JPH05101224A

JPH05101224A - 文字読取方法

Info

Publication number: JPH05101224A
Application number: JP3283864A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Oki; 勉大木; Naohiko Itsunuki; 直彦五貫; Kazuhiko Miyazaki; 和彦宮崎
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼材などの対象物にペイント吹付け式印字装
置等で印字され、文字のかすれやただれがあっても確実
に読取ることができる文字読取方法を提供する。【構成】対象物に印字された文字列を撮影し、撮影さ
れた画像から文字列のみを２値化し、更に各文字に切取
って文字の判定を行う際に、文字一文字毎に複数の判別
領域を設定し、その判別領域に於て基準データと比較し
て、その判定率より文字を判定し、特定することによ
り、対象物に印字された文字列の映像信号を２値化し、
各文字を判定して特定する際の判断が適正化されること
から、文字を的確に読取ることが可能となり、文字認識
に於ける識別性が向上し、鋼材の端面等に機械式にペイ
ントされた文字を読取るための常駐オペレータが不要と
なることから作業性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の端面等の対象物
にペイント吹付け式の印字装置で印字された文字を読取
るための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、対象物の表面に印字された文
字列をカメラで撮影し、その画像の文字列の部分を２値
化して抽出し、更にこの２値データから各文字を判別す
ることにより文字列の内容を読取る文字読取装置があ
る。このような装置の一例として特開平２−１５３４８
８号公報には、印字文字列の前後を特定のマークで囲
み、文字列のスタート、エンド、長さ及び延在方向等を
容易に認識し得るようにすることで文字読取りの汎用性
及び信頼性が向上した文字読取装置が開示されている。

【０００３】一方、従来から鋼材を加熱するための加熱
炉入口に於ては、搬送されてきた鋼材が加熱対象の鋼材
であるか否かを、鋼材の表面に印字されたシリアル番号
などの文字列から判断していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この文字列の判断に上
述の如き文字読取装置を用いると良いが、これらは文字
形状及び文字の太さが常に一定であり、かつ文字の一部
がかすれたりすることがない数字や記号を対象としてい
ることから、その判別アルゴリズムが文字のかすれやた
だれを考慮したものでなく、また例えば鋼材にペイント
吹付け式印字装置で印字された文字は太さや文字品質が
不安定であること、場合により文字が隣接していること
などから読取ることが困難であるため、実際にはオペレ
ータが常に鋼材に印字されたペイント文字列を読取り、
判断しなければならず作業効率が低下しがちであった。

【０００５】本発明は上記問題点を解消し、鋼材などの
対象物にペイント吹付け式印字装置等で印字され、文字
のかすれやただれがあっても確実に読取ることができる
文字読取方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、対象物に印字された文字を撮影し、撮影された
画像から文字部分を２値データとして抽出し、所定のア
ルゴリズムで前記文字を判別する文字読取方法に於て、
前記画像から各文字部分を切取り、１文字の領域内に複
数の判別領域を設定し、各判別領域の２値データを予め
設定された基準データと比較して判定し、その判定率に
より文字を特定することを特徴とする文字読取方法を提
供することにより達成される。

【０００７】

【作用】このように、対象物に印字された文字列を撮影
し、撮影された画像から文字列のみを２値化し、更に各
文字に切取って文字の判定を行う際に、文字一文字毎に
複数の判別領域（ウインドウ）を設定し、その判別領域
に於て基準データと比較して、その判定率より文字を判
定し、特定することにより、対象物に印字された文字の
認識性能が向上する。また、対象物に印字された文字列
を撮影する際にカメラ及び照明手段を適正位置に移動す
ることにより、撮影条件を常に一定にできる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【０００９】図１は文字読取装置の装置構成図である。
工業用カメラ１は、クレーン等により搬送される鋼材２
の端面２ａに対向する位置には配設されている。この工
業用カメラ１はＸ軸（左右）、Ｙ軸（前後）、Ｚ軸（上
下）の３軸方向に移動可能なようにトラバーサ３、４、
５をもって支持されている。また、工業用カメラ１には
鋼材２の端面２ａの表面温度を測定するための放射温度
計６が付設されている。工業用カメラ１と鋼材２との間
には照明装置７がＹ軸方向、即ち鋼材２に対して近接／
離反する方向に移動可能なようにトラバーサ８をもって
支持されている。更に、鋼材２の上方には該鋼材２の端
面２ａの上記Ｙ軸方向位置を検出するための工業用カメ
ラ９が固設されている。

