JP2007226678A - 同定機能付き印刷物、画像生成装置、画像処理装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像を識別するため、用紙上に繰り返し形成される画像識別情報を符号化したパターンを表す識別情報ブロック53と、用紙上での座標値を符号化したパターンを表すX座標値ブロック51とY座標値ブロック52とを背景画像として記録した印刷物であって、画像識別情報を符号化したパターンは、画像識別情報を符号化して得られる第1パターン値に、座標値を符号化して得られるパターン値を加算した値を基に得られる第2パターン値を表すパターンとしている。従って、背景画像として画像を記録した際に濃度むらの発生を低減させることができる。
【選択図】 図22
Description
このように本発明は、画像識別情報を符号化して得られる第1パターン値に、座標値を符号化して得られるパターン値を加算して画像識別情報の符号化をしているので、同一のパターン値が連続することがない。従って、背景画像として画像を記録した際に濃度むらの発生を低減させることができる。
従って、座標値を符号化して得られるパターン値も同一のパターン値が連続することがなく、濃度むらの発生を低減させることができる。
M系列符号は、疑似ランダム性を有しているので、パターン値を適度に分散させることができる。
従って、座標値情報や画像識別情報の検出が容易になる。
従って、符号パターンを正確に判別して、情報を再現することができる。
従って、符号パターンによって表現できる情報量を多くすることができ、符号パターンの濃度をできるだけ低くすることができる。
従って、符号化された画像識別情報が同一のパターン値が連続することがなく、濃度むらの発生を低減させた画像を生成することができる。
従って、画像識別情報と座標値情報を背景画像から取り出して、再生することができる。
まず、符号パターンの構成について説明する。符号パターンは、用紙上に背景画像として記録され、可視のインクやトナーの他に、赤外や紫外に吸収を持つ不可視のインクやトナーで形成されている。
本実施例の符号パターンは、図3(A)に示すようにサイズが12×12ピクセルのブロック内に9つのドット印字領域を設けている。この9つのドット印字領域の中からいずれか2つを選択して情報を表示する。なお、9つの中から2つを選ぶ組み合わせは36通りなので、2を底とするログを取ると、約5.17ビットとなる。すなわち、1つの符号パターン(シンボル)で約5.17ビットを表現することができる。
図7に示す曲線Aは、上述したブロックのサイズを変更していったときの9C2方式の符号パターンの濃度の変化を示す。また曲線Bは、上述したブロックのサイズを変更していったときに9C2方式の符号パターンで表現できる情報量の変化を示す。また、曲線Cは、ブロックサイズを変更していったときのベンチマークの濃度の変化を示す。さらに、曲線Dは、ブロックサイズを変更していったときのベンチマークの表現できる情報量の変化を示す。図7に示すように1ブロックのサイズが(10×10)〜(11×11)に設定することで、ベンチマークよりも情報量や濃度において上回ることができる。しかしながら、ブロックサイズを(10×10)や(11×11)とすると、ドットとドットの間隔が狭く、ドットの判定にエラーが生じる可能性もある。図8には、11×11ピクセルのブロックに、2ドットを1ピクセルの間隔をおいて印字する場合を示す。また、図9には、11×11ピクセルのブロックに、2ドットを間隔を開けずに印字する場合を示す。
そこで、本実施例のように12×12ピクセルのブロックとし、ドットとドットの間に2ピクセルをおくことで、表現できる情報量や濃度を維持しつつ、ドットの判定も正確に行うことができる。しかしながら、12×12ピクセルのブロックとすると、すべてのドットとドットの間の間隔が2ピクセルになり、ブロックの区切りが判定できなくなってしまうが、この判定は、ドット検出の段階でなく、ドット検出後に行うことができる。このブロック区切りを判定する方法は後述する。
また、(C)には、候補2のパターンを示す。このパターンは、7×7ピクセルのブロックに1ドットを印字するものであり、濃度でベンチマークと同等となり、情報量でベンチマークを上回ることができる。
また、(D)には候補3のパターンを示す。このパターンは、8×8ピクセルのブロックに1ドットを印字するものであり、濃度でベンチマークよも低くなり、情報量でもベンチマークを上回ることができる。
