KR100498763B1 - 바코드 고속 관심 영역 위치 판독 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복잡한 영상정보 내에 존재하는 1,2차원 바코드 고속 판독 시스템 및 방법에 관한 것이다. 기존의 물류 정보 자동식별 시스템들은 정해진 규격의 크기와 판독 면에 인쇄된 바코드의 인쇄 크기 등의 조건에 일치될 경우에만 하나의 심볼로지를 판독할 수 있다. 바코드가 존재하는 후보영역을 판단하여 검출하기 위하여 검사 대상 영역에 존재하는 바코드의 특징정보를 이용하는 방법과 그리드(Grid)라인을 사용하여 바코드 영역을 검출할 수 있다. 그러나 이 방법에 의하여 검출하고자 할 경우에 물류상에 존재하는 문자 정보를 심볼로지 정보로 구분이 용이하지 않으며, 수직과 수평라인으로 획득된 정보를 결합하여 연산하여 판독영역을 구분하여 연산하여야 하므로 많은 시간이 소요된다. 본 발명은 면적이 불규칙한 소포 영상에 존재하는 여러종류의 1,2 차원 바코드 영역을 고속으로 찾아 바코드 영역인지와 바코드의 종류를 식별하여 심볼 정보를 해석하는 방법에 관한 것이다. 우편물 이송 장치를 통하여 소포의 길이 정보를 기반으로 영상의 크기(4,096x4,096)를 자동적으로 64 pixel단위로 조정하는 기능을 포함하며, 바코드 영역의 범위를 보다 정확하게 검출될 수 있도록 검사블록을 1/4,1/16 단위로 단계적으로 검사될 수 있도록 하여 바코드 영역을 정확하게 추출되도록 한 것이다. 또한 이송되는 물류의 높이에 따른 검출과 높이센서에 의해 검출되지 않을 경우 컨베이어벨트 사이에 배열된 센서들에 의해 검출된 신호를 바탕으로 영상획득되고 종료될 수 있도록 하여 불필요한 영상 획득과정을 수행하지 않도록 한 것이며, 이에 따라 소형통상, 얇은 대형통상, 두꺼운 대형통상,소포 등 거의 모든 우편물에 적용이 가능한 것이다. 획득된 소포영상에서 불필요한 영역을 제거하기 위해 블록의 척도를 PIM(Picture Information Measure)와 Min,Max 값을 구하고, 동적 임계값보다 적은 경우에 제거하는 방법을 사용하고, 미세블록의 분산, 평균값을 이용하여 검사 블록들을 1/4, 1/16 단위로 검사하여 정확한 바코드 영역의 검출과 바코드인지 검증 및 종류식별을 통해 고속으로 바코드를 판독하는 것을 특징으로 한다.

Description

바코드 고속 관심 영역 위치 판독 시스템 및 제어 방법{THE BAR CODE READER AND HIGH-SPEED EXTRACTION SYSTEM OF BAR CODE LOCATING, THE CONTROL METHOD OF THIS SYSTEM}

본 발명은 바코드 판독 시스템에 관한 것으로, 특히 복잡한 영상정보내 존재하는 1, 2차원 바코드 고속 위치 및 판독 시스템 및 방법에 관한 것이다.

물류가 수집되어 구분, 운송, 배달을 위하여 고속으로 이송시켜 물류상에 존재하는 바코드 심볼로지 정보를 자동으로 식별함으로써 물류의 자동구분을 위한 정보획득 과정, 기록관리 대상 물류 정보의 획득과정, 정지 센서 및 높이 센서에 의하여 획득된 정보와 판독하고자 하는 심볼로지의 판독 후보영역 탐색 결과를 바탕으로 물류의 부피를 자동으로 산출하는 과정이 필요로 하고 있다.

특히, 이와 같이 생성된 정보에 의하여 행선지별 물류 처리 정보를 생성하여 원격지에 이 물류를 배달하기 위하여 운송, 2차 구분, 배달을 위한 작업정보의 생성이 가능하게 되어 사전에 작업계획을 수립하기 위한 정보로 활용될 수 있어야 한다.

이 기술분야는 물류의 정보를 자동식별 기술로써, 물류의 이미지 상에 존재하는 고속으로 1, 2차원 바코드 심볼로지를 판독하여 다양한 자동구분 정보, 기록관리 정보, 다양한 물류 정보를 획득하는 기술에 관한 것이다.

종래 물류가 접수되어 구분작업을 수행하고자 하는 작업장에서는 물류에 표현된 우편번호 등을 작업자가 구분기에 직접 입력하여 구분하고,기록관리 대상 물류에 대해서는 구분이 완료된 위치에서 바코드 심볼로지 판독기를 사용하여 판독하여 정보처리를 하고 있다. 현재는 이미지 처리 기술을 적용하여 식별되는 정보는 단지, 물류를 구분하기 위한 정보만을 이용하고, 바코드 심볼로지 영역을 탐색하는데, 많은 시간이 소요되므로 하나의 이상의 바코드 심볼로지를 판독할 수 없다. 그리고, 바코드 심볼로지 판독은 1,2차원 바코드 영역을 동시에 추출하여 판독되어야 할 바코드를 추출하는데 많은 시간이 소요되어 1개의 바코드만 지정하여 판독하므로 다양한 물류정보를 획득할 수 없는 문제점이 있다.

대부분의 바코드 심볼로지 판독시스템은 이미지 상에 존재하는 바코드 심볼로지를 고속으로 탐색하기 위하여 획득된 이미지의 2진화 과정, 검은색 영역의 에지 추출, 바코드 심볼로지 특징치와의 비교 과정으로 구성되며, 바코드 심볼로지가 일정한 각도 이상으로 기울어진 경우에는 판독 후보영역의 좌표들을 기준으로 중심축을 생성하여 바코드 심볼로지 판독 후보영역을 모두 검사하여 심볼로지 패턴 값을 획득하는 방법이 적용된다. 이와 같은 경우에는 2진화 과정에서 하나의 임계값(threshold)를 적용할 경우에 바코드 심볼로지 영역을 잘못 찾는 경우가 발생된다.

