JPH11250272A

JPH11250272A - 自動イメ―ジレイアウト方法及びシステム

Info

Publication number: JPH11250272A
Application number: JP11000026A
Authority: JP
Inventors: Dennis L Venable; エルヴェナブルデニス
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1999-01-04
Publication date: 1999-09-17
Also published as: US6934052B2; US20020051208A1; DE69936603D1; DE69936603T2; EP0929184A3; EP0929184B1; EP0929184A2

Abstract

(57)【要約】【課題】異なるイメージをあるページ上にどのように
配列すべきかを定義するためにテンプレートを自動的に
生成する方法を提供する。【解決手段】スマートプラテン技術の必要性に合わせ
た費用関数を有する標準最適化技術を適用して、ディジ
タルイメージの集まりを、密着プリント（べた焼き）シ
ート状のテンプレート上に配列する際に、ページ上の余
白の量を最小にするように各イメージを拡大して位置決
めする。得られたイメージは最大限に大きく、しかも予
め指定されたページ領域内に適合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に言えば、
ディジタルイメージのためのレイアウト技術に関し、よ
り詳しく言えば、迅速に見えてカタログ化するために、
ディジタルイメージの集まりを一枚の密着プリント（べ
た焼き）シート状レイアウトにフォーマットすることが
できる自動イメージレイアウト技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータをベースとする文書処理シ
ステムは、一般に４つの主要なカテゴリ、即ち、テキス
トエディタ及びワードプロセシングシステム、フォーマ
ッタ、構文主導型エディタ、及び専用ツールに分類され
る。殆どのシステムは、イメージを編集するために必要
なイメージ処理の他に、これら４つの主要カテゴリの１
つ以上の特色を有している。イメージプロセッサは、イ
メージ入力ユニットを使用して文書のイメージを読み取
り、それをイメージデータの形状でメモリ内に格納し、
そして格納したイメージデータに追加及び削除のような
編集操作を行う。編集操作の１つとして、読み取った文
書の一部を別の文書の所定の場所に電子的に切り貼りす
る。このような電子的切り貼り操作は、単一の表示ユニ
ットまたは分離した複数の表示ユニットの何れかに表示
され、切られる文書内のイメージ部分の切り離し、及び
貼り付け（行先）文書内の貼り付け場所は、例えばマウ
スによって同様に指定される。関連技術のイメージプロ
セッサにおいては、切り離しイメージ部分及び貼り付け
場所は、操作者がスクリーンを見ながら適切な位置を選
択することによって指定される。この理由から、図を精
密に切り貼りすることは不可能である。特に、同じパタ
ーンを並べなければならない場合には、位置の移動が目
立つようになる。 Tsutusumiの米国特許第 5,224,181号
「イメージプロセッサ」、及び Ohaの米国特許第 5,20
2,670号「イメージ処理装置」の両者は、イメージ処理
の概要を記述している。

【０００３】プレゼンテーションを重要視するような文
書の場合、文書はプレゼンテーションに先立って準備の
ためにフォーマッタへ提示しなければならない。フォー
マッタは、文書を処理して表示装置独立の、またはデバ
イス独立の何れかのレイアウト仕様を発生するように文
書を処理する非対話形ツールである。文書はファイル上
の記述の形状でフォーマッタに提示され、フォーマッタ
はそれらを処理し、ある時間の後に総合結果を戻す。高
レベルフォーマットは、文書の論理記述に基づいて動作
する。ユーザは所望のプレゼンテーション詳細を指定す
る必要はない。ユーザは文書の論理編成、即ち例えば、
節、段落、見出し、要旨等のような文書内に現れる異な
る型の要素を取扱う。フォーマッタは、これらの要素の
レイアウトプレゼンテーションを処理する。低レベルフ
ォーマッタは文書記述内にコマンドを含むことを可能に
し、例えば、フォント、間隔、余白（マージン）、及び
位置合わせのような文書の他の特色を変化させることを
可能にする。 Mantha らの米国特許第 5,438,512号「構
造化文書のレイアウト処理を指定する方法及び装置」
は、高レベルフォーマッタに関する。 Mantha は、コン
ピュータ文書処理システムにおいて論理的に構造化され
た文書のレイアウト処理を指定する方法及び装置を開示
している。 Mantha の方法及び装置によれば、構造化文
書の包括的論理構造を関係属性文法で指定することがで
きる。

