画像読み取り装置
【課題】
カラーセンサを備えるカメラを用いて高解像度のモノクロ画像を得ることのできる画像読み取り装置を提供する
【解決手段】
カラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影して少なくとも３色の画素信号を出力することのできるカラーカメラ１と、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部４と、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部５と、バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタ７を備えた。
カラーセンサを備えるカメラを用いて高解像度のモノクロ画像を得ることのできる画像読み取り装置を提供する
【解決手段】
カラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影して少なくとも３色の画素信号を出力することのできるカラーカメラ１と、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部４と、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部５と、バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタ７を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読み取り装置に係り、特にカラーカメラを用いて高分解能の画像読み取りを行うことのできる画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像入力装置の高画素化が進んでいる。特にデジタルカメラの高画素化は著しく、ＣＣＤセンサの画素数が１千万画素相当のものが製品化されている。現在、１千万画素クラスのデジタルカメラは数十万と高価であるが、さらなる高画素化に伴って安価になり、一般的に使用されるようになると考えられる。１千万画素クラスのデジタルカメラが普及すると撮影する対象が拡大し、今までのように風景や人物に留まらず、ドキュメントを撮影対象とするような使用方法も考えられる。
【０００３】
カメラ付き携帯電話では、字句程度の大きさの画像を読取らせて文字認識する装置は既に存在する。また、市販ソフトの中には、デジタルカメラでドキュメントを読取った画像データに対して、デジタルカメラ用の画像補正を半自動で行い、文字認識してテキストや汎用ファイルを生成するものも存在する。
【０００４】
例えば、Ａ４サイズの、縦２９８ｍｍ、横２１０ｍｍの原稿を３００ｄｐｉ（１２画素／ｍｍ）で読取る場合、画素数は縦は２９８＊１２の３５７６画素、横は２１０＊１２の２５２０画素となり、全画素数は３５７６画素＊２５２０画素で約９００万画素程度必要となる。
【０００５】
すなわち、１千万画素相当のデジタルカメラであれば、Ａ４サイズの原稿を３００ｄｐｉで読取ることが可能である。このように、字句やドキュメントの一部分だけでなくＡ４サイズの原稿の全てを３００ｄｐｉの高解像度で読取ること可能であれば、フラットベットスキャナに置き換えることのできるデジタルカメラやカメラ付き携帯電話が出現することになる。また、３００ｄｐｉの解像度で文字等を読むことができるとＯＣＲアプリケーションに用いるデータとしても充分に使用できる。
【０００６】
一方、近年ではバーコードの利用が進んでおり、特にコンビニエンス・ストア等のＰＯＳシステム等に使用されるようになってから急速に各方面に普及した。特に、最近では、より多くの情報を収納し、また、より小さなスペースに印字したい等のニーズに対応するために二次元コードが開発されて、普及が拡大しつつある。
【０００７】
バーコードを読み取る入力機器としては、通常、バーコード読取り専用のモノクロセンサを使用する。その理由としては、安価でかつ高解像度が得られ、バーコード認識で高い認識を得ることができるためである。このセンサではカラー画像を取得することはできないがカラー画像を必要としないのであれば問題はない。しかし、今後はカラー画像を取得することもできるようにするため、バーコード読み取りにもカラーセンサを用いることが望ましい。
【０００８】
近年では、通常はカラーセンサを用いた普通のカラーカメラとして使用し、付加的にバーコードを読み取るというようなニーズが出始めている。例えば、携帯電話に搭載されているカラーカメラで、バーコードを読み取るような利用法が出現している。
【０００９】
カラーセンサを用いたバーコード読取装置としては特許文献１が知られている。この装置では、バーコード読取に際して、該バーコードを何回も読取って加重平均を行うことによりノイズを低減して、認識率を向上している。また、特許文献２には、写真モード及びＱＲコード（２次元コード）読取モードを選択設定し、設定したモードに応じた処理がなされる情報提供サービス装置が開示されている。また、特許文献３には、１次元コードはラインＣＣＤで処理し、２次元コードはエリアＣＣＤで処理することによりコードリーダの読取り精度を高めることが示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０３１９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１９０９号公報
【特許文献３】特開平９−２５９２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のようなカラーセンサを用いた読み取り装置は、使用するカラーセンサの画素数が少なく、また、単板式のカラーセンサであるため解像度が低く、このため認識率が低い。しかしながら、前述のように１つのコードを連続的に何回も読み取ることにより認識率の低下をカバーすることができる。このように現状では、１回の読取りのみで１つの二次元コードを良好に認識できるレベルに達していない。
【００１１】
しかしながら、今後は二次元コードの普及に伴い、一度に複数の二次元コードを読む必要性が出現する可能性がある。例えば、Ａ４サイズの大きさの紙に表示された複数の二次元コードを一度に読取ったり、カラー画像や文字と一緒に二次元コードが記載されている読み物を同時に読取って、カラー画像と二次元コードを共に良好に認識するようなニーズが出現する可能性がある。また、カラーのバーコードが普及する可能性もある。いずれにしても、カラーセンサを用いた画像読取りの高解像度化は必須になると思われる。
【００１２】
ところで、前述したような、１つのコードを連続的に何回か読み取って加重平均を取ることにより認識率の低下をカバーする方法は、必然的に読取る回数分の読取り時間が必要になる。稀にしかバーコードを読み取らないユーザのみを対象とするのであれば問題はないが、頻繁に利用するユーザの場合は読取り時間は大きな問題となる。また、１次元コードと２次元コードを読むためにラインＣＣＤとエリアＣＣＤの２つのセンサを備えるのはコストがかかる。例えばエリアＣＣＤで１次元コードも２次元コード読めればそれに越したことはない。この場合、エリアセンサを用いた際の解像度向上が課題となる。
【００１３】
単板式のカラーカメラでは各画素はＲＧＢのカラーフィルタのいずれか１色に対応している。例えば、１画素の輝度Ｙは、ＲＧＢ各画素の輝度情報Ｒ，Ｇ，Ｂとすると、Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂの式で求めることができる。
【００１４】
しかし、単板センサは、１画素については１色の輝度情報しか有さない。このため、周囲の画素（ＲＧＢ）の輝度情報を用いることになる。このため、輝度Ｙに変換する際に平滑化処理が行われてしまうことになる。この結果、画像の分解能あるいは画素間の画像情報の差が小さくなり、認識率が低下する。
【００１５】
また、カラー画像を取得する際には１画素につき、ＲＧＢの各輝度情報が必要であるが、各画素ともＲＧＢのカラーフィルタのいずれか１色しかないので、他の色の情報は周囲の必要な色のカラーフィルタを有する画素の情報を用いて求めて代用するしかない。つまり、本来の画素位置に対応したＲＧＢのカラー信号ではなく、その画素位置からずれている周囲の異なる色の画素の情報を参照して求めている。このため分解能は劣化してしまう。
【００１６】
ところで、現在、普及しているバーコードの色は黒である。色が付いたカラーのバーコードは見かけない。従って、バーコードの色は黒であると限定できると仮定すると、画像の分解能もしくは画素間の画像情報の差を小さくすることなく輝度値に変換できる。
【００１７】
例えば、一般的にカメラはホワイトバランス及びグレーバランス処理を行い、無彩色に対して同じ出力が出るように各色の画素、つまり、図１３に示すセンサの色配列の場合、Ｒフィルタの画素、Ｇｒフィルタの画素、Ｇｂフィルタの画素、Ｂフィルタの各画素に対応する出力を調整している。
【００１８】
