CN1512434A - 2维码读取方法和读取装置、数字照相机及其便携终端 - Google Patents

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Abstract

可以从用数字照相机斜向摄影的2维码图像迅速且正确地读取2维码。从所摄影的2维码图像检测3个位置检测要素图形及1个定位图形的合计4点坐标位置(S11)，求2维码的大小(S12)，求在对通过附加深度信息修正了图像倾斜的各像元中心位置相对应的坐标位置进行计算的计算式中的系数(S13)，应用所求出的系数，通过该计算式的计算来求出各像元中心位置的坐标位置(S14)，根据各像元中心位置对应的图像数据判定明暗，作成各像元相关的0/1的2进制数据(S15)，以该2进制数据为基础进行复原作业(S16)。用各像元中心位置相关的递推式来表现所述计算式。用同一常数去除从2维码的4点坐标位置得到的各系数以进行整数运算。

Description

2维码读取方法和读取装置、数字照相机及其便携终端
技术领域
本发明涉及2维码读取方法、2维码读取程序、该2维码读取程序的记录媒体、2维码读取装置、数字照相机以及带数字照相机的便携终端，尤其涉及数字照相机、带数字照相机的便携终端中，可正确且迅速地读取非接触式斜向摄像的2维码图像的2维码读取方法、2维码读取程序、该2维码读取程序的记录媒体以及2维码读取装置。
背景技术
图1示出为了把商品的标记信息等代码化成计算机可读取的形式而至今一直采用的代表性代码的种类。与图1a所示的只在1维的横向(或纵向)具有数据的条码相比，在2维的横·纵向具有数据的2维码有可记录大量信息的优点的同时为了读取2维码图像数据而需要更多的时间。
另外，2维码有几种方式，大体可分为图1b所示的堆栈方式和图1c所示的矩阵方式。
堆栈方式的2维码采用了使2进制码表示的数据条码化，把该条码在对条的排列方向正交的方向多级(列)叠层的构造，为了识别各列而在各列具备有起始码和终止码。
另一方面，矩阵方式的2维码是使2进制码表示的数据像元化，把该像元在纵横2方向排列，用亮(白)或暗(黑)的像元(一般是正方形状的像元)的像元图形表现显示区，通过读取相关像元图形的角度和尺寸来实施解读。
为了正确解读这样的2维码必须正确地进行各条或各像元的明暗(黑白)判别。所以，表示应读取的数据位置的各条或各像元中心位置的确定是重要的。而且，为了判别码元(即2维码)的方向，设置“L型导向像元”或“截止码元”，使从360°全方向的2维码的读取和高速读取成为可能。
作为涉及堆栈方式的2维码的有代表性的代码例，可以举出CODE49、CODE16K、PDF417等，作为涉及矩阵方式的2维码的有代表性的代码例，可以举出DATA CODE、QR码、MAXI CODE、Veri CODE、CODE1、Array Tag、CP码、Carla码等。
例如，作为矩阵方式2维码的一例，有图2所示的JIS X0510标准所制定的QR码。图2是说明QR码概要的说明图。
如图2所示，例如在模型2的QR码的3隅角，为了检测QR码的位置而配置有具有固有特征的位置检测要素图形A、B、C，进一步在QR码内部，为了进行各像元配置地点的定位而配置有具有固有特征的定位图形D0、D1、……、Dmax(max是QR码的型号：取决于像元个数的数)，再进一步沿QR码的上边·左边在横·纵方向配置有用于导向各像元位置的定时图形E、F。
而且，进行这样的检查线设定处理，即如果是QR码那样的所述矩阵方式2维码，则通过定时图形E、F的各像元中心位置，设定连接上下及左右的2组相对的2维码边间的检查线，另一方面，如果是所述堆栈方式2维码那样的叠加条码的方式，则在条的排列方向的边设定连接相对的1组2维码边间的检查线，基于所设定的所述检查线，如果是矩阵方式2维码，则读取各检查线相交叉的交点上的像元信息，如果是堆栈方式2维码，则读取各层的中心线与检查线交叉的交点上的像元信息，并进行解码处理，由此进行2维码的读取。
图3的流程图示出图2所示的QR码读取处理所涉及的简单的动作。
图3的流程图中，最初，通过检测位置检测图形固有的特征来检测3个位置检测要素图形A、B、C(步骤S1)，接着，求出码元型号即记录数据的像元数(2维码的大小)(步骤S2)，计算求出构成QR码的各像元的中心位置(步骤S3)，从各像元位置对应的图像数据判定明暗，作成“0”或“1”的2进制数据(步骤S4)，以各像元的2进制数据为基础进行QR码相关的复原作业(步骤S5)。
在此，通常上述步骤S3的像元中心位置的计算和步骤S4的2进制数据的作成，由于是对各像元分别进行，所以循环(纵横方向的2重循环)反复进行。
而且，在上述步骤S1的QR码坐标位置(图像坐标位置)的检测中，有时利用定位图形Di(i＝0、1、……、max)或定时图形E、F等的附加信息，还有时以定位图形Di(i＝0、1、……、max)或定时图形E、F等为基础，区域分割QR码以谋求定位精度的提高。
进一步，作为其它方法，还可以通过检测存在于位置检测要素图形A、B、C之间的明和暗的像元交互排列的定时图形E、F，来由图像处理检测位置检测要素图形A、B、C及定时图形E、F相关的各像元中心位置的坐标，并利用该坐标计算求出其它像元的中心位置。
然而，2维码的图像并不一定无失真地检测出来，例如有时2维码被斜向读取而图像产生失真。特别是如数字照相机或带数字照相机的便携终端等那样，在不接触记录了2维码的媒体(多为纸张)的状态下，非接触式读入时，2维码产生失真的可能性很高。
这种情况下，关于在接近于位置检测要素图形A、B、C、定位图形Di或定时图形E、F的位置存在的数据像元，由于通过计算求出的读取位置与实际的像元位置之间的位置偏移较少，所以像元种类(即记录在像元的信息)的读取可正确进行，但随着从位置检测要素图形A、B、C、定位图形Di或定时图形E、F离开，通过计算求出的读取位置与实际的像元位置之间的位置偏移变大，从而不能正确地判定像元的种类。
作为用于正确读取如此由于被从斜向读取而产生失真的2维码的一方法，公开有矩阵方式2维码的读取所涉及的内容(例如，参照专利第2742555号公报)。其着眼于如上所述斜向读取的2维码的失真在某种程度上按比例产生的事实，在求像元中心位置的检查线设定上下了工夫。
