JP4664482B2 - 証紙類識別装置、及び、押印装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、証紙類識別装置に係り、特に、郵便切手類や印紙などの証紙類を検知して識別する証紙類識別装置、証紙類識別方法、押印装置、及び押印方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙葉類に貼付された証紙類、例えば郵便物に貼付された郵便切手などの識別は、例えば特開平７‐３７０９３号によれば、以下のようにして行われている。
【０００３】
すなわち、証紙類が貼付された紙葉類は、カメラなどの読取装置によって読み取られる。そして、得られた画像データから証紙類の領域が抽出される。抽出された証紙類に対応する画像データは、証紙類全面の辞書データと照合される。そして、類似度の最も高い辞書データに対応する証紙類を識別結果として出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来、紙葉類に貼付された証紙類の識別は、証紙類全面の画像データに対応した辞書データに基づいて行われている。このため、貼付された証紙類の一部に欠けやめくれなどの不良がある場合、正しい識別結果を得ることができないおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置及び証紙類識別方法を提供することにある。
【０００６】
また、この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置を備えた押印装置及び押印方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、
請求項１に記載の証紙類識別装置は、
識別対象となる証紙類の表面全域に対応した第１辞書データ、及び、前記証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶した記憶手段と、
紙葉類に証紙類が正常に貼付されているか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていることを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第１辞書データに基づいて前記証紙類を識別するとともに、前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていないことを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第２辞書データに基づいて前記証紙類を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の押印装置は、
紙葉類を計量する計量部と、
前記紙葉類に貼付された証紙類を識別する識別部と、
前記計量部で計量された前記紙葉類の重量に対して、前記識別部で識別された前記証紙類の金額が適正であるか否かを判別する判別部と、
前記判別部で適正であると判別された前記紙葉類の前記証紙類に対して押印する押印部と、を備え、
前記識別部は、
識別対象となる証紙類の表面全域に対応した第１辞書データ、及び、前記証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶した記憶手段と、
紙葉類に証紙類が正常に貼付されているか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていることを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第１辞書データに基づいて前記証紙類を識別するとともに、前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていないことを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第２辞書データに基づいて前記証紙類を識別して、前記証紙類の金額を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の証紙類識別装置、証紙類識別方法、押印装置、及び押印方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すように、この発明の証紙類識別装置１００は、装置全体を制御する制御部１０１を備えている。この証紙類識別装置１００は、紙葉類として、例えば郵便物上に貼付された証紙類、例えば郵便切手類や、印紙類などを識別対象とし、対応する金額を識別結果として出力するものである。
【００１３】
この制御部１０１には、メモリ部１０２と、読取手段としての機能を有する撮像部１０３と、取得手段としての機能を有する画像入力部１０４と、画像データ記憶部１０５と、紙葉類領域切り出し部１０６と、抽出手段としての機能を有する証紙類領域切り出し部１０７と、が接続されている。
【００１４】
また、制御部１０１には、検知手段としての機能を有する不良検知部１０８と、前処理部１０９と、記憶手段としての機能を有する辞書データ記憶部１１０と、識別手段としての機能を有するパターンマッチング部１１１と、出力手段としての機能を有する識別結果出力部１１２と、が接続されている。
【００１５】
紙葉類としての郵便物Ｐは、たとえば、図２に示すような封筒であり、その表面には、証紙類としての郵便切手類２０１、７桁の郵便番号記入枠２０２、および、宛先情報２０３などが存在する。郵便物Ｐの背景部２０４は、たとえば、黒色に設定されているものとする。
【００１６】
以下、各部について詳細に説明する。
【００１７】
すなわち、メモリ部１０２は、証紙類識別装置１００全体を制御するための制御データなどを記憶されている。撮像部１０３は、証紙類２０１が貼付された紙葉類Ｐ表面を撮像し、画像データを生成する。画像入力部１０４は、撮像部１０３から出力された画像データを取得する。画像データ記憶部１０５は、画像入力部１０４で取得した画像データを記憶する。この実施の形態では、たとえば、横方向に５１２画素、縦方向に５１２画素、各画素１バイトのモノクロ画像として、図３に示すようなメモリ配置で画像データ記憶部１０５に記憶される。
【００１８】
紙葉類領域切り出し部１０６は、画像データ記憶部１０５に格納された画像データに対して、紙葉類の範囲を特定する。すなわち、紙葉類領域切り出し部１０６は、図４に示すような画像データに対して、一定値ＴＨＲでしきい値処理を行ない、図５に示すように、２値化画像の抽出画像の累積データを縦方向および横方向にそれぞれ求める。
【００１９】
そして、縦方向および横方向の累積データの「０」でないデータの連結の開始位置および終了位置ｘｓ，ｘｅ，ｙｓ，ｙｅをそれぞれ求め、図６の概念図で示す紙葉類Ｐの４隅の点Ｍ１（ｘｓ，ｙｓ），Ｍ２（ｘｅ，ｙｓ），Ｍ３（ｘｓ，ｙｅ），Ｍ４（ｘｅ，ｙｅ）の座標データを求める。
【００２０】
証紙類領域切り出し部１０７は、画像データから証紙類領域を抽出し、紙葉類Ｐ上に存在する証紙類を検出することでその座標データを求める。すなわち、証紙類領域切り出し部１０７は、図７に示すような画像データに対して、一定値でしきい値処理を行い、図８に示すように、２値化画像の抽出画像の累積データを縦方向及び横方向にそれぞれ求める。
【００２１】
このとき、証紙類領域切り出し部１０７は、まず、図９に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ平行な証紙類の外接矩形領域を形成する４隅の点Ｍ５（ｘｓｓ，ｙｓｓ），Ｍ６（ｘｓｅ，ｙｓｓ），Ｍ７（ｘｓｓ，ｙｓｅ），Ｍ８（ｘｓｅ，ｙｓｅ）の座標値を求める。
【００２２】
不良検知部１０８は、紙葉類に証紙類の全面が正常に貼付されているか否かを検知する。すなわち、不良検知部１０８は、証紙類領域切り出し部１０７によって求められたＭ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８の４点で囲まれた外接矩形領域内の証紙類の画像データが欠落しているか否かを判断することによって、証紙類にめくれや欠けなどの不良があるか否かを判断する。
【００２３】
不良検知部１０８は、まず、点Ｍ５（ｘｓｓ，ｙｓｓ），Ｍ６（ｘｓｅ，ｙｓｓ），Ｍ７（ｘｓｓ，ｙｓｅ），Ｍ８（ｘｓｅ，ｙｓｅ）の座標値を求めたときに用いた２値化画像に対して、段落番号（００５１）以下の方法で証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２の座標値を求める。不良検知部１０８は、この４点Ｍ９，Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２の座標値に基づいて、４点が矩形を構成するか否か、矩形の短辺と長辺との比が正常であるか否か、などを判断する。
【００２４】
