JP2004517416A - Coded pattern and method for extracting the code - Google Patents

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Abstract

本発明は、コード情報を有するパターンの構成とコードを抽出するコード化されたパターンに関するものである。
パターンを成す多数の各シンボルがそれぞれコード値を有する円形の構造を有しており、前記各シンボルは2次元格子構造内に位置し、前記コード値はシンボルの大きさによって決められ、前記格子構造は少なくとも三角形以上の多数角を有する格子の組み合せから成り、前記各シンボルの中心点は格子構造の各頂点に位置し、前記各シンボルの中心点らは隣り合うシンボルの中心点らと等距離を維持する。
これにより、1)映像の歪み程図が少なくなり、2)背景との分離が容易になり、3)多様なパターン形態を形成することができ、バーコードに拒否感を有する分野に適用することができ、4)パターンの構造が低解像図カメラで分析が可能な構造を有し、5)パターンの騒音に対する抵抗性を有する效果がある。
The present invention relates to a configuration of a pattern having code information and a coded pattern for extracting a code.
Each of the symbols forming the pattern has a circular structure having a code value, each of the symbols is located in a two-dimensional lattice structure, and the code value is determined by the size of the symbol. Consists of a combination of lattices having multiple angles of at least triangles, the center point of each symbol is located at each vertex of the lattice structure, and the center point of each symbol is equidistant from the center point of an adjacent symbol. maintain.
This makes it possible to 1) reduce the figure as the image is distorted, 2) easily separate the image from the background, 3) form various patterns, and apply the method to a field having a sense of rejection in a barcode. 4) The structure of the pattern can be analyzed with a low-resolution camera, and 5) the pattern has resistance to noise.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード情報を有するパターンの構成と、そのパターン映像をカメラで獲得し、それを認識した後にコードを抽出するコード化されたパターン及びそのコードの抽出方法に関するものである。
【0002】
【背景技術】
一般的に、カメラまたはスキャナー手段によって映像を獲得した後、その映像からコードを抽出するようにするコードパターンではマキシコード(maxicode)、データマトリックス(data matrix)、コードワン(code one)、ヴェリコード(Vericode)、コーダブロック(codablock)、アレイタッグ(array tag)、フィリップスドットコード(Phillipse dot code)、ソフトストリップコード(softstrip code)、QRコードなどの2次元バーコードが代表的な例と言える。
このような2次元バーコードは、現在、産業と実際の生活の全般にわたって様々に適用されて使われており、その代表的な例として、スーパーマーケットなどといった品物販売店での管理效率を高めるために販売及び在庫記録の更新に用いられている。
【0003】
また、各種文書にラベル化のために使われており、郵便物の移動状況の確認などにも積極的に取り込まれている。
しかし、このような2次元バーコードは、各シンボルがバー(bar)または繋がれた正方形になっているので、動き、傾け、デフォーカス(defocus)に対する形象の歪みがひどく、そのものから抽出されるコードではエラーが発生しやすい。
また、カメラによってこのバーコード映像を獲得し、そこからコードを抽出するためには、割と高解像度のカメラを利用しなければならないし、また、特に宗教的な立場などでバーコードに拒否感を持つといった問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明はこのような問題点を考慮し、各コードシンボルが円型の基本図形を有し、そのシンボルの大きさによって異なるコード値を有すると同時に、かつ各コードシンボルが一定の格子構造内に位置するようにするコード化されたパターンを提供するのにその目的がある。
また、発明によって生成されたコード化されたパターンの映像を獲得し、パターンの認識によってコードを抽出する方法を提供するのに他の目的がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を果たすための本発明のコード化されたパターンは、コード化されたパターンであって、前記パターンを成す多数の各シンボルがそれぞれコード値を有する円形の構造を有し、前記各シンボルは、2次元格子構造内に位置することを特徴とする。
