JP2008186149A - 読み取り装置、情報処理システムおよびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置情報を記録した記録媒体10から2点の位置情報を読み取る位置情報復号部22と、読み取り装置20におけるこの2点の読み取り位置の位置関係を抽出するベクトル抽出部23と、この位置情報復号部22により読み取られた位置情報に基づきこの2点の記録媒体10上の位置関係を抽出し、さらに得られた2点の記録媒体10上の位置関係とベクトル抽出部23により抽出された2点の読み取り位置の位置関係を比較することにより、記録媒体10に対する読み取り装置20の角度を検出する角度検出部24とを備える。
【選択図】図4
Description
記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報を読み取る読み取り装置であって、
前記記録媒体から2点の前記位置情報を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた前記位置情報に基づき前記2点の前記記録媒体上の位置関係を抽出する第1の位置関係抽出手段と、
前記読み取り装置における前記2点の読み取り位置の位置関係を抽出する第2の位置関係抽出手段と、
前記第1の位置関係抽出手段により抽出された前記2点の前記記録媒体上の位置関係と前記第2の位置関係抽出手段により抽出された当該2点の前記読み取り位置の位置関係を比較することにより、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする読み取り装置として実現される。
請求項2に係る発明は、
前記記録媒体上の前記2点を含む範囲の画像を取得する画像取得手段をさらに含み、
前記第2の位置関係抽出手段は、前記画像上における前記2点の位置関係を抽出することを特徴とする。
請求項3に係る発明は、
前記読み取り手段は、第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された前記記録媒体から前記2点の位置の当該画像パターンを読み取って座標値を取得し、
前記第1の位置関係抽出手段は、前記読み取り手段により取得された座標値に基づき前記2点の位置関係を抽出し、
前記第2の位置関係抽出手段は、前記画像に対して設定された第2の座標系における前記2点の座標値に基づき当該2点の位置関係を抽出することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、
前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段は、前記2点の位置関係として当該2点を結ぶ線分をそれぞれ定義し、
前記角度検出手段は、前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段により定義された2つの前記線分がなす角度を計算することにより、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、
記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報を読み取る読み取り装置であって、
第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された前記記録媒体から一定領域の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像から前記画像パターンを抽出して座標値を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた座標値に基づいて特定される前記第1の座標系と前記画像に対して設定された第2の座標系とがなす相対角度を計算し、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度として検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする読み取り装置として実現される。
請求項6に係る発明は、
前記画像取得手段は、前記記録媒体から2点の座標値を含む範囲の画像を取得し、
前記読み取り手段は、前記2点の座標値を読み取り、
前記角度検出手段は、前記第1の座標系において前記2点を結ぶベクトルと前記第2の座標系において当該2点を結ぶベクトルを生成し、当該2つのベクトル間の相対角度を計算し、計算結果に基づいて当該第1の座標系と当該第2の座標系とがなす相対角度を求めることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、
前記読み取り手段は、前記画像から前記2点の各々を中心とする2つの画像領域を切り出し、切り出した2つの当該画像領域に対して、それぞれ中心に位置する前記画像パターンを抽出して座標値を読み取ることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、
記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報であって当該位置情報を読み取る読み取り装置により読み取られた当該記録媒体上の2点の位置情報に基づき、当該2点の当該記録媒体上の位置関係を抽出する第1の位置関係抽出手段と、
前記読み取り装置における前記2点の読み取り位置の位置関係を抽出する第2の位置関係抽出手段と、
