JP2020003861A - 書物電子化装置および書物電子化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本出願における各図面に記載した構成の形状および寸法(長さ、奥行き、幅等)は、実際の形状および寸法を反映させたものではなく、図面の明瞭化と簡略化とのために適宜変更している。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
書物の電子化について図1を用いて概略的に説明する。図1の(a)は、電子化の対象となる書物の一例を示す斜視図である。図1の(b)は、3次元データを構成する空間点データの一例を示す斜視図である。
本発明の一態様における書物1の電子化について、図2および図3を用いて概略的に説明する。図2は、書物の厚さ方向に平行な断面における、或るシート周辺に分布するノードの一例について概略的に示す断面図である。
なお、図3の(a)に示す走査部110Aでは、書物1が回転するようになっているが、書物1を3次元的にスキャンするための具体的な態様は特に限定されない。例えば、走査部110Aは以下のような走査部110A1であってもよい。図3の(b)は、書物電子化装置10Aが有する走査部110Aの一変形例を示すブロック図である。
本実施形態の書物電子化装置10Aの詳細について、図4〜図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
3次元スキャン装置100Aは、図3を用いて上述した各部に加えて、書物保持部115を備えている。また、制御部120は、動作制御部121とデータ取得部122とを備えている。
X線照射部111が照射する照射X線L1は、シングルビーム、ファンビーム、およびコーンビームのいずれの形状であってもよい。また、X線のピーク波長は0.1nm〜10nmの範囲であってよい。X線は、インクの材料に応じて、適切なピーク波長が設定されてよい。
透過光検出部112としては、従来のX線CTスキャンに用いられる公知の機器を用いることができる。また、透過光検出部112の配置についても、従来のX線CTスキャンにおける各種の方式(例えば、いわゆる第1世代〜第4世代の方式)を応用することができる。そのため、透過光検出部112について詳細な説明は省略する。概略的には、透過光検出部112は、X線照射部111におけるX線の照射の態様(ファンビーム等)に応じて、所定のピッチにて検出器が平面的に敷き詰められて形成されている。
反射光検出部113は、書物1に照射X線L1が照射され、書物1を構成する物質により反射された反射X線L3を検出することができるようになっていればよく、具体的な態様は特に限定されない。上記反射X線L3は、書物1を構成する物質によりトムソン散乱されたX線で有り得る。
R=(nair−nink)2/(nair+nink)2
で表される。また、図5の(a)、(b)に示すような斜めに入射する照射X線L1においても、公知の理論式に基づいて反射率を算出することができる。なお、照射X線L1は、書物1の内部における深い位置となるほど、強度が減衰するため反射X線L3の強度は小さくなる。
R1=R’1、R2=R’2、R9=R’9、
R3≠R3、R4≠R4、R5≠R5、R6≠R6、R7≠R7、R8≠R8。
反射光検出部113は、書物1に対して、X線照射部111から照射X線L1をどのように照射するかに応じて、配置される位置および形状を決定される。図6は、反射光検出部113の一変形例について説明するための図である。図6に示すように、X線照射部111から照射X線L1がファンビームまたはコーンビームとして書物1に照射されるとする。この場合、或る界面S1にて、透過X線L2と、様々な方向への反射X線L3とが生じる。このような反射X線L3を検出できるように、反射光検出部113が、書物1に対する位置関係としてX線照射部111の後方に広い面積にて配置されていてもよい。
図4を再び参照して、制御部120は、3次元スキャン装置100Aの動作を統括的に制御する。
データ処理装置200Aは、3次元データ生成部210と、記憶部220と、2次元データ生成部230と、文字認識部240とを備えている。記憶部220は、空間点データ221を格納する。空間点データ221は、書物1を構成する物質の位置情報225と吸収率226と反射率227とが対応付けられたデータである。2次元データ生成部230は、配置パターン特定部231、面特定部232、およびデータ生成部233を備えている。
本実施形態の書物電子化装置10Aが実行する処理の流れ(書物電子化方法)の一例について、図7を用いて説明する。図7は、書物電子化装置10Aが実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(a)書物電子化装置10Aの一変形例では、透過光検出部112および反射光検出部113を一体の機器として備えていてもよい。この場合、例えば、書物1の周辺に環状に取り囲むように検出器が設けられる。変形例の書物電子化装置10Aは、該検出器の内側をX線照射部111が回転して書物1を3次元スキャンするようになっていてもよい。
(b)書物電子化装置10Aは、文字認識部240が設けられていなくてもよい。この場合、例えば、書物電子化装置10Aが生成した2次元ページデータを、液晶モニタ等の表示部を用いて表示してもよい。ユーザが該表示部を視認することにより、文字を認識することができる。
