JP4083626B2 - Information decoding method and information decoding apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的な情報記録および再生に利用される２次元符号化画像を復号化する情報復号化方法および情報復号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックメモリなどでは、記録すべき情報が、まず、２次元的に符号化され、レーザ光などを信号光や参照光として、記録媒体（記録材料）に記録される。そして、レーザ光などを再生光として、撮像素子によって得られた２次元的な画像が記録媒体から復号化等されて、元の情報に再生される。
【０００３】
従来より、情報を２次元的に表現する方法には、４×４画素で２ビットの情報を表現する情報符号化方法がある（例えば特許文献１参照）。また、検出した画像を元の画像サイズに補正する歪み補正方法がある（例えば特許文献２参照）。
これらの文献にも記載されているように、通常、情報は黒と白からなる２値画像で記録されることが多く、情報の再生は、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）カメラなどの撮影素子で画像を取り込むことにより、記録されている情報を読み出すことで行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６６０１４号公報
【特許文献２】
特開２００３−７８７４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように情報を、黒と白からなる２値画像（２次元画像）で表現する場合、ある大きさの２次元画像で表現できる情報量は、最大でその画像の画素数ビットになる。しかしながら、再生時には、ＣＣＤカメラなどの撮像素子によって画像を取り込むので、ＣＣＤカメラの画素と記録画像の画素とがずれると、情報をうまく読み出せないことがある。実際には、ＣＣＤカメラの１画素で情報１ビットを表現することは難しい。
【０００６】
例えば、記録画像において白、黒、白、黒と画素が並んでいる場合、ちょうど０。５画素だけずれた状態でＣＣＤカメラによってその画像を取り込むと、白と黒の中間に位置するＣＣＤ画素では、白と黒の中間色である灰色になってしまい、灰色、灰色、灰色と並び、情報が取り出せなくなる。すなわち、意味のある情報が撮像素子の画素ピッチで並んでいる場合には、位置ずれ等の影響で読み出すことが難しくなる。
【０００７】
そこで、上述した問題を解決する方法として、例えば、特許文献１では、４×４画素で２ビットの情報を表現する符号化方法を提案している。しかしながら、この従来技術では、１６画素で２ビットを表現しているので、符号化率は、８分の１となり、記録できる情報量が少なくなるという問題がある。
【０００８】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、少ない画素で多くの情報を表現することができる情報復号化方法および情報復号化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、本発明は、ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）の各画素においては符号化された情報のデジタルビットの値を表し、前記ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域の画素においては全ての画素がデジタルビットの０あるいは１のいずれか一方を表す記録画像を、撮像素子を用いて撮像し、撮像画像から前記記録画像で表された情報を再生する情報復号化方法において、前記撮像素子によって得られた撮像画像から、前記記録画像と前記撮像素子との位置ずれ量を算出し、前記位置ずれ量に基づいて、前記撮像画像から前記記録画像の各画素の復元値を計算し、前記画素の復元値の相対的関係から、前記記録画像における画素のデジタルビット値を推定することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、上述の情報復号化方法において、前記（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）は２×２画素であり、該２×２画素の領域の復元値を相対的に比べることにより、該２×２画素の領域の各画素のデジタルビット値を推定することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）の各画素においては符号化された情報のデジタルビットの値を表し、前記ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域の画素においては全ての画素がデジタルビットの０あるいは１のいずれか一方を表す記録画像を、撮像素子を用いて撮像し、撮像画像から前記記録画像で表された情報を再生する情報復号化装置において、前記撮像素子によって得られた撮像画像から、前記記録画像と前記撮像素子との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、前記位置ずれ量に基づいて、前記撮像画像から前記記録画像の各画素の復元値を計算する復元値算出手段と、前記画素の復元値の相対的関係から、前記記録画像における画素のデジタルビット値を推定する推定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上述の情報復号化装置において、前記推定手段が、前記（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）は２×２画素であり、該２×２画素の領域の復元値を相対的に比べることにより、該２×２画素の領域の各画素のデジタルビット値を推定する。
【００１４】
この発明では、入力される情報ビットを示す画素を、ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）に配置し、前記ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域には前記情報ビットを示す画素を配置せずに符号化された記録画像を撮像素子により撮像し、撮像画像として取り込み、記録画像と撮像素子の位置ずれを検出し、撮像画像から元の記録画像の画素値を計算して復元値とし、該復元値から評価式を計算し、最も満足する評価式に対応した画素パターンを符号パターンとして推定する。したがって、少ない画素で多くの情報を表現することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。以下では、記録画像は、明るい点（輝点と呼ぶ）で構成されていて、ＣＣＤで撮像したときは、輝点が有る部分は白く、輝点がない部分は黒くなるように、画像が取得されるものとする。また、画素値を数値化して表す場合には、画素値の最大値を「１」、最小値を「０」として表現する。これは、説明のために定義するものであり、数字と白と黒の割り当てに特別な意味はない。
【００１６】
Ａ．２次元符号化装置
図１は、本発明の実施形態による２次元符号化装置の構成を示すブロック図である。図１において、２次元符号化装置２は、ビット列変換部３、ビット列分割部４、符号ブロック化部５および画像生成部６から構成されている。ビット列変換部３は、情報１の入力を受けて、ビット列に変換する。ビット列分割部４は、ビット列に変換された情報ビットの入力を受けて、当該情報ビットを所定の単位に分割する。符号ブロック化部５は、複数に分割された所定の単位の情報ビット毎に、この情報ビットを、ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックとして符号化する。
【００１７】
このとき、符号ブロック化部５は、情報ビットを示す画素を、ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）に配置し、ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域には情報ビットを示す画素を配置しない。また、ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域には既定の情報ビットを示す画素を配置するようにしてもよい。また、この（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域に配置する画素の大きさ及び配置位置は、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域の大きさに基づいて決定される。
