CN103827793A - 代码读取装置以及代码读取方法 - Google Patents

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CN103827793A CN201380003173.2A CN201380003173A CN103827793A CN 103827793 A CN103827793 A CN 103827793A CN 201380003173 A CN201380003173 A CN 201380003173A CN 103827793 A CN103827793 A CN 103827793A
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Abstract

能够提供以少的计算量来提取代码信息的代码读取装置。具备：近邻搜索投票部(211)，针对根据第一方向以及第二方向而被确定的虚拟的网格点，在从该网格点偏离的位置上排列成矩阵状的多个点号中的一部分点号的每一个，将以该点号为基准点时的至少4个以上的近邻点号的坐标值，投票到二维平面上；方向检测部(212)，根据获得的投票结果检测第一方向以及第二方向；顺序决定部(213)，根据第一方向以及第二方向决定针对一部分点号的光栅顺序；以及代码检测部(214)，根据一部分点号的坐标值和光栅顺序求出网格点，针对网格点的每一个，按照光栅顺序检测一部分点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的一部分点号编码成位置信息。

Description

代码读取装置以及代码读取方法
技术领域
本发明是涉及用于检测位置的光学式的代码读取装置以及代码读取方法。
背景技术
以往有这样的代码读取装置，通过读取多个点号中的一部分点号，编码成位置信息，该位置信息示出该一部分点号在多个点号中的位置（例如，参考专利文献1）。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特表2003－529853号公报
然而，所述以往的构成中存在计算量庞大这样的课题。
发明内容
本发明是解决所述以往课题的发明，其目的在于提供一种能够以少的计算量提取代码信息的代码读取装置。
为了解决所述以往课题，本发明的代码读取装置，从多个点号中读取一部分点号，从而将读取的该一部分点号编码成示出所述一部分点号在所述多个点号中的位置的位置信息，针对根据第一方向以及与所述第一方向交叉的第二方向而被确定的虚拟的网格点，所述多个点号位于从该网格点向所述第一方向以及所述第二方向的某一方向偏离的位置上、且以规定的阵列排列成矩阵状，所述代码读取装置具备：近邻搜索投票部，针对所述一部分点号的每一个，(i)至少搜索4个以上的近邻点号，(ii)分别算出以搜索出的至少4个以上的所述近邻点号的每一个为基准点时的坐标值，(iii)将算出的每一个所述近邻点号的坐标值投票到二维平面上；方向检测部，根据由所述近邻搜索投票部获得的投票结果，检测所述第一方向以及所述第二方向；顺序决定部，根据由所述方向检测部检测出的所述第一方向以及所述第二方向，决定针对所述一部分点号的光栅顺序；以及代码检测部，(i)获得所述一部分点号的坐标值，(ii)根据获得的所述一部分点号的坐标值和所述光栅顺序求出网格点，(iii)针对所述网格点的每一个，按照所述光栅顺序检测所述一部分点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
这样，能够以比以往技术少的计算量来检测代码信息，而且能够进行具有鲁棒性的推测。
另外，这些全体或具体的实施例，可以通过方法来实现。
根据本发明的代码读取装置，能够用少的计算量来取出代码信息。因此，在进行硬件化时，能够以少的电路规模功能来实现。因此，能够使代码读取装置小型化以及低耗电化。
附图说明
图1是示出本实施例的代码读取装置的输入装置的构成。
图2是本实施例的输入装置的方框图。
图3是针对光学式数字笔拍摄了图1的平板电脑终端的显示部的显示面时的多个点号的图像进行说明的图。
图4是示出编码点号位置的例子的图。
图5是本实施例的代码读取装置的构成图。
图6A是示出本实施例的代码读取装置的处理的流程的流程图。
图6B是示出本实施例的近邻搜索投票处理的流程的流程图。
图6C是示出在本实施例的方向检测处理的流程的流程图。
图6D是示出在本实施例的顺序决定处理的流程的流程图。
图6E是示出在本实施例的代码检测处理的流程的流程图。
图7是用于说明在本实施例的代码读取装置的近邻搜索投票部进行的近邻搜索投票处理的图。
图8是用于说明在本实施例的代码读取装置的方向检测部进行的方向检测处理的图。
图9是用于说明在本实施例的代码读取装置的顺序决定部进行的顺序决定处理的图。
图10是用于说明在本实施例的代码读取装置的代码检测部进行的代码检测处理的图。
图11是用于说明在变形例(1)的代码读取装置的代码检测部进行的代码检测处理的图。
具体实施方式
（成为本发明的基础的见解）
本发明者发现关于背景技术中记载的代码读取方法会产生如下问题。
图4是示出对点号位置进行编码的例，该点号位置是从各网格点102在任意的方向上有距离的位置。图4的(a)示出根据点号103的各自示出的与代码值104的关系101。图4的(b)示出多个点号112的图案110，示出假定多个点号以虚线箭头111示出的光栅顺序横4个×纵4个排列时，多个点号112的布局的一例的图。图4的(d)是示出编码结果113的图，该编码结果113是图案110的各点号进行编码的结果。而且，最终是代码串114被导出。
