WO2012042887A1 - 帳票読取装置 - Google Patents

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WO2012042887A1
WO2012042887A1 PCT/JP2011/005502 JP2011005502W WO2012042887A1 WO 2012042887 A1 WO2012042887 A1 WO 2012042887A1 JP 2011005502 W JP2011005502 W JP 2011005502W WO 2012042887 A1 WO2012042887 A1 WO 2012042887A1
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WO
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unit
photographing
light
mark
form reading
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/005502
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅裕 保科
白濱　純
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to US13/392,839 priority Critical patent/US20130082106A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/10—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces
    • H04N1/107—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces with manual scanning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition
    • G06V30/14—Image acquisition
    • G06V30/142—Image acquisition using hand-held instruments; Constructional details of the instruments
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition
    • G06V30/14—Image acquisition
    • G06V30/146—Aligning or centring of the image pick-up or image-field
    • G06V30/1475—Inclination or skew detection or correction of characters or of image to be recognised
    • G06V30/1478—Inclination or skew detection or correction of characters or of image to be recognised of characters or characters lines
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition

Definitions

  • the present invention relates to a portable form reading device, and more particularly to a technique for clearly reading a form having a photo such as an identification card or a passport and an identification number.
  • a form reading device that reads and authenticates photos, characters, etc., or reads a barcode on a form attached to a parcel package and manages distribution and transportation costs using the barcode data.
  • a form reading device for processing.
  • desk readers that optically read passports (passports), driver's licenses, ID cards, etc. and convert the written data into data were used at customs, airline counters, hotels, and the like.
  • Patent Document 1 discloses a reading apparatus and method for a form attached with a barcode, which reads a barcode with low contrast.
  • This barcode reader reduces the difficulty of reading the printed barcode because the printed barcode has a low contrast and the reflection of light on the surface of the reading surface causes a “light”.
  • a red light source and a white light source are provided outside the bar code reader so as to emit light at the same time, thereby reducing the influence of the “light” and making it easier to read the bar code (for example, Patent Document 1).
  • the laminate itself may be printed or drawn with a fluorescent substance that reacts with specific light.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. Characters, symbols, and photographs provided on a surface on which a regular reflection is likely to occur using a form reading device having a light source and a photographing unit are referred to as “tekari”. It is an object of the present invention to provide a form reading apparatus that performs excellent form reading that can be read clearly without being influenced by "" and can obtain sufficient information for subsequent processing.
  • a form reading apparatus is a form reading apparatus having a mark irradiating unit that irradiates an imaged surface to be imaged with an optical mark, an imaging unit that shoots the imaging surface, and an illuminating unit that irradiates the imaging surface with illumination light.
  • the light mark has a configuration in which the light mark has a predetermined shape when the angle formed between the photographing surface and the photographing unit is an angle at which illumination light is regularly reflected by the photographing surface and does not return to the photographing unit. .
  • a form reading apparatus includes a mark irradiating unit that irradiates a photographing surface to be photographed with a light mark, a photographing unit that photographs the photographing surface, and an illuminating unit that irradiates the photographing surface with illumination light.
  • the optical mark has a predetermined shape when the optical axis of the imaging unit and the normal of the imaging center of the imaging surface form a predetermined imaging angle, and the imaging angle Has a configuration in which the illumination light is angled so that light regularly reflected on the imaging surface does not return to the imaging unit.
  • the form reading apparatus of the present invention has a configuration in which the optical marks, which are a pair of lines indicating opposite ends of the photographing range, are parallel at the photographing angle.
  • the optical mark includes a pair of lines indicating opposite ends of the photographing range of the photographing unit, and the pair of lines are parallel at a predetermined photographing angle.
  • the optical mark is a frame-shaped mark indicating a photographing range
  • the pair of lines of the optical mark are two opposite sides of the frame-shaped mark.
  • the form reading apparatus of the present invention is provided with an operation part on the surface near the operator when operating the form reading apparatus, and a holding part on the back surface near the operator when operating the form reading apparatus.
  • the form reading apparatus of the present invention has an image correction unit that corrects trapezoidal distortion caused by a predetermined shooting angle.
  • the present invention relates to a user whose optical mark is a rectangle or the like when the form reading device that irradiates the imaging surface of the imaging target with an angle at which regular reflection light does not return from the imaging target form or ID card. It is a shape that is easy to recognize, and informs the user that the shooting angle that the form reader is to shoot is correct, and can accurately read images, characters, figures, etc. without being affected by regular reflection A possible form reading device can be realized. For this reason, it is possible to reduce the annoyance that the user can try to acquire the image again without capturing the image or the like, or to input the number corresponding to the code that could not be acquired from the keyboard.
  • the form reading apparatus which has can be provided. Furthermore, since the form reading device can be provided in which regular reflection does not occur even if the light source and the photographing unit are arranged close to each other, the form reading device itself can be made small and easy to handle.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a form reading device and a form according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the form reading apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a flow of processing of the form reading apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the form reading device and the position of the form in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the first optical mark.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the first optical mark at an appropriate shooting angle.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the second optical mark.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating changes in the second optical mark at an appropriate shooting angle.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a form reading device and a form according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the form reading apparatus according to
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an image acquired at an appropriate shooting angle.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an image after correction.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a case where a form is photographed from directly above.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an acquired image when the image is taken from directly above.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a case where an image having a trapezoidal distortion is reflected on the light receiving element in the photographing unit.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an image memory for correcting trapezoidal distortion in the circuit unit.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration for correcting trapezoidal distortion due to tilt of the optical system.
  • a form reading apparatus includes a mark irradiating unit that irradiates a photographing surface to be photographed with a light mark, a photographing unit that photographs the photographing surface, and an illuminating unit that irradiates the photographing surface with illumination light.
  • the light mark has a predetermined shape when the angle formed between the photographing surface and the photographing unit is an angle at which the illumination light is regularly reflected by the photographing surface and does not return to the photographing unit. Yes.
  • the user of the form reading apparatus is guided to a relative position between the form reading apparatus and the photographing target so that the shape of the optical mark projected by the mark irradiation unit is predetermined.
  • a form reading apparatus includes a mark irradiating unit that irradiates a photographing surface to be photographed with a light mark, a photographing unit that photographs the photographing surface, and an illuminating unit that irradiates the photographing surface with illumination light.
  • the optical mark has a predetermined shape when the optical axis of the imaging unit and the normal of the portion that is the imaging center of the imaging surface form a predetermined imaging angle.
  • the light is specularly reflected on the imaging surface so that the angle does not return to the imaging unit.
  • the user of the form reading apparatus is guided to a relative position between the form reading apparatus and the photographing target so that the shape of the optical mark projected by the mark irradiation unit is predetermined.
  • the optical mark includes a pair of lines indicating opposite ends of the photographing range of the photographing unit, and the pair of lines are parallel at a predetermined photographing angle.
  • the optical mark is a frame-shaped mark indicating a photographing range
  • the pair of lines of the optical mark are two opposite sides of the frame-shaped mark.
  • This configuration allows the user to easily recognize that the form reading device and the object to be photographed are at an appropriate angle when the light mark has a rectangular shape that is easy for the user to recognize.
  • the form reading apparatus includes an operation unit on the surface near the operator when operating the form reading apparatus, and a holding unit on the back surface near the operator when operating the form reading apparatus.
  • an operation unit on the surface near the operator when operating the form reading apparatus
  • a holding unit on the back surface near the operator when operating the form reading apparatus.
  • the form reading apparatus includes an image correction unit that corrects trapezoidal distortion that occurs due to a predetermined photographing angle.
  • This configuration makes it possible to recognize acquired images, barcodes, and characters more accurately.
  • the image correction unit may optically correct the trapezoidal distortion, may correct the trapezoidal distortion by processing data acquired by the imaging unit, and the objective lens of the imaging unit.