【００１８】
画像生成部６は、符号ブロック化した画像を並べていき、２次元の記録すべき記録画像７を生成し出力する。
【００１９】
次に、具体的な符号化方法を説明する。
記録画像は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、輝点２−１、２−３で構成されており、ＣＣＤの各画素は、格子２−２，２−４で表現される。そして、それぞれのＣＣＤにより取得される画像は、再生像２−５，２−６となる。そのとき、図２（ａ）に示す場合では、輝点２−１とＣＣＤの画素２−２がちょうど一致するので、輝点があった部分は白く（２−７）、輝点が無かった部分は黒く（２−８）表現された再生像２−５となる。一方、図２（ｂ）に示す場合には、輝点２−３とＣＣＤの画素２−４がずれて配置されているので、この状態で撮像すると、画素２−９，２−１０，２−１１で構成される再生像２−６となり、元の状態を復元できない。
【００２０】
そこで、次の符号化方法により記録画像を生成する。図３（ａ），（ｂ）は、その符号化手順を説明するための概念図である。符号化は、図３（ａ）に示すように、符号化する情報３−１をデジタルビットで表現し（Ｓ３０）、そのデジタルビットを符号ブロック（符号ブロックサイズ：ｍ×ｎ画素）に対応するビット列に分割し（Ｓ３２）、そのビット列毎に符号化を行っていく（Ｓ３４）。
【００２１】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、情報３−１をデジタルビット３−４のように表現し、これを所定の長さに分解してビット列３−６を生成する。このビット列の長さは、１つの符号ブロックでどれだけのビット列を表現するかによって決まる。ここでは、４ビットを１つの符号ブロックに符号化する例を示している。そして、このビット列３−６を符号ブロック３−９（ｍ×ｎ＝３×３画素）に符号化する。ここで、符号ブロック３−９には、ビットがある部分には輝点３−８が配置され、何も無い部分３−１０には輝点３−８が配置されないこととする。
【００２２】
次に、上述した符号ブロック化について、ｍ＝３、ｎ＝３と場合について、図面を参照して説明する。なお、ｍとｎが３以外の時も同様に説明できる。ここで、図４は、符号プロックの構成を説明するための概念図である。符号ブロックは、符号部４−１とガイド部４−３とから構成され、記録する情報は、符号部４−１で表現することになる。例えば、符号部４−１に輝点４−２を配置する。すなわち、符号部４−１には、自由に輝点４−２を配置することができ、ガイド部４−３は、決まったパターンで構成することになる。図４では、ガイド部４−３には輝点４−２を配置していない。
【００２３】
このように符号ブロックを構成することで、２次元画像上にどのように符号ブロックを配置しても、他の符号ブロックの符号部４−１同士が直接隣り合って配置されることはなく、符号ブロックを分離することが可能となる。最後に、符号ブロック化した画像を並べていき、記録画像を生成する。
【００２４】
次に、図５は、記録画像上での符号ブロックの分離を説明するための概念図である。記録画像５−１は、３×３画像の９つの符号ブロック５−２，５−２，…で構成されている。各符号ブロック５−２には、所定の位置に輝点５−３が配置されている。また、斜線部分は、ガイド部５−４を表している。
【００２５】
ここで、中央部の領域５−５におけるＣＣＤでの再生を考える。領域５−５を取り出して考えてみると、例えば、図５（ｂ）〜（ｅ）に示すように、ＣＣＤ画素５−６のずれ具合から、領域５−７のようになる。なお、領域５−６はＣＣＤの画素を表している。このとき、輝点５−３を含むＣＣＤの画素の領域５−８は、中央の輝点以外の輝点は決して含まない。したがって、領域５−８の局所的な領域のみで輝点５−３の振る舞いを観測でき、各符号ブロックを分離して扱うことが可能となる。
【００２６】
Ｂ．２次元復号化装置
図６は、本発明の実施形態による２次元復号化装置の構成を示すブロック図である。図６において、２次元復号化装置１２は、位置ずれ量検出部１３、復元値計算部１４、評価式計算部１５、符号パターン推定部１６およびビット列復元部１７から構成されている。位置ずれ量検出部１３は、撮像素子と記録画像との位置ずれ量を検出する。復元値計算部１４は、撮像画像１１と位置ずれ量を用いて、符号部４−１の復元値を計算する。評価式計算部１５は、想定される各パターンについて、復元値の各値を変数として評価式を計算する。符号パターン推定部１６は、評価式の結果から、評価式を最も満足するパターンを符号パターンとして推定する。
【００２７】
次に、復号方法の手順を説明する。ここで、図７は、復号手順を説明するための概念図である。撮像時には、記録画像と撮像素子とが撮像状態７−１にある。撮像状態７−１では、記録画像７−６は、ガイド部７−７と符号部７−８とから構成され、符号部７−８には輝点７−９が存在する。ここでいう復号するとは、この輝点がどこにどのようなパターンで存在するかを推定することである。この記録画像７−６を撮像素子７−１０によって撮像する。ここでは、４×４画素の記録領域のみを示しているので、撮像素子の領域７−１１の状態だけを考える。また、撮像素子７−１０と記録画像７−６とは、位置ずれＤが生じている。
【００２８】
この撮像状態７−１において、撮像素子７−１０により記録画像７−６の撮像を行なう（Ｓ７０）。その撮像画像は７−１３のようになる。ここでは画素値をハッチングの違いで表している。すなわち、輝点がある部分は白く、無い部分は黒く表している。
【００２９】
次に、撮像素子７−１０と記録画像７−６との位置ずれ量Ｄを検出する（Ｓ７２）。すなわち、上述したように、情報記録画像内に予め所定のパターンを記録しておき、復号化時において、このパターンの概略位置を検出し、検出した概略位置と、情報記録画像内の領域とパターンとの類似度の分布の重心を算出して、これに基づき、パターンの詳細な位置を検出する。そして、予め記録されているパターンの位置と、復号時に検出されたパターンの詳細な位置とから、記録画像７−６と撮像素子７−１０の位置ずれ量Ｄを検出する。
【００３０】
次に、撮像画像７−１３と位置ずれ量Ｄとを用いて、符号部７−８の復元値７−１４を計算する（Ｓ７４）。これも、撮像画像と同様に、画素値をハッチングの違いで表している。次に、想定される各パターンについて、復元値の各値を変数として評価式７−１５を計算する（Ｓ７６）。最後に、評価式７−１５の結果から、評価式を最も満足する符号パターン７−１６を推定する（Ｓ７８）。
【００３１】
また、撮像素子７−１０で撮像する記録画像７−６は、通常、何かの媒体から出てくる、あるいは何かの媒質上に書かれているものであり、撮像素子７−１０上では歪み等が生じて撮像される場合がある。その場合には、位置ずれや歪みを考慮して復元値を計算し、符号パターンの推定を行なう。
【００３２】
次に、具体的な復号方法を説明していく。
まず、符号ブロックを図８のように定義する。符号ブロックは、符号部８−１とガイド部８−２とから構成され、符号部８−１には輝点８−３が存在する。ここでは、符号部に輝点が０〜４つまでの、１６パターンＰ１〜Ｐ１６の符号パターンを考える。実際は、この符号パターンに情報ビットを割り当てる。従って、この場合には、３×３画素の９画素で１６パターンＰ１〜Ｐ１６、すなわち４ビットを表現できる。
【００３３】
図９（ａ），（ｂ）は、撮像素子による撮像を説明するための概念図である。記録画像９−１は、図９（ａ）に示すように、３×３画像の９つの符号ブロック９−２，９−２，……で構成されており、各符号ブロック９−２には輝点９−３が存在する。また、符号ブロック９−２の周囲の領域にはガイド部９−４が配置されている。このとき、中央部の領域９−５における撮像素子での撮像を考える。領域９−５を取り出して考えてみると、図９（ｂ）に示すように、例えば、撮像状態９−６のようになる。領域９−８は記録画像、領域９−９は撮像素子の画素を表しており、記録画像９−８と撮像素子の画素９−９は、ずれて配置されている。このとき、輝点を含む撮像素子画素の領域は９−１０となり、符号部の周りにはガイド部が有ることから、領域９−１０内には中央部の輝点以外の輝点は決して含まない。従って、撮像後の処理には、領域９−１０のみを扱うことになる。
