JP2008134104A - Position detection device and position detection program - Google Patents

Position detection device and position detection program Download PDF

Info

Publication number
JP2008134104A
JP2008134104A JP2006319193A JP2006319193A JP2008134104A JP 2008134104 A JP2008134104 A JP 2008134104A JP 2006319193 A JP2006319193 A JP 2006319193A JP 2006319193 A JP2006319193 A JP 2006319193A JP 2008134104 A JP2008134104 A JP 2008134104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reading
comparison
area
data
position detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006319193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Kimura
哲也 木村
Tadashi Shimizu
正 清水
Kensuke Ito
健介 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2006319193A priority Critical patent/JP2008134104A/en
Publication of JP2008134104A publication Critical patent/JP2008134104A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection device and a position detection program capable of detecting an accurate position without forming a pattern for absolute position detection on the surface of a detection object, or even when a moving range of the detection object is wide. <P>SOLUTION: A reading part reads a piece of paper, to acquire a read image (150). Data in a comparison domain whose one side agrees with an origin position are extracted from registered image data as comparison data (152, 154), to thereby perform comparison processing (156). Then, it is determined whether collation by comparison is established or not by whether a normalized score is higher than a threshold or not on condition that the maximum value of a correlation value is higher than a threshold (158). In the case of negation, a comparison domain is updated (160, 154, 156), and in the case of affirmation, a position from which the comparison data are extracted is specified as a position on the piece of paper read by the reading part (162), and the specified position of the reading part is displayed on a display (164). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は位置検出装置及び位置検出プログラムに関する。   The present invention relates to a position detection device and a position detection program.

従来より、光学式、磁気式等の絶対位置を検出するアブソリュート方式のエンコーダが知られている。これらのアブソリュート方式のエンコーダは、回転板又はスケールに形成された位置検出用パターンをセンサで読み取ることで絶対位置を検出する。絶対位置を検出するためのパターンは、例えば光学式の場合、パターンが形成された原版をガラス等に転写することにより形成される。しかし、このように絶対位置を検出するためのパターンの形成は、被位置検出物である回転板又はスケールの移動範囲が広くなるほど、また位置検出精度が高くなるほど困難になる。   Conventionally, an absolute encoder that detects an absolute position such as an optical type or a magnetic type is known. These absolute encoders detect the absolute position by reading a position detection pattern formed on the rotating plate or scale with a sensor. For example, in the case of an optical type, the pattern for detecting the absolute position is formed by transferring an original plate on which a pattern is formed onto glass or the like. However, the formation of the pattern for detecting the absolute position in this way becomes more difficult as the moving range of the rotating plate or scale as the position detection object becomes wider and the position detection accuracy becomes higher.

これに対し、絶対位置検出用パターンが描かれている複数の検出用スケールと、該検出用スケールと同数のピックアップを設けた検出ヘッドとを相対移動させ、各隣合う検出用スケールについて、2つのピックアップで重複検出可能な範囲(重複検出範囲)を確保し、この重複検出範囲において、検出出力に採用するピックアップデータの切り替えを行なうとともに、検出出力の連続性を担保する補正を行なうことで、検出スケールの接続に伴う誤差に影響されることなく、絶対位置を計測可能な長さを延ばす技術が知られている(特許文献1参照)。
特開2005−337757公報
In contrast, a plurality of detection scales on which absolute position detection patterns are drawn and a detection head provided with the same number of pickups as the detection scales are moved relative to each other, and two adjacent detection scales are Detection is achieved by ensuring a range where overlap can be detected by the pickup (overlap detection range), switching pickup data used for detection output in this overlap detection range, and performing correction to ensure the continuity of the detection output. A technique for extending the length at which an absolute position can be measured without being affected by an error associated with scale connection is known (see Patent Document 1).
JP 2005-337757 A

本発明は、上述した背景技術においてなされたもので、被検出対象物の表面に絶対位置検出用のパターンを形成することなく、また、被検出対象物の移動範囲が広い場合でも、正確な位置を検出することができる位置検出装置及び位置検出プログラムを得ることを目的とする。   The present invention has been made in the background art described above, and does not form an absolute position detection pattern on the surface of the detection target object, and even when the movement range of the detection target object is wide, an accurate position is provided. It is an object of the present invention to obtain a position detection device and a position detection program that can detect an error.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、ランダム性を有する固有の特徴が表面に分布する対象物と、該表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段とを備え、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動するように配置された対象物・読取手段と、前記対象物の表面に分布する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データに対応する前記対象物の表面上の位置を記憶した記憶手段と、前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出手段と、を含んで構成されている。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 reads an object in which unique features having randomness are distributed on a surface, and a unique feature distributed in the reading region using a part of the surface as a reading region. A reading means, and at least one of the object and the reading means is arranged to move relative to the other of the object and the reading means, and on the surface of the object Storage means for storing the position on the surface of the object corresponding to the feature data and the feature data indicating the characteristic features to be distributed and a predetermined reference position as a reference, and the read by the reading means Based on the comparison result between the reading data indicating the unique characteristics of the reading area and the characteristic data stored in the storage unit, at least one of the object and the reading unit is the Detecting means for detecting the position of the reading area on the surface of the object relative to the reference position when the object is moved relative to the other of the object and the reading means. .

この位置検出装置の構成は、読取手段が対象物に対して相対移動する構成、対象物が読取手段に対して相対移動する構成、及び対象物と読取手段との両方が互いに相対移動する構成の何れでもよい。   The configuration of the position detection device is a configuration in which the reading unit moves relative to the object, a configuration in which the object moves relative to the reading unit, and a configuration in which both the object and the reading unit move relative to each other. Either may be used.

対象物は、所定形状の紙片、表面が透明な保護膜で保護された所定形状の紙片、又は所定形状の磨りガラスで構成することができ、この場合、所定形状は、長尺状又は円盤状とすることができる。   The object can be composed of a paper piece of a predetermined shape, a paper piece of a predetermined shape whose surface is protected by a transparent protective film, or a polished glass of a predetermined shape. In this case, the predetermined shape is a long shape or a disk shape. It can be.

読取手段は、対象物の表面に照射された光の透過光又は反射光を受光することで読取領域を読み取ることができる。   The reading unit can read the reading region by receiving transmitted light or reflected light of the light irradiated on the surface of the object.

検出手段は、読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている特徴データから抽出される前記対象物の表面上の一部の領域に分布する特徴を表す比較データとの相関値が所定値以上であるか否かを判断する判断手段、及び前記判断手段により前記相関値が所定値以上であると判断された前記比較データに基づき、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を特定する特定手段を含んで構成することができる。   The detection means is distributed over a part of the area on the surface of the object extracted from the read data indicating the unique characteristics of the reading area read by the reading means and the characteristic data stored in the storage means Based on the determination means for determining whether or not the correlation value with the comparison data representing the characteristic to be determined is greater than or equal to a predetermined value, and the comparison data determined by the determination means that the correlation value is greater than or equal to the predetermined value, The reading unit may be configured to include a specifying unit that specifies a position of the reading area on the surface of the object with reference to a reference position.

判断手段は、読取データと比較データとの相関値が所定値以上となるまで、予め定められた位置から前記一部の領域を所定画素ピッチずつ前記相対移動方向に対応する往路方向及び復路方向の少なくとも一方の方向に移動させ、特定手段は、予め定められた位置から、読取データと比較データとの相関値が所定値以上となった前記位置までの画素数と1画素の長さとの積から、基準位置を基準とした前記読取領域の位置を特定することができる。   The determination unit is configured to move the partial area from a predetermined position in a forward direction and a backward direction corresponding to the relative movement direction by a predetermined pixel pitch until a correlation value between the read data and the comparison data becomes equal to or greater than a predetermined value. The specifying means moves from at least one direction, based on a product of the number of pixels and the length of one pixel from a predetermined position to the position where the correlation value between the read data and the comparison data is equal to or greater than a predetermined value. The position of the reading area with reference to the reference position can be specified.

この所定画素ピッチは、前記一部の領域の移動方向の幅に相当する画素以下のものであり、分解能の観点からは、1画素であることが望ましい。   The predetermined pixel pitch is equal to or smaller than the pixel corresponding to the width in the moving direction of the partial area, and is preferably one pixel from the viewpoint of resolution.

