JP2998443B2 - 文字認識方法及びそのための装置 - Google Patents

文字認識方法及びそのための装置

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JP2998443B2 JP4224639A JP22463992A JP2998443B2 JP 2998443 B2 JP2998443 B2 JP 2998443B2 JP 4224639 A JP4224639 A JP 4224639A JP 22463992 A JP22463992 A JP 22463992A JP 2998443 B2 JP2998443 B2 JP 2998443B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像処理による文字認
識方法及びそのための装置に関する。特に、計測領域内
の文字の色が互いに違っていたり、照明が不均一だった
りした場合であっても、適正な文字認識を行うことがで
きる文字認識方法及びそのための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】断面円形の部材(例えば、円筒形のコイ
ル等の鋼材)の表面にマーキングされた文字は、にじみ
やかすみを含む場合があり、また、曲面上に描かれてい
るがために均一に照明され得ないので、こうした文字の
自動認識を可能とするためには、文字を読み取るため
の、したがって濃淡を判別するための2値化レベルをど
のように検出し設定するかが重要になる。
【0003】従来の文字認識方法及び装置は、読み取る
べき文字の濃淡に基づいて2値化レベルが適正に設定さ
れていることを前提にしたものであった。このような文
字認識方法及び装置として、例えば、特開平1−229
388号公報は、文字の線素のなす閉ループ、交差、端
点等の特徴パラメータによって、1文字ずつ基準文字と
比較し、最近似値によって文字認識を行う「数字認識方
法及び装置」という名称の発明を開示している。また、
特開平2−68683号公報により開示された「文字認
識方法及び装置」という名称の発明においては、従来か
らのX−Y方向での文字毎の画素濃度(出現頻度)をパ
ターン化した基準値と対象文字との比較を行い、近似値
により文字を決定する場合、ノイズ部分を取り出して該
ノイズ部分を除いた残りの部分を照合するパターンマッ
チング法が採用されている。
【0004】一方、2値化法に関して、CAMP−IS
IJ Vol4(1991)−320(250)におけ
る論文「UO鋼管用板マーキング文字読取装置の開発」
は、仮のしきい値で2値化を行い、1文字毎の比較的ラ
フなウィンドウを設定することにより、1文字毎に文字
を切り出し、文字内の濃度差を考慮してY軸方向を3分
割してPタイル法2値化手段(各領域に対し、背景と対
象物との面積の比が既知の値Pとなるような濃度値をし
きい値とする方法)を採用して最適なしきい値を決定
し、最適なしきい値で2値化された画像と基本文字パタ
ーンとのマッチングを取る文字読み取りを開示してい
る。また、本願の出願人に係る特願平3−187434
号の発明「文字照合装置及びそのための方法」において
は、文字照合の過程で鮮明な2値化画像が得られない場
合、各領域毎に最適な2値化レベルを設定する手法が採
用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】こうした従来の文字認
識装置及び文字認識方法は、2値化が正しく行われてい
ることを前提としているうえ、別原因で発生した大きな
ノイズ等の除去分離を対象としているにすぎず、文字の
にじみや色の変化、濃淡の変化に追従するものではなか
った。しかも、文字認識を行う全領域を単一且つ同一の
レベルで2値化しているため、このような装置によっ
て、円筒形の鋼材等の外面等の曲面にマーキングされた
文字を認識しようとしても、照明のむらやレンズのシェ
ーディングの影響を受け易く、全領域から鮮明な2値化
画像を得ることが不可能なことが多いという課題があっ
た。
【0006】また、先に挙げたCAMP−ISIJ V
ol4(1991)ー320に開示されたような、Y軸
方向を3分割してPタイル法2値化手段を採用する方法
は、分割によるメッシュが粗いので、場合によっては、
縦方向に対して滑らかな2値化画像を得ることが困難で
あるという課題があった。
【0007】一般に、複数の文字領域を検査する場合、
各文字領域に存在する文字の形状、色、光沢度等が違っ
