(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像認識制御シートの画像を認識する画像認識装置において、
画像認識制御シートの画像の４辺のうち、対向する２辺それぞれは前記画像認識制御シートの画像の中心線に対して対称かつ、前記画像認識制御シートの画像の中心に対して非対称で設けられ、前記画像認識制御シートのサイズごとに異なる１次元画素列の配列パターンを記憶する記憶手段と、
読取画像認識制御シートの画像の任意の前記１次元画素列を観測して画素列内の有意画素を判別し、前記有意画素の連続した長さを観測する判別手段と、
この判別手段で判別された有意画素の連続した長さが第１の制約条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、
この第１の判定手段で第１の制約条件を満たした際、上記第１の制約条件を満たす有意画素セグメントの個数が第２の制約条件を満たすか否かを判定する第２の判定手段と、
この第２の判定手段で第２の制約条件を満たした際、上記有意画素セグメントの出現パターンが第３の制約条件を満たすか否かを判定する第３の判定手段と、
この第３の判定手段で第３の制約条件を満たした際、上記画像を画像認識制御シート画像と判断し、前記記憶手段に記憶されている前記配列パターンと前記判別手段で観測した前記有意画素の配列、前記有意画素の連続した長さを比較することにより読取画像認識制御シートの大きさ、向きを判断する判断手段と、
を具備したことを特徴とする画像認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像の認識を制御する画像認識制御シートを含むシートの画像を認識する画像認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、イメージスキャナやファクシミリの分野では、複数のシート画像からある特徴を持った特殊シート画像を検出する方法について数多くの提案がなされている。
【０００３】
シートに印刷したマークや記号や文字を認識することによる特殊シート検出の例として次のようなものがある。
特開平７−２１０５７７号公報（情報アクセス装置：富士ゼロックス）では、シートの４隅にＬ字型マークを、また特定位置にシートＩＤをそれぞれ印刷して、これを検知することにより特殊シートを検出している。
【０００４】
特開平７−３２１９７７号公報（ファクシミリ装置：リコー）では、位置ずれ補正を主たる目的としてスタートマーク、傾き検知マーク、エンドマーク（いずれも黒矩形）を持つＯＭＲシートを開示している。
【０００５】
特開平７−１５２８５８号公報（光学的文字読取り装置：東芝）では、シートの種類を特定するための部分画像（絵、ロゴ、図形など）を印刷しておき、これを認識している。
【０００６】
特開平９−２２４３７号公報（バーコード認識装置：富士通）では、バーコード読取り精度を向上させるために画素レベルのかすれ／にじみ対策の方法が開示されている。
【０００７】
また、他の関連する技術には次のようなものがある。
特開平５−３１４３０７号公報（帳票読取装置：富士通）では、文書区切りシートの特定位置に「穴」を開け、これをセンサで検知することにより検出している。
【０００８】
特開平８−２４２３６１号公報（ファクシミリ装置およびその制御方法：キャノン）では、ＯＣＲにより認識した文字の向きを基に原稿の向きを判別している。
【０００９】
シートそのものの特徴を検知、またはシートに印刷された画像データを識別する（パターンマッチングに代表されるパターン認識技術、ＯＣＲ技術を応用する）などして特殊シート（文書区切りシートなど）を検出している。
【００１０】
しかしながら、特殊シート上に印刷された画像を認識して特殊シートであることを検出する従来の技術は、いずれも有効ではあるが、サイズ、解像度、向き、ノイズによる影響を受け易く、影響を排除するためには複雑な処理が必要であった。
【００１１】
また、紙サイズに応じてマークの相対的な位置が変動するので、位置補正処理が必要となる。つまり、特殊シート検出処理の前処理として位置補正処理が必要になる。
【００１２】
さらに、解像度に応じてマークを形成する画像数が変動するので閾値調整処理が必要となり、また、連結画素形状を比較するには連結画素検出や縮小拡大処理が必要となる。
【００１３】
また、向きに応じてマークの位置を特定して認識するためにまず向き判定処理が必要となる。つまり、特殊シート検出処理の前処理として向き判定処理が必要となる。
【００１４】
また、ノイズにより認識対象であるマークの形状が変動するため形状補正処理が必要となる。
