JP2906608B2 - 光学的文字読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、漢字、かな、アルファベットおよび数字な
どの文字を光学的に読み取る光学的文字読取装置に関す
る。

＜従来の技術＞ 従来から、商品の価格や商品コードなどを表した文字
列を光学的に読み取り、その読取結果をコンピュータに
入力するようにした光学的文字読取装置が流通業界等で
広く使用されており、データ入力の効率化が図られてい
る。このような光学的文字読取装置は、一般に、商品の
包装の表面などの文字を形成した読取面を照明し、この
読取面からの反射光をレンズ系によってイメージセンサ
の受光面に結像させることにより、上記読取面の文字の
光学像を電気信号に変換するようにしている。このイメ
ージセンサから出力される電気信号は、適当な閾値レベ
ルでレベル弁別することによって二値化され、この二値
信号をもとに文字の識別が行われる。文字の識別は、先
ずイメージセンサで読み取られた画像から１文字分の領
域の画像を切り出し、さらに切り出された画像内の文字
の特徴量と予め記憶しておいた文字パターンの特徴量と
の比較を行うようにして行われる。

ところで、現実に読み取るべき文字には、印字品質に
ばらつきがあり、印字が薄い文字や濃い文字、線幅が細
い文字や太い文字などがある。このため、イメージセン
サの出力信号を１つの閾値レベルで二値化した場合に
は、画像がつぶれたり欠けたりして、文字の識別が不良
になるおそれがある。

この不具合を解決する技術は、たとえば特開昭63−11
1591号公報に開示されており、この開示技術では、異な
る閾値レベルを有する複数の二値化回路を用いて相互に
異なる複数の閾値レベルでイメージセンサの出力を二値
化するようにしている。そして、各二値化回路の出力を
記憶装置に並列に記憶させ、各二値化回路での二値化に
より得られた二値画像から、順に文字の切出が行われ
て、切り出された文字の識別が行われる。

このような構成によれば、複数の二値化回路のうちの
いずれかにおいては、印字品質に対応した閾値レベルで
最適な二値化処理が行われることになるので、このよう
な二値化回路の出力に基づいて文字の識別を印字品質に
依らずに良好に行うことができる。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが、上記の先行技術では、複数の二値化回路に
対応して記憶装置に並列に記憶された複数の二値画像に
対して、それぞれ文字切出処理および文字識別処理が施
されるので、１つの二値化回路を用いた装置に比較し
て、識別結果が得られるまでの時間が長く、このためデ
ータ入力に要する時間が長くなるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、読取
面に形成された文字の状態によらずに正確な読取が可能
であるとともに、識別結果が得られるまでの時間を短縮
して、データ入力の高速化を図ることができるようにし
た光学的文字読取装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための本発明の光学的文字読取
装置は、読取面に形成された文字の光学像が受光面に結
像されるイメージセンサと、 このイメージセンサの出力信号を相互に異なる閾値レ
ベルで二値化する複数の二値化回路と、 各二値化回路からの二値信号により表された二値画像
をそれぞれ記憶する複数の記憶手段と、 この複数の記憶手段にそれぞれ記憶した二値画像を切
り換えて出力させる切換え手段と、 この切換え手段で選択された記憶手段に記憶された二
値画像から、１文字分の大きさの画像を切り出す切出手
段と、 この切出手段で切り出された画像から文字を識別する
識別手段と、 この識別手段による識別結果から、正しい識別結果を
抽出して出力する編集手段とを有する光学的文字読取装
置において、 上記切出手段で切り出された画像のほぼ中央に文字が
位置している最適切出状態を検出する検出手段を備え、 上記切換え手段は、上記検出手段が最適切出状態を検
出したときには、画像を読み出すべき記憶手段を切り換
えるものであり、 上記切出手段は、上記検出手段が最適切出状態を検出
したときには、上記切換え手段で切り換えられて新たに
選択された記憶手段から、上記最適切出状態で画像が切
り出された記憶手段における当該最適切出状態で切り出
された画像の記憶領域に対応する記憶領域の画像を切り
出して上記識別手段に与えるものであり、 上記編集手段は、上記複数の記憶手段の記憶画像に基
づく文字認識結果から、いずれか最適な識別結果を出力
するものであることを特徴とする。

