JPH04353990A - パターンマッチングを用いる検査装置およびパターンマッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置における
パターン照合方法に係り、特に、捺印文字やインクジェ
ット文字の品質検査に好適なパターンマッチング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパターンマッチング装置は、特開
平１−２２９３８４号公報に記載されているように、予
め登録されている文字の文字情報であるｎ行ｍ列のマス
タパターンと、実際に入力された文字の文字情報である
ｎ行ｍ列の入力パターンとを比較することにより、差情
報を抽出し、差情報の数に基づいて、文字の照合を行っ
ていた。

【０００３】このようなパターンマッチング装置を用い
て捺印文字やインクジェット文字の品質検査を行う際に
、大きな障害となるのは、本来意図した文字と異なる文
字が印字された場合はもちろんのこと、本来意図した文
字と同一の文字が印字された場合でも、インク，スタン
プおよび印字される側の状態によって、文字幅が太くな
ったり細くなったりすると、その文字の文字情報である
入力パターンと、予め登録してある本来の文字の文字情
報であるマスタパターンとを比較した結果得られる差情
報の数が大きくなることである。このような差情報は、
文字の輪郭部分に発生するという特徴がある。

【０００４】そこで、従来は、マスタパターンと入力パ
ターンとの比較で発生しやすい文字の輪郭部分の差情報
を無視するようにしている。

【０００５】具体的には、マスタパターンは、背景要素
，文字要素，不確定要素の３つの要素から構成するよう
にしており、不確定要素とは、文字の輪郭部分の領域を
示している。そして、不確定要素における差情報の数を
、実際より少なくなるよう補正するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、予め
登録したマスタパターンのうち、文字の輪郭部分の領域
を不確定要素とするため、本来の文字情報であるべき文
字要素の情報量を減じており、最終的に該当する文字で
あるか否かを判定する差情報の数が、文字要素の情報量
の大小に左右されるという問題があった。

【０００７】また、従来技術では、実際に印字された文
字が太くなる場合と細くなる場合に対応するためには、
文字の変動幅を予測し、変動に見合った不確定要素を確
保する必要があり、不確定要素が大きくなるという問題
があった。

【０００８】本発明の目的は、マスタパターンのうち、
本来の文字情報であるべき文字要素の情報量を減ずるこ
となく、実際に印字された文字の変動の方向に左右され
ず、マスタパターンと入力パターンとを比較した結果得
られる差情報のうちから、文字の輪郭部分の差情報のみ
を除去することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、マスタパターンには不確定要素を含まな
いようにし、文字の輪郭部分（不確定要素）に発生する
差情報を除去するフィルタリング処理を行うようにして
いる。

【００１０】具体的には、予め登録されている文字の文
字情報であるマスタパターンと、実際に入力された文字
の文字情報である入力パターンとを記憶しているメモリ
と、上記メモリに記憶されているマスタパターンおよび
入力パターンをｎ行ｍ列の行列にサンプリングするサン
プリング回路と、上記サンプリング回路によりサンプリ
ングされたマスタパターン行列および入力パターン行列
の差情報を抽出する比較回路と、上記比較回路により抽
出された差情報のうちから、文字の輪郭部分に発生する
差情報のみを除去するフィルタと、上記フィルタにより
除去された部分を除く残りの差情報の数を計測し、計測
結果を出力するカウンタとを備えるようにしている。

【００１１】上記フィルタは、上記比較回路により抽出
された差情報を上下左右にシフトする行列シフタと、上
記行列シフタにより上下左右にシフトされた４つの差情
報の各々と、上記比較回路により抽出された差情報との
間で、ＡＮＤ処理を行う行列ＡＮＤ回路と、上記行列Ａ
ＮＤ回路によりＡＮＤ処理された結果の各々の間で、Ｏ
Ｒ処理を行う行列ＯＲ回路とを備えるようにしている。

【００１２】なお、上記行列シフタのシフト量は、任意
に変更可能であるようにすることができる。

【００１３】

【作用】比較回路により抽出された、ｎ行ｍ列のマスタ
パターン行列およびｎ行ｍ列の入力パターン行列の差情
報を、比較パターン行列と呼ぶ。

【００１４】フィルタにおいては、具体的には、行列シ
フタは、この比較パターン行列を左上にシフトした左上
シフト行列，右上にシフトした右上シフト行列，左下に
シフトした左下シフト行列，右下にシフトした右下シフ
ト行列を生成する。

