JP2005198059A - データ信号受信方法とその装置及びプログラム並びにその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】環境光の原因による色情報の彩度低下及び信号伝送の誤りを防ぐ。
【解決手段】データ信号を光信号として発信する光信号源１２を撮像するイメージセンサ手段２１から取得した映像に基くデータ信号を検出する光信号検出手段２２と、前記データ信号を受信する光信号受信手段２３とを有し、複数のイメージセンサ手段２１が個々に異なる向きから光信号源１２を撮像する。光信号検出手段２２はイメージセンサ手段２１と同数具備され、各光信号検出手段２２が各イメージセンサ手段２１に対応して独立に映像を取得して前記データ信号を検出し、少なくとも一つの光信号検出手段２１においてデータ信号が検出された場合、光信号受信手段２３が前記データ信号を受信データ値として受信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可視光を用いてデータ信号を送信する技術、及びカメラ等のイメージセンサ手段を用いて前記データ信号を含む映像を撮影し、この映像中から前記データ信号の領域を検出すると共に前記データ信号を受信する技術に関するものである。

ユビキタスネットワーク技術の進展と携帯通信端末の普及により、あらゆる場所でネットワークが利用できるようになった。これに伴い、ユーザの周囲状況を認識し、ユーザの周囲の事物を媒体として情報を提供するシステムの研究開発が進められている。具体的には、パブリックスペースに設置された情報提供デバイスが近傍のユーザの位置や動作に応じた情報を提供するシステム（非特許文献１）や、ユーザの保持する携帯情報端末に対して、視野にある実世界の事物に関連する情報を提示するＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）システム（例えば、非特許文献２）の開発が行われている。

これらのシステムでは、ユーザと周囲の事物の位置関係を認識することが重要となる。情報提示デバイスの周囲を撮影したカメラ映像から近傍に存在するユーザとその動作を検出する技術や、ユーザの視野を撮影したカメラ映像から視野内の事物を検出する技術は、ユーザと周囲の事物の位置関係を認識するための有効な手段である。

カメラで撮影された映像中のユーザや事物を検出するための有効な手法として、被写体側から発信される光信号を検出するシステムがいくつか提案されている（非特許文献１，３及び４）。これらの光信号システムは、輝度差を用いてデータ信号を送信する。一方、色情報にデータを変換し送信する光信号（色点滅信号）を用いるシステム（非特許文献５）も提案されている。
中村嘉志，伊藤日出男，西村拓一，山本吉伸，中島秀之，「無電源小型通信端末ＣｏＢＩＴによる近距離情報支援の実現」，情報処理学会知的都市基盤研究グループ研究報告，２００２−ＩＣＩＩ−３，２００２，ｐｐ．１−７ 暦本純一，「２次元マトリックスコードを利用した拡張現実感システムの構成手法」，インタラクティブシステムとソフトウェアＩＶ，近代科学社，１９９６，ｐｐ．１９９−２０８ 松下伸行，日原大輔，後輝行，吉村真一，暦本純一，「ＩＤ Ｃａｍ：シーンとＩＤを同時に取得可能なスマートカメラ」，情報処理学会論文誌，ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１２，Ｄｅｃ．２００２，ｐｐ．３６６４−３６７４ 青木恒，「カメラで読みとる赤外線タグとその応用」，インタラクティブシステムとソフトウェアＶＩＩＩ，近代科学社，２０００，ｐｐ．１３１−１３６ 塚本昌彦，「実空間利用のためのビジュアルなコンピュータ間通信方式」、情報処理学会研究報告（モーバイルコンピューティング２０００−ＭＢＬ−１２），Ｖｏｌ．２０００，Ｎｏ．１４，２０００，ｐｐ．２５−３２

色情報によってデータを送信する光信号（色点滅信号）を受信する場合には、環境光の影響により光源が発信した色情報がうまくイメージセンサ手段によって撮像されないことが多い。例えば、太陽や照明などの環境光が、カメラ撮像方向と同じ向きで、光源を照らす場合に、光源に反射した環境光によって、光源自体が発信する色情報の彩度が低下してしまうことなどがある。その結果、受信側においてうまく色点滅信号を検出できない問題がある。

一方、環境光の色変化が、カメラに撮影される色点滅信号に影響を与え、信号伝送誤りが発生する問題もある。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は環境光の原因による色情報の彩度低下及び信号伝送の誤りを起こさないで光信号の送信及び検出が行なえるデータ信号受信方法とその装置及びプログラム並びにその記録媒体の提供にある。

光源より発信される色情報が環境光の影響により減衰あるいは撹乱されてカメラに撮像される過程は、無線電波信号を送受信するシステムにおいて、発信された電波信号がフェージングの影響により減衰あるいは撹乱されて受信される過程に類似している。この問題を解決するために、無線通信では、複数のアンテナを用いて電波を受信するダイバーシチ方式が採用されている。本発明のデータ信号受信方法とその装置は、無線通信におけるダイバーシチに相当する手法を光信号受信に適用することにより前述した課題の改善を図っている。

