JP2002334297A - 画像生成装置、画像生成方法、その方法をコンピュータで実施するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体、そのプログラム、並びにコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次元バーコードで表現可能な情報量を大幅
に増加させることを目的とする。 【解決手段】 デジタル情報をブロックに分割するブロ
ック化器５０３と、各ブロックのデータ値を2次元のマ
トリクスの各要素に配置する配置アドレス生成器５１０
と、2次元マトリクスの各要素をデータに応じた色に変
換し，2次元マトリクスから印刷すべき画像を形成する
色信号生成器５０４と、画像を複数の色材を用いて印刷
することのできる印刷器５０８とよりなり、2次元マト
リクス内にある複数の所定の要素位置にあらかじめ所定
の値を配置する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像生成装置、画像
生成方法、その方法をコンピュータで実施するためのプ
ログラムを記録した記録媒体、及びそのプログラムに係
り、特にカラーの2次元コードを生成し，印刷すること
が可能な印刷装置を構成する画像生成装置，そのための
方法，およびコンピュータによってカラーの2次元コー
ドを生成するためのプログラムを記録した記録媒体、並
びにそのプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からデジタルデータを機械読み取り
可能な形態に変換して紙，フィルムなどの可視の記録媒
体に印刷し，当該デジタルデータを管理する方法が知ら
れている。

【０００３】機械読み取り可能な形態としては，流通，
販売，在庫などの商品管理の分野で一般に広く普及して
いる一次元のバーコードが周知である．これらは，所定
の長さのバーが横一列に複数並べられたものであり，光
学的読取装置でバーコードに埋められた情報を読み出す
ことができる。しかしながら，一次元のバーコードに埋
められるデータ量は非常に少なく，高々英数字２０字程
度である。

【０００４】また，バーコードに埋められるデータ量を
増やすことを目的として多種の２次元バーコードが開発
され，最近になって普及してきている。代表的なものと
しては，データマトリックス，QRコード，ベリコードな
どがあり，自動認識協会（AIM）によって規格化されて
いる。これらのコードでは，データ量に応じてサイズを
変えたり，複数のコードを連結したりしてコードに埋め
込むことの出来るデータ量を増加させている。しかしな
がら、これらのコードに埋め込み可能なデータ量は，エ
ラー訂正符号をどれだけ入れるかにもよるが，大体２，
３キロバイトが限界である。

【０００５】これらの用途とは別だが、より大きなデー
タ量を埋め込み可能なコードも世の中には存在してい
る。例えば，特開平6-343132号公報では、データをエン
コードして数枚分の2次元コードを作成し，ファクシミ
リによってデータを伝送し，受け手ではそれをデコード
してデータを得るという構成が開示されている。この場
合には，解像度にもよるが，10から20キロバイトぐらい
のデータをA4一枚の紙に埋める（含ませる）ことが可能
である。

【０００６】さらには，コードのカラー化も検討されて
おり，前記特開平6-343132号公報，特開平6-214859号公
報，特開平10-55420号公報などでは、2次元コードのカ
ラー化について開示されている。特に，特開平6-214859
号公報，特開平10-55420号公報では、カラーの2次元コ
ードを作成する場合の具体的な方法が開示されている。
これらの構成では、シアン，マゼンタ，イエローの3色
のカラーを使用して埋め込み可能なデータ量を，白黒を
使う場合と比較して3倍程度に向上させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように，2次元
バーコード化，カラーの使用などにより，バーコードに
多くの情報を埋められるようになってはきたが，A4一枚
に埋め込み可能なデータ量はせいぜい100〜200キロバイ
トがこれまでの普及技術では限界であり，デジタル化さ
れた画像情報や，音声情報のようなソースをコード化し
ようとする場合，元の画質や音質を維持しようとすると
コードサイズが大きくなりすぎ，紙に印刷した場合には
何枚もの紙に渡り，管理するのが難しかった。また，一
枚の紙に収めようとするならば，データ圧縮の圧縮比を
高くしてソース情報の画質や音質を著しく劣化させなけ
ればならず，結果として復元される画像や音声は見聞き
するのに耐え難い品質となる可能性があった。

【０００８】このため，印刷物を用いてデジタルデータ
を保管する目的で、少ない面積により多くの情報を埋め
込み可能な方法が望まれていた。

【０００９】本発明は，上記課題を解決するためになさ
れたものであり，2次元コードに埋め込み可能なデータ
量を飛躍的に増大させることを目的とし，さらに，それ
を実用化する画像生成装置及び画像生成方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１及び３に記載の
発明は、マトリクスの各要素にデータ値を配置し、上記
マトリクスの各要素を、上記データ値に応じた色に変換
してマトリクス画像を形成する構成であって、上記デー
タ値配置の際、マトリクス内にある複数の所定の要素位
置にあらかじめ所定の値を配置することを特徴とする。

【００１１】このように構成では、あらかじめマトリク
スの所定の位置に所定の値を配置しておくことにより、
その要素はその値に応じた所定の色とされ、印刷された
後に読み取られる際、本来の情報を含む色に対する基準
として使用され得る。したがって、印刷手段、読み取り
手段等の状況によって、具体的に印刷され、或いは読み
取られる色がばらついたとしても、上記基準の色を基準
として補正可能となり、正確な読み取りが可能となる。

【００１２】又、請求項２及び４に記載の発明は、前記
あらかじめ所定の値を配置する要素位置と前記所定の値
を記憶しておく要素位置記憶手段を使用することを特徴
とする。

