JP4655615B2

JP4655615B2 - 固体識別装置及びプログラム

Info

Publication number: JP4655615B2
Application number: JP2004358692A
Authority: JP
Inventors: 哲也木村; 正清水
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: JP2006164180A

Description

本発明は固体識別装置及びプログラムに係り、特に、ランダム性を有し光学的に読み取り可能な固有の特徴が表面上に分布している固体を識別する固体識別装置、及び、コンピュータを前記固体識別装置として機能させるための固体識別プログラムに関する。

近年、複写機やプリンタの性能向上に伴い、紙幣や有価証券等を複写機やプリンタで複写した複写物が悪用される事例が増加してきているが、これに関連し、偽造や複写物の悪用抑止にも利用可能な技術として、紙を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因して紙の透明度又は紙表面の凹凸がランダムに変化していることを利用して個々の紙を区別する技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。この技術は、各種の紙文書（上述した紙幣や有価証券以外に、例えば旅券、各種の権利書、住民票、出生証明書、保険証書、保証書、機密文書、書籍等）をその種類や内容等に拘らず識別できるので、紙文書の真偽判定や原本性の確認のみならず、紙文書（例えば書籍等）の管理等にも利用可能である。

上記技術における紙文書の識別は、真正な紙文書（原本、或いは管理対象の紙文書）における紙の透明度又は紙表面の凹凸のランダムな変化パターンを予め読み取り、読取結果を例えば紙文書に情報として記録しておき、識別対象の紙文書における紙の透明度又は紙表面の凹凸のランダムな変化パターンを読み取り、読取結果を紙文書に記録されている情報と照合することによって成されるが、識別を行う紙文書に新たな情報を記録することが望ましくない、或いは困難な場合には、真正な紙文書に対する読取結果を画像情報として別の記憶媒体に記憶しておき、識別対象の文書に対する読取結果を記憶媒体に記憶されている画像情報と照合することで、紙文書の識別を行うことになる。しかしこの場合、記憶媒体に記憶される画像情報の数が増大するに従って、識別対象の文書に対する読取結果の照合に要する時間が増大するという問題がある。なお、上記技術は紙文書の識別のみならず、ランダム性を有し光学的に読取可能な固有の特徴が表面に現れている固体であれば適用可能であるが、紙文書以外の固体の識別においても同様の問題が生ずる。

ところで、指紋の照合においても、指紋データベースに多数の指紋が登録されている場合には、照合対象の指紋を指紋データベースに登録されている多数の指紋と順次照合するために照合処理に長い時間がかかる、という上記と同様の問題がある。これを解決するために特許文献２には、指紋を個人識別番号と共に指紋データベースに登録すると共に、個人識別番号を短縮・グループ化して入力ミスを防ぐことで、照合処理に要する時間を短縮する技術が提案されている。

また特許文献３には、指紋画像の各々に対応して指番号、性別、人種、紋様種別、１０指紋様組み合わせ、誕生年、地域種別等の付加情報を記憶し、照合対象の指紋画像の付加情報の各項と特定の指紋画像の付加情報の各項との不一致が検出されると、照合対象の指紋画像と特定の指紋画像との照合を省略することで照合処理に要する時間を短縮する技術が開示されている。
特公平６−１６３１２号公報特開平２−００５１３０号公報特開平７−２９００３号公報

しかしながら、特許文献２，３に記載の技術は、何れも指紋の属性情報（指紋の識別に利用可能な他の情報）を指紋と共に登録しておき、この属性情報を利用して照合時間を短縮する技術であり、この技術を固体の識別に適用した場合、固体に対する読取結果を画像情報として記憶媒体に登録する際及び照合対象の固体を照合する際に、固体の属性情報を入力する必要が生ずるので、処理を自動化することができず、オペレータに負担がかかると共に処理に時間がかかるという問題がある。また、入力装置が必要となるので装置のコストが嵩むという問題もある。更に、例えば未印刷の印刷用紙等のように、識別する固体が画像情報（読取結果）以外に識別に利用可能な特徴の殆どない固体であった場合には、特許文献２，３に記載の技術を適用することは困難である。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、固体を読み取ることで得られる情報以外の情報を利用することなく固体を短時間で識別できる固体識別装置及び固体識別プログラムを得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る固体識別装置は、登録対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記登録対象の固体固有の特徴を光学的に読み取ることで得られた第１画像情報と、前記第１画像情報から、前記登録対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えることで生成した第１分類情報を含む登録情報を、複数の登録対象固体について各々記憶する記憶手段と、識別対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記識別対象の固体固有の特徴を光学的に読み取る読取手段と、前記読取手段による読み取りによって得られた第２画像情報から、前記識別対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えた第２分類情報を生成する生成手段と、前記記憶手段に記憶されている複数の登録情報のうち、前記第１分類情報が前記生成手段によって生成された前記第２分類情報と同一又は類似の登録情報を検索し、検索によって抽出された登録情報に含まれる第１画像情報を前記第２画像情報と照合することで、識別対象固体を識別する識別手段と、を含んで構成されている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１画像情報及び前記第２画像情報は、前記登録対象固体又は前記識別対象固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記登録対象固体又は前記識別対象固体の前記所定領域内の微小単位領域毎の反射光又は透過光の明度を表す情報であり、前記読取手段は、前記識別対象固体の表面上の所定領域に光を照射し、反射光又は透過光の明度を前記識別対象固体の前記所定領域内の微小単位領域毎に検出することで、前記第２画像情報を取得することを特徴としている。