＜作用＞ 上記の構成によれば、イメージセンサの出力信号は、
複数の二値化回路で相互に異なる閾値レベルで二値化さ
れ、各二値化の結果得られた二値画像が複数の記憶手段
にそれぞれ記憶される。この複数の記憶手段は、切換え
手段によっていずれか１つが選択され、この選択された
記憶手段の記憶画像は切出手段によって１文字分の大き
さの画像ずつ切り出されて識別手段で識別される。切出
手段が切り出した画像は必ずしもそのほぼ中央に文字が
位置する最適切出状態であるとは限らず、たとえば文字
が半分程度しか入っていないような状態も存在する。こ
のような切出画像に対しては、文字を正しく識別するこ
とができないのであるが、誤った識別結果は編集手段で
捨てられていくので、この編集手段からは正しい識別結
果だけが得られる。

切出手段が上記選択された記憶手段の記憶画像を順次
切り出していくうちに、上記の最適切出状態で画像が切
り出されると、このことが検出手段で検出される。これ
を受けて、切換え手段は画像を読み出すべき記憶手段を
切換え、切出手段は切換え手段の切換えによって新たに
選択された記憶手段の記憶画像を切り出す。このときに
切出手段が切り出す画像は、切換え手段が切り換えられ
る前に選択されていた記憶手段において上記最適切出状
態で切り出された画像の記憶領域に対応する記憶領域の
画像である。したがってこの切出画像は当然にその中央
に文字が位置する最適切出状態で切り出した画像であ
り、識別手段での文字識別処理は良好に行われる。

このように、検出手段での最適切出状態の検出に応答
して、切換え手段が新たに選択した記憶手段の記憶画像
については、最適切出状態の画像に基づいてのみその文
字識別処理が行われ、文字が切出画像中に完全には入っ
ていない状態の画像について文字識別処理が行われるこ
とはない。この結果、上記新たに選択された記憶手段の
記憶画像については、文字識別手段での文字識別処理を
軽減できる。

たとえば１つの記憶手段の記憶画像に関して、順次文
字切出を行い、最適切出状態が検出されたときに、切換
え手段で残余の記憶手段を順番に選択して、各記憶手段
から上述のようにして最適切出状態の画像を切り出すこ
ととすれば、上記残余の記憶手段のすべてに関して、最
適切出状態以外の切出画像についての文字認識処理を省
くことができる。

このようにして、複数の記憶手段の記憶画像に基づく
識別結果（すなわち相互に異なる複数の閾値レベルによ
る各二値化結果に基づく識別結果）は、編集手段に与え
られ、この編集手段でいずれか最適な識別結果が選択さ
れて出力される。

＜実施例＞ 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の光学的文字読取装置の基
本的な構成を示すブロック図である。この装置は、ハン
ディな筐体内に、読取対象の文字を形成した読取面１を
照明する光源２および読取面１からの反射光によりその
受光面6aに形成された光学像を電気信号に変換する二次
元イメージセンサ６などを収納したスキャナ４を備えて
いる。スキャナ４を読取面１に当てがうと、この読取面
１からの反射光は、反射鏡３で反射され、さらにレンズ
系５を介してイメージセンサ６の受光面6aに導かれ、こ
の受光面6a上に読取面１に形成された文字の光学像を形
成する。イメージセンサ６はこの光学像を電気信号に変
換して、複数の二値化回路７−１〜７−Ｎに与える。こ
の複数の二値化回路７−１〜７−Ｎは、イメージセンサ
６の出力を相互に異なる閾値レベルTh−１〜Th−Ｎでそ
れぞれレベル弁別して、「１」または「０」の二値信号
に変換する。

イメージセンサ６は、多数の光電変換画素を二次元的
に配列して読取面１に形成された１行または複数行の文
字列の光学像を受光面6aに一度に結像させることができ
るように構成したもので、各画素毎に得られる電気信号
が上記の二値化回路７−１〜７−Ｎで二値化される。

二値化回路７−１〜７−Ｎの出力信号は、ライン８を
介してそれぞれ記憶回路９−１〜９−Ｎに与えられて、
一時的に記憶される。二値化回路７−１〜７−Ｎからの
信号は「１」または「０」の二値信号なので、記憶回路
９−１〜９−Ｎの記憶領域には、イメージセンサ６の受
光面6a上に形成された画像を異なる閾値レベルで二値化
した各二値画像が記憶されることになる。各記憶回路９
−１〜９−Ｎにおいて、イメージセンサ６の受光面6aに
おける同一画素から得られた二値信号は、同一値のアド
レスに記憶されている。