不良検知部１０８は、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成し、かつ矩形の縦横比が正常な場合は、証紙類にめくれや欠けなどの不良がないものと判断する。また、不良検知部１０８は、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成していないと判断したり、矩形の縦横比が異常であると判断した場合には、取得した証紙類に対応する画像データが全面分ではなく一部が欠落しているものと判断し、この結果、証紙類にめくれや欠けなどの不良があるものと判断する。
【００２５】
不良検知部１０８は、不良があると判断した場合には、まず、めくれの検出を試みる。証紙類の裏地は、一般に白色であるので、めくれている部分も白色となる。そこで、不良検知部１０８は、証紙類領域切り出し部１０７において領域を抽出するために用いた２値化画像について、縦方向及び横方向のそれぞれに黒画素数の累積を行う。
【００２６】
続いて、不良検知部１０８は、縦方向及び横方向のそれぞれについて、黒画素の累積数のしきい値ＴＨｖ及びＴＨｈを設定し、累積数がしきい値以下となる範囲を求める。そして、不良検知部１０８は、縦方向及び横方向ともに、黒画素の累積数がしきい値以下となる範囲の幅がしきい値ＴＨｗより大きい場合は、その部分にめくれがあると判断する。
【００２７】
また、不良検知部１０８は、不良があると判断した場合において、上述した場合のようにめくれがあると判断しなかった場合には、証紙類に欠けている部分があると判断する。
【００２８】
前処理部１０９は、正規化変換部や、画像ぼかし部などによって構成されている。すなわち、正規化変換部では、不良検知部１０８で検出した証紙類の４隅の点Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２の座標値を用いて、その範囲内の画像データの大きさを正規化する。
【００２９】
すなわち、たとえば、証紙類のモノクロ画像ｈ（ｘ，ｙ）を、縦ｘｓｔ画素および横ｙｓｔ画素の画像ｍ（ｘ，ｙ）に正規化するためには、
m(x,y) = h( (x-xss)*xst/(xse-xss+1), (y-yss)*yst/(yse-yss+1) )
の変換を行なう。
【００３０】
ここで、座標演算の結果は整数化する。
【００３１】
また、画像ぼかし部では、正規化変換部で正規化された画像に対して、ぼけた小さな画素構成の画像に変換する。すなわち、正規化変換部から得られる正規化画像に対して、所定個のサンプル点に対して、所定の重みをかけた近傍画素との５×５平滑化データを求め、横７画素、縦１０画素のぼけ画像を作成する。
【００３２】
辞書データ記憶部１１０は、識別対象となるすべての種類の証紙類の辞書データを記憶している。すなわち、辞書データ記憶部１１０は、証紙類の全面に対応した第１辞書データ、及び、証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶している。
【００３３】
例えば、辞書データ記憶部１１０は、図１０の（ａ）に示すように、すべての種類の証紙類の表面全域の絵文字柄に対応した第１辞書データＡＤ−１を記憶している。また、辞書データ記憶部１１０は、その他に、図１０の（ｂ）に示すように、証紙類を上下に２等分した上半分の第２辞書データＰＤ−１及び下半分の第２辞書データＰＤ−２、図１０の（ｃ）に示すように、証紙類を左右に２等分した左半分の第２辞書データＰＤ−３及び右半分の第２辞書データＰＤ−４を記憶している。
【００３４】
なお、辞書データ記憶部１１０は、その他に、図１０の（ｄ）に示すように、証紙類を４等分した左上の第２辞書データＰＤ−５、右上の第２辞書データＰＤ−６、左下の第２辞書データＰＤ−７、及び右下の第２辞書データＰＤ−８を記憶してもよい。
【００３５】
また、ここでは、証紙類を２等分及び４等分した辞書データを辞書データ記憶部１１０に記憶したが、さらに証紙類を複数の領域、例えば６等分、８等分…に分割した辞書データを記憶しても良い。
【００３６】
パターンマッチング部１１１は、前処理部１０９により前処理された証紙類に対応する画像データと、辞書データ記憶部１１０に記憶されたすべての辞書データとを比較し、最も近いパターンを選択する。辞書データ記憶部１１０には、上述したような第１辞書データ及び第２辞書データについて、あらかじめ画像データを収集して正規化及びぼかし処理をした濃淡画像データが複数種類記憶されているものとする。
【００３７】
パターンマッチング部１１１は、具体的には、図１１に示すように構成されている。すなわち、類似度演算部３００２は、類似度の演算を行う。バッファ制御部３００１は、カテゴリ制御部３０２０で指示された領域の辞書データを指示するアドレス信号ＡＤＲ１１と、前処理部１０９からサンプル画像データを読み出すためのアドレス信号ＡＤＲ１２を出力し、識別するサンプル画像データと辞書データとを読み込む。
【００３８】
類似度演算部３００２では、サンプル画像データのＶ画像の各画素について乗算器３００５が２乗の値を計算しながら、自らの出力を一方の入力とする加算器３００８がその値を累積する。同様に、辞書データのＶ画像も乗算器３００７で２乗を計算し、加算器３０１０がその値の累積値を計算する。
【００３９】
バッファ制御部３００１が１画像分の読み出しを終了した時点で、加算器３００８，３０１０の出力に対して、平方根演算器３０１１，３０１２がそれぞれの平方根を求め、その結果の積Ａを乗算器３０１３を求める。同時に、乗算器３００６は、サンプル画像データのＶ画像と辞書データのＶ画像との画素ごとの積を求め、加算器３００９にてその値を累積することで、和Ｂを求める。
【００４０】
その後、加算器３００９の出力値Ｂに対する乗算器３０１３の出力値Ａの商を、除算器３０１４が求めることで、Ｖ画像の類似度が得られる。この類似度を、辞書データのカテゴリを変えて繰り返し求め、その中で最も高い類似度を持つカテゴリを最大カテゴリ検出部３０２１が識別結果として出力する。
【００４１】
このパターンマッチング部１１１は、不良検知部１０８で証紙類にめくれや欠けなどの不良がないと判断した場合には、辞書データ記憶部１１０に記憶した第１辞書データすなわち証紙類の全面に対応した画像データと、前処理部１０９で前処理されたサンプル画像データとのパターンマッチング処理を行う。
【００４２】
また、パターンマッチング部１１１は、不良検知部１０８で証紙類にめくれや欠けなどの不良があると判断した場合には、辞書データ記憶部１１０に記憶した第２辞書データすなわち証紙類の部分的な画像データと、前処理部１０９で前処理されたサンプル画像データとのパターンマッチング処理を行う。
【００４３】
不良検知部１０８において、証紙類に不良がないと判断された場合には、パターンマッチング部１１１では、前処理されたサンプル画像データのＶ画像と、辞書データ記憶部１１０に記憶されている第１辞書データＶとを比較し、最も近いパターンを選択する。パターンの比較方法として、７×１０のパターンに対して辞書データとの類似度を求める。類似度は、例えば、サンプル画像データのＶ画像Ｖｓ（ｉ）［ｉ＝０，１，…，６９］と第１辞書データのＶ画像Ｖｄ（ｉ）［ｉ＝０，１，…，６９］に対して、下記数１の演算を行ない、
【数１】
【００４４】
最終的に類似度Ｓｉｍを求める。そして、パターンマッチング部１１１は、対象となるサンプル画像データとすべてのカテゴリの証紙類に対応した辞書データとのパターンマッチング処理により、それぞれ類似度Ｓｉｍを求め、類似度Ｓｉｍの値が最も大きなカテゴリを識別結果として出力する。
【００４５】
一方、不良検知部１０８において、証紙類に不良があると判断された場合には、パターンマッチング部１１１では、同様に前処理されたサンプル画像データのＶ画像と、辞書データ記憶部１１０に記憶されている第２辞書データＶとを比較し、最も近いパターンを選択する。パターンの比較方法は、上述した場合と同様に、数１の演算による類似度の算出によってなされる。
【００４６】
なお、めくれの不良があると判断された証紙類のめくれ（白画素の面積）の割合が、所定のしきい値ＴＨａｒｅａ以下となる部分について、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示したような第２辞書データＰＤ−１、ＰＤ−２、ＰＤ−３、ＰＤ−４、または、図１０の（ｄ）に示したような第２辞書データＰＤ−５、ＰＤ−６、ＰＤ−７、ＰＤ−８のいずれかとの比較処理を行い、各部分の類似度を求める。
【００４７】
めくれの割合がしきい値ＴＨａｒｅａ以下となる部分が複数ある場合は、各部分の類似度のうち、最大（または、最小、または、平均）となる値を求めて類似度の代表値とする。この類似度の代表値を、すべてのカテゴリに対応した辞書データ毎に求め、最も高い類似度の代表値を持つカテゴリを識別結果として出力する。
【００４８】
同様に、欠けの不良があると判断された証紙類の欠けがない部分について、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示したような第２辞書データＰＤ−１、ＰＤ−２、ＰＤ−３、ＰＤ−４、または、図１０の（ｄ）に示したような第２辞書データＰＤ−５、ＰＤ−６、ＰＤ−７、ＰＤ−８のいずれかとの比較処理を行い、各部分の類似度を求める。各部分の類似度のうち、最大（または、最小、または、平均）となる値を求めて類似度の代表値とする。この類似度の代表値を、すべてのカテゴリに対応した辞書データ毎に求め、最も高い類似度の代表値を持つカテゴリを識別結果として出力する。