  • the trapezoidal distortion may be corrected by tilting, and the trapezoidal distortion may be corrected by adding an optical element to the objective surface of the objective lens of the imaging unit, and the data acquired by the imaging unit is expanded in the memory and stored in the memory address.
  • the trapezoidal distortion may be corrected by the added weight.
  • the present embodiment exemplifies a case of reading a form in which a surface on which characters, photographs, and the like are written is read with a license or a passport.
  • FIG. 11 shows a case where an image is taken from directly above the form.
  • the illumination light illuminates the entire shooting range 3 on which characters, photographs, etc., indicated by broken lines are printed.
  • a light such as a camera as an imaging unit and an LED as an illumination unit are housed.
  • the illumination light enters the photographing surface almost vertically.
  • a regular reflection region 43 is generated, which is a region where regular reflection light of the light (reflected light having a reflection angle equal to the incident angle) enters the camera.
  • illumination light 7 light that is regularly reflected from the illumination light and returns to the photographing unit is schematically shown as illumination light 7. Further, light that is regularly reflected and returns to the photographing unit is schematically shown as regular reflected light 42.
  • the part where the specularly reflected light has returned to the photographing unit is overexposed and is photographed as a “light” that causes the image to fly white. For this reason, only an image as shown in FIG. 12 or an image in which a part of characters is not read can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a form reading device and a form according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the form reading device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. It is a figure which shows the process of the form reading apparatus of the Example of FIG. 4, and
  • FIG. 4 is sectional drawing which shows the positional relationship of a form reading apparatus and a form.
  • the optical reading head unit 42, the display unit 26, and the operation unit 27 are arranged in this order.
  • an optical mark irradiating unit 21, a photographing unit 22, and an illuminating unit 23 are arranged close together.
  • the optical mark irradiated on the form from the form reading apparatus 1 is irradiated as schematically shown by arrows 6a and 6b.
  • the light mark is irradiated so as to indicate the photographing range.
  • the user can recognize the photographing range 3 that is the acquisition range of the image of the form 2.
  • photographing center a portion on which a photograph, a name, a unique code, or the like, which is a particularly important portion within the photographing range 3 on the form 2 photographed by the form reading device.
  • the “shooting center” can be said to be a part where specular reflection should not occur.
  • the angle formed by the normal line set at the center of photographing and the optical axis of the photographing unit, and the angle at which the illumination light does not return to the photographing unit is defined as the photographing angle 9.
  • the “optical axis of the imaging unit” may be simply expressed as an imaging unit.
  • the above-mentioned shooting center is not limited to the part where the photograph, name, and unique code are printed, but the center of gravity of the area of the shooting range or the middle point before and after the corresponding part May be used.
  • the user 10 holds the form reading device 1 in his / her hand and photographs the photographing range 3 while confirming the display unit 26 and the operation unit 27. At this time, a light mark is used to confirm the photographing range.
  • the shape of the optical mark indicating the shooting range 3 is a predetermined shape with a trapezoidal distortion caused by the shooting angle 9 and an appropriate shooting range on the form.
  • the shooting range is a flat surface
  • the cross section of the form 2 shown in FIG. 4 may be warped in a light convex shape.
  • the shooting angle is defined with reference to the normal line set at the above-mentioned “shooting center”, and the following description will be given. This is because the center of photography contains important information that must be read.
  • the degree of convexity assumes a common sense range that can be considered in passports, passbooks, ID cards owned by civil servants, but it goes without saying that shooting is possible if there is a height difference within the camera's depth of field. Yes.
  • the photographing angle 9 is an incident angle formed by the illuminating light center line 7 and the normal 4 shown in phantom, and is a predetermined angle.
  • the specularly reflected light from the illumination unit (light) 23 is The angle does not return to the photographing unit (camera) 22 anywhere in the photographing region.
  • the photographing angle 9 is preferably a large angle that is on the safe side, but at a large photographing angle, the trapezoidal distortion of the obtained image becomes large, which may hinder the OCR processing. This is because there may be a case where it is preferable to allow specular reflection in a portion with little information and reduce the trapezoidal distortion.
  • the form 2 has a laminate layer 2a on the surface, and printing is performed on the surface of the paper surface 2b.
  • the thickness of the paper 2b and the laminate 2a is exaggerated from the actual situation.
  • the user 10 puts the light mark on the photographing range 3 while visually confirming from the position indicated by 11 in FIG.
  • the form reading apparatus 1 includes a light mark irradiating unit 21, a photographing unit 22, an illuminating unit 23, a circuit unit 25 for controlling them, an operation unit 27 for input by the user, an input state to the user, an acquired image, and the like.
  • the display part 26 which shows is shown. Further, it is general to have a communication unit 24 that communicates with the outside in order to perform authentication or the like.
  • the light mark irradiating unit 21 generally indicates a vertical line or the like around the photographing range 3 or both sides of the photographing range 3 using laser light, but is a light emitting diode that is not coherent light such as laser light. Ordinary light emitted from a light bulb or the like may be collected and shown in a linear shape.
  • the photographing unit 22 is a camera using a sensor such as a CCD or CMOS.
  • the circuit unit 25 includes a CPU and a memory.
  • the circuit unit 25 controls the photographing unit 22, the light mark irradiation unit 21, the illumination unit 23, the display unit 26, and the like through the bus line and each driver circuit, and inputs from the operation unit 27.
  • the display unit 26 displays an input from the operation unit 27 and displays an image acquired by the imaging unit 22 in real time at the time of shooting. The image display may be performed as necessary.
  • the conductor who is the user of the form reading device 1 asks the passenger to present a passport, opens the passport, and starts the operation provided on the operation unit of the form reading device Press the button (ST1). Then, the optical mark irradiating unit 21 irradiates the optical mark indicating the photographing range 3. At this time, the illumination unit 23 also illuminates the photographing range simultaneously or alternately with the light mark (ST2). At this time, if the display image (ST3) temporarily captured to confirm the shooting range is displayed on the display unit 26 in real time (ST4), the user can easily determine the shooting range.
  • the photograph, name, code, and the like enter the shooting range 3, and the light mark has a predetermined shape (the predetermined shape will be described later).
  • the image at that time is taken into the circuit unit 25 by the camera 22 (ST7).
  • the image reading at this time may be performed by the form reading device automatically releasing the shutter based on the focal point to be photographed and the shape of the optical mark.
  • the imaging part 22 imprints the optical mark on the display image.
  • the optical mark interferes with OCR processing, the optical mark is turned off, an image is captured, and processing such as OCR is performed.
  • processing such as confirmation of the expiration date of the passport and collation with the black list is performed based on data obtained by normal OCR processing (ST12).
  • processing such as checking with a blacklist that needs to be updated is performed, necessary data may be obtained by communicating with an external server via the communication unit 24 (ST13). If the OCR process cannot be performed even after performing the keystone correction, the process returns to ST2 to retake the image. If the OCR process cannot be performed even if this loop is performed a predetermined number of times, the process is informed to the user by display, sound, etc., and the series of operations is terminated (ST14).
  • the objective lens of the camera 22 has a tilt correction function to remove the trapezoidal distortion from the acquired image itself.
  • a method of tilt correction an image sensor, an objective lens, and a method of moving the optical axis of a subject to be photographed according to a photographing angle are generally used, but other optical systems (the center of the lens) are used as a conversion lens outside the objective lens.
  • a wedge-shaped transparent plate, or the like is also possible. In this case, ST10 can be omitted.
  • the light from the illumination unit 23 is schematically shown as light centered on the illumination light center line 7.
  • the illumination light spreads around the illumination light center line 7 and illuminates the entire photographing range 3, but in the present embodiment, the illumination light center that shows the illumination light at the brightest part of the center of the illumination light This will be described as line 7.