(c)書物電子化装置10Aの一変形例では、従来のX線反射率測定の手法を応用して書物1をスキャンするようになっていてもよい。図8は、変形例における書物電子化装置10Aが有する走査部110A2の構成を示すブロック図である。
(d)書物電子化装置10Aの一変形例では、従来のX線回折測定の手法を適用するようになっていてもよい。例えば、微小部X線回折のような公知の手法を用いてもよい。制御部120は、X線照射部111と書物1と反射光検出部113とを、X線回折を測定することができるように適切に動作させる。データ生成部233は、例えば3次元データ2を解析して、インクである可能性が高い位置(座標値)を特定し、X線回折測定により得られた回折パターンの情報に基づいてインクであるか否かをより正確に識別する。例えば、金属粒子が含まれているようなインクであれば、当該金属を同定することによりインクであるか否かを識別することができる。なお、データ生成部233は、紙の部分について識別を行ってもよい。
(e)書物電子化装置10Aの一変形例では、透過光検出部112は、照射X線L1が書物1内で屈折されることにより書物1から出射される屈折X線を検出するようになっていてもよい。照射X線L1の入射角の情報、並びに透過光検出部112にて検出した屈折光の位置および強度の情報に基づいて、配置パターン特定部231は、配置パターンをより精度よく特定することができる。
(f)書物電子化装置10Aの他の一変形例では、走査部110Aは、書物1が回転するとともに、X線照射部111、透過光検出部112、および反射光検出部113も移動可能となっていてもよい。この場合、書物1に様々な角度からX線を照射することができる。また、上記変形例(d)または(e)のような構成において、回折または屈折したX線をより適切に取得することができる。
本発明の他の実施形態について、図9および図10を用いて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図9は、本実施形態における書物電子化装置10Bの概略的な構成を示すブロック図である。図9に示すように、書物電子化装置10Bは、3次元スキャン装置100Bと、データ処理装置200Bとを備えている。
例えば、従来の薄膜の膜厚測定において、膜厚に応じて反射光の強度(光量)が変化することが知られている。これは、膜の上面からの反射光と下面からの反射光との位相差に起因するものである。反射光検出部113は、上記位相差を検出することができるように構成されている。3次元データ生成部210は、このような光干渉現象に基づいて、膜厚を演算することができる(光干渉法)。そのため、空間点データ221および光学データ229を用いて、膜厚(紙厚)についての情報を得ることができる。
書物1において、紙の厚さとインクの厚さとは大きく相違する。そのため、上述のようにして得られた膜厚の情報を用いて、膜の種類(膜種)を特定することもできる。
配置パターン特定部231により特定した配置パターンに加えて、上記膜厚の情報を用いることにより、書物1の厚さ方向における各膜の位置に関する情報を得ることができる。つまり、書物1の、2次元平面の或る位置における厚さ方向(x値およびy値を固定してz値が増減する方向)について、空気、紙、およびインクの層がそれぞれどの位置に存在するかという情報を得ることができる。
上述のように各膜の位置に関する情報を得ることができれば、当該情報は、書物1の或るページにおけるインクの膜が存在する箇所についての情報として利用することができる。そのため、インクの位置情報を取得することができる。
以上のように、2次元データ生成部230は、空間点データ221および空間点データ221と相関する光学データ229を用いることにより、ページ領域を特定する処理並びにインクの位置を特定する処理の精度および処理速度を高めることができる。そのため、本実施形態の書物電子化装置10Bは、2次元データ生成部230が2次元ページデータを生成する処理を効率化することができる。
図10は、本実施形態における書物電子化装置10Bが実行する処理の流れを示すフローチャートである。図10に示すように、先ず、X線照射部111は、書物1にX線(エネルギー線)を照射する(S31:照射工程)。そして、書物1を回転させて3次元スキャンする(S33)。次いで、検出したデータに基づいて、3次元データ生成部210は、書物1の3次元データ2を生成する(S35)。これらS31,33,35の処理は、前記実施形態1におけるS11,13,15(図7参照)の処理と同様である。
前記実施形態1および実施形態2では、書物電子化装置10Aおよび書物電子化装置10Bを用いて書物を電子化していた。これに対して、本発明の一態様における書物電子化方法は、X線源として例えば放射光を用いてもよい。例えば大型放射光施設にて、透過光検出部112、反射光検出部113、書物保持部115を適切に設置するとともに、放射光X線を用いて書物の3次元スキャンを行う。そして、データ処理装置200Aまたはデータ処理装置200Bは、得られた情報に基づいて処理を行う。これにより、書物の電子化を行うことができる。
