JP4745476B2 - マーク検出装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理に関し、特に、画像に埋め込まれた所定のマーク又はシンボルを検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文書の不正な取り扱い又は文書を汚損させる行為を提示する上で、文書中のマーク又は他の指標を正確に検出することは重要である。特に、高品質のカラー写真複写技術の導入に伴って、紙幣を簡単に複写できるようになったため、そのような複製を防止するための方策が早急に必要になっている。紙幣によっては透かしやホログラフが使用されて、ある程度は成果を上げているが、全ての紙幣又はその他の価値の高い文書（例えば、株券、証書など）を全て同じように防衛できるわけではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
欧州特許公報第ＥＰ７４４７０５A２号は、複数の画像部分のテンプレートを格納し、それらのテンプレートを様々に回転させて画像の領域と比較する画像検出システムを開示している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様のマーク検出装置の制御方法は以下の構成を備える。すなわち、
特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置の制御方法であって、
遷移判定手段が、連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定工程と、
検出手段が、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定工程の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定工程の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出工程と、
判定手段が、前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定工程とを備える。
【０００５】
本発明の第２の態様のマーク検出装置は以下の構成を備える。すなわち、
特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置であって、
連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定手段と、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出手段と、
前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定手段とを備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【０００７】
＜概要＞
図１を参照すると、本発明の実施形態を実現することができる複製システム１０の一例が示されている。複製システム１０は、画像を非常に高い解像度、例えば、６００ドット／インチ（dpi）でデジタル走査できることが好ましいスキャナ装置１１と、コンピュータ制御システム１２と、スキャナ１１により走査された画像のカラーハードコピー複製を行うプリンタ装置１３とを具備する。このような複製システムの例としては、日本のCanon Inc．により販売されているキャノンＣＬＣ５００カラーレーザーコピアや、スキャナ装置及びプリンタ装置をコンピュータシステムに接続するときの典型的な方式でそれらの装置に接続された汎用コンピュータシステムなどがある。本発明の実施形態の好ましい実現形態は、イメージスキャナなどの入力装置、カラープリンタなどの出力装置、又は写真複写機のように、スキャナとプリンタの双方を有する組み合わせ装置に組み込まれるハードウェアである。
【０００８】
スキャナ１１で走査された画像は、典型的には画素ごとにデータとしてコンピュータ制御システム１２に供給される。コンピュータ制御システム１２は、例えば、フィルタリング、スケーリング又は変換などの機能を実行することにより、走査画像を操作することができる。これにより得られた画素画像も同様に画素ごとにプリンタ１３に送られ、そこで紙などの媒体に印刷される。スキャナ１１からの走査画像は、通常、その画像の赤色部分、緑色部分及び青色部分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）それぞれに関する別個のカラーチャネル情報から構成されている。ＲＧＢは一般には加法混色フォーマットとして知られている。プリンタ１３は、一般に、４パス減法混色プロセスを使用して走査画像をプリントアウトする。この４パス印刷プロセスは、典型的には、画像のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラック（ＣＭＹＫ）の各部分の別個のパスから構成されている。プリンタは、通常、４パスプロセスで動作するが、イメージスキャナは典型的には１回の走査でＲＧＢ色部分を獲得することができる。１つの色空間（ＲＧＢ）から別の色空間（ＣＭＹＫ）へ変換するために、変換プロセスが適用される。
【０００９】
図２を参照すると、本発明の実施形態に従って処理される過程の概要を表すブロック線図が示されている。所定のマーキングを組み込んだ画像が、例えば、デジタル画像走査装置を介して前処理ステップ２０で入力される。入力される画像は、典型的には、前処理ステップ２０で画素ごとのＲＧＢカラーチャネル情報２１として受信され、このステップで、入力画像のダウンサンプリングと色符号化を実行する。ダウンサンプリングは、画像の解像度を所定のレベルまで低下させるためのプロセスである。
【００１０】
この明細書を通して、特に指示のない限り、前景画素は所定の１組の色値に属する画素（色）値を有する画素であると解釈すべきであり、背景画素は、特に指示のない限り、前景画素ではない画素であると解釈すべきである。
【００１１】
前処理ステップ２０は、ダウンサンプリングと、以下に説明するようにして検出すべきマーク要素の前景／背景フィルタリングとを実行する。走査画像を前処理することによって得られる利点の１つは、入力画像の入力時の解像度及び倍率にはほとんど関係なく、所定の解像度をマーク要素検出ステップ２２に渡すことができるという点である。更に、入力画像データから実質的に関心特徴（たとえば、特定の色及び背景／前景コントラスト）を取り出すことにより、それらの特徴に関連して各画素の符号化に要求されるデータの量（ビット）を著しく減少させることができる。
【００１２】
図３及び図４は、本発明の実施形態に従って画像に埋め込まれ、検出されるマークの２つの例である。図示したマークは単に実施形態の説明の便宜上示したもので、これによって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
図３は、同心の二等辺三角形３１の上に所定の方式で配列された正方形として表現されている複数のマーク要素３０から構成されるマーク２９を示す。同心の二等辺三角形３１は、複数のマーク要素３０の所定の配列を指示しているのみで、マーク２９の目に見える部分を形成しているわけではない。外側の二等辺三角形３２は、実質的には、マークの外側限界、すなわち、マーク要素３０の一部が実質的に越えてはならない外側境界３２を表す。内側の二等辺三角形３３は、マーク要素３０の中心位置を規定する境界を表す。更に内側の二等辺三角形３４は、マーク２９の中心に対するマーク要素３５の位置どりを表す。更に、マーク要素３０は、周囲の画像色との識別を助ける所定の色スキーマを特徴としている。マーク要素３０を周囲の画像色から識別する（一致させる）際の信頼レベルを向上させるためには、マーク要素３０の所定の色スキーマ及びマーク２９が画像に埋め込まれる位置又は場所は、それぞれのマーク要素３０の所定の周囲境界部３６の中にそれとぶつかり合う画像の色が存在しないように定められるのが好ましい。すなわち、マーク要素３０を取り囲む所定の周囲境界部３６の中にマーク要素の色にほぼ類似する画像の色を置かないようにすることが望ましい。
【００１４】
