると、マイクロコンピュータ３５
０からの指令のもとに、イメージセンサ２００の駆動回
路３３０が駆動し、イメージセンサ２００はバーコード
ラベル１からの反射光を受光し、Ａ／Ｄ変換回路３２０
において逐次変換されたディジタル信号がマイクロコン
ピュータ３５０に入力された状態において、この信号処
理のプログラムが実行される。 【００２１】まず、ステップ４００において、この信号
処理のプログラムが実行されると、次のステップ４０２
に進み、このステップ４０２において、メジアンフィル
タ処理がなされる。このメジアンフィルタ処理は、その
点と、その点の前の点と、その点の後の点の３点のデー
タ値を大きい順に並べて、この並べられたデータ値の真
ん中のデータ値をその点のデータ値するものであり、こ
のメジアンフィルタ処理により、Ａ／Ｄ変換後に残るノ
イズが除去できる。 【００２２】ついで、ステップ４０４に進み、このステ
ップ４０４において微分処理（各データ間の差分処理）
がなされる。この微分処理を行うのは次なような理由に
よる。即ち、バーコードの情報を含んだディジタル信号
は、図４（ｂ）に示されるような連続した複数の山と谷
とから形成されており、この山と谷との境界（変曲点）
が黒白の境となる。この黒白の境において、データ間の
差（即ち、ディジタル信号の傾き）が大きくなるので、
データ間の差分を取り（即ち、微分し）、そのピーク点
を黒白の境と推定するものである。 【００２３】そして、このピーク点を検出するために、
まずステップ４０６においてしきい値の算出を行う。こ
のしきい値の算出は、ステップ４０４において求めた微
分値の最大値と最小値から、これらの５０％の値を第１
のしきい値とする（図４（ｃ）の±Ｓ1参照）。つい
で、ステップ４０８に進み、ステップ４０６において求
めたしきい値（＋Ｓ1）以上またはしきい値（−Ｓ1）以
下の点（図４（ｃ）のＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4の各点）を第
１回目のピーク点とする。 【００２４】ここで、実際の微分波形は、バーコードの
反射率、バーコード上の照度分布、光学系のコサイン四
乗則等により、ピーク点出力は図４（ｃ）に示されるよ
うにＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4点とまちまちの値となり、検出
されないピーク点も出てくる。そこで、再度、ピーク点
の検出を行う。まず、ステップ４１０において、２回目
のしきい値の検出を行う。即ち、ステップ４０８におい
て求めた各ピーク点のピーク点間毎に最大値、最小値を
求め、この最大値、最小値から、これらの５０％の値を
ピーク点間毎のしきい値（図４（ｄ）のＳ2、Ｓ3、
Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6およびＳ7）とする。ついで、ステップ４
１２に進み、ステップ４１０において求めたピーク点間
毎のしきい値（図４（ｄ）のＳ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6
およびＳ7）に基づいて、これらの各しきい値以上また
は各しきい値以下の点（図４（ｄ）のＱ1、Ｑ2、Ｑ3、
Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6の各点）を第２回目のピーク点とする。 【００２５】ついで、ステップ４１４に進む。このステ
ップ４１４において、ステップ４１２において求めた各
ピーク点（図４（ｄ）のＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6
の各点）から、これらの各ピーク点間の距離を算出して
仮のバー幅としてする。しかしながら、図４（ｄ）に示
されるように、ステップ４１２において求めたピーク点
（図４（ｄ）のＱ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6の各点）
と実際のアナログ波形のピーク点とは一致しないため、
このステップ４１４において求めた仮のバー幅は、実際
のバー幅とは異なっており、ステップ４１４において求
めた仮のバー幅を補正する必要がある。以下のステップ
においては、このステップ４１４において求めた仮のバ
ー幅を補正する処理を行う。 【００２６】まず、ステップ４１６において、ステップ
４０４の微分処理において求めた微分波形（図５（ｄ）
参照）の形状の判定を行う。この微分波形の形状判定
は、例えば図６に示されるように、ステップ４１２にお
いて求めたピーク点Ｑ7とこのピーク点Ｑ7の前の点Ｑ7a
とのデータの差をＶとし、ピーク点Ｑ7とこのピーク点
Ｑ7の後の点Ｑ7bとのデータの差をＷとしたとき、Ｖと
Ｗとの大小関係、即ち、ピーク点Ｑ7とこのピーク点Ｑ7
の前の点Ｑ7aとを結んだ直線の傾きと、ピーク点Ｑ7と
このピーク点Ｑ7の後の点Ｑ7bとを結んだ直線の傾きと
の違いを調べることにより判定するものである。 【００２７】上述のステップ４１６において、ＶはＷよ
りも大きいか等しい（Ｖ≧Ｗ）と判定されるとステップ
４１８に進み、実験により求めた変曲点誤差Ｓの算出
式、Ｓ＝０．５（Ｖ−Ｗ）／Ｖに基づいて変曲点誤差Ｓ
を算出する。また、上述のステップ４１６において、Ｖ
またはＷが０（Ｖ＝０またはＷ＝０）と判定されるとス
テップ４２０に進み、実験により求めた変曲点誤差Ｓの
算出式、Ｓ＝−０．５に基づいて変曲点誤差Ｓを算出す
