JPS61201384A - 刻印文字認識装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、刻印文字認識装置、特に刻印品質の良好でな
い文字の認識を正確に行う改良された認冨装置に関する
。

［従来の技術］ 刻印文字は、印刷文字に比べ耐環境性や経年変化に対し
優れた特性を有することから、各種生産工程において生
産管理上の重要な情報を与える文字として広く用いられ
ており、特に自動車の生産工程においては各部品の生産
管理情報を表す文字として頻繁に用いられている。

従来、このような刻印文字の認識を行う刻印文字認識装
置は、刻印されたワークの刻印部分を光源で照明しなが
らこれをテレビカメラ等を用いて撮影している。そして
、この撮影画像データを適切な閾値で二値画像データ化
した後、この二値画像データによって表される文字パタ
ーンを事前に用意した標準文字パターンと比較するパタ
ーンマツチング動作を行い、両者の一致する度合に基づ
き刻印文字の認識を行っていた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところでこのようなパターンマツチングを行い刻印文字
の１１を行う場合には、刻印文字から得られる二値画像
データと事前に用意した標準文字パターンの双方の文字
線幅がほぼ等しいことが前提となる。

ここにおいて、刻印文字の文字線幅について検討してみ
ると、満が深く均一に打刻された刻印文字は、所定の二
値化ｌ５ｌｆｔｉを用いることにより標準文字パターン
とほぼ等しい文字線幅を有する二値画像データを得るこ
とができる。これに反し、品質の良好でない刻印文字す
なわち溝の深さが十分でなくしかも不均一な刻印文字は
、同一の二値化閾値を用いても得られる二値画像データ
の文字線幅はその都度具なることが多く、文字線幅が標
準文字データと一致する二値画像データを得ることが難
しいという問題があった。

特に、このような品質の良好でない刻印文字は、刻印機
を長期間使用しその打刻ピースが変形することにより発
生するものであり、従って現状ではこのような品質の良
好でない文字の発生は避けることができない。

このため、従来の刻印文字認識装置では、溝が深く均一
に打刻された文字の認識は良好に行うことができるが、
その反面溝の深さが十分でなく不均一な刻印品質の文字
に対してはその認識を正確に行うことができないという
問題があった。

第２図には刻印溝の深さが十分でない打刻文字「５」を
従来の刻印文字認識装置で読取判別を行う場合が示され
ている。このように刻印溝の深さが十分でない刻印文字
をＴＶカメラ、ラインセンサ等の光学的読取手段を用い
て撮影すると、その画像信号は第２図（１））に示すご
とく濃淡のある画像となり、この画像データを二値画像
データに変換する場合には、二値化閾値■１の選択のし
かたによって文字線幅δは大幅に変化する。例えば二値
化閾値を最大値Ｔｈ）Ｉｋｌ：設定すると文字線幅はδ
ト１のように大きくなり、これとは逆に二値化同値を最
小値ＴｈＬに設定すると文字線幅はδＬのように小さく
なる。

これに対し、事前に用意された各種文字の標準文字パタ
ーンは、常に一定の文字線幅δを有しているため、従来
の刻印文字認識装置を用いて前述した刻印品質が良好で
ない文字の読取を行うと、読み取られた文字の二値画像
データと事前に用意された標準文字パターンの文字線幅
の不揃いがその都度発生し、刻印文字を正確に認識する
ことができなかった。

特に、このような従来の認識装置は、例えばδト１／δ
Ｌ＝　３、Ｏのように、設定する二値化閾値Ｔｈの大き
さによって文字線幅δが大幅に異なる刻印文字に対して
はこれを正確に認識することができないという問題があ
った。

しかしながら、このようにワークに打刻される刻印文字
は生産管理上重要な情報になっている場合が多く、この
ため溝の深さに多少の不揃いがある刻印文字に対しても
これを正確に認識することができる刻印文字認識装置が
望まれていた。