即从图形的特征特定斜向读取的2维码区的4个顶点，首先算出形成2维码区的各边中相邻2个边的表示斜度的倾斜角度。接着，基于通过1个边上的像元中心位置的各检查线的位置，根据来自表示所述边斜度的倾斜角度的比例分布来计算各该检查线与边之间的倾斜角度。通过求出具有按比例分布所计算出的倾斜角度的各检查线的交点，来特定各像元中心位置进而读取各像元的种类。只是为了算出相关的各检查线的倾斜角度，需要使用计算量多的反三角函数，结果是到特定2维码的像元中心位置，解读2维码为止要花费很多的时间。即使把相关技术应用到堆栈方式的2维码的情况下，也同样在求条码的中心位置时要使用完全同样的计算量多的反三角函数，结果是到解读2维码为止要花费很多的时间。
另外，作为其它方法，有在检查线设定处理上下工夫的内容(例如，参照特开2000-222517号公报)。由此，公开了通过把2维码区看作是满足一定条件的梯形，来对相对的各个边设定分割点，进而对所设定的分割点中连接对应的分割点以确定像元位置用的检查线进行设定的技术。通过应用相关技术，不需要每次设定各检查线都进行角度计算，进而谋求检查线设定处理的迅速化。
也就是取入图像中的2维码区如果可以看作具备一定条件的梯形，则可以对设定在某边的分割点的设定位置基于该边相邻的2边的长度比来比例分布进行设定。
即在所述的现有技术中，通过在确定像元中心位置用的检查线的设定上下工夫，可以实现2维码的正确解读或2维码解读时间的缩短。
在此，上述专利第2742555号公报所公开的技术只是从如何正确计算出各像元中心位置的观点来构成的，并未言及有关2维码解读时间这一点。即如果要由基于上述专利第2742555号公报的技术求出各数据像元的中心位置时，如上所述，每次计算各检查线的倾斜角度即定时像元的中心位置中各数据像元的倾斜角度，都需要反三角函数的运算，与2维码的像元数成比例，检查线的斜度运算所需的时间将增大。
另一方面，上述特开2000-222517号公报所公开的技术使作为四边形读取的2维码图像近似于满足一定条件的梯形，因此对于检查线设定所需时间且2维码解读时间这一点来说，比上述专利第2742555号公报公开的技术有所改进，但另一方面在针对由检查线交点确定的各像元中心位置的正确性上存在缺欠。
发明内容
本发明的目的是考虑斜度信息对图像的倾斜进行修正，把由数字照相机斜向摄影的2维码图像图像转换成正向摄影的2维码的图像信息，由此使更正确地求出2维码的值成为可能，同时通过由递推式来表示进行图像转换的计算式，使像元中心位置的确定时间即2维码的读取时间大幅度缩短。
而且，本发明的其它目的是提供一种2维码读取方法，其使2进制码表示的数据像元化，得到把该像元排列在纵横2方向的矩阵方式2维码的图像，同时进行确定该图像中2维码区的2维码区确定处理，为了在所确定的该2维码区内确定读取像元化数据的像元中心位置，而进行对连接表示该2维码区边界的4边中2组相对的边间的检查线进行设定的检查线设定处理，基于由该检查线设定处理设定的所述检查线，进行对所述2维码信息进行复原的解码处理，其特征在于：基于由所述2维码区确定处理确定的所述2维码区的4点坐标位置，作为用于对所读取的2维码图像设定所述检查线的处理，求出在对通过附加有关2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的2维码的各像元中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取方法，其特征在于：在上述2维码读取方法中，计算像元中心位置的2维码图像内的坐标位置的所述图像位置计算式，通过采用有关各所述像元中心位置的递推公式进行表现，可以减少计算通过附加所述2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的像元中心位置的所述坐标位置的计算量。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取方法，其特征在于：在上述2维码读取方法中，通过用预先确定的同一常数去除计算所述2维码区4角的各坐标位置时的所述图像位置计算式的各系数而进行整数化，可以使各所述像元中心位置的坐标位置计算成为整数范围的计算。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取方法，其特征在于：在上述2维码读取方法中，作为用于对符号性求得的所述图像位置计算式的系数进行相除的常数，通过从该图像位置计算式中求出共通使用频度多的常数，来用该常数相除，把所述图像位置计算式的各系数转换成小量值的系数，使2维码的读取成为可能。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取方法，其使数据条码化，得到把该条码在对条的排列方向垂直的方向多级叠层的堆栈方式2维码的图像，同时进行确定该图像中2维码区的2维码区确定处理，为了在所确定的该2维码区内确定读取条码化数据的条码中心位置，而进行对连接表示该2维码区边界的4边中与条排列方向相对的1组的边间的检查线进行设定的检查线设定处理，基于由该检查线设定处理设定的所述检查线，进行对所述2维码信息进行复原的解码处理，其特征在于：基于由所述2维码区确定处理确定的所述2维码区的4点坐标位置，作为用于对所读取的2维码图像设定所述检查线的处理，求出在对通过附加有关2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的2维码的各条码中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取程序，其特征在于：可由计算机执行的程序代码来表现上述2维码读取方法。
