-
Querverweise auf verwandte
Anwendungen
-
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/579,010, eingereicht am 25. Mai 2000 von Doron Shaked u.a.,
und mit dem Titel „A
Method and Apparatus for Generating and Decoding a Visually Significant
Bar Code",
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/429,515, eingereicht am 28. Oktober 1999 von Renato Kresch
u. a., und mit dem Titel „System
and Method for Counterfeit Protection",
- • U.S.-Serien-Nr.
09/728,292, eingereicht am 1. Dezember 2000 von Jonathan Yen u.
a., und mit dem Titel „Authenticable
Graphical Bar Codes",
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/578,843, eingereicht am 25. Mai 2000 von Doron Shaked u.
a., und mit dem Titel „Geometric
Deformation Correction Method and System for Dot Pattern Images",
- • U.S.-Serien-Nr.
09/877,516, eingereicht am 7. Juni 2001 von Doron Shaked u. a.,
und mit dem Titel „Generating
and Decoding Graphical Bar Codes",
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/877,581, eingereicht am 7. Juni 2001 von Jonathan Yen u.
a., und mit dem Titel „Automatically
Extracting Graphical Bar Codes",
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/877,517, eingereicht am 7. Juni 2001 von Doron Shaked u.
a., und mit dem Titel „Fiducial
Mark Patterns for Graphical Bar Codes",
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/975,278, eingereicht am 10. Oktober 2001 von Doron Shaked
u. a., und mit dem Titel „Graphically
Demodulating Graphical Bar Codes Without Foreknowledge of the Original
Unmodulated Base Image",
und
- • U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/935,457, eingereicht am 23. August 2001 von Niranjan Damera-Venkata
und mit dem Titel „System
and Method for Embedding Information within a Printed Image Using
Block Error Diffusion Halftoning".
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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Erzeugen von
graphischen Strichcodes durch Halbtongebung mit eingebetteter, graphischer
Codierung.
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Hintergrund
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Eine
digitale Halbtongebung (oder räumliches
Zittern), ist das Verfahren zum Aufbereiten der Illusion von Bildern
mit durchgehendem Farbton in einer Anordnung von binären Bildelementen.
In dem Fall des Aufbereitens eines Bildes mit kontinuierlichem Ton
mit einer digitalen Ausgabevorrichtung, wie z.B. einem Tintenstrahldrucker
oder einem Laserdrucker, umfasst das digitale Halbtongeben das Simulieren
des Bildes mit kontinuierlichem Ton mit Gruppen oder Zellen aus
Punkten.
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Im
Allgemeinen umfasst die Halbtongebung das Erzeugen eines binären oder
Zweiton-Bildes aus einem Kontinuierlich-Ton-, oder Konton- bzw.
Halbton- oder Grauskala-Bildes. Grauskala-Bilder sind Kontinuierlich-Ton-Schwarz-
(oder eine andere einzelne Farbe) und -Weiß-Bilder, wohingegen Konton-Bilder entweder Vollfarben-Bilder
oder monochrome Bilder sein können.
In jedem Fall wird ein Halbtonbild aus einem Konton-(Vollfarben-
oder Grauskala-)Bild unter Verwendung von jeglicher einer Vielzahl
von Halbtongebungstechniken erzeugt, die Schwellenarrays oder Zittern
(z.B. gruppierte Punkte, dispergierte Punkte und stochastische Gitter),
adaptive Prozesse (z.B. Fehlerdiffusion), und interaktive Prozesse
(z.B. kleinste Quadrate und direkte binäre Sucher) umfassen.
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Viele
unterschiedliche Verfahren zum Einbetten von Informationen in ein
Bild wurden vorgeschlagen.
-
Zum
Beispiel ist eine Strichcodierung eine bekannte Kategorie von Dokument-
oder Bild-Markierungstechniken zum dichten Codieren digitaler Informationen
in einen kleinen Bildraum ohne Rücksicht
darauf, wie sichtbar die codierten Informationen für einen
menschlichen Betrachter sind. Ein Strichcodesymbol ist ein Muster
aus parallelen Strichen und Räumen
verschiedener Breiten, die Datenelemente oder Zeichen darstellen. Die
Striche stellen Folgen binärer
Einsen dar und die Räume
stellen Folgen binärer
Nullen dar. Ein herkömmliches, „eindimensionales" Strichcodesymbol
enthält
eine Reihe aus Strichen und Zwischenräumen, die nur in einer einzelnen
Dimension variieren. Eindimensionale Strichcodesymbole haben relativ
geringe Informationsspeicherkapazitäten. „Zweidimensionale" Strichcodes wurden
entwickelt, um den ansteigenden Bedarf nach maschinenlesbaren Symbolen
zu decken, die mehr Informationen enthalten als eindimensionale
Strichcodesymbole. Die Informationsspeicherkapazität von zweidimensionalen
Strichcodesymbolen wird relativ zu eindimensionalen Strichcodes
erhöht,
durch Variieren der Strichcodemuster in zwei Dimensionen. Übliche, zweidimensionale
Strichcodestandards umfassen PDF417, Code 1 und Maxicode. Eindimensionale
und zweidimensionale Strichcodesymbole werden üblicherweise durch Optikabtasttechniken
gelesen (z.B. durch mechanisch bewegte Laserstrahlen oder durch
selbst-bewegende, ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCDs; CCD = charge-coupled
device), die ein gedrucktes Strichcodesymbol in elektrische Signale
umwandeln. Die elektrischen Signale werden digitalisiert und decodiert,
um die Daten wiederzugewinnen, die in dem gedruckten Strichcodesymbol
codiert sind.
-
Eine
Daten-Glyph-Technik ist eine andere Kategorie von Informationseinbettungstechniken,
die besonders vorteilhaft zur Verwendung bei Bildanwendungen ist,
die eine hohe Dichterate von eingebetteten Daten erfordern und erfordern,
dass die eingebetteten Daten robust im Hinblick auf Decodieren sind.
Eine Daten-Glyph-Technik codiert digitale Informationen in der Form
von binären
Einsen und Nullen, die dann in der Form von unterscheidbar geformten
Markierungen aufbereitet werden, wie z.B. sehr kleinen linearen
Markierungen. Im Allgemeinen stellt jede kleine Markierung eine
Stelle binärer
Daten dar, und die lineare Orientierung der bestimmten Markierung
bestimmt, ob die bestimmte Stelle eine digitale Eins oder Null ist.
