JPS63237186A - 標準パタ−ン作成装置 - 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、標準パターン作成装置に関し、特に、刻印文
字の認識を正確かつ高速に行うための標準パターンを作
成する標準パターン作成装置に関する。

従来技術 刻印文字は、耐環境性に優れ、経年変化に強く、各種生
産工程における生産制御、生産管理の重要な情報を与え
る指示文字として広く用いられている。特に自動車の生
産工程では、車体の各部品やエンジンなどに固有の番号
を付すものとして使用されている。

このような刻印文字の認識を行う文字認識装置は、刻印
文字部分をＩＴＶカメラ等を用いて撮像することにより
濃淡画像を得、この濃淡画像を２値の画像パターンに変
換し、その画像パターンを予め登録した標準文字パター
ンと比較しくパターン・マツチング）、両者の一致度に
基づいて文字種の認識を行っている。

かかる標準文字パターンは、同一文字種につき異なる条
件下で得た複数個の２値の画像パターンを累積し各画素
が文字部分となる確率の高い領域を抽出して作成されて
いる。

発明が解決しようとする問題点 パターン・マツチングによる文字認識を行う場合には、
画像パターンにおける文字部分の線幅と予め登録した標
準文字パターンにおける文字部分の線幅とがほぼ等しい
ことが前提となる。

ところが、現在広く用いられている刻印機では、打刻圧
や打刻面に対する傾きを正確にｌｉ制御することが難し
く、刻印文字毎に溝深さ等がばらつくことが多い、更に
、車体番号のように文字の桁数が多い場合には、照明に
対する各文字の溝の角度や向きが不均一となる。このた
め、刻印文字においては、同じ文字種でも画像パターン
の文字部分の線幅は変動する。

したがって、通常のパターン・マツチングでは、刻印文
字の認識が困難となる問題点がある。

そこで、２値の画像パターンを得るためのしきい値を変
化して最適のしきい値を選択することにより画像パター
ンの文字部分の線幅を標準文字パターンの文字部分の線
幅に近付ける技術が提案されている。このような技術と
しては、例えば特開昭６１−２０８１７８号公報に開示
の技術や昭和６０年電子通信学会総合全国大会講演要旨
集第６−１５３頁に開示の技術がある。

しかし、これらの従来技術でも最適のしきい値を得るの
に多大の処理時間を要するため、迅速に刻印文字の認識
を行うことが出来ない問題点がある。

発明の目的 本発明は、上述のような文字認識における問題点を解決
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、文字部分の線幅が変動する文字とりわけ刻印文字の
認識を正確かつ迅速に行うための標準パターンを作成す
ることが出来る標準パターン作成装置を提供することに
ある。

問題を解決するための手段 本発明の標準パターン作成装置は、同一文字種について
異なる条件下で複数の２値の画像パターンを得る画像パ
ターン検出手段と、同一文字種の複数個の２値の画像パ
ターンを累積し各画素が文字部分となるか背景部分とな
るかの頻度分布を表すＭｉｌｌパターンを作成する累積
パターン作成手段と、前記累積パターンから文字部分と
なる頻度の高い部分を抽出して文字スケルトンパターン
を作成する文字スケルトンパターン作成手段と、前記文
字スケルトンパターンを細線化して標準文字パターンを
作成する標準文字パターン作成手段と、前記標準文字パ
ターンを上８下、左、右に所定量だけ位置ずれさせて位
置ずれ標準文字パターンを作成する位置ずれ標準文字パ
ターン作成手段と、前記累積パターンから文字部分とな
る頻度のやや高い部分を抽出して平均文字パターンを作
成する平均文字パターン作成手段と、前記標準文字パタ
ーンをその標準文字パターンの文字種以外の文字種の各
平均文字パターンと比較して一致度を演算する一致度演
算手段と、各−政変の値から類似文字種を選定するＩＩ
（Ｇ１文字種選定手段と、前記累積パターンから背景部
分となる頻度の高い部分を抽出して背景スケルトンパタ
ーンを作成する背景スケルトンパターン作成手段と、あ
る文字種の背景スケルトンパターンの背景部分とその文
字種の類似文字種の各文字スケルトンパターンの文字部
分とが重なる積のパターンを合わせた和のパターンを背
景特徴パターンとする背景特徴パターン作成手段と、前
記標、準文字パターン、位置ずれ標準文字パターンおよ
び背景特徴パターンを各文字極毎に組として標準パター
ンメモリへ出力する標準パターン作成手段とを具備して
なることを構成上の特徴とするものである。

