JP2009020890A - 電子書類を認識及び追跡する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子書類のページ毎に固有の局所的特徴量群であるインビジブルジャンクションを使用し、捕捉した画像を電子書類の一部と照合する。本発明は、画像捕捉装置、特徴量抽出及び認識システム、及びデータベースを含む。電子書類が印刷される場合、特徴量抽出及び認識システムは、書類ページの画像を捕捉する。捕捉した画像中の特徴量は、抽出され、索引付けされ、データベースに格納される。所与の問い合わせ画像に関し、画像中の特徴量が抽出され、データベースに格納済みの画像と比較され、その問い合わせ画像を確認する。本発明は、入力問い合わせ画像に関連するカメラ視点及び表示領域を認識及び追跡する方法も含む。この情報は、表示する元の入力書類と組み合わせられ、ユーザに対する新たなグラフィカルユーザインターフェースを生成する。
【選択図】図1
Description
図1を参照するに、本発明のシステムの例100が示され、その新たな特徴は、画像ベース書類パッチ認識のインビジブルジャンクション(invisible junction)と言及される。本発明はインビジブルジャンクションを使用し、インビジブルジャンクションは、図5A−5Dを参照しながら以下で説明されるような局所的な特徴量の組み合わせであり、捕捉した画像を電子書類の一部分と照合するためのものである。本実施例では、システム100は、画像捕捉装置106、特徴量抽出及び認識システム108、並びにデータベース110を有し、印刷された又は紙の書類102の一部の画像を捕捉し、対応する電子書類、ページ、見ている場所及び見ている領域を抽出する。紙書類102の元の領域104と電子表現112との間の関連付け(対応関係)は、線114で示されている。図1は、ある紙書類102の小さなパッチ104のようなクエリ画像(問い合わせ画像)を画像捕捉装置106と共に捕捉するシステム100の具体例116aを示す。特徴量抽出及び認識システム108は、問い合わせ画像中の特徴量を抽出し、データベース110に格納済みの画像とそれらを比較し、電子表現112を同定する。
図2を参照するに、本発明の一実施例により構築された特徴量抽出及び認識システム108の機能ブロック図が示されている。特徴量抽出及び認識システム108は、好ましくは、制御部250、ディスプレイ装置210、入力装置212、カーソル制御部214、通信装置216及び1つ以上の入力/出力(I/O)装置218を有する。
特徴量抽出部310は、紙書類のスキャンした画像及び元の電子書類からインビジブルジャンクションを取り出すソフトウエア及びルーチンである。一実施例では、特徴量抽出部310は、元の電子書類の受信に関連する入力機能と、特徴量記述を特徴量インデキシング部312に提供する出力機能とを含む。他の実施例では、特徴量抽出部310は、紙書類の画像の受信に関連する入力機能と、特徴量記述を特徴量検索部314に提供する出力機能とを含む。更に別の実施例では、特徴量抽出部310は、ロケーション判定モジュール、サイズ判定モジュール、方向判定モジュール及び記述子生成モジュールを含み、これらを組み合わせることで特徴量記述を生成する。特徴量抽出部310の動作は、図5A−6を参照しながら以下で詳細に説明される。特徴量抽出部310は、特徴量インデキシング部312及び特徴量検索部314と結合されて通信が行われる。
本発明は、書類パッチ認識に関する新たな特徴量群を作成及び使用する。書類表現及び検索に使用される特徴点は、書類ページに存在する固有の骨組の分岐合流点(ジャンクション)である。これらのジャンクションは目に見えないので、即ち、テキスト書類の空白スペース内にある又は一様な色の領域内にあるので、我々はそれらを「インビジブルジャンクション」又は「インビジブルジャンクション特徴量」と言及している。インビジブルジャンクション特徴量には、4つの主要な成分がある:
ロケーション:特徴点の座標。書類ページの左上隅を原点とする。