-
Andere
Dokument- oder Bild-Markierungstechniken wurden zum Einbetten von
Informationen in ein Bild vorgeschlagen, so dass die Informationen
im Wesentlichen für
einen menschlichen Betrachter nicht wahrnehmbar sind (d.h. auf eine
Weise, die gleichzeitig eine Bildverzerrung minimiert, die durch
Einbetten der Informationen verursacht wird), während eine zuverlässige Decodierung
der Informationen erlaubt wird. Zum Beispiel wurden viele unterschiedliche
digitale Wasserzeichen-Herstellungstechniken vorgeschlagen. Im Allgemeinen
ist ein digitales Wasserzeichen entworfen, um ein eingebettetes
Signal zu erzeugen, das für
einen menschlichen Betrachter nicht wahrnehmbar ist, um die Handelsqualität und den
Wert des Bildes nicht zu verringern, das mit einem Wasserzeichen
versehen wird, während
ein eingebettetes Signal erzeugt wird, das widerstandsfähig gegenüber Verfälschung
ist.
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Bei
einem anderen Ansatz offenbart das U.S.-Patent Nr. 6,141,441 eine
Technik zum Decodieren von Meldungsdaten, die in ein gedrucktes
Farbbild als eine Reihe von kleinen Bildregionen codiert wurden
(bezeichnet als „Signalzel len"), die die codierte
Meldung tragen. Jede Signalzelle besteht aus einem räumlichen Muster
aus farbigen Unterregionen, die kollektiv eine durchschnittliche
Gesamtfarbe aufweisen. Die Farben der Unterregionen sind als Änderungen
(Modulationen) an der Durchschnittsfarbe in einer oder mehreren Richtungen
in einem mehrdimensionalen Farbraum definiert. Die Decodiertechnik
verwendet einen Satz aus gültigen
Signalblöcken,
wobei jeder derselben ein eindeutiges Muster aus farbigen modulierten
Unterregionen ist. Es besteht ein gültiger Signalblock für jeden
gültigen
Meldungswert, der in dem Codierungsschema definiert ist. Die Decodieroperation
lokalisiert zuerst die Positionen der Signalzellen in dem erworbenen
Bild und subtrahiert dann die lokale Durchschnittsfarbe von jeder
Signalzelle von der Zelle, um einen empfangenen Signalblock zu erzeugen.
Die Decodieroperation bestimmt den entsprechenden gültigen Signalblock,
der jedem der empfangenen Signalblöcke entspricht, durch Vergleichen
von jedem gültigen
Signalblock mit jedem empfangenen Signalblock. Eine Implementierung
der Decodiertechnik decodiert Signalzellen, die in dem erworbenen
Bild in einem 2D-Array angeordnet wurden, durch Synchronisieren
einer imaginären,
gitterartigen Struktur mit der wahrscheinlichsten Position aller
Signalzellen. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist eine Farbraumrichtung für
die Farbmodulationen ausgewählt,
die dazu führt,
dass die unterschiedlich farbigen Unterregionen einer Signalzelle
im Wesentlichen für
einen menschlichen Betrachter nicht wahrnehmbar sind, wodurch das Muster,
das die Meldung trägt,
in einem codierten Bild im Wesentlichen unwahrnehmbar gemacht wird.
-
Die
EP-A-1,158,456 offenbart ein Strichcodesystem, das einen Strichcode
mit visueller Bedeutung erzeugt und decodiert. Das Strichcodesystem
umfasst ein Codierungsmodul zum Empfangen einer Meldung und ein
Logo oder jegliches andere Bild und das Erzeugen eines visuell bedeutenden
Strichcodes basierend auf diesen Eingaben durch Umwandeln der Pixel
des Bildes in Strichcodematrizen unter Verwendung von Halbton gebungsalgorithmen,
wie z.B. Fehlerdiffusionsverfahren. Ein Decodiermodul ist ebenfalls
vorgesehen zum Empfangen einer erworbenen Version eines visuell
bedeutenden Strichcodes, der in einem typischen Dokumenthandhabungskanal
möglicherweise
verschlechtert wurde (z.B. durch den Druck-, Abtast- oder Kopier-Prozess),
und zum Wiedergewinnen der Meldung, die durch den visuell bedeutenden
Strichcode spezifiziert wird.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen
eines graphischen Strichcodes geschaffen, wie in Anspruch 1 angegeben
ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Prüfen
eines graphischen Strichcodes geschaffen, wie in Anspruch 8 angegeben
ist.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch Systeme und Verfahren zum Erzeugen
graphischer Strichcodes durch Halbtongebung mit eingebetteter, graphischer
Codierung. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „graphischer
Strichcode" weitgehend
auf ein Bild, das unauffällige
graphische Modulationen enthält,
die eingebettete Informationen codieren. Durch Ausführen einer
graphischen Codierung innerhalb des Halbtongebungsprozesses ermöglicht die
Erfindung, dass die visuelle Erscheinung der resultierenden, graphischen Strichcodes
verbessert wird, ohne die Informationseinbettungskapazität der graphischen
Strichcodes zu opfern.
-
Bei
einem Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines
graphischen Strichcodes. Gemäß diesem
Verfahren werden Regionen eines Originalbildes einer Halbtongebung
unterzogen. Die Originalbildregionen lagern Fehler ein, die zwischen
Regionen des Originalbilds diffundiert sind und basierend zumindest
teilweise auf Modulationen in dem graphischen Strichcode berechnet
werden, der einer graphischen Codierung einer Meldung entspricht.
Gemäß der Erfindung
werden fiktive oder Nicht-Informationscodierungs-Codewörter für bestimmte Regionen des Originalbildes
verwendet, um ein Kompromittieren der Bildqualität des resultierenden, graphischen
Strichcodes zu vermeiden.
-
Ausführungsbeispiele
gemäß diesem
Aspekt der Erfindung können
ein oder mehrere der nachfolgenden Merkmale umfassen.
-
Eine
Halbtongebung kann das Berechnen von Quantisierungsfehlern für entsprechende
Regionen des graphischen Strichcodes aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen
sind die berechneten Quantisierungsfehler invariant für die graphisch
codierte Meldung. Durchschnittliche Blockfehler können zwischen
Regionen des Originalbildes verteilt bzw. diffundiert sein.
-
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
weist die Halbtongebung das Modifizieren von Originalbildregionen mit
verteilten Fehlern auf, um entsprechende Regionen eines modifizierten
Originalbildes zu erzeugen. Ein matrix-bewertetes Fehlerfilter kann
angewendet werden, um Quantisierungsfehler zu berechnen, die diffundiert
werden sollen. Quantisierungsfehler können basierend zumindest teilweise
auf einem Vergleich von Regionen des modifizierten Originalbildes
mit entsprechenden Regionen des graphischen Strichcodes berechnet werden.