白黒の間のグレー領域は無彩色であるから、それぞれのカラーフィルタの色に関係なく同じ出力になる。つまり、各画素の輝度値が同一（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）であれば輝度Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂは、Ｙ＝Ｒ、Ｙ＝Ｇ、Ｙ＝Ｂとなる。すなわち、各画素の輝度値をその画素の輝度値として考えることができる。
【００１９】
すなわち、従来においては、輝度値を生成しようとする１画素の周囲にあるＲフィルタの画素、Ｇｒフィルタの画素、Ｇｂフィルタの画素、及びＢフィルタの画素を用いて前記１画素の輝度値を生成していた。しかし前述のようにモノクロ画像に限れば、輝度値に変換する際、輝度値を生成する画素位置の周囲画素を参照することなく、その画素位置のみの画素情報（輝度情報）を使用してその画素位置に対応した輝度値を求めることができる。
【００２０】
すなわち、画像の分解能もしくは画素間の画像情報の差を小さくすることなく輝度値に変換することができ、認識率の低下を抑えることが可能になる。すなわち、グレー領域においてはカラーセンサを使用しても画像の分解能が高く、画素間の画素情報の差を損なうことなくモノクロセンサ並みの画質を実現できることが分かる。
【００２１】
なお、このとき、レンズに色収差があるとグレー領域を読取る際、グレー領域の縁に赤色や青色の光が入射することになる。このような場合には、単にＲフィルタの画素、Ｇｒフィルタの画素、Ｇｂフィルタの画素、及びＢフィルタの各画素から１画素の輝度値を生成するのみでは、前記色によって値が変動しノイズになってしまう。色収差の少ないレンズは高価であるため、色収差ある安価なレンズを利用可能にすることは大きなメリットとなる。このためには色収差のある光学系で読取った画像についてノイズを軽減するノイズ除去処理が必要となる。
【００２２】
本発明は、これらの知見に基づいてなされたもので、カラーセンサを備えるカメラを用いて高解像度のモノクロ画像を得ることのできる画像読み取り装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００２４】
カラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影して少なくとも３色の画素信号を出力することのできるカラーカメラと、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部と、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部と、バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタを備えた。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上の構成を備えるため、カラーセンサを備えるカメラを用いて高解像度のモノクロ画像を得ることのできる画像読み取り装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像読み取り装置を説明する図である。図１において、画像読み取り装置は、カメラヘッド１１、カメラヘッドを固定する支柱１２、撮像対象を置く原稿台１３を備えたカメラ部１、及びカメラ部１で撮像した画像を処理する画像処理部２とで構成されている。カメラヘッド１１は単板式のカラーセンサを備えている。また、カメラヘッド１１の撮像方向は下向きであり、原稿台１３に載置した原稿１４を読取ることができる。原稿１４はカラー画像領域１５あるいはバーコードが印字されたバーコード領域１６などが配置されている。
【００２７】
画像処理部２は、カメラ部１のカラーセンサで前記原稿を読み取った画像信号を記憶部３に格納する。次いで格納した画像信号を読み出し、バーコード領域判定部６で、前記読み取った部分が、前記原稿を読み取った画像内のバーコード領域であるか否かを判定する。
【００２８】
ここでは、予め前記画像内の領域のバーコード領域と判定した結果を判定データとして記憶しておく。そして再度、記憶部３に格納した画像信号をバーコード領域用画像処理部４及び非バーコード領域用画像処理部５により読み出して処理を施す。セレクタ７は、前記判定データに基づいて前記処理を施した２系列の出力信号を選択して１枚の画像信号として出力する。
【００２９】
ここでは、予め画像内の領域のうちバーコード領域と判定した判定データを用いて、再度読み直した。しかし、バーコードの領域が既知である場合は、記憶部３に格納した画像信号再度読み出しすることなく、カメラ部１から取得した画像信号を、バーコード領域用画像処理部４及び非バーコード領域用画像処理部５により読み出して処理を施し、セレクタ７は、前記判定データに基づいて前記処理を施した２系列の出力選択して１枚の画像信号として出力するようにしてもよい。
【００３０】
また、バーコード領域の判定のために画像を予め読取る際には、画像を間引いて読み出してバーコード領域を判定することもできる。そうすることにより処理時間を短縮することができる。例えば、高解像度化のために「画素ずらし」読取りを行う読み取り装置においては、低解像度で画像を複数回読み取って１枚の高解像度画像を得ているが、例えば、複数回読取る間の１枚の低解像度画像からバーコード領域を判定することができる。この場合は、カラー信号もしくは輝度（グレースケール）信号を生成するに必要な複数毎の画像が揃うまでにバーコード領域であるか否かの判定を終了させることができる。
【００３１】
図１において、カメラヘッド１１を構成するカラーセンサで読取った画像データはバーコード領域画像処理部４と非バーコード領域画像処理部５とバーコード領域判定部６に入力される。バーコード領域判定部６では画像データ内のバーコード領域を検出し、あるいは予めバーコード領域に対応するデータを設定し記憶しておく。
【００３２】
カラー画像を得る際は、カラーセンサから得た１画素分のＲのカラーフィルタ画素信号、Ｇのカラーフィルタ画素信号、およびＢのカラーフィルタ画素信号から、１画素Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー信号に変換する。この際は、後述するようにバーコード領域画像処理部４では処理対象のＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの１色の画像信号から１画素Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー信号を生成する。この場合、ＲＧＢが同位置の画像信号から生成されるので、画素間の信号の差が大きく、画像の分解能が向上する。しかし、カラー画像などでは色の再現が正常でなくなる。
【００３３】
非バーコード領域画像処理部５では、後述するように、処理画素に対応したカラーフィルタ画素信号だけでなく、周囲のカラーフィルタ画素信号の情報を参照して、１画素Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する。このため画像の分解能は劣化するが、正常な色を再現できる。
【００３４】
これら２つの出力をバーコード領域判定部６の判定信号により操作されるセレクタ７により切り換えて１枚のカラー画像として出力する。なお、グレー画像を得る際、カラーセンサから得た１画素分のＲのカラーフィルタ画素信号、Ｇのカラーフィルタ画素信号、あるいはＢのカラーフィルタ画素信号から輝度信号に変換するが、その際バーコード領域画像処理手段では処理対象のＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタのいずれか１色の画像信号から輝度信号を生成する。すなわち同位置の画像信号のみで生成されるので、画素間の信号の差が大きく、画像の分解能が向上している。しかし、読取った画像がカラー画像の場合は、見た目の明暗の再現が正常でなくなる。
【００３５】
また、非バーコード領域画像処理部５では処理画素に対応したカラーフィルタ画素信号だけでなく、周囲のカラーフィルタ画素信号の情報を参照して、輝度信号を生成する。そのため、画像の分解能が劣化するが、正常な明暗の再現ができる。この２つの出力をバーコード領域判定部により切り替えて出力して１枚のカラー画像を合成する。
【００３６】
このため、カラー画像を取得することができるとともに、グレー領域においてはモノクロセンサ読み取り並みの分解能を持つグレー画像を取得できる。よって、バーコードの認識率もモノクロセンサ並みに向上し、良好なバーコード認識が可能となる。
【００３７】
図２は、バーコード領域用画像処理部４の詳細を説明する図である。バーコード領域用画像処理部４は、図１に示す記憶部３から読み出した画像信号を用いて輝度（グレースケール）信号あるいはＲＧＢカラー信号を生成する。いずれの信号を生成するかはユーザーが設定する設定信号ａによってセレクタ４１で切り換えることとする。
【００３８】
グレースケール信号を得る場合は記憶部３から読み出した画像信号を選択し、カラー画像を取得する場合はＲＧＢカラー生成部４２の出力を選択する。
【００３９】