したがって、サイズ、解像度に依存せず、特定の向きであることを前提とせず、ノイズによる影響を受けにくく、ＣＰＵ負荷、メモリ要領、処理性能、検出精度などの面からも優れた、簡単な処理で検出が可能な特殊シート検出方法と特殊シートとが望まれる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、特殊シート画像を検出する方法において、特殊シート上に印刷された画像を認識して特殊シートであることを検出する従来の技術は、いずれも有効ではあるが、サイズ、解像度、向き、ノイズによる影響を受け易く、影響を排除するためには複雑な処理が必要であるという問題があった。
【００１６】
そこで、この発明は、サイズ、解像度、向き、ノイズによる影響が受けにくく簡単な処理で検出が可能な画像認識制御シートの画像を認識する画像認識装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像認識装置は、画像認識制御シートの画像を認識する画像認識装置において、画像の任意の１つの境界線に平行な１次元画素列を観測して画素列内の有意画素を判別する判別手段と、この判別手段で判別された有意画素の連続した長さが第１の制約条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、この第１の判定手段で第１の制約条件を満たした際、上記第１の制約条件を満たす有意画素セグメントの個数が第２の制約条件を満たすか否かを判定する第２の判定手段と、この第２の判定手段で第２の制約条件を満たした際、上記有意画素セグメントの出現パターンが第３の制約条件を満たすか否かを判定する第３の判定手段と、この第３の判定手段で第３の制約条件を満たした際、上記画像を画像認識制御シート画像と判断する判断手段とから構成されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る画像認識装置１の構成を示すものである。すなわち、画像認識装置１は、全体の制御を司るＣＰＵ２、情報を記憶するメモリ３、画像データを記憶する画像メモリ４、および特殊シート検出処理部５とから構成されている。画像認識装置１には、カラー原稿等の画像を入力する画像入力装置６が接続されている。
【００２３】
図２は、特殊シート検出処理部５の構成を示すものである。特殊シート検出処理部５は、黒画素セグメント検索部１１、黒画素セグメント追跡部１２、黒画素セグメント出現パターン処理部１３、黒画素／画素列比率判定部１４、黒画素セグメント個数判定部１５、黒画素セグメント出現パターン判定部１６、および特殊シート検出判定部１７とから構成されている。
【００２４】
黒画素セグメント検索部１１は、黒画素検知部１１ａと黒画素カウンタ１１ｂとから構成されている。
黒画素セグメント追跡部１２は、黒画素検知部１２ａと黒画素カウンタ１２ｂとから構成されている。
【００２５】
黒画素セグメント出現パターン処理部１３は、出現パターン記録部１３ａと黒画素セグメントカウンタ１３ｂとから構成されている。
図３は、この発明の画像認識制御シートに係る特殊シートとしてのセパレータシート（インストラクションシート）が画像認識装置１で認識されたセパレータシート画像の例を示すものである。
【００２６】
これは、セパレータシート画像の４辺の近傍に辺と平行に設けた固定幅のレーンを１６個のセグメントに等分して、黒画素からなる５個の黒画素セグメントを、レーンの両端のセグメントと、第３〜６、第７〜１０、第１１〜１４セグメント中の１個づつのセグメントに、ある制約条件を満たすように配置したものである。
【００２７】
セパレータシート画像の対向する２辺の近傍に辺と平行に設けた固定幅のレーンを１６個のセグメントに等分して、黒画素からなる５個の黒画素セグメントを、レーンの両端のセグメントと、第３〜６、第７〜１０、第１１〜１４セグメント中の１個づつのセグメントに、ある制約条件を満たすように配置したものについても同様である。
【００２８】
また、セパレータシートには、その４辺に「識別パターン」が印刷されている。図３における識別パターンは、上辺が横方向に、「１０  １０００  ０１００００１１  ０１」となっていて、「１」のところに黒画素セグメントが印刷されている。
【００２９】
この識別パターンは、特殊シート（セパレータシート、インストラクションシート）であることを示す黒画素セグメントの配置パターンであり、下記（１）〜（４）の制約条件を満たしている。
【００３０】
（１）黒画素セグメントの長さは、レーン長の１／１６の長さである。
（２）黒画素セグメントの個数は、レーン当り５個で、どの２個も互いに隣接しない。
【００３１】
（３）黒画素セグメントの出現パターンは、レーンを１６個のセグメントに等分して、両端のセグメントと、第３〜６、第７〜１０、第１１〜１４セグメント中の１個づつである。
【００３２】
（４）識別パターンを上下反転または左右反転（紙面内で１８０度回転）したときに得られるパターンは本識別パターンでない。
図４は、黒画素セグメントが出現する上記の制約条件を満たす識別パターン例を示すものである。識別パターンを上下反転または左右反転（紙面内で１８０度回転）したときに得られるパターンは識別パターンではないので、図４の（ａ），（ｂ）示すように、上下反転パターンまたは左右反転パターンは識別パターンから除外してある。
