DE202005022002U1

DE202005022002U1 - Fleckenmuster für Informations-Eingabe/-Ausgabe

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Publication number: DE202005022002U1
Application number: DE200520022002
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2012-04-03
Anticipated expiration: 2015-04-29

Abstract

Fleckenmuster für Informationseingabe/-Ausgabe, umfassend eine Mehrzahl feiner punktförmiger Flecken auf einer Trägerfläche angeordnet, basierend auf einem Fleckencode-Erzeugungsalgorithmus nach Maßgabe einer vorbestimmten Regel, wobei die feinen Flecken zum Erkennen einer Vielfalt von Information dienen, wobei das Fleckenmuster aufweist: einen rechteckigen Bereich quadratischer oder rechteckiger Form als Block; gerade Linien in vertikaler Richtung und horizontaler Richtung, die einen Rahmen des Blocks als Referenzgitterlinien (7) konfigurieren; virtuelle Referenzgitterpunkte (6) an vorbestimmten Intervallen auf den Referenzgitterlinien (7) in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung; Referenzgitterpunktflecken (4), die auf den virtuellen Referenzgitterpunkten (6) platziert sind; und Gitterlinien (8a, 8b), gebildet durch Verbinden der virtuellen Referenzgitterpunkte (6) miteinander, wobei die Gitterlinien gerade Linien parallel zu den Referenzgitterlinien (7) sind; wobei ein Schnittpunkt der Gitterlinien einen virtuellen Gitterpunkt (11) definiert; und ein oder mehrere Informationsflecken (3), die derart angeordnet sind, dass jeder Fleck bezüglich des virtuellen Gitterpunkts (11) einen...

Description

[Technisches Gebiet]
Die Erfindung betrifft ein Fleckenmuster für Informations-Eingabe/- Ausgabe, Es dient zum Eingeben/Ausgeben einer Vielfalt von Information oder Programmen durch optisches Lesen von Fleckenmusterinformation, die auf einem Druckerzeugnis oder dergleichen gebildet ist.
[Technischer Hintergrund]
Zum Ausgeben von Information wurde bislang von einem Verfahren Gebrauch gemacht, bei dem ein Barcode (Strichcode) gelesen wurde, der auf einem Druckerzeugnis oder dergleichen aufgedruckt ist, um anschließend Information beispielsweise in Form von Sprachinformation, auszugeben. Beispielsweise gibt es ein Verfahren zum Vorabspeichern von Information, die mit in einer Speichereinrichtung abgespeicherter Schlüsselinformation übereinstimmt. Die Information des Schlüssels wird mit Hilfe eines Barcode-Lesegeräts gelesen, und anschließend erfolgt die Ausgabe der Information. Außerdem wurde eine Methode vorgeschlagen, bei der ein Fleckenmuster generiert wird, indem feine punktförmige Flecken nach einer vorbestimmten Regel angeordnet werden, um eine Vielfalt von Information oder Programmen auszugeben, indem das auf einem Druckerzeugnis oder dergleichen als Bilddaten aufgedruckte Fleckenmuster aufgenommen und digitalisiert wird mit Hilfe einer Kamera, um anschließend an das Digitalisieren Sprachinformation auszugeben.
Allerdings gibt es bei dem herkömmlichen Verfahren zur Sprachausgabe oder dergleichen mit Hilfe eines Barcodes das Problem, dass der auf einem Druckerzeugnis gedruckte Barcode einen „Schandfleck” darstellt. Außerdem hat das oben erläuterte herkömmliche Verfahren das Problem, dass ein Barcode beträchtliche Abmessungen aufweist und einen erheblichen Teil der Papierunterlage belegt, so dass es bei einem groß bemessenen Barcode beträchtlich ist, ein deutlich abgegrenztes Layout mit einer Anzahl von Barcodes zu schaffen, wobei das Layout Absätze, Sätze oder Zeichen sowie Objekte betrifft, wie sie in Photographien, Bildern oder graphischen Darstellungen vorkommen.
Ein Fleckenmuster wird in Form von Bilddaten mit Hilfe einer Kamera aufgenommen und anschließend werden die Bilddaten in monochrome Gradationen von 256 Stufen digitalisiert. Um in einfacher Weise Flecken erkennen zu können, wird die Schwankung der Gradation differenziert, und anschließend wird eine Fleckenkante geschärft. Als nächstes werden die Daten bezüglich der 256 Gradationsstufen einer Binärumsetzung in weiß oder schwarz unterzogen. Durch die Binärumsetzung kann es, wenn ein Fleck auf Papier aufgedruckt ist, zu einem Flecken-Druckfehler kommen, indem an der Stelle eines Pixels eine Druckverschiebung oder eine Unschärfe auftritt. Üblicherweise wurden derartige Druckfehler mit Hilfe einer Paritätsprüfung ermittelt. Allerdings weist diese Art der Fehlerprüfung folgendes Problem auf: eine Fehlerprüfung bezieht sich auf einen aus einer Mehrzahl von Flecken bestehenden Datenblock anstatt auf einzelne Flecken, so dass es unmöglich ist, festzustellen, bei welchem Fleck genau der Druckfehler aufgetreten ist. Außerdem muss eine hierzu eingesetzte Kamera einen großen Bildaufnahmebereich besitzen.
Außerdem haben die oben erwähnten Fehlerprüfungen zu dem Problem geführt, dass Verzerrungen und Verzeichnungen zu korrigieren waren, wobei solche Verzerrungen und Verzeichnungen zustande kommen, wenn das Fleckenmuster als Bild aufgenommen wird mit Hilfe eines Objektivs, welches zu einer Verzeichnung bei der Bildaufnahme führt. Außerdem kann es bei einer schrägen Bildaufnahme, bei Papierdehnung oder Papierkontraktion, bei der Wellung eines Druckträgers oder ähnlichem zu einer Verzerrung kommen, so dass eine ausgeklügelte Methode erforderlich ist, um derartige Störungen zu korrigieren.
Die vorliegende Erfindung soll derartige Probleme lösen. In anderen Worten, es ist Aufgabe der Erfindung, ein Informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren mittels Fleckenmuster anzugeben, welches in der Lage ist, Information oder Funktionen wiederzugeben, die von Flecken eines Fleckenmusters abhängen, das auf einem Druckträger oder dergleichen dargestellt ist, um auf diese Weise große Datenmengen mit Hilfe eines Fleckenmusters zu definieren und gleichzeitig Information aus dem Fleckenmuster zu gewinnen, indem das die Information definierende Fleckenmuster richtungsabhängig und rasch erfasst wird, wobei gleichzeitig das Prüfen eines Fehlers im Flecken-Layoutzustand möglich sein soll. Darüber hinaus soll die Sicherheit verbessert werden.
[Offenbarung der Erfindung]
Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein Informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren mittels Fleckenmuster, wobei das Verfahren umfasst: Definieren eines rechteckigen Bereichs eines Quadrats oder eines Rechtecks als einen Block auf einer Mediumfläche, beispielsweise einem Druckerzeugnis; während eine Gerade in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung unter Bildung eines Rahmens des Blocks als Standardgitterlinie definiert ist, wird ein virtueller Referenzgitterpunkt bereitgestellt durch ein vorbestimmtes Intervall auf der Referenzgitterlinie; ein Referenzgitterpunktfleck wird auf einem virtuellen Referenzgitterpunkt angelegt; die virtuellen Referenzgitterpunkte werden miteinander verbunden, um eine Gerade parallel zu der Referenzgitterlinie als eine Gitterlinie zu definieren; ein Kreuzungspunkt zwischen den Gitterlinien wird als virtueller Gitterpunkt definiert; es wird ein Fleckenmuster erzeugt, gewonnen durch Anlegen eines oder einer Mehrzahl von Informationsflecken, die bezüglich des virtuellen Gitterpunkts einen Abstand und eine Richtung aufweisen; ein solches Fleckenmuster wird als Bildinformation durch eine optische Leseeinrichtung gelesen; das Fleckenmuster wird numerisch bewertet; aus einer Speichereinrichtung wird Information gelesen und ausgegeben, die der numerisch definierten Information entspricht.