すなわち、請求項１及び９記載のデータ信号受信方法とその装置は、前記イメージセンサ手段から取得した映像に基づくデータ信号を検出する光信号検出手段と、前記データ信号を受信する光信号受信手段とを有し、複数のイメージセンサ手段が個々に異なる向きから前記光信号源を撮像することを特徴とする。

また、請求項２及び１０記載のデータ信号受信方法とその装置は、光信号源より発信された色情報が環境光の影響により減衰し、受信側イメージセンサ手段において十分な彩度を持って撮像されない問題を改善させている。

受信側が、複数のイメージセンサ手段を具備し、それぞれ異なる方向から光信号源を撮像するならば、前記複数のイメージセンサ手段の少なくとも一つは、環境光の影響をあまり受けずに、データ信号検出に十分な彩度をもって光信号を撮像できる可能性がある。

そこで、請求項２及び１０記載のデータ信号受信方法とその装置は、前記イメージセンサ手段と同数の光信号検出手段を有し、各光信号検出手段が各イメージセンサ手段に対応して独立に映像を取得して前記データ信号を検出し、前記光信号受信手段が少なくとも一つの光信号検出手段においてデータ信号が検出された場合においては前記データ信号を受信データ値として受信するようにしている。

請求項３及び１１記載のデータ信号受信方法とその装置は、環境光の変化が、受信側イメージセンサ手段に撮像される光信号の色情報に影響を与え、信号伝送誤りが発生する問題を改善させている。

受信側が、複数のイメージセンサ手段を具備し、それぞれ異なる方向から光信号源を撮像するならば、前記いずれかのイメージセンサ手段が、環境光変化の影響をあまり受けずに、光信号の色情報を正確に撮像できる可能性がある。そこで、複数のイメージセンサ手段が取得する映像から、同時に同じデータ信号が検出された際に、該データ信号を正確に受信された信号とみなすことで信号伝送誤りを防げることが期待できる。

この点を考慮し、請求項３及び１１記載のデータ信号受信方法とその装置は、前記複数のイメージセンサ手段によって撮像される複数の映像にそれぞれに対して、データ信号検出処理を行い、既定数以上の映像から同時に同じデータ信号が検出された場合に、該データ信号を受信している。

以上のデータ信号受信方法及びその装置において、前記光信号としては、データ値を色相若しくは色相差に変換し送信する色点滅信号がある。また、規定数以上の光信号検出手段において同じデータ値が取得されと同時に他の規定数以上の光信号検出手段において前記データ値とは異なる同じデータ値が取得された場合、前記光信号受信手段は、数の多い方の光信号検出手段から同時に取得されたデータ値を受信データ値として決定するようにしてもよい。このとき、光信号受信手段は、イメージセンサ手段によって連続して撮像される画像フレーム間の各画素の色相差を計算した後、一定値以上の色相差が生じる画素を信号成分として抽出し、この信号成分において生じた色相差を演算処理してデータ値に変換することによってデータ値を受信するようにしてもよい。また、データ値列を同時に受信した画素の連結成分で最大のものを連続信号成分として検出するようにしてもよい。さらに、前記信号成分において一定回数以上連続してデータ値を受信し、この受信されたデータ値列を有効な受信データとして判断するようにしてもよい。尚、前記信号成分は一定値以上の数の画素から成る連結成分であることを条件とするものがある。

また、本発明のデータ信号受信方法及びその装置はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録すること、ネットワークを通して提供することも可能である。前記記録媒体としては、例えばフレキシブルディスクや、ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバルディスク等が挙げられる。

以上のように本発明のデータ信号受信方法とその装置及びプログラム並びにその記録媒体によれば、データ信号を光信号に変換して発信する光信号源をイメージセンサ手段で撮影しデータ信号を受信するシステムにおいて、環境光の原因による光信号がうまく検出できない問題や信号伝送誤りが発生する問題を改善できる。特に、環境光の影響を受けやすい色情報を含む光信号（色点滅信号）の受信において、その効果が顕著なものとなる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明のデータ信号受信方法の実施形態例を示した概略構成図である。

本実施形態例は、送信側において、光信号送信手段１１と光信号源１２とを有する。また、受信側においては、光信号源１２を異なる向きから撮像するためにカメラ等の複数のイメージセンサ手段２１と、イメージセンサ手段２１によって撮影される映像から光信号を検出する複数の光信号検出手段２２と、受信データ値（列）を決定する光信号受信手段２３とを有する。

光信号送信手段１１は、送信側の上位手段から送信キュー１０に入力される送信データを光信号に変換し、光信号源１２を用いて所定の点滅周波数ｆＨｚで光点滅信号を発信する。

