JP2014049063A - 三次元コード読取方法及び三次元コード読取装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高さの異なるコードパーツ82により構成されている三次元コード8を、コードパーツ82の高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して、画像データを取得し、取得された画像データを合成して、三次元コード8の情報を読み取る。
【選択図】図2
Description
このような三次元コードは、二次元コードに比べて情報量が多いため、例えば各種ウェブサイトへのアクセス情報のみならず、製品に関する詳細な情報を持たせる等、より複雑な情報を組み込むことができる。
また、コードを立体的にすることにより、平面的なコードよりも違法なコピーを作成しにくくすることができ、製品の偽造防止に資する等、セキュリティ性能の強化の観点からも優れている。
さらに、三次元コードの場合、このようにセキュリティの強化を図れることから、特定の者しかアクセスできない情報やリンク先に、コードを読み込むだけでパスワードなしでアクセスできるようにする等の用法も考えられる。
これに対して、立体的な三次元コードの場合には、単にコードを上から撮影しただけではその形状を正確に読み取ることができない。
このため、特許文献1に記載の技術では、レーザー光を三次元コードに照射してスキャンすることにより、部分によって高さ等に違いのある三次元コードを読み取る手法が用いられている。
高さの異なるコードパーツにより構成されている三次元コードを、前記コードパーツの高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して画像データを取得し、
前記画像データを合成して、前記三次元コードの情報を読み取ることを特徴としている。
高さの異なるコードパーツにより構成されている三次元コードを、前記コードパーツの高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データを合成して、前記三次元コードの情報を読み取る情報読取部と、
を備えることを特徴としている。
このため、三次元コードを撮影するという簡易な手法によって三次元コードを読み取ることができるとの効果を奏する。
図1は、本実施形態における三次元コード読取装置の外観を示した斜視図であり、図2は、三次元コード読取装置の内部構成を示す要部ブロック図である。また、図3は、三次元コード読取装置によって読み取られる三次元コードの一例を示す斜視図であり、図4は、図3における三次元コードを上面(図3における上側の面)から見た平面図である。
図3及び図4に示すように、三次元コード8は、ベース部81と、このベース部81の上に配置されたコードパーツ82とで構成されている。本実施形態では、コードパーツ82は、最も高さの低い第1階層のコードパーツ82a、最も高さの高い第3階層のコードパーツ82c、第1階層と第3階層との中間程度の高さの第2階層のコードパーツ82bとで構成されている。
三次元コード8は、例えば、立体的な造形を行うことが可能な3Dプリンタを用いることで生成されたものである。なお、三次元コード8を生成する具体的な手法は特に限定されず、各種の手法を用いることができる。例えば、三次元コード8の三次元CADデータをスライスし、薄板を重ね合わせたようなものを製造の元データとして作成し、これに粉体、樹脂、鋼板、紙などの材料を積層して成型する積層造形法を用いることができる。より具体的には、素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービームなどで直接焼結(粉末焼結式積層法)する手法や、インクジェット方式でバインダを添加して固める(粉末固着式積層法)手法、紫外線を照射することで硬化する液体樹脂等を用いたステレオリソグラフィー、レーザーリソグラフィーや、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させることで立体形状を作成する熱溶解積層法(FDM法)等を用いることができる。
なお、本実施形態では、3段階の高さのコードパーツ82(82a,82b,82c)によって3階層に構成されている三次元コード8から情報を読み取る場合を例として以下説明するが、三次元コード8を構成するコードパーツ82の種類や形状、三次元コード8の階層数は、ここに例示したものに限定されず、2段階の高さのコードパーツ82により2階層に構成されているものであってもよい。また、三次元コード8がさらに多くの種類のコードパーツ82を備え、例えば5階層等に細かく階層が分かれていてもよい。三次元コード8は、階層が多く、コードパーツ82の数が多いものやコードパーツ82の形状が複雑であるものの方がより多くの情報を持つことができ、また、偽造防止等のセキュリティ性能も強化することができるため、好ましい。
三次元コード読取装置100は、図2に示すように、レンズ部21を含む撮像部2と、光源4と、シャッタボタン51を含む操作部5の他、画像メモリ3と、表示部6と、制御装置7とを備えている。
本実施形態の三次元コード読取装置100は、上記のような三次元コード8を、コードパーツ82の高さ方向のほぼ真上から複数回撮影することにより、読み取る三次元コード8の情報を読み取るようになっている。
以下、図1及び図2を参照しつつ、三次元コード読取装置100の構成について詳説する。
図2に示すように、撮像部2は、レンズユニット20と、撮像素子23と、画像データ生成部24とを備えて構成されている。
また、レンズユニット20は、被写体を撮像する際に、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる駆動部である合焦機構22を備えている。
