JP4084578B2 - 文字認識方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字認識方法及びその装置に関し、特に、動画中の文字を抽出して認識する文字認識方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像処理技術の進歩により、動画中の文字を抽出して認識することが可能になってきている。これに伴い、屋内外の様々な場所に撮像装置と画像処理装置を設置し、その撮像範囲内を通過する認識対象物体から文字領域を抽出し、文字領域に記されている文字を認識する装置が開発されている。
【０００３】
例えば駐車場に入って駐車する車両のナンバーを認識して管理するシステムにこのような文字認識装置を利用することが考えられる。
【０００４】
図１は、従来の文字認識装置の一例のブロック構成図を示す。同図中、撮像装置１０からの入力画像は、プロセッサ２０の画像取込部２１により１／３０秒毎に取り込まれる。取り込まれた画像は、対象物体検知部２２にて随時、例えば車両等の認識対象物体の出現有無をチェックされる。認識対象物体が検知された画像は文字領域抽出処理部２３に渡され、認識対象である文字領域（例えばナンバープレート）が認識対象物体から抽出される。抽出された文字領域は、文字認識処理部２４により辞書画像とマッチング処理され、認識結果が外部に出力される。
【０００５】
また、通常、撮像装置１０内の赤外線カメラ１１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。以後、プロセッサ２０内のアイリス制御部２５は撮像装置制御部２６を通して文字領域の明るさ、もしくは画面全体の明るさが適切になるように赤外線カメラ１１のアイリスを随時制御し、認識処理が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮像装置１０の設置場所や設置条件、時間帯によっては、偶数発的に撮像装置１０の撮像範囲内に発生する「日中における周辺物の影」、「夜間における周辺からの光量照射」や「障害物」の影響に上記文字領域の明るさ、もしくは画面全体の明るさを適切とするようなアイリス制御が瞬時に対応できず、画像内の文字が認識には不適切な状態になってしまう場合がある。
【０００７】
図２に環境条件による文字領域の変化のイメージを示す。図２（Ａ）は通常時、図２（Ｂ）は日中における周辺物の影発生時、図２（Ｃ）は夜間における周辺からの光量照射時、図２（Ａ）は障害物による遮蔽時それぞれの文字領域のイメージを示す。図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す状態では文字領域の文字を正確に認識できない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、様々な環境下で適切な文字領域の撮像を実現でき、画像による文字認識性能を向上できる文字認識方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１，２に記載の発明は、動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割し、複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、文字領域と辞書画像とのマッチング処理により文字領域に記されている文字を認識し、複数領域それぞれの文字認識結果のうちマッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力し、複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に焦点距離を近くするフォーカス変更を行うことにより、
撮像装置の設置時にフォーカス調整が不十分であっても、自動的にフォーカス調整を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の文字認識装置の第１実施例のブロック図を示す。同図中、撮像装置３０は、昼夜撮像可能な赤外線カメラ３１と、照明用ＬＥＤ３２で構成されている。赤外線カメラ３１は、奇数フィールド、偶数フィールドそれぞれの画像に対しシャッタースピードを異ならして設定できる機能を有する。照明用ＬＥＤ３２は、奇数フィールドの撮像時にのみに有効である。
【００１３】
プロセッサ４０の奇数フィールド取込部４１Ａと偶数フィールド取込部４１Ｂは、撮像装置３０からの入力画像を１／３０秒毎に、奇数フィールドと偶数フィールドそれぞれを略同時に取り込む。以降、奇数フィールド画像を通常画像、偶数フィールド画像を追加画像として処理を行う。
【００１４】
奇数フィールド取込部４１Ａで取り込まれた画像は、対象物体検知部４２に供給され、ここで、例えば車両等の認識対象物体の出現有無をチェックする。認識対象物体が検知された奇数フィールド画像は文字領域抽出処理部４３に渡され、認識対象である文字領域（例えばナンバープレート）が認識対象物体から抽出される。また、偶数フィールド画像についても奇数フィールド画像とほぼ同一位置に認識対象物体が検出されるものと見なして文字領域抽出処理部４３に渡され、文字領域が認識対象物体から抽出される。
【００１５】
例えば、文字領域抽出処理部４３においては、文字領域では画像の垂直方向のエッジ（モノクローム画像における輝度の急変点）が他の領域より多いことを利用して、垂直方向エッジが閾値を超えている領域を文字領域として抽出する。
【００１６】
抽出された奇数フィールド画像、偶数フィールド画像それぞれの文字領域は、文字認識処理部４４により辞書画像格納部４８の辞書画像とマッチング処理され、辞書画像とマッチングした文字が結果選択部４５に渡される。結果選択部４５は奇数フィールド画像の文字認識結果と偶数フィールド画像の文字認識結果のうちマッチング度の高い方の文字認識結果を選択して外部に出力する。
【００１７】
また、通常、撮像装置３０内の赤外線カメラ３１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。プロセッサ４０内のアイリス制御部４５は、奇数フィールドの通常画像から抽出された文字領域（または通常画像全体）の明るさが適切な値となるように撮像装置制御部４７を通して赤外線カメラ３１のアイリスを制御する。