本发明的另外目的是提供一种程序记录媒体，其特征在于：在计算机可读取的记录媒体记录有上述2维码读取程序。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取装置，其具有图像获取部，使2进制码表示的数据像元化，得到把该像元排列在纵横2方向的矩阵方式2维码的图像；2维码区确定部，确定该获取的图像中的2维码区；检查线设定部，为了在所确定的该2维码区内确定读取像元化数据的像元中心位置，而进行对连接表示该2维码区边界的4边中2组相对的边间的检查线进行设定；解码处理部，基于该所设定的所述检查线来复原所述2维码信息，其特征在于：所述检查线设定部，基于由所述2维码区确定部确定的所述2维码区的4点坐标位置，求出在对通过对所读取的2维码图像附加有关该2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的2维码的各像元中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取装置，其特征在于：在上述2维码读取装置中，计算像元中心位置的2维码图像内的坐标位置的所述图像位置计算式，通过采用有关各所述像元中心位置的递推公式进行表现，可以减少计算通过附加所述2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的像元中心位置的所述坐标位置的计算量。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取装置，其特征在于：在上述2维码读取装置中，通过用预先确定的同一常数去除计算所述2维码区4角的各坐标位置时的所述图像位置计算式的各系数而进行整数化，可以使各所述像元中心位置的坐标位置计算成为整数范围的计算。
本发明的另外目的是提供一种2维码读取装置，其特征在于：在上述2维码读取装置中，作为用于对符号性求得的所述图像位置计算式的系数进行相除的常数，通过从该图像位置计算式中求出共通使用频度多的常数，来用该常数相除，把所述图像位置计算式的各系数转换成小量值的系数，使2维码的读取成为可能。
本发明的另外目的是提供一种数字照相机，其内置有上述2维码读取装置。
本发明的另外目的是提供一种带数字照相机的便携终端，其内置有上述2维码读取装置。
附图说明
图1是表示一直采用着的有代表性的代码种类的模式图。
图2是说明QR码概要的说明图。
图3是表示以往的QR码读取处理涉及的简单动作的流程图。
图4是表示本发明一实施方式相关的2维码读取装置构成例的框图。
图5是表示本发明其它实施方式相关的2维码读取装置构成例的框图。
图6是说明由数字照相机或带数字照相机的便携电话机非接触式摄影并取入2维码印刷图像的情况的说明图。
图7是表示本发明相关2维码读取方法涉及的实施方式1的处理的流程图。
图8是表示求各像元中心位置的坐标位置(图像坐标位置)的处理过程的流程图。
实施方式
以下参照附图对本发明相关2维码读取方法的实施方式的一例进行说明。只是在以下的实施方式说明中，作为2维码以QR码为代表例进行说明。但是，不言而喻，本发明并非QR码特性化的发明，不仅对与QR码同样使2进制码表示的数据像元化，并把该像元排列在纵横2方向的矩阵方式，只要属于本发明的技术范围，还可以适用于使数据条码化，并把该条码多层堆积在对条的排列方向正交方向上的堆栈方式组成的2维码。
这里，在本发明实施方式的说明中，上述QR码内部m×m正方形的各分度称为像元，各像元记录明(白)、暗(黑)的2值数据。例如，所述图2所示的位置检测要素图形A、B、C是同心状依次重叠边长相当于7像元的黑正方形、边长相当于5像元的白正方形和边长相当于3像元的黑正方形而生成的。由数字照相机摄影此QR码图像并输入到后述的2维码读取装置，输入到该2维码读取装置的输入图像被向具有明(白)、暗(黑)2值的任意值的2进制图像转换。
图4是表示本发明一实施方式相关的2维码读取装置构成例的框图，图中10是2维码读取装置，该2维码读取装置10包括具有存储器12及CPU13的控制部11、表示图像信息(2维码)等的显示部14、用于获取图像信息(2维码)的照相机(图像获取部)18。这里，本发明对具备作为2维码读取装置10的功能的带数字照相机的便携电话机(以下每每称带数字照相机的便携电话机)的内部构成例进行表示，其它具有输出语音信号的扬声器15、输入语音信号的麦克风16、用于输入键操作信息的键输入部17、用于收发电波的天线19、控制无线通信的收发的无线部20等。
在控制部11，存储器12中保存有用于执行作为2维码读取装置10的功能的2维码读取程序12a以及从照相机18输入的图像数据12b。CPU13在进行本发明的2维码读取处理之际适当读出2维码读取程序12a，并按照其程序对从照相机18输入的2维码图像(图像数据12b)执行处理。在这里，2维码读取程序12a具有2维码区确定部12a1、检查线设定部12a2、解码处理部12a3。
而且，本实施方式的带数字照相机的便携电话机10也可以把由照相机18摄影的2维码图像或其读取结果等从无线部20经网络等向其它带数字照相机的便携电话机发送，或者，从其它带数字照相机的便携电话机经网络等接收2维码图像或其读取结果等。而且，还可以是把2维码读取程序12a保存在服务器装置(未图示)等，在该服务器装置进行2维码读取处理的方式。此情况下，服务器装置经网络从带数字照相机的便携电话机、个人计算机等受理2维码图像，并在对所受理的2维码图像进行了2维码读取处理后，回送其读取结果。
2维码区确定部12a1进行对由照相机18摄影的2维码图像中2维码区进行确定的处理。接着，检查线设定部12a2为了在由2维码区确定部12a1确定的2维码区内确定读取像元化的数据的像元中心位置，而进行对连接表示2维码区边境的4边中2组相对边间的检查线进行设定的处理，解码处理部12a3基于由检查线设定部12a2设定的检查线进行对2维码信息进行复原的解码处理。
另一方面，在堆栈方式2维码(即条码)的情况下，2维码区确定部12a1进行对由照相机18摄影的2维码图像中2维码区进行确定的处理。接着，检查线设定部12a2为了在由2维码区确定部12a1确定的2维码区内确定读取条码化的数据的条码中心位置，而进行对连接表示2维码区边境的4边中与条排列方向相对的1组边间的检查线进行设定的处理，解码处理部12a3基于由检查线设定部12a2设定的检查线进行对2维码信息进行复原的解码处理。
