(57)【要約】【課題】様々な色が混在している背景に文字が記入されているような文字認識対象に対して背景と文字の分離を適正に行い、誤読が生じにくい文字認識処理データを得る。【解決手段】光学式文字認識装置１は、認識対象の文字を含むカラー画像を取得するカラー画像取得手段２と、取得したカラー画像から文字認識処理データを出力する文字認識処理データ出力手段３と、出力された文字認識処理データに文字認識処理を施す文字認識処理手段４を備え、文字認識処理データ出力手段３は、取得したカラー画像から複数の単色画像を生成し、各単色画像を２値化処理する際の分離度が最大となる単色画像の２値化処理データを文字認識処理データとして出力する。【選択図】図１
2015210802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象の文字を含むカラー画像を取得するカラー画像取得手段と、
取得したカラー画像から文字認識処理データを出力する文字認識処理データ出力手段と、
出力された文字認識処理データに文字認識処理を施す文字認識処理手段を備え、
前記文字認識処理データ出力手段は、
取得したカラー画像から複数の単色画像を生成し、各単色画像を２値化処理する際の分離度が最大となる単色画像の２値化処理データを文字認識処理データとして出力することを特徴とする光学式文字認識装置。
【請求項２】
前記文字認識処理データ出力手段は、
取得したカラー画像から輝度，Ｒ，Ｇ，Ｂの各単色画像を生成する単色画像生成手段と、
各単色画像を判別分析法で２値化処理する過程で求められる分離度指標を比較して分離度指標の最も大きい単色画像の２値化処理データを求める２値化処理手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の光学式文字認識装置。
【請求項３】
認識対象の文字を含むカラー画像を取得するカラー画像取得工程と、
取得したカラー画像から複数の単色画像を生成する単色画像生成工程と、
各単色画像を判別分析法で２値化処理する過程で求められる分離度指標を比較して分離度指標の最も大きい単色画像の２値化処理データを文字認識処理データとして出力する文字認識処理データ出力工程とを有することを特徴とする光学式文字認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式文字認識装置、光学式文字認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学式文字認識装置は、カメラやスキャナで取得した２次元画像データから文字を認識して文字データ（文字コード列）を出力する装置であり、手書き文字の認識やカード情報の読み取りなどとして、金融，郵便，運輸など様々な分野で用いられている。
【０００３】
認識対象に照明光を照射して反射光を撮影する光学式文字認識装置では、白い背景中に黒い文字があるようなものは比較的認識が容易であるが、様々な色模様の背景中に文字がある場合には、背景と文字の分離が困難で文字誤読の要因となる。
【０００４】
これに対して、例えば下記特許文献１に記載された従来技術では、カラーセンサのカラー画像からドロップアウト色の画像データを抽出し、この２値画像データで、輝度データをマスクして、輝度データからドロップアウトカラー部分を除去し、ドロップアウトカラー部分を除去した輝度データをＯＣＲ用画像データとして生成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来技術は、例えば赤色の記入枠内に文字を記入したＯＣＲ帳票のように、予めドロップアウト色が特定されている場合には有効であるが、様々な色が混在している背景に文字が記入されているような文字認識対象には不向きである。本発明は、様々な色が混在している背景に文字が記入されているような文字認識対象に対しても背景と文字の分離を適正に行い、誤読が生じにくい文字認識処理データを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