記憶部３に格納しているカラーセンサの画像信号はＲＧＢのいずれかのカラーフィルタに対応している。ここで、赤のカラーフィルタに対応する画素信号をＲ、緑のカラーフィルタに対応する画素信号をＧ、青のカラーフィルタに対応する画素信号をＢとする。読取る画像に彩度がなく、グレーの場合は図１２（ａ）のようにＲとＧとＢは同じ出力なる。
【００４０】
ＲとＧとＢは同じ出力とならない場合は、グレーの画像を読取つてもグレーにならず、例えば図１２（ｂ）のようにＲがＧやＢに比べて高いと赤みがかった画像になり、Ｂが高いと青みがかった画像になる。ここでは、カメラの調整が完了しグレーを読取った際のＲＧＢが一致してバランスがとれてることを前提とする。なお、前記調整処理も含めて考える場合には、グレーのＲＧＢのバランスを調整するグレーバランス処理部を、記憶部３の前段あるいは後段に挿入するとよい。この調整処理は、例えば、前記原稿の読取り前に、予めグレー画像を読取り、ＲＧＢの出力特性を求め、求めた出力特性からＲＧＢとも同じ値になる変換式、あるいは変換値をＲＧＢそれぞれ求めて変換テーブルに格納しておき、読み取り時にテーブル変換して出力するとよい。
【００４１】
図３は、バーコード領域用画像処理部４の処理を説明する図である。前述のようにグレーのＲＧＢのバランスがとれていれば、バーコード領域用画像処理部４では図３（ａ）に示すように１画素毎の輝度情報を求める際、Ｙ＝Ｒ，Ｙ＝Ｇ，Ｙ＝Ｂとして、１画素を１画素の輝度値に変換する。
【００４２】
また、ＲＧＢカラー生成部４２では、カラーフィルタ色にかかわらず、図３（ｂ）のようにその位置の１画素の画素情報をそのままＲＧＢの情報として変換する。
【００４３】
例えば、Ｒフィルタ画素の画素情報がＲであるとすると生成するＲＧＢはＲ＝Ｒ，Ｇ＝Ｒ，Ｂ＝Ｒとし、Ｇフィルタ画素の画素情報がＧであるとするとＲ＝Ｇ，Ｇ＝Ｇ，Ｂ＝Ｇとし、Ｂフィルタ画素の画素情報がＢであるとするとＲ＝Ｂ，Ｇ＝Ｂ，Ｂ＝Ｂとして出力する。
【００４４】
このように、グレースケール信号を生成する場合も、ＲＧＢのカラー信号を生成する場合も、周囲画素を参照することなく、従って画像の分解能あるいは画素間の画像情報の差を小さくすることなく変換できる。
【００４５】
図４は、非バーコード領域用画像処理部５の処理を説明する図である。非バーコード領域用画像処理部５は、グレースケール信号を生成する場合も、ＲＧＢのカラー信号を生成する場合も周囲のカラーフィルタの画像信号を参照する。これは一般的な方法であるが、図４を用いて簡単に説明する。
【００４６】
非バーコード領域用画像処理部５は、輝度信号に変換する際、Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂから輝度信号を求める。このとき、１画素では１色の情報しかないので、図４（ａ）のように例えば左上の輝度信号Ｙを求める場合、左上のＲフィルタの画像信号Ｒと、横のＧフィルタの画像信号Ｇ１’と、Ｒフィルタの下のＧフィルタの画像信号Ｇ２’と、その横のＢフィルタの画像信号Ｂの４画素を使用し１画素の輝度信号を求める。この縦横２＊２の画素サイズにはＲ，Ｇ，Ｂの情報がある。なお、ＧはＧ１’とＧ２’の２画素分あるので２画素の平均値をＧとし、このＲ，Ｇ，Ｂから、Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂの式で輝度値Ｙを求める。
【００４７】
また、ＲＧＢカラー信号を取得する際も、図４（ｂ）のように周囲のＲＧＢの情報を含む４画素を用いて１画素ＲＧＢに変換する。この変換は、輝度値を求める場合と同様に縦横２＊２の画素サイズ内にあるＲ，Ｇ，Ｂを用いて、例えば、Ｒは縦横２＊２の画素サイズ内にあるＲをそのままＲとし、Ｇは縦横２＊２の画素サイズ内にＧ１’Ｇ２’の２画素あるのでその平均値をＧとし、Ｂは縦横２＊２の画素サイズ内にあるＢをそのままＢとし生成する。
【００４８】
なお、ＲＧＢカラー信号を取得する際に使用する画素は４画素以上とすることができる。非バーコード領域用画素生成部５は、グレースケール信号を生成する際もカラー信号を生成する際も、画像の分解能は４画素から生成しているため悪くなるが、明暗や色の再現性には問題はない。
【００４９】
図５はバーコードの例を説明する図である。例えば２次元バーコードであるＱＲコードの場合は図５に示すように切出しシンボル（Ａ，Ｂ，Ｃ）が３箇所あり、そこに囲まれる領域がＱＲコードの領域となる。そのため、ＱＲコードの場合はパターンマッチングでこの切出しシンボルを検出すれば、２次元コード領域判定が可能となる。
【００５０】
図６は、バーコード領域判定部６の処理を説明する図である。記憶部３から読み出した画像信号について、切出しシンボルをテンプレートとしてパターンマッチング部６１で正規化相関を使用してパターンマッチングを行い、切出しシンボルを検出していく。画像１枚分を検出処理した後で、求めた正規化相関値の高いｘ，ｙの座標を求めて、切出しシンボルの座標点（ｘ，ｙ）とする。その座標点に囲まれた領域を判定部６２でバーコード領域として求める。
【００５１】
例えば、図５のように求めた切出しシンボルの座標点Ａ，Ｂ，Ｃを、Ａ（５０，１０），Ｂ（１０，１０），Ｃ（１０．５０）とした場合、バーコード領域の座標は、Ｘ方向が１０画素目から５０画素目までで、Ｙ方向が１０画素目から５０画素目までの範囲となる。 そして、例えば、バーコード領域を“１“、非バーコード領域を”０“として、各画素に対応した判定結果をバーコード領域記憶部６３に記憶する。ここではバーコードを傾けずに定位置に置いた読取りを想定しているが、回転や歪みのある場合もある。この場合には回転や歪みに対応する処理が必要となる。また、バーコード領域が複数ある場合には、判定部６２は前記３つの切出しシンボル毎にグループ分けていく必要がある。この際には、例えば切出しシンボル間の距離情報を求めて、この距離情報を基にグループ分けするとよい。
【００５２】
例えば切出しシンボルを図５のようにＡ，Ｂ，Ｃとした場合、切出しシンボルは正方形であるから、ＡＢ：ＢＣ：ＣＡは１：１：√２になる。そのためＡＢの距離を１としたときＢＣが１に近く、ＣＡが√２に近い関係にあるような切出しシンボルを求めてグループ化し、各グループのそれぞれ３つの切出しシンボルに囲まれた範囲をバーコード領域として判定することにより対応できる。
【００５３】
また、バーコードはバー及びセルから構成されるため、その領域は画像信号の空間周波数が高い。そのため、空間周波数が高い箇所をバーコード領域と判定してもよい。また、バーコードは黒であり彩度が少ないグレーの領域であるとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号の差が少ない領域をバーコード領域と判定してもよい。ただし、このとき白は除くことも考えられる。
【００５４】
また、バー領域の形状が既知であれば、その情報を使用して検出することもできる。また、切出しシンボルの種類が複数ある場合は、テンプレートを複数個備えて、マッチングを複数回繰り返して検出することができる。また、まずは大まかにバーコードらしい箇所を見つけて、セルの大きさを検出して、セルの大きさから切出しシンボルの大きさを推測し、テンプレートを絞り込むことも考えられる。
【００５５】
前述のように、フォーマットが決まっていてバーコードの領域が予め既知の情報であればこの既知の情報に基づいて領域を判定することができる。例えば、バーコード領域が１００ライン目から５００ライン目と予め判っていれば、画像信号を必要とせず、画像を読み出すタイミングだけを使用して、現在の画像信号が何ライン目であるかが判る。このため、この情報を用いてバーコード領域を判定することができる。
【００５６】
このようにしてバーコード領域と判定した領域については、バーコード領域用画像処理部４の出力を選択し、周囲画素を参照せず、従って画像の分解能あるいは画素間の画像情報の差を小さくせずに前述のように画像変換する。これにより、モノクロセンサ読取り並みの解像度のグレー画像を取得することができる。よって、バーコードの認識率もモノクロセンサ並みに向上し、良好なバーコード認識が可能となる。
【００５７】
非バーコード領域と判定した領域については非バーコード領域用画像処理部５の出力を選択し、カラー画像等は明暗や色の再現性を損なうことなく良好なカラー画像を取得できる。つまり、良好なカラー画像の取得と高精細なバーコード画像の取得を両立することが可能になる。
【００５８】
ここで、前述のようにレンズに色収差があるとグレー領域の縁に偽色が発生する。輝度値に変換にする際に色が発生するとその部分はノイズとなる可能性がある。従来のように周囲のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から求める場合には平均化されてノイズは小さいが、本実施形態のようにＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号をそのまま輝度値Ｙとする場合は影響が大きい。このため、画質劣化やバーコード認識の認識率が劣化することが考えられる。
【００５９】