此外，读取代码的摄像机和表示代码的点号存在的平面之间的关系破坏的情况下，例如为了编码所需要的网格框如图案120一样地发生三维歪斜。
在专利文献1中，以空间频率分析对网格框的歪斜进行推测。在专利文献1中，对点号进行二维傅里叶分析，在检测出频率平面的峰值之后，从检测出的峰值推测三维上的网格框的歪斜。接着，向没有歪斜的网格框的空间上旋转校正点号之后，实施编码。然而，在所述以往的构成中，因为进行傅里叶分析等多次利用三角函数，计算量多。因此，对以往的构成进行软件化时，电路规模增大。
为了解决这样的问题，本发明的一个实施例涉及的代码读取装置，从多个点号中读取一部分点号，从而将读取的该一部分点号编码成示出所述一部分点号在所述多个点号中的位置的位置信息，针对根据第一方向以及与所述第一方向交叉的第二方向而被确定的虚拟的网格点，所述多个点号位于从该网格点向所述第一方向以及所述第二方向的某一方向偏离的位置上、且以规定的阵列排列成矩阵状，所述代码读取装置具备：近邻搜索投票部，针对所述一部分点号的每一个，(i)至少搜索4个以上的近邻点号，(ii)分别算出以搜索出的至少4个以上的所述近邻点号的每一个为基准点时的坐标值，(iii)将算出的每一个所述近邻点号的坐标值投票到二维平面上；方向检测部，根据由所述近邻搜索投票部获得的投票结果，检测所述第一方向以及所述第二方向；顺序决定部，根据由所述方向检测部检测出的所述第一方向以及所述第二方向，决定针对所述一部分点号的光栅顺序；以及代码检测部，(i)获得所述一部分点号的坐标值，(ii)根据获得的所述一部分点号的坐标值和所述光栅顺序求出网格点，(iii)针对所述网格点的每一个，按照所述光栅顺序检测所述一部分点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
这样，能够比以往的构成少的计算量来检测代码信息，而且能够进行有鲁棒性的推定。
此外，例如所述近邻搜索投票部，使用设想了概率密度的函数，作为所述坐标值进行投票，所述概率密度是具有以算出的所述坐标值为基准的规定范围的扩展的密度。
此外，例如所述方向检测部，根据所述投票结果搜索投票值高的多个极大点，检测搜索出的多个所述极大点以及所述基准点中的2个以上的点的排列方向，从而检测所述第一方向以及所述第二方向。
此外，例如所述方向检测部，在搜索出的多个所述极大点中，提取与所述基准点最近的4个点，在该4个点中确定夹着所述基准点排列的两个2个点组成的组，将确定的两个组的各组的排列方向分别检测为所述第一方向以及所述第二方向。
此外，例如所述方向检测部，通过对向所述二维平面投票的投票结果进行阈值处理，从而搜索投票值高的多个极大点。
此外，例如所述方向检测部，通过对向所述二维平面投票的投票结果进行滤波处理，从而搜索投票值高的多个极大点。
此外，例如所述代码检测部，计算假设所述光栅顺序相关联并且所述一部分点号以规定的固定值而被配置的情况下的理想的网格点，在假设所述一部分点号中包含相对于所述虚拟的网格点的偏差的基础上，计算射影转换矩阵，该射影转换矩阵是用于从所述一部分点号的坐标系统转换到所述理想的网格点的坐标系统的矩阵，针对所述一部分点号的坐标的每一个，使用所述射影转换矩阵，对该点号的坐标进行射影转换，从而获得转换后坐标，针对所述理想的网格点的每一个，按照所述光栅顺序来检测获得的所述转换后坐标示出的点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
此外，例如所述代码检测部，根据由所述顺序决定部决定的所述点号的光栅顺序，将所述一部分点号分别直线近似成沿着所述第一方向以及所述第二方向排列的多个列的点号，并在所述第一方向以及所述第二方向上被直线近似的直线相交的交点，决定为所述网格点，针对决定的所述网格点的每一个，按照所述光栅顺序检测离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
另外，这些全体或具体的实施例，可以由方法或程序来实现。
下面，针对本发明的一个实施例涉及的代码读取装置以及代码读取方法，一边参考附图一边具体说明。
另外，下面说明的实施例都是示出本发明的一个具体例子。以下的实施例中示出的数值、形状、构成要素、步骤、步骤的顺序等，都是一个例子，主旨不是限制本发明。并且，以下的实施例的构成要素中，示出最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，可以说明是任意的构成要素。
(实施例)
图1是示出实施例中的包含代码读取装置12的输入装置1的构成的图。图2是实施例的输入装置1的方框图。
如图1以及图2所示，输入装置1具有光学式数字笔10和平板电脑终端20。
光学式数字笔10是笔型的终端，是读取以规定的阵列排列的多个点号（以下，也记为“DM”）的一部分点号的终端。光学式数字笔10由摄像机11、代码读取装置12、存储部13、以及通信部14构成。
摄像机11，以光学式数字笔10的笔轴与光轴一致的方式，配置在光学式数字笔10，拍摄位于光学式数字笔10的笔尖的物体，生成拍摄的物体的图像。此外，摄像机11的构成如下，其透镜在光学式数字笔10的笔尖接触物体表面时与该物体的表面对焦，并且拍摄笔尖接触的物体的表面。例如，在图1中拍摄光学式数字笔10的笔尖的区域A1。另外，摄像机11的构成可以不是与笔尖接触的物体的表面严密地对焦，也可以是即使没有接触物体的表面，只要在规定的范围内，就能得到对焦的物体的表面的图像。此外，摄像机11，在本实施例1中，也可以例如是红外光摄像机，只拍摄可见光波长区域的外侧即红外光。