在此，2维码区确定部12a1从由照相机18摄影的2维码图像中检测3个位置检测要素图形(所述图2所示的A、B、C)及1个定位图形(所述图2所示的Di)的合计4点坐标位置，求出2维码的大小。接着，检查线设定部12a2求出对针对通过附加有关2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的各像元中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数，应用所求出的各系数求出各像元中心位置的坐标位置，进一步从所求出的各像元中心位置对应的图像数据作成2进制数据。解码处理部12a3根据其2进制数据进行复原。
图5是表示本发明其它实施方式相关的2维码读取装置构成例的框图，图中，30是2维码读取装置，该2维码读取装置包括具有存储器32及CPU33的控制部31、显示图像信息(2维码)等的显示部34、用于获取图像信息(2维码)的照相机(图像获取部)36。另外，本实施方式示出了具备作为2维码读取装置30的功能的数字照相机(以下每每称数字照相机)的内部构成例，其它包括用于输入操作信息的输入部35等。
在控制部31，存储器32中保存有用于执行作为2维码读取装置30的功能的2维码读取程序32a以及从照相机36输入的图像数据32b。CPU33在进行本发明的2维码读取处理之际适当读出2维码读取程序32a，并按照其程序对从照相机36输入的2维码图像执行处理。在这里，2维码读取程序32a具有2维码区确定部32a1、检查线设定部32a2、解码处理部32a3。这些2维码区确定部32a1、检查线设定部32a2、解码处理部32a3执行与所述图4示出的2维码区确定部12a1、检查线设定部12a2、解码处理部12a3同样的处理，在此省略说明。
一般，2维码不一定无失真地检测出来，例如有时2维码被斜向读取，从而在2维码图像上产生失真。特别是如图6所示，如数字照相机30或带数字照相机的便携电话机10等，在以不接触记录有2维码的记录媒体(多是记录纸)的状态进行摄影之类的情况下，非接触式读取2维码，所读取的(即所摄影的)2维码图像产生失真的可能性很高。这里，图6是说明由数字照相机或带数字照相机的便携电话机非接触式摄影并取入2维码印刷图像的情况的说明图，示出了并非正对印刷图像的状态，从斜向摄影时的2维码图像产生了失真的情况。
本发明涉及的2维码读取方法是即使伴随如失真的2维码图像，也可以正确且迅速地读取2维码的方法。以下，对本发明涉及的2维码读取处理方法进行说明。
即以下对如何正确且高速地处理作为从斜向摄影并失真的摄影图像而记录的2维码各像元的像元中心位置进行说明。为了提高由数字照相机摄影的矩阵方式(或堆栈方式)的2维码识别率，必须把非正对状态下摄影的图像，考虑倾斜信息修正图像倾斜，转换成正对状态的2维码图像位置。
以下，对考虑了倾斜信息即2维码涉及的深度信息的图像倾斜修正进行说明。
在此，把数字照相机的镜头中心作为原点O，深度方向作为z，对照相机镜头的焦点光轴垂直的被摄体平面(摄像平面)П可以作为z＝a给出。
一般不是在垂直于光轴的摄影平面П上，而是以倾斜的状态摄影2维码。
因此，当摄影平面П上存在2维码时，P(u，v，a)的内容是倾斜状态，如果作为Q(x，y，z)位置上的内容，则两者的关系是3维空间的仿射变换的关系，可以利用齐次坐标系如下式(1)进行表示。
x y z l = a 00 a 01 a 02 a 03 a 10 a 11 a 12 a 13 a 20 a 21 a 22 a 23 0 0 0 1 · u v a l · · · ( 1 )
另一方面，进行了摄影的图像上的位置是连接原点O和Q的线与被摄体平面П的焦点位置，所以如果把此设为R(X，Y，a)则有
X＝(a·x)/z                                        …(2)
Y＝(a·y)/z                                        …(3)的关系。
因此，把式(1)的x及y代入到式(2)及式(3)，
X＝{a·(a00·u+a01·v+a02·a+a03)}
   /(a20·u+a21·v+a22·a+a23)                     …(4)
Y＝{a·(a10·u+a11·v+a12·a+a13)}
   /(a20·u+a21·v+a22·a+a23)                     …(5)
则有因这里a是常数，所以9个{a00，a10，a01，a11，(a02·a+a03)，(a12·a+a13)，a20，a21，(a22·a+a23))的未知数。
设a20≠0，如果设
b00＝(a·a00)/a20                                  …(6)
b01＝(a·a01)/a20                                  …(7)
b02＝{a·(a02·a+a03)}/a20                         …(8)
b21＝(a·a21)/a20                                  …(9)
b10＝(a·a10)/a20                                  …(10)
b11＝(a·a11)/a20                                  …(11)
b12＝{a·(a12·a+a13)}/a20                         …(12)
b22＝{a·(a22·a+a23)}/a20                         …(13)，
则式(4)、(5)可以作为
(b00·u+b01·v+b02)＝X·(u+b21·v+b22)             …(14)
(b10·u+b11·v+b12)＝Y·(u+b21·v+b22)             …(15).
