(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種医用画像撮影装置によって生成された、各種ID情報を示す文字を含む医用画像中から該文字を認識する文字認識装置において、
前記各種医用画像撮影装置毎に定められている前記画像中の文字領域および文字間隔を含む文字位置情報と前記各種装置とを対応させて記憶している文字位置情報記憶手段と、
前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて前記文字位置情報を前記文字位置情報記憶手段から選択する文字位置情報選択手段と、
前記文字位置情報に基づく前記画像中の文字領域に対して、各種、各サイズの文字のテンプレートを用いて文字パターンマッチングさせることにより文字を認識するマッチング手段とを備えてなることを特徴とする文字認識装置。
【請求項２】
前記テンプレートを前記文字間隔分ずつ移動させて文字パターンマッチングさせることを特徴とする請求項１記載の文字認識装置。
【請求項３】
前記各種医用画像撮影装置毎の固有の文字のテンプレートを備えた辞書と、
前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて該装置に固有の文字のテンプレートを前記辞書から選択するテンプレート選択手段とをさらに備え、
前記画像中の文字に対して前記テンプレートを用いて文字パターンマッチングさせることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の文字認識装置。
【請求項４】
前記画像を２値化して２値化画像を生成する２値化画像生成手段を更に備え、
前記２値化画像に対して文字パターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１から３いずれか記載の文字認識装置。
【請求項５】
前記２値化画像生成手段が、画像の輪郭を抽出する手段を含むものであることを特徴とする請求項４記載の文字認識装置。
【請求項６】
前記２値化画像生成手段が、前記画像の各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を求める演算手段と、前記濃度の差と所定の閾値との比較により前記各画素を２値化して画像の輪郭を抽出する２値化手段とから成ることを特徴とする請求項５記載の文字認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字を含む画像中から文字を認識する装置に関するものであり、詳細にはテンプレートを用いた文字のパターンマッチングによる文字認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人体等の被写体をＣＴ、ＭＲＩ等によって撮影して得られた医用画像の画像データを、各画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再生記録することが行われており、これらの画像データに基づき被写体の画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる画像記録再生システムがすでに実用化されている。
【０００３】
通常医用画像には、患者名、ＩＤ番号、撮影日、生年月日等のＩＤ情報が付されており、これらのＩＤ情報は、一般に漢字、かな、英文字、数字、記号等（以下「文字」と総称する）から構成されている。従って、医用画像には絵柄と文字とが混在している。この絵柄と文字が混在した医用画像から自動的に文字のみを識別する、あるいは文字と絵柄を分離すること等が望まれる場合がある。それは、例えば以下のような場合である。
【０００４】
通常、画像記録再生システムにおいては、撮影された画像データが検索情報となるＩＤ情報と関連づけてファイリング装置に記憶されている。このファイリング装置への画像データファイリング時の画像データとＩＤ情報との関連づけは、外部入力により行われており操作者側の負担となっていた。そのため、撮影時に画像中に付されたＩＤ情報を自動的に認識できるようにすることが望まれている。
【０００５】
