JP4744745B2

JP4744745B2 - 二次元コード

Info

Publication number: JP4744745B2
Application number: JP2001268078A
Authority: JP
Inventors: 田勉藤
Original assignee: 株式会社廣済堂; 株式会社オリジナルデザイン
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP2003076962A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元コードおよびその読取方法に関し、特に、データ密度の向上を可能にする二次元コード、その読取方法、この読取方法をコンピュータに実行させるプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次元コードは、複数種類の文字をエンコードでき、誤り訂正機能を有することから、流通や商品管理等の分野で利用されてきており、様々な形態の二次元コードが開発されてきた。
【０００３】
従来の二次元コードは、一次元のバーコードに代替する用途への利用にとどまっており、このため、例えば管理コードやこれに付随する情報のように、その要求仕様は、小容量の情報を格納できれば充分であった。
【０００４】
近年、各種の障害者の自立を支援し、社会参加を積極的に促進する機運が高まっている。このような動きの中で、本願発明者は、視聴覚障害者向けの文章読上げ装置の開発にあたり、二次元コードの利用を検討した。実用性の観点からその仕様として、１ページの文章の情報、具体的には、日本語で８００文字程度を例えば２ｃｍ^２の記号で格納でき、かつ、市販のレーザプリンタで印刷できることが要求された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の要求仕様を従来の二次元コードで実現しようとすると、所望の密度で印刷すれば充分な読取り率が得られず、この一方、読取れる密度で印刷するとサイズが大きくなりすぎる、という問題が発生した。
【０００６】
このような問題の原因として、一つには、従来の二次元コードが上述の大容量の情報を格納するように設計されていないために、容量を増やすとデータセル以外の印刷領域のオーバヘッドが大きくなってしまう、ということが挙げられる。
【０００７】
また、読取り率の問題は、データセルをサンプリングするときに位置決めの精度が十分に確保できないことである。従来、データセルの印刷ピッチを示す一方法として、データセルと同じサイズの明暗図形を１セル毎に交互に並べる試みもあった。しかしながら、この方法では、現状のレーザプリンタで高密度で印刷すると、トナーの粒子が飛散ったり、かすれるなど、プリンタ特有の特性により精度を高めることが困難であった。この一方、位置決めを充分な精度で実行できれば、データの読み取りについては、印刷に多少のトナー飛散やかすれがあっても、画像処理またはエラー訂正符号処理により、充分に複合化できることが判明した。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、汎用のレーザプリンタで印刷でき、充分な位置決め精度を確保できる大容量・小サイズの二次元コード、その読取方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１０】
即ち、本発明によれば、
二進化されたデータのビットが明部または暗部の正方形データセルとして記号化されて二次元マトリクスをなすように配置されたデータ部と、上記データ部の周囲部に配置され、上記セルの印刷ピッチの情報を与える第１の図形と、上記データ部の周囲部に配置され、上記セルの回転方向の情報を与える第２の図形と、を備える二次元コードであって、上記データ部は、互いに直行する第１および第２の方向に上記データセルが互いに隣接してそれぞれＮ個（Ｎは自然数）配置された正方形の小領域が、上記第１の方向にＬ個（Ｌは自然数）、上記２の方向にＭ個（Ｍは自然数）だけ互いに隣接して配置されて構成され、上記データ部の周縁の形状は、上記第２の方向の第１の辺と、この第１の辺に直交する第２の辺と、互いに直交し上記第１および第２の辺にそれぞれ対向する第３および第４の辺と、を有する矩形であり、上記第１の図形は