  • the illumination light may have a distribution with a bias around the illumination light center line 7.
  • the optical path length is longer in the vicinity where the light 6a from the light mark irradiation unit 21 reaches than in the vicinity where the light 6b reaches. Since light diffuses, the intensity decreases with the square of the optical path length. As a method of compensating for this, the intensity of light reaching a distant portion is increased, and the illuminance on the light receiving element surface of the imaging unit 22 on the side far from the imaging unit 22 and the side closer to the distance in the imaging range In order to increase the contrast of the portion where OCR is performed or the intensity of light that illuminates the code portion is assumed.
  • the definition of the illumination light center line does not change, but it is a rational definition of the shooting angle that defines the angle that “the illumination light does not return to the shooting unit”, which is the gist of the present application. It suffices that the light intensity distribution is not necessarily the center of the light amount distribution.
  • the illuminance on the light receiving element surface of the imaging unit 22 compensates for the difference between the side far from the imaging unit 22 in the imaging range and the side closer to the distance, the image taken after imaging
  • the S / N ratio of the image sensor and its peripheral circuits is almost constant in the image without darkening the far side of the image, and no brightness correction after shooting is required, and a good image with little noise is obtained. It is done. Part or all of the light is reflected at the interface having a different refractive index.
  • the surface of the laminate 2a must be free of irregularities and have high flatness. If there is unevenness, it will be like a frosted glass, or the description of the paper will be distorted due to refraction of the unevenness.
  • the form reading device 1 is in the photographing range. Illumination light is irradiated at an angle that forms a shooting angle 9 from a normal (which is precisely the normal of the shooting center, but when the shooting range 3 is a plane, the direction is substantially the same throughout the shooting range). Since the passport is photographed, the specularly reflected light 8 travels to the opposite side with respect to the form reading device 1 and does not return to the photographing unit 22.
  • the illumination light is irregularly reflected on the surface of the paper surface. Since irregular reflection does not reflect light in a specific direction, a part thereof reaches the imaging unit 22. As described above, the form reading device 1 of the present invention can clearly photograph the description on the paper surface while preventing the regular reflection light from returning to the photographing unit.
  • the optical mark indicating the photographing range basically, a light line mark projected on both side surfaces of the photographing range in which trapezoidal distortion is noticeable (for example, both side surfaces 91 of the form shown in FIG. 9). , 92) and a light mark that forms a horizontal line perpendicular to a light mark that forms these vertical lines at a normal photographing angle is easily recognized by the operator.
  • FIGS. 63 A first form of the optical mark will be described with reference to FIGS.
  • This light mark is for showing the photographing range 3 to the user.
  • Light lines 61 and 62 indicating both sides of the photographing range 3 shown by rectangles in FIGS. 63.
  • a two-dot chain line 6a shown in FIG. 4 indicates light reaching the upper portion of the H-shaped light mark, and 6b indicates light reaching the lower portion of the H-shape.
  • the form reading device 1 irradiates the optical mark immediately above the photographing range, that is, around the photographing angle 9 close to 0 degree, the lines 51 and 52 are formed in a narrow C shape at the top.
  • a deformed H-shaped optical mark 50 drawn by a line and a line 53 connecting the centers of both sides is drawn on the form.
  • the user tilts the form reading device 1 forward while using the horizontal line 53 as a guide so that the horizontal lines connecting both sides 51 and 52 of the H-shaped optical mark are parallel.
  • the upper part of the C shape of the lines 51 and 52 opens, and both sides (lines 61 and 62) become parallel as shown in FIG. There is a position.
  • this position is set to be the shooting angle 9
  • the user can easily know that the shooting part of the form reading device and the form form a shooting angle with the shape of the light mark 50. It is easy to visually determine that the line 51 and the line 52 are parallel. Further, the horizontal line 63 connecting both sides and the lines 61 and 62 on both sides are perpendicular, but if there is a target of the line 63, the right angle is distinguished. Since it is easy, the user can easily confirm that the angle is such that the regular reflection of the illumination does not return to the form reading device.
  • the form reader is held at the shooting angle, and when the lengths of the light mark lines 51 and 52 on both sides coincide with the shooting range, an OCR image used for OCR is acquired by pressing the trigger button on the operation unit.
  • a configuration in which an OCR image is automatically acquired from detection of coincidence between the focal point and the length of the light mark instead of the trigger button is also preferable.
  • the optical mark 80 shown in FIG. 8 forms a rectangle surrounding the shooting range 3 at the position of the shooting angle.
  • the operation of the form reading apparatus from the position where the shooting range of the form reading apparatus 1 and the normal of the paper surface are at an angle of 0 degrees and the shooting range is expected will be described.
  • the shape formed by the light mark at this position is a trapezoidal light mark 70 having a narrow upper portion as shown in FIG. If the form reader 1 is tilted from this state toward the lower base 74 of the trapezoid while maintaining the state in which the optical mark surrounds the imaging range 3, the vertical lines 71 and 72 formed by the optical mark are parallel due to the trapezoidal distortion. At the same time, the upper bottom portion 73 extends.
  • the optical mark 70 changes from a trapezoid to a rectangle due to trapezoidal distortion. Since the rectangular shape can be easily identified as a trapezoid, the user can easily take a picture by holding this angle and adjusting the distance between the form reading device and the form while checking the rectangular light mark 80 so that the photographing range 3 is included. Can do.
  • the shooting range is a square
  • a circle in contact with the four sides of the shooting range square may be used as the shape of the light mark.
  • the form reading device deviates from the correct shooting angle
  • the light mark is deformed into an ellipse, so that the user can easily know the correct shooting angle and hold the form reading device at the correct shooting angle.
  • the images acquired by these methods are images obtained by photographing a form at a predetermined photographing angle, the image shown in FIG. 10 that is originally desired is distorted in a trapezoidal shape as shown in FIG. If the OCR has good performance against distortion of characters, it can be processed as it is. However, if the processing speed is improved and simple processing is performed, the code data is read after being converted into an image as shown in FIG. It is better to use it.
  • processing for removing the trapezoidal distortion from the acquired image is performed (ST10 in FIG. 3).
  • processing methods in this case there are a method of processing an acquired image to remove trapezoidal distortion, and a method of removing trapezoidal distortion by an optical system itself that acquires an image.
  • the first trapezoidal distortion removing method is to remove the trapezoidal distortion by processing an acquired image electrically or with software or firmware in the circuit unit 25. Although various methods are possible for this method, all of them generally process the signal obtained by the position of the camera pixel to remove the trapezoidal distortion. In FIG.
  • FIG. 12 schematically shows a state in which a trapezoidal image as shown in FIG. 9 is captured on the light receiving element of the camera because the form is photographed from the position shown in FIGS. 1, 4, 6, and 8. It is shown.
  • a light receiving element having a pixel of about 1 million to 10 million is often used, but here, the pixel is described as a 9 ⁇ 13 light receiving element for explanation.
  • the image of the form 2 passes through the optical system and is projected in a trapezoidal shape on the hatched portion in FIG. Projection is performed from pixel 1 to pixel 5 on the upper base of the trapezoid. In the following, images are projected in order from the pixel 67 to the pixel 79 in the lower base portion of the trapezoid in order.
  • a table as shown in FIG. 14 is created in the memory in the circuit unit 25. Then, the intensity of the light projected on each pixel in FIG. 13 is made to correspond to one or a plurality of addresses according to the table in FIG. Specifically, in the case of FIG. 14, three addresses are associated with the pixels 1 to 5 of the light receiving element, and one address is associated with the pixels 67 to 79 of the light receiving element. In order to reach the bottom, the address corresponding to the light receiving element is reduced. By converting the image signal obtained by the light receiving element using this table, the trapezoidal distortion is removed.