このため、従来より、δＨ／δＬが０．３程度でかつ刻
印溝が十分に深い刻印文字に対してもその認識を正確に
行うことの可能な刻印文字認識装置も知られている。

この従来装置は、二値化閾値”ｈＨ’　”ｈＬの間に複
数個の閾値を設け、これら各閾値が切替可能に形成され
たものである。そして、初めは最初に設定した閾値で刻
印文字を二値画像データ化し、このときの文字線幅で標
準パターンとパターンマツチングを行う。このとき、認
識可能な類似度が得られなければ、再度、別に設けた閾
値で刻印文字を二値画像データ化し、同様にしてパター
ンマツチングを行って文字を判定する。この操作を文字
判定ができるまで通常は３〜４回繰返して行う。

従って、この従来の装置は、δ　／δ、が０．３程度ま
での刻印品質を有する刻印文字に対しても比較的良好に
その文字判定を行うことができるが、最適な二値化閾値
を選択するために繁雑なパターンマツチング動作を何度
も繰返すことが必要であり、このため刻印文字の認識を
短時間で迅速に行うことができないという問題があった
。

１且立亘１ 本発明は、このような従来の課題に鑑み為されたもので
あり、その目的は、刻印品質が良好で認識しやすい刻印
文字のみならず、刻印品質が十分でない刻印文字に対し
てもその文字の認識を正確かつ迅速に行うことの可能な
刻印文字認識装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明に係る刻印文字認識装
置は、第１図に示すごとく、 刻印文字の凹凸を光学的に読取り電気信号に変換出力す
る光学的読取り手段と、 出力される電気信号を文字画像データとして記憶する画
像メモリと、 文字画像データに基づき最適二値化閾値を演算出力する
最適閾値演算手段と、 最適二値化閾値に基づき画像メモリに記憶された文字画
像データを二値画像データに変換出力する二値化変換手
段と、 予め刻印文字の基準二値画像データを表す標準文字パタ
ーンが登録された標準パータンメモリと、二値化変換手
段の出力する二値画像データと標準パターンメモリに登
録された標準文字パターンとの類似度を検出する類似度
演算手段と、演算された類似度に基づき刻印文字の認識
を行う文字判定手段と、 を含む。

そして、前記最適閾値演算手段は、 画像メモリの文字画像データを二値画像データに変換出
力する二値化変換部と、 二値化変換部の出力する二値画像データから文字データ
を１文字づつ抽出出力する文字データ抽出部と、 文字データ抽出部の出力する文字データから文字線幅に
対応する係数を演算出力する係数演算部と、 予め各種係数に対応した最適な二値化ａｉｉｍが登録さ
れた閾値記憶テーブルと、 前記係数演算部の出力する係数に対応した最適な二値化
閾値を前記閾値記憶テーブルから読出し最適二値化閾値
として前記二値化変換手段に向け出力する閾値選択部と
、 を含むことを特徴とする。

［作用］ 次に本発明に係る刻印文字認識装置の作用を説明する。

本実施例の装置を用いて、例えば金属に打たれた刻印文
字の読取判別を行う場合には、光学的読取手段により刻
印文字の凹凸を電気信号に変換しこれを文字画像データ
として画像メモリに向け出力する。ここにおいて、前記
光学的読取手段として例えばテレビカメラなどを用いる
場合には、前記金属の刻印部分はなんらかの光源によっ
て照明することが必要となる。

画像メモリは、このようにして入力される文字画像デー
タを順次記憶するものであり、光学的読取手段により一
連の文字からなる文字列が読み込まれた場合にはこれを
一括して記憶できる容量を持つことが好ましい。

そして、この画像メモリに記憶された文字画像データは
、最適閾値演算手段及び最適二値化変換手段に向けそれ
ぞれ出力される。

最適閾値演算手段は、前記最適二値化変換手段に向け、
文字画像データを標準文字パターンに対応する文字線幅
の二値画像データに変換するために必要な最適二値化閾
値を演算出力するものである。

すなわち、この最適閾値演算手段に入力された文字画像
データは、二値化変換部において所定の二値化閾値を基
準とした二値画像データに変換され、文字データ抽出部
に向け出力される。このとき、前記二値化閾値は一識の
対象となる刻印文字の母集団に対応して適切な値に設定
される。