【００１０】鋼材２の端面２ａには、予めペイント吹き
付け式印字装置により一文字当り横５ドット、縦７ドッ
トのマトリックス文字が７文字からなる文字列１０が印
字されている。この文字列１０は文字の桁数、文字間
隔、文字形状、文字の印字方向並びに文字の大きさは略
同一であるが、ペイント装置のメンテナンス状態により
文字の太さや濃淡に違いが生じるものである。また各文
字の印字位置は鋼材の左右上下端から常に一定ではなく
鋼材の種類によって異なるものである。

【００１１】一方、両カメラ１、９は、その画像信号を
解析するための画像処理装置１１に接続され、映像信号
を後記するアルゴリズムに基づき２値化して鋼材印字端
面位置計測及び文字の読取り処理を行うようになる。画
像処理装置１１はコンピュータ１３に接続されている。
コンピュータ１３は、各トラバーサ３、４、５、８を駆
動するトラバースコントローラ１４への画像処理装置１
１からの画像データに基づく工業用カメラ１及び照明装
置７の移動位置の指示、工程管理用コンピュータ１５と
データのやりとり、放射温度計６からの温度信号を取込
み等を行い、当該文字読取装置を統括的に制御してい
る。

【００１２】図２は、画像処理アルゴリズムを実行する
ための画像処理装置１１の内部構成図である。工業用カ
メラ１及び工業用カメラ９は、２値化回路１８に接続さ
れた信号切替部１７に接続され、その処理目的によりそ
の画像データが選択的に２値化回路１８に送られるよう
になっている。２値化回路１８に送られた映像データは
２値化データに変換され、内部バスＢを介してＣＰＵ１
９に送られ、プログラムメモリ２０に記憶されたプログ
ラムに従って処理されることとなる。また、その処理結
果は表示装置２１に表示されると共に入出力インタフェ
ース２２を介してコンピュータ１３に送られるようにな
っている。

【００１３】次に本実施例における文字読取装置の作動
要領について図３及び図４のフロー図に沿って説明す
る。

【００１４】まず、ステップ１にて鋼材２が搬送される
と、ステップ２に進み、放射温度計６をもって鋼材２の
端面２ａの表面温度を測定する。そして、ステップ３に
てこの鋼材２に於ける２値化の閾値レベルを決定する。

【００１５】ここで、鋼材温度により照明など他の撮影
条件が同じであっても文字のみを浮き出させるために最
適な２値化の閾値レベルは異なる。図５に最適な２値化
の閾値レベルと鋼材温度の関係を示す。この図４に於て
横軸は図２の２値化回路１８の２値化の閾値レベルであ
り、２５６段階のレベル設定が可能であり、２値化の閾
値レベルが高いほど映像信号の照度が高い値で２値化さ
れる。従って、放射温度計６で鋼材２の表面温度を測定
し、その鋼材温度に対応した２値化レベルをコンピュー
タ１３が決定し、画像処理装置１１の２値化回路１８に
対して設定する。

【００１６】図３のステップ４〜ステップ１０は工業用
カメラ１及び照明装置７の鋼材２の端面２ａに対する位
置を決めるためのフローである。

【００１７】ここで、鋼材２はクレーン等で測定位置に
搬送されるが、人間の操作により搬送するために鋼材２
の搬送位置は必ずしも一定ではない。また文字列１０の
印字位置も鋼材２の端面２ａの左右上下の縁部から必ず
しも一定ではなく、工業用カメラ１の設置位置を固定す
るとその撮影画界内に文字列１０が入らないことが発生
する。そこで、図６に示すように工業用カメラ１の撮影
画界に鋼材４の文字印字位置が入るように工業用カメラ
１の位置を移動させる必要がある。また工業用カメラ１
の撮影画界に占める文字列１０の幅が極力大きくなる位
置に移動することで、測定画界内の文字データの情報量
が多くなり、文字の特徴を測定する際の精度が向上す
る。

【００１８】まず、ステップ４にて工業用カメラ１で鋼
材２の端面２ａを撮影し、その映像信号を画像処理装置
１１に取込み、ステップ５にて端面２ａ上の文字列１０
のみが取り出されるような２値化処理を行い、文字列の
みを抽出する。そして、該ステップにて、図７に示すよ
うに、工業用カメラ１の撮影画界２４に於ける文字列１
０のＺ軸方向、即ち上下方向の輝度レベル分布からＣＰ
Ｕ１９にて文字列１０の上端（Ｚ１）、下端（Ｚ２）を
決定すると共にＸ軸方向、即ち左右方向の輝度レベル分
布から、左端（Ｘ１）、右端（Ｘ２）を決定し、更に文
字列１０のある領域の中心（Ｘ３，Ｚ３）を求める。