  • the method for removing the second trapezoidal distortion is to incorporate tilt correction in the camera optical system in advance.
  • the position of the optical component can be shifted so as to cancel the generated trapezoidal distortion, or an optical element that cancels the trapezoidal distortion can be incorporated.
  • This trapezoidal correction will be described with reference to FIG.
  • the light receiving elements in the imaging unit are arranged so as to be physically parallel to the form 2. In FIG. 15, the light from the form 2 passes through the lens 222 and reaches the light receiving element 221, but the light receiving element 221 is inclined by the photographing angle 9 and is parallel to the form 2. There is no trapezoidal distortion in the upper image.
  • the lens 222 is shifted.
  • the lens and the light receiving element may be arranged in parallel with the form so that light entering obliquely into the lens is received by a part of the light receiving element.
  • the positional relationship between the form reading device and the shooting range is the same as described above, whether the form reading device itself and the shooting range are parallel or perpendicular. If it is as follows, this invention will be materialized.
  • an appropriate photographing angle in which the regular reflection light of the illumination does not return to the photographing unit and the trapezoidal distortion is within an allowable range is used using the optical mark.
  • the specularly reflected light does not enter the photographing unit even if the photographing unit and the illumination unit are arranged close to each other, it is possible to provide a form reading apparatus that is compact and easy to handle.
  • the form reading device irradiates the photographing surface of the photographing target with the light mark indicating the photographing range, and positions the form reading device at an angle at which the regular reflected light does not return from the photographing target.
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Abstract

　写真、コード情報等を光学的に読もうとした場合、これらの情報を撮影するための照明光が、紙面の表面で正反射して撮影部に戻って、「てかり」となって情報が読めなくなる場合があるという問題を解決して、てかりを生じないコンパクトな帳票読取装置を提供する。帳票読取装置（１）は、光マークを撮影対象の撮影面に照射する光マーク照射部（２１）と、撮影面を撮影する撮影部（２２）と、撮影面に照明光を照射する照明部（２３）とを有し、撮影面と撮影部（２２）とのなす角度が、照明光が撮影面で正反射した光が撮影部に戻らない角度のときに、光マークがあらかじめ定めた形状となるようにした。

Description

帳票読取装置 関連する出願
　本出願では、２０１０年９月２９日に日本国に出願された特許出願番号２０１０－２１８１７１の利益を主張し、当該出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。
　本発明は、携帯可能な帳票読取装置に関し、特に身分証明証やパスポート等の写真、識別番号を有する帳票を明瞭に読み取る技術に関する。
　従来、携帯可能な帳票読取装置として、写真、文字等を読み取り認証を行なう帳票読取装置、あるいは宅配便の荷物に貼られた帳票のバーコードを読取り、バーコードのデータで流通管理、運送費の処理を行う帳票読取装置があった。また、パスポート（旅券）、免許証、身分証明証カード等を光学的に読取り、書かれている事項をデータ化する卓上読取装置が税関や航空会社のカウンター、またホテル等で用いられていた。
　特許文献１には、コントラストが低いバーコードをも読み取る、バーコードを付された帳票の読取装置及び方法が示されている。このバーコード読取装置は、印刷されたバーコードのコントラストが低く、さらに読取り面表面での光の反射で「てかり」が生じてしまうことで、印刷されたバーコードが読み取り難くなることを軽減するために、赤色光と白色光の光源をバーコード読取装置外に設けて同時に光らせて、「てかり」の影響を低減させてバーコードを読取り易くするというものである（たとえば特許文献１の段落００２１、図３）。
特開２００７―２９３７９８号公報
　近年、パスポートの記載を光学的読取装置で読取り、ブラックリストと比較することにより不審者を特定し、安全性を確保するシステムが運用されている。パスポートの写真、名前、生年月日、これらをコード化したコード情報等、重要な情報が記載された紙面には記載内容の保護、記載の改ざんや偽造などの悪意を持った加工（写真の張り替え等）の防止のために、表面にラミネートの処理が施される場合が多い。
　また、改ざん防止の機能を高めるため、このラミネート自体に特定の光で反応する蛍光物質による印刷あるいは線描が施される場合もある。
　確かに、このようなラミネートが施されると改ざん防止の効果はあるが、ラミネートの表面は紙の表面より平坦であるため表面で光を正反射しやすい（ここで言う正反射とはラミネート表面への入射角と同じ角度の反射角で光が反射することを指す）。
　このため、写真、名前、生年月日、といったコード情報等を読もうとした場合、これらの情報を撮影するための照明光が、ラミネート表面で正反射して撮影部に戻り、「てかり」となって情報が読めなくなる場合があるという問題があった。また、ラミネートが無くてもグラビア用紙、写真などの表面がなめらかな用紙に印刷された情報は、同様の「てかり」が発生して、写真、文字、バーコード等が読めなくなるという不具合が発生していた。
　特許文献１に示した読取装置及び方法では、「てかり」を防ぐため、２種の光源をバーコード読取装置から離れたところに設置するものであるため、光源を含めた装置全体が大型になってしまい、到底持ち歩きがでるものではなく、光源の設置も含めると設置に手間がかかるものにならざるを得なかった。また、光源の配置如何では正反射が撮影部に戻ってきてしまい、てかりを防ぐ効果が十分でない場合も想定され、さらに光源をどのように固定するかという設置上の問題も残されていた。