前記コード値は、シンボルの大きさによって決められることを特徴とする。
前記格子構造は、少なくとも三角以上の多数角を有する格子の組み合せから成り立つことを特徴とする。
前記各シンボルの中心点は、格子構造の各頂点に位置することを特徴とする。
前記各シンボルの中心点らは、隣り合うシンボルの中心点らと等距離を維持することを特徴とする。
【0006】
このように構成された本発明のコード化されたパターンについて、添付した図1から図5までの図面を参照して詳細に説明する。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明によるコード化されたパターンを表わした図であり、各コード値を有するそれぞれのシンボル110が少なくとも1つ以上備えられ、その各シンボル110は円形の構造を有して備えられる。
上記各シンボル110が円形の構造を有する理由としては、カメラまたはスキャナーなどの映像獲得手段によって、各シンボル110が成すパターンの映像を獲得時の手の震えなどによる動きの歪み、2次元的パターン映像を上下左右の側面で獲得時の勾配角度による歪み、デフォーカスに対する形象の歪みなどに比較的強い特性を有しているためであり、特に、傾けに対してはより易しく補正することができる構造であるためである。
【0008】
このような円形構造を有する各シンボル110は、図2に示したような例えば2次元の格子構造120によって一定の規則で配列されるが、このような三角の格子構造内に位置する理由としては、各円形のシンボルの中心点130(格子構造の各頂点)が隣り合うシンボルの中心点と常に一定の等距離を維持することにより、同一面積内に最も多いシンボルが備えられることのできる構造であるためである。
この時、上記の格子構造は少なくとも三角以上の多数角(すなわち、4角形、5角形、…)を有する格子の組み合せからなり得る。
また、各シンボルら110の間に余白があり、その余白はシンボルらの間で一定の規則を有して皆連結された構造を有するので背景からの分離が容易になる。
【0009】
このような格子構造の拡張とシンボル数の増加によって、本発明のコード化されたパターンが有するコード数は、更に拡張できることは明らかである。
基準シンボル100は、他のシンボルら110とは異なり、円形の構造を有しながらもその内部は空いているリング(ring)形態の構造を有するが、これはコードを抽出するための基準位置になる。
上記の基準シンボル100の位置は、約束によっていくらでもその位置を異にすることができ、かつその形態も異にすることができるはずである。
図3は、上記の各シンボル110が、その半径の大きさによってコード値を異にする状態を説明するための図であり、3種のコード値を例を挙げて説明する。
半径が‘9’の値を有する最も大きいシンボル、半径が‘7’の大きさを有する中間の大きさのシンボル、半径が‘5’の値を有する最も小さいシンボルによって、各シンボルが固有の値を有するようになる。
【0010】
但し、上記9、7、5といった値はそれ自体がコード値ではなくて大きさを表わす値である。
図4は、本発明によるコード化されたパターンの各シンボル110が、基準シンボル100を基準にして配置される形態の一例を説明した図であり、基準シンボル100をスタート位置にした後、逆時計方向に一連のコード値を有するシンボル110が羅列され、中心の18番のシンボルの方へ螺旋形態を有してコード値を有するシンボルが羅列される。
これは一例であって、その羅列順序は、約束によっていくらでも変えられる。
コード値を有する各シンボル110がこのような羅列手順に基づいて抽出された状態を図5に示している。
【0011】
すなわち、上記で説明したように、半径が‘9’の大きさを有する最も大きいシンボルは‘2’のコード値を有し、半径が‘7’の大きさを有する中間の大きさのシンボルは‘1’のコード値を有し、半径が‘5’の大きさを有する最も小さいシンボルは‘0’のコード値を有すると仮定する。
この時、各シンボルの大きさがより様々な場合は、上記コード値は更に様々になる。
上記のシンボル110の羅列手順によって抽出されたコード値は、‘122222222212212021’の値で抽出され、これは3真数の値なので2真数の値で表現すると、‘001 010 010 010 010 010 010 010 010 010 001 010 010 001 010 000 010 001’の値を有するデータビット列に表わせる。
【0012】
よって、この2真数のビット列は、その後意味のあるデータを有するようになる。
このような本発明が適用された一例として、映画ポスターに本発明のコード化されたシンボルが印刷され、その使用者がカメラ(ウェブカメラ、IMT端末機のカメラなど)またはスキャナーを利用してパターン映像を獲得するようになると、それによってコードを抽出するようになり、そのコードのデータがウェブサイトのドメイン住所を意味するとしたら、直ちにそのサイトに接続し、その映画に対する情報(すなわち、タイトル、主演俳優、上映時間、ストーリーの筋書など)の資料を検索またはダウンロードしてディスプレーできるようにする。
また、他の応用例として、制御対象の機器に本発明のコード化されたパターンが適用されると、このパターン映像を獲得してコードを抽出し、遠隔地のサーバーから該当コードの制御指令リストをダウンロード受ける。
【0013】
すなわち、テレビにコード化されたパターンが適用される場合、そのテレビの制御指令リストが端末機の方へダウンロードされるのである。
これにより、使用者がある特定指令を選択すると、遠隔のサーバーではこの制御指令をホームサーバーに提供し、そのホームサーバーは該当機器に制御指令を印加できるようにする。
結局、本発明のコード化されたパターンを利用し、遠隔地から求むデータを自動でダウンロードを受けるとか、またはある特定制御対象の制御が可能になる。
その応用範囲はこれに限定されるのではなく、いくらでも可変または確張することができるはずである。
一方、本発明によるコード化されたパターン認識によるコード抽出方法は、
映像獲得手段を通じて獲得されたパターン映像を補正する前処理過程、通常のセグメンテーション、通常のクラスター併合過程を遂行し、
