JP2003168071A - ２次元バーコードの読み取り方法 - Google Patents

２次元バーコードの読み取り方法

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JP2003168071A
JP2003168071A JP2001366802A JP2001366802A JP2003168071A JP 2003168071 A JP2003168071 A JP 2003168071A JP 2001366802 A JP2001366802 A JP 2001366802A JP 2001366802 A JP2001366802 A JP 2001366802A JP 2003168071 A JP2003168071 A JP 2003168071A
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務 中沢
Koichi Hamakawa
浩一 浜川
Hirotsugu Takei
洋次 竹井
Masanobu Kiyama
真伸 木山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】２次元バーコードの読み取り装置本体の小型化
及び読み取り処理の高速化を図る。 【解決手段】紙片等に印刷された２次元バーコードを、
エリアセンサを用いて撮影し、かかるエリアセンサから
得られた２次元バーコードの画像に対して、射影変換に
よる歪み補正を施すステップ１０２と、画像に現れた明
るさ斑補正を施すステップ１０３と、２つのステップに
より補正された２次元バーコードの画像データに基づい
て２次元バーコードのデコードを行うステップ１０４、
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次元バーコード
の読み取り方法に関するものであり、特に、読み取り装
置の小型化を可能にすると共に、読み取りスピードを向
上させる２次元バーコードの読み取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】２次元バーコードの一種として、米国の
インタクタ・ラブズ・リミテッド社によって開発された
インタクタコード（INTACTA CODE）が知られている。こ
のインタクタコードは、２次元の白黒のドットパターン
から成るものであり、１次元バーコードに比して飛躍的
に高密度の情報記録が可能である。そこで、このインタ
クタコードが印刷等された紙片を一種の情報記録媒体と
して利用し、音楽データ、画像データ、文字データなど
のマルチメディア情報を暗号化して記録することが可能
になった。インタクタコードの情報量は、ドットパター
ンの密度によって変化し、ドット（画素ともいう）が細
かい程、多くの情報量を記録することができる。
【０００３】例えば、１次元バーコードは各種の商品に
付されることにより、商品の在庫管理や販売管理に利用
されている。しかし、記録可能な情報量が少ないため
に、例えば商品の検索コードしか記録できない。このた
め、この検索コードに基づいてデータベースをアクセス
し、データベース内に蓄積された大量の商品情報を得て
いた。
【０００４】これに対して、インタクタコードの有する
情報量は１ｃｍ2の中に、例えば４００バイトから５０
０バイトであることから、一枚の紙片に大量の商品情報
を記録することが可能になり、外部のデータベースを設
ける必要がなくなる等の利点がある。
【０００５】従来、紙片上に印刷されたインタクタコー
ドの読み取りにはスキャナ等のラインセンサが用いられ
ていた。そして、ラインセンサによって読み取られたイ
ンタクタコードは、デジタルデータ化された後、例えば
パーソナルコンピュータに取り込まれ、再生プログラム
が実行されることにより、このインタクタコードを元の
記録情報に再生していた。なお、インタクタコードの再
生プログラムは、今日インターネットを通じて広く配布
されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように紙片上に印刷されたインタクタコードの読み取
りにはスキャナ等のラインセンサが用いられていたため
に、ラインセンサ自体を動かす駆動回路が必要であるな
ど、読み取り装置が複雑かつ大規模になると共に、一ラ