【００３４】
次に、図１０は、復元値の計算方法を説明するための概念図である。復元値は、記録画像と撮像素子の位置ずれ量と撮像画像とから計算できる。図１０には、撮像画像と復元値の画素の位置関係が示されている。撮像画像１０−２と復元値の画素１０−３とは、位置ずれ量Ｄ１，Ｄ２だけずれている。この部分の拡大図において、撮像画像１０−２の画素に「１０」〜「１３」の番号を付けている。
【００３５】
１つの復元値の画素１０−３は、水平方向にＤ１、垂直方向にＤ２の画素ずれが生じている。このとき、撮像画像の各面素１０〜１３の画素値をそれぞれｖ１０、ｖ１１、ｖ１２、ｖ１３とする。そのとき、画素１０−３の復元値は、
【００３６】
（１−Ｄ１）＊（１−Ｄ２）＊ｖ１０＋Ｄ１＊（１−Ｄ２）＊ｖ１１＋（１−Ｄ１）＊ｖ１２＋Ｄ１＊Ｄ２＊ｖ１３
によって求める。
【００３７】
なお、撮像画像に歪みが生じている場合には、上記式に歪みを考慮することも有効である。
【００３８】
次に、図１１ないし図１４は、各符号パターンにおける評価式について説明するための概念図である。
【００３９】
図１１では、符号部に輝点が１つ存在する場合を説明している。図１１（ａ）に示す撮像状態では、符号部１１−２に輝点１１−３が１つ存在し、それを撮像素子１１−４で撮像する。ここで、符号部とその周りのガイド部を含む領域１１−５について考える。すなわち、この領域１１−５では、１つの輝点１１−３のみが存在する。また、記録画像と撮像素子は、縦方向、横方向ともに０．５画素ずれていることとする。
【００４０】
撮像後の画素値は、図１１（ｂ）に示すようになる。１１−７が撮像素子を表し、１１−８は記録画像の画素を表す。このとき、図９で説明したように、対象となる領域は中央部の３×３画素の領域１１−９であり、撮像後の撮像素子の画素値は、理想的には領域１１−９にある数字のようになる。この撮像素子の画素値から復元値を求めると、図１１（ｃ）に示すようになる。１１−１１は記録画像の画素値を表しており、中央部の符号部にある数字が、復元値となる。このような復元値の場合には、図１１（ｄ）に示すように、復号結果として、符号部１１−１３に輝点１１−１４が１つ存在するような符号パターンとして復号される。
【００４１】
このとき、輝点が存在する画素の復元値は、それ以外の画素と比べ、画素値が２倍以上大きいと言える。これは、記録画像と撮像素子の位置ずれ量がどのようであっても成立する。したがって、輝点が１つの場合の評価式は、「ある画像の値≧その他の全ての画像の値×２」となり、評価式の「ある画素」に当たる画素に輝点が存在することになる。
【００４２】
次に、図１２では、符号部に輝点が２つ並んで存在する場合を説明している。図１１と同様に復元値を求める。記録画像と撮像素子の位置ずれ量が０．５の場合には、図１２（ｃ）に示すように、復元値は輝点がある２つの画素は値が等しく、また輝点以外の２つの画素も値が等しくなる。さらに、輝点がある２つの画素とそれ以外の画素と比べると、画素値が２倍大きくなっている。また、位置ずれ量が０．５以外の場合には、輝点のある２つの画素とそれ以外の画素を比べると、画素値が２倍より大きくなる。したがって、輝点が２つ並んでいる場合の評価式は、「並んでいる２つの画素の値が等しい（両組とも）、２つの画素の値≧その他の２つの画素の値×２」となる。評価式の大きい方の「２つの画素」に当たる画素に輝点が存在することになる。ただし、ここで言う「並んでいる」とは、横方向か縦方向のみで、斜め方向は、次に説明する図１３のようになる。
【００４３】
次に、図１３では、符号部に輝点が２つ対向して存在する場合を説明している。図１１と同様に復元値を求める。記録画像と撮像素子の位置ずれ量が０．５の場合には、図１３（ｃ）に示すように、復元値は輝点がある対向する２つの画素は値が等しく、また輝点以外の対向する２つの画素も値が等しくなる。さらに、輝点がある２つの画素とそれ以外の画素を比べると、画素値が４分の５以上大きくなっている。また、位置ずれ量が０．５以外の場合には、輝点がある２つの画素とそれ以外の画素を比べると、画素値が４分の５より大きくなる。したがって、輝点が２つ対向している場合の評価式は、「対向にある２つの画素の値が等しい（両対角とも）、２つの画素の値≧その他の２つの画素の値×５／４」となる。評価式の「対向にある２つの画素」の大きい組の画素の位置に輝点が存在することになる。
【００４４】
次に、図１４では、符号部に輝点が３つ存在する場合を説明している。図１１と同様に復元値を求める。記録画像と撮像素子の位置ずれ量が０．５の場合には、図１４（ｃ）に示すように、復元値の輝点がある３つの画素とそのほかの１つの画素を比べると、画素値が５分の７倍以上大きくなる。さらに、輝点がある３つの画素のうち、挟まれる画素の値が一番大きくなる。また、位置ずれ量が０．５以外の時も同様であり、画素値が一番大きくなる画素とそれ以外の画素で、画素値が２倍以上大きくなることはない。
【００４５】
したがって、輝点が３つ存在する場合の評価式は、「ある３つの画素の値≧その他の１つの画素の値×７／５、上記３つのある画素の値のうち、挟まれるが素の値が一番大きい」となる。評価式の「ある３つの画素」に当たる画素に輝点が存在することになる。
【００４６】
上述した以外に、輝点が無い場合、あるいは輝点が４つある場合には、復元値のすべての値が等しくなるので、この２つのパターンを比べるときのみ、例えば同値を使用するなど、相対値以外の評価によって符号ブロックを推定する必要がある。また、相対値のみで評価を行ないたい場合には、表現できるビット数は減少するが、この２つの符号ブロックを用いない方法も有効である。その場合には、いくつかの符号ブロックを１組として扱い、ビット情報を記録すると、記録密度の点で有利である。
【００４７】
また、図１１ないし図１４で説明した評価式は理想的な状態であり、実際にはノイズの影響などを考える必要があるので、評価式にある程度の自由度を適用することが有効である。この自由度はノイズなどによって異なるため、利用する状態によって決定することになる。
【００４８】
上述の情報符号化装置２、情報復号化装置１２は、内部に、コンピュ−タシステムを有している。そして、上述した情報符号化処理、情報復号化処理に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュ−タ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュ−タが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
【００４９】
すなわち、情報符号化装置、情報復号化装置における、各処理手段、処理部は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工−演算処理を実行することにより、実現されるものである。
【００５０】
ここでコンピュ−タ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュ−タプログラムを通信回線によってコンピュ−タに配信し、この配信を受けたコンピュ−タが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力される情報ビットを示す画素を、ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）に配置し、前記ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域には前記情報ビットを示す画素を配置せずに符号化された記録画像を撮像素子により撮像し、撮像画像として取り込み、記録画像と撮像素子の位置ずれを検出し、撮像画像から元の記録画像の画素値を計算して復元値とし、該復元値から評価式を計算し、最も満足する評価式に対応した画素パターンを符号パターンとして推定するようにしたので、少ない画素で多くの情報を表現することが、高密度で符号化された情報を効率よく復号することができるという利点が得られる。また、基本的には画素の相対値により符号パターンを推定できるため、記録画像内での画素値むらがあったとしても、符号パターンを復号することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態による２次元符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 記録画像の取り込み方法を説明するための概念図である。