また、(E)には候補4のパターンを示す。このパターンは、10×10ピクセルのブロックに2ドットを印字するものであり、濃度でベンチマークよりも低くなり、情報量でもベンチマークを上回ることができる。
また、(F)には候補5のパターンを示す。このパターンは11×11ピクセルのブロックに2ドットを印字するものであり、濃度でベンチマークよりも低くなり、情報量でもベンチマークを上回ることができる。
なお、以下の説明では、印刷物を複数ページからなる印刷物とし、画像識別情報として、印刷物の各ページを識別するページ番号を例に説明する。
例えば、座標情報を4ビット表現可能な符号パターンで表せば、4ブロック全体で16ビットを表現することができる。また、ページ番号を表すブロックを5ビットを表現可能な符号パターンで表せば、5ビット×16で80ビットを表現することができる。このうちの6ブロックを誤り訂正用とすれば、5ビット×10ブロックで250ビットを表現することができる。すなわち、250=1.126×1015であるので、1,126兆枚のページ番号を表現することができる。また、80ビットを8×10のブロックに分け、それぞれの行と列にパリティチェックビットを挿入すると考えると、
27×9=9.223×1018であるので、922.3京枚のページ番号を表現することができる。
同期符号には、図4に示す符号パターンのうち、パターン値32〜35のパターンが使用される。パターン値32〜35の符号パターンは、図16に示すように、どれか1つのパターンを選択したとき、他の3つのパターンは、それぞれ、90度、180度、270度回転したパターンと一致している。
同期符号としては、これらのパターンのほかに、パターン値4〜7、8〜11、12〜15、16〜19、20〜23、24〜27、28〜31のパターンの組も利用可能である。これらはそれぞれ回転して一致するパターンの組となっている。
例えば、図17に示すように上述した5×5ブロックの決められた位置に32〜35のパターンの同期符号を1つ入れておく。ここでは、32番のパターンを5×5ブロックの左上に挿入しているものとする。そして、画像を読み込むと、パターン値32〜35のパターンを探す。ここで、例えば図17に示すように35番のパターンを検出したとする。この場合、35番のパターンを32番のパターンに変換するために、画像を右方向に90度回転させる。パターン値35のパターンは、図16に示すように32のパターンを右方向に270度回転させた画像である。これによって正しい方向で情報を復元することが可能となる。
本実施例では座標値の符号化にM系列符号を使用している。図19には、M系列符号を4ビット表現可能な符号パターンで表した例を示す。M系列は、その部分系列が、他の部分系列とは一致することがないという性質を持つ。この性質を利用すると、部分系列から、M系列上の位置が特定でき、位置決めに利用できる。先に述べたように、座標情報は、4ビット表現可能な符号パターンで、4ブロックを使ってあらわすので、16ビットを表現している。したがって、16次以下のM系列を使うと位置の特定が可能である。本実施例では、11次のM系列を利用するが、ほかの次数であっても利用できる。11次のM系列符号の場合、符号長は2047ビットであり、M系列符号から取り出した長さ11ビットの部分系列は他の長さ11ビットの部分系列と値が決して一致することがない。
また、本実施例では、図18に示すように11次のM系列符号を4周期分つなげて座標値の符号化に使用している。11次のM系列符号の1周期は2047ビットで、1つの符号パターンで4ビットを表現するとすると、1周期目のM系列符号は1ビットの余りが生じる。この余った1ビットと、2周期目のM系列符号の先頭3ビットを使用して次の座標値を表現する。従って、1周期目のM系列符号と、2周期目のM系列符号とで、1ビット分のずれが生じるので、符号パターンで使用するM系列符号が同じになることがない。同様にして、2周期目のM系列符号は2ビットの余りが生じる。この余った2ビットと、3周期目のM系列符号の先頭2ビットを使用して次の座標値を表現する。さらに3周期目のM系列符号では、3ビットの余りが生じる。この余った3ビットと、4周期目のM系列符号の先頭1ビットを使用して次の座標値を表現する。
本実施例では、図20(A)に示す入力情報を(B)に示す2値情報に変換し、これをRS(リードソロモン)符号のパターン値に変換する(C)。これを図4に示す符号パターンで表現したものが(E)の符号パターンとなる。このとき(A)に示す入力情報は、(D)の多値表現に変換してもよい。なお、(C)のRS符号のパターン値は、符号に利用するガロア体のべき表現を表している。すなわち、パターン値10とは、ガロア体の単位元の10乗を表している。
