JP2006012162A - 高密度幾何学シンボルセットを符号化するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高密度幾何学シンボルセット、例えば、運転免許証、生物学的ＩＤ、パスポート、他のトランザクション媒体または識別媒体を符号化するために使用することができる三角形バーコードタイプの符号を符号化するためのプラットフォームを実現する。
【解決手段】 インクジェットプリンタ、レーザプリンタ、他のプリンタ、または出力デバイスは、例えば、名前、住所、または例えばデジタル顔写真、アイリススキャンもしくは網膜スキャン、フィンガプリント、署名、他の情報など他の識別情報を表現するための定義されたアレイ中の、三角形などの幾何学シンボルを有する紙媒体、プラスチック媒体、または他の媒体に印刷することができる。幾何学シンボルは、エイリアシング効果および他の歪みを低減させる役割を果たすことができる白色スペースによって分離される千鳥状フォーマットの形で構成することができる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、識別子およびトランザクション媒体におけるシンボル符号化の分野に関し、より詳細には、幾何学シンボルセットを使用して色空間またはグレースケール空間におけるバーコードまたは他のシンボルセットを符号化するシステムおよび方法に関する。

小売製品、運転免許証、および他の商用媒体または識別媒体上で符号化されるＵＰＣ（universal product code）など、広く行き渡ったバーコードおよび他の符号化技術は、ラベルおよび他の素材内のある種の位置およびサイズについて定義されたシンボルセットを利用している。しかし、図１に示すＵＰＣなど、従来のＵＰＣおよび関連したコードは、１平方インチ（６．４５平方センチメートル）当たりに埋め込まれるビットに換算して特に高い情報密度を実現してはおらず、１平方インチ（６．４５平方センチメートル）当たりに１００〜３００ビット程度を達成しているにすぎない。これは、一態様においては比較的細長い、コードの長さと幅、すなわちシンボル寸法に起因している。これはまた、別の態様においては、個々のビットの有無が、１本の黒色または白色のマークあるいはシンボルによって表現される、白黒カラースキームにこの符号化技術を限定することにも起因している。

色空間距離の観点から見た符号化シンボル間の分離が最大となるので、この符号化スキームは、検出のロバスト性を高めることができる。また、黒色エレメントと白色エレメントだけを区別する必要しかないので、比較的低コストまたは低分解能のスキャナの使用が可能になる。価格については、情報密度の観点から支払われる。したがって、全体としてさらに大量の情報内容を要求するトランザクション用途または識別用途では、簡単な白黒バーコードは、概して、不十分または非実用的であることが判明してきている。生物学的ＩＤ、医療保険カードまたは医療情報カードでは、例えば、アイリススキャン（iris scan）、指紋画像、署名画像、病歴、ＤＮＡ、他の情報などの個人情報の符号化を必要とすることもある。多数の用途においては、例えば、電子インテリジェンスを含むスマートカードのさらにずっと高価な解決方法に頼るのではなくて、比較的コンパクトなプラスチックまたは紙のカード、あるいは他の比較的費用のかからない媒体上にこの情報を印刷することが望ましい。運転免許証、パスポート、または他のＩＤ媒体は、同様に、例えばカラーデジタル顔写真を含めて、かなり大容量の情報内容を必要とすることもある。

レーザプリンタなどの印刷デバイスとハンドヘルドスキャナなどの検出デバイスの両者のピクセル分解能が増大してくるにつれて、バーコードおよび他のシンボルコードを表現できるシンボルセットも色空間も共に拡張することができるという可能性が、それに対応して生まれてきている。８ビット（２５６段階のグレースケールまたは２５６色カラー）、２４ビット、３２ビット、４８ビットまたはそれを超えるビット深さのカラー深度分解能で、密着光学スキャンまたは他のスキャンが可能な、印刷装置、およびスキャニングデバイスまたは入力デバイスが、特に使用可能になってきている。より微細な空間分解能と組み合わされた拡張色空間が、媒体上におけるさらに大きな情報密度についての可能性を生み出している。

「Polynomial Codes over Certain Finite Field」

今までのところ、例えば、正方形シンボルまたはブロックシンボルを使用した１ピクセル当たり３２ビット、１インチ（２．５４センチメートル）当たり２００ラインの運転免許証または生物学的識別カードでは、依然としてこの媒体およびそのシンボルを読み取る際に、変色紙、画素化（pixelation）、回転もしくは他のずれ、または他の問題からのスキャニングエラーがもたらされることもある。したがって、情報密度が単線２色コードに比べて増大することもあるが、場合によっては精度または最終的な密度は、正方形シンボルセットまたはブロックシンボルセットで符号化されたグレースケールまたはカラーを使用する際には、依然として損なわれ、あるいは比較的制限されてしまうこともある。バーコードおよび他の符号化技術における他の問題も、存在する。

