JP2009043242A - グラフィカルユーザインターフェースを生成する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システムは、電子書類のページ毎に固有の局所的な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。システムは、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−通常的には、低解像度の画像捕捉装置で捕捉された何らかの書類ページの小さなパッチ−に関し、問い合わせ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。
【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。
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。更に本発明は、、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、過去の認識結果が利用可能でなかった場合、追跡をして複数のフレームの情報を蓄積することで新たな認識を行う。
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。
図11を参照しながら、複合機1100に統合された本発明の特定の実施例が説明される。特に、特徴量抽出及び認識システム108は、セキュリティ及び注釈用の他のモジュールと共に複合機1100に統合され、固有のアプリケーション群を提供することができる。統合された本発明の実施例は複合機1100に関して以下で説明されるが、この複合機1100は、ローエンドの複合機デスクトップポインタから、ハイエンドのもの、商用グレードのもの、複合コピー機、又はそれらの如何なる組み合わせに至るまで、如何なる構成でもよいことを、当業者は認識するであろう。
上述したように、本発明は非常に有利である。なぜなら、認識を行うプロセスの際、認識部324及び関連する要素がカメラの画像処理面の位置、即ち書類又は紙面に対するカメラの位置に関する情報を生成するからである。この情報は、紙面に対するカメラの向き(カメラの位置及び向きを含む)を含み、カメラの画像処理面及び紙面の間で推定される投影変換から導出される。カメラ固有のパラメータの元で、認識部324は、ビデオプレーン毎に用紙に関するカメラ向き−ポーズ−を推定する。カメラ固有のパラメータは、オンラインで推定可能であり、或いは固有のパラメータに関してカメラを予め校正してもよい。特に、複数のビデオプレーンが処理される追跡アプリケーションの場合でその情報が各フレームについて生成される場合、その情報はユーザインターフェースの一部として使用され、コンピュータシステムに命令や指示を入力する新たな方法を、印刷された書類及びその印刷書類に対するカメラの向きの双方を使うことで提供する。処理を実行したりコマンドを入力する構成手段として用紙に対するカメラ向きを使用することは、様々なグラフィカルユーザインターフェースのどの一部分にもなり得るし、以下に説明される2つは単なる例示に過ぎないことを、当業者は認識するであろう。本発明によるこの固有の構成手段は、2つの異なるグラフィカルユーザインターフェースに関して説明される。これらのグラフィカルユーザインターフェース例は、電子書類の識別に関する特性と3次元モデルのナビゲーションに関する特性とを組み合わせる。第1のグラフィカルユーザインターフェース例は、電子書類の身元を用紙から提供し、元の書類と準独立的な(semi-independent)以後のナビゲーションを3次元モデル検索にもたらす。第2のグラフィカルユーザインターフェース例は、3次元モデル検索及び3次元ナビゲーションモデルを、2次元的な印刷書類に関するカメラ向きに基づいて提供する。
図16に示されるように、時計回りや反時計回り方向のカメラの動きのような他の位置変化は、グラフィカルユーザインターフェースが追加的な情報を表示することを引き起こす。例えば、カメラ向きの変化が時計回り方向であった場合、本発明方法は、表示されている現在の3次元モデルと共に設定されている第1データを示す1610。或いは、その表示は、第1データだけが設定されている表示に変わってもよい。カメラ向きの変化が反時計回り方向であった場合、本発明方法は、表示されていた現在の3次元モデルと共に設定されている第2データを示す1612。特に、カメラを右に回すと、その車の価格情報が表示され、装置を回し始めると、車のオプションやアクセサリのリストが表示される。カメラの他の3次元運動がメニュー選択肢内にあってもよく、それ故にGUIをいくつでも作成してよく、各GUIはカメラの様々な3次元運動に関連する入力コマンドの様々な配置構成を有してよいことを、当業者は認識するであろう。本発明の更に他の応用例(アプリケーション)は、画像捕捉装置106の位置を、通常のデスクトップアプリケーションの入力ツールとして使用することである。例えば、本発明は一枚の紙と共に入力装置として使用され、調査、注釈及び修正のコマンドを、スプレッドシート、プレゼンテーションプログラム、ワードプロセッシングプログラム等のようなアプリケーション及び他のアプリケーションに提供し、そのアプリケーションは音声、映像又は画像と共に書類に注釈を与える。
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
328 ユーザインターフェースモジュール
1100 複合機
1102 スキャナ
1104 プリンタ
1106 ファクシミリモジュー
1108 プロセッサ/コントローラ
1110 入力/出力装置
1112 データベース
1114 データベース更新部
1116 セキュリティモジュール
1118 注釈モジュール
Claims (25)
- インビジブルジャンクション特徴を使用してグラフィカルユーザインターフェースを生成する方法であって、