また、所定画素ピッチは、前記一部の領域の移動の回数を減らすために、相関値が所定値に一定以上近づくまでは、前記一部の領域の移動方向の半分の幅として、相関値が所定値に近づくに従い、幅を狭めていくのでもよい。   Further, the predetermined pixel pitch is a half width of the moving direction of the partial area until the correlation value approaches a predetermined value to reduce the number of movements of the partial area. The width may be narrowed as it approaches a predetermined value.

請求項8の発明は、対象物の表面に分布するランダム性を有する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データと対応する前記対象物の表面上の位置を予め記憶する記憶ステップと、前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記予め記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び該対象物の表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出ステップと、を有する処理をコンピュータに実行させる位置検出プログラムである。   The invention according to claim 8 is based on feature data indicating a unique characteristic having randomness distributed on the surface of the object and a predetermined reference position, and on the surface of the object corresponding to the feature data. Based on the result of comparison between the storage step for storing the position in advance, the read data indicating the unique feature of the reading area read by the reading means, and the feature data stored in advance, the object and The reference position when at least one of the reading means for reading a unique feature distributed in the reading area using a part of the surface of the object as a reading area moves relative to the other of the object and the reading means. And a detection step for detecting a position of the reading area on the surface of the object with reference to the position.

以上説明したように、本発明によれば、ランダム性を有する固有の特徴が分布した対象物を用いているので、表面に絶対位置検出用のパターンを形成することなく、また、被検出対象の移動範囲が広い場合でも、基準位置を基準とした検出対象の正確な位置を検出することができる、という効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since an object in which a unique characteristic having randomness is distributed is used, a pattern for detecting an absolute position is not formed on the surface, and the object to be detected is also detected. Even when the movement range is wide, it is possible to detect the accurate position of the detection target with the reference position as a reference.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、システム12の実施形態の概略を示している。水平配置されたテーブル14には、矢印’+’方向及び矢印’−’方向に可動な状態で読取部20が支持されている。読取部20の移動は、読取部20に固定されたナットと、ナットに螺合されたボールネジと、ボールネジを回転させるサーボモータを含む駆動部16とCNC(数値制御装置)18とによって行なわれる。この読取部20は、所定の解像度(例えば400dpi)で対象物を読み取る機能を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an overview of an embodiment of the system 12. A reading unit 20 is supported on the horizontally arranged table 14 so as to be movable in the arrow “+” direction and the arrow “−” direction. The reading unit 20 is moved by a nut fixed to the reading unit 20, a ball screw screwed to the nut, a drive unit 16 including a servo motor that rotates the ball screw, and a CNC (numerical control device) 18. The reading unit 20 has a function of reading an object with a predetermined resolution (for example, 400 dpi).

CNC18には操作盤22が接続されている。操作盤22は、ディスプレイ、キーボード、電源スイッチ等(図示省略)を具備している。   An operation panel 22 is connected to the CNC 18. The operation panel 22 includes a display, a keyboard, a power switch, and the like (not shown).

また、テーブル14と平行に、読み取り対象の対象物が固定された対象物載置台24が設けられており、読取部20によって対象物の一部の領域が読み取られるようになっている。   In parallel with the table 14, an object mounting table 24 on which an object to be read is fixed is provided, and a partial area of the object is read by the reading unit 20.

さらに、システム12は、アナログ信号をディジタル信号に変換する読取部20に接続されたアナログ/ディジタル(A/D)変換器26、CPU、RAM、ROM、不揮発性メモリ、及び入出力インターフェイス等を備えたコンピュータで構成された信号処理部28で構成されている。信号処理部28は、読取部20と接続しており、読取部20の読取処理の制御も行なっている。また、信号処理部28は読み取られた対象物を所定の階調(例えば8ビットグレイスケール)で表す機能を備えている。   Further, the system 12 includes an analog / digital (A / D) converter 26 connected to a reading unit 20 that converts an analog signal into a digital signal, a CPU, a RAM, a ROM, a nonvolatile memory, an input / output interface, and the like. The signal processing unit 28 is composed of a computer. The signal processing unit 28 is connected to the reading unit 20 and controls reading processing of the reading unit 20. In addition, the signal processing unit 28 has a function of representing the read object with a predetermined gradation (for example, 8-bit gray scale).

システム12では、対象物を読み取って読取部20から出力された信号が、A/D変換器26及び信号処理部28により処理され、基準位置である原点位置を基準とした読取部20の絶対位置が検出されるようになっている。この読取部20の絶対位置は、CNC18のフィードバック制御等に利用される。   In the system 12, the signal output from the reading unit 20 by reading the object is processed by the A / D converter 26 and the signal processing unit 28, and the absolute position of the reading unit 20 based on the origin position which is the reference position. Is to be detected. The absolute position of the reading unit 20 is used for feedback control of the CNC 18 and the like.

図2に示されるように、対象物載置台24には、対象物としての透明の保護膜で覆われた紙片30が固定されている。この紙片30は、少なくとも、読取部20が移動により読み取り可能な領域の全範囲を含む大きさである。   As shown in FIG. 2, a paper piece 30 covered with a transparent protective film as an object is fixed to the object mounting table 24. The piece of paper 30 has a size including at least the entire range of the area that can be read by the reading unit 20 by movement.

読取部20の読取方式は、反射光読取式であり、読取部20は、紙片30に光を照射する発光素子20Aと、該発光素子20Aから射出され紙片30で反射された光を受光し、受光量に応じた信号を出力する多数の受光素子が配列されたCCD等で構成された撮像素子20Bとで構成されている。   The reading method of the reading unit 20 is a reflected light reading type, and the reading unit 20 receives a light emitting element 20A that irradiates light on the paper piece 30 and light emitted from the light emitting element 20A and reflected by the paper piece 30; The image pickup device 20B is composed of a CCD or the like in which a large number of light receiving elements that output signals according to the amount of received light are arranged.

紙片30の全表面に渡って分布するランダム性を有する特徴は、予め、図3に示されるようなフラットベッド型のスキャナ32によって読み取られて、信号処理部18に設けられた不揮発性メモリに記憶されている。即ち、このスキャナ32は、原稿台(図示省略)上に載置された紙片30の、例えば32ドット(約2mm)×テーブル14の全長の特徴を前述の読取部20と同一の解像度、且つ信号処理部18と同一の階調(例えば8ビットグレイスケール)で読み取る機能を備えている。読み取ることによって得られた紙片30の表面に分布するランダム性を有する固有の特徴を表す特徴データと、特徴の位置を示すデータとを対応付けた登録画像データは、信号処理部18に設けられた不揮発性メモリに記憶される。この特徴データに対応する画素の端部に原点位置が定められている。   The feature having randomness distributed over the entire surface of the paper piece 30 is read in advance by a flatbed scanner 32 as shown in FIG. 3 and stored in a nonvolatile memory provided in the signal processing unit 18. Has been. That is, the scanner 32 has the same resolution and signal as the above-described reading unit 20 in terms of the characteristics of the paper piece 30 placed on the document table (not shown), for example, 32 dots (about 2 mm) × the total length of the table 14. A function of reading with the same gradation (for example, 8-bit gray scale) as the processing unit 18 is provided. Registered image data in which feature data representing a unique characteristic having randomness distributed on the surface of the paper piece 30 obtained by reading and data indicating the position of the feature are associated with each other is provided in the signal processing unit 18. Stored in non-volatile memory. The origin position is determined at the end of the pixel corresponding to this feature data.

次に、図4のフローチャートを参照して、読取部20の位置検出ルーチンについて説明する。この位置検出ルーチンは、例えばシステム12の電源投入直後等の、当該位置検出ルーチン直前の読取部20の位置が不明な場合に実行される。この位置検出ルーチンのプログラムは、信号処理部18のROMに記憶されている。   Next, the position detection routine of the reading unit 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. This position detection routine is executed when the position of the reading unit 20 immediately before the position detection routine is unknown, such as immediately after the system 12 is turned on. A program of this position detection routine is stored in the ROM of the signal processing unit 18.

ステップ150では、読取部20を移動し、読取部20によって、紙片30の表面を読み取ることに得られた、例えば図5に示すような64×64ドット(約4mm×約4mm)のサイズの読取画像データを取り込む。   In step 150, the reading unit 20 is moved, and the reading unit 20 reads the surface of the paper piece 30 and has a size of 64 × 64 dots (about 4 mm × about 4 mm) as shown in FIG. Import image data.

