JP3960181B2

JP3960181B2 - 光学的情報読取装置

Info

Publication number: JP3960181B2
Application number: JP2002275118A
Authority: JP
Inventors: 昌宏原
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004110668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な印字対象及び印字方式で印字された情報コードを読み取る光学的情報読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報コードとして例えば二次元コードを読み取る光学的情報読取装置のハードウェア構成としては、種々のものがあり（例えば、特許文献１参照）、また、複数規格のコードを読み取る構成のものもある（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。そして、異なる条件で読み取る構成の装置もある（例えば、特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３４４２９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−２５８０９０号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平１０−１３４１３０号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開平１０−１８７８７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したものにおいては、いずれも画像処理では画像を加工して取り扱う必要のある粗悪なラベルに対しては、あらかじめ決められた特定の画像処理を行なうようにして対処していた。
【０００８】
これまで、コード印字条件が変化する場合、コードが読めなかったら次の画像取り込みの条件の変化に期待して画像を取り込みを行なうか、印字条件の変化をできるだけ吸収できる画像処理を行なうようにして読取を行なっていた。そのため、読取スピードが遅くなり、読取スピードを要求されるラインなどでは、読取率が低下するという不具合があった。また、読取方式の有効性から順番を決める機能を持った読取装置はなかった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コードの印字条件が変化するラインや、多種の製品を流すラインに設置される読取装置で、読取スピードや読取性能の向上を図れるようにした光学的情報読取装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、画像データ取得手段により、光学的に情報コードが撮影されて入力すると共に設定された画像処理条件で画像処理を行なって画像データが得られるようになり、続いて、復調手段により、画像データに基づいて復調処理が行なわれる。制御手段は、これらの処理過程において画像データ取得手段による画像データを取得するための条件を複数設定しており、あらかじめ設定されている順序でその条件を適用するように制御し、適用した条件で得られた画像データについて復調手段による復調処理で情報コードの読取ができない場合には、条件を変えて処理過程を実施し、情報コードの読取ができるまでこれを繰り返し実施する。これにより、読取対象としている情報コードの状態に対応して画像データを取得するための複数の条件を順序を付けて設定することができるので、読み取れる確率の低い条件まで一律に実施することなく、場合によあって確実に読み取れる条件を使い分けて設定することができるので、迅速且つ確実な読取処理を行なえるようになる。
そして、テスト手段を設けることで、設定されている複数の画像データを取得するための条件について、すべての条件を実施して情報コードの読取ができた条件についてその正確さが高いものから順位を判定することができるので、実際に対象となるものの情報コードの読み取り処理を行なわせて最も読み取りが正確且つ迅速に行なえる条件を事前に得ることができ、効率の良い読み取り処理を実施することができるようになる。
さらに、テスト手段として、復調手段による情報コードの読取ができた条件についてその正確さを、読取処理における情報コードの機能セルの一致度が高いものを正確さが高いとした基準を用いるようにしたので、順位を決定する際に、情報コードに対応しても受けられている機能セルの認識を迅速に行なうことができ、これによって正確に情報コードを読み取ることができる条件を自動的に得ることができるようになる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、上記請求項１の発明において、制御手段は、画像処理条件を画像データを取得するための条件として含んでいるので、光学的に取り込んだ情報コードの入力データについてはそのまま受け入れて、画像処理の条件を変えることにより読み取りを可能とする処理が設定できる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