JP5280337B2 - 文字認識方法及び文字認識装置 - Google Patents
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CCDカメラで得られた画像は2次元画像である。ラインセンサで得られた画像はライン画像であるものの、フレームメモリ等に蓄えられることで、2次元画像とすることができる。係る2次元画像内には、「製造番号XXX」「重量YYY]「高さZZZ]といったように複数の文字からなる文字列が写り込んでおり、現場で行われる画像処理としては、例えば、製造番号XXXのみを抽出・認識し、製品の管理等を行っている。
例えば、特許文献1は、1又は複数の文字列を撮像してディジタル画像信号を得、これを処理して得た画像内の文字を認識すべく画像内の文字を切り出す方法において、予め文字を切り出すための文字の高さに相当する列サイズ、文字の幅に相当する行サイズ、及び同じ文字列の高い位置にある文字と低い位置にある文字との最大高低差を求めておき、文字列の画像を文字列の方向に投影して得た濃淡に関連する値の文字高さ方向の中央に相当する位置である第1基準点を求め、第1基準点を中心に前記列サイズと前記最大高低差との和に相当する高さで文字列を切り出すステップと、切り出した文字列に対して、文字列と直交する方向に投影して得た濃淡に関連する値の各文字幅方向の中央に相当する位置である第2基準点をそれぞれ求め、第2基準点を中心に、前記行サイズで各文字を切り出すステップと、切り出した各文字それぞれに対して、文字列の方向に投影して得た濃淡に関連する値の文字高さ方向の中央に相当する位置である第3基準点を求め、各第3基準点を中心に前記列サイズで各文字を切り出すステップとを備える文字切り出し方法を開示する。
例えば、図2(a)に示すように、ある工程で「製造番号」「重量」「高さ」の刻印を製品の表面に施し、その後の別の工程で「003」「102」「200.0」を刻印することがある。その場合、「製造番号」「重量」「高さ」は同じ水平位置に存在するものの、「003」「102」「200.0」の文字は異なった水平位置に存在し、全体として文字列が蛇行することとなる。このような文字列は複数行あることが多く、図3のような文字列を画像で撮像し、画像処理・文字認識を施した場合、製造番号「003」を切り出したいにもかかわらず、1つ下の文字列に含まれる管理番号である「123」を抽出する可能性を否めない。
特許文献2の技術では、ブロブの抽出において、誤った「最小単位」の組み合わせが行われ、その結果として誤抽出が発生する可能性がある。「認識処理」や「言語知識処理」、「レイアウト解析」を厳格化すれば上記問題を低減もしくは無くせるが、これらの処理・解析を厳格化すると計算ステップが膨大になる問題がある。
すなわち、本発明に係る画像処理を用いた文字認識方法は、文字列を複数有する2次元画像を取得し、前記2次元画像の中から前記文字列に存在する所定文字を抽出して当該所定文字を画像処理により認識する文字認識方法であって、前記2次元画像における前記文字列の配置ラインを推定し、前記配置ライン上の文字列の中から所定文字の位置を推定し、前記所定文字の位置に対して文字認識処理を行うことで、当該所定文字を認識する点にある。
本発明の最も好ましい文字認識方法は、複数の文字列が並べられた2次元画像を取得し、前記2次元画像の中から前記文字列に存在する所定文字を抽出して当該所定文字を画像処理により認識する文字認識方法であって、前記2次元画像における前記文字列の配置ラインを推定し、前記配置ライン上の文字列の中から所定文字の位置を推定し、前記所定文字の位置に対して文字認識処理を行うことで、当該所定文字を認識することとしており、前記文字列の配置ラインを推定を行うにあたっては、前記2次元画像において前記文字列を含む探索領域を設定し、この探索領域のY座標毎にX方向に沿って輝度積算を行うことでY方向の投影輝度分布を算出し、算出したY方向の投影輝度分布について文字高さでのウインドによる移動平均値を計算し、前記移動平均値がピークになる値に基づいて前記探索領域における各文字の中心Y座標として推定し、この各文字の中心Y座標をX方向に結ぶことで文字列の配置ラインを推定し、前記所定文字の位置を推定するにあたっては、推定した文字列の配置ラインに沿いつつY方向に沿って輝度積算を行うことで配置ラインにおけるX方向の投影輝度分布を算出し、このX方向の投影輝度分布と予め設定されたマスクとの相互相関から所定文字の位置を推定することを特徴とする。