実す缶伊１ 以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に詳しく説
明する。ここに第り図は本発明の一実施例の標準パター
ン作成装置を具備した文字認識装置の構成ブロック図、
第２図は本発明の一実施例の標準パターン作成装置の要
部詳細ブロック部、第３図（ａ）は文字種「２」につい
ての細線化文字パターンを作成する状態を示す説明図、
第３図中）は文字種「２」についての背景特徴パターン
の例示図、第４ＷＪ（ａ）は文字種「７」にツイテの第
３図（ａ）相当図、第４図〜）は文字種「７」について
の背景特徴パターンの例示図、第５図は第１図に示す文
字認識装置で文字の！ｇ識を行う作動のフローチャート
である。尚、図に示す実施例により本発明が限定される
ものではない。

第１図において、自動車の車体の構成部品であるカウル
パネルＡに刻印文字Ｂが打刻されている。

この打刻文字Ｂは、例えば英文字、英記号及び数字より
なる１１桁の文字列である。

文字認識装置１は、上記刻印文字Ｂを自動読取りするた
めのもので、刻印文字Ｂを蛍光灯２で照明し、ＣＣＤカ
メラ３で撮像している。刻印文字Ｂは、文字部分が溝に
なっているため暗く、ＣＣＤカメラ３では文字部分が暗
く、カウルパネルＡの表面部分が明るい濃淡画像として
とらえられる。

ＣＣＤカメラ３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路４でデジ
タル値に変換され、第１の画像メモリ５に記憶される。

第１の画像メモリ５に記憶された濃淡画像データは、２
値化回路６において所定のしきい値により２値化され、
２値画像データとして第２の画像メモリ７に記憶される
０例えば、濃淡画像データの暗部すなわち文字部分が「
ｌ」、明部すなわち背景部分が「０」で記憶される。

第２の画像メモリ７に記憶された２値画像データは、膨
張・収縮回路８において膨張処理と収縮処理とを１回ず
つ施される。かかる膨張処理又は収縮処理はいわゆる４
連結の膨張又は収縮処理を用いることができる。膨張・
収縮処理によって、例えば「１」の部分すなわち文字部
分の欠除や途切れが補正される。

次に、文字検出・切出し回路９では、例えば１１桁の文
字列の２値画像データから各文字を１文字ずつ検出し、
所定の矩形の枠で切り出し、各文字毎の、２値画像デー
タとする。

次に、位置正規化回路１０は、各文字毎の２値画像デー
タの文字部分の中心座標を計算し、文字部分を所定の枠
内で位置合わせした画像データとする。

位置合わせされた各文字の画像データは、ライン切換回
路１１を介して、−成度演算回路１２若しくは標準パタ
ーン自動作成回路２０へと送られる。

さて、ライン切換回路１１を破線側とすると、前記ＣＣ
Ｄカメラ３から標準パターン自動作成回路２０までの構
成によって、この文字認識装置１は、標準パターン作成
装置として機能するようになる。　　　　・ このときは、同一の文字種につき打刻位置や打刻強さや
照明等を代えて種々の条件下で画像データを得、それを
標準パターン自動作成回路２０に入力する。