【００１９】次のステップ６では、工業用カメラ１のＹ
軸方向即ち前後方向位置を決定するために、鋼材２の端
面２ａの上部から工業用カメラ９で鋼材２を撮影する。
その映像信号を画像処理装置１１に取込み、２値化処理
を行って図８に示すように、工業用カメラ９の撮影画界
２５に於ける鋼材２の画像のみを抽出し、その画像のＹ
軸方向の輝度レベル分布からＣＰＵ１９にて鋼材端部の
Ｙ座標（Ｙ１）を決定する。

【００２０】次にステップ７に進み、コンピュータ１３
により上記各座標Ｘ３、Ｙ１、Ｚ３と工業用カメラ１の
現在位置とから、工業用カメラ１の撮影画界２４に占め
る文字列１０の画像幅ができる限り大きくなるような工
業用カメラ１の位置として最適な座標（Ｘ３，Ｙ１−
β，Ｚ３）を決定する。ここで、βはコンピュータ１３
により演算された工業用カメラ９と鋼材２との最適な間
隔である。次のステップ８では、上述のように求められ
た工業用カメラ１の最適な座標（Ｘ３，Ｙ１−β，Ｚ
３）データを基にコンピュータ１３はトラバーサコント
ローラ１４を介してトラバーサ３、４、５を駆動して文
字列１０を最適な撮影画界でとらえることができる位置
に工業用カメラ１を移動する。

【００２１】一方、照明装置７は鋼材２の端面２ａを照
明し、該端面２ａにペイントされた文字列１０を浮かび
上がらせるための照明であるが、図９に示すように照明
装置７は鋼材２の斜め下から鋼材２の端面２ａを照明し
ている。その際、照明装置７は端面２ａが撮影に最適な
照度となる位置に配置する必要がある。この照明位置が
端面２ａから遠過ぎる場合（Ａ）は、端面２ａの上側部
分が明るくなることで、工業用カメラ１で撮影された映
像信号を２値化した場合に、端面２ａの文字列１０以外
の上端部分にノイズが発生する。また、逆に照明位置が
端面２ａに近過ぎる場合（Ｂ）は、端面２ａの下側部分
が明るくなることで、工業用カメラ１で撮影された映像
信号を２値化した場合に、端面２ａの文字列１０以外の
下端部分にノイズが発生する。

【００２２】そこで、図３のフローに於けるステップ９
にて鋼材端部のＹ座標（Ｙ１）を使用し、コンピュータ
１３で照明装置７の最適な位置（Ｙ１−α）を求め、ス
テップ１０にてこのデータを基にコンピュータ１３はト
ラバーサコントローラ１４を介してトラバーサ８を駆動
し、照明装置７を最適照明位置（Ｙ１−α）へ移動す
る。そしてステップ１１にて以下に述べる文字読取りア
ルゴリズムに基づくフロー（図４）により鋼材２の端面
２ａの文字を読取ることとなる。

【００２３】次に、２値化信号から文字列、一文字毎の
文字位置を決定し、一文字毎の文字を読取り、読取り結
果の判定を行うまでのアルゴリズムを第４図に示す処理
フローに沿って説明する。

【００２４】まず、ステップ２１にて２値化処理後の初
期画界（図１０）内から７個の文字からなる文字列１０
の位置（外接長方形座標）を検出し、初期ウインドウを
設定する。この初期ウインドウは左上座標を（Ｘ，
Ｙ）、ウインドウの横幅をＬ、縦幅をＭとするウインド
ウである。ここで、初期画界の座標単位は画像処理画素
数とし、画界左上を（０，０）、右下を（２９９，２９
９）とする。なお初期画界内に文字列１０以外の明点
（白点）が含まれている場合にはノイズと判断する。

