JP2013529818A - 光学ペンを用いた絶対位置およびその他情報のためのドットコードパターン、ドットコード印刷方法、ドットコード読み取り方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
本出願は、2011年7月6日出願の米国仮特許出願第61/398891号の優先日の利益を請求し、そのすべての内容がここに参考文献として援用される。
[分野]
本開示は、パターン認識に関し、特に、光学ペンまたはスタイラスのポジショニング方法およびシステムに関する。
1.既存のパターンは単位領域当たりドット数が非常に多い(つまり、ドット密度が高すぎる)。
2.既存のドットパターンに使われるドットは小さすぎて一般的な家庭用プリンタを用いて正しく印刷しにくい傾向にある。
3.既存のドットパターンは読むことが困難であり、文書の読み取りがより困難となる傾向にある。
4.ドットパターンと同時に文書を印刷することができない。
5.既存のドットパターンは紙の上にむらなくドットを拡散している。
図1に示したように、インク容器ありまたはなしの光学ペン1は内蔵されたカメラ4を有する。カメラ4は、エンコードされたドットコードパターンがある表面9の位置7における画像を検出および捕捉する。カメラ4はレンズ部品6および照明手段を有する。ペン本体2は、光学ペン1が検出した画像に関する情報を個人情報端末(PDA)、ほかのペン、電話機、および/または有線または無線の通信手段を有するコンピュータなどのほかのデバイスへ保存または転送できるようにするためのプロセッサまたはほかのセンサおよびハードウェアを有する。カメラ4によって捕捉された画像はペン本体2またはほかのデバイスで処理することができる。
図3における印刷媒体は、紙、透明/半透明のプラスチック/ガラスなどの支持盤を有し、支持盤の全表面9に2次元のドットコードパターンが連続的に配置されている。ドットコードパターンは平行な細帯20の列としてフォーマットされており、各細帯20においてドット50の列がある。ドットは、ある基数による数を表すように所定位置に配置される。当該数は行および/または列を表し得る。
罫線ソフトウェアは、同時に印刷される文書とドットコードを用意する。ドットコードと文書を同時に印刷することで、両者を印刷紙上に確実に整列させることができる。したがって、罫線ソフトウェアの主機能の中でも興味深いのは、文書の可読性を阻害しないコードパターンの挿入、およびすべてのユーザの光学ペン1の動きを保存するデジタルコピーの達成である。
ここでは光学ペン1がエンコードされたパターンをどのようにして読み取るかを示す。
ドットの位置特定は、ドットの画像には適合し、ほぼすべての文字を見過ごすマスクを用いて行われる。これは高速画像識別アルゴリズムによって実行され、たとえ低コストプロセッサでもリアルタイムで完了することができる。
上記取得したドットを結ぶラインのすべての方向の中で、細帯20の方向Vは、ドットが最も高い空間周波数で発生する方向である。Vに垂直なライン、つまりNへのすべての局所的なドットの射影を探すことで、期待される間隔(細帯20の幅に相当)内のドット群が当該細帯内のドット群となる。これらドットを局所的なドット群から除外し、上記手法を再び適用することで、2番目の細帯20のドットを識別することなどができる。
LimitInf<Dist(P1,P2)<LimitSup
を判定することができる。ただし、LimitSupおよびLimitInfは期待される範囲境界であり、結合されたグラフ複合体である。
フレームの基準座標軸(V,N)を参照してフレームにおける細帯20内のドットを調べるならば、エンコードされた表面9におけるフレームの位置を特定することができる。
基準(0,x,y,z)を考える。ただし、(0,x,y)はカメラ4における画像面の基準であり、zは、dXおよびdYを画像解像度(例えば、dX=320およびdY=240)、cを任意の数として焦点が(dX/2,dY/2,c)となるような当該面の法線である。処理は、フレームにおける4つのドット画像、つまりP1,P2,P3およびP4を選択することから始まる。ただし、図7に示すように、P1およびP2はベースライン40にあり、P3およびP4はほかのベースライン40にある。
光学ペン1から集められた情報はリアルタイムで転送または遅らせて保存される必要がある。このため、最小データに対応するコーデックが必要となる。ペン1から転送/保存されるデータの大半はペン先8の位置であり、1秒間に約60−100回のレートで転送される。
(最終位置)+F−1(F(x,y))
となるであろう。
上述のパターンに代えて、図10に示したような2種類の平行ラインのドットによって形成されるドットパターンを用いることができる。上記のすべての技術が同様に有効である。これは、罫線入り用紙に代えて方眼紙または原稿用紙のような特殊な文書で利用することができる。そのような実施形態では、X座標はライン上のあるドットに含まれ、Y座標は直交するラインに含まれ得る。