왜냐하면, 조명의 밝기 분포에 따라, 획득된 이미지의 임계값이 다르기 때문에 바코드 심볼로지 일지라도 근본적으로 판독대상 후보영역을 찾기 위한 기준에서 벗어나기 때문이다. 또한, 다중 임계값을 사용하여 초기에 검출할 경우에도 전체 이미지에 대하여 또는 판독 후보영역인지 탐색하기 위한 기준을 적용해야 하므로 많은 계산시간이 소요된다.

이러한 방법을 적용한 바코드 판독 시스템(미국특허,US6193158)들은 판독 대상인 바코드 심볼로지를 찾기 위하여 전체 이미지에 대하여 일정한 블록 사이즈를 설정하여 수평 및 수직 그리드(gide)라인를 일정한 간격으로 생성하여 검사하는 방법을 적용하고 있으나, 그리드 라인의 수가 많고, 수평 및 수직 그리드 라인선 상에 존재하는 모든 바코드 심볼로지들의 판독 후보 좌표를 계산하는데 많은 계산시간이 소요됨은 물론,수직 그리드 라인을 검사하는 과정과 수직 그리드 라인을 검사한 결과에 의하여 판독 후보영역의 좌표 값을 생성하기 위하여 인접된 그리드 라인을 모두 검사하여야 하므로 많은 계산 시간이 요구된다.

바코드 심볼로지가 일정한 각도로 기울어진 경우에 수평 그리드 라인에서 획득된 정보와 수직 그리드 라인 상에서 획득된 이미지 값들에 오차 범위를 계산하여 야 하고, 이미지 상에 바코드 심볼로지와 유사한 문자열의 일부분이 수평 또는 수직 그리드 라인 상에 존재할 경우에는 잘못된 판독 후보영역이 많이 생성되게 된다. 또한, 심볼로지의 길이가 적은 경우, 또는 심볼로지의 높이값이 적을 경우에는 그리드 라인의 수를 더 많이 생성하여야 하므로 고정된 그리드 라인 간격으로 설정할 경우에는 보다 많은 계산시간이 소요되는 문제점을 포함하고 있다. 바코드 심볼로지 정보를 획득하기 위하여 사다리 구조로 정보를 획득하여 연산하는 방법을 사용하고 있으나, 바코드 심볼로지의 기울기에 따라, 판독대상 그리드 라인의 정보가 또 다른 그리드 라인의 정보와 중복되어 발생되는 경우에 중복된 영역을 제거하는 방법이 적용되어야 한다.

특히, 그리드 라인에 높이가 너무 짧거나 긴 경우와, 바의 폭이 좁은 경우와 넓은 경우에 대하여 바코드 심볼로지의 판독 후보영역을 찾기 위하여 원주(curve)가 존재하는 것을 제외한 정보이면서 바의 형태 정보를 찾는 방법을 적용하고 있다. 그리고, 바코드 심볼로지 판독 후보영역을 검사하는 과정에서도 2차원 정보를 해석하기 위하여 방향정보와 바의 에지(edge)를 기반으로 계산하므로써, 문자 이미지 중에서 직선 성분을 포함하는 경우에는 판독 후보영역으로 설정되며, 판독 후보 영역에서 이미지 정보를 모두 해석하여야 하는 바코드 심볼로지 정보를 해석할 수 있다. 또한, 심볼로지의 종류와 방향성을 식별하기 위하여 시작 및 정지 바 영역이 판독 대상 바코드 심볼로지의 시작 및 정지, finder 패턴인지 어떤 종류의 바코드 심볼로지인지 구분하는 방법이 적용되어 있어 이 시스템에 포함되어 있지 않은 또 다른 바코드 심볼로지 정보를 판독(국제 표준인 ISO/IEC/JTC1/SC31 내에 포함된 바코드 심볼로지)하고자 할 경우에 이미지 처리 모듈에 추가되어야 할 바코드 심볼로지의 규격에 적합한 식별 방법을 적용하여야 한다. 그리고, 이미지로 획득된 바코드 심볼로지의 상태를 검증하기 위하여 사용되는 방법이 정보해석(decoding)과정에서 확인할 수 있다. 이와 같은 복잡한 수행 절차로 인하여 2개 이상의 심볼로지를 식별하기 위해 많은 시간이 소요되므로 하나의 바코드만 지정하여 판독하여야만 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이송되는 물류의 이미지 정보를 획득하여 고속으로 1,2차원 바코드 심볼로지 판독 후보영역을 추출하고, 여러 개의 바코드 심볼로지를 동시에 판독하고, 판독율을 향상시키기 위한 방법을 제공하고, 판독대상 후보영역을 검사한 결과에 의하여 바코드의 종류를 식별함은 물론, 바코드가 존재하는 영역의 탐색시간을 최소화하기 위해 물류의 면적 정보를 동시에 산출할 수 있도록 하여 물류 정보를 고속으로 식별할 수 있도록 하는 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에서는 기존의 문제점들을 해결하기 위하여 이송되는 물류의 면에 존재하는 바코드 심볼로지 영역들을 고속으로 정확한 바코드 심볼로지가 존재하는 영역을 정확하게 식별하고, 2개 이상의 바코드 심볼로지가 존재하여도 판독될 수 있도록 하고, 어떤 종류의 바코드인지 식별하여 판독결과가 산출될 수 있도록 한 것이다. 이에 따라, 바코드 심볼로지 판독정보에 의하여 자동구분, 기록관리 대상정보의 획득, 소포의 면적정보의 생성 등을 보다 효과적으로 자동식별될 수 있도록한 것을 특징으로 한다. 그리고 Measure=Min-Max 값이 동적 경계 값 보다 큰 블록 블록들에 대한 외곽좌표의 최소,최대 위치의 블록들을 기준으로 소포의 면적 및 검사 대상영역을 결정하는 방법을 포함하고,1차원 및 2차원 바코드의 특징의 검사 및 검증과정을 통해 고속으로 바코드 판독이 되도록 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템 및 방법에 있어서, 획득된 우편 영상 및 ID, 바코드 후보영역 영상들, 바코드의 종류 정보를 저장하는 우편 영상 저장부와; 상기 우편물에 인쇄된 바코드 후보 영역 중 잘못 검출된 영역을 최소화하는 바코드 특징치 비교부와; 상기 바코드에 대한 공통적인 검사라인을 생성하여 바코드의 종류와 외형 좌표를 산출하고, 선형 바코드만을 식별하는 경우 외곽 좌표들에 의한 바코드 판독이 용이한 중심축 라인을 생성하는 바코드 ROI추출부와; 상기 바코드의 위치 좌표를 기준으로 바코드 판독 대상 우편물 원영상의 좌표 영역을 바코드 기울기 좌표를 고려하여 스캔한 후, 바 두께 및 공간 값의 위치, 두께 정보를 생성하는 바코드 정보 추출부와; 상기 바코드의 종류에 적합한 디코더에 상기 바코드 정보 추출부의 결과 값에 의해 바코드의 판독결과를 생성하는 바코드 정보 해석부와; 상기 바코드 정보 해석부로부터의 바코드 판독 결과를 상위 애플리케이션으로 전송하는 판독결과 전달부;를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 시스템을 구현하며, (a)이송 시스템을 통해 이송되는 우편물의 존재를 검출하여 해당 우편물의 영상을 획득하는 단계와; (b)상기 획득된 우편물영상을 검사하기 위한 기준에 의해 우편물의 외형 경계를 구하여 우편물의 면적을 산출하는 단계와; (c)상기 우편물의 외형 경계 정보를 바탕으로 우편물 영역에 존재하는 1, 2 차원 바코드영역을 고속으로 탐색하는 단계와; (d)상기 바코드 관심영역에 바코드의 존재 유무와 어떤 종류, 영상에서의 위치 정보를 기반으로 바코드를 판독하는 단계와; (e)상기 자동 식별된 데이터를 정보처리 및 제어 모듈을 통해 운영관리 시스템으로 전송하는 단계;를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법을 구현하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 바코드 고속 locating 및 판독 시스템의 구성도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 물류가 이송되면 물류의 시작 지점과 정지 신호를 전달하는 센서들(111)에 의해 우편물이 모두 통과되었다는 신호를 CCD 영상 획득부(112)에 전달한다. 이 신호는 CCD 영상 획득부(112)에 전달되고 시작 신호에 의해 4,096 픽셀을 길이 64 픽셀 단위로 우편물의 영상을 획득하고, 정지 신호가 전달되면 영상 획득 중인 길이 64 픽셀까지만 CCD 영상 획득부(112)에 저장하며, 영상이 저장되는 과정에서 메모리에 저장되는 영상의 상태를 길이 64 pixel 단위로 우편물 외형 경계 추출부(113)에 전달한다.

