JP4923227B2 - 磁気文字認識方法及び磁気文字認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気インク文字で印刷された文字列を読み取って、再生波形を生成し、文字認識を行う磁気文字認識方法及び磁気文字認識装置に関し、特に、精度の良い文字認識を行うことが可能なものに関する。

従来から、磁気インク文字（ＭＩＣＲ文字）が印刷された媒体表面の文字印刷部分を、磁気ヘッドで読み取って磁気再生信号を取得し、これを用いて文字認識を行う様々な方法が開示されている。磁気インク文字（ＭＩＣＲ文字）は、金融機関などで扱われる小切手等で用いられ、文字タイプとしてはＥ１３Ｂ、ＣＭＣ７が代表的であり、ＩＳＯ１００４などで規格化されている。

ＭＩＣＲ文字認識技術発展の初期段階では、磁気文字ラインを磁気ヘッドで読取り、その磁気再生信号波形を論理回路に入力してピーク位置やその出力レベルの特徴に基づいて文字認識をする方法が主流であったが、マイクロプロセッサの高性能化や記憶素子の高速化・大容量化に伴い、近年は、ソフトウエアで磁気信号を処理することによって文字認識するものが増えてきている。また、磁気信号のみならず、媒体をイメージスキャンして得られる画像を併用する例もある。

磁気信号による方法では、磁気再生信号のピーク間隔を判定し、その大小の組み合わせからその組み合わせパターンが表す文字に対応付ける方法が開示されている（例えば特許文献１又は特許文献２など参照）。

特開２００１−３５１０６２号公報 特開２００５−１５７９８２号公報

しかしながら、実際に市場で流通している小切手等の中には、公差内にはあるものの、磁気インク文字の印刷状態が良くないものがある。そのため、文字認識技術は、この境界線上の文字を認識することができ、間違った文字認識を行わないことが要求される。

より詳細には、実際の磁気インク文字は、磁気インクの品質、印刷装置、媒体搬送の速度ムラ、再生磁気ヘッド及び着磁ヘッドの磁気特性によってばらつき、高磁力、低磁力、太文字・細文字、傾斜等の変化が生じる。

さらに、小切手の使用状態、保管状態によっては、穴あき、かすれ、にじみなどの変化が生じることもあり、磁気インク文字の磁気再生波形は様々に変形することとなる。特に、折り曲げて保管されていた場合は、折り目の部分をスキャンする際に、文字幅や文字ピッチが変化し、認識精度の低下に繋がる虞がある。

そこで、上述した特許文献１又は特許文献２に開示された方法では、磁気波形のピーク間隔を判定して、所定の間隔よりも広いときには間隔パターンを１、所定の間隔よりも狭いときには間隔パターンを０に変換する手順を設けている。そして、これら１と０の配列パターンが正規のパターンと一致するか否かによって、異常の有無を検出するようにしている。

ところが、このような方法だと、磁気パターンの間隔が広いときと狭いときとの中間付近にある場合には、判定ミスを起こしやすく、誤認識に繋がる可能性が大きい。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気波形のパターンの変形がある場合であっても、精度良く磁気文字認識を行うことが可能な磁気文字認識方法及び磁気文字認識装置を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 情報記録媒体の表面に印字され、磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列から、再生波形を生成する波形生成工程と、前記再生波形から、磁気文字の1文字ごとの文字波形を切り出す切り出し工程と、前記文字波形を構成するピークのピーク数を、前記再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれに対して所定の閾値に基づいて計数し、前記正側のピーク数と前記負側のピーク数のそれぞれを計数するピーク数計数工程と、前記ピーク数計数工程によって求められた前記正側のピーク数及び前記負側のピーク数のそれぞれと、前記基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較するとともに、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とが一致しない場合には、一致しない側の前記所定の閾値を変化させることによって、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とを一致させるように調整するピーク数調整工程と、前記基準ピーク数と一致した前記ピーク数に基づいて、前記文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、ピーク間隔配列データを生成する配列データ生成工程と、前記ピーク間隔配列データと、磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列を磁気ヘッドで読み取る際の基準となる基準波形に基づいて作成した基準ピーク間隔配列データとを比較する比較工程と、を含み、前記比較工程の比較結果に基づいて、一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することを特徴とする磁気文字認識方法。

本発明によれば、磁気文字の文字列から再生波形を生成し、１文字ごとの文字波形を切り出し、文字波形を構成するピークのピーク数を所定の閾値に基づいて計数し、そのピーク数と基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較するとともに、そのピーク数と基準ピーク数とを一致させるように調整し、基準ピーク数と一致したピーク数に基づいて、その文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンからピーク間隔配列データを生成し、ピーク間隔配列データと基準ピーク間隔配列データを比較し、その結果、一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することとしたので、精度良く磁気文字認識を行うことができる。なお、磁気文字の１文字ごとの基準文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、基準ピーク間間隔配列データを予め準備しておいてもよいがこれに限定されるものではない。