図７，８は、形状補正フィルタを説明する図である。この形状補正フィルタは、例えば色収差が数画素に渡ることはないこと、及び前記とは逆に文字あるいは２次元バーコードを構成する点やセルは数画素以上に渡るものであることを前提にセルの形状に対して補正を行うフィルタである。
【００６０】
図７に示すように、形状補正フィルタ４３はセレクタ４１の後段に接続する。形状補正フィルタ４３は、前述のように、２次元バーコードを構成する点やセルの大きさあるいは形状を補正するフィルタである。
【００６１】
形状補正フィルタ４３は、例えば、図８に示すように、１セルの大きさを縦横３画素の四角形であるとする。この場合には、前記ノイズにより角がボケやすく四角形が円あるいは台形等のいびつな形に見えたりする。しかし、もとの形は縦横３画素以下にならないことが分かっていれば、縦横３画素に近づくように補正することが可能となる。
【００６２】
このため、形状補正フィルタは、図８に示すように２次元コードのセルを読取った際に、１セルの縦横の画素数より大きなフィルタサイズとし、フィルタ中心に１セルの縦横の中心に対応させたときに１セルの内側に対応する位置にプラスの重みがあり、その外側に対応する位置に負の重み係数を設けている。ここでは１セルを縦横３画素としているのでフィルタサイズは縦横３画素より大きくする必要がある。しかし、あまり大きくてもハード量、あるいはソフト処理量が多くなるため、フィルタサイズは縦横５画素としている。
【００６３】
この例の場合は、１セルの大きさに対応した中央の縦横３画素の重みをプラスの重みとした。四角の角はボヤケやすく輝度値として大きくなってしまうので見ていない（重みを０としている）が、重みを付与してもよい。なお、前記四形の角の形状を補正するたには角のボケを補正する必要があるため、ここでは、角の縦横外側に隣接する画素にマイナスの重みを掛けている。重みはどの程度強調するか、また光学系によっても変わるのでここでは１例を示したがこれにこだわる必要はない。また、重みの位置も同様にこだわる必要はない。
【００６４】
このように１セルの大きさ及び形状を利用してノイズを除去し形状を補正する形状補正フィルタ４３を設けることにより、レンズの色収差によりノイズが発生する場合でも、良好な画質を得ることが可能になり、バーコードの認識率を向上させることができる。
【００６５】
図９は、ユーザが設定する切替スイッチによりバーコード領域判定部６からの出力を無効にし、画像処理部の出力をユーザが指示する領域用画像処理部の出力に固定する例を説明する図である。
前述の例では、バーコード領域判定部６によりバーコード領域用画像処理部４と非バーコード領域用画像処理部５の出力を切り替えているが、図９に示すようにユーザが設定する切替スイッチによりバーコード領域判定部６からの出力を切替スイッチ９で無効にし、ユーザが指示する領域用画像処理部の出力に固定することができる。
【００６６】
図１１は、前記切替えスイッチ９の構成を説明する図である。図において、バーコード領域判定部６の出力信号ｂ、ユーザが設定するユーザ設定スイッチ８から設定信号を信号ｃおよび信号ｄとする。信号ｃが“１”の場合、バーコード領域判定部６の出力信号ｂがそのまま切替スイッチ９の出力信号ｅとなる。また、信号ｃが“０”の場合、バーコード領域判定部６の出力信号ｂは無効になり、信号ｄの設定値がそのまま切替スイッチ９の出力信号ｅとなる。
【００６７】
ここでは切替スイッチをハードウエハにより構成したが、ソフトウエア処理で行ってもよい。その場合はＧＵＩ画面に、例えばバーコード領域用画像処理部４と非バーコード領域用画像処理部５の出力、バーコード領域判定部６の出力、ユーザ設定スイッチの設定信号等を表示させてユーザーに選択させるとよい。
【００６８】
図１０は、ユーザ設定スイッチ８の設定信号によりバーコード領域用画像処理部４と非バーコード領域用画像処理部５の出力を切替える例を説明する図である。この例の場合、１枚の画像領域内で切り替わることがないようにしてもよい。この切替処理はハードウエアの処理で実現してもよいし、ソフトウエア処理で実現してもよい。
【００６９】
また、以上の説明では、画像処理部２をカメラ部１の外部に配置したが、カメラ部１内に納めることもできる。この場合は、例えばカメラヘッド１１に画像処理部２を格納することができる。
【００７０】
また、以上ではカラーセンサとして、単板式カラーセンサを用いる例について説明したが、画像をずらす等の処理を施して、本来の位置でＲ，Ｇ，Ｂの画素信号が得られない三板式のカラーセンサあるいはラインセンサに対しても適用することができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、カラーセンサを用いたバーコード読取りにおいて、バーコード領域ではモノクロセンサでの読取りと同等の高分解能のバーコード画像取得が可能となり、バーコードの認識率向上に寄与できる。また、カラー画像領域においても良好なカラー画像を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像読み取り装置を説明する図である。
【図２】バーコード領域用画像処理部４の詳細を説明する図である。
【図３】バーコード領域用画像処理部４の処理を説明する図である。
【図４】非バーコード領域用画像処理部５の処理を説明する図である。
【図５】バーコードの例を説明する図である。
【図６】バーコード領域判定部６の処理を説明する図である。
【図７】形状補正フィルタを説明する図である。
【図８】形状補正フィルタを説明する図である。
【図９】ユーザが設定する切替スイッチによる切替を説明する図である。
【図１０】ユーザ設定スイッチ８の設定信号による切替を説明する図である。
【図１１】切替えスイッチ９の構成を説明する図である。
【図１２】グレーバランスを説明する図である。
【図１３】センサの色配列を説明する図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ カメラ部
２ 画像処理部
３ 記憶部
４ バーコード領域用画像処理部
５ 非バーコード領域用画像処理部
６ バーコード領域判定部
７ セレクタ
８ ユーザー設定スイッチ
９ 切替スイッチ
ｌｌ カメラヘッド
１２ 支柱
１３ 原稿台
１４ 原稿
１５ カラー画像領域
１６ バーコード領域
４１ セレクタ
４２ ＲＧＢカラー生成部
４３ 形状補正フィルタ
６１ パターンマッチング部
６２ 判定部
６３ バーコード領域記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読み取り装置に係り、特にカラーカメラを用いて高分解能の画像読み取りを行うことのできる画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像入力装置の高画素化が進んでいる。特にデジタルカメラの高画素化は著しく、ＣＣＤセンサの画素数が１千万画素相当のものが製品化されている。現在、１千万画素クラスのデジタルカメラは数十万と高価であるが、さらなる高画素化に伴って安価になり、一般的に使用されるようになると考えられる。１千万画素クラスのデジタルカメラが普及すると撮影する対象が拡大し、今までのように風景や人物に留まらず、ドキュメントを撮影対象とするような使用方法も考えられる。
【０００３】
カメラ付き携帯電話では、字句程度の大きさの画像を読取らせて文字認識する装置は既に存在する。また、市販ソフトの中には、デジタルカメラでドキュメントを読取った画像データに対して、デジタルカメラ用の画像補正を半自動で行い、文字認識してテキストや汎用ファイルを生成するものも存在する。
【０００４】
例えば、Ａ４サイズの、縦２９８ｍｍ、横２１０ｍｍの原稿を３００ｄｐｉ（１２画素／ｍｍ）で読取る場合、画素数は縦は２９８＊１２の３５７６画素、横は２１０＊１２の２５２０画素となり、全画素数は３５７６画素＊２５２０画素で約９００万画素程度必要となる。
【０００５】
すなわち、１千万画素相当のデジタルカメラであれば、Ａ４サイズの原稿を３００ｄｐｉで読取ることが可能である。このように、字句やドキュメントの一部分だけでなくＡ４サイズの原稿の全てを３００ｄｐｉの高解像度で読取ること可能であれば、フラットベットスキャナに置き換えることのできるデジタルカメラやカメラ付き携帯電話が出現することになる。また、３００ｄｐｉの解像度で文字等を読むことができるとＯＣＲアプリケーションに用いるデータとしても充分に使用できる。
【０００６】
一方、近年ではバーコードの利用が進んでおり、特にコンビニエンス・ストア等のＰＯＳシステム等に使用されるようになってから急速に各方面に普及した。特に、最近では、より多くの情報を収納し、また、より小さなスペースに印字したい等のニーズに対応するために二次元コードが開発されて、普及が拡大しつつある。
【０００７】
バーコードを読み取る入力機器としては、通常、バーコード読取り専用のモノクロセンサを使用する。その理由としては、安価でかつ高解像度が得られ、バーコード認識で高い認識を得ることができるためである。このセンサではカラー画像を取得することはできないがカラー画像を必要としないのであれば問題はない。しかし、今後はカラー画像を取得することもできるようにするため、バーコード読み取りにもカラーセンサを用いることが望ましい。