(112)에 의해 전달된 신호에 의하여 32*32 단위로 블록을 검사하여 PIM(Picture Information Measure)값을 계산함과 동시에 동적 경계값을 기준으로 우편물의 외형 경계값을 추출하고 다음 검사 대상의 범위를 결정하는 우편물 외형 경계 추출부(113),

상기 결과에 의해 각 블록의 에지 심볼의 두께 분포를 비교하고, 바코드 후보 영역 중에서 잘못 검출된 영역을 최소화하는 단계를 수행하는 바코드 특징치 비교부(121),상기 (121)의 결과에 의해 바코드 영역인지 1차원, 2차원 바코드에 대한 공통적인 검사라인을 생성하여 바코드의 종류와 외형 좌표를 산출하고, 선형 바코드만을 식별할 경우(선택 사항)는 외곽 좌표들에 의한 바코드 판독이 용이한 중심축 라인을 생성하는 바코드 ROI 추출부(122),

(122)에 의해 추출된 결과 중에서 사전에 판독되어야 할 바코드가 정의된 경우에는 해당 바코드를 바코드 정보 추출부(123)에 전달하고, 나머지 바코드 ROI 영역 들은 우편영상 저장부(125)에 저장하여 정해진 판독 순위에 의해 판독할 수 있도록 바코드 정보 추출부(123)에 전달되어 다음 단계를 수행하도록 하며, 우편영상 저장부(125)에 저장되는 정보는 바코드의 영상, 바코드 종류, 저장 id 등으로 구성할 수 있다.

바코드의 위치 좌표를 기준으로 우편물의 원영상의 좌표 영역을 바코드 기울기 좌표를 고려하여 스캔한 후, 바 두께 및 공간 값의 위치, 두께 정보를 생성하는 바코드 정보 추출부(123), 상기 결과를 바탕으로 바코드의 종류에 적합한 디코더에 (123)의 결과 값에 의해 바코드의 판독결과를 생성하는 바코드 정보 해석부(124),

상기 결과를 해당 운영관리 시스템(140), 자동구분 설비(150)등에 전달하기 위한 정보체계를 생성하여 전달하는 판독결과 전달부(126)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 우편물 외형 경계 추출(113)결과와 센서의 검출 신호의 길이 정보를 바탕으로 우편물 면적도 산출할 수 있도록 한 것이다. 그리고 (126)의 결과는 행선지 별 물량/면적 정보 처리부(131), 자동구분 정보 처리부(132), 종적추적 정보 처리부(133), 반송/회신 정보 처리부(134), 우편요금 검증정보 처리부(135)를 위해 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 바코드 고속 관심영역 위치(locating)생성을 위한 전체 흐름도와 선형 바코드 관심영역 추출 과정에 대한 순서를 보인 흐름도이다.