前記第1の位置関係抽出手段により抽出された前記2点の前記記録媒体上の位置関係と前記第2の位置関係抽出手段により抽出された当該2点の前記読み取り位置の位置関係を比較することにより、当該記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする情報処理システムとして実現される。
請求項9に係る発明は、
前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段は、前記2点の位置関係として当該2点を結ぶ線分をそれぞれ定義し、
前記角度検出手段は、前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段により定義された2つの前記線分がなす角度を計算することにより、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出することを特徴とする。
請求項10に係る発明は、
第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された記録媒体における一定領域の画像から当該画像パターンにより表される座標値を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた座標値に基づいて特定される前記第1の座標系と前記画像に対して設定された第2の座標系とがなす相対角度を計算し、当該画像を取得するために用いられた装置の前記記録媒体に対する角度として検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする情報処理システムとして実現される。
請求項11に係る発明は、
前記読み取り手段は、前記画像における2点の位置の座標値を読み取り、
前記角度検出手段は、前記第1の座標系において前記2点を結ぶベクトルと前記第2の座標系において当該2点を結ぶベクトルを生成し、当該2つのベクトル間の相対角度を計算し、計算結果に基づいて当該第1の座標系と当該第2の座標系とがなす相対角度を求めることを特徴とする。
請求項12に係る発明は、
コンピュータを、
記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報であって当該位置情報を読み取る読み取り装置により読み取られた当該記録媒体上の2点の位置情報に基づき、当該2点の当該記録媒体上の位置関係を抽出する第1の位置関係抽出手段と、
前記読み取り装置における前記2点の読み取り位置の位置関係を抽出する第2の位置関係抽出手段と、
前記第1の位置関係抽出手段により抽出された前記2点の前記記録媒体上の位置関係と前記第2の位置関係抽出手段により抽出された当該2点の前記読み取り位置の位置関係を比較することにより、当該記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出する角度検出手段として
機能させることを特徴とするプログラムとして実現される。
請求項13に係る発明は、
コンピュータを
第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された記録媒体における一定領域の画像から当該画像パターンにより表される座標値を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた座標値に基づいて特定される前記第1の座標系と前記画像に対して設定された第2の座標系とがなす相対角度を計算し、当該画像を取得するために用いられた装置の前記記録媒体に対する角度として検出する角度検出手段として
機能させることを特徴とするプログラムとして実現される。
請求項2に係る発明によれば、1つの画像上で特定された位置関係に基づいて記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項3に係る発明によれば、記録媒体上と画像上にそれぞれ設定された座標系を用いて記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項4に係る発明によれば、2点の位置関係を線分がなす角度として計算し、これに基づいて記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項5に係る発明によれば、記録媒体上と画像上にそれぞれ設定された座標系がなす相対角度を記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)として検出することができる。
請求項6に係る発明によれば、ベクトルを用いた角度計算により記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項7に係る発明によれば、画像の中心に位置するパターン画像から座標値を読み取る読み取り手段を用いて、記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項8に係る発明によれば、読み取り装置により取得した情報を用いて、記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項9に係る発明によれば、2点の位置関係を線分がなす角度として計算し、これに基づいて記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項10に係る発明によれば、読み取り装置により取得した情報を用いて、記録媒体上と画像上にそれぞれ設定された座標系がなす相対角度を記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)として検出することができる。
請求項11に係る発明によれば、ベクトルを用いた角度計算により記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定することができる。