代码读取装置12，通过从由摄像机11拍摄的物体的图像中读取多个点号中的一部分点号，来编码(转换)成读取的该一部分点号示出的位置信息。另外，多个点号是作为描绘对象被设定的物体（在本实施例1中，平板电脑终端20的显示部21的显示面的整体）上预先描绘的点号，并且是以规定的阵列配置的点号。多个点号针对根据第一方向以及第二方向被确定的虚拟的网格点，从该网格点向第一方向以及第二方向的某一方向偏离的位置上，以规定的阵列排列成矩阵状。此外，多个点号，以不影响平板电脑终端显示的图像的画质的状态，以吸收红外光的物质来描绘，该红外光是可见光波长区域的外侧的光。因此，在摄像机11拍摄的图像中，多个点号成为增益接近0的状态（换言之黑色的图像）。此外，由摄像机11拍摄的一部分点号是，比在平板电脑终端20的显示部21的显示面的全体描绘的多个点号的数量少的多个点号。另外，代码读取装置12具体而言是由CPU、微处理机单元等的处理器、以及如下程序等实现的处理部，该程序是所述处理器实现作为代码读取装置12的功能的程序。程序例如存储在ROM（Read Only Memory）。
图3是针对光学式数字笔拍摄了图1的平板电脑终端20的显示部21的显示面区域A1时的多个点号的图像进行说明的图。图3的(a)是示出平板电脑终端20的显示部21的显示面的区域A1的位置的图。图3的(b)是示出由摄像机11拍摄的区域A1的多个点号的阵列的图。
如图3的(b)所示，例如，由摄像机11拍摄的区域A1的尺寸，被设定为大约9×9个的点号被拍摄。此时，代码读取装置12，针对被拍摄的区域A1的图像的中心附近的区域中，拣选包含4×4个点号的区域A2，将4×4个点号作为一部分点号来读取。换言之，代码读取装置12，通过从平板电脑终端20的显示部21的显示面的全体描绘的无数个点号中，提取由光学式数字笔10拍摄的4×4个的点号，从而使用在图4说明的方法，编码成位置信息，该位置信息是根据4×4点号的阵列所示出的在描绘对象中的位置的位置信息。另外，由代码读取装置12读取的点号的阵列图案，不局限于4×4，也可以是增加为6×6，8×8等数量。通过增加读取的点号的数量，使编码的位置信息更拥有冗余性，很难受到外来干扰的影响，根据进行了编码的位置信息，能够精度很好地确定光学式数字笔10在显示部21中的位置。此外，关于点号的阵列图案，点号的纵向个数与横向个数的比，可以不是1比1，例如，也可以是3×5，4×9等。
存储部13暂时存储由摄像机11拍摄的物体的图像，代码读取装置12进行了编码的位置信息等，例如是RAM（Random Access Memory）。此外，存储部13可以包含ROM，该ROM存储由代码读取装置12执行的程序。
通信部14，与平板电脑终端20收发信息。具体而言，通信部14将由存储部13存储的位置信息或由代码读取装置12进行了编码的位置信息发送到平板电脑终端20。通信部14，通过Bluetooth(注册商标)、无线局域网等无线通信，与平板电脑终端20的通信部24进行信息收发。
平板电脑终端20由显示部21、显示控制部22、存储部23、以及通信部24构成。
显示部21是显示由显示控制部22生成的图像的显示器，例如液晶显示器、有机电致发光显示器等。
显示控制部22，由CPU、微处理机单元等的处理器，用于生成如下图像的程序来实现的处理部，该图像是接受从光学式数字笔10发送来的位置信息为基础的输入来显示在显示部21的图像。程序例如存储在ROM。
存储部23例如是RAM，暂时地存储示出由显示控制部22生成的图像的图像信息、从通信部24获得的位置信息等的信息。此外，存储部23可以包含ROM，该ROM存储由显示控制部22执行的程序。
通信部24，通过Bluetooth(注册商标)、无线局域网等的无线通信，与光学式数字笔10的通信部14进行信息的收发。具体而言，通信部24接收从光学式数字笔10发送来的位置信息。另外，通信部14以及通信部24进行的通信，不仅限于无线通信，也可以是有线通信。
图5是本发明的实施例1的代码读取装置12的构成图。代码读取装置12，由点号坐标群获得部200以及代码读取部210构成。此外，代码读取部210由近邻搜索投票部211、方向检测部212、顺序决定部213、以及代码检测部214构成。
点号坐标群获得部200，从在图像数据D1中的区域A2的4×4个的点号，获得点号坐标群，该图像数据D1示出摄像机等拍摄的9×9个的点号被拍摄的图像。点号坐标群，由根据图像处理（例如二值化、通过标号的中心坐标检测等）检测出的区域A2的4×4个点号的每一个中心位置的坐标构成（以下，称为“中心坐标”）。
代码读取部210在从点号坐标群获得部200接受点号坐标群的情况下，推测成为编码的基准的网格框。代码读取部210，针对由推测出的网格框确定的多个网格点的每一个，按照从该网格点最近的点号的相对位置，以图4说明的方法进行编码。
代码结果D2是从代码读取部210输出的代码数据。这些代码结果D2按照特定的法则进行解码，从而能够提取例如图3示出的显示部21的显示面上的坐标Pn（Xn,Yn）。另外，代码结果D2中不仅可以嵌入位置信息，而且还可以嵌入成为描绘对象的终端的ID。换言之，在这个情况下，能够识别描绘对象的终端的信息由多个点号的阵列来示出。此外，不仅是描绘对象的终端，代码读取装置本身也能简单地附加终端ID，所以在电子教材和电视会议等，能够以多个读取装置共享相同描绘对象的终端，共同进行工作。