【００１５】次に、行列ＯＲ回路は、行列ＡＮＤ回路が
、左上シフト行列と比較パターン行列との間でＡＮＤ処
理を行った結果と、行列ＡＮＤ回路が、右上シフト行列
と比較パターン行列との間でＡＮＤ処理を行った結果と
の間で、ＯＲ処理を行うことにより、中間行列を生成す
る。

【００１６】続いて、行列ＯＲ回路は、行列ＡＮＤ回路
が、左下シフト行列と中間行列との間でＡＮＤ処理を行
った結果と、行列ＡＮＤ回路が、右下シフト行列と中間
行列との間でＡＮＤ処理を行った結果との間で、ＯＲ処
理を行うことにより、結果パターン行列を生成する。

【００１７】比較パターン行列においては、入力パター
ンが本来の文字と異なる文字の文字情報である場合には
、異なる部分に、差情報が多数発生するが、入力パター
ンが本来の文字と同一の文字の文字情報である場合でも
、印字状態等の外部要因の変動により、文字の輪郭部分
に、差情報が発生する。

【００１８】本発明は、異なる文字情報を比較した場合
の差情報と、同一の文字情報を比較した場合の差情報と
に着目したものであり、フィルタにより、文字の輪郭部
分に発生する差情報を除去することで、印字状態等の外
部要因の変動による誤動作を防止している。

【００１９】つまり、行列シフタによるシフト量の範囲
内の変動は、行列ＡＮＤ回路のＡＮＤ処理および行列Ｏ
Ｒ回路のＯＲ処理により吸収されるので、入力パターン
が本来の文字と同一の文字の文字情報である場合には、
変動があっても、差情報の数を最小とすることができ、
入力パターンが本来の文字と異なる文字の文字情報であ
る場合には、マスタパターンと似通っていても、差情報
の数を最大にすることができる。

【００２０】また、サンプリング回路によるサンプリン
グ時に生じる雑音情報についても、結果的に除去可能と
なる。

【００２１】なお、吸収する変動幅は、行列シフタのシ
フト量を変化させることにより調節することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施例のパターンマッ
チング装置の構成を示すブロック図である。

【００２４】図中、１はメモリ、２はサンプリング回路
、３は比較回路、４はフィルタ、５はカウンタである。

【００２５】メモリ１は、図２に示すように、予め登録
された文字の文字情報であるマスタパターンを記憶する
マスタパターンメモリ１ａと、実際に入力された文字の
文字情報である入力パターンを記憶する入力パターンメ
モリ１ｂとを有している。

【００２６】図３は、サンプリング回路２が行うサンプ
リング処理の説明図である。

【００２７】図３に示すように、サンプリング回路２は
、マスタパターンメモリ１ａに記憶されているマスタパ
ターンをマスタパターン行列６ａに変換し、入力パター
ンメモリ１ｂに記憶されている入力パターンを入力パタ
ーン行列６ｂに変換する。サンプリング回路２によって
生成されるマスタパターン行列６ａおよび入力パターン
行列６ｂは、ｎ行ｍ列の行列である。

【００２８】図４は、比較回路３が行う比較処理の説明
図である。

【００２９】図４に示すように、比較回路３は、サンプ
リング回路２によって生成されたｎ行ｍ列のマスタパタ
ーン行列６ａと入力パターン行列６ｂとの差情報を抽出
し、ｎ行ｍ列の比較パターン行列６ｃを生成する。

【００３０】比較パターン行列６ｃを構成する差情報に
は、不確定要素差情報７および不一致要素差情報８があ
る。不確定要素差情報７は、入力パターンの入力時やサ
ンプリング回路２によるサンプリング時に生じる雑音な
どの、文字の輪郭部分に発生する差情報である。また、
不一致要素差情報８は、入力パターンとマスタパターン
とが本質的に異なる部分に発生する差情報である。

【００３１】図４（ａ）においては、マスタパターンが
「３」であるのに、入力パターンが「８」である場合を
示しているので、不確定要素差情報７に加えて、不一致
要素差情報８も発生している。