Gemäß Anspruch 1 können Informationsflecken durch ein Gitter (erster virtueller Gitterpunkt), das in einer großen Menge in Form von Blöcken ausgebildet ist, angelegt werden, so dass in Blöcken mehr Information gespeichert werden kann.
Darüber hinaus bezeichnet der hier verwendete Begriff des virtuellen Referenzgitterpunkts nach vorbestimmter Richtung ein vorbestimmtes intervall sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung. Allerdings kann dieses Intervall abhängig von der vertikalen und der horizontalen Richtung unterschiedlich groß gemacht werden.
Anspruch 2 betrifft ein Informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren nach Anspruch 1, bei dem angenommen, dass in einem Block ein virtuelle Referenzgitterpunkte verbindende schräge Gitterlinie in eine weitere schräge Richtung verläuft, als virtueller Gitterpunkt (zweiter virtueller Gitterpunkt) auch ein Kreuzungspunkt zwischen den schrägen Gitterlinien definiert ist. Einer oder mehrere Flecken, die jeweils eine bestimmte Entfernung und Richtung aufweisen, sind um diesen virtuellen Gitterpunkt herum gruppiert.
Gemäß Anspruch 2 lassen sich Informationsflecken durch virtuelle Gitterpunkte anlegen, bei denen es sich um einen Kreuzungspunkt zwischen den Gitterlinien in schräger Richtung handelt, so dass in Blöcken noch mehr Information gespeichert werden kann.
Anspruch 3 der Erfindung betrifft das Informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren unter Verwendung von Fleckenmustern nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Fleckenmuster signifikant von Information abhängig davon bereitstellt, ob Flecken um den virtuellen Gitterpunkt herum angelegt sind oder nicht.
Nach Anspruch 3 lässt sich durch absichtliches Erzeugen und Anlegen eines fleckenfreien Bereichs der äußere Rahmen einer Maske bilden, welche einen Bereich auf einer Druckfläche definiert. Darüber hinaus können durch Anlegen von Flecken auf sämtlichen virtuellen Gitterpunkten in einem vorbestimmten Bereich die angelegten Flecken auch als normale Hintergrundinformation erkannt werden.
Ein erster Algorithmus zum Definieren von Information abhängig davon, ob auf einem virtuellen Gitterpunkt ein Fleck existiert oder nicht, und ein zweiter Algorithmus in Verbindung mit einem Informationsfleck, der sich an einer Stelle verschoben gegenüber einem virtuellen Gitterpunkt befindet, lassen sich miteinander kombinieren, um noch mehr Information zu definieren.
Anspruch 4 der Erfindung betrifft ein Informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren mittels Fleckenmustern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Schlüsselfleck, der eine Orientierung des Blocks definiert, an einer Steile angelegt ist, die gegenüber mindestens einem virtuellen Referenzgitterpunkt auf der den Block definierenden Referenzgitterlinie verschoben ist.
Auf diese Weise lässt sich die Orientierung des Blocks dadurch definieren, dass der Schlüsselpunkt angelegt wird. Mit Hilfe des Schlüsselflecks lässt sich die Neigung in einer vorbestimmten Richtung in Bezug auf eine Leseachse einer optischen Leseeinrichtung nachweisen, so dass das gelesene Punktemuster korrigiert werden kann oder eine von einem Neigungswinkel abhängige abweichende Bedeutung ermittelt werden kann.
Wenn ein solcher Schlüsselfleck angelegt wird, existiert dieser Bereich im übrigen nicht (der Referenzgitterpunktfleck auf einer virtuellen Gitterlinie), weil er durch den Schlüsselfleck ersetzt wurde.
Anspruch 5 der Erfindung betrifft ein informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren unter Verwendung von Fleckenmustern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem bezüglich eines Informationsflecks einer vorbestimmten Position, die als Schlüsselfleck in dem Block definiert Ist, der Informationsfleck in einem von Rechteckbereichen angelegt, der sich an einer Stelle befindet, an der der rechteckige Bereich, zu welchem der Schlüsselfleck gehört, um 90 Grad bezüglich des Blockzentrums gedreht ist, so dass Information definiert wird durch eine Richtung oder einen Abstand, die eine Richtung ausschließt, welche zum Definieren des Schlüsselflecks erforderlich ist.
Wenn ein Informationsfleck verschieden von einem Blockzentrum als Schlüsselfleck definiert ist, besteht die Möglichkeit, dass ein Informationsfleck, der sich an einer entsprechenden Stelle befindet, wenn das Blockzentrum als Drehachse um 90 Grad gedreht wird, nicht von einem Schlüsselfleck unterschieden werden kann, wenn der Informationsfleck von einer optischen Leseeinrichtung gelesen wird. Nach Anspruch 5 allerdings unterscheidet sich in dem entsprechenden rechteckigen Bereich verschieden von dem Schlüsselpunkt die Art und Weise, in der ein Informationspunkt ausgebildet ist, wodurch die Möglichkeit besteht, den Schlüsselfleck und den Informationsfleck voneinander zu unterscheiden.
Beispielsweise reicht es aus, wenn ein Schlüsselfleck als Vektor in nur vertikaler und horizontaler Richtung ausgehend von einem virtuellen Gitterpunkt angelegt ist und wenn Information in einer schrägen Richtung in einem anderen rechteckigen Bereich definiert ist, der sich an einer um 90 Grad gedrehten Stelle befindet.
Bezüglich eines Schlüsselflecks kann zusätzlich dann, wenn eine Länge eines Vektors als vorbestimmte Länge definiert ist, Information definiert werden dadurch, dass ein Vektor einer anderen Länge in einem anderen Rechteckbereich definiert wird, der sich an einer um 90 Grad gedrehten Steile befindet.
Auf diese Weise wird die Art und Weise des Definierens eines Informationsflecks vorab bestimmt und verschieden von der Art und Weise des Definierens eines Schlüsselflecks bezüglich eines Bereichs, in welchem der Schlüsselfleck angelegt werden kann, wodurch ein Informationsfleck bezüglich des entsprechenden Bereichs verschieden von dem Schlüsselpunkt angelegt werden kann und ein Fleckenmuster ohne Verschwendung erreichbar ist.
Falls ein Schlüsselfleck in einem Blockzentrum bezüglich eines anderen Informationsflecks in einem Block angelegt wurde, so lässt sich natürlich Information abhängig davon definieren, wie die vertikale, die horizontale und die schrägen Richtungen festzulegen sind.
Anspruch 6 der vorliegenden Erfindung betrifft ein Informations-Eingabe-/Ausgabeverfahren unter Verwendung von Fleckenmustern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in einem Informationsfleck des Blocks abhängig von einer Position in einen Block des Informationsflecks ein Abstand und eine Richtung von dem virtuellen Gitterpunkt willkürlich beschränkt werden durch einen Informationsfleck, um Information zu definieren.
Nach Anspruch 6 lässt sich Information definieren, während der Abstand und die Richtung bezüglich des virtuellen Gitterpunkts nach Belieben begrenzt werden. Deshalb kann beispielsweise die Art und Weise des Definierens von Information mittels eines Informationsflecks variiert werden nach Maßgabe des industriellen Gebiets, auf dem das Fleckenmuster eingesetzt wird (gemäß Herstellung, gemäß Dienstleistungsgebiet oder gemäß Firma, die von diesem Fleckenmuster Gebrauch macht).
Auf diese Weise lassen sich die Fleckenmuster der vorliegenden Erfindung voneinander unterscheidbar durch begrenzten Einsatz verwenden, so dass gegenseitige Sicherheitserfordernisse erfüllt werden. In anderen Worten: die begrenzt definierte Information kann derart bereitgestellt werden, dass sie mit einer dazugehörigen optischen Leseeinrichtung lesbar ist.