【図３】 符号化手順を説明するための概念図である。
【図４】 符号ブロックの構成を示す概念図である。
【図５】 符号ブロックの分離の方法を説明するための概念図である。
【図６】 本発明の実施形態による２次元復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 復号手順を説明するための概念図である。
【図８】 符号ブロックを説明するための概念図である。
【図９】 撮像素子による撮像を説明するための概念図である。
【図１０】 復元値の計算を説明するための概念図である。
【図１１】 輝点が１つの場合の評価式を説明するための概念図である。
【図１２】 輝点が２つで並んで存在する場合の評価式を説明するための概念図である。
【図１３】 輝点が２つ対向して存在する場合の評価式を説明するための概念図である。
【図１４】 輝点が３つの場合の評価式を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１ 符号化する情報
２ ２次元符号化装置
３ ビット列変換部
４ ビット列分割部
５ 符号ブロック化部
６ 画像生成部
７ 記録画像
２−１、２−３ 記録画像の輝点
２−２、２−４ ＣＣＤの画素
２−５、２−６ ＣＣＤで撮像した再生像
２−７〜２−１１ ＣＣＤの画素
４−１ 符号ブロックの符号部
４−２ 輝点
４−３ ガイド部
５−１ 記録画像
５−２ 符号ブロック
５−３ 輝点
５−４ 符号ブロックのガイド部
５−５、５−７ 記録画像のある領域
５−６ ＣＣＤの画素
５−８ 輝点が含まれる領域
１１ 復号する撮像画像
１２ 復号部
１３ 位置ずれ量検出部
１４ 復元値計算部
１５ 評価式計算部
１６ 符号パターン推定部
１７ ビット列復号部
１８ 復号情報
７−１ 撮像状態
７−６ 記録画像
７−７ 符号ブロックのガイド部
７−８ 符号ブロックの符号部
７−９ 符号ブロックの輝点
７−１０ 撮像素子の画素
７−１１ 計算の対象となる撮像素子の領域
Ｄ 記録画像と撮像素子の位置ずれ量
７−１３ 撮像画像
７−１４ 復元値
７−１５ 評価式
７−１６ 符号の推定パターン
８−１ 符号部
８−２ ガイド部
８−３ 輝点
９−１ 記録画像
９−２ 符号ブロック
９−３、９−８ 符号ブロックの輝点
９−４ 符号ブロックのガイド部
９−５ 符号部と周りのガイド部の領域
９−６ 撮像状態
９−９ 撮像素子の画素
９−１０ 計算の対象となる撮像素子の領域
１０−２ 撮像画像
１０−３ 復元値の画素
Ｄ１，Ｄ２ 位置ずれ量
１１−２ 符号部
１１−３ 撮像素子の画素
１１−５ 符号部と周りのガイド部の領域
１１−７ 撮像素子
１１−８ 記録画像の画素
１１−９ 領域
１１−１３ 符号部
１１−１４ 輝点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information decoding method and information decoding apparatus for decoding a two-dimensional encoded image used for optical information recording and reproduction.
[0002]
[Prior art]
In a holographic memory or the like, information to be recorded is first two-dimensionally encoded and recorded on a recording medium (recording material) using laser light or the like as signal light or reference light. Then, the two-dimensional image obtained by the image sensor is decoded from the recording medium using the laser beam or the like as reproduction light, and reproduced to the original information.
[0003]
Conventionally, there is an information encoding method that expresses 2-bit information with 4 × 4 pixels as a method of expressing information two-dimensionally (see, for example, Patent Document 1). Further, there is a distortion correction method for correcting a detected image to the original image size (see, for example, Patent Document 2).
As described in these documents, information is usually recorded as a binary image composed of black and white, and information is reproduced by an image sensor such as a CCD (Charged Coupled Device) camera. Is performed by reading the recorded information.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-366014 A
[Patent Document 2]
JP 2003-78746 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this way, when information is expressed by a binary image (two-dimensional image) composed of black and white, the maximum amount of information that can be expressed by a two-dimensional image of a certain size is the number of pixels of the image. However, since an image is captured by an image sensor such as a CCD camera at the time of reproduction, information may not be read out well if the pixels of the CCD camera and the pixels of the recorded image are misaligned. Actually, it is difficult to express one bit of information with one pixel of the CCD camera.
[0006]
For example, when white, black, white, and black pixels are aligned in a recorded image, if the image is captured by a CCD camera with a shift of just 0.5 pixels, the CCD pixel located between white and black , It becomes gray which is an intermediate color between white and black, and along with gray, gray and gray, information cannot be extracted. In other words, when meaningful information is arranged at the pixel pitch of the image sensor, it becomes difficult to read out due to the influence of positional deviation or the like.