【００２５】次にステップ２２〜ステップ２７にて初期
ウインドウの横幅Ｌの補正を行う。即ち、文字列１０は
一文字当り横５ドット、縦７ドットのマトリックスによ
り表現された７個の数字で構成されている。この数字が
全て同じ横幅がであればステップ２１で求めた文字列の
横幅Ｌを７等分することで各文字のＸ座標が決められる
が、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、文字
「１」の横幅は他の文字に比べて短いため、文字列１０
の左端、右端の一方または両方が「１」であった場合、
初期ウインドウの横幅Ｌが本来の文字列１０の横幅より
も短くなり７等分した場合の各文字のＸ座標に誤差を生
じる。そこで、文字列１０の左端、右端の一方または両
方が「１」であった場合には初期ウインドウの横幅Ｌを
補正することでこの誤差の発生を防止する。

【００２６】ステップ２２では、初期ウインドウから左
端の文字のみを抽出し、判別する。一文字の判定は一文
字当たりに複数個の判別ウインドウ（領域）を設定し、
そのウインドウ内の２値化データの横幅、縦幅、面積を
測定し、判別する。具体的に判別ウインドウを２０個用
いた例を図１２（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図
１２（ａ）〜（ｅ）に示すように、各数字の特徴を捉え
易い２０個の判別ウインドウ（Ｗ０〜Ｗ１９）を左端か
ら一文字分の基準幅の間にかけ、各判別ウインドウの横
幅・縦幅・面積を予め各判別ウインドウ毎に設定された
各数字（０〜９）の判定テーブルと正誤比較し、その正
当数を積算することにより、その結果が最も高い文字
（数字）を左端の文字であると認識する。

【００２７】ここで、いくつかの判別ウインドウが部分
的に重なっている。このため、また上記したように各数
字の特徴を捉え易い部分に判別ウインドウを設定してい
ることから、一文字分の領域を通常のマトリックス状に
分割した場合と異なり、その判定確実性は著しく高くな
っている。

【００２８】また、印字不良による文字の太さ、濃淡の
変化に対応するため、２値化データを明点非反転モード
（文字を白色、背景を黒色（ａ）、（ｃ）、（ｅ））と
明点反転モード（文字を黒色、背景を白色（ｂ）、
（ｄ））とに切替えて判別ウインドウの横幅・縦幅・面
積を測定するようになっている。

【００２９】この左端文字の判定では、ステップ２１で
求めた初期ウインドウより例えば３０％（実際には任意
の量であって良い）左側の位置よりステップ２２の判定
を行い、各判別ウインドウ（Ｗ０〜Ｗ１９）を１画素ず
つ右にシフトしながら同様な判定を例えば１６回（実際
には任意の回数であって良い）行い、正当数の積算結果
が最高となった文字（数字）を左端文字とし、その位置
を左端位置とする。

【００３０】そして、ステップ２３に進み、左端文字が
「１」であるか否かを判別し、左端文字が「１」の場合
には左端文字の文字幅が本来の文字幅よりも狭くなって
いることから、図１１（ａ）に示すように、その左端位
置を設定値ＸＬ画素分、左側に補正する（ステップ２
４）。

【００３１】次に、ステップ２５に進み、上記と同様に
して右端の文字判定を行う。即ち、初期ウインドウの右
端から一文字分の基準幅の間に上記２０個の判別ウイン
ドウをかけ、各判別ウインドウの横幅・縦幅・面積を上
記判定テーブルと正誤比較し、その正当数を積算するこ
とにより、その結果が最も高い文字（数字）を左端の文
字であると認識する。また、この右端文字の判定では、
ステップ２１で求めた初期ウインドウより例えば３０％
右側の位置よりステップ２５の判定を行い、各判別ウイ
ンドウを１画素ずつ左にシフトしながら同様な判定を１
６回行い、正当数の積算結果が最高となった文字（数
字）を右端文字とし、その位置を右端位置とする。

【００３２】そして、ステップ２６に進み、右端文字が
「１」であるか否かを判別し、右端文字が「１」の場合
には右端文字の文字幅が本来の文字幅よりも狭くなって
いることから、図１１（ｂ）に示すように、その右端位
置を設定値ＸＲ画素分、右側に補正する（ステップ２
７）。従って、例えば左右両端の文字が共に「１」であ
った場合、図１１（ｃ）に示すように、初期ウインドウ
から左右の幅をＸＬ及びＸＲだけ補正することとなる。

【００３３】次のステップ２８では、上記ステップ２１
〜ステップ２７で決定された文字列１０の左端、右端位
置より文字列１０の横幅を求め、それを７等分すること
により全文字位置を決定し、既にステップ２２及びステ
ップ２５にて求められた左右両端の文字を除いた残りの
左から２番目から６番目までの文字を判定する。