우편물 영상이 획득되면, 32*32 블록 단위로 PIM(Picture Information Measure)() Mask(S201) 값을 구하도록 하는데 PIM값은 해당 블록의 전체 픽셀수와, 히스토그램 중 가장 큰 도수의 히스토그램 값의 차이로부터 계산한다. 초기 관심영역을 생성하고, 각 블록 별로 Variance를 아래의 [수학식 1]에서와 같이 계산하여,

M: 블록의 좌, 우 길이

N: 블록의 높이

P: 픽셀의 실제 값

BlockMean: 블록의 평균 값

Variance: 블록의 분산 값

바코드가 있을만한 Variance가 나오는 ROI만을 남기고, 나머지는 제거하는 방법을 적용한 Variance Mask(S202), 상기 결과를 바탕으로 블록(BLOCK)을 줄여가면서 (32*32에서 8*8로)Step Variance Mask(S203)을 생성하고, 줄여진 ROI의 연결성을 고려하여 바코드 영역이 아니다고 판단되는 영역을 제거하는 Binary Image(S204) 과정을 수행하고, Labeling을 실행하여(S205) 그 결과 나타나는 각 영역의 크기를 보고, 바코드 영역과 크기가 비슷한 것만 남기고 제거하는 과정을 포함한다.

PIM 기법에 의해 검출된 물류외형 블록인 1*128∼128*128까지 블록의 값을 기준으로 수평라인의 최소, 최대 값과 초기구간(1∼10), 중간 구간, 종료 구간 등으로 구분하여 최소 및 최대값의 오류를 정정하여 우편물의 면적과 동일한 좌표값을 생성하는 과정을 포함한다. 최소 값과 최대 값의 변화 분포는 사각형, 원의 선 성분 특징을 고려하여 이전 값, 현재 값, 다음 예정 값을 기준으로 우편물의 면에서 벗어낫는지 검사하는 방법을 기준으로 우편물과 컨베이어 벨트의 경계면을 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 과정부터는 물체의 경계 값 범위내 만을 검사 대상으로 하며, 위의 결과를 바탕으로 각 블록의 값이 "0"이 아닌 블록들을 대상으로 X 스캔 방법을 적용하여 해당 블록의 에지 수를 산출하고, 에지의 수가, 하강(1->0)혹은 상승 (0->1)로 변화되는 양이 2보다 클 경우(선택 사항)인지를 비교하며 해당되지 않는 블록은 모두 "0"로 치환한다. 그리고 "0"이 아닌 블록들을 대상으로 각 블록의 중심 라인을 기준으로 4 픽셀(선택적)단위로 검사하여 검은색 및 흰색 영역의 크기, 개수가 바코드의 특징을 갖는지 비교하여 정상일 경우에 "1"의 값으로 표시되도록 하고, "1"일 경우에는 각 블록의 값을 "255"로 저장하고, 3*3 Mask를 각 블록의 값을 기준으로 검사함에 있어 "0"인 값인 위치를 기준으로 인접된 8개의 블록 중에서 3개 이상이 "255"이면 검사 위치의 블록의 값을 0->255로 바꾸어 잘못 검출된 블록, 바코드 주변 영역을 포함시키도록 하는 영역확장 과정을 수행하고, 추출된 영역을 레이블링하는 과정으로 구성한다.

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도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 도 2의 수행결과에 대하여 설명하기 위한 상세 처리 흐름도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 도 2에 의하여 제시된 (S201)∼(S205)까지 수행되는 각 기능을 설명하기 위한 것으로, 도 3a에 도시된 바와 같이 블록의 픽셀 값을 양자화하고(S302), 이 결과 값에 의해 히스토그램(S303)을 만들어, 이 값에서 경계값 이하이면 관심영역(ROI)에서 제거(S307)하고, 이상이면 모든 블록에 대해 수행이 완료되었는지 확인하고 완료될 때까지 반복하여 수행(S306, S308)하도록 하는 과정과

이 과정의 결과를 바탕으로 도 3b에 도시된 바와 같이 해당 블록의 Variance 값을 계산하고(S312), 이 결과 값에 의해 경계값 이하이면(S314), 관심영역(ROI)에서 제거하고(S316), 이상이면 모든 블록에 대해 수행이 완료되었는지 확인하고 완료될 때까지 반복하여 수행(S315, S317)하도록 하는 과정과

이 과정의 결과를 바탕으로 도 3c에 도시된 바와 같이 해당 각 블록이 ROI에 포함되는지 확인(S322)하고, 포함될 경우에 1/4 등분(S323)한 후 각 작은 블록에 대한 variance를 계산(S325)한 후 이 결과 값에 의해 경계값 이하이면(S326) 관심영역(ROI)에서 제거하고(S327), 이상이면 나머지 블록(1/4 등분 블록 중)에 대해 수행이 완료되었는지 확인하고 완료될 때까지 반복하여 수행(S329, S332)하도록 하는 과정과

이 과정의 결과를 바탕으로 도 3d에 도시된 바와 같이 해당 각 블록이 ROI에 포함되는지 확인(S342)하고, 포함될 경우에 블록을 기준으로 가로, 세로 각각 몇 개의 블록이 연속적으로 연결되었는지 계수한 후(S343), 이 결과 값에 의해 경계값 이하 이면(S344), 관심영역(ROI)에서 제거하고(S347), 이상이면 모든 블록에 대해 수행이 완료되었는지 확인하고 완료될 때까지 반복하여 수행(S348)하도록 하는 과정과

이 과정의 결과를 바탕으로 도 3e에 도시된 바와 같이 나머지 블록들에 대하여 라벨링을 수행하고(S351), 라벨링된 크기(S353)를 구하며, 라벨의 크기가 최소 이상,최대 이하이면(S354), 그렇지 않으면 ROI에서 제외시키고(S356), 모든 라벨에 대해 실행되었는지 판단하고, 종료(S358)될 때 까지 수행(S355, S357)한다.