【００１３】このような構成によれば、前記所定の要素
の位置と所定の要素の値とが記憶された記憶媒体を読み
取り装置側に装着して使用可能となる。

【００１４】又、請求項７に記載の発明は、マトリクス
の各要素に入力データに応じた複数の色を配置するコー
ドであって、あらかじめ所定の色を配置したパターン
（リファレンスパターン）を含むことを特徴とするコー
ド（２次元コード）である。

【００１５】請求項８に記載の発明は、前記あらかじめ
所定の色を配置したパターンは前記コードを構成するマ
トリクス内に含まれる構成の請求項７に記載のコードで
ある。

【００１６】このように構成では、あらかじめ所定の色
を配置したパターンを含むため、コードが印刷された後
に読み取られる際、このあらかじめ所定の色を配置した
パターンが本来の情報を含む色に対する基準として使用
され得る。したがって、印刷手段、読み取り手段等の状
況によって、具体的に印刷され、或いは読み取られる色
がばらついたとしても、上記基準の色を基準として補正
可能となり、正確な読み取りが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に本発明で使用されるカラー
2次元コードの例を示す。

【００１８】１０１は2次元コードが印刷される記録担
体で，通常は紙，フィルムなどよりなる。１０２は2次
元コードの全領域である。2次元コードはセル１０３と
いう最小の単位の矩形の集合であり，各セルには2のｎ
乗通りの色のうちの一色が割り当てられて印刷される。

【００１９】この2次元コードは，その周囲に黒色の枠
を有する。2次元コードの四隅には水平・垂直方向に黒2
セル，黒3セルあるいは黒4セルのパターンを設け，その
間には，白黒1セルずつが交互に現れるパターンを設け
る。これら周囲の黒のパターンを利用することにより、
2次元コードの領域と向きの検出を行い，さらに読み取
り画素位置を決定する。

【００２０】その他の内側のセル１０３の各々には、埋
め込むデータに応じた色（図中、ハッチング又は模様で
示す）が割り当てられる。

【００２１】このカラー2次元コードの実際のデータは
図２に示すように小領域２０１の集合よりなる。この小
領域２０１は例えば，16×16セルで構成され，1領域あ
たり２５６個のセル１０３を収納可能である。n=8の時
には１領域に全てのリファレンスパターン（後述）がち
ょうど配置できるので都合がよい。

【００２２】図２においてハッチングパターンで示した
四隅の小領域には上記リファレンスパターンを印刷し，
これは読み取り時に2次元コードに使用されている色の
データを正確に再現するのに使用される。仮にこのリフ
ァレンスパターンが無いとすると、例えば2次元コード
がそのコードで使用できる全階調を使用しなかった場
合、セルの色と復元されるデータが一対一に対応せず，
データの正確な復元ができなくなり、また、プリンタの
調子の変化，プリンタ機種の変更，スキャナの調子の変
化，スキャナの機種の変更などにも対応できないことと
なる。すなわち、このリファレンスパターンの使用によ
り，どのようなデータを扱う場合でも，またどのような
プリンタとスキャナの組み合わせの場合でも，2次元コ
ードを読みとって正確なデータを再現することが可能に
なるのである．なお、上記リファレンスパターンは２次
元コード内に配置する構成に限られず、２次元コード外
に配置するような構成でも構わない。

【００２３】また，各小領域２０１へのデータの配置の
方法であるが，図３に示すように一つの小領域２０１中
の各セルに０から２５５までランダムに番号をつけ，０
から順にデータを色に変換したものを配置するというこ
とを行なう。そのアルゴリズムは，例えば次に示すよう
なものである。なお、２次元コードは図２に示されたも
のを使用するものとする。

【００２４】アルゴリズム１：Start。

【００２５】初期化として，I=0,J=0とする。

【００２６】J=L*５+Kとして配置する小領域Reg(K,L)
を選択する。ただし，K,Lが０，４以外の場合のみとす
る。ここでK,Lが０，４の値しか持たない場合は，当該
領域はリファレンスパターンを配置する領域なので、J
をインクリメントしてK,Lを再計算するものとする。

【００２７】配置する位置として，M=I mod 256を選
択する。ただし，A mod BとはAをBで割った余りを示
す。

【００２８】次にI，Jをインクリメントする。

【００２９】戻る。

【００３０】アルゴリズム１：End。

【００３１】このように配置することによって色のデー
タが２次元コード全体に均等に配置され，２次元コード
に汚れ，欠損，追記などがあっても読み取り誤りが分散
し，読み取り時にはエラー訂正によりデータを復元する
ことが可能となる。

【００３２】次に，リファレンスパターンのテーブルを
図４に示す。左端の欄に配置用のアドレスとして０から
２５５まで番号をふり，それぞれのアドレスにCMY（シ
アン、マゼンタ、イエロー）の各色データを割り当て
る。この例では，C，Mにそれぞれ３ビットずつ，Yに２
ビットを割り当て，CMY三色で計８ビットを割り当て
る。図３に示した小領域２０１のセルに割り当てた配置
番号と一致するアドレスの色を，該当するセルに割り当
てるものとする。こうしてランダムに色が並んだリファ
レンスパターン領域を４個作成する。但し、これら４個
のリファレンスパターン領域の色配列パターンは互いに
等しい（図４のテーブルは共通に使用される）。このよ
うにリファレンスパターンの領域を４個作成するのは，
印刷位置による印刷階調特性の違い，コードが欠損，汚
損した場合等に備えるためである。

【００３３】次に図５を用いて，本発明の２次元コード
生成装置の一実施例を説明する。なお入力データはテキ
スト，数字，バイナリデータ，実行可能データ等、いか
なる情報でよく，ビット列で表現可能なデータならばい
かなるものでもよい。

