JP6083829B2 - バーコード読取装置、バーコード読取方法及びバーコード読取プログラム - Google Patents
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尚、特許文献1には、光学的情報読取装置において、見かけ上の分解能を向上させる一方法が開示されている。
図1は本発明の実施形態におけるバーコード読取装置の基本構成を示す。バーコード読取装置1は照明光源2と反射ミラー3と集光レンズ4とイメージセンサ5とプロセッサ6とを備える。プロセッサ6は上位装置と通信をするためのラインに接続される。上位装置との通信は無線で行ってもよい。照明光源2はバーコード(又はバーコードラベル)7に光を照射する。反射ミラー3はバーコード7で反射された光を集光レンズ4に向けて反射する。反射ミラー3はバーコード読取装置1の形状によっては省略可能である。集光レンズ4はバーコード7からの反射光をイメージセンサ5上に結像させる。照射光を適切に通す光学フィルタを集光レンズ4と共に設けてもよい。イメージセンサ5はバーコード7を撮像するものであり、バーコード7からの反射光を電気信号に変換する。イメージセンサ5は1次元イメージセンサに限定されず、例えば2次元イメージセンサでもよい。2次元イメージセンサを用いる場合は、適当な1列の画素列を選択的に使用してもよい。プロセッサ6はイメージセンサ5の各画素が示す受光強度からバーコード画像の二値化処理を行う。プロセッサ6は二値化処理で得られた二値化データに対してデコード処理を行ってもよい。デコード処理により、バーコードに符号化されていた原情報が得られる。
・画素番号0:受光強度が1なので、白1、黒0となる(これは画素幅を1と仮定し、白幅が1で黒幅が0という意味である。以下においても同様。)。受光強度が中間値をとらないため、白1、黒0以外の分岐は考慮しない。
・画素番号1:受光強度が0.6で白黒境界が存在する。2画素目なので、一つ前の画素の受光強度との比較のみで考える。画素番号0と受光強度を比較すると、画素1の受光強度は減少している。よって、白黒境界のパターン(白黒順序)は白→黒と決定し、白0.6、黒0.4となる(すなわち白幅0.6、黒幅0.4)。すなわち、バーコードの白部と黒部の境界は画素番号1の画素内において画素番号0側の端部から0.6の位置に存在する。よって「白黒順序」と「境界位置」が確定した。
・画素番号2、3,4:受光強度が0なので、それぞれ白0、黒1となる。
・画素番号5:受光強度が0.2で白黒境界が存在する。一つ前の画素(画素番号4)と現在の画素の受光強度を比較すると増加している。よって、白黒境界のパターンは黒→白の順と決定し、黒0.8、白0.2となる。
・画素番号6,7:受光強度が1なので、それぞれ白1、黒0となる。
例として図1のバーコード読取装置のハードウェア構成を考える。このバーコード読取装置は図3のバーコード読取処理フローを実行できる構成を実装しているものとする。バーコード7の原像は反射ミラー3と集光レンズ4を通してイメージセンサ5に映し出される。図3のフローでは、イメージセンサ5に結像した状態(S2)からセンサ受光強度出力を取得し(S3)、その値から二値化(S4)する。二値化された情報をデコード処理(S5)してデコードに成功すれば(S6のyes)、デコードデータを出力(S7)して処理を終了し(S8)、デコードに失敗すれば(S6のno)、デコード出力をせずに終了する(S8)。
以下、図14に示すバーコード原像に対して本発明の実施形態による二値化処理を適用する場合を例にとって説明する。このバーコード原像は、白部の幅1.4で黒部の幅1.4の白黒パターンで構成されている。イメージセンサの各画素の幅は1.0である。
次に、図7に示すバーコード原像52に対して本発明の実施形態による二値化処理を適用する場合を例にとって説明する。このバーコード原像52は、白部の幅0.8で黒部の幅0.8の白黒パターンで構成されている。イメージセンサの各画素の幅は1.0である。すなわち、イメージセンサに映るバーコード原像の白・黒の各幅がイメージセンサの各画素幅より狭い状態である。図7(G)は、閾値0.5による従来の二値化方法で二値化した場合の結果を示す。バーコード原像52の白・黒のパターンと比較すると、バーコード原像52には同じ幅の「黒」が5本存在するが、二値化後のパターン58では黒は3本しか存在しないだけでなく、幅が異なる状態となり、適切に二値化できないといえる。
図4及び図5による二値化方法では、計算する量をできるだけ減らせるよう、早い段階で「不適切」な結果を振るい落とせるように、図5のステップS29とステップS30で画素境界を跨ぐ白または黒の幅の下限値を1(=画素幅と同じ)として切り分け、ステップS33で他に有効な候補があればもう一方は無効化する、という処理を設けたが、次のような方法でもよい。
特殊な例として、図8(A)と図8(B)を考える。図8(A)は、幅1の白と黒が交互に存在するバーコード原像で、それぞれ各画素の中央に、白・黒の境界が映り込むような状態である。一方、図8(B)は、幅0.5の白と黒が交互に存在するバーコード原像で、それぞれ各画素に白・黒が均等に映り込むような状態である。図8(A)及び図8(B)では、どちらも、全てのセンサ画素の受光強度の結果が全く同じとなる。つまり、センサ画素の受光強度の値を用いて始まる二値化処理の結果、原像が図8(A)だったのか、図8(B)だったのかは判断できない。具体的には、図8(A)及び図8(B)のそれぞれについて、本発明の実施形態である図4及び図5のフローで二値化処理を行うと、いずれも図8(A)の原像と同一の二値化結果となり、必ずしも原像を再現できない。これは、画素幅より小さい白・黒の幅を持つバーコード原像では、二値化処理結果の信頼性が低下することを意味する。
現実的には、原像に対するセンサ受光強度にはノイズ成分が含まれている。また、バーコードの印刷状態や印刷のインクの状態に依存するため、白部は必ずしもセンサ受光可能値の最大値とはならず、また、黒部も必ずしもセンサ受光可能値の最小値をとはならない。