まず、濃度むらの発生原因について図21を参照しながら説明する。上述した所定情報を表す符号パターンを用紙に背景画像として印刷すると、表現する情報によっては同じパターンが連続して並んでしまうこともある。同じパターンの繰り返しは、濃度むらの発生につながる。例えば、画像識別情報がページ番号を表し、そのページ番号が小さい番号であった場合、画像識別情報の上位ビットには0が連続する。これが5×5のブロックの識別情報ブロック53に繰り返し配置されるので、0の連続を表す符号が複数表れる。
さらに、X座標のパターン値は、同じ行の他のブロックのX座標のパターン値と同じ値になる。同様にY座標のパターン値は、同じ列の他のブロックのY座標のパターン値と同じ値になる。このような同一パターン値の周期的な配置によって、符号パターンを用紙に印刷したときに濃度むらとなって表れる。
X座標とY座標のパターン値が両方とも一致する5×5ブロックは存在しない。識別情報ブロックでは、画像識別情報を表すパターン値に同一列のX座標ブロック51のパターン値と同一行のY座標値ブロック52のパターン値とを加算する。そして、加算値を32で除算し、除算した余りを画像識別情報を表す新たなパターン値とする。なお、除算する値32は、画像識別情報の表現に、図4に示す0〜31番までの32個の符号を用いているからであって、使用する符号数に応じて除算数は変更するとよい。図23には、変換後のパターン値を示す。図21と図23を比較すると明らかなように、変換後の識別情報ブロック53には、同じパターン値が連続していない。
まず、ペンデバイス等の入力デバイスによって、予め設定された大きさの領域の符号パターンを読み込む。次に、図26に示すように読み込んだ画像にブロックフレームを重ね合わせ、ブロックの区切りを検出する。ブロックフレームは、埋め込まれた情報を復号する際に必要となる最小の単位であり、本実施例では5×5ブロックのフレームが使用される。
図26に示すように、ブロックフレームを移動させて、各ブロック内に印字されたドット数が2となる位置を探索する。図27に示すようにブロックフレームを検出開始位置から1ラインずつ右、下に移動させていき、ブロック内のドット数が2となる位置を検出する。
また、画像の読み込みサイズは、5×5ブロックよりも大きなサイズであれば復号可能である。ページ番号を示す符号パターンは、図15に示すようにページ全体にわたって複製されている。このため図15に点線で示すブロックフレームのように読み込み位置がずれても、ページ番号を示す符号は繰り返し複製されているので、補間してページ番号を復号することができる。
図22を参照しながらページ番号、座標値検出の処理をより詳細に説明する。図22(A)が同期符号ブロック50が5×5ブロックの左上に位置する正しい位置で読み込まれたブロックで、読み込み位置がずれた場合を図22(B)に示す。図22(B)に示す場合、同期符号が、左から3番目、上から2番目のブロックに出現している。X座標とY座標はどの位置で読み込んでも、全数列の部分数列であるので座標を復号することができる。ページ番号の読み込みでは、同期符号の右下ブロックを1番目のブロックとして、図22(C)に示すようにその右隣りを2番目のブロックとする。さらに、右隣のブロックがない場合には、左端のブロックを使用する。次に右隣から右方向に順に読み込み、Y座標パターンまで来たら、1番目の下のブロックを読み込み、これを順に繰り返す。また、Y軸方向の最終ラインまで下がると、図22(C)に示すように一番上のラインに帰って、読み出しの最上段のブロックから使用する。この順番に復号することで、ページ番号を取り出すことができる。
また、X座標の読み込みでは、同期符号を含む行のブロックを、同期符号をスキップして読み出す。また、Y座標の読み込みでは、同期符号を含む列のブロックを、同期符号をスキップして読み出す。この順番に読み出すことで、座標の複合が可能となる。
[画像生成装置の構成]
まず、ページ座標情報入力部2から出力されるページ番号をページ番号符号化部3に、X座標情報をX座標符号化部4に、Y座標情報をY座標符号化部5に入力する(ステップT1)。
X座標符号化部4は、入力されたX座標値をM系列符号等を用いて符号化する。同様に、Y座標符号化部5は、入力されたY座標値をM系列符号等を用いて符号化する。符号化されたX座標値,Y座標値はページ番号符号化部3に出力される(ステップT2)。
