JP5792409B1 - 光学的読取装置および光学的読取プログラム - Google Patents

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【課題】自動焦点機能を有するカメラを用いて、手軽に、小規模な企業や店舗にて、在庫管理やレジでの精算に、手軽に使用できる光学的読取装置および光学的読取プログラムを提供する。【解決手段】レジ精算システム10は、スマートフォンを使用した精算装置20と、精算装置20からの精算データに基づいて、レシートを印刷するレシートプリンタ30と、紙幣や硬貨、金券などがトレイに区分けされて一時的に格納されるキャッシュドロア40とを備えている。精算装置20は、光学的読取情報を自動焦点機能により撮影するカメラの焦点距離を固定に設定している。精算装置20は、カメラからの画像を走査して、一方向のラインごとの輝度値を走査データとして、この走査データを二値化してデコードしたときの正読または誤読を判定し、光学的読取情報が正読できれば合焦したと判定して、光学的読取情報を示すデコードデータを、レシートプリンタ30へ出力する。【選択図】図1

Description

本発明は、光学的読取情報を自動焦点機能付きのカメラにより撮影して、光学的読取情報を示すデコードデータを出力する光学的読取装置および光学的読取プログラムに関するものである。
在庫管理や、販売店での商品の精算などで用いられる光学的読取装置は、光学的読取情報の一例であるバーコードをカメラにより撮影して、バーコードが示すデコータデータを出力する。
光学的読取装置が光学的読取情報を読み取るための専用機として開発される一方、スマートフォンのアプリケーションソフトの一つとして、光学的読取プログラムをスマートフォンにて動作させて、スマートフォンを光学的読取装置として機能させることもできるようになってきている。
光学的読取情報を読み取るカメラには自動焦点機能を有するものがあるが、自動焦点機能を有するカメラを使って光学的読取情報を読み取ると、光学的読取情報の反射具合や、周囲の明るさなどの撮影環境によっては、光学的読取情報に合焦するまでに時間が掛かったり、そもそも合焦しなかったりするという問題がある。
このような自動焦点機能を有するカメラを用いた光学的読取装置として、特許文献1に記載されたものが知れている。
特許文献1に記載の光学的情報読取装置は、受光センサの光軸に対する角度だけ傾斜した方向にマーカ光が照射され、マーカ光の位置に基づいてQRコード(登録商標)までの距離が演算され、QRコードが被写界深度内にない場合に、結像レンズを、上記距離に応じて合焦させるようにレンズ移動機構により光軸方向に移動させた状態で、QRコードを含むように生成された画像データに基づいて当該QRコードがデコードするようにしたものである。
特開2011−118722号公報
しかし、特許文献1に記載の光学的情報読取装置は、マーカ光が必要であるため、アクティブ方式のカメラには適用することができるが、スマートフォンの撮影用カメラなどのようなコントラスト検出式や、位相差検出方式などのパッシブ方式を採用している場合には、特許文献1に記載の光学的情報読取装置の方式を適用することができない。
スマートフォンは所有者数が多いため、光学的読取装置として、スマートフォンの撮影用のカメラをそのままが利用できれば、社員のスマートフォンを利用したり、アルバイトのスマートフォンを利用したりして、小規模な企業や店舗にて、在庫管理やレジでの精算を手軽に使用することができる。
そこで本発明は、自動焦点機能を有するカメラを用いて、手軽に、小規模な企業や店舗にて、在庫管理やレジでの精算に、手軽に使用できる光学的読取装置および光学的読取プログラムを提供することを目的とする。