また、画像記録再生システムにおいて、上記のように画像データを得てこの画像データに基づいて可視画像を再生する場合、その可視画像のうち観察対象となる関心領域をより詳細に観察するため、その関心領域を拡大して再生することがある。この拡大再生画像は、原画像を読み取って得られた原画像データに対して所定の補間演算処理を施して原画像データ数とは異なるデータ数の２次元的な画像データである補間画像データを求め、この補間画像データに基づいて画像再生を行うことにより得ることができる。画像にはＩＤ情報等の文字と絵柄が同時に存在するが、拡大に際しては文字と絵柄は別々の補間処理を行い、文字はより鮮鋭に、また絵柄は絵柄の性質にあった補間方法を施して拡大補間することが望ましい。この場合、まず、画像から文字を認識して文字と絵柄を分離する必要がある。
【０００６】
従来、文字を含む画像から文字を認識するための方法としては、認識すべき文字のテンプレートを用意し、画像と比較して認識を行うテンプレートマッチングという方法が知られている。この方法は、画像上の認識対象領域と全てのテンプレートとを順次マッチングさせ、マッチング結果が最も良いテンプレートを認識結果とするものであり、認識対象領域が指定されていない場合は画像上での認識対象領域を順次ずらして、画像全面に対してマッチングをとっていく必要がある。
【０００７】
以下、一般的なテンプレートマッチングによる認識方法を説明する。画像パターンｆとテンプレートパターンｇが、それぞれ図６に示すような大きさと位置関係にあるとき、画像の点（m，n）における画像パターンｆと、テンプレートパターンｇの類似度は、以下に示す評価関数で表される。
【０００８】
【数１】
0003819074.tif 000002
【０００９】
ここで通常、Ｒ(m,n)は相互相関係数と呼ばれ、領域Ｄは、|i-m|＜M/2，|j-n|＜N/2を満たす（i，j） の範囲である。画像上でテンプレートを動かして順次、画像とテンプレートとの類似度を上記の相互相関係数Ｒにより判別する。相互相関係数Ｒの値は大きいほど画像の（m，n）を中心としてテンプレートに近い図形が存在すること、すなわち、画像とテンプレートとの相関が強いことを示し、画像とテンプレートとが完全一致で１の値、全くの不一致で０の値をとる。通常、最も相互相関係数Ｒの大きいものを認識結果とする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のテンプレートマッチング方法では、マッチング領域や位置が決まっていないことによってマッチング処理回数が多くなること、上記式に示されるように２乗や平方根の計算が必要であること、また、通常多階調の画像に対してマッチングを行うことから、計算量が多くなり認識に時間がかかるという欠点がある。
【００１１】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、文字を含む画像から精度良く簡単にかつ迅速に文字を認識する文字認識装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の文字認識装置は、各種装置によって生成された文字を含む画像中から該文字を認識する文字認識装置において、
前記各種装置毎に定められている前記画像中の文字領域および文字間隔を含む文字位置情報と前記各種装置とを対応させて記憶している文字位置情報記憶手段と、
前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて前記文字位置情報を前記文字位置情報記憶手段から選択する文字位置情報選択手段と、前記文字位置情報に基づいて、前記画像中の文字領域に対して、各種、各サイズの文字のテンプレートを用いて文字パターンマッチングさせることにより文字を認識するマッチング手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
すなわち、画像全面に対してではなく、画像中の限られた領域に対してのみパターンマッチングさせることにより、マッチング時の計算量を低減させるものである。
【００１４】
また、前記テンプレートを前記文字間隔分ずつ移動させて文字パターンマッチングさせてもよい。
【００１５】
なお、ここで文字領域とは文字が付されうる領域のことをいい、実際に文字が付されているかどうかを問わない。また、文字間隔とは一文字の中心と次の文字の中心との間隔のことをいう。
【００１６】
さらに、前記各種装置毎の固有の文字のテンプレートを備えた辞書と、前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて該装置に固有の文字のテンプレートを前記辞書から選択するテンプレート選択手段とを備え、前記画像中の文字に対して前記テンプレートを用いて文字パターンマッチングさせるようにしてもよい。
【００１７】