さらにX座標値符号化部4は、符号化したX座標値に0又は16をランダムに選んで加算する。加算値を新たなX座標値を表すパターン値とする。同様にY座標値符号化部5は、符号化したY座標値に0又は16をランダムに選んで加算する。加算値を新たなY座標値を表すパターン値とする(ステップT3)。
[画像処理装置]
図31に示すように画像処理装置20は、画像読取装置21、ドット配列検出部22、ブロックフレーム検出部23、画像回転判定部24、同期符号検出部25、ビット情報回転変換部26、ページ符号検出部27、ページ符号復元部28、ページ符号復号部29、ページ符号誤り検出部30、ページ符号誤り訂正部31、X座標符号検出部32、X座標復号部33、X座標符号誤り検出部34、X座標符号誤り訂正部35、Y座標符号検出部36、Y座標復号部37、Y座標符号誤り検出部38、Y座標符号誤り訂正部39、ページ座標情報出力部40を備えている。
まず、ページと座標を同定すべき領域の画像を画像読取装置21で読み取る(ステップS1)。次に、ドット配列検出部22で、画像からドットを検出し、ドットを検出した位置の座標情報をメモリのドット配列記憶部に格納する(ステップS2)。このドット配列の大きさは、複合に必要なブロック数に加えて、ブロックの1辺のドット数から1引いたドット数を加えた大きさが必要である。したがって、本実施例では、復号に必要なブロック数は15×15であり、さらに、ブロックの1辺が3ドットであるので、17×17のドット配列を格納することが必要である。
MaxBNは、ブロック内で検出されるドット数が2となるブロック数をブロックフレームを移動させながらカウントしていったときに、最大となるカウント値を記録するものである。
IB[I][J]が前回までのIB[I][J]であるMaxBNよりも大きいと(ステップS7/YES)、MaxBNとしてIB[I][J]を登録し、そのときのIの値をMX、Jの値をMYとする(ステップS8)。また、MaxBNのほうがIB[I][J]よりも大きい場合には(ステップS7/NO)、Iの値が2となっているか否かを判定する(ステップS9)。I=2となると(ステップS9/YES)、次にJの値が2となっているか否かを判定する(ステップS11)。J=2ではない場合には(ステップS11/NO)、Iの値を0にリセットし、Jの値を1加算する(ステップS12)。このような手順を繰り返し行い、(I=0,J=0)から(I=2,J=2)までで、IB[I][J]が最大のものを検出する。
まず、K,Lの値を1に設定する(ステップS21)。なお、KはX軸方向のブロック数を示す変数であり、LはY軸方向のブロック数を示す変数である。
次に、P[I][J]のパターン値が32であるか否かを判定する(ステップS22)。本実施例では、同期符号としてパターン値32の符号パターンを使用しているので、このブロックを検出対象とする。
また、この回転に伴って、同期符号のあるブロックのX座標をL,Y座標を5−Kとする。また、ブロックフレームの移動量(ShiftX,ShiftY)を示すライン数を(MY,3−MX)とする(ステップS26)。
また、この回転に伴って、同期符号のあるブロックのX座標をL,Y座標をKとする。また、ブロックフレームの移動量(ShiftX,ShiftY)を示すライン数を(MY,MX)とする(ステップS29)。
また、この回転に伴って、同期符号のあるブロックのX座標を5−L,Y座標をLとする。また、ブロックフレームの移動量(ShiftX,ShiftY)を示すライン数を(3−MY,MX)とする(ステップS32)。
まず、ブロックフレームのX軸方向のブロック数をカウントする変数Uを0にセットし、ページ番号を示すブロックの中で、エラーと判定されたブロック数をカウントするカウンタEMを0にセットする(ステップS41)。
ここでは、P[U][SyncY]を満たす番号の符号パターンが取り出され、これをXA[U]と設定する(ステップS42)。なお、ここでも同期符号SyncYは、0、1、2、3、4の4つの値を取る変数であり、Y軸方向の左端のブロックを0番のブロックとし、Y軸方向の右端のブロックを4番のブロックとする。
図13に示すようにX座標を示すブロックは、同期符号のブロックとY座標方向で同一の値を取るブロックとなる。そこで、メモリからP[U][SyncY]のパターン値を取り出して、これをXA[U]と設定する。
