KR100240627B1 - 인식 코드의 구조 및 그 인식 방법과 인식을 위한 코드 제어기의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 인식 코드의 구조 및 그 사용 방법에 관한 것이다. 현재에는 자동 인식을 위해 바코드 또는 OCR 등이 사용되고 있으나 인식을 위한 전용기기 및 전용 용지의 필요성, 바코드의 낮은 기록 밀도 그리고 사용자의 편리성 등의 면에서 새로운 인식 코드 개발의 필요성이 요구되고 있다. 따라서 본 발명에서는 우편 업무의 효율적인 처리를 위해 호환성이 높고 사용시 제약 조건이 거의 없으며 사용자의 편리성 및 높은 기록 밀도 등의 장점을 유지할 수 있는 인식 코드의 구조 및 그 인식 방법과 인식을 위한 코드 제어기의 구조가 제시된다.

Description

인식 코드의 구조 및 그 인식 방법과 인식을 위한 코드 제어기의 구조

본 발명은 자동 인식 코드 및 그 사용 방법에 관한 것으로, 특히 인식 코드의 구조 및 인식 방법과 인식을 위한 제어기의 구조에 관한 것이다.

현재는 우편 업무의 자동화를 위해, 우편물 봉투에 필기체 또는 인쇄체 우편번호를 읽어서 OCR 기계에 의한 문자 인식을 통하여 고속용 바코드를 기계 바코드 고유 영역에 인쇄하고 있다. 인쇄된 바코드는 형광잉크를 사용하고 있으며 바코드 리더가 붙은 구분기에 의해 읽혀지게 되고 발송국별로 분류되게 된다. 우편물 구분용 바코드로는 대부분 3 of 5 선형 바코드가 사용되고 있다. 3 of 5 코드는 숫자 전용 코드이며 기록 밀도가 낮아서 단순한 우편물 구분용으로만 사용하고 있어서 사회의 발전에 따른 사용자의 다양한 우편 서비스에 대한 욕구를 충족시켜 줄 수 없는 문제점이 있다.

영국과 캐나다에서는 4ST BPO, 4ST RS인 4상 바코드, 미국에서는 POSTNET인 2상 바코드를 개발하여 우편물을 자동 구분하고 있으며 좀 더 발전된 고객 바코드 우편 제도, 회신 우편 제도, 배달 순로 구분 제도 등 확대된 우편 서비스를 지원하고 있다. 그러나 국내에서는 우편물의 자동 구분만을 시행하고 있는 실정이므로 한글화할 수 있는 자동 인식 코드를 개발하여 우편물의 다양한 서비스를 지원해야 할 필요성이 있다.

따라서 본 발명에서는 우편 업무의 질을 향상시키기 위해 수록 문자수, 방향성, 크기 등에 제약을 받지 않고 높은 기록 밀도를 갖으며 우편물 구분뿐만 아니라 고객 바코드 제도, 회신 우편 제도 및 배달 순로 구분 제도 등의 우편 서비스를 극대화 할 수 있는 인식 코드의 구조 및 그 인식 방법과 인식을 위한 코드 제어기의 구조를 제시하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인식 코드의 구조는 코드의 자릿수를 결정하기 위한 수직축 및 수평축과, 상기 수직축 및 수평축의 경계를 지정하여 좌표계를 구축하는 정규 프레임을 갖는 네 개의 베이스 점과, 상기 좌표계의 방향에 관계없이 기준이 되는 좌표 값을 구할 수 있도록 코드 아래에 표시된 두 개의 점으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인식 코드의 인식 방법은 시스템을 그래픽 모드로 전환하는 단계와, 상기 시스템이 그래픽 모드로 전환된 후 프레임 주소를 설정하고 포트를 초기화시키는 단계와, 상기 포트의 초기화가 완료되면 카메라로부터 화상을 셈플링하여 버퍼에 저장하므로써 화상을 캡쳐하는 단계와, 상기 캡쳐된 화상에 대해 이치화된 화상을 생성시키는 단계와, 상기 이치화된 화상이 갖고 있는 점들을 찾아내어 그 점들의 경계 내에서 최소값 및 최대값을 계산하는 단계와, 상기 최소값 및 최대값을 계산한 후 중심 좌표 값을 계산하는 단계와, 상기 중심 좌표 값을 통해 찾아낸 점들을 분석하여 컨백스-헐을 형성하는 점들을 추적하는 단계와, 상기 컨백스-헐을 형성하는 점들을 추적하여 네 개의 컨백스-헐 점을 추출하는 단계와, 상기 추출된 컨백스-헐 점의 화상 형태를 보정하는 단계와, 상기 보정된 컨백스-헐 점을 정규 프레임 방법으로 변경시키는 단계와, 상기 컨백스-헐을 형성하는 점 내부의 나머지 점들의 고정 좌표값을 역행렬을 이용하여 계산하는 단계와, 상기 고정 좌표 값을 정수 값으로 매핑시켜 번호를 추출하는 단계와, 상기 번호를 추출한 후 그래픽 모드를 종료시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상술한 목적을 달성하기 위한 인식 코드의 인식을 위한 코드 제어기의 구조는 CCD카메라로부터 아날로그 화상 캡쳐를 제어하기 위한 화상 캡쳐 처리기와, 상기 화상 캡쳐 처리기에서 캡쳐된 아날로그 화상을 이치화 시켜 생성된 점들의 검출을 제어하기 위한 화상 이진화 처리기와, 상기 화상 이진화 처리기에서 이진화 시킨 점들의 결정 코드 경계선 및 방향에 대한 컨백스-헐 추출을 제어하기 위한 컨백스-헐 처리기와, 상기 컨백스-헐 처리기에서 추출된 화상에 대해 정규 프레임 방식을 적용하여 고정 좌표값 계산 제어를 위한 고정 좌표 처리기와, 상기 고정 좌표 처리기에서 계산한 좌표 값을 매핑하고 번호 추출을 제어하는 매핑 처리기로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인식 코드의 구조도.

