JP2006331084A - 座標情報を光学的に特定する方法およびその方法を使用するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 選択された位置の座標データを容易に算出し得る、座標情報を特定する光学的方法およびその方法を利用するシステムを提供する。
【解決手段】 予め形成された参照表示を備える複数の頁の紙葉すなわちシートあるいは３次元対象物上の座標位置を特定するために設けられる方法および装置。前記シート上の座標情報の特定は該シートの周辺の縁に形成された参照情報に基づいて行われる。さらに前記シートの少なくとも一隅と参照座標データとして前記縁に印刷された記号とを用いることにより、選択された位置での現実の座標情報が導き出される。この現実の座標情報に対応して、音声、画像または文字の形態で補助データが出力される。
【選択図】図３

Description

本発明は座標情報を光学的に特定する方法および該方法に適用されるシステムに関し、より詳細には、予め形成された記号に基づいて対象物の表面上の座標データを特定し、さらには、得られた座標データに関連する補助データを出力することができる方法および装置に関する。

光学的特定技術の応用が広く知れ渡るようになり、日常生活にも見受けられる。例えば、精算所で商品の価格を簡単かつ迅速に明らかにするために、商品にバーコードが用いられている例がもっとも一般的な応用であろう。さらに、名称「インデックスパターンを用いた電子装置」の台湾特許第581970号公報に開示されているように、該参考文献は光学的特定の本願に関連する。前記特許では、対象物の表面にインデックスパターンと主パターンとが同一場所に共存する。前記インデックスパターンは人が気付き難く、邪魔にはならないが、前記主パターンは人が認識でき、光学装置によっても認識される。通常、インデックスパターンは、前記対象物の暗示的な情報を象徴している。

前記インデックスパターンは、整列した形態の複数の基本パターンユニットから成る。例えば、前記特許公報の図１（Ａ）の編み目箇所を突然目にすると人は騒然とするが、これらは意味のない装飾的な絵に見える。例えば、図１（Ａ）の編み目箇所を初めて一見すると、単なる装飾に見えるが、近寄って詳しく見ると、それらが特有な配列の複数の基本パターンユニットで構成されていることが分かる。前記基本パターンユニットは、対象物の価格のような、該対象物の付加的情報を含む暗号のように見える。前記光学装置が前記基本パターンユニットの認識に成功すると、これにより隠された情報が明らかになる。

製品の種類の特定および偽造防止のような広い分野に、提案されている暗号を適用することができるが、この暗号を形成するには精巧で複雑な印刷手順が要求される。また、極めて小さな暗号では、不鮮明となり前記光学装置が認識できない。

台湾特許第581970号公報

本発明の主たる目的は、単純な参照表示を用いて、３次元物体および２次元物体のいずれであって選択された位置の座標データを容易に算出し得る、座標情報を特定する光学的方法およびその方法を利用するシステムを提供することにある。さらに、得られた座標情報に基づいて、音声、画像等の形態の補助データが対応して出力される。

本発明に係る座標情報の光学的特定方法は、特定されるべきシートの少なくとも一つの縁の近傍に複数の参照表示を形成すること、前記シートの頁番号情報を特定するために前記参照表示を検出すること、前記シート上の選択された位置を指すために、また参照座標情報を生成すべく前記シートの少なくとも一つの隅と前記シートの前記縁上に印刷された少なくとも一つのマークとを捉えるために、光学的装置を用いること、および前記参照座標情報および前記光学装置自体の状況データに基づいて、前記選択された位置の現実の座標情報を算出することの各行為を含む。

前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示を異なる色により形成することができる。

前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示を記号により形成することができる。

前記参照表示は、第１のインデックスカラーと、第２のインデックスカラーと、第１および第２の両インデックスカラー間に形成されたスペースとを含むことができる。

前記第１のインデックスカラー、前記スペースおよび前記第２のインデックスカラーを前記シートの最外周縁から該シートの内方領域へ向けて順次形成することができる。

前記光学的装置は両端を有するペンに類似の外観に形成されており、画像捕獲要素がその一端に搭載され、またその他端がインデックスポイントとして用いられ、前記画像捕獲要素は前記参照座標情報を生成すべく、前記シートの前記隅と該シート上に印刷された前記記号を捉え、前記光学装置の前記状況データは前記光学装置の長さと、前記画像捕獲要素および前記インデックスポイント間の位置関係とを含むことができる。

さらに、前記選択された位置の算出された座標情報に対応した補助データを出力する行為を含み、前記光学装置から出力される前記補助データは、音声、画像または文字の形態とすることができる。