【００４９】
識別結果出力部１１２は、パターンマッチング部１１１から出力された識別結果を外部機器へ出力する。
【００５０】
上述した証紙類識別装置の実施の形態において、不良検知部１０８は、例えば、以下のようにして証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２を求め、不良を検知する。
【００５１】
すなわち、不良検知部１０８は、まず、点Ｍ５（ｘｓｓ，ｙｓｓ），Ｍ６（ｘｓｅ，ｙｓｓ），Ｍ７（ｘｓｓ，ｙｓｅ），Ｍ８（ｘｓｅ，ｙｓｅ）の座標値を求めたときに用いた２値化画像に対して、以下の方法で証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２の座標値を求める。
【００５２】
すなわち、点Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８で囲まれた領域内のすべての黒画素（Ｘ，Ｙ）について、
Ｙ＋Ｘが最小となる点をＭ９（ｘ９，ｙ９）
Ｙ−Ｘが最小となる点をＭ１０（ｘ１０，ｙ１０）
Ｙ−Ｘが最大となる点をＭ１１（ｘ１１，ｙ１１）
Ｙ＋Ｘが最大となる点をＭ１２（ｘ１２，ｙ１２）
とする。
【００５３】
続いて、点Ｍ９，Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成するか否かを調べる。そのためには、例えば以下のすべての３式が成り立つか否かを調べることによって行われる。
【数２】
【００５４】
【数３】
【００５５】
【数４】
【００５６】
上述した３式において、ＴＨｅｒｒは、長さの誤差のしきい値であり、ＴＨｃｏｓは角度の誤差のしきい値である。
【００５７】
ここで、（式１）では、線分Ｍ９‐Ｍ１０と、線分Ｍ１１−Ｍ１２との差が所定のしきい値ＴＨｅｒｒより小さいか否かが判別される。（式２）では、線分Ｍ１０‐Ｍ１２と、線分Ｍ９−Ｍ１１との差が所定のしきい値ＴＨｅｒｒより小さいか否かが判別される。（式３）では、線分Ｍ９‐Ｍ１０と、線分Ｍ９−Ｍ１１とが直交しているか否かが判別される。
【００５８】
上述した３式により、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成すると判断した場合には、短辺と長辺との比が異常でないかどうかを調べる。そのためには、例えば、以下の式が成り立つか否かを調べることによって行われる。
【数５】
【００５９】
上述した（式４）において、ＴＨｒｍｉｎは縦横比の下限であり、ＴＨｒｍａｘは縦横比の上限である。
【００６０】
不良検知部１０８は、上述した（式１）ないし（式３）により、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成し、かつ（式４）により、矩形の縦横比が正常な場合は、証紙類にめくれや欠けなどの不良がないものと判断する。また、不良検知部１０８は、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成していないと判断したり、矩形の縦横比が異常であると判断した場合には、証紙類にめくれや欠けなどの不良があるものと判断する。
【００６１】
また、不良検知部１０８は、上述したような方法により証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２を特定できない場合、例えば、証紙類に欠けやめくれなどがあり、４隅を形成する１点Ｍ９の座標値に複数の候補が存在する場合には、Ｍ５ないしＭ８を求めたときの２値化画像に対して別の処理により、Ｘ座標の最小値及び最大値、および、Ｙ座標の最小値及び最大値を求めることによって、４隅の点を特定することも可能である。
【００６２】
次に、この証紙類識別装置に適用される証紙類の識別方法について、図１２に示したフローチャートを参照して説明する。
【００６３】
すなわち、図１２に示すように、まず、制御部１０１は、証紙類を貼付された紙葉類が所定位置に配置されたことを検知したのに基づいて、撮像部１０３を制御して紙葉類を撮像する（ＳＴ１１）。撮像部１０３は、撮像した紙葉類の画像データを生成し、出力する。
【００６４】
画像データ入力部１０４は、撮像部１０３から出力された紙葉類に対応した画像データを取得する（ＳＴ１２）。制御部１０１は、画像データ入力部１０４で取得した画像データを画像データ記憶部１０５に記憶する（ＳＴ１３）。
【００６５】
続いて、制御部１０１は、画像データ記憶部１０５に記憶した画像データを紙葉類領域切り出し部１０６に出力し、紙葉類領域切り出し部１０６を制御して取得した画像データから紙葉類の領域を切り出す（ＳＴ１４）。紙葉類領域の切り出しについては、図２ないし図６を参照して上述したような処理によって行われる。
【００６６】
続いて、制御部１０１は、画像データ記憶部１０５に記憶した画像データを証紙類領域切り出し部１０７に出力し、証紙類領域切り出し部１０７を制御して取得した画像データから証紙類の外接矩形領域を切り出す（ＳＴ１５）。証紙類の外接矩形領域の切り出しについては、図７ないし図９を参照して上述したような処理によって行われる。
【００６７】
続いて、制御部１０１は、不良検知部１０８を制御して、証紙類領域切り出し部１０７によって切り出された証紙類の外接矩形領域から証紙類領域を抽出し、証紙類に欠けやめくれなどの不良があるか否かを検知する（ＳＴ１６）。また、制御部１０１は、前処理部１０９を制御して、抽出された証紙類領域の画像データに対して、正規化や画像ぼかしなどの所定の前処理を行う（ＳＴ１７）。
【００６８】
続いて、制御部１０１は、不良検知部１０８による検知結果を参照し（ＳＴ１８）、証紙類に不良がないと判断した場合には（ＳＴ１８、Ｎ）、辞書データ記憶部１１０から第１辞書データを読み出す（ＳＴ１９）。
【００６９】
続いて、制御部１０１は、パターンマッチング部１１１を制御して、抽出された証紙類領域の画像データと、辞書データ記憶部１１０から読み出した第１辞書データとに基づいてパターンマッチング処理を行う（ＳＴ２０）。このパターンマッチング部１１１は、図１１を参照して説明したように、各カテゴリの第１辞書データとの比較により、それぞれ類似度を演算する（ＳＴ２１）。
【００７０】
続いて、制御部１０１は、１つのカテゴリに対応した第１辞書データに対する類似度の演算が終了したのに基づいて、すべてのカテゴリに対応した第１辞書データとのパターンマッチング処理が終了したか否かを判断する（ＳＴ２２）。
【００７１】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第１辞書データとのパターンマッチング処理が終了していないと判断した場合には（ＳＴ２２、Ｎ）、再びステップＳＴ１９に戻り、辞書データ記憶部１１０から第１辞書データを読み出し、パターンマッチング部１１１を制御してパターンマッチング処理を行い、類似度を演算する。
【００７２】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第１辞書データとのパターンマッチング処理が終了したと判断した場合には（ＳＴ２２、Ｙ）、類似度の最も高いカテゴリを識別結果として識別結果出力部１１２に出力する（ＳＴ２７）。
【００７３】
一方、制御部１０１は、不良検知部１０８による検知結果を参照し（ＳＴ１８）、証紙類に不良があると判断した場合には（ＳＴ１８、Ｙ）、辞書データ記憶部１１０から第２辞書データを読み出す（ＳＴ２３）。
【００７４】
続いて、制御部１０１は、パターンマッチング部１１１を制御して、抽出された証紙類領域の画像データと、辞書データ記憶部１１０から読み出した第２辞書データとに基づいてパターンマッチング処理を行う（ＳＴ２４）。このパターンマッチング部１１１は、図１１を参照して説明したように、各カテゴリの第２辞書データとの比較により、各部分ごとのそれぞれの類似度を演算する（ＳＴ２５）。
【００７５】
続いて、制御部１０１は、１つのカテゴリに対応した第２辞書データに対する類似度の演算が終了したのに基づいて、すべてのカテゴリに対応した第２辞書データとのパターンマッチング処理が終了したか否かを判断する（ＳＴ２６）。
【００７６】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第２辞書データとのパターンマッチング処理が終了していないと判断した場合には（ＳＴ２６、Ｎ）、再びステップＳＴ２３に戻り、辞書データ記憶部１１０から第２辞書データを読み出し、パターンマッチング部１１１を制御してパターンマッチング処理を行い、類似度を演算する。
【００７７】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第２辞書データとのパターンマッチング処理が終了したと判断した場合には（ＳＴ２６、Ｙ）、類似度の最も高いカテゴリを識別結果として識別結果出力部１１２に出力する（ＳＴ２７）。
【００７８】
以上説明したように、上述した証紙類識別装置及び証紙類識別方法によれば、証紙類の画像データを取得し、取得した画像から紙葉類領域を抽出した後、証紙類領域を抽出し、紙葉類に貼付された証紙類にめくれや欠けなどの不良があるか否かが判断される。