이와 같은 과정에 의해 라벨링된 영상을 검사하여 바코드가 존재하는 영역인지 구분하는 방법을 적용하는 것을 특징으로 한다. 바코드 영역이 아닌 부분을 잘못 인식하는 경우도 발생한다. 이러한 영역을 제거하기 위해서 1, 2차원 바코드의 검증 알고리즘을 수행하면 완벽한 결과를 얻을 수 있다. 해독 알고리즘 중 심볼의 확인과정을 사용하면 잘못된 영역을 제거할 수 있다. 이에 따라, 2차원 바코드 관심영역 고속 추출방법에서 PIM Mask 에서 많은 시간이 소모되기 때문에 Difference(이하 Diff)인 Measure =Min-Max >동적 경계값 방식을 사용하여 수행 시간 줄일 수 도 있다. 관심영역 마스크(혹은 버퍼)에서 검출된 관심영역의 32 × 32 블록을 다시 8 × 8의 블록으로 나눈 뒤, j 번째 블록의 표준편차 devj 를 구하고, fj (x,y )는 j 번째 8 × 8블록에 속해있는 입력 영상의 픽셀 값으로 적용하여 아래의 [수학식 2]에 의해 각 블록의 mean,dev(deviation)값을 구하며,

이때, 이면, 이면 j 번째 블록에 해당하는 Dev(Deviation)관심영역 마스크의 픽셀을 관심영역으로 설정하는 방법을 적용하는 단계를 포함한다.

상기 단계에 의해 버퍼의 크기가 128 × 128로 줄여져 있고 잡음 제거를 한 후 이므로 레이블링에 걸리는 시간을 최소화 할 수 있으므로 레이블링 후 레이블링 된 각 영역에 대해 각각 중심점과 Bounding box를 구하고, 구해진 중심점에 대해 해당되는 Deviation을 기준에 의해 영역 채우기(Region filling)을 위한 중심 점(Seed point)를 구하여 이때 Deviation 버퍼 영역 내에 혹시 있을지 모르는 빈 공간에 대한 대책으로 중심에 해당되는 위치의 3 × 3크기에서 Deviation 마스크에 표시된 영역을 Seed point로 설정한다. 또한 여기서 구한 Bounding box의 크기는 Region filling이 수행될 영역을 한정시키는 데에 이용하는 것을 포함한다.

상기 단계에서 계산된 Seed point와 Bounding box 좌표를 이용하여 이웃한4-neighbor에 대한 Region filling을 시행하고, 이때 동일 영역에 채워지는 값은 Binary Image 처리 버퍼의 레이블을 사용하며 Region filling 관심영역에 대한 버퍼 값을 만들도록 하는 과정과 이전 단계에서 추출된 중심점을 중심으로 하고 추출된 Bounding box의 대각선을 길이로 하는 선을 중심점을 기준으로 180°회전시키면서 기준 축을 구하여 회전시키는 선의 바깥에서부터 Region filled 버퍼의 레이블 값과 처음 만난 위치까지의 거리가 최대인 선 AB를 Max 기준축으로 최소인 선 CD를Min 기준축으로 정하고,

이 기준축과 레이블링된 영역이 만나는 점들을 서로 연결하여 중심축이 가질 수 있는 각도를 선분 AD와 선분 BC가 가지는 평균각도 그리고 선분 AC와 선분 BD가 가지는 평균 각도로 구하는 방법을 적용하는 과정을 수행한다.

상기 단계에서 구한 두 개의 평균 각도 중에서 중심축이 가지는 각도를 구하기 위해 Min 기준축의 모든 점을 중심으로 하고 Min, Max 기준 축을 이용해 구한 평균각도를 가지는 두개의 후보선으로 Region filled 버퍼 영역을 검사하고, 이때 선이 지나가는 픽셀의 수를 더한 값이 큰 후보선의 평균각도를 중심축의 각도로 선정하며, 선정된 각도의 90°회전시킨 각도를 다른 중심축의 각도로 선정하는 과정을 수행한다.

이러한 결과를 통해 바코드의 중심 축 라인을 생성할 수도 있다. 도 4는 본 발명에서 제시한 방법에서 라벨링까지 수행된 결과 바탕으로 가장 효과적으로 관심영역에 존재하는 바코드 정보인지 검사하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 바코드 영역의 검증 절차는 도 4와 같이 4개 라인의 검사로 2차원 바코드의 종류를 판별할 수 있다. 이 과정은 다음과 같은 규칙을 적용한다.

1)Maxi Code는 우선, 관심영역의 외곽 경계가 정사각형 구조인지 확인한 후 1,2 라인 검사결과의 분포는 중앙이 "0"이고 변화되는 분포가 대칭인 경우이고, 3, 4와 같은 검사 과정에서는 불규칙한 값들의 분포로 검출될 경우에 Maxi code로 결정한다.

2)Data Matrix는 우선, 관심영역의 외곽 경계는 정사각형 또는 직사각형 구조일 경우에는 2번 라인의 검사는 하지 않는다. 그렇치 않을 경우에 1, 2 라인은 불규칙 분포 또는 모두 검은색 영역일 경우인지 검사한 후 3번 라인이 항상 검은색 라인일 경우 Data Matrix라 정의한다. 그리고 4번 라인 검사는 규칙적으로 0->1,1->0 로 변환되는 크기값이 거의 동일한 특징으로 구성되어 있다.

3)QR Code 인 경우에는 1, 2번 라인의 검사 결과는 거의 불규칙한 분포이나, 중앙 좌표검은색 크기의 1/2 위치를 기준으로 finder 패턴이 검출될 경우도 존재한다. 3번과 4번 라인의 검사 결과는 시작구간과 종료구간의 유사성이 거의 일치될 경우이다. 우선 관심영역의 외곽 경계는 정사각형 구조인지 확인한다. 기울어진 각도에 의해 QR Code만 4번과 수평인 라인을 더 검사하거나, 3번 라인 검사결과와 4'번 라인이 검사라인인 경우에 관계는 3번의 시작 미 종료구간과 4번 시작구간이 동일한 특징이 존재하는지 확인하는 과정을 포함한다.

