JP4019063B2 - 光学端末装置、画像処理方法およびシステム - Google Patents
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Description
より具体的には、書類上の任意の領域の文字またはコードを端末あるいは携帯端末によって光学的イメージとしてぶれなく確実に取込みを行い、その取込んだイメージに対して文字認識を行ってコンピュータのアプリケーションソフトに文字コードデータとしてデータ入力する、あるいは遠隔地にある装置で文字認識を行ってデータを装置の所望の制御部に入力する、またそのデータを利用することを可能とした光学的文字認識装置および画像処理方法およびシステムに関する。
(操作1)・・・書類スキャン 先ず、スキャナへ書類をセットし、書類全体をスキャンする。
(操作2)・・・文字認識スキャナから送られてきた書類全体のイメージは、パーソナルコンピュータのディスプレイ上に展開され、文字認識ソフトで表示される。文字認識ソフト上で“文字認識させたい範囲”(以下、“意図する領域”と称す)をマウスで指定してから、文字認識ソフトを操作して、“意図する領域”のイメージデータをテキストデータ(文字コードデータ)に変換し、再度ディスプレイ上に表示する。
(操作3)・・・修正 文字認識ソフトの認識結果は、文字認識ソフトに表示された書類のイメージと認識結果であるテキストデータとを突き合わせて、キーボードを用いて修正をする。
(操作4)・・・アプリケーションへのコピーまたはペーストを行い、次に、この修正されたテキストデータを、マウスを用いてコピーし、ワープロや表計算機能をもつアプリケーションソフトにペーストする。
(反復操作)・・・認識させたい書類が複数ある場合は、前記操作1から操作4を繰り返す。書類内に“意図する領域”が複数箇所ある場合は、操作2から操作4までを繰り返す。
1.本発明の手ぶれ防止機能を持つフリーハンド・スキャナによれば、ひとつのイメージセンサで位置座標処理用の小イメージ部を設定して位置座標検知可能な感度にて電子的にデータの処理を行い、また同時にイメージ画像の取得を行うので、特殊な専用紙を必要とせず、また機械的な強度また機械的な構造に起因する信頼性の問題がなく、あるいは配置に起因する調整作業を不要とし、書類上をスキャンする際のいわゆる手ぶれによる画像の歪みを解消し、歪のないイメージ画像の取り込みを確実に実施することができる安価な光学端末装置を提供できる。
図1を参照しながら、本発明の実施の形態であるフリーハンド・スキャナによるスキャニングの際のイメージデータ処理を説明する。まず、本フリーハンド・スキャナによって、書類上の情報のスキャンを開始する(S101)。2次元のイメージセンサと高速電子シャッタによって複数の静止イメージがメモリに取得され(S103)、また取込んだ複数のイメージに対して2次元のイメージセンサのキャプチャー領域のうちあらかじめ決められた2ヶ所の位置座標計算用の小領域のイメージデータがメモリに取込まれ画像処理手段に送られる。
図2を参照しながら、本発明の実施の形態であるフリーハンド・スキャナ(イメージスキャナ)200のハードウェア構成を説明する。
イメージスキャナ200は、書類上の文字情報を光学的にスキャニングして静止イメージ情報として取り込むためのストロボ発光用LED202、位置座標計算用の小領域を取り込む際に紙面に平行な光を照射する発光用LED201、およびイメージセンサ203、ストロボライト発生器205、A/Dコンバータ207、USBコントローラ209、画像位置計算部211、LCD表示部213、USBインタフェース215、メモリ(デジタル画像データ記憶部)217とを具備している。
LCD表示部213は該入力部で入力した文字認識結果を表示し、イメージスキャナ200はLCD表示部213で表示した文字認識結果の確定の有無を行う操作部(図示せず)を有する。
パーソナルコンピュータ220は、少なくとも1つのアプリケーションソフトウェア223と、イメージスキャナ200の出力部より出力されたイメージ情報の文字認識を行う文字認識ソフトウェア231とが搭載されている。そして、イメージセンサ200によりスキャニングしたイメージ情報が入力されると、文字認識ソフトウェア231によって実行された文字認識結果をイメージスキャナ200に送信する。