【００１８】
これと共に、ここで求まられたアイリス設定値を基に照明用ＬＥＤ３２と追加画像のシャッタースピードの制御を行う。アイリス設定値が所定の閾値以上であれば日中と判断し、照明用ＬＥＤ３２の消灯、及び追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の例えば１／２もしくはそれ以下に設定する。アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し、照明用ＬＥＤ３２の点灯、及び追加画像のシャッタースピード設定を通常画像と同一にする。
【００１９】
図４は、プロセッサ４０が実行する処理のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１０で１／３０秒毎に通常画像（奇数フィールド画像）と追加画像（偶数フィールド画像）を取り込み、ステップＳ１２で通常画像を用いて対象物体検知を行う。
【００２０】
そして、ステップＳ１４で対象物体が検知されたか否かを判別し、対象物体が検知されなければステップＳ１０に進む。一方、対象物体が検知された場合はステップＳ１６で通常画像に対し文字領域の抽出処理を行い、ステップＳ１８で文字領域が抽出されたか否かを判別し、文字領域が抽出されなかった場合にはステップＳ１０に進む。
【００２１】
通常画像から文字領域が抽出された場合、ステップＳ２０で、その文字領域に対し辞書マッチングによる文字認識処理を行って、通常画像の認識結果を得る。この文字認識処理と並列に、ステップＳ２２で追加画像の文字領域位置を定め、ステップＳ２４で追加画像の文字領域位置に対し文字認識処理を行って、追加画像の認識結果を得る。ところで、通常画像と追加画像は同一フレームの画像であることから、追加画像においても通常画像における文字領域位置とほぼ同一位置に文字領域が存在すると想定している。
【００２２】
ステップＳ２０，Ｓ２４で求められた両認識結果は、ステップＳ２６で文字毎に辞書マッチング度を比較され、ステップＳ２６で、マッチング度の高いものが最終的な認識結果として決定され出力される。
【００２３】
また、ステップＳ２０，Ｓ２２及びＳ２４と並列に、ステップＳ３０で通常画像から抽出された文字領域の明るさが適切な値となるように赤外線カメラ３１のアイリスを制御する。なお、ステップＳ２０〜Ｓ２８の実行後、Ｓ３０〜Ｓ３６を実行する構成であっても良い。
【００２４】
ステップＳ３２では求められた求めらたアイリス設定値が閾値以上か否かを判別する。アイリス設定値が閾値以上であれば日中と判断し、ステップＳ３４で照明用ＬＥＤ３２の消灯し、追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の１／２（もしくは更に遅く）の遅さに設定する。例えば通常画像のシャッタースピードが１／１０００［ＳＥＣ］であれば追加画像のシャッタースピードを１／５００［ＳＥＣ］とする。
【００２５】
一方、アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し、ステップＳ３６で照明用ＬＥＤ３２を点灯し、追加画像のシャッタースピードを通常画像と同一に設定する。
【００２６】
上記制御で、日中は追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の１／２に設定することにより追加画像が通常画像より明るい画像となり、夜間は照明用ＬＥＤ３２の点灯（通常画像の奇数フィールドのみ）により追加画像が通常画像より暗い画像となる。
【００２７】
なお、照明用ＬＥＤ３２が両フィールドに対して点灯する撮像装置の場合は、夜間時に追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の２倍（もしくはそれ以上）の速さに設定することで同様の制御を行うことができ、フィールド毎のシャッタースピード設定機能が無い撮像装置を使用する場合でも、夜間の認識性能を向上することができる。
【００２８】
図５は、日中における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示す。日中は、通常画像よりも追加画像が明るいため、通常画像では周辺物の影の影響により暗すぎて認識に不適切な文字（図４の下段に示す）を追加画像にて文字認識に適切な状態にすることが可能となる。
【００２９】
図６は、夜間における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示す。夜間は、通常画像よりも追加画像が暗いため、周辺からの光量照射により明るすぎて認識に不適切な文字（図６の下段に示す）を追加画像にて適切な状態にすることが可能となる。
【００３０】
上記の本発明方法により、昼夜において、通常画像では文字領域近辺の明るさが認識に不適切な状況下でも追加画像では文字領域近辺の明るさが認識に適切な状況となって安定した文字認識性能を確保することが可能となり、認識性能が向上する。
【００３１】
なお、上記実施例ではフィールド単位で通常画像と追加画像の取り込みを行っているが、これはフレーム単位であっても良く、上記実施例に限定されない。
【００３２】
図７は、本発明の文字認識装置の第２実施例のブロック図を示す。同図中、図３と同一部分には同一符号を付す。図７において、撮像装置３０は、昼夜撮像可能な赤外線カメラ３１と、照明用ＬＥＤ３２で構成されている。なお、この実施例において、照明用ＬＥＤ３２は奇数及び偶数フィールドの撮像時に共に有効である。
【００３３】
赤外線カメラ３１で撮像された画像はプロセッサ５０内の画像取込部５１及び遅延部５２に供給される。画像取込部５１は撮像装置３０からの入力画像を１／３０秒毎に、フィールド単位（またはフレーム単位）で取り込む。また、遅延部５２で所定時間（例えば数フレーム〜数１０フレーム程度）遅延された画像は画像取込部５３に供給される。画像取込部５３は遅延された入力画像を１／３０秒毎に、フレーム単位で取り込む。以降、画像取込部５１の取り込み画像を現在画像、画像取込部５３の取り込み画像を遅延画像として処理を行う。
【００３４】
画像取込部５１，５３それぞれで取り込まれた画像は、対象物体検知部５４に供給され、ここで、現在画像，遅延画像それぞれの認識対象物体の出現有無をチェックする。認識対象物体が検知された現在画像，遅延画像それぞれは文字領域抽出処理部４３に渡され、認識対象である文字領域（例えばナンバープレート）が認識対象物体から抽出される。