【００３４】そして、ステップ２９にて画像処理装置１
１の表示装置２１に文字判定結果を表示する。また、判
別ウインドウの正当数が最高の文字が単独に存在しなか
った場合には判定不能としてその文字を「？」として表
示し、ステップ３０に進む。

【００３５】ステップ３０では、画像処理装置１１から
コンピュータ１３に判定結果を伝送し、コンピュータ１
３はその判定結果と工程管理用コンピュータ１５からの
印字文字データとを照合し、該当データがなければ異常
であると判断し、外部へアラーム信号を出力する。この
ようにコンピュ−タ１３により最終的に文字判定結果と
印字文字データとを照合することで装置としての信頼性
を向上することが可能となっている。

【００３６】尚、本装置は文字以外にアルファベット、
カタカナ、記号の混在した文字列であっても、その文字
形状、文字間隔、印字方向、文字桁数が予め判明してい
るものであれば読取り可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の文字読取
方法によれば、対象物に印字された文字列を撮影し、撮
影された画像から文字列のみを２値化し、更に各文字に
切取って文字の判定を行う際に、文字一文字毎に複数の
判別領域を設定し、その判別領域に於て基準データと比
較して、その判定率より文字を判定し、特定することに
より、対象物に印字された文字列の映像信号を２値化
し、各文字を判定して特定する際の判断が適正化される
ことから、文字を的確に読取ることが可能となり、文字
認識に於ける識別性が向上し、鋼材の端面等に機械式に
ペイントされた文字を読取るための常駐オペレータが不
要となることから作業性が向上する。以上のことから本
発明の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく文字読取方法の一実施例を説明
する装置構成図である。

【図２】画像処理アルゴリズムを実行するための画像処
理装置の構成図である。

【図３】工業用カメラで撮影した画像の２値化の閾値レ
ベルの決定と工業用カメラ１ならびに照明装置の位置調
整を行うための処理フローである。

【図４】文字読取りアルゴリズムの処理フローである。

【図５】鋼材温度と最適な２値化の閾値レベルとの対応
グラフである。

【図６】文字と撮影画界との関係を示す説明斜視図であ
る。

【図７】鋼材の端面上の文字列の位置を検出する方法を
説明するＸ軸及びＺ軸方向に投影した輝度レベルを示す
図である。

【図８】鋼材の端面上の文字列の位置を検出する方法を
説明するＸ軸及びＹ軸方向に投影した輝度レベルを示す
図である。

【図９】鋼材に対する工業用カメラ及び照明装置の位置
関係を示す模式的側面図である。

【図１０】判別する文字列に外接する初期ウインドウを
示す正面図である。

【図１１】（ａ）は判別する文字列の左端が「１」の時
の初期ウインドウの横幅補正量を示す説明図であり、
（ｂ）は判別する文字列の右端が「１」の時の初期ウイ
ンドウの横幅補正量を示す説明図であり、（ｃ）は判別
する文字列の左右両端が「１」の時の初期ウインドウの
横幅補正量を示す説明図である。

【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
は、判別する文字列の一文字に対する判別ウインドウの
設定位置を示す説明図である。

【符号の説明】

１工業用カメラ２鋼材２ａ端面３、４、５トラバーサ６放射温度計７照明装置８トラバーサ９工業用カメラ１０文字列１１画像処理装置１３コンピュータ１４トラバースコントローラ１５工程管理用コンピュータ１７信号切替部１８２値化回路１９ＣＰＵ２０プログラムメモリ２１表示装置２２入出力インタフェース２４、２５工業用カメラの撮影画界

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎和彦北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラント設計株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に印字された文字を撮影し、撮
影された画像から文字部分を２値データとして抽出し、
所定のアルゴリズムで前記文字を判別する文字読取方法
に於て、前記画像から各文字部分を切取り、１文字の領域内に複
数の判別領域を設定し、各判別領域の２値データを予め
設定された基準データと比較して判定し、その判定率に
より文字を特定することを特徴とする文字読取方法。
【請求項２】前記文字の印字面と前記印字面を撮影
するカメラとの間隔及び前記文字の印字面と前記印字面
の照明手段との間隔を測定し、前記測定手段の測定結果に基づき撮影時に前記カメラ及
び前記照明手段を前記印字面に対する最適な撮影位置に
移動させることを特徴とする請求項１に記載の文字読取
方法。