文字データ抽出部は、このようにして入力される二値画
像データから最適二値化変換手段が二値画像化する文字
を１文字ずつ抽出し、係数演算部に向け出力する。

係数演算部は、入力される文字データの文字線幅δに対
応する係数Ｋを次式に基づき演算し、閾値選択部に向け
出力する。

Ｋ＝（２／Ｓ・・・　（１） ここにおいて、前記Ｓは文字データ抽出部から出力され
る文字の刻印部分の面積を表し、Ｑはその刻印部分の周
囲の全長を表す。

また、閾値記憶テーブルには、前記第１式に基づき計算
される係数Ｋ、すなわちその文字線幅δに対し最適な二
値化閾値が記憶されており、このようなＫに対応した二
値化閾値は本発明の装置を用いて文字認識を行うに先立
ち刻印文字の母集団を元にして作成される。

すなわち、この閾値記憶テーブルには、画像メモリに記
憶された係数にの文字画像データを、標準パターンメモ
リに予め登録された標準文字パターンと等しい文字線幅
の二値画像データに変換するために必要な最適二値化閾
値が予め設定されている。

そして、閾値選択部は、係数演算部から入力される係数
に１．：１！づき、閾値記憶テーブルから入力されるＫ
に対応した最適二値化閾値Ｔｈを選択し、これをＲＩＪ
二値化変換手段に向け出力する。

このようにして、本発明の装置は、画像メモリに記憶さ
れた文字画像データの各文字データ毎に最適な二値化閾
値を演算し、最適二値化変換手段に入力する。

最適二値化変換手段は、このようにして求められた最適
二値化閾値を用い、画像メモリから出力される文字画像
データを各文字毎に二値画像データに変換し類似度演算
手段に向け出力する。

類似度演算手段は、このようにして入力される二値画像
データを標準パターンメモリ内に予め登録されている各
文字の標準文字パターンと比較するパターンマツチング
を行い、両者の類似度を演算して文字判定手段に向け出
力する。

文字判定手段は、このようにして入力される類似度に基
づき、読み取られた刻印文字が何の文字であるかの認識
を行う。

本発明の装置は、このような認識動作を画像メモリに記
憶された各文字毎に行い、これにより各種ワーク及びそ
の他の部材に打刻された刻印文字を正確に認識すること
が可能となる。

特に、本発明によれば、溝の深さが浅くしかもその文字
線幅が大幅に変化するような品質の悪い刻印文字に対し
ても、最適閾値演算手段により刻印文字を二値画像化す
るために最適な二値化閾値を選択出力し、最適二値化変
換手段によりこのような刻印文字を標準パターンメモリ
に記憶した各種標準文字パターンと対応する文字線幅の
二値画像データに変換することができる。

従って、本発明の装置によれば、品質の悪い刻印文字に
対してもこれを正確に認識することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、品質の良い刻印
文字のみならず品質の悪い刻印文字に対してもこれを正
確に認識することができる。

更に、本発明によれば、最適閾値演算手段より演算され
た最適な二値化閾値を用い、画像メモリに記憶された文
字画像データを最適な二値画像データに変換することが
できるため、二値画像データと標準文字パターンとのパ
ターンマツチング動作は１回のみでよく、この結果従来
の装置に比し刻印文字の認識を極めて迅速に行うことが
可能となる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第３図には本発明に係る刻印文字ｇ：ａ装置の好適な実
施例が示されており、実施例において、回転デープル１
０上には表面に刻印文字が形成された直径ｉ　７ｍｏ＋
、長さ２８ｍｍの円筒形状をした自動車用部品１２が載
置されている。

そして、この自動車用部品１２の刻印部分は光源１４に
より照明されている。

本実施例の装置は、このような自動車用部品１２上に形
成された刻印文字を読み込むため、光学的読取手段とし
てラインセンサカメラ１６（ラインセンサは１２Ｂ画素
の素子からなる）を用いている。

ここにおいて、このラインセンサカメラ１６を用い例え
ば第２図（ａ）に示す刻印文字「５」をＡ−Ａ′ライン
に沿って光学的に読み込むと、ラインセンサカメラ１６
の出力は第２図（ｂ）に示すごとく刻印文字「５」の凹
凸に対応した電圧となる。従って、このラインセンサカ
メラ１６を用い、部品１２の刻印文字をテーブル１０の
回転に同期して順次読込み、その出力をラインバッファ
メモリ１８を介して画像メモリ２０に向け供給すること
により、画像メモリ２０には部品１２上に形成された刻
印文字の文字画像データがデジタル信号として１込記憶
されることになる。