ステップ152では、比較領域の一辺を登録画像データの原点O位置に一致させる。   In step 152, one side of the comparison area is matched with the origin O position of the registered image data.

ステップ154では、図5に示すような一辺を原点O位置に一致させた比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出する。   In step 154, data in the comparison area in which one side as shown in FIG. 5 is made coincident with the origin O position is extracted from the registered image data as comparison data.

図6(A)に示されるのは、比較データを視覚化(目視での確認が容易なようにコントラストを補正)した画像である。   FIG. 6A shows an image obtained by visualizing the comparison data (correcting the contrast so that visual confirmation is easy).

紙片30を形成する繊維質材料の絡み具合を製造時に制御することは不可能であるので、紙片30を形成する繊維質材料の絡み具合はランダムと見なすことができ、各紙片において固有な特徴である。紙片30を形成する繊維質材料の絡み具合いは透過光顕微鏡を用いれば観察できる。図6(A)に示す「比較画像」では、繊維質材料の絡み具合いまでは確認できないものの、繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因する(紙を漉くときの諸条件により生ずる紙表面の凸凹も影響している可能性もある)紙の透明度のランダムな変化を反映したランダムな明暗のパターンが生じているので、「比較画像」に対応する比較データが、紙片30上の比較領域内における固有の特徴、即ち紙片30上の比較領域内の透明度のランダムな変化を表す情報となっていることが確認できる。   Since it is impossible to control the entanglement of the fibrous material forming the paper piece 30 at the time of manufacturing, the entanglement of the fibrous material forming the paper piece 30 can be regarded as random, and each paper piece has a unique characteristic. is there. The entanglement of the fibrous material forming the paper piece 30 can be observed using a transmission light microscope. In the “comparison image” shown in FIG. 6 (A), although the entanglement of the fibrous material cannot be confirmed, it is caused by the randomness of the entanglement of the fibrous material (the surface of the paper caused by various conditions when the paper is rolled). (There is a possibility that the unevenness is also affected.) Since a random light and dark pattern reflecting a random change in the transparency of the paper is generated, the comparison data corresponding to the “comparison image” is stored in the comparison area on the paper piece 30. It can be confirmed that the information represents a characteristic unique to the above, that is, information representing a random change in the transparency in the comparison region on the paper piece 30.

図6(B)に示されるのは、位置検出に用いられる読取部20により読み取られた読取領域の読取データを視覚化した画像である。この読取データは、読取領域内における紙片30の透明度のランダムな変化を表している。   FIG. 6B shows an image obtained by visualizing the read data of the reading area read by the reading unit 20 used for position detection. This read data represents a random change in the transparency of the paper piece 30 within the read area.

ステップ156では、比較処理を行う。以下、この比較処理について、図7のフローチャートを参照して説明する。   In step 156, a comparison process is performed. Hereinafter, the comparison process will be described with reference to the flowchart of FIG.

第1実施形態に係る比較処理では、読取領域の読取画像(例として図6(B)に図示)のデータから比較領域と同サイズの領域(演算対象領域)に相当するデータを抽出し、該データと比較画像(例として図6(A)に図示)の比較データとの相関値を演算することを、演算対象領域の位置を移動させながら繰り返す。このため、次のステップ170では読取領域内におけるデータ抽出位置(演算対象領域の位置)を初期化する。   In the comparison process according to the first embodiment, data corresponding to an area (calculation target area) having the same size as the comparison area is extracted from the data of the read image of the reading area (illustrated in FIG. 6B as an example) The calculation of the correlation value between the data and the comparison data of the comparison image (shown in FIG. 6A as an example) is repeated while moving the position of the calculation target region. Therefore, in the next step 170, the data extraction position (the position of the calculation target area) in the reading area is initialized.

ステップ172では、読取領域のデータから、設定したデータ抽出位置に位置している比較領域と同サイズの領域のデータ(演算対象データ)を抽出する。そしてステップ174では以下に示す(1)式に従い、比較データとステップ172で抽出した演算対象データとの相関値を正規化相関法により演算し、演算によって得られた相関値をRAM等に記憶させる。   In step 172, data of the same size as the comparison area located at the set data extraction position (calculation target data) is extracted from the data of the reading area. In step 174, the correlation value between the comparison data and the calculation target data extracted in step 172 is calculated by the normalized correlation method according to the following equation (1), and the correlation value obtained by the calculation is stored in a RAM or the like. .

但し、Fは比較画像(比較データの集合)、fiは比較画像の個々の画素の明度値、Nは比較画像(及び読取画像の部分領域)の総画素数、Gは読取画像の部分領域(の集合)、giは読取画像の部分領域の個々の画素の明度値、fAVEは比較画像の個々の画素の明度値の平均値、gAVEは読取画像の部分領域の個々の画素の明度値の平均値である。 Where F is a comparison image (a set of comparison data), fi is a brightness value of each pixel of the comparison image, N is the total number of pixels of the comparison image (and a partial region of the read image), and G is a partial region of the read image ( ), Gi is the brightness value of each pixel in the partial area of the read image, f AVE is the average value of the brightness values of the individual pixels in the comparison image, and g AVE is the brightness value of each pixel in the partial area of the read image Is the average value.

次のステップ176では、演算対象領域が読取領域の全面をスキャンしたか否か判定する。判定が否定された場合はステップ178へ移行し、データ抽出位置を1ドットだけ縦又は横に移動させた後にステップ172に戻る。これにより、ステップ176の判定が肯定されるまでの間ステップ172〜ステップ178が繰り返される。第1実施形態では比較領域を32×32ドット、読取領域を64×64ドットとして説明しているので、相関値の演算は(64−32+1)×(64−32+1)=1089回行われ、1089個の相関値が得られることになる。   In the next step 176, it is determined whether or not the calculation target area has scanned the entire reading area. If the determination is negative, the process proceeds to step 178, the data extraction position is moved vertically or horizontally by one dot, and then the process returns to step 172. Thereby, steps 172 to 178 are repeated until the determination in step 176 is affirmed. In the first embodiment, since the comparison area is 32 × 32 dots and the reading area is 64 × 64 dots, the correlation value is calculated as (64−32 + 1) × (64−32 + 1) = 1089 times. Correlation values are obtained.

相関値の演算が終了するとステップ176の判定が肯定されてステップ180へ移行し、上記の演算によって得られた多数個の相関値の中からその最大値を抽出する。また、次のステップ182では、多数個の相関値の標準偏差及び平均値を演算した後に、演算した標準偏差・平均値及びステップ180で求めた相関値の最大値を次の(2)式に各々代入することで、相関値の最大値のノーマライズド・スコアを演算する。
ノーマライズド・スコア=(相関値の最大値−相関値の平均値)÷相関値の標準偏差 …(2)
なお、一般に比較領域(詳しくは相関値の演算対象とする領域)のサイズが大きくなるに従って一致の判断の精度は向上する。第1実施形態では、読取解像度400dpiにおける比較領域のサイズを32×32ドット(約2mm×約2mm)としている。比較領域を上記サイズよりも小さくすると一致の判断の精度は低下することが実験結果から分かっているおり、比較領域を上記サイズより大きくしても精度向上の程度は僅かである。従って、読み取りにあたって高価で取り扱いが面倒な顕微鏡を使う必要はなく、400dpi程度の解像度での読み取りが可能な読取装置(市販されている安価なスキャナ等)を使用するのが実用的である。
When the calculation of the correlation value is completed, the determination in step 176 is affirmed and the process proceeds to step 180, and the maximum value is extracted from the large number of correlation values obtained by the above calculation. In the next step 182, after calculating the standard deviation and average value of a large number of correlation values, the calculated standard deviation / average value and the maximum value of the correlation value obtained in step 180 are expressed by the following equation (2). By substituting each, the normalized score of the maximum correlation value is calculated.
Normalized score = (maximum correlation value-average correlation value) / standard deviation of correlation value (2)
In general, as the size of the comparison region (specifically, the region for which the correlation value is calculated) increases, the accuracy of the match determination improves. In the first embodiment, the size of the comparison area at a reading resolution of 400 dpi is 32 × 32 dots (about 2 mm × about 2 mm). It has been found from experimental results that if the comparison area is made smaller than the size, the accuracy of judgment of coincidence decreases. Even if the comparison area is made larger than the size, the degree of accuracy improvement is small. Therefore, it is not necessary to use an expensive and troublesome microscope for reading, and it is practical to use a reading device (such as a commercially available inexpensive scanner) capable of reading at a resolution of about 400 dpi.