本発明の光学的読取装置は、光学的読取情報を自動焦点機能により撮影するカメラの焦点距離を固定に設定するカメラ設定手段と、前記カメラからの画像を走査して、一方向のラインごとの輝度値を走査データとして出力する走査手段と、前記走査データを二値化するためのしきい値を選択するしきい値選択手段と、前記しきい値と走査データとからデコード手段が走査データを二値化してデコードしたときの正読または誤読を判定して、前記光学的読取情報が正読できれば合焦したと判定して、前記デコード手段からの前記光学的読取情報を示すデコードデータを出力する判定手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の光学的読取プログラムは、コンピュータを、光学的読取情報を自動焦点機能により撮影するカメラの焦点距離を固定に設定するカメラ設定手段、前記カメラから画像を走査して、ラインごとの輝度値を走査データとして出力する走査手段、前記走査データを二値化するためのしきい値を選択するしきい値選択手段、前記しきい値と走査データとからデコード手段が走査データを二値化してデコードしたときの正読または誤読を判定して、前記光学的読取情報が正読できれば合焦したと判定して、前記デコード手段からの前記光学的読取情報を示すデコードデータを出力する判定手段として機能させることを特徴とする。
カメラの自動焦点機能が有効とすると、光学的読取情報の変位に追従しようとして、カメラの焦点距離が変化して、合焦する時間が余計に掛かるが、本発明によれば、カメラの焦点距離が固定であるため、操作者が、カメラと光学的読取情報との距離を焦点距離に合わせようとするため、一瞬でも、光学的読取情報がカメラの焦点距離に位置すると、カメラは合焦することができる。また、本発明によれば、焦点距離を固定するだけで、特別な機能を用いていないため、スマートフォンのような、誰でも所有しているような機器を光学的読取装置として用いることができる。
前記カメラ設定手段は、前記カメラの露出補正をプラス補正に指示する機能を備えていることが望ましい。露出補正がプラス補正であるため、通常よりも早いシャッタスピードで撮影することができる。従って、カメラは、焦点距離に位置したときの瞬間を、ブレることなく撮影することができるので、その瞬間に撮影した画像に基づいて、光学的読取情報をデコードすることができる。
前記走査手段は、前記判定手段が前記光学的読取情報への合焦を判定するまで、前記画像の一方の中間ラインから走査を開始して、前記中間ラインを挟んで一側または他側の各ラインを交互に走査することが望ましい。
走査手段が中間ラインから走査を開始することで、操作者が画像の中央部に位置させるように光学的読取情報を撮影することが多いため、素早く、走査データに光学的読取情報を含めることができる。また、光学的読取情報が、画像の中間ラインの一側または他側に片寄っているときに、一側全部を先に他側全部を後に走査したり、他側全部を先に一側全部を後に走査したりするより、中間ラインを挟んで一側または他側の各ラインを交互に走査する方が、平均的に光学的読取情報を発見することができる。
前記しきい値選択手段は、前記判定手段が前記光学的読取情報への合焦を判定するまで、前記ラインの最大輝度値と最小輝度値とから求めた開始しきい値を基準に、前記開始しきい値を挟んで上下の輝度値を交互に二値化するしきい値として選択することが望ましい。
しきい値選択手段が、開始しきい値を挟んで高輝度側または低輝度側を交互に、二値化するしきい値として選択することで、しきい値として、高輝度側へ上げるだけとしたり、低輝度側へ下げるだけとしたりするより、正読できる確率を向上させることができるので、効率よく、デコードを試すことができる。
本発明は、一瞬でも、光学的読取情報がカメラの焦点距離に位置すると、カメラは合焦することができる。また、本発明は、特別な機能を用いていないため、スマートフォンのような、誰でも所有しているような機器を光学的読取装置として用いることができる。従って、本発明は、自動焦点機能を有するカメラを用いて、手軽に、小規模な企業や店舗にて、在庫管理やレジでの精算に、手軽に使用できる。
本発明の実施の形態に係る光学的読取装置を用いたレジ精算装置を示す図である。 図1に示す光学的読取装置の構成を説明するためのブロック図である。 図1に示す光学的読取装置の走査手段が画像を走査する際の動作を説明するための図である。 図1に示す光学的読取装置のしきい値選択手段による開始しきい値を算出する際の動作を説明するための図である。 図1に示す光学的読取装置のしきい値選択手段がしきい値を選択する際の動作を説明するための図である。
本発明の実施の形態に係る光学的読取装置を用いたレジ精算システムを、図面に基づいて説明する。
図1に示すレジ精算システム10は、スマートフォンを使用した精算装置20と、レシートプリンタ30と、キャッシュドロア40とを備えている。レジ精算システム10は、例えば、弁当やサンドイッチ、おにぎりなどの商品に付与された光学的読取情報Bを読み取り精算する。レジ精算システム10は、コンビニエンスストアや文具店、ケーキ屋などで販売される商品を、家族だけで販売したり、数人の従業員だけ販売したりするような小規模な店舗に適した装置である。