【００３４】まず、このような入力データを圧縮器５０
１で圧縮し、圧縮後のデータサイズの情報を得られたデ
ータの先頭に付加する。圧縮方法としては，LZH,あるい
はLZWなどを採用するものとする。いずれも，高効率な
圧縮方式であり，コンピュータの技術分野では広く普及
しているものである。

【００３５】次に，誤り訂正信号付加器５０２で誤り訂
正信号を付加する。誤り訂正方式も多々存在するが，こ
こではブロック誤り訂正可能で広く一般に普及している
リードソロモン方式を使用するものとする。圧縮された
データ１６ワード（1ワード＝１バイト）に対して，３
２ワードの誤り訂正符号を生成し，計４８ワードの誤り
訂正付き信号を生成する。

【００３６】この場合１６ワードに対する誤り訂正がで
きるので，誤り訂正率は，１６／４８＝３３％となる。
データの最後で１６ワードに満たない部分については０
の値をもつパディングワードで埋めて１６ワードにした
後、誤り訂正信号の付加を行うものとする。

【００３７】誤り訂正符号付加終了時には，４８バイト
の倍数分のデータが誤り訂正信号付加器から出力され
る。

【００３８】この時に，出力されるデータサイズに応じ
て不図示のCPUがそのデータを収納できる（表現可能
な）最小の2次元コードの大きさを決定し，同じく不図
示のレジスタにそれを記憶する。このレジスタの値を配
置アドレス生成器５１０が読み出してアドレス生成に利
用する。この配置アドレス生成器の詳細な動作に関して
は後述する。

【００３９】次に，ブロック化器５０３において入力さ
れたデータはｎビットずつのブロックにブロック化（ブ
ロック分け）される。データの最後でｎビットに満たな
いデータが存在する場合には，パディングビットを付加
してｎビットにするものとする。本実施例のようにn=8
の場合には，パディングビットを付加する必要はない。

【００４０】次に，ｎビットずつにブロック化されたデ
ータは色信号生成器５０４で色信号CMYに変換される。
色信号生成器５０４は，ｎビットのデータを受け取る
と，その値をアドレスとしてリファレンスパターンメモ
リからCMYのデータを読み出し，CMYデータを出力する．
リファレンスパターンメモリの内容は，図４に示したリ
ファレンスパターンのテーブルと同一であるものとす
る。

【００４１】色信号生成器５０４から出力されたCMYデ
ータは黒信号生成器５０５に入力され，UCR/UCA変換さ
れC’M’Y’K信号として出力される．UCR/UCA変換は，
例えば次式で示す方式で行うものとする。

【００４２】

【数１】 ここで，min()は最小値を選択する関数とする。また，2
^nは２のｎ乗を示す。ｎ＝８の場合には２５６となる。

【００４３】このようにして変換されて得られたC’M’
Y’Kデータは画像メモリ506へ出力され、そこで一時的
に記憶される。

【００４４】画像メモリに格納するアドレスの決定は，
配置アドレス生成器５１０が上記アルゴリズム１を実現
するように構成されており，以下のように動作すること
によってなされる。

【００４５】ブロック化器５０３からデータブロックが
出力されるたびにI,Jをインクリメントする。JからK,L
を計算してデータを配置する小領域２０１を決定する。
K,Lが０，４の値しか持たない場合はJをインクリメント
しK,Lを再計算する。また，Iにより色データを配置する
位置番号Mを決定する。配置アドレス生成器５１０は，
図３の配置位置が記憶されている配置メモリ５１１から
Mをアドレスとして小領域２０１の中で配置されるセル
１０３位置を読み出す。読み出したセル位置と上記K,L
とからC’M’Y’Kデータを記憶すべき画像メモリのアド
レスを算出する。

【００４６】このようにして入力データの書き込みが終
了した後，リファレンスパターンのデータを書き込む動
作を行う。

【００４７】まず色信号生成器５０４はリファレンスパ
ターンメモリからアドレス順にCMYデータを読み出す。
そしてこの動作を4回行う。このように読み出されたCMY
データは黒信号生成器５０５でC’M’Y’Kデータに変換
された後，配置アドレス生成器によって指定された画像
メモリ中のアドレス（図２に示すReg(0,0),Reg(4,0),Re
g(0,4)，Reg(4,4)内のセル位置）に格納される。さら
に，周囲の白黒パターンを黒信号生成器で生成し，画像
メモリに書き込む。

【００４８】このようにして画像メモリへの書き込みが
終了の後、そのデータはガンマ補正器５０７によって，
例えば図６にあるようなガンマカーブを用いてC’M’
Y’Kデータの補正が施され、印刷器５０８によって印刷
用に階調処理が行われた後、紙などに印刷される。階調
処理はプリンタエンジンの種類によって異なるが，（多
値）ディザ，（多値）誤差拡散などが行われるものとす
る。カラーレーザープリンタの場合には，1ドットで多
階調を再現することが可能であり，通常は，小さい領域
での多値ディザを採用するものとする。また，インクジ
ェットプリンタの場合には，インクが各色１濃度しかな
い場合、2階調誤差拡散が行われている。また，特に付
加的な淡色インクを使用しているインクジェット方式で
は3階調誤差拡散が利用される。2階調誤差拡散と比較し
て3階調誤差拡散は印刷時の粒状性に優れており，図７
（ｂ）に示すように，小さな領域で平均濃度を表すこと
ができる。これは，2次元コードの読み取りの際に各セ
ルのデータをサンプリングする場合，サンプリングする
領域が小さくて済むため処理が高速にできるという効果
を有する。

【００４９】次にこのようにして印刷された2次元コー
ドをデコードする読み取り器について、図８を用いて説
明する。

【００５０】まず、紙等に印刷された2次元コードをス
キャナ７０１で読み込む。この場合、2次元コードがカ
ラー印刷されているため、RGB各色8ビットずつのフルカ
ラー読み取りが行なわれる必要がある。

