(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の点字が表わされた表面に垂直な平行光を含む同軸落射照明光を照射する同軸落射照明装置，
点字が表わされた前記表面に，平行光を含む斜光照明光を斜めから照射する斜光照明装置，
点字が表わされた前記表面から垂直に反射する光を含む反射光による像を撮像する撮像装置，
前記同軸落射照明および斜光照明のそれぞれの照明下において前記撮像装置が撮像した画像信号に基づき，少なくとも，点字を構成する点の抽出，ならびに点の直径，真円度および高さを含む三次元形状計測情報の作成を行う画像処理手段，ならびに
前記画像処理手段から得られる情報に基づいて，点字品質の判定を行う判定手段，
を備える点字検査装置。
【請求項２】
前記画像処理手段による作成情報および前記判定手段による判定結果の少なくとも一つを出力する出力装置をさらに備える，請求項１に記載の点字検査装置。
【請求項３】
前記出力装置が表示装置である，請求項２に記載の点字検査装置。
【請求項４】
前記出力装置が記憶装置である，請求項２に記載の点字検査装置。
【請求項５】
前記画像処理手段は斜光照明下での撮影により得られる点の画像の影の長さに基づいて点の高さに関する情報を得るものである，請求項１に記載の点字検査装置。
【請求項６】
対象物の点字が表わされた表面に垂直な平行光を含む同軸落射照明光を照射して垂直上方から同軸落射照明下画像を撮像し，
点字が表わされた前記表面に，平行光を含む斜光照明光を斜めから照射して垂直上方から斜光照明下画像を撮像し，
前記同軸落射照明下画像および斜光照明下画像のそれぞれの画像信号に基づき，少なくとも，点字を構成する点の抽出，ならびに点の直径，真円度および高さを含む三次元形状計測情報の作成を行い，
少なくとも前記三次元形状計測情報に基づいて，点字品質の判定を行う，
点字検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は対象物の表面に表わされた点字の検査，特に点字品質の検査のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユニバーサルデザインの普及により，公共設備，飲料品，生活用品を中心に点字の表記が進んでいる。それに伴い，点字表記された製品等（対象物）における点字の品質を，安価かつ効率的に保証するための技術や装置が求められている。
【０００３】
特許文献１に記載の点字印刷物検査方法および装置は，印刷紙面に黒色系の絵柄やベタ等があっても点字の検査が容易にできるようにするもので，点字印刷物の表面に所定の入射角で光を照射し，点字印刷物表面からの正反射光をＣＣＤカメラで撮像するものである。
【０００４】
特許文献２に記載の点字検査装置は，商品パッケージや透明シートなどに付された点字を正確に検査することが可能となるようにすることを目的とし，被検査物の点字部分にのみ，紫外線を受けて発光する透明蛍光インキを付しておき，紫外線を被検査物に照射してその点字部分の透明蛍光インキを発光させた状態でカメラで撮像するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９９９００号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８１３８８号公報
【０００６】
これらの文献に記載の検査方法，装置はいずれも点字の認識を行うのみで，点字の品質，特に点字の高さの検査ないしは評価までも行うものではない。
【発明の概要】
【０００７】
この発明は，対象物表面に表わされた点字の認識のみならず，その品質の評価，特に高さの検査も可能な点字検査装置および方法を提供するものである。
【０００８】
この発明による点字検査装置は，対象物の点字が表わされた表面に垂直な平行光を含む同軸落射照明光を照射する同軸落射照明装置，点字が表わされた前記表面に，平行光を含む斜光照明光を斜めから照射する斜光照明装置，点字が表わされた前記表面から垂直に反射する光を含む反射光による像を撮像する撮像装置，前記同軸落射照明および斜光照明のそれぞれの照明下において前記撮像装置が撮像した画像信号に基づき，少なくとも，点字を構成する点の抽出，および点の三次元形状計測情報の作成を行う画像処理手段，ならびに前記画像処理手段から得られる情報に基づいて，点字品質の判定を行う判定手段を備えるものである。
【０００９】
好ましい実施態様では，点字検査装置は前記画像処理手段による作成情報および前記判定手段による判定結果の少なくとも一つを出力する出力装置をさらに備える。前記出力装置は表示装置，記憶装置または通信装置である。
【００１０】
好ましい実施態様では，前記点の三次元形状計測情報が平面形状および高さに関する情報を含む。
【００１１】
前記画像処理装置は，一実施態様では，斜光照明下での撮影により得られる点の画像の影の長さに基づいて点の高さに関する情報を得るものである。