図４は、マーク要素を別の方式で配列したマーク３９を示す。図３のマーク２９も、図４のマーク３９も、画像の中に埋め込まれ、画像から電子的に識別される。マークを画像に埋め込み、後に画像中のマークの有無を検証できることは、画像を識別し、必要に応じて、そのようなマークを含む画像の複製を禁止するという意味で有利である。本発明の趣旨から逸脱せずに数多くのマークを考案できることは当業者には認識されるであろう。例えば、マーク要素は所定の大きさの円であっても良く、そのような円の所定の配列からマークを構成することも可能である。
【００１５】
再び図２に戻ると、実施形態に従ったプロセスステップは、前処理ステップ２０から情報２１を受信し、受信した画像データの中にマーク要素が存在するか否かを判定するマーク要素検出ステップ２２を含む。マーク要素が検出されれば、そのマーク要素の中心の座標位置を表すデータと、好ましくはマーク要素と検出で使用した所定のマスクとの一致の度合の統計的信頼レベルを表現する強さ値を記録する。マーク要素の中心の座標位置を表すデータはビットマップの形態であるのが好ましい。このビットマップは、例えば、マーク要素の中心が検出されたところでは１、そうでないところでは０である。以下に説明するマーク要素検出は閾値比較基準に基づいているので、マーク要素３０の各々について、２つ以上の中心が検出されることもありうる。従って、好ましくは閾値比較基準によって生じた中心の小さなクラスタから１つの中心を識別するために、ビットマップに鮮鋭化フィルタステップ２３を適用する。マーク要素が検出されなければ、画像は所定のマークを含まないものと想定する。次に、パターン照合ステップ２４の前に、鮮鋭化されたビットマップを更にダウンサンプリングする（２３）。従って、好ましい実施形態によれば、画像はスキャナ１１で６００dpiの解像度で走査され、前処理ステップでは２００dpiでダウンサンプリングされ、色符号化される。２００dpiの色符号化画像は、実質的に２００dpiでマーク要素の中心の座標位置を表すビットマップデータに変換される。これにより得られたビットマップをフィルタリングし、パターン照合ステップ２４の前に１００dpiまで更にダウンサンプリング（２３）することになる。入力画像のダウンサンプリング及び／又は得られるビットマップは、画像の色のわずかなばらつき及び／又はマーク要素の中心検出におけるわずかな変動による誤差をそれぞれ減少させるために望ましい。ダウンサンプリングの別の利点は、要求されるメモリの容量が少なくなることと、ダウンサンプリングを行わなかった場合と比べてパターン照合ステップ２４で処理される画像のビット数が少なくなるために、処理効率が向上することである。しかし、本発明の実施形態は、様々な解像度で、あるいは必要に応じてダウンサンプリングを省略しても実施することができる。
【００１６】
パターンマッチング（照合）のステップ２４では、ダウンサンプリング（２３）されたビットマップの、好ましくは１つ又は複数のマーク要素の場所（中心が検出された場所）を含む１つの領域を取り出す。この結果、パターンマッチングステップ２４の出力はマークについて「適合度」を表す尺度となる。適合度の尺度は、取り出された領域で検出されたマーク要素の数と、それらのマーク要素の相対的位置又は向きとに基づいて判定される。例えば、適合度の尺度は、マーク要素の既知の配列（既知のマーク）と、検出されたマーク要素の配列（検出マーク）との一致の度合を示すパーセンテージ値であっても良い。
【００１７】
＜前処理＞
次に、図５を参照すると、図２の前処理ステップ２０を実行するための画素プリプロセッサ５０のブロック線図が示されている。画素プリプロセッサ５０はサブサンプル制御装置５１と、画素バッファパイプ５２と、画素選択装置５３と、前景濃度検査装置５４と、前景色検査装置５５と、色符号化器５６と、ラインバッファ５７と、以下の説明中、「スマート出力」装置と呼ばれるインタフェース装置５８とを具備する。
【００１８】
サブサンプル制御装置５１は２本の入力線６０及び６１を介して入力解像度値と、倍率値とをそれぞれ受信する。入力解像度値は、スキャナ装置１１で走査された画像の解像度を表す。入力解像度値は走査画像の垂直解像度値であるのが好ましい。倍率値は、入力画像データ６２を画素バッファパイプ５２に供給するために走査画像に適用されたスケールファクタである。倍率値は、典型的にはカラー写真複写機などの複製システムで利用可能である縮小又は拡大スケーリングファクタを表す。
【００１９】
水平方向に関しては、画像の解像度は入力走査装置（例えば、スキャナ１１）の解像度によって固定されている。カラー写真複写機などの複製システムでは、通常、水平方向の画像の拡大は写真複写機で実現されるソフトウェアにより実行され、典型的には、印刷又は複製の前に出力段で行われる。垂直方向では、画像の拡大は典型的には写真複写機の入力段のハードウェアにおいて行われる。
【００２０】
サブサンプル制御装置５１は、入力解像度値及び倍率値から、走査入力画像の垂直方向と水平方向について、修正入力解像度値（以下、「修正解像度値」という）を判定する。例えば、各方向に入力解像度値が６００dpiであり且つ倍率値が２００パーセントである場合、修正解像度値は垂直方向で１２００dpi、水平方向で６００dpi（変更なし）となる。
【００２１】
すなわち、修正解像度値は、画素バッファパイプ５２により別個のカラーチャネルとして受信される入力画像データ６２の解像度を反映する。
【００２２】
先に説明したように、前処理の利点の１つは、入力画像の入力解像度値及び倍率値とはほぼ無関係である所定の解像度の画像データをマーク要素検出ステップ２２に提供することである。従って、修正解像度値が所定の（所望の）解像度以上であれば、画素プリプロセッサ５０は、その出力端子から、各方向について修正解像度値とはほぼ無関係である所定の（所望の）解像度を与える。
【００２３】
所定の（所望の）解像度値より低い修正解像度値は、マーク検出を必要としない走査入力画像から得られるものと想定される。そのようなケースの一例として、解像度の低い画像をスキャナ装置を使用して走査し、走査画像データをプリンタなどの複製装置で複製するときに、得られる印刷画像が視覚的に見て走査画像をごく不十分にしか複製していない場合が考えられる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、スマート出力装置５８からの所望の解像度値は各方向に２００dpi（例えば、２００x２００dpi）である。
【００２５】
サブサンプル制御装置５１は、必要に応じて、修正解像度値及び各方向の所望の解像度値（２００dpi）に基づいて、水平、垂直の各方向のダウンサンプリングの量を判定する。必要に応じて、水平ダウンサンプル信号６４（Ｈ信号）と、垂直ダウンサンプル信号６３（Ｖ信号）とがサブサンプル制御装置５１から画素バッファパイプ５２へ出力される。そこで、画素バッファパイプ５２は、サブサンプル制御装置５１からのＨ信号６４及び／又はＶ信号６３に従って、入力画像データをダウンサンプリングする。前処理回路から得るべき垂直方向で２００dpi、水平方向で２００dpiの所望の解像度値は、画素プリプロセッサ５０により中間解像度段を介して得られるのが好ましい。図示した実施形態においては、サブサンプル制御装置５１の命令を受けた画素バッファパイプ５２は、入力画像データ６２を中間解像度までダウンサンプリングし、この中間解像度は、画素プリプロセッサ５０から出力される前に、所望の解像度値まで更にダウンサンプリングされる。好ましい実施形態では、中間解像度値は各方向に４００dpiであるが、所望の出力解像度値及び所定の修正解像度値に応じて、この中間解像度値は好ましい４００dpiの値より大きくても、小さくても良い。垂直方向の修正解像度値が４００dpiの中間値より大きい場合、Ｖ信号６３を発生し、これを画素バッファパイプ５２へ送信して、入力画像データ６２の垂直方向値を中間値までダウンサンプリングする。そうでない場合には、垂直方向の修正解像度値はほぼ４００dpiの中間値以下であるので、Ｖ信号６３を画素バッファパイプ５２へ送信して、画素バッファパイプ５２からの入力画像データ６２の現在解像度を維持する。
【００２６】
入力画像データ６２の水平解像度も先に垂直方向に関連して説明したのとほぼ同じ方式でダウンサンプリングされ、その結果、画素バッファパイプ５２から入力画像データ６２の、４００dpiの中間解像度値が得られる。
【００２７】
入力画像データ６２の水平解像度は、画素選択装置５３により２００dpiの所望の解像度値まで更にダウンサンプリングされる。画素選択装置５３におけるダウンサンプリングは、現在走査線のn個の画素ごとにm個の画素を、好ましくは選択される画素の色特性に基づいて選択することにより実行される。