【００５１】このようにして読み取った画像データに対
しガンマ変換器７０２でガンマ変換を行う。このガンマ
変換はいわゆるLOG変換であり，反射率データから濃度
データへの変換を意味する。これにより後述する色補正
処理においてデータの線形性がよくなるので色補正の精
度が向上し，もって読み取り精度が向上する。

【００５２】このようにしてガンマ変換したのち，領域
抽出器７０３で2次元コードの領域を抽出する。領域抽
出器７０３の詳細な構成を図９に示す。ここで、ガンマ
変換された画像は，まず画像縮小器８０１に入力され
る。

【００５３】画像縮小器８０１は図１０のフローチャー
トを実現する回路構成を有するものとする。ここではま
ず、画像のグリーンのみを使用し，その画像を８×８画
素単位でブロック化する。次にブロック内全画素値の論
理和演算を行った後，所定の閾値で二値化を行う。この
処理で2次元コード周囲の白黒交互のセルは黒線に変換
され，読み取った2次元コードは黒枠で囲まれた閉領域
となる。

【００５４】画像縮小器８０１から出力された二値画像
に対し、閉領域検出器８０２で、この閉領域の検出を行
う。この閉領域検出は，二値画像において，白黒画素の
境界を追跡することによって閉領域を認識し，領域が矩
形の場合に当該閉領域を2次元コード候補領域として認
識するものである。この閉領域検出の詳しいフローチャ
ートを図１１に示す（詳細は後述する）。

【００５５】図９に戻り、領域マッピング器８０３で
は，抽出された閉領域を元のスキャンしたRGB画像にマ
ッピングして出力し，以後、このようにして得られたデ
ータから2次元コードの読み取り処理を行う。

【００５６】このようにして2次元コード候補領域が抽
出できたので，次は，各セルの値をサンプリングするた
めに，読み取り画素位置を設定する必要がある。これは
読み取り画素位置設定器７１３で行われる。2次元コー
ドは図１に示されるように規格化されているので，水平
・垂直に何セルずつあるかについては，2次元コード周
囲の白黒交互パターンを数えることによって求められ
る。

【００５７】このようにして2次元コードの大きさが検
出された後，各セルの中心を求める。図１２はこの場合
のサンプリング点を示したものである。実線で描かれた
正方形がそれぞれ2次元コードの各セル１０３に該当す
る。破線は，それぞれそれらセルの中心を通る直線であ
り，破線の交差した部分がサンプリングすべき点であ
る。なお、上記の如く２次元コードのサイズ（画素数）
が検出されたので、上記破線を引く位置は、それに応じ
て求められる。

【００５８】このようにしてサンプリングする点が決定
した後，画像データ読み取り器７０５，リファレンスパ
ターン読み取り器７１０によって、その中心座標を中心
とした３×３画素のデータをRGB画像データから読み取
り、それらの平均をとる。リファレンスパターンメモリ
７１４はリファレンスパターンメモリ５０９と同様の構
成を有し、配置メモリ７１２と配置アドレス生成器７０
４は，それぞれ配置メモリ５１１，配置アドレス生成器
５１０と同様の構成を有する。

【００５９】ここで，３×３画素のデータを読み取り平
均を取るのは各セルの正確な色を読み取るためであり，
特に，一画素あたりの印字階調数が比較的少ないインク
ジェット方式のプリンタで印刷された２次元コードの場
合には有効である。また，1色1濃度の2階調誤差拡散を
使用するインクジェット方式で印刷した2次元コードを
読み取る場合にはもう少し大きな領域，例えば５×５や
９×９画素の範囲で読み取らないと正確なセルの色を読
み取ることができない可能性がある。

【００６０】リファレンスパターン読み取り器７１０で
読み取ったデータは，色補正パラメータ作成器７１１で
処理され，色補正パラメータとして記憶される。

【００６１】上記の如くリファレンスパターンは一つの
2次元コードに４個存在するので、同色が夫々４個づつ
取得される。その平均をRi,Gi,Bi(i=0〜255)とする。そ
の値とリファレンスパターンメモリに格納されているCM
Yの値とを関係づけ、図１３に示す如くのテーブルを作
成する。

【００６２】そしてこのテーブルを用いて色補正器７０
６において，画像データ読み取り器７０６で読み取った
2次元コードの各セルの色を補正し，Rc,Gc,Bcを出力す
る。色補正の方法としては，例えば，三角柱補間方法
（特許第２８９９４６１号参照）等が高速で精度も良い
ので実用的である．色補正器７０６で色補正された色デ
ータは，データ変換器７０７で元のブロック化されたｎ
ビットのデータに変換される。すなわち、上記色データ
Rc,Gc,Bcが，リファレンスパターンメモリに記憶されて
いる各CMYが表す色のどれに最も近いかを判定する。そ
の判定方法は，(Rc,Gc,Bc),(C,M,Y)の二つの座標の距離
が最短であるCMYを選択するというものとする。

【００６３】このようにしてCMYが選択されると、それ
に対応したアドレスがリファレンスパターンメモリに格
納されているので、そのアドレスに応じたｎビットの値
をデータ変換器７０７が出力する。このようにして元の
ｎビットのデータに変換されたデータは誤り訂正器７０
８で誤っているコードが訂正される。誤り訂正信号を付
加した方法が既知であるので、その誤り訂正を行うのは
容易となる。もし，誤りの数が誤り訂正の能力を超える
ようならば，この場合の2次元コードの読み取りは失敗
になる。