【００１２】
この発明による点字検査方法は，対象物の点字が表わされた表面に垂直な平行光を含む同軸落射照明光を照射して垂直（鉛直）上方から同軸落射照明下画像を撮像し，点字が表わされた前記表面に，平行光を含む斜光照明光を斜めから照射して斜光照明下画像を垂直（鉛直）上方から撮像し，前記同軸落射照明下画像および斜光照明下画像のそれぞれの画像信号に基づき，少なくとも，点字を構成する点の抽出，および点の三次元形状計測情報の作成を行い，少なくとも前記三次元形状計測情報に基づいて，点字品質の判定を行うものである。
【００１３】
この発明によると，高さを含む点字の三次元形状を計測して，点字の各点の形状品質検査を行っているので，精度の高い品質検査が可能となる。したがって，品質の良い点字の提供が可能となる。特に識別情報等の正確な読取りが要求される対象物についてこの発明を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】撮像装置，同軸落射照明装置および斜光照明装置の配置を示す。
【図２】点字検査装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】点字の一例を示す平面図。
【図４】図３のVI−VI線に沿う断面図。
【図５】図３の点字と同じ実際の点字を同軸落射照明の下で撮影した画像を示す。
【図６】図３の点字と同じ実際の点字を斜光照明の下で撮影した画像を示す。
【図７】ある実際の点字を同軸落射照明の下で撮影した画像を示す。
【図８】図７の画像を２値化処理して得られる画像を示す。
【図９】図８の２値画像にマスブロックを描いた図。
【図１０】点字認識された点字を示す。
【図１１】２値画像における重心位置を示す。
【図１２】ある実際の点字を斜光照明の下で撮影した画像を示す。
【図１３】影の長さを計測する様子を示す。
【図１４】点の高さ測定の原理を示す。
【図１５】正常でない形状の点についての高さ測定の考え方を示す。
【実施例】
【００１５】
図１は点字が表わされた対象物，同軸落射照明装置，斜光照明装置および撮像装置の配置関係を示すものであり，図２は，画像処理手段，判定手段等を含む点字検査装置の主要部（上記照明装置を除く）の電気的構成を示すものである。図３は理想的な形状を持つ点字の一例（五十音では「メ」に相当）を示す平面図，図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【００１６】
図３，図４において，点字検査の対象物Ｓは公共設備，飲食料品の包装体，容器または箱等，生活用品等，点字が施された物であるが，一般的には持ち運びが可能な動産である。この対象物Ｓの表面に横２×縦３の最大６つの点で構成されるブライユ式点字が表わされている。６つの点を符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６で示し，これらの点の有無の組合せにより構成される点字を符号Ｂで示す。点字の各点は，正常に（理想的に）形成されていれば，半球状に盛上った形状のものである。最大６つの点からなる各点字の範囲を点字ブロックということとする。後述するように，各点を囲むほぼ正方形の仮想の形をマスという。点字が配列されて単語（点字単語）や文（点字文）がつくられる。図３，図４においては，１つの点字（一単位の点字）が表わされる範囲（点字ブロック）を特に長方形で示し，これを対象物Ｓとしている。一般的には長方形の部分は対象物の一部である。点字ブロックを対象物に貼付してもよいし，対象物そのものを変形させて点字を形成してもよい。
【００１７】
図１において，検査位置（検査場所）に点字Ｂ（対象物Ｓ）が置かれている。人が手で持って対象物Ｓを検査位置に置いてもよいし，検査位置を搬送装置の搬送路上の所定位置とし，搬送装置で対象物Ｓを搬送し，対象物Ｓが検査位置に至ったときに搬送を停止して検査を行うようにしてもよい。
【００１８】
検査位置の真上（鉛直上方）には，同軸落射照明装置10が配置され，さらにその上に撮像装置30が配置されている。同軸落射照明装置10は対象物Ｓの点字が表わされた表面（点字ブロック）に垂直な平行光を含む同軸落射照明光を照射するものであり，たとえば面光源11とハーフミラー12を含む。ハーフミラー12は，面光源11からの照明光を対象物Ｓの表面に垂直に偏向し，かつ対象物Ｓの表面からの正反射光を透過させるものである。ハーフミラー12を透過した正反射光は撮像装置30に向う。面光源11は多くの平行光を含むものが好ましい。対象物表面に描かれた絵柄，模様等による悪影響を避け（または抑え）て検査をするためには，検査対象物表面に入射する光の平行性を高めることが重要であり，平行性の高い照明装置を用いる，または照明装置の設置位置を高くするとよい。さらに画角の狭い（焦点距離の長い）レンズを用いることにより，視野端においても正反射光の観測が可能になり。検査範囲を広げることができるようになる。同軸落射照明下において撮像された画像を用いて，後述するように，点字の読み取り（点字認識），および直径，真円度などの平面（２次元）形状計測が行なわれる。