도 2(a) 내지 2(c)는 본 발명에 따른 우편번호 인식용 인식 코드의 구조도.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인식 코드의 구조도.

도 4(a) 내지 4(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴의 입력 검출된 점들 및 그에 대한 인식 결과를 나타낸 상태도.

도 5(a) 내지 5(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 화상, 검출된 마크 및 그에 대한 인식 결과를 나타낸 상태도.

도 6(a) 및 6(b)는 본 발명에 따른 인식 코드의 인식을 위한 시스템 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 인식 코드의 인식을 위한 코드 제어기의 구조도.

도 8은 본 발명에 따른 인식 코드 인식 방법을 순서적으로 도시한 흐름도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＞

1 : 화상 캡쳐 처리기 2 : 화상버퍼

3 : 화상 이진화 처리기 4 : 이진화 버퍼

5 : 컨백스-헐 처리기 6 : 임계버퍼

7 : 고정 좌표 처리기 8 : 정규 프레임 버퍼

9 : 매핑 처리기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 인식 코드의 구조도이다. 자동 인식을 위하여 자릿수를 결정하기 위한 m(세로)×n(가로)과, 정규 프레임(Canonical Frame)의 베이시스(Basis)를 형성하는 네 점들(P1, P2, P3, P4) 및 코드의 상하 구분을 위한 코드 아래의 두 점(T1, T2)들로 구성되어 있다. T1 및 T2에 의해 어느 방향으로 되어 있어도 기준이 되는 좌표 값을 구할 수 있으며, 정규 프레임의 네 개의 베이시스 점(Basis Points)은 (0,0), (0,1), (1,0), (1,1)의 좌표를 갖고 있다. 이 베이시스 점 내의 원들은 각각의 자릿수를 나타내게 되며, 마크 시 1의 값을 갖는다. 마크 된 자릿수의 검출은 베이스 점에 의하여 구축된 좌표계에서의 좌표 값과 (m, n)의 크기로부터 결정된다. 좌표계 내의 좌표 값은 화상으로부터의 왜곡이 발생하여도 변하지 않는 불변인 값이다. 따라서 코드를 보는 카메라의 위치에 관계없이 자릿수를 검출할 수 있어 검출 시의 제약 조건이 현재 사용되고 있는 코드 인식에 비하여 매우 높은 유연성을 갖을 수 있다.

인식 코드의 적용 범위는 메트릭스 범위인 m×n 만큼의 크기이며 다음과 같은 [수학식 1]의 크기 만큼의 구분할 수 있는 코드를 생성시킬 수 있다.