また、比較領域の読み取りにおいて、受光器に過大な光量の光が入射された等により受光器の出力信号が飽和してしまうと、読み取りによって得られる比較データが表す比較領域内の透明度の変化が部分的に白くとんでしまう等のように、比較領域内の透明度の変化を正確に表す比較データが得られないので、比較領域の読み取りに際しては露出を適度に抑えることが望ましい。   Also, when the comparison area is read, if the output signal of the light receiver becomes saturated due to excessive light incident on the light receiver, etc., the change in transparency in the comparison area represented by the comparison data obtained by the reading will occur. Since comparison data that accurately represents a change in transparency in the comparison area cannot be obtained, such as when the comparison area is partially whitened, it is desirable to appropriately suppress exposure when reading the comparison area.

次に、判断手段であるステップ158では、ステップ180で求めた相関値の最大値が閾値以上で、且つステップ182で演算したノーマライズド・スコアが閾値以上か否かにより比較による照合が成立したか否かを判定する。否定された場合はステップ160へ移行し、比較領域を更新する。比較領域は図8(A)に示されるように、原点Oから離れる方向へ、所定の移動幅移動させた領域である。この所定の移動幅は、1ドットの幅であることが望ましい。   Next, in step 158, which is a determination means, whether or not collation by comparison is established depending on whether or not the maximum correlation value obtained in step 180 is equal to or greater than a threshold value and whether the normalized score calculated in step 182 is equal to or greater than a threshold value. Determine whether or not. If the result is negative, the process proceeds to step 160, and the comparison area is updated. As shown in FIG. 8A, the comparison area is an area that is moved by a predetermined movement width in a direction away from the origin O. The predetermined movement width is desirably one dot width.

なお、当該所定の移動幅は、相関値の最大値が所定の値以上で、且つノーマライズド・スコアが所定の値以上となるまでは、例えば比較領域の半分の幅(16ドット(約1mm))として、相関値の最大値及びノーマライズド・スコアが大きくなるに従い、幅を狭めていくのでもよい。   The predetermined moving width is, for example, half the width of the comparison area (16 dots (about 1 mm) until the maximum correlation value is equal to or larger than the predetermined value and the normalized score is equal to or larger than the predetermined value. ), The width may be narrowed as the maximum correlation value and the normalized score increase.

次にステップ154へ移行し、例えば図8(A)の網掛け領域で示される、一辺を、’1’の位置に一致させた比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出する。   Next, the process proceeds to step 154, and for example, data in the comparison area whose one side is matched with the position of “1” indicated by the shaded area in FIG. 8A is extracted from the registered image data as comparison data.

ステップ156では、更新された比較データとの比較が行われる。   In step 156, comparison with the updated comparison data is performed.

ステップ160,154,156の処理は、ステップ158の判定で肯定されるまで行われる。例えば、比較領域を原点Oから離れる方向へ12ドット移動させた場合は、図8(B)の網掛けの領域のように示される。   The processing in steps 160, 154, and 156 is performed until the determination in step 158 is affirmed. For example, when the comparison area is moved 12 dots away from the origin O, it is shown as a shaded area in FIG.

一方、ステップ158の判定で肯定された場合は、ステップ162,164へ移行する。特定手段であるステップ162では、比較領域の位置に基づき、読取部20が読み取った紙片30の位置を特定し、ステップ164では、特定された読取部20の位置をディスプレイに表示する。   On the other hand, if the determination in step 158 is affirmative, the process proceeds to steps 162 and 164. In step 162 as identification means, the position of the paper piece 30 read by the reading unit 20 is specified based on the position of the comparison area, and in step 164, the position of the specified reading unit 20 is displayed on the display.

読取部20の位置は、相関値が所定値以上となるまでの、比較領域の、原点Oから離れる方向への移動回数と前記所定の移動幅との積の演算により求めればよい。   The position of the reading unit 20 may be obtained by calculating the product of the number of movements of the comparison region in the direction away from the origin O and the predetermined movement width until the correlation value becomes equal to or greater than a predetermined value.

次に、図9のフローチャートを参照して、第1実施形態の読取部20の移動時の位置検出ルーチンについて説明する。この位置検出ルーチンのプログラムは、信号処理部18のROMに記憶されている。   Next, a position detection routine during movement of the reading unit 20 according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. A program of this position detection routine is stored in the ROM of the signal processing unit 18.

ステップ200では、読取部20を移動し、読取部20によって、紙片30の表面を読み取ることによって得られた、例えば64×64ドット(約4mm×約4mm)のサイズの読取領域データを取り込む。   In Step 200, the reading unit 20 is moved, and reading region data having a size of, for example, 64 × 64 dots (about 4 mm × about 4 mm) obtained by reading the surface of the paper piece 30 is captured by the reading unit 20.

ステップ202では、比較領域(+)及び比較領域(−)を直前の位置検出時に照合が成立した比較領域と一致させる。   In step 202, the comparison area (+) and the comparison area (-) are made to coincide with the comparison area in which collation was established at the time of the previous position detection.

ステップ204,206,208では、比較領域(+)を矢印’+’方向に所定の移動幅移動させ、移動後の比較領域(+)に対応する比較データを登録画像データから抽出し、前述の比較処理を行なう。   In steps 204, 206 and 208, the comparison area (+) is moved by a predetermined movement width in the direction of the arrow “+”, and comparison data corresponding to the comparison area (+) after the movement is extracted from the registered image data. Comparison processing is performed.

ステップ210では、比較による照合が成立したか否かが判定され、否定されるとステップ212,214,216へ移行する。ステップ212,214,216では、比較領域(−)を矢印’−’方向に所定の移動幅移動させ、移動後の比較領域(−)に対応する比較データを登録画像データから抽出し、前述の比較処理を行なう。   In step 210, it is determined whether or not collation by comparison has been established, and if negative, the process proceeds to steps 212, 214, and 216. In steps 212, 214, and 216, the comparison area (−) is moved by a predetermined movement width in the direction of the arrow “−”, and comparison data corresponding to the comparison area (−) after the movement is extracted from the registered image data. Comparison processing is performed.

なお、この所定の移動幅は、1ドットの幅であることが望ましいが、当該所定の移動幅は、相関値の最大値が所定の値以上で、且つノーマライズド・スコアが所定の値以上となるまでは、例えば比較領域の半分の幅(16ドット(約1mm))として、相関値の最大値及びノーマライズド・スコアが大きくなるに従い、幅を狭めていくのでもよい。   The predetermined movement width is desirably a one-dot width, but the predetermined movement width is such that the maximum correlation value is equal to or greater than a predetermined value and the normalized score is equal to or greater than a predetermined value. Until it becomes, for example, the width of the comparison area may be reduced as the maximum value of the correlation value and the normalized score are increased as a half width (16 dots (about 1 mm)).

ステップ218では、比較による照合が成立したか否かが判定され、肯定されるまでステップ204〜ステップ216の処理が行なわれる。ステップ210,218の判定で肯定された場合は、ステップ220,222へ移行する。ステップ220では、照合が成立した比較領域(+)又は比較領域(−)の位置を読取部20が読み取った紙片30の位置として特定し、ステップ222では、特定された読取部20の位置をディスプレイに表示する。   In step 218, it is determined whether or not collation by comparison is established, and the processing of step 204 to step 216 is performed until affirmative. If the determination in step 210 or 218 is affirmative, the process proceeds to step 220 or 222. In step 220, the position of the comparison area (+) or comparison area (−) where the collation is established is specified as the position of the paper piece 30 read by the reading unit 20, and in step 222, the position of the specified reading unit 20 is displayed. To display.

以上説明したように、第1実施形態では、読取部20により読み取られた読取領域の固有の特徴を示す読取データと、比較データとの相関値が所定値以上であるか否かを判断することにより、読取部20の位置を特定するので、紙片30が絶対位置検出用のパターンを備えることなく、また、読取部20と紙片30との相対移動の範囲が広い場合でも、対象物載置台24に固定された紙片30が読み取られた読取領域の正確な平行方向の移動位置を特定できる。   As described above, in the first embodiment, it is determined whether or not the correlation value between the read data indicating the unique characteristics of the reading area read by the reading unit 20 and the comparison data is greater than or equal to a predetermined value. Thus, the position of the reading unit 20 is specified, so that the paper piece 30 does not have an absolute position detection pattern, and even when the range of relative movement between the reading unit 20 and the paper piece 30 is wide, the object mounting table 24 is provided. It is possible to specify an accurate parallel movement position of the reading area in which the paper piece 30 fixed to is read.