【００２８】
例えば、現在走査線上の一対の画素ごとに、青色チャネルで最低の強さ値を有する画素をその対から選択するのが好ましい（すなわち、m＝１及びn＝２）。
【００２９】
図６を参照すると、図５の画素バッファパイプ５２に（一時的に）格納された８個の連続する水平画素の表現６５が示されている。説明を簡明にするため、現在走査線の８個の連続する水平画素に０から７まで番号付けしてある。図６には、現在走査線の入力方向６６も示されている。すなわち、この入力方向に従って、最初に画素バッファパイプ５２に入力される画素を画素７とし、最後にバッファパイプ５２に入力される画素を画素０とする。
【００３０】
ダウンサンプリングに加えて、画素バッファパイプ５２は前景画素から背景画素への遷移及びその逆の背景画素から前景画素への遷移を検出するためにも使用される。前景画素はマーク要素３０に関連する入力画像画素であり、背景画素はマーク要素３０には関連していない入力画像画素であるのが好ましい。
【００３１】
前景画素は、マーク要素３０の色特性によって背景画素から区別される。従って、現在走査線における前景画素から背景画素への遷移又は背景画素から前景画素への遷移は、その走査線と交差するマーク要素を表すのである。
【００３２】
画素バッファパイプ５２の長さ、すなわち、画素バッファパイプ５２に格納される連続する水平画素の数は、画素バッファパイプ５２の動作解像度（すなわち、中間解像度値−４００dpi）におけるマーク要素輪郭の幅（画素数を単位とする）によって決まるのが好ましい。従って、図６の表現６５はマーク要素輪郭の幅、すなわち、長くとも画素バッファパイプ５２の長さの半分（すなわち、４画素）を想定している。
【００３３】
図６において、０から３までの番号を付された画素を「先行画素」といい、４から７までの番号を付された画素を「遅延画素」という。更に、画素バッファパイプ５２の現在画素位置は、画素の色特性に応じて、３の番号を付された画素位置又は４の番号を付された画素位置のいずれかとして選択される。例えば、画素バッファパイプ５２の現在画素処理位置は、青色チャネルでより高い強さを有する対応する画素がどちらの位置にあるかに従って、３の番号を付された画素位置又は４の番号を付された画素位置のいずれかとして選択される。
【００３４】
背景画素から前景画素への遷移は、遅延画素の強さ値の加重平均が先行画素の強さ値の加重平均より第１の閾値だけ大きい場合に検出される。遅延画素又は先行画素の強さ値は、各画素を前景又は背景のいずれかとして主に区別しているカラーチャネルから選択されるのが好ましい。また、第１の閾値は、遅延画素の加重平均強さ値の所定の関数であるのが好ましい。これとほぼ同じように、前景画素から背景画素への遷移は、先行画素の強さ値の加重平均が遅延画素の強さ値の加重平均より第２の閾値だけ大きいときに、画素バッファパイプ５２により検出される。第２の閾値は、先行画素の強さ値の加重平均の所定の関数であるのが好ましい。
【００３５】
背景画素から前景画素への遷移が検出されると、前景遷移信号がハイに設定され、カウンタが初期設定されて、遷移に続く画素をカウントする。前景遷移信号は別個の信号線５３Cを介して前景濃度検査装置５４へ送信される。前景画素から背景画素への遷移が検出されるか、又はカウンタが所定の数の画素をカウントし終わるまで、前景遷移信号はハイに維持され、そのような状況が起こったならば、前景遷移信号はローになる。カウンタは、前景画素から背景画素への遷移が誤って検出されなかった場合の安全手段として使用されており、カウンタがないと、前景遷移信号が間違ってハイに維持されてしまい、そのような場合には、前景画素から背景画素への遷移が検出されない。前景遷移信号をローに設定する前にカウンタによりカウントされる所定の画素数は、１つのマーク要素３０の幅における画素の数であるのが好ましい。前景遷移信号がローに設定されると、カウンタはクリアされ、再び初期設定されて、前景遷移信号がハイになると画素をカウントする。
【００３６】
画素選択装置５３に続き、１つのカラーチャネル５３Ｂすなわち、前景画素と背景画素とを主に区別しているカラーチャネル（例えば、青色チャネル）は前景濃度検査装置５４に入力される。その他のカラーチャネル（例えば、赤色チャネル及び緑色チャネル）５３Ａは前景色検査装置５５に入力される。
【００３７】
前景濃度検査装置５４は画素ごとに１つのカラーチャネルの強さを２つの閾値、すなわち、背景閾値及び前景閾値と比較し、画素ごとに、３つの条件規則に従って１又は０を出力する。
【００３８】
前景濃度検査装置５４の出力に関わる条件規則は、現在画素の強さ値に基づいている。１つの画素の強さが、
１） 前景閾値以上であれば、その画素について１を出力し、
２） 背景閾値以下であれば、その画素について０を出力し、
３） 前景閾値より小さく、背景閾値より大きい場合には、前景遷移信号がハイであるときは１を出力し、前景遷移信号がローであるときは０を出力する。
【００３９】
前景濃度検査装置５４の２進出力は色符号化装置５６へ送信される。
【００４０】
前景色検査装置５５は画素選択装置５３から入力として残る２つのカラーチャネル５３Ａを受信し、画像データの各画素を前景画素として許容しうる複数の色の中の１つに分類するか、又はその画素色を「無効」として分類する。本発明の好ましい実施形態では、それぞれの色の分類に２ビットを割り当てているので、前景画素については３つの許容色が分類され、背景画素については１つの無効色が分類されることになる。各色の分類の２進表現を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
図７を参照すると、画像データの各画素を表１の色分類の１つに分類するために前景色検査装置５５により実現されるアルゴリズムのフローチャートが示されている。
【００４３】
図７のアルゴリズムにおいては、画素選択装置５３から出力され、前景濃度検査装置５４に入力されるカラーチャネル（５３Ｂ）は青色チャネルであり、残るカラーチャネル、すなわち、赤色チャネルと緑色チャネルは前景色検査装置５５に入力される（５３Ａ）と想定している。入力される赤色チャネル及び緑色チャネル５３Ａは、走査装置１１の制約の結果として起こりうる高周波の影響（ＡＣ効果）又はアーティファクトを除去するために、色修正されている（ステップ７０）。そのようなアーティファクトの例としては、走査装置１１のサンプリング限界（空間周波数）による入力画像の空間周波数の変調による色ひずみなどがある。
【００４４】
全てのＡＣ効果が事前にわかっているわけではないが、走査画像のテストパターンを見れば、入力画像データの強さに変換マッピングを適用することにより、ＡＣ効果の少なくとも一部を減少できる。そのような変換マッピングの一例を以下の式（１）に示す。
【００４５】
【数１】
【００４６】
式中、ＦはＡＣ効果がないときの入力画像の前景画素の強さ値であり、Ｆ１はＡＣ効果を伴うときの前景画素の強さ値であり、Ｂは背景画素の強さ値であり、ＡＣＦは０から１までの値を有するＡＣ効果係数である（すなわち、０＜ＡＣＦ＜１）。従って、色修正ステップ７０は、画素ごとに、式（１）に従って赤色チャネル及び緑色チャネルに色修正を適用する。
【００４７】
次に、１つの画素について赤色チャネル及び緑色チャネルが所望の閾値を上回っているか否かを検査する無効色決定ステップ７１を適用する。無効色決定ステップ７１の結果が真であれば、すなわち、赤色チャネルと緑色チャネルの双方が所望の閾値を上回っていれば、無効色を表す２進コード（００）を前景色検査装置５５により出力する。そうでなければ、決定ステップ７１は偽を戻し、その場合、その画素について、赤色チャネル及び緑色チャネルが表１の色１として受け入れられる所定の値の範囲に入っているか否かを判定する第２の決定ステップ７２に入る。第２の決定ステップ７２が真を戻せば、すなわち、画素の赤色チャネル及び緑色チャネルの強さ値が色１に指定された許容範囲にあれば、前景色検査装置５５は色１に対応する２進コード（０１）を出力する。これに対し、第２の決定ステップ７２が偽を戻した場合には、第３の決定ステップ７３に入る。第３の決定ステップ７３は、赤色チャネル及び緑色チャネルが色２として受け入れられる所定の値の範囲に入っているか否かを判定する。第３の決定ステップ７３が真を戻せば、色２に対応する２進コード（１０）が前景色検査装置５５により出力され、そうでなければ、色３の２進コード（１１）が出力される。
