JP2000172776A

JP2000172776A - ２値化回路

Info

Publication number: JP2000172776A
Application number: JP35089198A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Takizawa; 一博滝沢
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】前フレームの最大値や最少値を使用せずに適
応的な２値化を行えるようにした、情報再生システムに
おける２値化回路を提供する。【解決手段】二次元ドットコードを光学的に読み取る
コード読み取り部10と、読み取られたドットコードに対
応した画像信号を所定時間遅延させるためのラインバッ
ファ14と、遅延させられた画像信号のドット輪郭を強調
するための信号処理部15と、読み取られた画像信号の最
大値及び最小値を１ライン毎に検出する最大値／最小値
検出部11と、最大値／最小値検出部により検出された最
大値と最小値から１ライン毎に２値化閾値を算出する２
値化閾値算出部13と、最大値／最小値検出部と２値化閾
値算出部に制御信号を送出する位置検出部12と、信号処
理部15により処理された画像信号を２値化閾値算出部に
おいて算出された２値化閾値により２値化する２値化部
16とで２値化回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、音声や音楽等の
オーディオ情報、カメラやビデオ機器から得られる画像
情報、及びパーソナルコンピュータやワードプロセッサ
等から得られるディジタルコードデータ等を含む、いわ
ゆるマルチメディア情報を光学的に読み取り可能な二次
元ドットコードとして記録した紙等の情報記録媒体か
ら、上記ドットコードを光学的に読み取って元のマルチ
メディア情報を再生する情報再生システムに最適な２値
化回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２値化回路としては、例えば特開
昭５９−６１３８３号公報には、図12に示されるような
構成のものが開示されている。この図12に示される２値
化回路においては、映像信号100 はＡ／Ｄ変換器101 に
入力され、ディジタル信号102に変換出力される。次い
で、このディジタル信号102 は最大値／最小値検出部10
3 に入力され、最大値／最小値検出部103 は、そのフレ
ーム（フレーム：ｆ_n-1）における最大値104 及び最小
値105 を演算回路106 に出力する。そして演算回路106
では、例えば（最大値＋最小値）÷２を演算し、その演
算値107 を次フレーム（フレーム：ｆ_n）の２値化閾値
として比較器108 に出力し、比較器108 では２値化閾値
107 とディジタル信号102 との比較が行われ、２値化画
像109 が出力されるようになっている。つまり上記公報
開示のものは、前フレームの最大値及び最小値から現フ
レームの２値化閾値を決定し、フレーム毎に２値化閾値
に対応させて適応的に２値化を行うという構成のもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報開
示の２値化回路は、連続するフレーム間においては画像
信号の最大値及び最小値には、それほど差がないという
ことを前提としているものと考えられる。しかしなが
ら、特開平６−２３１４６６号公報に開示されているよ
うな、二次元ドットコードが印刷された紙面を光源によ
り照明し、その反射光を撮像素子により電気信号に変換
して画像信号とする装置を、人間が手で保持して走査す
るような場合においては、読み取られた画像信号は外乱
等の影響をかなり受ける。その結果、現在のフレームを
照らしている照明の量とその前のフレームを照らしてい
る照明の量とが大きく異なる場合が起こりうる。また、
外乱の影響が少ない場合でも、何らかの手段で撮像画面
の明暗を判断してフレーム単位で照明量を撮像画面の明
暗に対応させて可変させるシステムの場合には、やはり
現フレームと前フレームとの間で照明量が異なることが
予想される。照明量が異なれば、フレーム毎に得られる
画像信号の出力の最大値と最小値に差がでることは明白
であり、そのような異なる条件下で算出された前フレー
ムに基づく２値化閾値が正常に機能するとは考えにく
い。

【０００４】更に、上記公報開示の２値化回路では、同
一フレームにおいてはフレーム内のどの位置でも画像信
号の明るさに差がないということも前提としているもの
と考えられる。しかし、現実的にはシェーディング等の
影響により、撮像範囲内で明るさの勾配ができることが
多い。この場合、前フレームの最大値と最小値を単純に
利用したのでは、輝度の低い部分が黒くつぶれてしまっ
たりして的確な２値化は行えない。

【０００５】本発明は、従来の２値化回路における上記
問題点を解消するためになされたもので、前フレームの
最大値や最小値を使用せずに適確な２値化を行えるよう
にした２値化回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に係る発明は、オーディオ情報、画像情
報、ディジタルコードデータの少なくとも一つを含むマ
ルチメディア情報が光学的に読み取り可能な二次元ドッ
トコードとして記録された記録媒体から前記二次元ドッ
トコードを光学的に走査して読み取るコード読み取り手
段と、該コード読み取り手段によって読み取られたドッ
トコードに対応した画像信号を２値化する２値化回路
と、該２値化回路からの２値化データに対して所定の処
理を行って、元のマルチメディア情報に復元する処理手
段と、該処理手段からの出力信号に基づいて、各マルチ
メディア情報を再生して出力する出力手段とからなる情
報再生システムにおける２値化回路において、前記コー
ド読み取り手段により読み取られたドットコードに対応
した画像信号を所定時間遅延させるためのラインバッフ
ァと、該ラインバッファで遅延させたドットコードに対
応した画像信号のドット輪郭を強調するための信号処理
手段と、前記コード読み取り手段により読み取られた画
像信号の最大値及び最小値を１ライン毎に検出する最大
値／最小値検出手段と、該最大値／最小値検出手段によ
り検出された最大値と最小値から１ライン毎に２値化閾
値を算出する２値化閾値算出手段と、前記最大値／最小
値検出手段と前記２値化閾値算出手段に１ライン毎の位
置検出制御信号を送出する位置検出手段と、前記信号処
理手段により処理を施された画像信号を前記２値化閾値
算出手段において算出された２値化閾値により２値化す
る２値化手段とを具備することを特徴とするものであ
る。