、情報コードを光学的に読み取るときの照明の明るさを規定する条件を画像データを取得するための条件として含んでいるので、光学的に情報コードを取り込むときの条件を変えることで読み取りを可能とする処理が設定できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、復調手段により情報コードの情報が読み取れるまでの間、同一の条件を繰り返し実行するトライ回数を画像データを取得するための条件として設定可能であるから、読み取りの対象物が移動している場合やノイズなどの影響でたまたま情報コードを読み取ることができない場合でも、繰り返し実施することで正しく読み取れる確率を高くすることができるようになる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、上記各発明において、制御手段により、復調手段が情報コードの情報を正しく読み取ったときの画像データを取得するための条件を記憶しておき、複数の条件について記憶したデータに基づいてそれらの順序を決定して、得られた順序で前記画像データの取得をする設定を行なうので、読み取りの作業を繰り返し実行すうちに、より正しく読み取ることができる条件の順位を自動的に得ることができるようになり、得られた画像データを取得する条件により迅速且つ正確に情報コードの読取処理を行なうことができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図７を参照して説明する。
【００１９】
図２は光学的情報読取装置１の設置環境を示したもので、この実施形態では、情報コードとして二次元コードを用い、読取装置１は定置式のものを前提としたものである。読取装置１は、撮像手段であるカメラ２が撮影する画像を入力し、これを画像処理して読取の処理を行なうように構成されている。
【００２０】
カメラ２は、ベルトコンベア３に対して上方から撮影するように固定されており、そのベルトコンベア３を移動する製品あるいは荷物などの物体４の上面に印刷あるいは貼付された二次元情報コードＳを撮影するように設定されている。ベルトコンベア３に流れる物体４は、例えば、二次元情報コードＳの印字条件が変化している場合や、二次元情報コードＳの印字特性が異なる場合が想定されている。
【００２１】
図１は読取装置１およびカメラ２の電気的構成を示すもので、カメラ２には撮像素子としてのＣＣＤ５とこのＣＣＤ５に結像させるためのレンズ６および撮像対象を照明するためのＬＥＤ７が設けられている。また、ＣＣＤ５には、撮像された画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８およびクロック発生回路（ＣＬＫ）９が接続されている。ＣＬＫ回路９は、ＣＣＤ５から出力される同期パルスに応じて、ＣＣＤ５が出力している走査線信号のパルスよりも充分に細かいクロックパルスを出力する。
【００２２】
読取装置１には、制御手段およびテスト手段としての制御回路１０を中心とした回路が設けられている。制御回路１０は、マイコンやＲＯＭ、ＲＡＭその他の周辺回路などから構成されるもので、あらかじめ後述する読取処理のためのプログラムが記憶されている。カメラ２のＡ／Ｄ変換器８の出力端子は、制御回路１０に直接接続されると共に二値化回路１１を介して接続されている。二値化回路１１は、デジタル信号に変換された画像データを設定されているしきい値で二値化するもので、そのしきい値は制御回路１０により後述するように設定される。
【００２３】
また、ＣＬＫ９の出力端子は、制御回路１０に直接接続されると共にアドレス発生回路１２を介して接続されている。そして、制御回路１０には、アドレスメモリ１３および画像メモリ１４が接続されている。アドレス発生回路１２は、ＣＬＫ９から出力されるパルスをカウントして画像メモリ１４に対するアドレスを発生させる。
【００２４】
また、制御回路１０には、外部から操作入力や設定データの入力や出力を行なうための入出力回路１５が接続されると共に、表示を行なうための液晶表示器１６が接続されている。
【００２５】
次に、レーザマーカにより物体４にダイレクトマーキングされる二次元情報コードＳについて説明する。図３（ａ）に示すように、レーザマーカによるマーキングでは、レーザ光源の印加電圧の変動やばらつきあるいはマーキングする対象物の材質によって印字するドットの円形セルの直径や深さが変化する。これによって、同じ条件でマーキングを行なっても印字品質には差が発生することになる。また、同図（ｂ）に示すように、照明の具合や印字対象の材質などによっては、カメラ２による撮影画像がドットを撮影した部分とそうでない部分とが反転した状態になる場合も発生する。
【００２６】
二次元情報コードＳの認識の正確さを示す指標として、二次元情報コードＳに設けられる機能セルがある。これは、例えば図４（ａ）に示すＱＲコードでは、３隅に配置された矩形状をなすマークが機能セルとして設定されている。また、同図（ｂ）のdata matrixコードに代表されるものでは、直交する２辺を機能セルとして設定したものである。したがって、この機能セルは既知の形状として捉えることができるので、図５（ａ），（ｂ）に示すように、得られた画像データがどこまで一致しているかを比較的簡単に判定することができ、ひとつの指標として設定することができる。