Regionen des modifizierten Originalbildes können quantisiert werden, um
entsprechende Regionen eines Basisbildes zu erzeugen. Ein Quantisieren
kann ein Schwellenwertbilden an Regionen des modifizierten Originalbildes
aufweisen. Regionen des modifizierten Originalbildes können einer
Schwellwertbildung an einem Zwischengrau-Pegel bzw. einer -Stufe
unterzogen werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist das Quantisieren
das Zuweisen entsprechender repräsentativer
quantisierter Regionen, die aus einem Teilsatz von möglichen
repräsentativen
Halbtonregionen ausgewählt
sind, zu Regionen des Basisbildes auf. Der Teilsatz von möglichen
repräsentativen,
quantisierten Regionen kann aus einer vollständig dunklen, repräsentativen quantisierten
Region und einer vollständig
hellen, repräsentativen
quantisierten Region bestehen. Regionen des Basisbildes können mit
einer graphischen Codierung der Meldung moduliert werden, um entsprechende Regionen
des graphischen Strichcodes zu erzeugen.
-
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann eine Sequenz aus graphischen Codewörtern, die einer graphischen
Codierung der Meldung entspricht, erzeugt werden. Eine Halbtongebung
kann das Erzeugen von Regionen eines Basisbildes basierend auf der
Ausbreitung von Fehlern zu entsprechenden Regionen des Originalbildes
aufweisen. Regionen des Basisbildes können basierend auf der Sequenz
von graphischen Codewörtern
moduliert werden, um entsprechende Regionen des graphischen Strichcodes
zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsbeispielen
weist das Modulieren von Basisbildregionen das Anwenden einer invertierbaren
graphischen Operation zwischen Regionen des Basisbildes und graphischen
Codewörtern
auf.
-
Ein
oder mehrere der graphischen Codewörter können nicht-informationscodierend sein und die verbleibenden
graphischen Codewörter
können
informationscodierend sein. Graphische Informationscodierungscodewörter und
graphische Nicht-Informationscodierungscodewörter können auf
der Basis eines durchschnittlichen Grauwerts unterscheidbar sein.
Zum Beispiel können
graphische Informationscodierungscodewörter Grauwerte innerhalb eines
ausgewählten
Grauwertbereichs aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen codieren ein
oder mehrere graphische Nicht-Informationscodierungscodewörter Modulationen
nicht in den graphischen Strichcode während einer Codierung. Ein
oder mehrere graphische Nicht-Informationscodierungscodewörter können Regionen
des graphischen Strichcodes visuell verbessern, wenn sie codiert
werden.
-
Die
Erfindung weist ferner ein Computerprogramm zum Erzeugen eines graphischen
Strichcodes gemäß dem oben
beschriebenen Codierverfahren auf.
-
Bei
einem anderen Aspekt weist die Erfindung ein Verfahren zum Decodieren
eines graphischen Strichcodes auf. Gemäß diesem erfinderischen Verfahren
wird ein Basisbild mit Halbtonregionen erzeugt, die ein Originalbild
darstellen. Regionen des Basisbildes werden probabilistisch mit
einem Satz aus graphischen Codewörtern
verglichen, um eine Sequenz aus graphischen Codewörtern zu
erhalten, die einer graphischen Codierung einer Meldung entspricht.
Die Sequenz aus graphischen Codewörtern wird decodiert, um eine
decodierte Meldung zu erzeugen.
-
Ausführungsbeispiele
gemäß diesem
Aspekt der Erfindung können
ein oder mehrere der nachfolgenden Merkmale umfassen.
-
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
wird das Basisbild durch eine Halbtongebung von Regionen des Originalbildes
erzeugt, die Fehler einlagern, die zwischen Regionen des Originalbildes
diffundiert sind und basierend zumindest teilweise auf Modulationen
in dem graphischen Strichcode berechnet werden, die einer graphischen
Codierung einer vorausgewählten
Meldung entsprechen. Die diffundierten Fehler sind vorzugsweise invariant
für die
graphisch codierte Meldung.
-
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
wird das Basisbild ohne Vorkenntnisse des Originalbildes erzeugt. Das
Basisbild kann erzeugt werden durch Messen von einem oder mehreren
intrinsischen Merkmalen des graphischen Strichcodes und, basierend
auf den Messungen des intrinsischen Merkmals, durch Auswählen einer Sequenz
von Halbtonregionen aus einem vorausgewählten Satz von Halbtonregionen,
die Regionen des Originalbildes darstellen dürfen. Bei einigen Ausführungsbeispielen
weist das Auswählen
der Sequenz von repräsenta tiven
Halbtonregionen das Auswählen
einer repräsentativen
Halbtonregion für
jede Region des graphischen Strichcodes auf, die wahrscheinlich
einer entsprechenden Region des Basisbildes entspricht.
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Die
Erfindung weist ferner ein Computerprogramm zum Codieren eines graphischen
Strichcodes gemäß dem oben
beschriebenen Decodierverfahren auf.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung offensichtlich, die die Zeichnungen und die Ansprüche umfasst.
-
Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Codiermoduls, eines Decodiermoduls und eines
Dokumenthandhabungskanals, durch den ein oder mehrere graphische
Strichcodes übertragen
werden können.
-
2A und 2B sind
Blockdiagramme eines Codiermoduls, das konfiguriert ist, um aus
einem Originalbild einen graphischen Strichcode zu erzeugen, der
Modulationen enthält,
die einer graphischen Codierung einer Meldung entsprechen.
-
3 ist
ein Blockdiagramm eines Graphikmodulationsmoduls des Codiermoduls
aus 2A und 2B.
-
4 ist
eine Tabelle, die Informationen in einem Zwei-Bit-Graphikcode abbildet.
-
5A und 5B sind
Blockdiagramme eines Decodiermoduls, das konfiguriert ist, um eine
Sequenz aus eingebetteten, graphischen Codewörtern aus einem graphischen
Strichcode zu extrahieren.
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6A ist
ein Blockdiagramm eines Codiermoduls, das konfiguriert ist, um ein
Basisbild aus einem Originalbild zu erzeugen.
-
6B ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Basisbildes
aus einem Originalbild.
-
7A ist
ein Blockdiagramm eines Block-Schätz- und Mess-Moduls, das konfiguriert
ist, um ein Basisbild aus einem graphischen Strichcodebild zu erzeugen.
-
7B ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Basisbildes
aus einem graphischen Strichcodebild.
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Detaillierte
Beschreibung
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet,
um gleiche Elemente zu identifizieren. Ferner sind die Zeichnungen
vorgesehen, um Hauptmerkmale exemplarischer Ausführungsbeispiele auf diagrammartige
Weise darzustellen. Die Zeichnungen sollen nicht jedes Merkmal tatsächlicher Ausführungsbeispiele
und auch nicht relative Dimensionen der gezeigten Elemente darstellen
und sind nicht maßstabsgetreu
gezeichnet.