請求項３記載の発明に係る固体識別プログラムは、登録対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記登録対象の固体固有の特徴を光学的に読み取ることで得られた第１画像情報と、前記第１画像情報から、前記登録対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えることで生成した第１分類情報を含む登録情報を、複数の登録対象固体について各々記憶する記憶手段、及び、識別対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記識別対象の固体固有の特徴を光学的に読み取る読取手段と接続されたコンピュータを、前記読取手段による読み取りによって得られた第２画像情報から、前記識別対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えた第２分類情報を生成する生成手段、及び、前記記憶手段に記憶されている複数の登録情報のうち、前記第１分類情報が前記生成手段によって生成された前記第２分類情報と同一又は類似の登録情報を検索し、検索によって抽出された登録情報に含まれる第１画像情報を前記第２画像情報と照合することで、識別対象固体を識別する識別手段として機能させる。

以上説明したように本発明は、固体を読み取ることで得られる情報以外の情報を利用することなく固体を短時間で識別でき、固体の読取条件の変動等が固体の識別精度に悪影響を及ぼすことを抑制できる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る固体識別システム１０が示されている。固体識別システム１０は登録装置１２、照合装置１４及び画像データベース１８を記憶する記憶装置１６（本発明に係る記憶手段に相当）が通信回線２０（例えばＬＡＮ等のネットワーク）を介して互いに接続されて構成されている。

登録装置１２は、登録対象の固体（例えば紙）の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な登録対象の固体固有の特徴（明暗の変化パターン）を登録画像として光学的に読み取る画像読取部１２Ａと、メモリ等から成り画像読取部１２Ａによる読み取りによって得られた画像データ（登録画像データ）等を記憶する記憶部１２Ｂと、画像読取部１２Ａによる読み取りによって得られた登録画像データから登録画像の所定の特徴を表す登録画像分類データを生成する分類データ生成部１２Ｃと、登録画像データ及び登録画像分類データを画像データベース１８に登録する登録制御部１２Ｄを含んで構成されている。

また、照合装置１４は、照合対象の固体（例えば紙）の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な照合対象の固体固有の特徴（明暗の変化パターン）を照合画像として光学的に読み取る画像読取部１４Ａと、メモリ等から成り画像読取部１４Ａによる読み取りによって得られた画像データ（照合画像データ）等を記憶する記憶部１４Ｂと、画像読取部１４Ａによる読み取りによって得られた照合画像データから照合画像の所定の特徴を表す照合画像分類データを生成する分類データ生成部１４Ｃと、照合画像データ及び照合画像分類データを画像データベース１８に登録されている登録画像データ及び登録画像分類データと照合する照合制御部１４Ｄを含んで構成されている。

なお、登録対象及び照合対象の固体として紙を適用する場合、登録装置１２は、例えば図２に示すカラープリンタ２４に内蔵させることができる。カラープリンタ２４は像担持体としての感光体ドラム２６を備え、この感光体ドラム２６は帯電器２８によって帯電される。感光体ドラム２６の上方には、形成すべき画像に応じて変調されると共に主走査方向（感光体ドラム２６の軸線に平行な方向）に沿って偏向された光ビームを射出する光ビーム走査装置３０が配置されている。光ビーム走査装置３０から射出された光ビームは感光体ドラム２６の周面上を主走査方向に走査し、同時に感光体ドラム２６が回転されて副走査が成されることで、感光体ドラム２６の周面上に静電潜像が形成される。