、上記第１の辺に沿って上記データ部に近接して配置され、上記第１の辺と上記第２の辺との交点の近傍を起点として上記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｍ＋１）個の第１の線分と、上記第１の方向であって上記データ部の外側へ向けて上記第１の線分のほぼ中央からそれぞれ突出するように設けられた（Ｍ＋１）個の第２の線分と、上記第２の辺に沿って上記データ部に近接して配置され、第１個目の上記第２の線分の頂点を起点として上記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｌ＋１）個の第３の線分と、上記第２の方向であって上記データ部の外側へ向けて上記第２の線分のほぼ中央からそれぞれ突出するように設けられた（Ｌ＋１）個の第４の線分と、上記第３の辺に平行な線に沿って上記データ部に離隔して配置され、上記第４の線分の頂点を結ぶ線上の一点を起点として上記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｍ＋１）個の第５の線分と、対応する上記第２の線分の延長線上にそれぞれ配置され、上記第５の線分のほぼ中央から上記データ部の側へ向けて延出するように設けられた（Ｍ＋１）個の第６の線分と、上記第４の辺に平行な線に沿って上記データ部に離隔して配置され、上記第２の線分の頂点を結ぶ線上の一点を起点として上記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｌ＋１）個の第７の線分と、対応する上記第４の線分の延長線上にそれぞれ配置され、上記第７の線分のほぼ中央から上記データ部へ向けて突出するように設けられた第８の線分と、を含み、上記第２の図形は、その両端が上記（Ｍ＋１）個目の第５の線分と上記（Ｌ＋１）個目の第７の線分に連続するように設けられるＬ字の図形であり、上記第５の線分と上記第７の線分は、上記第６の線分の頂点と上記第８の線分の頂点がそれぞれ上記第３の辺と上記第４の辺から離隔するように上記データ部から離隔して配置される、二次元コードが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（１）二次元コードの実施形態
図１は、本発明にかかる二次元コードの実施の一形態を示す概略図である。同図に示すように、本実施形態の二次元コード１は、二進化されたデータが明暗の正方形のセルの形態で格納されたマトリクスデータ部２と、マトリクスデータ部２を囲むように配置された線分ＬＳ１１〜ＬＳ１４（第１の線分）、ＬＳ３１〜ＬＳ３４（第３の線分）、ＬＳ５１〜ＬＳ５４（第５の線分）、ＬＳ７１〜ＬＳ７４（第７の線分）と、これらの線分のほぼ中央部からそれぞれ垂直に延設した見出し線Ｒ２１〜Ｒ２４（第２の線分）、Ｒ４１〜Ｒ４４（第４の線分）、Ｒ６１〜Ｒ６４（第６の線分）、Ｒ８１〜Ｒ８４（第８の線分）と、両端がＬＳ５４とＬＳ７４の端部に連続するＬ字の図形ＬＣとを備える。
【００１５】
マトリクスデータ部１は、ｘ方向およびｙ方向ともにそれぞれ３個（Ｌ＝Ｍ＝３）隣接して並べられた９つの小領域（図２参照）で構成される。小領域には、ｘ方向およびｙ方向ともにそれぞれＮ個（Ｎは自然数）のデータセルが互いに隣接して配置されて構成される。本実施形態では、小領域の個数をｘ方向およびｙ方向ともに同一としたが、小領域の個数はこれに限ることなく、ｘ方向とｙ方向とで互いに独立に変更可能である。
【００１６】
上述した線分は、本実施形態において第１の図形を構成し、また、図形ＬＣは、本実施形態において第２の図形を構成する。これらにより、後述する読み取り方法を用いてデータ密度情報（印刷ピッチ）とマトリクスデータ部の回転角が与えられる。各線分の幅は、データセルの一辺の長さと同じであり、また、各線分の長さは、データセルの一辺の長さを基本単位として決定される。
【００１７】
線分ＬＳ１１〜ＬＳ１４は、マトリクスデータ部２の周縁をなす四角形の辺ａに沿って上記小領域のサイズに一致したピッチでそれぞれ配置される。同様に、線分ＬＳ３１〜ＬＳ３４は、辺ｂに沿って上記小領域のサイズに一致したピッチでそれぞれ配置される。この一方、線分ＬＳ５１〜ＬＳ５４は、辺ｃに離隔して辺ｃに平行な線に沿って上記小領域のサイズに一致したピッチでそれぞれ配置される。同様に、線分ＬＳ７１〜ＬＳ７４も辺ｄに離隔して辺ｄに平行な線に沿って上記小領域のサイズに一致したピッチでそれぞれ配置される。