4)PDF-417은 선형바코드와 같은 패턴이 존재하므로 1번 검사와 4번 검사라인의 특징을 비교하면, 검사 시작구간과 종료구간의 일부가 동일한 패턴구조이다. 그리고 가장 두꺼운 라인(가장 얇은 바의 약 3배)이 시작 및 종료구간에 존재 여부에 의해 결정되도록 한다.

이와 같은 특징을 비교하여 2차원 바코드인지 검증하는 과정과 어떤 종류의 2차원 바코드인지 구분하는 방법을 적용한 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명에서 바코드 관심영역을 검사방법을 설명하기 위한 도면이다. 추출된 관심영역을 검증을 위해서는 2차원 바코드를 검사하는 기준을 설정하여야 한다. 추출된 관심영역은 상기 도 5에서 보인 바와 같이 매트릭스 형은 어떤 종류인지 검증이 용이한 패턴이 존재 하며, 스택형은 선형 바코드와 거의 동일한 특징 패턴이 포함되어 있다(도 5의 (1)). 이와 같은 2차원 바코드를 확인하기 위한 기준선 생성을 수행하는 방법이 적용될 수도 있다.

상기 도 5 의 (2)와 (3)은 각 2차원 바코드를 인지하기 위한 최소한의 검증기준으로 사용될 수도 있다. 이와 같은 기준들 중에서 중복되는 사항과 확실한 검증을 위한 기준선을 생성한다. 관심영역의 추출 결과를 바탕으로 검사가 용이한 기준선을 도 5의 (4)와 같이 정의하여 심볼로지의 외곽정보를 확실하게 획득할 수 있도록 한 다음 7개 라인으로 검증하는 방법을 적용할 수도 있다.

도 6은 본 발명에서 제시한 방법에서 라벨링까지 수행된 결과를 표시한 화면으로 복잡한 우편 영상에서 바코드 영역만을 정확하게 추출됨을 보인 것이다.

상기 결과를 바탕으로 관심영역의 특징 값인 바코드의 종류, 영상에 위치한 좌표, 기울어진 방향 등을 기준으로 바코드를 판독하는 시스템에 관한 것이다. 그리고 바코드의 종류 값을 기준으로 사전에 판독의 우선 순위가 존재할 경우에는 이값을 바탕으로 순차적으로 바코드를 판독할 수도 있도록 한다. 바코드 판독 시스템의 환경 설정 과정에서 우선순위를 지정하는 테이블의 정의는 바코드의 종류, 판독될 정보의 양, 우선순위 등을 저장하여 사용할 수 있도록 한 것이 부가적인 특징이다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 물류 정보의 자동식별 과정을 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하고 1, 2 차원 바코드 판독대상 후보영역을 고속으로 탐색함은 물론, 물류의 면적 정보를 포함하여 산출할 수 있도록 한 것이며, 바코드 심볼로지가 여러 개 존재하고, 바코드 심볼로지의 크기 값의 변화에 무관하게 바코드 심볼 정보를 정확하게 획득하여 해석할 수 있게 됨에 따라, 자동구분 정보 획득과 동시에 물류의 기록관리 대상 정보도 모두 획득이 가능하여 기존에 물류를 자동구분하기 위해 운영자가 자동구분정보를 입력하는 과정과 자동구분 후, 다량의 기록정보를 바코드 판독기에 의하여 판독하는 절차를 매우 단순화시키는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 바코드 고속 locating 및 판독 시스템의 블록 구성도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 바코드 고속 관심영역 위치(locating)생성을 위한 전체 흐름도와 선형 바코드 관심영역 추출 과정에 대한 순서를 보인 흐름도,

도 3a 내지 도 3e는 상기 도 2에서의 수행결과에 따른 처리 흐름도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 물류의 이미지 중에서 바코드 관심영역에 대한 최적의 검사 방법을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 물류의 이미지 중에서 바코드 관심영역에 대한 검사 방법을 도시한 도면,

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 물류의 이미지 중에서 바코드 관심영역이 추출된 결과 예시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

111 :센서 112 :CCD 영상 획득 및 제어

113 :우편물 외형 경계 추출 114 :우편물 면적 산출

121 :바코드 영상 특징 추출 122 :바코드 ROI 추출

123 :바코드 정보 추출 124 :바코드 정보 해석

125 :우편영상 저장소 126 :판독 결과 전달

130 :정보 처리 제어부 131 :행선지별 물량/면적 정보 처리

132 :자동구분 정보 처리 133 :종적 추적 정보 처리

140 :운영관리 시스템 150 :자동구분 설비

160,170 :I/O

Claims (15)

1. 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템에 있어서,

   획득된 우편 영상 및 ID, 바코드 후보영역 영상들, 바코드의 종류 정보를 저장하는 우편 영상 저장부와;

   상기 우편물에 인쇄된 바코드 후보 영역 중 잘못 검출된 영역을 최소화하는 바코드 특징치 비교부와;

   상기 바코드에 대한 공통적인 검사라인을 생성하여 바코드의 종류와 외형 좌표를 산출하고, 선형 바코드만을 식별하는 경우 외곽 좌표들에 의한 바코드 판독이 용이한 중심축 라인을 생성하는 바코드 ROI추출부와;

   상기 바코드의 위치 좌표를 기준으로 바코드 판독 대상 우편물 원영상의 좌표 영역을 바코드 기울기 좌표를 고려하여 스캔한 후, 바 두께 및 공간 값의 위치, 두께 정보를 생성하는 바코드 정보 추출부와;

   상기 바코드의 종류에 적합한 디코더에 상기 바코드 정보 추출부의 결과 값에 의해 바코드의 판독결과를 생성하는 바코드 정보 해석부;