[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
1 eine anschauliche Darstellung eines Beispiels eines Fleckenmusters;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels von Informationspunkten innerhalb eines Fleckenmusters;
3(a), 3(b) und 3(c) anschauliche Darstellungen, welche zeigen, wie Schlüsselfleck und Informationsfleck angelegt werden;
4 ein Beispiel für Informationsfleck und Bitdarstellungen von durch die Flecken definierten Daten;
5(a) bis (f) jeweils ein Beispiel für Informationsflecken und dadurch definierte Bitdarstellungen, wobei 5(a) einen Fall zeigt, in welchem zwei Flecken angelegt sind, 5(b) einen Fall mit vier angelegten Flecken zeigt, 5(c) bis (e) jeweils einen Fall darstellen, in welchem fünf Flecken angelegt sind; und 5(f) einen Fall zeigt, in welchem sieben Informationsflecken angelegt sind;
6(a) bis (d) Ansichten beispielhafter Konfigurationen eines Blocks, wobei 6(a) eine beispielhafte Konfiguration von 2 × 3 = 6 rechteckigen Flächen zeigt; 6(b) eine beispielhafte Konfiguration von 3 × 3 = 9 rechteckigen Flächen zeigt; 6(c) eine beispielhafte Konfiguration von 4 × 3 = 12 rechteckigen Flächen zeigt; und 6(d) eine beispielhafte Konfiguration von 5 × 5 = 25 rechteckigen Flächen zeigt;
7 eine anschauliche Darstellung eines Verfahrens zum Zuordnen von „0” und „1” zu am wenigsten signifikanten Bits und zum Prüfen eines Fehlers eines Informationsflecks;
8 eine anschauliche Darstellung einer Beziehung unter einem wahren Wert K, einer Sicherheitstabelle R und eines Informationsflecks 1, wobei diese Darstellung die Sicherheit des Informationsflecks veranschaulicht;
9(a) bis (d) Dummy-Flecken und Null-Flecken, wobei 9(a)-1 eine anschauliche Darstellung für Dummy-Flecken ist; 9(a)-2 eine anschauliche Darstellung für Null-Flecken ist; 9(b) und 9(c) jeweils ein Beispiel für ein Druckerzeugnis sind; 9(d)-1 ein beispielhaftes Layout von Fleckenmustern ist, bei denen eine Grenze zwischen zwei Masken mit Hilfe von Null-Flecken begrenzt wird; und 9(d)-2 ein anschauliches Beispiel für ein Layout von Fleckenmustern ist, bei denen die Grenze zwischen einem Null-Fleck und einem Hintergrund mit Hilfe von Null-Flecken beschränkt ist;
10(a) eine anschauliche Darstellung einer sequentiellen Folge bei der Eingabe von Informationsflecken und 10(b) eine anschauliche Darstellung eines Verfahrens zum Lesen von Fleckenmustern und zum Berechnen von X- und Y-Koordinatenwerten ist;
11 eine anschauliche Darstellung der Beziehung zwischen einer Referenzgitterlinie, die einen Außenrahmen eines Blocks bildet, und eines Referenzgitterpunkt-Informationsflecks;
12 eine Ansicht, die eine Beziehung des Layouts zwischen einer Gitterlinie, einer schrägen Gitterlinie und einem virtuellen Gitterpunkt und eines Informationsflecks veranschaulicht;
13 eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Ermitteln eines Informationsflecks 3 im Bereich eines virtuellen Gitterpunkts; und
14 eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung im Layout zwischen einer Blockorientierung und einem Schlüsselpunkt.
[Bester Weg zur Ausführung der Erfindung]
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
1 ist eine anschauliche Darstellung eines Beispiels eines Fleckenmusters gemäß der Erfindung; 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels von Informationsflecken eines Fleckenmusters und einer dadurch definierten Bitdarstellung von Daten; und 3(a), 3(b) und 3(c) sind anschauliche Darstellungen, die jeweils erläutern, wie Schlüsselflecken und Informationsflecken angelegt sind.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Fleckenmusters bei der Eingabe und der Ausgabe von Information umfasst: das Erkennen eines Fleckenmusters 1 und eine Einrichtung zum Ausgeben von Information sowie Programme, die sich aus diesem Fleckenmuster 1 ergeben.
In anderen Worten: das Fleckenmuster 1 wird in Form von Bilddaten mit Hilfe einer Kamera aufgenommen. Als erstes wird ein Referenzgitterpunktfleck 4 extrahiert, anschließend wird von dem so extrahierten Fleck festgestellt, ob er sich an einer Stelle eines virtuellen Referenzgitterpunkts 6 befindet, und eine diese virtuellen Referenzgitterpunkte 6 verbindende Gerade wird als Referenzgitterlinie 7 definiert. Für den Fall, dass die Referenzgitterpunktflecken 4 sich nicht an einer Stelle der virtuellen Gitterpunkte 6 befinden, also dort, wo die Flecken liegen sollten, werden Flecken an der Peripherie dieser virtuellen Referenzgitterpunkte 6 extrahiert, und die extrahierten Flecken werden jeweils als ein Schlüsselfleck 2 definiert (rechteckige Teile an vier Ecken eines Blocks). Als nächstes werden vertikale und horizontale Gitterlinien 8a, 8b eingerichtet, welche die virtuellen Referenzgitterpunkte 6 verbinden, wobei Kreuzungspunkte zwischen Gitterlinien 8a und 8b als virtuelle Gitterpunkte 11 (erste virtuelle Gitterpunkte) definiert werden. Dann werden die Flecken an der Peripherie solcher virtuellen Gitterpunkte 11 ermittelt, und anschließend wird ein Informationsfleck 3 extrahiert, welcher definiert ist in Abhängigkeit von dem Abstand und der Richtung ausgehend von dem virtuellen Gitterpunkt 11.
Angenommen, eine schräge Gitterlinie 8c verbinde die virtuellen Referenzgitterpunkte 6 miteinander in schräger Richtung, so ist ein Kreuzungspunkt dieser schrägen Gitterlinien 8c ebenfalls definiert als ein virtueller Gitterpunkt 12 (zweiter virtueller Gitterpunkt). Dann lassen sich auch die Flecken an der Peripherie dieses virtuellen Gitterpunkts 12 ermitteln, um anschließend einen Informationsfleck 3 zu extrahieren, der abhängig vom Abstand und von der Richtung ausgehend von einem solchen virtuellen Gitterpunkt 12 definiert ist.
Als nächstes wird die Orientierung des Blocks abhängig von der Richtung eines Schlüsselflecks 2 von dem virtuellen Referenzgitterpunkt 6 oder einem virtuellen Gitterpunkt 11 ermittelt. Beispielsweise lässt sich in einem Beispiel, in welchem der Schlüsselfleck 2 gegenüber einem virtuellen Gitterpunkt in +y-Richtung versetzt ist, der Informationsfleck 3 in einem Block erkennen, wenn eine vertikale Richtung als Vorwärtsrichtung definiert ist.
Wenn weiterhin der Schlüsselfleck 2 gegenüber dem virtuellen Referenzgitterpunkt 6 oder einem virtuellen Gitterpunkt 11 in –y-Richtung versetzt ist, lässt sich der Informationsfleck 3 innerhalb eines Blocks erkennen, wenn die Richtung, in der der Block um eine Blockmitte um 180 Grad gedreht wurde, als Vorwärtsrichtung-definiert ist.
Wenn weiterhin der Schlüsselfleck 2 gegenüber dem virtuellen Referenzgitterpunkt 6 oder einem virtuellen Gitterpunkt 11 in –x-Richtung versetzt ist, lässt sich der Informationsfleck innerhalb des Blocks erkennen, wenn die Richtung als Vorwärtsrichtung definiert wird, in der der Block im Uhrzeigersinn bezüglich einer Blockmitte um einen Winkel von 90 Grad gedreht wurde.
Wenn außerdem der Schlüsselfleck 2 gegenüber dem virtuellen Referenzgitterpunkt 6 oder einem virtuellen Gitterpunkt 11 in +x-Richtung versetzt ist, lässt sich der Informationsfleck 3 innerhalb eines Blocks erkennen, wenn die Richtung, in der der Block bezüglich einer Blockmitte um einen Winkel von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn gedreht wurde, als Vorwärtsrichtung definiert wird.
Wenn Bilder von Fleckenmustern, die von einer optischen Leseeinrichtung gelesen werden, in einem Einzelbildpuffer angesammelt werden, analysiert eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) der optischen Leseeinrichtung Flecken innerhalb des Einzelbildpuffers, um anschießend die numerischen Werte zu dekodieren, die durch Informationsflecken 3 definiert werden, abhängig von dem Abstand und der Richtung gegenüber virtuellen Gitterpunkten 11 und 12 der Informationsflecken 3. Als xy-Koordinaten oder -Codes werden diese numerischen Werte mit Information abgeglichen, die in der optischen Leseeinrichtung oder einem Speicher eines Personal Computers gespeichert ist, und von einer Sprach-/Bild-Ausgabeeinrichtung oder dergleichen werden anschließend Informationen in Form von Sprache, Bildern, beweglichen Bildern und Programmen oder dergleichen, die den ausgelesenen xy-Koordinaten oder -Codes entsprechen, ausgegeben.