来表示。所以对于适当选择的4像元的位置(u，v)，如果获取了对应的图像坐标(X，Y)则可以解式(14)、(15)的连立方程式，从而可以计算出b00、b01、b02、b10、b11、b12、b21、b22这8个系数。
另一方面，如果a20＝0，因为未知数是8个，所以同样对于4像元的位置(u，v)，如果获取了对应的图像坐标(X，Y)则可以解该连立方程式。
由于a20是0以外或0的情况下都可以解方程式，所以利用这些值，式(4)、(5)可以置换成
A＝c00·u+c01·v+c02                           …(16)
B＝c10·u+c11·v+c12                           …(17)
C＝c20·u+c21·v+c22                           …(18)
X＝A/C                                         …(19)
Y＝B/C                                         …(20).
的形式。进一步作为针对像元中心位置(u0，v0)的像元坐标位置(X0，Y0)的情况下，可以置换成
A′＝c00·(u-u0)+c01·(v-v0)                   …(16′)
B′＝c10·(u-u0)+c11·(v-v0)                   …(17′)
C′＝c20·(u-u0)+c21·(v-v0)                   …(18′)
X＝X0+A′/C′                                  …(19′)
Y＝Y0+B′/C′                                  …(20′).
的形式。而且，如后所述，由于A、B、C分别可以用像元中心位置(u，v)涉及的递推式来表示，所以用于求1次像元中心位置对应的坐标位置即图像坐标位置(X，Y)的计算，基本可由3次加法运算和2次除法运算来计算，因此计算速度高速化。
实施方式1
下面，对具体实现前面所述的2维码读取方法的本发明相关的实施方式1进行说明。图7利用流程图示出了本发明相关2维码读取方法所涉及的实施方式1的处理。另外，本实施方式基于所述图4示出的2维码读取装置10以执行2维码读取处理的情况为代表例进行说明。
图7中，最初，2维码区确定部12a1根据2维码图形的特征，检测3个3个位置检测要素图形A、B、C和1个定位图形Di(配置有多个定位图形Di(i＝0，1，……，9)中的任一1个)的合计4个坐标位置(图像坐标位置)(步骤S11)。接着求出2维码码元型号(即2维码的大小)(步骤S12)。
即在上述步骤S11中，担任对该图像中存在的2维码区进行确定的2维码区确定处理，在上述步骤S12中，确定所检测出的2维码的像元数。
然后，检查线设定部12a2把在步骤S11检测出的4个图形各自的坐标位置(图像坐标位置)(X，Y)和参照码元型号得到的各自对应的像元中心位置(u，v)代入到式(16)至(20)，求出式(16)至(20)的系数(c00至c22)(步骤S13)。
检查线设定部12a2进一步利用应用了在上述步骤S13求出的系数的式(16)至(20)计算求出4个图形以外的该2维码中各像元的像元中心位置的坐标位置(图像坐标位置)(步骤S14)，根据所求出的坐标位置(图像坐标位置)对应的图像数据来判定明(白)或暗(黑)，作成对应的各像元涉及的“0”或“1”的2进制数据(步骤S15)。
最后，解码处理部12a3以涉及各像元所作成的2进制数据为基础，进行2维码信息的复原作业(步骤S16)。
即上述步骤S13，示出在由上述步骤S11确定的2维码区内确定读取像元化数据的像元中心位置用的处理，作为对确定读取像元化数据的像元中心位置的检查线、即在表示2维码区边境的4边中，矩阵方式的情况下是连接2组相对的边间，另一方面堆栈方式的情况下是连接与条排列方向相对的1组边间，特定2维码像元中心位置的检查线进行计算的处理之一，基于所确定的2维码区的坐标位置，即图像中2维码的坐标位置(图像坐标位置)及对应的2维码的像元中心位置，求出对通过附加斜向读取的2维码图像涉及的深度信息，修正了图像倾斜的2维码像元中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数，由此求出相当于所述各检查线斜度的各像元中心位置的坐标位置。
接着，基于图8所示的流程图对图7所示的步骤S14中求各像元中心位置的坐标位置(图像坐标位置)的处理过程进行说明。这里，图8是表示求各像元中心位置的坐标位置(图像坐标位置)的处理过程一例的流程图。这也是利用了A、B、C的递推式的流程图。
图8中，最初检查线设定部12a2进行式(16)至(20)的各变量的初始化(步骤S21)。这里进行初始化的变量是分别相当于构成2维码的像元的行、列号的v、u(都设成“0”)和v(行)方向递推式中A、B、C的初始值即A0、B0、C0(u＝0，v＝0时的A、B、C的值)。
即把v＝0，u＝0代入式(16)至(18)，
A＝A0＝c02，B＝B0＝c12，C＝C0＝c22
被求出。
接着，检查线设定部12a2通过式(19)及(20)求2维码图像中像元中心位置的坐标位置(图像坐标位置)(步骤S22)。
即在v＝0，u＝0的初始状态下，
X＝A/C＝A0/C0＝c02/c22                         …(21)
Y＝B/C＝B0/C0＝c12/c22                         …(22)被求出。
进一步检查线设定部12a2根据X、Y对应的坐标位置(图像坐标位置)的图像数据判定明或暗，作成相应的像元中“0”或“1”的2进制数据(步骤S23)。
关于上述明暗值的求法有各种方法，例如有舍取相应坐标位置的小数点部分，通过四舍五入等获取最接近相应坐标位置(图像坐标位置)的像素的像素值的最邻近法、利用通过利用相应坐标位置(图像坐标位置)的小数点部分邻近相应位置信息的近旁4点像素的像素值来进行直线插补的双线性法、进一步的进行更正确近似的双三次法等。
接着，检查线设定部12a2进行u方向(列方向)的更新(步骤S24)。即使u增“1”来更新A、B、C的值。