標準パターン自動作成回路２０の構成は第２図に示すよ
うになっており、画像データ、は、まず、累積パターン
作成回路２１に入力される。

累積パターン作成回路２１は、同一文字種の画像データ
の各画素毎に文字部分となるか背景部分となるかの頻度
を計算し、頻度分布を表す累積パターンを作成し、第３
の画像メモリ２２に記憶する０例えば文字種を「２」と
したときの累積パターンを第３図１ａ）　ａに模式的に
示している。破線で囲まれた領域内が文字部分となる確
率１０％以上の領域であり、黒く塗り潰した領域が文字
部分となる確率が９０％以上の領域である。

スケルトンパターン作成回路２３は、第３の画像メモリ
２２に記憶された累積パターンから文字部分となる確率
が９０％以上の領域のみ抽出して文字スケルトンパター
ンを作成し、第４の画像メモリ２４に記憶する０例えば
文字種「２」についての文字スケルトンパターンを第３
図（ａ）　ｂに例示している。

また、スケルトンパターン作成回路２３は、累積パター
ンから文字部分となる確率が１０％以下の部分を抽出し
て、それを背景スケルトンパターンとして第４の画像メ
モリ２４に記憶する０例えば文字種「２」についての背
景スケルトンパターンを第３図（ａ）　ｌに例示してい
る。

第４の画像メモリ２４に記憶された文字スケルトンパタ
ーンは、細線化回路２５によって細線化され、文字部分
の線幅が１画素の標準文字パターンとして第５の画像メ
モリ２７に記憶される０例えば文字Ｍ「２」についての
標準文字パターンを第３図（ａ）　ｅに例示している。

標準文字パターンは、更にずらし演算回路２６に入力さ
れ、ずらし演算回路２６は、標準文字パターンを上、左
、下、右の４方向にそれぞれ１画素ずつ平行移動させて
、各位置ずれ標準文字パターンを作成し、それらを第５
の画像メモリ２７に記憶する０例えば文字種「２」につ
いての位置ずれ標準文字パターンを第３図ｔａｌのｄ、
ｅ、ｆ＋　　ｇに例示している。

一方、平均文字パターン作成回路２Ｂは、第３の画像メ
モリ２２に記憶された累積パターンから文字部分となる
確率が５０％以上の画素の領域を抽出して平均文字パタ
ーンを作成し、第６の画像メモリ２９に記憶する０例え
ば文字種「２」について平均文字パターンを第３図（ａ
ｌ　ｈに例示している。

第３図（ａｌは、文字種「２」についての各種パターン
を示した。ものであるが、第４図ｔａ）は文字種「７」
について同様に作成された各種パターンを示したもので
ある。

このように、すべての文字種についての各種パターンが
作成され、第４の画像メモリ２４から第６の画像メモリ
２９にそれぞれ記憶される。

標準パターン自動作成回路２０の一致度演算回路３０は
、排他的論理和演算回路３１と一致度メモリ３２とから
構成され、第５の画像メモリ２７に記憶した標準文字パ
ターンと、その標準文字パターンの文字種以外の文字種
についての第６の画像メモリ２９に記憶した平均文字パ
ターンとをそれぞれ比較する。Ｂち、排他的論理和演算
回路３１により両方のパターンで「１」又は「０」が一
致する画素数の全画素数に対する比を一致度として算出
し、−成度メモリ３２に記憶させる。

類似文字種選定回路３３は、各文字種の標準文字バクー
ンに対して一致度の高い平均文字パターンを持つ文字種
を選別し、それを類似文字種として選定し、類似文字種
データメモリ３４にその文字種を記憶する０例えば、文
字ｆ！　ｒ２Ｊの標準文字パターン（第３図（ａ）　ｃ
　）と文字種「７」の平均文字パターン（第４図（ａｌ
　ｈ　）の一致度が高い場合は、文字種「２」に対して
文字［ｒ７Ｊが類似文字種として選定される。また逆に
、文字種「７」の標準文字パターン（第４図（ａｔ　ｃ
　）と文字種「２」の平均文字パターン（第３図（ａｌ
　ｈ　）の一致度が高い場合には、文字種「７」に類似
する文字種として文字種「２」を選定する。