【００３５】
抽出された現在画像、遅延画像それぞれの文字領域は、文字認識処理部４４により辞書画像格納部４８の辞書画像とマッチング処理され、辞書画像とマッチングした文字が結果選択部４５に渡される。結果選択部４５は現在画像の文字認識結果と遅延画像の文字認識結果のうちマッチング度の高い方の文字認識結果を選択して外部に出力する。
【００３６】
また、通常、撮像装置３０内の赤外線カメラ３１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。プロセッサ４０内のアイリス制御部４５は、現在画像から抽出された文字領域の明るさが適切な値となるように撮像装置制御部４７を通して赤外線カメラ３１のアイリスを制御すると共に、アイリス設定値が所定の閾値以上であれば日中と判断し照明用ＬＥＤ３２の消灯し、アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し照明用ＬＥＤ３２の点灯する。
【００３７】
このように、対象物体を検知した画像とそれより数フレーム前後して時間差のある画像の認識結果に対し、辞書とのマッチング度による選択を行うことで認識精度が向上する。この場合、現在画像では障害物の影響で文字が完全には見えない場合でも文字領域位置が異なるもう１枚の遅延画像により認識することが可能となる。これにより、偶数発的な障害物遮蔽の発生に対しても文字領域を画像上で判別できる確率が増加し、さらに文字認識性能が向上する。
【００３８】
図８は、本発明の文字認識装置の第３実施例のブロック図を示す。同図中、図３，図７と同一部分には同一符号を付す。図８において、撮像装置３０は、昼夜撮像可能な赤外線カメラ３１と、照明用ＬＥＤ３２で構成されている。なお、この実施例において、照明用ＬＥＤ３２は奇数及び偶数フィールドの撮像時に共に有効である。
【００３９】
赤外線カメラ３１で撮像された入力画像はフレーム単位で連続的にバッファ６１に取り込まれる。バッファ６１に取り込まれた画像は、プロセッサ６０内の対象物体検知部６４に供給され、ここで、入力画像を垂直方向に上部画像，中央部画像，下部画像に３分割した内の上部画像における認識対象物体の出現有無をチェックする。認識対象物体が検知された場合、対象物体検知部６４はその画像を文字領域抽出処理部４３に渡すと共に、入力画像を取り込むバッファをバッファ６１からバッファ６２に切り換える。
【００４０】
文字領域抽出処理部４３では認識対象である文字領域が認識対象物体から抽出し、抽出された文字領域は、文字認識処理部４４により辞書画像格納部４８の辞書画像とマッチング処理され、辞書画像とマッチングした文字が結果選択部４５に渡される。
【００４１】
一方、バッファ６２に取り込まれた画像は、対象物体検知部６４に供給され、中央部画像における認識対象物体の出現有無がチェックされる。認識対象物体が検知された場合、対象物体検知部６４はその画像を文字領域抽出処理部４３に渡すと共に、入力画像を取り込むバッファをバッファ６２からバッファ６３に切り換える。これにより、文字領域抽出処理部４３及び文字認識処理部４４により文字領域の抽出及び辞書画像とのマッチング処理が行われ、マッチングした文字が結果選択部４５に渡される。
【００４２】
次に、バッファ６３に取り込まれた画像は、対象物体検知部６４に供給され、下部画像における認識対象物体の出現有無がチェックされる。認識対象物体が検知された場合、対象物体検知部６４はその画像を文字領域抽出処理部４３に渡すと共に、入力画像を取り込むバッファをバッファ６３からバッファ６１に切り換える。これにより、文字領域抽出処理部４３及び文字認識処理部４４により文字領域の抽出及び辞書画像とのマッチング処理が行われ、マッチングした文字が結果選択部４５に渡される。
【００４３】
結果選択部４５は、上部画像，中央部画像，下部画像それぞれの文字認識結果のうちマッチング度の最も高い文字認識結果を選択して外部に出力すると共に、撮像装置制御部６５に通知する。この後、上部画像，中央部画像，下部画像それぞれの文字認識を順次繰り返す。
【００４４】
通常、撮像装置３０内の赤外線カメラ３１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。プロセッサ４０内のアイリス制御部４５は、上部画像，中央部画像，下部画像それぞれから抽出された文字領域の明るさが適切な値となるように撮像装置制御部４７を通して赤外線カメラ３１のアイリスを制御すると共に、アイリス設定値が所定の閾値以上であれば日中と判断し照明用ＬＥＤ３２の消灯し、アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し照明用ＬＥＤ３２の点灯する。
【００４５】
更に、撮像装置制御部６５は、最も辞書マッチング度が高い画像が上部画像であれば赤外線カメラ３１の焦点距離を所定割合で遠くするフォーカス変更制御を実行し、最も辞書マッチング度が高い画像が下部画像であれば赤外線カメラ３１の焦点距離を所定割合で近くするフォーカス変更制御を実行する。
【００４６】
一般に、上部画像は中央部画像より遠くを撮しており、下部画像は中央部画像より近くを撮しているため、上記フォーカス変更制御を行うことにより、最も辞書マッチング度が高い画像は中央部画像になるように赤外線カメラ３１のフォーカスを自動調整することができる。これにより、撮像装置３０の現場設置時にフォーカス調整が不十分であっても、自動的にフォーカス調整を行うことができる。
【００４７】
ところで、本発明装置は、駐車場に入って駐車する車両のナンバーを認識して管理するシステム以外にも、高速道路の料金所等で車両のナンバーを認識して管理するシステムや、ベルトコンベアで移送される物品の番号や宛先等を認識して管理するシステム等の様々な用途に適用できる。
【００４８】
なお、ステップＳ３４，Ｓ３６が請求項記載の明度変更撮像手段に対応し、文字領域抽出処理部４３が文字領域抽出手段に対応し、文字認識処理部４４がマッチング手段に対応し、結果選択部４５が選択手段に対応し、画像取込部５１，５３，遅延部５２が時間差取得手段に対応し、バッファ６１〜６３が分割手段に対応する。
【００４９】