前記併合された各クラスターのスケールインヴァリアントモーメンタム(scale invariant momentum)を解釈して円形の図形らを検出する円形検出過程;
前記円形検出過程によって円形の図形らが検出されると、各円形の図形に対して一定の大きさの半径内で隣り合う円形の図形と互いに連結された状態の束を検索し、それを群集化する円形群集検出過程;
前記検出された円形群集らが格子構造内に位置するか否かを判断し、円形群集らそれぞれの大きさを推測するシンボルの大きさ及び位置推測過程;
前記シンボルの大きさを確率的に最も望ましい大きさに正規化し、大きさによるn個のクラスに分けるクラス分離過程;
前記クラスに分けられたシンボルらが一定の規則によってシンボルの大きさによるコード値を抽出するコード抽出過程を遂行することを特徴とする。
【0014】
このように成された本発明コード化されたパターンの認識によるコード抽出方法を、図6から図9までの図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明によるコード化されたパターンの映像をカメラまたはスキャナーなどの映像獲得部200によって獲得するようになると、プロセッサー210は、獲得された映像の入力を受けて前処理を遂行するようになる(ST300、ST310)。
この時、上記プロセッサ210は、映像獲得部200がウェブカメラである場合はコンピューター内に備えることができるし、IMT端末機の場合はそれ自体に備えられているはずである。
また、上記プロセッサー210は、それ自体にパターン認識に対するプログラムを内装し、本発明のパターン認識過程を遂行するようになるのである。
【0015】
上記の前処理過程(ST310)は、デフォーカス、動き歪み、バックグラウンドの雑音除去などのために遂行される。
一般的に映像の復元(image restoration)は、曇るとか騒音が多く含まれた映像から、映像の画質を改善して直接得ることのできない情報を得るようにする方法である。
このように映像が曇るのは、主にカメラまたは/及び被写体の動きがあるとか焦点が合っていない時に起こり、騒音は電気的な原因とCCDセルの均質性の問題、CCDセルの有限大きさ及びデジタル化する時の有限大きさがその原因で起こる。
よって、このような映像は既に公知されたリチャードソン−ルシ(Richardson−Lucy)方法によって效果的に復元することができる。
【0016】
又、手の震え等の動きによる映像の歪みは、既に公知されたカルマンフィルターによって効果的に補正することができる。
バックグラウンドの雑音除去のためにメジアンフィルターを利用するが、映像で円形の図形を抽出しやすくするために映像でエッジ(edge)にブラーリング(blurring)程度が最も弱いフィルターであり、本発明のコード化されたパターンの各コードシンボルが円形の構造を有するため、このメジアンフィルターを使うのが望ましい。
このようなメジアンフィルターは与えられた点で周りのピクセル値に対して中心値を計算した後、現在位置のピクセル値をその中心値に切り替えることで、円形のシンボル以外の部分に発生した騒音をとり除くようになるのである。
【0017】
上記のメジアンフィルターは、スパイク形態で表れる映像を最も效果的に処理することができる。
プロセッサー210は、上記の前処理過程(ST310)を遂行した後、セグメンテーション(segmentation)過程(ST320)を遂行するが、この過程は、映像の各領域において大きさ、形態、位置などの幾何学的情報を分析するために、既に公知されたコネックティッドコンポネントラベリング(connected component labeling)方法を使う。
この方法は、映像で関心を持たなくても良い部分を削除して主要領域を順次にラベリングして分析することができる。
すなわち、類似色相の臨界値を決め、各ピクセルの類似色相値が臨界値内にあれば同一ラベルを付与し、臨界値より大きければ新規ラベルを付与して、同じラベルを有するピクセルらをクラスタリングしてセグメンテーションを遂行するのである。
【0018】
以後、クラスター併合過程(ST330)がプロセッサー210によって遂行されるが、これはよく知られたフェドロ方法(Pedro’s method)を利用する。
この方法は、上記のセグメンテーション過程(ST320)によって意味が付与されたピクセル間の色相に対するメジャー(measure)が臨界値より小さければこれらピクセルを一つのクラスターに併合し、そうではなければ併合しない過程である。
この過程によって多数のピクセル間の群集が形成される。
上記のクラスター併合過程(ST330)の遂行後、各クラスターのスケールインヴァリアントモーメンタム(scale invariant momentum)を解釈するが、この過程は、先ず各クラスターで回転と移動及びスケールの大きさに関係のないインヴァリアントモーメンタムを計算する。
【0019】
このようなモーメンタムの正義は次の数学式1によって正義される。
【0020】
【式1】

Figure 2004517416
また、上記のモーメンタムの正規化、すなわち、正規化モーメンタム(centralized momentum)は、次の数学式2によって成り立つ。
【0021】
【式2】
Figure 2004517416
ここで、
γ={(p+q)/2}+1
である。
以後、円形検出過程(ST350)が遂行されるが、同一クラスター上ですべての点を適用した上記数学式1と2の正義からモーメンタムインヴァリアント(momentum invariant)を計算して円形の図形を検出し、このようなモーメンタムインヴァリアントは次の式3によって成り立つ。
【0022】
【式3】
Figure 2004517416
ここで、円形φ=Π,φ以上は0であり、画面の傾きで円形の図形が楕円に投射となるとφの値が2程度を表示し、φ以上は0になる。
上記の円形検出過程(ST350)によってn個の円形の図形が検出されると、各円形の図形(ここまではコードシンボルの意味を持たない)に対し、一定の大きさの半径内で隣り合う円形の図形と互いに連結された状態の束を検索する円形群集検出過程(ST360)を遂行する。