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ÜBERBLICK
-
Bezug
nehmend auf 1 kann bei einem Ausführungsbeispiel
ein graphischer Strichcode 10 durch ein Codiermodul 12 erzeugt
werden, durch einen Dokumenthandhabungskanal 14 verarbeitet
werden und durch ein Decodiermodul 16 decodiert werden.
-
Das
Codiermodul 12 umfasst eine Codewortcodierstufe 18 und
eine Graphikmodulationsstufe 20. Das Codiermodul 12 kann
als ein oder mehrere Programmmodule implementiert sein, die auf
einem Computer oder einem anderen programmierbaren Prozessor ausführbar sind.
In Betrieb codiert das Codiermodul 12 eine Meldung 22 in
eine codierte Meldung 24. Zum Beispiel können Informationen 22 gemäß einem
herkömmlichen Komprimierungsalgorithmus
komprimiert und mit einem Fehlerkorrekturcode codiert werden. Ein
Fehlerkorrekturcodieren liefert eine Robustheit gegen Fehler aufgrund
von Verschlechterungen, die durch einen Dokumenthandhabungskanal 14 eingebracht
werden. Die Fehlerkorrekturcodes können ferner verschachtelt sein,
um gegen Burst-Fehler zu schützen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann das Codiermodul 12 programmiert sein, um aus Informationen 22 eine
bestätigend
signierte Meldung gemäß dem Codierprozess
zu erzeugen, wie in dem U.S.-Patent Serien-Nr. 09/728,292 beschrieben
ist, eingereicht am 1. Dezember 2000 von Jonathan Yen u.a., und
mit dem Titel „Authenticable
Graphical Bar Codes".
Während
der Codewortcodierstufe 18 wird die komprimierte und fehlerkorrekturcodierte
Meldung in eine geordnete Sequenz aus graphischen Codewörtern (oder
Schablonen) übersetzt.
Während
der Graphikmodulationsstufe 20 wird ein Originalbild 26 gemäß der geordneten
Sequenz aus graphischen Codewörtern
moduliert, um einen graphischen Strichcode 10 zu erzeugen.
Das Originalbild 26 kann jegliches graphische Muster sein,
das ein Logo (z.B. ein Firmenlogo), Graphiken, Bilder, Text, Abbildungen
oder jegliches Muster umfasst, das eine visuelle Bedeutung hat.
Die Meldung 22 kann in dem graphischen Entwurf aus Text,
Bildern, Abbildungen, Rändern
oder dem Hintergrund des Basisbildes 26 eingebettet sein,
um einen graphischen Strichcode 10 zu erzeugen. Die Meldung 22 kann
in den graphischen Strichcode 10 in der Form eines binären Bildes
(z.B. ein dunkles und helles Punktmuster), eines Mehrpegelbildes
(z.B. eines Graupegelbildes), oder eines Mehrpegel-Farbbildes eingebettet
sein.
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In
dem Dokumenthandhabungskanal 14 kann der graphische Strichcode 10 in
eine oder mehrere Druckkopien 30 durch eine Druckstufe 28 umgewandelt
werden. Druckkopien 30 können durch eine Handhabungsstufe 32 verarbeitet
werden, bevor sie in ein elektronisch abgetastetes Bild 36 durch
eine Abtaststufe 34 umgewandelt werden. Der graphische
Strichcode 10 kann durch einen herkömmlichen Drucker (z.B. einen
LaserJet®-Drucker,
erhältlich
von der Hewlett-Packard Company in Palo Alto, Kalifornien, U.S.A.)
oder eine Spezialzwecketikettendruckvorrichtung gedruckt werden.
Druckkopien 30 können
in der Form von jeglichem einer großen Vielzahl von gedruckten
Materialien sein, die einen Bankauszug (oder Scheck), der einen
graphischen Strichcode einer Abhebeautorisierungssignatur trägt, ein
Aktienzertifikat oder eine Aktie, die einen graphischen Strichcode
einer Authentizitätszertifizierung
trägt,
und einen Umschlag, der einen graphischen Strichcode von Portofreimachungen
trägt,
umfassen. Druckkopien 30 können durch einen herkömmlichen
optischen Tischscanner (z.B. einen ScanJet®-Scanner, erhältlich von
der Hewlett-Packard Company in Palo Alto, Kalifornien, U.S.A.),
einen tragbaren Scanner (z.B. einen tragbaren CapShare® Scanner,
der von der Hewlett-Packard
Company in Palo Alto, Kalifornien, U.S.A. erhältlich ist) oder eine digitale
Kamera abgetastet werden. Das abgetastete, graphische Strichcodebild 36,
das durch den Scanner erworben wird und in das Decodiermodul 16 eingefügt wird,
ist eine verschlechterte Version des ursprünglichen graphischen Strichcodes 10. Diese
Verschlechterungen können
auf einer oder mehreren der Dokumenthandhabungskanalstufen, einschließlich der
Druckstufe 28, der Handhabungsstufe 32 (z.B. Kopierverschlechterungen,
Flecken, Faltungen, Hefter und Markierungen), und der Abtaststufe 34 erzeugt
werden.
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Im
Allgemeinen umfasst das Decodiermodul 16 eine Vorverarbeitungsstufe 40,
eine Ausrichtungsstufe 42, eine Geometrie-Korrekturstufe 44,
eine optionale Probabilistische-Analyse-Stufe 46,
eine Graphische-Demodulations-Stufe 48 und eine Codewortdecodier-Stufe 50.
Das Decodiermodul 16 kann als ein oder mehrere Programmmodule
implementiert sein, die auf einem Computer oder einem anderen programmierbaren
Prozessor ausführbar
sind. Während
der Vorverarbeitungsstufe 40 kann ein abgetastetes, graphisches
Strichcodebild 52 in dem abgetasteten Bild 36 angeordnet
sein, und Nicht-Strichcoderegionen können aus dem abgetasteten (oder
Eingangs-) Bild 36 geschnitten oder getrimmt werden. Siehe
U.S.-Patentanmeldung Nr. 09/877,581, eingereicht am 7. Juni 2001
von Jonathan Yen u. a., und mit dem Titel „Automatically Extracting Graphical
Bar Codes". Während der
Ausrichtungsstufe 42 werden Justiermarken in dem abgetasteten
Strichcodebild 52 erfasst. Die Konfiguration der erfassten
Justiermarken zeigt den Typ von globalen Deformationen an, die möglicherweise
in den graphischen Strichcode während
einer Übertragung
eines graphischen Strichcodes 10 durch den Dokumenthandhabungskanal 14 eingebracht
wurden. Diese globalen Deformationen (z.B. Übersetzungs-, Dreh-, Linear-
und Versatz-Verzerrungen), können
während
der Geometrie-Korrektur-Stufe 44 korrigiert werden, wie
in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 09/578,843 beschrieben ist, eingereicht
am 25. Mai 2000 von Doron Shaked u. a., und mit dem Titel „Geometric
Deformation Correction Method and System for Dot Pattern Images". Während der
Probabilistische-Analyse-Stufe 46 werden
bei einem Ausführungsbeispiel Wahrscheinlichkeitsmodelle
an Pixelwertmessungen angewendet, die aus dem ausgerichteten und
geometrisch korrigierten, abgetasteten Strichcodebild 54 erhalten
werden, um einen Satz aus Wahrscheinlichkeitsparametern 56 zu
erzeugen. Die Wahrscheinlichkeitsparameter 56 können während der
Graphische-Demodulation-Stufe 48 verwendet werden, um die
wahrscheinlichste Sequenz an graphischen Codewörtern auszuwählen, die
der graphischen Codewortsequenz entspricht, die ursprünglich in
das Originalbild 26 codiert war. Siehe U.S.-Serien-Nr.