【０００８】
認識対象の文字を含むカラー画像を取得するカラー画像取得手段と、取得したカラー画像から文字認識処理データを出力する文字認識処理データ出力手段と、出力された文字認識処理データに文字認識処理を施す文字認識処理手段を備え、前記文字認識処理データ出力手段は、取得したカラー画像から複数の単色画像を生成し、各単色画像を２値化処理する際の分離度が最大となる単色画像の２値化処理データを文字認識処理データとして出力することを特徴とする光学式文字認識装置。
【０００９】
認識対象の文字を含むカラー画像を取得するカラー画像取得工程と、取得したカラー画像から複数の単色画像を生成する単色画像生成工程と、各単色画像を判別分析法で２値化処理する過程で求められる分離度指標を比較して分離度指標の最も大きい単色画像の２値化処理データを文字認識処理データとして出力する文字認識処理データ出力工程とを有することを特徴とする光学式文字認識方法。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学式文字認識装置の基本構成を示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態における文字認識処理データ出力手段の機能例を示した説明図である。
【図３】判別分析法による画像データの２値化処理を示した説明図である。
【図４】各単色画像から最適閾値と分離度指標を求める手順の一例を示したフロー図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光学式文字認識方法の工程例を示したフロー図である。
【図６】本発明の光学式文字認識装置を組み込んだカード発行装置の構成例を示した説明図（（ａ）が外観構成図、（ｂ）が機能ブロック図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る光学式文字認識装置の基本構成を示している。光学式文字認識装置１は、カラー画像取得手段２、文字認識処理データ出力手段３、文字認識処理手段４を備えている。カラー画像取得手段２は、カラー撮像カメラやカラーイメージスキャナなどで構成することができ、帳票やカードなどの認識対象Ｍの光学画像を読み取って、認識対象Ｍの文字を含むカラー画像を取得するものである。文字認識処理データ出力手段３は、取得したカラー画像から文字認識処理データを出力するものであり、後述する単色画像生成手段３Ａと２値化処理手段３Ｂを備えることで、取得したカラー画像から複数の単色画像を生成し、各単色画像を２値化処理する際の分離度が最大となる単色画像の２値化処理データを文字認識処理データとして出力するものである。文字認識処理手段４は、出力された文字認識処理データに文字認識処理を施すものである。
【００１２】
図２は、文字認識処理データ出力手段３の機能例を示している。カラー画像取得手段２で取得したカラー画像から、単色画像生成手段３Ａによって、輝度画像，赤色（Ｒ）画像，緑色（Ｇ）画像，青色（Ｂ）画像の各単色画像が生成される。一例としては、カラー画像取得手段（カメラ）２からＲ，Ｇ，Ｂ３色それぞれ８ｂｉｔで合計２４ｂｉｔ（＝８ｂｉｔ×３色）のカラー画像が取り込まれ、単色画像生成手段３Ａの単色化処理によって、それぞれ８ｂｉｔの輝度画像，赤色（Ｒ）画像，緑色（Ｇ）画像，青色（Ｂ）画像が得られる。ここで、輝度画像は、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色画像からＹ＝0.299Ｒ＋0.587Ｇ＋0.114Ｂ、或いはＹ＝（77Ｒ＋150Ｇ＋29Ｂ）／256の式を用いて得ることができる。
【００１３】