【００１８】
見出し線Ｒ２１〜Ｒ２４は、それぞれ特定のデータセルの行方向または列方向の位置を指す。見出し線Ｒ２１〜Ｒ２４は、線分ＬＳ１１〜ＬＳ１４からマトリクスデータ部２の外側向きに延在するようにそれぞれ配置される。同様に、見出し線Ｒ４１〜Ｒ４４は、線分ＬＳ３１〜ＬＳ３４からマトリクスデータ部２の外側向きに延在するようにそれぞれ配置される。この一方、見出し線Ｒ６１〜Ｒ６４は、線分ＬＳ５１〜ＬＳ５４からマトリクスデータ部２へ向けて延在するようそれぞれに配置される。同様に、見出し線Ｒ８１〜Ｒ８４は、線分ＬＳ７１〜ＬＳ７４からマトリクスデータ部２へ向けて延在するようにそれぞれ配置される。
【００１９】
本実施形態において各見出し線の長さは全て同一であるが、内側向きの見出し線Ｒ６１〜Ｒ６４，Ｒ８１〜Ｒ８４がマトリクスデータ部２に重なることがないよう、線分ＬＳ５１〜ＬＳ５４、線分ＬＳ７１〜ＬＳ７４は、マトリクスデータ部２の周縁から離隔されて配置される。
【００２０】
見出し線の数は、マトリクスデータ部２に含まれる小領域の数およびその配置態様に応じて水平方向、垂直方向の各方向で独立に増減可能である。従って、データの容量や印刷する場所等の用途によって様々なサイズや形状の二次元コードを構成することが可能である。
【００２１】
Ｌ字の図形ＬＣは、線分ＬＳ５４と線分ＬＳ７４の端部に連続する直交部分を有するので、後述する読み取り時の画像処理において、そのコーナＡと接するように切り出し用の矩形エリアＡＲを設定することにより、データセルの回転角度を取得することができ、また、コーナＡは、後述するように、各セルの位置座標を特定するために二次元コード１の原点として利用することができる。
【００２２】
このように、本実施形態の二次元コード１においては、マトリクスデータ部２の中に切り出しや位置決め等のための特別な印刷パターンが存在しないので、その分小面積でより多くのデータを搭載することができる。また、データ容量を増大させても、マトリクスデータ部２を囲む第１および第２の図形だけで切り出しと位置決めを行なうことができるので、二次元コード全体の占有面積は、データ容量の増大に比例する大きさよりもはるかに小さい。これにより、大容量の情報を高密度で格納する二次元コードが提供される。
【００２３】
（２）二次元コードの読取方法の実施形態
次に、図１に示す二次元コードの読取方法について本発明にかかる二次元コードの読取方法の実施の一形態として説明する。ここでは、本発明にかかる二次元コードに特有の読み取り手順のみを示し、読み取り処理上一般的に必要となる詳細な手順や調整に関する説明は省略する。
【００２４】
図２は、本実施形態の読取方法の説明図であり、また、図３は図２に示す読取方法の概略手順を示すフローチャートである。
【００２５】
１）まず、ＣＣＤ等の撮像素子を用いて二次元コード１のデジタル画像データを取り込む（ステップＳ１）。
【００２６】
２）次に、この画像データの縦横の暗セルが存在する分布（ヒストグラム）を調べ、図２に示すように、二次元コード１を取囲む矩形エリアＡＲを画定する（ステップＳ２）。
【００２７】
３）次に、この矩形エリアＡＲの周縁の各辺に接する点を探す（ステップＳ３）。図２の場合は、点Ａ，Ｅ、Ｆ，Ｈが求まる。
【００２８】
４）続いて、これらの点Ａ，Ｅ、Ｆ，Ｈの相互に隣り合った点同士を結ぶ直線上のドットを調べ、暗い線分でコーナが構成されている点が何処にあるかを判定する（ステップＳ４）。図２に示す場合は、直線ＡＥと直線ＡＦとの交点およびその近傍にこのような線分が存在することが分る。この一方、直線ＥＨと直線ＦＨ上にはコーナを構成する暗部が存在しない。直線ＡＥと直線ＡＦとの交点Ａを二次元コード１の原点として選択する（ステップＳ５）。これにより、直線ＡＥと矩形アリアＡＲの辺との間の角度θを求めることで各データセルの回転角度を取得することができる。
【００２９】
５）次に、直線ＡＦと平行でかつ直線ＡＦ上の線分ＬＳ５４と長さがほぼ同一である線分を点Ａから点Ｅに向かって調べ、線分ＬＳ１４を特定してその端点から点Ｂを特定し、さらにこの線分ＬＳ１４の延長線上に点Ｈを特定する。同様にして、点Ａから点Ｆに向かって直線ＡＥと平行でかつ直線ＡＥ上の線分ＬＳ７４および線分ＬＳ７１と長さがそれぞれほぼ同一である線分ＬＳ６１および線分ＬＳ３１を調べ、これから点Ｃと点Ｇを求め、さらに直線ＢＨと直線ＣＧとの交点Ｄを特定する（ステップＳ６）。