すなわち、本発明に係る磁気文字認識方法は、ピーク間の大・小比較やパターン変換処理を必要としないことから、磁気パターンの間隔が広いときと狭いときとの中間付近にある場合であっても、判定ミスを起しにくい。その結果、磁気文字認識の精度向上に資することができる。特に、文字波形を構成するピークのピーク数と基準文字波形を構成する基準ピーク数とを一致させるように調整しているので、ボイドやスポット等によるピークの損傷や、擬似ピークなど再生波形の変形に影響され難くなり、ひいては磁気文字認識の更なる精度向上に資することができる。

前記ピーク数調整工程は、前記所定の閾値を変化させることによって、当該ピーク数と当該基準ピーク数とを一致させるように調整することを特徴とする。

本発明によれば、上述したピーク数調整工程では、所定の閾値（レベル）を変化させることによって、ピーク数と基準ピーク数とを一致させるようにする。すなわち、ピーク数が基準ピーク数を下回った場合には、所定の閾値をゼロレベルに近づければよいし、ピーク数が基準ピーク数を上回った場合には、所定の閾値をゼロレベルから遠ざければよい。これにより、波形生成工程において生成された再生波形に変形が生じ、文字波形を構成するピークのピーク数と基準文字波形を構成する基準ピーク数とが異なる場合であっても、基準ピーク数と一致したピーク数に基づきピーク間隔配列データを生成することができ、磁気文字認識の精度を向上させることができる。また、ソフトウエアにより所定の閾値を変化させる処理は、簡易かつ比較的軽いので、ピーク数調整工程の複雑化・（ソフト的な）高負荷化を防ぐことができる。

（２） 前記ピーク数調整工程は、前記ピーク数が前記基準ピーク数を上回っている場合に、前記配列パターンのうち隣接するピーク間の間隔を足し合わせることによって、当該ピーク数と当該基準ピーク数とを一致させるように調整することを特徴とする磁気文字認識方法。

本発明によれば、上述したピーク数調整工程では、ピーク数が基準ピーク数を上回っている場合に、配列パターンのうち隣接するピーク間の間隔を足し合わせることによって、ピーク数と基準ピーク数とを一致させるようにする。これにより、波形生成工程において生成された再生波形に変形が生じ、文字波形を構成するピークのピーク数と基準文字波形を構成する基準ピーク数とが異なる場合であっても、基準ピーク数と一致したピーク数に基づきピーク間隔配列データを生成することができ、磁気文字認識の精度を向上させることができる。また、本発明においても、ソフトウエアにより所定の閾値を変化させる処理は、簡易かつ比較的軽いので、ピーク数調整工程の複雑化・（ソフト的な）高負荷化を防ぐことができる。

前記ピーク数計数工程は、前記再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれを検出することを特徴とする。

本発明によれば、上述したピーク数計数工程では、再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれを検出することとしたので、文字認識の精度を向上させることができる。すなわち、正側のピーク数と負側のピーク数が、ともに所定のピーク数に一致するか、片方のみ一致するか、または両者とも一致しないかどうかによって２次的な解析を行って、ピーク数調整工程でピークを補い又は消去した上で、ピーク間隔配列データのマッチングを行うので、文字認識の精度を向上させることができる。

（３） 磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列を磁気ヘッドで読み取る際の基準となる基準波形に基づいて、磁気文字の１文字ごとの基準文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンを、基準ピーク間隔配列データとして記憶する配列データ記憶部と、情報記録媒体の表面に印字された磁気文字の文字列から、再生波形を生成する波形生成部と、前記再生波形から、磁気文字の1文字ごとの文字波形を切り出す切り出し部と、前記文字波形を構成するピークのピーク数を、前記再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれに対して所定の閾値に基づいて計数し、前記正側のピーク数と前記負側のピーク数のそれぞれを計数するピーク数計数手段と、前記ピーク数計数手段によって計数された前記正側のピーク数及び前記負側のピーク数のそれぞれと、前記基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較するとともに、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とが一致しない場合には、一致しない側の前記所定の閾値を変化させることによって、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とを一致させるように調整するピーク数調整手段と、前記基準ピーク数と一致した前記ピーク数に基づいて、前記文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、ピーク間隔配列データを生成する配列データ生成部と、前記ピーク間隔配列データと前記基準ピーク間隔配列データとを比較する比較部と、を含み、前記比較部の比較結果に基づいて、一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することを特徴とする磁気文字認識装置。

本発明によれば、磁気文字認識装置に、配列データ記憶部と、波形生成部と、切り出し部と、ピーク数計数手段と、ピーク数調整手段と、配列データ生成部と、比較部と、を設け、比較部の比較結果に基づいて、上述したピーク間隔配列データと基準ピーク間隔配列データとの一致度が高い場合におけるピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することとしたので、精度良く磁気文字認識を行うことができる。

本発明によれば、ピーク間隔配列データと基準ピーク間隔配列データとの比較によって、一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することとしているので、磁気波形のパターンの変形がある場合であっても、精度良く磁気文字認識を行うことができる。特に、ピーク間隔配列データが生成されるにあたって、文字波形を構成するピークのピーク数と基準文字波形を構成する基準ピーク数とが一致するように調整されているので、ボイドやスポット等によるピークの損傷や、擬似ピークなど再生波形の変形に影響され難い磁気文字認識を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［磁気文字認識装置］
図１は、本発明の実施の形態に係る磁気文字認識装置１の構成を示す模式図である。なお、本発明の実施の形態では、ＭＩＣＲ認識機能を備えた小切手リーダを例にとって説明する。図１では、本発明の実施の形態に係る磁気文字認識装置１のＭＩＣＲ文字認識処理に関する部分を中心とした構成を示している。