イン毎に読み取るため、読み取りスピードが非常に遅く
なるという問題点があった。
【０００７】そこで、本発明者はインタクタコードの読
み取りにエリアセンサを用いることにより、読み取り装
置を小型化すると共に、読み取りスピードを向上させる
という着想に到った。
【０００８】ところが、読み取り装置の小型化を図るた
めにエリアセンサに装着されたレンズの焦点距離を短く
すると、撮影されたインタクタコードの画像に歪みや明
るさ斑が生じてしまうため、正確な記録情報が再生でき
ないという問題があった。これを解決するには、レンズ
の焦点距離を長くするか、インタクタコードの情報量を
少なくすることが考えられるが、前者は読み取り装置の
大型化及び高価格化を招き、後者はインタクタコードの
特徴を損なうこととなる。
【０００９】本発明は、上述した従来技術の課題に鑑み
て為されたものであり、その目的はインタクタコードの
読み取り装置を小型化すると共に、読み取りスピードを
向上させることである。
【００１０】また、本発明の他の目的は、近焦点レンズ
が装着されらエリアセンサによりインタクタコードを読
み取る際に、撮影されたインタクタコードの画像に歪み
や明るさ斑の補正を施すことにより、正確な記録情報の
再生を可能にすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、紙片等に印刷
された２次元バーコードを、エリアセンサを用いて撮影
し、かかるエリアセンサから得られた２次元バーコード
の画像に対して、 （１） 射影変換による歪み補正を施すステップ （２） 前記画像に現れた明るさ斑補正を施すステップ （３） 前記２つのステップにより補正された２次元バ
ーコードの画像データに基づいて該２次元バーコードの
デコードを行うステップ、 を含むことを特徴とする。
【００１２】かかる構成によれば、２次元バーコードの
読み取りにエリアセンサを採用したので、ラインセンサ
による読み取りに比して読み取りスピードを大幅に向上
することができる。
【００１３】また、エリアセンサによって撮影された２
次元バーコードの画像に現れる歪みや明るさ斑を補正す
るための上記（１）（２）のソフトウエア処理ステップ
を設けたので、安価でかつコンパクトな近焦点レンズの
エリアセンサが採用できるようになり、その結果、読み
取り装置を小型化することが可能になる。
【００１４】その好ましい実施態様は以下の通りであ
る。
【００１５】すなわち、上記射影変換による歪み補正を
行うステップは、正方格子の４頂点の座標及びエリアセ
ンサを用いて撮影された、この正方格子の４頂点の座標
に基づいて歪み補正データを求めるステップと、その歪
み補正データに基づいて、エリアセンサから得られた２
次元バーコードの画像に対して、射影変換による歪み補
正を施すステップと、を含むものである。
【００１６】また、画像に現れた明るさ斑補正を施すス
テップは、エリアセンサから得られた２次元バーコード
の画像を複数のブロックに分割するステップと、ブロッ
ク毎に明るさ補正を施すステップと、を含むものであ
る。
【００１７】そして、ブロック毎に明るさ補正を施すス
テップは、ブロック毎に、当該ブロック内の画素の明る
さ分布からブロック基準値を求めるステップと、画像全
体の明るさ分布から全体基準値を求めるステップと、を
含み、ブロック基準値及び全体基準値に基づいて、ブロ
ック毎に明るさ補正を施すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は２次元バーコードの
読み取りシステムの構成を示すブロック図である。２次
元バーコード（例えば、インタクタコード）が印刷され
た紙片５０（例えば、名刺等）が読み取り装置のスロッ
ト（図示しない）に挿入されるとＬＥＤ１が点灯し、イ
ンタクタコードが印刷されたコードエリア５１を照ら
す。そして、インタクタコードの画像はレンズ２を通し
て、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージ・センサ３によって
電気信号に変換される。上記のＬＥＤ１、レンズ２、Ｃ
ＭＯＳイメージ・センサ３がカメラを構成する。
【００１９】ＣＭＯＳイメージ・センサ３の出力信号は
画像処理回路４によって、画像処理が施され所定の形式
のデジタルデータに変換される。画像処理回路４からの
画像データは、ＣＰＵ５からの命令に従って、ＪＰＥＧ