当技術分野におけるこれらの問題および他の問題を克服する本発明は、一態様においては高密度幾何学シンボルセットを符号化するためのシステムおよび方法に関し、この高密度幾何学シンボルセットにおいては、３角形または他の幾何学バーコードフォーマットが、一態様において、PDF417/Datamatrixなどの業界標準単線バーコードフォーマットの少なくとも３倍の密度を達成することができる比較的高密度にパックされたシンボルパターンを使用して提供される。一態様における本発明の実施形態によれば、この符号化シンボルセットは、従来のカラーインクジェットプリンタで印刷されるときでさえ、１平方インチ（６．４５平方センチメートル）当たりに少なくとも１，１００バイトまたは３，３００シンボルを超えることが達成可能なビルトインエラー検出機能またはビルトインエラー訂正機能を含むことができる。一態様における本発明の実施形態によれば、三角形または他の幾何学シンボルセットは、隣接するシンボルの間のパーティションとしての役割を果たす白色スペースと共に埋め込むことができ、検出精度を高めることができる。別の態様における本発明の実施形態によれば、この符号化シンボルセットは、用途に応じて８ビット、２４ビット、３２ビット、４８ビットまたは他のビット深さのグレースケール階調または色調で表現することができる。

この特許ファイルまたは出願ファイルは、カラーで実施される少なくとも１つの図面を含んでいる。カラー図面を伴うこの特許出願出版のコピーは、要請があれば、また必要な料金を支払えば特許庁によって提供されることになっている。本発明について、添付図面を参照して以下で詳細に説明している。

図２は、一態様における本発明の実施形態による、符号化された高密度シンボルセット１０２を示すものである。実施形態によれば、シンボルセット１０２中の各シンボルは、三角形や他の形状などカラーの幾何学形状によって表現することができる。各シンボルは、２−ビット（４色）、３−ビット（８色）、４−ビット（１６色）、８−ビット（２５６色）、２４−ビット（１６７０万色）、３２−ビット（１６７０万色＋アルファチャネル、または他のカラー）、４８−ビットまたは他のカラー深度もしくはカラー密度など、グレースケールまたはカラーで表現または符号化することができる。グレースケールコードおよびカラーコードを作成し復号化するための問題点およびプロセスは、一態様においては同様なこともある。例証のために、実施形態においては、シンボルセット１０２についてのカラー表現またはフォーマットについて、一般的に説明することができる。

一態様における本発明の実施形態によれば、シンボルセット１０２内の個々の各シンボルは、その隣から明確に間隔があけられるカラーもしくはグレースケールの三角形、または他の幾何学形状あるいはオブジェクトであってもよく、またこれらを含むこともできる。さらなる態様における本発明の実施形態によれば、図に示すように、このバーコードの端部において、表現されている、知られているカラーのリファレンス範囲を表示するリファレンスパレット１０４を提示することができる。

図３は、三角形シンボル１０６、およびこれらのシンボルの間の白色スペーシング１０８を含む、図２に示すシンボルセット１０２の一部分をズームしたビューを示すものである。このシンボルセット１０２は、例えば、フラットベッドスキャナ（flatbed scanner）、名刺スキャナ、ＣＣＤベースのカメラ、他の密着型デバイス、他のスキャニングデバイス、入力デバイスなどの高忠実度コンピュータイメージ捕捉デバイスを使用して、スキャンすることができる。本発明によるこのシンボル体系および関連した符号化問題のある種の特徴を記述するために、コンピュータイメージ捕捉およびコンピュータグラフィックス、ならびにカラー理論の簡単な概略または要約について示す。

コンピュータイメージ捕捉デバイスは、基本的に実世界のピクチャまたはシーンの電子的または光学的な印象を捕捉し、それをコンピュータまたは他のデジタル装置が処理することができるバイナリ形式へと変換する。コンピュータ内のイメージまたはビットマップの異なるタイプのデジタル表現について、知られている。デジタルスチルカメラなどのコンピュータキャプチャデバイスは、レンズを通して見る光イメージを取得し、その光イメージを知られているデジタル表現に変換することができる電子センサを含んでいる。イメージは、ピクセルと呼ばれる１つの小さなイメージ正方形または他のエレメントに分解することができ、このピクセルは、ピクセルのカラー情報またはカラー表現を示す値を有している。一般的に、所与のシーンについてのピクセル数が大きくなればなるほど、ビットマップとして表現される際のこのイメージの明瞭度および実世界表現はさらに良好になる。２４−ビット深さのビットマップにおけるカラーピクセルは、例えば赤の０〜２５５、緑の０〜２５５、および青の０〜２５５の値の範囲として表現することができる。次いで、このＲＧＢトリプレットは、人間の目で閲覧するときに元のカラーを生成することができる表示装置または印刷装置へとレンダリングすることができる。デジタル形式で符号化されるイメージは、例えば、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）、ＴＩＦＦ（tagged image format file）、ＢＭＰ（bitmap）、ＧＩＦ（graphic image format）、ＰＮＧ（portable network graphics）、他のフォーマットまたはファイルなど従来のファイルフォーマットで記憶することができる。