光信号検出手段２２は、光信号源１２をｆＨｚ以上のフレームレートで撮像するイメージセンサ手段２１から入力される映像から信号受信領域を抽出すると共にデータ値（列）を検出し、検出結果を光信号受信手段２３に供給する。図１に示されたように、各光信号検出手段２２は各イメージセンサ手段２１に対応して独立に映像を取得してデータ値（列）を検出する。検出結果とは、光信号が検出された場合には該光信号によって伝送されたデータ値（列）であり、光信号が検出されなかった場合には非検出通知である。

また、光信号検出手段２２は、イメージセンサ手段２１からの入力映像中の連続する２画像フレームを逐次処理し、一回の光点滅を検出して一つのデータ値を取得する場合や、連続する既定数Ｋ＋１の画像フレームを逐次処理し、既定数Ｋ個のデータ値からなるデータ値列を取得する場合がある。前者の場合、光信号が検出された際の検出結果は、一つのデータ値を含み、後者の場合は、データ値列を含む。

光信号受信手段２３は、複数の光信号検出手段２２から検出結果を受信し、これらの検出結果に基づいて受信データ値（列）を決定する。点滅周波数ｆＨｚの光源１２と、ｆＨｚのフレームレートで撮像するイメージセンサ手段２１とを用いる構成では、光信号検出手段２２は、１０００／ｆｍｓｅｃおきに検出処理を実施し、検出結果を光信号受信手段２３に供給する。このとき、複数のイメージセンサ手段２１及び光信号検出手段２２の処理は同期しており、光信号受信手段２３は、複数の光信号検出手段２２から同時に検出結果を受信する。

図２は、本発明に係る光信号受信手段の動作アゴリズムの一例を説明したフローチャートである。

光信号受信手段２３は、複数の光信号検出手段２２から検出結果を受信すると（Ｓ２１）、いずれかの光信号検出手段２２においてデータ値（列）が検出されたかどうかを識別する（Ｓ２２）。検出されていない場合はＳ２１に戻る。

ここで、少なくとも一つの光信号検出手段２２からデータ値（列）を含む検出結果が取得されていた場合に、そのデータ値（列）を受信データ値（列）として決定し、受信データ値（列）を利用するアプリケーションモジュールなどの上位手段へ出力する（Ｓ２３）。

この動作例において、複数の光信号検出手段２２からデータ値（列）を含む検出結果が取得された場合、光信号受信手段２３は、取得されたデータ値（列）が全て同じなら、該データ値（列）を受信データ値（列）として決定する。

一方、取得されたデータ値（列）が異なる場合、取得されたデータ値（列）群の中でもっとも多く存在するデータ値（列）を受信データ値（列）として決定する。

取得されたデータ値（列）が全て異なる場合、あるいは、取得されたデータ値（列）群の中でもっとも多く存在するデータ値（列）が複数ある場合、各々の光信号検出手段２２に予め付与された優先順位を考慮して受信データ値（列）を決定する。例えば、取得されたデータ値（列）が全て異なる場合、優先順位の高い光信号検出手段２２より受信されたデータ値（列）を受信データ値（列）として決定する。

尚、前記優先順位は、受信側のイメージセンサ手段２１の位置や向きに基づいて、各々のイメージセンサ手段２１及びそれに対応する光信号検出手段２２に対して付与され、光信号受信手段２３によって管理される。

図３も、本発明に係る光信号受信手段の動作アゴリズムの一例を説明したフローチャートである。

この場合、光信号受信手段２３は、光信号検出手段２２より検出結果を受信した後（Ｓ３１）、既定値Ｎ個以上の光信号検出手段２２において同じデータ値（列）が検出されたかどうかを識別する（Ｓ３２）。検出されていない場合はＳ３１に戻る。

次いで、Ｎ個以上の光信号検出手段２２において同時に同じデータ値（列）を含む検出結果が取得されていた場合に、そのデータ値（列）を受信データ値（列）として決定し、受信データ値（列）を利用するアプリケーションモジュールなどの上位手段へ出力する（Ｓ３３）。

Ｎ個以上の光信号検出手段２２において同じデータ値（列）が取得され、同時に、他のＮ個以上の光信号検出手段２２において前記データ値とは異なる同じデータ値（列）が取得された場合は、より多くの光信号検出手段２２から同時に取得されたデータ値（列）を受信データ値（列）として決定する。同時に、同じ数の光信号検出手段群Ａと光信号検出手段群Ｂが、それぞれデータ値（列）Ａとデータ値（列）Ｂを検出したというような場合には、前記の優先順位を考慮して受信データ値（列）として決定する。

本発明のデータ信号受信方法は、特に光信号として色点滅信号を用いる場合に、効果が顕著となる。このとき、色点滅信号を用いる場合、図１に示された各手段は、光信号送信手段１１が色点滅信号送信手段となり、光信号源１２は色点滅信号源となり、光信号が色点滅信号となり、光信号検出手段２２が色点滅信号検出手段となり、光信号受信手段２３は色点滅信号受信手段となる。各手段の基本動作は上述したものと同様である。

