コード検出装置およびコード検出方法
【課題】タグが歪んでいたり錆を生じている場合にもこれに形成されたコードを確実に検出することができる。
【解決手段】コードを形成したタグ１を互いに異なる方向から照射する複数の照明器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと、各照明器を順次点灯作動させる照明切替手段４１と、照明切替手段の切り替え作動に連動して、各照明手段２Ａ〜２Ｄにより照明された上記コードを撮像するカメラ３と、各照明器２Ａ〜２Ｄが点灯した時にカメラ３で得られた各撮像画像を加算するとともに、加算された画像に基づいてコードＣｄを復元する画像解析手段４４とを備えている。
【解決手段】コードを形成したタグ１を互いに異なる方向から照射する複数の照明器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと、各照明器を順次点灯作動させる照明切替手段４１と、照明切替手段の切り替え作動に連動して、各照明手段２Ａ〜２Ｄにより照明された上記コードを撮像するカメラ３と、各照明器２Ａ〜２Ｄが点灯した時にカメラ３で得られた各撮像画像を加算するとともに、加算された画像に基づいてコードＣｄを復元する画像解析手段４４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＱＲコード等の二次元コードを検出するのに好適なコード検出装置およびコード検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７には従来の二次元コード検出装置の一例を示す。図において、物体Ｍの側面にはタグ５が貼付されており、当該タグ５に表示された二次元コードが撮像手段としてのカメラ６１で撮像される。撮像された画像は画像入力手段６２によって１フレーム単位で入力されて記憶手段６３に書き込まれる。記憶手段６３に記憶された撮像画像は画像解析手段６４によって解析されて二次元コードに符号化されている情報が復元される。このような二次元コード検出装置は例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９０４４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合従来は、二次元コードを撮像する際に、タグ５に対して一方向からのみ自然光や人工光を当てている。しかし、特に二次元コードを点字状に刻印したような金属タグでは、当該金属タグが歪んでいたり錆を生じていると、一方向からの光はその反射が損なわれて十分な反射光がカメラに到達せず、この結果、二次元コードの検出を確実に行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、タグが歪んでいたり錆を生じている場合にもこれに形成されたコードを確実に検出することができるコード検出装置およびコード検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本第１発明のコード検出装置は、コード（Ｃｄ）を互いに異なる方向から照射する複数の照明手段（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）と、各照明手段を順次点灯作動させる照明切替手段（４１）と、照明切替手段の切り替え作動に連動して、前記各照明手段（２Ａ〜２Ｄ）により照明された前記コード（Ｃｄ）を撮像する撮像手段（３）と、前記各照明手段（２Ａ〜２Ｄ）が点灯した時に前記撮像手段（３）で得られた各撮像画像を加算する加算手段（４４、ステップ１０６）と、加算された画像に基づいて前記コード（Ｃｄ）を復元する復元手段（４４、ステップ１０８）とを備えている。
【０００７】
本第１発明において、タグの歪みや錆びの発生等によって、一方向からの照明ではコードの明度が十分でなく検出できない場合でも、他方向からの照明によって上記コードが十分な明度になっていれば、撮像画像を加算した加算画像上ではコードは常に十分な明度を有することになる。したがって、加算画像上においてコードを確実に復元してこれを検出することができる。
【０００８】
本第２発明のコード検出装置では、前記撮像手段で得られた各撮像画像を二値化する二値化手段をさらに備え、前記加算手段は二値化された各画像の論理和を算出する。
【０００９】
本第３発明のコード検出方法では、コードを異なる方向から順次照射し、異なる方向から照射されるごとに前記コードを撮像して、得られた各撮像画像を加算し、加算された画像に基づいて前記コードを復元する。