類似文字種は複数選定しても良（、一致度の高いものが
ないときは類似文字種なしとしても良い。

背景特徴パターン作成回路３５は、ある文字種について
の背景スケルトンパターンを読み込むと共に、その文字
種の類似文字種の文字スケルトンパターンを読み込み、
背景スケルトンパターンの背景部分と文字スケルトンパ
ターンの文字部分とが臣なる積領域のパターンを作成す
る。！ＩＩ似文字種が２以上ある場合には、それぞれの
場合についてｍ領域のパターンを求め、それらの積領域
のパターンを合わせて相領域のパターンを作成する。

そして、作成した相領域のパターンを背景部特徴パター
ンとして第７の画像メモリ３６に記憶する。

例えば、文字種「２」については、その背景スケルトン
パターン（第３図（ａｌ　Ｉ　）の背景部分と、その１
１（！ｄ文字種「７」の文字スケルトンパターン（第４
図＋ａｌ　ｂ　）の文字部分の重なる積領域のパターン
として第３図山）に示す如き背景特徴パターンが得られ
る。類似文字種が「７」だけなのでこれが背景特徴パタ
ーンとなるが、他にも類似文字種があればそれらの積領
域のパターンを合わせた相領域のパターンが背景特徴パ
ターンとなる。また、文字［ｒ７Ｊについての背景スケ
ルトンパターン（第４図（ａ）　ｌ　）の背景部分と、
類似文字種「２」の文字スケルトンパターン（第３図（
ａｌ　ｂ　）の文字部分の重なる領域のパターンとして
第４図伽）に示す背景特徴パターンが得られる。

標準パターン作成回路３７は、第５の画像メモ１Ｊ２７
に記憶している標準文字パターンと位置ずれ標準文字パ
ターン並びに第７の画像メモリ３６に記憶している背景
特徴パターンを各文字種毎に組とし、標準パターンとし
て出力する。

出力された標準パターンは、第１図に示す標準パターン
メモリ１６に記憶される。

かくして、文字種「２」については、第３図（ａｌのｃ
、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ及び第３図（ｂｌの各種パターンが標
準パターンとして記憶される。また、文字種「７」につ
いては、第４図（ａｌのｃ、ｄ、ａ、ｆ、ｇ及び第４図
（ｂｌの各種パターンが標準パターンとして記憶される
。

さて第１図に戻り、ライン切換回路１１を破線側として
全文字種について標準パターンを作成すると、ライン切
換回路１１を実線側に切り換える。

これにより文字認識装置ｌは、未知文字の認識を行う本
来の機能に戻る。

第５′ｒｆ！Ｊは、この未知文字の認識を行うフローチ
ャートで、５ｔ−３５の処理は第１図に示す位置正規化
回路１０までの処理である。

ステップＳ６及びステップＳ７は、排他的論理和演算回
路１３で行われるもので、まず未知文字の画像データと
、細線化文字パターンとのマツチングを行う、ここで細
線化文字パターンとは、前記標準文字パターン及び位置
ずれ標準文字パターンをいう、このステップＳ６のマツ
チングによって、未知文字の画像データと各文字種の細
線化文字パターンの両方においてｒｌＪ又は「０」が一
致する画素数と全画素数の比が文字部分一致度としてま
ず算出される。

次に、ステップＳ７のマツチングでは、未知文字の画像
パターンと各文字種の背景特徴パターンの両方において
「１」又はｒＯＪが一致する画素数の全画素数に対する
比を背景部分一致度として算出する。

これらの文字部分一致度と背景部分一致度は、一致度メ
モリ１４に記憶される。

文字種判定回路１５は、各文字種について文字部分一致
度から背景部分一致度を減算し、それを総合一致度とす
る。背景部分一致度は、その文字種自身については低い
値となるが、類似文字種については高い値となる。そこ
で、文字部分−成度においては数種の類似文字の差異が
小さくて判定が困難でも、背景部分−成度を減算するこ
とによって総合−成度では差異が大きくなり、判定が容
易になる。