与えられた円形の図形で、半径を許容可能な最小の大きさから最大の大きさに徐々にスケールを変更しつつ、隣り合う円形の図形との中心点を比べながら連結状態を判断する。
【0023】
すなわち、図8に示したように、許容された半径(5、7、9の値)内で隣り合う円形らの中心点があれば、その隣り合う円形らを一つの群集に形成するようになる。
結局、この群集がその後コードシンボルになり、このような多数の円形群集が本発明によるコード化されたパターンになるのである。
このような円形群集検出過程(ST360)によって多数個の円形群集が検出されると、その円形群集らから基準シンボルを検出するが(ST370)、基準シンボルは環形態を取っているので、円形の群集らの中、内部にいずれの値も有していない、すなわち、デジタル的に‘0’の値を有する円形の群集を基準シンボルとして決める。
【0024】
上記の過程によって円形の分布と基準シンボルの位置が決まると、その基準シンボルを中心から隣り合う円形の群集が格子構造内に位置するか否かを判断することにより、コードとしての意味を有するシンボルを探すようになる(ST380)。
すなわち、図2で示したように、基準シンボルを中心にし、正三角形の格子に隣り合う円形群集の中心点が位置すると、その位置での円形群集をシンボルに定めるようになり、またそのシンボルに確定された円形群集の中心点から外郭境界線まで、半径によってシンボルの大きさを決めるようになる。
しかし、上記の過程によって決まったシンボルの大きさは、その半径が正確に9、7、5の値を有しないことになり(例えば9.3、7.6、5.2等)、それをコードシンボルとしてそのまま適用するとエラー発生の原因となる。
【0025】
よって、それをn個のクラス(すなわち、本発明では9、7、5の3つの半径を有するシンボルを例に挙げたので3つのクラス)に分離する過程を遂行する(ST390)。
すなわち、各シンボルが理想的である場合、9、7、5の半径値を有するようになるが、実際映像に適用させると、正確な割合にならず中間程度の値を有する場合もあり得るため、機械的に分類して解釈するのに困難である。
したがって、既に公知された統計的なEM(Expectation Maximization)方法を使い、確率的に最も望ましい境界値を得て3種の分類に正規化して解釈する。
上記の過程ら(ST300−ST380)によって、図1のようなコード化されたパターンが認識されると、図4に示したように、基準シンボル100を基準にし、決まった羅列手順によって各シンボルの半径によって意味を有するコードを抽出するようになる(ST390)。
【0026】
このようなコード抽出の手順に対するデータは、メモリー220に既に保存されているはずで、その抽出順序は、約束によっていくらでも変更され得るのである。
すなわち、図5に示したように、‘122222222212212021’の値をプロセッサー210から抽出し、これは3真数の値なので2真数の値である‘001 010 010 010 010 010 010 010 010 010 001 010 010 001 010 000 010 001’の値を有するデータビット列に変換して出力するようになる。
図9から図11までは、本発明のコード化されたパターンの他の形態を示す図であり、図9は‘A’文字の模様に形状化してコード化されたパターンを表わしている。
【0027】
これも、また格子構造内に各シンボルが位置する。
図10は、電話機模様に形状化してパターンを表わした例であり、図11はテレビ模様に形状化したパターンの例である。
このように、格子構造内でシンボルの位置のみを決めて多様な形態を有するパターンを自由に形成することができる。
このように本発明のコード化されたパターン及びそのコードの抽出方法は、パターンを構成するシンボルの情報が円形の大きさによって決まり、これらそれぞれのシンボルが互いに一定距離を有する格子構造によって形成されることによって次のような效果を有する。
1)各シンボルが円形の基本図形を有することで映像の歪み程度が少ない。
【0028】
2)それぞれのシンボルの間にある余白が皆連結された構造を有するので背景との分離が容易である
3)パターンの形態が文字型、電話機形、テレビ型などといった多様な形で形成することができ、審美眼的なパターンのデザインが可能なのでバーコードに拒否感を持つ分野に適用することができる。
4)パターンの構造が低解像図カメラで分析可能な構造を有するので、映像を獲得する手段を低価格化することができる。
5)パターンが雑音に対して抵抗性を持っているので、テレビ、映画などの動映像にパターンを使用時、情報の取得效率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明によるコード化されたパターンの一例を示す図。
【図2】
本発明によるコードシンボルが一定規則を持つ格子構造内にある状態を示す図。
【図3】
大きさが異なるコードシンボルの例を示す図。
【図4】
基準シンボルを基準にし、コードが記録される手順の一例を示す図。
【図5】
コードシンボルの各大きさによるコード値の例を示す図。
【図6】
本発明のコード化されたパターンからコードを抽出するための装置を表わす図。
【図7】
本発明のコード化されたパターンからコードを抽出するための方法を表わす図。
【図8】
円型の群集検出過程を説明するための図。
【図9】
本発明のコード化されたパターンの様々な例を示す図。
【図10】
本発明のコード化されたパターンの様々な例を示す図。
【図11】
本発明のコード化されたパターンの様々な例を示す図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a pattern having code information, a coded pattern for obtaining a pattern image by a camera, recognizing the pattern image, and extracting a code, and a method for extracting the code.