【０００７】このように構成された２値化回路において
は、コード読み取り手段によって読み取られた二次元ド
ットコードは、画像信号としてラインバッファ及び最大
値／最小値検出手段に入力される。ラインバッファに入
力された画像信号が所定時間分（例えば１ライン分）だ
け遅延させられている期間に、最大値／最小値検出手段
はそのラインの画像信号から最大値と最小値を検出す
る。この最大値と最小値を受けて、２値化閾値算出手段
はラインバッファにより遅延させられている画像信号を
２値化するのに最適な２値化閾値を算出する。ラインバ
ッファにより遅延させられた画像信号は、２値化をより
確実なものにするために信号処理手段によりドット輪郭
が強調された後、２値化閾値算出手段により算出された
２値化閾値で２値化手段により２値化される。

【０００８】このように請求項１に係る発明によれば、
該当ラインの画像信号を２値化するための２値化閾値の
算出に、そのライン自身の輝度情報を利用しているた
め、現在の照明量に最適な２値化が行える。よって、前
フレームの画像情報を使用する２値化方法に比べ、フレ
ーム間での照明量の変化に対して強くなる。また、１ラ
イン毎に２値化閾値を可変して２値化を行うことによ
り、縦方向のシェーディングの影響を受けずに良好な２
値化が行える。

【０００９】また、請求項２に係る発明は、オーディオ
情報、画像情報、ディジタルコードデータの少なくとも
一つを含むマルチメディア情報が光学的に読み取り可能
な二次元ドットコードとして記録された記録媒体から前
記二次元ドットコードを光学的に走査して読み取るコー
ド読み取り手段と、該コード読み取り手段によって読み
取られたドットコードに対応した画像信号を２値化する
２値化回路と、該２値化回路からの２値化データに対し
て所定の処理を行って、元のマルチメディア情報に復元
する処理手段と、該処理手段からの出力信号に基づい
て、各マルチメディア情報を再生して出力する出力手段
とからなる情報再生システムにおける２値化回路におい
て、前記コード読み取り手段により読み取られたドット
コードに対応した画像信号のドット輪郭を強調するため
の信号処理手段と、前記コード読み取り手段により読み
取られた画像信号の最大値及び最小値を１ライン毎に検
出する最大値／最小値検出手段と、該最大値／最小値検
出手段により検出された最大値と最小値から次のライン
を２値化するための２値化閾値を１ライン毎に算出する
２値化閾値算出手段と、前記最大値／最小値検出手段と
前記２値化閾値算出手段に１ライン毎の位置検出制御信
号を送出する位置検出手段と、前記信号処理手段により
処理を施された画像信号を前記２値化閾値算出手段にお
いて算出された２値化閾値により２値化する２値化手段
とを具備することを特徴とするものである。

【００１０】このように構成された２値化回路において
は、コード読み取り手段によって読み取られた二次元ド
ットコードは、画像信号として最大値／最小値検出手段
と信号処理手段に入力される。最大値／最小値検出手段
は１ライン毎に最大値と最小値を検出する。２値化閾値
算出手段では、その結果を用いて現ラインの次のライン
を２値化するのに最適な２値化閾値を予測して決定す
る。２値化手段では信号処理手段によりドット輪郭が強
調された画像信号を、２値化閾値算出手段により１ライ
ン前の画像信号から算出された２値化閾値を用いて２値
化する。したがって、ラインバッファを使用しなくても
１ライン毎の２値化が行えるため、回路規模を削減する
ことができる。

【００１１】また、請求項３に係る発明は、請求項１又
は２に係る２値化回路において、前記最大値／最小値検
出手段は、画像信号の１ラインを複数の領域に分割し各
分割領域において最大値及び最小値を検出するように構
成され、前記２値化閾値算出部は前記１ラインの各分割
領域毎に２値化閾値を算出するように構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】このように構成された２値化回路において
は、最大値／最小値検出手段は、画像信号の１ラインを
いくつかの領域に分割し、それらの分割領域毎に最大値
と最小値の検出を行う。２値化閾値算出手段はその検出
結果を受け、分割領域単位で２値化閾値の算出を行う。
２値化手段はその２値化閾値を使用して、分割領域単位
で２値化を行う。

【００１３】一般に、撮像画面はシェーディングの影響
により、その両端部は中央部に比べて暗くなる傾向があ
る。したがって、上記請求項３に係る発明のように、１
ラインをいくつかの領域に分割してそれぞれの領域に最
適な２値化閾値を設定して２値化を行うことにより、横
方向のシェーディングの影響を受けずに良好な２値化結
果が得られる。また、必要なラインバッファの容量は、
小領域相当の画像信号を遅延できるだけの容量に若干の
余裕をもたせた程度でよいため、回路規模を削減するこ
とができる。