請求項12に係る発明によれば、読み取り装置により取得した情報を用いて、記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を特定する機能をコンピュータにて実現させることができる。
請求項13に係る発明によれば、読み取り装置により取得した情報を用いて、記録媒体上と画像上にそれぞれ設定された座標系がなす相対角度を記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)として検出する機能をコンピュータにて実現させることができる。
本実施形態は、記録媒体上の特定の複数点に関して記録媒体上で表される位置と読み取り装置における読み取り位置とを抽出し、これらの位置関係を比較することで、記録媒体に対する読み取り装置の向き(角度)を検出する。
以下では、まず、本実施形態が適用されるシステムの例として、記録媒体である用紙に2次元座標による位置情報を印刷し、この位置情報を読み取り装置により読み取って、用紙上における読み取り装置の位置を認識するシステムの構成を説明する。その後、本実施形態により実現される、用紙(2次元座標)に対する読み取り装置の角度を検出する手法について説明する。
図1に示すシステムは、記録媒体10と、読み取り装置20と、情報処理装置30とを備えて構成される。図示のシステムにおいて、読み取り装置20は、情報処理装置30にアクセスし、読み取った情報を情報処理装置30へ転送する。読み取り装置20と情報処理装置30との間の情報通信は、有線または無線のいずれによって行っても良い。
記録媒体10は、表面に画像を記録可能な媒体であれば、その材質や形状は問わない。代表的な記録媒体10の例は紙であるが、樹脂製のシートや金属板等であっても良い。また、ある程度なめらかで画像を記録可能な表面を持った物であれば、図1および図2に示すようなシートや板状の形状にも限定されない。
まず、パターン画像を構成する単位パターンについて説明する。
図3(a)は、単位パターンの一例を示したものである。単位パターンとは、情報埋め込みの最小単位である。図3(a)では、黒塗りで示した領域にドットが配置され、斜線で示した領域にはドットが配置されていないことを示している。すなわち、図3(a)は、ドットを配置可能な9箇所の中から選択した2箇所にドットを配置することで単位パターンを構成した例を示す。9箇所の中から2箇所を選択する組み合わせは36(=9C2)通りなので、この方式によれば36種類の単位パターンを利用できることになる。
図3(b)に、符号ブロックのレイアウトの一例を示す。符号ブロックとは、符号化された1つの座標値(X−Y座標値)を情報として含む(すなわち、1つの位置情報に対応付けられた)単位パターンの組である。ただし同図では、画像ではなく、パターン画像によって置き換えられる直前の符号配列で示している。図3(b)における最小の四角(以下、「単位ブロック」という)に、例えば図3(a)の単位パターンが配置される。図3(b)のレイアウトでは、符号ブロックの左上の1つの単位ブロックに、符号ブロックの基準となる同期符号が配置されている。また、同期符号が配置された単位ブロックの右側の4つの単位ブロックに2次元座標(X−Y座標)のX方向の座標値を表す位置符号が配置され、同期符号が配置された単位ブロックの下側の4つの単位ブロックにY方向の座標値を表す位置符号が配置されている。このようにして、1つの符号ブロックにX−Y座標値が記述される。以下、このパターン画像により記録媒体10の表面に記録されるX−Y座標値を(Px,Py)で表す。なお、図3(b)において、これらの位置符号が配置された単位ブロックに囲まれた16(=4×4)個の単位ブロックには、任意の情報を表す符号を配置して良い。
読み取り装置20は、記録媒体10の表面に形成されたパターン画像を検出して、位置情報を読み取る。また、本実施形態の読み取り装置20は、パターン画像を検出するために取得した記録媒体10の表面の画像に基づいて、記録媒体10の表面に設定された座標系に対する読み取り装置20の向きを識別する。読み取り装置20の向きは、読み取り装置20が取得した画像と記録媒体10の表面の座標系との間の相対角度によって表される。読み取り装置20により取得された位置および角度の情報は、情報処理装置30へ送信される。
図4に示すように、本実施形態の読み取り装置20は、カメラ部21と、位置情報復号部22と、ベクトル抽出部23と、角度検出部24と、送受信部25とを備える。これらの構成のうち、位置情報復号部22、ベクトル抽出部23および角度検出部24は、例えばマイクロプロセッサおよびメモリを搭載した制御回路にて実現される。
情報処理装置30は、読み取り装置20から読み取り装置20の位置情報および向きの情報を受信し、これらの情報を用いて、本実施形態が適用されるシステムに応じた種々の処理を実行する。この情報処理装置30は、パーソナルコンピュータやワークステーション、その他のコンピュータ装置を用いて実現される。本実施形態が適用される具体的なシステム例および情報処理装置30の機能構成については後述する。