[0002]
[Background Art]
Generally, a code pattern for extracting a code from an image after acquiring the image by a camera or a scanner means is a maxicode, a data matrix, a code one, a vericode. Typical examples are two-dimensional bar codes such as (Vericode), coder block (codeblock), array tag (array tag), Philips dot code (Phillipse dot code), soft strip code (softstrip code), and QR code.
At present, such two-dimensional barcodes are used in various applications throughout the industry and in real life. As a typical example, in order to improve management efficiency in a goods store such as a supermarket. Used to update sales and inventory records.
[0003]
In addition, it is used for labeling various documents, and is actively incorporated in checking the movement of mail.
However, in such a two-dimensional barcode, since each symbol is a bar or a connected square, the distortion of the shape due to movement, tilt, and defocus is severe, and is extracted from the barcode. Code is error prone.
Also, in order to acquire this barcode image with a camera and extract the code from it, a relatively high-resolution camera must be used, and the barcode is rejected especially in religious situations. There is a problem such as having.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, in the present invention, in consideration of such a problem, each code symbol has a circular basic figure and has different code values depending on the size of the symbol, and each code symbol has a fixed lattice structure. Its purpose is to provide a coded pattern to be located within.
It is another object of the present invention to provide a method of acquiring an image of a coded pattern generated according to the present invention and extracting a code by recognizing the pattern.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The coded pattern of the present invention for achieving the above object is a coded pattern, wherein each of the symbols constituting the pattern has a circular structure having a code value, and each of the symbols has a circular structure. Are characterized by being located in a two-dimensional lattice structure.
The code value is determined according to the size of a symbol.
The lattice structure is characterized by being composed of a combination of lattices having at least a triangular or larger number of angles.
The center point of each symbol is located at each vertex of the lattice structure.
The center point of each symbol is maintained at the same distance from the center points of adjacent symbols.
[0006]
The coded pattern of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating a coded pattern according to the present invention, wherein at least one or more symbols 110 having respective code values are provided, and each symbol 110 is provided having a circular structure. .
The reason that each of the symbols 110 has a circular structure is that the image of the pattern formed by each of the symbols 110 is distorted due to shaking of the hand when acquiring an image of the pattern formed by the image by a camera or a scanner. This is because it has relatively strong characteristics such as distortion due to the gradient angle at the time of acquisition on the top, bottom, left and right sides, distortion of the shape due to defocus, etc., and it is particularly easy to correct for tilt. Because it is.
[0008]
The symbols 110 having such a circular structure are arranged in a certain rule by, for example, a two-dimensional lattice structure 120 as shown in FIG. 2. The reason for being located in such a triangular lattice structure is as follows. The center point 130 (each vertex of the lattice structure) of each circular symbol always keeps a constant distance from the center point of an adjacent symbol, so that the most symbols can be provided in the same area. Because there is.
In this case, the lattice structure may be composed of a combination of lattices having at least a triangle or more angles (ie, a square, a pentagon,...).
In addition, there is a blank space between the symbols 110, and the blank space has a structure in which all the symbols are connected with a certain rule, so that the blank space is easily separated from the background.
[0009]
It is clear that the number of codes included in the coded pattern of the present invention can be further expanded by expanding the lattice structure and increasing the number of symbols.
The reference symbol 100 is different from the other symbols 110 in that it has a circular structure, but also has an empty ring-shaped structure, which is located at a reference position for extracting a code. Become.
The position of the above-mentioned reference symbol 100 can be changed as much as possible according to the promise, and the form should be different.
FIG. 3 is a diagram for explaining a state in which each of the symbols 110 has a different code value depending on the size of its radius, and three types of code values will be described as an example.
Each symbol has a unique value, with the largest symbol having a radius of '9', the medium size symbol having a radius of '7', and the smallest symbol having a radius of '5'. Will have.
[0010]
However, the values such as 9, 7, and 5 are not code values themselves but values representing magnitudes.
FIG. 4 is a view for explaining an example of a form in which the symbols 110 of the coded pattern according to the present invention are arranged with reference to the reference symbol 100. After setting the reference symbol 100 to the start position, The symbols 110 having a series of code values are arranged in the direction, and the symbols having the code values in a spiral form are arranged toward the central 18th symbol.