図１において、磁気文字認識装置１は、紙媒体搬送路１１と、ＭＩＣＲ文字（磁気インクを用いて印字された磁気インク文字）を再磁化する着磁ヘッド１２と、ＭＩＣＲ文字の磁気を検出する磁気ヘッド１３と、紙媒体を搬送するローラ１４と、磁気ヘッド駆動・増幅回路１５と、媒体搬送制御回路１６と、マイクロプロセッサ１７と、ＲＡＭ１８と、を有している。磁気ヘッド１３は、磁気ヘッド駆動・増幅回路１５によって、ローラ１４は、媒体搬送制御回路１６によって、それぞれ制御されている。また、磁気ヘッド駆動・増幅回路１５及び媒体搬送制御回路１６は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサ１７の指令に基づいて動作し、マイクロプロセッサ１７は、ＲＡＭ１８をワーキングメモリとして使用する。

紙媒体搬送路１１に挿入された小切手（情報記録媒体）は、ローラ１４によって搬送され、着磁ヘッド１２及び磁気ヘッド１３を通過する。着磁ヘッド１２は、小切手に印字されたＭＩＣＲ文字を再磁化し、磁気ヘッド１３は、着磁ヘッド１２によって再磁化されたＭＩＣＲ文字の磁気を検出する。

磁気ヘッド１３によって読取られたＭＩＣＲ文字からは再生波形が生成され（波形生成部による波形生成工程）、生成された再生波形は、デジタル化されてＭＩＣＲ波形メモリ（例えばＲＡＭ１８）に記録される。このＭＩＣＲ波形メモリに記憶されたＭＩＣＲ再生波形データを用いて、磁気文字認識装置１に内蔵されたマイクロプロセッサ１７において磁気文字認識処理が行われる。磁気文字認識の詳細については、後述する［磁気文字認識方法］において説明する。

なお、本実施の形態においては、磁気文字認識装置１に内蔵されたマイクロプロセッサ１７において磁気文字認識が行われるが、ＭＩＣＲ再生波形を上位制御装置（例えばＡＴＭなど）に転送して、上位制御装置において磁気文字認識を行うこととしてもよい。また、小切手の表面の画像を読取るための密着型１次元撮像素子を、紙媒体搬送路１１の上部または下部または両側に配置することとしてもよい。さらに、小切手表面に所定の事項を印字するための印字ブロックを配置することとしてもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る磁気文字認識装置１の電気的構成を示すブロック図である。図２では、ＭＩＣＲ文字認識処理に関する部分を中心とした構成を示している。

図２において、磁気文字認識装置１は、認識制御部１００と、ＭＩＣＲ波形メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭなど）１０１と、基準波形データベース（例えばＥＥＰＲＯＭなど）１０２と、前処理部１０３と、ピーク検出部１０４と、文字境界検出部１０５と、文字認識部１０７と、を有している。

ＭＩＣＲ波形メモリ１０１に格納されたＭＩＣＲ再生波形は、まず、前処理部１０３において、平滑化によるＭＩＣＲ再生波形全体のノイズ除去が行われ、ノイズが除去された整形波形が生成される。

次いで、ピーク検出部１０４において、整形されたＭＩＣＲ再生波形に含まれる全てのピーク情報が検出され、その各々のピークの極性（正・負）、強度、尖頭位置等のピーク情報が記憶される。このとき、ピークの強度が一定値に満たないピークの除外処理も同時に行われる。

次いで、これらのピーク情報に基づいて、文字境界検出部１０５において、ＭＩＣＲ再生波形から、磁気インク文字１文字ごとの先頭ピークの検出が行われ、１文字に対応する部分の境界位置が決定され、１文字に対応する文字波形が切り出される（切り出し部による切り出し工程）。

次に、文字認識部１０７において、文字波形を構成するピークのピーク数が所定の閾値に基づいて計数される（ピーク数計数手段によるピーク数計数工程）。加えて、このピーク数と、基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較し、これらを一致させるように調整が行われる（ピーク数調整手段によるピーク数調整工程。詳細は後述する）。また、基準ピーク数と一致した上述のピーク数に基づいて、切り出された文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、ピーク間隔配列データが生成される（配列データ生成部による配列データ生成工程）。そして、このピーク間隔配列データと、基準波形データベース１０２に格納された基準ピーク間隔配列データとの比較が行われ（比較部による比較工程）、磁気文字認識が行われる。

ここで、上述した基準波形データベース１０２は、例えばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等からなる記憶手段であって、配列データ準備工程において使用される基準ピーク間隔配列データを記憶する配列データ記憶部として機能する。具体的には、基準波形データベース１０２は、磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列を磁気ヘッドで読み取る際の基準となる基準波形に基づいて、磁気文字の１文字ごとの基準文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンを、基準ピーク間隔配列データとして記憶する。また、基準波形データベース１０２には、基準ピーク間隔配列データだけでなく、基準文字波形を構成する（ピークの）基準ピーク数も記憶されている。