【００１４】また、請求項４に係る発明は、請求項１又
は２に係る２値化回路において、前記最大値／最小値検
出手段は、複数の最大値／最小値検出部からなり、各最
大値／最小値検出部は画像信号の１ラインをそれぞれ異
なる複数の領域に分割し各分割領域において最大値及び
最小値を検出するように構成され、前記２値化閾値算出
手段は前記複数の最大値／最小値検出部の各分割領域に
おける最大値と最小値のうち画像信号の状態に対応させ
て最適なものを選択し、選択された最大値と最小値に基
づいて２値化閾値を設定するように構成されていること
を特徴とするものである。

【００１５】このように構成された２値化回路において
は、複数の最大値／最小値検出部は、それぞれ固有の最
大値／最小値検出領域を有しており、１ラインをそれら
の領域に分割して各領域毎に最大値と最小値の検出を行
う。それらの分割領域の大きさは、例えば撮像画面中の
ドットコードが存在する部分に最適なように設定されて
いたり、ドットコードのない余白部分に最適なように設
定されており、２値化閾値算出手段は、これらの領域の
最大値及び最小値検出出力結果から現在処理中のライン
に最適なものを選択し、２値化閾値を算出する。

【００１６】一般に画像信号においては、ドットコード
が存在する部分において最大値／最小値の検出領域を狭
くすれば、より的確な２値化が行える（但し、ドットコ
ードのドット周期よりも狭くなると逆に的確な２値化は
行えなくなる）。しかし、余白部分等では輝度値の変化
量が少ないため、検出領域を狭くすると最大値／最小値
の差が出にくくなり、的確な２値化閾値が算出されなく
なる。よって、余白領域では検出領域をある程度広く取
った方がより的確な２値化閾値を算出できる。したがっ
て、上記請求項４に係る発明のように検出領域が異なる
複数の最大値／最小値の処理結果から、画像信号の状態
にあわせて最適な最大値と最小値を選択することで、よ
り的確な２値化が可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）次に、実施
の形態について説明する。図１は、本発明に係る２値化
回路の第１の実施の形態を示すブロック構成図で、図２
はその動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。本実施の形態に係る２値化回路は、次のように構成
されている。図１において、10はコード読み取り部で、
該コード読み取り部10は、二次元ドットコードを光学的
に読み取る手段であり、ＣＣＤ等の撮像素子で構成され
ている。最大値／最小値検出部11は、コード読み取り部
10により読み取られた多値画像信号の最大値及び最小値
を１ライン毎に検出する。２値化閾値算出部13は、最大
値／最小値検出部11により検出された最大値及び最小値
から、そのラインの画像信号に最適な２値化閾値を算出
する。そして、これらの最大値／最小値検出部11と２値
化閾値算出部13は、位置検出部12により制御されるよう
になっている。

【００１８】位置検出部12は、最大値／最小値検出部11
と２値化閾値算出部13とで現在処理中の画像信号が、そ
のラインにおけるどの位置にあるかを認識するものであ
り、制御信号を該当ブロックに出力するようになってい
る。ラインバッファ14は、コード読み取り部10により読
み取られた画像信号を、必要な時間だけ遅延させるもの
である。信号処理部15は、入力画像信号に対して簡単な
フィルタ演算を施すもので、そのフィルタは画像信号の
濃淡又は輪郭を強調する特性を持つものであり、このフ
ィルタによりドットコードのドットの濃淡すなわちドッ
ト輪郭が強調されるため、白ドットと黒ドットの分離が
よくなり２値化がより的確に行える。２値化部16は、信
号処理部15により濃淡（ドット輪郭）が強調された画像
信号を２値化閾値算出部13によって算出された２値化閾
値で１ライン毎に２値化を行うようになっている。

【００１９】次に、図２のタイミングチャートを参照し
ながら、本実施の形態の動作について説明する。コード
読み取り部10により読み取られた二次元ドットコード
は、画像信号として最大値／最小値検出部11に入力され
る。ｎライン目の画像信号（図２において符号20で図
示）が最大値／最小値検出部11に入力されると、最大値
／最小値検出部11はｎライン目の画像信号の中から最大
値と最小値を検出する（図２において符号21で図示）。
この最大値／最小値検出部11には、例えば画素欠陥フィ
ルタのようなものが内蔵されており、撮像素子の画素欠
陥等に起因する特異点を除去した上で最大値と最小値の
検出を行うようになっている。そのラインの最大値と最
小値の検出が終了すると、２値化閾値算出部13は検出さ
れた最大値と最小値から、そのラインの画像信号を２値
化する際の２値化閾値ｎを算出する（図２において符号
22で図示）。なお、ラインの開始又は終了は、位置検出
部12により検出され、最大値／最小値検出部11と２値化
閾値算出部13に通知される。２値化部16は、２値化閾値
算出部13によって算出された２値化閾値ｎを用いて、ラ
インバッファ14によって１ライン分だけ遅延させられ、
更に信号処理部15によりフィルタ処理を施されたライン
ｎの画像信号（図２において符号23で図示）の２値化を
行う（図２において符号24で図示）。

【００２０】２値化閾値算出部13での２値化閾値の算出
は、閾値thを最大値max,最小値minで表すと、例えば次
式（１）により行う。ｔｈ＝ｍｉｎ＋ｋ（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・・・・・・・・・（１）ここで、ｋは２値化閾値を決定するための数値であり、
例えば0.5 のような固定値でもよいし、読み取った二次
元コードのドットの面積等を利用して、それに対応させ
て設定するようにしてもよい。