そして、このようにして画像メモリ２０に書込記憶され
た文字画像データは、最適閾値演算回路２２及び最適二
値化変換回路２４に向けそれぞれ出力される。

最適閾値演算回路２２は、後述するように、入力された
文字画像データに基づき、この文字画像データを二値画
像データに変換するために用いる最適な二値化閾値を、
各文字データ毎に演算し二値化変換回路２４に向け出力
する。

二値化変換回路２４は、このようにして入力された最適
二値化閾値を用い、画像メモリ２０から出力される文字
画像データを各画素毎にＨ又はＬレベルの信号をもって
表す二値画像データに変換し類似度演算回路２６に向け
出力する。

また、本発明の装置は、予め複数の刻印文字の基準二値
画像データが標準文字パターンとして登録された標準パ
ターンメモリ２８を含み、この標準文字パターンメモリ
２８内に登録された各標準文字パターンは類似度演算回
路２６に向け出力されている。

実施例において、この類似度演算回路２６は、文字重心
演算部３０、位置正規化部３２、排他的論理和演算部３
４及びメモリ部３６からなる。

そして、文字重心演算部３０にて、二値化変換回路２４
から出力される各文字の二値画像データの重心を求め、
位置正規化部３２において二値画像データの重心を標準
パターンメモリに記憶された各文字の重心位置と一致さ
せる位置合わせ処理を行う。

そして、排他的論理和演算部３４において、このように
して位置合わせ処理を行なわせた二値画像データと標準
パターンメモリ２８に登録されている各文字の標準文字
パターンとの類似度が演算される。このような類似度は
、位置正規化部３２から出力される二値画像データと標
準パターンメモリ２８から出力される標準文字パターン
とを各画素毎に照合し、両文字パターンの一致画素数と
１つの文字の全画素数との比をもって表され、この演算
値はメモリ３６に一旦記憶された後文字判定回路３８に
向け出力される。

文字判定回路３８は、このようにして入力される類似度
に基づき、二値画像データがどの文字に対応するかを判
別する。

このようにして、本発明の刻印文字認識装置は、ライン
センサカメラ１６により読み込んだ刻印文字を最適な二
値化閾値をもって二値画像データ化し、この二値画像デ
ータと標準パターンメモリ２８に登録された標準文字パ
ターンとの類似度をもりて刻印文字を文字毎に正確に認
識することができる。

第４図には本実施例において用いられる前記最適閾値演
算回路２２の詳細な構成が示されており、画像メモリ２
０から出力される文字画像データはまず二値化変換回路
４０に入力され、ここで所定の同値に基づき二値画像デ
ータ化された債文字データ抽出回路４２に向け出力され
る。

ここにおいて、二値化変換回路４０の閾値は、読込の対
象となる刻印文字の母集団に基づき最適な値に設定され
る。

文字データ抽出回路４２は、このようにして入力される
二値画像データから、前記最適二値化変換回路２４が二
値画像データに変換する文字と対応する文字を１文字づ
つ抽出し、係数演算回路４４に向け出力する。

実施例において、この係数演算回路４４はノイズ除去部
４６、文字周囲測定部４８．第１の記憶メモリ５０１文
字面積測定部５２．第２の記憶メモリ５４．係数演算部
５６及び第３の記憶メモリ５８からなる。

そして、ノイズ除去部４６にて、文字データ抽出回路４
２から出力される文字データから各文字の枠内に存在す
るノイズを除去し、文字周囲測定部４８及び文字面積測
定部５２に向け出力する。

文字周囲測定部４８はこのようにして入力された文字デ
ータからその文字の刻印部分の周囲量Ｑを演算し、これ
を第１の記憶メモリ５０に書込記憶する。

また、文字面積測定部５２は、入力された文字データか
ら刻印部分の面積Ｓを演算し、これを第２の記憶メモリ
５４に書込記憶する。

そして、このようにして書込記憶された文字の周囲量Ｑ
及び面Ｗ４Ｓは係数演算部５６に入力され、ここで前記
第１式に基づき係数Ｋが演算され、第３の記憶メモリ５
８に一旦書込記憶されたのち、閾値選択回路６０に向け
出力される。