[0007]
Therefore, as a method for solving the above-described problem, for example, Patent Document 1 proposes an encoding method that expresses 2-bit information with 4 × 4 pixels. However, in this prior art, since 16 bits represent 2 bits, there is a problem that the coding rate is 1/8 and the amount of information that can be recorded is reduced.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an information decoding method and an information decoding apparatus capable of expressing a large amount of information with a small number of pixels.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the present invention provides (mo) × (n−p) pixels in a block of a two-dimensional image composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels. Region (o, p are natural numbers satisfying 0 <o <m, 0 <p <n)Each pixel represents the value of the digital bit of the encoded information,Other pixel areas in the m × n pixel code blockFor all pixels, all pixels represent either digital bits 0 or 1Record images using an image sensorImage the information represented by the recorded image from the captured image.In an information decoding method to be reproduced, a captured image obtained by the image sensorFrom this, the amount of positional deviation between the recorded image and the image sensor is calculated, and based on the amount of positional deviation, the restoration value of each pixel of the recorded image is calculated from the captured image, and the relative restoration value of the pixel is calculated. The digital bit value of the pixel in the recorded image from the physical relationshipIt is characterized by that.
[0010]
  In the information decoding method described above, the (mo) × (n−p) is 2 × 2 pixels, and the restoration values of the 2 × 2 pixel region are relatively compared. The digital bit value of each pixel in the 2 × 2 pixel region is estimated.
[0012]
  In the present invention, an area of (m−o) × (n−p) pixels (o and p are 0 in a two-dimensional image block composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels. Each pixel of <o <m, a natural number satisfying 0 <p <n) represents a digital bit value of encoded information, and pixels in the other pixel region in the m × n pixel code block. In the information decoding apparatus for capturing a recorded image in which all pixels represent one of digital bits 0 or 1 using an imaging device and reproducing the information represented by the recorded image from the captured image, From the captured image obtained by the imaging element, a positional deviation amount calculating means for calculating a positional deviation amount between the recorded image and the imaging element, and based on the positional deviation amount, each of the recorded image from the captured image. Restored value calculation to calculate the restored value of the pixel It means, from the relative relationship between the reconstruction value of the pixel, characterized by comprising an estimation means for estimating a digital bit values of the pixels in the recorded image.
[0013]
  According to the present invention, in the information decoding apparatus described above, the estimation unit may determine that the (mo) × (n−p) is 2 × 2 pixels, and the restored value of the 2 × 2 pixel region is a relative value. By comparing them, the digital bit value of each pixel in the 2 × 2 pixel region is estimated.
[0014]
In the present invention, pixels indicating information bits to be inputted are (m−o) × (n−p) pixels among blocks of a two-dimensional image composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels. (Where o and p are natural numbers satisfying 0 <o <m and 0 <p <n), and the information bits are indicated in other pixel areas in the m × n pixel code block. A recorded image encoded without any pixels is captured by the image sensor, captured as a captured image, misalignment between the recorded image and the image sensor is detected, and the pixel value of the original recorded image is calculated from the captured image. A restoration value is calculated, an evaluation formula is calculated from the restoration value, and a pixel pattern corresponding to the most satisfying evaluation formula is estimated as a code pattern. Therefore, a large amount of information can be expressed with a small number of pixels.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the recorded image is composed of bright spots (referred to as bright spots), and when the image is taken with a CCD, the image is acquired so that the areas with bright spots are white and the areas without bright spots are black. Shall be. Further, when the pixel value is expressed as a numerical value, the maximum value of the pixel value is expressed as “1” and the minimum value is expressed as “0”. This is defined for purposes of explanation, and there is no special meaning to assigning numbers and white and black.
[0016]
A. Two-dimensional encoding device
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a two-dimensional encoding apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the two-dimensional encoding device 2 includes a bit string converting unit 3, a bit string dividing unit 4, a code blocking unit 5, and an image generating unit 6. The bit string converter 3 receives the input of information 1 and converts it into a bit string. The bit string dividing unit 4 receives an input of information bits converted into a bit string and divides the information bits into predetermined units. For each information bit of a predetermined unit divided into a plurality of units, the code block unit 5 encodes this information bit as a block of a two-dimensional image composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels. To do.
[0017]
At this time, the code block forming unit 5 selects pixels indicating information bits as (m−o) × (n−p) pixel areas (o and p are 0 <o) in a m × n pixel code block. <M, a natural number satisfying 0 <p <n), and pixels indicating information bits are not arranged in the area of other pixels in the m × n pixel code block. In addition, in the code block of m × n pixels, a pixel indicating a predetermined information bit may be arranged in another pixel area. Further, the size and arrangement position of the pixels arranged in the (mo) × (n−p) pixel area are determined based on the size of the (mo) × (n−p) pixel area. Is done.
[0018]
The image generation unit 6 arranges the code-blocked images, and generates and outputs a recorded image 7 to be recorded two-dimensionally.
[0019]
Next, a specific encoding method will be described.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the recorded image is composed of bright spots 2-1 and 2-3, and each pixel of the CCD is represented by a grid 2-2 and 2-4. The The images acquired by the respective CCDs are reproduced images 2-5 and 2-6. At that time, in the case shown in FIG. 2 (a), the bright spot 2-1 and the CCD pixel 2-2 are exactly coincident with each other, so that the portion having the bright spot is white (2-7) and there is no bright spot. The portion becomes a reproduced image 2-5 expressed in black (2-8). On the other hand, in the case shown in FIG. 2B, since the bright spot 2-3 and the CCD pixel 2-4 are shifted from each other, the pixels 2-9, 2-10, and 2 are captured when imaged in this state. A reconstructed image 2-6 composed of −11 is obtained and the original state cannot be restored.
[0020]
Therefore, a recorded image is generated by the following encoding method. FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams for explaining the encoding procedure. In the encoding, as shown in FIG. 3A, the information 3-1 to be encoded is expressed by digital bits (S30), and the digital bits correspond to the code block (code block size: m × n pixels). The data is divided into bit strings (S32), and encoding is performed for each bit string (S34).
[0021]
Specifically, as shown in FIG. 3B, the information 3-1 is expressed as a digital bit 3-4, which is decomposed into a predetermined length to generate a bit string 3-6. The length of this bit string is determined by how many bit strings are represented by one code block. Here, an example is shown in which 4 bits are encoded into one code block. Then, this bit string 3-6 is encoded into a code block 3-9 (m × n = 3 × 3 pixels). Here, in the code block 3-9, a bright spot 3-8 is arranged in a portion where there is a bit, and a bright spot 3-8 is not arranged in a portion 3-10 where there is nothing.