イメージスキャナ200より変換結果の確定の通知を入力すると、アプリケーション・ソフトウェア上のポインティングデバイスのカーソルで指定された位置に確定された文字データが入力される。
本発明によるデータ入力方法、すなわちパーソナルコンピュータで動作するワープロソフトや表計算ソフトまたはデータベースソフト等のアプリケーションソフトにおけるデータ入力方法の処理シーケンスを以下に説明する。
パーソナルコンピュータ220がこのイメージデータを受信すると、データ入力を行うアプリケーションソフト223の背後で動作している文字認識ソフト231により、イメージデータの文字認識を行って該当する文字コードデータをイメージスキャナ200に送信する。イメージスキャナ200が文字コードデータを受信すると、この文字をLCD表示部213に表示し、この表示された文字コードデータの確定操作が行われると、パーソナルコンピュータ220に文字コードデータの確定を通知する。
パーソナルコンピュータ220が文字コードデータの確定の通知を受信すると、アプリケーションソフト223にこの文字コードデータが入力される。
図3を参照しながら、本発明の実施の形態である図2のイメージスキャナ200のイメージセンサ部203の撮影方法について説明する。ここでは、このイメージセンサ203は、毎秒30フレームの撮影が可能で、ランダムアクセス可能な画素数が30万画素(570x570画素)のCMOSイメージセンサとして説明するが、これに限られるものではない。 このイメージセンサ203の撮影フレームサイズは10mm×10mmとし、このサイズを大静止画として処理する。また、このフレーム(大静止画)内の小静止画のサイズを2mm×2mmとする。
フレーム撮影前後で、各小静止画の総画素数の50%から30%以上の重なり合いが必要である。一例として、この10mm角のフレームの90%重なるように、1フレーム毎のスキャナ移動距離を1mmとした場合、毎秒30フレームの撮影が可能なこのCMOSイメージセンサ203を用いたスキャナのスキャン速度は毎秒33mmとなる。
図4は、本発明の実施の形態であるイメージセンサ203の撮影タイミングを模式的に表したものである。スキャナ回路は図2に、全体システムの画像処理の流れは図1に示したものを使用する。図2に示すにイメージスキャナ200のLED201は位置確認用であり、LED202は文字認識用である。LED201は撮影対象の書類紙面に限りなく平行な光を照射し、LED202は撮影対象の書類紙面にほぼ垂直な光を照射する。
図4のフレーム1では、LED 201により位置計算用静止画の撮影を行ない、位置の計算は次ぎのフレーム2の撮影期間に行なう。 なお、フレーム2ではLED202により露光を行い、文字やコード認識用静止画を撮影する。
位置計算用フレームの撮影に際しては、LED201により撮影対象の書類紙面に限りなく平行に、光を照射すると、紙面の凹凸などによる陰影が現れ、紙面に文字などの印刷模様がない白下地の場合でも、撮影フレームの位置決めが可能となる。
(6−1)実施例1
まず、文字やコード認識を実施する場合について説明する。
文字やコード認識のためのフレーム撮影は、位置決めの場合と異なり、図3のLED202により、読取対象の書類紙面に略垂直な光を照射して文字やコードを撮影する。
撮影時間中に対象とする画像(文字やコード)の解像度以上に、画像が動くと正確な静止画が得られない。手ぶれの無い静止画撮影のためには、スキャン速度と解像度の関係から、フレーム撮影(露光)に許される時間が決まる。一例として、高解像度を必要とする、かな漢字認識に必要な解像度は1mm当り16画素ということが経験的に知られており、この場合撮影中に許される移動量を1ドット(0.0625mm)の10%(0.1ドット)とすると、許される露光時間は、0.0625mm×0.1÷スキャン速度(mm/sec)となる。 スキャン速度が毎秒100mmの場合、許容露光時間は62.5マイクロ秒となる。
スキャン・ボタンを押し、スキャンを開始する。
1-1. まずLED光源201のパルス発光により、フレーム1データ全体(大静止画)が撮影されCMOSイメージセンサー203の各画素に電荷が蓄積される。電荷蓄積に要する時間は対象画面の明度にもよるが約60usecである。