記憶回路９−１〜９−Ｎに記憶された画像は、いずれ
か１つの記憶回路を選択する切換え回路10を介して、記
憶回路の記憶画像から１文字が入る程度の大きさの所定
の領域ずつ画像を切り出す１文字切出回路11によって読
み出され、切り出された画像は文字識別回路12に与えら
れて、識別処理が行われる。この識別処理は、文字識別
回路12に予め記憶した文字パターンの特徴量との差計算
などによって行われ、１文字切出回路11で切り出した画
像のほぼ中央に文字が位置していれば、当該文字の認識
が可能である。認識結果は、編集部13に与えられる。こ
の編集部13は、識別結果が正しいものであれば識別され
た情報を出力し、誤りであればその識別結果を無視して
次の読取の開始を指示する。

文字識別回路12は、１文字切出回路11で切り出された
画像のほぼ中央に文字が位置している最適切出状態を検
出したときに切出信号をライン14に導出する。この切出
信号は、切換え回路10および１文字切出回路11に与えら
れており、切換え回路10は切出信号に応答して記憶画像
を読み出すべき記憶回路９−１〜９−Ｎを切換える。１
文字切出回路11は、文字の切出を行う際に、切出位置を
表す切出位置情報を一時記憶しており、上記の切出信号
に応答して、切換え回路10で選択された記憶回路から上
記切出位置情報で表される位置の画像を切り出す。切出
位置座標とは、たとえば第２図に示す画像が記憶回路９
−１〜９−Ｎに記憶されている場合に、１文字切出回路
11が切り出す所定領域Ｓの左上角の座標（x₁,y₂）など
である。

たとえば第２図に示す画像がイメージセンサ６の受光
面6aに結像され、この画像を異なる閾値レベルで二値化
した二値画像が記憶回路９−１〜９−Ｎにそれぞれ記憶
されている場合を想定する。この場合に、切換え回路10
がいずれか１つの記憶回路を選択し、この選択された記
憶回路の記憶画像を１文字切出回路11が所定の領域Ｓず
つ切り出すとすると、上記の領域Ｓによって切り出され
る画像は、時系列に従って第３図（ａ）に示すように変
化する。すなわち、１文字切出回路11は、領域Ｓをスラ
イドさせながら、この領域Ｓによって切り出された画像
を文字識別回路12に与えて識別処理を行わせる。そし
て、参照符号l1〜l3で示すように領域Ｓのほぼ中央に文
字が位置する状態で画像が切り出された最適切出状態と
なると、第３図（ｂ）において参照符号p1〜p3で示す切
出信号がライン14に導出されることになる。参照符号l1
〜l3で示す最適切出状態では、もしも切換え回路10で選
択されている記憶回路に対応する二値化回路の閾値レベ
ルが、読取面１の印字品質等に対応した適当なレベルで
あれば、正しく文字認識が行える。

さらに詳細な動作を説明すれば、たとえば切換え回路
10で記憶回路９−ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の記憶画像から１文
字分ずつの画像を切り出しながら文字識別が行われてい
る場合に、文字識別回路12が最適切出状態を検出して上
記切出信号を導出し、このとき切換え回路10は記憶画像
を読み出すべき記憶回路を上記の記憶回路９−ｉから記
憶回路９−ｊ（１≦ｊ≦N,j≠ｉ）に切り換えたとす
る。このとき、１文字切出回路11は、一時記憶した切出
位置座標を参照して、この切出位置座標に対応するアド
レスを指定して新たに選択された記憶回路９−ｊから画
像を切り出す。こうすれば、記憶回路９−ｊに関して
は、直ちに最適切出状態で画像の切出を行うことができ
る。この記憶回路９−ｊに関する文字識別処理が文字識
別回路12で行われるときには、文字識別回路12は当然に
最適切出状態を検出するので、切出信号がライン14に導
出されることになり、これに応答して次に切換え回路10
で選択される記憶回路９−ｋ（１≦ｋ≦N,K≠i,j）に関
しても上記と同じようにして、直ちに最適切出状態で画
像を切り出して文字識別が行われる。

このようにして、文字認識回路12が一旦切出信号を導
出すると、全部の記憶回路９−１〜９−Ｎに関して同じ
アドレスを指定して、最適切出状態で画像の切出が順次
行われ、それぞれ切り出された画像に基づいて文字識別
処理が行われる。全部の記憶回路に関して上記最適切出
状態の画像に基づく文字識別処理が終わると、切換え回
路10は最初の記憶回路９−ｉに切り換わる。