【００３３】
このように本発明のセパレータシート画像は、どの向きから認識処理されても「任意」の１辺を認識するだけで、「一意」にそのサイズと向きとを判定することが可能となっている。
【００３４】
セパレータシートの対向する２辺のパターンは同じで、かつ、このセパレータシートを上下反転、または左右反転（１８０度回転）して得られるシートは、識別パターンとして定義されたパターンを持たない（鏡像パターンは識別パターンから除外してある）。すなわち、セパレータシートの画像は、対向する２辺の近傍に出現する有意画素セグメントのパターンが、シートの中心に対して点対称ではなく、シート画像の中心線に対して線対称となっている。したがって、任意の１辺のレーンを観測すれば、セパレータシートであるか、セパレートシートであればサイズ／向きはどうかを判定することができる。
【００３５】
図５は、識別パターンが印刷されたセパレータシートの例を示すものである。
図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の４つの画像は、同一セパレータシートを向きを変えて読み込んだ画像（矢印方向が上となるシート）であり、いずれも任意の１辺を観測するだけで識別パターンにより入力時の向きを判定することができる。
【００３６】
すなわち、図５の（ａ）においては、矢印方向が上となる正常な方向に読み込んだ場合、上辺の識別パターンが「１０  １０００  ０１００  ００１０  ０１」で、下辺の識別パターンが「１０  １０００  ０１００  ００１０  ０１」となる。
【００３７】
このセパレータシートを逆方向（矢印方向が下）、すなわち、図５の（ｂ）に示すようにに読み込んだ場合、上辺の識別パターンが「１０  ０１００  ００１０  ０００１  ０１」で、下辺の識別パターンが「１０  ０１００  ００１０  ０００１  ０１」となる。
【００３８】
また、このセパレータシートを、図５の（ｃ）に示す（矢印方向が左）ように読み込んだ場合、上辺の識別パターンが「１０  １０００  ０１００  ００１００１」で、下辺の識別パターンが「１０  １０００  ０１００  ００１０  ０１」となる。
【００３９】
さらに、この特殊シートを、図５の（ｄ）に示す（矢印方向が右）ように読み込んだ場合、上辺の識別パターンが「１０  ０１００  ００１０  ０００１  ０１」で、下辺の識別パターンが「１０  ０１００  ００１０  ０００１  ０１」となる。
【００４０】
このように各辺で識別パターンが異なるので、任意の１辺を観測するだけで入力時の向きを判定することができる。
次に、このような構成において、画像認識装置１でシートを認識してセパレータシートを検出する動作を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
まず、画像認識装置１のＣＰＵ２は、画像入力装置６により読み込まれたシート画像データのレーン近傍から、レーンと平行な複数のサンプル画素列を選択して観測する（ＳＴ１、２）。
【００４２】
特殊シート検出処理部５において、任意のレーンで選択した１サンプル画素列について（ＳＴ３）、定義されたセグメント長に相当する黒画素セグメントを検索する（ＳＴ４）。
【００４３】
黒画素セグメント探索部１１は、孤立画素でない黒画素ランがあるか否かを探索する（ＳＴ５）。この場合、黒画素セグメント探索部１１の黒画素検知部１１ａは黒画素を検知し、黒画素カウンタ１１ｂは定義されたセグメント長に相当する黒ランをカウントする。
【００４４】
この探索で黒画素ランが無い場合はステップＳＴ４に移行し、黒画素ランがある場合は黒画素セグメント追跡部１２で黒画素セグメントを追跡する（ＳＴ６）。ここで、黒画素セグメント追跡部１２の黒画素検知部１２ａは黒画素を検知し、黒画素カウンタ１２ｂは黒画素数をカウントする。なお、黒ラン追跡中の白画素ノイズは誤差範囲内で無視し、白ラン追跡中の黒画素ノイズは誤差範囲内で無視する。
【００４５】
続いてセグメント長の制約条件を満たしているか否かを判定する（ＳＴ７）。この場合、黒画素／画素列比率判定部１４は、黒画素セグメント探索部１１、黒画素セグメント追跡部１２からの黒画素数比率／画素列が制約条件を満たさないサンプル画素列を無効としてステップＳＴ４に移行する。
【００４６】
ステップＳＴ７で無効とされなかった場合、黒画素セグメント出現パターン処理部１３の出現パターン記録部１３ａで、黒画素セグメント追跡部１２からの黒画素セグメントの出現パターンを記録する（ＳＴ８）。
【００４７】
ここで、１サンプル画素列について終了したか否かが確認され（ＳＴ９）、終了していなければステップＳＴ４に移行する。
