JP2005208843A - 情報符号化／復号方法、装置及びコード表示物 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲環境（外乱）や受光デバイスの特性による読み取り誤差が生じる虞を無くし、ロバストなコード復号を実現する。
【解決手段】 ｎ！種類（ｎは３以上の整数）の情報を、互いに異なる色又は階調からなるｎ個のセルの配置によって符号化するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報を複数の色又は階調の配置に置換して符号化する情報符号化／復号方法、装置及びコード表示物に関するものである。

従来より、記録媒体例えば紙の上に、各種データを記録する方式として、バーコードが広く用いられている。バーコードは、所定の長さのバーを一列に並べ、各バーの幅やバーの間隔等を変えることにより、データを表現している。しかし、こうした１次元のバーコードでは、表現できるデータの量は限られてしまう。このため、バーコードを２次元として、情報量を増やすことが行なわれている。また、バーコードを構成するセルを複数の色で表わすことにより、表現できる情報量を増加させるようにしたカラーバーコードも考案されている。例えば、特許文献１に開示されたカラーバーコードでは、二つの色領域にそれぞれ白、黄、マゼンタ、赤、シアン、緑及び青の７色のうちの一つを当てはめることにより、０〜４８で表される４９種類の数値を符号化するようにしている。

特願１０−５５４２０号公報（第７頁、図１−２等）

上述した従来のカラーバーコードは、符号化する数値を単純に複数の色に置き換えてコード化するものである。このため、色領域に割り当てられた色を正確に認識（絶対評価）する必要がある。
しかし、多数種類の色をバーコードで利用すると、バーコードリーダ等の光学的読み取り装置においては、周囲環境（外乱等）や受光デバイスの特性によって、近似する色の識別（絶対評価）が困難となり、読み取り誤差等も生じ得るという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、周囲環境（外乱）や受光デバイスの特性による読み取り誤差が生じる虞を無くし、ロバストな復号を実現することができる情報符号化／復号方法、装置及びコード表示物を提供することを目的とする。

本発明に係るコード表示物は、互いに異なる色又は階調からなるｎ個（ｎは３以上の整数、以下同じ）のセルの配置によってｎ！種類のコードを表現してなるものである。なお、上述したコードは、例えば１次元又は２次元のカラーコード、グレーコード等である。

本発明に係る情報符号化方法は、ｎ！種類の情報を、互いに異なる色又は階調からなるｎ個のセルの配置によって符号化することを特徴とする。
本発明に係る情報符号化装置は、ｎ！種類の情報を入力とし、この入力と一対一で対応する互いに異なる色又は階調からなるｎ個のセルの配置によって表現されたｎ！種類の符号を出力とする。
本発明に係る情報復号方法は、上述したようなコードを読み取り、全セルの色又は階調を相対的に評価してｎ！種類の情報のうちの一つを復号することを特徴とする。
更に、本発明に係る情報復号装置は、上述したようなコードを読み取る読み取り手段と、この読み取り手段で読み取られたコードの各セルの色又は階調を認識する認識手段と、この認識手段で認識された全セルの色又は階調を相対的に評価してｎ！種類の情報のうちの一つを特定する情報判別手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、互いに異なる色又は階調からなるｎ個（ｎは３以上の整数）のセルの配置によってｎ！種類のコードを表現するようにしているので、１つのコードは、必ずｎ個の異なる色又は階調の組み合わせによって表現される。換言すれば、各コードには、各色又は各階調のセルが必ず１つ現れることになる。このようなコードを利用すると、外乱や受光デバイスの特性ばらつきによって各セルの色又は階調の絶対評価値が変動しても、全セルの色又は階調の相対評価値は、あまり変動することがないため、光学的読み取り装置等を利用してのコードの読み取りの際には、全セルの色又は階調を比較認識（相対評価）することにより、認識率を向上させることができる。また、受光デバイスの性質に関し許容範囲を広くすることができ、例えば携帯電話等やハンドスキャナ等に利用される安価な受光素子、ＣＣＤ等でも、誤認識なくコードの読み取りが可能となる。また、セルの数、すなわち使用する色数や階調数を増加させることにより、より多くの情報を表現することが可能となる。