如式(16)至(18)所示，如果u增加“1”，则A、B、C分别变成c00、c10、c20的变位量被相加的状态，在步骤S24利用C语言的表记表示为A+＝c00、B+＝c10、C+＝c20。
接下来，检查线设定部12a2对2维码的u方向(列方向)进行是否结束的判定即u的结束判定(步骤S25)。如果u的值未超过2维码区范围(步骤S25的NO(否))，则返回上述步骤S22的处理反复同样的处理。另一方面，如果超过了2维码区范围(步骤S25的YES(是))，则接着进行v方向(行方向)的更新(步骤S26)。
在使v增“1”同时使u(列)复归到初始值“0”后，更新A(A0)、B(B0)、C(C0)。
即更新A(A0)、B(B0)、C(C0)后的结果，如式(16)至(18)所示，如果v增加“1”，则作为更新A(A0)、B(B0)、C(C0)后的结果，A、B、C分别变成c01、c11、c21的变位量被相加的状态，在步骤S26利用C语言的表记表示为A0+＝c01、B0+＝c11、C0+＝c21。
最后，检查线设定部12a2对2维码的v方向(行方向)进行是否结束的判定即v的结束判定(步骤S27)。如果v的值未超过2维码区范围(步骤S27的NO(否))，则返回上述步骤S22的处理反复同样的处理。另一方面，如果v的值超过了2维码区范围(步骤S27的YES(是))，则结束。
接下来，对图7所示步骤S13中式(16)至(18)的系数(c00至c22)的求法一例进行说明。
首先，在图7所示步骤S11中检测出的4个坐标位置(图像坐标位置)中，3个坐标位置(图像坐标位置)是所述的图2所示QR码示例中位置检测要素图形A、B、C。剩下的1个坐标位置(图像坐标位置)是利用定位图形Di中任意1个。即2维码如图2的QR码例所示，通常具备多个定位图形Di，但在相关多个定位图形Di中选择处于离3个位置检测要素图形A、B、C最远位置的定位图形Di(图2情况下的定位图形Dmax)。
在此，如果设2维码的大小为m×m像元，位置检测要素图形A、B、C由7×7像元大小组成(即位置检测要素图形A、B、C各自配置在从2维码的隅4×4像元份内侧)，定位图形Dmax配置在从2维码的隅7×7像元份内侧，则4个坐标位置(图像坐标位置)对应的各点像元中心位置的坐标，位置检测要素图形A用(3，3，a)表示、位置检测要素图形B用(m-4，3，a)表示、位置检测要素图形C用(3，m-4，a)表示、定位图形Dmax用(m-7，m-7，a)表示。
从与4个坐标位置(图像坐标位置)对应的各点像元中心位置的坐标，利用高斯法等也可以进行数值计算。然而，如果考虑到处理时间和计算精度(多用除法)，也有预先符号性求解的方法。
在把位置检测要素图形A、B、C及定位图形Dmax的4个坐标位置(图像坐标位置)分别作为(X0，Y0)、(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)预先符号性求解时，式(16)至(18)的各系数(c00至c22)可由下述的式(23)至(31)给出。
c00＝Y0·(13-m)·X1·(X2-X3)
     +Y1·(-10+m)·X0·(X2-X3)
     +Y2·{-3·X1·(X0-X3)-(10-m)·X3·(X0-X1)}
     +Y3·{3·X1·(X0-X2)+(10-m)·X2·(X0-X1)}     …(23)
c01＝Y0·(-13+m)·X2·(X1-X3)
     +Y1·{3·X2·(X0-X3)+(10-m)·X3·(X0-X2)}
     +Y2·(10-m)·X0·(X1-X3)
     +Y3·{-3·X2·(X0-X1)-(10-m)·X1·(X0-X2)}    …(24)
c02＝Y0·3·(13-m)·X3·(X1-X2)
     +Y1·{(-1)·(10-m)·(1-m)·X0·(X2-X3)
     -3·(13-m)·X2·(X0-X3)}
     +Y2·{(10-m)·(1-m)·X0·(X1-X3)
     +3·(13-m)·X1·(X0-X3)}
     +Y3·(-1)·(7-m)2·X0·(X1-X2)                …(25)
c10＝X0·(-13+m)·Y1·(Y2-Y3)
     +X1·(10-m)·Y0·(Y2-Y3)
     +X2·{3·Y1·(Y0-Y3)+(10-m)·Y3·(Y0-Y1)}
     +X3·{-3·Y1·(Y0-Y2)-(10-m)·Y2·(Y0-Y1)}    …(26)
c11＝X0·(13-m)·Y2·(Y1-Y3)
     +X1·{-3·Y2(Y0-Y3)-(10-m)·Y3·(Y0-Y2)}
     +×2·(-10+m)·Y0·(Y1-Y3)
     +X3·{3·Y2·(Y0-Y1)+(10-m)·Y1·(Y0-Y2)}     …(27)
c12＝X0·3·(-13+m)·Y3·(Y1-Y2)
     +X1·{(10-m)·(1-m)·Y0·(Y2-Y3)
     +3·(13-m)·Y2·(Y0-Y3)}
     +X2·{(-1)·(10-m)·(1-m)·Y0·(Y1-Y3)
     -3·(13-m)·Y1·(Y0-Y3)}
     +X3·(7-m)2·Y0·(Y1-Y2)                     …(28)
c20＝X0·(-13+m)·(Y2-Y3)
     +X1·(10-m)·(Y2-Y3)
     +X2·{(10-m)·(Y0-Y1)+3·(Y0-Y3)}
     +X3·{(-10+m)·(Y0-Y1)-3·(Y0-Y2)}           …(29)
c21＝X0·(13-m)·(Y1-Y3)
     +X1·{(-10+m)·(Y0-Y2)-3·(Y0-Y3)}
     +X2·(-10+m)·(Y1-Y3)
     +X3·{(10-m)·(Y0-Y2)+3·(Y0-Y1)}            …(30)
c22＝X0·3·(-13+m)·(Y1-Y2)
     +X1·{(10-m)2·(Y2-Y3)+3·(13-m)·(Y0-Y3)}
     +X2·{(-1)·(10-m)2·(Y1-Y3)-3·(13-m)·(Y0-Y3)}