1-5. その後、大静止画データが一定量まとまれば、USB(Universal Serial Bus)を用いてPC220へ連続的して転送される。その際、各静止画には位置座標(重心位置座標値、回転角度)データが添付される。
1-6. 上記処理が繰り返された後、スキャン・ボタンを離すことにより、スキャンは終了する。
以上の動作後に、PC220における処理が開始される。
2-2. その後、BMPデータ変換部229がPC用画像フォーマット(BMP)への変換を行う。
以上の処理の後に、文字認識処理231が実施される。文字認識ソフトは、ユーザが利用するPC用アプリケーションの背後で動作する形に作られている。
3-2. 文字/コード認識部231での文字認識結果は、PC200内のテキストファイル記憶部233に送られ一時保管される。一時保管メモリ233に入った文字認識結果はテキスト入出力取得部225及びUSBインタフェース221を介してスキャナ200に転送される。その後、当該文字認識結果がスキャナ200側のLCD表示部213に表示され、ユーザはスキャナの手元で希望するものかどうかの確認と選択が行える。
3-3. ユーザの希望する文字認識結果は、スキャナ200より確定指示することにより、アプリケーションのカーソル位置に直接自動入力される。
図5を参照しながら、本発明によるイメージスキャナおよびこれを用いた光学的文字認識装置を詳細に説明する。
図5には、本発明によるイメージスキャナをパーソナルコンピュータに対してポインティングデバイスとしての機能を持つマウススキャナとしたときの光学的文字認識装置の実施の形態を示すシステム構成図が示されている。図5において、パーソナルコンピュータ10は、高速双方向通信バスであるユニバーサルシリアルバス(Universal Serial Bus,以下USBと称す)に対応した、例えばマイクロソフトのオペレーションシステムであるWindows(登録商標)XP等が動作する一般的なコンピュータである。
すなわち、本実施の形態において、パーソナルコンピュータ10で文字認識ソフトが動作している状態でも、使用者にはアプリケーションソフトしか動作していないように見え、文字認識ソフトで認識された文字コードデータは恰もキーボードから入力されたのと同様にアプリケーションソフトに入力される。
パーソナルコンピュータ10のUSBドライバ12は、イメージデータを受信すると文字認識ソフトで文字認識を行い、その文字認識結果である文字コードをUSBケーブル50を介してマウススキャナ20に送信する。
マウススキャナ20のUSBインタフェース回路24は、文字コードを受信すると、該当する文字をLCD表示部26に表示する。
また、パーソナルコンピュータ10が、音声合成を行うアプリケーションを搭載していれば、文字認識結果を音声出力することで使用者はLCD表示部26を確認すること無く認識結果を知ることができる。
このとき、本実施の形態ではアプリケーションソフトウェア上に入力された誤認識箇所の修正をやりやすくするため、アプリケーションソフトウェアに送った文字認識結果の元のイメージデータをパーソナルコンピュータ10上に表示する。
したがって、例えば認識結果の中に“誤認識箇所”があっても、このイメージデータを参照しながらアプリケーションソフト上でキーボード等により容易にその箇所の修正を行うことが可能である。
マウスおよびイメージセンサ回路22は、パーソナルコンピュータ10のポインティングデバイスとして機能するマウスと、書類の画像をイメージデータとして認識するイメージセンサとを含んだ回路である。マウスおよびイメージセンサ回路22はまた、スキャナの位置信号をマウスの位置信号として利用する位置センサ回路を備えている。さらにマウスおよびイメージセンサ回路22はUSBインタフェース回路24と制御信号(Control)の送受信を行う。
また、USBインタフェース回路24は、USBマイクロコントローラ28を介して、LCD表示部26に文字表示を行う制御データを受信すると、LCD表示部26にこの制御データ(FFC)を出力する。この制御データによりLCD表示部26には該当する文字が表示される。
また、USBマイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ10より文字コードデータを受信すると、LCD表示部26の文字表示を行うための制御データをUSBインタフェース回路24に出力する。