（付記１） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画を構成する複数画像の明るさを異ならせて撮像し、
前記明るさの異なる複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記明るさの異なる複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力することを特徴とする文字認識方法。
【００５０】
（付記２） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画から時間差のある複数画像を取り出し、
前記時間差のある複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記時間差のある複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力することを特徴とする文字認識方法。
【００５１】
（付記３） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割し、
前記複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記複数領域それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力し、
前記複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に前記焦点距離を近くするフォーカス変更を行うことを特徴とする文字認識方法。
【００５２】
（付記４） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画を構成する複数画像の明るさを異ならせて撮像する明度変更撮像手段と、
前記明るさの異なる複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記明るさの異なる複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力する選択手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
【００５３】
（付記５） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画から時間差のある複数画像を取り出す時間差取得手段と、
前記時間差のある複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記時間差のある複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力する選択手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
【００５４】
（付記６） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割する分割手段と、
前記複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記複数領域それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力する選択手段と、
前記複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に前記焦点距離を近くするフォーカス変更を行うフォーカス変更手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
【００５５】
（付記７） 付記４記載の文字認識装置において、
前記明度変更撮像手段は、撮像装置のシャッタースピードを異ならせて前記複数画像の明るさを異ならせることを特徴とする文字認識装置。
【００５６】
（付記８） 付記４記載の文字認識装置において、
前記明度変更撮像手段は、照明の明るさを異ならせて前記複数画像の明るさを異ならせることを特徴とする文字認識装置。
【００５７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１，２に記載の発明によれば、撮像装置の設置時にフォーカス調整が不十分であっても、自動的にフォーカス調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の文字認識装置の一例のブロック構成図である。
【図２】環境条件による文字領域の変化のイメージを示す図である。
【図３】本発明の文字認識装置の第１実施例のブロック図である。
【図４】プロセッサが実行する処理のフローチャートである。
【図５】日中における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示す図である。
【図６】夜間における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示すである。
【図７】本発明の文字認識装置の第２実施例のブロック図である。
【図８】本発明の文字認識装置の第３実施例のブロック図である。
【符号の説明】
３０ 撮像装置
３１ 赤外線カメラ
３２ 照明用ＬＥＤ
４０，５０，６０ プロセッサ
４１Ａ 奇数フィールド取込部
４１Ｂ 偶数フィールド取込部
４２，５４，６４ 対象物体検知部
４３ 文字領域抽出処理部
４４ 文字認識処理部
４５ 結果選択部
４６ アイリス制御部
４７，６５ 撮像装置制御部
５１，５３ 画像取込部
５２ 遅延部
６１〜６３ バッファ
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字認識方法及びその装置に関し、特に、動画中の文字を抽出して認識する文字認識方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像処理技術の進歩により、動画中の文字を抽出して認識することが可能になってきている。これに伴い、屋内外の様々な場所に撮像装置と画像処理装置を設置し、その撮像範囲内を通過する認識対象物体から文字領域を抽出し、文字領域に記されている文字を認識する装置が開発されている。
【０００３】
例えば駐車場に入って駐車する車両のナンバーを認識して管理するシステムにこのような文字認識装置を利用することが考えられる。