09/877,516, eingereicht am 7. Juni 2001 von Doron Shaked u. a.,
und mit dem Titel „Generating
and Decoding Graphical Bar Codes".
Die ausgewählte,
graphische Codewortsequenz wird in eine codierte Meldung 58 übersetzt,
die in eine decodierte Meldung 60 durch die Codewortdeco dierstufe 50 decodiert
wird. Wie nachfolgend detailliert erklärt wird, kann bei einigen Ausführungsbeispielen
das Decodiermodul 16 konfiguriert sein, um einen abgetasteten
graphischen Strichcode 36 automatisch ohne Vorkenntnis
des nicht modulierten Originalbildes 26 und besser basierend
auf einem hergeleiteten Basisbild 62 zu decodieren.
-
Die
Systeme und Verfahren, die hierin beschrieben sind, sind nicht auf
eine spezifische Hardware- oder Software-Konfiguration beschränkt, sondern können in
jeglicher Rechen- oder Verarbeitungs-Umgebung implementiert sein,
einschließlich
in einer digitalen, elektronischen Schaltungsanordnung oder in Computer-Hardware,
-Firmware oder -Software. Die Codier- und Decodier-Module können teilweise
in einem Computerprogrammprodukt implementiert sein, das greifbar
in einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung zur Ausführung durch
einen Computerprozessor verkörpert
ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen
sind diese Module vorzugsweise in einer prozess- oder Objekt-orientierten
Programmiersprache hoher Ebene implementiert; die Algorithmen können jedoch
in nach Wunsch Anordnungs- oder Maschinen-Sprache implementiert sein. In jedem
Fall kann die Programmiersprache eine kompilierte oder interpretierte
Sprache sein. Die Codier- und Decodier-Verfahren, die hierin beschrieben
sind, können
durch einen Computerprozessor verrichtet werden, der Anweisungen
ausführt,
die z.B. in Programmmodulen organisiert sind, um diese Verfahren
durch Arbeiten an Eingangsdaten und Erzeugen einer Ausgabe durchzuführen. Geeignete
Prozessoren umfassen z.B. sowohl allgemeine als auch Spezialzweckmikroprozessoren.
Im Allgemeinen empfängt
ein Prozessor Anweisungen und Daten aus einem Nur-Lese-Speicher
und/oder einem Direktzugriffspeicher. Speichervorrichtungen, die
zum greifbaren Verkörpern
von Computerprogrammanweisungen geeignet sind, umfassen alle Formen von
nicht-flüchtigem
Speicher, einschließlich
z.B. Halbleiterspeichervorrichtungen, wie z.B. EPROM, EEPROM, und
Flash-Speicher-Vorrichtungen; Magnetplatten, wie z.B. interne Festplatten
und entfernbare Platten; magneto-optische Platten; und CD-ROM. Jegliche
der vorangehenden Techniken können
ergänzt
werden durch oder eingelagert werden in speziell entworfene ASICs
(applicationspecific integrated circuits; anwendungsspezifische,
integrierte Schaltungen).
-
GRAPHISCHE
CODIERUNG
-
Bezug
nehmend auf 2A und 2B kann
bei einem Ausführungsbeispiel
ein graphischer Strichcode 10 durch graphisches Modulieren
eines Originalbildes 26 gemäß dem nachfolgenden graphischen
Codierprozess erzeugt werden. Die Meldung 22, die codiert
werden soll, wird durch ein Meldungs-Vorverarbeitungs-Modul 64 vorverarbeitet.
Das Meldungs-Vorverarbeitungs-Modul
kann konfiguriert sein, um die Meldung 22 zu komprimieren
und dieselbe mit einem Fehlerkorrekturcode zu codieren. Bei einigen
Ausführungsbeispielen
kann das Meldungs-Vorverarbeitungs-Modul 64 programmiert
sein, um eine bestätigend
signierte Meldung aus der Meldung 22 zu erzeugen. Ein Codewortsequenzgenerator 66 erzeugt
die Sequenz 24 aus graphischen Codewörtern, die eine graphische
Codierung der vorverarbeiteten Meldung 68 darstellt, basierend
auf einem vordefinierten Satz aus graphischen Codewörtern 70.
Die Sequenz 24 aus graphischen Codewörtern wird zu dem Graphikmodulationsmodul 20 geleitet,
wo sie in das Originalbild 26 in der Form von unauffälligen graphischen
Modulationen eingebettet wird.
-
Das
Graphikmodulationsmodul 18 umfasst einen Bildblocksequenzgenerator 72,
ein Halbtongebungsmodul 74 und einen Zusammengesetztes-Bild-Generator 76.
Der Bildblocksequenzgenerator 72 ist wirksam, um das Originalbild 26 in
eine Mehrzahl von Teilmatrizen (oder Teilbildern) zu partitionieren.
Wenn z.B. das Originalbild 26 ein M × N-Pixelbild ist, kann es
in ein regelmäßiges Array
aus 0K × K-Pixelteilmatrizen
partitioniert werden, wobei 0 = M × N/(K × K). Optional können ein
oder mehrere Originalbildteilmat rizen für Justiermarken reserviert
sein. Nicht-reservierte Teilmatrizen 78 werden zu dem Halbtongebungsmodul 74 für eine Umwandlung
in binäre
Strichcodematrizen 80 geleitet. Die Teilmatrizen werden
gesammelt und in graphischen Strichcode 10 durch den Zusammengesetztes-Bild-Generator 76 angeordnet.
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Das
Halbtongebungsmodul 74 ist konfiguriert, um eine Halbtongebungsoperation 82,
eine graphische Operation 84 und eine Blockfehlerdiffusionsoperation 86 auszuführen. Die
Halbtongebungsoperation 82 umfasst das Erzeugen entsprechender
binärer
Blöcke
eines Basisbildes 88 aus den unreservierten Teilmatrizen 78.