あるイメージのビットマップ表現が捕捉され、受け取られた後に、コンピュータグラフィックスアプリケーションまたは他のプログラムは、一般にこのイメージをある形式で処理して、キャプチャされた情報を操作することができる。この発明の実施形態の場合においては、このバーコードまたは他の符号化アルゴリズムは、必要に応じてこのキャプチャ済みのイメージを回転し、それを知られている作業サイズまでそれをスケーリングすることができる。これにより、三角形シンボル１０６の正確な検査および復号化が可能になる。図４は、これらのステップを示しており、これによってスケーリングされたイメージ１１０がもたらされる。

アナログデジタル変換、および回転やスケーリングなどのコンピュータイメージ操作における永続的アーティファクト（persistent artifact）は、一般にエイリアシング（aliasing）として知られている。「エイリアシング」とは、アナログ情報がデジタルドメインに変換され、このデジタルドメイン中で表現されるときの効果を説明する用語のことを言う。図５は、このタイプの効果を示している。左には手描きの線が示され、右にはコンピュータ上で捕捉され表現されたときの線が存在している。この線のデジタル変換は、このアナログ線をグリッド上にマッピングし、基本的にこの線が通過する任意のグリッド正方形を塗りつぶす。正方形／ピクセルは、占有されるか（黒色）または空（白色）となる。半分だけ塗りつぶされることはない。

このコンピュータ内で、より良好にイメージを表現するために、アンチエイリアシング（anti-aliasing）として知られている数学的技法を適用して、近似線のギザギザのある外見、および他の歪みをなくすることができる。アンチエイリアシング技法は、一般に隣接したグリッド正方形／ピクセルを２つの隣り合うカラーの間にあるカラーで塗りつぶすことによりこの線を滑らかにしようと試みる。図６は、どのようにしてこれらのカラーブレンディング（color blending）が、線または他のオブジェクトを滑らかにすることができるかを示すものである。回転やスケーリング他などのイメージ操作技法は、アンチエイリアシングを使用して、このイメージを効果的に変換し、その結果、このイメージが、粗いジグザクの線、エッジ、および他のフィーチャを示すのとは対照的に、この変換前にできる限り近い元のイメージを表すようにすることができる。

一態様における本発明の実施形態によれば、また一般的に言えば、シンボルセット１０２における基本幾何学オブジェクトについての一候補としての三角形は、バーコードまたは他のフォーマットに適用される際にある種の有利な特性を有する。第１に、１つのオブジェクトとしての三角形が傾斜した辺を有するので、正方形シンボルと比べるときに、三角形が占める物理スペースは少なくなる。第２に、三角形は、ブロック形状の正方形についての４辺に対して３つの直線の辺しか提示しないので、三角形は、（このスキャニングシステムまたは他の入力システムおよび後続のイメージ処理が導入することになる）アンチエイリアシングの効果をあまり受けない。シンボル間に白色スペーシング１０８を追加すると、アンチエイリアシングの効果は、実施形態においては、さらに低減することができる。これは、他の方法と比べて、元のイメージにより近い、より正確なカラーサンプリングをもたらす。

図７は、どのようにして正方形バーコードセルが、アンチエイリアシングのプロセスによる効果を受け得るかについての拡大ビューを示している。図から分かるように、中央のマゼンタカラーのセルは、その隣接セルの影響を受け、その全体カラーは、エイリアシング効果に起因してその真のカラーから歪曲させられている。図８は、対照的に、カラーブレンディングの効果を、バーコードシンボルの間に介在する白色スペースの追加と共に一般的に低減させることができることを示している。図から分かるように、これらのセルは、元のカラーにさらに忠実になっている。しかし、正方形バーコードシンボルセットに白色スペースセパレータを追加することにより、かなり大きな量の表面面積、すなわち物理スペースが占められてしまう。この場合にも、スペースの節約および増大した密度が、生物学的ＩＤおよび他の比較的情報の豊富な用途にとっては重要となる。

図９は、本発明の実施形態による、白色スペーシングの追加と組み合わせた三角形バーコードシンボル体系を示すものである。図に示した実施形態においては、白色スペーシング１０８の外見は、図８に示すものほど顕著ではない。図９のサンプルは、例えば、１平方インチ（６．４５平方センチメートル）当たり３，３００の分解能におけるスキャンから導き出されており、その結果、実際の三角形形状は、濃度が薄められているが、そのデータ値のサンプリングは正確である。図９の右のイメージは、このタイプの実施形態中のシンボルセット１０２における三角形シンボルの論理位置の概略を示すものである。