２値化処理手段３Ｂでは、判別分析法を用いてそれぞれの単色画像を２値化処理する。図３は、判別分析法による画像データの２値化処理を示している。図示のグラフは画像データヒストグラムであり、横軸が８ｂｉｔ（２５６階調）の濃度（色濃度又は輝度）を示し、縦軸が各色濃度の頻度（画素数）を示している。ここで、ある濃度に閾値ｔを定め、この閾値ｔより低い濃度の画像データを黒クラス、この閾値ｔ以上の濃度の画像データを白クラスとし、黒クラスの画素数：ω1，平均：ｍ1，分散σ12、白クラスの画素数：ω2，平均：ｍ2，分散σ22、全画像の画素数：ωt（＝ω1＋ω2），全平均：ｍt，全分散σt2をそれぞれ求める。
【００１４】
そして、クラス内でのヒストグラムの広がり具合を表すクラス内分散：σw2＝（ω1・σ12＋ω2・σ22）／（ω1＋ω2）と、クラス間のヒストグラムの広がり具合を表すクラス間分散：σb2＝｛ω1（ｍ1−ｍt）2＋ω2（ｍ2−ｍt）2｝／（ω1＋ω2）＝ω1ω2（ｍ1−ｍ2）2／（ω1＋ω2）2を定義し、クラス内分散σw2が最小でクラス間分散σb2が最大となる、すなわち、分離度＝σb2／σw2が最大となる最適閾値ｔを定めて画像データを２値化処理する。
【００１５】
ここで、分離度＝σb2／σw2＝σb2／（σt2−σb2）となり、全分散σt2は閾値ｔに関係なく一定であるから、分離度を最大にするにはクラス間分散σb2が最大となる閾値ｔを求めれば良いことが分かる。さらにクラス間分散σb2の式の分母は（ω1＋ω2）2＝ωt2であって閾値ｔに関係なく一定であるから、分離度を最大にするにはクラス間分散σb2の式の分子ω1ω2（ｍ1−ｍ2）2が最大となる閾値ｔを求めればよい。ここでのω1ω2（ｍ1−ｍ2）2を分離度指標と定義する。この分離度指標は、それぞれのクラスに属する画素の数ω1，ω2と、それぞれのクラスの画素値（画像データの値）の平均ｍ1，ｍ2で求めることができるため、比較的簡単な計算で求めることができる。
【００１６】
図２に示した２値化処理手段は、各単色画像（輝度画像，赤色画像，緑色画像，青色画像）からそれぞれ前述した最適閾値ｔ（輝度画像閾値，赤色画像閾値，緑色画像閾値，青色画像閾値）を求め、それぞれの単色画像から分離度指標（輝度分離度指標，赤色分離度指標，緑色分離度指標，青色分離度指標）を求める。
【００１７】
図４は、各単色画像から最適閾値ｔと分離度指標を求める手順の一例を示している。ステップＳ１，Ｓ２では、変数の初期化を行う。ここでｋ，ｔは最適閾値を求めるための変数であり、ｓｅｐ，ｖは分離度指標を求めるための変数である。また、ｉｍｇ（ｉ，ｊ）はｉ＝０〜Ｗ−１，ｊ＝０〜Ｈ−１の各画素値の入力データであって、ｓｕｍ１とｓｕｍ２は、黒クラスと白クラスに振り分けられた画素値ｉｍｇ（ｉ，ｊ）の総和を求める変数であり、ｗ１，ｗ２は黒クラスと白クラスに振り分けられた画素数の総和を求める変数である。ステップＳ３〜Ｓ９では、入力された画素値ｉｍｇ（０，０）〜ｉｍｇ（Ｗ−１，Ｈ−１）のデータを仮の閾値であるｋの値と比較して、黒クラスと白クラスに振り分け、その際の画素数の総和ｗ１，ｗ２と画素値の総和ｓｕｍ１，ｓｕｍ２を求める。
【００１８】
そして、ステップＳ１０，Ｓ１１では、ｓｕｍ１／ｗ１で平均ｍ１を求めると共にｓｕｍ２／ｗ２で平均ｍ２を求め（ステップ１０）、ｗ１×ｗ２×（ｍ１−ｍ２）2で仮の分離度指標ｖを求める（ステップ１１）。そして、ステップＳ１０〜Ｓ１７において、仮の閾値ｋを１〜２５５まで変化させて、ｖの値が最大になったときのｋの値を最適閾値ｔとし、そのときのｖの値を分離度指標ｓｅｐとしている。
【００１９】