注記2:2個の細帯断片を用いて表面位置を判定するため、サンプルとして、図12に示すように、あるラインを…Y−1,Y,Y+1…とし、その下のラインはそれと同じものを1ドットだけ(サイクリックに)左にずらし、次のラインはライン…Y−1,Y,Y+1…を繰り返し、さらにその下のラインはそれを2ドットだけ(サイクリックに)左にずらすなどして、ドットコードラインを構築することができた。
Claims (18)
- 光学ペンの先端から得られる情報をエンコードする装置であって、
支持盤を有し、前記支持盤の全表面に連続的に配置された2次元コードパターンがエンコードされた表示媒体を備え、
前記パターンは平行な細帯の列によって形成されており、前記細帯は、少なくとも2本の平行ラインを有し、そのうち1本のラインはベースラインであり、残りのラインは補助ラインであり、
前記平行な細帯のそれぞれはドット列を有し、当該ドットは、選択された基数による数を表すように所定位置に配置されている、装置。 - 前記ドット列は複数の数を表し、各数が列番号である、請求項1の装置。
- 前記ドット列は複数の数を表し、各数が行番号である、請求項1の装置。
- 前記ベースライン上に正射影した前記ドット間の距離が約500−650ミクロンである、請求項1の装置。
- 前記平行ライン間の距離が約100−150ミクロンで一定である、請求項1の装置。
- 前記ドットの直径が100−150ミクロンの間である、請求項1の装置。
- 前記ドットのサイズが、前記表示媒体上の画面の物理ピクセルの構造体が前記光学ペンにおけるカメラによって得られたカメラ画像フレーム上のノイズとして見えるように選択されている、請求項1の装置。
- 被着体上にドットコードパターンをエンコードする方法であって、
画像を含むデジタル文書を開くこと、
前記画像におけるテキストライン間の空間、水平ライン、および図の有無を探すこと、
テキストライン間の空間に前記ドットコードパターンを挿入すること、
前記文書の選択された軸に沿って延びるラインを識別すること、および
前記ラインをエンコードされたラインに置き換えることを含む、方法。 - 光学ペンによって読み取られるべき文書の特定の情報を含む追加のドットコードを前記文書の選択された位置に挿入することを含む、請求項8の方法。
- 選択されたドットを赤外線不可視インクのラインで囲むことを含む、請求項8の方法。
- 前記文書における東洋文字を識別し、縦軸を前記軸として選択することを含む、請求項8の方法。
- 被着体上のドットコードパターンを細帯に沿って読み取る方法であって、
光学ペンが前記被着体の表面を移動したときに、前記光学ペンに60から100フレーム毎秒のレートで前記ドットコードパターンを撮影させること、および
各フレームを、
ドットの画像に適合し、文字の画像は排除するように構成されたマスクを用いて、ドットコードパターンにおけるドットの位置を特定し、
少なくとも前記ドットの位置特定に基づいて前記細帯を識別し、
前記ドットコードパターンによってエンコードされた座標を読み取り、
少なくとも前記座標に基づいて前記表面の位置を特定することで解析することを含む、方法。 - 前記細帯の識別は、前記ドットの周波数が最大となる方向を前記細帯の方向として選択することを含み、
前記選択は、
局所的なドット群におけるすべてのドットの、候補の方向に垂直なラインへの射影を探索すること、
前記ドット群から前記細帯の幅内にあるドットを識別すること、
前記ドット群から前記識別された局所的なドットを除外すること、
前記ドット群に残ったドットに対して、前記選択、探索、識別を繰り返すことを含む、請求項12の方法。 - 前記細帯の識別は、ドットを頂点として頂点P1およびP2のペアでエッジが形成されるグラフを定義することを含み、前記エッジは、期待される範囲LimitInf<Dist(P1,P2)<LimitSupの距離内にあり、かつ、結合されたグラフ複合体である、請求項12の方法。
- 前記ドットコードパターンによってエンコードされた座標の読み取りは、エンコードされた表面におけるフレームの位置を特定することを含む、請求項12の方法。
- ドットの位置が第1および第2の座標で表され、
前記座標の読み取りは、開始ドットの前記第1の座標を識別し、前記開始ドットの前記第2の座標が増加する方向を識別することを含む、請求項12の方法。 - 前記表面の位置特定は、少なくとも前記被着体の表面の第1および第2の点の距離に基づいて前記表面の位置を特定することを含み、前記被着体の表面の前記第1および第2の点は前記ドットコードパターンの画像における第1および第2の点に相当する、請求項12の方法。
- 前記表面の位置特定は、前記光学ペンが前記被着体の表面に接触しているか否かを判定することを含む、請求項12の方法。
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