JP2006020294A - 情報受信装置、情報伝送システム及び情報受信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 情報受信装置(22)は、撮像手段(34、57)と、輝度変調された任意の情報を受光する受光手段(35、61)と、前記撮像手段の撮影画角に含まれる輝度変調領域を指定する指定手段(31、53)と、該指定手段により指定された輝度変調領域を受光するよう前記受光手段を制御し、該領域に含まれる輝度変調内容から任意の情報を復元する復元手段(50、53)と、該復元手段により復元された任意の情報を再生する再生手段(47)とを備える。
【選択図】 図7
Description
つまり、従来技術2においては、イメージセンサの撮影画角内の画像から「部分読み出し」を行い、その読み出しエリアを1周期ごとにずらしながら、上記の二値化処理や、二値化処理後のビットパターン系列の論理処理などを実行したとしても、それらの処理は、イメージセンサから出力される画像フレームの全ての画素を対象にしていることに変わりなく、言い換えれば、イメージセンサの撮影画角内の画像の全領域について点光源の検出と捕捉を行っていることに他ならない。したがって、以下に説明するように、無駄な処理を否めない。
請求項2記載の発明は、前記撮像手段による撮像内容とともに指標を表示する表示手段と、該表示手段に表示されている指標を任意に移動させる移動手段とをさらに備え、前記指定手段は、該移動手段によって前記指標を移動させることにより前記輝度変調領域を指定することを特徴とする請求項1記載の情報受信装置である。
請求項3記載の発明は、前記指定手段によって指定された輝度変調領域の受光を指示する受光指示手段と、この受光指示手段により受光が指示されると、該輝度変調領域に光軸が合うように前記受光手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置である。
請求項4記載の発明は、前記受光手段は、受光素子と、該受光素子への入射光を集光する光学系とを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置である。
請求項5記載の発明は、前記受光手段は、二次元のイメージセンサと、該イメージセンサへの入射光を集光する光学系とを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置である。
請求項6記載の発明は、前記撮像手段によって撮像された画像データと前記復元手段によって復元された任意の情報とを関連付けする関連付け手段と、該関連付けされた画像データと前記任意の情報とを記憶する記憶手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置である。
請求項7記載の発明は、前記受光手段による輝度変調領域の受光が完了したか否かを判断する第1の判断手段をさらに備え、前記関連付け手段は、該第1の判断手段によって前記輝度変調領域の受光が完了したと判断すると、前記撮像手段によって撮像された画像データと前記復元手段によって復元された該輝度変調領域に基づく任意の情報との関連付けを行うことを特徴とする請求項6記載の情報受信装置である。
請求項8記載の発明は、前記第1の判断手段により輝度変調領域の受光が完了すると、その旨を報知する報知手段と、該報知手段による報知の後、前記輝度変調領域の再受光が指示されたか否かを判断する第2の判断手段と、該第2の判断手段により再受光が指示されたと判断すると、前記撮像手段により撮像された画像データを保持した状態で、前記受光手段による前記輝度変調領域の受光を開始する受光制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項6または7記載の情報受信装置である。
請求項9記載の発明は、前記輝度変調とは特定波長光の点灯と消灯との繰り返しであり、前記特定波長光の消灯タイミングの撮像画角を撮像するよう前記撮像手段を制御する撮像制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の情報受信装置である。
請求項10記載の発明は、前記受光手段によって受光された輝度変調領域の変調内容を少なくとも互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に変換する変換手段と、該変換手段によって変換された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に対応して論理信号を出力する論理信号出力手段とを更に備え、前記復元手段は、該論理信号出力手段による出力結果に基づいて前記任意の情報を復元することを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の情報受信装置である。