その後、マウスおよびイメージセンサ回路22で取込んだ複数の文字認識用イメージとその各々の位置座標は、USBインタフェース回路24により、PC10に送信され、PC10内の画像合成部140で、その位置座標をもとに撮影された複数のイメージは高速補正され、全体のイメージデータが形成される。この結果、従来問題であったハンディスキャナの蛇行や手ぶれなどが原因で文字が正しく認識されないという問題が解決される。
画像合成部140は、USBドライバ12を介してマウススキャナ20より受信したイメージデータを取り込む。BMPフォーマット変換部142は、このデータをリアルタイムで例えばビットマップ(BMP)フォーマットの画像データに変換する。
テキストファイル記録部146は、この文字コードデータをファイルに一時保存する。テキスト入出力部148は、当該一時保存された文字コードデータをほぼリアルタイムでLCDデータとして、USBドライバ12を介してマウススキャナ20に送信する。
この結果、マウススキャナ20でスキャニングしたイメージデータは、パーソナルコンピュータ10によりリアルタイムで文字・コードデータに変換され、スキャニングした変換結果はスキャニングと同時にLCD表示部26に表示される。
図6は、マウススキャナ20の上面図および側面図である。図6に示すように、マウススキャナ20は、内部にイメージセンサ、レンズ30を備え、マウススキャナ20の全体を制御する制御回路36が配設されている。図6におけるイメージセンサ、レンズ30は、図5おけるマウスおよびイメージセンサ回路22に、図6における制御回路36は、図5におけるインタフェース回路24およびUSBマイクロコントローラ28にそれぞれ相当する。なお、図6のイメージセンサ、レンズ30は、「光源」、「非球面レンズ」と「イメージセンサ」を一体化したイメージセンサ・モジュールである。
同図の左ボタンはスキャニングをスタートするスタートボタン40として、右ボタンはLCD表示部26に表示された文字を確定する確定ボタン42として、それぞれ配設されている。
なお、特に記載はしなかったが、スキャニングの日本語/外国語/各種コードの選択、文字/画像入力の選択等の調整は、パーソナルコンピュータ10で行うか、マウススキャナ20にこれらの調整を行う操作ボタンを設けるか、または両方できるようにしてもよい。
小静止画並びに大静止画に対する解像度の設定についても、同様にマウスボタンによって、あるいはパーソナルコンピュータのいずれからもできるようにするとよい。
次に単に画像イメージをとる場合について説明する。大静止画の大きさは、10mm角であるので小静止画の大きさ(2mm角)は、大静止画の20%の大きさである。画像を照合するためには、小静止画は作業中常にその総画素数の50%から30%以上の重なり合いが必要となる。この小静止画(2mm角)の重なりをとるため、大静止画は例えば1mm間隔で撮影される。
スキャン速度を30mm/秒とすると、静止画は1mm(33msec)間隔で撮影され、各小静止画は2mm角であるので小静止画の一辺114画素(1mm当り57画素)の半分は連続した次の静止画とは約50%が常に重なり合う。またその重なり合い部分の総画素数は約6,500画素(114×114(画素)×0.5)となりこれが照合すべき画素サイズとなる。
実施例1〜2ではランダムアクセス可能なCMOSセンサを用いた場合を説明したが、ここではランダムアクセスが可能でないイメージセンサCCDを用いたイメージスキャナの実施例について説明する。
本実施例のイメージセンサは、一般に市販されているインターライン型全画素読出し方式CCDであり、メカニカルシャッタ無しに、電子シャッタによる一度の露光で全画素のデータを独立に読み出せる特長を有しているとする。
一例として、33万画素(659×494)品では、単位画素寸法が水平・垂直ともに7.40ミクロン、イメージ対角長6.0mm(1/3型)、読出し周波数24.54MHz(41ns)、フレームレート毎秒60.0である。
このセンサの撮影サイズは10mm×10mmとし、このサイズを大静止画とし、小静止画のサイズは0.5mm×10mmとする。本センサのフレームレートは、毎秒60フレームであるから、各フレームの全画素読み出しは、16.6msとなる。