精算装置20は、コンピュータとしてのスマートフォンが光学的読取プログラムと精算プログラムとを動作させることで実現されている。
図2に示すように、精算装置20は、光学的読取装置として機能する、自動焦点機能付きのカメラ201と、カメラ設定手段202と、走査手段203と、しきい値選択手段204と、デコード手段205と、判定手段206とを備えている。また、精算装置20は、精算機として機能する精算手段207を備えている。更に、精算装置20は、無線通信手段208と、表示手段209と、入力手段210とを備えている。なお、図2においては、電話機能やインターネットアクセス機能などは省略している。
カメラ201は、スマートフォンの裏面側に配置された自動焦点付きカメラである。カメラ201は、様々な撮影条件を設定することができる。カメラ201は、画像を1フレームとして連続的に出力することで、動画を出力することができる。
カメラ設定手段202は、予め決定された設定データをカメラ201に設定する。
走査手段203は、カメラ201からの画像を走査して、一方向のラインごとの輝度値を走査データとして出力する機能を備えている。
しきい値選択手段204は、走査データを二値化する際のしきい値を選択する機能を備えている。
デコード手段205は、走査手段203からの走査データをしきい値選択手段からのしきい値に基づいて二値化してデコードする機能を備えている。このデコード手段205は、モジュール化されており、光学的読取情報Bの種類に応じて変更することが可能である。例えば、光学的読取情報Bがバーコードであれば、JANやCODE39、CODE128、NW‐7などに応じたデコード手段205を他の手段と組み合わせることができる。
判定手段206は、デコード手段205が二値化してデコードしたときの正読または誤読を判定して、光学的読取情報Bが正読できれば合焦したと判定して、デコード手段205からの光学的読取情報Bを示すデコードデータを精算手段207へ出力する機能を備えている。
精算手段207は、光学的読取情報Bを示すデコードデータにより購入商品を特定し、この購入商品に関連付けられた購入金額を積算し、購入商品ごとの購入金額と、積算された購入金額とを精算データとして、レシートプリンタ30へ出力する機能を備えている。
無線通信手段208は、精算手段207からの精算データを外部のレシートプリンタ30へ無線送信する機能を備えている。
表示手段209は、カメラ201により撮影された画像を表示したり、デコード手段205からのデコードデータを表示したりする表示パネルである。表示手段209は、例えば、液晶パネルとしたり、有機ELパネルとしたりすることができる。
入力手段210は、アプリケーションプログラムを起動したり、設定データを入力したりするときに操作される。入力手段210は、表示手段209の表面に設けられたタッチパネルとすることができる。
レシートプリンタ30は、精算装置20からの精算データに基づいて、所定のフォーマットで、レシートを印刷する。キャッシュドロア40は、引き出しにトレイが収納され、紙幣や硬貨、金券などがトレイに区分けされて一時的に格納される金庫である。キャッシュドロア40は、レシートプリンタ30からの指示により、引き出しが本体から開く連動機能を有している。
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る精算装置20を用いたレジ精算システム10の動作および使用状態を図面に基づいて説明する。
スマートフォンにて光学的読取プログラムおよび精算プログラムが起動されると、スマートフォンが精算装置20として機能する。光学的読取プログラムが起動されることで、カメラ設定手段202は、カメラ設定手段202内または図示しない記憶手段に格納された設定データをカメラ201へ設定する。
設定データは、例えば、自動焦点機能の設定、焦点距離、モード設定、露出、露出補正、シャッタスピードなどとすることができる。
「自動焦点機能」は自動焦点機能を有効とするか無効とするかの設定である。「自動焦点機能」の設定は、「無効」である。従って、カメラ201の焦点距離は、焦点距離により設定された距離に固定される。焦点距離は、精算装置20を用いて商品に付与された光学的読取情報Bをピンぼけ無しに正確に読み取れる距離である。距離は、操作者が、商品と精算装置20とを持って向かい合わせさせる間隔であるため、例えば、数cmから10cmとすることができる。