ていても、各領域毎に2値化レベルを設定することがで
きなければならない。
【0008】本発明は、全領域に対して単一且つ同一の
2値化レベルで文字認識する、又は、領域を分割して2
値化を行うという従来の方法及び装置の欠点を除去する
ためになされたもので、濃度分布から求めた濃度差に基
づいて各領域毎に最適な2値化レベルを設定することが
できる文字認識方法及びそのための装置を提供すること
を目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、文字の画像を2値化して認識する文字
認識方法であって、 (イ)認識すべき文字の画像を含む文字範囲を、文字が
配列される方向に沿う第1の方向に走査し、該第1の方
向に沿う前記画像の濃度分布を求める段階と、 (ロ)求めた濃度分布上の隣り合う極大値と極小値とに
対応する位置によって、前記濃度分布上に複数の領域を
画定する段階と、 (ハ)前記の隣り合う極大値と極小値との和に所定の係
数を乗じた値を、それぞれの前記領域における2値化レ
ベルとする段階と、 (ニ)前記2値化レベルにより、それぞれの前記領域を
2値化する段階と、 (ホ)前記第1の方向に直交する第2の方向での異なる
位置毎に、前記(イ)〜(ニ)の段階を反復する段階
と、を含む文字認識方法を提供する。
【0010】また、本発明は、文字の画像を2値化して
認識する文字認識装置であって、 (イ)認識すべき文字の画像を含む文字範囲を、文字が
配列される方向に沿う第1の方向に走査し、該第1の方
向に沿う前記画像の濃度分布を求める手段と、 (ロ)求めた濃度分布上の隣り合う極大値と極小値とに
対応する位置によって、前記濃度分布上に複数の領域を
画定する手段と、 (ハ)前記の隣り合う極大値と極小値との和に所定の係
数を乗じた値を、それぞれの前記領域における2値化レ
ベルとする手段と、 (ニ)前記2値化レベルにより、それぞれの前記領域を
2値化する段階と、 (ホ)前記第1の方向に直交する第2の方向での異なる
位置毎に、前記(イ)〜(ニ)の段階を反復する手段
と、を備える文字認識装置を提供する。
【0011】一実施例においては、前記濃度差は、前記
濃度分布における隣り合う極大値と極小値との差であ
り、前記領域がこれら極大値と極小値との前記第1の方
向での座標値の差の絶対値により画定され、前記最適な
2値化レベルは前記極大値と前記極小値との和の1/2
である。また、前記文字はコイル等の曲面にマーキング
されている。
【0012】
【作用】本発明においては、認識すべき文字の画像を含
む文字範囲が第1の方向に走査され、この走査方向に沿
う前記画像の濃度分布が求められ、求められた濃度分布
に基づいて、所要の濃度差を持つ領域と該領域に対する
2値化レベルとが設定され、設定された2値化レベルに
より前記領域が2値化される。前記文字範囲に対する前
記第1の方向の走査は第2の方向に位置を変えて行わ
れ、それぞれの走査毎に前記の処理が行われる。これに
より、それぞれの領域毎に最適な2値化レベルが設定さ
れる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図1は、本発明に係る文字認識装置の概
略的な構成と他の装置との接続関係を示す図である。図
1において、円筒形のコイル1の湾曲した外面に、コイ
ル識別のための数字列2がマーキングされている。数字
列2は照明装置3によって照明される。しかし、数字列
2が湾曲した面にマーキングされているため、それぞれ
の文字領域が均一に照明されることはほとんどない。
【0014】数字列2に対向して、数字列2を撮影する
テレビカメラ4が配置され、テレビカメラ4に本発明に
係る文字認識装置5が接続されている。文字認識装置5
は、テレビカメラ4の出力をA/D変換するA/Dコン
バータ5−1と、A/Dコンバータ5−1の出力を記憶
する第1のメモリ5−2と、標準の文字パターンを記憶
する第2のメモリ5−3と、文字認識結果を記憶する第
3のメモリ5−4と、第1のメモリの出力と第2のメモ
リの出力とを順次取り出して比較し、数字列2の数字を
1字ずつ標準の文字パターンと照合してその結果を第3
のメモリに記憶させる制御部5−5とを具備する。制御
部5−5は、本発明にしたがって文字認識のための独特
の動作を行う。
【0015】次に、制御部5−5の動作を中心に、本発
明に係る文字認識装置で行われる文字認識の手順を図2
及び図3により説明する。
【0016】 まず、テレビカメラ4により被写体で
ある数字列2の画像を取り込んで入力画像6(図2の