以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るカラーコードを示す図であり、このカラーコードは、カラープリンタ等の印刷出力手段によって印刷出力されたカラーコード印刷物（表示物）の形態で使用される。
本実施の形態に係るカラーコードは、複数のセル、ここでは３つのセル１，２，３を一列（図１では縦方向）に並べ、この各セル１〜３を３つの色Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれか１つで表現してなるものである。縦一列に並んだ３つのセル１〜３により、１つの情報単位が形成され、ここでは、２ビット分に相当する量を超える情報を表現可能としている。縦一列に並んだ３つのセル１〜３のそれぞれは、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１つで表現される。縦に並んだ３つのセル１〜３は、互いに同じ色となることは無い。すなわち、縦一列に並んだセル１〜３の全てが同じ色（例えばＲ）となることは無いし、任意の２つ（例えばセル１と２）が同じ色（例えばＲ）となることも無い。従って、縦1列に並んだ３つのセル１〜３の色の組合せは、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、（Ｒ，Ｂ，Ｇ）、（Ｂ，Ｒ，Ｇ）、（Ｇ，Ｒ，Ｂ）、（Ｇ，Ｂ，Ｒ）、（Ｂ，Ｇ，Ｒ）の６通りである。このため、本実施の形態では、1組の縦１列のセル１〜３によって、２ビットの情報（４通り）が表現され得ることになる。

セルの数をより多くし、よって使用する色の数を増やすと、より多くの情報量を取り扱うことができる。使用される色の数（色数）と、表現できる情報の量（情報量）とは、表１に示すような関係となる。すなわち、ｎ種類の色を使用すると、表現できる情報の量Ｎｂは、Ｎｂ＝ｎ！となる。

図２は、本発明に従うカラーコードを利用したカラー２次元コードの例を示す。縦１列に並んだ６個のセルを、それぞれ異なる６色（例：Ｒ、Ｇ、Ｂ、シアン、マゼンタ、イエロー）で表現している。従って、縦１列６個のセルにより、９ビットの情報を表現することができる。このため、１バイトのみを情報の表現に用い、残りの１ビットをエラーチェックコード等に用いることもできる。

図３は、このようなカラーコードによる情報符号化／復号を行う情報符号化／復号装置の構成を示すブロック図である。
まず、情報符号化装置は、次のように構成されている。キーボード、画像スキャナ、マイクロフォン等により構成される入力部１１には、符号化すべき情報、例えば数値データ、画像データ、音声データ等が入力される。入力された情報は、コード生成部１２において、内部の図示しない変換テーブルに基づいて、例えば６色の異なる色のセルの配置により表現されたコードが生成される。生成されたコードは、セルマトリクス生成部１３において２次元コードとしてのセルマトリクスに組み立てられて画像メモリ１４に記憶される。画像メモリ１４に記憶されたカラーコードは、カラープリンタ等の印刷出力部１５によって印刷出力され、カラーコード印刷物（コード表示物）１６として印刷出力される。

一方、情報復号装置は、次のように構成されている。すなわち、カラーコード印刷物１６は、ＣＣＤカメラ１７（又は画像スキャナ等）で撮像され、その画像が画像メモリ１４に記憶される。コード画像抽出部１８は、画像メモリ１４に記憶されたカラーコード画像の領域を検出し、抽出する。カラーコード画像の領域検出は、カラーコードの四隅に検出マークを設けるようにしても、通常のエッジ検出とパターン認識の組み合わせ処理によっても良い。抽出されたカラーコード画像は、コード認識部１９で縦方向及び横方向に走査され、得られたカラー画像信号のレベルによってコードが認識される。そして、このコード認識部１９で認識されたコードによって符号化された情報が判別される。

次に、コード認識部１９におけるコード認識の手法について、更に詳しく説明する。
ＣＣＤカメラ１７から出力されるカラーコードの画像信号は、色分解されたＲＧＢ信号である。ここで、カラーコードが、図２に示すような二次元カラーコードで、縦１列に並んだ６個のセルが、それぞれ赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローであるとすると、輝度信号は、下記数１で示される。