Im Allgemeinen kann jegliche, herkömmliche Halbtongebungsoperation
verwendet werden, um das Basisbild 88 aus den unreservierten
Teilmatrizen 78 zu erzeugen, was jegliche herkömmliche
Fehlerdiffusion, Cluster- bzw. Gruppen-Zittern oder Schwellenwertbildungs-Halbtongebungsprozess,
sowie jeglichen herkömmlichen
Hybridhalbtongebungsprozess, der mehrere Schwellenwertbildungsprozesse
kombiniert (siehe z.B. Zhigang Fan, „Dot-todot error diffusion", Journal of Electronic
Imaging, Band 2(1) (Januar 1993)), umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Halbtongebungsoperation eine Schwellenwertbildung der
unreservierten Teilmatrizen 78 auf einem Zwischengraupegel.
Die graphische Operation 84 umfasst das Einbetten (oder Codieren)
der graphischen Codierung der Meldung 22 in das Basisbild 88.
Bei einem Ausführungsbeispiel
einer graphischen Codierung kann die Meldung 22 in das
Zwei-Ebenen-Basisbild 88 durch
einen Zwei-Bit-Codierprozess basierend auf Zwei-Mal-Zwei-Halbtonmustern
(oder -Matrizen) codiert werden. Siehe U.S.-Patentanmeldung Nr.
09/579,010, eingereicht am 25. Mai 2000 von Doron Shaked u. a.,
und mit dem Titel „A
Method and Apparatus for Generating and Decoding a Visually Significant
Bar Code". Bei einem
anderen Ausführungsbeispiel
einer graphischen Codierung wird eine umkehrbare graphische Operation
(z.B. eine graphische XOR-Operation)
zwischen der Sequenz 24 aus graphischen Codewörtern und
Blöcken
des Basisbildes 88 angewendet. Siehe U.S.- Patentanmeldung Nr.
09/877,516, eingereicht am 7. Juni 2001 von Doron Shaked u. a., und
mit dem Titel „Generating
and Decoding Graphical Bar Codes".
Ein Justiermarkenmuster kann ebenfalls erzeugt werden, um eine oder
mehrere Referenzpositionen und eine lokale Deformation über den
resultierenden, graphischen Strichcode zu verfolgen. Siehe U.S.-Patentanmeldung Nr.
09/877,517, eingereicht am 7. Juni 2001 von Doron Shaked u. a.,
und mit dem Titel „Fiducial
Mark Patterns for Graphical Bar Codes". Fehler, die in die resultierenden
graphischen Strichcodeblöcke 90 durch
die graphische Codieroperation 84 eingefügt werden,
werden zurück
zu der Halbtongebungsoperation 82 für eine Diffusion zwischen den
nicht-verarbeiteten Blöcken 78 des
Originalbildes 26 geleitet. Durch Ausführen einer graphischen Codierung
innerhalb des Halbtongebungsprozesses kann die visuelle Erscheinung
des resultierenden, graphischen Strichcodes 10 verbessert
werden, ohne die Informationseinbettungskapazität des graphischen Strichcodes 10 zu
opfern.
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Bezug
nehmend auf 3 kann bei einem Ausführungsbeispiel
das Halbtongebungsmodul 74 wie folgt implementiert sein.
Die unverarbeiteten Blöcke 78 (x(m))
des Originalbildes 26 werden durch eine Summierstufe 10 geleitet,
die diffundierte Fehler t(m) in die Originalbildblöcke x(m)
einlagert, um modifizierte Bildblöcke u(m) zu erzeugen. Die modifizierten
Bildblöcke
u(m) werden einer Halbtongebung auf einer Schwellenwertbildungsstufe 102 unterzogen,
um die Blöcke
b(m) des Basisbildes 88 zu erzeugen. Genauer gesagt wird auf
der Halbtongebungsstufe 102 jedem modifizierten Bildblock
u(m) ein entsprechender, repräsentativer, quantisierter
Block zugewiesen, der aus einem Teilsatz von möglichen repräsentativen
Halbton-Blöcken
(oder -Regionen) ausgewählt
ist. Zum Beispiel kann bei einem Ausführungsbeispiel jeder modifizierte
Bildblock u(m) entweder durch einen vollständig hallen Pixelblock 110 (d.h.
einen Block mit allen Pixeln gleich 255) oder einen vollständig dunklen
Pixelblock 112 (d.h. einen Block mit allen Pixeln gleich
0) dargestellt sein.
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Auf
einer Graphische-Modulation-Stufe 104 wird eine umkehrbare
graphische Operation (z.B. eine graphische XOR-Operation) zwischen den graphischen
Codewörtern
und den Blöcken
b(m) des Basisbildes 88 angewendet, um die entsprechenden
Blöcke 90 des
graphischen Strichcodes 10 zu erzeugen. Im Allgemeinen
sollte die umkehrbare, graphische Operation eine Abbildung (f) von
den Basisbild-Teilmatrizen (BIi; BI = base
image = Basisbild) und den graphischen Schablonen (Tj;
T = template = Schablone) auf die graphischen Strichcoderegionen
(GBCi; GBC = graphical bar code = graphischer
Strichcode) ausführen,
die invertiert werden kann (f'),
um graphische Schablonen (Tj) aus den Basisbild-Teilmatrizen (BIi) und den graphischen Strichcoderegionen
(GBCi) zu erzeugen. Das heißt, f(BIi,
Tj) -> GBCi (1) f'(BIi, GBCi) -> Tj (2)
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
entspricht die umkehrbare, graphische Operation einer graphischen XOR-Operation,
die an einem Paar von Eingangspixelwerten arbeitet, um einen Ausgangspixelwert
gemäß der nachfolgenden
XOR-Funktion zu erzeugen:
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Tabelle
1. Graphische XOR-Operation.
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Auf
einer Fehlerberechnungsstufe
106 werden Quantisierungsfehler
e(m) basierend auf Differenzen zwischen den Blöcken u(m) des modifizierten
Bildes und den entsprechenden Blöcken
90 eines
graphischen Strichcodes
10 berechnet. Die Quantisierungsfehler
e(m) werden durch ein lineares Fehlerfilter
108 gefiltert, um
die diffundierten Fehler t(m) zu erzeugen. Das lineare Fehlerfilter
108 weist
matrixbewertete Koeffizienten auf und arbeitet an der Quantisierungsfehlersequenz
e(m), um die Rückkopplungssignalsequenz
t(m) zu erzeugen, gemäß:
wobei h ι(·) eine N
2 × N
2-matrix-wertige Sequenz ist und S der Filterhalter
ist. Das lineare Fehlerfilter
108 ist vorzugsweise so entworfen,
dass der diffundierte Fehler invariant für das spezifische Meldungscodewort-Bitmuster
an einem gegebenen Block ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das lineare Fehlerfilter
108 konfiguriert, um den Durchschnittsfehler
zu diffundieren. Zusätzliche
Details im Hinblick auf den Blockfehlerdiffusionsprozess können erhalten
werden aus der U.S.-Patentanmeldung Nr. 09/935,457, eingereicht
am 23. August 2001 von Niranjan Damera-Venkata u. a., und mit dem
Titel „System
and Method for Embedding Information within a Printed Image Using
Block Error Diffusion Halftoning",
und aus N. Damera-Venkata und B. L. Evans, „FM Halftoning Via Block Error
Diffusion", Proc.