となる。g(x)を図にしたものが図11である。これで最大値を1、最小値を0とできるが、ノイズ成分が残っているため、g(x)に対して、15%の幅をノイズと想定し、0.85以上の値であれば1と見なし、また、0.15以下の値であれば0と見なすことによるノイズ除去を行う。その結果が図12である。図12は白部が1、黒部が0、その境界は中間値をとるような状態となり、本発明の実施形態による二値化処理に適した状態になる。
バーコードを撮像したイメージセンサの各画素の受光強度に応じて撮像画像を画素毎に二値化処理するプロセッサを備え、前記プロセッサは二値化処理の対象画素の受光強度が1画素全体がバーコードの白部に相当するときの第1受光強度と黒部に相当するときの第2受光強度との中間の値をとる場合に、前記対象画素内にバーコードの白部と黒部の境界が存在すると判断し、前記対象画素とその隣接画素での受光強度の増減関係と前記中間の値とに基づいて前記対象画素内における白黒順序及び境界位置を決定することを特徴とするバーコード読取装置。
前記プロセッサは、前記対象画素が前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が増加しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が減少しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする付記1に記載のバーコード読取装置。
前記プロセッサは、前記対象画素と前記隣接画素とが前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から黒部と白部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から白部と黒部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする付記1又は2に記載のバーコード読取装置。
前記プロセッサは、前記対象画素内での白黒順序と前記第1受光強度又は前記第2受光強度に対する前記対象画素の受光強度の比とに基づいて前記対象画素内での白部と黒部の境界位置を決定することを特徴とする付記1〜3のいずれか1に記載のバーコード読取装置。
前記プロセッサは、前記対象画素が二値化処理の最初の画素である場合、前記対象画素内における前記隣接画素の側からの白黒順序が白部から黒部に変わる第1初期条件と黒部から白部に変わる第2初期条件とを暫定的に定めておき、両初期条件それぞれの下で後続画素について二値化処理を行っていき夫々の二値化データ群を取得し、所定の判定基準に基づいてどちらかの二値化データ群を選択することを特徴とする付記1〜4のいずれか1に記載のバーコード読取装置。
前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数が少ない方の二値化データ群を選択するというものである付記5に記載のバーコード読取装置。
前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する二値化データ群を破棄するというものである付記5に記載のバーコード読取装置。
バーコードに光を照射する照射光源と、
前記バーコードからの反射光をイメージセンサ上に結像する集光レンズと、
前記結像されたバーコードの映像に対し画素毎に受光強度を測定するイメージセンサと、
を更に備えことを特徴とする付記1〜7のいずれか1に記載のバーコード読取装置。
前記プロセッサは、更に、二値化処理により得られた二値化データに対してデコード処理を行うことを特徴とする付記1〜8のいずれか1に記載のバーコード読取装置。
前記プロセッサは、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数の情報に基づいて、前記デコード処理を行って取得できたデコードデータのうち、前記個数が少ない方のデコードデータを選択することを特徴とする付記5を引用する付記9に記載のバーコード読取装置。
前記プロセッサは、更に、前記イメージセンサの各画素にて測定された受光強度に対して最大値1及び最小値0となるように規格化し、所定の第1閾値以上であれば1と見なし、所定の第2閾値以下であれば0と見なすノイズ除去処理を行うことを特徴とする付記1〜10のいずれか1に記載のバーコード読取装置。
バーコードを撮像したイメージセンサの各画素の受光強度に応じて撮像画像を画素毎に二値化処理するステップを含み、前記ステップにおいて二値化処理の対象画素の受光強度が1画素全体がバーコードの白部に相当するときの第1受光強度と黒部に相当するときの第2受光強度との中間の値をとる場合に、前記対象画素内にバーコードの白部と黒部の境界が存在すると判断し、前記対象画素とその隣接画素での受光強度の増減関係と前記中間の値とに基づいて前記対象画素内における白黒順序及び境界位置を決定することを特徴とするバーコード読取方法。
前記ステップでは、前記対象画素が前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が増加しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が減少しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする付記12に記載のバーコード読取方法。
前記ステップでは、前記対象画素と前記隣接画素とが前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から黒部と白部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から白部と黒部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする付記12又は13に記載のバーコード読取方法。