   상기 바코드 정보 해석부로부터의 바코드 판독 결과를 상위 애플리케이션으로 전송하는 판독결과 전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 바코드 ROI추출부는, 사전에 판독되어야 할 바코드가 정의된 경우에는 해당 바코드를 상기 바코드 정보 추출부에 전송하고, 나머지 바코드 ROI 영역들은 우편 영상 저장부에 저장하여 정해진 판독 순위에 의해 판독되도록 하는 것을 특징으로 하는 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 바코드 판독 시스템은, 이송장치에서 이송되는 우편물들에 인쇄된 바코드 영상을 입력하는 바코드 영상 입력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 바코드 영상 입력부는, 우편물의 이송 시작과 정지를 감지하는 센서부와;

   상기 우편물의 이송 시작 신호 검출시 우편물의 영상을 획득하고, 정지 신호 검출시 영상 획득된 이송 물류에 대한 CCD 영상을 저장하는 CCD 영상 획득부와;

   상기 획득된 우편물 영상의 동적 경계값을 기준으로 상기 물류의 외형 경계값을 추출하고, 다음 검사대상의 범위를 결정하는 외형 경계 추출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바코드 고속 위치 및 판독 제어 시스템.
5. 이송되는 우편물 영상에서 바코드를 추출하는 바코드 판독시스템에서 관심 영역내 바코드를 고속으로 판독하는 제어방법으로서,

   (a)이송 시스템을 통해 이송되는 우편물의 존재를 검출하여 해당 우편물의 영상을 획득하는 단계와;

   (b)상기 획득된 우편물영상을 검사하기 위한 기준에 의해 우편물의 외형 경계를 구하여 우편물의 면적을 산출하는 단계와;

   (c)상기 우편물의 외형 경계 정보를 바탕으로 우편물 영역에 존재하는 1, 2 차원 바코드영역을 고속으로 탐색하는 단계와;

   (d)상기 바코드 관심영역에 바코드의 존재 유무와 어떤 종류, 영상에서의 위치 정보를 기반으로 바코드를 판독하는 단계와;

   (e)상기 자동 식별된 데이터를 정보처리 및 제어 모듈을 통해 운영관리 시스템으로 전송하는 단계

   를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 (a)단계는, (a1)상기 우편물에 대한 해석 대상 이미지의 길이를 64 픽셀 단위로 획득하여 메모리에 저장하고, 64 픽셀 단위로 액세스할 수 있는 신호를 생성하는 단계와;

   (a2)상기 우편물의 이송 종료 신호가 검출되는 경우 상기 신호 획득 이전의 이미지까지 저장하고 액세스 중인 각 프로세스에 이미지 저장이 완료됨을 통보하는 단계와;

   (a3)상기 이미지에서 바코드 심볼로지 영역을 탐색하기 위한 기준을 설정하기 위하여 우선 입력되는 영상을 크기가 32×32블록으로 나누고, 각 블록의 PIM값을 산출하는 단계와;

   (a4)상기 각 블록들 단위로 동적 경계값을 보다 큰 값을 기준으로 각 블록들의 값을 임시 버퍼에 저장하며, PIM 기법을 통해 이송 벨트와 대상 우편물과의 경계 분포를 산출한 후, 검사 대상영역의 설정 및 우편물의 면적 산출 기준정보를 생성하는 단계와;

   (a5)상기 결과를 이용하여 우편물의 면적, 바코드 관심영역을 추출하기 위한 검사대상 영역을 설정하고, 임시 버퍼에 저장된 값을 기준으로 영상 검사가 필요할 경우에만 원 영상을 액세스하는 단계

   를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 (c)단계는, (c1)검사대상 영역의 각 블록에서 "0"보다 큰 값들이 존재하는 블록들 중에서 나머지 관심영역의 분산을 블록 별로 구하여, 미리 설정된 기준값보다 작은 경우 해당 블록을 ROI에서 제외시키는 단계와;

   (c2)상기 결과에 의해 구해진 ROI는 블록의 크기를 1/4로 줄여가며 Variance를 구해 ROI를 줄여나가는 단계와;

   (c3)상기 ROI의 수를 십자모양으로 스캔해서 x축과 y축 상의 ROI가 최대 몇 개까지 연속인지 구하고, 경계값 이하인 경우 중심 블록 영역을 ROI에서 제외시키는 단계와;

   (c4)상기 결과에 따라 라벨링을 수행시켜 바코드가 아니라고 판된되는 영상과 바코드를 둘러싸고 있는 여백 영상은 ROI에서 제외시키는 단계와;

   (c5)상기 수행 결과에 따라 최소한의 검사 시간에 바코드 관심영역을 구체화시키는 단계

   를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
8. 제5항에 있어서,

   상기 (d)단계는, (d1)바코드 관심영역 구체화 수행 후, 바코드와 비슷하거나 잘못된 영역에 대하여 바코드 관심영역인지 검증하고, 종류, 심볼이 존재하는 좌표를 확인하는 단계와;

   (d2)상기 결과를 바탕으로 디코딩 중 바코드 심볼 확인과정을 통해 제거하는 단계와;

   (d3)상기 심볼 확인 결과 여러 개의 바코드인 경우 검출된 바코드의 종류 정보를 통해 판독 대상 바코드를 우선적으로 판독하는 단계와;

   (d4)상기 결과에 따라 여러 종류의 바코드 관심영역을 추출하는 단계

   를 더 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 (d2)단계에서 상기 심볼 확인 결과 동일한 바코드가 존재하는 경우에는, (d'3)우선순위를 설정하여 우편영상 저장부에 임시로 저장하고, 우선순위가 높은 바코드 영상을 순차적으로 검사하여 판독하는 단계를 더 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
10. 삭제
11. 제5항에 있어서,