本実施例では、X座標の復号に許容されるエラー数を1に設定しているが、これだけに限定されるものではなく、符号化の方法に応じて、エラー数を任意に設定可能である。エラー数が1よりも大きい場合には(ステップS55/YES)、エラーの発生頻度が高く、正常な復号ができないと判定し、ページ番号にN/A(not applicable)を出力する(ステップS56)。また、カウンタENの値が1よりも小さい場合には(ステップS55/NO)、XA[U]とSiftXとからX座標の復号を行う(ステップS57)。
このとき、エラー数が1であれば、残りの3つのブロックから復号でき、エラーであった1ブロックも訂正できる。この訂正値は、P[X][Y]の該当する場所に格納される。
まず、5×5のブロックフレームの各ブロックを識別するための変数I,Jを1にセットし、ページ番号を示すブロックの中で、エラーと判定されたブロック数をカウントするカウンタENを0にセットする(ステップS61)。ここで、Iは、X軸方向のブロック数をカウントする変数であり、Jは、Y軸方向のブロック数をカウントする変数とする。
ここでは、P[(SyncX+I)(mod5)][(SyncY+J)(mod5)]を満たす番号の符号パターンを取り出し、これをID[I][J]と設定する(ステップS42)。なお、ここでは、同期符号SyncXは、0、1、2、3、4の4つの値を取る変数であり、X軸方向の左端のブロックを0番のブロックとし、X軸方向の右端のブロックを4番のブロックとする。
例えば、図28(C)に示すように、ブロックフレーム内で同期符号がX軸方向で左から3番目、Y軸方向で上から2番目のブロックにある場合を例に説明する。ページ番号を示す符号パターンは、同期符号の右下のブロックから始まるので、X軸方向で左から4番目、Y軸方向で上から3番目にあるブロックがページ番号を表す1番目のブロックとなる。
そこで、同期符号のあるブロック(SyncX)にIを加算して、これを5で除算した余りがX軸方向のブロックを示す値となる。同様に、同期符号のあるブロック(SyncY)にJを加算して、これを5で除算した余りがY軸方向のブロックを示す値となる。
図31に示すフローチャートのS14において、検出した符号パターンから対応するパターン値に変換することができない場合には、[−1]を記録している。そこで、メモリから読み出したID[I][J]のパターン値を0と比較することで、正常にパターン判定された符号パターンであるか否かを判定する。パターン値が0よりも小さい場合には(ステップS63/YES)、エラーと判定されたブロック数をカウントするカウンタENを1インクリメントする(ステップS64)。一方、パターン値が0より小さくなければ(ステップS63/NO)、P[(SyncX+I)(mod5)][(SyncY+J)(mod5)]から、P[SyncX][(SyncY+J)(mod5)]とP[(SyncX+I)(mod5)][SyncY]を引き、32で割った余りをID[I][J]番目のパターン値とする(ステップS65)。
本実施例では、ページの復号に許容されるエラー数を3に設定しているが、これだけに限定されるものではなく、符号化の方式に応じて、エラー数を任意に設定可能である。エラー数が3よりも大きい場合には(ステップS70/YES)、エラーの発生頻度が高く、正常な復号ができないと判定し、ページ番号にN/A(not applicable)を出力する(ステップS71)。また、カウンタENの値が3よりも小さい場合には(ステップS709/NO)、配列ID[I][J](I,J=0〜4)から順にページ番号の復号を行う(ステップS72)。
2 ページ・座標情報入力部
3 ページ番号符号化部
4 X座標符号化部
5 Y座標符号化部
6 ページ番号符号化部
7 座標符号パターン化部
8 同期符号パターン化部
9 パターン合成部
10 文書画像生成部
11 画像合成部
12 画像生成部
21 画像読取装置
22 ドット配列検出部
23 ブロックフレーム検出部
24 画像回転判定部
25 同期符号検出部
26 ビット情報回転変換部
27 ページ符号検出部
28 ページ符号復元部
29 ページ符号復号部
30 ページ符号誤り検出部
31 ページ符号誤り訂正部
32 X座標符号検出部
33 X座標復号部
34 X座標符号誤り検出部
35 X座標符号山誤り訂正部
36 Y座標符号検出部
37 Y座標復号部
38 Y座標符号誤り検出部
39 Y座標符号誤り訂正部
40 ページ座標情報出力部
50 同期符号ブロック
51 X座標値ブロック
