(57)【要約】    【課題】  ペットボトル、ガラス瓶等の透明体上に付された情報表示文字の自動的な認識が可能であり、清涼飲料水等の液体製品に対する情報表示欠陥検査の自動化や流通経路のトレーサビリティを促進することができる透明ボトル用文字認識装置の提供を目的とするものである。    【解決手段】  本発明の透明ボトル用文字認識装置は、透明ボトルの斜め下方から照明光線を照射する照明系と、透明ボトルの斜め上方から撮影するデジタルカメラと、このデジタルカメラで撮影した画像データの情報表示文字部分を抽出する画像処理手段と、この画像処理手段で取得した抽出画像データに基づき、対応する文字を認識する文字認識手段とを備えている。照明系で照射する照明光線のピーク方向の仰角としては３０°以上６０°以下が好ましく、上記デジタルカメラの光軸方向の俯角としては１５°以上４５°以下が好ましい。【選択図】  図１
2005267563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明ボトルの斜め下方から照明光線を照射する照明系と、
透明ボトルの斜め上方から透明ボトルを撮影するデジタルカメラと、
このデジタルカメラで撮影した画像データの情報表示文字部分を抽出する画像処理手段と、
この画像処理手段で取得した抽出画像データに基づき、対応する文字を認識する文字認識手段と
を備える透明ボトル用文字認識装置。
【請求項２】
上記照明系で照射する照明光線のピーク方向の仰角が３０°以上６０°以下である請求項１に記載の透明ボトル用文字認識装置。
【請求項３】
上記デジタルカメラの光軸方向の俯角が１５°以上４５°以下である請求項１又は請求項２に記載の透明ボトル用文字認識装置。
【請求項４】
上記デジタルカメラがブルーフィルターを有している請求項１、請求項２又は請求項３に記載の透明ボトル用文字認識装置。
【請求項５】
上記画像処理手段が、
デジタルカメラで撮影した画像データに平均化処理を施し、画像をぼかす平均化処理手段と、
この平均化処理手段で取得した平均化画像データにグレースケールのクロージング処理を施し、情報表示文字部分を消去するクロージング処理手段と、
前記平均化画像データに対してクロージング処理手段で取得した文字消去化画像データとのグレースケール差分処理を施し、情報表示文字部分を抽出する差分処理手段と
を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の透明ボトル用文字認識装置。
【請求項６】
上記グレースケール差分処理のオフセット値が２５６階調を基準として３０以上である請求項５に記載の透明ボトル用文字認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明ボトル用文字認識装置に関し、詳細には透明ボトル上に付された情報表示文字を自動的に認識するための文字認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、清涼飲料水、酒類、液状農薬、化学薬品等の液体は、一般的にペットボトル、ガラス瓶等の透明ボトルに入れて流通及び使用に供されている。これらの液体を入れた透明ボトル上には、製造年月日、品質保持期限、製品識別番号等の情報表示文字が付されている。この情報表示文字は、一般的には黒色ドット印刷により形成されている。
【０００３】
このような透明ボトル上の情報表示文字が適正に付されているか否かの検査は、上記清涼飲料水等の各種製品が大量生産されている関係上、生産工程のオンライン上で行わなければならず、従来、検査員の目視により行われている。
【０００４】
一方、物体の表面に付された文字を自動的に認識する従来の文字認識装置としては、例えば特開平１０−２０７９８０号公報、特開平７−３３４６１７号公報、特開平７−２００７３０号公報等に開示されている。これらの従来の文字認識装置は、いずれも物体の表面状態を撮影し、撮影した画像データに文字認識を容易にする何らかの画像処理を施し、その後に文字認識を行うものである。
【特許文献１】特開平１０−２０７９８０号公報
【特許文献２】特開平７−３３４６１７号公報
【特許文献３】特開平７−２００７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今日では、製品の安全性や経営戦略上の観点から製品流通のトレーサビリティを促進する必要があるが、上記従来の検査員の目視による検査では情報表示文字の認識は不可能であり、かかるトレーサビリティ向上の要請に応えることができない。
【０００６】