（実施形態例１）
本発明のデータ信号受信方法が適用される色点滅信号送受信システムの具体例について述べる。ここでは、色点滅信号送信手段１１と、色点滅信号検出手段２２の動作アルゴリズムについて詳述する。尚、色点滅信号受信手段２３の動作については、実施形態例１における光信号受信手段２３の動作と同様である。

図４は、本発明のデータ信号受信方法が適用されるデータ送受信システムにおける光（色点滅）信号送信手段の動作アゴリズム例を説明したフローチャートである。

本実施形態では、データ値を色相差に変換して送信する。具体的には、色相差をＮ＋１階調に用いる場合、色相差値一つでＮ進数のデータ値一つを送信できる方法を説明する。

ここで、色相の初期値をｈ、明度の規定値をｌ、彩度の規定値をｓとする。色点滅信号送信手段１１は、送信キュー１０に送信データが入力され送信処理が開始されるまでに、色点滅信号源１２に色相Ｈ＝ｈ、明度Ｌ＝ｌ、彩度Ｓ＝ｓの色を表示しておくとともに、変数ｃｈに現在表示されている色の色相Ｈを入力しておく（Ｓ２０１）。

送信キュー１０に送信データが存在する場合、データ値の送信処理に進む（Ｓ２０２）。任意の送信データは送信キュー１０においてＮ進数列として管理される。すなわち、一つのデータ値は０以上Ｎ未満の整数値ｎとなる。

送信処理では、先ず、送信キュー１０からデータ値ｎを取得し、送信キュー１０を更新する（Ｓ２０３）。次いで、データ値ｎを色相差ｄｈに変換する（Ｓ２０４）。ここで、ｄｈ＝（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１）である。この結果、次の表示色は、色相Ｈ＝ｃｈ＋ｄｈ、明度Ｌ、彩度Ｓの色に決定される（Ｓ２０５）。また、色相Ｈは０以上２π未満の値となるので、もし、ｃｈ＋ｄｈ＞２πであれば、Ｈ＝ｃｈ＋ｄｈ−２πとなる。そして、決定された表示色（色相Ｈ、明度Ｌ、彩度Ｓの色）を色点滅信号源１２に表示する（Ｓ２０６）。色点滅周波数がｆ［Ｈｚ］である場合、ここで１０００／ｆ［ｍｓｅｃ］間静止し、前記表示色を提示し続ける（Ｓ２０７）。その後、現在の表示色の色相Ｈを変数ｃｈに代入しＳ２０２のステップに戻る（Ｓ２０８）。

また、Ｓ２０７における静止時間は、Ｓ２０７以外のステップが０ｍｓｅｃで完了すると仮定する場合は１０００／ｆ［ｍｓｅｃ］となるが、Ｓ２０７以外のステップでｔ［ｍｓｅｃ］の処理時間を要するならば（１０００／ｆ）−ｔ［ｍｓｅｃ］である。

尚、Ｓ２０２において送信キュー１０に送信データが無ければ、データ送信完了となる（Ｓ２０９）。

次いで、本実施形態におけるデータ受信システムについて説明する。

図５は、本発明のデータ信号受信方法が適用されるデータ送受信システムにおける色点滅信号検出手段の動作例を示したフローチャートである。また、図６は、図５記載のＳ３０３の動作アルゴリズムの詳細を示す。ここでは、Ｎ進数のデータ値を一つずつ受信する際の動作アルゴリズムについて説明する。

色点滅信号検出手段２２は、対応するイメージセンサ手段２１より連続して画像フレームＩ（ｉ）を取得する。ここで、図５に示すアルゴリズムでは、画像フレームの取得周期（＝フレームレート）が、送信側ディスプレイの点滅周波数に等しいものとしている。

色点滅信号検出手段２２は、最新の画像フレームＩ（ｉ）が取得される時点で、一つ前の画像フレームＩ（ｉ−１）を保持している。図５に示す処理は、最新の画像フレームＩ（ｉ）の取得イベント（Ｓ３０１）おきに実施される。

画像フレームＩ（ｉ）が取得されると、画像フレームＩ（ｉ−１）、Ｉ（ｉ）の全ての画素について、色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）（ｘ，ｙは、０≦ｘ＜ＷＩＤＴＨ，０≦ｙ＜ＨＥＩＧＨＴの整数で、ＷＩＤＴＨは画像フレームの横軸画素数、ＨＥＩＧＨＴは画像フレームの縦軸画素数）を算出する（Ｓ３０２）。ここで、色相差を算出する際、彩度が低い画素、すなわち、ほとんど無色な画素は色点滅信号を撮像したものとはみなせない。したがって、比較される画素の色の彩度がともに既定値より大きい場合にのみ色相差を算出し、そうでない場合は色相差を０とすることができる。