【００１０】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明のコード検出装置およびコード検出方法によれば、タグが歪んでいたり錆を生じている場合にもこれに形成されたコードを確実に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のコード検出装置の構成を図１に示す。図１において、金属タグ１は物体Ｍの側面に貼付されており、金属タグ１の板面には二次元コードが形成されている。この二次元コードは後述するように金属タグ１の板面状に点字状に刻印された多数の凹部で構成されている。
【００１３】
コード検出装置は４個の照明手段としての照明器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを備えており、物体が所定位置に位置決めされると、上記各照明器２Ａ〜２Ｄは金属タグ１からそれぞれ等距離でこれを囲んで上下左右の４箇所に位置するようになっている。金属タグ１上の二次元コードを構成する各凹部１１は、図２に示すように、三角断面をなして１２０°の角度で開放している。各照明器２Ａ〜２Ｄは上記各凹部１１に対して一方向から３０度の入射角度で光Ｌ１を照射するように設置されており、反射光Ｌ２は金属タグ１から、これに直交する方向で対向させて設けた単一の撮像手段たるカメラ３に入射する。
【００１４】
コード検出装置はさらに、照明切替手段４１、画像入力手段４２、記憶手段４３、および加算手段と復元手段を兼ねる画像解析手段４４を備えており、これら各手段４１〜４４は、ＣＰＵ，メモリ、入出力インターフェース等を備えたパーソナルコンピュータ４のハードウェアとソフトウェアによって実現されている。
【００１５】
上記各照明器２Ａ〜２Ｄは照明切替手段４１に接続されており、照明切替手段４１によって一定時間間隔で順次点灯させられる。画像入力手段４２は照明切替手段４１に同期して、各照明器２Ａ〜２Ｄが点灯している間の撮像画像を１フレーム単位でグレースケール画像としてカメラ３から入力し、記憶手段４３に記憶させる。
【００１６】
各照明器２Ａ〜２Ｄで上下左右の４方向から金属タグ１を照射してカメラ２から得られたグレースケール画像の一例を図３（１）〜（４）に示す。各画像は、金属タグ１の歪みや錆びの発生等によって、二次元コードＣｄを構成する各凹部１１が、一方向からの照明では明度が十分でなく識別が困難である一方、他方向からの照明では十分な明度（白色部分）を有している。
【００１７】
そこで、画像解析手段４４では図４に示す手順によって二次元コードＣｄを検出してその情報を認識する。すなわち、画像解析手段４４は、ステップ１０１で、照明器２Ａ〜２Ｄの点灯に対応して記憶手段４３に記憶されたグレースケール画像を取り込み、続いてフィルタリングによってグレースケール画像のノイズを除去する（ステップ１０２）。その後、背景の明度変動の影響を除去した背景差分画像を得（ステップ１０３）、これを二値化する（ステップ１０４）。この二値化は、明度が所定の閾値以上の画素を「１」レベルに、明度が上記閾値より小さい画素を「０」レベルにするものである。
【００１８】
ステップ１０１〜１０４の手順を、４個の照明器２Ａ〜２Ｄの点灯時に記憶された各グレースケール画像について行って（ステップ１０５）４つの二値化画像を得る。ステップ １０６では、得られた４つの二値化画像の各画素について、下式（１）で示すように、これらの論理和を算出する。論理和によって加算された画像を図５に示す。これによれば、４方向からの照明のうち少なくとも一方向からの照明によって、二次元コードＣｄを構成する凹部１１が十分な反射光を生ずれば、加算画像上では上記凹部１１に対応する画素は必ず「１」レベルになる。
【００１９】
Ｉ(i,j)＝Ｉ1(i,j)ＵＩ2(i,j)ＵＩ3(i,j)ＵＩ4(i,j)…（１）
ここで、Ｉ(i,j)は加算画像の各画素の「０」又は「１」の二値レベル、Ｉ1(i,j)，Ｉ2(i,j)，Ｉ3(i,j)，Ｉ4(i,j)は各二値化画像の各画素の二値レベルである。
【００２０】
したがって、金属タグ１の歪みや錆びの発生によって、一方向からの照明によっては十分な明度が得られず認識できなかった凹部１１が、確実に認識できるようになるから、加算画像の二次元コードＣｄ領域のみを切り出し（図４のステップ１０７）、所定の四角領域を当該領域における凹部１１の有無に応じて白黒反転させて二次元コードＣｄが復元される（ステップ１０８、図６）。このようにして、二次元コードＣｄが確実に検出されてその情報が復元される。
【００２１】
本発明の効果を表１に示す。多数の凹部により二次元コードＣｄを形成し、歪みや錆を生じた４２個の金属タグ１に対し、４方向から順次照明する本発明のコード検出装置で検出した結果は、全数ついて二次元コードの検出が可能であり、読取り率は１００％であった。これに対して、従来の一方向からのみ照明するコード検出装置では、表２に示すように同様の４２個の金属タグ１に対して、二次元コードの検出が可能で金属タグ１は２４個であり、読取り率は５７．１％と極めて低かった。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