【００７９】
証紙類に不良がないと判断された場合には、証紙類領域に対応した画像データと、カテゴリ毎に証紙類全面に対応する辞書データとを照合することにより、各カテゴリの類似度を演算し、類似度が最大のカテゴリを識別結果として出力する。
【００８０】
また、証紙類に不良があると判断された場合には、証紙類領域を複数の領域に分割した各部分に対応した画像データと、カテゴリ毎に証紙類を複数の領域に分割した部分的な辞書データとを照合することにより、各カテゴリの類似度を演算し、類似度が最大のカテゴリを識別結果として出力する。
【００８１】
これにより、証紙類の貼られ方によらず、証紙類の種類を高精度に識別することが可能となる。また、証紙類にめくれや欠けなどの不良がある場合であっても、証紙類の種類を高精度に識別することが可能となる。
【００８２】
次に、この発明の証紙類識別装置を備えた装置として、紙葉類に貼付された証紙類に押印する押印装置の実施の形態について説明する。
【００８３】
すなわち、図１３に示すように、押印装置３００は、装置全体を制御するとともに判別部としての機能を有する制御部３０１を備えている。この制御部３０１には、メモリ部３０２と、紙葉類受取部３０３と、計量部３０４と、識別部３０５と、押印部３０６と、紙葉類排出部３０７と、及び、リジェクト部３０８と、が接続されている。
【００８４】
メモリ部３０２は、押印装置３００全体を制御するための制御データなどを記憶している。紙葉類受取部３０３は、証紙類を貼付された紙葉類を受け取る。計量部３０４は、紙葉類受取部３０３によって受け取られた紙葉類の重量を計量する。
【００８５】
識別部３０５は、主に、上述した証紙類識別装置１００によって構成され、紙葉類に貼付されている証紙類のカテゴリを識別する。押印部３０６は、制御部３０１による制御に基づいて、紙葉類の重量に対して識別した証紙類の金額が適正である場合に、証紙類に押印する。
【００８６】
紙葉類排出部３０７は、押印部３０６によって証紙類に押印された紙葉類を排出する。リジェクト部３０８は、押印部３０６によって証紙類に押印されなかった紙葉類、すなわち紙葉類の重量に対して識別した証紙類の金額が適正でない紙葉類を排出する。
【００８７】
次に、この押印装置に適用される押印方法において、図１４に示したようなフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
すなわち、図１４に示すように、制御部３０１は、紙葉類受取部３０３からの出力信号に基づいて、紙葉類を受け取ったか否かを判断する（ＳＴ３１）。制御部３０１は、紙葉類受取部３０３が紙葉類を受け取ったと判断したのに基づいて（ＳＴ３１、Ｙ）、計量部３０４を制御して、紙葉類の重量を計量する（ＳＴ３２）。
【００８９】
続いて、制御部３０１は、識別部３０４を制御して、紙葉類に貼付されている証紙類のカテゴリを識別する（ＳＴ３３）。識別部３０４は、上述したような方法に基づいて証紙類を識別し、識別結果を制御部３０１に出力する。
【００９０】
続いて、制御部３０１は、計量部３０４によって計量された紙葉類の重量と、識別部３０５から出力された証紙類の識別結果とに基づいて、紙葉類の重量に対して証紙類の金額が適正であるか否かを判別する（ＳＴ３４）。
【００９１】
制御部３０１は、紙葉類の重量に対して証紙類の金額が適正であると判別した場合には（ＳＴ３５、Ｙ）、押印部３０６を制御して、紙葉類に貼付されている証紙類に押印する（ＳＴ３６）。そして、制御部３０１は、紙葉類排出部３０７から押印処理された紙葉類を排出する（ＳＴ３７）。
【００９２】
制御部３０１は、紙葉類の重量に対して証紙類の金額が適正ではないと判別した場合には（ＳＴ３５、Ｎ）、押印部３０６による押印処理を行うことなく、リジェクト部３０８から紙葉類を排出する（ＳＴ３８）。
【００９３】
以上説明したように、上述した押印装置及び押印方法によれば、紙葉類の重量を計量した上で、紙葉類に貼付されている証紙類の種類をその貼り方や不良の有無に係わらず高精度に識別することにより、紙葉類の重量に対する証紙類の金額が適正であるか否かを正確に判別することが可能となる。これにより、証紙類に対する押印処理を正確に行うことが可能となる。
【００９４】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において種々変形可能なことは勿論である。上述した実施の形態では、紙葉類上に１枚の証紙類が貼付された場合について説明したが、紙葉類上に複数枚の証紙類が貼付されている場合であってもこの発明を適用できることは言うまでもない。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置及び証紙類識別方法を提供することができる。また、この発明によれば、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置を備えた押印装置及び押印方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る証紙類識別装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示した撮像部が撮像した紙葉類に対応する画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示した画像データ記憶部に記憶される画像データの配置例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示した画像データ記憶部に記憶される画像データの明度データの配置例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示した紙葉類領域切り出し部が紙葉類の位置を決めるためのデータの配置と、縦方向及び横方向の画素累積データの一例を示す図である。
【図６】図６は、図１に示した紙葉類領域切り出し部が求める紙葉類の４隅の点を示す概念図である。
【図７】図７は、図１に示した証紙類領域切り出し部が検出する紙葉類の明度データを求める画素の位置の一例を示す図である。
【図８】図８は、図１に示した証紙類領域切り出し部が証紙類の位置を決めるためのデータの配置と、縦方向及び横方向の画素の累積データの一例を示す図である。
【図９】図９は、図１に示した証紙類領域切り出し部が求める証紙類の外接矩形領域を規定する４隅の点及び不良検知部が求める証紙類の４隅の点を示す概念図である。
【図１０】図１０の（ａ）は、図１に示した辞書データ記憶部に記憶される第１辞書データの一例を示す図であり、図１０の（ｂ）ないし（ｄ）は、第２辞書データの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１に示したパターンマッチング部の構成を概略的に示す図である。
【図１２】図１２は、図１に示した証紙類識別装置に適用される証紙類識別方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は、この発明に係る押印装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した押印装置に適用される押印方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００…証紙類識別装置、１０１…制御部、１０２…メモリ部、１０３…撮像部（読取手段）、１０４…画像入力部（取得手段）、１０５…画像データ記憶部、１０６…紙葉類領域切り出し部、１０７…証紙類領域切り出し部（抽出手段）、１０８…不良検知部（検知手段）、１０９…前処理部、１１０…辞書データ記憶部（記憶手段）、１１１…パターンマッチング部（識別手段）、１１２…識別結果出力部（出力手段）、Ｐ…紙葉類、２０１…証紙類、３００…押印装置、３０１…制御部（判別部）、３０２…メモリ部、３０３…紙葉類受取部、３０４…計量部、３０５…識別部、３０６…押印部、３０７…紙葉類排出部、３０８…リジェクト部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、証紙類識別装置に係り、特に、郵便切手類や印紙などの証紙類を検知して識別する証紙類識別装置、証紙類識別方法、押印装置、及び押印方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙葉類に貼付された証紙類、例えば郵便物に貼付された郵便切手などの識別は、例えば特開平７‐３７０９３号によれば、以下のようにして行われている。
【０００３】
すなわち、証紙類が貼付された紙葉類は、カメラなどの読取装置によって読み取られる。そして、得られた画像データから証紙類の領域が抽出される。抽出された証紙類に対応する画像データは、証紙類全面の辞書データと照合される。そして、類似度の最も高い辞書データに対応する証紙類を識別結果として出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来、紙葉類に貼付された証紙類の識別は、証紙類全面の画像データに対応した辞書データに基づいて行われている。このため、貼付された証紙類の一部に欠けやめくれなどの不良がある場合、正しい識別結果を得ることができないおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置及び証紙類識別方法を提供することにある。