【００１９】
斜光照明装置20は対象物Ｓの点字Ｂが表わされた表面に斜めに入射する光（斜光）を投射するように配置される。斜光照明装置20はたとえば点光源21と，凸レンズまたは凸レンズ機能をもつフレネルレンズ22を含み，点光源21がフレネルレンズ22の焦点付近に配置される。斜光照明装置20も平行光を含む斜光照明光を放射する。斜光照明は，点字の高さ情報を含む点字の影を表わす画像を撮像するために用いられる。点字が透明体の場合においても，安定して点字の影を抽出できるようにするために平行性が高く，かつ明るい照明を用いることが望ましい。また，影が長いほど計測精度が向上するので，影が隣接する点字に接触しない範囲で極力浅い（低い）角度で（たとえば，対象物の表面に対して10度程度の角度で入射するように）照射することが望ましい。
【００２０】
図２において，信号処理装置40は，画像処理部（画像処理手段）41，判定部（判定手段）42，制御部（制御手段）43等を含む。信号処理装置40はたとえばコンピュータにより構成される。信号処理装置40には撮像装置30，操作部（操作装置）44，表示装置45および記憶装置46が，さらに必要ならば通信装置が接続される。撮像装置30は可視光（または赤外光）電子カメラである。操作部44で検査開始操作を行うと，開始信号が操作部44から制御部43に与えられ，制御部43から所定のタイミングでトリガ信号が出力され，撮像部装置30によって対象物Ｓの表面の点字Ｂの画像が取得される。制御部43からまず同軸落射照明装置10に点灯指令が与えられ，これと同期して撮像装置30により撮像が行なわれる。この後，斜光照明装置20に点灯指令が与えられ，これと同期して撮像装置30により撮像が行なわれる。すなわち，同軸落射照明の下での撮像と，斜光照明の下での撮像とが別個に行なわれる。これらの撮像により取得した画像データは画像処理部41に転送され，後述する処理によって点字が抽出され，点字の読み取り，および三次元形状計測が行われる。そして判定部42において，取得文字列および形状計測値についてあらかじめ設定された判定値と比較され，合否判定が行われる。判定結果を含む検査情報は対象物Ｓの識別符号とともに表示装置45の画面に表示され，対象物の識別符号とリンクして記憶装置46に保存される，または通信装置によりサーバ等の管理装置に送られる。上記の処理は対象物を搬送する搬送装置と連動して自動的に行ってもよいし，人間が介在して行ってもよい。
【００２１】
図５は同軸落射照明装置10による同軸落射照明の下で撮像装置30により図３に示す点字と同じ構成の実際の点字が撮像され，その結果得られる画像の例を示している。上述のように点字Ｂの各点は対象物Ｓの表面から上に向って半球状に凸部を形成しているので，同軸落射照明装置10から平行光が対象物Ｓの表面に垂直に照射されると，対象物Ｓの表面で正反射する光（ほぼ垂直に反射する光）は撮像装置30に入射するが，各点の半球状表面で正反射する光のうち真上の撮像装置30に入射する光は殆どない。したがって，対象物Ｓの表面が明るく，点の半球状表面に相当する領域では暗くなる。この画像は点字を構成する点を抽出するのに適している。
【００２２】
図６は斜光照明装置20による斜光照明の下で撮像装置30により図３に示す点字と同じ構成の実際の点字が撮像され，その結果得られる画像の例を示している。斜めの線は斜光照明光を示している。点字Ｂの各点の周囲に影が生じ，さらに影は斜光照明光の延長線上にのびている。この長くのびる影を含む画像は点の高さ情報を可視化した画像となっている。点の影が隣接する点に接触すると計測精度が低下するため，矢印で示すように隣接点間の距離が長くなる方向から照明することが望ましい。
【００２３】
同軸落射照明の下での撮像により得られた画像について，画像処理部41の処理について説明する。
【００２４】
図７は，ある実際の点字について同軸落射照明の下で撮像し，撮像装置30から出力される画像信号により表わされる画像の例を示している。
【００２５】
図７に示す画像を所定の閾値で２値化処理して得られる画像が図８に示されている（白黒反転している）。図８の画像において，たとえば白い画素によって表わされる面積，その他の形状の特徴量を計測し，この計測値を閾値処理し，所定の閾値を超えている場合に，点が存在すると判定する（点の抽出）。抽出した点について直径，真円度等の形状計測を行う。この形状計測は点ないしは点字の品質の評価に用いることができる。形状計測値を点の抽出に用いてもよい。２値化処理に代えてエッジ検出処理を行ってもよい。エッジ検出処理結果に基づいて算出された面積等の形状特徴に基づいて点字の抽出を行うこともできるし，エッジ検出処理結果に基づいて上記の形状計測を行ってもよい。エッジ検出処理によって抽出した点について形状計測を実施した方が，２値化処理よりも高い精度を期待できる。