【０００４】
図１は、従来の文字認識装置の一例のブロック構成図を示す。同図中、撮像装置１０からの入力画像は、プロセッサ２０の画像取込部２１により１／３０秒毎に取り込まれる。取り込まれた画像は、対象物体検知部２２にて随時、例えば車両等の認識対象物体の出現有無をチェックされる。認識対象物体が検知された画像は文字領域抽出処理部２３に渡され、認識対象である文字領域（例えばナンバープレート）が認識対象物体から抽出される。抽出された文字領域は、文字認識処理部２４により辞書画像とマッチング処理され、認識結果が外部に出力される。
【０００５】
また、通常、撮像装置１０内の赤外線カメラ１１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。以後、プロセッサ２０内のアイリス制御部２５は撮像装置制御部２６を通して文字領域の明るさ、もしくは画面全体の明るさが適切になるように赤外線カメラ１１のアイリスを随時制御し、認識処理が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮像装置１０の設置場所や設置条件、時間帯によっては、偶数発的に撮像装置１０の撮像範囲内に発生する「日中における周辺物の影」、「夜間における周辺からの光量照射」や「障害物」の影響に上記文字領域の明るさ、もしくは画面全体の明るさを適切とするようなアイリス制御が瞬時に対応できず、画像内の文字が認識には不適切な状態になってしまう場合がある。
【０００７】
図２に環境条件による文字領域の変化のイメージを示す。図２（Ａ）は通常時、図２（Ｂ）は日中における周辺物の影発生時、図２（Ｃ）は夜間における周辺からの光量照射時、図２（Ａ）は障害物による遮蔽時それぞれの文字領域のイメージを示す。図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す状態では文字領域の文字を正確に認識できない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、様々な環境下で適切な文字領域の撮像を実現でき、画像による文字認識性能を向上できる文字認識方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１，２に記載の発明は、動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割し、複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、文字領域と辞書画像とのマッチング処理により文字領域に記されている文字を認識し、複数領域それぞれの文字認識結果のうちマッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力し、複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に焦点距離を近くするフォーカス変更を行うことにより、
撮像装置の設置時にフォーカス調整が不十分であっても、自動的にフォーカス調整を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の文字認識装置の第１実施例のブロック図を示す。同図中、撮像装置３０は、昼夜撮像可能な赤外線カメラ３１と、照明用ＬＥＤ３２で構成されている。赤外線カメラ３１は、奇数フィールド、偶数フィールドそれぞれの画像に対しシャッタースピードを異ならして設定できる機能を有する。照明用ＬＥＤ３２は、奇数フィールドの撮像時にのみに有効である。
【００１３】
プロセッサ４０の奇数フィールド取込部４１Ａと偶数フィールド取込部４１Ｂは、撮像装置３０からの入力画像を１／３０秒毎に、奇数フィールドと偶数フィールドそれぞれを略同時に取り込む。以降、奇数フィールド画像を通常画像、偶数フィールド画像を追加画像として処理を行う。
【００１４】
奇数フィールド取込部４１Ａで取り込まれた画像は、対象物体検知部４２に供給され、ここで、例えば車両等の認識対象物体の出現有無をチェックする。認識対象物体が検知された奇数フィールド画像は文字領域抽出処理部４３に渡され、認識対象である文字領域（例えばナンバープレート）が認識対象物体から抽出される。また、偶数フィールド画像についても奇数フィールド画像とほぼ同一位置に認識対象物体が検出されるものと見なして文字領域抽出処理部４３に渡され、文字領域が認識対象物体から抽出される。
【００１５】
例えば、文字領域抽出処理部４３においては、文字領域では画像の垂直方向のエッジ（モノクローム画像における輝度の急変点）が他の領域より多いことを利用して、垂直方向エッジが閾値を超えている領域を文字領域として抽出する。
【００１６】
抽出された奇数フィールド画像、偶数フィールド画像それぞれの文字領域は、文字認識処理部４４により辞書画像格納部４８の辞書画像とマッチング処理され、辞書画像とマッチングした文字が結果選択部４５に渡される。結果選択部４５は奇数フィールド画像の文字認識結果と偶数フィールド画像の文字認識結果のうちマッチング度の高い方の文字認識結果を選択して外部に出力する。
【００１７】
また、通常、撮像装置３０内の赤外線カメラ３１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。プロセッサ４０内のアイリス制御部４５は、奇数フィールドの通常画像から抽出された文字領域（または通常画像全体）の明るさが適切な値となるように撮像装置制御部４７を通して赤外線カメラ３１のアイリスを制御する。
【００１８】
これと共に、ここで求まられたアイリス設定値を基に照明用ＬＥＤ３２と追加画像のシャッタースピードの制御を行う。アイリス設定値が所定の閾値以上であれば日中と判断し、照明用ＬＥＤ３２の消灯、及び追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の例えば１／２もしくはそれ以下に設定する。アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し、照明用ＬＥＤ３２の点灯、及び追加画像のシャッタースピード設定を通常画像と同一にする。
【００１９】