そして、総合−成度の量も大きいものが一致度９０％以
上であり、且つ、次に総合−成度の高いものが一致度８
０％以下である場合に、未知文字がその総合−成度の最
も高い文字種であると判定する。その他の場合には判読
の誤りがあるものとして判定不衡とする。

かくして、上記文字認識装Ｎ１によれば、標準文字パタ
ーン、位置ずれ標準文字パターンおよび背景特徴パター
ンからなる標準パターンとのマツチングを行うので、刻
印文字を迅速且つ正確に判読することが可焼となる。

なお、標準パターンを一旦記憶させれば、その標準パタ
ーンメモリを用いて文字認識を行い得るから、ライン切
換回路１１や標準パターン自動作成回路２０をオプシタ
ンとし、複数の文字認識装置で共有することが出来る。

発明の効果 本発明によれば、同一文字種について異なる条件下で複
数の２値の画像パターンを得る画像パターン検出手段と
、同一文字種の複数個の２値の画像パターンを累積し各
画素が文字部分となるか背景部分となるかの頻度分布を
表す累積パターンを作成する累積パターン作成手段と、
前記累積パターンから文字部分となる植皮の高い部分を
抽出して文字スケルトンパターンを作成する文字スケル
トンパターン作成手段と、前記文字スケルトンパターン
を細線化して標準文字パターンを作成する標準文字パタ
ーン作成手段と、前記標準文字パターンを上２下、左、
右に所定量だけ位置ずれさせて位置ずれ標準文字パター
ンを作成する位置ずれ標準文字パターン作成手段と、前
記累積パターンから文字部分となる頻度のやや高い部分
を抽出して平均文字パターンを作成する平均文字パター
ン作成手段と、前記標準文字パターンをその標準文字パ
ターンの文字種以外の文字種の各平均文字パターンと比
較して一致度を演算する一致度演算手段と、各−成度の
値から類似文字種を選定する類似文字種選定手段と、前
記累積パターンから背景部分となる頻度の高い部分を抽
出して背景スケルトンパターンを作成する背景スケルト
ンパターン作成手段と、ある文字種の背景スケルトンパ
ターンの背景部分とその文字種の類似文字種の各文字、
スケルトンパターンの文字部分とが道なる積のパターン
を合わせた和のパターンを背景特徴パターンとする背景
特徴パターン作成手段と、前記標準文字パターン、位置
ずれ標準文字パターンおよび背景特徴パターンを各文字
種毎に組として標準パターンメモリへ出力する標準パタ
ーン作成手段とを具備してなることを特徴とする標準パ
ターン作成装置が提供され、これにより作成される標準
パターンを用いれば、次のような効果が得られる。

■標準パターンのうち細線化文字パターンは、安定して
文字部分となる領域から抽出したものであり、且つ、そ
れを位置ずれさせたパターンをも用いているので、未知
文字の画像パターンが位置ずれやノイズ分を含んでいて
も、同一文字種との一致度が下がらないため、正確に認
識できる。

■標準パターンのうち細線化文字パターンは、文字部分
を構成する画素数が少ないため、標準パターンのメモリ
容量を低減することができる。

■標準パターンの一つとして背景部特徴パターンを加え
であるため、細線化文字パターンだけでは類似文字種と
の一致度の差が小さい場合でも、背景部特徴パターンの
一致度を減算することによって大きな差を付けることが
でき、正確に文字種を識別できるようになる。