また、本発明の最も好ましい文字認識装置は、複数の文字列が並べられた2次元画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段で取得した2次元画像の中から所定文字を抽出すると共に画像処理により所定文字を認識する画像処理手段とを備えており、前記画像処理手段は、前記2次元画像における前記文字列の配置ラインを推定する配置ライン推定部と、前記配置ライン推定部が推定した配置ライン上の文字列の中から所定文字の位置を推定する文字位置推定部と、前記文字位置推定部が推定した所定文字の位置に対して文字認識処理を行うことで当該所定文字を認識する文字認識部とを備えており、前記配置ライン推定部は、2次元画像のY座標毎にX方向に沿って輝度積算を行うことでY方向の投影輝度分布を算出し、算出したY方向の投影輝度分布について文字高さでのウインドによる移動平均値を計算し、前記移動平均値がピークになる値に基づいて文字の中心Y座標を推定して文字の中心Y座標をX方向に結ぶことで文字列の配置ラインを推定することを特徴とする。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
本実施形態に係る文字認識装置の全体システム構成について説明する。
図1(a)に示すように、文字認識装置1は、対象物A上に円弧状に施された凹凸状の文字(凹凸文字)を読取る装置である。この文字認識装置1は、対象物A上に施された凹凸文字の2次元画像Pを取得する撮像手段2を備えている。具体的には、この撮像手段2は、光切断法を適用したラインセンサにより構成されている。
また、文字認識装置1は、ラインセンサ2を対象物Aに沿って走査するために、対象物Aを回転させる回転用モータ5(回転機構)を有している。これは、ラインセンサ2による1回の計測では、光切断線が当たった部分しか凹凸情報を取得できないため、当該回転用モータ5を用いてラインセンサ2を、対象物Aの円周に倣う方向に走査させることにより、対象物A全体を計測するためである。
図2(a)は、文字認識装置1のラインセンサ2によって撮像した2次元画像Pの一例を示している。
図2(a)に示すように、2次元画像P内には、「製造番号 003 重量 100 高さ200.0」という文字列11aが存在していると共に、「管理番号 123 ABC 1263895」という文字列11bが存在している。2次元画像Pを見ると、それぞれの文字列11a、11bは波打った状態で当該2次元画像Pに写り込んでおり、通常、円盤状の対象物A上の凹凸文字(単に文字ということがある)を撮像し、得られた2次元画像Pは、このように波打つのが実情である。
そこで、本実施形態の文字認識方法及び文字認識装置では、文字切り取り処理により切り出したい所望の文字、即ち、所定文字12の位置を確実に特定することができるようにしている。なお、所定文字12は、1字に限らず、「003」のように複数の字からなるものであってもよいことを前提に、処理手順等について説明する。
図2(a)に示すように、例えば、2次元画像Pには、「製造番号 003 重量 102 高200.0」という文字列11aと、この文字列11aの一列下に配置された「管理番号 123 ABC 1263895」という文字列11bとを含んでいる。
探索領域Qの幅(X方向の長さ)に関しては、nを狭くとりすぎると文字種の影響や、文字間隔の影響を受けてしまうので、文字幅や文字間隔以上の値である事が望ましい。逆にnを大きく取りすぎると、文字列11a、11bの位置ズレが発生した境界部位の文字高さを正確に求められない場合があるので、例えば、印字仕様上の文字間隔の最大値が1文字程度、文字列11a、11bの位置ズレ量が半文字分程度であるなら、n=(3文字分の幅)と設定するなどすればよい。
次に、図3(a)に示すように、推定した各文字の中心Y座標をX方向に結ぶことで、各文字列11a、11bの配置ラインL1、L2を推定する(図4、S5)。
具体的には、所定文字12(「003」)を含む文字列11aの配置ラインL1に沿ってX座標の各値ごとに、Y方向の各輝度値の積算を行う。この計算により、切り取り対象行の領域のみのX座標別の投影輝度分布Py(x)が得られる。投影輝度分布Py(x)は、例えば、式(1)で算出する。
次に、X方向の投影輝度分布Py(x)を基に所定文字12の位置を推定する。具体的には、下記に示すS7〜S9までの処理を行う。
具体的には、X座標別の投影輝度分布Py(x)について、文字列11aにおける全体の幅(X方向の長さ)をWallとして、この幅でウインドを作り、このウインドをX方向に移動して移動平均を取り、そのピークを探索する事によって行う。