また、上記従来の文字認識装置は、電子部品、カード類等の不透明体上の情報表示文字に対応するものであり、上述の透明ボトルのような透明体上の情報表示文字の認識に適用することができない。
【０００７】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、ペットボトル、ガラス瓶等の透明体上に付された情報表示文字の自動的かつ確実な認識が可能であり、清涼飲料水等の液体製品に対する情報表示欠陥検査の自動化や流通経路のトレーサビリティを促進することができる透明ボトル用文字認識装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、（ａ）透明ボトルの斜め下方から照明光線を照射する照明系と、（ｂ）透明ボトルの斜め上方から透明ボトルを撮影するデジタルカメラと、（ｃ）このデジタルカメラで撮影した画像データの情報表示文字部分を抽出する画像処理手段と、（ｄ）この画像処理手段で取得した抽出画像データに基づき、対応する文字を認識する文字認識手段とを備える透明ボトル用文字認識装置である。
【０００９】
当該透明ボトル用文字認識装置は、照明系が照明光線を透明ボトルの斜め下方から照射し、デジタルカメラが斜め上方から透明ボトルを撮影することで、入見線（透明ボトル内の液面が透明ボトル内面に当接する部分に形成される線）や透明ボトル内面に付着している気泡などが黒く撮影され、情報表示文字部分と混同される不都合を防止することができる。そのため、当該透明ボトル用文字認識装置は、一般的に黒色で表示される情報表示文字部分が鮮明な画像データを得ることができ、その画像データの情報表示文字部分を抽出する画像処理手段及び対応する文字を認識する文字認識手段によってペットボトル等の透明ボトル上に付された情報表示文字を自動的かつ確実に認識することができる。
【００１０】
上記照明系で照射する照明光線のピーク方向の仰角（透明ボトル内の液面を基準とする照明光線のピーク方向の傾斜角）としては３０°以上６０°以下が好ましく、上記デジタルカメラの光軸方向の俯角（透明ボトル内の液面を基準とするデジタルカメラの光軸方向の傾斜角）としては１５°以上４５°以下が好ましい。このように照明系の照明光線のピーク方向の仰角及びデジタルカメラの光軸方向の俯角を上記範囲とすることで、上述の入見線や気泡などの黒色化を効果的に防止し、デジタルカメラで撮影される画像データの情報表示文字部分をより鮮明にすることができる。
【００１１】
上記デジタルカメラにはブルーフィルターを備えるとよい。このようにブルーフィルターを介して透明ボトルを撮影することで、一般的に黒色で表示される透明ボトル上の情報表示文字部分のハレーションを防止し、デジタルカメラで撮影される画像データの情報表示文字部分をより鮮明にすることができる。
【００１２】
上記画像処理手段としては、（ｅ）デジタルカメラで撮影した画像データに平均化処理を施し、画像をぼかす平均化処理手段と、（ｆ）この平均化処理手段で取得した平均化画像データにグレースケールのクロージング処理を施し、情報表示文字部分を消去するクロージング処理手段と、（ｇ）前記平均化画像データに対してクロージング処理手段で取得した文字消去化画像データとのグレースケール差分処理を施し、情報表示文字部分を抽出する差分処理手段とを有するとよい。
【００１３】
上述の清涼飲料水等が入った透明ボトルを撮影した画像データには、上記入見線や気泡に加え透明ボトルの裏面側が透過して映写されるという特殊性を有している。従って、かかる平均化処理手段、クロージング処理手段及び差分処理手段を有することで、入見線、気泡及び透過背景が存在する画像データから情報表示文字部分のみを効果的に抽出することができ、その結果、文字認識手段による文字認識の確実性が向上する。
【００１４】
上記グレースケール差分処理のオフセット値としては、２５６階調を基準として３０以上が好ましい。このようにグレースケール差分処理のオフセット値を上記範囲とすることで、入見線、気泡及び透過背景が存在する画像データから情報表示文字部分のみを効果的に抽出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の透明ボトル用文字認識装置は、ペットボトル等の透明ボトル上に付された情報表示文字を自動的かつ確実に認識することができ、清涼飲料水等の情報表示欠陥検査の自動化や流通経路のトレーサビリティを促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態に係る透明ボトル用文字認識装置を示す概略構成図、図２（ａ）及び（ｂ）は図１の透明ボトル用文字認識装置のデジタルカメラで撮影した画像データ及び画像処理手段で取得した抽出画像データ、図３（ａ）及び（ｂ）は透明ボトルの正面から照明した状態で撮影した画像データ及びその画像データを基に取得した抽出画像データである。