【０００６】
また、この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置を備えた押印装置及び押印方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、
請求項１に記載の証紙類識別装置は、
識別対象となる証紙類の表面全域に対応した第１辞書データ、及び、前記証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶した記憶手段と、
紙葉類に証紙類が正常に貼付されているか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていることを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第１辞書データに基づいて前記証紙類を識別するとともに、前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていないことを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第２辞書データに基づいて前記証紙類を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の押印装置は、
紙葉類を計量する計量部と、
前記紙葉類に貼付された証紙類を識別する識別部と、
前記計量部で計量された前記紙葉類の重量に対して、前記識別部で識別された前記証紙類の金額が適正であるか否かを判別する判別部と、
前記判別部で適正であると判別された前記紙葉類の前記証紙類に対して押印する押印部と、を備え、
前記識別部は、
識別対象となる証紙類の表面全域に対応した第１辞書データ、及び、前記証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶した記憶手段と、
紙葉類に証紙類が正常に貼付されているか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていることを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第１辞書データに基づいて前記証紙類を識別するとともに、前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていないことを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第２辞書データに基づいて前記証紙類を識別して、前記証紙類の金額を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の証紙類識別装置、証紙類識別方法、押印装置、及び押印方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すように、この発明の証紙類識別装置１００は、装置全体を制御する制御部１０１を備えている。この証紙類識別装置１００は、紙葉類として、例えば郵便物上に貼付された証紙類、例えば郵便切手類や、印紙類などを識別対象とし、対応する金額を識別結果として出力するものである。
【００１３】
この制御部１０１には、メモリ部１０２と、読取手段としての機能を有する撮像部１０３と、取得手段としての機能を有する画像入力部１０４と、画像データ記憶部１０５と、紙葉類領域切り出し部１０６と、抽出手段としての機能を有する証紙類領域切り出し部１０７と、が接続されている。
【００１４】
また、制御部１０１には、検知手段としての機能を有する不良検知部１０８と、前処理部１０９と、記憶手段としての機能を有する辞書データ記憶部１１０と、識別手段としての機能を有するパターンマッチング部１１１と、出力手段としての機能を有する識別結果出力部１１２と、が接続されている。
【００１５】
紙葉類としての郵便物Ｐは、たとえば、図２に示すような封筒であり、その表面には、証紙類としての郵便切手類２０１、７桁の郵便番号記入枠２０２、および、宛先情報２０３などが存在する。郵便物Ｐの背景部２０４は、たとえば、黒色に設定されているものとする。
【００１６】
以下、各部について詳細に説明する。
【００１７】
すなわち、メモリ部１０２は、証紙類識別装置１００全体を制御するための制御データなどを記憶されている。撮像部１０３は、証紙類２０１が貼付された紙葉類Ｐ表面を撮像し、画像データを生成する。画像入力部１０４は、撮像部１０３から出力された画像データを取得する。画像データ記憶部１０５は、画像入力部１０４で取得した画像データを記憶する。この実施の形態では、たとえば、横方向に５１２画素、縦方向に５１２画素、各画素１バイトのモノクロ画像として、図３に示すようなメモリ配置で画像データ記憶部１０５に記憶される。
【００１８】
紙葉類領域切り出し部１０６は、画像データ記憶部１０５に格納された画像データに対して、紙葉類の範囲を特定する。すなわち、紙葉類領域切り出し部１０６は、図４に示すような画像データに対して、一定値ＴＨＲでしきい値処理を行ない、図５に示すように、２値化画像の抽出画像の累積データを縦方向および横方向にそれぞれ求める。
【００１９】
そして、縦方向および横方向の累積データの「０」でないデータの連結の開始位置および終了位置ｘｓ，ｘｅ，ｙｓ，ｙｅをそれぞれ求め、図６の概念図で示す紙葉類Ｐの４隅の点Ｍ１（ｘｓ，ｙｓ），Ｍ２（ｘｅ，ｙｓ），Ｍ３（ｘｓ，ｙｅ），Ｍ４（ｘｅ，ｙｅ）の座標データを求める。
【００２０】
証紙類領域切り出し部１０７は、画像データから証紙類領域を抽出し、紙葉類Ｐ上に存在する証紙類を検出することでその座標データを求める。すなわち、証紙類領域切り出し部１０７は、図７に示すような画像データに対して、一定値でしきい値処理を行い、図８に示すように、２値化画像の抽出画像の累積データを縦方向及び横方向にそれぞれ求める。
【００２１】
このとき、証紙類領域切り出し部１０７は、まず、図９に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ平行な証紙類の外接矩形領域を形成する４隅の点Ｍ５（ｘｓｓ，ｙｓｓ），Ｍ６（ｘｓｅ，ｙｓｓ），Ｍ７（ｘｓｓ，ｙｓｅ），Ｍ８（ｘｓｅ，ｙｓｅ）の座標値を求める。
【００２２】
不良検知部１０８は、紙葉類に証紙類の全面が正常に貼付されているか否かを検知する。すなわち、不良検知部１０８は、証紙類領域切り出し部１０７によって求められたＭ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８の４点で囲まれた外接矩形領域内の証紙類の画像データが欠落しているか否かを判断することによって、証紙類にめくれや欠けなどの不良があるか否かを判断する。
【００２３】
不良検知部１０８は、まず、点Ｍ５（ｘｓｓ，ｙｓｓ），Ｍ６（ｘｓｅ，ｙｓｓ），Ｍ７（ｘｓｓ，ｙｓｅ），Ｍ８（ｘｓｅ，ｙｓｅ）の座標値を求めたときに用いた２値化画像に対して、段落番号（００５１）以下の方法で証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２の座標値を求める。不良検知部１０８は、この４点Ｍ９，Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２の座標値に基づいて、４点が矩形を構成するか否か、矩形の短辺と長辺との比が正常であるか否か、などを判断する。
【００２４】
不良検知部１０８は、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成し、かつ矩形の縦横比が正常な場合は、証紙類にめくれや欠けなどの不良がないものと判断する。また、不良検知部１０８は、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成していないと判断したり、矩形の縦横比が異常であると判断した場合には、取得した証紙類に対応する画像データが全面分ではなく一部が欠落しているものと判断し、この結果、証紙類にめくれや欠けなどの不良があるものと判断する。
【００２５】
不良検知部１０８は、不良があると判断した場合には、まず、めくれの検出を試みる。証紙類の裏地は、一般に白色であるので、めくれている部分も白色となる。そこで、不良検知部１０８は、証紙類領域切り出し部１０７において領域を抽出するために用いた２値化画像について、縦方向及び横方向のそれぞれに黒画素数の累積を行う。
【００２６】
続いて、不良検知部１０８は、縦方向及び横方向のそれぞれについて、黒画素の累積数のしきい値ＴＨｖ及びＴＨｈを設定し、累積数がしきい値以下となる範囲を求める。そして、不良検知部１０８は、縦方向及び横方向ともに、黒画素の累積数がしきい値以下となる範囲の幅がしきい値ＴＨｗより大きい場合は、その部分にめくれがあると判断する。
【００２７】