【０００４】殆どの対話形システムによれば、ユーザは
準備中の文書のレイアウトを見ることができる。またこ
れらの対話形システムは、文書の論理構造をプレゼンテ
ーション詳細の仕様から分離する。典型的には、対話形
システム並びに高レベルフォーマッタは、文書の論理構
造を記述するために文法表記法を使用する。これらの論
理構造は、大抵は本質的に階層的であり、それらを表す
ために木構造が使用される。

【０００５】文書の論理構造にテンプレート（即ち、レ
イアウトのための規則）を適用することによって文書の
レイアウト構造を生成できるような文書処理デバイスに
対する要望には、電子的に作成された、またはディジタ
ル的に走査された文書（時にはより特定的に、イメージ
と呼ばれる）を処理して適切に描くようなマイクロプロ
セッサの広範な使用を伴うことは明白である。一般的に
言えば、実際の出力文書の論理的開発及びレイアウトの
両者が、文書の重要なファクタである。しかしながら、
文書生成のプロセス中にはレイアウトは必ずしも重要で
はない。例えば、レイアウトは文書の内容を決定する時
に１回必要であるが、若干の場合には、論理開発が未だ
クリアではないような文書生成の初期段階ではレイアウ
トを考えることはない。更に、例えば同一の文書を複数
の個人またはセクションへ配布する必要がある場合のよ
うに、若干の場合には、１つの論理開発に対して異なる
レイアウトを必要とし得る。上述した区別を容認しなが
ら、文書の章（チャプター）を表すある構造（「論理構
造」と呼ばれる）から、「レイアウト構造」と呼ばれる
構造を表すレイアウトを生成する技術が提唱されてい
る。論理構造からレイアウト構造を生成するプロセスは
レイアウトプロセスと呼ばれ、文書処理システム内に組
み込まれているプログラム（レイアウト処理プログラ
ム）によって遂行される。

【０００６】同一の論理構造からいろいろな形状のレイ
アウト構造を生成するためには、レイアウト処理プログ
ラムの動作を変更する必要がある。しかしながら、一般
的に言えば変更には専門的な知識を必要とするので、普
通のユーザがプログラム自体を適切に変更することはで
きない。この理由から、テクスチュアル文書のための
「ページサイズはＡ４」及び「ダブルカラムセッティン
グ」のようなパラメータを使用することによって、プロ
グラムを変更する技術が使用されてきた。しかしながら
この技術によれば、指定可能なパラメータの種類は、プ
ログラム内にプリセットされたものに制限される。更
に、多くの機能を有するレイアウト処理プログラムの動
作を制御するためには、普通のユーザがこのプログラム
を使用するのを排除する多数のパラメータを指定する必
要がある。これらの問題を解消するために、単純なパラ
メータではなく、レイアウトテンプレートを表すデータ
構造を使用することによって、レイアウト処理プログラ
ムを制御する技術が提唱されている。これらの技術の１
つは、国際標準“ＯＤＡ”に規定されている「包括的レ
イアウト構造」（ＩＳＯ 8613 、情報処理・テキスト及
びオフィスシステム・オフィス文書アーキテクチャ（Ｏ
ＤＡ）及び交換フォーマット ( 1989 ) ）である。ＯＤ
Ａは、文書構造を表すデータ構造及びそれらの使用のた
めのガイドラインだけを述べており、実際のレイアウト
プロセスを記述してはいない。しかしながら、ＯＤＡに
従ってレイアウト動作を遂行するためには以下の機能が
必要であることは明白である。以下の機能を有するレイ
アウトプロセスを、以下に「ＯＤＡレイアウトプロセ
ス」という。（１）レイアウトテンプレートに基づくレイアウト処理
機能（包括的レイアウト構造）。（２）レイアウトプロセス選択機能（トップ・ダウン、
またはボットム・アップ）。（３）レイアウト結果の再使用。（４）カテゴリをベースとするレイアウト処理機能。これらの機能（メカニズム）（１）−（４）は必ずしも
個々に遂行する必要はなく、望む場合には組合せること
ができる。これらの機能を組合せると、レイアウトプロ
セスの効率を改善することができる。