図5A乃至5D及び図6を参照するに、特徴量抽出を行うプロセスの一例が示されている。プロセスは書類を受信すること602で始まる。一実施例では、特徴量抽出部310が、電子書類402の理想的なモデルを受信する602。別の実施例では、特徴量抽出部310は、ビデオフレーム又はウェブカメラ画像のような印刷された書類404の捕捉画像を受信する602。
上述したように、特徴量インデキシング部312は、インビジブルジャンクション特徴量記述子の1つ以上のインデックスを生成し、それらをデータベース110に格納する。モデル画像各々について、特徴量インデキシング部312は、特徴点を取り出し、それらをデータベース110に格納する。特徴量インデキシング部312は、各特徴量点に関連するメタデータも格納し、メタデータは、その特徴点を含む書類ページの固有のID、特徴量記述子、スケール、方向及び場所(x,y)を含む。高速なリアルタイムの照合及び抽出を可能にするため、特徴量インデキシング部312は、効率的な格納及びデータベースからの効率的な抽出に備えてこれらのデータを索引付けする。
図8を参照するに、本発明による特徴量抽出の方法例が示されている。
ユーザが紙書類上でカメラを動かす場合、例えば、電子データ又は他の注釈が紙に関連付けられているホットスポットを求めて走査する際、本発明は各ビデオフレームについてフレッシュクエリ(fresh query)を発行する必要がない。その代わりに、本発明は、紙面上のカメラの見ている場所に加えて、現在のフレームのIDをするために過去の認識結果も利用する。これを行うため、本発明はカメラを追跡し、画像処理される書類ページに関する動きを推察する。2つのビデオフレーム間でカメラの3次元的動きを直接的に推定するのは現実的でない。なぜなら、3次元のカメラの動きのパラメータの中に不明なものがいくつも存在するからである(例えば、面外回転と並進との関係、ズームイン/ズームアウトと用紙への/用紙からの動きとの関係等が曖昧になる。)。この問題を回避するため、本発明は、紙面でカメラの見ている二次元的な場所を直接的に追跡し、時間的な冗長性を用いてカメラの運動状態を推定する。カメラの見ている2次元的な場所を追跡することは、ビデオフレームにおける特徴点を追跡し、その後にビデオフレーム間で平面的な動き(投影変換)を推定することで実現される。更に、現在のフレームの認識に備えて過去の結果を利用することに加えて、本発明は、過去の認識結果が利用可能でなかった場合、追跡を行うことで、フレッシュ認識に関する複数フレームからの情報を蓄積している。
ホバーリング:カメラはほとんど静止しており、紙書類を見ている;
スキャニング:並進及び/又は回転を行うことでカメラが書類を走査している;
ズーミング:カメラが書類ページに向かって動いている又は書類ページから遠ざかっている;及び
急変:カメラが別の書類ページに動いている。
102 印刷された又は紙の書類
104 紙書類の元の領域
106 画像捕捉装置
108 特徴量抽出及び認識システム
110 データベース
112 電子表現
114 対応関係を表す線
204 メモリユニット
210 ディスプレイ装置
212 入力装置
214 カーソル制御部
216 通信装置
218 入力/出力(I/O)装置
250 制御部
302 オペレーティングシステム
304 アプリケーション
306 制御モジュール
308 ブラウザ
310 特徴量抽出部
312 特徴量インデキシング部
314 特徴量検索部
316 幾何学的推定部
320 ビデオトラッカ
322 用紙トラッカ
324 認識部
326 ドリフトコレクタ
Claims (17)
- 電子書類の表示領域及び場所をインビジブルジャンクション特徴量を使用して認識及び追跡する方法であって、
入力画像を受信するステップと、
前記入力画像に対応する電子書類ページの認識を前記インビジブルジャンクションを用いて試行し、先行する認識結果を生成する第1試行ステップと、
前記先行する認識結果を用いて前記入力画像を処理し、前記電子書類ページ、表示領域及び場所を判定するステップと、