【００２６】
続いて，点字ブロックにおける各点を囲む方形の２×３のマス（破線で示す）を画像上に形成し，各マス内に，抽出した点があるかどうか（点の有無）を判定し，点字ブロックにおける点の位置（配置）を取得する。図９の例では，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ６の点が存在している。点字ブロック内における抽出点の配置をあらかじめ登録した点字一覧表とを比較して，点字の読取り（点字認識）が行なわれる。図10に示すように，図７の画像を生じさせる点字はテキスト「き」であると認識される。
【００２７】
次に点字における各点の高さを計測する画像処理部41の処理について説明する。
【００２８】
同軸落射照明下で撮像して得られた画像において抽出した各点の部分（点部）の重心を算出する。図11には図８に示す２値化画像中の点Ｂ２の重心がｃｇで示されている。
【００２９】
斜光照明下における撮像により得られた画像において，図12に示すように，先に算出した重心ｃｇを基準位置として，点部を除外し，かつ長くのびた影ｋａを含む計測領域Ａｒを形成する。計測領域Ａｒ内で２値化処理またはエッジ検出処理を行い，点の影ｋａを抽出する。そして，図13に示すように点の重心ｃｇと影ｋａの先端との間の距離Ｌ（重心と影との最大距離）を算出し，この距離Ｌを点の高さに換算する。この換算のために，あらかじめ実測した点の高さと影の長さ（重心と影の先端までの長さ）との較正表（キャリブレーションテーブル）を作成しておき，このテーブルを用いて高さの計測値を得ることができる。
【００３０】
図14は点字における点の高さ計測の原理を示している。点Ｂｉ（ｉ＝１〜６）が半球状の正常な形状またはそれに近い形状を有している場合，斜めから照明したときに形成される影の先端Ｐと重心ｃｇとの間の距離は，点Ｂｉの高さＨに比例する。これは点の重心位置において点が最も高くなっているということを仮定している。
【００３１】
図15に示すように，点Ｂｉの形状が正常な形からかなり変形している場合には，重心ｃｇの位置において最も高くなっているとは限らない。一方向からのみ斜光照明光を照射した場合には計測精度が低下するおそれがある。計測精度の低下を防止するために，正反対方向（または反対方向に近い２つの異なる方向）から別個に斜光照明を行い，各斜光照明において画像を撮像する（同軸落射照明下における撮像は１回でよい）。２つの異なる方向からの斜光照明下での画像に基づいて得られる２つの影の先端Ｐ１とＰ２との間の距離を計測するようにするとよい。
【００３２】
判定部42は，画像処理部41において得られた各点の三次元形状計測情報（直径，真円度，高さなど）に基づいて各点，または点字の良否の判定を行う。たとえば，各点の高さについて閾値（良品の高さの範囲，上限値または下限値など）を設けておき，この閾値との比較により各点の形状良否を判定することができる。この判定において真円度や半径とそれらについて定められた閾値との比較を行っても，その結果を考慮して点の形状の良否判定を行うこともできる。点字を構成するすべての抽出点が良と判定された場合に，その点字を合格とすることができる。
【００３３】
以上のようにして，高さを含む点字の三次元形状を計測して，点字の各点の形状品質検査を行っているので，精度の高い品質検査が可能となる。したがって，品質の良い点字の提供が可能となる。特に識別情報等の正確な読取りが要求される対象物についてこの発明を好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３４】
10  同軸落射照明装置
20  斜光照明装置
30  撮像装置
40  信号処理装置
41  画像処理部（画像処理手段）
42  判定部（判定手段）
43  制御部
44  操作部
45  表示装置（出力装置）
46  記憶装置（出力装置）
Ｂ  点字
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６  点
Ｓ  対象物
ｃｇ  重心
ｋａ  影
【図１】
0006798150.tif 000002
【図２】
0006798150.tif 000003
【図３】
0006798150.tif 000004
【図４】
0006798150.tif 000005
【図５】
0006798150.tif 000006
【図６】
0006798150.tif 000007
【図７】
0006798150.tif 000008
【図８】
0006798150.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006798150.tif 000012
【図１２】
0006798150.tif 000013
【図１３】
0006798150.tif 000014
【図１４】
0006798150.tif 000015
【図１５】
0006798150.tif 000016