【０００７】Hayashi の米国特許第 5,381,523号「部分
的レイアウトテンプレートを使用する文書処理デバイ
ス」には、文書の階層的論理構造のそれぞれの部分的論
理構造のために準備された部分的レイアウトテンプレー
トが開示されている。各部分的レイアウトテンプレート
は、対応する部分的論理構造のレイアウトを発生するた
めの規則を表している。部分的レイアウトジェネレータ
は、それ自体を再帰的に呼出すか、または部分的レイア
ウトテンプレートを参照しながら内容レイアウトシステ
ムを呼出すことによって部分的レイアウト構造を発生
し、生成した部分的レイアウト構造を最低ランクのフレ
ーム内へ注ぐ。論理構造全体のレイアウトは、部分的レ
イアウト動作を順次に遂行することによって発生され
る。また Hayashiは、１つのテンプレート（即ち、レイ
アウトのための規則）を適用することによって、単一の
文書のレイアウト構造を生成することができる文書処理
デバイスを、単一文書の論理構造に関係付けているだけ
である。

【０００８】ディジタル写真への関心が高まり、幾つか
のディジタルイメージを文書としてレイアウトし、見る
必要が生じても、未だにマイクロプロセッサに幾つかの
イメージのレイアウトをシート状の媒体上に編成可能に
する文書／イメージ構造化プロセスに対する要望が存在
している。必要なのは、ユーザが多くのイメージを連動
（スキャナプラテン上の幾つかのイメージを一時に）走
査し、各イメージを自動的に位置決めし、それらをトリ
ミング( crop )し、そして各位置決めに関連する回転誤
差を修正することを可能にする技術である。得られたイ
メージは、個々に、またはユーザが定義した、または作
成することができる単純な行・列レイアウトを有する構
造化イメージとして、格納することができる。構造化イ
メージの詳細に関しては、1996年１月16日付 Venable等
の米国特許第 5,485,568号「複雑なカラー・ラスタ・イ
メージを記述するための構造化イメージ（ＳＩ）フォー
マット」を参照されたい。

【０００９】各イメージをできる限り大きく拡大して、
描かれたページ上に残される余白（ホワイトスペース）
が最小になるように、得られるページ上にセグメント化
されたイメージを拡大して分布させた、写真の「密着プ
リント（べた焼き）」シートにディジタル的に等価なも
のを自動的に生成する技術に対する要望が存在してい
る。

【００１０】この要望に充分に応えるための第１の制約
は、全てのイメージを等量だけ拡大する、即ちセグメン
ト化された各イメージの相対サイズを同じにし続けるよ
うにしなければならないことである。第２の制約は、最
小の余白（矩形によってカバーされない空間）を有する
境界付けボックスの等価を形成することである。これら
の制約の解を見出せば、多くのイメージを適切な量だけ
拡大して境界付けボックスを用紙の印刷可能な領域と同
一サイズにすることができる。本発明の特色は、上述し
た所望の結果を達成するために、上記制約を効果的に解
消することである。