A)を得る。続いて、入力画像6に対して、濃淡ヒスト
グラム計測により仮のしきい値を求め、これによって入
力画像6を2値化し、2値化された入力画像を第1のメ
モリ5−2に記憶させる。この処理により、数字列2の
入力画像は、仮のしきい値よりも濃度の高い画像と低い
画像とによって表示されることになるので、濃淡にむら
のある入力画像は、濃度の高低という2種類の濃度の画
素から構成されることになる。
【0017】 次に、仮のしきい値で2値化された入
力画像6の縦方向及び横方向の周辺分布、即ち、画素の
値を縦方向及び横方向に1列ずつ合計した値を求め、比
較的ラフな文字列範囲を決定する。この処理は、横方向
及び縦方向に画素の値を投射したヒストグラムを求め、
この濃度分布の交差部分から文字列範囲を決める処理で
ある。既に入力画像6は上記において2値化されてい
るため、この処理により、数字列2における文字列範囲
が鮮明化される。
【0018】 これに続いて、で求めた文字列範囲
(図2のB)内の数字列の画像を入力画像6から抽出す
る。即ち、入力画像6から文字列範囲以外の画像を消去
し、文字列範囲内にある数字列の画像のみを残す。
【0019】 抽出された文字列範囲の画像に対し
て、数字の配列された方向にX軸を、それに直交する方
向にY軸を設定し、Y軸方向の異なる全ての位置におい
てX軸方向に走査を行い(図2のB)、各回のX軸方向
の走査毎に以下の処理を行う。
【0020】(イ)X軸方向の濃度分布を求める(図2
のC)。
【0021】(ロ)上記(イ)で求めた濃度分布に基づ
いて、X軸方向の濃度値の極大値及び極小値を順次求め
ると共に、それぞれのX座標を求める。ここで、極大値
とは濃度分布の山の頂上での値であり、極小値とは濃度
分布の谷での値である。
【0022】(ハ)こうして求められた値のうち、任意
の隣り合う極大値Qt(X座標をXtとする)及び極小
値Qb(X座標をXbとする)とに着目し、│Xt−X
b│によって定まる領域を適宜の2値化レベルにより2
値化する。この場合、2値化レベルは(Qt+Qb)/
k(kは任意の正の整数)に設定される(図2のD)。
例えば図3に示すような濃度分布の場合、第1の隣り合
う極大値Qt1と極小値Qb1との組については、それら
のX座標をそれぞれXt1、Xb1とすると、│Xt1
Xb1│の領域に対する2値化レベルは(Qt1+Q
1)/2に設定される。また、第2の隣り合う極大値
Qt2と極小値Qb2との組の場合には、それらのX座標
の差の絶対値│Xt2−Xb2│により画定される領域に
対して(Qt2+Qb2)/2を2値化レベルとして2値
化を行う。
【0023】(ニ)こうして、文字列範囲を縦横に細か
い領域に細分化し、各領域毎に好適な2値化レベルを設
定しながら全領域を2値化する。
【0024】 上記において数字列の2値化画像を
得ることができ、この2値化画像に対して画素のX軸方
向及びY軸方向の周辺分布を求める。こうして1つずつ
の数字の位置を鮮明にすることにより、それぞれの数字
の画像を切り出し、切り出された画像のそれぞれについ
て、数字列2とテレビカメラ4との距離の違いによる画
像の大きさの変動を補正し、パターンマッチングさせる
べき標準の文字パターンの大きさと一致させる。
【0025】 上記で切り出された数字の画像を1
つずつ、第2のメモリ5−3に記憶された標準の文字パ
ターンとパターンマッチングにより一致度を計算し、最
大一致度を示す標準パターンのフォントを認識結果とす
る。
【0026】図4は、本発明の文字認識装置による2値
化結果を示す写真である。図4のA−1は、コイルの外
面にマーキングされた数字列99556の原画像の写
真、図4のA−2はこの数字列を本発明の文字認識装置
により2値化した結果の写真である。図4のB−1は数
字列91789の原画像の写真であり、図4のB−2
は、この数字列を本発明の文字認識装置により2値化し
た数字列の写真である。図4の(A−1)及び(B−
1)には、縦の黒い筋としてコイルの結束バンドが写っ
ているが、これは適宜の不要信号除去技術を用いること
により除去される。このように、本発明にあっては、コ
イル外面にマーキングされた数字列の左右、上下方向に
明るさの変動や文字のにじみがあっても、周知の信号処
理技術を利用することにより、その数字列の鮮明な2値
化画像を得ることができる。
【0027】このように、コイルのような曲面にマーキ
ングされた数字列を認識する場合にも、2値化レベルを
細かな領域毎に個別に設定して2値化画像を求め、これ