This is an example, and the order can be changed as many times as required.
FIG. 5 shows a state where each symbol 110 having a code value is extracted based on such a list procedure.
[0011]
That is, as described above, the largest symbol having a radius of '9' has a code value of '2', and the intermediate symbol having a radius of '7' is an intermediate symbol. It is assumed that the smallest symbol having a code value of '1' and a radius having a magnitude of '5' has a code value of '0'.
At this time, if the size of each symbol is more various, the code value becomes more various.
The code value extracted by the above-described sequence of symbols 110 is extracted as a value of '12222222222212212021'. Since this is a value of 3 antilogs, it is expressed as a value of 2 antilogs. 010 010 001 010 010 001 001 010 000 010 001 ′.
[0012]
Therefore, the bit sequence of two antilogs has meaningful data thereafter.
As an example to which the present invention is applied, the coded symbol of the present invention is printed on a movie poster, and the user uses a camera (web camera, camera of an IMT terminal, etc.) or a scanner to scan the pattern. Once the video is acquired, it will extract the code, and if the code data implies the domain address of the website, immediately connect to the site and get information about the movie (ie, title, starring, (Actors, showtimes, storyline, etc.) so that they can be searched or downloaded for display.
Also, as another application example, when the coded pattern of the present invention is applied to a device to be controlled, the pattern image is obtained and a code is extracted, and a control command list of the code is obtained from a remote server. Download.
[0013]
That is, when the coded pattern is applied to the television, the control command list of the television is downloaded to the terminal.
Accordingly, when the user selects a specific command, the remote server provides the control command to the home server, and the home server can apply the control command to the corresponding device.
As a result, by using the coded pattern of the present invention, it becomes possible to automatically download data requested from a remote place or to control a specific control target.
The scope of application is not limited to this, but could be varied or extended as much as possible.
On the other hand, the code extraction method based on coded pattern recognition according to the present invention includes:
Performing a pre-processing process, a normal segmentation, and a normal cluster merging process to correct the pattern image obtained through the image obtaining means,
A circle detecting step of interpreting scale invariant momentum of each of the merged clusters and detecting circular figures;
When circular figures are detected by the circle detecting process, a bundle of mutually connected circular figures within a radius of a predetermined size is searched for each circular figure, and the bundle is searched for. The process of detecting a growing circular community;
A process of estimating the size and position of a symbol for determining whether the detected circular communities are located in a lattice structure and estimating the size of each of the circular communities;
A class separation process of stochastically normalizing the symbol size to the most desirable size and classifying the symbols into n classes according to the size;
The symbols classified into the classes perform a code extraction process of extracting a code value according to a symbol size according to a certain rule.
[0014]
The code extraction method according to the present invention, which recognizes the coded pattern, will be described in detail with reference to FIGS.
First, when an image of a coded pattern according to the present invention is acquired by an image acquisition unit 200 such as a camera or a scanner, the processor 210 performs pre-processing upon receiving the input of the acquired image. (ST300, ST310).
At this time, the processor 210 may be provided in a computer when the image acquisition unit 200 is a web camera, or may be provided in the IMT terminal itself.
Also, the processor 210 has a program for pattern recognition built therein and performs the pattern recognition process of the present invention.
[0015]
The pre-processing (ST310) is performed to remove defocus, motion distortion, and background noise.
In general, image restoration is a method of improving image quality of an image and obtaining information that cannot be directly obtained from an image that is cloudy or contains a lot of noise.
Such image fogging mainly occurs when the camera or / and the subject is moving or is out of focus, and noise is caused by electrical causes, problems with CCD cell homogeneity, and finite size of CCD cells. And finite size when digitizing.
Therefore, such an image can be effectively restored by the well-known Richardson-Lucy method.
[0016]
In addition, image distortion due to movement such as hand tremor can be effectively corrected by a known Kalman filter.
Although a median filter is used to remove background noise, the filter has the weakest degree of blurring at edges in an image to facilitate extraction of a circular figure from the image. It is desirable to use this median filter because each code symbol in the coded pattern has a circular structure.
Such a median filter calculates the center value of the surrounding pixel value at a given point, and then switches the pixel value at the current position to that center value to reduce noise generated in parts other than the circular symbol. It will be removed.
[0017]
The median filter can process images appearing in a spike form most effectively.
The processor 210 performs a segmentation process (ST320) after performing the preprocessing process (ST310). The process includes a geometric process such as a size, a shape, and a position in each region of an image. In order to analyze the information, a known connected component labeling method is used.
According to this method, a part that does not need to be interested in an image is deleted, and a main area can be sequentially labeled and analyzed.
That is, the threshold value of the similar hue is determined.If the similar hue value of each pixel is within the threshold value, the same label is assigned.If the similar hue value is larger than the threshold value, a new label is assigned, and pixels having the same label are clustered. And perform the segmentation.
[0018]
Thereafter, the cluster merging process (ST330) is performed by the processor 210, using a well-known Pedro's method.