また、不良検知部１０８は、不良があると判断した場合において、上述した場合のようにめくれがあると判断しなかった場合には、証紙類に欠けている部分があると判断する。
【００２８】
前処理部１０９は、正規化変換部や、画像ぼかし部などによって構成されている。すなわち、正規化変換部では、不良検知部１０８で検出した証紙類の４隅の点Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２の座標値を用いて、その範囲内の画像データの大きさを正規化する。
【００２９】
すなわち、たとえば、証紙類のモノクロ画像ｈ（ｘ，ｙ）を、縦ｘｓｔ画素および横ｙｓｔ画素の画像ｍ（ｘ，ｙ）に正規化するためには、
m(x,y) = h( (x-xss)*xst/(xse-xss+1), (y-yss)*yst/(yse-yss+1) )
の変換を行なう。
【００３０】
ここで、座標演算の結果は整数化する。
【００３１】
また、画像ぼかし部では、正規化変換部で正規化された画像に対して、ぼけた小さな画素構成の画像に変換する。すなわち、正規化変換部から得られる正規化画像に対して、所定個のサンプル点に対して、所定の重みをかけた近傍画素との５×５平滑化データを求め、横７画素、縦１０画素のぼけ画像を作成する。
【００３２】
辞書データ記憶部１１０は、識別対象となるすべての種類の証紙類の辞書データを記憶している。すなわち、辞書データ記憶部１１０は、証紙類の全面に対応した第１辞書データ、及び、証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶している。
【００３３】
例えば、辞書データ記憶部１１０は、図１０の（ａ）に示すように、すべての種類の証紙類の表面全域の絵文字柄に対応した第１辞書データＡＤ−１を記憶している。また、辞書データ記憶部１１０は、その他に、図１０の（ｂ）に示すように、証紙類を上下に２等分した上半分の第２辞書データＰＤ−１及び下半分の第２辞書データＰＤ−２、図１０の（ｃ）に示すように、証紙類を左右に２等分した左半分の第２辞書データＰＤ−３及び右半分の第２辞書データＰＤ−４を記憶している。
【００３４】
なお、辞書データ記憶部１１０は、その他に、図１０の（ｄ）に示すように、証紙類を４等分した左上の第２辞書データＰＤ−５、右上の第２辞書データＰＤ−６、左下の第２辞書データＰＤ−７、及び右下の第２辞書データＰＤ−８を記憶してもよい。
【００３５】
また、ここでは、証紙類を２等分及び４等分した辞書データを辞書データ記憶部１１０に記憶したが、さらに証紙類を複数の領域、例えば６等分、８等分…に分割した辞書データを記憶しても良い。
【００３６】
パターンマッチング部１１１は、前処理部１０９により前処理された証紙類に対応する画像データと、辞書データ記憶部１１０に記憶されたすべての辞書データとを比較し、最も近いパターンを選択する。辞書データ記憶部１１０には、上述したような第１辞書データ及び第２辞書データについて、あらかじめ画像データを収集して正規化及びぼかし処理をした濃淡画像データが複数種類記憶されているものとする。
【００３７】
パターンマッチング部１１１は、具体的には、図１１に示すように構成されている。すなわち、類似度演算部３００２は、類似度の演算を行う。バッファ制御部３００１は、カテゴリ制御部３０２０で指示された領域の辞書データを指示するアドレス信号ＡＤＲ１１と、前処理部１０９からサンプル画像データを読み出すためのアドレス信号ＡＤＲ１２を出力し、識別するサンプル画像データと辞書データとを読み込む。
【００３８】
類似度演算部３００２では、サンプル画像データのＶ画像の各画素について乗算器３００５が２乗の値を計算しながら、自らの出力を一方の入力とする加算器３００８がその値を累積する。同様に、辞書データのＶ画像も乗算器３００７で２乗を計算し、加算器３０１０がその値の累積値を計算する。
【００３９】
バッファ制御部３００１が１画像分の読み出しを終了した時点で、加算器３００８，３０１０の出力に対して、平方根演算器３０１１，３０１２がそれぞれの平方根を求め、その結果の積Ａを乗算器３０１３を求める。同時に、乗算器３００６は、サンプル画像データのＶ画像と辞書データのＶ画像との画素ごとの積を求め、加算器３００９にてその値を累積することで、和Ｂを求める。
【００４０】
その後、加算器３００９の出力値Ｂに対する乗算器３０１３の出力値Ａの商を、除算器３０１４が求めることで、Ｖ画像の類似度が得られる。この類似度を、辞書データのカテゴリを変えて繰り返し求め、その中で最も高い類似度を持つカテゴリを最大カテゴリ検出部３０２１が識別結果として出力する。
【００４１】
このパターンマッチング部１１１は、不良検知部１０８で証紙類にめくれや欠けなどの不良がないと判断した場合には、辞書データ記憶部１１０に記憶した第１辞書データすなわち証紙類の全面に対応した画像データと、前処理部１０９で前処理されたサンプル画像データとのパターンマッチング処理を行う。
【００４２】
また、パターンマッチング部１１１は、不良検知部１０８で証紙類にめくれや欠けなどの不良があると判断した場合には、辞書データ記憶部１１０に記憶した第２辞書データすなわち証紙類の部分的な画像データと、前処理部１０９で前処理されたサンプル画像データとのパターンマッチング処理を行う。
【００４３】
不良検知部１０８において、証紙類に不良がないと判断された場合には、パターンマッチング部１１１では、前処理されたサンプル画像データのＶ画像と、辞書データ記憶部１１０に記憶されている第１辞書データＶとを比較し、最も近いパターンを選択する。パターンの比較方法として、７×１０のパターンに対して辞書データとの類似度を求める。類似度は、例えば、サンプル画像データのＶ画像Ｖｓ（ｉ）［ｉ＝０，１，…，６９］と第１辞書データのＶ画像Ｖｄ（ｉ）［ｉ＝０，１，…，６９］に対して、下記数１の演算を行ない、
【数１】
最終的に類似度Ｓｉｍを求める。そして、パターンマッチング部１１１は、対象となるサンプル画像データとすべてのカテゴリの証紙類に対応した辞書データとのパターンマッチング処理により、それぞれ類似度Ｓｉｍを求め、類似度Ｓｉｍの値が最も大きなカテゴリを識別結果として出力する。
【００４５】
一方、不良検知部１０８において、証紙類に不良があると判断された場合には、パターンマッチング部１１１では、同様に前処理されたサンプル画像データのＶ画像と、辞書データ記憶部１１０に記憶されている第２辞書データＶとを比較し、最も近いパターンを選択する。パターンの比較方法は、上述した場合と同様に、数１の演算による類似度の算出によってなされる。
【００４６】
なお、めくれの不良があると判断された証紙類のめくれ（白画素の面積）の割合が、所定のしきい値ＴＨａｒｅａ以下となる部分について、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示したような第２辞書データＰＤ−１、ＰＤ−２、ＰＤ−３、ＰＤ−４、または、図１０の（ｄ）に示したような第２辞書データＰＤ−５、ＰＤ−６、ＰＤ−７、ＰＤ−８のいずれかとの比較処理を行い、各部分の類似度を求める。
【００４７】
めくれの割合がしきい値ＴＨａｒｅａ以下となる部分が複数ある場合は、各部分の類似度のうち、最大（または、最小、または、平均）となる値を求めて類似度の代表値とする。この類似度の代表値を、すべてのカテゴリに対応した辞書データ毎に求め、最も高い類似度の代表値を持つカテゴリを識別結果として出力する。
【００４８】
同様に、欠けの不良があると判断された証紙類の欠けがない部分について、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示したような第２辞書データＰＤ−１、ＰＤ−２、ＰＤ−３、ＰＤ−４、または、図１０の（ｄ）に示したような第２辞書データＰＤ−５、ＰＤ−６、ＰＤ−７、ＰＤ−８のいずれかとの比較処理を行い、各部分の類似度を求める。各部分の類似度のうち、最大（または、最小、または、平均）となる値を求めて類似度の代表値とする。この類似度の代表値を、すべてのカテゴリに対応した辞書データ毎に求め、最も高い類似度の代表値を持つカテゴリを識別結果として出力する。
【００４９】
識別結果出力部１１２は、パターンマッチング部１１１から出力された識別結果を外部機器へ出力する。
【００５０】
上述した証紙類識別装置の実施の形態において、不良検知部１０８は、例えば、以下のようにして証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２を求め、不良を検知する。
【００５１】
すなわち、不良検知部１０８は、まず、点Ｍ５（ｘｓｓ，ｙｓｓ），Ｍ６（ｘｓｅ，ｙｓｓ），Ｍ７（ｘｓｓ，ｙｓｅ），Ｍ８（ｘｓｅ，ｙｓｅ）の座標値を求めたときに用いた２値化画像に対して、以下の方法で証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２の座標値を求める。
【００５２】
すなわち、点Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８で囲まれた領域内のすべての黒画素（Ｘ，Ｙ）について、
Ｙ＋Ｘが最小となる点をＭ９（ｘ９，ｙ９）