IEEE International Conference on Image Processing, 7.–10. Oktober
2001, Band II, Seiten 1.081–1.084,
Thessaloniki, Griechenland.
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Wie
in 4 gezeigt ist, kann bei einem Ausführungsbeispiel
einer graphischen Codierung die Meldung 22 in ein graphisches
Strichcodebild basierend auf einem Satz von graphischen Schablonen 120 (oder Halbtonmustern)
codiert sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die graphischen Schablonen 120 2 × 2-Pixelmuster, die einem
Teilsatz der möglichen
Anordnungen von dunklen Punkten in einem 2 × 2-Muster entsprechen. Bei anderen Ausführungsbeispielen
können
alle möglichen
graphischen Schablonenmuster für
das Codieren von Meldung 22 verwendet werden. Die oberen
zwei Zeilen der Codewörter 120 entsprechen
allen möglichen
Anordnungen eines einzelnen dunklen Punkts oder eines einzelnen
weißen
Punkts in einem 2 × 2-Muster.
Bei der Erfindung werden fiktive (oder nicht-informations-codierende)
Codewörter,
die ohne weiteres von informations-codierenden Codewörtern unterscheidbar
sind, für
bestimmte Regionen des Originalbildes 26 verwendet, um
ein Kompromittieren der Bildqualität des resultierenden graphischen
Strichcodes zu vermeiden. Zum Beispiel entspricht die letzte Zeile
aus Codewörtern
in 4 Codewörtern,
die während
einer Codierung verwendet werden können, um visuell Regionen eines
graphischen Strichcodes 10 zu verbessern, die feinen Randregionen
des Originalbildes 26 entsprechen. Zusätzlich dazu können einige
Regionen des Originalbildes mit einem Codewort codiert werden, wie
z.B. einem Alles-Dunkel-Pixel-Codewort,
das keine Modulationen in dem graphischen Strichcode während einer
Codierung codiert. Bei diesen Beispielen weisen die informations-codierenden
Codewörter
einen durchschnittlichen Grauwert von 25% (obere Zeile) oder 75
(mittlere Zeile) auf, wohingegen die Randcodiercodewörter (untere
Zeile) einen durchschnittlichen Grauwert von 50 und das Nichtmodulierungs-Codewort
einen durchschnittlichen Grauwert von 100% aufweist. Dies ermöglicht,
dass die fiktiven Codewörter
bei diesen Beispielen von den informations codierenden Codewörtern auf
der Basis eines durchschnittlichen Grauwerts unterschieden werden.
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Die
Verwendung von fiktiven Codewörtern
ermöglicht,
dass die Informationseinbettungskapazität des graphischen Strichcodes
10 für Bildqualität getauscht
wird. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein fiktives
Codewort immer verwendete werden, wenn der durchschnittliche Grauwert
eines modifizierten Bildblocks aus einem vorausgewählten Grauwertbereich
herausfällt.
Bei einem Ausführungsbeispiel,
bei dem die Codewörter
aus
4 auf einem Grauskala-Originalbild verwendet werden,
wird das Nichtmodulierungs-Codewort (d.h. Alles-Dunkel-Codewortblock)
immer verwendet, wenn
wobei
x
i der Grauwert eines Pixels in einem N × N-Pixelblock
ist.
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Im
Allgemeinen kann der graphische Codierprozess aus 4 auf
n-Bit-Codierabbildungen ausgedehnt werden, wobei n einen ganzzahligen
Wert von 1 oder größer aufweist.
Zum Beispiel werden bei einem Ausführungsbeispiel Informationen
durch einen Fünf-Bit-Codierprozess
basierend auf Drei-Mal-Drei-Halbtonmustern
codiert. Zusätzlich
dazu müssen
die Schablonenpixel nicht in einem regelmäßigen, rechteckigen Array angeordnet
sein. Siehe U.S.-Patentanmeldung Nr. 09/877,516, eingereicht am
7. Juni 2001 von Doron Shaked u. a., und mit dem Titel „Generating
and Decoding Graphical Bar Codes".
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GRAPHISCHE
DECODIERUNG
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Bezug
nehmend auf 5A und 5B kann
bei einem Ausführungsbeispiel
eine abgetastete Version 36 des graphischen Strichcodes 10 wie
folgt decodiert werden. Anfänglich
wird ein Basisbild 62 auf einer Basisbilderzeugungsstufe 130 erzeugt.
Das Basisbild 62 kann von dem Originalbild 26 hergeleitet
werden, wenn es verfügbar
ist (siehe Unterabschnitt mit dem Titel „Geführte Decodierung"), oder das Basisbild 62 kann aus
dem abgetasteten, graphischen Strichcode 36 hergeleitet
werden (siehe Unterabschnitt mit dem Titel „Blinde Decodierung"). Als Nächstes wird
eine Liste 132 aus fiktiven Codewortblöcken erzeugt. Wie nachfolgend detailliert
erklärt
wird, können
fiktive Codewortblöcke
aus dem Originalbild 26 identifiziert werden (wenn es verfügbar ist),
oder sie können
basierend auf den durchschnittlichen Grauskalawerten der abgetasteten
Strichcodebildblöcke
identifiziert werden. Das hergeleitete Basisbild 62 und
die Liste 132 aus fiktiven Codewortblöcken werden zu der Graphische-Demodulation-Stufe 48 geleitet.
Auf der Graphische-Demodulation-Stufe 48 werden
Regionen des hergeleiteten Basisbildes 62 probabilistisch
mit jedem graphischen Codewort in dem Satz aus möglichen graphischen Codewörtern verglichen,
um eine Sequenz aus graphischen Codewörtern zu erhalten, die einem
graphischen Codieren der Meldung entspricht, die in dem Originalbild
codiert ist; während dieses
Prozesses werden Regionen, die fiktiven Codewörtern entsprechen, ignoriert
und nicht verarbeitet. Zusätzliche
Details im Hinblick auf die probabilistische Methode zum Decodieren
von Codewortblöcken
können aus
der U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/877,516 erhalten werden, eingereicht am 7. Juni 2001 von
Doron Shaked u. a., und mit dem Titel „Generating and Decoding Graphical
Bar Codes". Die
resultierende Sequenz 58 aus graphischen Codewörtern kann
durch das Codewort-Decodierungsmodul 50 decodiert werden,
um die decodierte Meldung 60 zu erzeugen (siehe 1).