なお、磁気文字の１文字ごとの基準文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、基準ピーク間間隔配列データを予め準備しておいてもよいがこれに限定されるものではない。例えば、本発明に示す磁気文字認識方法において、磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列を磁気ヘッドで読み取る際の基準となる基準波形に基づいて、磁気文字の１文字ごとの基準文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、基準ピーク間隔配列データを準備する配列データ準備工程と、を備えるようにしてもよい。

また、一般に、基準波形データベース１０２に記憶された基準ピーク間隔配列データは、文字の先頭ピーク位置から次の文字の先頭ピーク位置までの範囲で、予め設定した閾値を超える全てのピークを検出し、それらのピークに関してピーク間距離を求め、ピーク間距離データの系列（ベクトル）を形成したものである。また、これらのピーク間距離ベクトルは、文字によって全て異なるパターンとなっており、小切手リーダでは、文字ごとにそれらを基準データとして予め用意しておく。これにより、生成されたピーク間距離ベクトルを、基準パターンベクトル（基準ピーク間隔配列データをベクトルとみたもの）と順次比較していくことで、類似性の高い文字、すなわち一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字をその区間が表現する文字に対応付けることができる（読み取り文字として決定することができる）。

また、本実施形態に係る磁気文字認識装置１では、基準波形データベース１０２以外にも、各種の変形要因に対応した基準ピーク間隔配列データを記憶するデータベースを備えていてもよい。すなわち、初期段階において、一意的に文字が決定できなかった場合は、第二，三のデータベースとの比較を行うこととしてもよい。

［磁気文字認識方法］
図３は、本発明の実施の形態に係る磁気文字認識方法の全体的な流れを示すフローチャートである。

図３に示すように、本実施の形態に係る磁気文字認識方法では、まず、スムージングが行われる（ステップＳ１）。具体的には、移動平均法などを用いてＭＩＣＲ波形全体の平滑化を行い、高周波ノイズを除去することにより、ノイズの影響を受けることなく波形比較ができるように処理を行う。

次いで、ピーク検出が行われる（ステップＳ２）。具体的には、ＭＩＣＲ再生波形に含まれる全てのピーク、すなわち、極大値及び極小値が検出される。

正のピークは上側に凸のパターンとして検出される。すなわち、現時点ｔにおける信号出力Ａｍｐ（ｔ）とひとつ先の信号出力Ａｍｐ（ｔ＋１）との差を△（ｔ）＝Ａｍｐ（ｔ＋１）−Ａｍｐ（ｔ）とし、△（ｔ）＞０かつ△（ｔ＋１）＜０のとき、Ａｍｐ（ｔ＋１）は正の極大値であると判定される。また負のピークは下側に凸のパターンとして検出される。すなわち、△（ｔ）＜０かつ△（ｔ＋１）＞０のとき、Ａｍｐ（ｔ＋１）は負の極大値（極小値）であると判定される。

この正と負のピークは交互に出現する。ピークが検出されるごとにそのインデクスｔと信号出力Ａｍｐ（ｔ）と極性Ｓｇｎが記憶される。なお、同一の信号出力値が連続してひとつのピークが形成されている場合には、ピークの形状は台形状となるので、ピークの平坦部の開始位置と終了位置を求め、両者の中間点をピーク位置と判定するようにする。こうすることにより、小切手のＭＩＣＲ磁気再生出力が飽和した場合でも正確にピーク位置を検出することができる。

次に、ピーク閾値決定処理が行われる（ステップＳ３）。ピーク閾値は、再生波形に含まれるピークがノイズであるか、真のピークであるかを判定するのに使用される。ある信号出力値がピークであると判定された場合であっても、その信号出力レベルが一定値に満たない場合には、その信号はノイズであると判断して、採用しないようにすることにより、ノイズの影響を受けることなく、精度の良い磁気文字認識を行うことができる。

なお、図４は、図３におけるステップＳ３のピーク閾値決定処理を詳細に説明するためのフローチャートである。図４では、最初に再生波形全体の平均値Ｐａｖを求める（ステップＳ１１）。ピーク検出処理（図３のステップＳ２）によって得られたピークのうち、レベル値Ｐｋが適当なＲ（＞０）に対して、Ｐａｖ−Ｒ≦Ｐｋ≦Ｐａｖ＋Ｒを満たすものを抽出する（ステップＳ１２）。そして、抽出したピークの平均値Ｐｍ及び標準偏差Ｐｓを計算する（ステップＳ１３）。なお、Ｒには、磁気再生回路系の特性を考慮して、適切な値を用いるようにするとよい。

最後に、ピーク閾値Ａｔｈは、Ａｔｈ＝Ｐｍ＋δＰｓの計算式を用いて計算する（ステップＳ１４）。なお、δは、３又は４を用いる。これにより、信号レベルのバラつきに左右されることなくなり、適切なピーク値を設定することができる。

このように、図４に示すフローチャートでは、ピーク閾値Ａｔｈを決定するにあたって、再生波形に含まれる全てのピーク値を求め、再生波形の平均値から一定の範囲内にあるピークの分散（又は標準偏差）を求め、その分散値（又は標準偏差）に基づいて決定するようにしている。