本発明に係る光学的座標情報を特定するシステムは、特定されるべき複数のシートを備え、頁番号の特定のために参照表示が前記各シートの少なくとも一つの縁の近傍に形成されている対象物と、両端を有する中空本体により形成され、その一端に画像捕獲要素が搭載され、またその他端がインデックスポイントとして用いられ、前記中空本体内に画像処理回路および座標算出回路が保持され、前記インデックスポイントが選択された位置へ移動したとき前記座標算出回路が前記選択された位置の座標情報を算出する光学的装置と、前記選択された位置に対応する補助データを出力すべく前記中空本体内に搭載されたデータ出力ユニットとを含む。

前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示を異なる色により形成することができる。

前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示を記号により形成することができる。

前記参照表示は、第１のインデックスカラーと、第２のインデックスカラーと、第１および第２の両インデックスカラー間に形成されたスペースとを含むことができる。

前記第１のインデックスカラー、前記スペースおよび前記第２のインデックスカラーを前記シートの最外周縁から該シートの内方領域へ向けて順次形成することができる。

立体対象物上の座標情報を光学的に特定する本発明に係る方法は、特定されるべき前記対象物の表面に複数の参照表示を形成すること、前記対象物上の選択された位置を指すために、また参照座標情報を生成すべく前記参照表示を捉えるために、光学的装置を用いること、前記参照座標情報および前記光学装置自体の状況データに基づいて、前記選択された位置の現実の座標情報を算出すること、の各行為を含む。

前記参照表示を異なる色により形成することができる。

前記参照表示を記号により形成することができる。

前記光学的装置は両端を有するペンの外観を有し、画像捕獲要素がその一端に搭載され、またその他端がインデックスポイントとして用いられ、前記画像捕獲要素は、前記参照座標情報を生成すべく、前記シートの前記隅と該シート上に印刷された前記記号とを捉え、前記光学装置の前記状況データは前記光学装置の長さと、前記画像捕獲要素および前記インデックスポイント間の位置関係とを含むことができる。

さらに、前記選択された位置の算出された座標情報に対応した補助データを出力する行為を含み、前記光学装置から出力される前記補助データは、音声、画像または文字の形態とすることができる。

本発明によれば、単純な参照表示を用いて、３次元物体および２次元物体のいずれであって選択された位置の座標データを容易に算出することができる。

本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、添付の図面に沿って以下の詳細な説明により、さらに明らかとなろう。

本発明は、２次元あるいは３次元（以下、それぞれ2-D and 3-Dと称す。）の物体の表面の座標情報の特定を可能とする方法および光学装置を提供する。

始めに、２-Ｄ対象物のための座標の特定を以下に記す。例として本を用い、本発明は複数の頁から選択された一枚のシートの頁番号を認識することができ、また前記シート上の選択された位置の座標情報を求める。光学装置によって前記座標情報が認識された後、該座標情報に対応する補助データが、音声、画像、文字等の形態で出力される。

本発明が対話式の授業教材のような児童本に適用されている例では、始めに、前記光学装置は読まれている頁を特定する。読み手は、前記光学装置を手に持ち、動物や植物が描かれた絵の紙面上の位置に移動させることができる。前記光学装置が前記位置の座標情報を求めた後、前記光学装置に内蔵されたデータ出力ユニットは、物語を語りあるいは前記した絵に関連する情報を紹介すべく、得られた前記座標に基づいて対応する音声を生成することができる。

図１を参照するに、本発明による光学装置１０は、ペンのような外観を有する。光学装置１０は、上端および下端を有する中空本体１１を含む。画像捕獲要素１２が前記上端に搭載されており、インデックスポイント１３が前記下端に形成されている。データ出力ユニット２０と同様に、画像処理回路および座標算出回路が中空本体１１内に保持されており、データ出力ユニット２０は本実施例では音声出力回路である。

図２を参照するに、光学装置１０は例えば本のような平面上の座標情報を特定する。この特定方法は、主として２つの段階を含む。第１段階では、光学装置１０は全ての頁のうちの見られているシートの頁番号を特定する。第２段階では、インデックスポイント１３が前記シート上の位置に移動したとき、その位置の座標を光学装置１０内の前記座標算出回路が算出する。前記した２つの段階の詳細を以下に述べる。

I. 第１段階、頁番号の特定
さらに図２を参照するに、特定されるべき前記シートの縁は、参照表示として第１のインデックスカラー３０で印刷されている。第１のインデックスカラー３０は、赤、緑、青、白、黒あるいは茶のような、明確に識別し得る色からなる。前記した所定の各色のR、G、Bの３原色の配合割合は、相互に明らかに異なる。
例えば、赤、緑、白は (２５５，０，０)、 (０，２５５，０) および (２５５，２５５，２５５)でそれぞれ表示され、また、黒は(０，０，０)で表示される。前記３原色の配分の明確な差に基づいて、光学装置１０は第１のインデックスカラー３０を高精度で特定する。