【００１１】

【発明の概要】ユーザが、多くのイメージを「連動走
査」（スキャナプラテン上の幾つかのイメージを一時に
走査）して各イメージを自動的に位置決めし、それらを
トリミングし、そして各位置決めに関連する回転誤差を
修正することを可能にする技術が開示される。得られた
イメージは、個々に、またはユーザが定義した、または
マイクロプロセッサをベースとするシステムを用いて自
動的に作成することができる単純な行・列レイアウトを
有する構造化イメージとして、格納することができる。
本発明は、システムが写真の「密着プリント」シートと
ディジタル的に等価なものを自動的に生成することを可
能にする。この密着プリントシート上では、得られるペ
ージ上に各イメージができる限り大きく拡大され、描か
れたページ上に残される余白が最小になるように、セグ
メント化されたイメージが拡大され、分布される。更
に、イメージは等量だけ拡大される（即ち、セグメント
化された各イメージの相対サイズが同一に保たれる）。
矩形によって表されるイメージの最適空間分布は、以下
のガイドライン／制約の下に決定される。１）矩形（各イメージを表す）が重なり合わないこと。２）全ての矩形の境界付けボックスは最小面積を有して
いること。３）境界付けボックスの縦横（アスペクト）比は固定の
値Ｒであること。

【００１２】次に、最小余白を有する境界付けボックス
の等価がイメージの配置のために形成される。「密着プ
リントシート」の自動生成に関して言えば、セグメント
化されたイメージは矩形であり、用紙の印刷領域の縦横
比はＲである。上述した制約の自動解消法がマイクロプ
ロセッサが実行するアルゴリズムによって決定されれ
ば、複数のイメージ（本明細書では「矩形イメージ」と
呼ぶことがある）を適量だけ拡大し、境界付けボックス
を用紙の印刷可能領域と同一のサイズにすることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】この問題の解消法は、組合せ最小
化アルゴリズム「シュミレーテッド・アニーリング」(
Simulated Annealing ) （ Numerical Recipes in C の
343-352ページ参照）に基づいている。詳細な説明は省
略するが、シュミレーテッド・アニーリングは、全ての
考え得る解の空間は離散しているが、絶対最小のために
全空間を徹底的に探索することは実行不可能である程極
めて大きい状況において有用なエネルギ最小化アルゴリ
ズムである。シュミレーテッド・アニーリングは、他の
最小化アルゴリズム程ローカル最小にトラップされな
い。シュミレーテッド・アニーリングを使用するために
は、システムの制約に基づくエネルギ関数を定義しなけ
ればならない。システムのランダムな、新しい構成が生
成され、各構成毎のエネルギ関数が評価される。関数を
評価することによって新しい状態を受入れる確率は、Ｐr ＝ exp（−（Ｅ_new−Ｅ_old）／ｋＴ）である。ここにＥ_oldは受入れられた先行状態のエネル
ギであり、Ｅ_newは新しい状態のエネルギであり、Ｔは
温度に類似する制御パラメータであり、そしてｋは定数
である。（０・・・１）の間の乱数が一様乱数発生器を
使用して求められる。もし乱数がＰr よりも小さけれ
ば、新しい状態は受入れられる。もしＥ_newがＥ_oldよ
りも小さければ、Ｐr は１より大きくなり、新しい状態
は受入れられる。従って、先行状態よりも低いエネルギ
を有する新しい状態は、常に受入れられることになる。
もしＥ_newがＥ_oldよりも大きければ、新しい状態はＰ
r によって与えられる確率で受入れられるようになる。
常にエネルギ関数のダウンヒルステップを取り、ある場
合にはアップヒルステップを取るこの計画は、「メトロ
ポリス」アルゴリズムとして知られている。

【００１４】シュミレーテッド・アニーリングでは、温
度Ｔはアニーリングスケジュールに従って周期的に引下
げられる。温度引下げ間の周期が「エポック」である。
引下げる温度の量は、通常は現在値の端数、例えばＴ
_N+1＝Ｔ_N* 0.95である。プロセスは、通常は初期温度
Ｔ₀から開始され、温度がＴ_endに到達するか、または
他のある測度が収斂すれば終了する。これは、アルゴリ
ズムが進行するにつれて、アップヒル変化が少なくなる
ような効果を有している。

【００１５】我々の応用では、全ての矩形の位置が構成
空間を定義する。先行構成から新しい構成を生成するた
めに、我々は５つの許容される操作を定義する。これら
は単に考え得る操作に過ぎないので、我々はこれらを特
許請求はしない。これらは、我々が操作に使用したもの
である。１）２つの矩形の位置をスワップする。２）ある矩形を移動させる。３）ある矩形を別の矩形の直ぐ右へ移動させる。４）ある矩形を別の矩形の直ぐ左へ移動させる。５）ある矩形を 90 °だけ回転させる。