このため位置座標を求めるための小静止画については連続したアドレスに対するものを使用する。一辺の領域すなわち最初のアドレス番地から順に読み出し例えば0.5mmに相当する領域まで読んでそのデータをメモリに転送し、それとは反対の一辺すなわち最終のアドレス番地から順に読み出し0.5mmに相当する領域まで読んでそのデータをメモリに転送し、これらのデータを使用して位置座標を計算する。
大静止画については全画素の読出しの際には、画素を飛ばしてメモリに収納する。本センサの解像度を57画素/mm(=659×494画素/mm2)として撮影範囲の全画素数の1/3(220×165画素)を読んで高速処理する。
スキャン・ボタンを押し、スキャンを開始する。
1-1. まずLED光源202のパルス発光により、大静止画データ全体が撮影される。次に撮影された大静止画の各画素信号は、AD変換器207によりデジタルデータに変換される。
1-2. 次にLED光源201のパルス発光により、2か所の小静止画の画素データが読み込まれ、DSPメモリ211bへ転送される。前述のように最初のアドレス番地から順に読み出し例えば0.5mmに相当する領域まで読んでそのデータをメモリに転送し、その後、最終のアドレス番地から順に読み出し0.5mmに相当する領域まで読んでそのデータをDSPメモリ211bに転送される。
1-3. DSPメモリ211bへ転送されたデータはDSP211によって処理され、大静止画のA、B点の座標値換算に用いられ、各小静止画の重心位置座標値計算は文字認識用フレーム撮影期間中に行われる。
1-4. 次に大静止画のCCDアドレスがスキャンされて大静止画全体が読み込みこまれてデジタル画像メモリ217へ転送される。このとき、読み込みを実施するCCDアドレスは間引き、解像度を低くして読み込みが行なわれる。
1-5. その後、全体の大静止画データが一定量まとまれば、位置座標(重心位置座標値、回転角度)データの添付と共に、USBを用いてPC220へ連続的して転送される。
1-6. 上記処理が繰り返され、スキャン・ボタンを離すことによりスキャンは終了する。
以下、PC220での処理は実施例2の場合と同じであるので省略する。
図7は本発明の実施の形態である光学端末装置の構造図である。本実施例では、携帯電話の一部としてマウススキャナを組み込み、携帯パソコンのマウススキャナとして利用したり、また、携帯電話の処理能力に余裕がある場合には、携帯電話内で文字認識処理を行ったり、さらに、図8に示すように携帯電話の無線公衆回線を介してサーバと接続し、このサーバに光学端末装置にて取得したイメージデータを送信する携帯電話である。
なお、特に記載はしなかったが、スキャニングの日本語/外国語/各種コードの選択、文字/画像入力の選択等の調整は、パーソナルコンピュータ10で行うか、マウススキャナ20にこれらの調整を行う操作ボタンを設けるか、または両方できるようにしてもよい。
さらに携帯パソコンが身近に無い場合は、取り込んだ画像情報を携帯電話の外部メモリに一時保管しておいたり、携帯電話の無線機能を用いて、取り込んだ画像情報をサーバに送り込むことができる。また携帯電話に使われているマイクロコンピュータの能力に余裕がある場合は、パーソナルコンピュータに送り込んで処理する文字認識ソフトウェアを携帯電話に取り込んで処理することも可能である。
図8は、本発明の実施の形態であるスキャナカメラ付携帯電話を活用することのできる各種インターネットサービスシステムの全体図である。
本実施例では、本発明の実施の形態である光学端末装置を携帯電話の一部として組み込み、携帯電話の一般公衆無線インターネット回線800を介し、前記光学端末装置にて取得したイメージデータを携帯電話809a〜809cから各種サーバ801〜807に送る。サーバ801〜807に送られたイメージデータはサーバ内のソフトウェアにて処理される。
サーバ803は、カタログや新聞・雑誌に掲載された広告に記載のネットアドレスや商品コードを読み込み、通信販売・商品販売会社に直接アクセスするサービスを提供するサーバである。インフラとして普及した携帯電話が利用できる効果は大変大きい。
サーバ805で提供される自治体や国の各種サービスは、公報や諸通知など、さまざまな形で個人に通達されるが、電子政府・電子自治体サービスを受ける際には各サービスのアドレスを携帯電話に代表されるIT機器に入力しなければならない。このアドレス入力が容易になることは電子政府・電子自治体の利用効率に多大な効果がある。