여기에서 Axy는 베이시스 점 내의 원들이 마크된 경우에는 1의 값을 갖고 마크되지 않은 경우에는 0의 값을 갖게 됨을 의미한다. 인식 코드를 이용하게 되면 한글 바코드를 쉽게 만들 수 있고 코드가 크기에 무관하며 이동, 회전, 축소 및 확대, 기울어짐, 찌그러짐 등의 변형에도 영향을 받지 않고 일정한 코드값을 갖는 특징을 갖는다.

일 예로 (m, n)이 각각 4와 5인 인식 코드인 경우의 코드값은 [수학식 1]에 의해서 다음의 [수학식 2]와 같이 된다.

계산 결과인 4,357은 A11, A31, A33, A42의 값이 1이고 그 외의 경우에는 0인 경우에 대한 코드값, 즉 (1,1), (3,1), (3,3), (4,2)의 4 개 좌표값에 대한 고유한 코드값으로서 인덱스용 코드로 주로 사용된다.

도 2(a) 내지 2(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 우편번호 인식용 인식 코드의 구조도를 나타낸다.

도 2(a)는 우편번호의 자동 인식을 위한 인식 코드를 보여주고 있다. 이 코드의 수직 축은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 우편번호의 자릿수에 대응하며, 수평축은 도 2(c)와 같이 0부터 9까지의 값을 표시한다. y축은 우편번호 6자리와 상하 구분에 대한 방향을 고려한 2자리를 적용하여 0.125 단위, x축은 10진수를 사용하기 위해 0.1 단위로 나누어지게 된다. 또한 인식 코드의 크기는 코드의 상하 구분을 위한 영역을 포함하여, 판독 가능한 최소 크기인 15×12mm로 구성하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인식 코드의 구조도이다. 우편번호의 자릿수를 나타내는 수직축과 0부터 9까지의 값을 나타내는 수평축을 고려하여 우편번호가 132-487인 경우의 인식 코드의 예를 보여준다.

도 4(a) 내지 4(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴의 입력 및 그에 대한 인식 결과를 나타낸 상태도이다. 도 4(a)는 CCD카메라로부터 인식한 입력 화상을 나타내며 도 4(b)는 화상으로부터 추출되어 이진화 된 컨백스-헐(Convex-hull) 점들을 보여준다. 또한 도 4(c)는 추출된 점들의 인식 결과를 나타낸 것이다.

도 5(a) 내지 5(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 화상, 검출된 마크 및 인식 결과를 나타낸 상태도이다. 도 5(a)는 우편번호가 132-487인 인식 코드를 우편 봉투에 부착한 후 임의의 위치에서 잡은 아날로그 화상이며, 도 5(b)는 화상으로부터 추출된 점들을 이진화 시켜 임계값에 의해 이치화된 점들을 정규 프레임 테이블로 변경시킨 것을 보여 준다. 또한 도 5(c)는 이 점들을 매핑시켜 번호를 추출한 인식 결과를 보여 주고 있다.

도 6(a) 및 6(b)는 본 발명에 따른 인식 코드 인식을 위한 시스템 구성도이다. 사용한 시스템은 486PC이며 흑백 화상 FARA MVB-02 보드를 장착하였다. 이 화상 보드는 256(가로)×240(세로) 유효 픽셀을 사용할 수가 있다. 그리고 화상을 읽기 위하여 525라인을 스케닝할 수 있는 흑백 CS3150 CCD 카메라를 사용하였다. 코드의 인식은 MS-DOS 운영체제에서 처리된다. UIC보드 제어를 위하여 어셈블러 언어를 사용하였고 인식 코드 인식을 위하여 볼랜드(Borland) C++ 언어를 사용하였으며 윈도우 3.1환경에 맞도록 구현하였다.