【００１６】このアルゴリズムは「移動」操作だけを使
用しているが、付加的な操作を使用することによってロ
ーカル最小からのステッピングを増加させることができ
る。意図した応用が矩形（イメージ）を回転させること
を許容する場合に限って、回転操作を使用する。新しい
構成を生成するためにはどの操作を適用するのか、また
どの矩形を調整するのかの選択は、一様乱数発生器によ
って決定される。

【００１７】エネルギ関数は、全ての制約を満足した時
にこの関数が最小になるように定義しなければならな
い。我々はエネルギ関数を以下のように定義する。Ｅ＝余白＋重なりペナルティ×重なりここに「重なりペナルティ」は、我々の試験においては
典型的に〜 100.0のパラメータであり、「重なり」は、
全ての矩形に共通する面積である。実際の合計重なり面
積は計算するのが困難である（１組の多角形の重なり領
域の計算を含む）ので、所望の効果を達成する近似を使
用する。

【００１８】overlap ＝0; for ( i ＝0; i＜nrects-1; ++i ) for ( j ＝i+1; j＜nrects-1; ++j ) overlap + ＝CalcIntersection( &rects[ i ],&rects[
j ]); このコードセグメントは、重なりを全ての矩形の間の共
通部分面積の総合計として評価する。“ CalcIntersect
ion ”手順は、２つの矩形の間の共通部分面積を計算
し、コードセグメントは全ての矩形についてこの手順を
ループする。矩形が重なり合わないような限界では「重
なり」の値は０であり、これは真の合計重なりに一致す
る。全ての矩形が重なり合うような限界では、「重な
り」の値は大きい。しかしながら、制約は重なりを最小
にすることであるから、全ての矩形が一致する場合の大
きい重なりの寄与はＯＫである。換言すれば、完全な重
なりについてのこの近似は、正当な評価を行っているの
である。

【００１９】「余白」（ホワイトスペース）は、所与の
状態でページ上に残される余白の量の測度である。「余
白」は次のように定義される。余白＝ｂボックス面積−黒面積ここに、ｂボックス面積は境界付け（バウンディング）
ボックスの合計面積（全ての矩形の境界付けボックスは
指定された縦横比に調整されている）であり、黒面積は
全ての矩形の合併の面積である。黒面積は次のように近
似される。黒面積＝合計矩形面積−重なりここに、合計矩形面積は全ての矩形の面積の和である。

【００２０】我々の作業では、典型的に、エポックは 5
00サイクル、初期温度Ｔ₀＝ 100.0、終了温度Ｔ_end＝
0.01、そして端数温度変化は 0.975である。このシミュ
レーテッド・アニーリングプロセスは、矩形の初期構成
を必要とする。全ての例の初期構成は、全ての矩形の左
上隅が座標（０，０）であるようにしてある。

【００２１】図１は、縦横比を 1.29 にして得られた矩
形レイアウトの例である。 20 乃至50 の間にランダム
に分散した寸法を有する 20 の元の矩形が存在する。こ
の「ページ」上の余白のパーセンテージは 18 ％であ
る。

【００２２】図２では、同一のデータを処理させたが、
縦横比を維持する制限は設けなかった。余白のパーセン
テージは 13.2 ％である。

【００２３】図３においては、ページの中心の近くに位
置する矩形に対してエネルギ関数にペナルティを追加す
るという付加的な制約が指定されている。この付加的は
制約は、ページの中央が空いて矩形を外側の縁へ向かっ
て押しやるという効果を呈する。ここでは縦横比の制約
が含まれている。パーセンテージ余白は、 23 ％であ
る。

【００２４】図４では、反対のペナルティが課されてい
る。即ち、縁に近い矩形にペナルティが課せられてい
る。この効果は、矩形を中央に近づけて位置決めするこ
とである。縦横比の制約は課せられていない。パーセン
テージ余白は 28 ％である。