本発明のさらなる実施形態によれば、シンボルセット１０２には、これらを使用してシンボルセット１０２中でこれらのシンボルを表現し、またはカラー化する固有の１組のカラーを含むリファレンスパレット１０４を提供することができる。異なる製造業者、およびインクジェット、カラーレーザ、昇華型などの異なる技術によるプリンタは、デジタル形式でこのプリンタに送られているカラー値からはずれることもある異なる色調で用紙出力を生成する。さらに、紙媒体、他の印刷媒体、または他の媒体は、経年変化し、色調、サイズ、形状、しわを変化させ、あるいは、変形し歪むこともある。媒体にシンボルを印刷するために使用されるインク材料、ワックス材料、または他の材料は、同様に長い間に色あせ、湿度を吸収し、汚れ、あるいは変化し、または変化させられることもある。これらおよび他の影響、ならびにアーティファクトに起因して、シンボルセット１０２のスキャンにおけるサンプリングされたカラーと、絶対デジタルカラー、リファレンスパレットカラー、またはカラーとの間の正確な比較を取得することについては、信頼できないものになることもある。

しかし、実施形態において、また図１０に示す実施例に関しては、シンボルセット１０２の構成内部にリファレンスパレット（reference palette）１０４を追加することにより、自己完結型であり、キャリブレーションポイントまたはリファレンスポイントを可能にする１組の物理リファレンスカラーを供給することができ、その結果、シンボルセット１０２のスキャンおよび比較については、非常に正確な結果をもたらすことができる。リファレンスパレット１０４は、一態様においては、スキャンまたはサンプリングされたシンボルカラーと１組のリファレンスカラーの間における比較を可能にすることができ、その結果、例えば、カラー補正を実施することができる。もしもこのカラーパレットが、この物理ＩＤまたは媒体上で損傷され、または変化させられる場合があるときには、このバーコードまたは他の読取りインテリジェンスは、以前に読み取られたバーコードパレットカラーの履歴を平均化し、あるいは他の統計的なカラー補正または他のカラー補正を実施するので、例えばそれらが何である可能性があるかについての知識に基づく推定を行うことができる。したがって、シンボルセット１０２中のシンボルのＲＧＢ値または他の値を調整して、リファレンスパレット１０４からの偏差を反映させ、またはリファレンスパレット１０４と矛盾のないままにとどめ、あるいは他の方法で処理することができる。

別の態様における本発明の実施形態によれば、本発明のシンボルセット１０２は、エラー訂正技法を使用して、紙の汚れ、このスキャン技術からの疑似のアーティファクトに起因して生じ得る復号化における誤った解釈、カラーリファレンスミスマッチ、または他のエラーもしくは誤りのソースなどに起因する媒体故障に対処することができる。他のファクタのうちでも特に、シンボルセット１０２の高密度変形形態におけるカラー検出許容範囲は、かなり厳しいこともあるので、実施形態におけるエラー訂正技法の適用が、望ましいこともある。したがって、本発明の実施形態によれば、シンボルセット１０２の復号化プロセスは、バーレカンプ（Berlekamp）復号アプローチを一緒に用いたリードソロモン（Reed-Solomon）エラー訂正コードなど、エラー検出アルゴリズムまたはエラー訂正アルゴリズムを使用することができる。他のエラー検出技法、エラー訂正技法、またはエラー補償技法も同様に使用することができる。

リードソロモンの実装形態の場合においては、このコードクラスは、１９６０年にＭ．Ｉ．Ｔ．における研究者Irvine ReedおよびGustave Solomonによって開発されたものである（例えば、非特許文献１参照）。カリフォルニア大学バークレイ校のElwyn Berlekampは、このコードクラスについての効率的な復号化アルゴリズムを考案し、このコードクラスは、異なる実装形態において、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク、他の通信および他のプロトコルなどの技術における今日のエラー訂正の基礎を形成している。リードソロモン実装形態に対する一般的なアプローチは、ｎ−ビットシンボルのブロックを符号化するものであり、ここで、ブロック中で符号化されるシンボル数は、ｍ＝２ｎ−１であり、例えば８ビットシンボルに作用するブロックは、２５５バイトを有している。可変なエラー訂正量を、所与のブロックごとに作成することができ、ここでｅ＜ｍである。ブロック中のバイト数よりも大量のデータを符号化するために、複数のシンボルを使用することができる。各シンボル内のデータは、有限のフィールド上でプロットされた、多項式中のポイントとして符号化することができる。この多項式の係数は、このブロック中のデータを形成する。このプロットは、これらのプロットされたポイントから回復することができる係数を過剰に決定する。このようにして、リードソロモンコードは、この元の曲線を描いた多項式の係数を回復することによってデータブロック中の一連のエラーの空白を埋めることができる。実施形態によれば、本発明では、スキャニング実装形態を可能にして、リードソロモンブロック当たり、および例えば複数のブロックまたは１つの大規模なブロックを選択して、所与のデータ量におけるブロックの構成当たりに、どれだけ多くのエラーを訂正することができるかを定義することができる。