【００２１】なお、（１）式では全体的に白い（あるい
は黒い）部分を撮像した場合でも、紙面の微少な凹凸な
どの微妙な輝度差を検出して２値化を行ってしまい、結
果的に白が白として（あるいは黒が黒として）２値化さ
れない可能性がある。しかし、全体的に白い（あるいは
黒い）部分を撮像した場合には、最大値と最小値の差が
少なくなることを利用すれば、誤った２値化を行う危険
性を減らすことができる。例えば、最大値と最小値の差
が一定以下で、なお且つ最小値が既定値よりも大きい場
合、そのラインは真っ白なものを走査した結果であるこ
とが推測される。よって、２値化閾値には最小値よりも
更に小さい値など、２値化結果が必ず白になるような値
を設定すればよい。逆に、最大値と最小値の差が一定以
下で、なお且つ最大値が既定値よりも小さい場合は、真
っ黒の部分を走査した結果であるか、あるいはコード読
み取り部11が撮像を行っていない場合であることが推測
される。このような場合も同様に、２値化閾値には最大
値よりも更に大きい値など、２値化結果が必ず黒になる
ような値を設定すればよい。なお、最大値と最小値の差
が一定以上であれば、閾値として式（１）により算出さ
れる閾値thを使用する。

【００２２】このように、あるラインの画像信号から最
大値と最小値を検出し、その数値からそのラインの２値
化閾値を算出することにより、前フレームの画像情報を
利用しなくても適応的な２値化を行うことができる。ま
た、現フレームにおける入力画像の輝度値を現フレーム
の２値化閾値算出に使用するという方法は、前フレーム
の輝度値から現フレームの２値化閾値を算出する方法に
比べ、当然、フレーム間の照明量の変動（画像信号の最
大値／最小値の変動）の影響を受けにくい。つまり、そ
れぞれのフレームの明るさに最適な２値化が可能にな
る。また、ライン毎に２値化閾値を適応的に可変できる
ため、縦方向のシェーディングの影響を受けずに２値化
が行える。

【００２３】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。この実施の形態の基本
的な構成は第１の実施の形態と同じであるため、その図
示説明は省略する。本実施の形態の特徴とするところ
は、図３に示すように、１ラインをいくつかの小領域に
分割し、図示例ではラインｎをｎ個の領域（１〜ｎ）に
分割し、それぞれの領域で最大値と最小値を検出して、
２値化閾値を算出し２値化を行うようにする点である。

【００２４】次に、図４のタイミングチャートを参照し
ながら、本実施の形態の動作について説明する。コード
読み取り部10により読み取られた二次元ドットコード
は、画像信号として最大値／最小値検出部11に入力され
る。ｎライン目の画像信号（図４において符号30で図
示）が最大値／最小値検出部11に入力されると、最大値
／最小値検出部11はｎライン目の画像信号の中から、図
３で示されるような分割小領域毎に最大値と最小値を検
出する（図４において符号31で図示）。この最大値／最
小値検出部11には、第１の実施の形態と同様に、例えば
画素欠陥フィルタのようなものが内蔵されており、最大
値と最小値の検出は、撮像素子の画素欠陥等に起因する
異常な画像信号を除去した上で実行されるようになって
いる。各分割小領域（１〜ｎ）における最大値と最小値
の検出が終了すると、２値化閾値算出部13は検出された
最大値と最小値から、それらの各分割小領域を２値化す
る際の２値化閾値Th-n-1，Th-n-2，・・・・・Th-n-2n
を算出する（図４において符号32で図示）。各分割小領
域における最大値と最小値の検出の終了及び２値化閾値
算出の開始は、位置検出部12により制御される。ここ
で、２値化閾値算出部13における２値化閾値の算出は、
第１の実施の形態と同様な方法でよい。２値化閾値の算
出が終了すると、２値化部16には、ラインバッファ14に
より所定時間（分割小領域の幅の時間に、２値化閾値算
出に必要な時間を加えた時間）だけ遅延させられた後
に、信号処理部15によりフィルタ処理を施された信号
（図４において符号33で図示）が入力される。２値化部
16は、この信号を、２値化閾値算出部13により算出され
た２値化閾値により２値化を行う（図４において符号34
で図示）。

【００２５】このように、１ラインをいくつかの小領域
に分割し、それぞれの分割小領域で最大値と最小値を検
出して２値化閾値を算出することで、第１の実施の形態
で得られる効果に加えて、横方向のシェーディングの影
響をも打ち消した２値化が行えるようになる。例えば、
図５の（Ａ），（Ｂ）に示すように、読み取られた画像
信号において、横方向のシェーディング等の影響でライ
ンの両端と中央部とで輝度値に差があるような場合、本
実施の形態のように小領域に分割することにより、埋も
れてしまいがちな両端部の輝度差を検出して２値化を行
うことができる。なお、図５の（Ａ）は領域分割を行わ
ないで２値化処理した場合の２値化データを示し、図５
の（Ｂ）は領域分割を行って２値化処理した場合の２値
化データの例を示している。また、ラインバッファを使
用すると回路規模が大きくなりがちであるが、本実施の
形態の場合、必要なラインバッファのサイズは１つの分
割領域に若干の余裕を持たせた程度で十分であり、回路
規模を縮小することができる。

【００２６】なお、図３に示した各分割小領域（領域１
〜領域ｎ）の大きさは均等である必要はない。また、各
領域の大きさは固定でもよいし、得られた画像信号の情
報等から最適な大きさに可変させてもよい。また、本実
施の形態では最大値と最小値の検出領域の大きさを共通
にしたが、最大値検出領域と最小検出領域を別々に設定
してもよい。