このようにして、文字識別回路12が記憶回路９−１〜
９−Ｎ毎に出力するＮ個の文字識別結果（この他に最適
切出状態に至る以前の不良な識別結果も含まれてい
る。）は、編集部13においていずれか最適な識別結果が
採用されて、この採用された一の識別結果が出力され
る。

上述のように本実施例の光学的文字読取装置では、読
取面１に形成された文字の印字品質に依らずにその読取
を可能とするために、相互に異なる閾値レベルでイメー
ジセンサ６の出力信号を二値化するＮ個の二値化回路７
−１〜７−Ｎを用い、この二値化回路７−１〜７−Ｎか
らの二値信号を記憶回路９−１〜９−Ｎにそれぞれ記憶
するようにしているが、各記憶回路９−１〜９−Ｎでの
文字の記憶アドレスは同一であることを利用して、いず
れか１つの記憶回路の記憶画像に関する文字切出処理に
おいて最適切出状態が検出されたときには、この切出画
像に対応する画像を他の記憶回路からも切り出すことと
している。すなわち、１つの記憶回路に関して最適切出
状態を検出すれば、この後には他の記憶回路については
直ちに最適切出状態で画像の切出を行うことができる。

この結果、上記他の記憶回路の記憶画像については、
文字識別回路12は、切出状態が不良であるために文字を
識別できない切出画像に関する識別を無駄に行う必要が
ない。これにより、文字識別回路12の処理を軽減して、
文字識別までに要する時間を短縮して、文字の読取によ
るデータ入力作業の作業効率を格段に向上することがで
きる。このような効果は、二値化回路７−１〜７−Ｎの
数が多いほど大きい。

なお、記憶回路９−１〜９−Ｎは個別素子で構成して
もよく、また１個の素子の記憶領域を区画して構成して
もよいのはもちろんである。

第４図は上記の実施例の一具体例として、２個の二値
化回路７−1,7−２を用いて構成した光学的文字読取装
置の基本的な構成を示すブロック図である。この第４図
において前述の第１図に示された各部に対応する部分に
は、同一の参照符号を付して示す。

たとえば、二値化回路７−１は太い文字の読取の場合
に最適な閾値レベルを設定したものであり、二値化回路
７−２は細い文字の読取に最適な閾値レベルを設定した
ものである。スキャナ４（第４図では図示が省略されて
いる。）を読取面１に当てがって文字の読取を開始する
と、イメージセンサ６の出力信号が二値化回路７−1,7
−２でそれぞれ二値化されて記憶回路９−1,9−２に記
憶される。

第５図は二値化回路７−1,7−２での閾値レベルを説
明するための説明図である。説明を簡単にするために、
イメージセンサ６は読み取られる画像の明度が低いほど
出力が増大するものとする。すなわち、白色の背景に黒
色で文字を形成した場合に、背景部分では信号が小さく
文字部分では信号が大きくなるものとする。この場合
に、二値化回路回路７−１では閾値レベルが高く設定さ
れ、二値化回路７−２では閾値レベルが低く設定され
る。

たとえば第５図（ａ）に示すような比較的太い文字を
読み取る場合を想定すると、二値化回路７−１が出力す
る二値信号により表される画像は第５図（ｂ）に示す状
態となり、一方、二値化回路７−２が出力する二値信号
により表される画像は第５図（ｃ）で示すように潰れた
状態となる。二値化回路７−２では閾値レベルが低く設
定されているために、実際の文字の太さよりも線の太い
文字として二値化処理が行われ、この結果太い文字に対
しては上記のように画像が潰れてしまうことになる。こ
の潰れた画像が文字識別回路12に与えられても、その識
別を行うことはできない。

また、第５図（ｄ）に示すような比較的細い文字を読
み取る場合を想定すると、二値化回路７−１では閾値レ
ベルが高いためにその出力信号により表される画像は第
５図（ｅ）で示すように文字が欠けた状態となる。この
画像が文字識別回路12に与えられても、文字識別回路は
その識別を行うことはできない。一方、この場合には閾
値レベルの低い二値化回路７−２では良好に二値化が行
われ、第５図（ｆ）で示すような画像が得られる。

