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JP4116709B2 - Omnidirectional 1D barcode reader - Google Patents

Omnidirectional 1D barcode reader Download PDF

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JP4116709B2
JP4116709B2 JP27343198A JP27343198A JP4116709B2 JP 4116709 B2 JP4116709 B2 JP 4116709B2 JP 27343198 A JP27343198 A JP 27343198A JP 27343198 A JP27343198 A JP 27343198A JP 4116709 B2 JP4116709 B2 JP 4116709B2
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barcode
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不二雄 黒川
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場においてベルトコンベア上を移動する形状の異なった製品に貼られた製品の種類を示すバーコードラベルを、CCDカメラを用いて読み取り、識別する全方向一次元バーコード読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ベルトコンベア上を移動する形状の異なった製品に貼られたバーコードラベルを読み取るには、例えば、レザー光を用いたバーコード読み取り装置を使用している。その際、読み取り精度を上げる為、バーコードを貼る位置、バーコードの方向、ベルトコンベアへの載せ方等に工夫を行っている。また、バーコードラベルが貼られた製品の形状(大きさ)が変わる度に、製品と読み取り装置との距離を一定に保つため、読み取り装置自身を上下に移動させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように工場内のベルトコンベア上を移動する製品にバーコードラベルを貼り、製品を識別するためには、製品識別の為に貼られたバーコードを読み取る必要がある。その際、製品は、形状(大きさ)が異なり、コンベア上のどの位置に載せられるか不定で、また、バーコードラベルも製品表面のどの位置にどういう方向で貼られているか定まっていないという条件のもとでバーコードを読み取らなければならない。
【0004】
従来のバーコード読み取り装置、例えばレーザー光を用いたバーコード読み取り装置の場合は、バーコードを貼る位置や方向、ベルトコンベアへの載せ方を一定にする必要がある。また、従来のバーコード読み取り装置は、読み取り深度が浅く、バーコードとの距離がある一定の値を超えると読み取りが不可能になる。したがって、ベルトコンベア上を移動する異なった形状の製品に貼られたバーコードラベルを読み取り、識別するには、製品の形状(大きさ)に合わせ、読み取り装置を移動しなければならない。また、従来のバーコード読み取り装置は、読み取りの際の走査方向が一定である為、バーコードの方向が不定の場合、読み取りできないことがある。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、バーコードラベルが貼られた製品の形状が異なっている場合でも、バーコード読み取り装置を移動させることなくバーコードの読み取り、識別をすることを可能にし、また、バーコードの方向が不定である場合においても、全方向に対して識別することを可能にする全方向一次元バーコード読み取り装置を提供することを目的としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はCCDカメラを用いて、バーコードラベル全体が被写体となるように撮像し、撮像した画像を元に画像処理することで、バーコードの読み取り、識別を可能としたことを特徴とする。即ち、本発明は次の(1)、(2)の手段を提供する。
【0007】
(1)製品に貼られたバーコードラベルをCCDカメラにより画像として撮像し、得られた画像を画像処理して上記バーコードを読み取るバーコード読み取り装置であって、上記バーコードラベルの位置を特定するための第一のCCDカメラと、同第一のCCDカメラで特定したバーコードを入力画像として取り込むための第二のCCDカメラと、上記CCDカメラによる撮像で得られた画像に対し画像処理を行う画像処理演算部とでシステムを構成する
【0008】
記画像処理演算部は、バーコードを入力として取り込むためのCCDカメラからのバーコードの画像を元に、同バーコードの切り出した部分に対して投影を行うと共に輝度値に対する所定レベルのしきい値を投影図を元にバーとスペースの部分が認識でき、かつ同バーとスペースに相当する部分の変化が同しきい値を変化することにより顕著に変動しない値に設定し2値化処理を行ってバーコードの識別を行い、同2値化処理のみでは識別不可能な場合には、投影図における各バーの領域での各画素での最大輝度値からの差の輝度を求めて合計値を輝度面積として算出し、その比を各バーの領域毎に比較することによりナローバーとワイドバーを判定し、更にスペースに対しても上記処理と同様な輝度の面積比を比較する処理を行ってナロースペース、ワイドスペースの判定を行い、上記判定結果に対して各バーコード特有の特徴を加味し、識別出来ない場合には、上記しきい値を再設定し、上記動作を繰り返すことによりバーコードを識別可能とする識別アルゴリズムを備えてバーコードを遠方より高速で読み取り可能とする全方向一次元バーコード読み取り装置。