次に、各画素について算出された色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）をデータ値ａ（ｘ，ｙ）に変換する。但し、色相差がデータ値に変換できない値である場合、ａ（ｘ，ｙ）には−１（データ無し）を代入する（Ｓ３０３）。

具体的には、図６に示したフローチャートのように、−１≦ｎ＜Ｎの整数ｎについて、色相（（ｎ＋１）・２π／（ｎ＋１））−Ｒと色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））＋Ｒが色平面上でなす狭角に、算出された色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）が入るかどうかを検出する（Ｓ４００）。尚、Ｒとは、色相（値）に許容する誤差である。

図７及び図８は、それぞれ、色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））−Ｒと色相（（ｎ＋１）・２π／（ｎ＋１））＋Ｒが色平面上でなす狭角、及び、これに色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）が入る場合（図７）、入らない場合（図８）を示している。

上記説明および図においては、Ｒを一定値としているが、色相（（ｎ＋１）・２π／（ｎ＋１））の値により許容誤差Ｒの値を変えることも可能である。一般に、光源の発色性能やカメラ等のイメージセンサ手段の色感度には特性があり、この特性を考慮する形で、許容誤差Ｒを可変にすること（例えば、イメージセンサの色感度が強い赤色近辺で許容誤差Ｒを小さくすること）は、色点滅信号の検出精度向上に寄与する。

ここで、色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））−Ｒ及び色相（（ｎ＋１）・２π／（ｎ＋１））＋Ｒが色平面上でなす狭角にｄｈ（ｘ，ｙ）が入れば、ａ（ｘ，ｙ）＝ｎと決定する（Ｓ４０１）。

一方、−１≦ｎ＜Ｎの全ての整数ｎについて、色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））−Ｒ及び色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））＋Ｒが色平面上でなす狭角にｄｈ（ｘ，ｙ）が入らないならば、該当するデータ値がないので、ａ（ｘ，ｙ）＝−１とする（Ｓ４０２）。

すなわち、図６に示す動作アルゴリズムによって、Ｎ＝２の場合に、色平面上において色相差ａｈ（ｘ，ｙ）がデータ値０、データ値１、およびデータ無し（−１）に変換される範囲を示すと図９の説明図ようになる。

全ての画素についてａ（ｘ，ｙ）が算出された後、信号成分Ｅ（ｎ）を抽出する（Ｓ３０４）。信号成分Ｅ（ｎ）とは、ａ（ｘ，ｙ）＝ｎ（ｎは、０≦ｎ＜Ｎの整数）である画素座標の連結成分で、画素数が最大のものである。尚、図５に示す動作アルゴリズムでは、受信データ値が取りうる値である０≦ｎ＜Ｎの全ての整数ｎについてＥ（ｎ）を検出するようになっているが、実際には、ループ１、ループ２内の処理においてａ（ｘ，ｙ）を算出した際に、ａ（ｘ，ｙ）の要素として出現した値についてのみ行えばよい。

信号成分Ｅ（ｎ）が検出された際には、Ｅ（ｎ）に含まれる画素数が既定値ＴＡより多いかどうかを検出する（Ｓ３０５）。ＴＡは、信号成分を信号受信領域として決定するための画素数の閾値である。ＴＡを０以上の値を設定することは、信号成分がＴＡ以上のまとまったサイズの画素集合として検出される場合のみ有意な信号とみなすという条件を加えるになる。これによって局所的に偶然に生じた色相差をデータ信号として誤検出してしまう可能性が低減される。尚、ＴＡ＝０とすれば、信号成分が検出された時点で、それが信号受信領域と決定される。

Ｅ（ｎ）に含まれる画素数が既定値ＴＡより多い場合、色点滅信号検出手段２２は、Ｅ（ｎ）を信号受信領域とし、ｎを検出データ値として、色点滅信号受信手段２３に出力する（Ｓ３０６）。尚、信号受信領域については、該領域の座標集合に代えて、該領域を囲む矩形領域の情報を出力することや、前記矩形の重心座標を出力することができる。

一方、０≦ｎ＜Ｎのすべての整数ｎについてＥ（ｎ）が検出されなかったか、または、検出されてもその画素数がＴＡ以下であった場合には、画像フレームＩ（ｉ）に取得によって受信されたデータは無いとみなす（Ｓ３０７）。結果、非検出通知を色点滅信号受信手段２３に出力する。

この後、画像フレームナンバーｉ＝ｉ＋１として、次画像フレームに対する処理に移行する。

（実施形態例２）
以下には、実施形態例１に示す動作アルゴリズムを基本とし、既定回数以上連続してデータ値が受信されることによって、受信されたデータ値列を有効な検出データ値列として色点滅信号受信手段２３に出力するように修正した色点滅信号検出手段２２の動作アルゴリズムについて説明する。