なお、本発明はＱＲコードに限らず、他の二次元コードの検出にも適用することができる。また、二次元コードに限らず、一次元コードの検出にも適用することができる。さらに、点字状に浮き彫りされた多数の凹部で構成される二次元コードに適用した場合に特に効果があるが、これに限られるものではない。さらに、金属以外の材料を使用したタグにも適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のコード検出装置のブロック構成図である。
【図２】照明器、タグ、カメラの位置関係を示す側面図である。
【図３】タグを上下左右方向から照射して得られたグレースケール画像の正面図である。
【図４】画像解析手段における処理手順を示すフローチャートである。
【図５】加算画像の正面図である。
【図６】復元されたコードの正面図である。
【図７】従来のコード検出装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…金属タグ（タグ）、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…照明器（照明手段）、３…カメラ（撮像手段）、４…パーソナルコンピュータ、４１…照明切替手段、４２…画像入力手段、４３…記憶手段、４４…画像解析手段（加算手段、復元手段）、Ｃｄ…二次元コード（コード）。
【技術分野】
【０００１】
本発明はＱＲコード等の二次元コードを検出するのに好適なコード検出装置およびコード検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７には従来の二次元コード検出装置の一例を示す。図において、物体Ｍの側面にはタグ５が貼付されており、当該タグ５に表示された二次元コードが撮像手段としてのカメラ６１で撮像される。撮像された画像は画像入力手段６２によって１フレーム単位で入力されて記憶手段６３に書き込まれる。記憶手段６３に記憶された撮像画像は画像解析手段６４によって解析されて二次元コードに符号化されている情報が復元される。このような二次元コード検出装置は例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９０４４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合従来は、二次元コードを撮像する際に、タグ５に対して一方向からのみ自然光や人工光を当てている。しかし、特に二次元コードを点字状に刻印したような金属タグでは、当該金属タグが歪んでいたり錆を生じていると、一方向からの光はその反射が損なわれて十分な反射光がカメラに到達せず、この結果、二次元コードの検出を確実に行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、タグが歪んでいたり錆を生じている場合にもこれに形成されたコードを確実に検出することができるコード検出装置およびコード検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本第１発明のコード検出装置は、コード（Ｃｄ）を互いに異なる方向から照射する複数の照明手段（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）と、各照明手段を順次点灯作動させる照明切替手段（４１）と、照明切替手段の切り替え作動に連動して、前記各照明手段（２Ａ〜２Ｄ）により照明された前記コード（Ｃｄ）を撮像する撮像手段（３）と、前記各照明手段（２Ａ〜２Ｄ）が点灯した時に前記撮像手段（３）で得られた各撮像画像を加算する加算手段（４４、ステップ１０６）と、加算された画像に基づいて前記コード（Ｃｄ）を復元する復元手段（４４、ステップ１０８）とを備えている。
【０００７】
本第１発明において、タグの歪みや錆びの発生等によって、一方向からの照明ではコードの明度が十分でなく検出できない場合でも、他方向からの照明によって上記コードが十分な明度になっていれば、撮像画像を加算した加算画像上ではコードは常に十分な明度を有することになる。したがって、加算画像上においてコードを確実に復元してこれを検出することができる。
【０００８】
本第２発明のコード検出装置では、前記撮像手段で得られた各撮像画像を二値化する二値化手段をさらに備え、前記加算手段は二値化された各画像の論理和を算出する。
【０００９】
本第３発明のコード検出方法では、コードを異なる方向から順次照射し、異なる方向から照射されるごとに前記コードを撮像して、得られた各撮像画像を加算し、加算された画像に基づいて前記コードを復元する。