また、紙片30は光学的に読取可能であるので、第1実施形態は容易に実施で可能である。
(第2実施形態)
第2実施形態では、読取部20の移動方向及び移動速度が検知可能な場合について説明する。
Further, since the paper piece 30 is optically readable, the first embodiment can be easily implemented.
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a case where the moving direction and moving speed of the reading unit 20 can be detected will be described.

なお、この場合のシステム12の構成は、第1実施形態に示したシステム12(図1及び図2参照)と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The configuration of the system 12 in this case is the same as that of the system 12 (see FIGS. 1 and 2) shown in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.

また、第2実施形態に係るシステム12でも、位置検出ルーチン直前の読取部20の位置が不明な場合に実行される位置検出は、第1実施形態と同様に行なわれるので、ここでの説明は省略する。   In the system 12 according to the second embodiment, the position detection executed when the position of the reading unit 20 immediately before the position detection routine is unknown is performed in the same manner as in the first embodiment. Omitted.

第2実施形態の読取部20移動時の位置検出ルーチンについて、図10のフローチャートを参照して説明する。この位置検出ルーチンのプログラムは、信号処理部18のROMに記憶されている。   A position detection routine when the reading unit 20 moves according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. A program of this position detection routine is stored in the ROM of the signal processing unit 18.

ステップ300では、読取部20を移動し、読取部20により、紙片30の表面を読み取ることに得られた、例えば64×64ドット(約4mm×約4mm)のサイズの読取領域データを取り込む。   In step 300, the reading unit 20 is moved, and reading region data having a size of, for example, 64 × 64 dots (about 4 mm × about 4 mm) obtained by reading the surface of the paper piece 30 by the reading unit 20 is captured.

ステップ302では、比較領域を直前の位置検出時に照合が成立した比較領域と一致させる。   In step 302, the comparison area is matched with the comparison area in which the collation was established at the time of the previous position detection.

ステップ304では、検知された読取部20の移動方向及び移動速度に基づいて、比較領域の移動方向及び移動量が決定される。   In step 304, the moving direction and moving amount of the comparison area are determined based on the detected moving direction and moving speed of the reading unit 20.

移動方向が矢印’+’方向の場合は、ステップ306へ移行し、移動速度に応じて比較領域を矢印’+’方向に移動し、ステップ310へ移行する。移動方向が矢印’−’方向の場合は、ステップ308へ移行し、移動速度に応じて比較領域を矢印’−’方向に移動し、ステップ310へ移行する。移動がない場合は、比較領域を変更せずにステップ310へ移行する。   If the movement direction is the arrow “+” direction, the process proceeds to step 306, the comparison area is moved in the arrow “+” direction according to the movement speed, and the process proceeds to step 310. If the movement direction is the direction of the arrow '-', the process proceeds to step 308, the comparison area is moved in the direction of the arrow '-' according to the movement speed, and the process proceeds to step 310. If there is no movement, the process proceeds to step 310 without changing the comparison area.

ステップ310では、比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出し、ステップ312では、前述の比較処理を行なう。   In step 310, data in the comparison area is extracted from the registered image data as comparison data, and in step 312, the above-described comparison process is performed.

ステップ314では、比較による照合が成立したか否かが判定され、肯定されるとステップ316,318へ移行する。ステップ316では、比較領域の位置を読取部20が読み取った紙片30の位置として特定し、ステップ318では、特定された読取部20の位置をディスプレイに表示する。   In step 314, it is determined whether or not collation by comparison has been established. If affirmative, the process proceeds to steps 316 and 318. In step 316, the position of the comparison area is specified as the position of the paper piece 30 read by the reading unit 20, and in step 318, the specified position of the reading unit 20 is displayed on the display.

ステップ314の判定で否定された場合は、ステップ320へ移行し、前述の位置検出ルーチン直前の読取部20の位置が不明な場合に実行される位置検出(図4のフローチャート参照)を行なう。なお、ステップ314の判定が否定されるのは、読取部20の移動方向及び移動速度の検知エラーが起きた場合、紙片30に汚れが付着している場合等である。
(第3実施形態)
次に、第1実施形態及び第2実施形態の信号処理部18において実行される位置検出ルーチンをパーソナルコンピュータ(PC)で実行した場合の実施形態を説明する。
If the determination in step 314 is negative, the process proceeds to step 320 to perform position detection (see the flowchart of FIG. 4) that is performed when the position of the reading unit 20 immediately before the position detection routine is unknown. The determination in step 314 is negative when a detection error of the moving direction and moving speed of the reading unit 20 occurs, or when the paper piece 30 is contaminated.
(Third embodiment)
Next, an embodiment in which a position detection routine executed in the signal processing unit 18 of the first embodiment and the second embodiment is executed by a personal computer (PC) will be described.

図11に示すように、PC55は、各種情報を表示するディスプレイ58と、PC本体59と、を含んで構成されている。PC本体59の表面側には、記憶媒体52を装着するための記憶装置54が設けられている。   As shown in FIG. 11, the PC 55 includes a display 58 that displays various types of information and a PC main body 59. A storage device 54 for mounting the storage medium 52 is provided on the surface side of the PC main body 59.

ここで、読取部20の位置検出の機能は、PC55において実行可能なプログラム50によって実現することができる。   Here, the position detection function of the reading unit 20 can be realized by a program 50 that can be executed in the PC 55.

このPC55により実行可能なプログラム50としては、信号処理部18で用いた位置検出ルーチンのプログラムをPC55により実行可能なコードに変換して用いればよい。   As the program 50 that can be executed by the PC 55, the position detection routine program used in the signal processing unit 18 may be converted into a code that can be executed by the PC 55.

プログラム50およびそのプログラム50が用いるデータなどは、予めPC55が読み取り可能な、記憶媒体52に記憶することも可能であり、PC55内の後述するHDD(Hard Disk Drive)62やROM(Read Only Memory)61に予め記憶するようにしてもよい。   The program 50 and data used by the program 50 can be stored in a storage medium 52 that can be read by the PC 55 in advance, and an HDD (Hard Disk Drive) 62 and a ROM (Read Only Memory) 62 described later in the PC 55. 61 may be stored in advance.

記憶媒体52とは、PC55のハードウェア資源に備えられている読取装置54に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こし、それに対応する信号の形式で読取装置54にプログラムの記述内容を伝達できるものである。   The storage medium 52 causes a change state of energy such as magnetism, light, electricity and the like to the reading device 54 provided in the hardware resource of the PC 55 according to the description content of the program, and a signal corresponding thereto. The contents of the program description can be transmitted to the reading device 54 in a format.

このような記憶媒体52としては、光磁気ディスク52A、光ディスク52B、磁気ディスク52C、及びPC本体59に装着可能なメモリ52D等がある。メモリ52Dの一例には、ICカードやメモリカード等が挙げられる。これらの記憶媒体52は、可搬型、及び非可搬型の何れであってもよい。   Examples of such a storage medium 52 include a magneto-optical disk 52A, an optical disk 52B, a magnetic disk 52C, and a memory 52D that can be attached to the PC main body 59. An example of the memory 52D includes an IC card and a memory card. These storage media 52 may be either portable or non-portable.

上記読取装置54には、上記光磁気ディスク52Aに記憶されている各種データを読み取るための光磁気ディスク装置54A、光ディスク52Bに記憶されている各種データを読み取るための光ディスク装置54B、及び磁気ディスク52Cに記憶されている各種データを読み取るための磁気ディスク装置54C等がある。   The reader 54 includes a magneto-optical disk device 54A for reading various data stored on the magneto-optical disk 52A, an optical disk device 54B for reading various data stored on the optical disk 52B, and a magnetic disk 52C. There is a magnetic disk device 54C for reading various data stored in the disk.