【０００８】
近年では、通常はカラーセンサを用いた普通のカラーカメラとして使用し、付加的にバーコードを読み取るというようなニーズが出始めている。例えば、携帯電話に搭載されているカラーカメラで、バーコードを読み取るような利用法が出現している。
【０００９】
カラーセンサを用いたバーコード読取装置としては特許文献１が知られている。この装置では、バーコード読取に際して、該バーコードを何回も読取って加重平均を行うことによりノイズを低減して、認識率を向上している。また、特許文献２には、写真モード及びＱＲコード（２次元コード）読取モードを選択設定し、設定したモードに応じた処理がなされる情報提供サービス装置が開示されている。また、特許文献３には、１次元コードはラインＣＣＤで処理し、２次元コードはエリアＣＣＤで処理することによりコードリーダの読取り精度を高めることが示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０３１９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１９０９号公報
【特許文献３】特開平９−２５９２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のようなカラーセンサを用いた読み取り装置は、使用するカラーセンサの画素数が少なく、また、単板式のカラーセンサであるため解像度が低く、このため認識率が低い。しかしながら、前述のように１つのコードを連続的に何回も読み取ることにより認識率の低下をカバーすることができる。このように現状では、１回の読取りのみで１つの二次元コードを良好に認識できるレベルに達していない。
【００１１】
しかしながら、今後は二次元コードの普及に伴い、一度に複数の二次元コードを読む必要性が出現する可能性がある。例えば、Ａ４サイズの大きさの紙に表示された複数の二次元コードを一度に読取ったり、カラー画像や文字と一緒に二次元コードが記載されている読み物を同時に読取って、カラー画像と二次元コードを共に良好に認識するようなニーズが出現する可能性がある。また、カラーのバーコードが普及する可能性もある。いずれにしても、カラーセンサを用いた画像読取りの高解像度化は必須になると思われる。
【００１２】
ところで、前述したような、１つのコードを連続的に何回か読み取って加重平均を取ることにより認識率の低下をカバーする方法は、必然的に読取る回数分の読取り時間が必要になる。稀にしかバーコードを読み取らないユーザのみを対象とするのであれば問題はないが、頻繁に利用するユーザの場合は読取り時間は大きな問題となる。また、１次元コードと２次元コードを読むためにラインＣＣＤとエリアＣＣＤの２つのセンサを備えるのはコストがかかる。例えばエリアＣＣＤで１次元コードも２次元コード読めればそれに越したことはない。この場合、エリアセンサを用いた際の解像度向上が課題となる。
【００１３】
単板式のカラーカメラでは各画素はＲＧＢのカラーフィルタのいずれか１色に対応している。例えば、１画素の輝度Ｙは、ＲＧＢ各画素の輝度情報Ｒ，Ｇ，Ｂとすると、Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂの式で求めることができる。
【００１４】
しかし、単板センサは、１画素については１色の輝度情報しか有さない。このため、周囲の画素（ＲＧＢ）の輝度情報を用いることになる。このため、輝度Ｙに変換する際に平滑化処理が行われてしまうことになる。この結果、画像の分解能あるいは画素間の画像情報の差が小さくなり、認識率が低下する。
【００１５】
また、カラー画像を取得する際には１画素につき、ＲＧＢの各輝度情報が必要であるが、各画素ともＲＧＢのカラーフィルタのいずれか１色しかないので、他の色の情報は周囲の必要な色のカラーフィルタを有する画素の情報を用いて求めて代用するしかない。つまり、本来の画素位置に対応したＲＧＢのカラー信号ではなく、その画素位置からずれている周囲の異なる色の画素の情報を参照して求めている。このため分解能は劣化してしまう。
【００１６】
ところで、現在、普及しているバーコードの色は黒である。色が付いたカラーのバーコードは見かけない。従って、バーコードの色は黒であると限定できると仮定すると、画像の分解能もしくは画素間の画像情報の差を小さくすることなく輝度値に変換できる。
【００１７】
例えば、一般的にカメラはホワイトバランス及びグレーバランス処理を行い、無彩色に対して同じ出力が出るように各色の画素、つまり、図１３に示すセンサの色配列の場合、Ｒフィルタの画素、Ｇｒフィルタの画素、Ｇｂフィルタの画素、Ｂフィルタの各画素に対応する出力を調整している。
【００１８】
白黒の間のグレー領域は無彩色であるから、それぞれのカラーフィルタの色に関係なく同じ出力になる。つまり、各画素の輝度値が同一（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）であれば輝度Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂは、Ｙ＝Ｒ、Ｙ＝Ｇ、Ｙ＝Ｂとなる。すなわち、各画素の輝度値をその画素の輝度値として考えることができる。
【００１９】
すなわち、従来においては、輝度値を生成しようとする１画素の周囲にあるＲフィルタの画素、Ｇｒフィルタの画素、Ｇｂフィルタの画素、及びＢフィルタの画素を用いて前記１画素の輝度値を生成していた。しかし前述のようにモノクロ画像に限れば、輝度値に変換する際、輝度値を生成する画素位置の周囲画素を参照することなく、その画素位置のみの画素情報（輝度情報）を使用してその画素位置に対応した輝度値を求めることができる。
【００２０】
すなわち、画像の分解能もしくは画素間の画像情報の差を小さくすることなく輝度値に変換することができ、認識率の低下を抑えることが可能になる。すなわち、グレー領域においてはカラーセンサを使用しても画像の分解能が高く、画素間の画素情報の差を損なうことなくモノクロセンサ並みの画質を実現できることが分かる。
【００２１】
なお、このとき、レンズに色収差があるとグレー領域を読取る際、グレー領域の縁に赤色や青色の光が入射することになる。このような場合には、単にＲフィルタの画素、Ｇｒフィルタの画素、Ｇｂフィルタの画素、及びＢフィルタの各画素から１画素の輝度値を生成するのみでは、前記色によって値が変動しノイズになってしまう。色収差の少ないレンズは高価であるため、色収差ある安価なレンズを利用可能にすることは大きなメリットとなる。このためには色収差のある光学系で読取った画像についてノイズを軽減するノイズ除去処理が必要となる。
【００２２】
本発明は、これらの知見に基づいてなされたもので、カラーセンサを備えるカメラを用いて高解像度のモノクロ画像を得ることのできる画像読み取り装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００２４】
カラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影して少なくとも３色の画素信号を出力することのできるカラーカメラと、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部と、前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部と、バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタを備えた。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上の構成を備えるため、カラーセンサを備えるカメラを用いて高解像度のモノクロ画像を得ることのできる画像読み取り装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像読み取り装置を説明する図である。図１において、画像読み取り装置は、カメラヘッド１１、カメラヘッドを固定する支柱１２、撮像対象を置く原稿台１３を備えたカメラ部１、及びカメラ部１で撮像した画像を処理する画像処理部２とで構成されている。カメラヘッド１１は単板式のカラーセンサを備えている。また、カメラヘッド１１の撮像方向は下向きであり、原稿台１３に載置した原稿１４を読取ることができる。原稿１４はカラー画像領域１５あるいはバーコードが印字されたバーコード領域１６などが配置されている。
【００２７】
画像処理部２は、カメラ部１のカラーセンサで前記原稿を読み取った画像信号を記憶部３に格納する。次いで格納した画像信号を読み出し、バーコード領域判定部６で、前記読み取った部分が、前記原稿を読み取った画像内のバーコード領域であるか否かを判定する。
【００２８】
ここでは、予め前記画像内の領域のバーコード領域と判定した結果を判定データとして記憶しておく。そして再度、記憶部３に格納した画像信号をバーコード領域用画像処理部４及び非バーコード領域用画像処理部５により読み出して処理を施す。セレクタ７は、前記判定データに基づいて前記処理を施した２系列の出力信号を選択して１枚の画像信号として出力する。