Ｙ−Ｘが最小となる点をＭ１０（ｘ１０，ｙ１０）
Ｙ−Ｘが最大となる点をＭ１１（ｘ１１，ｙ１１）
Ｙ＋Ｘが最大となる点をＭ１２（ｘ１２，ｙ１２）
とする。
【００５３】
続いて、点Ｍ９，Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成するか否かを調べる。そのためには、例えば以下のすべての３式が成り立つか否かを調べることによって行われる。
【数２】
【数３】
【数４】
上述した３式において、ＴＨｅｒｒは、長さの誤差のしきい値であり、ＴＨｃｏｓは角度の誤差のしきい値である。
【００５７】
ここで、（式１）では、線分Ｍ９‐Ｍ１０と、線分Ｍ１１−Ｍ１２との差が所定のしきい値ＴＨｅｒｒより小さいか否かが判別される。（式２）では、線分Ｍ１０‐Ｍ１２と、線分Ｍ９−Ｍ１１との差が所定のしきい値ＴＨｅｒｒより小さいか否かが判別される。（式３）では、線分Ｍ９‐Ｍ１０と、線分Ｍ９−Ｍ１１とが直交しているか否かが判別される。
【００５８】
上述した３式により、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成すると判断した場合には、短辺と長辺との比が異常でないかどうかを調べる。そのためには、例えば、以下の式が成り立つか否かを調べることによって行われる。
【数５】
上述した（式４）において、ＴＨｒｍｉｎは縦横比の下限であり、ＴＨｒｍａｘは縦横比の上限である。
【００６０】
不良検知部１０８は、上述した（式１）ないし（式３）により、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成し、かつ（式４）により、矩形の縦横比が正常な場合は、証紙類にめくれや欠けなどの不良がないものと判断する。また、不良検知部１０８は、４点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２が矩形を構成していないと判断したり、矩形の縦横比が異常であると判断した場合には、証紙類にめくれや欠けなどの不良があるものと判断する。
【００６１】
また、不良検知部１０８は、上述したような方法により証紙類の４隅の点Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２を特定できない場合、例えば、証紙類に欠けやめくれなどがあり、４隅を形成する１点Ｍ９の座標値に複数の候補が存在する場合には、Ｍ５ないしＭ８を求めたときの２値化画像に対して別の処理により、Ｘ座標の最小値及び最大値、および、Ｙ座標の最小値及び最大値を求めることによって、４隅の点を特定することも可能である。
【００６２】
次に、この証紙類識別装置に適用される証紙類の識別方法について、図１２に示したフローチャートを参照して説明する。
【００６３】
すなわち、図１２に示すように、まず、制御部１０１は、証紙類を貼付された紙葉類が所定位置に配置されたことを検知したのに基づいて、撮像部１０３を制御して紙葉類を撮像する（ＳＴ１１）。撮像部１０３は、撮像した紙葉類の画像データを生成し、出力する。
【００６４】
画像データ入力部１０４は、撮像部１０３から出力された紙葉類に対応した画像データを取得する（ＳＴ１２）。制御部１０１は、画像データ入力部１０４で取得した画像データを画像データ記憶部１０５に記憶する（ＳＴ１３）。
【００６５】
続いて、制御部１０１は、画像データ記憶部１０５に記憶した画像データを紙葉類領域切り出し部１０６に出力し、紙葉類領域切り出し部１０６を制御して取得した画像データから紙葉類の領域を切り出す（ＳＴ１４）。紙葉類領域の切り出しについては、図２ないし図６を参照して上述したような処理によって行われる。
【００６６】
続いて、制御部１０１は、画像データ記憶部１０５に記憶した画像データを証紙類領域切り出し部１０７に出力し、証紙類領域切り出し部１０７を制御して取得した画像データから証紙類の外接矩形領域を切り出す（ＳＴ１５）。証紙類の外接矩形領域の切り出しについては、図７ないし図９を参照して上述したような処理によって行われる。
【００６７】
続いて、制御部１０１は、不良検知部１０８を制御して、証紙類領域切り出し部１０７によって切り出された証紙類の外接矩形領域から証紙類領域を抽出し、証紙類に欠けやめくれなどの不良があるか否かを検知する（ＳＴ１６）。また、制御部１０１は、前処理部１０９を制御して、抽出された証紙類領域の画像データに対して、正規化や画像ぼかしなどの所定の前処理を行う（ＳＴ１７）。
【００６８】
続いて、制御部１０１は、不良検知部１０８による検知結果を参照し（ＳＴ１８）、証紙類に不良がないと判断した場合には（ＳＴ１８、Ｎ）、辞書データ記憶部１１０から第１辞書データを読み出す（ＳＴ１９）。
【００６９】
続いて、制御部１０１は、パターンマッチング部１１１を制御して、抽出された証紙類領域の画像データと、辞書データ記憶部１１０から読み出した第１辞書データとに基づいてパターンマッチング処理を行う（ＳＴ２０）。このパターンマッチング部１１１は、図１１を参照して説明したように、各カテゴリの第１辞書データとの比較により、それぞれ類似度を演算する（ＳＴ２１）。
【００７０】
続いて、制御部１０１は、１つのカテゴリに対応した第１辞書データに対する類似度の演算が終了したのに基づいて、すべてのカテゴリに対応した第１辞書データとのパターンマッチング処理が終了したか否かを判断する（ＳＴ２２）。
【００７１】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第１辞書データとのパターンマッチング処理が終了していないと判断した場合には（ＳＴ２２、Ｎ）、再びステップＳＴ１９に戻り、辞書データ記憶部１１０から第１辞書データを読み出し、パターンマッチング部１１１を制御してパターンマッチング処理を行い、類似度を演算する。
【００７２】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第１辞書データとのパターンマッチング処理が終了したと判断した場合には（ＳＴ２２、Ｙ）、類似度の最も高いカテゴリを識別結果として識別結果出力部１１２に出力する（ＳＴ２７）。
【００７３】
一方、制御部１０１は、不良検知部１０８による検知結果を参照し（ＳＴ１８）、証紙類に不良があると判断した場合には（ＳＴ１８、Ｙ）、辞書データ記憶部１１０から第２辞書データを読み出す（ＳＴ２３）。
【００７４】
続いて、制御部１０１は、パターンマッチング部１１１を制御して、抽出された証紙類領域の画像データと、辞書データ記憶部１１０から読み出した第２辞書データとに基づいてパターンマッチング処理を行う（ＳＴ２４）。このパターンマッチング部１１１は、図１１を参照して説明したように、各カテゴリの第２辞書データとの比較により、各部分ごとのそれぞれの類似度を演算する（ＳＴ２５）。
【００７５】
続いて、制御部１０１は、１つのカテゴリに対応した第２辞書データに対する類似度の演算が終了したのに基づいて、すべてのカテゴリに対応した第２辞書データとのパターンマッチング処理が終了したか否かを判断する（ＳＴ２６）。
【００７６】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第２辞書データとのパターンマッチング処理が終了していないと判断した場合には（ＳＴ２６、Ｎ）、再びステップＳＴ２３に戻り、辞書データ記憶部１１０から第２辞書データを読み出し、パターンマッチング部１１１を制御してパターンマッチング処理を行い、類似度を演算する。
【００７７】
制御部１０１は、すべてのカテゴリに対応した第２辞書データとのパターンマッチング処理が終了したと判断した場合には（ＳＴ２６、Ｙ）、類似度の最も高いカテゴリを識別結果として識別結果出力部１１２に出力する（ＳＴ２７）。
【００７８】
以上説明したように、上述した証紙類識別装置及び証紙類識別方法によれば、証紙類の画像データを取得し、取得した画像から紙葉類領域を抽出した後、証紙類領域を抽出し、紙葉類に貼付された証紙類にめくれや欠けなどの不良があるか否かが判断される。
【００７９】
証紙類に不良がないと判断された場合には、証紙類領域に対応した画像データと、カテゴリ毎に証紙類全面に対応する辞書データとを照合することにより、各カテゴリの類似度を演算し、類似度が最大のカテゴリを識別結果として出力する。
【００８０】
また、証紙類に不良があると判断された場合には、証紙類領域を複数の領域に分割した各部分に対応した画像データと、カテゴリ毎に証紙類を複数の領域に分割した部分的な辞書データとを照合することにより、各カテゴリの類似度を演算し、類似度が最大のカテゴリを識別結果として出力する。
【００８１】
これにより、証紙類の貼られ方によらず、証紙類の種類を高精度に識別することが可能となる。また、証紙類にめくれや欠けなどの不良がある場合であっても、証紙類の種類を高精度に識別することが可能となる。
【００８２】
次に、この発明の証紙類識別装置を備えた装置として、紙葉類に貼付された証紙類に押印する押印装置の実施の形態について説明する。
【００８３】