〔数１〕
輝度信号（Ｙ）＝0.3Ｒ＋0.59Ｇ＋0.11Ｂ

従って、理想的なＲＧＢ信号、輝度信号及び色差信号は、それらの最大振幅を１．０としたときに、下記表２のようになる。

しかし、これはあくまで理想的な状態での各信号のレベルであって、実際に外部の照明環境やＣＣＤカメラ１７の受光素子の特性ばらつき等により、その絶対値は変動する。そこで、本実施形態では、６つのセルを読み取ったときのＲＧＢ信号のレベルを比較して、相対的なレベルによって各セルの色を認識する。具体的には、次の方法が考えられる。

（１）輝度信号を利用する方法
得られたＲＧＢ信号から得られた輝度信号のレベルの大きい順に、イエロー、シアン、緑、マゼンタ、赤、青と認識する。この方法は、カラーコードだけでなく、多階調によりコードを表現するグレーコードの認識にも適用可能である。

（２）色差信号を利用する方法
得られたＲＧＢ信号から得られた色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）をそれぞれ大きい順に並べ、各色差信号のレベルの順位の組み合わせで、下記表３のように色を識別する。

例えば、あるセルの撮像画像から得られた色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）のレベルの順位がそれぞれ１，５，４であれば、それは他のセルよりも「赤」を示している可能性が高いと判断して、「赤」と判別する。同様に、色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）のレベルの順位がそれぞれ５，１，５であれば、それは他のセルよりも「緑」を示している可能性が高いと判断して、「緑」と判別する。また、これらの判定において、実際に求められた色差信号の順位と表３の順位との最小二乗誤差を求め、その値がもっとも小さい色を判定結果とするようにしても良い。

このようなシステムによれば、ＣＣＤカメラ１７として、例えば３０万画素（６４０×４８０画素）のカラーＣＣＤを使用し、１つのセルを４×４画素によって認識するとすれば、１回の読み取りで１９，２００セル（１６０×１２０セル）を認識可能である。図２のカラーコードを使用した場合、６セルで１バイトを表現可能であるため、１回の読み取りで認識可能なコードとして、３２００バイトの情報を記録できることになる。ＣＣＤの撮像面の２５％が有効だとすると、８００バイト、即ち漢字４００字分の情報が記録可能、ということになる。
また、紙の上で、１つのセルを１ｍｍ角の正方形として印刷するならば、８００バイトの情報（８０×６０セル）を、８０×６０ｍｍという、およそ名刺サイズの大きさで表現することができる。

本発明の一実施形態に係るカラーコードを示す。 本発明の他の実施形態に基づく２次元カラーコードを示す。 本発明の一実施形態に係る情報符号化／復号を行う情報符号化／復号装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１…入力部、１２…コード生成部、１３…セルマトリクス生成部、１４…画像メモリ、１５…印刷出力部、１６…カラーコード印刷物、１７…ＣＣＤカメラ、１８…コード画像抽出部、１９…コード認識部、２０…情報判別部、２１…出力部。

Claims (5)

1. 互いに異なる色又は階調からなるｎ個（ｎは３以上の整数）のセルの配置によって表現されたｎ！種類のコードの少なくとも一つが表示されたコード表示物。
2. ｎ！種類（ｎは３以上の整数）の情報を、互いに異なる色又は階調からなるｎ個のセルの配置によって符号化することを特徴とする情報符号化方法。
3. ｎ！種類（ｎは３以上の整数）の情報を入力とし、この入力と一対一で対応する互いに異なる色又は階調からなるｎ個のセルの配置によって表現されたｎ！種類の符号を出力とする情報符号化装置。
4. 互いに異なる色又は階調からなるｎ個（ｎは３以上の整数）のセルの配置によって表現されたｎ！種類のコードのうちの少なくとも一つを読み取り、全セルの色又は階調を相対的に評価してｎ！種類の情報のうちの少なくとも一つを復号することを特徴とする情報復号方法。
5. 互いに異なる色又は階調からなるｎ個（ｎは３以上の整数）のセルの配置によって表現されたｎ！種類のコードのうちの少なくとも一つが表示されたコード表示物から前記コードを読み取る読み取り手段と、
   この読み取り手段で読み取られたコードの各セルの色又は階調を認識する認識手段と、
   この認識手段で認識された全セルの色又は階調を相対的に評価してｎ！種類の情報のうちの一つを特定する情報判別手段と
   を備えたことを特徴とする情報復号装置。