도 7은 본 발명에 따른 인식 코드 인식을 위한 코드 제어기의 블록도이다. 화상 캡쳐 처리기(1)는 CCD 카메라로부터 아날로그 화상 캡쳐를 제어하는 역할을 수행하며, 카메라로부터 셈플링한 화상은 화상버퍼(2)에 저장된다. 화상 이진화 처리기(3)는 화상 캡쳐 처리기(1)에서 캡쳐 된 아날로그 화상 및 화상버퍼(2)에 저장되어 있는 셈플링된 화상에 대해 임계(threshold)값을 적용하여 이치화 시킨 점 검출을 제어하는 역할을 수행한다. 화상 이진화 처리기(3)에서 이치화된 점은 이진화 되어 이진화 버퍼(4)에 저장된다. 컨백스-헐 처리기(5)는 이진화 처리기(3)로부터 이진화 화상을 입력받고 이진화 버퍼(4)로부터 이진화된 점들의 정보를 받아 그 점들의 결정 코드 경계선 및 방향에 대한 컨백스-헐 추출 제어를 수행한다. 컨백스-헐 처리기(5)에서 추출된 점들은 임계버퍼(6)에 저장되며, 고정(invariant) 좌표 처리기(7)는 컨백스-헐 처리기(5)에서 추출된 화상에 대해 정규 프레임 방법을 적용하여 고정 좌표값 계산 제어를 수행한다. 고정 좌표값은 정규 프레임 버퍼(8)에 저장되었다가 매핑 처리기(9)로 입력되며 매핑 처리기(9)는 고정 좌표 처리기(7)에서 계산한 좌표에 대해 좌표 매핑을 통하여 번호 추출 제어를 수행한다.

도 8은 본 발명에 따른 인식 코드의 인식 방법을 순서적으로 도시한 흐름도이다. 코드의 인식 과정은 크게 그래픽 모드 전환 단계, 화상 캡쳐 단계, 화상 처리 단계, 컨백스-헐 추출 단계, 고정 좌표값 계산 단계, 좌표 매핑 단계 및 그래픽 모드 종료 단계로 이루어진다.

먼저 UIC 보드가 장착되어 있는 시스템에 전원을 켜고 시스템이 구동 된 후 인식 코드 인식 소프트웨어를 구동시키면 그래픽 모드로 설정되어 화상 처리가 가능하도록 모드가 변환된다(S1). 보드의 특성상 256(수평)×240(수직)개의 픽셀로 구성되어 있으나 보드의 종류에 따라 픽셀 수는 달라질 수 있다. 이후 256×240 화상 데이터를 읽기 위한 CCD카메라에 연결되어 있는 UIC보드와 프로그램을 연결시키기 위한 화일을 읽어 프레임 주소 설정 및 포트를 초기화시킨다(S2). 포트의 초기화가 완료되면 카메라로부터 화상을 샘플링(S3)하여 버퍼에 저장하므로써 화상이 캡쳐된다. 캡쳐된 화상은 0∼255의 값을 갖고 있으며 임계값을 적용하여 0 또는 255값을 갖는 이치화된 화상을 생성시킨다(S4). 이때 화상이 인식되지 않은 경우는 0의 값을, 화상이 인식된 경우는 255의 값을 갖게 된다. 이후 255값을 갖고 있는 이치화된 화상이 갖고 있는 점들을 찾아내며 이 점들의 경계 내에서 최소값 및 최대값을 구한 후 이 값들에 대하여 중심 좌표 값을 계산(S5)하므로써 화상이 처리된다. 이후 중심 좌표를 통해 찾아낸 점들을 분석한 후에 컨백스-헐을 형성하는 점들을 추적하여 최종적으로 4개의 점을 추출해 낸다(S6). 추출된 컨백스-헐의 화상 형태가 이동(translation), 회전(rotation), 축소(scaling), 확대(shearing), 기울어짐(skewing) 및 찌그러짐(fanning)등의 변형이 있을 수 있으므로 보정하여야 하고 보정 된 컨백스-헐 점들을 정규 프레임 방법으로 변경시킨다(S7). 또한 역행렬(Inverse Matrix)을 이용하여 컨백스-헐을 형성하는 점안에 있는 나머지 점들의 고정 좌표 값을 계산한다(S8). 이후 계산된 고정 좌표 값을 매핑시켜야 하는데, 1을 기준으로 번호 추출을 쉽게 하기 위하여 10진수를 사용한다. 즉 수평축을 10등분하여 0.1단위로 나누어지게 되고, 수직축은 우편번호 6자리와 방향을 고려한 2자리를 합한 8자를 사용하므로 8등분하여 0.125단위로 나누어지게 된다. 따라서 번호 추출은 이 좌표 범위에 있는 점들을 정수 값으로 매핑 시키면 번호를 쉽게 추출할 수가 있다(S9). 좌표 매핑 과정을 통해 번호를 추출하면 코드 인식이 완료되었으므로 그래픽 모드를 종료시킨다(S10).