このよう手順で各単色画素から最適閾値ｔと分離度指標を求めた後、図２に示すように、各単色画素の分離度指標を比較処理して、最大分離度指標を選択し、この最大分離度指標が得られた単色画像を代表画像として２値化処理を行う。すなわち、輝度分離度指標が赤色，緑色，青色分離度指標より大きい場合には輝度画像を代表画像としてこれを２値化処理し、赤色分離度指標が輝度，緑色，青色分離度指標より大きい場合には赤色画像を代表画像としてこれを２値化処理し、緑色分離度指標が輝度，赤色，青色分離度指標より大きい場合には緑色画像を代表画像としてこれを２値化処理し、青色分離度指標が輝度，赤色，緑色分離度指標より大きい場合には青色画像を代表画像としてこれを２値化処理する。このようにして２値化処理された単色画像のデータが、文字認識処理データとして文字認識処理データ出力手段３から文字認識処理手段４に入力される。
【００２０】
図５は、前述した光学式文字認識装置によって実行される光学式文字認識方法の工程例を示している。文字認識処理の手順は、カラー画像取得手段２などで実行されるカラー画像取得工程ＳＰ１と、単色画像生成手段３Ａなどで実行される単色画像生成工程と、文字認識処理データ出力手段３などで実行される文字認識処理データ出力工程と、文字認識処理手段４などで実行される文字認識処理工程を有する。
【００２１】
単色画像生成工程では、輝度画像生成ＳＰ２、赤色（Ｒ）画像生成ＳＰ３、緑色（Ｇ）画像生成ＳＰ４、青色（Ｂ）画像生成ＳＰ５の各工程が順次又は並行して実行される。文字認識処理データ出力工程では、輝度画像閾値及び分離度指標算出ＳＰ６，赤色（Ｒ）画像閾値及び分離度指標算出ＳＰ７，緑色（Ｇ）画像閾値及び分離度指標算出ＳＰ８，青色（Ｂ）画像閾値及び分離度指標算出ＳＰ９の各工程が順次又は並行して実行される。そして、ＳＰ６〜ＳＰ９の工程の後、４画像中分離度指標が最大となるものを代表画像として選択し（ＳＰ１０）、その代表画像の２値化処理を行う（ＳＰ１１）。なお、ＳＰ６〜ＳＰ１１の工程は、各単色画像を順次判別分析法で２値化処理する過程で、最適閾値ｔにおける分離度指標を順次比較し、最大の分離度指標が得られた単色画像の２値化処理データを代表画像の２値化処理データとして出力するようにしてもよい。文字認識処理工程では、このようにして得られた２値化代表画像に対して周知の手法で文字認識処理が施される（ＳＰ１２）。
【００２２】
図６は、本発明の光学式文字認識装置を組み込んだカード発行装置の構成例を示している（（ａ）が外観構成図、（ｂ）が機能ブロック図）。このカード発行装置１０は、カードに既に記載された文字情報を読み取ると共に新たな情報を書き込む機能を有するものであり、カードホッパー１１、撮影装置１２、印刷装置１３を備えている。また、これらを制御・管理する機能を有する主制御・認識処理部２０と装置制御部３０を備えている。カード発行装置１０は、ホストシステム４０から通信手段５０を経由して送られた信号に基づいて、カードホッパー１１から撮影装置１２にカード（ＩＤカードなど）ＣＤが送り込まれ、撮影装置１２内でカード券面の画像が取り込まれる。また、ホストシステム４０からの信号に基づいて、カードＣＤが印刷装置１３に送られて印刷処理が行われる。本発明の実施形態に係る光学式文字認識装置は、撮影装置１２、主制御・認識処理部２０、ホストシステム４０のいずれかに組み込むことができる。
【００２３】
図示の例では、撮影装置１２は、カメラ１２Ａ，照明１２Ｂ，撮影搬送部１２Ｃを備えている。また、印刷装置１３は、レーザーエンジン１３Ａ，印刷部１３Ｂを備えている。主制御・認識処理部２０は、ソフトウエアとして、レーザーエンジン制御部２１，装置制御認識処理部２２を備えている。レーザーエンジン制御部２１は、Ｉ／Ｆドライバ２０Ａを介してレーザーエンジン１３Ａを制御する機能を有する。装置制御認識処理部２２は、カメラ制御部２２Ａ，文字認識処理部２２Ｂ，装置制御処理部２２Ｃを備えている。カメラ制御部２２Ａは、Ｉ／Ｆドライバ２０Ｂを介してカメラ１２Ａを制御する機能を有する。文字認識処理部２２Ｂは前述した光学式文字認識装置としての機能を有する。装置制御処理部２２ＣはＩ／Ｆドライバ２０Ｃを介して装置制御部３０を制御する機能を有する。