【００２７】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第３
の実施の形態を示すブロック構成図であり、図１に示し
た第１の実施の形態と同一又は対応する構成要素には同
一の符号を付して示し、その説明を省略する。本実施の
形態は、最大値・最小値検出部を複数持つことを特徴と
するものである。すなわち図６において、40と41は第１
及び第２の最大値／最小値検出部で、これらは第２の実
施の形態の最大値／最小値検出部と機能的には同じもの
であるが、最大値と最小値の検出を行う範囲、すなわち
図３に示した分割小領域の大きさをそれぞれ異なるよう
に設定したものである。本実施の形態においては、第１
の最大値／最小値検出部40は、１ラインを比較的小さい
領域（領域Ａ〜領域Ｈ）に分割し、各分割領域における
最大値及び最小値を検出し、第２の最大値／最小値検出
部41は、１ラインを比較的大きい領域（領域Ｉ，領域
Ｈ）に分割し、各分割領域における最大値及び最小値を
検出するように構成されている。なお、図６において、
42は２値化閾値算出部で、第１及び第２の最大値／最小
値検出部40，41からの検出出力に基づいて最適な２値化
閾値を算出するものである。

【００２８】次に、図７の（Ａ）〜（Ｃ）に示すタイミ
ングチャートに基づいて、第３の実施の形態の動作につ
いて説明する。コード読み取り部10により読み取られた
多値画像信号は、第１及び第２の最大値／最小値検出部
40及び41に入力される。まず、第１の最大値／最小値検
出部40で検出された各分割領域（領域Ａ〜領域Ｈ）にお
ける最大値／最小値から算出した２値化閾値で、単純に
２値化を行った場合の態様及び２値化結果（２値化デー
タ）を図７の（Ａ）に示す。本実施の形態の場合、２値
化閾値の演算には（１）式を利用するが、第１の実施の
形態のような最大値と最小値との差を調べる処理は行わ
ないものとする。図７の（Ａ）に示されている領域Ａか
ら領域Ｈが、最大値／最小値検出部40において最大値／
最小値を検出する単位領域である。この場合、最大値と
最小値との差が少ない部分においては、同図中において
符号50，51，52で示すように、２値化結果が明らかに
‘１’又は‘０’になるであろう部分において、どちら
に設定されてもおかしくないような２値化閾値が算出さ
れてしまう。

【００２９】次に、第１の最大値／最小値検出部40より
も分割検出領域の幅を広げた第２の最大値／最小値検出
部41の出力に基づいて単純に２値化を行った場合の態様
及び２値化結果を図７の（Ｂ）に示す。分割検出領域を
広げたのは、図７の（Ａ）に示したように、第１の最大
値／最小値検出部40で検出される場合のような最大値と
最小値の差が少ない部分を出にくくするためである。図
７の（Ｂ）に示される領域Ｉ，領域Ｊが第２の最大値／
最小値検出部41において、最大値／最小値を検出する単
位領域である。この場合、図７の（Ｂ）に示すように、
図７の（Ａ）で示す第１の最大値／最小値検出部40で検
出する場合では問題があった部分（図７の（Ａ）におい
て符号53，54，55で示す位置の部分）では正しい２値化
が行われているが、図７の（Ｂ）において符号56で示さ
れる位置に現れるべき２値化信号が消えてしまうという
問題点がある。

【００３０】そこで、本実施の形態では第１及び第２の
最大値／最小値検出部40，41の検出出力を単独で用いて
２値化処理を行う場合の欠点を排除し、両者の利点を共
有させるため、第１及び第２の最大値／最小値検出部40
及び41により算出された最大値と最小値を評価し、そし
て両者の差が少ない領域の最大値と最小値を、第２の最
大値／最小値検出部41の出力結果と置き換える。このよ
うにして決定された最大値と最小値から２値化閾値を算
出し、２値化部16に入力する。図７の（Ｃ）は、以上の
処理による２値化結果を示す図であるが、図７の（Ｃ）
において、太線部分は図７の（Ａ）の該当個所の最大値
と最小値及び２値化閾値を図７の（Ｂ）の最大値と最小
値及び２値化閾値と置き換えたものを示している。この
場合は、図７の（Ｃ）に示すように、最大値と最小値と
の差が少ない部分（図７の（Ａ）中の領域Ａ，領域Ｆ，
領域Ｈ）の２値化閾値は、符号57，58，59で示すように
置き換えられる。２値化部16では、ラインバッファ14に
より必要な時間だけ遅延された後に信号処理部15によっ
てフィルタ処理が施された多値画像信号を、このように
決定された２値化閾値に従って２値化する。

【００３１】このような構成で２値化処理を行うことに
より、図７の（Ａ）及び（Ｂ）で示した、第１又は第２
の最大値／最小値検出部の検出出力を単独に用いて２値
化処理を行った場合に問題になっていた個所（図７の
（Ｃ）中の符号60，61，62，63で示す部分）でも良好な
２値化が行える。予想される効果に関しては、第２の実
施の形態とほぼ同様であるが、最大値と最小値との差が
少ない部分の閾値の決定の際に、第１及び第２の実施の
形態では必ず白又は黒になるような数値を設定している
のに対し、実画像信号を使用している点が異なってい
る。したがって、何らかの原因で画像信号のコントラス
トが下がってしまった場合に、実際にはドットデータが
存在する部分が強制的に白又は黒にされてしまうことが
なくなる。