第１のインデックスカラー３０に近接してその内側にスペース４０が形成されている。望ましくは、スペース４０を形成する色は第１のインデックスカラー３０とは異なり、例えば白である。第２のインデックスカラー５０がスペース４０の内側に印刷されている。第２のインデックスカラー５０に、いかなる色をも用いることができる。したがって、印刷された紙面の原色を第２のインデックスカラー５０として直接使用することができる。

図３を参照するに、画像捕獲要素１２が前記シートを走査すると、光学装置１０は、スペース４０の存在により、第１のインデックスカラー３０および第２のインデックスカラー５０を認識することができる。この２つのインデックスカラー３０および５０の組み合わせに基づいて、光学装置１０は、データベースと検出された前記組み合わせとを比較し、前記シートの頁番号を正確に見出す。前記データベースは光学装置１０内に作られており、前記した２つのインデックスカラー３０および５０の多くの異なる組み合わせが貯えられており、それぞれが固有の頁番号を表す。

本発明に係る頁番号の特定は、前記したように、異なる色の組み合わせと予め作られたデータベースとの比較結果に基づく。しかしながら、頁数の増大に伴い、第１のインデックスカラー３０は、よりはっきりした色から選ぶのが良い。他の選択肢として、それぞれが異なる単色の複数のバーを一枚の前記シートの前記縁に印刷しておくことができ、一つの第１のインデックスカラー３０に限られることはない。前記した例では、一つのバーのみ、換言すれば一つの第１のインデックスカラー３０のみが前記縁すなわち周辺部に印刷されている。しかしながら、それぞれが互いに異なる単色の複数のバーを前記周辺部に印刷することができる。さらに、第１のインデックスカラー３０は、前記シートの周縁の全体を巡ることなく、少なくとも一つの縁に沿って印刷することができる。

異なる色の組み合わせの使用の他、所望の情報を得るために、前記周辺に印刷された記号によって参照表示を形成することができる。印刷された前記記号の形状、位置および配列によって、また頁番号情報を特定することができる。

II. 第二段階、座標の特定
図３を参照するに、さらに、複数のマーク３１が前記シートの周辺近傍に印刷されており、各マーク３１は第１のインデックスカラー３０と異なる単色を有し、前記縁の中間位置に形成されている。前記シート上の「×」で指定された位置は特定されるべき箇所を意味する。記号「×」は、表示目的のためにのみ用いられている。実際の例では、特定されるべき位置は、そのような記号ではなく何かの絵が印刷されているかも知れない。

光学装置１０のインデックスポイント１３が前記シート上の位置「×」を指すと、前記シートの少なくとも一隅Aおよびマーク３１が画像捕獲要素１２の有効範囲内に含まれる。前記隅A、マーク３１および位置「×」によって実質的に三角形の関係が形作られる。マーク３１と前記隅Aとの距離が与えられており、また光学装置１０の長さおよびインデックスポイント１３と画像捕獲要素１２との間の相対位置関係が既知であるので、したがって、光学装置１０に内蔵された前記座標算出回路は、前記位置「×」の実際の座標情報を算出することができる。この座標情報が得られた時点で、光学装置１０は、次に前記位置に対応する音声データを出力する。

本発明が教材として用いられているこの場合では、使用者は前記教材の興味ある位置に対応した音声記録ファイルである所望の音声ファイルを前記光学装置に記憶させることができる。

図４を参照するに、本発明は、前記した頁番号の特定についての第１の段階を不要として、３-D対象物上の座標情報の特定に適する。光学装置１０は、地球儀上の選択された位置の座標情報を得るために、例えば前記した座標特定方法を使用することができる。次に、光学装置１０は、得られた座標情報に基づいて、指し示された国の名前のような関連するデータを出力する。

要するに、2-D対象物の縁近傍の印刷カラーの組み合わせの検出によって、あるいは頁の縁に沿って配置された複数のマークの位置の検出によって、頁番号を認識することができる。これらの参照データが得られた後、選択された位置の所望の座標情報が、既知の三角法のアルゴリズムに従って算出される。そのような光学的座標認識方法は、対話式教材、ゲーム装置およびその他に適用することができる。本発明の応用は、さらに3-D対象物に拡張することができ、この3-D対象物の表面の選択された点の座標情報を認識できる。

本発明に係る光学特定装置の斜視図である。 本の特定されるべき頁の平面図である。 本の座標を特定するのに使用されている前記光学特定装置の操作を示す図面である。 ３次元物体上の座標を特定するのに使用されている前記光学特定装置の操作を示す図面である。