[0022]
Next, with regard to the above-described code blocking, the case where m = 3 and n = 3 will be described with reference to the drawings. The same can be said when m and n are other than 3. Here, FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the code block. The code block includes a code unit 4-1 and a guide unit 4-3, and information to be recorded is expressed by the code unit 4-1. For example, the bright spot 4-2 is arranged in the code part 4-1. That is, the bright spot 4-2 can be freely arranged in the code part 4-1, and the guide part 4-3 is configured with a predetermined pattern. In FIG. 4, the bright spot 4-2 is not arranged in the guide portion 4-3.
[0023]
By configuring the code block in this way, no matter how the code block is arranged on the two-dimensional image, the code parts 4-1 of other code blocks are not directly adjacent to each other, It is possible to separate code blocks. Finally, the code-blocked images are arranged to generate a recorded image.
[0024]
Next, FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining separation of code blocks on a recorded image. The recorded image 5-1 is composed of nine code blocks 5-2, 5-2,. In each code block 5-2, a bright spot 5-3 is arranged at a predetermined position. The shaded portion represents the guide portion 5-4.
[0025]
Here, the reproduction with the CCD in the central region 5-5 is considered. Taking the area 5-5 out of consideration, for example, as shown in FIGS. 5B to 5E, the area 5-7 becomes as shown in FIG. A region 5-6 represents a CCD pixel. At this time, the area 5-8 of the CCD pixel including the bright spot 5-3 never includes a bright spot other than the central bright spot. Therefore, the behavior of the bright spot 5-3 can be observed only in the local region 5-8, and each code block can be handled separately.
[0026]
B. Two-dimensional decoding device
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a two-dimensional decoding device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, the two-dimensional decoding device 12 includes a misregistration amount detection unit 13, a restoration value calculation unit 14, an evaluation formula calculation unit 15, a code pattern estimation unit 16, and a bit string restoration unit 17. The positional deviation amount detection unit 13 detects the positional deviation amount between the image sensor and the recorded image. The restoration value calculation unit 14 calculates the restoration value of the encoding unit 4-1 using the captured image 11 and the amount of displacement. The evaluation formula calculation unit 15 calculates an evaluation formula for each assumed pattern using each value of the restoration value as a variable. The code pattern estimation unit 16 estimates, as a code pattern, a pattern that most satisfies the evaluation formula from the result of the evaluation formula.
[0027]
Next, the procedure of the decoding method will be described. Here, FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the decoding procedure. At the time of imaging, the recorded image and the imaging element are in the imaging state 7-1. In the imaging state 7-1, the recorded image 7-6 includes a guide part 7-7 and a sign part 7-8, and a bright spot 7-9 exists in the sign part 7-8. Decoding here means estimating where and where this bright spot exists. This recorded image 7-6 is imaged by the image sensor 7-10. Here, only the recording area of 4 × 4 pixels is shown, so only the state of the area 7-11 of the image sensor is considered. Further, there is a positional deviation D between the image sensor 7-10 and the recorded image 7-6.
[0028]
In the imaging state 7-1, the recorded image 7-6 is imaged by the imaging element 7-10 (S70). The captured image is as shown in 7-13. Here, pixel values are represented by hatching differences. That is, the portion with the bright spot is white and the portion without the bright point is black.
[0029]
Next, a positional deviation amount D between the image sensor 7-10 and the recorded image 7-6 is detected (S72). That is, as described above, a predetermined pattern is recorded in advance in the information recording image, the approximate position of this pattern is detected at the time of decoding, the detected approximate position, the area in the information recording image, and the pattern Is calculated, and based on this, the detailed position of the pattern is detected. Then, the positional deviation amount D between the recorded image 7-6 and the image sensor 7-10 is detected from the position of the pattern recorded in advance and the detailed position of the pattern detected at the time of decoding.
[0030]
Next, the restoration value 7-14 of the encoding unit 7-8 is calculated using the captured image 7-13 and the positional deviation amount D (S74). Similarly to the captured image, the pixel values are represented by hatching differences. Next, for each assumed pattern, the evaluation formula 7-15 is calculated using each value of the restoration value as a variable (S76). Finally, the code pattern 7-16 that most satisfies the evaluation formula is estimated from the result of the evaluation formula 7-15 (S78).
[0031]
The recorded image 7-6 captured by the image sensor 7-10 is usually output from some medium or written on some medium, and on the image sensor 7-10 There is a case where an image is captured due to distortion or the like. In that case, the restoration value is calculated in consideration of the positional deviation and distortion, and the code pattern is estimated.
[0032]
Next, a specific decoding method will be described.
First, a code block is defined as shown in FIG. The code block includes a code unit 8-1 and a guide unit 8-2, and the code unit 8-1 has a bright spot 8-3. Here, a code pattern of 16 patterns P1 to P16 with 0 to 4 bright spots in the code part is considered. In practice, information bits are assigned to this code pattern. Therefore, in this case, 16 patterns P1 to P16, that is, 4 bits can be expressed by 9 pixels of 3 × 3 pixels.
[0033]
FIGS. 9A and 9B are conceptual diagrams for explaining imaging by the imaging device. As shown in FIG. 9A, the recorded image 9-1 is composed of nine code blocks 9-2, 9-2,... Of 3 × 3 images. There is a bright spot 9-3. Further, a guide portion 9-4 is disposed in the area around the code block 9-2. At this time, imaging with the imaging device in the central region 9-5 is considered. When the region 9-5 is taken out and considered, as shown in FIG. 9B, for example, an imaging state 9-6 is obtained. A region 9-8 represents a recorded image, and a region 9-9 represents a pixel of the image sensor, and the recorded image 9-8 and the pixel 9-9 of the image sensor are arranged in a shifted manner. At this time, the area of the image sensor pixel including the bright spot is 9-10, and there is a guide portion around the sign portion. Therefore, the bright spot other than the bright spot in the central portion is never included in the area 9-10. Absent. Accordingly, only the region 9-10 is handled in the processing after imaging.
[0034]
Next, FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining a method for calculating a restoration value. The restoration value can be calculated from the recorded image, the positional deviation amount of the image sensor, and the captured image. FIG. 10 shows the positional relationship between the captured image and the restoration value pixels. The captured image 10-2 and the restored value pixel 10-3 are shifted by the positional shift amounts D1 and D2. In the enlarged view of this portion, the pixels of the captured image 10-2 are numbered “10” to “13”.
[0035]
The pixel 10-3 having one restoration value has a pixel shift of D1 in the horizontal direction and D2 in the vertical direction. At this time, the pixel values of the surface elements 10 to 13 of the captured image are set to v10, v11, v12, and v13, respectively. At that time, the restoration value of the pixel 10-3 is
[0036]
(1-D1) * (1-D2) * v10 + D1 * (1-D2) * v11 + (1-D1) * v12 + D1 * D2 * v13
Ask for.