【００２７】
次に、本実施形態の作用について、図７の読取処理プログラムのフローチャートも参照して説明する。
すなわち、この実施形態では、画像データを取得するための条件として、画像処理条件を複数設定している。つまり、カメラ２による撮影の条件は変えることなく、そのカメラ２により撮影された二次元情報コードＳの画像の画像処理についてその条件を複数設定している。この画像処理条件としては、例えば、前述したようにＡ／Ｄ変換された画像データを二値化する際のしきい値の設定条件や、画像データについてぼかし度を変えたり、膨張あるいは収縮などのフィルタリング処理をする条件の設定などを行なうものである。
【００２８】
図６は、ぼかし処理を行なった場合の画像データを示している。同図（ａ）に示すように、レーザマーカでマーキングされた二次元情報コードＳは、セルの大きさが小さい場合があり、その場合には、セル間の距離が一定であることから隙間ができたようになる。これをぼかし処理をすることで各セルを大きくし、これによって繋がった線状のパターンとして得ることができるようになる。
【００２９】
制御回路１０は、図７に示す読取処理プログラムを開始すると、まず、撮像条件を設定する（ステップＳ１）。この撮像条件は、例えば、カメラ２により二次元情報コードＳを読み込むときの照明条件やその他の撮像のための条件が設定されるようになっている。
【００３０】
次に、制御回路１０は、画像処理条件を設定する（ステップＳ２）。ここでは、制御回路１０は、図示しない内部メモリに記憶されている複数の画像処理条件のデータから、最初に用いる条件として指定されたものを読み出して設定するようになっている。次に、制御回路１０は、二次元情報コードＳの読取を開始すると、カメラ２により撮影した画像を取り込み（ステップＳ３）、デジタル信号に変換したものについて、設定されている画像処理条件で画像処理を行なう（ステップＳ４）。
【００３１】
この後、制御回路１０は、画像処理された画像データに基づいて復調処理を行なうが、この復調処理によって二次元情報コードＳが正しく認識できたか否かを判断し（ステップＳ５）、読み取りが正しく行なわれた場合には「ＹＥＳ」と判断してそのときの画像処理の条件について認識率・正確性の情報を記憶させるようになる（ステップＳ６）。
【００３２】
この場合、認識率や正確性の情報については、前述したように、機能セルについての一致度を尺度とした指標で表したり、あるいは、ある情報コードを読み取る際の誤り訂正回数が何回であったかを尺度とした指標で表わすことができるし、他の方法によって尺度を規定することもできる。
【００３３】
制御回路１０は読み取った結果を記憶すると共に、入出力回路１５や液晶表示器１６などに出力をしてデータの送信をしたり表示動作を行なわせるようになる（ステップＳ７）。これにより、一連の読み取り処理が終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ５にて、コードの情報が認識できなかった場合には（ステップＳ５で「ＮＯ」と判断）、まず、認識ができなかった場合の認識率・正確性の情報を上述同様にして指標を求めて記憶させる（ステップＳ８）。この後、制御回路１０は、この画像処理条件についてあらかじめ設定されている画像処理の回数が実際に認識のために画像処理を行なったトライ回数となったか否かを判断し（ステップＳ９）、達していない場合（「ＮＯ」と判断）には、ステップＳ３に戻って上述の画像処理および認識の処理を繰り返すようになる。
【００３５】
そして、トライ回数が設定された回数に達する前にステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断された場合、つまり認識が正しく行なわれた場合には、そのときの認識率・正確性の情報が記憶され（ステップＳ６）、ステップＳ７を経て終了する。また、正しい認識が得られる前にトライ回数が設定された回数に達してしまった場合には、制御回路１０は、ステップＳ９で「ＹＥＳ」と判断してステップＳ１０に移行する。
【００３６】
制御回路１０は、次の優先順位に設定されている画像処理条件について読み出しの処理を行なう（ステップＳ１０）。設定されている画像処理条件が存在する場合にはステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判断してこれを新たな画像処理条件として設定し、ステップＳ２に戻って上述の処理過程（ステップＳ２〜Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）を繰り返し実行する。
【００３７】
新たに設定した画像処理条件にて撮影した画像に含まれる二次元情報コードＳの認識が正しく行なわれた場合には上述同様にしてステップＳ５〜Ｓ７を経て終了するが、トライ回数が設定されている回数に達しても読み取りが正しく行なわれなかった場合には、制御回路１０は、ステップＳ１０で新たに読み込もうとした画像処理条件がなくなるまで繰り返すことになる。
【００３８】
この後、最後まで読み取り処理が正しく行なわれなかった場合には、制御回路１０はステップＳ１１で「ＮＯ」と判断して読み取りが不能であったことを記憶させると共にあらかじめ設定されている読み取り不能時の処理を行なって（ステップＳ１２）、処理を終了する。
