JP2004178446A - 特定領域抽出装置及び特定領域抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、ＩＤコードが表現できる情報に制約を生じさせない特定領域抽出装置を提供することである。
【解決手段】上記課題は、物体にＩＤタグが付加され、そのＩＤタグの画像情報を入力する画像入力手段と、入力された画像情報によって表わされる画像中の特定領域を抽出する抽出手段とを備えた特定領域抽出装置において、前記入力された画像情報を空間周波数領域に変換し、空間周波数上で特定のパターンを示す周波数領域を抽出する特定空間周波数パターン抽出手段と、前記特定パターン抽出手段により抽出された特定のパターンを示す周波数領域の空間周波数の情報に基づいてマスク画像を生成するマスク画像生成手段と、前記マスク画像生成手段により生成されたマスク画像により前記画像中の特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、を有することを特徴とする特定領域抽出装置にて解決される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定領域抽出装置及び特定領域抽出方法に係り、詳しくは、バーコードのような物体を識別するためのＩＤタグを抽出する特定領域抽出装置及び特定領域抽出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報により表現される物体を識別するための物体識別情報コード（ＩＤタグ）としては、バーコードを利用することが一般的である。現在、バーコードは、情報（データ）を早く、正確に、かつ簡単に自動的に入力する技術として流通、物流、製造、サービス分野などの幅広い産業分野で活用されている。上記バーコードには、１次元バーコードと２次元バーコードがあり、１次元バーコードは、
読取率が高く信頼性が高い、非接触での読取りができる、コードが単純で作成しやすい、機器が豊富で安いなどの理由から、主にデータベース検索のためのＩＤ（識別）コードとして利用されている。ところが、この１次元バーコードは横（水平）の一方向にしか情報を持たないため、データ容量が小さいという問題がある。
【０００３】
２次元バーコードは、上記のような１次元バーコードの問題や制約を改善したもので、情報量が大きい、情報化密度が高く、シンボルサイズを小さくできる、多様な情報がエンコードできる、情報の誤り検出や訂正能力で正確な読取りができる、データの暗号化ができるなどといった特徴を有している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
図５は、上で説明した１次元バーコードと２次元バーコードの種類と情報方向を示す図であり、（ａ）は１次元バーコード、（ｂ）は２次元バーコードを示している。また、同図（ｂ）に示す２次元バーコードはマトリックス式（マトリックス式とは、情報を白黒交互のます目（セル）で縦横モザイク状に表示したバーコードである）２次元バーコード「ＱＲ Ｃｏｄｅ」で、３箇所のコーナーに切り出しシンボル（ファインダパターン）やＬ型のガイドセル等を設けて３６０度あらゆる方向からの読取りと、読取りの高速化を可能にしている。
【０００５】
さて、最近では、前述した２次元バーコードの技術に基づくＩＤタグとしてＣｙｂｅｒＣｏｄｅ（サイバーコード、登録商標）や電子透かしといったＩＤタグが話題になっている。ＣｙｂｅｒＣｏｄｅ（登録商標）は、１６７７万７２１６通りのパターンを持つバーコードの一種で、具体的には、予め登録されたＣｙｂｅｒＣｏｄｅ（登録商標）をノートＰＣに備えられているカメラに認識させ、登録された内容を実行させる（例：プログラムを起動したりＷｅｂページを読み出したりする）というものである。また、非特許文献２によれば、ＣｙｂｅｒＣｏｄｅ（登録商標）を実世界で利用する際の種々のアプリケーションが開発されている。
【０００６】
一方、電子透かしとは、画像や音声などのデジタルデータに著作権情報をはじめ様々な情報を埋め込み（画面全体に２次元バーコードのように埋め込まれる）、
不可視状態で隠し持たせたものを言い、利用者はその存在を意識せずにデータを利用することができるようになっている。
【０００７】
上記のようにＩＤタグとしては２次元バーコード、あるいは２次元バーコードの技術を利用したものがある。これらはいずれも、ＩＤタグの領域を切り出すためにＩＤコード領域に「切り出しシンボル」とＬ型のガイドセルといった「タイミングマーク」を付けているか、もしくは、画像入力装置と対象となるＩＤコードの位置関係を推定するために画像処理が利用される。
【０００８】
【非特許文献１】
「２次元コード Ｈａｎｄ Ｂｏｏｋ」 株式会社キーエンス
【非特許文献２】
Ｊｕｎ Ｒｅｋｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｙｕｊｉ Ａｙａｔｓｕｋａ， ＣｙｂｅｒＣｏｄｅ： Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｖｉｓｕａｌ Ｔａｇｓ， Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ （ＤＡＲＥ ２０００）， ２０００