に基づいて数字の認識を行うので、数字のにじみ、照明
の不均一等によるノイズに起因する誤認識を低減するこ
とができるので、コイルの誤搬送を防止することがで
き、監視に要する人員を省くことができる。
【0028】また、マーキングされた数字の色が異なる
場合や、照明が不均一の場合にも、それぞれの領域毎に
最適な2値化レベルを設定することができるので、文字
認識精度が向上され、文字認識の適用分野を拡大するこ
とができるばかりでなく、種々の応用分野に柔軟に対応
することが可能になる。
【0029】以上、数字列の認識について説明してきた
が、本発明は数字の認識に限られるものではなく、アル
ファベットやカタカナ等の文字や記号等を含む一般的な
パターンの認識にも適用することができる。したがっ
て、本願の明細書において使用される「文字」という用
語は、文字、数字、記号等を含むパターン一般を意味す
るものと解すべきである。
【0030】
【発明の効果】以上、実施例により本発明を詳細に説明
してきたところから明らかなとおり、本発明は、文字が
曲面上にマーキングされている場合、異なる色でマーキ
ングされた文字を認識する場合、文字が均一に照明され
ていない場合等、文字の認識が困難であったり、誤認識
が発生し易い場合であっても、抽出された文字を含む文
字範囲を第1の方向に位置をずらせながら第2の方向に
走査し、それぞれの走査において走査方向に沿う濃度分
布を求め、求めた濃度分布の濃度差に基づいて決定され
た領域毎に最適な2値化レベルを設定するようにしたの
で、認識すべき文字のマーキングされている区域の照明
の不均一にも拘わらず正確な文字認識を行うことがで
き、認識すべき文字の鮮明な画像を得ることができる。
したがって、本発明は、文字の認識精度を向上させるこ
とができるばかりでなく、文字の誤認識による誤処理を
防止することができ、更に、誤認識の発生の有無を監視
する人員を削減することができるという格別の効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る文字認識装置の構成と他の装置と
の接続関係とを示す概略図。
【図2】本発明に係る文字認識装置における文字認識手
順を説明するための図。
【図3】本発明に係る文字認識装置において設定される
最適な2値化レベルを説明するための図。
【図4】本発明に係る文字認識装置により2値化された
数字列の画像の写真である。
【符号の説明】
1:コイル、 2:数字列、 3:照明装置、
4:テレビカメラ、5:文字認識装置、 Qt:極大
値、 Qb:極小値、 6:入力画像

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 文字の画像を2値化して認識する文字認
    識方法であって、 (イ)認識すべき文字の画像を含む文字範囲を、文字が
    配列される方向に沿う第1の方向に走査し、該第1の方
    向に沿う前記画像の濃度分布を求める段階と、 (ロ)求めた濃度分布上の隣り合う極大値と極小値とに
    対応する位置によって、前記濃度分布上に複数の領域を
    画定する段階と、 (ハ)前記の隣り合う極大値と極小値との和に所定の係
    数を乗じた値を、それぞれの前記領域における2値化レ
    ベルとする段階と、 (ニ)前記2値化レベルにより、それぞれの前記領域を
    2値化する段階と、 (ホ)前記第1の方向に直交する第2の方向での異なる
    位置毎に、前記(イ)〜(ニ)の段階を反復する段階
    と、 を含む文字認識方法。
  2. 【請求項2】 文字の画像を2値化して認識する文字認
    識装置であって、 (イ)認識すべき文字の画像を含む文字範囲を、文字が
    配列される方向に沿う第1の方向に走査し、該第1の方
    向に沿う前記画像の濃度分布を求める手段と、 (ロ)求めた濃度分布上の隣り合う極大値と極小値とに
    対応する位置によって、前記濃度分布上に複数の領域を
    画定する手段と、 (ハ)前記の隣り合う極大値と極小値との和に所定の係
    数を乗じた値を、それぞれの前記領域における2値化レ
    ベルとする手段と、 (ニ)前記2値化レベルにより、それぞれの前記領域を
    2値化する段階と、 (ホ)前記第1の方向に直交する第2の方向での異なる
    位置毎に、前記(イ)〜(ニ)の段階を反復する手段
    と、 を備える文字認識装置。
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