なお、本実施形態では、ピーク閾値Ａｔｈを決定するにあたって標準偏差を用いることとしたが、それ以外の値を用いてもよい。すなわち、１文字分の長さの範囲に、所定の強度値以上のピークが存在するか否かによって、その部分の再生波形を、文字領域に対応させるか無信号領域に対応させるかを判定することとしてもよい。また、図３では、説明の便宜上、ステップＳ３のピーク閾値決定処理とステップＳ４の文字切り出し処理とを分けて記載しているが、ステップＳ３のピーク閾値決定処理を、ステップＳ４の文字切り出し処理の中に含めることとしてもよい。

次いで、文字切り出しが行われる（ステップＳ４）。図５は、図３に示すフローチャートにおいて、「文字切り出し」（ステップＳ４）の詳細な流れを示すフローチャートであり、図６は、ＭＩＣＲ再生波形データの一例を示す図である。

文字切り出しにおいては、まず、文字の先頭ピーク位置の検出を行う。文字の先頭ピークはＭＩＣＲ文字の印字に関する規格により、正極であって一定レベル以上の信号出力値をもつメジャーなピークであると規定されているため、ＭＩＣＲ再生波形を先頭からスキャンして、そのレベル値Ｐｋが正であってピーク閾値Ａｔｈ以上であるか否かを判定する。この閾値は、例えば全ての正ピーク値について平均値を求めておき、その６０％の値に設定する。

図５において、変数ｉ及び変数ｋに１を代入するとともに、ＮＥＸＴＰＥＡＫに、位置情報ＩＤＸ（ｉ）（すなわちＩＤＸ（１））を代入する（ステップＳ２１）。そして、レベル値Ｐｋ（ｉ）が正であって（極性関数Ｓｇｎ（ｉ）を用いて正負を検出する）、ピーク閾値Ａｔｈ以上であるとき、ＩＤＸ（ｉ）がＮＥＸＴＰＥＡＫ−ＵＳＩＺＥよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２２）。これがＮＥＸＴＰＥＡＫ−ＵＳＩＺＥよりも大きくないときは、その時点におけるＩＤＸ（ｉ）は文字の切り出し部分ではないと判断し、ｉをインクリメントした後（ステップＳ２４）、ｉがｌａｓｔになるまで処理をステップＳ２２に戻す。

一方で、ＩＤＸ（ｉ）がＮＥＸＴＰＥＡＫ−ＵＳＩＺＥよりも大きいときには（すなわち、ＮＥＸＴＰＥＡＫ−ＵＳＩＺＥよりも先で値であって、ピーク閾値Ａｔｈ以上かつ正のレベル値Ｐｋ（ｉ）が登場したときには）、その時点におけるＩＤＸ（ｉ）は文字の切り出し部分であると判断し、そのＩＤＸ（ｉ）をＢＧＮ（ｋ）に代入する（ステップS２３）。また、ＮＥＸＴＰＥＡＫにＩＤＸ（ｉ）＋ＰＩＴＣＨ（文字間隔）を代入するとともに、変数ｋを１だけインクリメントする。これにより、図６に示すＰｋ（１）の位置情報ＩＤＸ（１）がＢＧＮ（１）に代入され、図６に示すＰｋ（１７）の位置情報ＩＤＸ（１７）がＢＧＮ（２）に代入されることになる。ＢＧＮ（３）以降も同様である。

このようにして、文字の先頭ピークの検出を続け、ＭＩＣＲ文字波形の終端を超えたところで（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、文字切り出しを打ち切る。なお、上述したＵＳＩＺＥは、文字波形の切り出しを先頭ピークの何ポイント手前から切り出すかを表すものである。すなわち、基準波形データは、その先頭からＵＳＩＺＥ番目に第１ピークが来るように作成されている。したがって、先頭ピークからＵＳＩＺＥ手前の地点を切り出し開始点とし、基準波形の長さと同じ長さの波形を切り出す。

ここで、図５のステップ２２において、ＮＥＸＴＰＥＡＫ（−ＵＳＩＺＥ）に到達しない間は、この間のピークを逐次検出し、隣接ピーク間の距離を次々に記憶していく。この場合、隣接ピーク間距離の計算は、正のピーク又は負のピークのどちらか一方に関して行われる。

このように、文字の先頭ピークの検出と、隣接ピーク間距離計算を続け、ＭＩＣＲ文字波形の終端を超えたところで文字切り出しを打ち切る。ＣＭＣ７フォントの場合は、ひとつの文字は７本のバーと６本のスペースで構成されている。ピーク間距離は、１文字あたり６個のデータから構成されることになる。

ｉ番目の文字に関するピーク間距離を、Ｄｉ１，Ｄｉ２，Ｄｉ３，Ｄｉ４，Ｄｉ５，Ｄｉ６と表すと、図６の例では、Ｄ１１＝Ｐｋ（３）−Ｐｋ（１）、Ｄ１２＝Ｐｋ（５）−Ｐｋ（３），・・・，Ｄ１６＝Ｐｋ（１３）−Ｐｋ（１１）となる。