る。さらに、上述のステップ４１６において、ＶはＷよ
りも小さい（Ｖ＜Ｗ）と判定されるとステップ４２２に
進み、実験により求めた変曲点誤差Ｓの算出式、Ｓ＝−
０．５（Ｗ−Ｖ）／Ｗに基づいて変曲点誤差Ｓを算出す
る。ここで、上述の変曲点誤差Ｓの各算出式において、
０．５を掛けるのは、誤差の範囲をＣＣＤセンサの１画
素の半分（０．５ビット）以内に押さえるためである。 【００２８】上述の各ステップ４１８、４２０および４
２２において変曲点誤差Ｓを算出した後、次のステップ
４２４に進み、ステップ４１４にて求めた仮のバー幅を
変曲点誤差Ｓに基づいて補正して正確なバー幅を算出す
る。ついで、ステップ４２５に進み、上述のステップ４
１６からステップ４２４までの処理を繰り返し、このス
テップ４２５において「ＹＥＳ」と判定されると、即
ち、１スキャン分（バーコードの全てのバー部とスペー
ス部の全幅分）のバー幅の補正が終了すると次のステッ
プ４２６に進む。 【００２９】ステップ４２６に進むと、このステップ４
２６において、ステップ４２４にて算出したバー幅のデ
ータは正しいデータであるか否かの判定を行う。この判
定は、上述したステップ４０２〜ステップ４２６までの
処理（例えば８ｍｓ）を繰り返し（例えば３回）、これ
らのデータが全て一致した場合に「ＹＥＳ」と判定し、
次のステップ４２８において、ステップ４２６で求めた
データが出力回路３６０（図２参照）に出力される。ス
テップ４２６にて「ＮＯ」と判定された場合は、再度、
上述したステップ４０２〜ステップ４２６までの処理を
繰り返す。 【００３０】上述したように、本実施例においては、ピ
ーク点の前後の差分をピーク点の数だけ行い、その大小
の比較に基づいて簡単な数式を適用するだけで補間を行
うことができるので、例えば、ラグランジュの補間法の
１／５０００以下の処理時間で信号処理を行うことがで
き、処理時間を格段に短縮できるとともに、精度の高い
信号処理を行うことができるという格別の効果を生じ
る。 【００３１】なお、上述の実施例においては、バーコー
ドラベル１とイメージセンサ２００との間に結像用レン
ズ４０を設けたが、イメージセンサに結像用の部材があ
れば結像用レンズ４０を設ける必要はない。また、イメ
ージセンサ２００としてＣＣＤセンサを用いる例につい
て説明したが、ＣＣＤセンサの他に、密着型センサやフ
ォトダイオード等の光の強度を検出できるセンサ素子で
有ればどのようなものを用いても良い。そして、用いる
センサ素子（例えば密着型センサ）によっては、バーコ
ードラベル１とイメージセンサ２００との間に空間を設
ける必要がなくなる。 【００３２】また、上述の実施例においては、バーコー
ドラベル１上に光を照射する光源としてＬＥＤモジュー
ル１００を用いたが、レーザーダイオード、ランプ等の
光を放つものであればどのような光源を用いても良い。
さらに、バーコードラベル１上に外来光が照射されてい
れば、光源はなくても良い。また、上述の実施例におい
ては、微分波形のピーク点を検出するに際して、メジア
ンフィルタや２回のしきい値の設定を行ったが、即ち、
図３のステップ４０６〜ステップ４１２までの処理過程
を取ったが、ピーク点を検出するまではステップ４０６
〜ステップ４１２以外にどのような処理過程をとっても
良い。 【００３３】また、Ａ／Ｄ変換後のデータ処理はマイク
ロコンピュータ３５０内でバー幅を算出するソフトウゥ
ア処理により行ったが、全てをハードウェア構成として
行っても良い。さらに、上述の実施例においては、光学
情報読み取り装置としてバーコード読み取り装置につい
て説明したが、本発明は、バーコード読み取り装置以外
のどのような光学情報読み取り装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例のバーコード読み取り装置
の全体構成を示す図である。 【図２】 図１の制御装置の回路ブロックを示す図であ
る。 【図３】 本発明の信号処理装置のバー幅算出の処理動
作を示すフローチャートである。 【図４】 ピーク点を検出する処理動作を説明する図で
あり、（ａ）はバー部（黒）とスペース部（白）を有す
るバーコードを示す図であり、（ｂ）は（ａ）のバーコ
ードを受光してＡ／Ｄ変換した後のディジタルデータを
示す図であり、（ｃ）は（ｂ）の微分波形と１回目のし
きい値を示す図であり、（ｄ）は（ｂ）の微分波形と２
回目のしきい値を示す図である。 【図５】 正確なバー幅を検出する処理動作を説明する
図であり、（ａ）は受光素子（ＣＣＤ）の画素を示す図
であり、（ｂ）はバー部（黒）とスペース部（白）を有
するバーコードを示す図であり、（ｃ）は（ｂ）のバー
コードを受光してＡ／Ｄ変換した後のディジタルデータ
波形を示す図であり、（ｄ）は（ｃ）の微分波形を示す
図であり、（ｅ）は仮のバー幅を示す図であり、（ｆ）
は本発明により算出された正確なバー幅を示す図であ
る。 【図６】 微分波形の形状判定を説明する図である。 【図７】 従来の光学情報読み取り装置におけるバー幅
を検出する処理動作を説明する図である。 【符号の説明】 １００…ＬＥＤモジュール、２００…イメージセンサ、
３００…制御装置、３２０…Ａ／Ｄ変換回路（アナログ
／ディジタル変換手段）、３５０…マイクロコンピュー
タ（微分手段、ピーク点検出手段、仮のバー幅算出手
段、補正手段）
の全体構成を示す図である。 【図２】 図１の制御装置の回路ブロックを示す図であ