【0009】
)上記バーコード読み取り装置の画像処理演算部は、バーコードラベルの方向が不特定の場合でも、CCDカメラから入力された画像に上記しきい値を設定すると共に上記輝度の面積比を比較することによりバーコードを識別可能とする()記載の全方向一次元バーコード読み取り装置。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【0011】
本発明は、当初、工場においてベルトコンベア上を高速で移動する形状の異なる製品に貼られたバーコードを非接触で読み取り、識別することを目的として進められた。図1は、本発明で目標としたバーコードの撮影環境を示したものであり、ベルトコンベア1の移動速度υを15〜20m/分、バーコード3とCCDカメラ2の距離を2mと設定した。
【0012】
図2は本発明の実施の一形態に係るバーコードを自動的に識別するシステムである全方向一次元バーコード読み取り装置の構成図である。図において、まず、ベルトコンベア上を移動する対象物の表面全体を#1CCDカメラ2−1で撮像する。次に上記撮像で得られた画像に対し画像処理部4とホストコンピュータ5とで画像処理を行い、バーコードラベルの位置を検出する。画像処理部4は主に2値化等の画像処理及び認識を行い、ホストコンピュータ5はシステム全体のタイミングの制御、モニタ、デバック等を行う。
【0013】
この結果をホストコンピュータ5より#2のCCDカメラ2−2に送信し、#2CCDカメラ2−2では撮影対象をバーコードに絞り、このバーコードの部分を入力画像として画像処理部4へ取り込むのである。#2のCCDカメラ2−2により得られた画像は、画像処理部4とホストコンピュータ5により画像分割の処理を行うことにより、バーコードの形状を抽出し、識別が行える。
【0014】
以下に、#2CCDカメラ2−2で撮像した画像を元に、バーコード部分の切り出しを行う為の形状抽出の処理を説明する。図3に図2中の#2のCCDカメラ2−2のバーコードラベル撮影条件及び実験に用いたカメラの仕様を示す。図中、7,8は照明を示し、9aは距離1mの場合の影像範囲、9bは距離2mの場合の影像範囲である。また、図4に図3の条件で撮影したバーコードラベルの画像を示す。
【0015】
撮影条件は、レンズが90[mm],絞りは5.0,照度が1000[lux] とした。使用器具は、3CCDカメラ(DXC−950 SONY)、有効画素数は768×494,水平解像度は750TV本,照度は2000lx(F9.5,3200K),ズームレンズ(VCL−712BX SONY)で焦点距離が7.5mm〜90mm, 絞りは1.4〜16である。
【0016】
図4は上記の条件で撮影したバーコードラベルの画像を示す図であり、(a)はCCDカメラとバーコードの距離が1mの場合、(b)が2mの場合である。図5は、図4(a)の原画像に対してバーコードの形状を抽出するため、エッジ検出及び2値化を行った結果を示すものであり、しきい値は200としている。
【0017】
しきい値200とは、カメラからの映像信号を8ビットのA/D変換器(アナログ/デジタル変換器)を通してデジタル信号に変換した場合、8ビットなので、0〜255の整数によるデジタル値で映像信号の輝度値が表示される。従ってこの0〜255の内の200を選ぶことを意味する。本図に示すように多少、バーの部分が欠損しているが形状抽出としては、十分結果が得られた。
【0018】
そこで、次にバーコードとCCDカメラの距離を1m以上離した場合による形状抽出について検討した。バーコードの構成は黒い部分のバーと白い部分のスペースで構成され、バーとスペースには、それぞれ幅の狭いナローと幅の広いワイドがある。通常、ナローとワイドの比率は、1:2〜1:3である。バーコードの識別においては、このナローとワイドを的確に判定することが重要である。
【0019】
次にバーコードとCCDカメラの距離が1.5mの場合の画像に対して処理を行うことにする。処理方法としては、距離が1mの場合有効であった2値化を用いることにする。図6(a)がバーコードとCCDカメラの距離1.5mの場合に撮像した原画像の一部を示す図であり、図6(b)が、その2値化処理の結果に対して投影を行った図であり、しきい値を200としている。
【0020】
図6(b)から原画像と2値化処理の結果を比較すると形状抽出が十分可能な結果が得られた。このことから、バーコードとCCDカメラの距離が1.5mの場合にも形状抽出には、2値化が有効であることが分かった。バーコードの形状抽出に2値化処理を行うことで、原画像からバーコード部分を切り出すことが可能となった。
【0021】
次に、原画像から切り出したバーコードの識別方法について検討した結果を説明する。まず、切り出した画像に対し投影を行った。図7はその結果を示す図であり、図7(a)は投影結果を示す図、図7(b)は2値化処理を行った結果であり、図7(a)の様にしきい値(X)を設けて画像を2値変換したものである。図7(b)より、バー及びスペースに対して1又は2画素をナロー、3又は4画素をワイドと判定する。
【0022】
図8は、この判定方法を用いた場合のバーコードとCCDカメラの距離としきい値の関係を示したものである。図8より識別率は、しきい値の選び方に左右されることが分かる。識別率が高くなっているのは、70%から80%の場合であるが、バーコードとCCDカメラの距離が1.7mの場合は、しきい値を変えても識別できなかった。2値化処理を行い画素幅を用いた識別方法では、距離の限界は1.6mであった。しかし、本発明の目標はバーコードとCCDカメラの距離を2mとしていることから画素の幅を用いた方法では、識別が行えないことが分かる。