【００１７】
図１の透明ボトル用文字認識装置は、透明ボトルＸ上に付された情報表示文字を認識するためのものである。当該透明ボトル用文字認識装置は、具体的には照明系１、デジタルカメラ２、画像処理手段３及び文字認識手段４を備えている。
【００１８】
この画像処理手段３及び文字認識手段４は、システム的にはＣＰＵ等からなる制御部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、モニター、キーボードなどを備えるコンピューター８により構成されており、ＲＯＭ、ハードディスクに記憶されているコンピュータプログラムに基づいて制御部が各部を制御することで上記画像処理手段３及び文字認識手段４として機能するよう構成されている。
【００１９】
照明系１は、鉛直に立設した透明ボトルＸの斜め下方から照明光線を照射するものである。この照明系１の具体的構成としては、特に限定されず公知の種々の手段が採用され、例えばランプ等の光源、その他必要に応じて光ファイバー、ライトガイド、拡散板等が備えられる。
【００２０】
デジタルカメラ２は、透明ボトルＸの斜め上方に設置されており、透明ボトルＸを斜め上方から撮影するものである。このデジタルカメラ２としては、特に限定されるものではなく、公知の種々のデジタルカメラを使用することができる。但し、デジタルカメラ２としては、装置自体が比較的簡易であり、後述する画像処理手段３で用いられるグレースケール画像データが直接取得される２次元ＣＣＤカメラが特に好ましい。
【００２１】
このデジタルカメラ２は、レンズ部にブルーフィルター９が装備されており、このブルーフィルター９を透過した画像データが取得される。このブルーフィルター９を備えることで、一般的に黒色で表示される透明ボトルＸ上の情報表示文字部分のハレーションを防止し、デジタルカメラ２で撮影される画像データの情報表示文字部分をより鮮明にすることができる。
【００２２】
画像処理手段３は、デジタルカメラ２で撮影した画像データの情報表示文字部分を抽出するものであり、具体的には平均化処理手段５、クロージング処理手段６及び差分処理手段７を有している。
【００２３】
平均化処理手段５は、デジタルカメラ２で撮影した画像データに平均化処理を施し、画像をぼかすものである。上述のように清涼飲料水等が入った透明ボトルを撮影した画像データには、入見線や気泡に加え透明ボトルの裏面側が透過して映写されている。この平均化処理手段５により画像データをぼかすことで、入見線、気泡及び透過背景をぼかし、後述するクロージング処理手段６及び差分処理手段７による情報表示文字部分の抽出を容易かつ確実にすることができる。
【００２４】
クロージング処理手段６は、平均化処理手段５で取得した平均化画像データにグレースケールのクロージング処理を施し、情報表示文字部分を消去するものである。また、差分処理手段７は、前記平均化画像データに対してクロージング処理手段６で取得した文字消去化画像データとのグレースケール差分処理を施し、情報表示文字部分を抽出するものである。かかるクロージング処理手段６及び差分処理手段７により、上述のように入見線、気泡及び透過背景が存在する画像データから情報表示文字部分のみを効果的に抽出することができる。
【００２５】
当該透明ボトル用文字認識装置は、照明系１が照明光線を透明ボトルＸの斜め下方から照射し、デジタルカメラ２が斜め上方から透明ボトルＸを撮影することから、入見線や透明ボトルＸ内面に付着している気泡などが黒く撮影され、一般的に黒色ドットで表示される情報表示文字部分と混同されてしまう不都合を防止することができる。そのため、当該透明ボトル用文字認識装置は、情報表示文字部分が鮮明な画像データを得ることができ、その画像データの情報表示文字部分を抽出する画像処理手段及び対応する文字を認識する文字認識手段によってペットボトル等の透明ボトルＸ上に付された情報表示文字を自動的かつ確実に認識することができる。
【００２６】
上記照明系１で照射する照明光線のピーク方向ｍの仰角α（換言すると、透明ボトルＸ内の液面Ｙ（水平面）を基準とする照明光線のピーク方向ｍの傾斜角）の下限としては、３０°が好ましく、４０°が特に好ましい。一方、このピーク方向ｍの仰角αの上限としては、６０°が好ましく、５０°が特に好ましい。照明光線のピーク方向ｍの仰角αが上記下限より小さいと、上述の入見線や気泡などの黒色化防止効果が小さくなり、ひいては当該透明ボトル用文字認識装置の文字認識の確実性が低下するおそれがある。一方、照明光線のピーク方向ｍの仰角αが上記上限を超えると、透明ボトルＸ上に付された情報表示文字部分を照明する機能が低下し、同様に当該透明ボトル用文字認識装置の文字認識の確実性が低下するおそれがある。