【００３２】本実施の形態では、説明を簡潔にするため
に２系統の最大値／最小値検出部を設けたものを示した
が、この最大値／最小値検出部は２系統に限定されるも
のではなく、当然２系統以上の最大値／最小値検出部を
設けることも可能である。また、本実施の形態では最大
値と最小値の両方の置換を行ったものを示したが、最大
値のみの置換、又は最小値のみの置換等を場合によって
切り替えて、２値化処理を行うように構成してもかまわ
ない。

【００３３】（第４の実施の形態）次に第４の実施の形
態について説明する。この実施の形態の基本的な構成
は、図６に示した第３の実施の形態と同様になので新た
な図示は省略し、図６のブロック構成図を援用する。第
３の実施の形態は、最大値／最小値を検出する分割領域
の大きさを異ならせた複数の最大値／最小値検出部を備
えたことを特徴とするものである。本実施の形態におい
ては、具体的には２つの最大値／最小値検出部におい
て、最大値／最小値を検出する１ラインの分割領域をそ
れぞれ位置的にずらして設定し、それぞれの検出領域を
部分的に重ね合わせ（オーバーラップ）、検出領域をず
らした最大値／最小値検出部の処理結果を、領域変化点
の補間に利用することにより、検出領域切り替え時に発
生する可能性のあるノイズを抑制することができるよう
にするものである。

【００３４】次に、図８の（Ａ）〜（Ｃ）の波形図を参
照しながら、第４の実施の形態の動作について説明す
る。まず、第１の最大値／最小値検出部40による分割検
出領域と各分割検出領域における最大値／最小値検出結
果、及びそれらの結果から算出される２値化閾値によっ
て２値化を行った結果を図８の（Ａ）に示す。また、第
１の最大値／最小値検出部40による分割検出領域を半周
期分だけずらした分割検出領域をもつ第２の最大値／最
小値検出部41による分割検出領域と各分割検出領域にお
ける最大値／最小値検出結果、及びそれらの結果から算
出される２値化閾値によって２値化を行った結果を図８
の（Ｂ）に示す。図８の（Ａ）に示すように、第１の最
大値／最小値検出部40による検出結果においては、分割
領域Ａと分割領域Ｂとの切り替わり点で、同図中におい
て符号70で示すように２値化結果にノイズが発生し、一
方図８の（Ｂ）に示すように、第２の最大値／最小値検
出部41による検出結果においては、分割領域Ｄと分割領
域Ｅとの切り替わり点で、同図中において符号74で示す
ように２値化結果にノイズが発生している。しかし、こ
れらのノイズ70，74はそれぞれ分割領域の切り替わり点
において生じるものであるため、分割領域の切り替わり
点の異なる図８の（Ａ）と（Ｂ）において示す２値化結
果ではノイズ発生位置が異なる。本実施の形態は、この
態様を利用して、これらの切り替わり点で発生するノイ
ズを互いにマスクするものである。

【００３５】すなわち、本実施の形態においては、次の
ような動作を行わせるものである。図８の（Ａ）と
（Ｂ）に示す態様から、切り替えノイズが発生するのは
隣接する２分割領域間で２値化閾値が大きく異なった場
合であることが予測される。そこで、まず第１の最大値
／最小値検出部40において設定した分割検出領域を基準
とし、該第１の最大値／最小値検出部40において隣接す
る分割領域間の２値化閾値を比較する。その比較結果、
両者の差が一定以上である場合には、半周期ずれた分割
検出領域を設定した第２の最大値／最小値検出部41の検
出出力により算出された２値化閾値に置き換える。図８
の（Ａ）に示した態様の場合、分割領域Ａの２値化閾値
71と分割領域Ｂの２値化閾値72とはかなり開きがあると
いえる。よって、両者の差が一定以上であると判断し、
分割領域Ａと分割領域Ｂとの境界部の２値化閾値を、図
８の（Ｂ）に示した第２の最大値／最小値検出部41の検
出出力により算出された分割領域Ｅの２値化閾値73と置
き換える。２値化閾値を置き換えた結果は図８の（Ｃ）
に示すような態様になり、図８の（Ａ），（Ｂ）の態様
の場合では発生していたノイズ70，74が互いにマスクさ
れている。なお、図８の（Ｃ）においては符号75は置き
換えられた２値化閾値を示している。このように、分割
検出領域をずらした最大値／最小値検出部の処理結果を
分割領域変化点の補間に利用することで、領域切り替え
時に発生する可能性のあるノイズを抑制することができ
る。

【００３６】なお、上記第４の実施の形態の説明におい
ては、説明を簡略化するため省略したが、第３の実施の
形態のように分割検出領域の大きさを異ならせた最大値
／最小値検出部を併用することも当然可能である。ま
た、本実施の形態では分割領域の変化点の補間に他方の
最大値／最小値検出部の出力に基づいて算出した２値化
閾値を使用しているが、隣接分割領域で算出された二つ
の２値化閾値の平均値等を算出して分割領域変化点部分
の閾値を置き換える方法でも、同様な効果が得られるも
のと考えられる。なお、その場合には最大値／最小値検
出部を一つに削減することができる。

【００３７】（第５の実施の形態）次に第５の実施の形
態について説明する。図９は第５の実施の形態を示すブ
ロック構成図で、図１に示した第１の実施の形態と同一
又は対応する構成要素には同一符号を付し、その説明を
省略する。この実施の形態は２値化閾値算出部80におい
て、前ラインの画像信号から現ラインの画像信号の輝度
値を予測して現ラインの２値化閾値を決定するように構
成し、ラインバッファを用いなくてもライン毎の２値化
が適応的に行えるようにしたものである。