Bei der Anordnung des Fleckenmusters 1 gemäß der Erfindung werden nach Maßgabe eines Algorithmus' zum Erzeugen eines Fleckencodes zum Erkennen von Information, beispielsweise Sprache, feine Flecken, das heißt der Schlüsselfleck 2, der Informationsfleck 3 und Referenzgitterpunktfleck 4, nach einer vorbestimmten Regel angeordnet.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein rechteckiger Bereich, beispielsweise in Form eines Quadrats oder eines Rechtecks, einer Trägerfläche, beispielsweise einer Fläche eines Druckerzeugnisses, als ein Block 1 definiert. Während Geraden in vertikaler und horizontaler Richtung, die einen Rahmen des Blocks 1 definieren, jeweils eine Referenzgitterlinie 7 bilden (in 1 sind dies durch dicke Linien hervorgehobene Linien), sind virtuelle Referenzgitterpunkte 6 an vorbestimmten Intervallen auf der Referenzgitterlinie 7 angeordnet. Referenzgitterpunktflecken 4 sind auf den virtuellen Referenzgitterpunkten 6 angelegt. Als nächstes werden Geraden, welche die virtuellen Referenzgitterpunkte 6 miteinander verbinden und parallel zu der Referenzgitterlinie 7 verlaufen, als Gitterlinien 8a und 8b definiert, wobei ein Kreuzungspunkt zwischen den Gitterlinien 8a und 8b als virtueller Gitterpunkt 11 (erster virtueller Gitterpunkt) definiert wird.
Außerdem wird eine schräge Gitterlinie 8c, welche die virtuellen Referenzgitterpunkte 6 miteinander in schräger Richtung verbindet, eingerichtet, wobei ein Kreuzungspunkt zwischen solchen schrägen Gitterlinien 8c als virtueller Gitterpunkt 12 (zweiter virtueller Gitterpunkt) definiert wird.
Ein oder mehrere Informationsflecken 3, die bezüglich der so eingerichteten Gitterpunkte einen vorbestimmten Abstand und eine vorbestimmte Richtung aufweisen, werden zum Erzeugen eines Fleckenmusters angelegt.
Wenn dieses Fleckenmuster 1 von einer Kamera als Bilddaten aufgenommen wird, lassen sich eine Verzeichnung des Objektivs der Kamera oder eine Verzerrung beim schrägen Aufnehmen eines Bilds, einer Papier-Verziehung oder -Kontraktion, einer Welligkeit einer Druckträgerfläche oder eines Aufdrucks oder dergleichen mit Hilfe der Referenzgitterpunktflecken 4 korrigieren. Insbesondere wird eine Korrekturfunktion (X_n, Y_n) = f(X'_n Y'_n) erhalten, um verzerrte vier virtuelle Gitterpunkte umzusetzen in ein Ursprungsquadrat, wobei Informationsflecken durch die gleiche Funktion korrigiert werden und der Vektor des korrekten Informationsflecken 3 gewonnen wird.
Wenn die Referenzgitterpunkte in dem Fleckenmuster 1 angelegt werden, korrigieren die durch Aufnehmen dieses Fleckenmusters 1 mit Hilfe einer Kamera erhaltenen Bilddaten die durch die Kamera hervorgerufene Verzerrung oder Verzeichnung, so dass die Bilddaten eines von einer handelsüblichen Kamera aufgenommenen Fleckenmusters 1 exakt erkannt werden können, auch wenn die Kamera mit einem Objektiv ausgestattet ist, welches unter beträchtlicher Verzeichnung und Verzerrung leidet.
Der in 1 dargestellte Schlüsselfleck 2 dient als Punkt oder Fleck, der abhängig von dem Abstand und einer Richtung bezüglich eines virtuellen Gitterpunkts 11 angelegt ist, der sich an einer im wesentlichen zentralen Stelle der in einer Rechteckform angelegten virtuellen Gitterpunkte befindet. Dieser Schlüsselfleck 2 dient als repräsentativer Punkt für das Punktemuster 1 eines Blocks, der repräsentativ ist für eine Gruppe von Informationsflecken. Beispielsweise werden diese Flecken an den Stellen angelegt, die um 0,2 mm gegenüber einem virtuellen Gitterpunkt an der Blockmitte des Punktemusters 1 nach oben verschoben sind. Wenn daher der Informationsfleck 3 definiert wird durch X- und Y-Koordinatenwerte bezüglich eines virtuellen Gitterpunkts, so ist die Stelle mit einem Abstand von 0,2 mm bezüglich des Schlüsselflecks 2 nach unten als ein virtueller Gitterpunkt (Koordinatenpunkt) definiert. Allerdings kann dieser numerische Wert (80,2 mm) abhängig davon variieren, ob der Block der Fleckenmuster 1 groß oder klein ist, ohne dass diesbezüglich eine Beschränkung besteht.
Der Informationsfleck 3 dient als Fleck zum Erkennen einer Vielfalt von Information. In dem in 1 gezeigten Fall sind die Informationsflecken 3 an der Peripherie angelegt, während der Schlüsselpunkt als reprasentativer Punkt definiert ist. Angelegt sind sie an Endpunkten, die ausgedrückt werden mit Hilfe eines Vektors, während das durch vier virtuelle Gitterpunkte 11 (erste virtuelle Gitterpunkte) definierte Zentrum als virtueller Gitterpunkt (zweiter virtueller Gitterpunkt) definiert ist. Dann wird der so definierte Gitterpunkt als Startpunkt definiert. Beispielsweise ist ein solcher Informationsfleck 3 von virtuellen Gitterpunkten 11 und 12 umgeben. Nach 2 sind die Flecken, die von dem virtuellen Gitterpunkt einen Abstand von 0,2 mm haben, in acht Richtungen orientiert, während sie jeweils im Uhrzeigersinn um 45 Grad verdreht sind, so dass Richtung und Länge durch den Vektor definiert sind, wodurch jeweils drei Bits dargestellt sind.
Bezüglich 3 lassen sich in einem Fleckenmuster 1 eines Blocks 3 Bits × 16 = 48 Bits ausdrücken.
Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Flecken-Layout acht Richtungen vorsieht, um drei Bits darzustellen, kann das Flecken-Layout auch 16 Richtungen vorsehen, um vier Bits auszudrücken, und selbstverstandlich lässt sich das Flecken-Layout noch in anderer Weise abändern.
Es ist bevorzugt, wenn der Durchmesser des Schlüsselflecks 2, des Informationsflecks 3 oder eines Referenzgitterpunktflecks 4 in der Größenordnung von 0,1 mm liegt, wenn man das Erscheinungsbild, die Genauigkeit des Drucks auf Papier, der Auflösung einer Kamera und optimale Digitalisierung berücksichtigt.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn Intervalle der Referenzgitterpunktflecken 4 in der Größenordnung von 1 mm sowohl vertikal als auch horizontal angelegt sind, wenn man eine nicht korrekte Erkennung einer Vielfalt von Flecken 2, 3 und 4 berücksichtigt. Bevorzugt beträgt die Verzerrung des Schlüsselflecks 2 etwa 20% der Gitterintervalle.
Es ist wünschenswert, dass eine Lücke zwischen einem Informationsfleck 3 und einem virtuellen Gitterpunkt 11 und 12 in der Größenordnung von 15% bis 30% des Abstands zwischen den virtuellen Gitterpunkten 11 und 12 in der Nachbarschaft beträgt. Der Grund hierfür ist folgender wenn der Abstand zwischen dem Informationsfleck und dem virtuellen Gitterpunkt 11, 12 größer ist als das erwähnte Intervall, so werden Punkte leicht als großer Block visuell wahrgenommen, so dass das Fleckenmuster 1 lediglich einen Verunreinigungsfleck oder dergleichen bildet. Wenn andererseits der Abstand zwischen dem Informationsfleck 2 und dem virtuellen Gitterpunkt 11, 12 kürzer als das oben angegebene Intervall ist, so ist es schwierig, festzustellen, dass es sich bei dem Informationsfleck 3 um einen Zielpunkt handelt, der bezüglich der virtuellen Gitterpunkte 11 und 12 in seiner Nachbarschaft einen gerichteten Vektor definiert.