また、図２における感光体ドラム２６の右側方には多色現像器３２が配置されている。多色現像器３２はＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（ブラック）の何れかの色のトナーが装填された現像器３２Ａ〜３２Ｄを備えており、感光体ドラム２６に形成された静電潜像をＣ,Ｍ,Ｙ,Ｋの何れかの色に現像する。なお、カラープリンタ２４におけるフルカラー画像の形成は、感光体ドラム２６上の同一の領域に対して静電潜像を形成して互いに異なる色に現像することが複数回繰り返され、前記領域上で各色のトナー像が順次重ね合わされることによって成される。

感光体ドラム２６の近傍には無端の転写ベルト３４が配置され、転写ベルト３４の配置位置の下方には記録用紙３６を収容する用紙トレイ３８が配置されている。転写ベルト３４の周面は、感光体ドラム２６の回転方向に沿って多色現像器３２による現像位置よりも下流側で感光体ドラム２６の周面に接触しており、感光体ドラム２６に形成されたトナー像は転写ベルト３４に一旦転写された後に、用紙トレイ３８から引き出されて転写ベルト３４の配置位置迄搬送された記録用紙３６に再転写される。カラープリンタ２４への機体外へと向かう記録用紙３６の搬送路の途中には定着器４０が配置されており、トナー像が転写された記録用紙３６は、定着器４０によってトナー像が定着された後にカラープリンタ２４への機体外へ排出される。

また、用紙トレイ３８から転写ベルト３４の配置位置へ至る記録用紙３６の搬送路（図２に想像線で示す）の途中には読取部４２が設けられている。読取部４２は、記録用紙３６に光を照射する発光器４２Ａと、２次元に配列された多数個の受光素子を備え、発光器４２Ａから射出され記録用紙３６を反射した光を受光する受光器（エリアセンサ）４２Ｂを備えると共に、受光器４２Ｂから出力された信号をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路を備えており（図示省略）、記録用紙３６を形成している繊維質材料の絡み具合のランダム性により記録用紙３６の表面に沿って分布している光反射率のランダムな変化を、所定の解像度（例えば４００ｄｐｉ）かつ所定の階調（例えば８ビットグレイスケール）で読み取り可能とされている。

光ビーム走査装置３０にはプリンタコントローラ４４が接続されている。このプリンタコントローラ４４には、キーボード及びディスプレイを含んで構成された操作部（図示省略）と読取部４２が接続されており、更に、記録用紙３６に印刷すべきデータを入力するパーソナル・コンピュータ（図示省略）が、直接又はＬＡＮ等のネットワークを介して接続されている。プリンタコントローラ４４はマイクロコンピュータを含んで構成されており、光ビーム走査装置３０を含むカラープリンタ２４の各部の動作を制御する。

上記構成のカラープリンタ２４に登録装置１２を内蔵させることは、読取部４２を画像読取部１２Ａとして用い、プリンタコントローラ４４の内蔵メモリを記憶部１２Ｂとしても用いると共に、プリンタコントローラ４４を分類データ生成部１２Ｃ及び登録制御部１２Ｄとしても機能するように構成する（後述する登録処理を行うための登録プログラムを不揮発性の内蔵メモリに記憶させ、この登録プログラムを必要に応じて実行させる）ことで実現できる。

また、登録対象及び照合対象の固体として紙を適用する場合、照合装置１４は、例えば図３に示すパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）５０及びスキャナ５２によって実現することができる。図示は省略するが、ＰＣ５０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力ポートを備え、これらはバスを介して互いに接続されている。また、入出力ポートにはディスプレイ、キーボード、マウス、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）が接続されている。ＨＤＤにはＯＳや各種のアプリケーションソフトのプログラムが記憶されている。ＰＣ５０及びスキャナ５２を照合装置１４として機能させることは、スキャナ５２を画像読取部１４Ａ（本発明に係る読取手段）として用い、ＰＣ５０の内蔵メモリを記憶部１４Ｂとしても用いると共に、ＰＣ５０を分類データ生成部１４Ｃ及び照合制御部１４Ｄとしても機能するように構成する（後述する照合処理を行うための照合プログラムをＨＤＤに記憶させ、この照合プログラムを必要に応じて実行させる）ことで実現できる。なお、ＰＣ５０及びスキャナ５２は、登録装置１２として機能させることも可能であり、登録装置１２及び照合装置１４として機能させることも可能である。