次いで、文字認識が行われる（図３のステップＳ５）。

図７は、図３に示すフローチャートにおいて、「文字認識」（ステップＳ５）の詳細な流れを示すフローチャートである。また、図８は、小切手等の媒体に印字された磁気文字ラインの一例を示す図である。磁気パターンの読み取りは、図８中の右から左に向かって行われる。このようにして読み取られた磁気再生波形を、前述の文字切り出しステップで処理することによって、次の［表１］に示す隣接ピーク間距離のデータ配列が得られる（ステップＳ３６）。

ここで、[表１]に示すデータ配列は、正負のピーク数がそれぞれ７である場合（文字切り出しステップで切り出された文字波形を構成するピークのピーク数が６の場合）のものである。仮に、波形に異常が発生し、ピーク数が所定の数（本実施形態では７）に一致しなくなった場合、比較すべきピーク間距離データベクトルのサイズが基準データベクトルのサイズ（ＣＭＣ７の場合は、必然的に基準データベクトルサイズは６となる）と異なるため、そのままでは相関係数演算を行うことができない。そこで、本実施形態に係る磁気文字認識方法では、ステップＳ３６の処理の前に、図７のステップＳ３１〜ステップＳ３５に示す処理を行うこととする。以下、ステップＳ３６の説明の前に、図９及び図１０を用いて、ステップＳ３１〜ステップＳ３５に示す処理について詳述する。図９は、ピーク数が基準ピーク数を下回っている様子を示す波形図であり、図１０は、ピーク数が基準ピーク数を上回っている様子を示す波形図である。

図９において、上述したピーク検出部１０４によるピーク検出処理では、図中の閾値線を超える又は下回るピークのみが抽出されることから、正側のピーク位置は、例えば、［５８７０ ５８８０ ５８９０ ５８９８ ５９２４ ５９４０］となり、ピーク数は６となる（ピーク数計数工程）。一方、負側のピーク位置は、例えば、「５８８４ ５８９４ ５９０４ ５９２８ ５９４４」となり、ピーク数は５となる（ピーク数計数工程）。正側・負側のいずれもピーク数が７を下回っているため、文字認識部１０７は、正側ピーク数は７でなく（ステップＳ３１：ＮＯ）、負側ピーク数も７でなく（ステップＳ３２：ＮＯ）、正側ピーク数は８以上でないので（ステップＳ３３：ＮＯ）、ピーク数不足処理（ステップＳ３５）に進むことになる。このピーク数不足処理では、まず正側の閾値を図９のラインからゼロレベルに達するまで段階的に下げていき、その都度、正側のピーク数が７かどうかをチェックする。７に等しくなったら、処理を打ち切る。負側についても同様に、閾値を図９中のラインからゼロレベルに達するまで段階的に上げていき、その都度、負側のピーク数をカウントし、７に達したところで処理を打ち切る。正負どちらのピーク数も７に達しなかった場合は、読み取り不能とする。それ以外の場合は、ピーク数＝７となった側について、以後のピーク間距離データベクトルのマッチングを行う（処理をステップＳ３６に移す）。正負ともにスコアが閾値を超えた場合には、正負ともに同じ文字が該当する可能性が高い。どちらか一方が閾値を下回った場合は、閾値を超える方を採用する。どちらもスコアが閾値を下回った場合には、不読とするか、ベストスコア文字が等しいときのみその文字を採用する。これらの詳細については、ステップＳ３６以降で再度説明するが、処理系の都合や媒体の品質レベルなどに従って、いずれの手法を採用するかを決定すればよい。

ステップＳ３５のピーク数不足処理（ステップＳ３５）の結果、正側、負側ともピーク位置は［５８７０ ５８８０ ５８９０ ５８９８ ５９０８ ５９２４ ５９４０］（左から５番目のピーク位置が新規に追加されるものであり、図９中の矢印で示す）、［５８７５ ５８８４ ５８９４ ５９０４ ５９１４ ５９２８ ５９４４］（左から１番目と５番目のピーク位置が新規に追加されるものであり、図９中の矢印で示す）となって、いずれもピーク数は７になる。したがって、ピーク間距離ベクトルは、［１０ １０ ８ １０ １６ １６］［９ １０ １０ １０ １４ １６］となる。いずれも基準データである'７'［０ ００ ０ １ １］に対して最大スコア０．９７、０．９６が得られ、閾値を０．８とした場合は、いずれもこれを上回ることになるので、この区間の文字は'７'と決定される。

一方で、ピーク数がいずれも８以上であった場合、図７のステップＳ３４に示すピーク数過多処理に進むことになる。図１０において、ピーク位置情報は、［６７７１ ６７８０ ６７８９ ６７９６ ６８０６ ６８１６ ６８２６ ６８４０］（左から３番目が擬似ピークであり、図１０中の矢印で示す）［６７７６ ６７８５ ６７９２ ６８０２ ６８１０ ６８２０ ６８３０ ６８４６］（左から３番目が擬似ピークであり、図１０中の矢印で示す）であり、正負ともピーク数は８である。したがって、ピーク間距離ベクトルは、［９ ９ ７ １０ １０ １０ １４］［９ ７ １０ ８ １０ １０ １６］である。７個あるベクトルの元（要素）のうち隣接する一組の元を足し合わせ、もとの数字と置き換えると、正側ピークに関して、次の６種類のベクトルＶ１＝［１８ ７ １０ １０ １０ １４］、Ｖ２＝［９ １６ １０ １０ １０ １４］、Ｖ３＝［９ ９ １７ １０ １０ １４］、Ｖ４＝［９ ９ ７ ２０ １０ １４］、Ｖ５＝［９ ９ ７ １０ ２０ １４］、Ｖ６＝［９ ９ ７ １０ １０ ２４］が生成される。それぞれについて、基準ベクトルデータとマッチングすると、Ｖ１は'Ｓ１'と０．８９７、Ｖ２は'１'と０．９６５、Ｖ３は'４'と０．９４７、Ｖ４は'３'と０．８９４、Ｖ５は'７'と０．８９４、Ｖ６は'３'ＡＮＤ'７'と０．６８５、となり、最大のスコアを与えるＶ２を採用することにすると、結果は文字'１'が出力される。このようにして、正しい結果を導き出すことができる。