[0037]
In addition, when distortion has arisen in the captured image, it is also effective to consider distortion in the above formula.
[0038]
Next, FIG. 11 to FIG. 14 are conceptual diagrams for explaining an evaluation formula in each code pattern.
[0039]
FIG. 11 illustrates a case where there is one bright spot in the code part. In the imaging state shown in FIG. 11A, there is one bright spot 11-3 in the encoding unit 11-2, and this is imaged by the imaging element 11-4. Here, the region 11-5 including the sign part and the guide part around the sign part will be considered. That is, in this region 11-5, there is only one bright spot 11-3. In addition, it is assumed that the recorded image and the image sensor are shifted by 0.5 pixels in both the vertical direction and the horizontal direction.
[0040]
The pixel value after imaging is as shown in FIG. 11-7 represents an image sensor, and 11-8 represents a pixel of a recorded image. At this time, as described with reference to FIG. 9, the target region is the central region of 3 × 3 pixels 11-9, and the pixel value of the image sensor after imaging is ideally the region 11-9. It looks like a number. When the restoration value is obtained from the pixel value of this image sensor, it is as shown in FIG. 11-11 represents the pixel value of the recorded image, and the number in the code part at the center is the restoration value. In the case of such a restored value, as shown in FIG. 11D, the decoding result is decoded as a code pattern in which one bright spot 11-14 exists in the encoding unit 11-13.
[0041]
At this time, it can be said that the restoration value of the pixel in which the bright spot exists is twice or more larger than that of the other pixels. This is true regardless of the amount of positional deviation between the recorded image and the image sensor. Therefore, the evaluation formula when there is one bright spot is “a value of a certain image ≧ a value of all other images × 2”, and a bright spot is present in a pixel corresponding to “a certain pixel” in the evaluation formula.
[0042]
Next, FIG. 12 illustrates a case where two bright spots are present side by side in the code part. The restoration value is obtained in the same manner as in FIG. When the positional deviation amount between the recorded image and the image sensor is 0.5, as shown in FIG. 12C, the restoration value is the same for the two pixels having the bright spot, and the two values other than the bright spot are the same. Pixels are also equal in value. Furthermore, the pixel value is twice as large as that of two pixels having bright spots and the other pixels. In addition, when the positional deviation amount is other than 0.5, comparing two pixels having a bright spot with other pixels, the pixel value becomes larger than twice. Therefore, the evaluation formula in the case where two bright spots are arranged is “the values of the two arranged pixels are equal (both sets), the value of the two pixels ≧ the value of the other two pixels × 2”. Become. A bright spot exists in a pixel corresponding to “two pixels” having a larger evaluation formula. However, "lined up" here means only in the horizontal direction or the vertical direction, and the oblique direction is as shown in FIG.
[0043]
Next, FIG. 13 illustrates a case where there are two bright spots opposite to the code part. The restoration value is obtained in the same manner as in FIG. When the amount of positional deviation between the recorded image and the image sensor is 0.5, as shown in FIG. 13C, the restored values of the two opposing pixels with the bright spot are equal, and other than the bright spot. Two opposing pixels have the same value. Furthermore, comparing two pixels with bright spots with other pixels, the pixel value is larger than 5/4. When the positional deviation amount is other than 0.5, the pixel value is larger than 5/4 when comparing the two pixels having the bright spot with the other pixels. Therefore, the evaluation formula in the case where two bright spots are opposed to each other is expressed as “the values of two pixels in the opposite direction are equal (both diagonals), the value of two pixels ≧ the value of the other two pixels × 5 / 4 ". A bright spot exists at the position of a large set of pixels of “two pixels facing each other” in the evaluation formula.
[0044]
Next, FIG. 14 illustrates a case where there are three bright spots in the code part. The restoration value is obtained in the same manner as in FIG. When the amount of positional deviation between the recorded image and the image sensor is 0.5, as shown in FIG. 14C, when the three pixels having the bright spot of the restoration value are compared with one other pixel, the pixel value Becomes more than 7/5 times larger. Further, among the three pixels having bright spots, the value of the sandwiched pixel is the largest. The same is true when the amount of misalignment is other than 0.5, and the pixel value does not increase more than twice for the pixel with the largest pixel value and the other pixels.
[0045]
Therefore, when there are three bright spots, the evaluation formula is “the value of a certain three pixels ≧ the value of another one pixel × 7/5, among the values of the above three certain pixels, but it is sandwiched between The value is the largest. " A bright spot exists in a pixel corresponding to “three pixels” in the evaluation formula.
[0046]
In addition to the above, when there are no bright spots, or when there are four bright spots, all the restored values are equal, so only when comparing these two patterns, for example, using the same value It is necessary to estimate the code block by evaluation other than the value. If it is desired to perform evaluation using only relative values, the number of bits that can be expressed is reduced, but a method that does not use these two code blocks is also effective. In that case, it is advantageous in terms of recording density to treat several code blocks as one set and record bit information.
[0047]
Further, the evaluation formulas described with reference to FIGS. 11 to 14 are in an ideal state, and it is actually necessary to consider the influence of noise and the like, so it is effective to apply a certain degree of freedom to the evaluation formulas. Since this degree of freedom varies depending on noise and the like, it is determined depending on the state of use.
[0048]
The information encoding device 2 and the information decoding device 12 described above have a computer system inside. A series of processes related to the information encoding process and the information decoding process described above are stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the computer reads and executes the program. Thus, the above process is performed.
[0049]
That is, each processing means and processing unit in the information encoding device and the information decoding device is such that a central processing unit such as a CPU reads the above program into a main storage device such as a ROM or RAM, and processes and processes information. This is realized by executing.
[0050]
Here, the computer-readable recording medium is a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a pixel indicating an input information bit is a (m−o) block of a two-dimensional image composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels. ) × (n−p) pixel area (o, p are natural numbers satisfying 0 <o <m, 0 <p <n), and other pixels of the m × n pixel code block In the area, the recorded image encoded without the pixels indicating the information bits is captured by the imaging device, captured as the captured image, the positional deviation between the recorded image and the imaging device is detected, and the original recording is performed from the captured image. Since the pixel value of the image is calculated as a restored value, an evaluation formula is calculated from the restored value, and a pixel pattern corresponding to the most satisfying evaluation formula is estimated as a code pattern. Expressing information efficiently with high-density encoding Advantage of being able to Ku decoding is obtained. In addition, since the code pattern can basically be estimated from the relative value of the pixel, there is an advantage that the code pattern can be decoded even if there is uneven pixel value in the recorded image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a two-dimensional encoding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a recording image capturing method;
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an encoding procedure.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a code block.