　本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、光源、撮影部を有する帳票読取装置を用いて正反射が生じやすい表面に施された文字、記号、写真を、「てかり」の影響を受けることなく鮮明に読取り、その後の処理に十分な情報を得ることができる優れた帳票読取を行なう帳票読取装置を提供することを目的とする。
　本発明の帳票読取装置は、光マークを撮影対象の撮影面に照射するマーク照射部と、撮影面を撮影する撮影部と、撮影面に照明光を照射する照明部とを有する帳票読取装置であって、撮影面と撮影部とのなす角度が、照明光が撮影面で正反射した光が撮影部に戻らない角度のときに、光マークが予め定めた形状となる構成を有している。
　本発明の別の態様の帳票読取装置は、光マークを撮影対象の撮影面に照射するマーク照射部と、撮影面を撮影する撮影部と、撮影面に照明光を照射する照明部とを有する帳票読取装置であって、光マークは、撮影部の光軸と撮影面の撮影中心となる部分の法線とが所定の撮影角度をなすときに予め定めた形状となるものであり、撮影角度は照明光が撮影面で正反射した光が撮影部に戻らない角度とした構成を有している。
　また、本発明の帳票読取装置において、撮影範囲の相対する両端を示す一対の線である光マークが、撮影角度のときに平行になる構成を有する。
　また、本発明の帳票読取装置において、光マークは、撮影部の撮影範囲の相対する両端を示す一対の線を含み、所定の撮影角度のときに一対の線が平行になる。
　また、本発明の帳票読取装置において、光マークは、撮影範囲を示す枠状のマークであり、上記の光マークの一対の線は、枠状のマークの相対する２辺である。
　また、本発明の帳票読取装置は、帳票読取装置を操作する際の操作者に近い部分の表面に操作部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者に近い部分の裏面に保持部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者から遠い部分の表面に表示部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者から遠い部分の裏面または側面にマーク照射部、撮影部、及び照明部を設け、光マークは、操作者が表示部および撮影範囲を目視確認できる位置に照射される。
　また、本発明の帳票読取装置は、所定の撮影角度のために生じる台形ひずみを補正する画像補正部を有する。
　本発明は、光マークを撮影対象の撮影面に照射する帳票読取装置が、撮影対象である帳票やＩＤカードから正反射光が戻ってこない角度をなすときに、光マークが矩形等の使用者が認識しやすい形状となって帳票読取装置が撮影対象となす撮影角が正しいことを使用者に知らせるものであり、正反射の影響を受けず、正確に画像、文字、図形等を読み込むことができる帳票読取装置を実現することができる。このため、使用者が画像等をとりこめず再度画像等の取得を試みたり、取得できなかったコードに相当する数字等をキーボードから入力するという煩わしさを低減することができるという優れた効果を有する帳票読取装置を提供することができるものである。さらに、光源と撮影部とを近接して配置しても正反射が生じない帳票読取装置を提供することができるため、帳票読取装置自体を小型で取り扱いやすいものとすることができる。
　以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。
図１は、本発明の実施の形態における帳票読取装置と帳票との概要を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態における帳票読取装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の実施例の帳票読取装置の処理の流れを示す図である。 図４は、本発明の実施の形態における帳票読取装置と帳票の位置を示す断面図である。 図５は、第１の光マークの例を示す図である。 図６は、適正な撮影の角度における第１の光マークの変化を示す図である。 図７は、第２の光マークの例を示す図である。 図８は、適正な撮影の角度における第２の光マークの変化を示す図である。 図９は、適正な撮影の角度において取得した画像を示す図である。 図１０は、補正後の画像を示す図である。 図１１は、直上から帳票を撮影した場合を示す図である。 図１２は、直上から撮影した場合の取得画像を示す図である。 図１３は、台形ひずみがある像が撮影部内の受光素子に映った場合を示す模式図である。 図１４は、回路部内の台形ひずみを補正する画像メモリーを模式的に示す図である。 図１５は、光学系のアオリによる台形ひずみを補正する構成を示す図である。
　以下に、本発明の詳細な説明を述べる。以下に説明する実施の形態は本発明の単なる例であり、本発明は様々な態様に変形することができる。従って、以下に開示する特定の構成および機能は、特許請求の範囲を限定するものではない。
　実施の形態の帳票読取装置は、光マークを撮影対象の撮影面に照射するマーク照射部と、撮影面を撮影する撮影部と、撮影面に照明光を照射する照明部とを有する帳票読取装置であって、撮影面と撮影部とのなす角度が、照明光が撮影面で正反射した光が撮影部に戻らない角度のときに、光マークが予め定めた形状となる構成を有している。
　この構成により、帳票読取装置の使用者は、マーク照射部が投影する光マークの形状が、予め定めたものとなるように帳票読取装置と撮影対象との相対的な位置へ誘導される。
　実施の形態の帳票読取装置は、光マークを撮影対象の撮影面に照射するマーク照射部と、撮影面を撮影する撮影部と、撮影面に照明光を照射する照明部とを有する帳票読取装置であって、光マークは、撮影部の光軸と撮影面の撮影中心となる部分の法線とが所定の撮影角度をなすときに予め定めた形状となるものであり、撮影角度は、照明光が撮影面に正反射した光が、撮影部に戻らない角度である構成を有している。
　この構成により、帳票読取装置の使用者は、マーク照射部が投影する光マークの形状が、予め定めたものとなるように帳票読取装置と撮影対象との相対的な位置へ誘導される。
　また、実施の形態の帳票読取装置において、光マークは、撮影部の撮影範囲の相対する両端を示す一対の線を含み、所定の撮影角度のときに一対の線が平行になる構成を有する。
　この構成により、撮影範囲を明確に示すとともに帳票読取装置が撮影の対象と適切な角度にあることを使用者に知らしめることができる。
　また、実施の形態の帳票読取装置において、光マークは、撮影範囲を示す枠状のマークであり、上記の光マークの一対の線は、枠状のマークの相対する２辺である。
　この構成により、光マークが使用者の認識しやすい矩形になったときに、帳票読取装置と撮影の対象とが適切な角度になったことを、使用者が容易に認識できる。
　また、実施の形態の帳票読取装置は、帳票読取装置を操作する際の操作者に近い部分の表面に操作部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者に近い部分の裏面に保持部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者から遠い部分の表面に表示部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者から遠い部分の裏面または側面にマーク照射部、撮影部、及び照明部を設け、光マークは、操作者が表示部および撮影範囲を目視確認できる位置に照射される。
　この構成により、操作がしやすく撮影範囲が認識しやすい帳票読取装置を提供することができる。
　また、実施の形態の帳票読取装置は、所定の撮影角度のために生じる台形ひずみを補正する画像補正部を有する。
　この構成により、より正確に取得した画像、バーコード、文字を認識することができる。
　実施の形態の帳票読取装置において、画像補正部は、光学的に台形ひずみを補正してよく、撮影部が取得したデータを加工することで台形ひずみを補正してよく、撮影部の対物レンズのアオリによって台形ひずみを補正してよく、撮影部の対物レンズの対物面に光学素子を追加することで台形ひずみを補正してよく、撮影部が取得したデータをメモリーに展開し、メモリーのアドレスに付加した重みによって台形ひずみを補正してもよい。