６、画像メモリ７により圧縮がなされる。
【００２０】また、圧縮された画像データは、ＵＳＢイ
ンターフェース８、ＵＳＢケーブル９を介して、パーソ
ナルコンピュータ１０に送信される。なお、ＣＰＵ５は
プログラムメモリ１１（例えば、フラッシュメモリ）に
格納されたプログラムに従って、ＪＰＥＧ６、画像メモ
リ、ＵＳＢインターフェース８等を制御している。パー
ソナルコンピュータ１０は、受信した画像データに対し
て後述する各種の補正を施す。
【００２１】なお、上述した２次元バーコードの読み取
りシステムにおいて、パーソナルコンピュータ１０を除
く構成部分が、エリアセンサを用いた読み取り装置を構
成している。
【００２２】図２は、２次元バーコードの読み取り方法
を説明するフローチャートである。ステップ１０１で
は、上述したようにエリアセンサを用いた読み取り装置
による２次元バーコードの読み取りが行われる。
【００２３】次に、パーソナルコンピュータ１０による
ソフトウエア処理に移行する。ステップ１０２では、パ
ーソナルコンピュータ１０に取り込まれた画像データに
対して、射影変換による画像の歪み補正が施される。レ
ンズ２が近焦点である場合や、レンズ２に傾きがある場
合に、撮影された画像には歪みが生じるためこれを補正
するステップである。
【００２４】次に、ステップ１０３では画像の明るさ班
の補正が施される。ＬＥＤ１ではインタクタコードが印
刷されたエリア５１を均一の明るさに照らすことができ
ないため、画像に明るさのムラが生じるため、これを補
正するステップである。その特徴は、画像を複数のブロ
ックに分割して、ブロック毎に補正を行うことである。
なお、ステップ１０２，１０３を実行する順番は逆でも
良い。
【００２５】次に、ステップ１０４では、補正が施され
た画像データのデコードを行う。例えばインタクタコー
ドの再生プログラムが実行されることにより、インタク
タコードは解読され、文字や画像などの記録情報が再生
される。
【００２６】以下、上述したステップ１０２の「射影変
換による画像歪み補正」、ステップ１０３の「ブロック
分割による明るさ班の補正」について図面を参照して詳
しく説明する。
【００２７】図３、図４は、射影変換による画像歪み補
正を説明する図である。射影変換とは、画像のある部分
を縮めたり、またはある部分を引き伸ばしたりするため
に行う画像処理の手法である。射影変換は、まず変換し
たい四辺形の４つの頂点の座標を指定し、それぞれの頂
点を変換後どの座標に移動させるかを指定することによ
って求めることができる。
【００２８】図３（Ａ）は、読み取り装置で２次元バー
コードを撮影した画像である。読み取り装置を小型化す
るために近焦点のレンズ２が用いられており、カメラの
接写距離（レンズ２と紙片５０上に印刷された２次元バ
ーコードとの距離）は非常に短い。このため、撮影され
た２次元バーコードの周辺が丸みを帯びていることが分
かる。この画像歪みのため、このままではコードをデコ
ードすることは不可能である。また、カメラの接写距離
が短いほどこの歪みは大きくなる。
【００２９】そこで、この歪みを補正するために、まず
読み取り装置により、同様な紙片５０上に印刷された正
方格子を撮影し、図３（Ｂ）の画像を得る。この画像を
見ると、正方格子が歪んでいる様子が分かる。この歪ん
だ正方格子の、歪んだ正方形の４つの頂点の座標Ｏ，
Ｐ，Ｑ，Ｒを求める（図４）。
【００３０】以上で求められた、歪んだ正方形を射影変
換によって、それぞれ正方形に変換する。例えば、図４
において、射影変換前の頂点Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒを頂点
Ｏ’，Ｐ’，Ｑ，Ｒに移動させることで、射影変換後の
正方形を得る。このようにして、図３（Ｃ）に示すよう
に、歪んだ正方格子が、補正されている様子が分かる。
以上から、それぞれの歪んだ正方形に対してその中の画
素をどのように移動させればよいか分かるので、それら
の頂点から射影変換行列を求め、それを補正データとし
て記録しておく。
【００３１】そして、この補正データを用いて、撮影さ
れた２次元バーコードの画像（図３（Ａ））に対して、
射影変換を施す。すると、図３（Ｄ）に示すような補正
された画像が得られる。この画像を見ると、画像の周辺
の丸みが補正されている様子が分かる。そして、この補