下面，使用图5以及图6A～图6E详细地说明代码读取部210。图6A是示出在本实施例的处理流程的流程图。
近邻搜索投票部211，从点号坐标群获得部200接受了点号坐标群的情况下，针对该点号坐标群示出的多个点号的中心坐标的每一个，搜索8个近邻的点号位置，向二维平面投票(S101)。
方向检测部212，从在近邻搜索投票部211处理的向二维平面的投票结果中，检测多个投票值高的点，根据检测出的多个点检测第一方向以及第二方向(S111)。另外，第一方向以及第二方向是成为读取4×4个的点号的光栅顺序的基准的方向，是互相交叉的方向。
顺序决定部213，根据由方向检测部212检测出的第一方向以及第二方向，制作以4×4的点号中的一个点号的位置为基准的临时网格框。而且，顺序决定部213，通过搜索离制作的临时网格框的各网格点最近的点号，从而决定用于处理4×4的点号的光栅顺序(S121)。
代码检测部214，根据由顺序决定部213决定的光栅顺序和从由点号坐标群获得部200获得的点号坐标群，来推测由4×4个的点号规则正确地排列成网格状的成为编码的基准的网格框（以下称为“基准网格框”）。代码检测部214，计算从点号到基准网格框的转换矩阵（因为三维地歪斜所以是射影转换矩阵）。之后，根据基准网格框的各网格点和实际上对点号进行了射影转换后的值的差分量进行编码(S131)。
下面，使用图6B及图7详细地说明近邻搜索投票处理(S101)。图6B是本发明的实施例1的近邻搜索投票处理的流程的流程图。
首先，在近邻搜索投票处理(S101)开始时，近邻搜索投票部211，关注被输入的多个点号中的一个，搜索离关注的点号距离近的8个近邻的点号(S102)。
近邻搜索投票部211，在步骤S102搜索8个近邻的点号之后，将搜索的8个近邻的点号的坐标，转换为以关注的点号的坐标为原点的坐标系统，进行已转换的8个近邻的点号的坐标的投票(S103)。
近邻搜索投票部211，在步骤S103的投票后，判断是否已经对被输入的点号坐标群示出的全部的点号实施(S104)。
而且，近邻搜索投票部211在判断为没有对全部的点号进行了实施的情况下（S104中的“否”），关注下一个其他的点号，返回步骤S102。近邻搜索投票部211，在判断为已经对被输入的全部点号实施的情况下（S104中的“是”），结束近邻搜索投票处理。
使用图7，进一步对近邻搜索投票处理进行说明。
图7是用于说明在本实施例的代码读取装置12的近邻搜索投票部211的近邻搜索投票处理的图。图7的(a)是示出关注的点号为点号401情况下的8个近邻的点号的图，该关注点号属于某个定时被拍摄的图像的多个点号的点号坐标群的一部分。近邻搜索投票部211，针对4×4个的点号的每一个，搜索8个近邻的点号（换言之，8个近邻点号）。而且，近邻搜索投票部211，针对4×4个的点号的每一个，分别算出以搜索出的8个近邻点号的每一个为基准点（换言之，原点）的情况下的坐标值。加之，近邻搜索投票部211，针对4×4个的点号的每一个，将算出的每一个8个近邻的点号的坐标值投票到二维平面。图7的(b)是示出对点号坐标群的全部的点号实施了近邻搜索投票处理之后的二维平面的图。在图7的(b)中，以投票的频度越高就越深，投票的频度越低就越浅的方式，在二维平面上表示投票结果。例如，在关注图7的(a)示出的点号401的情况下，关于该左相邻的近邻点号402的投票结果是位置412，该位置412是以图7的(b)示出的二维平面410的原点411为基准，对点号401的近邻点号402的相对位置进行了投票时的位置。
图7的(d)是在其他定时拍摄的图像中的多个点号的点号坐标群的一部分，是示出关注的点号是点号431的情况下的8个近邻的点号的图。图7的(e)是示出8个近邻的点号为如图7的(d)一样的关系的情况下向二维平面投票的投票结果的图。
另外，在近邻搜索投票处理中，以点来投票的情况下，被离散地投票，投票结果的累积值难以增加。因此，近邻搜索投票部211，作为坐标值，也可以投票函数，该函数是设想了具有以算出的坐标值为基准的规定范围的扩展的概率密度的函数。这个时候，坐标值偏差的原因主要是代码图案和光学歪斜的影响，但是从多个点号的概率上来看，代码图案和光学的歪斜有规则性，通过概率密度来表示就能够对应。例如，使用如图7的(c)一样的表，针对一个点号的坐标，点号的存在概率可以用从该点号的中心位置的正态分布来表示。这个情况下，针对一个点号的坐标，在该点号的中心坐标为基准的规定的范围内，例如像正态分布一样，以中心的投票值最大，越朝向规定范围的外侧投票值越小的方式，投票分布(函数)。这样，对具有规定范围扩展的函数进行投票，从而能够减少离散的投票，变得容易提高投票结果的累积值。换言之，越是被投票的坐标的位置最接近且该个数最多的位置，投票结果的累积值变得越大。另外，在这里“投票值”是指，针对多个点号的每一个累积了被搜索的近邻点号的全部的值。另外，在这里“累积”，可以表示“累计”，也可以表示为“相加”，也可以表示为“积蓄”。换言之，“投票”可以表示为“累积”、“累计”、“相加”以及“积蓄”中的任一个。