【００４８】
図５に戻って説明すると、色符号化装置５６は前景色検査装置５５からの色符号化２ビット２進出力と、無効色（００）と前景色検査装置５５の出力との間で条件に従ってスイッチをトグルするために使用される前景濃度検査装置５４からの１ビット２進出力とを受信する。すなわち、前景濃度検査装置５４の出力が０のとき、色符号化装置５６の出力は、前景色検査装置５５の出力に関係なく、無効色を表す２進コード（００）である。前景濃度検査装置５４の出力が１であるときには、色符号化装置５６の出力は前景色検査装置５５からの出力と同じである。
【００４９】
先に説明したように、画素選択装置５３からの水平方向の解像度は所望の解像度値（例えば、２００dpi）である。しかし、垂直方向には、画素選択装置５３からの解像度を中間解像度値（例えば、４００dpi）と所望の解像度値（例えば、２００dpi）との間の値、又はそれらの解像度値のいずれかと等しい値にすることができる。色符号化装置５６から出力される色符号化フォーマット（例えば、２ビット２進）は入力画像データの色符号化フォーマット（例えば、チャネルごとにＲＧＢ２ビット）とは異なるが、色符号化装置５６からの各方向の出力解像度は画素選択装置５３から出力される解像度とほぼ同様である。
【００５０】
色符号化装置５６により出力される垂直解像度が所望の解像度値（例えば、２００dpi）と等しいときには、ラインバッファ装置５７をディスエーブルし、色符号化装置５６の出力をスマート出力装置５８を介して送信する。しかし、垂直解像度が所望の解像度値より大きい場合には、色符号化装置５６からの符号化画素データの（走査）線をラインバッファ５７でバッファリングして、スマート出力装置５８からの所望の解像度値の出力解像度を提供するようにする。
【００５１】
スマート出力装置５８のオプションの特徴は、現在出力走査線の画素を監視し、無効色コード（００）値を有する走査線の現在画素ごとに、ラインバッファ５７にバッファリングされている先行（隣接）する走査線における対応する画素を出力することである。
【００５２】
例えば、現在画素が現在出力走査線の第４の画素であり、その画素が無効色値（００）を有する場合、スマート出力装置５８は、その現在画素について、先行（隣接）する出力走査線の第４の画素の色値に相当する値を出力する。先行（隣接）する出力走査線はラインバッファ装置５７にバッファリングされている。スマート出力装置５８のこのようなオプションの特徴は、ラインバッファ装置５７がディスエーブルされていない場合にのみ有効であり、入力画像における微細な水平走査線（そのようなものが存在すれば）に起因して起こる望ましくないアーティファクトに対して画素プリプロセッサ５０の出力を安定させるために使用される。
【００５３】
＜マーク要素検出＞
本発明の好ましい実施形態では、２進形態素フィルタリング方式を使用してマーク要素を検出する。形態素フィルタは、領域の形状を表現し、記述するのに有用である画像成分を抽出する。そのような画像成分には境界、スケルトン及び凸閉包があり、その他にも数多くが存在する。先に説明した通り、入力画像の前処理により、前景画素と背景画素とを区別する符号化表現が得られる。この符号化表現に基づいて、マーク要素検出ステップ２２は一定のメモリ要求容量に対してより多くの入力画像データの画素を検査することができる。これは、各画素が１ビット又は２ビットにより表現されているからである。
【００５４】
図８を参照すると、図３又は図４のマーク要素３０を検出するための要素検出マスク８０が示されている。要素検出マスク８０は、前処理ステップ２０から出力された符号化表現から取り出される１６x１６画素アレイの画素の場所に対応する１６x１６のセル場所から成るウィンドゥ８１である。すなわち、要素検出マスク８０は前処理ステップ２０により得られたサブサンプリング済み画像の１６x１６部分の画素の場所を表す。マスク（又はウィンドゥ）の大きさは、典型的には、処理能力、検出すべき１つのマーク要素の大きさ（画素数）及びマーク要素の間隔などの特徴によって決まる。この実施形態の要素検出マスク８０として好都合な大きさは、１６×１６セル行列である。
【００５５】
図８に示す要素検出マスク８０の所定のセル場所には文字「Ｘ」８２によりラベル付けがなされている。Ｘのラベルを付されたセル８２は、検出すべきマーク要素の前景画素とほぼ一致すべきセル場所を指示する。
【００５６】
図９は、以下の説明においては「空隙要素マスク」と呼ばれる第２のマスク９０を示す。空隙要素マスク９０は、所定のセル場所に文字「Ｙ」がラベル付けされており且つＹのラベルを付されたセル場所が「Ｘ」のラベルを付された要素検出マスク８０のセル場所８２に対応しないという点を除いて、要素検出マスク８０とほぼ同様である。すなわち、空隙要素マスク９０を対応するセル場所で要素検出マスク８０の上に載せると、マスク９０のＹラベルのセルとマスク８０のＸラベルのセルはほとんど重なり合わない。
【００５７】
各マーク要素３０の特徴は、各要素の所定の周囲境界部３６の中に、マーク要素３０自体に関わる前景画素以外の前景画素がほぼ存在しないことである。空隙要素マスク９０は、この特徴を検査することによりマーク要素３０を検出する際に信頼の度合を求めるために使用される。すなわち、空隙要素マスク９０は、好ましくはマーク要素の中心で、マーク要素を取り囲む画素がほぼ背景画素であるか否かを判定するために使用される。
【００５８】
要素検出マスク８０及び空隙要素マスク９０は、共に、入力画像に埋め込まれたマーク要素３０を検出するために使用される。２つのマスク８０及び９０は、前処理ステップ２０から得られた符号化画像の一部に適用される。要素検出マスク８０を符号化画像の一部に適用する場合、第１のスコアを判定し、空隙要素マスク９０を符号化画像の同じ部分に適用するために、第２のスコア値を判定する。第１及び第２のスコア値は、それぞれ、第１の閾値及び第２の閾値と閾値比較される。２つのスコア値が共に対応する閾値を越えていれば、１を記録し、そうでなければ、０を記録する。そこで、マスク８０及び９０を符号化画像の別の部分へ移動して、スコア値を判定し、スコア値を閾値と比較し、１又は０を記録するプロセスを繰り返す。
【００５９】
マーク要素検出ステップ２２は、２つのマスク８０及び９０が符号化画像の各画素を処理し終わり、その結果、マーク要素の中心の場所を表すビットマップのほぼ全ての位置に１を有し、その他の場所では０を有するような２進ビットマップが得られるまで続く。
【００６０】
回転によって変わらないマーク要素（例えば、円形のマーク要素）の場合、マーク要素の中心の場所のビットマップ表現を生成するためには、画素ごとに、マーク要素検出ステップを１回実行するだけで良い。ところが、回転によって変わってしまうマーク要素の場合には、スキャナ装置１１で画像を走査したときにとりうる複数の回転角の１つが現れている可能性を考慮して、マーク要素検出ステップ２２を数回実行しなければならない。これら数回のパスのそれぞれについて、変形要素検出マスクと、変形空隙要素マスクを適用する。
【００６１】
数回のパスのそれぞれについて適用される変形要素検出マスクと変形空隙要素マスクは、それぞれ、要素検出マスク８０と空隙要素マスク９０を指定の角度だけ回転させることにより判定される。例えば、正方形のマーク要素３０（図３又は図４）を検出する場合、０度から９０度までの６度ずつの回転に１つのマスクを使用するものとして、（変形）要素検出マスク及び（変形）空隙要素マスクの有効数は１６である。マーク要素検出ステップ２２の数回のパス（すなわち、６度の回転ごとに１回のパス）のそれぞれによって生成されたビットマップを組み合わせて、１つのビットマップ表現を生成し、これを鮮鋭化及びダウンサンプリングステップ２４へ送る。
【００６２】
好ましい実施形態のマーク要素検出ステップ２２を２つの検出マスク８０，９０と関連させて説明したが、マーク要素検出マスク８０と空隙要素マスク９０の属性を組み合わせた１つのマスクを使用してマーク要素検出を実行することも可能である。すなわち、実際に、マーク要素を検出するための要素検出マスク８０と空隙要素マスク９０を並行して実現しても、本発明の趣旨から逸脱することにはならないのである。
【００６３】