正後の画像に基づき、２次元バーコードの再生が可能に
なる。
【００３２】次に、ステップ１０３の「ブロック分割に
よる明るさ班の補正」について、図５乃至図７を参照し
て説明する。エリアセンサを用いた読み取り装置で２次
元バーコードを撮影した場合、図５（Ａ）に示すような
明るさが均一な画像が得られることが理想的である。
【００３３】しかしながら、実際には読み取り装置に取
り付けられたＬＥＤ１の位置の影響などから、図５
（Ｂ）に示すような、明るさにばらつきのある画像が得
られる。図５（Ｂ）の示す画像の例では、ＬＥＤ１が紙
片５０の上下に近接して配置されているために、画像の
上下は明るく、画像の中央ほど暗くなっている。
【００３４】したがって、このままでは２次元バーコー
ドを正確に再生することはできない。そこで、このよう
な画像に明るさの画像処理を加えて、理想的な画像得る
ために、ある基準値（しきい値）より暗い色は黒に、ま
たはある値より明るい色は白に変換するという処理（以
下、２値化処理という）を施すと、図５（Ｃ）のような
画像が得られる。
【００３５】ここでは、２次元コードの画像の上下部分
が切れてしまっている例が示されている。これは、画像
の上下部分の明るい領域の画素の「黒」が中央部分の暗
い領域の画素の「白」に比して明るくなっているため、
一つの基準値で明るさ補正を行うと、画像の上下部分の
明るい領域の画素の「黒」が白に変換されてしまうため
である。
【００３６】この問題を解決するために次のような補正
処理を行う。読み取り装置で撮影された２次元コードの
画像データをマトリクス状の複数のブロックＢｉに分割
する。このブロック分割の例を図５（Ｄ）に示した。
（２）そして、各ブロックＢi毎に基準値に基づく明る
さ補正を行う。具体的は、図６に示すように、１つのブ
ロックＢｉの中での画素（ドット）の明るさ（画素値）
の分布を求める。
【００３７】ここで、画素値は明るさを数値化したもの
であり、０〜２５５の間で変化する。画素値０が最も暗
く、画素値２５５が最も明るい。画像内には黒と白の画
素があるので、この画素値の分布は黒と白の２つの分布
に分かれると仮定する。そこで、この２つの分布の中間
の画素値を基準値Ａｉとして選択する。したがって、基
準値ＡｉはブロックＢｉ毎に、ブロックの明るさ反映し
たそれぞれの値を示すことになる。なお、黒と白の分布
が完全に分けられない場合は、黒と白との分布からおお
よそ中間値となる値が演算により求められ、それを基準
値Ａｉとする。
【００３８】一方、画像全体の明るさ（画素値）の分布
を求める。そして、この全体の分布から同様にして基準
値ＡＴを求める。図７は、明るさ斑補正を説明するため
の概念図である。横軸は画像の一方向の座標を示す。例
えば、図５（Ｄ）の紙面上下方向の軸である。
【００３９】横軸で見るとＢ１〜Ｂ６の６つのブロック
に分割されている。縦軸は画像（画素）の明るさを示し
ている。ブロックＢ１、Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６
の基準値はそれぞれＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ
６である。そして、全体の基準値はＡＴで示されてい
る。
【００４０】そして、各ブロックの明るさをそのブロッ
クの基準値Ａｉと全体の基準値ＡＴに基づいて補正す
る。例えば、ブロックＢ１ではＡ１＞ＡＴなので、Ａ１
とＡＴとの差ΔＡ１に応じて、白と黒の分布を暗い方へ
シフトする。ブロックｂ３では、Ａ３＜ＡＴなので、Ａ
３とＡＴとの差ΔＡ３に応じて、白と黒の分布を明るい
方へシフトする。
【００４１】このようにして、ブロック毎に明るさ補正
が行われる。そして、補正された画像に対して、２値化
処理を行うことにより、２値化された２次元バーコード
データが得られる。
【００４２】なお、本実施形態では２次元バーコードと
してインタクタコードを例に説明したが、本発明はこの
コードに限定されず、広く一般の２次元バーコードの読
み取りに適用することができるものである。
【００４３】また、本実施形態では、画像歪みの補正及
び明るさ斑の補正をパーソナルコンピュータ１０のソフ
トウエア処理で行っているが、読み取り装置に内蔵され
たＣＰＵ５で行うようにしても良い。この場合には、プ
ログラムメモリ１１に上記の補正処理用のプログラム、