【００６４】この誤り訂正処理で，誤りがないか，もし
くは誤りが訂正できたならば，2次元コード生成時に付
加された誤り訂正信号をデータから除去し，元の情報を
有するデータだけを出力する。そのデータは伸長器７０
９で伸長され，元のデータが得られる。なお、上記の如
くデータ圧縮時にデータサイズの情報が付加されている
ので、データ伸長時にはそのデータサイズに対応した部
分だけを利用すればよい。

【００６５】以上のようにして2次元コードの読み取り
が行われ，元のデータが復元される。

【００６６】次の本発明の一実施例の2次元コード作成
方法について，説明する。

【００６７】図１４は上記２次元コード作成方法のフロ
ーチャートである。

【００６８】まず、2次元コードに埋め込むべき（２次
元コードで表現しようとする）データをステップS1001
で入力し，次にステップS1002では、そのデータを圧縮
し，圧縮データのサイズの情報をデータの先頭に付加す
る。この圧縮には、LZH，LZWなどの効率のよい圧縮方法
が採用される。

【００６９】データ圧縮の後，ステップS1003では誤り
訂正信号が付加される。誤り訂正方式はブロック誤り訂
正が可能であり、具体的には広く普及しているリードソ
ロモン符号を使用する。まずデータを8ビットのコード
ワードに分割し，１６ワードのデータに対し，３２ワー
ドの誤り訂正コードを生成して，都合48ワードのデータ
を生成する。入力データの最後が16ワードに満たない場
合にはパディングワードを付加して16ワードを形成す
る。

【００７０】このようにして誤り訂正信号が付加された
データに対し、ステップS1004でｎビット単位のブロッ
ク化が行われる．ブロック化の詳細なフローを図１５に
示す。図１５の処理は、ｎビットのデータ列を入力する
ステップS1101,ｎビットが実際に入力できたかを判定す
るステップS1102，ｎビットが入力できなかった場合に
パディングビットを付加するステップS1103,ｎビットデ
ータを出力するステップS1104、及びデータの終了を判
定するステップS1105からなる。

【００７１】次に，ｎビット毎にブロック化されたデー
タから色信号を生成する。色信号生成ステップS1005の
詳細を図１６に示す。この処理は、ｎビットのデータを
入力するステップS1201,リファレンスパターンメモリか
ら、ｎビットのデータの値をアドレスとしてCMYの値を
読み出すステップS1202,CMYデータを出力するステップS
1203，データの終了を判定するステップS1204からな
る。

【００７２】色信号生成の後，黒信号生成及びUCR/UCA
変換ステップS1006で、黒信号の生成と，UCR/UCA変換と
が行われる。この詳細を図１７のフローチャートで示
す。この処理は、CMYデータを入力するステップS1301,C
MYデータから黒信号を生成するステップS1302,黒信号K
とCMY信号とを使用してUCR/UCA処理を行ってC’M’Y’
信号を生成するステップS1303,配置アドレスを生成する
配置アドレス生成ステップS1304，CMYKデータを画像メ
モリの配置アドレスへ出力するステップS1305，データ
の終了を判定するステップS1306からなる。

【００７３】上記黒信号生成ステップS1302では，CMYの
最小値を使用してKを生成する。UCR/UCA処理を行うステ
ップS1303では、上記の数式（数１）の処理を行う。ス
テップS1304では，上記アルゴリズム１を実行して配置
アドレスを計算する。

【００７４】次に、図１４のガンマ補正ステップS1007
では，例えば図６で示すようなプリンタの特性に合わせ
たガンマカーブを使用してガンマ補正を画像データに施
す。ガンマ補正を施されたデータは印刷ステップS1008
で階調処理が施され，このようにして得られた2次元コ
ードの画像が紙等に印刷される。

【００７５】上記階調処理はプリンタエンジンの種類に
よって異なるが，上述の如く、（多値）ディザ，（多
値）誤差拡散などが行われる。カラーレーザープリンタ
の場合には，1ドットで多階調を再現することが可能で
あり，通常は，小さい領域で多値ディザを使用してい
る。また，インクジェットプリンタの場合には，インク
が各色１濃度しかない場合には2階調誤差拡散が行われ
ている。また，特に付加的な淡色インクを使用している
インクジェット方式では3階調誤差拡散が利用されてい
る。2階調誤差拡散と比較して3階調誤差拡散は，印刷時
の粒状性に優れており，図７（ｂ）に示すように，小さ
な領域で平均濃度を表すことができる。これは，2次元
コードの読み取りの際に各セルのデータをサンプリング
する場合，サンプリングする領域が小さくて済むため処
理が高速にできるという効果を有する。

【００７６】次にこのようにして印刷された2次元コー
ドをデコードする読み取り方法について説明する。

【００７７】図１８は、この方法を示すそのフローチャ
ートである。

【００７８】この方法は、紙等に印刷された2次元コー
ドをスキャナ等を用いて読み込む画像入力ステップS150
1，読み込んだ画像をLog変換するガンマ変換ステップS1
502，ガンマ変換した画像データから2次元コードの領域
を抽出する領域抽出ステップS1503，抽出した領域に対
して読み取り画素位置を設定する読み取り画素位置設定
ステップS1504，設定された読み取り画素位置を用いて
画像データからリファレンスパターンを取得するリファ
レンスパターン取得ステップS1505,取得したリファレン
スパターンから色補正パラメータを作成する色補正パラ
メータ作成ステップS1506，上記読み取り画素位置を用
いて画像データからコードデータを取得するコードデー
タ取得ステップS1507，取得したコードデータの色補正
を行う色補正ステップS1508，色補正したデータから元
のｎビットのデータを取得するデータ変換ステップS150
9，変換したデータの誤りを訂正し、必要な情報データ
のみを取得する誤り訂正ステップS1510，取得した情報
データを伸長する伸長ステップS151１，伸長して復元し
たデータを出力するステップS1512からなる。