This method combines the pixels into a cluster if the measure of the hue between the pixels given meaning in the segmentation process (ST320) is smaller than a threshold value, and otherwise does not merge. is there.
This process forms a crowd between many pixels.
After performing the above-mentioned cluster merging process (ST330), the scale invariant momentum of each cluster is interpreted. Calculate the variant momentum.
[0019]
The justice of such a momentum is justified by the following mathematical formula 1.
[0020]
(Equation 1)
Figure 2004517416
The above-described normalization of the momentum, that is, the normalized momentum is established by the following mathematical formula 2.
[0021]
[Equation 2]
Figure 2004517416
here,
γ = {(p + q) / 2} +1
It is.
Thereafter, a circle detection process (ST350) is performed, and a momentum invariant is calculated from the justice of the mathematical formulas 1 and 2 using all points on the same cluster to detect a circle figure. Such a momentum invariant is established by the following equation (3).
[0022]
[Equation 3]
Figure 2004517416
Here, the circle φ 1 = Π, φ 2 or more is 0. When the circular figure is projected on an ellipse due to the inclination of the screen, the value of φ 2 is displayed as about 2 , and the value of φ 3 or more is 0.
When n circular figures are detected by the above-described circular detection step (ST350), each circular figure (having no meaning of a code symbol so far) is adjacent to each circular figure within a certain radius. A circular crowd detection step (ST360) of searching for a bundle connected to the circular figure is performed.
In the given circular figure, the connection state is determined while comparing the center point between adjacent circular figures while gradually changing the scale from the minimum allowable radius to the maximum radius.
[0023]
That is, as shown in FIG. 8, if there is a center point between adjacent circles within an allowable radius (values of 5, 7, and 9), the adjacent circles are formed into one crowd. Become.
Eventually, this crowd will then become a code symbol, and such a large number of circular crowds will become a coded pattern according to the present invention.
When a large number of circular crowds are detected in such a circular crowd detection process (ST360), reference symbols are detected from the circular crowds (ST370). However, since the reference symbols have a ring shape, a circular symbol is formed. In the crowd, a circular crowd having no value inside, that is, digitally having a value of '0' is determined as a reference symbol.
[0024]
When the circular distribution and the position of the reference symbol are determined by the above process, it is determined whether or not a circular crowd adjacent to the reference symbol is located in the lattice structure, thereby obtaining a symbol having a code meaning. (ST380).
That is, as shown in FIG. 2, when the center point of the circular crowd adjacent to the regular triangular lattice is located with the reference symbol at the center, the circular crowd at that position is determined as a symbol, and The size of the symbol is determined according to the radius from the center point of the determined circular crowd to the outer boundary line.
However, the size of the symbol determined by the above process means that the radius does not have a value of exactly 9, 7, 5 (for example, 9.3, 7.6, 5.2, etc.). Applying the code symbol as it is causes an error.
[0025]
Therefore, a process of separating them into n classes (that is, three classes since symbols having three radii of 9, 7, and 5 are taken as an example in the present invention) is performed (ST390).
That is, when each symbol is ideal, it has a radius value of 9, 7, and 5, but when applied to an actual video, it may have an intermediate value without an accurate ratio. Difficult to classify and interpret mechanically.
Therefore, using the well-known statistical EM (Expectation Maximization) method, the most probable boundary value is obtained stochastically, and is interpreted by normalizing it into three types of classification.
When the coded pattern shown in FIG. 1 is recognized by the above-described processes (ST300 to ST380), as shown in FIG. A meaningful code is extracted according to the radius (ST390).
[0026]
The data for such a code extraction procedure must already be stored in the memory 220, and the extraction order can be changed as much as desired.
That is, as shown in FIG. 5, the value of '12222222222212212021' is extracted from the processor 210, and since it is a three-exact value, it is a two-exact value of '001 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 001 010 000 010 001 'is converted into a data bit string having a value and output.
9 to 11 are diagrams showing other forms of the coded pattern of the present invention, and FIG. 9 shows a coded pattern formed into a pattern of the letter 'A'.
[0027]
Again, each symbol is located within the lattice structure.
FIG. 10 shows an example in which the pattern is formed into a telephone pattern, and FIG. 11 shows an example in which the pattern is formed into a television pattern.
As described above, it is possible to freely form patterns having various forms by determining only the positions of the symbols in the lattice structure.
As described above, according to the coded pattern and the method of extracting the code of the present invention, the information of the symbols constituting the pattern is determined by the size of the circle, and these symbols are formed by a lattice structure having a certain distance from each other. This has the following effects.
1) Since each symbol has a circular basic figure, the degree of image distortion is small.
[0028]
2) It is easy to separate from the background because it has a structure in which the margins between each symbol are all connected. 3) The pattern can be formed in various forms such as character type, telephone type, television type, etc. It is possible to design an aesthetically pleasing pattern, so that it can be applied to fields having a sense of rejection in barcodes.