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したバーコードをはじめとしてＣｙｂｅｒＣｏｄｅ（登録商標）や電子透かしを用いたＩＤタグの読取処理においては、最初にＩＤタグ自体の領域を切り出すことが重要である。例えば、２次元バーコードの１つであるマトリックス式では、データをバイナリーに変換してパターン表示しているため、パターンを画像処理で認識するため特殊なパターンである切り出しシンボルが設けられる。ＩＤタグの読取処理においては、上記特殊パターンを検索することで、ＩＤコードの位置を認識することができ、高速な読取りが可能となっている。
【００１０】
このように従来の２次元バーコードでは、ＩＤコード領域を高速に切り出すために、位置検出用のシンボル情報が埋め込まれている。このため、シンボル情報が冗長部分となってＩＤコードで表現できる情報に制約をもたらすという問題があった。このような問題は、同一のコード構造をとるＣｙｂｅｒＣｏｄｅ（登録商標）や電子透かし等にも言える。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ＩＤコードが表現できる情報に制約を生じさせない特定領域抽出装置及び特定領域抽出方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、物体にＩＤタグが付加され、そのＩＤタグの画像情報を入力する画像入力手段と、入力された画像情報によって表わされる画像中の特定領域を抽出する抽出手段とを備えた特定領域抽出装置において、前記入力された画像情報を空間周波数領域に変換し、空間周波数上で特定のパターンを示す周波数領域を抽出する特定空間周波数パターン抽出手段と、前記特定パターン抽出手段により抽出された特定のパターンを示す周波数領域の空間周波数の情報に基づいてマスク画像を生成するマスク画像生成手段と、前記マスク画像生成手段により生成されたマスク画像により前記画像中の特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、を有することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項２は、前記特定領域抽出装置において、予めモデルとして与えられる特徴的な空間周波数パターンを生成して格納する空間周波数パターン格納手段を備え、前記特定空間周波数パターン抽出手段は、前記空間周波数パターン格納手段に格納されている特徴的な空間周波数パターンとの相似形又は一致形を、前記入力された画像情報の空間周波数面内でのパターンマッチングにより抽出するパターンマッチング抽出手段を有することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項３は、前記特定領域抽出装置において、前記空間周波数パターン格納手段に格納されている特徴的な空間周波数パターンは、前記ＩＤタグの背面画像の空間周波数パターンであることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項４は、前記特定領域抽出装置において、前記背景画像の空間周波数パターンは入力画像と比較して一定の間隔で更新されることを特徴としている。
【００１６】
上記本発明の構成によれば、ＩＤタグの背景画像の空間周波数パターンを特定のパターンを持つ画像として用い、ＩＤタグの読取処理の際に、空間周波数面上で上記特定のパターンを検出することで、ＩＤタグ領域という特定領域を抽出することができる。これにより、ＩＤコードの位置特定に用いる切り出しシンボルをＩＤタグに埋め込まなくてもよくなり、従来と比して情報の冗長部分が省略されることからＩＤコードで表現できる情報に制約を与えないことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の一形態に係る特定領域抽出装置のシステム構成図である。
【００１９】
図１において、本発明に係る特定領域抽出装置１００は、画像取込部１と、特定空間周波数パターン抽出部２と、特定領域抽出用空間周波数パターンデータベース（ＤＢ）３と、画像マスク生成部４と、特定領域抽出部５とから構成される。
【００２０】
画像取込部１は、ＣＣＤカメラ等の２次元視覚センサを有する画像入力装置２００で撮像されたＩＤタグ付きの物体３００の画像を取り込むものである。特定空間周波数パターン抽出部２は、画像取込部１から得られたＩＤタグの領域を含む物体３００の入力画像データにフーリエ変換を施し、空間周波数（空間周波数とは、画像における濃淡の変化に相当する周波数成分を言う。図２参照）に変換した後、空間周波数上で特徴的な空間周波数パターンを抽出するものである。特定領域抽出用空間周波数パターンデータベース３は、特徴的な空間周波数パターン、例えば、本実施形態では、ＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンを格納する。このＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンは、特定空間周波数パターン抽出部２が入力画像から特徴的な空間周波数パターンを抽出する際のパターンマッチングに用いられる。画像マスク生成部４は、特定空間周波数パターン抽出部２において抽出された空間周波数パターンに逆フーリエ変換を施し、実空間上の画像パターンに変換する。その後、この画像パターンを二値化処理して輪郭抽出を行ない、輪郭内部を１、それ以外を０の値にしたマスクパターンを生成する。特定領域抽出部５は、上記のようにして画像マスク生成部４にて生成されたマスクパターンと入力画像とのＡＮＤをとってマスク処理を施すことでＩＤタグ領域（特定領域）を抽出する。