【００３２】一方、図４（ｂ）においては、マスタパタ
ーンおよび入力パターンが共に「３」である場合を示し
ているので、不確定要素差情報７のみが発生している。

【００３３】図５は、フィルタ４の内部構成を示すブロ
ック図である。

【００３４】図中、４ａは行列シフタ、４ｂは行列ＡＮ
Ｄ回路、４ｃは行列ＯＲ回路である。

【００３５】図６は、フィルタ４が行うフィルタリング
処理の説明図である。

【００３６】図６に示すように、フィルタ４は、比較回
路３によって生成されたｎ行ｍ列の比較パターン行列６
ｃに対し、不確定要素差情報７を除去し、不一致要素差
情報８のみから構成されるｎ行ｍ列の結果パターン行列
６ｄを生成する。なお、カウンタ５は、フィルタ４によ
って生成されたｎ行ｍ列の結果パターン行列６ｄのうち
、不一致要素差情報８の数を計測し、計測結果を出力す
る。

【００３７】以下、フィルタ４が行うフィルタリング処
理について、詳細に説明する。

【００３８】行列シフタ４ａは、比較回路３によって生
成されたｎ行ｍ列の比較パターン行列６ｃを左上にシフ
トした左上シフト行列６ｅ，右上にシフトした右上シフ
ト行列６ｆ，左下にシフトした左下シフト行列６ｇ，右
下にシフトした右下シフト行列６ｈの各行列を生成する
。この様子を図７に示す。

【００３９】次に、行列ＡＮＤ回路４ｂは、左上シフト
行列６ｅと比較パターン行列６ｃとの間でＡＮＤ処理を
行い、右上シフト行列６ｆと比較パターン行列６ｃとの
間でＡＮＤ処理を行う。行列ＯＲ回路４ｃは、２つのＡ
ＮＤ処理の結果をＯＲ処理し、ｎ行ｍ列の中間行列６ｉ
を生成する。

【００４０】続いて、行列ＡＮＤ回路４ｂは、左下シフ
ト行列６ｇと中間行列６ｉとの間でＡＮＤ処理を行い、
右下シフト行列６ｈと中間行列６ｉとの間でＡＮＤ処理
を行う。行列ＯＲ回路４ｃは、２つのＡＮＤ処理の結果
をＯＲ処理し、ｎ行ｍ列の結果パターン行列６ｄを生成
する。この様子を図８に示す。

【００４１】マスタパターン行列６ａと入力パターン行
列６ｂとの差情報である比較パターン行列６ｃ中の不確
定要素差情報７は、文字の輪郭部分に発生するため、２
方向に連結した線状となり、不一致要素差情報８は４方
向に連結した塊状となる。

【００４２】そこで、このように、マスタパターン行列
６ａと入力パターン行列６ｂとの差情報である比較パタ
ーン行列６ｃと、これを左上，左下，右上，右下にシフ
トしたシフト行列６ｅ〜６ｈとの間でＡＮＤ処理を行う
ことにより、線状の差情報（すなわち、不確定要素差情
報７）は、除去され、塊状の差情報要素（すなわち、不
一致要素差情報８）は、本来の大きさを変えることなく
、結果パターン行列６ｄ中に残る。

【００４３】つまり、例えば、入力パターンが印字され
た文字の文字情報である場合に、実際に印字された文字
が太くなったり細くなったりすることにより発生する差
情報である不確定要素差情報７は、このようなフィルタ
リング処理を行うことにより、比較パターン行列６ｃの
うちから除去されるが、実際に印字された文字が登録さ
れた文字と異なることにより発生する差情報である不一
致要素差情報８は、比較パターン行列６ｃから除去され
ない。

【００４４】なお、行列シフタ４ａのシフト量を調節す
ることにより、除去する不確定要素差情報７を調節する
ことが可能である。

【００４５】つまり、例えば、実際に印字された文字が
太くなったり細くなったりした場合に、シフト量の範囲
内の太さの変動は、不確定要素差情報７として除去され
るので、シフト量を調節することにより、シフト量の範
囲を超える太さの変動を、不一致要素差情報８に含ませ
ることができる。