モード設定は、「プログラムモード」と、「絞り優先モード」と、「シャッタスピード優先モード」との3通りがある。本実施の形態では、早くシャッタを切り、できるだけ手ブレを抑えたいため、「シャッタスピード優先モード」が選択される。そして、「シャッタスピード」として、1/500秒が設定されている。
例えば、カメラがプログラムモードのみをサポートしている場合には、これらの選択はできなくても、光学的読取装置のカメラとして支障はない。
「露出補正」は、プラス補正としている。本実施の形態ではISO500相当としている。露出補正は、高速シャッタでの撮影を可能とするために、ノイズが発生してもバーコードの読み取りを阻害しない程度の高い値とするのが望ましい。
カメラ設定手段202によるカメラ201の設定が完了すると、カメラ201は撮影状態となる。操作者は、カメラ201のレンズと、商品に付与された光学的読取情報Bの一例であるバーコードとを、向かい合わせる。カメラ201は撮影した1枚の画像を走査手段203へ出力する。
走査手段203は、図3に示すように、表示手段209の左右方向をX方向、上下方向をY方向としたときに、Y方向を一方向として、X方向に沿ったラインごとに走査する。走査手段203は、まず、中間ラインを最初の走査ラインとして、画像から抽出してそれぞれ画素の輝度値を走査データとしてデコード手段205へ出力する。中間ラインは、Y方向の画素数Dyを2で除算した位置にあるラインである。
操作者は光学的読取情報Bを中央に位置させて読み取らせようとするため、走査開始ラインをY方向の画素数Dyを2で除算した中間ラインとすることで、走査開始ラインをY方向の上端ラインまたは下端ラインとするより、早く光学的読取情報Bを走査データに含めることができる。
デコード手段205では、走査手段203からの走査データと、しきい値選択手段204からのしきい値とにより、走査データを二値化して、デコードを行う。
ここで、しきい値選択手段204によるしきい値の選択処理について、詳細に説明する。
しきい値選択手段204では、図4に示すように、まず、開始しきい値を決定する。この開始しきい値は、まず、走査データの一次元配列の全画素を検査して、最大輝度値(以下、最大値と略す。)と最小輝度値(以下、最小値と略す。)とを取得する。次に、しきい値選択手段204は、最大値から最小値を減算して最大変化量を算出する。次に、しきい値選択手段204は、上限値を、最大変化量×0.8+最小値から求める。次に、しきい値選択手段204は、下限値を、最大変化量×0.1+最小値から求める。更に、中央値を(上限値+下限値)÷2から求める。しきい値選択手段204は、この中央値を開始しきい値として、デコード手段205に出力する。
デコード手段205では、例えば、輝度値がしきい値より高い画素を「1」、輝度値がしきい値以下の画素を「0」とすることで、走査データを二値化する。そして、デコード手段205は、二値化データをキャラクタに変換できるか否か、シンボル長やチェックディジット、スタートコード、ストップコードなどを検査する。デコード手段205は、二値化データがキャラクタに変換でき、検査に問題がなければ、正読を示すデコードデータを出力する。また、デコード手段205は、二値化データがキャラクタに変換できず、また、検査に問題があれば誤読を通知する。
判定手段206では、デコード手段205のデコードの結果を判定する。デコード手段205のデコードが誤読であれば、しきい値を変更するよう、しきい値選択手段204に指示する。
しきい値選択手段204では、開始しきい値を挟んで高輝度側または低輝度側を交互に二値化するしきい値として選択する。
例えば、しきい値選択手段204では、開始しきい値に、デコード回数×2を加算したしきい値を選択することができる。つまり、デコード回数が2回目であれば、しきい値が4階調上の輝度値となる。更に、しきい値選択手段204は、デコード回数×2を減算したしきい値を選択することができる。つまり、デコード回数が3回目であれば、しきい値が6階調下の輝度値となる。