PC55は、図12に示すように、CPU(Central Processing Unit)60、ROM61、及びRAM(Random Access Memory)63を含んで構成されている。これらのCPU60、ROM61、及びRAM63は、CPUバス等から構成されるホストバス71により信号授受可能に接続されている。これらCPU60、ROM61、及びRAM63からなる構成が、上記説明した信号処理部18と同様の機能を有する。   As shown in FIG. 12, the PC 55 includes a CPU (Central Processing Unit) 60, a ROM 61, and a RAM (Random Access Memory) 63. The CPU 60, ROM 61, and RAM 63 are connected to each other through a host bus 71 composed of a CPU bus or the like so as to exchange signals. The configuration including the CPU 60, the ROM 61, and the RAM 63 has the same function as that of the signal processing unit 18 described above.

CPU60は、上記説明した信号処理部18のCPUと同様の機能を有し、上記プログラム50に従った処理を実行する。ROM61は、CPU60が使用するプログラムや、演算パラメータや、プログラム50等を格納する。RAM63は、CPU60の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を格納する。なお、ROM61及びRAM63が、上記説明した信号処理部18のROM及びRAMとして機能する。   The CPU 60 has the same function as the CPU of the signal processing unit 18 described above, and executes processing according to the program 50. The ROM 61 stores programs used by the CPU 60, calculation parameters, a program 50, and the like. The RAM 63 stores programs used in the execution of the CPU 60, parameters that change as appropriate during the execution, and the like. The ROM 61 and RAM 63 function as the ROM and RAM of the signal processing unit 18 described above.

ホストバス71は、ブリッジ64を介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バス66にデータや信号を授受可能に接続されている。   The host bus 71 is connected to an external bus 66 such as a peripheral component interconnect / interface (PCI) bus via a bridge 64 so as to exchange data and signals.

PC55には、キーボード60、マウス等のポインティングデバイス65、ディスプレイ58、HDD62、読取装置54、接続ポート67、通信部70、読取部20、及びデータ出力部56が設けられている。   The PC 55 is provided with a keyboard 60, a pointing device 65 such as a mouse, a display 58, an HDD 62, a reading device 54, a connection port 67, a communication unit 70, a reading unit 20, and a data output unit 56.

これらのキーボード60、マウス等のポインティングデバイス65、ディスプレイ58、各種データを記憶するためのHDD62、読取装置54、接続ポート67、通信部70、読取部20、及びデータ出力部56は、インターフェース68、外部バス66、ブリッジ64、及びホストバス71を介して、CPU62に信号授受可能に接続されている。   These keyboard 60, pointing device 65 such as a mouse, display 58, HDD 62 for storing various data, reading device 54, connection port 67, communication unit 70, reading unit 20, and data output unit 56 are an interface 68, The external bus 66, the bridge 64, and the host bus 71 are connected to the CPU 62 so as to be able to exchange signals.

キーボード60及びポインティングデバイス65は、操作者によって操作される入力デバイスである。また、ディスプレイ58は、液晶表示装置またはCRT(Cathode Ray Tube)などから成り、各種情報をテキストやイメージ情報として表示するデバイスである。これらは、上記システム12の操作盤22と同等の機能を有する。   The keyboard 60 and the pointing device 65 are input devices operated by an operator. The display 58 includes a liquid crystal display device or a CRT (Cathode Ray Tube), and is a device that displays various types of information as text or image information. These have functions equivalent to the operation panel 22 of the system 12.

なお、読取部20は、物理的に異なる装置として構成され、ケーブル等により互いに信号授受可能に接続された構成であってもよい。   The reading unit 20 may be configured as a physically different device and may be connected to be able to exchange signals with each other by a cable or the like.

記憶媒体52は、読取装置54に装着されることで、格納しているプログラム50等の各種データを読取装置54によって読み取られる。CPU60の制御によって、読取装置54は、装着された記憶媒体52に記憶されているプログラム50や各種データ等を読み出す。読取装置54によって読み出された位置検出ルーチンのプログラム及びデータは、CPU60の制御によってインターフェース68、外部バス66、ブリッジ64、及びホストバス71を介してRAM63に格納される。   The storage medium 52 is attached to the reading device 54, whereby various data such as the stored program 50 is read by the reading device 54. Under the control of the CPU 60, the reading device 54 reads the program 50 and various data stored in the attached storage medium 52. The position detection routine program and data read by the reading device 54 are stored in the RAM 63 via the interface 68, the external bus 66, the bridge 64, and the host bus 71 under the control of the CPU 60.

接続ポート67は、PC55に接続するスキャナ等の外部接続機器69を接続するためのポートであり、USB、IEEE1394等の接続部を有している。通信部70は、図示を省略する有線通信網または無線通信網を介して外部装置とデータや信号授受を行うためのデバイスである。   The connection port 67 is a port for connecting an external connection device 69 such as a scanner connected to the PC 55, and has a connection unit such as USB or IEEE1394. The communication unit 70 is a device for exchanging data and signals with an external device via a wired communication network or a wireless communication network (not shown).

データ出力部56は、各種データを出力するための出力装置であって、例えば、プリンタを挙げることができる。   The data output unit 56 is an output device for outputting various data, and can be a printer, for example.

このようなPC55において、上記記憶媒体52が読取装置54に装着されると、CPU60は、記憶媒体52に記憶されているプログラム50を読み出してRAM63に格納する。なお、プログラム50がHDD62またはROM61に記憶されている場合には、CPU60は、これらのHDD62またはROM61に記憶されているプログラム50を読み出してRAM63に格納する。   In such a PC 55, when the storage medium 52 is attached to the reading device 54, the CPU 60 reads the program 50 stored in the storage medium 52 and stores it in the RAM 63. If the program 50 is stored in the HDD 62 or the ROM 61, the CPU 60 reads out the program 50 stored in the HDD 62 or the ROM 61 and stores it in the RAM 63.

CPU60では、このRAM63に格納したプログラム50の位置検出ルーチンのプログラムを実行する。このプログラム50がCPU60によって実行されることによって、上記図4、図9及び図10に示す処理ルーチンがCPU60において実行されて、PC55において、上記信号処理部18と同様にして位置検出が実行される。   The CPU 60 executes a position detection routine program of the program 50 stored in the RAM 63. When the program 50 is executed by the CPU 60, the processing routines shown in FIGS. 4, 9, and 10 are executed by the CPU 60, and position detection is executed in the PC 55 in the same manner as the signal processing unit 18. .

なお、上記各実施形態では、読取部20は反射光読取式としたが、透過光読取式であってもよい。この場合は、対象物載置台24及び紙片30は共に透過性の部材が用いられ、対象物載置台24と紙片30とが配置される。   In each of the above embodiments, the reading unit 20 is a reflected light reading type, but may be a transmitted light reading type. In this case, both the object mounting table 24 and the paper piece 30 are made of a transmissive member, and the object mounting table 24 and the paper piece 30 are arranged.

また、対象物載置台24に配置される対象物は、磨りガラス等のランダム性を有する特徴が表面に分布していれば、紙片30でなくてもよく、紙片30は透明の保護膜で覆われていなくてもよい。   Further, the object placed on the object mounting table 24 may not be the paper piece 30 as long as the characteristics having randomness such as polished glass are distributed on the surface, and the paper piece 30 is covered with a transparent protective film. It does not have to be broken.

また、スキャナ32を用いた読み取りの代わりに、読取部20の可動方向の全域に亘る移動に伴う読取部20の移動によって、紙片30の全表面に渡って分布するランダム性を有する特徴を読み取り、特徴の特徴データと、特徴の位置を示すデータとを対応付けた登録画像データを信号処理部18に記憶してもよい。   Also, instead of reading using the scanner 32, the reading unit 20 moves along with the movement of the reading unit 20 over the entire movable direction, thereby reading a feature having randomness distributed over the entire surface of the paper piece 30. Registered image data in which feature feature data and feature position data are associated with each other may be stored in the signal processing unit 18.

また、上記では読取部20を移動させる例について説明したが、紙片30を移動させてもよい。   Moreover, although the example which moves the reading part 20 was demonstrated above, you may move the paper piece 30. FIG.