次に、登録装置１２がカラープリンタ２４に内蔵されており、ＰＣ５０及びスキャナ５２が照合装置１４として機能する態様を例に、本実施形態の作用を説明する。登録装置１２が内蔵されたカラープリンタ２４は、記録用紙３６への文書の印刷に際して記録用紙３６を識別するための情報の登録が指示されると、図４に示す登録処理を行う。本実施形態において、上記の情報登録は、例えば記録用紙３６に印刷した文書が原本であり、当該文書が原本であることを後で確認する可能性がある場合や、記録用紙３６に印刷した文書の流通等を管理したい等の場合に指示される。記録用紙３６を識別するための情報の登録が指示されると、カラープリンタ２４のプリンタコントローラ４４は、前述の登録プログラムを実行することで図４に示す登録処理を行う。

この登録処理では、まずステップ８０において、文書を印刷する記録用紙３６（登録対象の紙）を用紙トレイ３８から取り出し、読取部４２の配置位置（読取位置）へ搬送する。記録用紙３６が読取位置に到達すると記録用紙３６の搬送を一旦停止させ、読取部４２により、所定の解像度（例えば４００ｄｐｉ）かつ所定の階調（例えば８ビットグレイスケール）で、記録用紙３６上の所定領域（例えば３２×３２ドット（約２mm×約２mm）の大きさの領域）を読み取る。これにより、読取部４２からは、読取対象の記録用紙３６を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因して、読取対象の記録用紙３６の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化を表すデジタルの画像データ（登録画像データと称する）が出力されることになる。なお、本実施形態では読取部４２が記録用紙３６を反射した光を検出する構成であるため、上記の登録画像データは記録用紙３６の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化を表すデータとなるが、読取部４２が記録用紙３６を透過した光を検出する構成の場合、上記の登録画像データは記録用紙３６の所定領域内における紙の透明度のランダムな変化を表すデータとなる。登録画像データは本発明に係る第１画像情報に対応しており、次のステップ８２では、読取部４２から出力された登録画像データを内蔵メモリ（記憶部１２Ｂ）に一時記憶させる。

なお、読取解像度を４００ｄｐｉ、読み取りの階調を８ビットグレイスケール、読取対象の所定領域を３２×３２ドットとした場合、登録画像データのデータ量は１０２４バイトとなり、個々の画素（ドット）の階調値（明度値）は０〜２５５の範囲内の整数値となる。上記の読み取りによって得られる基準データに基づき、該基準データが表す画像を可視化（目視が容易なようにコントラスト補正）した画像の一例を図５に示す。なお、読取部４２の受光器４２Ｂはラインセンサであってもよく、この場合、記録用紙３６の搬送を一旦停止させることなく、読取位置を通過中の記録用紙３６に対して読み取りを行うか、記録用紙３６を一旦停止させた状態で読取部４２を移動させながら読み取りを行うか、或いは双方を移動させながら読み取りを行うことで、所定領域を読み取ることができる。また、読取部４２は用紙トレイ３８に設けてもよい。

また本実施形態において、記録用紙３６上での所定領域の位置は固定であることが望ましいが、記録用紙３６上での所定領域の位置を文書によって変化させてもよい。但し、所定領域読み取り後の印刷により記録用紙３６上の所定領域内にトナー（或いはインク）が付着された場合、後述する照合処理で誤識別が発生する可能性が非常に高い。このため、所定領域の位置を固定する場合は、記録用紙３６のうちトナーが付着される可能性のない位置（例えばカラープリンタ２４の印刷可能範囲外に相当する位置）とし、所定領域の位置を文書によって変化させる場合は、印刷データに基づいて記録用紙３６のうち印刷によってトナー等が付着されない範囲を判断し、判断した範囲内に所定領域を設定することが望ましい。また、所定領域の読み取りは、記録用紙３６への印刷が行われた後に実行することも可能であり、この場合、記録用紙３６上のトナー等が付着されていない範囲内に所定領域を設定することを容易に実現できる。

次のステップ８４〜ステップ９０は分類データ生成部１２Ｃに相当する処理であり、内蔵メモリに記憶した登録画像データから登録画像分類データを生成する。すなわちステップ８４では、内蔵メモリに一時記憶した登録画像データが表す登録画像を、例として図６に示すように複数の小領域に分割する。図６は、３２×３２ドットの登録画像を縦方向及び横方向に各々４分割することで、登録画像を各々８×８ドットから成る１６個の正方形状の小領域に分割した例を示している。また図６では、個々の小領域に各々1A,1B,1C,1D,2A,2B,…,4C,4Dなる符号を付与して個々の小領域を区別している。