52 Y座標値ブロック
53 情報識別ブロック
Claims (10)
- 記録材上に形成される画像を識別するため、該記録材上に繰り返し形成される画像識別情報を符号化したパターンと、前記記録材上での座標値を符号化したパターンとを背景画像として記録した印刷物であって、
前記画像識別情報を符号化したパターンは、前記画像識別情報を符号化して得られる第1パターン値に、前記座標値を符号化して得られるパターン値を加算した値を基に得られる第2パターン値を表すパターンであることを特徴とする同定機能付き印刷物。 - 前記座標値を符号化したパターンは、前記座標値を符号化して得られるパターン値に、所定値を選択的に加算した値を表すのパターンであることを特徴とする請求項1記載の同定機能付き印刷物。
- 前記座標値は、M系列符号で符号化されていることを特徴とする請求項1又は2記載の同定機能付き印刷物。
- 前記画像識別情報を符号化したパターンと前記座標値を符号化したパターンは、所定サイズのブロック単位で形成され、
前記所定サイズのブロックは、複数個連続的に設定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の同定機能付き印刷物。 - 符号化したパターンを特定する際の基準となる同期符号を符号化したパターンを有し、
前記同期符号を符号化したパターンは、回転しても他のパターンとドット配置が一致しないパターンであることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の同定機能付き印刷物。 - 前記背景画像は、所定領域内に一定数の複数ドットを選択的に配置した符号パターンとして形成されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の同定機能付き印刷物。
- 記録材上に形成される画像を識別するための画像識別情報と、前記記録材上での座標値情報とを符号化する第1符号化手段と、
前記画像識別情報を符号化して得られる第1パターン値に、前記座標値を符号化して得られるパターン値を加算した値を基に得られる第2パターン値のパターンを求める第2符号化手段と、
前記画像識別情報と前記座標値情報とのパターンを背景画像として形成する画像形成手段と、
を有することを特徴とする画像生成装置。 - 記録材上に形成される画像を識別するための画像識別情報を表すパターンと、前記記録材上での座標値情報を表すパターンとが背景画像として埋め込まれた画像を読み込む読み込み手段と、
前記読み込んだ画像から前記画像識別情報を表すパターンと、前記座標値情報を表すパターンとを検出する検出手段と、
前記座標値情報を表すパターンから前記座標値情報のパターン値を取り出し、前記パターン値を復号する第1復号手段と、
前記画像識別情報を表すパターンから前記画像識別情報のパターン値を取り出し、前記画像識別情報のパターン値と、前記前記座標値情報のパターン値とを用いて前記画像識別情報のパターン値を復号する第2復号手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 記録材上に形成される画像を識別するための画像識別情報と、前記記録材上での座標値情報とを符号化するステップと、
前記画像識別情報を符号化して得られる第1パターン値に、前記座標値を符号化して得られるパターン値を加算した値を基に得られる第2パターン値のパターンを求めるステップと、
前記画像識別情報と前記座標値情報とのパターンを背景画像として形成するステップと、
を有することを特徴とする画像生成方法。 - 記録材上に形成される画像を識別するための画像識別情報を表すパターンと、前記記録材上での座標値情報を表すパターンとが背景画像として埋め込まれた画像を読み込むステップと、
前記読み込んだ画像から前記画像識別情報を表すパターンと、前記座標値情報を表すパターンとを検出するステップと、
前記座標値情報を表すパターンから前記座標値情報のパターン値を取り出し、前記パターン値を復号するステップと、
前記画像識別情報を表すパターンから前記画像識別情報のパターン値を取り出して、前記画像識別情報のパターン値と、前記前記座標値情報のパターン値とを用いて前記画像識別情報のパターン値を復号するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
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