3 zeigt eine sequentielle Folge beim Lesen von Informationsflecken in einem Block, wobei die eingekreisten Zahlen in der Figur einen Layout-Bereich der um die virtuellen Gitterpunkte 11 und 12 herum angelegten Informationsflecken kennzeichnen.
Beispielsweise werden im Fall der 3(a) die Stellen (1) bis (25) im Uhrzeigersinn beginnend bei (1) als Blockmitte (in der Figur ist diese Stelle mit der Zahl „1” im Kreis angegeben) angelegt. Hierbei beträgt das Gitterintervall 1 mm, und es werden in dem Bereich von 4 mm × 4 mm beispielsweise 3 Bits × 16 = 48 Bits dargestellt.
In 3(b) werden ausgehend von einem Informationsfleck (1) in dem Rechteckbereich oben links in einem Block Informationsflecken bis zu einem Informationsfleck (4) sequentiell in vertikaler Richtung angelegt, anschließend werden Informationsflecken (5) bis (7) an Kreuzungspunkten zwischen den Gitterlinien in vertikaler und horizontaler Richtung angelegt.
In 3(c) sind im Anschluss an einen Informationsfleck (1) in dem Rechteckbereich oben links in einem Block Informationsflecken bis hin zu einem Informationsfleck (16) sequentiell in vertikaler Richtung angeordnet, während Informationsflecken (17) bis (25) abwechselnd an einem Kreuzungspunkt zwischen vertikalen und horizontalen Gitterlinien angelegt sind.
4 zeigt ein Beispiel für Informationsflecken 3 und der dadurch definierten Bitdarstellung von Daten gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
Wenn mittels zweier Typen von Flecken acht Vektorrichtungen definiert sind, nämlich mit Hilfe eines langen Flecks (unterer Teil in 4) und eines kurzen Flecks (oberer Teil in 4), bezogen auf die virtuellen Gitterpunkte 11 und 12, die von den Referenzgitterflecken 4 bezüglich des Informationsflecks 3 umgeben sind, so lassen sich vier Bits darstellen. Dabei ist es bevorzugt, wenn der lange Fleck in der Größenordnung von 25% bis 30% des Abstands zwischen den virtuellen Gitterpunkten 11 und 12 in seiner Nachbarschaft liegt, während der kurze Fleck in der Größenordnung von 15% bis 20% des Abstands liegt. Allerdings ist es wünschenswert, dass ein Mittenabstand zwischen langem und kurzem Fleck größer ist als der Durchmesser jedes dieser Flecken.
Es ist wünschenswert, dass der von vier virtuellen Gitterpunkten 11, 12 umgebene Informationsfleck 3 ein Einzelpunkt im Erscheinungsbild ist. Wenn allerdings der Versuch unternommen wird, die Informationsmenge zu steigern, während das Erscheinungsbild unbeachtet bleibt, lässt sich eine große Informationsmenge dadurch erhalten, dass man ein Bit zuordnet und anschließend eine Mehrzahl von Informationsflecken 3 zuordnet. Beispielsweise lässt sich bei konzentrischen Vektoren in acht Richtungen die Information für 2 mit Hilfe eines Informationsflecks 3 darstellen, und durch 16 Informationspunkten in einem Block erhält man 2¹²⁸.
5(a) bis (f) zeigen jeweils ein Beispiel für einen Informationsfleck 3 und eine Bitdarstellung der dadurch definierten Daten, wobei 5(a) einen Fall veranschaulicht, in welchem zwei Flecken angelegt sind. 5(b) zeigt einen Fall mit vier angelegten Flecken, und 5(c) bis 5(e) zeigen jeweils einen Fall mit fünf angelegten Flecken. 5(f) zeigen einen Fall mit sieben angelegten Flecken.
6(a) bis (d) zeigen jeweils eine Modifizierung eines Fleckenmusters. 6(a) zeigt den Fall, in welchem acht Informationsflecken 3 in einem Block angelegt sind. 6(b) zeigt einen Fall, in welchem 13 Informationsflecken angelegt sind. 6(c) zeigt einen Fall, in welchem 18 Informationsflecken angelegt sind. 6(d) zeigt einen Fall, in welchem 41 Informationsflecken 3 angelegt sind.
Jedes der in den 1 und 3 dargestellten Fleckenmuster 1, die oben erläutert wurden, beinhaltet auch ein Beispiel, bei dem innerhalb eines Blocks 25 Informationsflecken 3 angelegt sind. Allerdings lassen sich diese Informationsflecken 3 in verschiedener Weise abändern, ohne dass diesbezüglich eine Beschränkung besteht. Beispielsweise können abhängig von einer erforderlichen großen oder kleinen Informationsmenge oder der Auflösung der verwendeten Kamera acht Informationsflecken 3 innerhalb eines Blocks angelegt werden (6(a)), es können in einem Block 13 Informationsflecken angelegt werden (6(b)). Es können 18 Informationsflecken in einem Block angelegt werden (6(c)), oder es können 41 Informationsflecken in einem Block angelegt werden (6(d)).
7 ist ein anschauliches Beispiel für die Zuordnung von „0” und „1” zu den niedrigstwertigen Bits und zum Prüfen eines Informationsfleck-Fehlers.
Ein Informationsfleck 3 wird gleichförmig angelegt, und die Zuordnung von „0” und „1” zu dem niedrigstwertigen Bit erfolgt in der Weise, dass diese Bits zur Fehlerprüfung herangezogen werden, so dass die Möglichkeit besteht, einen Fehler eines solchen Informationsflecks 3 nachzuweisen. In diesem Fehlerprüfsystem werden Informationsflecken abwechselnd in vertikaler, horizontaler und um 45 Grad geneigter Richtung erzeugt, um die Regelmäßigkeit eines Fleckenmusters zu beseitigen. In anderen Worten: die durch abwechselndes Zuordnen von „0” und „1” zu den niedrigstwertigen Bits erhaltenen Informationsflecken sind stets in vertikaler, in horizontaler oder in um 45 Grad geneigter Richtung bezüglich der virtuellen Gitterpunkte 11 und 12 positioniert. Wenn daher die Informationspunkte 3 in einer anderen Richtung als der horizontalen Richtung oder der 45-Grad-Neigungsrichtung angeordnet sind, so lässt sich feststellen, dass diese Flecken an den richtigen Stellen angezeigt werden. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig prüfen, ob eine fehlerhafte Eingabe stattgefunden hat, wenn die Informationsflecken 3 in einer Drehrichtung bezüglich der vertikalen Gitterpunkte 11 und 12 versetzt sind.
Wenn die Informationsflecken 3 für acht Richtungen (45-Grad-Intervalle) festgelegt sind und außerdem als lange/kurze Punkte (siehe 4) festgelegt sind, und wenn dabei das niedrigstwertige eine Bit „0” oder „1” von den vier Bits ist, so lässt sich, falls das oben genannte eine Bit zu einer der Stellen der benachbarten drei Flecken hin versetzt ist (ein konzentrischer Kreis entspricht zwei Flecken mit einer 45-Grad-Drehung + langer oder kurzer Fleck), als Fehler behandeln, so dass eine 100%-ige Fehlerprüfung möglich ist.
8 ist eine anschauliche Darstellung, die zeigt, wie Informationsflecken I₁ bis I₁₆ angeordnet sind. Anhand der Darstellung ist die Sicherheit der Informationsflecken erkennbar.
Um beispielsweise das visuelle Lesen von Daten auf einem Fleckenmuster 1 auszuschließen, wird die Berechnung gemäß einer Funktion f(K_n) bezüglich I_h eines Informationsflecks 3 durchgeführt. I_n = K_n + R_n wird mittels des Fleckenmusters 1 ausgedrückt. Eingegeben wird ein Fleckenmuster I_n, und daraus wird K_n = I_n – R_n gewonnen.