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a code block separation method;
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a two-dimensional decoding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining a decoding procedure.
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a code block;
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining imaging by an imaging element.
FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining calculation of a restoration value.
FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an evaluation formula when there is one bright spot.
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an evaluation formula when two bright spots are present side by side.
FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining an evaluation formula in a case where two bright spots exist opposite to each other.
FIG. 14 is a conceptual diagram for explaining an evaluation formula when there are three bright spots.
[Explanation of symbols]
1 Information to be encoded
2 Two-dimensional encoding device
3 Bit string converter
4-bit string division unit
5 Code blocking unit
6 Image generator
7 Recorded images
2-1, 2-3 Bright spots of recorded images
2-2, 2-4 CCD pixels
2-5, 2-6 Reproduced image captured by CCD
2-7 to 2-11 CCD pixels
4-1 Code part of code block
4-2 Bright spots
4-3 Guide section
5-1 Recorded image
5-2 Code block
5-3 Bright spots
5-4 Guide part of code block
5-5, 5-7 Area with recorded image
5-6 CCD pixels
5-8 Regions containing bright spots
11 Captured image to be decoded
12 Decryption unit
13 Misalignment detection unit
14 Restoration value calculator
15 Evaluation formula calculator
16 Code pattern estimation unit
17 Bit string decoder
18 Decryption information
7-1 Imaging state
7-6 Recorded image
7-7 Code block guide section
7-8 Code part of code block
7-9 Bright points of code block
7-10 Pixels of image sensor
7-11 Image sensor area to be calculated
D Recorded image and image sensor misalignment
7-13 Captured image
7-14 Restore value
7-15 Evaluation formula
7-16 Estimated pattern of code
8-1 Code part
8-2 Guide section
8-3 Bright spots
9-1 Recorded image
9-2 Code block
9-3, 9-8 Bright points of code block
9-4 Guide part of code block
9-5 Code area and surrounding guide area
9-6 Imaging status
9-9 Pixels of image sensor
9-10 Image sensor area to be calculated
10-2 Captured image
10-3 Restored value pixels
D1, D2 Misalignment
11-2 Code part
11-3 Pixel of image sensor
11-5 Code area and surrounding guide area
11-7 Image sensor
11-8 Pixels of recorded image
11-9 Area
11-13 Code part
11-14 Bright spot

Claims (4)

ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）の各画素においては符号化された情報のデジタルビットの値を表し、前記ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域の画素においては全ての画素がデジタルビットの０あるいは１のいずれか一方を表す記録画像を、撮像素子を用いて撮像し、撮像画像から前記記録画像で表された情報を再生する情報復号化方法において、
前記撮像素子によって得られた撮像画像から、前記記録画像と前記撮像素子との位置ずれ量を算出し、
前記位置ずれ量に基づいて、前記撮像画像から前記記録画像の各画素の復元値を計算し、
前記画素の復元値の相対的関係から、前記記録画像における画素のデジタルビット値を推定する
ことを特徴とする情報復号化方法。Among the blocks of a two-dimensional image composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels, an area of (mo) × (n−p) pixels (o and p are 0 <o <m, 0 <p <represents the value of the digital bits of information encoded in each of the pixels is a natural number) satisfying n, said m × of code blocks of n pixels, all in the pixel regions of other pixels of the pixel In an information decoding method for capturing a recorded image representing one of digital bits 0 or 1 using an image sensor and reproducing information represented by the recorded image from the captured image ,
From the captured image obtained by the image sensor, a positional deviation amount between the recorded image and the image sensor is calculated,
Based on the amount of displacement, calculate a restoration value of each pixel of the recorded image from the captured image,
An information decoding method , wherein a digital bit value of a pixel in the recorded image is estimated from a relative relationship of the restoration value of the pixel . 前記（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）は２×２画素であり、該２×２画素の領域の復元値を相対的に比べることにより、該２×２画素の領域の各画素のデジタルビット値を推定する
ことを特徴とする請求項１記載の情報復号化方法。The (mo) × (n−p) is 2 × 2 pixels, and the digital value of each pixel in the 2 × 2 pixel region is obtained by relatively comparing the restoration values of the 2 × 2 pixel region. information decoding method as claimed in claim 1, wherein the estimating the bit value. ｍ（ｍは自然数）×ｎ（ｎは自然数）画素からなる２次元画像のブロックのうち、（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）画素の領域（ｏ、ｐは、０＜ｏ＜ｍ、０＜ｐ＜ｎを満たす自然数）の各画素においては符号化された情報のデジタルビットの値を表し、前記ｍ×ｎ画素の符号ブロックのうち、他の画素の領域の画素においては全ての画素がデジタルビットの０あるいは１のいずれか一方を表す記録画像を、撮像素子を用いて撮像し、撮像画像から前記記録画像で表された情報を再生する情報復号化装置において、Among the blocks of a two-dimensional image composed of m (m is a natural number) × n (n is a natural number) pixels, an area of (mo) × (n−p) pixels (o and p are 0 <o <m, Each pixel of 0 <p <n) represents the value of the digital bit of the encoded information, and all the pixels in the other pixel area of the m × n pixel code block In an information decoding apparatus that captures a recorded image representing one of digital bits 0 or 1 using an image sensor and reproduces the information represented by the recorded image from the captured image,
前記撮像素子によって得られた撮像画像から、前記記録画像と前記撮像素子との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、A positional deviation amount calculating means for calculating a positional deviation amount between the recorded image and the imaging element from a captured image obtained by the imaging element;
前記位置ずれ量に基づいて、前記撮像画像から前記記録画像の各画素の復元値を計算する復元値算出手段と、A restoration value calculating means for calculating a restoration value of each pixel of the recorded image from the captured image based on the amount of displacement;
前記画素の復元値の相対的関係から、前記記録画像における画素のデジタルビット値を推定する推定手段と、An estimation means for estimating a digital bit value of a pixel in the recorded image from a relative relationship of the restoration value of the pixel;
を具備することを特徴とする情報復号化装置。An information decoding apparatus comprising: 前記推定手段は、前記（ｍ−ｏ）×（ｎ−ｐ）は２×２画素であり、該２×２画素の領域の復元値を相対的に比べることにより、該２×２画素の領域の各画素のデジタルビット値を推定するIn the estimation means, the (mo) × (n−p) is 2 × 2 pixels, and the 2 × 2 pixel region is compared by relatively comparing the restoration values of the 2 × 2 pixel region. Estimate the digital bit value of each pixel
ことを特徴とする請求項３記載の情報復号化装置。The information decoding apparatus according to claim 3.

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