書物電子化装置10A・10Bの制御ブロック(特に制御部120、3次元データ生成部210、2次元データ生成部230、および文字認識部240)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る書物電子化装置は、書物にエネルギー線を照射する照射部と、前記書物内の物質の影響を受けて前記書物から外部に出射される出射エネルギー線を検出する検出部と、検出した前記出射エネルギー線に基づいて、前記書物内の3次元空間における位置に関する位置情報と、当該位置における前記物質に対応する、前記書物の厚さ方向における前記物質の配置パターンの特定に用いられる物性値と、が対応付けられた複数の空間点データを生成する3次元データ生成部と、を備えている。
111 X線照射部(照射部)
112 透過光検出部(検出部、第1検出部)
113 反射光検出部(検出部、第2検出部)
210 3次元データ生成部
230 2次元データ生成部
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本出願における各図面に記載した構成の形状および寸法(長さ、奥行き、幅等)は、実際の形状および寸法を反映させたものではなく、図面の明瞭化と簡略化とのために適宜変更している。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
書物の電子化について図1を用いて概略的に説明する。図1の(a)は、電子化の対象となる書物の一例を示す斜視図である。図1の(b)は、3次元データを構成する空間点データの一例を示す斜視図である。
本発明の一態様における書物1の電子化について、図2および図3を用いて概略的に説明する。図2は、書物の厚さ方向に平行な断面における、或るシート周辺に分布するノードの一例について概略的に示す断面図である。
Tomography)スキャンの技術を適用して立体物の3次元データを作成することができる。具体的には、X線位相コントラスト断層撮影装置を用いて立体物を撮影することによって、立体物を表す3次元データ(3次元画像)を作成することができる。この場合、3次元データにおける各ノードは、物質によるX線の吸収率に基づくスカラー値を有する。しかし、このようなX線CTスキャンにより書物の3次元データを生成した場合、書物を電子化する上では精度が不十分で有り得る。換言すれば、該3次元データを2次元ページデータへ変換し、上記有意情報を正確に認識することが困難であり得る。
なお、図3の(a)に示す走査部110Aでは、書物1が回転するようになっているが、書物1を3次元的にスキャンするための具体的な態様は特に限定されない。例えば、走査部110Aは以下のような走査部110A1であってもよい。図3の(b)は、書物電子化装置10Aが有する走査部110Aの一変形例を示すブロック図である。
本実施形態の書物電子化装置10Aの詳細について、図4〜図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
3次元スキャン装置100Aは、図3を用いて上述した各部に加えて、書物保持部115を備えている。また、制御部120は、動作制御部121とデータ取得部122とを備えている。
X線照射部111が照射する照射X線L1は、シングルビーム、ファンビーム、およびコーンビームのいずれの形状であってもよい。また、X線のピーク波長は0.1nm〜10nmの範囲であってよい。X線は、インクの材料に応じて、適切なピーク波長が設定されてよい。
透過光検出部112としては、従来のX線CTスキャンに用いられる公知の機器を用いることができる。また、透過光検出部112の配置についても、従来のX線CTスキャンにおける各種の方式(例えば、いわゆる第1世代〜第4世代の方式)を応用することができる。そのため、透過光検出部112について詳細な説明は省略する。概略的には、透過光検出部112は、X線照射部111におけるX線の照射の態様(ファンビーム等)に応じて、所定のピッチにて検出器が平面的に敷き詰められて形成されている。
反射光検出部113は、書物1に照射X線L1が照射され、書物1を構成する物質により反射された反射X線L3を検出することができるようになっていればよく、具体的な態様は特に限定されない。上記反射X線L3は、書物1を構成する物質によりトムソン散乱されたX線で有り得る。
で表される。また、図5の(a)、(b)に示すような斜めに入射する照射X線L1においても、公知の理論式に基づいて反射率を算出することができる。なお、照射X線L1は、書物1の内部における深い位置となるほど、強度が減衰するため反射X線L3の強度は小さくなる。
R1=R’1、R2=R’2、R9=R’9、
R3≠R’3、R4≠R’4、R5≠R’5、R6≠R’6、R7≠R’7、R8≠R’8。
反射光検出部113は、書物1に対して、X線照射部111から照射X線L1をどのように照射するかに応じて、配置される位置および形状を決定される。図6は、反射光検出部113の一変形例について説明するための図である。図6に示すように、X線照射部111から照射X線L1がファンビームまたはコーンビームとして書物1に照射されるとする。この場合、或る界面S1にて、透過X線L2と、様々な方向への反射X線L3とが生じる。このような反射X線L3を検出できるように、反射光検出部113が、書物1に対する位置関係としてX線照射部111の後方に広い面積にて配置されていてもよい。
図4を再び参照して、制御部120は、3次元スキャン装置100Aの動作を統括的に制御する。
