JP2005327246A - 高速画像マッチを用いた局所的な位置特定 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ユーザがペンにより文書中にストロークを生み出すとき、ペンに搭載されたカメラによって文書の画像が取り込まれる。いくつかの画像の位置は、例えば、画像によって取り込まれた文書上のパターンを分析する等して決定されるが、他の画像の位置は、画像のシーケンスをストロークの形状に対応するグループにセグメント化することによって決定される。次いで、セグメント中の位置決定済みの画像に関する情報を利用して、そのセグメント中の位置未決定の画像の位置を決定する。位置未決定の画像の回転、スケールを使用して位置未決定の画像を歪ませる。次いで、歪ませた位置未決定の画像と文書探索領域との間でピクセル単位の比較を行う。さらに、歪ませた位置未決定の画像がうまくマッチした場合、画像の変換パラメータをさらに精緻にする。
【選択図】 図9
Description
図1に、本発明の様々な態様を実施するのに使用できる従来型の汎用ディジタルコンピューティング環境の機能ブロック図の一例を示す。図1で、コンピュータ100は、処理ユニット110と、システムメモリ120と、システムメモリを含めた様々なシステムコンポーネントを処理ユニット110に結合するシステムバス130とを備える。システムバス130は、様々なバスアーキテクチャのいずれかを用いた、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、ローカルバスを含めて、いくつかのタイプのバス構造のいずれかとすることができる。システムメモリ120は、読取り専用メモリ(ROM)140およびランダムアクセスメモリ(RAM)150を含む。
本発明の様々な実施形態を利用して、一連の画像によって取り込まれた文書部分の位置を決定することができる。前述のように、画像中に取り込まれた文書部分の位置の決定を用いて、紙、表示画面、または文書を表示しているその他の媒体とのユーザ対話の位置を突き止めることができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、画像は、紙の上にインクで書くのに使用されるインクペンによって得ることができる。本発明の他の実施形態では、ペンは、文書を表示しているディジタイザの表面に電子インクで「書く」のに使用されるスタイラスとすることができる。
筆記中、ペンチップと紙は同じ面上にある。したがって、仮想ペンチップから実際のペンチップへの変換もまたFS→Pであり、以下のとおりである。
Lpentip=FS→P(Lvirtual−pentip)
変換FS→Pは、アフィン変換として推定することができる。これは、以下のようにFS→Pの推定値として単純化される。
Lvirtual−pentip=FP→S(Lpentip)
Lpentipは(0,0)に初期化され、以下のようになる。
FP→S=(FS→P)−1
各画像につき得られたLvirtual−pentipを平均することによって、仮想ペンチップの位置Lvirtual−pentipを決定することができる。Lvirtual−pentipを使用して、Lpentipのより正確な推定値を得ることができる。何回か繰り返した後、正確な仮想ペンチップの位置Lvirtual−pentipを決定することができる。
前述のように、本発明の様々な実施形態を利用して、取り込まれた画像に対応する文書部分が決定されるが、文書を表示する媒体はまた、媒体上の様々な位置を識別するためのパターンを備える。したがってこのパターンは、表示された形の符号化済みデータストリームと考えることができる。パターンを表示する媒体は、印刷された紙(またはその他の物理媒体)でもよく、あるいは、符号化済みデータストリームを別の画像または画像セットと共に投影する表示装置でもよい。例えば、符号化済みデータストリームは、紙の上の物理的画像として、または表示画像の上に重なる画像として表されてもよく、あるいは、表示画面と結合しているかまたは表示画面の上に重なる物理的な符号化済みパターン(すなわち修正不可能なパターン)でもよい(したがって、ペンによって取り込まれたどんな画像部分も表示画面上で位置決定可能である)。
上から下に進んで右に移る場合、上記の行列は、以下のビットストリームによって形成することができる。
010111000011001001101001100111100010
斜めに進んで折り返す場合、上記の行列は、以下のビットストリームを表することができる。
011000000101010110000011111110101010
図3Bは、画像303からのピクセルブロックの拡大も含む。拡大304〜211は、5×5のピクセルブロックを示す。ピクセルブロック304は、白い行の間の1つの黒い行を示す。ピクセルブロック305は、白い列の間の1つの黒い列を示す。ピクセルブロック306は左下のコーナを示す。ピクセルブロック307は右上のコーナを示す。ピクセルブロック308は、左側に半分の黒い行が付いた黒い列を示す。ピクセルブロック309は、上に半分の黒い列が付いた黒い行を示す。ピクセルブロック310は半分の黒い行を示す。ピクセルブロック311は半分の黒い列を示す。ピクセルブロックの組合せを分析すると、ピクセルの組合せはすべて、ピクセルブロック304〜311にみられる画像セグメントで形成できることが理解されるはずである。図3Bに示すパターンタイプは、四方すべてが完全に囲まれる領域のない迷路を線セグメントが形成するように見えるので、「迷路」パターンと呼ぶことができる。
例示した本発明の実施形態では、前に詳細に述べたように、文書上でストロークを形成するインクはカメラ203に見えない。そうではなくカメラ203は、ペンが動いてストロークを形成するのに伴って、文書の画像を取り込むだけである。実際のペンチップの位置、したがってストロークの位置は、較正パラメータを使用して画像の中心の位置をずらすことによって推測される。例えば図6に、ペン201を使用して文書上に形成することのできるストロークに対応するストロークパス601の例を示す。ストロークパス601は、ストロークの形状を辿ってはいるが、ストロークからずれている。ユーザがペン201を動かしてストロークを形成するのに伴って、カメラ203は、ストロークパス601に沿って文書の画像を周期的に取り込む。それにより、図7に示すように、カメラ203は文書の一連の画像701A〜701Xを取り込むことになり、各画像の中心はストロークパス601上にくる。そのため、各画像701A〜701Xの中心は、実際のストロークパス601上にくる。例えば図8に、それぞれ画像701A〜701Xの中心である一連の点801A〜801Xを示す。ただし、本発明の他の実施形態では、異なる構成を採用してもよいことを理解されたい。例えば、本発明の代替実施形態では、取り込まれる画像の中心はペン201の実際のチップ202に対応するものとすることもできる。