【0023】
そこで、バーコードとCCDカメラの距離が1.7m以上の場合でも識別できる方法をさらに検討した。図9はこの方法を示す図で、(a)は識別のステップのフローチャート、(b)は(a)の方法を実施する場合の図であり、バーコードとCCDカメラの距離が2mの場合の投影図である。ここで、図9中のWB,NBは、実際のバーの状態を表している。
【0024】
この図9(b)の投影図に対して、図8の結果よりしきい値を80%とする。このとき1画素のものは、ナローバーと識別できるが、2画素のものが識別できない。そこで、図9の斜線部分に注目すると、斜線部▲1▼及び斜線部▲2▼は、輝度値とバーの幅を乗ずることにより3780,3789であった。また、斜線部▲3▼は1850であった。これらの面積比は、およそ2:2:1であることから、斜線部▲1▼及び斜線部▲2▼をワイドバー、斜線部▲3▼をナローバーと判定する。また、ナロースペースNS、ワイドスペースWSについても同様に面積を用いることにより、識別が可能となる。
【0025】
次にアルゴリズムについて説明する。まず、バーコードの切出しと投影を行い、投影に対してしきい値による2値化を行う。この場合、しきい値は投影図を元にバーとスペースの部分が認識でき、かつーとスペースに相当する部分の幅の変化がしきい値を変化することにより顕著に変動しない値を算出する。次に、2値化を行った結果を用いて各バーに対応する幾つかの画素の最大輝度値(255×5)から輝度値を引いた値の各領域での和を算出し、それらの数値によりワイドバーとナローバーを判定する。スペースに対しても同様の処理を行う。この結果に対して各バーコード特有の特徴を加味し、最終判定を行う。ここで識別不能ならば、バーコード切出し後のしきい値による2値化処理まで戻り、それでも識別不能な場合は、一番最初のバーコード切出しと投影の処理へ戻る。
【0026】
さらに、ここで対象として使用したバーコードの種類は、Code−39であり、このCodeの基本構成は1キャラクタの表示に対して、WSが1つしか存在しないことに注目してナロースペースNS、ワイドスペースWSの判定を行うことにより、識別率の向上を図ることができる。以上の識別方法を用いてバーコードとCCDカメラとの距離が2mの場合にもバーコードの識別が行えることを確認した。
【0027】
これまでに示した処理は、バーコードの向きが一定であった。そこで、次にバーコードCCDカメラの距離を2mとし、バーコードの向きが異なる場合の識別についても検討した。図10は、バーコードが投影方向に対して角度を持つ場合の原画像と投影結果を示す図で、(a)はバーコードの回転角10度のときの原画像を示す図、(b)はバーコードの回転角10度のときの投影図である。ここでは、図10(a)のように投影は場を狭くして処理を行っている。また、図10(b)より、ナロースペースとワイドスペースとの面積比がおよそ1:3となっていることから、バーコードの角度が小さい場合には、投影方向が変わらなくても識別が行えることが分かる。
【0028】
次に、バーコードの角度が上記より大きな場合の識別について検討した。ここで、本発明で用いた装置では、斜め方向に対して投影が行えないため、画像をアフィン交換により回転させ、投影を行った。図11はそのときの原画像に対して投影を行った結果の投影図であり、(a)がバーコードの回転角が22.5度のときの投影図、(b)はバーコードの回転角が45度のときの投影図である。この投影結果は、スペースの部分の輝度値にぱらつきがあり、投影による輝度値の累積が一定にならなかったため、輝度値の最大値を80%としている。
【0029】
図11より、バーの部分の面積比がどちらもおよそ1:7となっていることより、十分に識別が行えることを確認した。以上の方法から、バーコードの方向に多少傾きがある場合でも識別が可能である。この原理で投影した画像に対して走査する角度を変えていくことによって、全方向読み取りが可能になる。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は請求項1に記載の発明を基本的な構成としており、本発明によれば、次のような効果を奏するものである。
【0031】
製品に貼られたバーコードラベルを読み取る際に、製品の表面上のどこに、どういう方向でバーコードラベルを貼るかなどを工夫する必要もなく、ベルトコンベア上の製品の位置も不特定でも構わなくなる。
【0032】
また、バーコードの読み取りを行う時に、ベルトコンベアの移送速度を落としたり、または、停止したりする必要が無く、製造ラインの生産能力を向上させる効果がある。
【0033】
さらに、ベルトコンベア上を移送される全ての製品について、あらかじめ製品の寸法等の情報がなくても、その製品の表面に貼付されたバーコードラベルを確実に読み取ることができ、そのベルトコンベアの同一ライン上を移送する製品の種類(大きさ)を変更することができ、生産計画の変更を容易に行える効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のバーコードの撮像環境を示す図である。
【図2】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のシステム構成図である。
【図3】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のバーコードラベルの撮影条件を示す図である。