在这里，采用投票进行推测的方法的优点是利用了如下限制条件：点号与另外点号之间的位置关系，虽然为了显示代码从规定的网格框存在微小的偏差，但是基本上以网格状等间隔地配置。即，根据投票的推测方法，从点号坐标群的多个点号的每一个，投票8个近邻的点号，则会投票到大致相同的地方。从而，由于光学式数字笔10的摄像机11的摄影条件，即使点号坐标群以二维地或三维地歪斜的状态获得，也能得到预期的像图7的(b)和图7的(e)一样的投票结果。
此外，即使被输入了包含噪声等状态下被检测出的错误的点号时，也能够进行统计地除去错误的点号的具有鲁棒性的推测。此外，通过使用概率密度进行投票，中心位置附近表示高的概率(投票值)，从而有这样的效果，能够吸收用于表示代码的距规定网格框的点号的偏差和点号的中心位置的测量误差等。
下面，使用图6C以及图8详细地说明方向检测处理(S111)。图6C是示出在本发明的实施例1的方向检测处理的流程的流程图。图8是方向检测处理(S111)的说明图，图8的(a)是表示二维平面的投票结果的图，图8的(b)是表示二值化图像的图，图8的(c)是表示二值化图像的重心位置的图，图8的(d)是表示用于检测第一方向以及第二方向的候补点的图，图8的(e)是表示第一方向矢量504以及第二方向矢量505的图。
首先，在方向检测处理(S111)开始时，方向检测部212对二维平面的投票结果进行阈值处理，进行二值化(S112)。此时，阈值可以是已调整的固定值，也可以使用判别分析法（大津的阈值处理）和p-tile法（投票值的直方图的累积频度的X%为阈值）等进行二值化。此外，二维平面的投票结果中，大部分是作为投票值为零的区域，所以除了投票值零的区域，可以自动决定阈值。例如，根据图8的(a)一样的二维平面的投票结果，以某个阈值进行了二值化的结果，表示为图8的(b)一样。
方向检测部212，在二值化处理之后，能够推测投票值的峰值附近，所以使用图像处理的标记（区域分割法）等确定各区域，计算各自的重心位置(S113)。更具体而言，方向检测部212确定图8的(b)示出的涂成黑色的多个区域，将该多个区域的每一个的重心位置，例如图8的(c)一样地计算。
方向检测部212，在步骤S113算出了重心位置之后，搜索离二维平面的中心（换言之，原点(基准点）)近的4个点，作为用于检测第一方向以及第二方向的候补点(S114)。例如，在图8的(c)示出的重心位置8个点之中，离二维平面的中心近的4个重心位置，成为图8的(d)示出的4个点。
方向检测部212在算出了用于检测第一方向以及第二方向的候补点之后，从4个点的组合中算出2组2个点组成的组，决定第一方向的组以及第二方向的组，根据第一方向的组以及第二方向的组，分别计算第一方向矢量以及第二方向矢量(S115)。方向检测部212，例如被赋予了图8的(d)示出的4个点的情况下，分别求出某1个点与剩下3个点中的1个点之间的平均坐标。此时，平均坐标最接近中心的组合被选择时，该组被决定为第一方向的组或第二方向的组。因此，例如可以根据坐标的y成分的绝对值多的组，检测第二方向矢量505，根据剩余的组，检测第一方向矢量504。另外，这个情况下，可以将第一方向作为水平方向来检测，可以将第二方向作为垂直方向来检测。
总之，方向检测部212，在方向检测处理中，根据在近邻搜索投票处理的投票结果，探索多个投票值高的极大点，检测搜索出的多个极大点以及二维平面的中心（原点(基准点）)中的2个以上点的排列方向，从而检测第一方向以及第二方向。更具体而言，方向检测部212在搜索出的极大点中，提取离二维平面的中心（原点(基准点）)最近的4个点，在该4个点中确定夹着二维平面的中心而排列的2组2个点组成的组，将确定出的2组2个点的各组的排列方向，分别作为第一方向以及第二方向来检测。
另外，在上述中使用根据阈值处理的二值化以及标记处理来求出了投票值的极大值（用于检测第一方向以及第二方向的候补点），不过投票值的极大值的求出方法不限于所述方法，可以使用最大值滤波器等其他的滤波处理等来求出极大值。此外，可以反过来求出用于第一方向以及第二方向的检测的候补点之后，作为初始值来利用，在最大值滤波器等的滤波器处理中，精度很好地求出极大值的位置。
下面，使用图6D以及图9，详细地说明顺序决定处理(S121)。图6D是示出在本发明的实施例1的顺序决定处理的流程的流程图。图9是顺序决定处理(S121)的说明图，图9的(a)是表示第二方向矢量601以及第一方向矢量602的图，图9的(b)是表示虚线箭头614的图，该虚线箭头614示出根据顺序决定处理检测出的临时网格框610以及光栅顺序。
首先，顺序决定处理(S121)开始时，顺序决定部213利用在方向检测处理中检测出的第二方向矢量601以及第一方向矢量602，以某点号为基准制作临时网格框(S122)。例如，在某个点号的基准是图9的(b)的点号611的情况下，根据图9的(a)示出的第二方向矢量601以及第一方向矢量602，制作临时网格框610。
顺序决定部213，在制作临时网格框610之后，按照对临时网格框610的光栅顺序，搜索离临时网格框610内的网格点最近距离的点号(S123)。例如，最靠近网格点612的点号成为点号613，光栅顺序被定义为虚线箭头614的情况下，点号613以点号611的前一个顺序来处理。
顺序决定部213搜索出离网格点最近距离的点号之后，判断是否对全部网格点进行了实施(S124)。顺序决定部213，在判断为没有对全部网格点进行实施的情况下（S124中的“否”），对剩余的网格点也进行同样的处理，所以返回到步骤S123。顺序决定部213，在判断为对全部网格点进行了实施（S124中的“是”），就结束顺序决定处理。这样，顺序决定部213，根据从方向检测部212检测出的第一方向以及第二方向，来决定针对4×4个点号的光栅顺序。