その他、レンズユニット20は、ズームレンズ及び被写体を撮像する際にズームレンズを光軸方向に移動させる駆動部であるズーム機構等を備えていてもよい。
画像データ生成部24により生成された画像データは、図示しないDMAコントローラを介して、バッファメモリとして使用される画像メモリ3にDMA転送される。
操作部5は、シャッタボタン51及び機能ボタン52の操作に応じて所定の操作信号を中央制御部71に出力する。
本実施形態において、三次元コード読取装置100は、機能ボタン52を操作することにより、1回シャッタボタン51を押下する1回のシャッタ操作により、コードパーツ82の高さ方向に結像面を変えながら複数回(本実施形態では3回)の撮影を連続的に行うモードが設定されるようになっている。なお、三次元コード読取装置100を三次元コードの情報を読み取るための専用機として構成する場合には、この機能ボタン52によるモード設定は不要となる。
表示部6は、画像メモリ3に記憶されている画像データに基づく画像を表示部に表示させる他、後述する表示制御部78からのビデオ信号に基づいて、画像処理部73により逐次処理・生成される画像等を表示するものである。また、表示部6は、表示制御部78からのビデオ信号に基づいて、ライブビュー画像、合成画像等を適宜表示画面に表示してもよい。
中央制御部71は、三次元コード読取装置100の各部を制御するものである。具体的には、中央制御部71は、CPU、RAM、ROM(何れも図示せず)を備え、三次元コード読取装置100を動作させるための各種処理プログラム(図示略)にしたがって各種の制御動作を行う。
本実施形態では、撮像制御部72は、三次元コードの読取を行う際、シャッタボタン51が操作されたタイミングで合焦機構22を動作させ、最も高さの低い第1階層のコードパーツ82aの上面に焦点が合う第1の合焦位置、第1階層と第3階層との中間程度の高さの第2階層のコードパーツ82bの上面に焦点が合う第2の合焦位置、最も高さの高い第3階層のコードパーツ82cの上面に焦点が合う第3の合焦位置がそれぞれ結像面となるように、コードパーツ82の高さ方向に連続的に結像面を変更する。
撮像制御部72は、図示は省略するが、タイミング発生器、ドライバなどを備えており、撮像制御部72は、タイミング発生器、ドライバにより撮像素子23を走査駆動して、上記の異なる3つの合焦位置においてレンズ部21を通過した光学像を撮像素子23により二次元の画像信号に変換させ、当該撮像素子23の撮像領域から1画面分ずつ画像フレームを読み出して画像データ生成部24に逐次出力させる。
その他、撮像制御部72は、AF(自動合焦処理)、AE(自動露出処理)、AWB(自動ホワイトバランス)等の被写体の撮像条件の調整制御を行うようになっていてもよい。
画像取得部74は、連続して撮像された複数の画像を逐次取得する。具体的には、画像取得部74は、例えば、撮像部2と撮像制御部72との協働により撮像され、画像メモリ3に記憶された画像データを逐次読み出して取得する。
本実施形態において、画像取得部74は、階層ごとの画像データが画像メモリ3に記憶される度に当該新たな階層の画像データを読み出して取得するが、一例であってこれに限られるものではない。例えば、画像取得部74は、所定の時間が経過するたびにまだ取得していない画像データが画像メモリ3に記憶されているか否かをチェックし、取得されていない画像データがあった場合に当該画像データを取得するようにしてもよい。
コードパーツ検出部75は、画像取得部74によって取得された階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦するコードパーツ82の位置及び形状の少なくともいずれかを検出するものである。
合成部76は、1回のシャッタ操作によって画像取得部74により取得される階層ごとの画像データ(例えば、図5〜図7参照)を重ねて足し合わせるように合成して合成画像を生成するものである。合成部76は、階層ごとの画像データについて、対応する領域を探索するブロックマッチング処理を行うことにより、各画像データの位置を合わせて、重ね合わせを行う。ブロックマッチング処理としては、例えば、各階層の画像データに共通する部分であるベース部81を、対応する領域として探索する。そして、ベース部81の角同士が重なり合う位置に合わせて合成することで、全ての階層の画像データをずれなく合成することができる。なお、合成部76による合成処理は、階層ごとの画像データが取得される度に行われてもよいし、全ての階層の画像データ(本実施形態では3階層分の画像データ)が取得された時点で、これら全ての画像データについて行われてもよい。
合成部76によって生成された合成画像データは画像メモリ3に出力され、記憶される。
なお、コード情報取得部77は、全ての階層の画像データを重ね合わせた画像データから情報を読み取ってもよいし、各階層ごとの画像データや、1階層目と2階層目の画像データを合成したデータ、2階層目と3階層目の画像データを合成したデータ等、一部の階層の画像データからも、コードパーツ検出部75によって検出されたコードパーツ82の位置や形状のパターンから各種の情報を読み取ってもよい。
コード情報取得部77によって読み取られた情報は、中央制御部71に出力され、図示しない通信手段を介して当該情報に応じたリンク先のウェブサイトにアクセスしたり、当該情報に対応する文字情報や各種記号、絵柄等を表示部6に表示させたりすることができる。
なお、本実施形態では、画像処理部73のコードパーツ検出部75及び合成部76と、このコード情報取得部77により、三次元コード8の情報を読み取る情報読取部70が構成されている。