【図4】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のCCDカメラで撮像したバーコードの原画像で、(a)がバーコード〜CCDカメラ間の距離が1mの場合、(b)が距離2mの場合の図である。
【図5】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のCCDカメラで、バーコード〜CCDカメラ間の距離1mで撮像したバーコードを、形状抽出及びバーコード部分切り出しの為に2値化処理した図である。
【図6】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のCCDカメラで、バーコード〜CCDカメラ間の距離1.5mで撮像したバーコードを示し、(a)は原画像を示す図、(b)はその原画像を2値化処理した結果を投影を行った図である。
【図7】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置のCCDカメラで、バーコード〜CCDカメラ間の距離1.5mで撮像したバーコードを示し、(a)は原画像を元にバーコードの切り出しを行い、投影を行った結果を示す図、(b)はその投影図を元にしきい値を設けて2値化処理を行った図である。
【図8】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置でしきい値を変化させたときのバーコードの識別率を示した図である。
【図9】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置でバーコード〜CCDカメラ間の距離2mでバーコードを撮像した画像を元に投影を行った図であり、(a)はその処理フローを、(b)は投影図である。
【図10】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置で、バーコード〜CCDカメラ間の距離が2mで、バーコードの回転角が10度のとき撮像したバーコードを示し、(a)は原画像で、(b)は投影図である。
【図11】本発明の実施の一形態に係る全方向一次元バーコード読み取り装置で、バーコード〜CCDカメラ間の距離が2mで撮像したバーコードの原画像を元に投影した図で、(a)はバーコードの回転角が22.5度のとき、(b)は回転角が45度のときの図である。
【符号の説明】
1 ベルトコンベア
2 CCDカメラ
2−1 位置検出用CCDカメラ
2−2 読み取り用CCDカメラ
3 バーコード
4 画像処理部
5 ホストコンピュータ
6 製品
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an omnidirectional one-dimensional bar code reading apparatus that uses a CCD camera to read and identify a bar code label indicating a product type affixed to a product having a different shape moving on a belt conveyor in a factory.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, to read the bar code label attached to different product shapes moving on the belt conveyor, for example, using a bar code reader which uses a record over Heather light. At that time, in order to increase the reading accuracy, the position where the bar code is pasted, the direction of the bar code, how to put it on the belt conveyor, etc. are devised. Further, every time the shape (size) of the product with the barcode label attached is changed, the reader itself is moved up and down to keep the distance between the product and the reader constant.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to attach a barcode label to a product moving on a belt conveyor in a factory and identify the product, it is necessary to read the barcode attached for product identification. At that time, the product has a different shape (size), it is uncertain where it will be placed on the conveyor, and the barcode label is not defined in which direction on the product surface. Bar code must be read under.