【００２７】
デジタルカメラ２の光軸方向ｎの俯角β（換言すると、透明ボトルＸ内の液面Ｙ（水平面）を基準とするデジタルカメラ２の光軸方向ｎの傾斜角）の下限としては、１５°が好ましく、２５°が特に好ましい。一方、この光軸方向ｎの俯角βの上限としては、４５°が好ましく、３５°が特に好ましい。デジタルカメラ２の光軸方向ｎの俯角βが上記下限より小さいと、上述の入見線や気泡などの黒色化防止効果が小さくなり、ひいては当該透明ボトル用文字認識装置の文字認識の確実性が低下するおそれがある。一方、デジタルカメラ２の光軸方向ｎの俯角βが上記上限を超えると、撮影データにおける情報表示文字部分の傾斜ひずみが大きくなり、同様に当該透明ボトル用文字認識装置の文字認識の確実性が低下するおそれがある。
【００２８】
差分処理手段７におけるグレースケール差分処理のオフセット値としては、２５６階調を基準として３０以上が好ましく、５０以上が特に好ましい。このようにグレースケール差分処理のオフセット値を上記範囲とすることで、入見線、気泡及び透過背景が存在する画像データから情報表示文字部分のみを効果的に抽出することができる。
【００２９】
当該透明ボトル用文字認識装置の有効性を図２及び図３を参照しつつ実証する。炭酸飲料水が入った透明ペットボトルに対し、当該透明ボトル用文字認識装置の照明系１によって斜め下方から照明光線を照射し、デジタルカメラ２によって透明ペットボトルの肩部の情報表示文字（黒色ドット印刷）部分を斜め上方から撮影することで取得した画像データを図２（ａ）に示す。この図２（ａ）に示すように、当該透明ボトル用文字認識装置によれば、当該透明ペットボトルの入見線、気泡及び透過背景の黒色化が防止されている。次に、図２（ａ）の画像データに対して画像処理手段３により平均化処理、クロージング処理及び差分処理を施すことで取得した抽出画像データを図２（ｂ）に示す。この図２（ｂ）に示すように、当該透明ボトル用文字認識装置によれば、黒色ドット印刷で示された情報表示文字部分のみを効果的に抽出することができ、その結果文字認識の確実性が向上する。
【００３０】
一方、同様の透明ペットボトルに対し、正面から照明光線を照射し、デジタルカメラ２によって透明ペットボトルの肩部の情報表示文字部分を撮影することで取得した画像データを図３（ａ）に示す。この図３（ａ）に示すように、正面から照明すると、当該透明ペットボトルの入見線、気泡及び透過背景が黒く映写されてしまう。次に、図３（ａ）の画像データに対して画像処理手段３により平均化処理、クロージング処理及び差分処理を施すことで取得した抽出画像データを図３（ｂ）に示す。この図３（ｂ）に示すように、正面から照明した画像データを用いると、黒色ドット印刷で示された情報表示文字部分と入見線等が混同した抽出画像データとなり、その結果文字認識の確実性が低下してしまう。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明の透明ボトル用文字認識装置は、特に清涼飲料水等の情報表示欠陥検査の自動化や流通後のトレーサビリティの促進に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る透明ボトル用文字認識装置を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１の透明ボトル用文字認識装置におけるデジタルカメラで撮影した画像データ及び画像処理手段で取得した抽出画像データである。
【図３】（ａ）は、透明ボトルの正面から照明した状態において、斜め上方からデジタルカメラで撮影した画像データである。（ｂ）は、（ａ）の画像データに基づく画像処理手段基によって取得した抽出画像データである。
【符号の説明】
【００３３】
１  照明系
２  デジタルカメラ
３  画像処理手段
４  文字認識手段
５  平均化処理手段
６  クロージング処理手段
７  差分処理手段
８  コンピューター
９  ブルーフィルター
ｍ  ピーク方向
ｎ  光軸方向
α  仰角
β  俯角
Ｘ  透明ボトル
Ｙ  液面
【図１】
2005267563.tif 000003
【図２】
2005267563.tif 000004
【図３】
2005267563.tif 000005