　以下、本発明の実施の形態の帳票読取装置を用いて帳票を読取る場合を説明する。特に本実施の形態では免許証や旅券等で、文字、写真等が記載された表面にラミネートが施された帳票を読取る場合を例示する。
　まず、従来生じていた不具合を図１１と図１２を用いて説明する。図１１は帳票の直上から画像を撮影する場合を示している。照明光は破線で示した文字、写真等が印刷された撮影範囲３をくまなく照明する。帳票読取装置１の先端部には撮影部であるカメラおよび照明部であるＬＥＤ等のライトが収められている。照明部の直下の撮影範囲の部分では、照明の光がほぼ垂直に撮影面に入る。このためライトの正反射光（入射角に等しい反射角である反射光）がカメラに入る領域である正反射領域４３が生じてしまう。図１１では照明光のうち正反射して撮影部に戻る光を模式的に照明光７として示している。また、正反射して撮影部に戻る光を正反射光４２として模式的に示している。正反射光が撮影部に戻ってしまった部分は、露出オーバーとなり画像が白く飛んでしまう「てかり」となって撮影されてしまう。このため、図１２のような画像、文字の一部が読取れていない画像しか得られない。
　図１２の例では、「山野　谷男」という氏名４５の一部とデータ処理に用いる生年月日、性別、発行年月日等を表すコード４４の一部が正反射で読めなくなっている場合を示している。
　このような画像では光学的読取処理（ＯＣＲ処理）をしても正確なデータが得られないため、読取エラーが発生してしまう。使用者は、読取エラーが生じたときは、読取対象の氏名、コード等（図１２では氏名である山野　谷男とコード１２３４５６７８９０）を手作業で入力しなければならず、時間と手間が大変かかってしまうものであった。
　以下に、このような不具合を解決した本発明の実施の形態の帳票読取装置を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態における帳票読取装置と帳票との概要を示す図であり、図２は本発明の実施の形態における帳票読取装置の構成を示す図であり、図３は本発明の実施例の帳票読取装置の処理を示す図であり、また、図４は帳票読取装置と帳票の位置関係を示す断面図である。
　本実施の形態の帳票読取装置１は、光学読取ヘッド部４２、表示部２６、操作部２７をこの順に配置している。光学読取ヘッド部４２には、光マーク照射部２１、撮影部２２、照明部２３が近接してまとめて配置されている。
　まず図１および図４を用いて、画像取得時における帳票２、帳票読取装置１の位置関係について説明する。帳票読取装置１から帳票に照射される光マークは、６ａ，６ｂの矢印で模式的に示すように照射される。光マークは、撮影範囲を示すように照射される。光マークが照射されることで、使用者は、帳票２の画像の取得範囲である撮影範囲３を認識できる。以下、帳票読取装置が撮影する帳票２上の撮影範囲３内の特に重要な部分である写真、名前あるいは固有のコード等が印刷された部分を「撮影中心」と便宜的に呼ぶこととする。「撮影中心」は、特に正反射が起きてはいけない部分ともいえる。
　この撮影中心に立てた法線と撮影部の光軸とがなす角度であって、照明光が撮影部に戻らない角度を撮影角９と定義する。また、以下の説明では角度を定義するときに「撮影部の光軸」を単に撮影部と表現する場合もある。撮影部が撮影角であるときに撮影範囲を示す光マークは正確な撮影範囲を示すように設定されるが、この点についてはあとで詳細に説明する。
　また、前述の撮影中心は、帳票の平面度がある程度担保されていれば、写真、名前、固有コードが印刷された部分に限らず、撮影範囲の面積の重心あるいは該当部分の前後左右の中点を用いてもよい。
　使用者１０は、帳票読取装置１を手に持ち、表示部２６および操作部２７を確認しながら撮影範囲３を撮影する。このとき、撮影範囲を確認するのに光マークを用いる。撮影範囲３を示す光マークの形状は、撮影角９により生じる台形ひずみが加わって帳票上に適正な撮影範囲を示し、かつ所定の形状になる。
　また、撮影範囲は平面であることを想定しているが、図４で示す帳票２の断面が軽い凸状に反っている場合も考えられる。このような場合は、前述の「撮影中心」に立てた法線を基準にして撮影角を定義し、以下の説明を行なう。撮影中心は、必ず読まねばならない重要な情報が書かれているからである。凸状の程度はパスポート、通帳、公務員が所有する身分証明証などで考えられる常識的な範囲を想定しているが、カメラの被写体深度内の高低差であれば撮影が可能であることは言うまでもない。
　上述のように、正反射における入射角度と出射角度とは等しい。撮影角９は、仮想的に示した照明光センター線７と法線４とがなす入射角であって予め定められている角度のことであり、照明部（ライト）２３からの正反射光が、撮影領域のいかなる場所でも撮影部（カメラ）２２に戻ってこない角度に定められる。
　好ましい撮影を行なう角度としては、２割程度の余裕があるほうが良いが、撮影範囲３の端のあまり情報が無い部分で部分的に、正反射が撮影部２２であるカメラに戻ってくる位置でも良い。これは、正反射だけを考えれば撮影角９は安全側である大きい角度のほうが好ましいが、大きな撮影角度では、得られる画像の台形ひずみも大きくなり、ＯＣＲ処理に支障をきたす場合もあるため、情報がほとんど無い部分の正反射を許容して台形ひずみを低減するほうが好ましい場合も考えられるからである。
　さらに図２、図３、図４を用いて本帳票読取装置の動作を説明する。図４に示すように、帳票２は表面にラミネート層２ａを有し、印刷は紙面２ｂの表面に施されている。図４では、説明のために、実際より紙２ｂ、ラミネート２ａの厚さを誇張して描いている。使用者１０は、図４中１１で示す位置から目視の確認をしながら撮影範囲３に光マークをあわせる。
　帳票読取装置１は、光マーク照射部２１、撮影部２２、照明部２３、これらを制御する回路部２５、使用者が入力を行なう操作部２７、及び使用者に入力の状況、取得した画像等を示す表示部２６を有している。さらに、認証等を行なうため外部との通信を行なう通信部２４を有するのも一般的である。光マーク照射部２１は、レーザー光を用いて撮影範囲３の周囲、あるいは撮影範囲３の両サイドの縦線等を示すのが一般的であるが、レーザー光のようなコヒーレントな光でない発光ダイオードや電球などから発せられる通常光を線状に集光して示すものであってもかまわない。
　撮影部２２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のセンサを用いたカメラである。回路部２５は、ＣＰＵとメモリーを有しており、バスライン、および各ドライバ回路を通じて撮影部２２、光マーク照射部２１、照明部２３、表示部２６等を制御し、操作部２７からの入力を処理する。表示部２６は、操作部２７からの入力を表示し、撮影時には撮影部２２が取得している画像をリアルタイムで表示する。画像表示は必要に応じてするものでも良い。
　より具体的に、図３、図４を用いて、帳票が旅券であり、多国間を往来する国際列車の車掌が帳票読取装置１を持ち使用者となる場合を説明する。
　国境等の旅券のチェックが必要な地域に列車が来ると、帳票読取装置１の使用者である車掌は、乗客にパスポートの提示を求め、パスポートを開いて帳票読取装置の操作部に設けた開始ボタンを押す（ＳＴ１）。そうすると、光マーク照射部２１が、撮影範囲３を示す光マークを照射する。このときに、照明部２３も同時に、あるいは光マークと交互に発光して撮影範囲を照明する（ＳＴ２）。このとき撮影範囲を確認するために一時的に取り込んだ表示用画像（ＳＴ３）をリアルタイムで表示部２６に表示すると（ＳＴ４）、使用者が撮影範囲を確定し易い。
　写真、氏名、コード等が撮影範囲３に入り、光マークが予め定めた形状になって（予め定めた形状については後で説明する）撮影範囲を示した位置で、使用者がトリガー（操作部のボタン）を押す（ＳＴ５）と、そのときの画像がカメラ２２により回路部２５に取り込まれる（ＳＴ７）。このときの画像の取り込みは、撮影対象の合焦点と光マークの形状に基づいて、帳票読取装置が自動的にシャッターをきって行なってもよい。自動で行なうためには、光マークの形状を回路部２５が判断するために、光マークを撮像部２２が表示用画像に写し込む。次に光マークを構成する縦の線と横の線が直角になったことを画像処理により検出する。次に、光マークはＯＣＲ処理には邪魔になるので光マークを消灯して、画像を取り込み、ＯＣＲ等の処理を行う。