[0004]
In the case of a conventional barcode reader, for example, a barcode reader using laser light, it is necessary to make the position and direction of attaching the barcode, and how to place the barcode on the belt conveyor constant. Further, the conventional barcode reader has a shallow reading depth, and reading becomes impossible when the distance from the barcode exceeds a certain value. Therefore, in order to read and identify barcode labels attached to products of different shapes moving on the belt conveyor, the reader must be moved in accordance with the shape (size) of the product. Further, since the conventional barcode reading apparatus has a constant scanning direction at the time of reading, it may not be read if the barcode direction is indefinite.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the shape of a product with a barcode label is different, barcode reading and identification can be performed without moving the barcode reading device. An object of the present invention is to provide an omnidirectional one-dimensional bar code reader that can identify all directions even when the direction of the bar code is indefinite. It is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention uses a CCD camera to capture an image of the entire barcode label as a subject, and performs image processing based on the captured image to enable barcode reading and identification. It is characterized by that. That is, the present invention provides the following means (1) and (2) .
[0007]
(1) imaging a bar code label attached to the product as more image on the CCD camera, a bar code reader of an image obtained by image processing reads the bar code, the position of the bar code label A first CCD camera for identifying the image, a second CCD camera for capturing the barcode identified by the first CCD camera as an input image, and an image obtained by imaging with the CCD camera. to configure the system with an image processing operation unit for performing processing.
[0008]
Upper Symbol image processing calculation unit a predetermined level threshold to the luminance value with based on the bar code image from the CCD camera for capturing a bar code as an input, performs the projection against the cut out portion of the bar code The binarization process is performed by setting the value to a value that can recognize the bar and space part based on the projection view, and that the change of the part corresponding to the bar and space does not vary significantly by changing the threshold value. When the barcode is identified and cannot be identified only by the binarization process, the luminance of the difference from the maximum luminance value at each pixel in the area of each bar in the projection view is obtained and summed Is determined as the luminance area, and the ratio is compared for each bar area to determine the narrow bar and the wide bar, and the processing for comparing the area ratio of the luminance similar to the above processing is also performed for the space. Narro Determine the space and wide space, and add the characteristics peculiar to each bar code to the above determination result. If you cannot identify the bar code, reset the threshold and repeat the above operation. identifiable and readable bar codes that have an identification algorithm for faster than distant to all directions one-dimensional bar code reader.
[0009]
( 2 ) The image processing calculation unit of the barcode reading apparatus sets the threshold value to the image input from the CCD camera and compares the luminance area ratio even when the direction of the barcode label is unspecified. The omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus according to ( 1 ), wherein the barcode can be identified.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
The present invention was originally developed for the purpose of non-contact reading and identification of barcodes attached to products having different shapes that move at high speed on a belt conveyor in a factory. FIG. 1 shows a barcode photographing environment targeted by the present invention, in which the moving speed υ of the belt conveyor 1 is set to 15 to 20 m / min, and the distance between the barcode 3 and the CCD camera 2 is set to 2 m. .
[0012]
FIG. 2 is a configuration diagram of an omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus which is a system for automatically identifying a barcode according to an embodiment of the present invention. In the figure, first, the entire surface of the object moving on the belt conveyor is imaged by the # 1 CCD camera 2-1. Next, the image processing unit 4 and the host computer 5 perform image processing on the image obtained by the above imaging to detect the position of the barcode label. The image processing unit 4 mainly performs image processing such as binarization and recognition, and the host computer 5 performs control of the timing of the entire system, monitoring, debugging, and the like.
[0013]
This result is transmitted from the host computer 5 to the # 2 CCD camera 2-2, and the # 2 CCD camera 2-2 narrows the object to be photographed to a barcode, and the barcode portion is input to the image processing unit 4 as an input image. is there. The image obtained by the # 2 CCD camera 2-2 is subjected to image division processing by the image processing unit 4 and the host computer 5, whereby the barcode shape can be extracted and identified.
[0014]
The shape extraction process for cutting out the barcode portion will be described below based on the image captured by the # 2 CCD camera 2-2. FIG. 3 shows the barcode label photographing conditions of the # 2 CCD camera 2-2 in FIG. 2 and the specifications of the camera used in the experiment. In the figure, 7 and 8 indicate illumination, 9a is an image range when the distance is 1 m, and 9b is an image range when the distance is 2 m. FIG. 4 shows an image of a barcode label photographed under the conditions of FIG.