【００３９】
以上のようにして、撮影した二次元情報コードＳについての読み取り処理が終了すると、次の物体４に付されている二次元情報コードＳの撮影を行い、再び上述と同じような処理を繰り返すようになる。
【００４０】
さて、上述のように処理を行なう場合に、制御回路１０が読み出す画像処理条件は、優先順位が付けられており、例えば、これからベルトコンベア３を移動する物体４に付されている二次元情報コードＳの印字状態に合わせて、読み取りが速く行なえる条件をあらかじめ求めておいてその順番に設定しておくことができる。
【００４１】
これにより、その都度優先順位に従って画像処理条件を変えていくことができるので、印字品質に対応して柔軟な画像処理条件の設定を行なうことができるようになる。これによって、迅速且つ正確な読み取りの処理を行なえるようになり、読み取りの速度を高めることでベルトコンベア３の移動速度を必要以上に遅く設定する必要がなくなる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図８および図９は本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、学習処理機能を付加したところである。図８は、学習処理をする場合の読取処理プログラムを示すもので、図７に示したものの最後のステップとして学習処理Ｓ１３を付加したフローチャートとなっている。
【００４３】
この学習処理ステップＳ１３では、図９に示すような処理を実行する。制御回路１０は、読み取り処理を行なったときの画像処理条件毎の認識率・正確性の情報として記憶している成績を読み出す（ステップＰ１）。続いて、制御回路１０は、読み出した成績データについて、実施した回数に対する認識率・正確性を演算し（ステップＰ２）、得られた結果から認識率・正確性の高い順に画像処理条件の順位をつけて並べる（ステップＰ３）。この後、順位をつけた画像処理条件について次回からの読取処理で行なう場合に読み出す順序を設定する（ステップＰ４）。
【００４４】
これにより、それまで設定されていた優先順位に対して新たに順位が設定されるので、読取処理が進むうちに印字条件などが変化していくことで最適な画像処理条件がずれていく場合でも、これに追随して最も適切な条件で読取処理を行なうことができるようになる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図１０は本発明の第３の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、設定する複数の画像処理条件について、そのテストを行なって読取の認識率に応じて優先順位を設定することができるようにしたテスト機能を追加したところである。
【００４６】
ベルトコンベア３に新しい読取条件の物体４を移動させる場合などに、あらかじめ候補となる複数の画像処理条件について入力をしておき、これらについて図１０に示すテストプログラムを実施することで、認識率の高い順に画像処理条件を設定することができるようになる。
【００４７】
テストプログラムが開始されると、制御回路１０は、読取処理と同様にしてステップＳ１〜Ｓ４を実行するようになる。この後、制御回路１０は、ステップＳ６の処理を実施し、そのとき設定されている画像処理条件による読取の認識率や正確性の情報を記憶するようになる。そして、設定された回数だけ実行したか否かを判断し（ステップＳ１４）、「ＮＯ」の場合には再びステップＳ４に戻り、画像処理を繰り返し実行する。
【００４８】
そして、ステップＳ１４で「ＹＥＳ」になると、制御回路１０は、次の画像処理条件が設定されているか否かを判断し（ステップＳ１５）、「ＹＥＳ」の場合には、次の画像処理条件を読み出して（ステップＳ１６）、ステップＳ２に戻るようになる。同様にして、読み出した画像処理条件により画像処理を実行してそのときの認識率や正確性の情報を取得する（ステップＳ２〜Ｓ４、Ｓ６、Ｓ１４）。
【００４９】
次に読み出す画像処理条件がなくなった場合には、制御回路１０は、ステップＳ１５にて「ＮＯ」と判断し、これまでに得られた複数の画像処理条件の認識率や正確性のデータに基づいて順序設定処理を行なう（ステップＳ１７）。これは、第２の実施形態で説明した学習処理と類似する処理であって、認識率あるいは正確性の高い画像処理条件を優先順位を高く設定し、実際の読取処理時にその順番で読み出すように設定処理をする。
【００５０】
これにより、あらかじめ画像処理条件の設定をすることが難しい印字条件の場合でも、実際にテストプログラムを実行することで最も読み取り処理を正確且つ迅速に行なえる条件を自動的に取得することができるので、これにしたがって実際の読取処理を実施することで、迅速且つ正確な読取処理を行なうことができるようになる。
【００５１】
（第４の実施形態）
図１１は本発明の第４の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、画像データを取得するための条件つまり認識処理条件として、上述したような画像処理条件だけでなく、撮影時の条件も考慮したものである。すなわち、撮影条件としては、例えばカメラ２に設けられているＬＥＤ７で物体４を照明する場合の条件が挙げられる。物体４あるいはその表面に付された二次元情報コードＳの印字条件などによって照明の明るさの度合いが微妙に読み取りに影響を与える場合がある。これに対応して、画像処理条件を変えることで対処することもできるが、撮影条件として照明の明るさを変えることが迅速な読取に寄与することがある。