送信側の色点滅信号送信手段２２の動作アルゴリズムは、図４を用いて説明したものと同様である。但し、連続信号長をＫとするとき、送信キュー１０に入力される送信データは、Ｎ進数のデータ値Ｋ個から構成されるデータ値列、若しくは、Ｋの倍数個のデータ値から構成されるデータ値列である。

図１０は、本実施形態における色点滅信号検出手段の動作アルゴリズム例を示したフローチャートである。

色点滅信号検出手段２３は、イメージセンサ手段２１より連続して画像フレームＩ（ｉ）を取得する。ここでも、画像フレームの取得周期（＝フレームレート）は、色点滅信号源１２の点滅周波数に等しいものとしている。また、連続信号長はＫであり、データ値がＫ回連続して受信されることによって、受信されたデータ値列を有効な検出データとして受理するものとしている。

色点滅信号検出手段２２は、前処理として、各画素において何回連続してデータ値を受信したかを保持するための配列ｃ（ｘ，ｙ）の全ての値を０とする（Ｓ８０１）。以降の処理、Ｓ８０２，Ｓ８０３，Ｓ８０４，Ｓ８１３は、それぞれ図５を用いて説明したＳ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０３，Ｓ３０８と同様である。

ループ１、ループ２内では、Ｓ８０４によってａ（ｘ，ｙ）の値が決定された後、ａ（ｘ，ｙ）！＝−１（データ無し）かどうかを確認する（Ｓ８０５）。

そして、ａ（ｘ，ｙ）！＝−１である場合、すなわち、座標（ｘ，ｙ）の画素においてデータ値を含む色点滅信号が受信されたとみなされる場合には、ｄ（ｘ，ｙ，ｃ（ｘ，ｙ））に、受信されたデータ値ａ（ｘ，ｙ）を代入し保持しておく（Ｓ８０６）。

配列ｄは、各画素座標において、連続して受信されたデータ値を保持しておくための配列である。次に、ｃ（ｘ，ｙ）＝ｃ（ｘ，ｙ）＋１とする（Ｓ８０７）。

一方、ａ（ｘ，ｙ）！＝−１でない場合、すなわち、座標（ｘ，ｙ）の画素においてデータ値を含む色点滅信号が受信されなかった場合には、ｃ（ｘ，ｙ）＝０とする（Ｓ８０８）。

全ての画素について、ａ（ｘ，ｙ）、ｃ（ｘ，ｙ）並びにｄ（ｘ，ｙ，ｃ（ｘ，ｙ））が算出された後に、連続信号成分ＣＥを検出する（Ｓ８０９）。尚、連続信号成分ＣＥは、ｃ（ｘ，ｙ）＝Ｋ、であって、ｄ（ｘ，ｙ，０）、ｄ（ｘ，ｙ，１），…，ａ（ｘ，ｙ，Ｋ−１）が全て一致する画素座標（ｘ，ｙ）の連結成分で、画素数が最大のものである。すなわち、Ｓ８０９では、Ｋ個のデータ値からなるデータ値列を同時に受信した画素の連結成分で最大のものを連続信号成分として抽出する。

Ｓ８０９で、連続信号成分ＣＥが検出された場合、連続信号成分ＣＥの画素数がＴＡより多いかどうかを検出する（Ｓ８１０）。ここでの、ＴＡとは連続信号成分ＣＥを信号受信領域として決定するための画素数の閾値である。すなわち、ＴＡを０以上の値を設定することは、連続信号成分がＴＡ以上のまとまったサイズの画素集合として検出される場合のみ有意な信号とみなすという条件を加えるになる。これによって局所的に、偶然に“連続して”生じた色相差をデータ信号として誤検出してしまう可能性が低減される。尚、ＴＡ＝０とすれば、連続信号成分が検出された時点で、それが信号受信領域と決定される。

連続信号成分ＣＥの画素数がＴＡより多い場合、ＣＥを信号受信領域とし、ＣＥ中の任意の画素座標（ｘ，ｙ）を選択して、ｄ（ｘ，ｙ，０），ｄ（ｘ，ｙ，ｌ），…，ａ（ｘ，ｙ，Ｋ−１）を検出データ値列として、色点滅信号受信手段２３に出力する（Ｓ８１１）。そして、再び、配列（ｘ，ｙ）の全ての値を０とし（Ｓ８１２），Ｓ８１３へ進む。

また、信号受信領域については、該領域の座標集合に代えて、該領域を囲む矩形領域の情報を出力することや、前記矩形の重心座標を出力することができる。

一方、連続信号成分ＣＥの画素数がＴＡ以下であった場合には、単に、配列ｃ（ｘ，ｙ）の全ての値を０とし（Ｓ８１２）、Ｓ８１３へ進む。

また、Ｓ８０９において、連続信号成分ＣＥが検出されなかった場合にも、Ｓ８１３へ進む。

この後、画像フレームナンバーｉ＝ｉ＋１として（Ｓ８１３）、次画像フレームに対する処理に移行する。

（実施形態例３）
実施形態例２において説明した色点滅信号検出手段２２の動作アルゴリズムでは、受信側は連続信号長Ｋの倍数個のデータ値からなるデータ値列を受信できるが、実施形態例１と実施形態例２で示した受信側動作アルゴリズムを組み合わせることで、連続信号長Ｋ以上である任意の長さのデータ値からなるデータ値列を受信することができるようになる。