【００３８】一般に、紙等に記録される二次元ドットコ
ードが、例えば白と黒のドットで表現されているコード
の場合で、黒ドットを撮像したときの輝度変化を図11の
（Ａ）に示す。この黒ドットを、同図に示す平面Ｌ１〜
Ｌ４で切断した場合の輝度変化は図11の（Ｂ）に示すよ
うに表される。図11の（Ｂ）から、隣接する平面におい
ては、ある程度の大きさをもつ撮像ドットの輝度は、な
だらかに推移することが予想される。そこで、この平面
を撮像素子の１ラインとすると、あるラインの画像信号
とそれに隣接するラインの画像信号との間にはなんらか
の相関性があると考えられる。本実施の形態は、この点
に着目し、あるラインの輝度値の最大値と最小値から次
のラインの最大値と最小値を予測して２値化閾値を算出
するようにしたものである。

【００３９】次に、第５の実施の形態の動作を、図10の
タイミングチャートを参照しながら説明する。コード読
み取り部10により読み取られた二次元ドットコードは、
画像信号として最大値／最小値検出部11に入力される。
（ｎ−１）ライン目の画像信号（図10において符号90で
図示）が最大値／最小値検出部11に入力されると、最大
値／最小値検出部11は（ｎ−１）ライン目の画像信号の
中から最大値／最小値を検出する（図10において符号91
で図示）。最大値と最小値の検出が終了すると、２値化
閾値算出部80は検出された最大値と最小値から、次のｎ
ライン目（図10において符号93で図示）の画像信号の２
値化閾値ｎを算出する（図10において符号92で図示）。
２値化部16は、２値化閾値算出部80において図10の符号
92で示す処理により算出された２値化閾値ｎを用いてｎ
ライン目の画像信号（図10において符号93で図示）の２
値化を行う（図10において符号94で図示）。

【００４０】ここで、２値化閾値の算出は、第１の実施
の形態とほぼ同様な方法でよいが、次ラインの最大値と
最小値を予測するという作業が新たに必要になる。よっ
て、２値化閾値の算出には（１）式を変形した次式
（２）を使用する。ｔｈ＝（ｍｉｎ＋Ａ）＋ｋ｛（ｍａｘ＋Ｂ）−（ｍｉｎ＋Ａ）｝・・・・・・・・・・（２）ここで、ＡとＢは現ラインの最大値と最小値と、次ライ
ンの最大値と最小値との差を補正するための数値であ
り、固定値でもよいし、輝度値の変化量を予測して適応
的に設定してもよい。また、Ａ，Ｂ共に負の数値にもな
りうる。

【００４１】なお、（１）式と同様に（２）式において
も、全体的に白い（あるいは黒い）部分を撮像した場合
に、紙面の微少な凹凸などの微妙な輝度差を検出して２
値化を行ってしまい、結果的に白が白（あるいは黒が
黒）として２値化されない可能性があるが、この場合に
は第１の実施の形態と同様な処理を行えばよい。但し、
第１の実施の形態では白（あるいは黒）とみなすライン
が最大値と最小値の検出を行ったラインであるのに対
し、本実施の形態の場合には、次のラインの画像信号を
白（あるいは黒）であるとみなすことになる。現実的に
は次のラインの画像信号も白（あるいは黒）である保証
はないが、前述のようにコードを読み取った結果の輝度
値はなだらかに推移するため、次のラインも白（又は
黒）であるとみなしても実用上はほぼ差し支えない。な
お、コードの状態によっては、入力画像信号に対して２
値化結果画像が１ライン分ずれたようになる可能性があ
るが、全体的に均一にずれるのであれば実用上は問題な
い。

【００４２】また、図10における（ｎ−１）ライン目の
画像信号90が、その画面における最初のラインであると
仮定すると、図10において符号95で示す２値化を行う時
点では、画像信号90を２値化するための２値化閾値を算
出することはできない。よって、画面の最初のラインの
２値化閾値は、固定値として与えておく等の処理を行
う。

【００４３】このように、第５の実施の形態によれば、
前ラインの画像信号から現ラインの画像信号の輝度値を
予測して現ラインの２値化閾値を決定することにより、
ラインバッファを用いなくてもライン毎の適応２値化を
行うことができる。

【００４４】なお、本実施の形態の構成においても、当
然、各種の変形、変更が可能である。例えば第２の実施
の形態のように１ラインをいくつかの小領域に分割した
り、第３の実施の形態のように最大値／最小値検出部を
複数設けたりすることにより、更に的確な２値化が行え
る。

【００４５】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１に係る発明によれば、該当ラインの画像信
号を２値化するための２値化閾値の算出に、そのライン
自身の輝度情報を利用するように構成しているため、現
在の照明量に最適な２値化を行うことができ、また１ラ
イン毎に２値化閾値を可変にして２値化を行うことによ
り、縦方向のシェーディングの影響を受けずに良好な２
値化が可能となる。請求項２に係る発明によれば、１ラ
イン前の画像信号から算出された２値化閾値を用いて２
値化するようにしているので、ラインバッファを使用し
なくても１ライン毎の２値化が行えるため、回路規模を
削減しながら適確な２値化を行うことができる。請求項
３に係る発明によれば、１ラインを複数の領域に分割し
てそれぞれの領域に最適な２値化閾値を設定して２値化
を行うようにしているので、横方向のシェーディングの
影響を受けずに良好な２値化結果が得られる。請求項４
に係る発明によれば、最大値／最小値検出手段を複数の
最大値／最小値検出部で構成し、検出領域が異なる最大
値／最小値の処理結果から、画像信号の状態に合わせて
最適な最大値と最小値を選択して２値化閾値を算出する
ようにしているので、より適確な２値化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２値化回路の第１の実施の形態を
示すブロック構成図である。