【００５２】
この実施形態では、そういった撮影条件にも着目して、画像処理条件に加えて撮影条件を考慮した認識処理条件を設定することができるようにしたものである。制御回路１０は、読取処理プログラムを開始すると、初めに認識処理条件を読み込んでこれを設定する（ステップＳ１８）。続いて、画像データを入力すると共にその画像処理を行なう（ステップＳ３，Ｓ４）と共に、そのときの認識処理条件での認識率・正確性の情報を取得してこれを記憶させる（ステップＳ６）。
【００５３】
制御回路１０は、設定されている認識処理条件での読み取り処理を設定回数だけ実行するまでステップＳ１８，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ１６）を繰りかえし実施し、ステップＳ１６で「ＹＥＳ」になると、次の認識処理条件がある場合にはこれを読み出して設定し（ステップＳ１４，Ｓ１９）、上述の処理を繰り返し実行する。
【００５４】
制御回路１０は、ステップＳ１４で「ＮＯ」と判断するようになると、ステップＳ１７にて順序設定処理を行なってプログラムを終了するようになる。これにより、最も認識処理を正確且つ迅速に行なえる認識処理条件を自動的に設定しながら柔軟な対応をして読み取り処理を実施することができるようになる。
【００５５】
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
情報コードは、二次元コードに限らずバーコードを対象とすることもできる。また、二次元コードでは、ＱＲコードやdata matrixコード以外の二次元コードを対象とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す電気的構成図
【図２】読取処理を行なう場合の全体構成の配置関係を示す概略図
【図３】二次元情報コードの表示例
【図４】二次元情報コードの機能セルを説明する図
【図５】機能セルの一致度を説明するための図
【図６】ぼかし処理を行なう場合の作用説明図
【図７】読取処理プログラムのフローチャート
【図８】本発明の第２の実施形態を示す図７相当図
【図９】学習処理プログラムのフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す図７相当図
【図１１】本発明の第４の実施形態を示す図７相当図
【符号の説明】
１は読取装置、２はカメラ（撮像手段）、３はベルトコンベア、４は物体、５はＣＣＤ、７はＬＥＤ（照明手段）、１０は制御回路（制御手段、テスト手段）、１１は二値化回路、１２はアドレス発生回路、１３はアドレスメモリ、１４は画像メモリ、１５は入出力回路、１６は液晶表示器である。

Claims

情報コードを光学的に撮影して入力すると共に設定された画像処理条件で画像処理して画像データを得る画像データ取得手段と、
この画像処理手段により画像処理された画像データに基づいて復調処理する復調手段と、
前記画像データ取得手段における前記画像処理条件を含む前記画像データを取得するための条件を複数設定可能で、前記復調手段による復調処理で前記情報コードの情報が読み取れるまでの間、設定された複数の画像データを取得するための条件を優先順位に従って順次実行させる制御手段と、
前記設定されている複数の画像データを取得するための条件について、すべての条件を実施して前記復調手段による情報コードの読取ができた条件についてその正確さが高いものから順位を判定するテスト手段とを備え、
前記テスト手段は、前記復調手段による情報コードの読取ができた条件についてその正確さを、読取処理における情報コードの機能セルの一致度が高いものを正確さが高いとした基準を用いることを特徴とする光学的情報読取装置。
請求項１に記載の光学的情報読取装置において、
前記制御手段は、前記画像処理条件を前記画像データを取得するための条件として含んでいることを特徴とする光学的情報読取装置。
請求項１または２に記載の光学的情報読取装置において、
前記制御手段は、前記情報コードを光学的に読み取るときの照明の明るさを規定する条件を前記画像データを取得するための条件として含んでいることを特徴とする光学的情報読取装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の光学的情報読取装置において、
前記制御手段は、前記復調手段により情報コードの情報が読み取れるまでの間、同一の条件を繰り返し実行するトライ回数を前記画像データを取得するための条件として設定可能に構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の光学的情報読取装置において、
前記制御手段は、前記復調手段による情報コードの情報が読み取れたときの前記画像データを取得するための条件について記憶しておき、複数の画像データを取得するための条件について順序を決定して、前記画像データ取得手段に対して得られた順序で前期画像データの取得をする設定を行なうことを特徴とする光学的情報読取装置。