この場合も、送信側の色点滅信号送信手段１１の動作アルゴリズムは、図４を用いて説明したものと同様である。但し、連続信号長をＫとするとき、送信キュー１０に入力される送信データはＫ個以上のＮ進数のデータ値から構成されるデータ値列である。

受信側の色点滅信号検出手段２２は、先ず、図１０を参照しながら説明した動作アルゴリズムに基いて動作する。そして、有意な連続信号成分が検出され（Ｓ８１０）、信号受信領域並びに受信データ値列を出力した（Ｓ８１１）時点以降、前記信号受信領域に含まれる画素座標については図５を用いて説明した動作アルゴリズムを適用し、逐次検出データ値を色点滅信号受信手段に出力する。

但し、前記信号受信領域に含まれる画素座標において受信データが無く（Ｓ３０７）、データ値の受信が途切れた場合には、即座に、図１０を参照しながら説明した動作アルゴリズムヘ遷移する。

以降、有意な連続信号成分が検出されるごとに上述の動作を行う。

上述の実施例１，２，３に示す色点滅信号検出手段２２から、検出結果として、データ値／データ値若しくは非検出通知を受信する色点滅信号受信手段２３の動作は、基本的に、図２及び図３を参照しながら説明した光信号受信手段２３の動作と同等である。但し、実施形態例２及び３において説明した色点滅信号検出手段２２を用いる場合、色点滅信号受信手段２３は、１０００／ｆおきの検出結果受信タイミングにおいて、任意の色点滅信号検出手段２２より検出結果（データ値列）が受信されないことをもって非検出通知を受信したものとみなすように動作する。

以上の実施形態例で述べたデータ受信方法は、図１〜図１０で示した処理工程をコンピュータのプログラムで構成し、このプログラムをコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、コンピュータでその機能を実現するためのプログラム、あるいは、コンピュータにその処理の工程の実行させるためのプログラムを、そのコンピュータが読み取りできる記録媒体、例えば、フレキシブルディスクや、ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバルディスクなどに記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記のプログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを介して提供することも可能である。

そして、これら記録媒体からコンピュータに前記のプログラムをインストールすることにより、あるいはネットワークからダウンロードしてコンピュータに前記のプログラムをインストールすることにより、本発明を実施することが可能となる。但し、コンピュータへのインストールはコンピュータ単位であり、装置やシステムが複数あることなどでインストールの対象となるコンピュータが複数ある場合には、当該プログラムは必要な処理部分毎にインストールされることは当然である。この場合、当該プログラムはコンピュータ対応に記録媒体に記録するか、またはネットワークを介してダウンロードしてもよい。

本発明のデータ信号受信方法の実施形態例を示した概略構成図。 光信号受信手段の動作アゴリズム例を説明したフローチャート。 光信号受信手段の動作アゴリズム例を説明したフローチャート。 本発明のデータ信号受信方法が適用されるデータ送受信システムにおける光（色点滅）信号送信手段の動作アゴリズム例を説明したフローチャート。 本発明のデータ信号受信方法が適用されるデータ送受信システムにおける光（色点滅）信号検出手段の動作アゴリズム例を説明したフローチャート。 図５記載のＳ３０３内の処理の動作アルゴリズム例を示したフローチャート 色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））−Ｒおよび色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））＋Ｒが色平面上でなす狭角に色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）が狭角に入る場合を示した説明図。 色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１））−Ｒおよび色相（（ｎ＋１）・２π／（Ｎ＋１）＋Ｒが色平面上でなす狭角に色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）が狭角に入らない場合を示した説明図。 Ｎ＝２の場合における色相差ｄｈ（ｘ，ｙ）とデータ値の色平面上での関係を示した説明図。 色点滅信号検出手段の第２の動作アルゴリズム例を示したフローチャート。

符号の説明

１０…送信キュー、１１…光信号送信手段または色点滅信号送信手段、１２…光信号源または色点滅信号源
２１…イメージセンサ手段、２２…光信号検出手段または色点滅信号検出手段、２３…光信号受信手段または色点滅信号受信手段

Claims (19)