また、閾値記憶テーブル６２には予め各種係数Ｋに対応
する最適な二値化閾値が登録されており、本実施例にお
いては、第５図に示すごとく係数Ｋに対応して二値化閾
値が１６レベルに量子化して登録されている。

そして、前記二値化閾値選択回路６０は、係数演算回路
４４から入力される係数Ｋに基づき、閾値記憶テーブル
６２から対応する最適な二値化閾値Ｔｈを選択し、これ
を第４の記憶メモリ６４に一旦格納した後最適二値化変
挽回路２４に向けその動作と同期して出力する。

このようにして、本発明の装置は、標準パターンメモリ
２８に予め登録されたＩ準文字パターンの文字線幅と対
応した文字線幅の二値画像データを得るために必要な最
適二値化閾値を演算出力することができる。

従って、このようにして出力される最適二値化閾値を用
い、最適二値化変換回路２４にて文字画像データを各文
字毎に二値画像データ化し、標準パターンデータとの類
似度の判定を行うことにより、品質の良好でない各種刻
印文字をも正確に認識することが可能となる。

実験によれば、従来の装置では、認識が不可能であった
文字線幅の比δ　／δ、＝３．０のような■ 刻印文字に対しても、これを正確にかつ迅速に認識する
ことが可能であることが確認された。

更に、本発明の装置は、従来の装置のごとく複数の閾値
の内から最適二値化閾値を試行錯誤して　　−選択する
というような動作を行うことなく、１回の演算動作によ
り最適二値化閾値を設定することができるため、刻印文
字の認識を極めて迅速に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る刻印文字認識装置のブロック図、 第２図は刻印文字を撮影した際におけるラインセンサ出
力電圧の説明図、 第３図は本発明の好適な実施例を示すブロック図、 第４図は第３図に示Ｖ最適閾値演篩回路の詳細な構成を
示すブロック図、 第５図は第４図に示す閾値記憶テーブル内の記憶データ
を示す説明図である。 １６　・・・　光学的読取手段としてのラインセンサカ
メラ ２０　・・・　画像メモリ ２２　・・・　最適閾値演算回路 ２４　・・・　最適二値化変換回路 ２６　・・・　類似度演算回路 ２８　・・・　標準パターンメモリ ３８　・・・　文字判定回路 ４０　・・・　二値化変換回路 ４２　・・・　文字データ抽出回路 ４４　・・・　係数演算回路 ６０　・・・　閾値選択回路 ６２　・・・　閾値記憶テーブル。 出願人　株式会社　豊田中央研究所 代理人　弁理士　　古田研二［７−３７］（他１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）刻印文字の凹凸を光学的に読取り電気信号に変換
   出力する光学的読取り手段と、 出力される電気信号を文字画像データとして記憶する画
   像メモリと、 文字画像データに基づき最適二値化閾値を演算出力する
   最適閾値演算手段と、 最適二値化閾値に基づき画像メモリに記憶された文字画
   像データを二値画像データに変換出力する二値化変換手
   段と、 予め刻印文字の基準二値画像データを表す標準文字パタ
   ーンが登録された標準パータンメモリと、二値化変換手
   段の出力する二値画像データと標準パターンメモリに登
   録された標準文字パターンとの類似度を検出する類似度
   演算手段と、 演算された類似度に基づき刻印文字の認識を行う文字判
   定手段と、 を含み、前記最適閾値演算手段は、 画像メモリの文字画像データを二値画像データに変換出
   力する二値化変換部と、 二値化変換部の出力する二値画像データから文字データ
   を１文字づつ抽出出力する文字データ抽出部と、 文字データ抽出部の出力する文字データから文字線幅に
   対応する係数を演算出力する係数演算部と、 予め各種係数に対応した最適な二値化閾値が登録された
   閾値記憶テーブルと、 前記係数演算部の出力する係数に対応した最適な二値化
   閾値を前記閾値記憶テーブルから読出し最適二値化閾値
   として前記二値化変換手段に向け出力する閾値選択部と
   、 を含むことを特徴とする刻印文字認識装置。