図２に戻ると、マーク要素検出ステップ２２により導入されたと思われる中心の場所のあいまいさを低減するため、マーク要素の中心の場所を表現するビットマップは鮮鋭化フィルタによって鮮鋭化され且つ更にダウンサンプリング（２３）されるのが好ましい。ダウンサンプリング及び鮮鋭化の終了した画像は、その後、マーク要素が検出すべきマークに従った正しいパターン配列（例えば、図３及び／又は図４）にあるか否かを判定するパターン照合ステップ２４により処理される。パターン照合ステップ２４は、検出されたマークと所定の「既知の」マークとの「適合度」を示す尺度であり、その尺度値を、写真複写機における複写などの特定の機能をイネーブルすべきか又はディスエーブルすべきかを判定する証拠組み合わせステップ（図２には図示せず）へ送り出す。証拠組み合わせステップは、特定の用途に応じていくつかの方式で実行可能である。単純な用途においては、パターン照合の尺度を所定の閾値又はユーザが規定できる閾値と比較して、複写などの機能をイネーブル又はディスエーブルするだけでも良い。
【００６４】
＜パターンマッチング（照合）＞
マーク要素３０の中心の場所を検出し、ビットマップに表現したならば、既知の配列（図３及び図４のマーク）と比較して中心の場所の配列を検査し、信頼値、すなわち、「適合度」の尺度を判定する。
【００６５】
図１０を参照すると、マーク要素の中心の配列（すなわち、パターン）に対して外側リングシグネチャを判定するためにパターン照合ステップ２４により使用される、セルの３２×３２行列１０１１から構成されるシグネチャ検出マスク１０００が示されている。更に、図１０は、０から３５まで番号付けされた３６個の１０度ずつの扇形に分割された円形領域１００２を示している。シグネチャ検出マスク１０００は、マーク要素検出ステップ２２から得られた鮮鋭化、ダウンサンプリング済みビットマップの３２×３２画素領域を表す。
【００６６】
円形リングパターン１００３として配列された所定の数の行列セル（陰影を付けて示されている）を使用して、マーク（図３又は図４）ごとに外側リングシグネチャを判定する。図１０のシグネチャ検出マスク１０００に重ねて、図３のマークパターン配列の外側マーク要素３０も示されている。図示するように、図３のパターン配列の外側マーク要素の中心の場所は外側リングパターン１００３の３つのマスクセル、すなわち、扇形０にあるマスクセル１００４、扇形１７にあるマスクセル１００５及び扇形２９にあるマスクセル１００６と一致している。
【００６７】
図１１を参照すると、図１０のシグネチャ検出マスク１０００の中央の１０ｘ１０セル部分１００７が更に詳細に示されている。中央の部分１００７は、マークの外側マーク要素３０に対する中央のマーク要素の位置を示す、マークの内側リングシグネチャを判定するために使用される。図１１は、好ましくは１８個の扇形１１０１に分割された円形部分１１００を示し、各扇形は図１０のシグネチャ検出マスク１０００の中心に関して２０度の角度で広がっている。中央の部分１００７の１つの扇形が占める角度は、角解像度（例えば、１度当たりの画素数）の感度を向上させるために、円形領域１００２の１つの扇形が占める角度より大きくなっている。また、図１１には、図３のマークパターン配列に示した中央のマーク要素の中心の場所１１０２も示されている。
【００６８】
一例を挙げると、図１２は、図３に示すマークの場合の外側リングシグネチャ１２００と、内側リングシグネチャ１２０１とを示す。図１２の表１２０３の第１の行１２０２は、図１０に示す各扇形の番号を示す。第２の行は外側マーク要素３０の外側リングシグネチャ１２００を表し、表１２０３の第３の行は図３の中央のマーク要素の内側リングシグネチャを表す。
【００６９】
外側リングシグネチャ１２００及び内側リングシグネチャ１２０１は、１つの扇形がマーク要素の中心を含む扇形にどれほど近接しているかを指示する複数の誤差尺度（又は距離尺度）値を形成する。例えば、極限の値である０の誤差尺度値は、マーク要素の中心の場所が対応する扇形の中にあることを指示し、もう１つの極限である誤差尺度値３は、対応する扇形がマーク要素の中心の場所を含む扇形から遠く離れていることを指示する。これら２つの極限値の間に、対応する扇形はマーク要素の中心の場所を含む扇形から離れている（隔たっている）が、誤差尺度値３により指示されるほどには離れていないことを指示する１と２の誤差尺度値がある。誤差尺度値を値０から３以外の値にマッピングしても、本発明の趣旨を逸脱することにはならない。
【００７０】
シグネチャ検出マスク１０００（図１０）は一度に一画素ずつ符号化画像に適用され、適用されるごとに外側シグネチャと内側シグネチャが判定される。適用ごとに判定されたシグネチャは、図３及び図４に示されるマークごとの複数の「既知の」期待シグネチャと比較される。複数の「既知の」期待シグネチャは、図３及び図４の各マークについて考えられる回転ごと（１０度ずつ）のシグネチャから構成されている。
【００７１】
判定されたシグネチャと既知のシグネチャが比較されるたびに、信頼レベル、すなわち、「適合度」の尺度が判定される。信頼レベル、すなわち、「適合度」の尺度は、入力装置（例えば、スキャナ）又は出力装置（例えば、プリンタ）、あるいはそれらの装置の組み合わせ（例えば、写真複写機）が入力画像の複写をイネーブルするか否かを判定するために、証拠組み合わせ器により閾値と比較される。
【００７２】
次に図１３を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるマーク検出装置１３００のブロック線図が示されている。マーク検出装置１３００は画素プリプロセッサ５０（図５）と、図２のマーク要素検出ステップ２２、ダウンサンプリング及び鮮鋭化ステップ２３及びパターン照合ステップ２４を実行するマーク検出器１３０１と、証拠組み合わせ器モジュール１３０２とを具備する。マーク検出器１３０１は、外部マイクロプロセッサ（図示せず）にアクセス可能な内部制御バス１３０３を有すると共に、好ましくはリアルタイムでマークを検出するために必要なメモリと論理のほぼ全てを含む。
【００７３】
マーク検出器１３０１は、画素プリプロセッサ５０から入力を受信し、証拠組み合わせ器モジュール１３０２に検出確率データを提供する。証拠組み合わせ器モジュール１３０２は、この検出確率データ（すなわち、適合度の尺度）から、写真複写機が画像を複写して良いか否かを判定する。マイクロプロセッサインタフェースにより、外部マイクロプロセッサからマーク検出器１３０１内部のＲＡＭやレジスタをアクセスすることができる。
【００７４】
マーク検出器１３０１は写真複写機入力クロックpclkと、高周波数合成クロックhclkの双方を使用する。写真複写機入力クロックpclkは、画素速度処理が可能であるフロントエンドで使用され、一方、合成クロックhclkは、以下に説明するパターン照合検出器において処理スループットを向上させるために必要である。hclkはpclkの３倍のノートであるのが好ましい。以下の表２はクロック及びグローバル信号の定義のいくつかを示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
グローバルリセット信号hrstは合成クロックhclkに同期され、グローバルリセット信号prstは写真複写機入力クロックpclkに同期される。これら２つのリセットは、それぞれのクロックによりクロッキングされる回路における全ての状態機械及びレジスタをクリアするのが好ましい。
【００７７】
マーク検出器１３０１内部のレジスタ及びメモリデータエリアは、外部マイクロプロセッサから内部制御バスを介して読み取り、書き込みが可能である。更に、データ供給装置による書き込みも可能である。
【００７８】
画素バス（Pbus）は、写真複写機から画素プリプロセッサを介してマーク検出器１３０１へリアルタイムで画素情報を搬送し、証拠組み合わせ器バス（Ebus）はマーク検出器１３０１から証拠組み合わせ器モジュール１３０２へ証拠情報を搬送する。
【００７９】
図１４にマーク検出器モジュール１３０１を更に詳細に示す。このモジュールでは、各マーク（図３及び図４）を検出する。マーク検出器１３０１は２つのラインストア１４００，１４０１と、パターンストア１４０２と、入力画素ストリームをリアルタイムで走査し、マーク要素とマークの双方（すなわち、マーク要素パターン配列全体）を検出し、且つ確率を証拠組み合わせ器モジュール１３０２に報告するために必要な論理とを具備する。
【００８０】