図5に示すコンピュータ90は、演算手段であるCPU(Central Processing Unit)91と、記憶手段であるメインメモリ92及び磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)93とを備える。ここで、CPU91は、OS(Operating System)やアプリケーション等の各種ソフトウェアを実行し、上述した各機能を実現する。また、メインメモリ92は、各種ソフトウェアやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、磁気ディスク装置93は、各種ソフトウェアに対する入力データや各種ソフトウェアからの出力データ等を記憶する記憶領域である。また、コンピュータ90は、読み取り装置20との通信を行うための通信I/F94と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構95と、キーボードやマウス等の入力デバイス96とを備える。
上述したように、本実施形態における読み取り装置20のカメラ部21は、複数の符号ブロックが含まれる一定の範囲を撮影する。そこで、ベクトル抽出部23が、カメラ部21により撮影された画像から2点を選択する。この2点については、画像上のピクセル座標による座標値と記録媒体10の表面に設定された基準座標による座標値とが得られる。そして、これら2つの座標系において、この2点を結ぶベクトルがそれぞれ求まる。
図6に示す例では、2点のピクセル座標はP1(120,90)、P2(200,150)である。したがって、画像上ベクトルは、IV=(80,60)となる。一方、図7を参照すると、同じ2点の基準座標はP1(643,673)、P2(650,688)である。したがって、基準座標ベクトルは、PV=(7,15)となる。
内積X=IV・PV=|IV||PV|cosφ
であり、これからcosφを求めることができる。そして、相対角度φは、
相対角度φ=acos(X)
により求まる(acosはアークコサイン)。
図8において、記録媒体10には基準座標を表す格子が記載されている。また、カメラ部21の代わりにカメラ部21により撮影される画像の範囲を表す領域211が記載されている。この領域211には上述のようにピクセル座標が設定されているが、図示していない。図8の領域211内に記載されたベクトルVは、図6、7に示した画像上ベクトルIVおよび基準座標ベクトルPVであるものとする。すなわち、ベクトルVは、ピクセル座標では画像上ベクトルIVとして表され、基準座標では基準座標ベクトルPVとして表される。
図9は、ベクトルの相対角度を求める手順を示す図である。
まず、図9(a)に示すように、記録媒体10の一定範囲の画像Iがカメラ部21により取得される。そして、図9(b)に示すように、この画像I上で2点a、bが選択される。この画像Iを用いて、点aを始点とし点bを終点とする画像上ベクトルIVと基準座標ベクトルPVとがそれぞれ求められる。
図10は、本実施形態を応用した手持ち式のプリンタの概要を示す図、図11は、図10のプリンタの機能構成を示す図である。
図10、11に示すプリンタ200は、図4に示した本実施形態の読み取り装置20に発光部26と発光部26の発光を制御する発光制御部27とを備えて構成される。また、この応用例を実施する場合、記録媒体10の表面一面に、特定の波長の光に反応して発色する画像形成材を塗布しておく。
本実施形態によれば、読み取り装置20の記録媒体10に対する向きを特定できる。そのため、記録媒体10上での読み取り装置20の位置を変えずに、記録媒体10に対する読み取り装置20の向きを連続的に変化させれば、これによる角度の連続的な変化を記録媒体10に対する読み取り装置20の回転動作として認識することができる。これを利用し、次のようにしてダイヤルのような回転型のオブジェクトを実現することができる。
Claims (13)
- 記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報を読み取る読み取り装置であって、
前記記録媒体から2点の前記位置情報を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた前記位置情報に基づき前記2点の前記記録媒体上の位置関係を抽出する第1の位置関係抽出手段と、
前記読み取り装置における前記2点の読み取り位置の位置関係を抽出する第2の位置関係抽出手段と、
前記第1の位置関係抽出手段により抽出された前記2点の前記記録媒体上の位置関係と前記第2の位置関係抽出手段により抽出された当該2点の前記読み取り位置の位置関係を比較することにより、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする読み取り装置。 - 前記記録媒体上の前記2点を含む範囲の画像を取得する画像取得手段をさらに含み、
前記第2の位置関係抽出手段は、前記画像上における前記2点の位置関係を抽出することを特徴とする請求項1に記載の読み取り装置。 - 前記読み取り手段は、第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された前記記録媒体から前記2点の位置の当該画像パターンを読み取って座標値を取得し、
前記第1の位置関係抽出手段は、前記読み取り手段により取得された座標値に基づき前記2点の位置関係を抽出し、
前記第2の位置関係抽出手段は、前記画像に対して設定された第2の座標系における前記2点の座標値に基づき当該2点の位置関係を抽出することを特徴とする請求項2に記載の読み取り装置。 - 前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段は、前記2点の位置関係として当該2点を結ぶ線分をそれぞれ定義し、
前記角度検出手段は、前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段により定義された2つの前記線分がなす角度を計算することにより、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出することを特徴とする請求項1に記載の読み取り装置。 - 記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報を読み取る読み取り装置であって、