【００７９】上述の如く、上記ステップS1501では、2次
元コードがカラー印刷されているのでRGB各色8ビットず
つのフルカラー読み取りでなければならない。そして、
読み取った画像データに対しガンマ変換ステップS1502
でガンマ変換を行うが、このガンマ変換はいわゆるLog
変換であり，反射率データから濃度データへの変換であ
る。これにより、後述する色補正においてデータの線形
性がよくなるため色補正の精度が向上し，コード読み取
り精度が向上する。

【００８０】ガンマ変換の後、領域抽出ステップS1503
で2次元コードの領域を抽出するが、この領域抽出ステ
ップの詳細なフローチャートを図１９に示す。ここで
は、ガンマ変換された画像が，まず画像縮小ステップS1
601で処理される。画像縮小ステップS1601は，さらに図
１０のフローチャートの各ステップに分解される。

【００８１】図１０の処理では、画像のグリーンのみ使
用し，その画像を８×８画素単位でブロック化する（ス
テップS1701）。次にブロック内全画素値の論理和演算
を行った（ステップS1702）後，このようにして得られ
た値に対し、所定の閾値で二値化（ステップS1703）を
行う．この処理で2次元コード周囲の白黒交互のセルは
黒線に変換され，2次元コードは黒枠で囲まれた閉領域
となる。

【００８２】図１９に戻り、このようにして画像縮小ス
テップS1601で得られた二値画像に対し、閉領域検出ス
テップS1602で閉領域の検出を行う。この閉領域検出の
詳しいフローチャートを図１１に示す。閉領域検出処理
では，二値画像において，黒画素を検出し（ステップS1
803），白黒画素の境界を追跡し（ステップS1804），追
跡始点に戻った（ステップS1805）後，領域が矩形の場
合（ステップS1806）に当該閉領域を2次元コード候補領
域として認識する（ステップS1807）。

【００８３】次に図１９の領域マッピングステップS160
3では，抽出された閉領域を元のスキャンしたRGB画像に
マッピングして出力し，以降，2次元コードの読み取り
を行う。

【００８４】次に、図１８に戻り、このようにして2次
元コード候補領域が抽出できたため，次は，各セルの値
をサンプリングするために，読み取り画素位置を設定す
る。この処理は，読み取り画素位置設定ステップS1504
で行われる。

【００８５】2次元コードは図１に示される如くに規格
化されているため，水平・垂直に何セルずつあるかは，
2次元コード周囲の白黒交互パターンを数えることによ
って求められる。このようにして2次元コードの大きさ
がわかった後，各セルの中心を求める。

【００８６】図１２はこのためのサンプリング点を示し
たものである。上述の如く、実線で描かれた正方形が2
次元コードの各セル１０３に該当し，破線は，それらの
中心を通る直線であり、破線の交差した点が上記サンプ
リングする点である。

【００８７】このようにしてサンプリングする点が決定
した後，コードデータ取得ステップS1507，リファレン
スパターン取得ステップS1505でその座標を中心とした
３×３画素のデータをRGB画像データから読み取りそれ
らの平均をとる。

【００８８】ここで，上述の如く、３×３画素のデータ
を読み取り平均を取るのは，セルの正確な色を検出する
ためであり，特に，インクジェット方式の場合には有効
である。また，1色1濃度の2階調誤差拡散を使用するイ
ンクジェット方式で印刷した2次元コードを読み取る場
合にはもう少し大きな領域，例えば５×５や９×９画素
の範囲で読み取らないと正確なセルの色を読み取ること
ができない可能性がある。

【００８９】このようにしてリファレンスパターン取得
ステップS1505で読み取ったデータは，色補正パラメー
タ作成ステップS1506で処理され，色補正パラメータと
して記憶される。図２０は、この処理のフローチャート
を示す。リファレンスパターンは一つの2次元コードに
４個存在するため，同色が４通り取得出来ることにな
る。それらの平均をRi,Gi,Bi(i=0〜255)とする（ステッ
プＳ２００１）。その値とリファレンスパターンテーブ
ル（図4）に格納されているCMYの値とを関係づけ図１３
に示す如くのテーブルを作成する（ステップＳ２００
２、Ｓ２００３）。

【００９０】そして、このテーブルを用いて色補正ステ
ップS1508において，コードデータ取得ステップS1507で
読み取った2次元コードのセルの色を補正し，Rc,Gc,Bc
を出力する。色補正の方法としては，例えば，上記の如
く三角柱補間方法（特許第２８９９４６１号）等が高速
で精度も良いので実用的である。

【００９１】色補正ステップS1508で色補正された色デ
ータは，データ変換ステップS1509で元のブロック化さ
れたｎビットのデータに変換される。すなわち、色デー
タRc,Gc,Bcが，リファレンスパターンテーブルに記憶さ
れている各CMYが表す色のどれに最も近いかを判定す
る．その判定方法としては，例えば(Rc,Gc,Bc),(C,M,Y)
という二つの座標の距離が最短であるCMYを選択する方
法をとる。このようにしてCMYが選択されると、それに
対応したアドレスがリファレンスパターンテーブルに格
納されているので、その値をデータ変換ステップS1509
で得る。

【００９２】このようにして元のｎビットのデータに変
換されたデータは誤り訂正ステップS1510で誤っている
コードを訂正される。誤り訂正信号を付加した方法が既
知であるのでその誤り訂正を行うのは容易である。も
し，誤りの数が誤り訂正の能力を超えるようならば，2
次元コードの読み取りは失敗となる。