■文字認識の処理時間音高速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の標準パターン作成装置を具
備する文字認識装置の構成ブロック図、第２図は本発明
の一実施例の標準パターン作成装置の要部詳細ブロック
部、第３Ｉ！ｌ１ａｌは文字ｌ！「２」について細線化
文字パターンを作成する状態を示す説明図、第３図〜）
は文字種「２」についての背景特徴パターンの例示図、
第４図ｔａ＋は文字種「７」についての第３図＋ａｌ相
当図、第４図ｆｂｌは文字種「７」についての背景特徴
パターンの例示図、第５図は第１図に示す実施例装置で
文字種の認識を行う作動のフローチャートである。 （符号の説明） １・・・文字認識袋ｗｔ　　３・・・ＣＣＤカメラ６・
・・２値化回路　　　８・・・膨張・収縮回路９・・・
文字検出・切出し回路 １０・・・位置正規化回路 １２・・・−成度演算回路 １５・・・文字判定回路 １６・・・標準パターンメモリ ２０・・・標準パターン自動作成回路 ２】・・・累積パターン作成回路 ２３・・・スケルトンパターン作成回路２５・・・細線
化回路 ２６・・・ずらし演算回路 ２８・・・平均文字パターン作成回路 ３０・・・−成度演算回路 ３３・・・Ｒ位文字種選定回路 ３４・・・類似文字種データ・メモリ ３５・・・背景部特徴パターン作成回路３７・・・標準
パターン作成回路 Ｂ・・・刻印文字。 出願人　　ダイハツ工業株式会社 株式会社　豊田中央研究所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）各文字種の各々について、異なる条件下で複
   数の２値の画像パターンを得る画像パターン検出手段と
   、 （ｂ）同一文字種の複数個の２値の画像パターンを累積
   し各画素が文字部分となるか背景部分となるかの頻度分
   布を表す累積パターンを作成する累積パターン作成手段
   と、 （ｃ）前記累積パターンから文字部分となる頻度の高い
   部分を抽出して文字スケルトンパターンを作成する文字
   スケルトンパターン作成手段と、 （ｄ）前記文字スケルトンパターンを細線化して標準文
   字パターンを作成する標準文字パターン作成手段と、 （ｅ）前記標準文字パターンを上、下、左、右に所定量
   だけ位置ずれさせて位置ずれ標準文字パターンを作成す
   る位置ずれ標準文字パターン作成手段と、 （ｆ）前記累積パターンから文字部分となる頻度のやや
   高い部分を抽出して平均文字パターンを作成する平均文
   字パターン作成手段と、 （ｇ）前記標準文字パターンをその標準文字パターンの
   文字種以外の文字種の各平均文字パターンと比較して一
   致度を演算する一致度演算手段と、 （ｈ）各一致度の値から類似文字種を選定する類似文字
   種選定手段と、 （ｉ）前記累積パターンから背景部分となる頻度の高い
   部分を抽出して背景スケルトンパターンを作成する背景
   スケルトンパターン作成手段と、 （ｊ）ある文字種の背景スケルトンパターンの背景部分
   とその文字種の類似文字種の各文字スケルトンパターン
   の文字部分とが重なる積のパターンを合わせた和のパタ
   ーンを背景特徴パターンとする背景特徴パターン作成手
   段と、 （ｋ）前記標準文字パターン、位置ずれ標準文字パター
   ンおよび背景特徴パターンを各文字種毎に組として標準
   パターンとする標準パターン作成手段と を具備してなることを特徴とする標準パターン作成装置
   。 ２、文字を読み取るための光学的撮像手段と、２値画像
   化手段と、膨張・収縮演算手段と、文字検出・切出し手
   段と、位置正規化手段と、標準パターンメモリと、標準
   パターンと未知文字の画像パターンとの一致度を演算す
   る一致度演算手段と、得られた一致度に基づき文字種の
   判定を行う文字種判定手段とを有する文字認識装置の前
   記標準パターンメモリへ、作成した標準パターンを出力
   する特許請求の範囲第１項記載の標準パターン作成装置
   。 ３、刻印文字の認識に用いられる標準パターンの作成を
   行う特許請求の範囲第１項または第２項記載の標準パタ
   ーン作成装置。