【００２９】
ここでは、予め画像内の領域のうちバーコード領域と判定した判定データを用いて、再度読み直した。しかし、バーコードの領域が既知である場合は、記憶部３に格納した画像信号再度読み出しすることなく、カメラ部１から取得した画像信号を、バーコード領域用画像処理部４及び非バーコード領域用画像処理部５により読み出して処理を施し、セレクタ７は、前記判定データに基づいて前記処理を施した２系列の出力選択して１枚の画像信号として出力するようにしてもよい。
【００３０】
また、バーコード領域の判定のために画像を予め読取る際には、画像を間引いて読み出してバーコード領域を判定することもできる。そうすることにより処理時間を短縮することができる。例えば、高解像度化のために「画素ずらし」読取りを行う読み取り装置においては、低解像度で画像を複数回読み取って１枚の高解像度画像を得ているが、例えば、複数回読取る間の１枚の低解像度画像からバーコード領域を判定することができる。この場合は、カラー信号もしくは輝度（グレースケール）信号を生成するに必要な複数毎の画像が揃うまでにバーコード領域であるか否かの判定を終了させることができる。
【００３１】
図１において、カメラヘッド１１を構成するカラーセンサで読取った画像データはバーコード領域画像処理部４と非バーコード領域画像処理部５とバーコード領域判定部６に入力される。バーコード領域判定部６では画像データ内のバーコード領域を検出し、あるいは予めバーコード領域に対応するデータを設定し記憶しておく。
【００３２】
カラー画像を得る際は、カラーセンサから得た１画素分のＲのカラーフィルタ画素信号、Ｇのカラーフィルタ画素信号、およびＢのカラーフィルタ画素信号から、１画素Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー信号に変換する。この際は、後述するようにバーコード領域画像処理部４では処理対象のＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの１色の画像信号から１画素Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー信号を生成する。この場合、ＲＧＢが同位置の画像信号から生成されるので、画素間の信号の差が大きく、画像の分解能が向上する。しかし、カラー画像などでは色の再現が正常でなくなる。
【００３３】
非バーコード領域画像処理部５では、後述するように、処理画素に対応したカラーフィルタ画素信号だけでなく、周囲のカラーフィルタ画素信号の情報を参照して、１画素Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する。このため画像の分解能は劣化するが、正常な色を再現できる。
【００３４】
これら２つの出力をバーコード領域判定部６の判定信号により操作されるセレクタ７により切り換えて１枚のカラー画像として出力する。なお、グレー画像を得る際、カラーセンサから得た１画素分のＲのカラーフィルタ画素信号、Ｇのカラーフィルタ画素信号、あるいはＢのカラーフィルタ画素信号から輝度信号に変換するが、その際バーコード領域画像処理手段では処理対象のＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタのいずれか１色の画像信号から輝度信号を生成する。すなわち同位置の画像信号のみで生成されるので、画素間の信号の差が大きく、画像の分解能が向上している。しかし、読取った画像がカラー画像の場合は、見た目の明暗の再現が正常でなくなる。
【００３５】
また、非バーコード領域画像処理部５では処理画素に対応したカラーフィルタ画素信号だけでなく、周囲のカラーフィルタ画素信号の情報を参照して、輝度信号を生成する。そのため、画像の分解能が劣化するが、正常な明暗の再現ができる。この２つの出力をバーコード領域判定部により切り替えて出力して１枚のカラー画像を合成する。
【００３６】
このため、カラー画像を取得することができるとともに、グレー領域においてはモノクロセンサ読み取り並みの分解能を持つグレー画像を取得できる。よって、バーコードの認識率もモノクロセンサ並みに向上し、良好なバーコード認識が可能となる。
【００３７】
図２は、バーコード領域用画像処理部４の詳細を説明する図である。バーコード領域用画像処理部４は、図１に示す記憶部３から読み出した画像信号を用いて輝度（グレースケール）信号あるいはＲＧＢカラー信号を生成する。いずれの信号を生成するかはユーザーが設定する設定信号ａによってセレクタ４１で切り換えることとする。
【００３８】
グレースケール信号を得る場合は記憶部３から読み出した画像信号を選択し、カラー画像を取得する場合はＲＧＢカラー生成部４２の出力を選択する。
【００３９】
記憶部３に格納しているカラーセンサの画像信号はＲＧＢのいずれかのカラーフィルタに対応している。ここで、赤のカラーフィルタに対応する画素信号をＲ、緑のカラーフィルタに対応する画素信号をＧ、青のカラーフィルタに対応する画素信号をＢとする。読取る画像に彩度がなく、グレーの場合は図１２（ａ）のようにＲとＧとＢは同じ出力なる。
【００４０】
ＲとＧとＢは同じ出力とならない場合は、グレーの画像を読取つてもグレーにならず、例えば図１２（ｂ）のようにＲがＧやＢに比べて高いと赤みがかった画像になり、Ｂが高いと青みがかった画像になる。ここでは、カメラの調整が完了しグレーを読取った際のＲＧＢが一致してバランスがとれてることを前提とする。なお、前記調整処理も含めて考える場合には、グレーのＲＧＢのバランスを調整するグレーバランス処理部を、記憶部３の前段あるいは後段に挿入するとよい。この調整処理は、例えば、前記原稿の読取り前に、予めグレー画像を読取り、ＲＧＢの出力特性を求め、求めた出力特性からＲＧＢとも同じ値になる変換式、あるいは変換値をＲＧＢそれぞれ求めて変換テーブルに格納しておき、読み取り時にテーブル変換して出力するとよい。
【００４１】
図３は、バーコード領域用画像処理部４の処理を説明する図である。前述のようにグレーのＲＧＢのバランスがとれていれば、バーコード領域用画像処理部４では図３（ａ）に示すように１画素毎の輝度情報を求める際、Ｙ＝Ｒ，Ｙ＝Ｇ，Ｙ＝Ｂとして、１画素を１画素の輝度値に変換する。
【００４２】
また、ＲＧＢカラー生成部４２では、カラーフィルタ色にかかわらず、図３（ｂ）のようにその位置の１画素の画素情報をそのままＲＧＢの情報として変換する。
【００４３】
例えば、Ｒフィルタ画素の画素情報がＲであるとすると生成するＲＧＢはＲ＝Ｒ，Ｇ＝Ｒ，Ｂ＝Ｒとし、Ｇフィルタ画素の画素情報がＧであるとするとＲ＝Ｇ，Ｇ＝Ｇ，Ｂ＝Ｇとし、Ｂフィルタ画素の画素情報がＢであるとするとＲ＝Ｂ，Ｇ＝Ｂ，Ｂ＝Ｂとして出力する。
【００４４】
このように、グレースケール信号を生成する場合も、ＲＧＢのカラー信号を生成する場合も、周囲画素を参照することなく、従って画像の分解能あるいは画素間の画像情報の差を小さくすることなく変換できる。
【００４５】
図４は、非バーコード領域用画像処理部５の処理を説明する図である。非バーコード領域用画像処理部５は、グレースケール信号を生成する場合も、ＲＧＢのカラー信号を生成する場合も周囲のカラーフィルタの画像信号を参照する。これは一般的な方法であるが、図４を用いて簡単に説明する。
【００４６】
非バーコード領域用画像処理部５は、輝度信号に変換する際、Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂから輝度信号を求める。このとき、１画素では１色の情報しかないので、図４（ａ）のように例えば左上の輝度信号Ｙを求める場合、左上のＲフィルタの画像信号Ｒと、横のＧフィルタの画像信号Ｇ１’と、Ｒフィルタの下のＧフィルタの画像信号Ｇ２’と、その横のＢフィルタの画像信号Ｂの４画素を使用し１画素の輝度信号を求める。この縦横２＊２の画素サイズにはＲ，Ｇ，Ｂの情報がある。なお、ＧはＧ１’とＧ２’の２画素分あるので２画素の平均値をＧとし、このＲ，Ｇ，Ｂから、Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂの式で輝度値Ｙを求める。
【００４７】
また、ＲＧＢカラー信号を取得する際も、図４（ｂ）のように周囲のＲＧＢの情報を含む４画素を用いて１画素ＲＧＢに変換する。この変換は、輝度値を求める場合と同様に縦横２＊２の画素サイズ内にあるＲ，Ｇ，Ｂを用いて、例えば、Ｒは縦横２＊２の画素サイズ内にあるＲをそのままＲとし、Ｇは縦横２＊２の画素サイズ内にＧ１’Ｇ２’の２画素あるのでその平均値をＧとし、Ｂは縦横２＊２の画素サイズ内にあるＢをそのままＢとし生成する。
【００４８】
なお、ＲＧＢカラー信号を取得する際に使用する画素は４画素以上とすることができる。非バーコード領域用画素生成部５は、グレースケール信号を生成する際もカラー信号を生成する際も、画像の分解能は４画素から生成しているため悪くなるが、明暗や色の再現性には問題はない。
【００４９】