前記ステップでは、前記対象画素内での白黒順序と前記第1受光強度又は前記第2受光強度に対する前記対象画素の受光強度の比とに基づいて前記対象画素内での白部と黒部の境界位置を決定することを特徴とする付記12〜14のいずれか1に記載のバーコード読取方法。
前記ステップでは、前記対象画素が二値化処理の最初の画素である場合、前記対象画素内における前記隣接画素の側からの白黒順序が白部から黒部に変わる第1初期条件と黒部から白部に変わる第2初期条件とを暫定的に定めておき、両初期条件それぞれの下で後続画素について二値化処理を行っていき夫々の二値化データ群を取得し、所定の判定基準に基づいてどちらかの二値化データ群を選択することを特徴とする付記12〜15のいずれか1に記載のバーコード読取方法。
前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数が少ない方の二値化データ群を選択するというものである付記16に記載のバーコード読取方法。
前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する二値化データ群を破棄するというものである付記16に記載のバーコード読取方法。
バーコードに光を照射するステップと、
前記バーコードからの反射光をイメージセンサ上に結像するステップと、
前記結像されたバーコードの映像に対し画素毎に受光強度を測定するステップと、
を更に含むことを特徴とする付記12〜18のいずれか1に記載のバーコード読取方法。
前記二値化処理するステップでは、更に、二値化処理により得られた二値化データに対してデコード処理を行うことを特徴とする付記12〜19のいずれか1に記載のバーコード読取方法。
前記二値化処理するステップでは、更に、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数の情報に基づいて、前記デコード処理を行って取得できたデコードデータのうち、前記個数が少ない方のデコードデータを選択することを特徴とする付記16を引用する付記20に記載のバーコード読取方法。
前記二値化処理するステップでは、更に、前記イメージセンサの各画素にて測定された受光強度に対して最大値1及び最小値0となるように規格化し、所定の第1閾値以上であれば1と見なし、所定の第2閾値以下であれば0と見なすノイズ除去処理を行うことを特徴とする付記12〜21のいずれか1に記載のバーコード読取方法。
コンピュータを、バーコードを撮像したイメージセンサの各画素の受光強度に応じて撮像画像を画素毎に二値化処理する手段として機能させるためのバーコード読取プログラムであって、前記手段により、二値化処理の対象画素の受光強度が1画素全体がバーコードの白部に相当するときの第1受光強度と黒部に相当するときの第2受光強度との中間の値をとる場合に、前記対象画素内にバーコードの白部と黒部の境界が存在すると判断し、前記対象画素とその隣接画素での受光強度の増減関係と前記中間の値とに基づいて前記対象画素内における白黒順序及び境界位置を決定することを特徴とするバーコード読取プログラム。
前記手段は、前記対象画素が前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が増加しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が減少しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする付記23に記載のバーコード読取プログラム。
前記手段は、前記対象画素と前記隣接画素とが前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から黒部と白部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から白部と黒部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする付記23又は24に記載のバーコード読取プログラム。
前記手段は、前記対象画素内での白黒順序と前記第1受光強度又は前記第2受光強度に対する前記対象画素の受光強度の比とに基づいて前記対象画素内での白部と黒部の境界位置を決定することを特徴とする付記23〜25のいずれか1に記載のバーコード読取プログラム。
前記手段は、前記対象画素が二値化処理の最初の画素である場合、前記対象画素内における前記隣接画素の側からの白黒順序が白部から黒部に変わる第1初期条件と黒部から白部に変わる第2初期条件とを暫定的に定めておき、両初期条件それぞれの下で後続画素について二値化処理を行っていき夫々の二値化データ群を取得し、所定の判定基準に基づいてどちらかの二値化データ群を選択することを特徴とする付記23〜26のいずれか1に記載のバーコード読取プログラム。
前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数が少ない方の二値化データ群を選択するというものである付記27に記載のバーコード読取プログラム。
前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する二値化データ群を破棄するというものである付記27に記載のバーコード読取プログラム。
前記手段は、更に、二値化処理により得られた二値化データに対してデコード処理を行うことを特徴とする付記23〜29のいずれか1に記載のバーコード読取プログラム。
前記手段は、更に、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数の情報に基づいて、前記デコード処理を行って取得できたデコードデータのうち、前記個数が少ない方のデコードデータを選択することを特徴とする付記27を引用する付記30に記載のバーコード読取プログラム。
前記手段は、更に、前記イメージセンサの各画素にて測定された受光強度に対して最大値1及び最小値0となるように規格化し、所定の第1閾値以上であれば1と見なし、所定の第2閾値以下であれば0と見なすノイズ除去処理を行うことを特徴とする付記23〜31のいずれか1に記載のバーコード読取プログラム。