機能ボタン52により三次元コードを読み取るモードが選択され、シャッタボタン51が操作されると、撮像制御部72が、撮像部2を動作させて、1回のシャッタ操作により複数回(本実施形態では3回)の撮影が行われる。
具体的には、シャッタボタン51が操作されたタイミングで合焦機構22を動作させ、最も高さの低い第1階層のコードパーツ82aの上面に焦点が合う第1の合焦位置、第1階層と第3階層との中間程度の高さの第2階層のコードパーツ82bの上面に焦点が合う第2の合焦位置、最も高さの高い第3階層のコードパーツ82cの上面に焦点が合う第3の合焦位置がそれぞれ結像面となるように、コードパーツ82の高さ方向に連続的に結像面を変更する。そして、これらの異なる3つの合焦位置においてレンズ部21を通過した光学像を撮像素子23により二次元の画像信号に変換させ、画像データ生成部24に逐次出力させる。
画像データ生成部24は、各階層において取得された画像信号に基づいて各階層の画像データを生成し、画像メモリ3に記憶させる。
画像取得部74によって階層ごとの画像データが取得されると、コードパーツ検出部75は、各階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦するコードパーツ82の位置及び形状の少なくともいずれかを検出する。
図5は、第1階層の画像データであり、図6は、第2階層の画像データであり、図7は、第3階層の画像データである。図5に示すように、第1階層の画像データでは、ピントの合っている最も高さの低いコードパーツ82aの上面のみがコントラストのくっきりとした画像として現れており、その他のピントの合っていない部分はボケのある画像となっている。コードパーツ検出部75は、このコントラストの差を読み取ることにより、第1階層のコードパーツ82aの位置や形状を検出することができる。
また、図6に示すように、第2階層の画像データでは、ピントの合っている中程度の高さコードパーツ82bの上面のみがコントラストのくっきりとした画像として現れており、その他のピントの合っていない部分はボケのある画像となっている。コードパーツ検出部75は、このコントラストの差を読み取ることにより、第2階層のコードパーツ82bの位置や形状を検出することができる。
さらに、図7に示すように、第3階層の画像データでは、ピントの合っている最も高さの高いコードパーツ82cの上面のみがコントラストのくっきりとした画像として現れており、その他のピントの合っていない部分はボケのある画像となっている。コードパーツ検出部75は、このコントラストの差を読み取ることにより、第3階層のコードパーツ82cの位置や形状を検出することができる。
コードパーツ検出部75によって、コードパーツ82の位置や形状が検出され、合成部76において各階層ごとの画像データが合成されると、コード情報取得部77は、これらコードパーツ82の位置や形状、合成された画像データ等に基づいて三次元コード8の情報を読み取る。
コード情報取得部77によって三次元コード8の情報を読み取られと、当該情報は中央制御部71に出力され、ウェブサイトへのアクセスや、表示部6への表示等、当該三次元コード8の情報に基づいた各種の処理が行われる。
また、本実施形態では、通常の写真を撮ることも可能なカメラ(撮像装置)としての三次元コード読取装置100を想定している。このため、平面的な二次元コードを読み取る場合と同様に、デジタルカメラや携帯電話機等に設けられているカメラ等によってどこでも手軽にコードの読み取りを行うことができ、便宜である。
また、三次元コード8の情報をカメラ(撮像装置)を用いて読み取るものであるため、レーザー光を用いてスキャンする等の手法をとる場合よりも、大きな高さ(深さ)の差に対応することができる。このため、より凹凸の大きな三次元コード8を読み取り対象とすることができ、三次元コード8の適用場面やバリエーションを広げることができる。
また、情報読取部70は、階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦するコードパーツ82の位置及び形状の少なくともいずれかを検出する。このように、合焦している部分と、ピントがずれている部分とのコントラストの差を見るという通常のカメラが有している機能の範囲内でコード情報の読み取りを行うことが可能であるため、簡易に三次元コードを読み取ることができる。
また、撮像部2による複数回の撮影は、1回のシャッタ操作により連続的に行われる。このため、ユーザは1回シャッタボタン51を押すだけで、簡易に三次元コードの読み取りを行うことができる。
また、本実施形態では、撮影を行う回数と階層の数とが同一であるため、撮影を行うだけで各階層ごとの画像データを取得することができる。このため、取得された画像データを単に合成するだけで簡易に三次元コードを読み取ることができる。
例えば、5階層で構成される三次元コードを、ある程度被写界深度の深い三次元コード読取装置100を用いて1階層目と3階層目と5階層目でピントが合う位置で3回撮影し、結像面が合う位置の前後1階層分をこれらの撮影で得られた画像データから推定してもよい。
また、例えば、6階層で構成される三次元コードを、ある程度被写界深度の深い三次元コード読取装置100を用いて撮影し、各2階層分毎の画像データを合計3回の撮影で6階層分の画像データを取得するようにしてもよい。具体的には、まず、1階層目と2階層目の間にピントを合わせて撮影することで、1階層目と2階層目のコードパーツの画像データを取得する。次に、3階層目と4階層目の間にピントを合わせて撮影することで、3階層目と4階層目のコードパーツの画像データを取得する。更に、5階層目と6階層目の間にピントを合わせて撮影することで、5階層目と6階層目のコードパーツの画像データを取得する。このように、ほぼピントが合う位置で3回撮影し、結像面が合う付近の2階層分ずつの画像データを取得するようにしてもよい。