前処理の済んだ画素データは１６ラインストア１４００にリアルタイムで書き込まれ、入力データストリームとのロックステップで読み出される。マーク要素検出器１４０３は１６ラインストア１４００の画素データを走査して、図３及び図４のマーク要素３０を探索する。その場所が確定されたならば、所定の解像度（好ましくは１００dpi）までのダウンサンプリングの後に、マーク要素の中心がパターンストアメモリ１４０２に格納される。パターンストア１４０２には、マークをどのような（許容される）回転に対しても保持するのに十分なライン数のダウンサンプリング済み画素データが格納される。配列検出器１４０４（背景検出器１４０５と、シグネチャ発生器１４０６と、シグネチャ相関器１４０７とを具備する）は、可能な２つのマーク（図３及び図４）を探索し、相関誤差を判定する。コンパチビリティ計算器１４０９は相関誤差をコンパチビリティパーセンテージ値（適合度の尺度）に変換し、その値は証拠組み合わせ器１３０２へ送られる。
【００８１】
次に図１５を参照すると、図１４の１６ラインストア１４００の更に詳細な図が示されている。画素プリプロセッサ５０により形成される画素バス（Pbus）は、当業者には理解されるように、データと、クロック及び同期信号とを供給し、それらの信号は図８の１６ラインストア１４００に対する入力を成している。また、いくつかのクロック制御信号及び同期信号はマーク検出器モジュール１３０１にも送られているが、図を明確にするため、図１４又はその他の図面の、それらの信号の存在や機能が当業者に十分に理解されると考えられるところでは示されていない。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）アレイ１５００は、画素プリプロセッサ５０から得られた画素ごとにちょうど２ビットずつ、２００dpiの画素（映像）データの１５本の完全なラインを格納する。これは１ワード３０ビットで２５００ワードである。ＲＡＭアレイ１５００は２ビットのローテーションで読み取り−変更−書き込みのサイクルを周期的に実行するように構成されている。新たに入力した２ビットデータは、ＲＡＭ１５００に書き込まれて戻される前に、ＲＡＭ１５００の同じアドレスから読み出されたデータの最下部の２８ビットと併合される。ＲＡＭ１５００から読み出された全部で３０ビットのワードは、画素プリプロセッサ５０からの２つの入力ビットと共に、マーク要素検出器ブロック１４０３へ送られる。
【００８２】
１２ビット画素カウンタ１５０１は、画素データの１ラインに沿った画素位置に対応するＲＡＭアレイ中のアドレスを追跡する。ＲＡＭへの書き込みは、アクティブラインタイムの間にイネーブルされる。カウンタ１５０１も同時にイネーブルされ、各ラインの開始時にリセットされる。
【００８３】
第１の比較器１５０２は、水平方向に要素検出が始まるべき時間の水平開始を指示するh_start信号を印加するために使用される。ラインカウンタ１５０３は、各ページの開始でリセットされ、各ラインの開始で増分される。第2の比較器１５０４は、垂直方向に要素検出が始まるべき時間の開始を指示するために使用されるv_start信号を発生するために使用される。
【００８４】
図１４に戻って説明すると、マーク要素検出器１４０３は１６ラインストア１４００からの３２ビットデータストリームについて、一度に１６ワードずつのチャックで動作する。概念の上では、検出器１４０３は１６x１６画素アレイ（画素ごとに２ビット）を格納し、２つのマスク８０，９０の各々を画像データに適用する。先にマーク要素検出の項で説明したように、要素検出マスク８０は前景（着色）画素を検出するために使用され、もう１つのマスクである空隙要素マスク９０は背景（着色）画素を検出するために使用される。
【００８５】
要素検出マスク８０の、「Ｘ」とラベル付けされた各セル位置は、検出計算に寄与する。これらのセルの各々について、前景画素が検出された場合は、前景ヒットの総カウントに１を加算する。典型的には、２色以上のマーク要素を有するマークの場合、その色ごとに前景ヒットの総カウントを記録する。前景ヒット（色ごと）の総数が閾値を越えれば、前景要素が検出される。
【００８６】
また、先に説明したように、空隙要素マスク９０は背景（着色）画素を検出するために使用され、「Ｙ」とラベル付けされた各セル位置は検出計算に寄与する。これらのセルの各々について、前景画素が検出された場合、補色ごとに背景ヒットの総カウントに１を加算する。マーク要素の各色に対して、検出を目的としてマーク要素の色とぶつかり合わない１つの背景補色が存在する。背景ヒット（色ごと）の総数が閾値を越えれば、背景要素が検出される。空隙要素マスク９０（図９）の中心で「Ｙ」とラベル付けされているセルは、空隙要素マスク９０の周囲のＹラベルのセルとは別個に検出されるのが好ましい。
【００８７】
マーク要素３０は、画像データの同じ部分で前景要素と背景要素の双方が検出されたときに検出されると考えられる。
【００８８】
図１４のマーク要素検出器１４０３を図１６Ａ，Ｂに更に詳細に示す。図１６は、前景ワイヤードカラー１６１３により判定される１つの前景色（ｃｌ）と、１つの回転角とに関わる検出器１４０３の一部分１６２０を示す。３つの前景色（表１に示す）を有するマーク要素を検出するために３つの部分１６２０が必要であり、３つの前景色と、（考えうる）マーク要素のｎ個の回転角とに対して、マーク要素検出器の３ｎ個の部分が必要である。
【００８９】
１６ラインストア１４００からの３２ビットデータストリーム１６００は８（２ビット）一致比較器１６０１において前景色１６１３と比較される。比較器１６０１の結果と、０との比較を実行する別の比較器１６２１からの結果とは３つの異なる加算器ツリー１６０２、１６０３及び１６０４へ送られ、加算器ツリーは画像の垂直方向の１６のスライスそれぞれにおける前景画素、背景画素の数をカウントする。垂直方向の１６のスライスは、要素検出マスク８０又は空隙要素マスク９０のいずれかのセル場所の１６の列を表す。マスクの垂直方向の１６のスライスを一度に全て格納するのではなく、一度に１つの垂直スライスを処理し、１６の垂直スライスに相当する１６の部分和を格納する。
【００９０】
前景（ＦＧ）加算器ツリー１６０２は、要素検出マスク８０の「Ｘ」とラベル付けされたセル場所で前景画素を探索するためにハードワイヤードされており、背景（ＢＧ）加算器ツリー１６０３及び中心加算器ツリー１６０４は、空隙要素マスク９０の「Ｙ」とラベル付けされたセル場所で背景画素を探索する。中心加算器ツリー１６０４は、空隙要素マスク９０の中心にあるセル場所（「Ｙ」ラベル）で背景画素を探索するようにハードワイヤードされており、ＢＧ加算器ツリー１６０３はマスク９０の周囲に位置するＹラベルセルを検査する。
【００９１】
ＦＧ加算器ツリー１６０２は、前景（ＦＧ）アキュムレータネットワーク１６０５に加算される２つの部分和を生成する。ＦＧアキュムレータネットワーク１６０５は、ＦＧ加算器ツリー１６０２からの入力部分和をＦＧアキュムレータネットワークの先行段に加算した結果を格納し、それを次の段に渡すシフトレジスタである。従って、各段で必要とされるビットの数は対数関係に従って最大６ビットまで増加する。前景画素の場合、実際には中央の８スライスのみが画素を総計に関与させるが、背景（ＢＧ）アキュムレータネットワーク１６０６の結果とデータをラインアップするために、更に４つのパイプライン段が必要である。ＦＧアキュムレータネットワーク１６０５の最終段の結果は、構成レジスタに格納されている前景閾値１６１５（fg_threshold）と比較され（１６１０）、これに基づいて、この色の前景画素についてヒットを検出するか否かを判定する。この比較の結果は、それをＢＦアキュムレータネットワーク１６０６の結果とラインアップするために、４段シフトレジスタ１６０７でパイプライン化される。
【００９２】
ＢＧ加算器ツリー１６０３は、ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６に加算される２つの部分和を生成する。ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６は、ＦＧアキュムレータネットワーク１６０５とほぼ同じではあるが、各段で異なるビット数を要求する方式で、部分和を累算する。このアキュムレータの場合、必要とされるビット数は最大７まで増加し、ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６の最終段は、構成レジスタに格納されている背景閾値（bg_threshold）１６１６と比較され（１６１１）、これに基づいて、この色の背景画素についてヒットを検出するか否かを判定する。