　トリガースイッチにより手動で画像取り込みを行なう場合も同様で、ＯＣＲ処理に用いる画像には光マークが写ると邪魔になるため、トリガースイッチのＯＮ（ＳＴ５）の直後でＯＣＲ画像の取得（ＳＴ７）の直前に光マークはオフにする（ＳＴ６）。また、確認のためのＯＣＲ用画像を取得後、確認用として表示部２６に表示するのが好ましい（ＳＴ７）。処理（ＳＴ１２）に用いる画像（ＯＣＲ画像）を取得した後は、照明を停止し（ＳＴ８）、回路部２５で文字認識（ＯＣＲ処理）を行なうが（ＳＴ１１）、処理の前にＯＣＲ処理が可能なデータであるか否かを判断する（ＳＴ９）。ＯＣＲ処理が不可能なデータである場合は、取得したデータに撮影角により発生した台形ひずみを補正する台形補正を行い再度ＯＣＲ処理を試みる（ＳＴ１０）。
　ここで処理ができれば、通常のＯＣＲ処理で得られたデータに基づく、パスポートの有効期限の確認、ブラックリストとの照合等の処理をおこなう（ＳＴ１２）。ブラックリストとの照合等、更新が必要なもの等の処理を行なう場合には、通信部２４を介して外部のサーバと通信して必要なデータを得ても良い（ＳＴ１３）。また、台形補正を行なってもＯＣＲ処理ができない場合は、画像を取り直すためＳＴ２まで戻る。このループを所定回数行なってもＯＣＲ処理ができないものは処理不可として使用者に表示、音などで知らせ、一連の作業を終了する（ＳＴ１４）。
　このような場合は、続いてコードから読取るべき内容を入力させる画面を表示部２６に表示するのも好ましい。また、撮影角は予め定められているため、カメラ２２の対物レンズにアオリ補正機能を持たせ、取得する画像そのものから台形ひずみを除去することも好ましい。アオリ補正のやり方としては、画像センサ、対物レンズ、撮影対象の光軸を撮影角に合わせて移動する方法が一般的であるが、対物レンズ外にコンバージョンレンズ的に他の光学系（レンズのセンターを光軸中心から平行移動させたレンズ、楔形の透明板等）を付加するものも可能である。この場合は、ＳＴ１０は省くことも可能となる。
　次に、図４を用いて、正反射光が撮影部２２に入るのを避けて、帳票の記載を読取る構成を説明する。照明部２３からの光を、模式的に、照明光センター線７を中心とした光として示してある。照明光は、照明光センター線７の周りに広がっており、撮影範囲３全体を照らしているが、本実施の形態では、照明光の中心部の一番明るい部分を照明光を示す照明光センター線７として説明する。なお、照明光は、照明光センター線７の周囲に偏りをもった分布であってもかまわない。
　たとえば図４において、光マーク照射部２１からの光６ａが到達する周辺は、光６ｂが到達する周辺より光路長が長くなる。光は拡散するので、光路長の二乗で強度が減少する。これを補う方法として、遠い部分に到達する光の強度を上げ、撮像範囲のうち撮影部２２から距離が離れた側と、距離が近い側とにおける、撮影部２２の受光素子面上での照度の差異を補償するようにしたもの、あるいはＯＣＲを行なう部分のコントラストを大きくするため、コード部分を照らす光の強度を上げたものなどが想定される。このような場合でも、照明光センター線の定義が変化するものではないが、本願の趣旨である「照明光が撮影部に戻ってこない」角度を定義した撮影角を合理的に定義するものであれば良く、必ずしも光量分布のセンターでなくても良い。
　なお、撮像部２２の受光素子面上での照度が、撮像範囲のうち撮像部２２から距離が離れた側と、距離が近い側との差異を補償するようにすれば、撮像後に撮影した画像内の距離が離れた側が暗くなることなく、撮像素子やその周辺回路のＳ／Ｎ比が画像内でほぼ一定となり、撮影後の明るさ補正が不要となってノイズの少ない良好な画像が得られる。光は屈折率が異なる界面でその一部または全部が反射する。ところが、紙面２ｂの記載内容が確認できなければならないため、ラミネート２ａの表面は凹凸が無く、平坦度が高くなければならない。もし凸凹があると曇りガラス様になってしまったり、凸凹の屈折により紙面の記載が歪んだりするためである。
　このように、一般的には、ラミネートの表面、紙面と接する裏面の平坦度が高いため、その界面での反射のほとんどが正反射光８となってしまうが、帳票読取装置１は撮影範囲の法線（正確には撮影中心の法線であるが、撮影範囲３が平面である場合には、撮影範囲全体にわたってその方向はほぼ同じになる）から撮影角９をなす角度で照明光を照射してパスポートを撮影しているため、正反射光８は帳票読取装置１に対して反対側に進み、撮影部２２には戻らない。
　しかし、写真、氏名、コード等の情報が印刷されている紙面２ｂの表面は、平坦度がラミネートの表面ほど高くないため、照明光は紙面の表面で乱反射される。乱反射は特定の方向に光を反射しないため、その一部が撮影部２２に到達する。このように、本願発明の帳票読取装置１は、正反射光が撮影部に戻ってくることを防ぎつつ、明瞭に紙面の記載を撮影することができる。
　撮影範囲を示す光マークは種々の形態が可能であるが、基本的には台形ひずみが顕著に現れる撮影範囲の両側面に投影される光の線マーク（たとえば図９に示す帳票の両側面９１、９２を示す光の線）と、正規の撮影角においてこれらの縦線を形成する光マークと直交する横線となる光マークとの組み合わせで構成されるものが、操作者にとって認識しやすい。
　光マークの第１の形態について図５、図６を用いて説明する。この光マークは撮影範囲３を使用者に示すためのもので図５、図６に矩形で示した撮影範囲３の両サイドを示す光の線６１、６２と中央部を横に結ぶ光の線６３とにより構成される。光源は半導体レーザーを用い、回折格子でこの形状を作り出すのが好ましいが、レーザー光源と振動する鏡でこの形状を作り出すのも可能である。図４に示す２点鎖線６ａはＨ字状の光マークの上部に到達する光を、同じく６ｂはＨ字状の下部に到達する光を示している。
　図５に示すように、撮影範囲の直上、つまり撮影角９が０度に近い周辺で帳票読取装置１が光マークを照射すると、線５１と５２とが上部が狭いハの字状になったものと、両サイドの中央を結ぶ線５３とで描かれる変形したＨ字状の光マーク５０が帳票上に描かれる。使用者はＨ字状の光マークの両サイド５１、５２を結ぶ横線が平行になるように、水平線５３を目安としながら、帳票読取装置１を手前に傾けてゆく。すると、帳票読取装置を傾けたことにより生じる台形歪により、線５１と線５２のハの字の上部が開いていき、図６に示すように両サイド（線６１、線６２）が平行になる位置がある。
　この位置を撮影角９となるように設定すれば、使用者は光マーク５０の形状で帳票読取装置の撮影部と帳票とが撮影角をなしていることを容易に知ることができる。線５１と線５２が平行であることは目視によって判別しやすく、さらに両サイドを結ぶ横線６３と両サイドの線６１、６２とは直角となるが、線６３という目標があれば直角は判別しやすいため、使用者は容易に帳票読取装置に照明の正反射が戻らない角度になっていることが確認できる。
　この後、撮影角で帳票読取装置を保持し、さらに両サイドの光マークの線５１、５２の長さが撮影範囲と一致するときに、操作部のトリガーボタンを押してＯＣＲに用いるＯＣＲ画像を取得する。このトリガーボタンの代わりに合焦点と光マークの長さの一致検出から自動的にＯＣＲ画像を取得する構成も好ましい。
　次に、光マークの第２の形態について図７、図８を用いて説明する。図８に示す光マーク８０は、撮影角の位置において撮影範囲３を囲む矩形を形成する。この場合も図７に示すように、帳票読取装置１の撮影部と紙面の法線とのなす角度が０度の位置で撮影範囲を見込む位置からの帳票読取装置の操作を説明する。
　この位置で光マークが形成する形状は図７に示すように上部が狭い台形状の光マーク７０である。この状態から帳票読取装置１を台形の下底７４の方向へ、光マークが撮影範囲３を囲む状態を維持しながら傾けてゆくと、光マークが形成する縦線７１、７２が台形ひずみにより平行に近づいてゆき、同時に上底部分７３が伸びてゆく。
　図８に示すように、帳票読取装置１の撮影部２２が撮影角９に達すると、光マーク７０は台形ひずみにより台形から矩形となる。矩形の形状は台形と容易に識別できるので使用者はこの角度を保持し、撮影範囲３が入るように矩形の光マーク８０を確認しながら帳票読取装置と帳票の距離を調整すれば容易に撮影ができる。
　また、撮影範囲が正方形である場合には、撮影範囲の正方形の４辺に接する円を光マークの形状としても良い。この場合は帳票読取装置が正しい撮影角から外れると光マークが楕円に変形するので使用者は容易に正しい撮影角を知り、帳票読取装置を正しい撮影角に保持することができる。
　これらの方法で取得した画像は、予め定めた撮影角で帳票を撮影した画像であるため、本来欲しい図１０に示した画像が、図９に示すように台形状にひずんでいる。ＯＣＲが文字のひずみに強い性能が良いものであればこのままでも処理が可能だが、処理速度の向上、簡便な処理を行う場合には図１０に示すような映像に変換してからコードデータを読みだすほうが好ましい。