る。 【図３】 本発明の信号処理装置のバー幅算出の処理動
作を示すフローチャートである。 【図４】 ピーク点を検出する処理動作を説明する図で
あり、（ａ）はバー部（黒）とスペース部（白）を有す
るバーコードを示す図であり、（ｂ）は（ａ）のバーコ
ードを受光してＡ／Ｄ変換した後のディジタルデータを
示す図であり、（ｃ）は（ｂ）の微分波形と１回目のし
きい値を示す図であり、（ｄ）は（ｂ）の微分波形と２
回目のしきい値を示す図である。 【図５】 正確なバー幅を検出する処理動作を説明する
図であり、（ａ）は受光素子（ＣＣＤ）の画素を示す図
であり、（ｂ）はバー部（黒）とスペース部（白）を有
するバーコードを示す図であり、（ｃ）は（ｂ）のバー
コードを受光してＡ／Ｄ変換した後のディジタルデータ
波形を示す図であり、（ｄ）は（ｃ）の微分波形を示す
図であり、（ｅ）は仮のバー幅を示す図であり、（ｆ）
は本発明により算出された正確なバー幅を示す図であ
る。 【図６】 微分波形の形状判定を説明する図である。 【図７】 従来の光学情報読み取り装置におけるバー幅
を検出する処理動作を説明する図である。 【符号の説明】 １００…ＬＥＤモジュール、２００…イメージセンサ、
３００…制御装置、３２０…Ａ／Ｄ変換回路（アナログ
／ディジタル変換手段）、３５０…マイクロコンピュー
タ（微分手段、ピーク点検出手段、仮のバー幅算出手
段、補正手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−307632（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G06K 7/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 光学情報読み取り手段と、この光学情報
読み取り手段より出力されたアナログ信号をディジタル
信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段とを有す
る光学情報読み取り装置において、 前記アナログ／ディジタル変換手段により変換されたデ
ィジタル信号の各ディジタル値を微分する微分手段と、 この微 分手段により微分された微分値のピーク点を検出
するピーク点検出手段と、 このピ ーク点検出手段により検出されたピーク値より仮
のバー幅を算出する仮のバー幅算出手段と、 この仮 のバー幅算出手段により算出された仮のバー幅を
補正する補正手段とを備え、 この補正手段は、 前記ピーク点検出手段により求められたピーク値と該ピ
ーク値の前のデータ値との差（Ｖ）、該ピーク値と該ピ
ーク値の後のデータ値との差（Ｗ）を求めこれらの差の
大小を判定する判定手段と、 この判定手段による判定に基づき、Ｓを補正値として、
次の（１）、（２）、（３）の演算式 （１）前記差（Ｖ）が前記差（Ｗ）より大きいかまたは
等しいと判定された場合、Ｓ＝０．５（Ｖ−Ｗ）／Ｖ （２）前記差（Ｖ）が前記差（Ｗ）より小さいと判定さ
れた場合、Ｓ＝−０．５（Ｗ−Ｖ）／Ｗ （３）前記差（Ｖ）または前記差（Ｗ）が０の場合、Ｓ
＝−０．５ を用いて前記補正値を算出する補正値算出手段とを備え
て、 この補正値算出手段の算出補正値に基づき、前記仮 のバ
ー幅を補正して、光学情報に含まれるバー幅を検出する
ようにしたことを特徴とする光学情報読み取り装置の信
号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29170694A JP3475529B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 光学情報読み取り装置の信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29170694A JP3475529B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 光学情報読み取り装置の信号処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08147402A JPH08147402A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3475529B2 true JP3475529B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=17772350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29170694A Expired - Fee Related JP3475529B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 光学情報読み取り装置の信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3475529B2 (ja) |
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1994
- 1994-11-25 JP JP29170694A patent/JP3475529B2/ja not_active Expired - Fee Related
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