     +X3(7-m)2·(Y1-Y2)                           …(31)在此，由于根据QR码的特性m是(4的倍数+1)，所以m＝4·n+13                                            …(32)可以假定，并如果
YX01＝Y0·X1-Y1·X0                                  …(33)
YX02＝-Y0·X2+Y2·X0                                 …(34)
YX03＝Y0·X3-Y3·X0                                  …(35)
YX12＝Y1·X2-Y2·X1                                  …(36)
YX13＝-Y1·X3+Y3·X1                                 …(37)
YX23＝Y2·X3-Y3·X2                                  …(38)
被假设，进一步
r＝16·n2+48·n+36
 ＝4·n·(4·n+12)+36                                …(39)
被假设，而且假定
cxx＝YX12+YX13+YX23                                  …(40)
cyy＝YX01+YX02+YX12                                  …(41)
则式(23)至(31)的各系数可由下述的式(42)至(50)给出。
c00＝3·X0·cxx+4·n·{(X3-X2)·YX01+(X0-X1)·YX23}  …(42)
c01＝3·X0·cxx+4·n·{(X3-X1)·YX02+(x0-X2)·YX13}  …(43)
c02＝-r·X0·cxx-12·n·X3·cyy                      …(44)
c10＝3·Y0·cxx+4·n·{(Y3-Y2)·YX01+(Y0-Y1)·YX23}  …(45)
c11＝3·Y0·cxx+4·n·{(Y3-Y1)·YX02+(Y0-Y2)·YX13}  …(46)
c12＝-r·Y0·cxx-12·n·Y3·cyy                      …(47)
c20＝3·cxx+4·n·(YX02+YX03+YX12+YX13)              …(48)
c21＝3·cxx+4·n·(YX01-YX03+YX12+YX23)              …(49)
c22＝-r·cxx-12·n·cyy                              …(50)
即式(16)至(18)的各系数(c00至c22)也可以例如通过利用式(42)至(50)由比较单纯的计算求出。而且，计算像元中心位置的坐标位置的图像位置计算式通过采用递推式来表示，可以大幅度减少对通过附加2维码深度信息修正了图像倾斜的像元中心位置对应的坐标位置进行计算的计算量，基于使2维码更简易化的计算，可以迅速进行读取。
实施方式2
接下来，基于所述图4示出的带数字照相机的便携电话机10的构成，对具体实现如所述的2维码读取方法的本发明相关的实施方式2进行说明。
带数字照相机的便携电话机10等的便携终端，如果考虑到搭载比较小规格的数字照相机且所搭载的处理装置CPU的性能较低，也不具有处理浮动小数点的处理器的情况，则读取2维码时希望只由整数计算来实现。
在所述的式(4)、(5)中，即使对各系数(a00至a23)用同一常数去除，由于分母、分子分别是用同一常数相除，所以计算X、Y的计算结果相同，这是很明显的。因此，也可以通过预先确定使像元数m×m的2维码的4个隅点(0，0)、(0，m)、(m，0)、(m，m)的坐标位置(图像坐标位置)的分母、分子归纳在整数范围的常数，来使计算各像元的坐标位置(图像坐标位置)X、Y时的计算成为整数计算。这些处理由带数字照相机的便携电话机10的检查线设定部12a2来进行。
实施方式3
这里，斟酌符号性求解系数的式子，对于式(16)至(18)的各系数(c00至c22)，可以确定对式(16)至(18)的各系数进行除法运算的适当的常数。
例如在所述的实施方式1示出的系数(c00至c22)中，如式(42)至(50)所示，作为表示各系数(c00至c22)的式子，多数情况下有(4·n)。所以通过对所有系数用(4·n)或(4·n)的倍数相除，可以求得比较小的画面即小规格的2维码对应的系数(c00至c22)。由(4·n)去除式(42)至(50)的各系数(c00至c22)计算式，转换成表示2维码的更小系数(c00′至c22′)的结果表示在下记的式(51)至(59)。这些处理由带数字照相机的便携电话机10的检查线设定部12a2来进行。
c00′＝{(3·X0·cxx)/(4·n)}
       +{(X3-X2)·YX01+(X0-X1)·YX23}            …(51)
c01′＝{(3·X0·cxx)/(4·n)}
       +{(X3-X1)·YX02+(X0-X2)·YX13}            …(52)
c02′＝-{(9/n)-(4·n+12)}·X0·cxx-3·X3·cyy    …(53)
c10′＝{(3·Y0·cxx)/(4·n)}
       +{(Y3-Y2)·YX01+(Y0-Y1)·YX23}            …(54)
c11′＝{(3·Y0·cxx)/(4·n)}
       +{(Y3-Y1)·YX02+(Y0-Y2)·YX13}            …(55)
c12′＝-{(9/n)-(4·n+12)}·Y0·cxx-3·Y3·cyy    …(56)
c20′＝(3·cxx)/(4·n)+(YX02+YX03+YX12+YX13)     …(57)
c21′＝(3·cxx)/(4·n)+(YX01-YX03+YX12+YX23)     …(58)
c22′＝-{(9/n)-(4·n+12)}·cxx-3·cyy            …(59)