【００２５】エネルギ関数に付加的な制約を追加するこ
とが可能である。例えば、図４に示す結果のように、芸
術的な目的のために若干の制約を適用することができ
る。矩形が行または列に整列していることが望ましいか
も知れない。これは、継続研究の題目である。また「重
なりペナルティ」のような制約の決定を簡易化するため
に、エネルギ関数を適切に正規化することも研究されよ
う。

【００２６】図５は、上述したプロセスを実現する典型
的なシステムを示している。コンピュータシステム２内
のマイクロプロセッサ３は、メモリ４内に格納されてい
るフォーマッティングアルゴリズムを実行する。スキャ
ナ５は幾つかのイメージを、単一のプラテンから一時に
全てを、または個々に入手するために使用される。次い
で、ディジタルイメージがマイクロプロセッサ２によっ
て自動的に編成され、マイクロプロセッサによって本発
明のプロセスがメモリ４から呼戻され、そしてその結果
はイメージの密着プリントシート状の表現であり、これ
もメモリ４内に格納するか、またはプリンタ６によって
描くことができる。

【００２７】以上に本発明を特定の実施例に関して説明
したが、この特定の実施例は例示に過ぎず、本発明を限
定するものではない。本明細書によれば多くの変更及び
代替を考案することが可能であり、従って、これらの変
更及び代替は全て特許請求の範囲内に含まれることを理
解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】1.29の縦横比を保って得られた矩形レイアウト
の例を示す図であり、 20 乃至50 の間にランダムに分
散した寸法を有する 20 の元の矩形が存在している。こ
の「ページ」上の余白のパーセンテージは 18 ％であ
る。

【図２】図１と同一のデータが処理されているが、縦横
比を保つ制限は設けてない。余白のパーセンテージは 1
3.2 ％である。

【図３】ページの中央が空き、矩形が外側の縁へ向かっ
て押しやられるという効果を有する指定された付加的な
制約を示す図である。縦横比の制約が含まれ、パーセン
テージ余白は 23 ％である。

【図４】図３とは反対のペナルティ、即ち縁に近い矩形
にペナルティが課せられた時の矩形レイアウトを示す図
である。パーセンテージ余白は 28 ％である。

【図５】本発明を実現するために使用されるシステムの
ブロック図である。

【符号の説明】

２コンピュータシステム３マイクロプロセッサ４メモリ５スキャナ６プリンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】写真の密着プリントシートに類似して得
られるあるページ上に、残される余白が最小になるよう
に複数のセグメント化されたイメージを可能な限り拡大
して描き、また前記イメージを等量だけ、即ち前記セグ
メント化された各イメージの相対サイズを同じに保った
まま拡大するように、前記イメージを拡大して分布させ
た前記密着プリントシートのディジタル等価物を自動的
に生成するようにマイクロプロセッサを実施する方法に
おいて、矩形によって表される前記イメージの最適空間分布が、ａ）前記各イメージを表す前記矩形が重なり合わないこ
と、ｂ）前記矩形のための境界付けボックスが最小の面積を
有していること、ｃ）前記境界付けボックスの縦横比が固定された値であ
ること、という制約の下に決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記境
界付けボックスの余白が最小になるように、前記矩形に
よって表される前記イメージの配置が形成され、用紙の
印刷領域の縦横比が決定され、それによって前記境界付
けボックスを前記ページの印刷可能な領域と同サイズに
する適切な量だけ前記イメージを拡大できるようにした
ことを特徴とする方法。
【請求項３】イメージレイアウト処理デバイスにおい
て、論理構造内に複数のディジタルイメージのレイアウトを
発生させるための複数の規則からなるイメージレイアウ
トテンプレートアルゴリズムを実行するようにプログラ
ムされているマイクロプロセッサを備え、前記イメージは、前記論理構造内に適合させるために前
記イメージを均一に拡大することによって余白を最小に
するように拡大されて位置決めされ、前記デバイスは、前記イメージレイアウトテンプレート
アルゴリズムを保持するメモリを更に備えていることを
特徴とするイメージレイアウト処理デバイス。