図５はバーコードの例を説明する図である。例えば２次元バーコードであるＱＲコードの場合は図５に示すように切出しシンボル（Ａ，Ｂ，Ｃ）が３箇所あり、そこに囲まれる領域がＱＲコードの領域となる。そのため、ＱＲコードの場合はパターンマッチングでこの切出しシンボルを検出すれば、２次元コード領域判定が可能となる。
【００５０】
図６は、バーコード領域判定部６の処理を説明する図である。記憶部３から読み出した画像信号について、切出しシンボルをテンプレートとしてパターンマッチング部６１で正規化相関を使用してパターンマッチングを行い、切出しシンボルを検出していく。画像１枚分を検出処理した後で、求めた正規化相関値の高いｘ，ｙの座標を求めて、切出しシンボルの座標点（ｘ，ｙ）とする。その座標点に囲まれた領域を判定部６２でバーコード領域として求める。
【００５１】
例えば、図５のように求めた切出しシンボルの座標点Ａ，Ｂ，Ｃを、Ａ（５０，１０），Ｂ（１０，１０），Ｃ（１０．５０）とした場合、バーコード領域の座標は、Ｘ方向が１０画素目から５０画素目までで、Ｙ方向が１０画素目から５０画素目までの範囲となる。 そして、例えば、バーコード領域を“１“、非バーコード領域を”０“として、各画素に対応した判定結果をバーコード領域記憶部６３に記憶する。ここではバーコードを傾けずに定位置に置いた読取りを想定しているが、回転や歪みのある場合もある。この場合には回転や歪みに対応する処理が必要となる。また、バーコード領域が複数ある場合には、判定部６２は前記３つの切出しシンボル毎にグループ分けていく必要がある。この際には、例えば切出しシンボル間の距離情報を求めて、この距離情報を基にグループ分けするとよい。
【００５２】
例えば切出しシンボルを図５のようにＡ，Ｂ，Ｃとした場合、切出しシンボルは正方形であるから、ＡＢ：ＢＣ：ＣＡは１：１：√２になる。そのためＡＢの距離を１としたときＢＣが１に近く、ＣＡが√２に近い関係にあるような切出しシンボルを求めてグループ化し、各グループのそれぞれ３つの切出しシンボルに囲まれた範囲をバーコード領域として判定することにより対応できる。
【００５３】
また、バーコードはバー及びセルから構成されるため、その領域は画像信号の空間周波数が高い。そのため、空間周波数が高い箇所をバーコード領域と判定してもよい。また、バーコードは黒であり彩度が少ないグレーの領域であるとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号の差が少ない領域をバーコード領域と判定してもよい。ただし、このとき白は除くことも考えられる。
【００５４】
また、バー領域の形状が既知であれば、その情報を使用して検出することもできる。また、切出しシンボルの種類が複数ある場合は、テンプレートを複数個備えて、マッチングを複数回繰り返して検出することができる。また、まずは大まかにバーコードらしい箇所を見つけて、セルの大きさを検出して、セルの大きさから切出しシンボルの大きさを推測し、テンプレートを絞り込むことも考えられる。
【００５５】
前述のように、フォーマットが決まっていてバーコードの領域が予め既知の情報であればこの既知の情報に基づいて領域を判定することができる。例えば、バーコード領域が１００ライン目から５００ライン目と予め判っていれば、画像信号を必要とせず、画像を読み出すタイミングだけを使用して、現在の画像信号が何ライン目であるかが判る。このため、この情報を用いてバーコード領域を判定することができる。
【００５６】
このようにしてバーコード領域と判定した領域については、バーコード領域用画像処理部４の出力を選択し、周囲画素を参照せず、従って画像の分解能あるいは画素間の画像情報の差を小さくせずに前述のように画像変換する。これにより、モノクロセンサ読取り並みの解像度のグレー画像を取得することができる。よって、バーコードの認識率もモノクロセンサ並みに向上し、良好なバーコード認識が可能となる。
【００５７】
非バーコード領域と判定した領域については非バーコード領域用画像処理部５の出力を選択し、カラー画像等は明暗や色の再現性を損なうことなく良好なカラー画像を取得できる。つまり、良好なカラー画像の取得と高精細なバーコード画像の取得を両立することが可能になる。
【００５８】
ここで、前述のようにレンズに色収差があるとグレー領域の縁に偽色が発生する。輝度値に変換にする際に色が発生するとその部分はノイズとなる可能性がある。従来のように周囲のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から求める場合には平均化されてノイズは小さいが、本実施形態のようにＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号をそのまま輝度値Ｙとする場合は影響が大きい。このため、画質劣化やバーコード認識の認識率が劣化することが考えられる。
【００５９】
図７，８は、形状補正フィルタを説明する図である。この形状補正フィルタは、例えば色収差が数画素に渡ることはないこと、及び前記とは逆に文字あるいは２次元バーコードを構成する点やセルは数画素以上に渡るものであることを前提にセルの形状に対して補正を行うフィルタである。
【００６０】
図７に示すように、形状補正フィルタ４３はセレクタ４１の後段に接続する。形状補正フィルタ４３は、前述のように、２次元バーコードを構成する点やセルの大きさあるいは形状を補正するフィルタである。
【００６１】
形状補正フィルタ４３は、例えば、図８に示すように、１セルの大きさを縦横３画素の四角形であるとする。この場合には、前記ノイズにより角がボケやすく四角形が円あるいは台形等のいびつな形に見えたりする。しかし、もとの形は縦横３画素以下にならないことが分かっていれば、縦横３画素に近づくように補正することが可能となる。
【００６２】
このため、形状補正フィルタは、図８に示すように２次元コードのセルを読取った際に、１セルの縦横の画素数より大きなフィルタサイズとし、フィルタ中心に１セルの縦横の中心に対応させたときに１セルの内側に対応する位置にプラスの重みがあり、その外側に対応する位置に負の重み係数を設けている。ここでは１セルを縦横３画素としているのでフィルタサイズは縦横３画素より大きくする必要がある。しかし、あまり大きくてもハード量、あるいはソフト処理量が多くなるため、フィルタサイズは縦横５画素としている。
【００６３】
この例の場合は、１セルの大きさに対応した中央の縦横３画素の重みをプラスの重みとした。四角の角はボヤケやすく輝度値として大きくなってしまうので見ていない（重みを０としている）が、重みを付与してもよい。なお、前記四形の角の形状を補正するたには角のボケを補正する必要があるため、ここでは、角の縦横外側に隣接する画素にマイナスの重みを掛けている。重みはどの程度強調するか、また光学系によっても変わるのでここでは１例を示したがこれにこだわる必要はない。また、重みの位置も同様にこだわる必要はない。
【００６４】
このように１セルの大きさ及び形状を利用してノイズを除去し形状を補正する形状補正フィルタ４３を設けることにより、レンズの色収差によりノイズが発生する場合でも、良好な画質を得ることが可能になり、バーコードの認識率を向上させることができる。
【００６５】
図９は、ユーザが設定する切替スイッチによりバーコード領域判定部６からの出力を無効にし、画像処理部の出力をユーザが指示する領域用画像処理部の出力に固定する例を説明する図である。
前述の例では、バーコード領域判定部６によりバーコード領域用画像処理部４と非バーコード領域用画像処理部５の出力を切り替えているが、図９に示すようにユーザが設定する切替スイッチによりバーコード領域判定部６からの出力を切替スイッチ９で無効にし、ユーザが指示する領域用画像処理部の出力に固定することができる。
【００６６】
図１１は、前記切替えスイッチ９の構成を説明する図である。図において、バーコード領域判定部６の出力信号ｂ、ユーザが設定するユーザ設定スイッチ８から設定信号を信号ｃおよび信号ｄとする。信号ｃが“１”の場合、バーコード領域判定部６の出力信号ｂがそのまま切替スイッチ９の出力信号ｅとなる。また、信号ｃが“０”の場合、バーコード領域判定部６の出力信号ｂは無効になり、信号ｄの設定値がそのまま切替スイッチ９の出力信号ｅとなる。
【００６７】
ここでは切替スイッチをハードウエハにより構成したが、ソフトウエア処理で行ってもよい。その場合はＧＵＩ画面に、例えばバーコード領域用画像処理部４と非バーコード領域用画像処理部５の出力、バーコード領域判定部６の出力、ユーザ設定スイッチの設定信号等を表示させてユーザーに選択させるとよい。
【００６８】
図１０は、ユーザ設定スイッチ８の設定信号によりバーコード領域用画像処理部４と非バーコード領域用画像処理部５の出力を切替える例を説明する図である。この例の場合、１枚の画像領域内で切り替わることがないようにしてもよい。この切替処理はハードウエアの処理で実現してもよいし、ソフトウエア処理で実現してもよい。
【００６９】
また、以上の説明では、画像処理部２をカメラ部１の外部に配置したが、カメラ部１内に納めることもできる。この場合は、例えばカメラヘッド１１に画像処理部２を格納することができる。
【００７０】