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GEFÜHRTE DECODIERUNG
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Bezug
nehmend auf 6A und 6B kann
bei einem Ausführungsbeispiel,
wenn das Originalbild 26 bekannt ist und verfügbar ist,
dasselbe verwendet werden, um das Basisbild 62 wie folgt
herzuleiten. Fiktive Codewörter
werden direkt aus dem Originalbild 26 identifiziert (Schritt 140).
Wenn z.B. fiktive Codewörter
gemäß Gleichung
(4) verwendet werden, entsprechen die fiktiven Codewortblöcke bei
dem abgetasteten, graphischen Strichcode 36 den Blöcken in
dem Originalbild 26, die durchschnittliche Grauwerte aufweisen,
die aus dem zulässigen
Codewort-Grauwertbereich herausfallen. Das Basisbild 63 wird
hergeleitet durch Schicken des Originalbildes durch das Codierungsmodul 12 mit
einer vorausgewählten,
beliebigen Meldung 142 (Schritt 144). Wie oben
erwähnt
wurde, ist der diffundierte Fehler invariant für das spezifische Codewort-Bitmuster
an einem gegebenen Block. Wenn z.B. alle nicht-fiktiven Codewörter nur
ein weißes
Pixel aufweisen, dann ist durch Diffundieren des durchschnittlichen
Fehlers die Rückkopplung
invariant für
das Meldungscodewort. Dies ermöglicht,
dass das Basisbild 62 unter Verwendung jeglicher beliebigen
Meldung 142 hergeleitet wird. Die graphische Codewortsequenz 58 kann
aus dem hergeleiteten Basisbild 62 unter Verwendung des
oben beschriebenen, probabilistischen graphischen Decodierungsprozesses
erzeugt werden (Schritt 146).
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BLINDE DECODIERUNG
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Bezug
nehmend auf 7A und 7B kann
bei einem Ausführungsbeispiel,
wenn das Originalbild 26 nicht bekannt oder nicht verfügbar ist,
das Basisbild 62 aus dem abgetasteten, graphischen Strichcode 36 wie
folgt hergeleitet werden. Fiktive Codewörter in dem abgetasteten, graphischen
Strichcode 36 werden basierend auf dem durchschnittlichen
Grauwert der graphischen Strichcodeblöcke identifiziert (Schritt 150).
Unter der Annahme z.B., dass fiktive Codewörter verwendet werden, immer
wenn der durchschnittliche Grauwert eines modifizierten Bildblocks
aus einem vorbestimmten Grauwertbereich herausfällt, können die fiktiven Codewortblöcke an den
Blockpositionen identifiziert werden, wo der durchschnittliche Grauwert
aus diesem Bereich herausfällt.
Das Basisbild 62 wird erzeugt durch Schätzen der repräsentativen,
quantisierten Blöcke 152 in dem
abgetasteten, graphischen Strichcodebild 36 (Schritt 154).
Da die Anzahl von Klassen von zulässigen, repräsentativen,
quantisierten Blöcken
durch den Entwurf eingeschränkt
ist (z.B. entweder ein Alle-Hell-Block oder ein Alle-Dunkel-Pixelblock), können die
repräsentativen,
quantisierten Blöcke
ohne weiteres unter Verwendung einer probabilistischen Analyse geschätzt werden.
Zum Beispiel kann ein digitales Gitter mit dem Druckabtastgitter
so synchroni siert werden, dass eine Gruppe von abgetasteten Pixeln
dem codierten Halbtonpixelblock entspricht, aus dem der entsprechende
Pixelblock des Basisbilds 62 geschätzt werden soll. Diesbezüglich wird
eine lineare Diskriminanz (z.B. eine optimale Fischer-Diskriminanz)
an die gruppierten Daten angewendet, um die Dimensionalität zu reduzieren.
Ein probabilistisches Modell (z.B. Gausssches Mischmodell), wird
an die Daten angepasst, unter Verwendung eines herkömmlichen
Erwartungsmaximierungsalgorithmus. Optimale Entscheidungsgrenzen
werden ausgewählt,
z.B. unter Verwendung der maximalen Wahrscheinlichkeit oder von
Bayes-Kriterien.
Diese Grenzen trennen die möglichen
Blöcke
des Basisbildes 62 in Klassen. Wenn ein Codewort in eine
fiktive Codewortklasse fällt,
dann wird dieser Pixelblock markiert, um ignoriert zu werden. Die
graphische Codewortsequenz 58 kann aus dem hergeleiteten
Basisbild 62 unter Verwendung des probabilistischen, graphischen
Decodierungsprozesses erzeugt werden, der oben beschrieben ist (Schritt 156).
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ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Andere
Ausführungsbeispiele
liegen innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche.
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Zum
Beispiel kann die oben beschriebene Einbettungsstrategie ausgedehnt
werden, um Farbbild-Strichcodes zu codieren, durch Verwendung einer
Vektorerweiterung des Blockfehlerdiffusionsalgorithmus. Somit wären z.B.
bei jedem Schritt drei Bildblöcke
(in dem RGB-Fall) vorhanden, um in einen Block aus acht zulässigen Farben
vor einer XOR-Modulation quantisiert zu werden. Dann können die
Farbquantisierungsfehler gemeinsam oder separat diffundiert werden,
wobei die Druckercharakteristika berücksichtigt werden. Weitere
Informationen können
in Farbbilder eingebettet werden, da ein Satz aus drei Codewortblöcken (für den Drei-Farben-Fall), einer für jede Farbe,
ausgewählt
werden kann. Dies bedeutet, dass, wenn 2 × 2-Blöcke verwendet werden, höchstens
12 Bits pro 2 × 2-Farbbildblock
eingebettet werden könnten
(obwohl im Interesse der Bildqualität und Robustheit dies z.B.
auf 6 Bits eingeschränkt
werden kann). Dies sind drei Mal mehr Informationen als in ein Grauskalabild
eingebettet werden können.
Um die Bildqualität
für die
selbe Einbettungsbitrate zu verbessern, könnten mehr Codewortabänderungen
zugelassen werden, z.B. in der Gelbebene. Eine Farbabtastung des
Bildes könnte
decodiert werden durch Trennen der Farbebenen und durch Verwenden
des oben beschriebenen Decodierprozesses (wobei Parameter modifiziert
werden, um zu den Statistiken der entsprechenden Farbbeobachtungen
zu passen) an jeder der Bildebenen.
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Wiederum
weitere Ausführungsbeispiele
liegen innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche.