すなわち、図１３に示すように、押印装置３００は、装置全体を制御するとともに判別部としての機能を有する制御部３０１を備えている。この制御部３０１には、メモリ部３０２と、紙葉類受取部３０３と、計量部３０４と、識別部３０５と、押印部３０６と、紙葉類排出部３０７と、及び、リジェクト部３０８と、が接続されている。
【００８４】
メモリ部３０２は、押印装置３００全体を制御するための制御データなどを記憶している。紙葉類受取部３０３は、証紙類を貼付された紙葉類を受け取る。計量部３０４は、紙葉類受取部３０３によって受け取られた紙葉類の重量を計量する。
【００８５】
識別部３０５は、主に、上述した証紙類識別装置１００によって構成され、紙葉類に貼付されている証紙類のカテゴリを識別する。押印部３０６は、制御部３０１による制御に基づいて、紙葉類の重量に対して識別した証紙類の金額が適正である場合に、証紙類に押印する。
【００８６】
紙葉類排出部３０７は、押印部３０６によって証紙類に押印された紙葉類を排出する。リジェクト部３０８は、押印部３０６によって証紙類に押印されなかった紙葉類、すなわち紙葉類の重量に対して識別した証紙類の金額が適正でない紙葉類を排出する。
【００８７】
次に、この押印装置に適用される押印方法において、図１４に示したようなフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
すなわち、図１４に示すように、制御部３０１は、紙葉類受取部３０３からの出力信号に基づいて、紙葉類を受け取ったか否かを判断する（ＳＴ３１）。制御部３０１は、紙葉類受取部３０３が紙葉類を受け取ったと判断したのに基づいて（ＳＴ３１、Ｙ）、計量部３０４を制御して、紙葉類の重量を計量する（ＳＴ３２）。
【００８９】
続いて、制御部３０１は、識別部３０４を制御して、紙葉類に貼付されている証紙類のカテゴリを識別する（ＳＴ３３）。識別部３０４は、上述したような方法に基づいて証紙類を識別し、識別結果を制御部３０１に出力する。
【００９０】
続いて、制御部３０１は、計量部３０４によって計量された紙葉類の重量と、識別部３０５から出力された証紙類の識別結果とに基づいて、紙葉類の重量に対して証紙類の金額が適正であるか否かを判別する（ＳＴ３４）。
【００９１】
制御部３０１は、紙葉類の重量に対して証紙類の金額が適正であると判別した場合には（ＳＴ３５、Ｙ）、押印部３０６を制御して、紙葉類に貼付されている証紙類に押印する（ＳＴ３６）。そして、制御部３０１は、紙葉類排出部３０７から押印処理された紙葉類を排出する（ＳＴ３７）。
【００９２】
制御部３０１は、紙葉類の重量に対して証紙類の金額が適正ではないと判別した場合には（ＳＴ３５、Ｎ）、押印部３０６による押印処理を行うことなく、リジェクト部３０８から紙葉類を排出する（ＳＴ３８）。
【００９３】
以上説明したように、上述した押印装置及び押印方法によれば、紙葉類の重量を計量した上で、紙葉類に貼付されている証紙類の種類をその貼り方や不良の有無に係わらず高精度に識別することにより、紙葉類の重量に対する証紙類の金額が適正であるか否かを正確に判別することが可能となる。これにより、証紙類に対する押印処理を正確に行うことが可能となる。
【００９４】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において種々変形可能なことは勿論である。上述した実施の形態では、紙葉類上に１枚の証紙類が貼付された場合について説明したが、紙葉類上に複数枚の証紙類が貼付されている場合であってもこの発明を適用できることは言うまでもない。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置及び証紙類識別方法を提供することができる。また、この発明によれば、証紙類を高い精度で正確に識別することが可能な証紙類識別装置を備えた押印装置及び押印方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る証紙類識別装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示した撮像部が撮像した紙葉類に対応する画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示した画像データ記憶部に記憶される画像データの配置例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示した画像データ記憶部に記憶される画像データの明度データの配置例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示した紙葉類領域切り出し部が紙葉類の位置を決めるためのデータの配置と、縦方向及び横方向の画素累積データの一例を示す図である。
【図６】図６は、図１に示した紙葉類領域切り出し部が求める紙葉類の４隅の点を示す概念図である。
【図７】図７は、図１に示した証紙類領域切り出し部が検出する紙葉類の明度データを求める画素の位置の一例を示す図である。
【図８】図８は、図１に示した証紙類領域切り出し部が証紙類の位置を決めるためのデータの配置と、縦方向及び横方向の画素の累積データの一例を示す図である。
【図９】図９は、図１に示した証紙類領域切り出し部が求める証紙類の外接矩形領域を規定する４隅の点及び不良検知部が求める証紙類の４隅の点を示す概念図である。
【図１０】図１０の（ａ）は、図１に示した辞書データ記憶部に記憶される第１辞書データの一例を示す図であり、図１０の（ｂ）ないし（ｄ）は、第２辞書データの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１に示したパターンマッチング部の構成を概略的に示す図である。
【図１２】図１２は、図１に示した証紙類識別装置に適用される証紙類識別方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は、この発明に係る押印装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した押印装置に適用される押印方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００…証紙類識別装置、１０１…制御部、１０２…メモリ部、１０３…撮像部（読取手段）、１０４…画像入力部（取得手段）、１０５…画像データ記憶部、１０６…紙葉類領域切り出し部、１０７…証紙類領域切り出し部（抽出手段）、１０８…不良検知部（検知手段）、１０９…前処理部、１１０…辞書データ記憶部（記憶手段）、１１１…パターンマッチング部（識別手段）、１１２…識別結果出力部（出力手段）、Ｐ…紙葉類、２０１…証紙類、３００…押印装置、３０１…制御部（判別部）、３０２…メモリ部、３０３…紙葉類受取部、３０４…計量部、３０５…識別部、３０６…押印部、３０７…紙葉類排出部、３０８…リジェクト部。
Claims (2)
- 識別対象となる証紙類の表面全域に対応した第１辞書データ、及び、前記証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶した記憶手段と、
紙葉類に証紙類が正常に貼付されているか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていることを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第１辞書データに基づいて前記証紙類を識別するとともに、前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていないことを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第２辞書データに基づいて前記証紙類を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする証紙類識別装置。 - 紙葉類を計量する計量部と、
前記紙葉類に貼付された証紙類を識別する識別部と、
前記計量部で計量された前記紙葉類の重量に対して、前記識別部で識別された前記証紙類の金額が適正であるか否かを判別する判別部と、
前記判別部で適正であると判別された前記紙葉類の前記証紙類に対して押印する押印部と、を備え、
前記識別部は、
識別対象となる証紙類の表面全域に対応した第１辞書データ、及び、前記証紙類を複数領域に分割した部分的な第２辞書データを記憶した記憶手段と、
紙葉類に証紙類が正常に貼付されているか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていることを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第１辞書データに基づいて前記証紙類を識別するとともに、前記検知手段により前記証紙類が前記紙葉類に正常に貼付されていないことを検知した場合に前記記憶手段に記憶した前記第２辞書データに基づいて前記証紙類を識別して、前記証紙類の金額を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする押印装置。
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