另外，将针对点号的光栅顺序定义为虚线箭头614，不过，可以不是这个顺序。此外，即使拍摄点号的摄像机以光轴为中心以90度单位旋转，从点号的阵列很难辨别朝向。因此，实际上可以采用如下方法，准备4个左右分别旋转了90度的光栅顺序，对4个光栅顺序的各自进行了编码的值进行解码，采用在解码的信息中最有效的信息（换言之，作为位置信息正确地解码的信息）的方法。
下面，使用图6E以及图10详细地说明代码检测处理(S131)。图6E是示出在本实施例的代码检测处理的流程的流程图。图10是代码检测处理(S131)的说明图，图10的(a)是表示检测出的光栅顺序以及点号的图。此外图10的(b)是示出以固定值712向没有旋转歪斜的水平方向以及垂直方向理想地排列了多个点号的状态的图。图10的(c)是示出将以光栅顺序排列的多个点号进行射影转换而求出的点号与理想地排列的点号之间的偏差的图。图10的(d)是示出对各点号进行的编码结果的图。
首先，在代码检测处理(S131)开始时，代码检测部214，从以光栅顺序排列的点号（将这个定义为射影转换前的DM位置P1），根据与各自对应的固定值712来计算没有旋转歪斜的在水平方向以及垂直方向理想地排列的DM(将这个定义为射影转换后的DM位置P2)(S132)。换言之，代码检测部214，计算应该成为射影转换后位置的点号的位置的DM位置P2。另外，在此，设由方向检测部212检测出的第一方向以及第二方向，分别是与水平方向以及垂直方向对应的方向。
代码检测部214，以光栅顺序相对应的DM位置P1以及DM位置P2至少存在4点以上时，使用疑似逆矩阵等，计算用于从DM位置P1射影转换到DM位置P2的射影转换矩阵H(S133)。作为一例，射影转换矩阵H，可以表示为如下式1示出的3×3矩阵。
(数式1)
h 00 h 01 h 02 h 10 h 11 h 12 h 20 h 21 1 ···(式1)
从而射影转换式成为如下的式2。
(数式2)
s P 2 [ i ] · x P 2 [ i ] · y 1 = h 00 h 01 h 02 h 10 h 11 h 12 h 20 h 21 1 P 1 [ i ] · x P 1 [ i ] · y 1 ···(式2)
此时，代码检测部214，不仅使用疑似逆矩阵计数方法，而且也可以使用非线性的最小平方误差等求出射影转换矩阵。
在此，例如，位于DM位置P1的点号701（P1[0]）的情况下，对其的DM位置P2的点号成为点号711（P2[0]）。
代码检测部214在求出射影转换矩阵H之后，以射影转换矩阵H对DM位置P1进行射影转换，作为该结果求出DM位置P3(S134)。在这里，例如实际上以投影转换矩阵H对位于DM位置P1的点号701（P1[0]）进行转换的点号，成为DM位置P3的点号721（P3[0]）。
在求出DM位置P3之后，以固定值712求出相对于DM位置P2的点号的DM位置P3的点号相对位置，实施编码(S135)，所述DM位置P2没有旋转歪斜地在水平方向以及垂直方向理想地排列。例如，从点号711（P2[0]）看点号721（P3[0]）的情况下，点号721位于点号711的上方。因此，代码值通过使用DM位移方向和代码值的关系730来导出，成为0。这样，各点号的编码结果740，如图10示出一样被求出。而且最终各代码值以光栅顺序来排列，代码串741被输出。
总之，代码检测部214，计算光栅顺序相关联的以规定的固定值被配置的理想的网格点的坐标。而且，代码检测部214，针对4×4个的点号的每一个，计算射影转换矩阵H，该射影转换矩阵H用于转换为与该点号的光栅顺序对应的理想的网格点的坐标。之后，代码检测部214，针对一部分点号的坐标进行了射影转换的坐标和针对点号的理想的网格点的坐标进行比较，从而检测相对位置。而且，代码检测部214，通过以光栅顺序检测来自检测出的4×4个的点号的每一个网格点的相对位置，从而将读取的4×4点号编码成位置信息。
另外，在求出射影转换矩阵H时，假设作为射影转换前的多个点号的位置的DM位置P1中包含误差的基础上，求出对DM位置P1没有误差的点，作为来自没有误差的点的射影转换来计算。因此，在本实施例中说明了，计算用于从在射影转换前包含网格点的偏差的点（换言之，包含误差的点）射影转换到DM位置P2的射影转换矩阵H，不过，实际的计算中是计算从没有网格点的偏差的点向DM位置P2的矩阵转换。这样，在假设求出射影转换矩阵时包含误差的情况下，归结到求出使误差最小化的参数的优化问题，其中可以使用一般熟知的最小二乘法来求出，其他也可以使用RANSAC（RANDdom Sample Consensus）算法。
以上是本实施例的代码读取装置12的处理的说明。
以上，在本发明的代码读取装置中，不像以往的装置一样进行傅里叶分析等，所以能够以更少的计算量来检测代码信息。此外，因为利用投票来推测网格点，所以即使是因摄像机的摄影条件，点号坐标群二维地或三维地歪斜的状态而被获得，或者包含噪声等的错误的输入，也能进行统计上正确的推测。即能够进行更具有鲁棒性的推测。
(变形例)
另外，根据所述的实施例进行了说明，不过，本发明当然不被所述的实施例所限定。本发明中也包含如下的情况。
(1)