次のステップ８６では各小領域毎の平均明度を演算する。個々の小領域は８×８＝６４ドットから成り、個々のドットの明度値は各々０〜２５５の範囲内の整数値（８ビット）であるので、単一の小領域の平均明度は、６４個のドットの各々の明度値を表す６４個の８ビットのデータの平均値を演算することで求まる。各小領域毎の平均明度の演算結果の一例を図７に示す。図７において、縦軸は明度値を表し、横軸の１〜４、Ａ〜Ｄの記号は個々の小領域を区別する符号を表している。登録画像データにおける個々のドットの明度値の相違は、記録用紙３６の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化パターンを反映しているので、ステップ８６で演算した各小領域毎の平均明度も、例として図７に示すように、記録用紙３６の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化パターンに応じて各小領域毎に相違することになる。

次のステップ８８では、ステップ８６で演算した各小領域毎の平均明度を相互に比較することで、各小領域毎の平均明度の大小関係を認識し（例えば各小領域毎の平均明度を昇順又は降順にソートする等）、各小領域に対し平均明度の大小関係に応じて１〜１６の順位を順位情報として付与し（例として図８(Ａ)を参照）、各小領域毎の順位情報のビット数を揃えるため、１〜１６の順位のうち順位１０〜１６を順位Ａ〜Ｇに置き換える（例として図８(Ｂ)を参照）。そしてステップ９０では、各小領域に付与した順位情報を予め定めた一定の順序に従って配列することで登録画像分類データを生成し、生成した登録画像分類データを内蔵メモリに一時記憶させる。これにより、前記一定の順序が1A,1B,1C,1D,2A,2B,…,4C,4Dの順であるとすると、図８(Ｂ)に示す順位情報から、登録画像分類データとして「D53194627EB8AFCG」なるデータが生成されることになる。

上述した登録画像分類データは本発明に係る第１分類情報に対応している。第１分類情報として上記の登録画像分類データを用いることで、後述する照合処理を行う迄の間に記録用紙３６の表面に変色等が生じた場合にも影響を受けにくく、照合処理の精度が低下することを抑制することができる。

なお、各小領域のうちの一部の小領域の平均明度の差が小さい場合、後述する照合処理における所定領域の読取条件によっては、照合対象の紙が登録対象の紙と同一の紙であっても、各小領域毎の平均明度の大小関係が入れ替わってしまう可能性がある。これを考慮し、先のステップ８８では、より詳しくは、各小領域毎の平均明度の差が所定値よりも大きいか否かも判断し、平均明度の差が所定値以下の小領域に対しては同一の順位を付与する。例として図８(Ｃ)には、平均明度の差の大小を考慮しなければ図８(Ａ)に示す順位が付与される各小領域毎の平均明度の演算結果に対し、平均明度の差が３以下であれば同一の順位を付与した場合の結果を示す。図８(Ｃ)に示す順位のうち順位１０〜１６を順位Ａ〜Ｇに置き換えると、各小領域に付与した順位情報は図８(Ｄ)に示すように変化し、この順位情報を前述の順序で配列した場合、登録画像分類データとして「D52172627DB7AFBF」なるデータが得られる。

また、各小領域毎の順位は４ビットで表現可能であり、各小領域毎の順位情報を４ビットとした場合、登録画像分類データのデータ量は４×１６＝６４ビット＝８バイトとなるので、１０２４バイトの登録画像データから、１／１２８のデータ量で登録画像における明度の変化パターンを大雑把に表す登録画像分類データが得られることになる。

そしてステップ９２では、内蔵メモリに一時記憶した登録画像データと登録画像分類データを内蔵メモリから読み出し、通信回線２０を介して記憶装置１６へ転送することで、登録対象の記録用紙３６を識別するための情報として登録画像データ及び登録画像分類データ（本発明に係る登録情報）を画像データベース１８に記憶・登録させ、登録処理を終了する。なお、このステップ９２は登録制御部１２Ｄに対応している。上述した登録処理は、登録対象の記録用紙３６を識別するための情報の登録が指示される毎に実行されるので、画像データベース１８には、例として図９に示すように、登録画像データ及び登録画像分類データが多数の記録用紙３６について各々記憶・登録されることになる。