2 照明光源
3 反射ミラー
4 集光レンズ
5 イメージセンサ
6 プロセッサ
7 バーコード
Claims (9)
- バーコードを撮像したイメージセンサの各画素の受光強度に応じて撮像画像を画素毎に二値化処理するプロセッサを備え、前記プロセッサは二値化処理の対象画素の受光強度が1画素全体がバーコードの白部に相当するときの第1受光強度と黒部に相当するときの第2受光強度との中間の値をとる場合に、前記対象画素内にバーコードの白部と黒部の境界が存在すると判断し、前記対象画素とその隣接画素での受光強度の増減関係と前記中間の値とに基づいて前記対象画素内における白黒順序及び境界位置を決定し、
前記プロセッサは、前記対象画素と前記隣接画素とが前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から黒部と白部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から白部と黒部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とするバーコード読取装置。 - 前記プロセッサは、前記対象画素が前記中間の値の受光強度を有し、かつ前記隣接画素が前記中間の値の受光強度を有さない場合、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が増加しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素に対して前記対象画素の受光強度が減少しているとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とする請求項1に記載のバーコード読取装置。
- 前記プロセッサは、前記対象画素内での白黒順序と前記第1受光強度又は前記第2受光強度に対する前記対象画素の受光強度の比とに基づいて前記対象画素内での白部と黒部の境界位置を決定することを特徴とする請求項1又は2に記載のバーコード読取装置。
- 前記プロセッサは、前記対象画素が二値化処理の最初の画素である場合、前記対象画素内における前記隣接画素の側からの白黒順序が白部から黒部に変わる第1初期条件と黒部から白部に変わる第2初期条件とを暫定的に定めておき、両初期条件それぞれの下で後続画素について二値化処理を行っていき夫々の二値化データ群を取得し、所定の判定基準に基づいてどちらかの二値化データ群を選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバーコード読取装置。
- 前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する個数が少ない方の二値化データ群を選択するというものである請求項4に記載のバーコード読取装置。
- 前記判定基準は、取得された2つの二値化データ群の夫々についてバーコードの白部及び黒部の幅を夫々求め、該幅が所定の破棄範囲内に存在する二値化データ群を破棄するというものである請求項4に記載のバーコード読取装置。
- バーコードに光を照射する照射光源と、
前記バーコードからの反射光をイメージセンサ上に結像する集光レンズと、
前記結像されたバーコードの映像に対し画素毎に受光強度を測定するイメージセンサと、
を更に備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のバーコード読取装置。 - バーコードを撮像したイメージセンサの各画素の受光強度に応じて撮像画像を画素毎に二値化処理するステップを含み、前記ステップにおいて二値化処理の対象画素の受光強度が1画素全体がバーコードの白部に相当するときの第1受光強度と黒部に相当するときの第2受光強度との中間の値をとる場合に、前記対象画素内にバーコードの白部と黒部の境界が存在すると判断し、前記対象画素とその隣接画素での受光強度の増減関係と前記中間の値とに基づいて前記対象画素内における白黒順序及び境界位置を決定し、
前記ステップにおいて、前記対象画素と前記隣接画素とが前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から黒部と白部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から白部と黒部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とするバーコード読取方法。 - コンピュータを、バーコードを撮像したイメージセンサの各画素の受光強度に応じて撮像画像を画素毎に二値化処理する手段として機能させるためのバーコード読取プログラムであって、前記手段により、二値化処理の対象画素の受光強度が1画素全体がバーコードの白部に相当するときの第1受光強度と黒部に相当するときの第2受光強度との中間の値をとる場合に、前記対象画素内にバーコードの白部と黒部の境界が存在すると判断し、前記対象画素とその隣接画素での受光強度の増減関係と前記中間の値とに基づいて前記対象画素内における白黒順序及び境界位置を決定し、
前記手段は、前記対象画素と前記隣接画素とが前記中間の値の受光強度を有する場合、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から黒部と白部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から黒部と白部の順序で配置されていると判定し、前記隣接画素での白黒順序が前記対象画素の側から白部と黒部の順序であるとき、前記対象画素内において前記隣接画素の側から白部と黒部の順序で配置されていると判定することを特徴とするバーコード読取プログラム。
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