請求項11記載の発明は、任意の情報を構成するビット列を論理判定する判定し、該判定結果に基づいて予め用意された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列からいずれかを選択する選択手段と、該選択手段による選択結果に従って前記任意の情報を輝度変調する変調手段と、該変調手段によって輝度変調された任意の情報を出力する出力手段とを備えた情報出力装置(18)と、撮像手段と、輝度変調された任意の情報を受光する受光手段と、該撮像手段の撮影画角に含まれる輝度変調領域を指定する指定手段と、該指定手段により指定された輝度変調領域を受光するよう前記受光手段を制御する受光制御手段と、該受光制御手段によって受光された輝度変調領域の変調内容を少なくとも互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に変換する変換手段と、該変換手段によって変換された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に対応して論理信号を出力する論理信号出力手段と該論理信号出力手段による出力結果に基づいて、前記任意の情報を復元する復元手段と、該復元手段により復元された任意の情報を再生する再生手段とを備えたことを特徴とする情報受信装置とを含むことを特徴とする情報伝送システムである。
請求項12記載の発明は、撮像部により撮像される撮影画角に含まれる輝度変調領域を指定する指定ステップと、該指定ステップにより指定された輝度変調領域を受光するよう受光部を制御する受光制御ステップと、該受光制御ステップにて受光された輝度変調領域の変調内容を少なくとも互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に変換する変換ステップと、該変換ステップにて変換された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に対応して論理信号を出力する論理信号出力ステップと該論理信号出力ステップによる出力結果に基づいて、前記輝度変調領域の変調内容に基づいた任意の情報を復元する復元ステップと、該復元ステップにより復元された任意の情報を再生する再生ステップとからなることを特徴とする情報受信方法である。
したがって、実際の処理を「撮像手段の撮影画角に含まれる輝度変調領域」に限定して行うことができ、前記の目的、すなわち、輝度変調の検出に必要な領域を取得することにより、情報復元処理の高速化を図ることができる。
また、前記撮像手段による撮像内容とともに指標を表示する表示手段と、該表示手段に表示されている指標を任意に移動させる移動手段とをさらに備え、前記指定手段は、該移動手段によって前記指標を移動させることにより前記輝度変調領域を指定するものであってもよい。このようにすると、「輝度変調の検出に必要な領域」を指標によって明示することができ、かつ、移動手段によって微妙な領域の位置合わせを行うことができる。
また、前記指定手段によって指定された輝度変調領域の受光を指示する受光指示手段と、この受光指示手段により受光が指示されると、該輝度変調領域に光軸が合うように前記受光手段を制御する制御手段とをさらに備えるようにしてもよい。このようにすると、領域の位置合わせをより簡単にすることができる。
また、前記受光手段は、受光素子と、該受光素子への入射光を集光する光学系とを含むものであってもよく、あるいは、前記受光手段は、二次元のイメージセンサと、該イメージセンサへの入射光を集光する光学系とを含むものであってもよい。要は、「撮像手段の撮影画角に含まれる輝度変調領域」の光を受光する任意画角の受光手段であればよい。ただし、手ブレ機構を不要にできる点で、後者のもの、すなわち、二次元のイメージセンサを含む態様が望ましい。発輝度変調光の結像位置が二次元のイメージセンサの受光面内に入ってさえいれば、多少の位置ブレがあっても画像処理で修正が可能であるからであり、アクチュエータ等による機械的な手ブレ機構を必要としないからである。
また、撮像手段によって撮像された画像データと前記復元手段によって復元された任意の情報とを関連付けする関連付け手段と、該関連付けされた画像データと前記任意の情報とを記憶する記憶手段とをさらに備えるようにしてもよい。このようにすると、様々な利用スタイル、たとえば、画像の印刷回数管理や著作権管理などに応用することができる。
また、前記受光手段による輝度変調領域の受光が完了したか否かを判断する第1の判断手段をさらに備え、前記関連付け手段は、該第1の判断手段によって前記輝度変調領域の受光が完了したと判断すると、前記撮像手段によって撮像された画像データと前記復元手段によって復元された該輝度変調領域に基づく任意の情報との関連付けを行うようにしてもよい。
あるいは、前記第1の判断手段により輝度変調領域の受光が完了すると、その旨を報知する報知手段と、該報知手段による報知の後、前記輝度変調領域の再受光が指示されたか否かを判断する第2の判断手段と、該第2の判断手段により再受光が指示されたと判断すると、前記撮像手段により撮像された画像データを保持した状態で、前記受光手段による前記輝度変調領域の受光を開始する受光制御手段とをさらに備えるようにしてもよい。
これらのようにすると、画像の取得と情報の再生とを時間を分けて行うことができ、処理の効率化を図ることができる。さらに、このようにしておくと、情報の取得に失敗したときには、画像の取得を行わずに、情報の再取得だけを行うことができるようになり、無駄な画像取得を回避して効率アップを図ることができる。