【００９３】誤り訂正処理の結果，誤りがないか，もし
くは誤りが訂正できたならば，2次元コード生成時に付
加された誤り訂正信号をデータから除去し，元の情報を
もつデータだけを出力する。そのデータは伸長ステップ
S1511で伸長され，元のデータが得られる。データ圧縮
時にデータサイズの情報が付加されているのでデータ伸
長時にはそのデータの部分だけを利用すればよい。

【００９４】以上のようにして2次元コードの読み取り
が行われ，元のデータが復元される。

【００９５】次に本発明の他の実施例のシステム構成を
図２１に示す。

【００９６】図２１において、ディスク装置１９０２
（ハードディスク装置、フロッピディスク装置、ＣＤ−
ＲＯＭ駆動装置等であり、ＰＣ１９０１に含まれていて
も良い）のディスク（情報記録媒体）には，上記本発明
の2次元コード生成方法や2次元コード読み取り方法をPC
1901上で実現するためのプログラムが記憶されており，
2次元コード生成時や2次元コード読み取り時には同プロ
グラムがPC1901のメモリ（ＲＡＭ等）にロードされ、そ
のＣＰＵによって実行される。

【００９７】2次元コード生成プログラムが実行される
場合には，ディスク装置１９０２に格納されているかあ
るいはネットワークから受信するデータから上記２次元
コード生成方法によって2次元コードを生成し，カラー
レーザプリンタ１９０４やカラーインクジェットプリン
タ１９０５で印刷する。

【００９８】2次元コード読み取りプログラムが実行さ
れる場合には，スキャナ１９０３で2次元コードが印刷
された紙等をスキャンし，そのようにして入力された画
像データはPC１９０１で上述の如くの２次元コード読み
取り方法にしたがって処理され，もって元のデータが復
元され，ディスク装置１９０２に保存されたり，PC１９
０１で実行されたり，あるいはネットワークを介して他
端末へ送信されたりする。

【００９９】なお、本発明の構成として、次のものが考
えられる。

【０１００】構成１： デジタル形式で表現された情報
をn(n>1)ビットずつのブロック毎に分割する分割手段
と、上記各ブロックのnビットのデータ値を2次元のマト
リクスの各要素に配置する配置手段と、上記2次元マト
リクスの各要素をnビットデータに応じた色に変換し，2
次元マトリクスから印刷すべき画像を形成する画像形成
手段と、上記画像を複数の色材を用いて印刷することの
できる印刷手段とで構成される2次元コードの生成装置
であって、上記配置手段は，2次元マトリクス内にある
複数の所定の要素位置にあらかじめ所定の値を配置する
ことを特徴とする2次元コード生成装置。

【０１０１】構成２：前記配置手段は，あらかじめ所定
の値を配置する要素位置と前記所定の値を記憶する要素
位置記憶手段よりなることを特徴とする上記構成１の2
次元コード生成装置。

【０１０２】構成３：上記あらかじめ所定の要素位置に
配置する値は，ランダムであることを特徴とする上記構
成１の2次元コード生成装置。

【０１０３】構成４：前記印刷手段は，シアン，マゼン
タ，イエロー，ブラックの4色の色材を用いて印刷を行
なうことを特徴とする構成１の2次元コード生成装置。

【０１０４】構成５：前記印刷手段は，シアン，マゼン
タ，イエローを用いて無彩色で印刷する指示が与えられ
た場合，使用する色材をブラック単色に置き換えること
を特徴とする構成４の次元コード生成装置。

【０１０５】構成６：前記印刷手段は，少なくとも一色
について、二つの異なる濃度の色材を用いて印刷するこ
とを特徴とする構成４の2次元コード生成装置。

【０１０６】構成７；デジタル形式で表現された情報を
n(n>1)ビットずつのブロック毎に分割する分割段階と、
上記各ブロックのnビットのデータ値を2次元のマトリク
スの各要素に配置する配置段階と、上記2次元マトリク
スの各要素を上記nビットデータに応じた色に変換し，2
次元マトリクスから印刷すべき画像を形成する画像形成
段階と、上記画像を複数の色材を用いて印刷する印刷段
階とよりなる2次元コード生成方法であって、上記配置
段階は，2次元マトリクス内にある所定の複数の要素位
置にあらかじめ所定の値を配置する段階よりなることを
特徴とする2次元コード生成方法。

【０１０７】構成８：前記配置段階は，あらかじめ所定
の値を配置する要素位置と前記所定の値を記憶した要素
位置記憶メモリからデータを読み出す段階よりなること
を特徴とする構成７の2次元コード生成方法。

【０１０８】構成９：上記あらかじめ所定の要素位置に
配置する値は，ランダムであることを特徴とする構成７
の2次元コード生成方法。

【０１０９】構成１０：前記印刷段階では、シアン，マ
ゼンタ，イエロー，ブラックの4色の色材を用いて印刷
する構成７の2次元コード生成方法。

【０１１０】構成１１：前記印刷段階では，シアン，マ
ゼンタ，イエローを用いて無彩色で印刷するよう指示さ
れた場合，使用する色材をブラック単色に置き換えるこ
とを特徴とする構成１０の2次元コード生成方法。

【０１１１】構成１２：前記印刷段階では，少なくとも
一色については二つの異なる濃度の色材を用いて印刷す
ることを特徴とする構成１０の2次元コード生成方法。

【０１１２】構成１３：構成７乃至１２のうちのいずれ
か2次元コード生成方法をコンピュータで実行するため
のプログラムを記録したコンピュータによって読み取り
可能な固定あるいは着脱可能な情報記録媒体。