　このため、取得した画像から台形ひずみを除去する処理をおこなう場合がある（図３のＳＴ１０）。この場合の処理の方法として、取得した画像を加工して台形ひずみを除去する方法と、画像を取得する光学系そのもので台形ひずみを除去する方法がある。第１の台形ひずみ除去方法は、取得した画像を回路部２５で電気的あるいはソフトウェアまたはファームウェアで加工して台形ひずみを除去するものである。この方法にもいろいろな方法が可能であるが、いずれもカメラの画素の位置により得られた信号を加工して台形ひずみを除去するものが一般的である。図９において、撮影範囲３の上縁部９３の両端付近の画素データは大きく再現し、下縁９４の中央部の画素データはそのままの値とし、他の部分は上縁部９３の両端のデータと位置までの距離に比例した大きさとして再構成し、記憶すれば図１０に近い形状に再現できる。
　この台形補正をより具体的に図１３、図１４を用いて説明する。図１２は、図１、図４、図６、図８に示した位置から帳票を撮影したために、カメラの受光素子に図９のように台形に変形した像が写っている様子を模式的に示したものである。受光素子は、実際は１００万から１０００万程度の画素のものを用いることが多いが、ここでは説明のため画素を９×１３の受光素子として説明する。帳票２の画像は光学系を通り図１３でハッチングを施した部分に台形状に投影される。台形の上底では画素１から画素５までに投影されることとなる。以下台形の下底部分の画素６７から画素７９まで順次末広がりに像が投影されている。
　この画像を補正するには、図１４のようなテーブルを回路部２５内のメモリーに作成する。そして、図１３のそれぞれの画素に投影された光の強度を図１４のテーブルに従って１つ又は複数のアドレスに対応させる。具体的には、図１４の場合は、受光素子の画素１～５に対しては３つのアドレスを対応させており、受光素子の画素６７～７９には１つのアドレスを対応させ、上底から下底まで順時、受光素子に対応するアドレスを減じておく。受光素子で得られた画像信号をこのテーブルで変換することで、台形ひずみは除去される。
　第２の台形ひずみを除去する方法は、カメラの光学系に予めアオリ補正を組み込むものである。アオリ補正を行なうために、発生する台形ひずみを相殺するように光学部品の位置をずらしたり、台形ひずみを相殺する光学素子を組み込むことができる。この台形補正を図１５を用いて説明する。撮像部内の受光素子は、帳票２と物理的に平行になるように配置される。図１５において、帳票２からの光は、レンズ２２２を通過して受光素子２２１に到達するが、受光素子２２１が撮影角９の分だけ傾けてあり、帳票２と平行にしてあるため、受光素子上の像に台形ひずみは発生しない。
　また、図１５では、レンズ２２２を偏移させているが、レンズと受光素子を帳票と平行に配置し、レンズに斜めに入ってきた光を受光素子の一部で受ける構成としてもよい。この他にも光学的なアオリ補正の方法は種々あるが、そのいずれの方法を用いても同様の効果が得られる。このような光学的なアオリ補正を行なった場合にも、図３の台形補正処理ＳＴ１０は、存在している方が好ましい。手持ちの帳票読取装置は、角度を正確に保持できない場合も想定され、台形ひずみが発生する場合もありえるからである。
　帳票読取装置と撮影範囲の位置関係については、帳票読取装置そのものと撮影範囲とは平行であっても垂直であっても、光マーク照射部、照明光、カメラと撮影範囲との位置関係が上述のとおりであれば本発明が成立する。
　このような本発明の実施の形態の帳票読取装置１によれば、照明の正反射光が撮影部に戻ってこず、台形ひずみも許容範囲である適正な撮影角度を、光マークを用いて使用者に解りやすく提示することにより、正反射による露出オーバ部分となる「てかり」の発生を防ぎ、読取不良の発生を低減して、正確に画像、文字、図形等を読み込むことができる帳票読取装置を実現することができる。
　このように、撮影部と照明部が近接して配置されていても正反射光が撮影部に入らないため、光学読取部分をコンパクトで取り回しの容易な帳票読取装置を提供することができる。
　さらに、これまで述べた構成により、使用者が画像等を取り込めず再度画像等の取得を試みたり、取得できなかったコードに相当する数字等をキーボードから入力するという煩わしさを低減することができる。また、取得画像に予め定めた撮影角度に対応した台形補正を行なえば、正確な形状でＯＣＲ処理を行うためＯＣＲ時の読取精度を向上することができる。
　以上に現時点で考えられる本発明の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能であり、そして、本発明の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
　以上のように、本発明にかかる帳票読取装置は、撮影範囲を示す光マークを撮影対象の撮影面に照射し、使用者を撮影対象から正反射光が戻ってこない角度に帳票読取装置の位置を誘導して、読み取り対象の正反射の影響を受けずに、正確に画像、文字、図形等を読み込むことができる。
　このため、使用者が画像等を取り込めず、再度画像等の取得を試みたり、コードに相当する数字等をキーボードから入力するという煩わしさを低減することができ、装置を小型化にでき、取り回しや携帯性の優れた帳票読取装置を提供することができるという優れた効果があるため有用である。
　１　　帳票読取装置
　２　　帳票
　２ａ　ラミネート層
　３　　撮影範囲
　４　　法線
　５　　撮影中心
　２１　光マーク照射部
　２２　撮影部
　２３　照明部
　２５　回路部
　２６　表示部
　２７　操作部
　４３　正反射領域
　５０、７０、８０　光マーク

Claims (11)

  1. 　光マークを撮影対象の撮影面に照射するマーク照射部と、前記撮影面を撮影する撮影部と、前記撮影面に照明光を照射する照明部とを有する帳票読取装置であって、
    　前記撮影面と前記撮影部とのなす角度が、前記照明光が前記撮影面で正反射した光が前記撮影部に戻らない所定の撮影角度であるときに、前記光マークが予め定めた形状となる帳票読取装置。
  2. 　光マークを撮影対象の撮影面に照射するマーク照射部と、前記撮影面を撮影する撮影部と、前記撮影面に照明光を照射する照明部とを有する帳票読取装置であって、
    　前記光マークは、前記撮影部の光軸と前記撮影面の撮影の中心となる部分の法線とが所定の撮影角度をなすときに予め定めた形状となるものであり、
    　前記撮影角度は、前記照明光が前記撮影面に正反射した光が、前記撮影部に戻らない角度である帳票読取装置。
  3. 　前記光マークは、前記撮影部の撮影範囲の相対する両端を示す一対の線を含み、前記所定の撮影角度のときに前記一対の線が平行になる請求項１または請求項２に記載の帳票読取装置。
  4. 　前記光マークは、前記撮影範囲を示す枠状のマークであり、
    　前記光マークの一対の線は、前記枠状のマークの相対する２辺である請求項３に記載の帳票読取装置。
  5. 　帳票読取装置を操作する際の操作者に近い部分の表面に操作部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者に近い部分の裏面に保持部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者から遠い部分の表面に表示部を設け、帳票読取装置を操作する際の操作者から遠い部分の裏面または側面に前記マーク照射部、前記撮影部、及び前記照明部を設け、
    　前記光マークは、前記操作者が前記表示部および前記撮影範囲を目視確認できる位置に照射される請求項１ないし請求項４に記載の帳票読取装置。
  6. 　前記所定の撮影角度のために生じる台形ひずみを補正する画像補正部を有する請求項１ないし請求項５に記載の帳票読取装置。
  7. 　前記画像補正部は、光学的に台形ひずみを補正する請求項６に記載の帳票読取装置。
  8. 　前記画像補正部は、前記撮影部が取得したデータを加工することで台形ひずみを補正する請求項６に記載の帳票読取装置。
  9. 　前記画像補正部は、前記撮影部の対物レンズのアオリによって台形ひずみを補正する請求項７に記載の帳票読取装置。
  10. 　前記画像補正部は、前記撮影部の対物レンズの対物面に光学素子を追加することで台形ひずみを補正する請求項７に記載の帳票読取装置。
  11. 　前記画像補正部は、前記撮影部が取得したデータをメモリーに展開し、前記メモリーのアドレスに付加した重みによって台形ひずみを補正する請求項８に記載の帳票読取装置。
     
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