２次元バーコードのデコード処理用の再生プログラムを
格納する。ＣＰＵ５はこれらのプログラムに従って補正
処理及びデコード処理を行う。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、エリアセンサから得ら
れた２次元バーコードの画像に対して、近焦点レンズに
よる画像歪みの補正及び近距離照明による明るさ斑の補
正を行った後に、再生プログラムにより２次元バーコー
ドのデコードを行うようにしたので、読み取り装置本体
の小型化を図ることができるとともに、スキャナ等によ
る読み取りに比して読み取り処理の高速化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る２次元バーコードの読
み取りシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る２次元バーコードの読
み取り方法を説明するフローチャートである。
【図３】射影変換による画像歪み補正を説明する図であ
る。
【図４】射影変換による画像歪み補正を説明する図であ
る。
【図５】画像の明るさ班補正を説明する図である。
【図６】画像の明るさ班補正を説明する図である。
【図７】画像の明るさ班補正を説明する図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ ２ レンズ ３ ＣＭＯＳイメージセンサ ４ 画像処理回路 ５ ＣＰＵ ６ ＪＰＥＧ ７ 画像メモリ ８ ＵＳＢインターフェース ９ ＵＳＢケーブル １０ パーソナルコンピュータ ５０ 紙片 ５１ コードエリア
フロントページの続き (72)発明者 竹井 洋次 群馬県邑楽郡大泉町坂田１丁目１番１号 三洋ＬＳＩデザイン・システムソフト株式 会社内 (72)発明者 木山 真伸 群馬県邑楽郡大泉町坂田１丁目１番１号 三洋ＬＳＩデザイン・システムソフト株式 会社内 Ｆターム(参考） 5B057 BA02 CA12 CA16 CD12 CE11 5B072 AA01 AA03 CC21 DD23 LL07 LL13 LL16 LL18 MM02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エリアセンサから得られた２次元バーコ
    ードの画像に対して、射影変換による歪み補正を施すス
    テップと、前記画像に現れた明るさ斑補正を施すステッ
    プと、前記２つのステップにより補正された２次元バー
    コードの画像データに基づいて該２次元バーコードのデ
    コードを行うステップと、を含むことを特徴とする２次
    元バーコードの読み取り方法。
  2. 【請求項２】 前記射影変換による歪み補正を行うステ
    ップは、正方格子の４頂点の座標及びエリアセンサを用
    いて撮影された、この正方格子の４頂点の座標に基づい
    て歪み補正データを求めるステップと、該歪み補正デー
    タに基づいて、前記エリアセンサから得られた２次元バ
    ーコードの画像に対して、射影変換による歪み補正を施
    すステップと、を含むことを特徴とする請求項１記載の
    ２次元バーコードの読み取り方法。
  3. 【請求項３】 前記画像に現れた明るさ斑補正を施すス
    テップは、前記エリアセンサから得られた２次元バーコ
    ードの画像を複数のブロックに分割するステップと、前
    記ブロック毎に明るさ補正を施すステップと、を含むこ
    とを特徴とする請求項１記載の２次元バーコードの読み
    取り方法。
  4. 【請求項４】 前記ブロック毎に明るさ補正を施すステ
    ップは、前記ブロック毎に、当該ブロック内の画素の明
    るさ分布からブロック基準値を求めるステップと、前記
    画像全体の明るさ分布から全体基準値を求めるステップ
    と、を含み、前記ブロック基準値及び全体基準値に基づ
    いて、前記ブロック毎に明るさ補正を施すことを特徴と
    する請求項３記載の２次元バーコードの読み取り方法。
  5. 【請求項５】 前記２次元バーコードは、インタクタコ
    ードであることを特徴とする請求項１乃至４記載の２次
    元バーコードの読み取り方法。
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