Alternativ wird zum Ausschließen des visuellen Lesens von Daten aus dem Fleckenmuster 1 eine Mehrzahl von Informationsflecken in einer Spalte mit einem Schlüsselfleck 2 als repräsentativen Punkt ausgelegt, und ein derartiger Zug wird in Form von mehreren Zügen angelegt, um anschließend die Differenz in Daten zwischen zwei benachbarten Zügen als Daten bezüglich des Informationsflecks 3 zu behandeln, wodurch die Informationsflecken 3 jeweils derart angelegt werden können, dass eine Regelmäßigkeit der Informationsflecken 3 ausgeschlossen wird.
Auf diese Weise lässt sich die Sicherheit in dem Sinne erhöhen, dass ein visuelles Lesen des auf einer Druckträgerfläche aufgedruckten Fleckenmusters 1 ausgeschlossen wird. Wenn außerdem das Fleckenmuster 1 aus der Druckträgerfläche aufgedruckt ist, sind die Informationsflecken 3 auf Zufallsbasis angelegt, so dass ein erkennbares Muster ausgeschlossen wird.
9(a) bis (d) zeigen Dummyflecken, wobei 9(a) eine anschauliche Darstellung von Dummyflecken ist, 9(b) ein Beispiel für ein Druckerzeugnis ist, 9(c) einen Bereich eines Druckerzeugnisses veranschaulicht und 9(d) eine anschauliche Darstellung eines Beispiels für das Layout von Fleckenmustern ist, welches die Begrenzung einer Maske mittels Dummyflecken beschränkt.
Ein Fleck wird an einer zentralen Stelle (einem zweiten virtuellen Gitterpunkt) von vier virtuellen Gitterpunkten 11 (ersten virtuellen Gitterpunkten) angelegt, wobei dieser Fleck definiert ist als ein Dummyfleck 5, dem keine Information zugeordnet ist (9(a)). Dieser Dummyfleck 5 kann für numerische Daten oder für Bereiche verwendet werden, in denen X-, Y-Koordinatenwerte definiert sind, außerdem für die Grenze zwischen solchen Bereichen sowie numerische Daten oder einen Bereich, in denen die X-, Y-Koordinatenwerte nicht definiert sind.
Wie beispielsweise in 9(b) dargestellt ist, sind auf einen gedruckten Träger drei Typen von Mustern aufgedruckt, beispielsweise ein kleiner Bär, ein Flusspferd oder eine Sonne. Die diesen drei Mustern entsprechenden Bereiche werden angelegt als Maske 1, Maske 2 bzw. Maske 3, wie in 9(c) gezeigt ist. Gemäß 9(d) werden die Dummypunkte 5 an der Begrenzung von Maske 1 und Maske 2 angelegt.
Werden die Dummyflecken für die Begrenzung verwendet, so besteht kein Erfordernis, sämtliche Blöcke der entsprechende Stellen als Dummyflecken 5 zu definieren, vielmehr reicht es aus, wenn ein Minimum-Fleck als Dummyfleck definiert wird, um die Grenze zu kennzeichnen.
Außerdem wird ein Dummyfleck in einem anderen Bereich als der Maske angelegt, so dass ein Bereich geschaffen werden kann, in welchem keine Information definiert ist.
Wenn das Fleckenmuster 1 mit Hilfe einer Kamera in Form von Bilddaten aufgenommen wird, werden die X- und die Y-Koordinatenwerte an den Stellen des Schlüsselflecks 2 berechnet, das heißt an einem repräsentativen Punkt von Information. Anschließend werden die Koordinatenwerte mittels Inkrementen der X- und Y-Koordinatenwerte an den repräsentativen Punkten kompensiert, die einander benachbart sind und von einem Bildaufnahmezentrum zu einem Schlüsselfleck 2, für den die X- und Y-Koordinatenwerte berechnet wurden, einen Abstand aufweist.
Alternativ werden beim Aufnehmen des Blocks der Fleckenmuster 1 in Form von Bilddaten mit Hilfe einer Kamera Informationsflecken sequentiell aus den Informationsflecken gelesen, die an der Peripherie des Bildaufnahmezentrums der Kamera in einem Bereich vorliegen, in welchem identische Daten in Blöcken definiert sind, oder einem Bereich, in welchem die X- und Y-Koordinatenwerte definiert sind. Dann werden einem Block äquivalente Informationsflecken 3 gelesen, wodurch das Fleckenmuster 1 in einem minimalen Bereich um das Bildaufnahmezentrum der Kamera herum gelesen wird, und anschließend werden Daten der Stehe des Zentrums des Bildaufnahmebereichs berechnet.
10(a) zeigt die Reihenfolge von Informationsflecken äquivalent einern Block innerhalb eines minimalen Bereichs bezüglich des Bildaufnahmezentrums der Kamera. Es werden 4 × 4 Spalten = 16 Informationspunkte im Uhrzeigersinn eingegeben.
10(b) zeigt anhand eines anschaulichen Beispiels ein Verfahren zum Lesen eines Fleckenmusters und zum Berechnen von X- und Y-Koordinatenwerten.
Wie aus der Darstellung hervorgeht, sind die zu gewinnenden X- und Y-Koordinatenwerte definiert als X- und Y-Koordinatenwerte eines Blocks mit dem Kamera-Bildaufnahmezentrum. Wenn das Inkrement in der X-Richtung (Richtung nach rechts) mit +1 definiert wird und in die Y-Richtung (Richtung nach oben) blockweise definiert wird, muss für die X- und Y-Koordinatenwerte eine Kompensation für die Informationspunkte aus einem anderen Block geschaffen werden. K₈ K₇ K₆ K₅ (i₁₆ i₁₅ i₁₄ i₁₃ i₁₂ i₁₁ i₁₀ i₉), die den X-Koordinatenwert angeben, und K₄ K₃ K₂ K₁ (i₈ i₇ i₆ i₅ i₄ i₃ i₂ i₁), die den Y-Koordinatenwert angeben, sind Ziel der Kompensation. Andere Koordinatenwerte K₁₆ bis K₉ (i₃₂ bis i₁₇) werden in jedem Block identisch, dazu ist keine Kompensation erforderlich.
Diese Berechnungen erfolgen gemäß der unten angegebenen Formel 1. Selbst wenn eine Ziffer mit Hilfe der Berechnung in [] angehoben wird, so wird angenommen, dass die Spalten der vorausgehenden Bits [] nicht abträglich beeinflusst werden. Wenn ein Fehlerprüfbit aus einem Informationsfleck 1 ausgeschlossen wird, so wird das Bit als K definiert.
<Formel 1>
(1) Falls ₁₁|₁₁ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₁K₈·₁₁K₇·₁₁K₆·₂₁K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·₁₂K₂·[₂₂K₁ + 1]
(2) Falls ₁₁|₁₅ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₁₂K₇·₁₂K₆·₂₂K₅ – 1 Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·₁₂K₂·[₂₂K₁ + 1]
(3) Falls ₁₂|₃ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist. X-Koordinate = ₁₂K₈·₁₂K₇. ₁₂K₆·₂₁K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·₁₂K₂·[₂₂K₁ + 1]
(4) Falls ₁₁|₇, ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₁₂K₇·₁₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·₁₂K₂·[₂₂K₁ + 1]
(5) Falls ₁₁|₁₂ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₁K₈·₁₁K₇·₂₁K₆·₂₁K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1]
(6) Falls ₁₁|₁₆ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₁₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ – 1 Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1]
(7) Falls ₁₂|₄ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₁₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1]
(8) Falls ₁₂|₈ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₁₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1]
(9) Falls ₂₁|₉ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₁K₈·₂₁K₇·₂₁K₆·₂₁K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1]
(10) Falls ₂₁|₁₃ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₂₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ – 1 Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1] – 1
(11) Falls ₂₂|₁ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₂₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1] – 1
(12) Falls ₂₂|₅ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₁₂K₈·₂₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₁₂K₄·₁₂K₃·[₂₂K₂·₂₂K₁ + 1] – 1
(13) Falls ₂₁|₁₀ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₂₁K₈·₂₁K₇·₂₁K₆·₂₁K₅ Y-Koordinate = ₂₂K₄·₂₂K₃·₂₂K₂·₂₂K₁
(14) Falls ₂₁|₁₄ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₂₂K₈·₂₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₂₂K₄·₂₂K₃·₂₂K₂·₂₂K₁
(15) Falls ₂₂|₂ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₂₂K₈·₂₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₂₂K₄·₂₂K₃·₂₂K₂·₂₂K₁
(16) Falls ₂₂|₆ ein Startpunkt (Kamera-Bildaufnahmezentrum) ist X-Koordinate = ₂₂K₈·₂₂K₇·₂₂K₆·₂₂K₅ Y-Koordinate = ₂₂K₄·₂₂K₃·₂₂K₂·₂₂K₁
Wenn das Fleckenmuster 1 mit Hilfe der Kamera in Form von Bilddaten aufgenommen wird und bei dem Informationsfleck 3 ein Fehler aufgetreten ist, so wird der nächstgelegene Informationsfleck 3 äquivalent zu dem betroffenen Informationsfleck 3 gelesen, und dann wird der Fehler korrigiert, wodurch das Punktemuster in dem kleinsten Bereich bezüglich des Bildaufnahmezentrums der Kamera gelesen werden kann.