【００２４】
このようなカード発行装置１０の動作例を説明する。主制御・認識処理部２０からの指令によって、装置制御部３０がカードホッパー１１を制御してカードＣＤを撮影搬送部１２Ｃに供給する。カードＣＤが撮影搬送部１２Ｃの所定位置に達したことを装置制御部３０からの応答で確認した後、主制御・認識処理部２０からの指令によって、装置制御部３０が照明１２Ｂを点灯し、その後、カメラ１２Ａの撮影動作が行われ、得られたカラー画像を装置制御認識処理部２２が取得し、文字認識処理部２２Ｂにて文字認識処理が行われる。文字認識処理の結果等の情報は必要に応じてホストシステム４０に送信される。その後、主制御・認識処理部２０の指令によって装置制御部３０は撮影搬送部１２Ｃを制御し、カードＣＤが印刷装置１３へ排出される。カードＣＤが印刷装置１３に取り込まれた後、ホストシステム４０から送られたデータに基づいて印刷装置１３が印刷処理を実行する。
【００２５】
主制御・認識処理部２０が備えるソフトウエア機能について説明する。発行アプリケーション２３は、ホストシステム４０からの指示に基づいて発行処理を行う。レーザーエンジン制御部２１は、主制御・認識処理部２０のオペレーティングシステムが持つＩ／Ｆドライバ２０Ａの機能を利用して発行アプリケーション２３からの指示で印刷時にレーザーエンジン１３Ａを制御しレーザーマーキング処理を行う。装置制御認識処理部２２は、発行アプリケーション２３からの指示により主制御・認識処理部２０のオペレーティングシステムが持つＩ／Ｆドライバ２０Ｂの機能を利用して撮影時のカメラ制御・画像取り込み、及び撮影した画像に対する文字認識処理を行う。
【００２６】
本発明の実施形態に係る光学式文字認識装置１或いはこれを用いた光学式文字認識方法は、カラー画像として認識対象の画像を取得し、そこから輝度画像，赤色画像，緑色画像，青色画像の単色画像を求め、それぞれの単色画像を判別分析法により２値化処理する過程で得られる分離度指標が最大となった単色画像を採用し、その２値化処理画像によって文字認識処理を行うものである。一般に文字認識の誤読は、背景模様と文字が輝度的に分離されておらず混在して２値化処理の結果に背景模様の影響が現れることに起因することが多い。背景模様の彩度が高く比較的明度が低い背景中の黒い文字を認識するような場合は、輝度変換した場合に背景と文字が分離されにくいが、このような場合も、赤色，緑色，青色のいずれかの色の単色画像の濃度上では背景と文字が分離しやすいことが期待される。また、最も分離度指標が大きい色の単色画像で文字認識処理を行うことで、背景の色が赤，緑，青の何れであるか特定できない場合であっても誤読が生じにくい文字認識処理が可能になる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１：光学式文字認識装置，２：カラー画像取得手段，
３：文字認識処理データ出力手段，
３Ａ：単色画像生成手段，３Ｂ：２値化処理手段，
４：文字認識処理手段，
１０：カード発行装置，１１：カードホッパー，１２：撮影装置，
１２Ａ：カメラ，１２Ｂ：照明，１２Ｃ：撮影搬送部，
１３：印刷装置，１３Ａ：レーザーエンジン，１３Ｂ：印刷部，
２０：主制御・認識処理部，
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ：Ｉ／Ｆドライバ，
２１：レーザーエンジン制御部，
２２：装置制御認識処理部，２２Ａ：カメラ制御部，２２Ｂ：文字認識処理部，
２２Ｃ：装置制御処理部，２３：発行アプリケーション，
３０：装置制御部，４０：ホストシステム，
５０：通信手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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