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は前述したものだけに限定されるものではなく、その範囲を逸脱しない限り、変更及び修正されたものにも適用できることは言う迄もない。
22 マウス及びイメージセンサ回路
24 USBインターフェース回路
26 LCD表示部
28 画像位置計算回路
140 イメージ合成部
142 BMPフォーマット変換部
144 文字認識処理部
146 テキストファイル保存部
148 テキスト入出力部
Claims (7)
- 書類上の意図する領域をイメージの撮影時には書類の紙面に略垂直に上方から光を照射する第一の発光素子と、
小イメージ領域の撮影時には書類の面とほぼ平行に光を照射する第二の発光素子と、
前記第一の発光素子により光学的に移動スキャニングして複数の大イメージ情報を取り込む第一のエリアと、前記第二の発光素子により光学的に移動スキャニングして、前記複数の大イメージ情報に対してあらかじめ決められた少なくとも2ヶ所から選ばれた小イメージ情報を取り込む第二のエリアとを有するイメージセンサーとからなるイメージキャプチャー部と、
前記イメージキャプチャー部の前記イメージセンサーの第二のエリアで取込んだ前記小イメージ情報の照合により相対的な位置座標を計算する画像処理部と、
前記画像処理部で計算して得られた前記小イメージ領域の位置情報とそれに対応する前記大イメージ情報を外部に出力する出力部とを有することを特徴とする光学端末装置。 - 位置座標を計算する前記小イメージ領域に対する解像度は前記大イメージ情報に対する解像度とは異ならせていることを特徴とする請求項1に記載の光学端末装置。
- 前記光学端末装置はさらに表示部と外部のコンピュータから入力する入力部とを備えており、
前記大イメージ情報は前記出力部より前記コンピュータに出力され、前記大イメージ情報が前記位置情報データに基づいて形成された全体のイメージデータから前記コンピュータにて文字認識を実施し、その結果を前記入力部から入力し前記表示部にて表示することを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の光学端末装置。 - 前記表示部は、イメージのスキャン中に前記大イメージ情報を表示することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光学端末装置。
- 前記光学端末装置は、高速双方向通信バス等の有線手段によって、あるいは、光又は電波等の無線手段によって前記コンピュータと接続されポインティングデバイスとして使用することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光学端末装置。
- 前記光学端末装置が携帯電話の一部として組み込まれ携帯電話の無線公衆回線を介してサーバと接続され、前記光学端末装置にて取得した前記大イメージ情報並びに前記小イメージの位置情報を前記サーバに送信することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の携帯電話。
- 光学端末を用いて、書類上の意図する領域を移動スキャンし、取込んだイメージ情報を画像処理して合成する方法であって、
書類上の意図する領域のイメージ撮影時には第一の発光素子により書類の紙面に略垂直に上方から光を照射するステップと、
小イメージ領域の撮影時には第二の発光素子により書類の面とほぼ平行に光を照射するステップと、
前記第一の発光素子により光学的に移動スキャニングしてイメージキャプチャー部のイメージセンサーの第一のエリアに複数の大イメージ情報を取り込み、前記第二の発光素子により光学的に移動スキャニングして前記複数の大イメージ情報に対してあらかじめ決められた少なくとも2ヶ所から選ばれた小イメージ情報を前記イメージセンサーの第二のエリアに取り込むステップと、
前記キャプチャー部の前記イメージセンサーの第二のエリアで取り込んだ前記小イメージ情報の照合により相対的な位置座標を計算する画像処理ステップと、
前記画像処理部で計算して得られた前記小イメージ領域の位置情報とそれに対応する前記大イメージ情報を外部に出力するステップとを有することを特徴とする光学端末装置の画像処理方法。
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