【００３０】
６）次いで、線分ＡＦに平行でかつ長さが同一である仮想破線（見出し破線）を設定し、点Ａから出発して点Ｅの方向へｂｄ１、ｂｄ２…と走査することにより、見出し線Ｒ４４とＲ８４，Ｒ４３とＲ８３，Ｒ４２とＲ８２を探索してゆく（ステップＳ７）。このとき、見出し線Ｒ４４とＲ８４とを結ぶ見出し破線ｂｄ１から点Ａまでの距離と、各見出し線の長さとピッチとはデータセルのサイズを単位として既知の定数であるため、上述した手順で既に特定した各点Ａ〜Ｄの間の位置関係に基づいて各見出し線の位置が予測できる。同様にして、線分ＡＥに平行でかつ長さが同一である仮想破線を設定し、点Ａから出発して点Ｆの方向へａｃ１、ａｃ２…と走査することにより、見出し線Ｒ２４とＲ６４，Ｒ２３とＲ６３，Ｒ２２とＲ６２を探索する（ステップＳ７）。ここで、線分ＡＣからマトリクスデータ部２へ向って垂直に延在するものと認識された見出し線の数（本実施形態においてはＲ６１〜Ｒ６４の４本）と線分ＢＤからマトリクスデータ部２の外側へ向って垂直に延在するものと認識された各見出し線の数（本実施形態においてＲ２１〜Ｒ２４の４本）とは同一であり、また同様に、線分ＡＢからマトリクスデータ部２へ向って垂直に延在するものと認識された見出し線の数（本実施形態においてはＲ８１〜Ｒ８４の４本）と線分ＣＤからマトリクスデータ部２の外側に垂直に延在すると認識された見出し線の数（本実施形態においてはＲ４１〜Ｒ４４の４本）とが同一であれば、正常に各見出し線の探索が行われたことを確認できる。また、上述したとおり、見出し線の数は、マトリクスデータ部２のデータ数に応じて水平方向、垂直方向の各方向で独立して決定されているので、各線分で認識された見出し線の数に応じて、マトリクスデータの容量を決定する。
【００３１】
７）続いて、図２の破線に示すように、４角形ＡＢＣＤのそれぞれ平行する二辺で認識された見出し線の線上の点同士を順に結んで格子形状を構成する線分ｂｄ１〜ｂｄ３，ａｃ１〜ａｃ３を再度想定し、これらの線分の交点ｎ１１〜ｎ３３の座標を算出する（ステップＳ８）。これらの座標は、マトリクスデータ部２内のデータセルの座標を等間隔に抜き出したものに相当する。
【００３２】
８）さらに、上記７）で求めた交点の座標から、既知である見出し線間のセル数により各セルの座標値を求め、各セルの二進数の値をサンプリングしてビット列のデータとする（ステップＳ９）。
【００３３】
９）最後に、二次元コード１のビット列データには誤り訂正符号が予め付加されているので、これを用いて誤り訂正を行う。これにより、元のデータが復元される（ステップＳ１０）。
【００３４】
このように、本実施形態の二次元コードの読取方法によれば、データセルの一辺の長さを基本単位として決定される長さの見出し線分を所定ピッチでマトリクスデータ部２の周囲に配置し、これを用いてマトリクスデータ部２内のデータセルを等分割してその位置座標を求めるので、簡易な画像処理により、２進化されたデータを高精度で復元できるとともに、データ容量をも迅速に取得することができる。
【００３５】
（３）プログラムおよび記録媒体
上述した二次元コードの読取方法の一連の手順は、プログラムに組み込んで画像データ処理可能なコンピュータに読込ませて実行させても良い。これにより、本発明にかかる二次元コードの読取方法を汎用コンピュータを用いて実現することができる。また、上述した二次元コードの読取方法の一連の手順を画像データ処理可能なコンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませて実行させても良い。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述した二次元コードの読取方法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良い。さらに、上述した二次元コードの読取方法の一連の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布しても良い。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態にかぎることなく、その技術的範囲内で種々変形して実施できることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、汎用のレーザプリンタで印刷でき、充分な位置決め精度を確保できる大容量・小サイズの二次元コード、その読取方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる二次元コードの実施の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる二次元コードの読取方法の実施の一形態の説明図である。