なお、画像データベース１８は登録画像データ及び登録画像分類データのみを記憶・登録することに限られるものではなく、カラープリンタ２４が登録対象の記録用紙３６に印刷した内容や、画像データベース１８への登録日付や時刻、登録装置１２（カラープリンタ２４）の装置番号、文書の状態（例えば印刷完了状態）を表す状態情報等のように、画像データベース１８への自動登録が可能な情報（手入力を必要としない情報）も併せて画像データベース１８に記憶・登録するようにしてもよい。また、画像データベース１８への登録画像データ及び登録画像分類データの記憶・登録は、カラープリンタ２４による記録用紙３６への文書の印刷時に行うことに限られるものではなく、例えばＰＣ５０及びスキャナ５２を登録装置１２として機能させ、記録用紙３６へ印刷済みの文書を対象として登録画像データ及び登録画像分類データの記憶・登録を行うようにしてもよい。具体的には、例えば情報登録の目的が書籍等の流通の管理である場合には、書店において、顧客へ書籍等の販売時に登録画像データ及び登録画像分類データを画像データベース１８に記憶・登録するようにしてもよい。

また、文書の印刷及び登録処理の実行が指示された場合に、前記文書を印刷する全ての記録用紙３６について、画像データベース１８への登録画像データ及び登録画像分類データの記憶・登録を各々行うようにしてもよい。また、画像データベース１８への登録画像データ及び登録画像分類データの記憶・登録を行い印刷を完了した記録用紙３６を自動的に整え、更には登録済みの帯などで括って出力するようにしてもよい。
続いて、照合装置１４として機能するＰＣ５０及びスキャナ５２によって実現される照合処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、この照合処理は、例えば記録用紙３６に印刷されている文書が原本であることを確認したい場合等の場合に実行が指示される。また、書籍の流通を管理するために、中古書籍（古本）等の買取りに際し、買取り対象の中古書籍等が書店で正規に購入されたものであるかを確認したい等の場合に実行が指示されることもある。照合処理の実行が指示されると、ＰＣ５０のＨＤＤから照合プログラムが読み出され、読み出された照合プログラムがＰＣ５０のＣＰＵで実行されることによって照合処理が実現される。なお、上記の照合プログラムは本発明に係る固体識別プログラムの一例である。

ステップ１００では、まず照合対象の文書をスキャナ５２にセット（スキャナ５２の原稿台上に載置）するよう要請するメッセージをＰＣ５０のディスプレイに表示することで、照合対象の文書をスキャナ５２にセットさせ、照合対象の文書がスキャナ５２にセットされたことを確認すると、スキャナ５２に対して原稿台上に載置された文書の読み取りを指示することで、照合対象の文書が印刷されている紙上の所定領域の読み取りをスキャナ５２によって行わせる。これにより、照合対象の文書が印刷されている紙（照合対象の紙）上の所定領域が、スキャナ５２によって所定の解像度（例えば４００ｄｐｉ）かつ所定の階調（例えば８ビットグレイスケール）で読み取られ、スキャナ５２からは、照合対象の紙を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因して、照合対象の紙上の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化を表すデジタルの画像データ（照合画像データと称する）が出力される。この照合画像データは本発明に係る第２画像情報に対応しており、次のステップ１０２では、スキャナ５２から出力された照合画像データをＰＣ５０の内蔵メモリ（記憶部１４Ｂ）に一時記憶させる。

次のステップ１０４〜ステップ１１０は分類データ生成部１４Ｃ（本発明に係る生成手段）に相当する処理であり、先に説明した登録処理（図４）のステップ８４〜ステップ９０と同様に、内蔵メモリに記憶した照合画像データから照合画像分類データを生成する。すなわちステップ１０４では、内蔵メモリに一時記憶した照合画像データが表す照合画像を、前述したステップ８４と同様に複数の小領域に分割する。またステップ１０６では、前述のステップ８６と同様に各小領域毎の平均明度を演算する。照合画像データにおける個々のドットの明度値の相違は、照合対象の紙上の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化パターンを反映しているので、ステップ１０６で演算した各小領域毎の平均明度も、照合対象の紙上の所定領域内における紙表面の凹凸のランダムな変化パターンに応じて各小領域毎に相違することになる。

次のステップ１０８では、前述のステップ８８と同様に、ステップ１０６で演算した各小領域毎の平均明度を相互に比較することで各小領域毎の平均明度の大小関係を認識し、各小領域に対し平均明度の大小関係に応じて１〜１６の順位を順位情報として付与し、付与した１〜１６の順位のうち順位１０〜１６を順位Ａ〜Ｇに置き換える。なお、このステップ１０８においても、前述のステップ８８と同様に、各小領域毎の平均明度の差が所定値よりも大きいか否かも判断し、平均明度の差が所定値以下の小領域に対しては同一の順位を付与する。そしてステップ１１０では、前述のステップ９０と同様に、各小領域に付与した順位情報を予め定めた一定の順序に従って配列することで照合画像分類データを生成し、生成した照合画像分類データを内蔵メモリに一時記憶させる。