ストロークパスに沿って取り込まれた画像を分析するとき、コンピュータ201はまず、例えば前に詳細に述べた迷路パターンなど、文書中に提供されたパターンを使用して、各画像を位置決定することを試みる。パターンを復号することによって画像をうまく位置決定することができない場合は、第1の画像と文書とをピクセル単位で比較する(または、文書中で公算の高い対応領域を識別することができれば、それらの公算の高い対応領域と比較する)。このような比較によって第1の画像をうまく位置決定することができた場合は、後でより詳細に論じる局所的な位置特定プロセスを使用して、残りのフレームを分析する。第1の画像をうまく位置決定することができない場合は、ピクセル単位の比較を用いて次のフレームを分析する。このプロセスを、画像がうまく位置決定できるまで、またはどの画像も位置決定できないと判定されるまで継続する。どの画像も位置決定できない場合は、このストロークは失われる(すなわちこのストロークの位置を決定することはできない)。位置決定された画像の中心を、以下では「開始」点と呼ぶ。というのは、これらの点は、ストロークパス601に沿った位置未決定の画像の位置を決定するためのベースラインとして使用されることになるからである。したがって、パターンの使用によって、またはピクセル単位の比較によってうまく位置決定された各フレームの中心は、開始点である。
現時点で好ましい本発明の実施モードを含めて特定の例に関して本発明を述べたが、前述のシステムおよび技法には、添付の特許請求の範囲に示す本発明の趣旨および範囲に含まれる多くの変形および置換があることは、当業者なら理解するであろう。
102 マウス
106 シリアルポートインタフェース
107 モニタ
108 ビデオアダプタ
109 リモートコンピュータ
110 処理ユニット
111 メモリ
112 ローカルエリアネットワーク
113 ワイドエリアネットワーク
114 ネットワークインタフェース
115 モデム
120 システムメモリ
130 システムバス
165 ディジタイザ
192 ハードディスクインタフェース
193 磁気ディスクドライブインタフェース
194 光学ドライブインタフェース
195 オペレーティングシステム
196 アプリケーションプログラム
197 その他のプログラムモジュール
198 プログラムデータ
903 画像受領モジュール
905 セグメント化モジュール
907 セグメント完了モジュール
909 結果切捨てモジュール
Claims (10)
- ストロークの画像の位置を決定する方法であって、
文書中のストロークの複数の画像を1つまたは複数のセグメントにグループ化し、それにより各セグメントが、前記文書中の第1の既知の位置に対応する最初の位置決定済み画像と、前記文書中の第2の既知の位置に対応する最後の位置決定済み画像とを有するようにするステップと、
各セグメントが完了しているか未完了かを判定するステップであって、完了している各セグメントは、前記文書中の第3の既知の位置に対応する第3の位置決定済み画像を少なくとも含むステップと、
未完了の各セグメントを完了させるステップと
を含むことを特徴とする方法。 - セグメントが前記文書中の第3の既知の位置に対応する第3の位置決定済み画像を少なくとも含む場合に、前記セグメントが完了していると判定するステップをさらに含み、前記第3の既知の位置は、前記複数の画像を1つまたは複数のセグメントにグループ化する前に既知であったことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 未完了の各セグメントを完了させるステップは、少なくとも1つの未完了セグメント中の各画像に対応する前記文書中の位置を識別するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 現在画像に対応する前記文書中の位置を識別するステップは、
前記ストロークを形成するのに利用されたペンの動きと、前の画像に対応する前記文書中の位置とに基づいて前記文書中の探索領域を決定するステップと、
前記現在画像を前記文書中の前記探索領域と比較するステップとを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 前記ペンの動きは前記ペンの最大速度であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記ペンの動きは、2つ以上の前の画像に対応する前記文書中の位置から決定された、前記ペンの実際速度であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記ペンの動きは前記ペンの最大加速度であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 各セグメントは前記ストロークの相対的に線形の部分に対応することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記複数の画像それぞれに対応する前記文書中の位置を分析するステップと、
1つまたは複数の誤った位置を切り捨てるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記複数の画像それぞれに対応する前記文書中の位置を分析するステップは、前記複数の画像がセグメントにグループ化される前に識別された位置が誤っていないことを示すことを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
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