ステップＳＴ９で１サンプル画素列について終了した場合、黒画素セグメント出現パターン判定部１６でサンプル画素列中に占める黒画素の割合が制約条件を満たすか否かが確認され（ＳＴ１０）、制約条件が満たされなければ、このサンプル画素列のデータを抹消する（ＳＴ１１）。
【００４８】
ステップＳＴ１０で制約条件が満たされていれば、黒画素セグメント調教判定部１５で黒画素セグメント調教１サンプル画素列中に出現した黒画素セグメント調教が制約条件を満たしているか否かを判定し（ＳＴ１２）、制約条件が満たされなければ、このサンプル画素列のデータを抹消する（ＳＴ１３）。
【００４９】
ステップＳＴ１４で制約条件が満たされていてサンプル画素列がすべて終了していれば（ＳＴ１４）、特殊シート検出判定部１７は、黒画素セグメントの出現パターンを識別パターンリストと比較し（ＳＴ１５）、複数のサンプル画素列のうち過半数の結果が一致するか否かを確認し（ＳＴ１６）、一致すれば特殊シートであると判定し（ＳＴ１７）、一致しなければ特殊シートでないと判定する  （ＳＴ１８）。
【００５０】
図７は、サンプル画素列の例を示すものである。
このサンプル画素列は、解像度に応じて、例えば、２００ｄｐｉのとき４走査線当たり１本、４００ｄｐｉのとき８走査線当たり１本、６００ｄｐｉのとき１２走査線当たり１本、など「解像度に対する比率」で抽出する。
【００５１】
また、任意のレーンの一部に重なる状態で文字などが存在しても、「識別パターン」としての制約条件を満たす黒画素セグメントだけを探索するので、黒ラン追跡中の白画素ノイズ／白ラン追跡中の黒画素ノイズは、有意の画素（黒ラン追跡中の黒画素／白ラン追跡中の白画素）ではないとして無視することができる。
【００５２】
また、任意のレーンの画素数に占める黒画素の比率、セグメント長に対する黒ラン追跡中の白画素ノイズの比率、などの制約条件が、黒画素セグメントの検出エラーの発生を低減させることができる。
【００５３】
さらに、シグナルレベルのノイズ除去ののち、シンボルレベルのノイズ除去を実現している。出現パターンに制約条件を設定することで、シート検出エラーの低減と同時に、シートのサイズ／向きの特定を可能にしている。
【００５４】
検出精度の向上には、サンプル画素列数を増やす、２レーン以上を観測するなどが効果的である。
また、レーンに設定するセグメントの個数を増加させれば、識別パターンを多く定義できる反面、ノイズ除去能力が低下するので、「２００ｄｐｉ／Ａ５縦」をセパレータシート利用時の最悪条件として、セパレータシート検出のためのパラメータを設定することが妥当である。
【００５５】
なお、上記実施例では黒画素を用いたが、白画素あるいは他の画素を用いた有意画素として応用することも可能である。
以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、サイズ、解像度に依存せず、簡単な処理（複数の１次元画素列の観測だけ）で特殊シートが検出できるにようになる。
【００５６】
また、ノイズの影響を受けにくく、簡単な処理（複数の１次元画素列の観測だけ）で特殊シートが検出できるようになる。
また、入力の際の向きに関わらず、簡単な処理（複数の１次元画素列の観測だけ）で特殊シートの向きも判別できるようになる。
また、特殊シートの種類についても簡単な処理（複数の１次元画素列の観測だけ）で識別できるようになる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、サイズ、解像度、向き、ノイズによる影響が受けにくく簡単な処理で検出が可能な画像認識制御シートの画像を認識する画像認識装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る画像認識装置の構成を示すブロック図。
【図２】特殊シート検出処理部の構成を示すものである。
【図３】この発明の画像認識制御シートに係るセパレータシート画像の例を示す図。
【図４】制約条件を満たす識別パターン例を示す図。
【図５】識別パターンが印刷されたセパレータシートの例を示す図。
【図６】セパレータシートを検出する動作を説明するためのフローチャート。
【図７】サンプル画素列の例を示す図。
【符号の説明】
１…画像認識装置
２…ＣＰＵ
３…メモリ
４…画像メモリ
５…特殊シート検出処理部
６…画像入力装置
１１…黒画素セグメント探索部
１２…黒画素セグメント追跡部
１３…黒画素セグメント出現パターン処理部
１４…黒画素／画素列比率判定部
１５…黒画素セグメント調教判定部
１６…黒画素セグメント出現パターン判定部
１７…特殊シート検出判定部
【図１】
0004057121.tif 000002
【図２】
0004057121.tif 000003
【図３】
0004057121.tif 000004
【図４】
0004057121.tif 000005
【図５】
0004057121.tif 000006
【図６】
0004057121.tif 000007
【図７】
0004057121.tif 000008