シンボルセット１０２が表すバーコードまたは他のデータ表現を生成することに関して、一態様における本発明の実施形態によれば、シンボルセット１０２に記憶すべきデータのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を生成する最初のステップを行って、後のスキャンフェーズまたは検証フェーズにより、このカプセル化されたデータが正常に復号化されているかどうかを判定できるようにすることができる。ＣＲＣは、多項式データおよびソースデータから生成されるパリティビットを使用し、これらのビットをこの元のデータそれ自体の後につけるという、知られているエラー検出スキームである。ＣＲＣの検証は、そのパリティビットが後に追加されるあらかじめ計算された値を用いて、この受け取ったデータ上のＣＲＣパリティビットを再計算することによって行うことができる。この記憶された値と再計算された値の間に差異がある場合には、このデータは、破損しているものとみなすことができる。

第２の符号化ステップとして、このバーコードまたは他のシンボルセット１０２の物理ディメンション（physical dimension）は、シンボル数、幅、高さまたは他のディメンションの観点から決定することができる。実施形態においては、固定幅または固定高さが設定され、残りの可変ディメンションを計算することができる。このディメンションは、使用されるカラー数（符号化シンボル当たりに表現することができるビット数）、そのＣＲＣ値と一緒に記憶されることになるデータのバイト数、このデータの知られているサイズを用いて計算することができる追加のリードソロモン冗長度オーバーヘッド、およびそれに加えて任意のリファレンスパレット１０４が占め得るシンボル数に基づいて決定することができる。次いで、この可変ディメンション中のカラムの行数を決定することができる。もしも、この固定ディメンション中にシンボルの非統合サイズが発生する場合には、使用されるパレットからの代替カラーを用いて、この差を埋めることができる。図１１は、可視化する目的にすぎないが、本発明の実施形態に従って、どのようにしてこれを物理的にレイアウトすることができるかを示すものである。

次のステップは、その後に追加されたＣＲＣ値を用いてこのデータをリードソロモンによって符号化することであり、このデータは、バーコードまたは他のシンボルセット１０２に記憶され、このカラースペースまたはカラーパレットおよび余分なスペースが埋め込まれたシンボルでは、これらのデジタル値と結合される。ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）端末など、典型的なデバイス中においてさえ一般に使用可能な計算電力を仮定すると、複数ブロックを符号化しなければならない代わりに、１つの大規模なリードソロモンブロックを使用して符号化することを一般的に可能とすることができる。しかし、ブロック符号化の選択については、一態様においては実装に任せることができる。

任意のエラー検出処理またはエラー訂正処理の後に、次いでこの符号化済みのバイナリデータは、バーコードセルの１組のカラーが表現することができるビット数に基づいてカラーを生成することにより、このパレットが表現することができるカラー値に分解することができる。このバイナリデータは、このビット数のブロックにセグメント化することができ、セグメント化されたブロックごとにカラー値が生成される。図１２は、一態様における本発明の実施形態によるこのセグメンテーションおよびカラー割当てプロセスを示している。これに従って、この生成済みのカラーをこの所定のバーコードディメンションでアセンブルして、シンボルセット１０２のビットマップイメージ、または他の符号化された出力を生成することができる。次いで、シンボルセット１０２を含み、または表現するこのバーコードまたは他のイメージは、例えばカラープリンターへとレンダリングまたは出力することができ、また他のプリント情報を含むイメージまたは媒体の形で実施することもできる。

さらなる態様における本発明の実施形態によれば、シンボルセット１０２をスキャンし、読み取り、復号化する対応する処理は、シンボルセット１０２の物理イメージを捕捉する第１のステップを含むことができる。スキャニングまたは他の入力は、例えばコンピュータフラットベッドスキャナ、名刺リーダスキャナ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ウェブカメラまたは他の入力デバイスを介したイメージ捕捉による様々な方法で達成することができる。この捕捉デバイスは、バーコードまたは他のシンボルセット１０２のフォーマット、およびこのイメージを形成することになる１インチ（２．５４センチメートル）当たりのドット（またはピクセル）数に応じて、カラーまたはグレースケールで捕捉するように構成することができる。