このようにして、本実施形態では、ステップＳ３１〜ステップＳ３５の処理を経ることによって、ボイドによる再生波形のピーク出力低下や、擬似ピークなどによる波形の変形があっても、精度の良い認識を行うことができる。

なお、上述したステップＳ３４及びステップＳ３５の処理は、ピーク計数工程によって求められたピーク数と、基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較し、それらピーク数と基準ピーク数とを一致させるように調整する「ピーク数調整工程」の一例として機能する。特に、ステップＳ３４の処理では、所定の閾値を変化させることによって、これらを一致させるようにしている（図９参照）。また、ステップＳ３５の処理では、配列パターン（上述したピーク間距離ベクトル）のうち隣接するピーク間の間隔を足し合わせることによって、これらを一致させるようにしている（図１０参照）。また、上述したピーク数計数工程は、再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれを検出することとしているが、いずれか片方だけであっても構わない。

この後、図７において、ステップＳ３６に処理が移される。すなわち、文字のピーク間距離のデータ配列が取り出される。そして、文字ごとにピーク間距離のデータ配列を、予め用意された［表２］（下記参照）のテンプレートのデータ配列（標準パターン配列）のそれぞれと逐次比較する（ステップＳ３７）。なお、本実施形態では、一致度（一致係数）の尺度としては、正規化相関を用いている。

例えば、図８の一番先頭（右端）の文字について、この文字のピーク間距離は、Ｄ１＝（Ｄ１６，Ｄ１５，Ｄ１４，Ｄ１３，Ｄ１２，Ｄ１１）である。そして、このＤ１と、標準パターンの１番目、すなわち数字の"１"を示すＴ１＝（１，０，０，０，１，０）との相関係数Ｒ（１，１）を求める。

次に、数字の"２"を示すＴ２との相関係数Ｒ（１，２）を求める。以下同様に、記号"ＳＶ"までの各テンプレートデータとの相関係数Ｒ（１，ｔ）を求める。最後に、これら相関係数の最大値Ｒｍ＝ｍａｘ（Ｒ（１，ｔ）を求め、そのときのｔに対応する文字が求める認識結果となる。

そして、Ｒｍが所定の値よりも大きいか小さいかによって、一致度が十分か否かが判断される（ステップＳ３８）。Ｒｍが所定の値よりも小さい場合は、波形に異常があるとして、文字特定不能とする一方で（ステップＳ４０）、Ｒｍが所定の値よりも大きい場合は、文字決定が行われる（ステップＳ３９）。なお、ステップＳ４０の「文字特定不能」とする以外には、例えば、類似度が接近したものだけに絞って更に波形解析をすることとしてもよい。

このように、ステップＳ３８では、すなわち、ピーク間隔配列データと基準ピーク間隔配列データとの相関係数を比較して、（例えば最も）一致度の高い相関係数が所定の値よりも大きい場合には、その相関係数に対応する文字を読み取り文字として決定するようにしている。

次に、最後の文字か否かが判断され（ステップＳ４１）、最後の文字でなければ、処理はステップＳ３６に移される。一方、最後の文字である場合には、本サブルーチンを終了する。なお、類似性の尺度としては、本実施形態で用いた正規化相関の他、必要に応じて差分絶対値和なども適宜用いることができる。また、ＭＩＣＲ文字には、Ｅ１３−Ｂや、ＣＮＣ−７等の規格があるが、本発明は、どちらのＭＩＣＲ文字であっても適用することができる。

［主な実施形態の効果］
以上説明したように本実施形態に係る磁気文字認識装置１及び磁気文字認識方法によれば、１文字分の磁気再生波形において隣接するピーク間の距離を求めて、その距離データからなる配列（ピーク間隔配列データ）を生成し、配列を予め求めてあった文字パターンのビット配列辞書（基準ピーク間隔配列データ）と比較することで、パターンと文字の関連付けを行うこととしたので、ピーク間隔の大・小比較やパターン変換処理の必要がなく、磁気文字認識の精度向上に資することができる。

具体的に説明すると、公知例と異なって、個々のピーク間距離について大小関係を調べて、距離パターンに変換する必要がなく、相関係数を求めることで、文字認識を行うことができ、処理が単純化される。また、ピーク間距離が大と小の中間にあるような場合、公知例では第２の変換処理を設けているが、本実施形態では、ピーク間距離のゆらぎがあっても文字全体としての相似性を数値化して判定しているため、精度良い文字認識を行うことができる。