【図２】図１に示した第１の実施の形態の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図３】本発明の第２の実施の形態において、画像信号
の１ラインを複数の小領域に分割する態様を示す図であ
る。

【図４】第２の実施の形態の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図５】画像信号の１ラインを分割しないで２値化閾値
を算出して２値化を行う場合と、画像信号の１ラインを
分割して各分割領域毎に２値化閾値を算出して２値化を
行う場合の態様を示す信号波形図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図７】図６に示した第３の実施の形態の動作を説明す
るための信号波形図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態を説明するための信
号波形図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図10】図９に示した第５の実施の形態の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図11】紙等に記録される二次元ドットコードが白と黒
のドットで表現されている場合における黒ドットを撮像
したときの、輝度変化を示す図である。

【図12】従来の２値化回路の構成例を示すブロック構成
図である。

【符号の説明】

10 コード読み取り部 11 最大値／最小値検出部 12 位置検出部 13 ２値化閾値算出部 14 ラインバッファ 15 信号処理部 16 ２値化部 40 第１の最大値／最小値検出部 41 第２の最大値／最小値検出部 42 ２値化閾値算出部 80 ２値化閾値算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ情報、画像情報、ディジタル
コードデータの少なくとも一つを含むマルチメディア情
報が光学的に読み取り可能な二次元ドットコードとして
記録された記録媒体から前記二次元ドットコードを光学
的に走査して読み取るコード読み取り手段と、該コード
読み取り手段によって読み取られたドットコードに対応
した画像信号を２値化する２値化回路と、該２値化回路
からの２値化データに対して所定の処理を行って、元の
マルチメディア情報に復元する処理手段と、該処理手段
からの出力信号に基づいて、各マルチメディア情報を再
生して出力する出力手段とからなる情報再生システムに
おける２値化回路において、前記コード読み取り手段に
より読み取られたドットコードに対応した画像信号を所
定時間遅延させるためのラインバッファと、該ラインバ
ッファで遅延させたドットコードに対応した画像信号の
ドット輪郭を強調するための信号処理手段と、前記コー
ド読み取り手段により読み取られた画像信号の最大値及
び最小値を１ライン毎に検出する最大値／最小値検出手
段と、該最大値／最小値検出手段により検出された最大
値と最小値から１ライン毎に２値化閾値を算出する２値
化閾値算出手段と、前記最大値／最小値検出手段と前記
２値化閾値算出手段に１ライン毎の位置検出制御信号を
送出する位置検出手段と、前記信号処理手段により処理
を施された画像信号を前記２値化閾値算出手段において
算出された２値化閾値により２値化する２値化手段とを
具備することを特徴とする２値化回路。
【請求項２】オーディオ情報、画像情報、ディジタル
コードデータの少なくとも一つを含むマルチメディア情
報が光学的に読み取り可能な二次元ドットコードとして
記録された記録媒体から前記二次元ドットコードを光学
的に走査して読み取るコード読み取り手段と、該コード
読み取り手段によって読み取られたドットコードに対応
した画像信号を２値化する２値化回路と、該２値化回路
からの２値化データに対して所定の処理を行って、元の
マルチメディア情報に復元する処理手段と、該処理手段
からの出力信号に基づいて、各マルチメディア情報を再
生して出力する出力手段とからなる情報再生システムに
おける２値化回路において、前記コード読み取り手段に
より読み取られたドットコードに対応した画像信号のド
ット輪郭を強調するための信号処理手段と、前記コード
読み取り手段により読み取られた画像信号の最大値及び
最小値を１ライン毎に検出する最大値／最小値検出手段
と、該最大値／最小値検出手段により検出された最大値
と最小値から次のラインを２値化するための２値化閾値
を１ライン毎に算出する２値化閾値算出手段と、前記最
大値／最小値検出手段と前記２値化閾値算出手段に１ラ
イン毎の位置検出制御信号を送出する位置検出手段と、
前記信号処理手段により処理を施された画像信号を前記
２値化閾値算出手段において算出された２値化閾値によ
り２値化する２値化手段とを具備することを特徴とする
２値化回路。
【請求項３】前記最大値／最小値検出手段は、画像信
号の１ラインを複数の領域に分割し各分割領域において
最大値及び最小値を検出するように構成され、前記２値
化閾値算出手段は前記１ラインの各分割領域毎に２値化
閾値を算出するように構成されていることを特徴とする
請求項１又は２に係る２値化回路。
【請求項４】前記最大値／最小値検出手段は、複数の
最大値／最小値検出部からなり、各最大値／最小値検出
部は画像信号の１ラインをそれぞれ異なる複数の領域に
分割し各分割領域において最大値及び最小値を検出する
ように構成され、前記２値化閾値算出手段は前記複数の
最大値／最小値検出部の各分割領域における最大値と最
小値のうち画像信号の状態に対応させて最適なものを選
択し、選択された最大値と最小値に基づいて２値化閾値
を設定するように構成されていることを特徴とする請求
項１又は２に係る２値化回路。