4) Since the structure of the pattern has a structure that can be analyzed with a low-resolution camera, the means for acquiring an image can be reduced in cost.
5) Since the pattern has resistance to noise, the efficiency of acquiring information can be improved when the pattern is used for a moving image such as a television and a movie.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a coded pattern according to the present invention.
FIG. 2
FIG. 4 is a diagram showing a state where a code symbol according to the present invention is in a lattice structure having a certain rule.
FIG. 3
The figure which shows the example of the code symbol from which a magnitude | size differs.
FIG. 4
The figure which shows an example of the procedure in which a code is recorded on the basis of a reference symbol.
FIG. 5
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a code value according to each size of a code symbol.
FIG. 6
FIG. 3 shows an apparatus for extracting a code from a coded pattern according to the present invention.
FIG. 7
FIG. 4 illustrates a method for extracting a code from a coded pattern according to the present invention.
FIG. 8
The figure for demonstrating the circular crowd detection process.
FIG. 9
FIG. 4 illustrates various examples of the coded pattern of the present invention.
FIG. 10
FIG. 4 illustrates various examples of the coded pattern of the present invention.
FIG. 11
FIG. 4 illustrates various examples of the coded pattern of the present invention.

Claims (8)

コード化されたパターンであって、
前記パターンを成す多数の各シンボルがそれぞれコード値を有する円形の構造を有し、
前記各シンボルは、2次元格子構造内に位置する、コード化されたパターン。
A coded pattern,
Each of the symbols forming the pattern has a circular structure having a code value,
Each symbol is a coded pattern located in a two-dimensional lattice structure.
前記コード値は、シンボルの大きさによって決められる、請求項1に記載のコード化されたパターン。The coded pattern according to claim 1, wherein the code value is determined by a symbol size. 前記格子構造は、少なくとも三角以上の多数角を有する格子の組み合せから成り立つ、請求項1に記載のコード化されたパターン。The coded pattern according to claim 1, wherein the lattice structure comprises a combination of lattices having a multiplicity of angles at least equal to a triangle. 前記各シンボルの中心点は、格子構造の各頂点に位置する、請求項1に記載のコード化されたパターン。The coded pattern according to claim 1, wherein a center point of each symbol is located at each vertex of a lattice structure. 前記各シンボルの中心点らは、隣り合うシンボルの中心点らと等距離を維持する、請求項1に記載のコード化されたパターン。2. The coded pattern according to claim 1, wherein the center points of each symbol maintain equidistant distance from the center points of adjacent symbols. コード化されたパターンのコード抽出方法であって、
映像獲得手段を通じて獲得されたパターン映像を補正する前処理過程、通常のセグメンテーション、通常のクラスター併合過程を遂行し、
前記併合された各クラスターのスケールインヴァリアントモーメンタム(scale invariant momentum)を解釈して円形の図形らを検出する円形検出過程と、
前記円形検出過程によって円形の図形らが検出されると、各円形の図形に対して一定の大きさの半径内で隣り合う円形の図形と互いに連結された状態の束を検索し、それを群集化する円形群集検出過程と、
前記検出された円形群集らが格子構造内に位置するか否かを判断し、円形群集らそれぞれの大きさを推測するシンボルの大きさ及び位置推測過程と、
前記シンボルの大きさを確率的に最も望ましい大きさに正規化し、大きさによるn個のクラスに分けるクラス分離過程と、
前記クラスに分けられたシンボルらが一定の規則によってシンボルの大きさによるコード値を抽出するコード抽出過程を遂行する、コード化されたパターンのコード抽出方法。
A code extraction method for a coded pattern,
Performing a pre-processing process, a normal segmentation, and a normal cluster merging process to correct the pattern image obtained through the image obtaining means,
A circle detecting step of interpreting the scale invariant momentum of each of the merged clusters and detecting circular figures;
When circular figures are detected by the circle detecting process, a bundle of mutually connected circular figures within a radius of a predetermined size is searched for each circular figure, and the bundle is searched for. Circular crowd detection process,
Estimating the size and position of the symbol for estimating the size of each of the circular crowds to determine whether the detected circular crowds are located in the lattice structure,
A class separation process of stochastically normalizing the size of the symbol to the most desirable size and dividing the symbol into n classes according to the size;
A method for extracting a code of a coded pattern, wherein the symbols classified into the classes perform a code extraction process of extracting a code value according to a symbol size according to a certain rule.
前記格子構造は、少なくとも三角以上の多数角を有する格子の組み合せから成り立つ、請求項6に記載のコード化されたパターンのコード抽出方法。7. The method of claim 6, wherein the lattice structure comprises a combination of lattices having at least a triangle or more angles. 前記各円形群集の中心点は、格子構造の各頂点に位置する、請求項6に記載のコード化されたパターンのコード抽出方法。The method of claim 6, wherein a center point of each of the circular crowds is located at each vertex of a lattice structure.
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