[0015]
The shooting conditions were a lens of 90 [mm], an aperture of 5.0, and an illuminance of 1000 [lux]. The equipment used is a 3 CCD camera (DXC-950 SONY), the number of effective pixels is 768 x 494, the horizontal resolution is 750 TV lines, the illuminance is 2000 lx (F9.5, 3200K), the zoom lens (VCL-712BX SONY) and the focal length is 7.5 to 90 mm, and the aperture is 1.4 to 16.
[0016]
4A and 4B are diagrams showing an image of a bar code label photographed under the above conditions. FIG. 4A shows a case where the distance between the CCD camera and the bar code is 1 m, and FIG. 4B shows a case where the distance is 2 m. FIG. 5 shows the result of edge detection and binarization for extracting the barcode shape from the original image of FIG.
[0017]
The threshold value 200 is an 8-bit A / D converter (analog / digital converter) converted into a digital signal when the video signal from the camera is converted to a digital signal, so the video is represented by a digital value of an integer from 0 to 255. The luminance value of the signal is displayed. Therefore, it means that 200 of these 0-255 is selected. As shown in this figure, the bar portion is somewhat missing, but sufficient results were obtained for shape extraction.
[0018]
Therefore, next, we examined shape extraction when the distance between the barcode and the CCD camera was 1 m or more. The bar code is composed of a black bar and a white space, and each bar and space has a narrow width and a wide width. Usually, the ratio of narrow to wide is 1: 2 to 1: 3. In identifying the barcode, it is important to accurately determine the narrow and wide.
[0019]
Next, processing is performed on an image when the distance between the barcode and the CCD camera is 1.5 m. As a processing method, binarization that is effective when the distance is 1 m is used. FIG. 6A is a diagram showing a part of the original image captured when the distance between the barcode and the CCD camera is 1.5 m, and FIG. 6B is projected onto the result of the binarization process. The threshold is set to 200.
[0020]
Comparing the result of binarization processing with the original image from FIG. 6 (b), a result capable of sufficiently extracting the shape was obtained. This indicates that binarization is effective for shape extraction even when the distance between the barcode and the CCD camera is 1.5 m. By performing binarization processing to extract the shape of the barcode, it is possible to cut out the barcode portion from the original image.
[0021]
Next, a result of studying a method for identifying a barcode cut out from an original image will be described. First, the cut image was projected. FIG. 7 is a diagram showing the result, FIG. 7 (a) is a diagram showing the projection result, FIG. 7 (b) is a result of the binarization processing, and a threshold value as shown in FIG. 7 (a). (X) is provided to perform binary conversion of the image. From FIG. 7B, it is determined that 1 or 2 pixels are narrow and 3 or 4 pixels are wide with respect to the bar and space.
[0022]
FIG. 8 shows the relationship between the barcode, the distance of the CCD camera, and the threshold value when this determination method is used. It can be seen from FIG. 8 that the identification rate depends on how the threshold is selected. The identification rate is high in the case of 70% to 80%. However, when the distance between the barcode and the CCD camera is 1.7 m, it cannot be identified even if the threshold value is changed. In the identification method using the binarization process and the pixel width, the distance limit is 1.6 m. However, it can be seen that the object of the present invention is that the distance between the barcode and the CCD camera is 2 m, so that the method using the pixel width cannot be identified.
[0023]
In view of this, a method for discriminating even when the distance between the barcode and the CCD camera is 1.7 m or more was further examined. FIGS. 9A and 9B are diagrams showing this method. FIG. 9A is a flowchart of the identification step, FIG. 9B is a diagram when the method of FIG. 9A is performed, and the distance between the barcode and the CCD camera is 2 m. FIG. Here, WB and NB in FIG. 9 represent actual bar states.
[0024]
For the projection of FIG. 9B, the threshold is set to 80% from the result of FIG. At this time, one pixel can be identified as a narrow bar, but two pixels cannot be identified. Therefore, paying attention to the shaded portion in FIG. 9, the shaded portion (1) and the shaded portion (2) are 3780 and 3789 by multiplying the luminance value and the bar width. The shaded area (3) was 1850. Since these area ratios are approximately 2: 2: 1, it is determined that the shaded portion (1) and the shaded portion (2) are wide bars and the shaded portion (3) is a narrow bar. Further, the narrow space NS and the wide space WS can be similarly identified by using the area.