【００２１】
以上のように構成された本実施形態の特定領域抽出装置について、以下その動作を図３のフローチャート及び図４の動作概念図を用いて詳述する。
【００２２】
図４において、ＩＤタグ付き物体３００に貼り付けられているＩＤタグは画像情報で表現され、この画像情報には、物体を識別するための識別情報、いわゆるＩＤタグ▲１▼と、背景画像▲２▼の情報が含まれている。
【００２３】
図３において、ステップ１（Ｓ１）の処理では、まず、画像入力装置２００で撮像された入力画像のデータが画像取込部１に取り込まれる。画像取込部１は、この取り込んだＩＤタグを含む領域の入力画像データに対し前処理等を施して特定空間周波数パターン抽出部２に出力する。
【００２４】
ステップ（Ｓ２）の処理では、特定空間周波数パターン抽出部２が画像取込部１から取得した入力画像データにフーリエ変換（画像データを積分することで周波数分布に変換する）を施し、空間周波数に変換する。その後、特定領域抽出用空間周波数パターンデータベース３にアクセスして該データベース３に格納されている既知のＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンを取得し、該既知のＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンとの相似図形を入力画像データの空間周波数面内でパターンマッチングして抽出する。上記特定領域抽出用空間周波数パターンデータベース３には、上記パターンマッチングに用いられる既知のパターン、すなわちＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンが生成されて格納されるが、このＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンは入力画像と比較されて一定の間隔で更新されるようになっている。
【００２５】
ステップ（Ｓ３）の処理では、画像マスク生成部４が特定空間周波数パターン抽出部２にて抽出された空間周波数パターンに逆フーリエ変換（周波数データを積分）を施し、実空間上での画像パターンに変換する。その後、この画像パターンに二値化処理（二値化は濃淡画像を黒と白の二値からなる二値画像に変換する処理を言う）を施して輪郭抽出（エッジ抽出ともいい、濃淡画像のエッジ部分を抽出する処理を言う。エッジ抽出には、一般に、微分法が用いられ、画像を微分することで明るさの変化量が得られ、その変化量の大きいところをエッジとして取り出すことができる）を行ない、輪郭内部を１、それ以外を０の値としたマスクパターンを生成する。図４の▲３▼は、このようにして生成されたマスクパターンの一例を示す図である。すなわち、このマスクパターンはＩＤタグ領域を背景から切り出すための輪郭となっている。
【００２６】
ステップ４（Ｓ４）の処理では、特定領域抽出部５が画像マスク生成部４で生成されたマスクパターンの輪郭と入力画像とのＡＮＤをとるマスク処理を施してＩＤタグ領域（特定領域）を抽出する（図４の▲４▼参照）。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、ＩＤタグの背景画像の空間周波数パターンを特定のパターンを持つ画像として用い、ＩＤタグの読取処理の際に、空間周波数面上で上記特定のパターンを検出することで、ＩＤタグ領域という特定領域を抽出することができる。これにより、ＩＤコードの位置特定に用いる切り出しシンボルをＩＤタグに埋め込まなくてもよくなり、従来と比して情報の冗長部分が省略されることからＩＤコードで表現できる情報に制約を与えないことができる。
【００２８】
また、空間周波数面内で上記特定のパターンを解析すればよいので、ＩＤタグの回転方向にも制約がなく、結果としてＩＤコード読取方法にもロバスト性をもたらすことができる。
【００２９】
上記実施形態は、入力画像からＩＤタグの背景画像という特定のタイプのユニークなパターンマッチングモデルを自動的に割当て特定の空間周波数パターンを抽出するというパターンマッチングアルゴリズムであったが、パターンマッチングに用いるテンプレートモデルを以下のような方法を用いても得ることが可能である。
【００３０】
（方法）
複数のＩＤタグ背景画像の空間周波数パターンのテンプレートモデルを用意し、その中からマッチング用の良いテンプレートモデルを指定あるいは入力画像から抽出したものをテンプレートモデルとして利用する。
また、上記実施形態では、画像入力装置はパンチルト機構付きの固定カメラを想定し、該固定カメラと本発明に係る特定領域抽出装置とを外部接続するような実施形態であったが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。例えば、カメラ付の携帯電話機等に上記のような特定領域抽出装置を実装してもよい。