一般的に、この捕捉デバイスは、このイメージが、ビットマップ形式に生成される際に表現された少なくとも１インチ（２．５４センチメートル）当たりのピクセル数を捕捉する必要があることもある。例えば、それぞれが１つの白色スペースピクセルを有する７ピクセル幅の３８個の三角形幅のバーコードの形式で表現されるシンボルセット１０２は、このプリンタへとレンダリングされる際に、約１インチ幅のバーコードを形成する３０４ピクセル幅のバーコードを形成する。かかる例示の場合におけるスキャンニングプロセスは、幅が１インチの面積を約３００ピクセルで捕捉することができる必要があることもある。もしも、より低密度のスキャンを使用する場合には、元のイメージに対してスキャンされたイメージのより低いイメージ忠実度がもたらされることになり、このバーコードまたは他のシンボルセット１０２を処理し、復号化する際に問題が生じることもある。

このシンボルセット１０２のイメージ、および実施形態におけるこのシンボルセット１０２に伴うこのドキュメントまたは媒体の残りが、復号化処理を行うことができるようにするために、コンピュータまたは他のメモリもしくはストレージに捕捉され、記憶された後には、次のステップは、このシンボルセット１０２がどのドキュメント上または媒体上に存在するかを識別することになる。一般的に、既存のバーコードフォーマットは、この処理ソフトウェアによって識別可能な特定の位置合わせ／位置ガイドを使用する。本発明の実施形態に従って実装されるシンボルコード１０２は、それが高い忠実度のバーコードフォーマットと仮定すると、添付のドキュメントの必要性に基づいて、はっきりしない（agnostic）ガイドであり、特定の位置合わせ／位置ガイドに関連づけることは、視覚的にもまた実際的にも適切でないこともある。図１３に示すように、それだけには限定されないが、物理マーカ、特定のドキュメント位置、およびウェーブレット分解など高度なコンピュータ映像のパターンマッチング技法を含めて、様々な位置合わせ／位置アプローチを使用することができる。

シンボルコード１０２が、このスキャンされたイメージ内で識別され配置された後に、この復号化プロセスは、各三角形シンボルまたは他の幾何学シンボルのカラーを決定することができるようにするためにこのシンボルセット１０２のイメージそれ自体が正しく回転されスケーリングされる必要があることもある。一般的に、このスキャニングプロセスは、この元の媒体の正確な縮尺になっていないイメージを生成することになり、このスキャナ内におけるこのドキュメントの配置が、この水平プレーンに対して正確に位置合わせされないことになる。このスケーリングプロセスおよび回転プロセスは、例えば、三角法ベースの演算技法またはベクトルベースの演算技法を使用して、この抽出されたバーコードイメージの４つのコーナを仮定して、直接に実行することができる。

シンボルセット１０２の最終的なスケーリングおよび回転を終了した後に、この三角形または他の構成幾何学シンボルのサンプリングを様々な方法で行うことができる。しかし、本発明者は、最も正確な方法、またはエラー訂正に依存することなく異なるアプローチを試みることによって決定される最も正確な方法の１つは、リファレンスパレット１０４中のリファレンスカラー値との色距離比較が続いている絶対位置単一ピクセルサンプリングであることを決定している。図１４は、処理済みのバーコードのスキャンの右下セクションを１つのシンボルセット１０２として示している。このサンプリングポイントは、このサンプリング位置としてのこの１つの白色ピクセルによって示される。右下コーナにあるこの参照パレットに留意されたい。たとえ、これらのピクセルが、三角形シンボル１０６または他の幾何学シンボルの中心からわずかにずれているとしても、十分なカラー情報が存在し、その結果このリファレンスカラーを効果的に決定することができる。

別の態様における実施形態によれば、次の復号化フェーズは、このバーコードセルについてのサンプリングされたカラー値をリファレンスパレット１０４にマッピングすることであり、その結果、元のカラーを決定し、各セルが表すビットパターンに基づいてこのデータバイトを再生成することができる。修正ユークリッド距離関数（modified Euclidian distance function）は、このサンプルカラーをリファレンスパレット１０４中の各カラーと比較することができる。したがって、このサンプルカラーとこのパレットカラーの間の最小の距離をこのセルまたはピクセルが表す実際のカラーとすることができる。実施形態において、ビットマップ中のピクセルのカラーが、例えば赤の０〜２５５、緑の０〜２５５、および青の０〜２５５の範囲として表現することができ、またこの範囲が、人間の目におけるセンサによってカラーがどのように実際に感知されるかに対して完全にはマッピングされないことを仮定すると、感知されるダイナミックレンジにおけるこの変化を反映し、またはそれを補償するために、よく知られている現象、すなわち重み付け調整を行う必要がある場合もある。図１５は、人間の目があるカラー範囲に対して置いている重点について考慮した、色距離（color distance）測定のための重み付けの式を示すものである。もしも、リファレンスパレット１０４が損傷されている場合には、この復号化ソフトウェアは、履歴または以前にスキャンされたパレットカラー値、および経験的に信頼できることが判明している技法に基づいてこれらのギャップを埋めることができる。