以上，以用于执行本发明2维码读取中各步骤的2维码读取方法为中心对各实施方式进行了说明，本发明也可以取作为执行2维码读取方法各步骤的2维码读取装置、内置有其2维码读取装置的数字照相机、带数字照相机的便携终端的方式。而且，也可以是作为可由计算机执行的程序代码来表现上述方法的2维码读取程序的方式以及记录有其2维码读取程序及数据的记录媒体的方式。另外，本发明还可以取作为用于收发2维码读取程序及数据的通信网络之类的传输媒体的方式。
对记录有用于执行基于本发明的2维码读取方法的程序及数据的记录媒体的实施方式进行说明。作为记录媒体可以设想有CR-ROM(-R/-RW)、光磁盘、DVD-ROM、FD、闪存、存储卡、记忆棒以及其它各种ROM或RAM等，通过在这些记录媒体上记录用于使计算机执行上述的本发明各实施方式的2维码读取方法的程序并使其通用，使该方法的实现变得容易。而且，通过在计算机等信息处理装置上安装如上记的记录媒体，由该信息处理装置读出程序，或者，使该程序存储在信息处理装置所具备的存储媒体上，根据需要进行读出，可以执行本发明涉及的2维码读取方法。
依据本发明，由于考虑倾斜信息修正图像的倾斜而把由数字照相机斜向摄影的2维码图像转换成正对的2维码图像信息，所以可以求出更正确的2维码的值，同时通过由递推式表示进行图像转换的计算式，可以大幅度缩短2维码的读取时间。

Claims (13)

1.一种2维码读取方法，其使2进制码表示的数据像元化，得到把该像元排列在纵横2方向的矩阵方式2维码的图像，同时进行确定该图像中2维码区的2维码区确定处理，为了在所确定的该2维码区内确定读取像元化数据的像元中心位置，而进行对连接表示该2维码区边界的4边中2组相对的边间的检查线进行设定的检查线设定处理，基于由该检查线设定处理设定的所述检查线，进行对所述2维码信息进行复原的解码处理，其特征在于：
基于由所述2维码区确定处理确定的所述2维码区的4点坐标位置，作为用于对所读取的2维码图像设定所述检查线的处理，求出在对通过附加有关2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的2维码的各像元中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数。
2.权利要求1中记载的2维码读取方法，其特征在于：
计算像元中心位置的2维码图像内的坐标位置的所述图像位置计算式，通过采用有关各所述像元中心位置的递推公式进行表现，可以减少计算通过附加所述2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的像元中心位置的所述坐标位置的计算量。
3.权利要求1或2中记载的2维码读取方法，其特征在于：
通过用预先确定的同一常数去除计算所述2维码区4角的各坐标位置时的所述图像位置计算式的各系数而进行整数化，可以使各所述像元中心位置的坐标位置计算成为整数范围的计算。
4.权利要求1或2中记载的2维码读取方法，其特征在于：
作为用于对符号性求得的所述图像位置计算式的系数进行相除的常数，通过从该图像位置计算式中求出共通使用频度多的常数，来用该常数相除，把所述图像位置计算式的各系数转换成小量值的系数，使2维码的读取成为可能。
5.一种2维码读取方法，其使数据条码化，得到把该条码在对条的排列方向垂直的方向多级叠层的堆栈方式2维码的图像，同时进行确定该图像中2维码区的2维码区确定处理，为了在所确定的该2维码区内确定读取条码化数据的条码中心位置，而进行对连接表示该2维码区边界的4边中与条排列方向相对的1组的边间的检查线进行设定的检查线设定处理，基于由该检查线设定处理设定的所述检查线，进行对所述2维码信息进行复原的解码处理，其特征在于：
基于由所述2维码区确定处理确定的所述2维码区的4点坐标位置，作为用于对所读取的2维码图像设定所述检查线的处理，求出在对通过附加有关2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的2维码的各条码中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数。
6.一种2维码读取程序，其特征在于：
可由计算机执行的程序代码来表现权利要求1至5任一中记载的2维码读取方法。
7.一种程序记录媒体，其特征在于：
在计算机可读取的记录媒体记录有权利要求6中记载的2维码读取程序。
8.一种2维码读取装置，其具有图像获取部，使2进制码表示的数据像元化，得到把该像元排列在纵横2方向的矩阵方式2维码的图像；2维码区确定部(12a1)，确定该获取的图像中的2维码区；检查线设定部(12a2)，为了在所确定的该2维码区内确定读取像元化数据的像元中心位置，而进行对连接表示该2维码区边界的4边中2组相对的边间的检查线进行设定；解码处理部(12a3)，基于该所设定的所述检查线来复原所述2维码信息，其特征在于：
所述检查线设定部(12a2)，基于由所述2维码区确定部(12a1)确定的所述2维码区的4点坐标位置，求出在对通过对所读取的2维码图像附加有关该2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的2维码的各像元中心位置的坐标位置进行计算的图像位置计算式中的各系数。
9.权利要求8中记载的2维码读取装置，其特征在于：
计算像元中心位置的2维码图像内的坐标位置的所述图像位置计算式，通过采用有关各所述像元中心位置的递推公式进行表现，可以减少计算通过附加所述2维码的倾斜信息，修正了图像倾斜的像元中心位置的所述坐标位置的计算量。
10.权利要求8或9中记载的2维码读取装置，其特征在于：
通过用预先确定的同一常数去除计算所述2维码区4角的各坐标位置时的所述图像位置计算式的各系数而进行整数化，可以使各所述像元中心位置的坐标位置计算成为整数范围的计算。
11.权利要求8或9中记载的2维码读取装置，其特征在于：
作为用于对符号性求得的所述图像位置计算式的系数进行相除的常数，通过从该图像位置计算式中求出共通使用频度多的常数，来用该常数相除，把所述图像位置计算式的各系数转换成小量值的系数，使2维码的读取成为可能。
12.一种数字照相机，其
内置有权利要求8至11任一中记载的2维码读取装置。
13.一种带数字照相机的便携终端，其
内置有权利要求8至11任一中记载的2维码读取装置。
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