【００４６】次に、カウンタ５の計測処理について説明
する。

【００４７】カウンタ５は、不確定要素差情報７が除去
された結果パターン行列６ｄから、残った不一致情報差
情報８の数を計測し、結果を得る。そして、マスタパタ
ーンの面積に対する一致部分の割合を求め、求めた割合
と所定の値とを比較することにより、誤りであるか否か
を出力する。

【００４８】以上説明したように、本実施例によれば、
マスタパターンに不確定要素を含まないようにし、マス
タパターン行列６ａと入力パターン行列６ｂとを比較し
た結果得られる比較パターン行列６ｃのうちから、不確
定要素差情報７のみを除去し、不一致要素差情報８のみ
を残した結果パターン行列６ｄを抽出するので、同一の
文字情報を比較した場合に、その太さの変動や印字状態
の変化に対する影響を受けにくく、異なる文字情報を比
較した場合には、厳密に検出することができるという効
果がある。

【００４９】具体的には、従来は、マスタパターンに不
確定要素を含んでいるので、１つのマスタパターンが有
する情報量は、例えば、１６行１６列の場合、１６（行
）×１６（列）×３（ビット）＝７６８（ビット） となり、英数字３６文字に対応するためには、３６×７
６８（ビット）＝２７６４８（ビット）が必要となる。 上記式における３ビットは、背景要素，文字要素，不確
定要素のいずれであるかを示すためのフラグ情報である
。

【００５０】ところが、本実施例では、マスタパターン
に不確定要素を含まないので、背景要素，文字要素，不
確定要素のいずれであるかを示すためのフラグ情報が不
要となり、１つのマスタパターンが有する情報量は、１
６（行）×１６（列）＝２５６（ビット）で済む。

【００５１】また、従来は、１６行１６列の場合、サン
プリングした結果の全要素数は２５６要素であり、背景
要素を５０％とすると、不確定要素は６４要素となり、
文字要素の半分が不確定要素となってしまうが、本実施
例では、マスタパターンに不確定要素を含まないので、
従来技術と比較して、２倍の検出感度を実現できる。

【００５２】さらに、従来は、１６行１６列の同一の文
字情報を比較した場合に、同一であることが許容できる
変動幅は、サンプリング時の雑音に相当する半画素分の
変動幅である±３．１％の範囲であるが、本実施例では
、行列シフタのシフト量を１画素分とすると、２画素分
の変動幅である±１２．５％の範囲であり、従来技術と
比較して、４倍の効果がある。

【００５３】さて、次に、本実施例を適用した検査装置
の例について説明する。

【００５４】図９は、本実施例を適用した検査装置の構
成例を示すブロック図である。

【００５５】図９に示すように、本検査装置は、ベルト
コンベアで高速に移動する被検査体１２にインクジェッ
トプリンタ９により印字された日付や製品番号を、ＩＴ
Ｖカメラ（工業用カメラ）１０で撮像し、撮像したデー
タを、本実施例のパターンマッチング装置１１により、
印字された日付や製品番号が正しく印字されているか否
かを検査する。

【００５６】すなわち、パターンマッチング装置１１に
おいて、マスタパターンメモリ１ａに、本来印字される
べき日付や製品番号を登録しておき、ＩＴＶカメラ１０
で撮像したデータとの間でパターンマッチングを行う。 そして、カウンタ５の計測結果が、誤った日付や製品番
号が印字されたことを示す場合には、例えば、ブザー（
図示せず。）を鳴らすことにより、検査者に通知する。 また、誤った日付や製品番号が印字された被検査体１２
をベルトコンベアから取り除く装置を設けるようにして
もよい。

【００５７】このほかにも、本実施例は、キートップに
刻印された文字を検査する検査装置やバーコードを検査
する検査装置にも適用することができる。

【００５８】なお、本明細書においては、文字，記号，
図形等の、パターンマッチングを行う対象物となるデー
タを代表して、「文字」と記している。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスタパターンに不確定要素を含まないようにし、マス
タパターンと入力パターンとを比較した結果得られる差
情報から、文字の輪郭部分に発生する差情報のみを除去
することができるので、入力パターンの変動の方向に左
右されず、本質的に異なる差情報のみを抽出した、感度
の良いパターンマッチング装置を実現することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のパターンマッチング装置の構成を示
すブロック図。