データ処理装置200Aは、3次元データ生成部210と、記憶部220と、2次元データ生成部230と、文字認識部240とを備えている。記憶部220は、空間点データ221を格納する。空間点データ221は、書物1を構成する物質の位置情報225と吸収率226と反射率227とが対応付けられたデータである。2次元データ生成部230は、配置パターン特定部231、面特定部232、およびデータ生成部233を備えている。
本実施形態の書物電子化装置10Aが実行する処理の流れ(書物電子化方法)の一例について、図7を用いて説明する。図7は、書物電子化装置10Aが実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(a)書物電子化装置10Aの一変形例では、透過光検出部112および反射光検出部113を一体の機器として備えていてもよい。この場合、例えば、書物1の周辺に環状に取り囲むように検出器が設けられる。変形例の書物電子化装置10Aは、該検出器の内側をX線照射部111が回転して書物1を3次元スキャンするようになっていてもよい。
(b)書物電子化装置10Aは、文字認識部240が設けられていなくてもよい。この場合、例えば、書物電子化装置10Aが生成した2次元ページデータを、液晶モニタ等の表示部を用いて表示してもよい。ユーザが該表示部を視認することにより、文字を認識することができる。
(c)書物電子化装置10Aの一変形例では、従来のX線反射率測定の手法を応用して書物1をスキャンするようになっていてもよい。図8は、変形例における書物電子化装置10Aが有する走査部110A2の構成を示すブロック図である。
(d)書物電子化装置10Aの一変形例では、従来のX線回折測定の手法を適用するようになっていてもよい。例えば、微小部X線回折のような公知の手法を用いてもよい。制御部120は、X線照射部111と書物1と反射光検出部113とを、X線回折を測定することができるように適切に動作させる。データ生成部233は、例えば3次元データ2を解析して、インクである可能性が高い位置(座標値)を特定し、X線回折測定により得られた回折パターンの情報に基づいてインクであるか否かをより正確に識別する。例えば、金属粒子が含まれているようなインクであれば、当該金属を同定することによりインクであるか否かを識別することができる。なお、データ生成部233は、紙の部分について識別を行ってもよい。
(e)書物電子化装置10Aの一変形例では、透過光検出部112は、照射X線L1が書物1内で屈折されることにより書物1から出射される屈折X線を検出するようになっていてもよい。照射X線L1の入射角の情報、並びに透過光検出部112にて検出した屈折光の位置および強度の情報に基づいて、配置パターン特定部231は、配置パターンをより精度よく特定することができる。
(f)書物電子化装置10Aの他の一変形例では、走査部110Aは、書物1が回転するとともに、X線照射部111、透過光検出部112、および反射光検出部113も移動可能となっていてもよい。この場合、書物1に様々な角度からX線を照射することができる。また、上記変形例(d)または(e)のような構成において、回折または屈折したX線をより適切に取得することができる。
本発明の他の実施形態について、図9および図10を用いて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図9は、本実施形態における書物電子化装置10Bの概略的な構成を示すブロック図である。図9に示すように、書物電子化装置10Bは、3次元スキャン装置100Bと、データ処理装置200Bとを備えている。
例えば、従来の薄膜の膜厚測定において、膜厚に応じて反射光の強度(光量)が変化することが知られている。これは、膜の上面からの反射光と下面からの反射光との位相差に起因するものである。反射光検出部113は、上記位相差を検出することができるように構成されている。3次元データ生成部210は、このような光干渉現象に基づいて、膜厚を演算することができる(光干渉法)。そのため、空間点データ221および光学データ229を用いて、膜厚(紙厚)についての情報を得ることができる。
書物1において、紙の厚さとインクの厚さとは大きく相違する。そのため、上述のようにして得られた膜厚の情報を用いて、膜の種類(膜種)を特定することもできる。
配置パターン特定部231により特定した配置パターンに加えて、上記膜厚の情報を用いることにより、書物1の厚さ方向における各膜の位置に関する情報を得ることができる。つまり、書物1の、2次元平面の或る位置における厚さ方向(x値およびy値を固定してz値が増減する方向)について、空気、紙、およびインクの層がそれぞれどの位置に存在するかという情報を得ることができる。
上述のように各膜の位置に関する情報を得ることができれば、当該情報は、書物1の或るページにおけるインクの膜が存在する箇所についての情報として利用することができる。そのため、インクの位置情報を取得することができる。
以上のように、2次元データ生成部230は、空間点データ221および空間点データ221と相関する光学データ229を用いることにより、ページ領域を特定する処理並びにインクの位置を特定する処理の精度および処理速度を高めることができる。そのため、本実施形態の書物電子化装置10Bは、2次元データ生成部230が2次元ページデータを生成する処理を効率化することができる。