また、文字波形を構成するピークのピーク数と、基準文字波形を構成する基準ピーク数とを一致させるように調整しているので（図９や図１０参照）、ボイドやスポット等によるピークの損傷や、擬似ピークなど再生波形の変形に影響され難くなり、ひいては磁気文字認識の更なる精度向上に資することができる。

また、図９では所定の閾値のレベルを変化させる処理を施し、図１０では隣接する元の加算処理を施しており、このようなソフトウエアによる処理は、簡易かつ比較的軽いので、ピーク数調整工程の複雑化・高負荷化を防ぐことができる。

以上説明した実施形態では、媒体の印字文字は数字と記号としているが、媒体によってはアルファベットも使用される場合がありうる。その場合、文字中の大きいピーク間隔と小さいピーク間隔の存在比率が変わるため、公知例ではそれに対応した処理ロジックの追加が必要である。しかし、本実施形態では、上述した［表２］の基準データテーブルに英字部分を追加するだけでよいので、認識対象のバリエーションに柔軟に対応することができる。

本発明に係る磁気文字認識方法及び磁気文字認識装置は、磁気文字認識の精度を向上させることが可能なものとして有用である。

本発明の実施の形態に係る磁気文字認識装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る磁気文字認識装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る磁気文字認識方法の全体的な流れを示すフローチャートである。 図３におけるステップＳ３のピーク閾値決定処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 図３に示すフローチャートにおいて、「文字切り出し」（ステップＳ４）の詳細な流れを示すフローチャートである。 ＭＩＣＲ再生波形データの一例を示す図である。 図３に示すフローチャートにおいて、「文字認識」（ステップＳ５）の詳細な流れを示すフローチャートである。 小切手等の媒体に印字された磁気文字ラインの一例を示す図である。 ピーク数が基準ピーク数を下回っている様子を示す波形図である。 ピーク数が基準ピーク数を上回っている様子を示す波形図である。

符号の説明

１ 磁気文字認識装置
１１ 紙媒体搬送路
１２ 着磁ヘッド
１３ 磁気ヘッド
１４ ローラ

Claims (3)

1. 情報記録媒体の表面に印字され、磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列から、再生波形を生成する波形生成工程と、
   前記再生波形から、磁気文字の1文字ごとの文字波形を切り出す切り出し工程と、
   前記文字波形を構成するピークのピーク数を、前記再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれに対して所定の閾値に基づいて計数し、前記正側のピーク数と前記負側のピーク数のそれぞれを計数するピーク数計数工程と、
   前記ピーク数計数工程によって求められた前記正側のピーク数及び前記負側のピーク数のそれぞれと、前記基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較するとともに、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とが一致しない場合には、一致しない側の前記所定の閾値を変化させることによって、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とを一致させるように調整するピーク数調整工程と、
   前記基準ピーク数と一致した前記ピーク数に基づいて、前記文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、ピーク間隔配列データを生成する配列データ生成工程と、
   前記ピーク間隔配列データと、磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列を磁気ヘッドで読み取る際の基準となる基準波形に基づいて作成した基準ピーク間隔配列データとを比較する比較工程と、を含み、
   前記比較工程の比較結果に基づいて、一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することを特徴とする磁気文字認識方法。
2. 前記ピーク数調整工程は、前記ピーク数が前記基準ピーク数を上回っている場合に、前記配列パターンのうち隣接するピーク間の間隔を足し合わせることによって、当該ピーク数と当該基準ピーク数とを一致させるように調整することを特徴とする請求項１記載の磁気文字認識方法。
3. 磁気インクを用いて印字された複数の磁気文字からなる文字列を磁気ヘッドで読み取る際の基準となる基準波形に基づいて、磁気文字の１文字ごとの基準文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンを、基準ピーク間隔配列データとして記憶する配列データ記憶部と、
   情報記録媒体の表面に印字された磁気文字の文字列から、再生波形を生成する波形生成部と、
   前記再生波形から、磁気文字の1文字ごとの文字波形を切り出す切り出し部と、
   前記文字波形を構成するピークのピーク数を、前記再生波形の正側のピーク数と負側のピーク数のそれぞれに対して所定の閾値に基づいて計数し、前記正側のピーク数と前記負側のピーク数のそれぞれを計数するピーク数計数手段と、
   前記ピーク数計数手段によって計数された前記正側のピーク数及び前記負側のピーク数のそれぞれと、前記基準文字波形を構成する基準ピーク数とを比較するとともに、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とが一致しない場合には、一致しない側の前記所定の閾値を変化させることによって、前記正側のピーク数又は／及び前記負側のピーク数と前記基準ピーク数とを一致させるように調整するピーク数調整手段と、
   前記基準ピーク数と一致した前記ピーク数に基づいて、前記文字波形を構成するピークに含まれる複数のピーク間の間隔の配列パターンから、ピーク間隔配列データを生成する配列データ生成部と、
   前記ピーク間隔配列データと、前記基準ピーク間隔配列データとを比較する比較部と、を含み、
   前記比較部の比較結果に基づいて、一致度の高いピーク間隔配列データに対応する文字を読み取り文字として決定することを特徴とする磁気文字認識装置。

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