第６図は動作を説明するための図であり、文字識別回
路12で識別される画像の変化が示されている。切換え回
路10は最初は、たとえば記憶回路９−１を選択してお
り、したがって１文字切出回路11は記憶回路９−１の記
憶画像を順次切り出して文字識別回路12に与える。１文
字切出回路11が、参照符号l11で示す最適切出状態の画
像を文字識別回路12に与えると、この文字識別回路12は
ライン14に切出信号を導出し、これに応答して切換え回
路10は記憶回路９−２側に切り換わる。そして、１文字
切出回路11は上記最適切出状態の画像と同一領域の画像
を記憶回路９−２の記憶画像から切り出す。この画像が
参照符号l21で示す画像であり、閾値レベルの差のため
に線の太い文字を含む画像となっている。文字識別回路
12はこの画像の識別を行い、識別が終わると、切換え回
路10は再度記憶回路９−１側に切り換わる。同様にし
て、参照符号l12,l13で示す最適切出状態となる度毎
に、切換え回路10が切り換えられて、記憶回路９−２の
記憶画像が確実に最適切出状態で切り出されて（参照符
号l22,l23で示す。）、その識別処理が行われる。編集
部13は上記２種類の二値化結果のうちいずれか最適な二
値化に基づく識別結果を出力する。

このように、記憶回路９−２の記憶画像については、
文字識別回路12は最適切出状態以外の切出状態の画像に
関する識別処理は行わず、したがって２種類の閾値レベ
ルで二値化を行っているにも関わらず、読取時間が大幅
に増大することがなく、したがって種々の印字品質に対
応して高速な文字読取が可能となる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。たとえば、上記の実施例ではスキャナ４を読取面１
に対して固定した状態で読取が行われるものを例にとっ
て説明したが、たとえばイメージセンサ６に代えて一次
元イメージセンサを適用してスキャナ４で読取面１を走
査するようにして文字の読取を行う構成であってもよ
い。その他本発明の要旨を変更しない範囲内において、
種々の設計変更を施すことが可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明の光学的文字読取装置によれば、
たとえば１つの記憶手段の記憶画像に関して最適切出状
態で画像が切り出されると、その他の記憶手段に関して
も上記最適切出状態の画像に対応する画像が切り出され
る。この画像は当然に最適切出状態の画像となってお
り、したがって当該記憶手段の記憶画像に関しては識別
手段は、最適切出状態の画像に関してのみ文字識別処理
を行えばよく、その他の不良な切出状態の画像に関する
文字識別処理を行う必要がない。この結果、相互に異な
る複数の閾値レベルで二値代処理を行っているにもかか
わらず、各二値化結果に基づく文字認識処理が完了する
までの時間が過度に長くなることはなく、これにより読
取面の文字の形成状態によらずに正確でかつ高速な文字
読取が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学的文字読取装置の基本
的な構成を示すブロック図、 第２図は読み取られる画像の一例を示す説明図、 第３図は文字識別回路で識別される切出画像の変化と切
出信号との関係を示す説明図、 第４図は上記実施例の一具体例を示すブロック図、 第５図は第４図の２つの二値化回路による二値化動作を
示す説明図、 第６図は文字識別回路で識別される切出画像の変化を示
す図である。 ６……イメージセンサ、７−１〜７−Ｎ……二値化回
路、９−１〜９−Ｎ……記憶回路、10……切換え回路、
12……文字識別回路（識別手段）、13……編集部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】読取面に形成された文字の光学像が受光面
   に結像されるイメージセンサと、 このイメージセンサの出力信号を相互に異なる閾値レベ
   ルで二値化する複数の二値化回路と、 各二値化回路からの二値信号により表された二値画像を
   それぞれ記憶する複数の記憶手段と、 この複数の記憶手段にそれぞれ記憶した二値画像を切り
   換えて出力させる切換え手段と、 この切換え手段で選択された記憶手段に記憶された二値
   画像から、１文字分の大きさの画像を切り出す切出手段
   と、 この切出手段で切り出された画像から文字を識別する識
   別手段と、 この識別手段による識別結果から、正しい識別結果を抽
   出して出力する編集手段とを有する光学的文字読取装置
   において、 上記切出手段で切り出された画像のほぼ中央に文字が位
   置している最適切出状態を検出する検出手段を備え、 上記切換え手段は、上記検出手段が最適切出状態を検出
   したときには、画像を読み出すべき記憶手段を切り換え
   るものであり、 上記切出手段は、上記検出手段が最適切出状態を検出し
   たときには、上記切換え手段で切り換えられて新たに選
   択された記憶手段から、上記最適切出状態で画像が切り
   出された記憶手段における当該最適切出状態で切り出さ
   れた画像の記憶領域に対応する記憶領域の画像を切り出
   して上記識別手段に与えるものであり、 上記編集手段は、上記複数の記憶手段の記憶画像に基づ
   く文字認識結果から、いずれか最適な識別結果を出力す
   るものであることを特徴とする光学的文字読取装置。