【００１０】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明のコード検出装置およびコード検出方法によれば、タグが歪んでいたり錆を生じている場合にもこれに形成されたコードを確実に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のコード検出装置の構成を図１に示す。図１において、金属タグ１は物体Ｍの側面に貼付されており、金属タグ１の板面には二次元コードが形成されている。この二次元コードは後述するように金属タグ１の板面状に点字状に刻印された多数の凹部で構成されている。
【００１３】
コード検出装置は４個の照明手段としての照明器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを備えており、物体が所定位置に位置決めされると、上記各照明器２Ａ〜２Ｄは金属タグ１からそれぞれ等距離でこれを囲んで上下左右の４箇所に位置するようになっている。金属タグ１上の二次元コードを構成する各凹部１１は、図２に示すように、三角断面をなして１２０°の角度で開放している。各照明器２Ａ〜２Ｄは上記各凹部１１に対して一方向から３０度の入射角度で光Ｌ１を照射するように設置されており、反射光Ｌ２は金属タグ１から、これに直交する方向で対向させて設けた単一の撮像手段たるカメラ３に入射する。
【００１４】
コード検出装置はさらに、照明切替手段４１、画像入力手段４２、記憶手段４３、および加算手段と復元手段を兼ねる画像解析手段４４を備えており、これら各手段４１〜４４は、ＣＰＵ，メモリ、入出力インターフェース等を備えたパーソナルコンピュータ４のハードウェアとソフトウェアによって実現されている。
【００１５】
上記各照明器２Ａ〜２Ｄは照明切替手段４１に接続されており、照明切替手段４１によって一定時間間隔で順次点灯させられる。画像入力手段４２は照明切替手段４１に同期して、各照明器２Ａ〜２Ｄが点灯している間の撮像画像を１フレーム単位でグレースケール画像としてカメラ３から入力し、記憶手段４３に記憶させる。
【００１６】
各照明器２Ａ〜２Ｄで上下左右の４方向から金属タグ１を照射してカメラ２から得られたグレースケール画像の一例を図３（１）〜（４）に示す。各画像は、金属タグ１の歪みや錆びの発生等によって、二次元コードＣｄを構成する各凹部１１が、一方向からの照明では明度が十分でなく識別が困難である一方、他方向からの照明では十分な明度（白色部分）を有している。
【００１７】
そこで、画像解析手段４４では図４に示す手順によって二次元コードＣｄを検出してその情報を認識する。すなわち、画像解析手段４４は、ステップ１０１で、照明器２Ａ〜２Ｄの点灯に対応して記憶手段４３に記憶されたグレースケール画像を取り込み、続いてフィルタリングによってグレースケール画像のノイズを除去する（ステップ１０２）。その後、背景の明度変動の影響を除去した背景差分画像を得（ステップ１０３）、これを二値化する（ステップ１０４）。この二値化は、明度が所定の閾値以上の画素を「１」レベルに、明度が上記閾値より小さい画素を「０」レベルにするものである。
【００１８】
ステップ１０１〜１０４の手順を、４個の照明器２Ａ〜２Ｄの点灯時に記憶された各グレースケール画像について行って（ステップ１０５）４つの二値化画像を得る。ステップ １０６では、得られた４つの二値化画像の各画素について、下式（１）で示すように、これらの論理和を算出する。論理和によって加算された画像を図５に示す。これによれば、４方向からの照明のうち少なくとも一方向からの照明によって、二次元コードＣｄを構成する凹部１１が十分な反射光を生ずれば、加算画像上では上記凹部１１に対応する画素は必ず「１」レベルになる。
【００１９】
Ｉ(i,j)＝Ｉ1(i,j)ＵＩ2(i,j)ＵＩ3(i,j)ＵＩ4(i,j)…（１）
ここで、Ｉ(i,j)は加算画像の各画素の「０」又は「１」の二値レベル、Ｉ1(i,j)，Ｉ2(i,j)，Ｉ3(i,j)，Ｉ4(i,j)は各二値化画像の各画素の二値レベルである。
【００２０】
したがって、金属タグ１の歪みや錆びの発生によって、一方向からの照明によっては十分な明度が得られず認識できなかった凹部１１が、確実に認識できるようになるから、加算画像の二次元コードＣｄ領域のみを切り出し（図４のステップ１０７）、所定の四角領域を当該領域における凹部１１の有無に応じて白黒反転させて二次元コードＣｄが復元される（ステップ１０８、図６）。このようにして、二次元コードＣｄが確実に検出されてその情報が復元される。
【００２１】