シンボルセット１０２の読み取り済みのカラー値からのこの実際のデータバイトの再アセンブリは、一態様において、基本的にこのコード生成プロセスにおけるこのビットセグメンテーションの逆プロセスである。セルカラーごとのビットパターン値は、順次このデータバイトを再生成する。図１６は、１組の３つのシンボルカラー値が、バイトにマッピングされるこのプロセスを示している。次いで、リードソロモンエラー訂正をこの結果データバイトに対して適用して、ひどいスキャンがされた、またはカラーマッチングされた任意のデータ値を自動的に検出し置き換えることができる。次いでこのＣＲＣ（巡回冗長検査）パリティ値をシンボルセット１０２のこのバーコードまたは他のデータブロックから抽出し、新しいＣＲＣ値をこの残りのデータ上で再計算することができる。もしもこれらの値がマッチングしない場合には、このバーコードまたは他のシンボルセット１０２をあまりにもひどく損傷され、またはこのスキャニングプロセスが失敗していると判定して、このスキャン済みのドキュメントまたは媒体からシンボルセット１０２のイメージを忠実に再生成することができる。しかし、実施形態において、もしもシンボルセット１０２を復号化する際における最初の試みが失敗する場合には、以下の適応技法を適用して、ひどく較正されたスキャナや損傷したバーコードなど入力の困難を受け入れることができる。

何が良好または正確なバーコードスキャンとなるはずであるかについての復号化の失敗、すなわち位置合わせエラーまたはカラーマッチングエラーを引き起こし得る少なくとも２つのファクタが存在する。位置合わせエラーは、うまく配置されていないバーコードまたは元のスキャンされたイメージからの他のイメージからもたらされる可能性があり、その結果、このサンプリング位置が、この三角形シンボルまたは他のシンボルのちょうど中心内に存在しないようになる。この場合には、反復アプローチを使用して、このバーコードまたは他のシンボルセット１０２にわたって、例えば、８つの磁気コンパスポイントの各方向に１ピクセルだけ、すべてのサンプリングポイントについての起点をずらすことができる。図１７は、１つの三角形シンボル上でのこの補正プロセスを示している。この白色ピクセルは、この起源となる、ずれたサンプルポイントである。ＥとＳの間の時計回り方向の任意のポイントが、このシンボルセット１０２の残りについての良好なカラーサンプルをもたらすことになる。

この第２の可能性のあるファクタは、うまく較正されていないスキャナ、またはコントラストや明度など、間違って設定された光設定である。この場合には、シンボルセット１０２の全体イメージのカラーについては、例えばこのイメージのハイライトコンポーネントを変化させることにより、輝度の調整を行うことができる。ハイライトは、知られているイメージ操作技法であり、ハイライト／中間調／シャドウの処理または設定のファンクションである。ハイライトコンポーネントの調整には、少なくとも２つの有利な効果がある。第１に、ハイライトコンポーネントの調整は、この元のイメージを明るくし、暗くする。第２に、ハイライトコンポーネントの調整は、このバーコードイメージまたは他のイメージを横切ってカラー分離およびカラー強度を改善する傾向がある。このプロセスは通常、図１８が示すプロセスのように、−３３または他の値だけのハイライトのほぼ２つの調整内の補正結果をもたらす。照明問題を補正する他の技法についても可能である。

本発明の前述の説明は、例示的なものであり、構成または実装形態の変更については、当業者なら思い浮かぶはずである。例えば、本発明は、一般的に運転免許証、パスポート、生物学的ＩＤ、または他のトランザクション媒体もしくは識別媒体上に埋め込まれ、または印刷されるシンボルセット１０２中で符号化されるデータの抽出および処理の観点で説明してきたが、実施形態において、このスキャンされ、または他の方法で取得されるイメージデータは、ＣＤＲＯＭ、布または繊維材料、アナログフィルムまたはデジタルフィルム、他の媒体、材料またはソースなど、他の媒体または材料上に埋め込むこともできる。さらに、本発明は、例として一般にバーコードタイプのフォーマットで三角形シンボル１０６を符号化するものとして説明してきたが、実施形態においては、他の符号化フォーマット、レイアウトまたは構造を使用することもできる。

同様に、本発明では、実施形態において所与の媒体またはアプリケーションにおける１つのシンボルセット１０２を使用するものとして説明してきたが、実施形態においては、例えばその媒体または材料の物理区域に応じた、またはそれによって分離された、複数のシンボルセット１０２を識別媒体または他の媒体上で同時に符号化することもできる。実施形態においては、１つのものとして説明される他のハードウェア、ソフトウェア、または他のリソースを配送することもでき、同様に実施形態においては、配送されたものとして説明されるリソースを結合することもできる。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってしか限定されないものとする。