このように、しきい値選択手段204では、図5に示すように、開始しきい値を挟んで上下の輝度値を交互に、二値化するしきい値として選択することで、しきい値として、輝度値を上げるだけとしたり、輝度値を下げるだけとしたりするより、正読できる確率を向上させることができるので、効率よく、デコードを試すことができる。
しきい値選択手段204が選択するしきい値が上限値および下限値に達しても、デコード手段205が、走査データから光学的読取情報Bがデコードできず、誤読した場合には、判定手段206は、走査手段203およびしきい値選択手段204に誤読を通知する。
走査手段203では、中間ラインを挟んで上下の各ラインを交互に走査する。例えば、走査手段203は、中間ラインの1ライン上を走査データとして、デコード手段205へ出力する。しきい値選択手段204は開始しきい値をデコード手段205へ出力する。
デコード手段205は、走査手段203からの中間ラインの1ライン上の走査データと、開始しきい値から始まるしきい値とによりデコードを再度試す。そして、しきい値選択手段204によるしきい値が上限値および下限値に達しても、デコード手段205が正読できず、誤読とした場合には、走査手段203は、次に、中間ラインの1ライン下を走査データとして、デコード手段205へ出力する。そして、デコード手段205は、走査手段203からの中間ラインの1ライン下の走査データと、開始しきい値から始まるしきい値とによりデコードを再度試す。
例えば、中間ラインから上方となる一側のライン全部を先に走査した後に、下方のライン全部を走査したり、中間ラインから下方となる他側のライン全部を先に走査した後に、下方のラインを走査したりしてもよい。この場合、先に走査した側に光学的読取情報Bがあると、早いタイミングで光学的読取情報Bを走査データから見つけることができる。しかし、光学的読取情報Bが、先に走査した側とは反対側にあると、光学的読取情報Bの発見が、画像の半分を走査してから後となるため遅くなる。
走査手段203は、図4に示すように、中間ラインから走査を開始して、前記中間ラインを挟んで上下の各ラインを交互に走査しているため、光学的読取情報Bが中間ラインを中心として一側、または他側にあっても、平均的に光学的読取情報Bを発見することができる。
しきい値選択手段204が二値化する際のしきい値を調整したり、走査手段203が走査の位置を変更したりして、デコード手段205が走査データをデコードして、判定手段206が正読したと判定すると、判定手段206は、例えば、音を発生させたり、表示手段209に表示したりすることができる。これにより、精算装置20が正読できたことで、光学的読取情報Bに合焦したことを操作者に報知することができる。
カメラ201は自動焦点機能が無効である。例えば、カメラ201の自動焦点機能を有効とすると、商品の少しの変動に伴う光学的読取情報Bの変位に追従しようとして、カメラの焦点距離が変化して、合焦する時間が余計に掛かる。
しかし、カメラ201は焦点距離が固定され、例えば、100mmとしているため、操作者は、カメラ201と商品に付与された光学的読取情報Bとの距離を100mmに合わせようとする。そのため、一瞬でも、光学的読取情報Bがカメラ201の焦点距離に位置すると、カメラ201は合焦することができる。また、精算装置20は、カメラ201の焦点距離を固定するだけで、特別な機能を用いていないため、スマートフォンのような、誰でも所有しているような機器を精算装置20として用いることができる。従って、精算装置20は、自動焦点機能を有するカメラ201を用いて、手軽に、小規模な店舗にて、レジでの精算に手軽に使用できる。
また、露出補正がプラス補正であるため、通常よりも早いシャッタスピードで撮影することができる。従って、カメラ201は、光学的読取情報Bが焦点距離に位置したときの瞬間を、ブレることなく撮影することができるので、その瞬間に撮影した画像に基づいて、光学的読取情報Bをデコードすることができる。
判定手段206は、正読を判定したことにより、デコード手段205からのデコードデータを精算手段207へ出力する。
精算手段207では、精算装置20の光学的読取として機能する部分により読み取られた光学的読取情報Bに基づいて商品を特定し、この商品に関連付けられた価格を購入金額として積算する。精算手段207は、購入商品と、この購入商品の金額と、総額とを、精算データとして、無線通信手段208へ出力する。