これにより、照合画像分類データとして、登録画像分類データと同様のデータ（照合画像における明度の変化パターンを照合画像データよりも大幅に少ないデータ量で大雑把に表すデータ）が生成されることになる。なお、上述した照合画像分類データは本発明に係る第２分類情報に対応している。第２分類情報として上記の照合画像分類データを用いることで、先に説明した登録処理を行ってから照合処理を行う迄の間に照合対象の紙の表面に変色等が生じた場合にも影響を受けにくく、照合処理の精度が低下することを抑制することができる。

次のステップ１１２以降は照合制御部１４Ｄ（本発明に係る識別手段）に相当する処理であり、まずステップ１１２では、記憶装置１６に記憶されている画像データベース１８から単一の登録画像分類データを取得し、次のステップ１１４では、内蔵メモリに一時記憶している照合画像分類データをステップ１１２で取得した登録画像分類データと照合し、両者が一致しているか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１２０へ移行し、内蔵メモリに一時記憶している照合画像分類データを画像データベース１８に記憶されている全ての登録画像分類データと照合したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１１２に戻り、ステップ１１２以降の処理を繰り返す。なお、登録画像分類データは登録画像における明度の変化パターンを登録画像データよりも大幅に少ないデータ量で大雑把に表すデータであり、照合画像分類データも照合画像における明度の変化パターンを照合画像データよりも大幅に少ないデータ量で大雑把に表すデータであるので、上述したステップ１１２，１１４，１２０の照合処理は、登録画像データ自体と照合画像データ自体を照合する場合と比較して、極めて高速で行うことができる。

ここで、内蔵メモリに一時記憶している照合画像分類データが画像データベース１８から取得した登録画像分類データと一致した場合、対応する照合画像データについても、対応する登録画像データと一致している可能性が高いと判断できる。このため、ステップ１１４の判定が肯定された場合にはステップ１１６へ移行し、照合に用いた登録画像分類データに対応する登録画像データを画像データベース１８から取得する。そしてステップ１１８では、内蔵メモリに一時記憶している照合画像データをステップ１１６で取得した登録画像データと照合し、両者が一致しているか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１２０へ移行し、照合画像分類データと登録画像分類データとの照合を継続する。

ステップ１１８の判定が肯定されることなくステップ１２０の判定が肯定された場合には、照合対象の紙は画像データベース１８に登録画像データ及び登録画像分類データが登録されていない紙であると判断できるので、ステップ１２４でＰＣ５０のディスプレイに所定のメッセージを表示させる等により、該当するデータが画像データベース１８に記憶・登録されていないことを通知して照合処理を終了する。これにより、例えば上述した照合処理の目的が照合対象の文書の原本性の確認であれば、上記の処理結果に基づき、照合対象の文書が原本でないと識別することができ、例えば上述した照合処理の目的が、買取り対象の中古書籍等が書店で正規に購入されたものであるかの確認であれば、上記の処理結果に基づき、買取り対象の中古書籍等が書店で正規に購入されたものでないと識別することができる。

一方、ステップ１１８の判定が肯定された場合はステップ１２２へ移行し、ＰＣ５０のディスプレイに所定のメッセージを表示させる等により、該当するデータが画像データベース１８に記憶・登録されていることを通知し、照合処理を終了する。これにより、例えば上述した照合処理の目的が照合対象の文書の原本性の確認であれば、上記の処理結果に基づき、照合対象の文書が原本であると識別することができ、例えば上述した照合処理の目的が、買取り対象の中古書籍等が書店で正規に購入されたものであるかの確認であれば、上記の処理結果に基づき、買取り対象の中古書籍等が書店で正規に購入されたものであると識別することができる。

このように、本実施形態に係る照合処理では、対応する登録画像分類データが照合画像分類データと同一の登録画像データについてのみ、照合画像データとの照合を行うので、照合画像データと照合する登録画像データが登録画像分類データ及び照合画像分類データに基づいて絞り込まれることになり、照合対象の文書に対応する登録画像データが画像データベース１８に登録されているか否かを短時間で識別することができる。また、登録画像データから生成した登録画像分類データ及び照合画像データから生成した照合画像分類データを用いて照合画像データとの照合を行う登録画像データを絞り込んでいるので、登録画像データの絞り込みのためにその他の属性情報を用いる必要がなく、画像情報（読取結果）以外に識別に利用可能な特徴の殆どない固体（未印刷の記録用紙３６等）に対しても適用できると共に、処理を自動化することができる。