既知の技術によるＵＰＣを示す図である。 本発明の実施形態による、高密度でデータを符号化するための幾何学シンボルセットを示す図である。 本発明の実施形態による、白色スペースセパレータを含む幾何学シンボルセットの一態様を示す図である。 本発明の実施形態による、ある種の回転オペレーションおよびスケーリングオペレーションを示す図である。 ある種のイメージ捕捉オペレーションにおいて明らかにすることができるエイリアシング効果を示す図である。 ある種のイメージ捕捉オペレーションにおいて明らかにすることができるエイリアシング効果および画素化効果を示す図である。 ある種のイメージ捕捉オペレーションにおいて明らかにすることができるエイリアシング効果およびカラーブレンディング効果を示す図である。 別の態様における、ある種のイメージ捕捉オペレーションにおいて明らかにすることができるエイリアシング効果およびカラーブレンディング効果を示す図である。 三角形シンボルセットを含む本発明の実施形態による、ある種のイメージ捕捉オペレーションにおいて明らかにすることができるエイリアシング効果を示す図である。 本発明の実施形態による、リファレンスパレットを含む幾何学シンボルセットを示す図である。 本発明の実施形態による、エラー訂正符号化を含むデータ符号化を示す図である。 本発明の実施形態による、色空間におけるデータ符号化表現を示す図である。 本発明の実施形態による、媒体中のデータ符号化、およびある種の復号化処理を示す図である。 本発明の実施形態による、ある種のセンタリング処理を含む、幾何学シンボルのイメージ捕捉処理を示す図である。 本発明の実施形態による、ある種のシンボル分離および復号化処理において使用することができる式を示す図である。 別の態様における本発明の実施形態による、色空間におけるデータ符号化表現を示す図である。 本発明の実施形態による、ある種のシンボル復号化オペレーションを示す図である。 本発明の実施形態による、照度補償を含むある種のシンボル復号化オペレーションを示す図である。

符号の説明

１０２ シンボルセット
１０４ リファレンスパレット
１０６ 三角形シンボル
１０８ シンボル間の白色スペーシング

Claims (20)

1. シンボルセットを符号化するためのシステムであって、
   媒体中において符号化すべき情報を受け取る入力インターフェースと、
   前記入力インターフェースと通信を行って、前記情報を受け取り、前記媒体中の色空間における１組の幾何学シンボルに前記情報を符号化する符号化エンジンと
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記情報は、識別情報、トランザクション情報、および医学情報のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記情報は、識別情報を含み、前記識別情報は、顔イメージ情報および生物学的情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記生物学的情報は、アイリススキャン、親指の指紋スキャン、指紋スキャン、およびＤＮＡサンプル表現のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記１組の幾何学シンボルは、１組の三角形シンボルを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記媒体は、前記幾何学シンボル間に配置される白色スペースセパレータをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. シンボルセットを符号化するための方法であって、
   媒体中において符号化すべき情報を受け取るステップと、
   前記媒体中の色空間における１組の幾何学シンボルに前記情報を符号化するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記情報は、識別情報、トランザクション情報、および医学情報のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記情報は、識別情報を含み、前記識別情報は、顔イメージ情報および生物学的情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記生物学的情報は、アイリススキャン、親指の指紋スキャン、指紋スキャン、およびＤＮＡサンプル表現のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記色空間は、１組のグレースケール値、および１組のカラー値の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 前記１組の幾何学シンボルは、１組の三角形シンボルを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
13. 前記幾何学シンボル間に白色スペースセパレータを挿入するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
14. 前記１組の幾何学シンボルは、リファレンスパレットをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
15. 媒体中において符号化すべき情報を受け取るステップと、
    前記媒体中の色空間における１組の幾何学シンボルに前記情報を符号化するステップと
    を含む方法に従って情報を符号化することを特徴とする１組の符号化幾何学シンボル。
16. 前記情報は、識別情報、トランザクション情報、および医学情報のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１５に記載の１組の符号化幾何学シンボル。
17. 前記情報は、識別情報を含み、前記識別情報は、顔イメージ情報および生物学的情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１６に記載の１組の符号化幾何学シンボル。
18. 前記生物学的情報は、アイリススキャン、親指の指紋スキャン、指紋スキャン、およびＤＮＡサンプル表現のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の１組の符号化幾何学シンボル。
19. 前記色空間は、１組のグレースケール値、および１組のカラー値の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１５に記載の１組の符号化幾何学シンボル。
20. 前記１組の幾何学シンボルは、１組の三角形シンボルを含むことを特徴とする請求項１５に記載の１組の符号化幾何学シンボル。
    

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