另外，在所述实施例中，代码检测处理中使用了射影转换矩阵，不过，不受此限定。例如可以是这样，在图11，按照以示出光栅顺序的虚线箭头801的顺序排列的点号的第一方向以及第二方向进行直线近似，将进行了直线近似的网格点作为进行编码时的基准点。换言之，光栅顺序已被决定时，就能知道作为多个点号排列的矩阵的方向的第一方向以及第二方向，所以可以按照沿着第一方向以及第二方向排列为矩阵状的点号的各个矩阵进行直线近似，从而求出网格点。总之，知道获得的一部分点号的坐标值和针对该点号被决定的光栅顺序的情况下，不限定为使用射影转换矩阵进行射影转换，可以从该一部分点号的坐标值和光栅顺序的关系来推测网格点。
在网格点被推测时，例如由沿着纵方向的某个直线近似结果802以及沿着横方向的某个直线近似结果803组成的网格框的网格点804看到的点号805偏离到上方，所以可以分配0的代码值。
换言之，代码检测部214，根据由顺序决定部213决定的点号的光栅顺序，将4×4个的点号分别直线近似成沿着第一方向以及第二方向排列的多列的点号，在第一方向以及第二方向上被直线近似的直线相交的交点作为网格点来决定，针对决定的网格点的每一个，通过以光栅顺序检测离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的4×4个的点号编码成位置信息。
(2)
此外，在所述实施例涉及的输入装置1中，代码读取装置12内置于光学式数字笔10中，不过也可以内置于平板电脑终端20中。这个情况下，通信部14向平板电脑终端20发送图像数据D1，图像数据D1示出光学式数字笔10的摄像机11拍摄的图像。而且，平板电脑终端20中内置的代码读取装置，根据该图像数据D1算出代码结果D2。当然，代码读取装置，可以作为与平板电脑终端20不同的装置来构成。另外，在这个情况下，可以从光学式数字笔10省去处理器等的构成，能够将光学式数字笔10的功耗降为最小。另一方面，需要将比代码结果D2数据尺寸大的图像数据D1发送到内置有代码读取装置的设备，所以在图像数据D1的传输上需要的时间比所述实施例的情况更多。
此外，也可以是平板电脑终端20仅安装代码读取装置12的代码读取部210的功能，光学式数字笔10成为仅安装点号坐标群获得部200的功能的输入装置。这样地构成输入装置，则在光学式数字笔将图像数据D1转换为点号坐标群的坐标群数据，发送到平板电脑终端。这样，转换为数据尺寸比图像数据D1小的坐标群数据进行发送，所以传输时间小于传输图像数据D1的情况。此外，光学式数字笔的处理量，只有点号坐标群获得部200的处理量，所以比所述实施例1的情况少。因此，与所述实施例1的情况相比，能够使处理器的能力变得更小，还能使功耗变小。
(3)
此外，在所述实施例涉及的输入装置1中，描绘对象是平板电脑终端20的显示部21的显示面，在该显示面实施了多个点号，不过，不限于此，描绘对象可以是多个点号被实施的纸等。另外，描绘对象是纸等的情况下，用于识别预先印刷在纸上的文件格式的ID，可以嵌入在获得的代码结果D2中。这样，能够识别文件的格式，就能针对相应的格式的文件，对所记载的内容进行数据化。
(4)
此外，所述实施例或变形例涉及的输入装置1的平板电脑终端20，可以是个人电脑（Personal Computer）等的信息终端。
(5)
此外，代码读取装置本身，在软件上能够简单地附加用于个别识别的ID。这样，能够实现能够区分什么人写了什么的信息，这是电磁诱导式和电阻膜方式的笔不能实现的。例如，显示了会议材料的平板电脑终端上多个人用笔写入的时候，按每个用户用不同颜色区分开来显示，之后区分谁写了什么来进行电子化也变得简单。
(6)
本发明也可以是各实施例中说明的处理顺序公开的应用执行方法。此外，也可以是计算机程序，该计算机程序包含按照所述处理顺序驱动计算机的程序代码。
(7)
本发明，也可以作为所述各个实施例记述的控制代码读取装置的LSI来实施。这样的LSI通过对近邻搜索投票部211、方向检测部212等各功能块进行集成来实现。这些可以将每一个制成一个芯片，也可以将一部分或者全部制成一个芯片。
另外，在这里称为系统LSI，但是按照集成度的不同，也被称为IC、LSI、超级LSI、极超LSI。
还有，集成电路化的方法不局限于LSI，也可以用专用电路或者通用处理器来实现。也可以利用在LSI制造之后可编程的现场可编程门阵列(FPGA∶Field Programmable Gate Array)或可动态地重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。
进一步，随着半导体技术的发展或者派生出别的技术出现了替换LSI的集成电路化的技术时，当然可以使用该技术进行功能块以及部件的集成化。这样的技术，有可能适用生物技术等。
(8)
也可以分别组合所述实施例以及所述变形例。
本发明的代码读取装置，通过以少的计算量提取代码信息，从而能够使代码读取装置小型化以及低耗电化，是有益的。例如，针对根据代码信息来推测笔尖的坐标的光学式数字笔等，能够使笔本身小型化。
符号说明
1  输入装置
10  光学式数字笔
11  摄像机
12  代码读取装置
13  存储部
14  通信部
20  平板电脑终端
21  显示部
22  显示控制部
23  存储部
24  通信部
101  关系
102  网格点
103  点号
104  代码值
110  图案
111  虚线箭头
112  点号
113  编码结果
114  代码串
120  图案
200  点号坐标群获得部
210  代码读取部
211  近邻搜索投票部
212  方向检测部
213  顺序决定部
214  代码检测部