図10は、本実施形態における書物電子化装置10Bが実行する処理の流れを示すフローチャートである。図10に示すように、先ず、X線照射部111は、書物1にX線(エネルギー線)を照射する(S31:照射工程)。そして、書物1を回転させて3次元スキャンする(S33)。次いで、検出したデータに基づいて、3次元データ生成部210は、書物1の3次元データ2を生成する(S35)。これらS31,33,35の処理は、前記実施形態1におけるS11,13,15(図7参照)の処理と同様である。
前記実施形態1および実施形態2では、書物電子化装置10Aおよび書物電子化装置10Bを用いて書物を電子化していた。これに対して、本発明の一態様における書物電子化方法は、X線源として例えば放射光を用いてもよい。例えば大型放射光施設にて、透過光検出部112、反射光検出部113、書物保持部115を適切に設置するとともに、放射光X線を用いて書物の3次元スキャンを行う。そして、データ処理装置200Aまたはデータ処理装置200Bは、得られた情報に基づいて処理を行う。これにより、書物の電子化を行うことができる。
書物電子化装置10A・10Bの制御ブロック(特に制御部120、3次元データ生成部210、2次元データ生成部230、および文字認識部240)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る書物電子化装置は、書物にエネルギー線を照射する照射部と、前記書物内の物質の影響を受けて前記書物から外部に出射される出射エネルギー線を検出する検出部と、検出した前記出射エネルギー線に基づいて、前記書物内の3次元空間における位置に関する位置情報と、当該位置における前記物質に対応する、前記書物の厚さ方向における前記物質の配置パターンの特定に用いられる物性値と、が対応付けられた複数の空間点データを生成する3次元データ生成部と、を備えている。
111 X線照射部(照射部)
112 透過光検出部(検出部、第1検出部)
113 反射光検出部(検出部、第2検出部)
210 3次元データ生成部
230 2次元データ生成部
Claims (9)
- 書物にエネルギー線を照射する照射部と、
前記書物内の物質の影響を受けて前記書物から外部に出射される出射エネルギー線を検出する検出部と、
検出した前記出射エネルギー線に基づいて、前記書物内の3次元空間における位置に関する位置情報と、当該位置における前記物質に対応する、前記書物の厚さ方向における前記物質の配置パターンの特定に用いられる物性値と、が対応付けられた複数の空間点データを生成する3次元データ生成部と、を備えていることを特徴とする書物電子化装置。 - 前記物性値は、前記物質による前記エネルギー線の反射率の値を含むことを特徴とする請求項1に記載の書物電子化装置。
- 前記物性値は、前記物質による前記エネルギー線の吸収率の値をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の書物電子化装置。
- 前記複数の空間点データを用いて、前記書物の2次元ページデータを生成する2次元データ生成部を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の書物電子化装置。
- 前記3次元データ生成部は、前記出射エネルギー線に基づいて、前記配置パターンを特定するために用いられる、前記複数の空間点データと相関する光学データをさらに生成し、
前記光学データは、前記書物が有する層構造における各層の境界を特定するために用いられる境界特定情報を含み、
前記2次元データ生成部は、前記複数の空間点データおよび前記光学データを用いて、前記書物の2次元ページデータを生成することを特徴とする請求項4に記載の書物電子化装置。 - 前記境界特定情報は、界面反射数、合計吸収率、および入射角のうち少なくともいずれかの情報を含むことを特徴とする請求項5に記載の書物電子化装置。
- 前記検出部は、前記書物を透過して出射された前記出射エネルギー線を検出する第1検出部と、前記書物内の前記物質にて反射されて出射された前記出射エネルギー線を検出する第2検出部とを備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の書物電子化装置。
- 書物にエネルギー線を照射する照射工程と、
前記書物内の物質の影響を受けて前記書物から外部に出射される出射エネルギー線を検出する検出工程と、
検出した前記出射エネルギー線に基づいて、前記書物内の3次元空間における位置に関する位置情報と、当該位置における前記物質に対応する、前記書物の厚さ方向における前記物質の配置パターンの特定に用いられる物性値と、が対応付けられた複数の空間点データを生成する3次元データ生成工程と、を含むことを特徴とする書物電子化方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の書物電子化装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記3次元データ生成部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
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