Mit Hilfe des Verfahrens zum Aufnehmen von Information, wie es oben erläutert wurde, lässt sich ein Tablett oder ein Digitalisierer einsetzen, der die XY-Koordinaten und eine Eingabe-Benutzeroberfläche verwendet. Bezüglich es Tabletts oder des Digitalisierers kann beispielsweise ein transparentes Flachstück, auf dem das Fleckenmuster 1 aufgedruckt ist, einem Zielobjekt überlagert werden. Ein Bild wird dann mit Hilfe der Kamera aufgenommen, und anschließend werden die XY-Koordinatenwerte für das Fleckenmuster 1 eingegeben.
Als nächstes wird anhand der 11 bis 14 ein weiteres Detail bezüglich der Schlüsselflecken 2 erläutert, die an Stellen angelegt sind, die verschieden sind von den in 1 dargestellten Stellen. Außerdem bezieht sich die Erläuterung auf die Suche nach Informationsflecken 3 und Schlüsselflecken 2 in einem derartigen Fall.
Wenn ein Bildaufnahmeelement, beispielsweise ein CCD- oder ein CMOS-Sensor als optische Bildaufnahmeeinrichtung zunächst reflektiertes Licht aufnimmt, bei dem es sich um reflektiertes, auf eine Druckträgerfläche aufgestrahltes Strahlungslicht handelt, so werden die Bildaufnahmedaten (Bilddaten) in einem Speicher-Vollbildpuffer erweitert. Als nächstes beginnt eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) der optischen Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Suche nach den in dem Einzelbildpuffer enthaltenen Bilddaten mit Hilfe eines Suchprogramms, welches aus dem Speicher ausgelesen wurde.
Dabei werden Referenzgitterpunktflecken 4, die einen Außenrahmen eines Blocks konfigurieren, in vorbestimmten Intervallen linear angelegt, so dass die zentrale Bearbeitungseinheit (CPU) feststellt, ob es eine Gerade gibt, die diese linear ausgelegten Flecken im wesentlichen miteinander verbindet (vgl. 11).
Anschließend wird ermittelt, ob auf der Referenzgitterlinie 78 existierende Flecken mit einer vorbestimmten Länge angelegt sind. Wenn dabei ein Abstand zwischen Flecken einem anderen Abstand gleicht, so werden diese Referenzgitterpunktflecken 4 erkannt. Wenn Flecken anders angelegt sind, so werden die Flecken als Schlüsselpunkte 2 beurteilt (14).
Als nächstes werden Referenzgitterpunktflecken 4 in vertikaler und horizontaler Richtung (virtuelle Referenzgitterpunkte 6) mittels gerader Linien (Gitterlinien 8a, 8b) miteinander verbunden, und Kreuzungspunkte zwischen den Linien werden als virtuelle Gitterpunkte 11 (erste virtuelle Gitterpunkte) definiert. Als nächstes werden die virtuellen Referenzgitterpunktflecken 4 in schräger Richtung miteinander verbunden, und es werden schräge Gitterlinien 8c definiert, wobei ein Kreuzungspunkt zwischen solchen schrägen Gitterlinien 8c als virtuelle Gitterpunkte 12 (zweite virtuelle Gitterpunkte) definiert werden.
Während einer der beiden Typen von virtuellen Gitterpunkten 11, 12 als Startpunkt definiert ist, wird dann in spiralförmiger Weise eine Suche nach Informationsflecken durchgeführt (vgl. 13).
Dann wird bezüglich vier Abschnitten (vier virtuelle Gitterpunkte an Stellen, an denen Intervalle in vertikaler und horizontaler Richtung ausgehend von der Blockmitte in 14 gleich groß sind), an denen Schlüsselflecken 2 in einem Block angelegt sein können, festgestellt, welcher der Flecken ein Schlüsselfleck 2 ist, bezugnehmend auf die Orientierung und die Länge eines der Informationsflecken 3 ausgehend von dem virtuellen Gitter. Auf diese Weise wird die den Informationsflecken 3 anhaftende Information ermittelt, indem die Orientierung ermittelt wird.
Wie in 14 gezeigt ist, wird in dem Fall, dass ein Informationsfleck 3 verschieden von einem Blockzentrum als Schlüsselfleck 2 definiert ist (im Fall der 14 handelt es sich um die um einen virtuellen Gitterpunkt gegenüber einem Blockzentrum nach oben verschobene Stelle, an der der Schlüsselfleck 2 angelegt ist) die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass ein Informationsfleck 3 an einer entsprechenden Stelle vorhanden ist, wenn die Anordnung mit dem Blockzentrum als Drehachse um 90 Grad gedreht wird und ein solcher Punkt nicht unterschieden werden kann von einem Schlüsselfleck 2, wenn der Informationsfleck von einer optischen Leseeinrichtung gelesen wird. Allerdings ist die Art und Weise des Anlegens des Informationsflecks 3 in dem entsprechenden Rechteckbereich verschieden von dem Schlüsselfleck 2 anders gestaltet, wodurch der Schlüsselfleck 2 und der Informationsfleck 3 voneinander unterschieden werden können.
Beispielsweise reicht es gemäß 14 aus, wenn der Schlüsselfleck 2 als Vektor in lediglich der vertikalen und horizontalen Richtung ausgehend von einem virtuellen Referenzgitterpunkt 6 angelegt ist und wenn Information in einer schrägen Richtung in einem anderen rechteckigen Bereich definiert ist, der sich an einer um 90 Grad gedrehten Stelle befindet.
Wenn außerdem für einen Schlüsselfleck 2 die Länge eines Vektors als eine vorbestimmte Länge definiert ist, lässt sich Information auch mittels eines Vektors definieren, der sich von einem anderen in einem anderen rechteckigen Bereich unterscheidet, der sich an einer um 90 Grad gedrehten Stelle befindet.
Für den Fall, dass der Schlüsselfleck 2 im Blockzentrum angelegt wurde bezüglich eines anderen Informationsflecks 3, so lässt sich Information in beliebiger vertikaler, horizontaler und schräger Richtung definieren.
Das Fleckenmuster 1 gemäß der Erfindung, wie es oben erläutert wurde, wird auf einem Druckträger aufgedruckt, beispielsweise auf einem Bilderbuch, oder einem Text, und anschließend werden Bilddaten mit Hilfe einer Kamera aufgenommen. Anhand der Bilddaten erfolgt eine Suche nach den Stellen von Informationsflecken. Aus der Information bezüglich der Stellen werden Codes oder XY-Koordinaten dekodiert. Die Stimmen, Stehbilder, Bewegungsbilder, Zeichen, Programme oder dergleichen, die den Codes oder XY-Koordinaten entsprechen, werden von geeigneten Geräten ausgegeben, beispielsweise über Flüssigkristall-Anzeigegeräte, Lautsprecher, ein Sprach/Bild-Ausgabeterminal einer Anlage wie beispielsweise einem Personal-Computer, einer Informationsausgabeeinrichtung, einem PDA (Personal Data Assistant), oder einem Mobiltelefon.
Bezüglich eines Informationsflecks 3 des Blocks lässt sich Information abhängig von einer Stelle definieren, die in dem Block des Informationsflecks existiert, während Abstand und Richtung bezüglich der virtuellen Gitterpunkte 11 und 12 durch den Informationsfleck 3 beliebig beschränkt werden können.