図４は、プロセッサ４０が実行する処理のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１０で１／３０秒毎に通常画像（奇数フィールド画像）と追加画像（偶数フィールド画像）を取り込み、ステップＳ１２で通常画像を用いて対象物体検知を行う。
【００２０】
そして、ステップＳ１４で対象物体が検知されたか否かを判別し、対象物体が検知されなければステップＳ１０に進む。一方、対象物体が検知された場合はステップＳ１６で通常画像に対し文字領域の抽出処理を行い、ステップＳ１８で文字領域が抽出されたか否かを判別し、文字領域が抽出されなかった場合にはステップＳ１０に進む。
【００２１】
通常画像から文字領域が抽出された場合、ステップＳ２０で、その文字領域に対し辞書マッチングによる文字認識処理を行って、通常画像の認識結果を得る。この文字認識処理と並列に、ステップＳ２２で追加画像の文字領域位置を定め、ステップＳ２４で追加画像の文字領域位置に対し文字認識処理を行って、追加画像の認識結果を得る。ところで、通常画像と追加画像は同一フレームの画像であることから、追加画像においても通常画像における文字領域位置とほぼ同一位置に文字領域が存在すると想定している。
【００２２】
ステップＳ２０，Ｓ２４で求められた両認識結果は、ステップＳ２６で文字毎に辞書マッチング度を比較され、ステップＳ２６で、マッチング度の高いものが最終的な認識結果として決定され出力される。
【００２３】
また、ステップＳ２０，Ｓ２２及びＳ２４と並列に、ステップＳ３０で通常画像から抽出された文字領域の明るさが適切な値となるように赤外線カメラ３１のアイリスを制御する。なお、ステップＳ２０〜Ｓ２８の実行後、Ｓ３０〜Ｓ３６を実行する構成であっても良い。
【００２４】
ステップＳ３２では求められた求めらたアイリス設定値が閾値以上か否かを判別する。アイリス設定値が閾値以上であれば日中と判断し、ステップＳ３４で照明用ＬＥＤ３２の消灯し、追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の１／２（もしくは更に遅く）の遅さに設定する。例えば通常画像のシャッタースピードが１／１０００［ＳＥＣ］であれば追加画像のシャッタースピードを１／５００［ＳＥＣ］とする。
【００２５】
一方、アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し、ステップＳ３６で照明用ＬＥＤ３２を点灯し、追加画像のシャッタースピードを通常画像と同一に設定する。
【００２６】
上記制御で、日中は追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の１／２に設定することにより追加画像が通常画像より明るい画像となり、夜間は照明用ＬＥＤ３２の点灯（通常画像の奇数フィールドのみ）により追加画像が通常画像より暗い画像となる。
【００２７】
なお、照明用ＬＥＤ３２が両フィールドに対して点灯する撮像装置の場合は、夜間時に追加画像のシャッタースピード設定を通常画像の２倍（もしくはそれ以上）の速さに設定することで同様の制御を行うことができ、フィールド毎のシャッタースピード設定機能が無い撮像装置を使用する場合でも、夜間の認識性能を向上することができる。
【００２８】
図５は、日中における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示す。日中は、通常画像よりも追加画像が明るいため、通常画像では周辺物の影の影響により暗すぎて認識に不適切な文字（図４の下段に示す）を追加画像にて文字認識に適切な状態にすることが可能となる。
【００２９】
図６は、夜間における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示す。夜間は、通常画像よりも追加画像が暗いため、周辺からの光量照射により明るすぎて認識に不適切な文字（図６の下段に示す）を追加画像にて適切な状態にすることが可能となる。
【００３０】
上記の本発明方法により、昼夜において、通常画像では文字領域近辺の明るさが認識に不適切な状況下でも追加画像では文字領域近辺の明るさが認識に適切な状況となって安定した文字認識性能を確保することが可能となり、認識性能が向上する。
【００３１】
なお、上記実施例ではフィールド単位で通常画像と追加画像の取り込みを行っているが、これはフレーム単位であっても良く、上記実施例に限定されない。
【００３２】
図７は、本発明の文字認識装置の第２実施例のブロック図を示す。同図中、図３と同一部分には同一符号を付す。図７において、撮像装置３０は、昼夜撮像可能な赤外線カメラ３１と、照明用ＬＥＤ３２で構成されている。なお、この実施例において、照明用ＬＥＤ３２は奇数及び偶数フィールドの撮像時に共に有効である。
【００３３】
赤外線カメラ３１で撮像された画像はプロセッサ５０内の画像取込部５１及び遅延部５２に供給される。画像取込部５１は撮像装置３０からの入力画像を１／３０秒毎に、フィールド単位（またはフレーム単位）で取り込む。また、遅延部５２で所定時間（例えば数フレーム〜数１０フレーム程度）遅延された画像は画像取込部５３に供給される。画像取込部５３は遅延された入力画像を１／３０秒毎に、フレーム単位で取り込む。以降、画像取込部５１の取り込み画像を現在画像、画像取込部５３の取り込み画像を遅延画像として処理を行う。
【００３４】
画像取込部５１，５３それぞれで取り込まれた画像は、対象物体検知部５４に供給され、ここで、現在画像，遅延画像それぞれの認識対象物体の出現有無をチェックする。認識対象物体が検知された現在画像，遅延画像それぞれは文字領域抽出処理部４３に渡され、認識対象である文字領域（例えばナンバープレート）が認識対象物体から抽出される。
【００３５】
抽出された現在画像、遅延画像それぞれの文字領域は、文字認識処理部４４により辞書画像格納部４８の辞書画像とマッチング処理され、辞書画像とマッチングした文字が結果選択部４５に渡される。結果選択部４５は現在画像の文字認識結果と遅延画像の文字認識結果のうちマッチング度の高い方の文字認識結果を選択して外部に出力する。
【００３６】
また、通常、撮像装置３０内の赤外線カメラ３１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。プロセッサ４０内のアイリス制御部４５は、現在画像から抽出された文字領域の明るさが適切な値となるように撮像装置制御部４７を通して赤外線カメラ３１のアイリスを制御すると共に、アイリス設定値が所定の閾値以上であれば日中と判断し照明用ＬＥＤ３２の消灯し、アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し照明用ＬＥＤ３２の点灯する。