ここで、各種装置毎の固有の文字のテンプレートとは、各種装置が画像撮影時に該画像にＩＤ情報等の文字情報を付するのに用いている文字の種類、大きさ等を含む文字フォントについてのテンプレートのことをいう。
【００１８】
なお、上述の文字位置情報選択手段とテンプレート選択手段は別個に設けてもよいし、一つの選択手段が両者を兼ねるものであってもよい。
【００１９】
また、前記画像を２値化して、２値化画像を生成する２値化画像生成手段を備え、前記マッチングを前記２値化画像に対してマッチングさせる形態であってもよい。
【００２０】
なお、前記２値化画像生成手段は、画像の輪郭を抽出する手段を含むものであることが望ましい。特に、前記２値化画像生成手段が、前記画像の各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を求める演算手段と、前記濃度差と所定の閾値との比較により前記各画素を２値化して画像の輪郭を抽出する２値化手段とから成るものとするのが望ましい。この場合、各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を所定の閾値と比較して２値化することにより画像中の文字の輪郭を抽出し、その輪郭に対してパターンマッチングさせて文字認識を行うことを特徴とするものである。
【００２１】
そのほか、輪郭の抽出方法としては、例えば一次微分フィルタ（ロバーツのフィルタ、ブレヴィットのフィルタ、ソーベルのフィルタ等）あるいはラプラシアンフィルタ等を用いる方法が挙げられる。
【００２２】
なお、ここで画像とは文字および絵柄が混在したものをいう。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の文字認識装置は、画像全面に対してパターンマッチングするのではなく、画像を生成した装置の情報が入力され、その情報に応じて装置固有の文字位置情報を選択することにより、画像上の文字が付与されている領域に対してのみマッチングすればよく、計算量を大幅に低減することができる。
【００２４】
各種装置固有の文字位置情報には、文字領域のほか文字間隔に関する情報も含むため、文字領域に付されうる文字同志の間隔すなわちそれぞれのマッチングすべき文字の中心位置が明らかである。そのため、文字領域のマッチング開始位置から文字間隔分ずつテンプレートを移動させてマッチングさせることにより、一画素毎にずらせてマッチングさせる場合と比較して、高速に処理することができる。
【００２５】
また、辞書の有する全てのテンプレートについてマッチングするのではなく、画像を生成した装置の情報が入力され、その情報に応じて装置固有の文字のテンプレートを選択してマッチングさせる場合には、各装置に対応したテンプレートについてのみマッチングさせることができるので、さらに計算量を低減することができる。
【００２６】
さらに、画像を２値化した後に、文字パターンマッチングを行うことにより、マッチング時になされる演算を簡単化して、計算量を低減することができる。このため、装置を簡便化することができ、また、高速なマッチング処理を行うことができる。
【００２７】
なお、２値化方法として、各画素の所定の近傍範囲中の濃度の最大値と最小値の差と所定の閾値との比較による２値化を行った場合、画像中の近傍画素同志の濃度差が大きい文字の輪郭を黒文字、白文字にかかわらず明確に抽出することができる。このようにして抽出された文字の輪郭とテンプレートをマッチングさせることにより精度良く認識することができる。また、２値化後にマッチングさせるため処理速度も速い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の文字認識装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００２９】
本発明の第一の実施の形態を図１に示す。本文字認識装置10は、種々の撮影装置９からの原画像データＳが入力され、該原画像データＳに基づく原画像を２値化して２値化画像を生成する２値化画像生成手段20と、原画像を生成する各種装置の固有の文字フォントを２値化したテンプレート５を備えた辞書35と、原画像を生成する各種装置毎に定められている画像中の文字領域および文字間隔等の文字位置情報を有する文字位置情報記憶手段38と、外部入力手段50から入力された装置情報に応じた文字フォントのテンプレート５を辞書35から選択し、装置情報に応じた文字位置情報を文字位置情報記憶手段38から選択する選択手段40と、２値化画像生成手段20によって生成された２値化画像に対して、選択手段40によって選択されたテンプレート５を用いて、同様に選択された文字位置情報に基づいて文字パターンマッチングさせることにより文字を認識するマッチング手段30とから成る。