    상기 (e)단계는, (e1)상기 판독되어진 바코드 정보에 의해 행선지 별 물량/면적 정보,자동구분 정보, 종적 추적 정보, 반송/회신 정보,우편요금 검증정보를 운영관리 시스템, 자동구분 설비에 전달하기 위한 정보체계를 생성하여 판독결과 전송하는 단계와;

    (e2)자동구분 설비에 전달되는 정보에 의해 우편물을 구분하게 되며, 운영관리 시스템에 전달되는 정보에 의해 기록관리 대상 정보로 활용되도록 하는 단계

    를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 (d4)단계이후, (d5)상기 바코드 영역의 검증시 4개 라인의 검사로 2차원 바코드의 종류를 판별하도록 하는 단계와;

    (d6)Maxi Code인 검사할 경우에는 우선, 관심영역의 외곽 경계가 정사각형 구조인지 확인한 후 1,2 라인 검사결과의 분포는 중앙이 0이고 변화되는 분포가 대칭인 경우이고,3,4와 같은 검사 과정에서는 불규칙한 값들의 분포로 검출될 경우에 Maxi code로 결정하는 단계와;

    (d7)Data Matrix인 검사할 경우에는 우선, 관심영역의 외곽 경계가 정사각형 또는 직사각형 구조일 경우 2번 라인의 검사는 하지 않으며, 그렇치 않을 경우 1,2라인은 불규칙 분포 또는 모두 검은색 영역일 경우인지 검사한 후 3번 라인이 항상 검은색 라인일 경우 Data Matrix로 결정하고, 4번 라인 검사는 규칙적으로 0->1,1->0 로 변환되는 크기값이 거의 동일한 특징으로 구성되어 있는지 확인하는 단계와;

    (d8)QR Code 에 대한 검사일 경우에는 1,2번 라인의 검사 결과가 거의 불규칙한 분포이며, 3번과 4번 라인의 검사 결과가 시작구간과 종료구간의 유사성이 거의 일치될 경우, 우선, 관심영역의 외곽 경계가 정사각형 구조인지 확인하고, 기울어진 각도에 의해 QR Code만 4번과 수평인 라인을 더 검사하는 단계와;

    (d9)3번 라인 검사결과와 4번 라인이 검사라인인 경우 3번의 시작 및 종료구간과 4번 시작구간이 동일한 특징이 존재하는지 확인하는 단계와;

    (d10)PDF-417의 영역인지 확인하는 절차에서 가장 두꺼운 라인이 시작 및 종료구간에 존재하는지 여부에 의해 결정되도록 하여 2차원 바코드인지 검증하는 과정과 어떤 종류의 2차원 바코드인지 구분하는 단계

    를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 (d10)단계에서, PDF-417 심볼로지일 경우에는 검사 시작구간과 종료구간의 일부가 동일한 패턴구조로 형성되는 바코드 고속 판독 제어 방법.
14. 제12항에 있어서,

    상기 (d10)단계는, (d101)선택적으로 추출된 관심영역을 검증을 위해서 상기 매트릭스 형은 어떤 종류인지 검증이 용이한 패턴의 특징을 검사하고, 스택형은 선형 바코드와 거의 동일한 특징 패턴이 존재하는 특징을 고려하여 선 성분에 의해 각 2차원 바코드를 인지하기 위한 최소한의 검증기준으로 사용될 수 있도록 하는 단계와;

    (d102)관심영역의 추출 결과를 바탕으로 검사가 용이한 기준선을 정의하여 심볼로지의 외곽정보를 확실하게 획득할 수 있도록 한 후, 7개 라인으로 검증하는 단계

    를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.
15. 제6항에 있어서,

    상기 (a4)단계는, (a41)레이블링 후 레이블링 된 각 관심영역에 대해 각각 중심점과 Bounding box를 구하며, 구해진 중심점에 대해 해당되는 Deviation을 기준에 의해 영역 채우기(Region filling)을 위한 중심 점(Seed point)를 구하여 중심에 해당되는 위치의 3 × 3크기에서 Deviation 마스크에 표시된 영역을 Seed point로 설정하고, Bounding box의 크기는 Region filling이 수행될 영역을 한정시키는 단계와;

    (a42)상기에서 계산된 Seed point와 Bounding box 좌표를 이용하여 이웃한 4-neighbor에 대한 Region filling을 시행하고, 이때 동일 영역에 채워지는 값은 Binary Image 처리 버퍼의 레이블을 사용하며 Region filling 관심영역에 대한 버퍼 값을 생성하는 단계와;

    (a43)상기 추출된 중심점을 중심으로 하고 추출된 Bounding box의 대각선을 길이로 하는 선을 중심점을 기준으로 180°회전시키면서 기준 축을 구하여 회전시키는 선의 바깥에서부터 Region filled 버퍼의 레이블값과 처음 만난 위치까지의 거리가 최대인 선 AB를 Max 기준축으로, 최소인 선 CD를 Min 기준축으로 정하는 단계와;

    (a44)상기 기준축과 레이블링된 영역이 만나는 점들을 서로 연결하여 중심축이 가질 수 있는 각도를 선분 AD와 선분 BC가 가지는 평균각도 그리고 선분 AC와 선분 BD가 가지는 평균 각도로 산출하는 단계와;

    (a45)상기 두 개의 평균 각도 중에서 중심축이 가지는 각도를 구하기 위해 Min 기준축의 모든 점을 중심으로 하고 Min, Max 기준 축을 이용해 구한 평균각도를 가지는 두개의 후보선으로 Region filled 버퍼 영역을 검사하고, 이때 선이 지나가는 픽셀의 수를 더한 값이 큰 후보선의 평균각도를 중심축의 각도로 선정하며,선정된 각도의 90°회전시킨 각도를 다른 중심축의 각도로 선정하는 단계와;

    (a46)상기 과정에 의해 바코드 관심영역에 바코드가 존재하는지 검사하기 위한 중심 축 라인을 생성하는 단계

    를 포함하는 바코드 고속 판독 제어 방법.