【００９３】
中心加算器ツリー１６０４は、中心アキュムレータネットワーク１６０８に加算される１つの部分和を生成する。この場合も、各段におけるビット数が最大３ビットまでと異なる数である点を除いて、動作は先に説明したアキュムレータネットワークと同様である。中心アキュムレータネットワーク１６０８の最終段は、構成レジスタに格納されている中心閾値（cntr_threshold）１６１７と比較され（１６１２）、これに基づいて、現在色の中心画素についてヒットを検出するか否かを判定する。次に、比較の結果は、ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６の結果とラインアップするために、７段シフトレジスタ１６０９でパイプライン化される。
【００９４】
最後に、３つの比較器全ての結果をＡＮＤ演算して、現在色１６１３のマーク要素が検出されたことを示すcolx_hit信号を発生する。マーク要素が検出されるたびに、検出されたマーク要素の中心の場所を５ラインストア１４０１に供給する。中心の場所は、マークの中心が検出されたときに、colx_hit信号の１つがＨＩＧＨになることから取り出される。従って，colx_hit信号はマーク要素の中心を識別する一連のラインにわたるビットマップを提供する。
【００９５】
５ラインストア１４０１を図１７に更に詳細に示す。５ラインストア１４０１は、２００dpiのマーク要素中心（場所）データに対して鮮鋭化動作が実行されている間にそのデータを一時的に保持するために使用される。ストア１４０１の能力は、２５００ワード×５ビットの編成である（１２．５キロビット）。鮮鋭化フィルタ１４０８（図１４）からのsf_out信号は、ＲＡＭアレイ１７００から読み出された信号がsf_in信号５ビット幅データバス１７０１を介して鮮鋭化フィルタ１４０８に書き込まれてから５クロックサイクル後に、ＲＡＭアレイ１７００に書き込まれる。書き込みアドレスは、鮮鋭化フィルタ１４０８における５段階パイプライン遅延を考慮して、現在読み出しアドレス値の下の５つのＲＡＭメモリアドレス値であるのが好ましい。このため、２つのアドレス値、すなわち、ＲＡＭ１７００からの読み出しのためのアドレス値と、ＲＡＭ１７００への書き込みのためのアドレス値とが保持される。
【００９６】
読み出しアドレスカウンタ１７０２は１２ビット幅であり、１６ラインストア１４００からの反転r_start信号１７０３によりリセットされ、画素プロセッサモジュール５０からのpb_valid信号１７０４によりイネーブルされる。
【００９７】
書き込みアドレスカウンタ１７０５も１２ビット幅であり、反転h_start信号１７０６によりリセットされ、画素プロセッサモジュール５０からのpb_valid信号１７０４によりイネーブルされる。
【００９８】
r_start信号１７０３は、h_start信号１７０６がハイになる５画素前にハイになる。これにより、読み出しアドレス値は常に確実に書き込みアドレス値より５大きくなる。
【００９９】
マルチプレクサ１７０７は、pb_valid信号１７０４の値に従ってＲＡＭアレイ１７００に対する読み出しアドレス又は書き込みアドレスを駆動する。
【０１００】
３ビットカウンタ１７０８及び符号化器１７０８は画像の始まりからの有効ラインをカウントし、画素プロセッサモジュール５０から得られるビットマップ画像から有効ラインが受信されるたびに一度ずつラインイネーブル、l_valid信号１７１０をターンオンする。ビットマップ画像の終了時に、再びこれをターンオフする。これにより、画像領域の外側で要素が検出されることはありえなくなり、鮮鋭化フィルタは画像境界に正確に適用される。
【０１０１】
２つの１ビットカウンタ１７１１及び１７１２は、パターンストア１４０２に対するp_wen信号１７１３と、配列検出器１４０４に対するodd_line信号１７１４とを発生するために使用される。p_wen信号１７１３は一対の有効画素ごとに第２の有効画素で、画素の第２の有効ライン（奇数ライン）で印加される。
【０１０２】
鮮鋭化フィルタ１４０８により実行されアルゴリズムは、鮮鋭化フィルタマスク１８００（又は行列）の適用を必要とする。この目的のための典型的なマスクを図１８Ａに示す。このマスクは適用されるたびにビットマップ画像の５ｘ５画素領域を処理して、１つの画素出力値を生成する。画像の５ｘ５領域ごとに、中心の場所がビットマップ画素値「１」と一致し且つフィルタマスク１８００中の「０」とラベル付けされた場所がそれぞれビットマスク画素値０と一致する場合には、フィルタマスク１８００で「Ｘ」とラベル付けされた位置と一致している全てのビットマップ画素は０に設定される。
【０１０３】
この鮮鋭化フィルタをマーク要素検出器１４０３の出力に適用することは、４つまでの中心場所から成る小さなグループにおける所定の中心場所に近接する中心場所を、少なくとも１つの中心でない画素位置によって離間されている中心場所に影響を及ぼさずに除去するという効果をもたらす。これは、パターンストア１４０２において同じ中心が複数回発生するという事態を減少させるのに有用である。
【０１０４】
好ましい実施形態の鮮鋭化フィルタは、そのフィルタ構成にある程度の融通性を有していると有利である。セルの２ビット構成フィールドに応じて、鮮鋭化フィルタマスク１８００の各セルが４つの可能な機能のうち１つを有するように個別にプログラミングすることができる。構成値「００」は、セルがパターン照合に何の影響も及ぼさず、パターン照合が見出されてもセルはクリアされないことを意味する。「０１」の値は、パターン照合が見出されたときにセルがクリアされることを意味する。「１０」又は「１１」の値は、「０」又は「１」の値がそれぞれパターン照合に寄与することを意味する（セルは見出すべきパターン照合に関してそれぞれ「０」又は「１」に一致しなければならない）。鮮鋭化フィルタ１４０８は、更に、フィルタリングを終了したデータがパターンストア１４０２へ送られる前に、５ラインストア１４００のデータを１００dpiまでダウンサンプリングするのが好ましい。
【０１０５】
次に図１８Ｂを参照すると、好ましい実施形態の鮮鋭化フィルタの実現形態のブロック線図が示されている。５ｘ５アレイを成すフリップフロップ１８０１は、５ラインストア１４０１を介して５つの垂直スライスを格納する。フリップフロップアレイは、図１８Ｂの矢印１８０２により指示される方向にシフトするパイプラインレジスタを形成する。複数のゲート１８０３は、選択されたフリップフロップ１８０１を図１８Ｂに「Ｌ」で示されている対応する一連の論理セル１８０４を介してクリアさせるパターン照合機能を実行する。これらの論理セル１８０４は、パターン照合を実行するために使用される検出信号も発生する。最終パイプライン段１８０５から読み出されたデータ（すなわち、sf_out（0）からsf_out（4））は、５ラインストア１４０１から読み出されたデータが５ラインストア１４０１の出力端子１７０１に接続するパイプラインの入力端子（すなわち、sf_in（0）からsf_out（4））にロードされている間に５ラインストア１４０１に書き込まれる。５ラインストア１４０１からのl_valid信号１７１０（すなわち、l_val（0）からl_val（4））の否定により、入力データを背景にクリアすることができる。
【０１０６】
要素検出器１４０３からのカラーヒット信号１４０１は図１８Ｂに示すようにＯＲ演算されて、５ラインストア１４０１に書き込まれる。３つのカラーヒットのいずれかが現れれば、要素の中心は検出されたことになり、５ラインストア１４０１に第１のラインに「１」として（ビット４）格納される。
【０１０７】
５ラインストア１４０１からのデータは、このようにして、図示される矢印１８０２の方向に、図１８Ｂの鮮鋭化フィルタ１４０８の上から下まで、入力データストリームと共に連続してシフトされるので、元の画像への５ラインウィンドゥのように機能する。
【０１０８】
図１８Ｂに示すように、パイプラインの終端部の最下方の２つの画素はそれらの１サイクル遅延バージョンとＯＲ演算されて、ps_in信号を発生する。これは、その後にパターンストア１４０２に格納される最大ダウンサンプリング済み（１００dpi）データである。
【０１０９】