本発明の効果を表１に示す。多数の凹部により二次元コードＣｄを形成し、歪みや錆を生じた４２個の金属タグ１に対し、４方向から順次照明する本発明のコード検出装置で検出した結果は、全数ついて二次元コードの検出が可能であり、読取り率は１００％であった。これに対して、従来の一方向からのみ照明するコード検出装置では、表２に示すように同様の４２個の金属タグ１に対して、二次元コードの検出が可能で金属タグ１は２４個であり、読取り率は５７．１％と極めて低かった。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
なお、本発明はＱＲコードに限らず、他の二次元コードの検出にも適用することができる。また、二次元コードに限らず、一次元コードの検出にも適用することができる。さらに、点字状に浮き彫りされた多数の凹部で構成される二次元コードに適用した場合に特に効果があるが、これに限られるものではない。さらに、金属以外の材料を使用したタグにも適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のコード検出装置のブロック構成図である。
【図２】照明器、タグ、カメラの位置関係を示す側面図である。
【図３】タグを上下左右方向から照射して得られたグレースケール画像の正面図である。
【図４】画像解析手段における処理手順を示すフローチャートである。
【図５】加算画像の正面図である。
【図６】復元されたコードの正面図である。
【図７】従来のコード検出装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…金属タグ（タグ）、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…照明器（照明手段）、３…カメラ（撮像手段）、４…パーソナルコンピュータ、４１…照明切替手段、４２…画像入力手段、４３…記憶手段、４４…画像解析手段（加算手段、復元手段）、Ｃｄ…二次元コード（コード）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コードを互いに異なる方向から照射する複数の照明手段と、各照明手段を順次点灯作動させる照明切替手段と、照明切替手段の切り替え作動に連動して、前記各照明手段により照明された前記コードを撮像する撮像手段と、前記各照明手段が点灯した時に前記撮像手段で得られた各撮像画像を加算する加算手段と、加算された画像に基づいて前記コードを復元する復元手段とを備えるコード検出装置。
【請求項２】
前記撮像手段で得られた各撮像画像を二値化する二値化手段をさらに備え、前記加算手段は二値化された各画像の論理和を算出するものである請求項１に記載のコード検出装置。
【請求項３】
コードを異なる方向から順次照射し、異なる方向から照射されるごとに前記コードを撮像して、得られた各撮像画像を加算し、加算された画像に基づいて前記コードを復元することを特徴とするコード検出方法。
【請求項１】
コードを互いに異なる方向から照射する複数の照明手段と、各照明手段を順次点灯作動させる照明切替手段と、照明切替手段の切り替え作動に連動して、前記各照明手段により照明された前記コードを撮像する撮像手段と、前記各照明手段が点灯した時に前記撮像手段で得られた各撮像画像を加算する加算手段と、加算された画像に基づいて前記コードを復元する復元手段とを備えるコード検出装置。
【請求項２】
前記撮像手段で得られた各撮像画像を二値化する二値化手段をさらに備え、前記加算手段は二値化された各画像の論理和を算出するものである請求項１に記載のコード検出装置。
【請求項３】
コードを異なる方向から順次照射し、異なる方向から照射されるごとに前記コードを撮像して、得られた各撮像画像を加算し、加算された画像に基づいて前記コードを復元することを特徴とするコード検出方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図７】
【図３】
【図５】
【図６】
【図２】
【図４】
【図７】
【図３】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２６７３６（Ｐ２０１０−２６７３６Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８６６０８（Ｐ２００８−１８６６０８）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（５９１１７２０５４）株式会社明和ｅテック (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（５９１１７２０５４）株式会社明和ｅテック (24)
【Ｆターム（参考）】
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