第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された前記記録媒体から一定領域の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像から前記画像パターンを抽出して座標値を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた座標値に基づいて特定される前記第1の座標系と前記画像に対して設定された第2の座標系とがなす相対角度を計算し、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度として検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする読み取り装置。 - 前記画像取得手段は、前記記録媒体から2点の座標値を含む範囲の画像を取得し、
前記読み取り手段は、前記2点の座標値を読み取り、
前記角度検出手段は、前記第1の座標系において前記2点を結ぶベクトルと前記第2の座標系において当該2点を結ぶベクトルを生成し、当該2つのベクトル間の相対角度を計算し、計算結果に基づいて当該第1の座標系と当該第2の座標系とがなす相対角度を求めることを特徴とする請求項5に記載の読み取り装置。 - 前記読み取り手段は、前記画像から前記2点の各々を中心とする2つの画像領域を切り出し、切り出した2つの当該画像領域に対して、それぞれ中心に位置する前記画像パターンを抽出して座標値を読み取ることを特徴とする請求項6に記載の読み取り装置。
- 記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報であって当該位置情報を読み取る読み取り装置により読み取られた当該記録媒体上の2点の位置情報に基づき、当該2点の当該記録媒体上の位置関係を抽出する第1の位置関係抽出手段と、
前記読み取り装置における前記2点の読み取り位置の位置関係を抽出する第2の位置関係抽出手段と、
前記第1の位置関係抽出手段により抽出された前記2点の前記記録媒体上の位置関係と前記第2の位置関係抽出手段により抽出された当該2点の前記読み取り位置の位置関係を比較することにより、当該記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。 - 前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段は、前記2点の位置関係として当該2点を結ぶ線分をそれぞれ定義し、
前記角度検出手段は、前記第1の位置関係抽出手段および前記第2の位置関係抽出手段により定義された2つの前記線分がなす角度を計算することにより、前記記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出することを特徴とする請求項8に記載の情報処理システム。 - 第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された記録媒体における一定領域の画像から当該画像パターンにより表される座標値を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた座標値に基づいて特定される前記第1の座標系と前記画像に対して設定された第2の座標系とがなす相対角度を計算し、当該画像を取得するために用いられた装置の前記記録媒体に対する角度として検出する角度検出手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。 - 前記読み取り手段は、前記画像における2点の位置の座標値を読み取り、
前記角度検出手段は、前記第1の座標系において前記2点を結ぶベクトルと前記第2の座標系において当該2点を結ぶベクトルを生成し、当該2つのベクトル間の相対角度を計算し、計算結果に基づいて当該第1の座標系と当該第2の座標系とがなす相対角度を求めることを特徴とする請求項10に記載の情報処理システム。 - コンピュータを、
記録媒体に記録された当該記録媒体上の位置を表す位置情報であって当該位置情報を読み取る読み取り装置により読み取られた当該記録媒体上の2点の位置情報に基づき、当該2点の当該記録媒体上の位置関係を抽出する第1の位置関係抽出手段と、
前記読み取り装置における前記2点の読み取り位置の位置関係を抽出する第2の位置関係抽出手段と、
前記第1の位置関係抽出手段により抽出された前記2点の前記記録媒体上の位置関係と前記第2の位置関係抽出手段により抽出された当該2点の前記読み取り位置の位置関係を比較することにより、当該記録媒体に対する前記読み取り装置の角度を検出する角度検出手段として
機能させることを特徴とするプログラム。 - コンピュータを
第1の座標系に基づく座標値を表す画像パターンが記録された記録媒体における一定領域の画像から当該画像パターンにより表される座標値を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた座標値に基づいて特定される前記第1の座標系と前記画像に対して設定された第2の座標系とがなす相対角度を計算し、当該画像を取得するために用いられた装置の前記記録媒体に対する角度として検出する角度検出手段として
機能させることを特徴とするプログラム。
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