【００３７】
このように、対象物体を検知した画像とそれより数フレーム前後して時間差のある画像の認識結果に対し、辞書とのマッチング度による選択を行うことで認識精度が向上する。この場合、現在画像では障害物の影響で文字が完全には見えない場合でも文字領域位置が異なるもう１枚の遅延画像により認識することが可能となる。これにより、偶数発的な障害物遮蔽の発生に対しても文字領域を画像上で判別できる確率が増加し、さらに文字認識性能が向上する。
【００３８】
図８は、本発明の文字認識装置の第３実施例のブロック図を示す。同図中、図３，図７と同一部分には同一符号を付す。図８において、撮像装置３０は、昼夜撮像可能な赤外線カメラ３１と、照明用ＬＥＤ３２で構成されている。なお、この実施例において、照明用ＬＥＤ３２は奇数及び偶数フィールドの撮像時に共に有効である。
【００３９】
赤外線カメラ３１で撮像された入力画像はフレーム単位で連続的にバッファ６１に取り込まれる。バッファ６１に取り込まれた画像は、プロセッサ６０内の対象物体検知部６４に供給され、ここで、入力画像を垂直方向に上部画像，中央部画像，下部画像に３分割した内の上部画像における認識対象物体の出現有無をチェックする。認識対象物体が検知された場合、対象物体検知部６４はその画像を文字領域抽出処理部４３に渡すと共に、入力画像を取り込むバッファをバッファ６１からバッファ６２に切り換える。
【００４０】
文字領域抽出処理部４３では認識対象である文字領域が認識対象物体から抽出し、抽出された文字領域は、文字認識処理部４４により辞書画像格納部４８の辞書画像とマッチング処理され、辞書画像とマッチングした文字が結果選択部４５に渡される。
【００４１】
一方、バッファ６２に取り込まれた画像は、対象物体検知部６４に供給され、中央部画像における認識対象物体の出現有無がチェックされる。認識対象物体が検知された場合、対象物体検知部６４はその画像を文字領域抽出処理部４３に渡すと共に、入力画像を取り込むバッファをバッファ６２からバッファ６３に切り換える。これにより、文字領域抽出処理部４３及び文字認識処理部４４により文字領域の抽出及び辞書画像とのマッチング処理が行われ、マッチングした文字が結果選択部４５に渡される。
【００４２】
次に、バッファ６３に取り込まれた画像は、対象物体検知部６４に供給され、下部画像における認識対象物体の出現有無がチェックされる。認識対象物体が検知された場合、対象物体検知部６４はその画像を文字領域抽出処理部４３に渡すと共に、入力画像を取り込むバッファをバッファ６３からバッファ６１に切り換える。これにより、文字領域抽出処理部４３及び文字認識処理部４４により文字領域の抽出及び辞書画像とのマッチング処理が行われ、マッチングした文字が結果選択部４５に渡される。
【００４３】
結果選択部４５は、上部画像，中央部画像，下部画像それぞれの文字認識結果のうちマッチング度の最も高い文字認識結果を選択して外部に出力すると共に、撮像装置制御部６５に通知する。この後、上部画像，中央部画像，下部画像それぞれの文字認識を順次繰り返す。
【００４４】
通常、撮像装置３０内の赤外線カメラ３１のフォーカス及びシャッタースピードは現場設置時に調整して固定化される。プロセッサ４０内のアイリス制御部４５は、上部画像，中央部画像，下部画像それぞれから抽出された文字領域の明るさが適切な値となるように撮像装置制御部４７を通して赤外線カメラ３１のアイリスを制御すると共に、アイリス設定値が所定の閾値以上であれば日中と判断し照明用ＬＥＤ３２の消灯し、アイリス設定値が閾値より小さければ夜間と判断し照明用ＬＥＤ３２の点灯する。
【００４５】
更に、撮像装置制御部６５は、最も辞書マッチング度が高い画像が上部画像であれば赤外線カメラ３１の焦点距離を所定割合で遠くするフォーカス変更制御を実行し、最も辞書マッチング度が高い画像が下部画像であれば赤外線カメラ３１の焦点距離を所定割合で近くするフォーカス変更制御を実行する。
【００４６】
一般に、上部画像は中央部画像より遠くを撮しており、下部画像は中央部画像より近くを撮しているため、上記フォーカス変更制御を行うことにより、最も辞書マッチング度が高い画像は中央部画像になるように赤外線カメラ３１のフォーカスを自動調整することができる。これにより、撮像装置３０の現場設置時にフォーカス調整が不十分であっても、自動的にフォーカス調整を行うことができる。
【００４７】
ところで、本発明装置は、駐車場に入って駐車する車両のナンバーを認識して管理するシステム以外にも、高速道路の料金所等で車両のナンバーを認識して管理するシステムや、ベルトコンベアで移送される物品の番号や宛先等を認識して管理するシステム等の様々な用途に適用できる。
【００４８】
なお、ステップＳ３４，Ｓ３６が請求項記載の明度変更撮像手段に対応し、文字領域抽出処理部４３が文字領域抽出手段に対応し、文字認識処理部４４がマッチング手段に対応し、結果選択部４５が選択手段に対応し、画像取込部５１，５３，遅延部５２が時間差取得手段に対応し、バッファ６１〜６３が分割手段に対応する。
【００４９】
（付記１） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画を構成する複数画像の明るさを異ならせて撮像し、
前記明るさの異なる複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記明るさの異なる複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力することを特徴とする文字認識方法。
【００５０】
（付記２） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画から時間差のある複数画像を取り出し、
前記時間差のある複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記時間差のある複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力することを特徴とする文字認識方法。
【００５１】