更には、高さが異なる複数階層のコードパーツのうち、コードパーツの高さの間隔が所定の距離以下の場合においてのみ、ピントが合うものとして1回の撮影で2階層分の画像データを取得するようにしてもよい。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
<請求項1>
高さの異なるコードパーツにより構成されている三次元コードを、前記コードパーツの高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して画像データを取得し、
前記画像データを合成して、前記三次元コードの情報を読み取ることを特徴とする三次元コード読取方法。
<請求項2>
前記三次元コードは複数階層に構成されており、
前記画像データは、前記階層ごとのデータであり、
前記階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦する前記コードパーツの位置及び形状の少なくともいずれかを検出することを特徴とする請求項1に記載の三次元コード読取方法。
<請求項3>
前記撮影は、1回のシャッタ操作により連続的に行われることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の三次元コード読取方法。
<請求項4>
前記撮影を行う回数と、前記階層の数と、は同一であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の三次元コード読取方法。
<請求項5>
高さの異なるコードパーツにより構成されている三次元コードを、前記コードパーツの高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データを合成して、前記三次元コードの情報を読み取る情報読取部と、
を備えることを特徴とする三次元コード読取装置。
<請求項6>
前記三次元コードは複数階層に構成されており、
前記画像データは、前記階層ごとのデータであり、
前記情報読取部は、前記階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦する前記コードパーツの位置及び形状の少なくともいずれかを検出することを特徴とする請求項5に記載の三次元コード読取装置。
<請求項7>
前記撮像部による複数回の撮影は、1回のシャッタ操作により連続的に行われることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の三次元コード読取装置。
<請求項8>
前記撮影を行う回数と、前記階層の数と、は同一であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の三次元コード読取装置。
3 画像メモリ
4 光源
5 操作部
7 制御装置
8 三次元コード
20 レンズユニット
21 レンズ部
22 合焦機構
23 撮像素子
24 画像データ生成部
51 シャッタボタン
72 撮像制御部
73 画像処理部
74 画像取得部
75 コードパーツ検出部
76 合成部
77 コード情報取得部
70 情報読取部
81 ベース部
82 コードパーツ
100 撮像装置
Claims (8)
- 高さの異なるコードパーツにより構成されている三次元コードを、前記コードパーツの高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して画像データを取得し、
前記画像データを合成して、前記三次元コードの情報を読み取ることを特徴とする三次元コード読取方法。 - 前記三次元コードは複数階層に構成されており、
前記画像データは、前記階層ごとのデータであり、
前記階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦する前記コードパーツの位置及び形状の少なくともいずれかを検出することを特徴とする請求項1に記載の三次元コード読取方法。 - 前記撮影は、1回のシャッタ操作により連続的に行われることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の三次元コード読取方法。
- 前記撮影を行う回数と、前記階層の数と、は同一であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の三次元コード読取方法。
- 高さの異なるコードパーツにより構成されている三次元コードを、前記コードパーツの高さ方向に結像面を変えながら複数回撮影して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データを合成して、前記三次元コードの情報を読み取る情報読取部と、
を備えることを特徴とする三次元コード読取装置。 - 前記三次元コードは複数階層に構成されており、
前記画像データは、前記階層ごとのデータであり、
前記情報読取部は、前記階層ごとの画像データについて、コントラストを読み取ることにより、当該階層において合焦する前記コードパーツの位置及び形状の少なくともいずれかを検出することを特徴とする請求項5に記載の三次元コード読取装置。 - 前記撮像部による複数回の撮影は、1回のシャッタ操作により連続的に行われることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の三次元コード読取装置。
- 前記撮影を行う回数と、前記階層の数と、は同一であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の三次元コード読取装置。
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