を有し、前記入力画像を受信するステップは、複数の入力画像を受信するステップを含み、
前記電子書類ページの認識を行う第1試行ステップは、前記複数の入力画像について認識を実行し、
前記先行する認識結果は、前記複数の入力画像について1つ以上の認識結果を含み、
前記先行する認識結果は、入力装置の推定されたモードを含むようにした方法。 - 前記先行する認識結果は、入力装置の動作状態から判定されたユーザの意図を含む請求項1記載の方法。
- 前記入力装置のモードが、ホバーリング、スキャニング、ズーミング及び急変を含むグループの何れかである請求項1記載の方法。
- 前記入力画像を処理するステップが、入力装置のモードを推定するステップを有する請求項1記載の方法。
- 前記先行する認識結果が、入力装置の追跡状態を含み、
前記追跡状態は、ビデオ追跡状態、認識状態、用紙追跡状態又はドリフト補正状態の群中の何れかである請求項1記載の方法。 - 前記入力画像を処理するステップは、現在の追跡状態を判定するステップを含む請求項1記載の方法。
- 前記入力画像を処理するステップは、
入力装置のモードを推定するステップと、
現在の追跡状態を判定するステップと、
前記入力装置の推定されたモードが、スキャニング、ズーミング及び急変の何れかであった場合、ビデオ追跡を実行するステップと、
前記電子書類ページが認識された場合、用紙追跡を実行するステップと、
を有する請求項1記載の方法。 - 前記ビデオ追跡を実行するステップが、基準フレームである第1ビデオフレームと共に複数のビデオフレームにわたる投影変換として入力装置の動きを追跡するステップを含み、
前記用紙追跡を実行するステップが、基準フレームとして機能する紙面を有する用紙に対する入力装置の動きを追跡するステップを含む請求項7記載の方法。 - 前記入力画像を処理するステップが、ドリフトを補正するステップを含み、
当該方法は、前記場所及び前記表示領域を表示するステップを更に有する請求項1記載の方法。 - 電子書類の表示領域及び場所をインビジブルジャンクション特徴量を使用して認識及び追跡するシステムであって、
入力及び出力を有し、インビジブルジャンクション特徴量を用いて電子書類ページを検索する認識部であって、該認識部の入力は入力画像を受けるために結合され、前記認識部の出力は前記電子書類ページに関する情報を提供するようにした認識部と、
入力及び出力を有し、前記電子書類ページに関する情報を受信し、前記電子書類ページの表示領域及び場所を特定するトラッカであって、該トラッカの前記入力は前記認識部の前記出力に結合されているトラッカと、
を有し、前記トラッカは、前記入力画像、前記場所及び前記表示領域の間の紙面でのリンクを生成するシステム。 - 前記認識部は、先行する認識結果を生成し、該先行する認識結果を前記トラッカに提供し、前記トラッカは、該先行する認識結果を用いて前記入力画像を処理し、前記電子書類ページの前記場所及び前記表示領域を判定する請求項10記載のシステム。
- 前記先行する認識結果は、入力装置の推定されたモードを含む請求項10記載のシステム。
- 前記先行する認識結果は、前記入力装置の動作状態から判定されたユーザの意図を含む請求項10記載のシステム。
- 前記先行する認識結果は、入力装置の追跡状態を含む請求項10記載のシステム。
- 前記トラッカは、入力及び出力を有し、基準フレームである第1ビデオフレームと共に複数のビデオフレームにわたる投影変換として入力装置の動きを追跡するビデオトラッカであり、前記ビデオトラッカの前記入力は前記認識部の前記出力に結合される請求項10記載のシステム。
- 前記トラッカは、前記場所及び前記表示領域を示すのに有用な情報を出力する請求項10記載のシステム。
- 前記トラッカは、前記場所及び前記表示領域と共に重畳される前記電子書類の表現を生成する情報を出力する請求項10記載のシステム。
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