[0025]
Next, the algorithm will be described. First, a barcode is cut out and projected, and binarization is performed on the projection using a threshold value. In this case, the threshold calculating a value that does not vary significantly by projection drawing can recognize the portion of the bars and spaces based on, and changes in the width of the portion corresponding to the bar and space changes the threshold To do. Next, using the result of binarization, the sum of values obtained by subtracting the luminance value from the maximum luminance value (255 × 5) of some pixels corresponding to each bar is calculated, and Wide bar and narrow bar are judged by numerical value. The same processing is performed for the space. The final determination is performed by adding a characteristic peculiar to each barcode to the result. If the identification is impossible, the process returns to the binarization process based on the threshold value after cutting out the barcode, and if the identification is still impossible, the process returns to the first barcode extraction and projection process.
[0026]
Furthermore, the type of barcode used as a target here is Code-39, and the basic configuration of this code is narrow space NS, The identification rate can be improved by determining the wide space WS. Using the above identification method, it was confirmed that the barcode can be identified even when the distance between the barcode and the CCD camera is 2 m.
[0027]
In the processes shown so far, the direction of the barcode is constant. Therefore, next, the barcode CCD camera distance was set to 2 m, and the identification when the barcode direction was different was also examined. 10A and 10B are diagrams illustrating an original image and a projection result when the barcode has an angle with respect to the projection direction. FIG. 10A is a diagram illustrating the original image when the rotation angle of the barcode is 10 degrees. These are projection views when the rotation angle of the barcode is 10 degrees. Here, as shown in FIG. 10A, the projection is processed with a narrow field. Further, from FIG. 10B, the area ratio between the narrow space and the wide space is about 1: 3. Therefore, when the angle of the barcode is small, the identification can be performed without changing the projection direction. I understand that.
[0028]
Next, the identification when the bar code angle was larger than the above was examined. Here, since the apparatus used in the present invention cannot project in an oblique direction, the image is rotated by affine exchange and projected. FIG. 11 is a projection view of the result of projection on the original image at that time, (a) is a projection view when the rotation angle of the barcode is 22.5 degrees, and (b) is a rotation of the barcode. It is a projection view when the angle is 45 degrees. In this projection result, the brightness value of the space portion varies and the accumulation of the brightness value due to the projection does not become constant, so the maximum value of the brightness value is 80%.
[0029]
From FIG. 11, it was confirmed that the area ratios of the bar portions were both about 1: 7, so that sufficient identification could be performed. From the above method, identification is possible even when the barcode direction is slightly inclined. By changing the scanning angle with respect to the image projected by this principle, omnidirectional reading becomes possible.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the basic structure of the invention described in claim 1, and according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0031]
When reading the barcode label attached to the product, there is no need to devise where on the product surface and in what direction the barcode label is attached, and the position of the product on the belt conveyor may be unspecified. .
[0032]
In addition, when reading a barcode, there is no need to reduce or stop the belt conveyor transfer speed, and the production capacity of the production line is improved.
[0033]
Furthermore, for all products transferred on the belt conveyor, the bar code label affixed to the surface of the product can be reliably read without any information such as product dimensions in advance. The type (size) of the product transferred on the line can be changed, and the production plan can be easily changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a barcode imaging environment of an omnidirectional one-dimensional barcode reader according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system configuration diagram of an omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing bar code label photographing conditions of the omnidirectional one-dimensional bar code reader according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an original image of a barcode imaged by a CCD camera of an omnidirectional one-dimensional barcode reader according to an embodiment of the present invention, where (a) is a distance between the barcode and the CCD camera of 1 m. (B) is a figure in case the distance is 2 m.
FIG. 5 is a CCD camera of an omnidirectional one-dimensional barcode reader according to an embodiment of the present invention, and a barcode imaged at a distance of 1 m between the barcode and the CCD camera is subjected to shape extraction and barcode partial segmentation. It is the figure which carried out the binarization process for this.
FIG. 6 shows a barcode imaged at a distance of 1.5 m between the barcode and the CCD camera by the CCD camera of the omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus according to the embodiment of the present invention. The figure which shows an image, (b) is the figure which projected the result which binarized the original image.
FIG. 7 shows a barcode imaged at a distance of 1.5 m between the barcode and the CCD camera by the CCD camera of the omnidirectional one-dimensional barcode reader according to the embodiment of the present invention. The figure which shows the result of having cut out barcode based on the image, and having projected, (b) is the figure which provided the threshold value based on the projection figure, and performed the binarization process.