Insbesondere kann man eine Spezifikation in der Weise definieren, dass der Abstand und die Richtung bezüglich der virtuellen Gitterpunkte 11 und 12 industriespartenabhängig geändert wird, je nach dem, welche Sparte von dem Punktemuster Gebrauch macht (Hersteller, Dienstleistungsgebiet oder Gesellschaft, die von diesem Punktemuster Gebrauch macht).
Auf diese Weise lässt sich das Fleckenmuster gemäß der Erfindung durch beschränkten Einsatz unterscheidbar einsetzen, so dass die Möglichkeit besteht, Sicherheit gegenüber Verlusten zu garantieren, beispielsweise gegenüber Informationsverlusten oder Codesystem-Verlusten zwischen verschiedenen Bereichen der Industrie oder zwischen verschiedenen Firmen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Solange eine große Datenmenge in einem Fleckenmuster definiert wird, indem den Flecken 2, 3, 4 eines Fleckenmusters 1 unterschiedliche Funktionen zugewiesen werden, werden vorbestimmte Informationen oder Programme ausgegeben, und anschließend wird eine Vielfalt von Einsatzmöglichkeiten eröffnet durch Erkennen der Richtungsabhängigkeit und der raschen Bereitstellung von Information. Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise können die Flecken (Informationsflecken 3 oder Schlüsselflecken 2), die um einen Kreuzungspunkt (virtuellen Gitterpunkt 11) von Gitterlinien 8a, 8b in vertikaler und horizontaler Richtung angelegt sind, gegenüber dem virtuellen Gitterpunkt 11 auf den Kreuzungspunkt verschoben werden. Darüber hinaus können die Flecken an den Kreuzungspunkten auf einer schrägen Gitterlinie 8c auf der schrägen Gitterlinie 8c in ähnlicher Weise angelegt werden. Auf diese Weise sind Flecken stets auf den Gitterlinien 8a, 8b, 8c angelegt, wodurch ein Algorithmus eines Leseprogramms für eine Suche nach den Gitterlinien 8a, 8b, 8c vereinfacht wird und außerdem die Effizienz beim Lesen deutlich verbessert wird.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Wie oben erläutert, wird erfindungsgemäß ein Fleckenmuster geschaffen, welches in Form von Bilddaten mit Hilfe einer Kamera aufgenommen wird, es wird zunächst ein Referenzgitterpunkt erkannt und es wird ein Schlüsselfleck extrahiert, und mit Hilfe des Schlüsselflecks wird die Richtungsabhängigkeit erkannt, so dass die Richtung als Parameter verwendet werden kann. Als nächstes erfolgt ein Extrahieren des Informationsflecks am Umfang dieses Schlüsselflecks, so dass Informationen und Programme rasch ausgegeben werden können.
Darüber hinaus wird ein Referenzgitterpunktfleck in einem Fleckenmuster angelegt, so dass beim Aufnehmen dieses Fleckenmusters in Form von Bilddaten mittels einer Kamera möglicherweise eine Verzerrung und Verzeichnung aufgrund eines Fehlers des Objektivs der Kamera oder aufgrund einer schrägen Bildaufnahme, einer Papierflächen-Dehnung oder -Kontraktion, einer Druckträger-Wellung oder eines unregelmäßigen Drucks entsteht, eine solche Verzeichnung oder Verzerrung aber kompensiert werden kann.
Außerdem lässt sich ein Fehler in Bezug auf einen Punkte-Layoutzustand prüfen, so dass die Sicherheit zusätzlich gesteigert werden kann.

Claims

Fleckenmuster für Informationseingabe/-Ausgabe, umfassend eine Mehrzahl feiner punktförmiger Flecken auf einer Trägerfläche angeordnet, basierend auf einem Fleckencode-Erzeugungsalgorithmus nach Maßgabe einer vorbestimmten Regel, wobei die feinen Flecken zum Erkennen einer Vielfalt von Information dienen, wobei das Fleckenmuster aufweist: einen rechteckigen Bereich quadratischer oder rechteckiger Form als Block; gerade Linien in vertikaler Richtung und horizontaler Richtung, die einen Rahmen des Blocks als Referenzgitterlinien (7) konfigurieren; virtuelle Referenzgitterpunkte (6) an vorbestimmten Intervallen auf den Referenzgitterlinien (7) in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung; Referenzgitterpunktflecken (4), die auf den virtuellen Referenzgitterpunkten (6) platziert sind; und Gitterlinien (8a, 8b), gebildet durch Verbinden der virtuellen Referenzgitterpunkte (6) miteinander, wobei die Gitterlinien gerade Linien parallel zu den Referenzgitterlinien (7) sind; wobei ein Schnittpunkt der Gitterlinien einen virtuellen Gitterpunkt (11) definiert; und ein oder mehrere Informationsflecken (3), die derart angeordnet sind, dass jeder Fleck bezüglich des virtuellen Gitterpunkts (11) einen definierten Abstand und eine definierte Richtung aufweist.
Fleckenmuster nach Anspruch 1, bei dem in dem Block außerdem schräge Gitterlinien (8c) vorgesehen sind, die virtuelle Referenzgitterpunkte (6) in schräger Richtung verbinden, wobei ein Schnittpunkt schräger Gitterlinien (8c) ebenfalls als virtueller Gitterpunkt (12) definiert ist, auf dem ein Fleck (3) platzierbar ist.
Fleckenmuster nach Anspruch 1 oder 2, bei dem an einer Grenze zwischen Bereichen, die verschiedene Information auf einer Trägeroberfläche definieren, das Fleckenmuster (1) ein Erkennen der Grenze der Bereiche dadurch gestattet, ob an dem virtuellen Gitterpunkt (11) ein Fleck angeordnet ist oder nicht.
Fleckenmuster nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen Bereich, der keine Information auf einer Trägeroberfläche definiert und das Erkennen des keine Information definierenden Bereichs dadurch gestattet, ob an dem virtuellen Gitterpunkt anstelle eines Informationsflecks ein Fleck angeordnet ist oder nicht.
Fleckenmuster nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Information dadurch definiert wird, ob an dem virtuellen Gitterpunkt ein Fleck als Informationsfleck zusätzlich zu dem Informationsfleck angeordnet ist oder nicht.
Fleckenmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Schlüsselfleck (2), der die Orientierung des Blocks definiert, an einer Stelle platziert ist, die gegenüber mindestens einem virtuellen Referenzgitterpunkt auf der den Block konfigurierenden Referenzgitterlinie verschoben ist.
Fleckenmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem innerhalb des Blocks ein Informationsfleck an einer vorbestimmten Stelle unter den Informationsflecken als Schlüsselfleck definiert ist, und Information des Informationsflecks, der in einem Rechteckbereich platziert ist, der erhalten wird durch Drehen des Rechteckbereichs um 90 Grad bezüglich des Blockzentrums, definiert wird durch eine Richtung oder einen Abstand, die eine zum Definieren des Schlüsselflecks erforderliche Richtung ausschließt.
Fleckenmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Information des Informationsflecks in dem Block definiert wird durch willkürliches Beschränken der Stelle des Informationsflecks innerhalb des Blocks durch einen Abstand und eine Richtung des Flecks gegenüber dem virtuellen Gitterpunkt für jeden Informationsfleck (3).
Druckerzeugnis, bedruckt mit dem Fleckenmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fleckenmuster-Lesegerät, umfassend: eine Leseeinrichtung zum Lesen des Fleckenmusters nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Form von Bilddaten; und eine Analyseeinrichtung zum Analysieren der Bilddaten und zum Dekodieren von Information, die durch das Fleckenmuster definiert wird.
Informations-Eingabe- und -Ausgabevorrichtung, umfassend: das Fleckenmuster-Lesegerät nach Anspruch 10; und eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben von Sprache, eines Bildes, eines Bewegungsbilds, eines Zeichens und/oder eines Programms in Verbindung mit der von dem Lesegerät dekodierten Information.
Fleckenmuster-Erzeugungsvorrichtung, umfassend: eine Fleckenmuster-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Fleckenmusters nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Fleckenmuster-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben des Fleckenmusters auf eine Papieroberfläche.