図1は、第一実施形態における情報伝送システムの利用状態図である。まず、(a)を説明すると、ビル等の建築物14の屋上には、広告表示板15が設置されている。この広告表示板15は、(b)にその正面図、(c)にその側面図を示すように、任意の説明文字列(図では“Xデパート特別セール実施中!”、“この看板の光タグ情報で、来店時に使える電子クーポンが取得できます。”)を大きく描き出した看板16と、その看板16を後ろから支える背面固定足17とを有しており、遠くから、その説明文字列を目視で確認できるようになっている。
(a)輝度がXA(周囲環境:晴天屋外)
(b)輝度がXB(周囲環境:夜間街灯下)
の両極端の条件での光タグの輝度を算出した場合について、図14に図示する。
(a)環境照度(対数X軸)において、輝度がXA(10万ルクス)にあるとき
a−1:反射パネル78のみの輝度(A点)
(10万×0.3)/π=9543cd(1平方メートル当たり)
a−2:フロントライト77の照射分を加算した場合の輝度(B点)
フロントライト77が1平方メートルにスポット照射した1000ルーメンの光は、1000ルクスであると仮定する。この場合、フロントライト77による輝度上昇分は
1000×0.3/π=10cd(1平方メートル当たり)
であり、a−1の輝度に加算すると、
9559cd(1平方メートル当たり)となる。
a−3:フロントライト77が発光していない状態の反射パネル78のみの輝度(C点)
(10万×0.02)/π=636cd(1平方メートル当たり)
この結果より、輝度がXA(周囲環境:晴天屋外)であるときは、フロントライト77が発光している時と発光していないときの輝度の比率は15:1である。
b−1:反射パネル78のみの輝度(D点)
(100×0.3)/π=9.54cd(1平方メートル当たり)
b−2:フロントライト77の照射分を加算した場合の輝度(E点)
フロントライト77による輝度上昇分は
1000×0.3/π=10cd(1平方メートル当たり)
であり、b−1の輝度に加算すると、
19.54cd(1平方メートル当たり)
b−3:フロントライト77が発光していない状態の反射パネル78のみの輝度(F点)
(100×0.02)/π=0.6cd(1平方メートル当たり)
この結果より、輝度がXB(周囲環境:夜間街灯下)であるときは、フロントライト77が発光している時と発光していないときの輝度の比率は32:1となる。
(b) 暗くて変動幅が少ない夜間屋外などでは、ゲインを上げる。
図16は、データ形式のフォーマット構造図である。ソースデータブロック82は、固定長の先頭ブロック83と、その先頭ブロックの後に続く可変長のパラメータブロック(図では第1〜第3パラメータブロックの三つであるが、このブロック数は一例である)84〜86とから構成されている。先頭ブロック83は、コマンドコード部87、第1パラメータブロックバイト長格納部88、第2パラメータブロック長格納部89、第3パラメータブロック長格納部90からなり、第1〜第3パラメータブロック長格納部88〜90に、第1〜第3パラメータブロック84〜86の実際の長さ(バイト長)を格納する。
最大:255×8/8+(0×7)/7=255
最小:0×8/8−(255×7)/7=−255
で、直流入力のとき0×8/8−(255×7)/7=0である。ただし、目的パターンが入力され始めて、検出同期が取れるまでである。目的パターン存在しないときには、正または負の小さな値をとる。
(ア) データ通信の受信を専用のセンサ(フォトディテクタ61)で行うので、実際のカメラ画角画像とその中の位置と情報を取るという従来技術2の利便性をそのままに、データの転送速度、つまり、情報の取得までのディレイ時間や伝送速度を速めることができる。
(イ) 光の変調の処理については、1データに対するバッファリングや演算処理となるので、非常に簡便な処理構成とすることができる。
(ウ) フォトディテクタ61の光学系に手ブレ補正を加えたため、狭い検出画角で手持ち撮影する端末であっても、安定した検出を可能にすることができる。
(エ) 屋外広告と携帯電話とを併用する利用スタイルに適用したので、これにより、広告主は、限定サービス的なプロモーションが可能になるし、屋外広告に対する広告効果の定量的計測も可能になる。一方、ユーザも、特別な情報提供を伴う看板ということで、広告への認知度が自然に向上する効果がある。
(オ) また、たとえば、ICタグやカメラによる2次元コードによる情報提供などと比較して、きわめて広いエリアを対象とすることができ、しかも、看板等々の物理実体と組み合わせた情報提供が可能になるので、独特の広告効果をもたらすことができる。
(カ) また、伝送データに様々な通信連携コマンドを組み込めるようにしたので、やはり非常に効果的な情報提供が可能となる。
(キ) 符号拡散したパルス変調としたので、微弱な輝度信号でも安定して検出できる。
(ク) オーバーサンプリングした連続データに対して、マッチドフィルタを構成したので、光タグ装置側と端末側の位相同期合わせが簡単にできる。