第1入力画像を受信するステップと、
前記第1入力画像に対応する電子書類をインビジブルジャンクションを用いて認識するステップと、
前記電子書類に関連する情報を検索するステップと、
検索した情報をグラフィカルユーザインターフェースで提示するステップと、
を有する方法。 - 前記認識するステップは、第1カメラ向きを判定するステップを有し、更に、第2カメラ向きを判定するステップ、向きの変化を判定するステップ、及び検索した情報の表示を前記向きの変化に基づいて更新するステップを有する請求項1記載の方法。
- 第2入力画像を受信するステップと、
前記第1入力画像及び前記第2入力画像の相違を判定するステップと、
カメラ向きの変化に基づいて前記グラフィカルユーザインターフェースを修正するステップと、
を有する請求項1記載の方法。 - 前記カメラ向きが左に変化していた場合、前記3次元モデルの表示を左に調整し、前記カメラ向きが右に変化していた場合、前記3次元モデルの表示を右に調整するように、前記グラフィカルユーザインターフェースが修正される請求項3記載の方法。
- 前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記電子書類で記述されているオブジェクトに関連するデータを、前記入力画像の変化に応じて与えるように修正される請求項1記載の方法。
- 前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記グラフィカルユーザインターフェースに表示されている検索された情報及びカメラ向きの変化に基づいて修正される請求項3記載の方法。
- 前記情報が、3次元モデルで表現される請求項1記載の方法。
- 前記情報が、地形の航空写真で表現される請求項1記載の方法。
- 前記電子書類表現上に重ねられた前記入力画像に対応するサイズ及び形状を有する表示領域を備えた前記電子書類で、前記情報が表現される請求項1記載の方法。
- ユーザから命令を受けるステップと、
前記電子書類に関連する追加的な情報を取得するステップと、
前記電子書類に関連する追加的な情報を前記グラフィカルユーザインターフェースで表示するステップと、
を更に有する請求項1記載の方法。 - 前記取得された情報が前記入力画像で表現され、前記追加的な情報が地形の航空写真で表現される請求項10記載の方法。
- 第2入力画像を受信するステップと、
前記第1入力画像及び前記第2入力画像からカメラ向きの変化を判定するステップと、
カメラ向きの変化に基づいて前記グラフィカルユーザインターフェースを修正するステップと、
を有する請求項10記載の方法。 - カメラ向きの変化は、前記入力画像に対応する印刷書類の位置と前記印刷書類に関連するカメラ向きとに応じて変わる請求項3記載の方法。
- インビジブルジャンクション特徴を使用してグラフィカルユーザインターフェースを生成するシステムであって、
入力及び出力を有し、入力画像からインビジブルジャンクション特徴記述子を使って電子書類を特定する認識部であって、該認識部の前記入力は前記入力画像を受信するように結合され、該認識部の前記出力は前記電子書類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、前記電子書類に関連する情報を検索し、前記入力画像の変化に応じてグラフィカルユーザインターフェースに検索した情報を提示するユーザインターフェースモジュールであって、該ユーザインターフェースモジュールの前記入力は前記認識部の前記出力に結合されているユーザインターフェースモジュールと、
を有するシステム。 - 前記認識部は、第1カメラ向き、第2カメラ向き及びカメラ向きの変化を判定し、前記認識部は、カメラ向きの前記変化を前記ユーザインターフェースモジュールに送信する請求項14記載のシステム。
- 前記認識部は、第1入力画像及び第2入力画像によりカメラ向きの変化を判定し、前記ユーザインターフェースモジュールは、カメラ向きの前記変化に基づいて前記グラフィカルユーザインターフェースを修正する請求項14記載のシステム。
- 前記ユーザインターフェースモジュールは、前記グラフィカルユーザインターフェースに、オブジェクトの3次元モデルの表示を行わせる請求項14記載のシステム。
- 前記ユーザインターフェースモジュールは、カメラ向きが左に変化した場合、前記3次元モデルの表示を左に修正し、カメラ向きが右に変化した場合、前記3次元モデルの表示を右に修正し、カメラ向きが上に変化した場合、前記3次元モデルの表示を上に修正し、カメラ向きが下に変化した場合、前記3次元モデルの表示を下に修正する請求項17記載のシステム。
- 前記ユーザインターフェースモジュールは、前記電子書類で記述されているオブジェクトに関するデータを、前記入力画像の変化に応じて提供するように前記グラフィカルユーザインターフェースを修正する請求項14記載のシステム。
- 前記グラフィカルユーザインターフェースに表示される検索された情報及びカメラ向きの変化に基づいて、前記ユーザインターフェースモジュールは、前記グラフィカルユーザインターフェースを修正する請求項16記載のシステム。
- 前記情報が、3次元モデルで表現される請求項14記載のシステム。
- 前記情報が、地形の航空写真で表現される請求項14記載のシステム。
- 前記電子書類表現上に重ねられた前記入力画像に対応するサイズ及び形状を有する表示領域を備えた前記電子書類で、前記情報が表現される請求項14記載のシステム。
- 前記ユーザインターフェースモジュールは、ユーザから命令を受信し、それに応じて検索を行い、前記電子書類に関連する前記グラフィカルユーザインターフェースに追加的な情報を表示する請求項14記載のシステム。
- 或る紙面に対する前記カメラ画像面の位置を判定することで、前記ユーザインターフェースモジュールはカメラ向きを判定する請求項14記載のシステム。
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