401，431，611，613，701，711，721，805  点号
402  近邻点号
410  二维平面
411  原点
412  位置
504，602  第一方向矢量
505，601  第二方向矢量
610  临时网格框
612，804  网格点
614，801  虚线箭头
712  固定值
730  关系
740  编码结果
741  代码串
802，803  直线近似结果
D2  代码结果
P1，P2，P3  DM位置

Claims (10)

1.一种代码读取装置，从多个点号中读取一部分点号，从而将读取的该一部分点号编码成示出所述一部分点号在所述多个点号中的位置的位置信息，针对根据第一方向以及与所述第一方向交叉的第二方向而被确定的虚拟的网格点，所述多个点号位于从该网格点向所述第一方向以及所述第二方向的某一方向偏离的位置上、且以规定的阵列排列成矩阵状，所述代码读取装置具备：
近邻搜索投票部，针对所述一部分点号的每一个，(i)至少搜索4个以上的近邻点号，(ii)分别算出以搜索出的至少4个以上的所述近邻点号的每一个为基准点时的坐标值，(iii)将算出的每一个所述近邻点号的坐标值投票到二维平面上；
方向检测部，根据由所述近邻搜索投票部获得的投票结果，检测所述第一方向以及所述第二方向；
顺序决定部，根据由所述方向检测部检测出的所述第一方向以及所述第二方向，决定针对所述一部分点号的光栅顺序；以及
代码检测部，(i)获得所述一部分点号的坐标值，(ii)根据获得的所述一部分点号的坐标值和所述光栅顺序求出网格点，(iii)针对所述网格点的每一个，按照所述光栅顺序检测所述一部分点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
2.如权利要求1所述的代码读取装置，
所述近邻搜索投票部，使用设想了概率密度的函数，作为所述坐标值进行投票，所述概率密度是具有以算出的所述坐标值为基准的规定范围的扩展的密度。
3.如权利要求1或2所述的代码读取装置，
所述方向检测部，根据所述投票结果搜索投票值高的多个极大点，检测搜索出的多个所述极大点以及所述基准点中的2个以上的点的排列方向，从而检测所述第一方向以及所述第二方向。
4.如权利要求3所述的代码读取装置，
所述方向检测部，在搜索出的多个所述极大点中，提取与所述基准点最近的4个点，在该4个点中确定夹着所述基准点排列的两个2个点组成的组，将确定的两个组的各组的排列方向分别检测为所述第一方向以及所述第二方向。
5.如权利要求3或4所述的代码读取装置，
所述方向检测部，通过对向所述二维平面投票的投票结果进行阈值处理，从而搜索投票值高的多个极大点。
6.如权利要求3或4所述的代码读取装置，
所述方向检测部，通过对向所述二维平面投票的投票结果进行滤波处理，从而搜索投票值高的多个极大点。
7.如权利要求1至6的任一项所述的代码读取装置，
所述代码检测部，计算假设所述光栅顺序相关联并且所述一部分点号以规定的固定值而被配置的情况下的理想的网格点，
在假设所述一部分点号中包含相对于所述虚拟的网格点的偏差的基础上，计算射影转换矩阵，该射影转换矩阵是用于从所述一部分点号的坐标系统转换到所述理想的网格点的坐标系统的矩阵，
针对所述一部分点号的坐标的每一个，使用所述射影转换矩阵，对该点号的坐标进行射影转换，从而获得转换后坐标，
针对所述理想的网格点的每一个，按照所述光栅顺序来检测获得的所述转换后坐标示出的点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
8.如权利要求1至6的任一项所述的代码读取装置，
所述代码检测部，根据由所述顺序决定部决定的所述点号的光栅顺序，将所述一部分点号分别直线近似成沿着所述第一方向以及所述第二方向排列的多个列的点号，并在所述第一方向以及所述第二方向上被直线近似的直线相交的交点，决定为所述网格点，针对决定的所述网格点的每一个，按照所述光栅顺序检测离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
9.一种代码读取方法，从多个点号中读取一部分点号，从而将读取的该一部分点号编码成示出所述一部分点号在所述多个点号中的位置的位置信息，针对根据第一方向以及与所述第一方向交叉的第二方向而被确定的虚拟的网格点，所述多个点号位于从该网格点向所述第一方向以及所述第二方向的某一方向偏离的位置上、且以规定的阵列排列成矩阵状，所述代码读取方法包括：
近邻搜索投票步骤，针对所述一部分点号的每一个，(i)至少搜索4个以上的近邻点号，(ii)分别算出以搜索出的至少4个以上的所述近邻点号的每一个为基准点时的坐标值，(iii)将算出的每一个所述近邻点号的坐标值投票到二维平面上；
方向检测步骤，根据在所述近邻搜索投票步骤中获得的投票结果，检测所述第一方向以及所述第二方向；
顺序决定步骤，根据在所述方向检测步骤中检测出的所述第一方向以及所述第二方向，决定针对所述一部分点号的光栅顺序；以及
代码检测步骤，(i)获得所述一部分点号的坐标值，(ii)根据获得的所述一部分点号的坐标值和所述光栅顺序求出网格点，(iii)针对所述网格点的每一个，按照所述光栅顺序检测所述一部分点号中的离该网格点最近的点号的相对位置，从而将读取的所述一部分点号编码成所述位置信息。
10.一种程序，是用于使计算机执行权利要求9所述的代码读取方法的程序。
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