【００３０】
２値化画像生成手段20は、詳しくは原画像の各画素毎の濃度を検出する濃度検出手段22と、該濃度検出手段22により検出された濃度と所定の閾値との比較により前記各画素を２値化する２値化手段24とからなる。
【００３１】
次に、本発明の第一の実施の形態における作用を説明する。
【００３２】
文字認識装置10は撮影装置９から原画像データＳを入力され、同時に外部入力手段50により認識すべき文字を含む原画像Ａ（原画像データＳに対応する画像）を生成した装置の情報が入力される。まず、２値化画像生成手段20において、原画像Ａから２値化画像Ｂが生成される（図３(i) ）。画像の２値化は、まず、濃度検出手段22により原画像Ａの各画素の濃度を検出し、その後、２値化手段24において、検出された濃度と所定の閾値との比較により各画素を２値化することによって行われる。例えば、濃度を表す帯グラフ８に示すｂの濃度に閾値を設け、ｂより濃い部分を「１」薄い部分を「０」として２値化する。その結果２値化画像Ｂが得られる。
【００３３】
次に、選択手段40によって、外部入力手段50により入力された装置情報に応じたテンプレート、すなわち原画像Ａを生成した装置が用いている文字フォントのテンプレート５が辞書35から選択され、同時にその装置情報に応じた文字位置情報が文字位置情報記憶手段38から選択されて、マッチング手段30において、選択されたテンプレート５を用いて、２値化画像Ｂの文字領域６に対してマッチングが行われる（図４）。
【００３４】
各種装置固有の文字位置情報には、文字領域６のほか文字間隔に関する情報も含むため、文字領域に付されうる文字同志の間隔すなわちそれぞれマッチングすべき文字の中心位置が明らかである。マッチングは、文字の中心位置とテンプレートの中心位置を一致させて行えば十分であり、そのため、図４に示すように文字領域のマッチング開始位置から文字間隔分ずつテンプレート５を移動させてマッチングさせればよい。これによって、一画素毎にずらせてマッチングさせる場合と比較して、高速に処理することができる。
【００３５】
なお、選択された、すなわち非常に限られた数のテンプレートについてのみマッチングすればよいため、高速な識別が可能となる。また、２値化された画像に対してマッチングを行うため、排他的積和（exclusive or）による類似度評価関数Ｒ’を用いることができ、計算時間をさらに短縮することができる。なおこの時、画像上の点（m，n）における画像パターンｆとテンプレートｇのＲ'(m,n)は、
【００３６】
【数２】
0003819074.tif 000003
【００３７】
で表されるものである。ただし領域Ｄは、|i-m|＜M/2，|j-n|＜N/2を満たす（i，j）の範囲である。前述の相互相関係数Ｒの場合とは逆に、Ｒ’が最も小さいテンプレートが認識結果とされる。
【００３８】
なお、上述の２値化の際に、「１」，「０」ではなく、「１」，「−１」に２値化して単純な積和値を評価関数に用いてもよい。その場合の評価関数Ｒ"(m,n)は、
【００３９】
【数３】
0003819074.tif 000004
【００４０】
で表され、Ｒ”が最も大きいテンプレートが認識結果とされる。
【００４１】
また、患者名、ＩＤ番号、撮影日等のＩＤ情報のうち、特定の情報のみ、例えばＩＤ番号のみを認識させたい場合には、ＩＤ番号に使用される文字のみをテンプレートとして有し、文字領域のうちＩＤ番号が付された領域のみに対してマッチングさせる形態をとることもできる（他のＩＤ情報についても同様である）。
【００４２】
このようにして、文字の認識が行われ、認識されたＩＤ番号等の文字情報Ｉは、原画像データＳと共にファイリング手段60や拡大縮小手段等の画像データ処理手段へ出力される。
【００４３】
しかしながら、上記第一の実施の形態の文字認識装置10においてなされる単なる閾値による２値化方法では、文字と絵柄が重なった画像等において文字の抽出がうまくいかず正確な文字認識が困難な場合がある。その一例として図５に示す黒文字１および白文字２を含む原画像Ｄをある濃度閾値により２値化する場合について説明する。例えば、濃度を表す帯グラフ８に示すｅの濃度に閾値を設け、ｅより濃い部分を「１」薄い部分を「０」として２値化する。その結果２値化画像Ｅが得られる。また、ｆに閾値を設けて同様の処理を行うと２値化画像Ｆが得られる。この時、２値化画像Ｅでは黒文字１は明確に抽出されるが、白文字２はその一部が絵柄の白い部分と重なり抽出不能になってしまう。一方、２値化画像Ｆでは白文字２は明確に抽出されるが黒文字１はその一部が絵柄と重なって抽出不能になってしまう。このように、単に画像データを所定の濃度閾値で２値化する従来の方法では黒文字１と白文字２を同時に明確に抽出することができない。当然ながら、２値化によって画像中の文字を明確に抽出できない場合にはテンプレートマッチングの精度があがらず文字認識に支障をきたすものとなる。