【００３１】
上記例において、特定空間周波数パターン抽出部２の機能が特定空間周波数パターン抽出手段、パターンマッチング手段に、画像マスク生成部４の機能がマスク画像生成手段に、特定領域抽出部５の機能が特定領域抽出手段に対応する。また、特定領域抽出用空間周波数パターンデータベース３の機能が空間周波数パターン格納手段に対応する。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、ＩＤタグの背景画像の空間周波数パターンを特定のパターンを持つ画像として用い、ＩＤタグの読取処理の際に、空間周波数面上で上記特定のパターンを検出することで、ＩＤタグ領域という特定領域を抽出することができる。これにより、ＩＤコードの位置特定に用いる切り出しシンボルをＩＤタグに埋め込まなくてもよくなり、従来と比して情報の冗長部分が省略されることからＩＤコードで表現できる情報に制約を与えないことができる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る特定領域抽出装置のシステム構成図である。
【図２】画像と空間周波数の関係を示す図である。
【図３】本実施形態の特定領域抽出装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す特定領域抽出装置のシステムの動作を説明するための図である。
【図５】１次元バーコードと２次元バーコードの種類と情報方向を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像取込部
２ 特定空間周波数パターン抽出部
３ 特定領域抽出用空間周波数データベース（ＤＢ）
４ 画像マスク生成部
５ 特定領域抽出部
１００ 特定領域抽出装置
２００ 画像入力装置
３００ ＩＤタグ付き物体

Claims (8)

1. 物体にＩＤタグが付加され、そのＩＤタグの画像情報を入力する画像入力手段と、入力された画像情報によって表わされる画像中の特定領域を抽出する抽出手段とを備えた特定領域抽出装置において、
   前記入力された画像情報を空間周波数領域に変換し、空間周波数上で特定のパターンを示す周波数領域を抽出する特定空間周波数パターン抽出手段と、
   前記特定パターン抽出手段により抽出された特定のパターンを示す周波数領域の空間周波数の情報に基づいてマスク画像を生成するマスク画像生成手段と、
   前記マスク画像生成手段により生成されたマスク画像により前記画像中の特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、を有することを特徴とする特定領域抽出装置。
2. 請求項１記載の特定領域抽出装置において、
   予めモデルとして与えられる特徴的な空間周波数パターンを生成して格納する空間周波数パターン格納手段を備え、
   前記特定空間周波数パターン抽出手段は、前記空間周波数パターン格納手段に格納されている特徴的な空間周波数パターンとの相似形又は一致形を、前記入力された画像情報の空間周波数面内でのパターンマッチングにより抽出するパターンマッチング手段を有することを特徴とする特定領域抽出装置。
3. 請求項２記載の特定領域抽出装置において、
   前記空間周波数パターン格納手段に格納されている特徴的な空間周波数パターンは、前記ＩＤタグの背面画像の空間周波数パターンであることを特徴とする特定領域抽出装置。
4. 請求項３記載の特定領域抽出装置において、
   前記背景画像の空間周波数パターンは入力画像と比較して一定の間隔で更新されることを特徴とする特定領域抽出装置。
5. 物体にＩＤタグが付加され、そのＩＤタグの画像情報を入力する画像入力手段と、入力された画像情報によって表わされる画像中の特定領域を抽出する抽出手段とを備えた特定領域抽出装置の特定領域抽出方法において、
   前記入力された画像情報を空間周波数領域に変換した後、空間周波数上で特定のパターンを示す周波数領域を抽出し、
   該抽出された特定のパターンを示す周波数領域の空間周波数の情報に基づいてマスク画像を生成し、
   該生成されたマスク画像により前記画像中の特定領域を抽出することを特徴とする特定領域抽出方法。
6. 請求項５記載の特定領域抽出方法において、
   予めモデルとして与えられる特徴的な空間周波数パターンを生成して所定のデータベースに格納し、
   該データベースに格納されている特徴的な空間周波数パターンとの相似形又は一致形を、前記入力された画像情報の空間周波数面内でのパターンマッチングにより抽出することを特徴とする特定領域抽出方法。
7. 請求項６記載の特定領域抽出方法において、
   前記データベースに格納されている特徴的な空間周波数パターンは、前記ＩＤタグの背面画像の空間周波数パターンであることを特徴とする特定領域抽出方法。
8. 請求項７記載の特定領域抽出装置において、
   前記背景画像の空間周波数パターンは入力画像と比較して一定の間隔で更新されることを特徴とする特定領域抽出装置。

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