また、上記では比較領域及び読取領域を矩形状(詳しくは正方形状)とした例を説明したが、これに限定されるものではなく、長方形、台形、三角形、円形、楕円形、直線状(例えば1〜数ドット幅の非常に扁平な矩形状)等、任意の形状を採用可能である。但し、領域の形状を複雑にしたとしても真偽判定の精度向上には寄与しないので、特別の事情が無い限りは、比較領域及び読取領域の形状は単純な矩形や円形であることが望ましい。   In the above description, the comparison area and the reading area have been described as having a rectangular shape (specifically, a square shape). However, the present invention is not limited to this, and the rectangular area, trapezoidal shape, triangular shape, circular shape, elliptical shape, linear shape (for example, Any shape such as a very flat rectangular shape having a width of 1 to several dots can be employed. However, even if the shape of the region is complicated, it does not contribute to improving the accuracy of the authenticity determination. Therefore, unless there are special circumstances, it is desirable that the shapes of the comparison region and the reading region are simple rectangles or circles.

比較領域及び読取領域を円形状にした場合は、読取領域の中心を何らかの方法で比較領域の中心と重ね合わせることができれば、極座標形式に変換することで矩形状の場合と同様の処理が行える。但し、一般にスキャナ等の読取装置はラインセンサと原稿を副走査方向(ラインセンサのセンサ配列と直交する方向)へ相対移動させて2次元の読み取りを行う構造であり、読取装置からのデータの出力順序も矩形状領域のデータの取込みに好適な順序であるため、比較領域及び読取領域をわざわざ円形状にするメリットは少なく、また双方の領域の中心を重ね合わせる処理も簡易な処理ではないので、実用的には、比較領域及び読取領域は矩形状とすることが妥当である。   When the comparison area and the reading area are circular, if the center of the reading area can be overlapped with the center of the comparison area by some method, the same processing as in the case of the rectangular shape can be performed by converting to the polar coordinate format. However, in general, a reading device such as a scanner has a structure in which a line sensor and a document are relatively moved in a sub-scanning direction (a direction orthogonal to the sensor arrangement of the line sensor) to perform two-dimensional reading, and data is output from the reading device. Since the order is also an order suitable for taking in the data of the rectangular area, there is little merit of making the comparison area and the reading area both circular, and the process of superimposing the centers of both areas is not a simple process. Practically, it is appropriate that the comparison area and the reading area are rectangular.

また、対象物載置台24に配置される対象物(各実施形態では紙片30)のランダム性を有する特徴が、色変化を伴う特徴である場合には、該特徴を光学的に読み取るに際して複数の色成分に分解して読み取ることが有効であるが、対象物としての紙片30固有の特徴として、紙片30を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因する紙の透明度のランダムな変化を用いる場合には色情報は不要であり、各実施形態のように単一色のグレイスケールで読み取れば十分である。また、読み取りにおける階調の分解能も、対象物が紙片30であれば256階調(8ビット)あればよい。読み取りにおける階調分解能をこれ以上高くしたとしても、位置検出の精度は殆んど向上しない。   In addition, when a random feature of an object (paper piece 30 in each embodiment) arranged on the object mounting table 24 is a characteristic accompanied by a color change, a plurality of characteristics are read when the feature is optically read. It is effective to separate and read the color components, but as a characteristic characteristic of the paper piece 30 as an object, random changes in the transparency of the paper due to the randomness of the entanglement of the fibrous material forming the paper piece 30 When used, color information is not necessary, and it is sufficient to read with a single color gray scale as in each embodiment. Further, the resolution of gradation in reading may be 256 gradations (8 bits) if the object is a paper piece 30. Even if the gradation resolution in reading is further increased, the accuracy of position detection is hardly improved.

市販されている安価な読取装置でも大抵は最低8ビットの階調分解能で読み取れるが、何らかの事情で階調値のビット数の圧縮が求められる場合は、例えばシャドーからハイライトの間の階調値の変化に対して均等(線形)にビットを割当てることに代えて、紙の透明度のランダムな変化に対応する階調値の変化が分布している明度範囲(ハイライトに近い明度範囲)により多くのビットを割り当てれば、階調値のビット数を6ビット、或いは4ビットにしたとしても、階調値のビット数を8ビットとし階調値の変化に対して均等にビットを割り当てた場合と同等の検出精度を得ることができる。また、読み取りによって得られたデータに対してJPEG等の非可逆圧縮を適用してもよい。   Even a commercially available inexpensive reading device can usually read with a gradation resolution of at least 8 bits. However, if for some reason compression of the number of bits of the gradation value is required, for example, the gradation value between shadow and highlight Instead of allocating bits evenly (linearly) to changes in color, more in the lightness range (lightness range close to highlights) where gradation value changes corresponding to random changes in paper transparency are distributed If the number of bits of the gradation value is assigned, even if the number of bits of the gradation value is 6 bits or 4 bits, the number of bits of the gradation value is 8 bits and the bits are assigned evenly with respect to the change of the gradation value. The same detection accuracy can be obtained. In addition, lossy compression such as JPEG may be applied to data obtained by reading.

また、上記では登録画像データを信号処理部18に記憶させる例を説明したが、これに限定されるものではなく、ネットワークを介して接続されたデータベースに登録画像データを記憶させてもよい。   Moreover, although the example which memorize | stores registration image data in the signal processing part 18 was demonstrated above, it is not limited to this, You may memorize | store registration image data in the database connected via the network.

更に、上記では読取領域のサイズを比較領域のサイズよりも大きくした例を説明したが、これに限定されるものではなく、比較領域のサイズを読取領域のサイズよりも大きくし、比較領域内における読取領域と同サイズの部分領域と読取領域との相関値を演算することを、比較領域内における部分領域の位置をずらしながら繰り返して位置検出を行うようにしてもよい。但し、この場合、比較データが大容量化するという欠点があり、読取領域のサイズを比較領域のサイズよりも大きくする方が比較データを記憶するための記憶容量を節減できるので好ましい。   Furthermore, although the example in which the size of the reading area is larger than the size of the comparison area has been described above, the present invention is not limited to this, and the size of the comparison area is made larger than the size of the reading area, The calculation of the correlation value between the partial area having the same size as the reading area and the reading area may be repeatedly performed while shifting the position of the partial area in the comparison area. However, in this case, there is a disadvantage that the capacity of the comparison data is increased, and it is preferable to make the size of the reading area larger than the size of the comparison area because the storage capacity for storing the comparison data can be saved.

また、各実施形態は、図13に示すように、回転する円盤状の対象物載置台24’の回転方向の円弧上の位置又は角度を検出する装置に適用してもよい。   Further, each embodiment may be applied to an apparatus for detecting a position or an angle on a circular arc in the rotation direction of a rotating disk-shaped object mounting table 24 ′ as shown in FIG. 13.

図1は、対象物読取部を適用したシステム第1実施形態の構成の概略を示す。FIG. 1 shows an outline of a configuration of a first embodiment of a system to which an object reading unit is applied. 図2は、対象物読取部の構成の概略を示す。FIG. 2 shows an outline of the configuration of the object reading unit. 図3は、紙片を読み取るスキャナの概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a scanner that reads a piece of paper. 図4は、位置検出ルーチン直前の読取部の位置が不明な場合の読取部の位置検出ルーチンを示す。FIG. 4 shows a position detection routine of the reading unit when the position of the reading unit immediately before the position detection routine is unknown. 図5は、一辺を原点位置に一致させた比較領域を抽出するイメージである。FIG. 5 is an image for extracting a comparison region in which one side coincides with the origin position. 図6(A)は比較画像、図6(B)は読取部に読み取られた読取画像のイメージである。6A is a comparative image, and FIG. 6B is an image of a read image read by the reading unit. 図7は、位置検出における比較ルーチンを示す。FIG. 7 shows a comparison routine in position detection. 図8(A)は、原点から1ドット矢印’+’方向に比較領域を移動して比較画像を抽出するイメージであり、図8(B)は、原点から12ドット矢印’+’方向に比較領域を移動して比較画像を抽出するイメージである。FIG. 8A is an image in which a comparison image is extracted by moving the comparison area from the origin in the direction of the 1-dot arrow “+”. FIG. 8B is a comparison in the direction of the 12-dot arrow “+” from the origin. It is an image in which a comparison image is extracted by moving an area. 図9は、第1実施形態の移動中の読取部の位置を検出する位置検出ルーチンを示す。FIG. 9 shows a position detection routine for detecting the position of the moving reading unit in the first embodiment. 図10は、第2実施形態の移動中の読取部の位置を検出する位置検出ルーチンを示す。FIG. 10 shows a position detection routine for detecting the position of the moving reading unit according to the second embodiment. 図11は、位置検出をパーソナルコンピュータで実行した場合を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a case where position detection is executed by a personal computer. 図12は、位置検出を行うパーソナルコンピュータ内の構成を示す概略ブロック図である。FIG. 12 is a schematic block diagram showing a configuration in the personal computer that performs position detection. 図13は、対象物の変形例の構成の概略を示す。FIG. 13 shows a schematic configuration of a modification of the object.