また、以上ではカラーセンサとして、単板式カラーセンサを用いる例について説明したが、画像をずらす等の処理を施して、本来の位置でＲ，Ｇ，Ｂの画素信号が得られない三板式のカラーセンサあるいはラインセンサに対しても適用することができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、カラーセンサを用いたバーコード読取りにおいて、バーコード領域ではモノクロセンサでの読取りと同等の高分解能のバーコード画像取得が可能となり、バーコードの認識率向上に寄与できる。また、カラー画像領域においても良好なカラー画像を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像読み取り装置を説明する図である。
【図２】バーコード領域用画像処理部４の詳細を説明する図である。
【図３】バーコード領域用画像処理部４の処理を説明する図である。
【図４】非バーコード領域用画像処理部５の処理を説明する図である。
【図５】バーコードの例を説明する図である。
【図６】バーコード領域判定部６の処理を説明する図である。
【図７】形状補正フィルタを説明する図である。
【図８】形状補正フィルタを説明する図である。
【図９】ユーザが設定する切替スイッチによる切替を説明する図である。
【図１０】ユーザ設定スイッチ８の設定信号による切替を説明する図である。
【図１１】切替えスイッチ９の構成を説明する図である。
【図１２】グレーバランスを説明する図である。
【図１３】センサの色配列を説明する図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ カメラ部
２ 画像処理部
３ 記憶部
４ バーコード領域用画像処理部
５ 非バーコード領域用画像処理部
６ バーコード領域判定部
７ セレクタ
８ ユーザー設定スイッチ
９ 切替スイッチ
ｌｌ カメラヘッド
１２ 支柱
１３ 原稿台
１４ 原稿
１５ カラー画像領域
１６ バーコード領域
４１ セレクタ
４２ ＲＧＢカラー生成部
４３ 形状補正フィルタ
６１ パターンマッチング部
６２ 判定部
６３ バーコード領域記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影して少なくとも３色の画素信号を出力することのできるカラーカメラと、
前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部と、
前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部と、
バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像読み取り装置において、
バーコード領域用画像処理部が処理する領域が、バーコードが印字された領域であるか否かを判定するバーコード領域判定部を備え、該判定部の判定出力をもとに前記セレクタを切り換えることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像読み取り装置において、
前記バーコード領域用画像処理部は、その後段に読み取った２次元バーコードの形状を補正する形状補正フィルタを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像読取り装置において、
前記形状補正フィルタは２次元バーコードのセルを読取つた際に、１セルの縦横の画素数より大きなフィルタサイズとし、フィルタ中心に１セルの縦横の中心に対応させたときに１セルの内側に対応する位置にプラスの重みがあり、その外側に対応する位置に負の重み係数を設けていることを特徴とする画像読取り装置。
【請求項５】
３色のカラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影してＲ，Ｇ，Ｂの何れかの画素信号を出力することのできる単板式のカラーカメラと、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部と、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部と、
予め２次元バーコードが印字された領域を記憶した記憶部と、
該記憶部の記憶信号に基づいて、前記バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項６】
請求項１記載の画像読取り装置において、
前記セレクタの切替位置を設定するユーザ設定スイッチを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項７】
請求項２記載の画像読取り装置において、
前記セレクタの切替位置を設定するユーザ設定スイッチを備え、該ユーザ設定スイッチ設定出力および前記バーコード領域判定部の判定出力何れかを前記セレクタの切替信号とする切替器を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項１】
カラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影して少なくとも３色の画素信号を出力することのできるカラーカメラと、
前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部と、
前記各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部と、
バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像読み取り装置において、
バーコード領域用画像処理部が処理する領域が、バーコードが印字された領域であるか否かを判定するバーコード領域判定部を備え、該判定部の判定出力をもとに前記セレクタを切り換えることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像読み取り装置において、
前記バーコード領域用画像処理部は、その後段に読み取った２次元バーコードの形状を補正する形状補正フィルタを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像読取り装置において、
前記形状補正フィルタは２次元バーコードのセルを読取つた際に、１セルの縦横の画素数より大きなフィルタサイズとし、フィルタ中心に１セルの縦横の中心に対応させたときに１セルの内側に対応する位置にプラスの重みがあり、その外側に対応する位置に負の重み係数を設けていることを特徴とする画像読取り装置。
【請求項５】
３色のカラーセンサを備え、２次元バーコードが印字された領域を含む原稿を撮影してＲ，Ｇ，Ｂの何れかの画素信号を出力することのできる単板式のカラーカメラと、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素のみの信号を用いて１画素カラー信号を生成するバーコード領域用画像処理部と、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素信号のそれぞれ何れかが属する画素の信号、および該画素の周囲の画素の信号を用いて１画素カラー信号を生成する非バーコード領域用画像処理部と、
予め２次元バーコードが印字された領域を記憶した記憶部と、
該記憶部の記憶信号に基づいて、前記バーコード領域用画像処理部および非バーコード領域用画像処理部の出力を切り換えて出力するセレクタを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項６】
請求項１記載の画像読取り装置において、
前記セレクタの切替位置を設定するユーザ設定スイッチを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項７】
請求項２記載の画像読取り装置において、
前記セレクタの切替位置を設定するユーザ設定スイッチを備え、該ユーザ設定スイッチ設定出力および前記バーコード領域判定部の判定出力何れかを前記セレクタの切替信号とする切替器を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３５０５４４（Ｐ２００６−３５０５４４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７３９５２（Ｐ２００５−１７３９５２）
【出願日】平成１７年６月１４日（２００５．６．１４）
【出願人】（５０４３７３０９３）日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社 (1,225)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１４日（２００５．６．１４）
【出願人】（５０４３７３０９３）日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社 (1,225)
【Ｆターム（参考）】
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