なお、上記では画像データベース１８を記憶する記憶装置１６が、通信回線２０を介して登録装置１２及び照合装置１４と接続された構成の固体識別システム１０を例に説明したが、これに限定されるものではなく、記憶装置１６が登録装置１２又は照合装置１４に内蔵されていてもよい。

また、上記では登録画像分類データが照合画像分類データと一致したときにのみ、対応する登録画像データを照合画像データと照合する例を説明したが、これに限定されるものではなく、照合画像分類データと類似度が高い登録画像分類データ（例えば各分類データを構成する順位情報のうち相違している順位情報の個数が所定個数以下の分類データ）を発見した場合にも、対応する登録画像データを照合画像データと照合するようにしてもよい。

本実施形態に係る固体識別システムの概略構成を示すブロック図である。登録装置を内蔵可能なカラープリンタの概略構成図である。照合装置として機能させることが可能なＰＣ及びスキャナの外観を示す斜視図である。登録処理の内容を示すフローチャートである。登録画像の一例を可視化したイメージ図である。登録画像の分割を示すイメージ図である。各小領域毎の平均明度の演算結果の一例を示すイメージ図である。分類データ生成処理を説明するイメージ図である。画像データベースの内容の一例を示す図表である。照合処理の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１０固体識別システム
１２登録装置
１４照合装置
１６記憶装置
１８画像データベース
２４カラープリンタ
４２読取部
５０ＰＣ
５２スキャナ

Claims

登録対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記登録対象の固体固有の特徴を光学的に読み取ることで得られた第１画像情報と、前記第１画像情報から、前記登録対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えることで生成した第１分類情報を含む登録情報を、複数の登録対象固体について各々記憶する記憶手段と、
識別対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記識別対象の固体固有の特徴を光学的に読み取る読取手段と、
前記読取手段による読み取りによって得られた第２画像情報から、前記識別対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えた第２分類情報を生成する生成手段と、
前記記憶手段に記憶されている複数の登録情報のうち、前記第１分類情報が前記生成手段によって生成された前記第２分類情報と同一又は類似の登録情報を検索し、検索によって抽出された登録情報に含まれる第１画像情報を前記第２画像情報と照合することで、識別対象固体を識別する識別手段と、
を含む固体識別装置。
前記第１画像情報及び前記第２画像情報は、前記登録対象固体又は前記識別対象固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記登録対象固体又は前記識別対象固体の前記所定領域内の微小単位領域毎の反射光又は透過光の明度を表す情報であり、
前記読取手段は、前記識別対象固体の表面上の所定領域に光を照射し、反射光又は透過光の明度を前記識別対象固体の前記所定領域内の微小単位領域毎に検出することで、前記第２画像情報を取得することを特徴とする請求項１記載の固体識別装置。
登録対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記登録対象の固体固有の特徴を光学的に読み取ることで得られた第１画像情報と、前記第１画像情報から、前記登録対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えることで生成した第１分類情報を含む登録情報を、複数の登録対象固体について各々記憶する記憶手段、
及び、識別対象の固体の表面上に分布しているランダム性を有し光学的に読取可能な前記識別対象の固体固有の特徴を光学的に読み取る読取手段
と接続されたコンピュータを、
前記読取手段による読み取りによって得られた第２画像情報から、前記識別対象の固体の表面上の所定領域に光を照射したときの、前記所定領域内の複数の小領域の各々を単位とする平均明度の大小関係を表しかつ平均明度の差が所定値以下の小領域同士の順位を同一とした順位情報を前記複数の小領域に各々付与し、前記複数の小領域に各々付与した順位情報を前記所定領域内における前記複数の小領域の位置関係に応じた一定の順序に応じて並べ替えた第２分類情報を生成する生成手段、
及び、前記記憶手段に記憶されている複数の登録情報のうち、前記第１分類情報が前記生成手段によって生成された前記第２分類情報と同一又は類似の登録情報を検索し、検索によって抽出された登録情報に含まれる第１画像情報を前記第２画像情報と照合することで、識別対象固体を識別する識別手段
として機能させるための固体識別プログラム。