【図２】本実施例に係るメモリの構成を示す説明図。

【図３】本実施例に係るサンプリング回路が行うサンプ
リング処理の説明図。

【図４】本実施例に係る比較回路が行う比較処理の説明
図。

【図５】本実施例に係るフィルタの内部構成を示すブロ
ック図。

【図６】本実施例に係るフィルタが行うフィルタリング
処理の説明図。

【図７】本実施例に係る行列シフタが行うシフト処理の
説明図。

【図８】本実施例に係る行列ＡＮＤ回路および行列ＯＲ
回路が行うＡＮＤ処理およびＯＲ処理の説明図。

【図９】本実施例のパターンマッチング装置を適用した
検査装置の構成を示す説明図。

【符号の説明】

１…メモリ、１ａ…マスタパターンメモリ、１ｂ…入力
パターンメモリ、２…サンプリング回路、３…比較回路
、４…フィルタ、４ａ…行列シフタ、４ｂ…行列ＡＮＤ
回路、４ｃ…行列ＯＲ回路、５…カウンタ、６ａ…マス
タパターン行列、６ｂ…入力パターン行列、６ｃ…比較
パターン行列、６ｄ…結果パターン行列、６ｅ…左上シ
フト行列、６ｆ…右上シフト行列、６ｇ…左下シフト行
列、６ｈ…右下シフト行列、６ｉ…中間行列、７…不確
定要素差情報、８…不一致要素差情報、９…インクジェ
ットプリンタ、１０…ＩＴＶカメラ、１１…パターンマ
ッチング装置、１２…被検査体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め登録されている文字の文字情報である
   マスタパターンと、実際に入力された文字の文字情報で
   ある入力パターンとを記憶しているメモリと、上記メモ
   リに記憶されているマスタパターンおよび入力パターン
   をｎ行ｍ列の行列にサンプリングするサンプリング回路
   と、上記サンプリング回路によりサンプリングされたマ
   スタパターン行列および入力パターン行列の差情報を抽
   出する比較回路と、上記比較回路により抽出された差情
   報のうちから、文字の輪郭部分に発生する差情報のみを
   除去するフィルタと、上記フィルタにより除去された部
   分を除く残りの差情報の数を計測し、計測結果を出力す
   るカウンタとを備えたことを特徴とするパターンマッチ
   ング装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のパターンマッチング装置に
   おいて、上記フィルタは、上記比較回路により抽出され
   た差情報を、左上，右上，左下，右下にシフトする行列
   シフタと、上記行列シフタによりシフトされた差情報の
   各々と、上記比較回路により抽出された差情報との間で
   、ＡＮＤ処理を行う行列ＡＮＤ回路と、上記行列ＡＮＤ
   回路によりＡＮＤ処理された結果の各々の間で、ＯＲ処
   理を行う行列ＯＲ回路とを備えたことを特徴とするパタ
   ーンマッチング装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のパターンマッチング装置に
   おいて、上記行列シフタのシフト量は、任意に変更可能
   であることを特徴とするパターンマッチング装置。
4. 【請求項４】請求項１，２または３記載のパターンマッ
   チング装置を有する検査装置であって、検査対象文字を
   入力し、上記パターンマッチング装置のメモリに格納す
   る入力部を備えたことを特徴とする検査装置。
5. 【請求項５】予め登録されている文字の文字情報である
   マスタパターンをｎ行ｍ列の行列にサンプリングする第
   １のステップと、実際に入力された文字の文字情報であ
   る入力パターンｎ行ｍ列の行列にサンプリングする第２
   のステップと、上記第１のステップおよび上記第２のス
   テップでサンプリングされたマスタパターン行列および
   入力パターン行列の差情報を抽出する第３のステップと
   、上記第３のステップで抽出された差情報を、左上，右
   上，左下，右下にシフトするステップと、上記第４のス
   テップでシフトされた差情報の各々と、上記第３のステ
   ップで抽出された差情報との間で、ＡＮＤ処理を行う第
   ５のステップと、上記第５のステップでＡＮＤ処理され
   た結果の各々の間で、ＯＲ処理を行う第６のステップと
   、上記第６のステップでＯＲ処理された結果のうちの差
   情報の数を計測し、計測結果を出力する第７のステップ
   とを含むことを特徴とするパターンマッチング方法。