無線通信手段208は、精算手段207からの精算データを、アンテナを介して外部のレシートプリンタ30へ送信する。レシートプリンタ30では、精算データに応じてレシートを印刷すると共に、キャッシュドロア40の引き出しを開くようキャッシュドロア40へ指示する。
このようにして、レジ精算システム10は、顧客が購入した商品を光学的読取情報Bに基づいて精算することができる。
本実施の形態では、図1に示すように、光学的読取情報Bとして一次元バーコードを例に説明したが、QRコードのような二次元バーコードでも、二次元バーコード上の各ラインを順次デコードすることで可能である。
また、本実施の形態では、精算装置20を用いたレジ精算システム10を例に説明したが、精算手段207を物品管理する管理手段に置き換えることで物品管理を行うこともできる。
更に、精算装置20は、スマートフォンを使用しているが、他の携帯端末装置でも使用できる。
また、本実施の形態では、精算手段207によりデコードデータに基づいて精算していたが、デコードデータを無線通信手段208により外部へ送信して、外部のキャッシュレジスタにより精算するようにしてもよい。しかし、スマートフォンで精算まででき、外部にはレシートプリンタ30とキャッシュドロア40とがあれば、レシートが印刷でき、現金の管理もできるため、精算装置20に、光学的読取装置と精算装置との機能を併せ持つのが望ましい。
本発明は、光学的読取情報を自動焦点機能付きのカメラにより撮影して、光学的読取情報を示すデコードデータを出力する光学的読取装置および光学的読取プログラムに好適であり、特に、アルバイトや従業員のスマートフォンを用いる事が可能なので、小規模な店舗での精算や、小規模な倉庫での在庫管理に最適である。
10 レジ精算システム
20 精算装置
201 カメラ
202 カメラ設定手段
203 走査手段
204 しきい値選択手段
205 デコード手段
206 判定手段
207 精算手段
208 無線通信手段
209 表示手段
210 入力手段
30 レシートプリンタ
40 キャッシュドロア
B 光学的読取情報

Claims (4)

  1. 光学的読取情報を自動焦点機能により撮影するカメラの焦点距離を固定に設定するカメラ設定手段と、
    前記カメラからの画像を走査して、一方向のラインごとの輝度値を走査データとして出力する走査手段と、
    前記走査データを二値化するためのしきい値を選択するしきい値選択手段と、
    前記しきい値と走査データとからデコード手段が走査データを二値化してデコードしたときの正読または誤読を判定して、前記光学的読取情報が正読できれば合焦したと判定して、前記デコード手段からの前記光学的読取情報を示すデコードデータを出力する判定手段とを備え
    前記走査手段は、前記判定手段が前記光学的読取情報への合焦を判定するまで、前記画像の一方の中間ラインから走査を開始して、前記中間ラインを挟んで一側または他側の各ラインを交互に走査する機能を備えた光学的読取装置。
  2. 前記カメラ設定手段は、前記カメラの露出補正をプラス補正に指示する機能を備えた請求項1記載の光学的読取装置。
  3. 前記しきい値選択手段は、前記判定手段が前記光学的読取情報への合焦を判定するまで、前記ラインの最大輝度値と最小輝度値とから求めた開始しきい値を基準に、前記開始しきい値を挟んで高輝度側または低輝度側を交互に二値化するしきい値として選択する請求項1または2記載の光学的読取装置。
  4. コンピュータを、
    光学的読取情報を自動焦点機能により撮影するカメラの焦点距離を固定に設定するカメラ設定手段、
    前記カメラから画像を走査して、ラインごとの輝度値を走査データとして出力する走査手段、
    前記走査データを二値化するためのしきい値を選択するしきい値選択手段、
    前記しきい値と走査データとからデコード手段が走査データを二値化してデコードしたときの正読または誤読を判定して、前記光学的読取情報が正読できれば合焦したと判定して、前記デコード手段からの前記光学的読取情報を示すデコードデータを出力する判定手段として機能させ
    更に、コンピュータを、前記判定手段が前記光学的読取情報への合焦を判定するまで、前記走査手段が、前記画像の一方の中間ラインから走査を開始して、前記中間ラインを挟んで一側または他側の各ラインを交互に走査するように機能させる光学的読取プログラム。
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