(ケ) 光タグ装置18をフロントライト77と反射型液晶シャッタ78とを組み合わせた構成にしたので、室内のみならず、晴天日中屋外から夜間屋外までの様々な状況においても、安定した輝度変動をもたらすことができる。
(コ) 看板16と光タグ装置18という配置手段としたので、ユーザが認知しやすく、しかも、独特の広告効果をもたらすことができる。
(サ) カメラの露光制御データからフォトディテクタ61のゲイン制御等を行うので、利用状況に合わせた最適なダイナミックレンジや感度を確保できる。
ところで、以上の第一実施形態では、光タグ装置18の輝点を受光するための受光手段にフォトディテクタ61を用いているが、これに限定されない。情報提供対象物(光タグ装置18)の大きさに対応した画角を有するものであればよい。たとえば、CCDやCMOSなどのイメージセンサであってもよく、あるいは、複数のフォトディテクタを平面上に配列したものであってもよい。
図25は、第二実施形態におけるカメラ付携帯電話機220の内部ブロック構成図である。この図において、カメラ付携帯電話機220は、前記の実施形態のフォトディテクタ61の代わりにイメージセンサ(以下、撮影用イメージセンサ57と区別するために「通信用イメージセンサ610」という。)を用いた点に特徴がある。
たとえば、図28(a)に示すように光タグ装置18がカメラ付携帯電話220の5m先、すなわち10cm≒1.1度である場合、光タグ装置18のドットサイズGは1.1/0.2=5.5ドット幅となり、輝度変化を100%取れる。また、図28(b)に示すように光タグ装置18がカメラ付携帯電話220の10m先、すなわち10cm≒0.6度である場合、光タグ装置18のドットサイズGは0.6/0.2=約4ドット幅となり、輝度変化を100%取れる。また、図28(c)、(d)に示すように光タグ装置18がカメラ付携帯電話220の50m先、すなわち10cm≒0.11度である場合、光タグ装置18のドットサイズGは0.11/0.2=約0.5ドット幅となり、1ドット以下の面積の輝度変化になって、パワーが1/4〜1/16程度になる。
図30は、パターンを捕捉可能な動きの対応限界模式図である。通信用イメージセンサ610の各ドットを並行して処理する場合、この図に示すように、二つのパターン系列で複数フレーム(たとえば、15フレーム)を通じて重なりのドット座標Hが生じなければ、パターンとの相関を示すドットが生じず、したがって、パターン検出をできないことになる。
d>mpf×n×x ・・・・(1)
d:対象スポット直径(diameter)
mpf:1フレーム時間の移動ドット数(MovePerFrame)
n:拡散符号長(またはデータブロック長)
x:対象信号に対するキャプチャの倍速度
mpf<d/(n×x)=4/(15×4)
≒0.67ドット/1フレーム時間 ・・・・(2)
まず、二次元通信の特質を出すことができる。つまり、通信用イメージセンサ610で複数の信号を同時に受信でき、それぞれ位置的に弁別(通信用イメージセンサ610の画素位置による弁別)することができる。
22 カメラ付携帯電話機(情報受信装置)
25 状態表示灯(報知手段)
27 表示部(表示手段)
31 カーソルキー(指定手段、移動手段、受光指示手段、指定手段)
34 撮影レンズ(撮像手段)
35 集光レンズ(受光手段、光学系)
40 照準枠(指標)
47 吹き出しメッセージ(再生手段)
50 復号ビットバッファ(復元手段)
53 CPU(指定手段、受光制御手段、変換手段、論理信号出力手段、第2の判断手段、撮像制御手段、変換手段、論理信号出力手段、関連付け手段、第1の判断手段、指定手段、復元手段、制御手段)
54 加速度センサ(制御手段)
55 手ブレ補正用アクチュエータ(制御手段)
57 撮影用イメージセンサ(撮像手段)
60 記憶部(記憶手段)
61 フォトディテクタ(受光素子、受光手段)
69 パターンデータ発生部(選択手段)
70 第一制御/駆動部(変調手段)
77 フロントライト(出力手段)
78 反射型液晶シャッタ(出力手段)
220 カメラ付携帯電話機(情報受信装置)
610 (受光手段、二次元のイメージセンサ)
Claims (12)
- 撮像手段と、
輝度変調された任意の情報を受光する受光手段と、
前記撮像手段の撮影画角に含まれる輝度変調領域を指定する指定手段と、
該指定手段により指定された輝度変調領域を受光するよう前記受光手段を制御し、該領域に含まれる輝度変調内容から任意の情報を復元する復元手段と、
該復元手段により復元された任意の情報を再生する再生手段と
を備えたことを特徴とする情報受信装置。 - 前記撮像手段による撮像内容とともに指標を表示する表示手段と、
該表示手段に表示されている指標を任意に移動させる移動手段と
をさらに備え、
前記指定手段は、該移動手段によって前記指標を移動させることにより前記輝度変調領域を指定することを特徴とする請求項1記載の情報受信装置。 - 前記指定手段によって指定された輝度変調領域の受光を指示する受光指示手段と、
この受光指示手段により受光が指示されると、該輝度変調領域に光軸が合うように前記受光手段を制御する制御手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置。 - 前記受光手段は、