図4のS7の処理を行うことによって、文字列11aの存在する位置(X座標における始点と終点)を求める。
図4のS8により求めたX座標の範囲における投影輝度分布Py(x)の波形と、当該所定文字12に対応して予め定められたマスクデータ(マスク波形)との相互相関を取る(図4、S9)。即ち、図4のS9では、マスク波形をX方向に、例えば、文字の幅の半文字分ずつシフトさせながら、当該シフトしたマスク波形と、図4のS8により割り出したX座標の範囲における投影輝度分布Py(x)の波形との相関(相互相関)を計算し、相互相関値がピークとなるマスクの位置(X座標)に、所定文字12が存在することとして、当該所定文字12の位置(例えば、中心位置、先頭位置、末尾位置)を特定する。つまり、この実施形態では、S8の処理とS9の処理との両方を行うことによって、所定文字12のより正確な位置を求めている。
S6〜S9までの処理は、コンピュータ6の文字位置推定部8により行う。即ち、文字位置推定部8は、文字列11aの配置ラインL1に沿いつつY方向に沿って輝度積算することで、配置ラインL1のX方向における投影輝度分布Py(x)を算出し、この投影輝度分布Py(x)に基づいて所定文字12の位置を推定する。また、文字位置推定部8は、X方向の投影輝度分布Py(x)と所定文字12に対応して予め設定されたマスクとの相互相関から求める。
なお、所定文字12の位置を正確に特定した後の文字認識処理は、従来からの文字認識方法を用いて所定文字12の位置を認識すればよく、文字認識方法は、この実施形態に限定されない。
2 撮像手段(ラインセンサ)
3 投射部
4 撮像部
5 回転用モータ
6 画像処理手段(コンピュータ)
7 配置ライン推定部
8 文字位置推定部
9 文字認識部
10 カメラ
11a 文字列
11b 文字列
12 所定文字
Claims (3)
- 複数の文字列が並べられた2次元画像を取得し、前記2次元画像の中から前記文字列に存在する所定文字を抽出して当該所定文字を画像処理により認識する文字認識方法であって、
前記2次元画像における前記文字列の配置ラインを推定し、
前記配置ライン上の文字列の中から所定文字の位置を推定し、
前記所定文字の位置に対して文字認識処理を行うことで、当該所定文字を認識することとしており、
前記文字列の配置ラインを推定を行うにあたっては、前記2次元画像において前記文字列を含む探索領域を設定し、この探索領域のY座標毎にX方向に沿って輝度積算を行うことでY方向の投影輝度分布を算出し、算出したY方向の投影輝度分布について文字高さでのウインドによる移動平均値を計算し、前記移動平均値がピークになる値に基づいて前記探索領域における各文字の中心Y座標として推定し、この各文字の中心Y座標をX方向に結ぶことで文字列の配置ラインを推定し、
前記所定文字の位置を推定するにあたっては、推定した文字列の配置ラインに沿いつつY方向に沿って輝度積算を行うことで配置ラインにおけるX方向の投影輝度分布を算出し、このX方向の投影輝度分布と予め設定されたマスクとの相互相関から所定文字の位置を推定することを特徴とする文字認識方法。 - 複数の文字列が並べられた2次元画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段で取得した2次元画像の中から所定文字を抽出すると共に画像処理により所定文字を認識する画像処理手段とを備えており、
前記画像処理手段は、
前記2次元画像における前記文字列の配置ラインを推定する配置ライン推定部と、
前記配置ライン推定部が推定した配置ライン上の文字列の中から所定文字の位置を推定する文字位置推定部と、
前記文字位置推定部が推定した所定文字の位置に対して文字認識処理を行うことで当該所定文字を認識する文字認識部とを備えており、
前記配置ライン推定部は、2次元画像のY座標毎にX方向に沿って輝度積算を行うことでY方向の投影輝度分布を算出し、算出したY方向の投影輝度分布について文字高さでのウインドによる移動平均値を計算し、前記移動平均値がピークになる値に基づいて文字の中心Y座標を推定して文字の中心Y座標をX方向に結ぶことで文字列の配置ラインを推定することを特徴とする文字認識装置。 - 前記文字位置推定部は、文字列の配置ラインに沿いつつY方向に沿って輝度積算することで配置ラインにおけるX方向の投影輝度分布を算出し、このX方向の投影輝度分布と予め設定されたマスクとの相互相関から所定文字の位置を推定することを特徴とする請求項2に記載の文字認識装置。
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