【００４４】
そこで、文字と絵柄が重なった画像や黒、白文字を含む画像等においては、以下に説明する第二の実施形態に係る文字認識装置が適する。
【００４５】
第二の実施の形態の文字認識装置10' を図２に示す。上記の第一の実施の形態の文字認識装置10との相違点のみを説明する。
【００４６】
本文字認識装置10' の２値化画像生成手段20' は、原画像の各画素毎に該画その所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を求める演算手段26と、該演算手段26によって求められた濃度差と所定の閾値との比較により各画素を２値化して画像の輪郭を抽出する２値化手段28とから成る。
【００４７】
なお、辞書35’の有するテンプレートは各種装置に固有の文字のフォントに対応する２値化された中抜き文字のテンプレート５’である。
【００４８】
２値化画像生成手段20' においては、入力された原画像データＳについて、まず演算手段26において画像の各画素の所定の近傍範囲中における濃度の最大値と最小値との差が求められる。例えば注目画素を２×２画素マスク中の左下に位置させた場合、その２×２画素マスク（所定近傍範囲）中の計４画素における階調濃度（原画像データＳ）の最大値および最小値を求め、これを注目画素の濃度差とする。当然ながら、２×２という範囲は一例であり、これに限る必要はない。次に、２値化手段28において、前記演算手段26によって求められた前記濃度差を所定の閾値と比較して、例えば閾値より濃度差が大きい場合を「１」、小さい場合を「０」として注目画素を２値化する。この２値化を画像中の各画素について行うことにより、画像中の近傍画素同志の濃度差の大きい部分、すなわち画像の輪郭が抽出され、原画像Ａから２値化画像Ｃが生成される（図３(ii)）。通常、文字と周辺画像の濃度差は大きいため、文字の輪郭が抽出される。
【００４９】
その後、選択手段40によって、外部入力手段50により入力された装置の情報に応じたテンプレート、すなわち原画像Ａを生成した装置が用いている文字フォントに対応するテンプレート５’が辞書35’から選択され、マッチング手段30’において、２値化画像Ｃの文字領域に対してテンプレート５’を用いてマッチングが行われる。このようにして認識された文字情報Ｉは、原画像データＳと共にファイリング手段60へ出力される。
【００５０】
このようにして、本発明の文字認識装置による文字認識結果を、ＣＴ、ＭＲＩ等の医用画像データのファイリング等の際のＩＤ情報として用いることができる。
【００５１】
なお、一次微分フィルタ、ラプラシアンフィルタ等を用いて画像の輪郭を抽出し、抽出された輪郭部分の画素を「１」、輪郭部分以外の画素を「０」として各画素の２値化を行うことによっても、上記第二の実施の形態において生成される２値化画像Ｃと同様の、輪郭が抽出された２値化画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の文字認識装置
【図２】本発明の第二の実施の形態の文字認識装置
【図３】第一および第二の実施の形態の文字認識装置によって生成される２値化画像を説明する図
【図４】パターンマッチング時に文字間隔ずつテンプレートを移動させてマッチングさせる様子を説明する図
【図５】第一の実施の形態の文字認識装置によって画像の２値化を行った場合の問題点を説明する図
【図６】文字パターンマッチング方法を説明する図
【符号の説明】
５    テンプレート
10    文字認識装置
20    ２値化画像生成手段
22    濃度検出手段
24    ２値化手段
30    マッチング手段
35    辞書
38    文字位置情報記憶手段
40    選択手段
50    入力手段
【図１】
0003819074.tif 000005
【図２】
0003819074.tif 000006
【図３】
0003819074.tif 000007
【図４】
0003819074.tif 000008
【図５】
0003819074.tif 000009
【図６】
0003819074.tif 000010