受光素子と、
該受光素子への入射光を集光する光学系と
を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置。 - 前記受光手段は、
二次元のイメージセンサと、
該イメージセンサへの入射光を集光する光学系と
を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置。 - 前記撮像手段によって撮像された画像データと前記復元手段によって復元された任意の情報とを関連付けする関連付け手段と、
該関連付けされた画像データと前記任意の情報とを記憶する記憶手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報受信装置。 - 前記受光手段による輝度変調領域の受光が完了したか否かを判断する第1の判断手段をさらに備え、
前記関連付け手段は、該第1の判断手段によって前記輝度変調領域の受光が完了したと判断すると、前記撮像手段によって撮像された画像データと前記復元手段によって復元された該輝度変調領域に基づく任意の情報との関連付けを行うことを特徴とする請求項6記載の情報受信装置。 - 前記第1の判断手段により輝度変調領域の受光が完了すると、その旨を報知する報知手段と、
該報知手段による報知の後、前記輝度変調領域の再受光が指示されたか否かを判断する第2の判断手段と、
該第2の判断手段により再受光が指示されたと判断すると、前記撮像手段により撮像された画像データを保持した状態で、前記受光手段による前記輝度変調領域の受光を開始する受光制御手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項6または7記載の情報受信装置。 - 前記輝度変調とは特定波長光の点灯と消灯との繰り返しであり、
前記特定波長光の消灯タイミングの撮像画角を撮像するよう前記撮像手段を制御する撮像制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の情報受信装置。 - 前記受光手段によって受光された輝度変調領域の変調内容を少なくとも互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に変換する変換手段と、
該変換手段によって変換された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に対応して論理信号を出力する論理信号出力手段と
を更に備え、
前記復元手段は、該論理信号出力手段による出力結果に基づいて前記任意の情報を復元することを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の情報受信装置。 - 任意の情報を構成するビット列を論理判定する判定し、 該判定結果に基づいて予め用意された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列からいずれかを選択する選択手段と、
該選択手段による選択結果に従って前記任意の情報を輝度変調する変調手段と、
該変調手段によって輝度変調された任意の情報を出力する出力手段とを備えた情報出力装置と、 撮像手段と、
輝度変調された任意の情報を受光する受光手段と、
該撮像手段の撮影画角に含まれる輝度変調領域を指定する指定手段と、
該指定手段により指定された輝度変調領域を受光するよう前記受光手段を制御する受光制御手段と、
該受光制御手段によって受光された輝度変調領域の変調内容を少なくとも互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に変換する変換手段と、
該変換手段によって変換された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に対応して論理信号を出力する論理信号出力手段と
該論理信号出力手段による出力結果に基づいて、前記任意の情報を復元する復元手段と、
該復元手段により復元された任意の情報を再生する再生手段と
を備えたことを特徴とする情報受信装置と
を含むことを特徴とする情報伝送システム。 - 撮像部により撮像される撮影画角に含まれる輝度変調領域を指定する指定ステップと、
該指定ステップにより指定された輝度変調領域を受光するよう受光部を制御する受光制御ステップと、
該受光制御ステップにて受光された輝度変調領域の変調内容を少なくとも互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に変換する変換ステップと、
該変換ステップにて変換された互いに相関度の低い2種類のビットパターン系列に対応して論理信号を出力する論理信号出力ステップと
該論理信号出力ステップによる出力結果に基づいて、前記輝度変調領域の変調内容に基づいた任意の情報を復元する復元ステップと、
該復元ステップにより復元された任意の情報を再生する再生ステップと
からなることを特徴とする情報受信方法。
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