【図３】図２に示す読取方法の概略手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１二次元コード
２マトリクスデータ部
ｂｄ１〜ｂｄ３，ａｃ１〜ａｃ３仮想破線
ＬＳ１１〜ＬＳ１４第１の線分
ＬＳ３１〜ＬＳ３４第３の線分
ＬＳ５１〜ＬＳ５４第５の線分）
ＬＳ７１〜ＬＳ７４第７の線分
ＬＣＬ字図形（第２の図形）
Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ４１〜Ｒ４４，Ｒ６１〜Ｒ６４，Ｒ８１〜Ｒ８４見出し線（第２、第４、第６、第８の線分）

Claims

二進化されたデータのビットが明部または暗部の正方形データセルとして記号化されて二次元マトリクスをなすように配置されたデータ部と、
前記データ部の周囲部に配置され、前記セルの印刷ピッチの情報を与える第１の図形と、
前記データ部の周囲部に配置され、前記セルの回転方向の情報を与える第２の図形と、
を備える二次元コードであって、
前記データ部は、互いに直行する第１および第２の方向に前記データセルが互いに隣接してそれぞれＮ個（Ｎは自然数）配置された正方形の小領域が、前記第１の方向にＬ個（Ｌは自然数）、前記２の方向にＭ個（Ｍは自然数）だけ互いに隣接して配置されて構成され、前記データ部の周縁の形状は、前記第２の方向の第１の辺と、この第１の辺に直交する第２の辺と、互いに直交し前記第１および第２の辺にそれぞれ対向する第３および第４の辺と、を有する矩形であり、
前記第１の図形は、
前記第１の辺に沿って前記データ部に近接して配置され、前記第１の辺と前記第２の辺との交点の近傍を起点として前記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｍ＋１）個の第１の線分と、
前記第１の方向であって前記データ部の外側へ向けて前記第１の線分のほぼ中央からそれぞれ突出するように設けられた（Ｍ＋１）個の第２の線分と、
前記第２の辺に沿って前記データ部に近接して配置され、第１個目の前記第２の線分の頂点を起点として前記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｌ＋１）個の第３の線分と、
前記第２の方向であって前記データ部の外側へ向けて前記第２の線分のほぼ中央からそれぞれ突出するように設けられた（Ｌ＋１）個の第４の線分と、
前記第３の辺に平行な線に沿って前記データ部に離隔して配置され、前記第４の線分の頂点を結ぶ線上の一点を起点として前記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｍ＋１）個の第５の線分と、
対応する前記第２の線分の延長線上にそれぞれ配置され、前記第５の線分のほぼ中央から前記データ部の側へ向けて延出するように設けられた（Ｍ＋１）個の第６の線分と、
前記第４の辺に平行な線に沿って前記データ部に離隔して配置され、前記第２の線分の頂点を結ぶ線上の一点を起点として前記小領域のサイズに応じたピッチで互いに離隔して配置された（Ｌ＋１）個の第７の線分と、
対応する前記第４の線分の延長線上にそれぞれ配置され、前記第７の線分のほぼ中央から前記データ部へ向けて突出するように設けられた第８の線分と、を含み、
前記第２の図形は、その両端が前記（Ｍ＋１）個目の第５の線分と前記（Ｌ＋１）個目の第７の線分に連続するように設けられるＬ字の図形であり、
前記第５の線分と前記第７の線分は、前記第６の線分の頂点と前記第８の線分の頂点がそれぞれ前記第３の辺と前記第４の辺から離隔するように前記データ部から離隔して配置される、
二次元コード。
前記第１の線分乃至前記第８の線分の長さは、前記データセルの一辺の長さを基本単位としてそれぞれ決定されることを特徴とする請求項１に記載の二次元コード。