FIG. 8 is a diagram showing a barcode identification rate when the threshold value is changed by the omnidirectional one-dimensional barcode reader according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram in which projection is performed based on an image obtained by capturing a barcode at a distance of 2 m between the barcode and the CCD camera by the omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus according to the embodiment of the present invention; a) is the processing flow, and (b) is a projection view.
FIG. 10 is an omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a barcode imaged when the distance between the barcode and the CCD camera is 2 m and the barcode rotation angle is 10 degrees. (A) is an original image, (b) is a projection view.
FIG. 11 is a diagram of an omnidirectional one-dimensional barcode reading apparatus according to an embodiment of the present invention projected based on an original barcode image captured at a distance of 2 m between the barcode and the CCD camera; (a) is a diagram when the rotation angle of the barcode is 22.5 degrees, and (b) is a diagram when the rotation angle is 45 degrees.
[Explanation of symbols]
1 Belt conveyor 2 CCD camera 2-1 CCD camera for position detection 2-2 CCD camera for reading 3 Bar code 4 Image processor 5 Host computer 6 Product

Claims (2)

製品に貼られたバーコードラベルをCCDカメラにより画像として撮像し、得られた画像を画像処理して上記バーコードを読み取るバーコード読み取り装置であって、上記バーコードラベルの位置を特定するための第一のCCDカメラと、同第一のCCDカメラで特定したバーコードを入力画像として取り込むための第二のCCDカメラと、上記CCDカメラによる撮像で得られた画像に対し画像処理を行う画像処理演算部とでシステムを構成し、上記画像処理演算部は、バーコードを入力として取り込むためのCCDカメラからのバーコードの画像を元に、同バーコードの切り出した部分に対して投影を行うと共に輝度値に対する所定レベルのしきい値を投影図を元にバーとスペースの部分が認識でき、かつ同バーとスペースに相当する部分の幅の変化が同しきい値を変化することにより顕著に変動しない値に設定し2値化処理を行ってバーコードの識別を行い、同2値化処理のみでは識別不可能な場合には、投影図における各バーの領域での各画素での最大輝度値からの差の輝度を求めて合計値を輝度面積として算出し、その比を各バーの領域毎に比較することによりナローバーとワイドバーを判定し、更にスペースに対しても上記処理と同様な輝度の面積比を比較する処理を行ってナロースペース、ワイドスペースの判定を行い、上記判定結果に対して各バーコード特有の特徴を加味し、識別出来ない場合には、上記しきい値を再設定し、上記動作を繰り返すことによりバーコードを識別可能とする識別アルゴリズムを備え、バーコードを遠方より高速で読み取り可能とすることを特徴とする全方位一次元バーコード読み取り装置。Imaging a bar code label attached to the product as more image on the CCD camera, the image obtained by image processing a bar code reading device for reading the bar code, identifies the position of the bar code label a first CCD camera for a second CCD camera for capturing a bar code identified by the same first CCD camera as an input image, the image processing to the image obtained by imaging by the CCD camera The image processing operation unit constitutes a system, and the image processing operation unit projects a barcode image from a barcode image from a CCD camera for capturing the barcode as an input. The bar and space part can be recognized on the basis of the projection drawing and the threshold value of the predetermined level for the luminance value can be recognized. If the change in the width of the bar code is set to a value that does not vary significantly by changing the threshold value, binarization processing is performed to identify the barcode, and if the binarization processing alone cannot identify The brightness of the difference from the maximum brightness value at each pixel in each bar area in the projected view is calculated, the total value is calculated as the brightness area, and the ratio is compared for each bar area, so that the narrow bar and the wide bar Bars are determined, and the same area ratio of brightness is compared with the above processing for the space to determine narrow space and wide space. adding to, if not be identified, re-setting the threshold, an identification algorithm that allows identifying the bar code by repeating the above operation, and capable of reading bar codes faster than distant DOO omnidirectional one-dimensional bar code reading apparatus according to claim. 記バーコード読み取り装置の画像処理演算部は、バーコードラベルの方向が不特定の場合でも、CCDカメラから入力された画像に上記しきい値を設定すると共に上記輝度の面積比を比較することによりバーコードを識別可能とする請求項記載の全方向一次元バーコード読み取り装置。Image processing calculation unit of the upper Symbol bar code reader, by comparing the area ratio of the luminance with the direction of the bar code label even if unspecified, setting the threshold to the image input from the CCD camera omnidirectional one-dimensional bar code reading apparatus according to claim 1, identifiable barcodes by.
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