符号の説明Explanation of symbols

12 システム
14 テーブル
16 駆動部
18 信号処理部
20 読取部
20A 発光素子
20B 撮像素子
22 操作盤
24 対象物載置台
26 変換器
30 紙片
32 スキャナ
50 プログラム
52 記憶媒体
54 読取装置
55 パーソナルコンピュータ
58 ディスプレイ
67 接続ポート
69 外部接続機器
71 ホストバス
12 System 14 Table 16 Drive unit 18 Signal processing unit 20 Reading unit 20A Light emitting device 20B Image sensor 22 Operation panel 24 Object placement table 26 Converter 30 Paper piece 32 Scanner 50 Program 52 Storage medium 54 Reading device 55 Personal computer 58 Display 67 Connection Port 69 Externally connected device 71 Host bus

Claims (8)

ランダム性を有する固有の特徴が表面に分布する対象物と、該表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段とを備え、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動するように配置された対象物・読取手段と、
前記対象物の表面に分布する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データに対応する前記対象物の表面上の位置を記憶した記憶手段と、
前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出手段と、
を含む位置検出装置。
An object in which unique features having randomness are distributed on the surface, and a reading unit that reads the unique features distributed in the reading region using a part of the surface as a reading region, the object and the reading unit An object / reading means arranged so that at least one of the object and the other of the reading means moves relative to each other;
Storage means for storing the position on the surface of the object corresponding to the feature data, which is based on the feature data indicating the unique features distributed on the surface of the object and a predetermined reference position;
At least one of the object and the reading means is based on a comparison result between the reading data indicating the unique characteristics of the reading area read by the reading means and the characteristic data stored in the storage means. Detecting means for detecting a position on the surface of the object in the reading area based on the reference position when the object and the other of the reading means are moved relative to each other;
A position detecting device including:
前記対象物を、所定形状の紙片、表面が透明な保護膜で保護された所定形状の紙片、又は所定形状の磨りガラスで構成した請求項1記載の位置検出装置。   The position detection device according to claim 1, wherein the object is configured by a piece of paper having a predetermined shape, a piece of paper having a predetermined shape whose surface is protected by a transparent protective film, or polished glass having a predetermined shape. 前記所定形状を、長尺状又は円盤状とした請求項2記載の位置検出装置。   The position detection device according to claim 2, wherein the predetermined shape is a long shape or a disk shape. 前記読取手段は、前記対象物の表面に照射された光の透過光又は反射光を受光することで前記読取領域を読み取る請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の位置検出装置。   The position detection apparatus according to claim 1, wherein the reading unit reads the reading region by receiving transmitted light or reflected light of light irradiated on a surface of the object. 前記検出手段は、前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている特徴データから抽出される前記対象物の表面上の一部の領域に分布する特徴を表す比較データとの相関値が所定値以上であるか否かを判断する判断手段、及び前記判断手段により前記相関値が所定値以上であると判断された前記比較データに基づき、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を特定する特定手段を含む請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の位置検出装置。   The detection means is a partial area on the surface of the object extracted from the read data indicating the unique characteristics of the reading area read by the reading means and the characteristic data stored in the storage means Based on the determination means for determining whether or not the correlation value with the comparison data representing the characteristics distributed in the distribution is greater than or equal to a predetermined value, and the comparison data for which the correlation value is determined to be greater than or equal to the predetermined value 5. The position detection device according to claim 1, further comprising a specifying unit that specifies a position of the reading area on the surface of the object with reference to the reference position. 前記判断手段は、前記読取データと前記比較データとの相関値が所定値以上となるまで、予め定められた位置から前記一部の領域を所定画素ピッチずつ前記相対移動方向に対応する往路方向及び復路方向の少なくとも一方の方向に移動させ、
前記特定手段は、前記予め定められた位置から、前記読取データと前記比較データとの相関値が所定値以上となった前記位置までの画素数と1画素の長さとの積から、前記基準位置を基準とした前記読取領域の位置を特定する請求項5記載の位置検出装置。
The determination means includes a forward direction corresponding to the relative movement direction by a predetermined pixel pitch from the predetermined position until the correlation value between the read data and the comparison data is equal to or greater than a predetermined value. Move it in at least one direction of the return direction,
The specifying means determines the reference position from the product of the number of pixels and the length of one pixel from the predetermined position to the position where the correlation value between the read data and the comparison data is equal to or greater than a predetermined value. The position detection apparatus according to claim 5, wherein the position of the reading area is specified with reference to the position.
前記所定画素ピッチは、前記一部の領域の移動方向の幅に相当する画素以下である請求項6記載の位置検出装置。   The position detection device according to claim 6, wherein the predetermined pixel pitch is equal to or smaller than a pixel corresponding to a width in the moving direction of the partial area. 対象物の表面に分布するランダム性を有する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データと対応する前記対象物の表面上の位置を予め記憶する記憶ステップと、
前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記予め記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び該対象物の表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出ステップと、
を有する処理をコンピュータに実行させる位置検出プログラム。
A storage step for preliminarily storing a position on the surface of the object corresponding to the feature data and the characteristic data indicating a unique characteristic having randomness distributed on the surface of the object and a predetermined reference position as a reference When,
Based on the comparison result between the read data indicating the unique characteristics of the reading area read by the reading means and the characteristic data stored in advance, the object and a part of the surface of the object are obtained. When at least one of the reading means for reading the unique features distributed in the reading area as a reading area moves relative to the object and the other of the reading means, the reading area of the reading area with reference to the reference position A detection step for detecting a position on the surface of the object;
The position detection program which makes a computer perform the process which has.
JP2006319193A 2006-11-27 2006-11-27 Position detection device and position detection program Pending JP2008134104A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006319193A JP2008134104A (en) 2006-11-27 2006-11-27 Position detection device and position detection program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006319193A JP2008134104A (en) 2006-11-27 2006-11-27 Position detection device and position detection program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008134104A true JP2008134104A (en) 2008-06-12

Family

ID=39559056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006319193A Pending JP2008134104A (en) 2006-11-27 2006-11-27 Position detection device and position detection program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008134104A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8500026B2 (en) Dual resolution two-dimensional barcode
JP4911340B2 (en) Two-dimensional code detection system and two-dimensional code detection program
KR101122822B1 (en) Enhanced approach of m-array decoding and error correction
JP3793100B2 (en) Information processing method, apparatus, and recording medium
TW452747B (en) Image status detecting and document image correcting apparatus and methods and computer readable and information storage media
US8630025B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and image processing program recorded recording medium
JP2005310169A (en) Coded pattern for optical device and prepared surface
TW201104508A (en) Stereoscopic form reader
EP1697880B1 (en) Method, apparatus, computer program and storage medium for recording a movement of a user unit
KR100555587B1 (en) Apparatus and method for implementing mouse function and scanner function alternatively
US20060109521A1 (en) Image processing apparatus, image reading apparatus and image recording apparatus
JP2006127081A (en) Information display device, position instruction device, and position detection system
US8711445B2 (en) Reading apparatus and reading method
US7778788B2 (en) Scanner based optical inspection system
JP2008113410A (en) Image processing apparatus and control method thereof, and reading method in image reading system
JP4930076B2 (en) Image information management system, image information management apparatus, image forming apparatus, image information management program, and image forming program
US20060181564A1 (en) Image processing device capable of detecting and correcting inclination of image
JP2008134104A (en) Position detection device and position detection program
JP2020052916A (en) Image processing device, image scanner, and image processing method
JP2009175845A (en) Image processor, pen device, and program
JP4826447B2 (en) Information processing apparatus and information processing program
JP4397866B2 (en) Two-dimensional pattern reading device, two-dimensional pattern reading method
JP2008158587A (en) Document management device, program, and document management system
CN101207693A (en) Image forming apparatus, image forming method, program, and storage medium
JP4958868B2 (en) Document feature extraction apparatus and method