符号の説明

１０ 光学装置
１１ 中空本体
１２ 画像捕獲要素
１３ インデックスポイント
２０ データ出力ユニット
３０ 第１のインデックスカラー
３１ マーク
４０ スペース
５０ 第２のインデックスカラー

Claims (17)

1. 座標情報を光学的に特定する方法であって、
   特定されるべきシートの少なくとも一つの縁の近傍に複数の参照表示を形成すること、
   前記シートの頁番号情報を特定するために前記参照表示を検出すること、
   前記シート上の選択された位置を指すために、また参照座標情報を生成すべく前記シートの少なくとも一つの隅と前記シートの前記縁上に印刷された少なくとも一つのマークとを捉えるために、光学的装置を用いること、および
   前記参照座標情報および前記光学装置自体の状況データに基づいて、前記選択された位置の現実の座標情報を算出すること
   の各行為を含む、座標情報の光学的特定方法。
2. 前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示は異なる色により形成されている、請求項１に記載の光学的特定方法。
3. 前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示は記号により形成されている、請求項１に記載の方法。
4. 前記参照表示は、第１のインデックスカラーと、第２のインデックスカラーと、第１および第２の両インデックスカラー間に形成されたスペースとを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記第１のインデックスカラー、前記スペースおよび前記第２のインデックスカラーは前記シートの最外周縁から該シートの内方領域へ向けて順次形成されている、請求項４に記載の方法。
6. 前記光学的装置は両端を有するペンに類似の外観に形成されており、画像捕獲要素がその一端に搭載され、またその他端がインデックスポイントとして用いられ、前記画像捕獲要素は前記参照座標情報を生成すべく、前記シートの前記隅と該シート上に印刷された前記記号を捉え、前記光学装置の前記状況データは前記光学装置の長さと、前記画像捕獲要素および前記インデックスポイント間の位置関係とを含む、請求項１に記載の方法。
7. さらに、前記選択された位置の算出された座標情報に対応した補助データを出力する行為を含み、前記光学装置から出力される前記補助データは、音声、画像または文字の形態である、請求項６に記載の方法。
8. 光学的座標情報を特定するシステムであって、
   特定されるべき複数のシートを備え、頁番号の特定のために参照表示が前記各シートの少なくとも一つの縁の近傍に形成されている対象物と、
   両端を有する中空本体により形成され、その一端に画像捕獲要素が搭載され、またその他端がインデックスポイントとして用いられ、前記中空本体内に画像処理回路および座標算出回路が保持され、前記インデックスポイントが選択された位置へ移動したとき前記座標算出回路が前記選択された位置の座標情報を算出する光学的装置と、
   前記選択された位置に対応する補助データを出力すべく前記中空本体内に搭載されたデータ出力ユニットとを含む、光学的座標情報を特定するシステム。
9. 前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示は
   異なる色により形成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記シートの少なくとも一つの前記縁の近傍の前記参照表示は記号により形成されている、請求項８に記載のシステム。
11. 前記参照表示は、第１のインデックスカラーと、第２のインデックスカラーと、第１および第２の両インデックスカラー間に形成されたスペースとを含む、請求項９に記載のシステム。
12. 前記第１のインデックスカラー、前記スペースおよび前記第２のインデックスカラーは前記シートの最外周縁から該シートの内方領域へ向けて順次形成されている、請求項１１に記載のシステム。
13. 立体対象物上の座標情報を光学的に特定する方法であって、
    特定されるべき前記対象物の表面に複数の参照表示を形成すること、
    前記対象物上の選択された位置を指すために、また参照座標情報を生成すべく前記参照表示を捉えるために、光学的装置を用いること、
    前記参照座標情報および前記光学装置自体の状況データに基づいて、前記選択された位置の現実の座標情報を算出すること、
    の各行為を含む、立体対象物上の座標情報を光学的に特定する方法。
14. 前記参照表示は異なる色により形成されている、請求項１３に記載の方法。
15. 前記参照表示は記号により形成されている、請求項１３に記載の方法。
16. 前記光学的装置は両端を有するペンの外観を有し、画像捕獲要素がその一端に搭載され、またその他端がインデックスポイントとして用いられ、前記画像捕獲要素は、前記参照座標情報を生成すべく、前記シートの前記隅と該シート上に印刷された前記記号とを捉え、前記光学装置の前記状況データは前記光学装置の長さと、前記画像捕獲要素および前記インデックスポイント間の位置関係とを含む、請求項１３に記載の方法。
17. さらに、前記選択された位置の算出された座標情報に対応した補助データを出力する行為を含み、前記光学装置から出力される前記補助データは、音声、画像または文字の形態である、請求項１３に記載の方法。

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