【０１１３】構成１４：構成７乃至１２のうちのいずれ
かの2次元コード生成方法をコンピュータで実行するた
めのプログラム。

【０１１４】

【発明の効果】上記構成１、７の発明によれば，カラー
の2次元コードを印刷する際に，リファレンスカラーパ
ターン（前記所定の要素位置に配置された所定の値によ
るパターン）を設けることにより色の基準を設定するこ
とが可能となり、もって２次元カラーコードについて正
確な色の読み取りが可能となる。もって実用的に多階調
カラーを使用することが可能になり，その結果2次元コ
ードに埋められるデータ量を飛躍的に増加させることが
可能となる。

【０１１５】上記構成２、８の発明によれば，上記リフ
ァレンスカラーパターンをあらかじめ決定して記憶させ
ておくことにより，2次元コードの読み取りシステムと
の互換性を容易にとることが可能になる。

【０１１６】上記構成３、９の発明によれば，印刷手段
の印刷濃度の偏りを軽減し，2次元コードの読み取り誤
りを減少させることが可能になる。

【０１１７】上記構成４、１０の発明によれば，通常の
インクジェットプリンタ，レーザープリンタ，サーマル
プリンタを使用することができ，特別な印刷装置を用意
しなくても本発明によるカラーの2次元コードを印刷す
ることが可能になる。

【０１１８】上記構成５、１１の発明によれば，無彩色
の再現を容易にして2次元コードの読み取り精度の向上
が可能になるとともに，色材の消費量を減らすことが可
能になる。

【０１１９】上記構成６、１２の発明によれば，ディザ
や誤差拡散などの階調処理による局所的な色の変化を抑
えることにより，2次元コードの読み取りを容易にする
ことが可能になる。

【０１２０】上記構成１３の発明によれば，本発明によ
る次元コード生成方法をコンピュータで実行するための
プログラムを記憶，保存することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２次元コードの一例の典型的パターン
を説明するための図である。

【図２】図１に示す２次元コードの構成を説明するため
の図である。

【図３】図１に示す２次元コードを構成する各小領域に
おけるセルの配置パターンを示す図である。

【図４】本発明の２次元コードの生成、読み取りに使用
されるリファレンスパターンテーブルの一例を示す図で
ある。

【図５】本発明の２次元コード生成装置の一実施例のブ
ロック構成図である。

【図６】ガンマ変換の一例を説明するためのグラフであ
る。

【図７】淡色インクの有無によるインクジェットプリン
タで印刷した場合印刷状態の相異を示す図である。

【図８】本発明の一実施例の２次元コード読み取り装置
のブロック構成図である。

【図９】図８に示す領域抽出器のブロック構成図であ
る。

【図１０】本発明の画像縮小処理のフローチャートを示
す図である。

【図１１】本発明の閉領域検出処理のフローチャートを
示す図である。

【図１２】２次元コードの読み取り位置を説明するため
の図である。

【図１３】本発明の２次元コード読み取り処理で作成さ
れる色補正パラメータテーブルの一例を示す図である。

【図１４】本発明の２次元コード生成方法のフローチャ
ートを示す図である。

【図１５】本発明のデータのｎビットブロック化処理の
フローチャートを示す図である。

【図１６】本発明の色信号生成処理のフローチャートを
示す図である。

【図１７】本発明の黒信号生成及びUCR/UCA変換処理の
フローチャートを示す図である。

【図１８】本発明の２次元コード読み取り方法のフロー
チャートを示す図である。

【図１９】本発明の領域抽出処理のフローチャートを示
す図である。

【図２０】本発明の色補正パラメータ作成処理のフロー
チャートを示す図である。

【図２１】本発明の２次元コード生成方法、読み取り方
法を実現可能なパーソナルコンピュータを使用した構成
を示す図である。

【符号の説明】

５０３ ブロック化器 ５０４ 色信号生成器 ５０５ 黒信号生成器 ５０６ 画像メモリ ５０９ リファレンスパターンメモリ ５１０ 配置アドレス生成器 ５１１ 配置メモリ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクスの各要素にデータを配置する
   配置手段と、 上記マトリクスの各要素を、上記データ値に応じた色に
   変換してマトリクス画像を形成する画像形成手段とより
   なり、 上記配置手段は，マトリクス内にある複数の所定の要素
   位置にあらかじめ所定の値を配置することを特徴とする
   画像生成装置。
2. 【請求項２】 前記配置手段は，あらかじめ所定の値を
   配置する要素位置と前記所定の値を記憶する要素位置記
   憶手段よりなることを特徴とする請求項１記載の画像生
   成装置。
3. 【請求項３】 マトリクスの各要素にデータ値を配置す
   る配置段階と、 上記マトリクスの各要素を上記データ値に応じた色に変
   換し，マトリクスの画像を形成する画像形成段階とより
   なり、 上記配置段階は，マトリクス内の所定の複数の要素位置
   にあらかじめ所定の値を配置する段階よりなることを特
   徴とする画像生成方法。
4. 【請求項４】 前記配置段階は，あらかじめ前記所定の
   値を配置する要素位置と前記所定の値を記憶した要素位
   置記憶メモリからデータを読み出す段階よりなることを
   特徴とする請求項３記載の画像生成方法。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の画像生成方法を
   コンピュータで実施するためのプログラムを記録したコ
   ンピュータによって読み取り可能な固定あるいは着脱可
   能な情報記録媒体。
6. 【請求項６】 請求項３又は４に記載の画像生成方法を
   コンピュータで実施するためのプログラム。
7. 【請求項７】 マトリクスの各要素に入力データに応じ
   た複数の色を配置するコードであって、 あらかじめ所定の色を配置したパターンを含むことを特
   徴とするコード。
8. 【請求項８】 前記あらかじめ所定の色を配置したパタ
   ーンは前記コードを構成するマトリクス内に含まれる構
   成の請求項７に記載のコード。