（付記３） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割し、
前記複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記複数領域それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力し、
前記複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に前記焦点距離を近くするフォーカス変更を行うことを特徴とする文字認識方法。
【００５２】
（付記４） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画を構成する複数画像の明るさを異ならせて撮像する明度変更撮像手段と、
前記明るさの異なる複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記明るさの異なる複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力する選択手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
【００５３】
（付記５） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画から時間差のある複数画像を取り出す時間差取得手段と、
前記時間差のある複数画像それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記時間差のある複数画像それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が高いものを文字認識結果として出力する選択手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
【００５４】
（付記６） 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割する分割手段と、
前記複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記複数領域それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力する選択手段と、
前記複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に前記焦点距離を近くするフォーカス変更を行うフォーカス変更手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
【００５５】
（付記７） 付記４記載の文字認識装置において、
前記明度変更撮像手段は、撮像装置のシャッタースピードを異ならせて前記複数画像の明るさを異ならせることを特徴とする文字認識装置。
【００５６】
（付記８） 付記４記載の文字認識装置において、
前記明度変更撮像手段は、照明の明るさを異ならせて前記複数画像の明るさを異ならせることを特徴とする文字認識装置。
【００５７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１，２に記載の発明によれば、撮像装置の設置時にフォーカス調整が不十分であっても、自動的にフォーカス調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の文字認識装置の一例のブロック構成図である。
【図２】環境条件による文字領域の変化のイメージを示す図である。
【図３】本発明の文字認識装置の第１実施例のブロック図である。
【図４】プロセッサが実行する処理のフローチャートである。
【図５】日中における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示す図である。
【図６】夜間における通常画像と追加画像での文字状態の違いを示すである。
【図７】本発明の文字認識装置の第２実施例のブロック図である。
【図８】本発明の文字認識装置の第３実施例のブロック図である。
【符号の説明】
３０ 撮像装置
３１ 赤外線カメラ
３２ 照明用ＬＥＤ
４０，５０，６０ プロセッサ
４１Ａ 奇数フィールド取込部
４１Ｂ 偶数フィールド取込部
４２，５４，６４ 対象物体検知部
４３ 文字領域抽出処理部
４４ 文字認識処理部
４５ 結果選択部
４６ アイリス制御部
４７，６５ 撮像装置制御部
５１，５３ 画像取込部
５２ 遅延部
６１〜６３ バッファ
Claims (2)
- 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識方法において、
前記動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割し、
前記複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識し、
前記複数領域それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力し、
前記複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に前記焦点距離を近くするフォーカス変更を行うことを特徴とする文字認識方法。 - 動画に現れる認識対象物体から文字領域を抽出し、前記文字領域に記されている文字を認識する文字認識装置において、
前記動画を構成する画像を垂直方向に複数領域に分割する分割手段と、
前記複数領域それぞれに現れる認識対象物体から文字領域を抽出する文字領域抽出手段と、
前記文字領域と辞書画像とのマッチング処理により前記文字領域に記されている文字を認識するマッチング手段と、
前記複数領域それぞれの文字認識結果のうち前記マッチング処理におけるマッチング度が最も高いものを文字認識結果として出力する選択手段と、
前記複数領域のうち上部領域のマッチング度が最も高い場合に撮像装置の焦点距離を遠くし、下部領域のマッチング度が最も高い場合に前記焦点距離を近くするフォーカス変更を行うフォーカス変更手段を
有することを特徴とする文字認識装置。
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