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 바코드를 이용한 구분 시스템의 효율을 높일 수 있어서 고객이 우편물 봉투에 바코드를 인쇄하게 하는 경우 구분의 단계를 줄일 수 있고 60% 정도였던 판독율을 98% 이상으로 높일 수 있다. 또한 전용기의 사용시 서로 다른 코드 크기에 대하여 간단한 프로그램 수정만으로 처리할 수 있어 호환성이 좋으며 일반적인 자동 인식 센서인 CCD 카메라의 사용으로 제약 조건이 거의 없이 인식이 가능하고 전용 용지의 사용이나 매우 정밀한 인쇄에 대한 필요성이 전혀 요구되지 않아 사용자가 매우 편리하게 작성할 수 있으며 높은 기록 밀도를 갖는 탁월한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 코드의 자리수를 결정하기 위한 수직축 및 수평축과,

   상기 수직축 및 수평축의 경계를 지정하여 좌표계를 구축하는 정규 프레임을 갖는 다수의 베이스 점과,

   상기 좌표계의 방향에 관계없이 기준이 되는 좌표값을 구할 수 있도록 코드 아래에 표시된 다수의 점으로 구성된 것을 특징으로 하는 인식 코드의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정규 프레임을 갖는 상기 베이스 점은 (0,0), (0,1), (1,0), (1,1)의 좌표를 갖는 것을 특징으로 하는 인식 코드의 구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 인식 코드가 우편번호 인식용으로 사용되는 경우 우편번호의 자릿수에 대응하는 수직축은 0.125 단위로, 0부터 9까지의 값에 대응하는 수평축은 0.1 단위로 나누어지는 것을 특징으로 하는 인식 코드의 구조.
4. 시스템을 그래픽 모드로 전환하는 단계와,

   상기 시스템이 그래픽 모드로 전환된 후 프레임 주소를 설정하고 포트를 초기화시키는 단계와,

   상기 포트의 초기화가 완료되면 카메라로부터 화상을 셈플링하여 버퍼에 저장하므로써 화상을 캡쳐하는 단계와,

   상기 캡쳐된 화상에 대해 이치화된 화상을 생성시키는 단계와,

   상기 이치화된 화상이 갖고 있는 점들을 찾아내어 그 점들의 경계 내에서 최소값 및 최대값을 계산하는 단계와,

   상기 최소값 및 최대값을 계산한 후 중심 좌표값을 계산하는 단계와,

   상기 중심 좌표 값을 통해 찾아낸 점들을 분석하여 컨백스-헐을 형성하는 점들을 추적하는 단계와,

   상기 컨백스-헐을 형성하는 점들을 추적하여 네 개의 컨백스-헐 점을 추출하는 단계와,

   상기 추출된 컨백스-헐 점의 화상 형태를 보정하는 단계와,

   상기 보정된 컨백스-헐 점을 정규 프레임 방법으로 변경시키는 단계와,

   상기 컨백스-헐을 형성하는 점 내부의 나머지 점들의 고정 좌표값을 역행렬을 이용하여 계산하는 단계와,

   상기 고정 좌표값을 정수값으로 매핑시켜 번호를 추출하는 단계와,

   상기 번호를 추출한 후 그래픽 모드를 종료시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인식 코드의 인식 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 시스템의 구성은 CCD 카메라 및 흑백 화상 FARA MVB-02 보드를 장착한 PC를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 인식 코드의 인식 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 캡쳐된 화상은 0 내지 255의 값을 갖으며 입계값을 적용하여 화상이 인식되지 않은 경우는 0, 화상이 인식된 경우는 255의 값을 갖도록 이치화하는 것을 특징으로 하는 인식 코드의 인식 방법.
7. CCD카메라로부터 아날로그 화상 캡쳐를 제어하기 위한 화상 캡쳐 처리기와,

   상기 화상 캡쳐 처리기에서 캡쳐된 아날로그 화상을 이치화 시켜 생성된 점들의 검출을 제어하기 위한 화상 이진화 처리기와,

   상기 화상 이진화 처리기에서 이진화 시킨 점들의 결정 코드 경계선 및 방향에 대한 컨백스-헐 추출을 제어하기 위한 컨백스-헐 처리기와,

   상기 컨백스-헐 처리기에서 추출된 화상에 대해 정규 프레임 방식을 적용하여 고정 좌표값 계산 제어를 위한 고정 좌표 처리기와,

   상기 고정 좌표 처리기에서 계산한 좌표 값을 매핑하고 번호 추출을 제어하는 매핑 처리기로 구성된 것을 특징으로 하는 인식 코드의 인식을 위한 코드 제어기의 구조.

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