1. データ信号を光信号として発信する光信号源を撮像するイメージセンサ手段を用いて前記データ信号を含む映像を撮影し、この映像中から前記データ信号の領域を検出すると共に前記データ信号を受信するデータ信号受信方法であって、
   前記イメージセンサ手段から取得した映像に基くデータ信号を検出する光信号検出手段と、前記データ信号を受信する光信号受信手段とを有し、
   複数のイメージセンサ手段が個々に異なる向きから前記光信号源を撮像することを特徴とするデータ信号受信方法。
2. 前記イメージセンサ手段と同数の光信号検出手段を有し、
   各光信号検出手段が各イメージセンサ手段に対応して独立に映像を取得して前記データ信号を検出する過程と、
   少なくとも一つの光信号検出手段においてデータ信号が検出された場合、前記光信号受信手段が前記データ信号を受信データ値として受信する過程と
   を有することを特徴とする請求項１記載のデータ信号受信方法。
3. 前記光信号受信手段は、規定数以上の光信号検出手段からデータ信号を受信した時、同じデータ信号が検出された場合にこのデータ信号を受信データ値として受信すること
   を特徴とする請求項２記載のデータ信号受信方法。
4. 規定数以上の光信号検出手段において同じデータ値が取得されと同時に他の規定数以上の光信号検出手段において前記データ値とは異なる同じデータ値が取得された場合、前記光信号受信手段は、数の多い方の光信号検出手段から同時に取得されたデータ値を受信データ値として決定すること
   を特徴とする請求項３記載のデータ信号受信方法。
5. 前記光信号受信手段が、前記イメージセンサ手段によって連続して撮像される画像フレーム間の各画素の色相差を計算した後、一定値以上の色相差が生じる画素を信号成分として抽出し、この信号成分において生じた色相差を演算処理してデータ値に変換することによってデータ値を受信すること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデータ信号受信方法。
6. データ値列を受信した画素の連結成分で最大のものを連続信号成分として検出すること
   を特徴とする請求項５記載のデータ信号受信方法。
7. 光信号受信手段は、前記信号成分において一定回数以上連続してデータ値を受信し、この受信されたデータ値列を有効な受信データとして判断すること
   を特徴とする請求項記載５または６のデータ信号受信方法。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載のデータ信号受信方法において、信号成分は一定値以上の数の画素から成る連結成分であることを条件とすること
   を特徴とするデータ信号受信方法。
9. データ信号を光信号として発信する光信号源を撮像するイメージセンサ手段を用いて前記データ信号を含む映像を撮影し、この映像中から前記データ信号の領域を検出すると共に前記データ信号を受信するデータ信号受信装置であって、
   前記イメージセンサ手段から取得した映像に基づくデータ信号を検出する光信号検出手段と、前記データ信号を受信する光信号受信手段とを備え、
   複数のイメージセンサ手段が個々に異なる向きから前記光信号源を撮像することを特徴とするデータ信号受信装置。
10. 前記イメージセンサ手段と同数の光信号検出手段を有し、
    各光信号検出手段は、各イメージセンサ手段に対応して独立に映像を取得して前記データ信号を検出し、
    前記光信号受信手段は、少なくとも一つの光信号検出手段においてデータ信号が検出された場合においては前記データ信号を受信データ値として受信すること
    を有することを特徴とする請求項９記載のデータ信号受信装置。
11. 前記光信号受信手段は、規定数以上の光信号検出手段からデータ信号を受信した時、同じデータ信号が検出された場合にこのデータ信号を受信データ値として受信すること
    を特徴とする請求項１０記載のデータ信号受信装置。
12. 前記光信号受信手段は、規定数以上の光信号検出手段において同じデータ値が取得されと同時に他の規定数以上の光信号検出手段において前記データ値とは異なる同じデータ値が取得された場合においては、数の多い方の光信号検出手段から同時に取得されたデータ値を受信データ値として決定すること
    を特徴とする請求項１１記載のデータ信号受信装置。
13. 前記光信号受信手段が、前記イメージセンサ手段によって連続して撮像される画像フレーム間の各画素の色相差を計算した後、一定値以上の色相差が生じる画素を信号成分として抽出し、この信号成分において生じた色相差を演算処理してデータ値に変換することによってデータ値を受信すること
    を特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のデータ信号受信装置。
14. データ値列を受信した画素の連結成分で最大のものを連続信号成分として検出すること
    を特徴とする請求項１３記載のデータ信号受信装置。
15. 光信号受信手段は、前記信号成分において一定回数以上連続してデータ値を受信し、この受信されたデータ値列を有効な受信データとして判断すること
    を特徴とする請求項記載１３または１４のデータ信号受信装置。
16. 前記信号成分は前記既定値以上の数の画素から成る連結成分であることを条件とすること
    を特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載のデータ信号受信装置。
17. 請求項１から８のいずれか１項に記載のデータ信号受信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
18. 請求項１から８のいずれか１項に記載のデータ信号受信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み込み可能な記録媒体。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載のデータ信号受信方法とその装置並びにプログラム及びその記録媒体において、前記光信号は色点滅信号であることを特徴とするデータ信号受信方法とその装置並びにプログラム及びその記録媒体。
    

Images