次に図１８Ｃを参照すると、図１８Ｂの論理セル（Ｌ）１８０４の構成が更に詳細に示されている。２つの構成可能レジスタ値conf0１８１０及びconf1１８１１は、鮮鋭化フィルタ１４０８を構成し且つ先に説明したように構成値の第１のビット及び第２のビット信号を表すために使用される。「００」の構成値は、conf0＝０及びconf1＝０を表す。
【０１１０】
図１４に示すパターンストア１４０２を図１９に更に詳細に示す。このストアの動作は、解像度が低くなっているためにＲＡＭメモリ１９００が１２５０ワードしか必要としないという点を除いて、１６ラインストア１４００とほぼ同じである。配列検出器１４０４による図１０及び図１１のマスクの効率の良い適用を可能にするために、パターンストア１４０２は３０ライン分のデータを格納するのが好ましい。
【０１１１】
図２０を参照すると、ゼロ検出マスク２０００が示されている。このマスクは、パターンストア１４０２の内容に重ね合わされたときに、マーク要素の中心の場所がマスク２０００のＸラベルのついたセルと一致するか否かを検出するために使用される。ゼロ検出マスク２０００は、マークに対して、空隙要素マスク９０がマーク要素に対して行っていたのとほぼ同じ機能を有し、配列検出器１４０４のシグネチャ発生器をトリガするためにパターンストア１４０２の内容に対して使用される。ゼロ検出マスクは背景（ＢＧ）検出器１４０５により適用され、その結果が偽であれば、マーク要素の中心の場所はマスク２０００のＸラベルのセルと一致することになるので、マスク２００をパターンストアの別の画素へ移動し、再度適用する。そうでなければ、ＢＧ検出器１４０５により真が戻される。すなわち、あるべき所にマーク要素の中心の場所が存在しないことになり、そこで、シグネチャ検出器をトリガして、マスク２０００が適用されているパターンストアの現在内容に対してシグネチャを判定する。
【０１１２】
図１４の背景検出器１４０５を図２１に詳細に示す。パターンストア１４０２からのデータ（ps_data）は背景ＯＲツリー２１００に入り、パターンストア１４０２の垂直スライスを互いにＯＲ演算して、１５の部分項を生成する。ゼロ検出マスク２０００はその中央を通る垂直スライスに関して反射対称形であるので、１５しか必要とされないのである。そこで、１５の部分項を逆の順序で繰り返して、背景（ＢＧ）ＯＲシフトレジスタ１２０１への３０項までの入力を構成する。このシフトレジスタでは、３０項の各々をＢＧ ＯＲシフトレジスタ２１０１の先行する段の出力とＯＲ演算し、レジスタ２１０１の現在段に戻して格納する。ＢＧ ＯＲシフトレジスタ２１０１から出力される１ビットストリームデータは、ゼロ検出マスク２０００のＸラベルと一致する全ての画素のＯＲ演算の結果を表す。いずれかのビット（要素の存在を指示する）が現れれば、template_en信号２１０２の印加を中止し、この場所では有効マークをフラグできないことを指示する。
【０１１３】
背景検出器１４０５は、図１０及び図１１のシグネチャ検出マスク１０００に従って外側リングシグネチャ及び内側リングシグネチャを判定するために、正しい数のマーク要素中心場所が存在するか否かをも判定する。この目的のために、一対の３ビット比較器２１０６及び２１０７において、outer_sumデータ信号２１０３をouter_lo_threshold信号２１０４及びouter_hi_threshold信号２１０５のレジスタの値と比較する。双方の比較の結果が真であれば、正しい外側リングシグネチャを判定するために必要な数のマーク要素中心場所が検出されたことになる。一対の２ビット比較器２１１１及び２１１２でも、inner_sum信号２１０８に対して、inner_lo_threshold信号２１０９及びinner_hi_threshold信号２１１０のレジスタの値を使用して同様の比較が実行される。双方の比較の結果が真であれば、正しい内側リングシグネチャを判定するために必要な数のマーク要素中心場所が検出されたことになる。このように判定された２対の比較の結果が真であり、且つシフトレジスタ２１０１の出力が偽である場合には、この位置で有効マーク検出が可能であり、template_en信号２１０２が印加される。
【０１１４】
図１４のシグネチャ発生器１４０６を図２２に更に詳細に示す。シグネチャ発生器１４０６は、図１０及び図１１に示すシグネチャ検出マスク１０００に従って外側リングシグネチャ及び内側リングシグネチャを判定するために使用される。パターンストア１４０２の内容は、図１０のシグネチャ検出マスク１０００における陰影をつけられたセル場所を求めるようにハードワイヤードされている外側領域ＯＲツリー２２００を通って供給される。外側領域ＯＲツリー２２００はパターンストアを介して垂直スライスを取り出し、外側ＯＲシフトレジスタ２２０１を使用して、図１０のシグネチャ検出マスク１０００の陰影を付けられたセル場所で一致するとわかったビットをＯＲ演算する。外側ＯＲシフトレジスタ２２０１の出力２２０２は、パターンストア１４０２の現在データ位置におけるマークの外側リングシグネチャを表す３６ビット値である。出力２２０２は、外側リングシグネチャに対して検出されたマーク要素の数を判定するために、外側ＦＧ加算器ツリー２２０３も通過する。１８ビット内側リングシグネチャ２２０６は、パターンストア１４０２の内容から、図１１のシグネチャ検出マスク１００７に従って、内側領域ＯＲツリー２２０４及び内側ＯＲシフトレジスタ２２０５によりほぼ同じようにして生成される。しかし、この場合、まず、パターンストア１４０２からのデータを９段パイプライン２２０７に通して、図１１及び図１０のシグネチャ検出マスク１００７及びシグネチャ検出マスク１０００のそれぞれの相対位置に従ってデータを整列させる。内側ＦＧ加算器ツリー２２０８は、内側リングシグネチャに対して検出されたマーク要素の数を判定するために使用される。
【０１１５】
図２３Ａ，Ｂは、図１４のシグネチャ相関器１４０７の詳細なブロック線図である。シグネチャ相関器１４０７はシグネチャ発生器１４０６により生成されたシグネチャと、図３及び図４に示されるマークの各々に関する所定の又は既知のシグネチャとの相関を実行する。更に、シグネチャ相関器１４０７はシグネチャの考えうる３６の回転のそれぞれについて相関誤差を判定する。
【０１１６】
図３及び図４に示す２つのマークのうち一方に対する既知の外側リングシグネチャは、現在ラインがアクティブであるか、又はアクティブ＋１であるかに従って、マルチプレクサ２３００により選択される。選択されたシグネチャは、１２−１マルチプレクサ（ＭＵＸ）ツリー２３０４の出力と共に既知の外側リングシグネチャ値をゲーティングする３つ１組の同一のＡＮＤネットワーク２３０１へ送られる。１２−１ＭＵＸツリー２３０４は、（図２２のシグネチャ発生器からの）入力外側シグネチャ信号２２０２に対してどのhclk信号クロック周期が現在現れているかに従って、３つの外側シグネチャを選択する。ＡＮＤネットワーク２３０１に入力される前に、構成可能レジスタ２３１５から取り出された既知の外側リングシグネチャ値は、まず、既知の外側リングシグネチャをテンプレート重み付けレジスタで定義される実重み付け値へ値をマッピングするＭＡＰ機能２３０５を通過する。ＡＮＤネットワーク２３０１からの出力は、既知の外側リングシグネチャと入力外側シグネチャ信号２２０２との間の相関誤差に対応する和を生成する３つ１組の同一の加算器ツリー２３０６へ送られる。ほぼ同様の回路構成２３１２は、図３又は図４の２つのマークに対する既知の内側リングシグネチャと、入力内側シグネチャ信号２２０６（同様に図２２に示す）との相関誤差値を生成する。回路２３１２からの内側相関値は加算器２３０７において加算器２３０６から取り出された外側相関誤差値に加算されて、シグネチャごとの総相関誤差を形成する。総相関誤差値は第１の最小値ブロック装置２３０８へ送られ、最小値ブロック装置２３０８は、３つの入力値のうち最小の値を総相関誤差値を保持するために使用されるパイプラインレジスタ２３０９に供給する。
【０１１７】
総相関値は、最低の値を判定するために、第２の最小値ブロック装置２３１０により互いに比較され、最低の値は相関誤差バス２３１１を介してコンパチビリティ計算器１４０９（図１４）へ送られる（図１４）（corr_err信号）。最低の総相関値は、図３及び図４に示すマークのいずれか一方との一致の信頼レベル、すなわち、「適合度」を判定するために使用される。
【０１１８】
図２４は、図１４のコンパチビリティ計算器１４０９を更に詳細に示す。コンパチビリティ計算器１４０９は、入力corr_err値（すなわち、シグネチャ相関器１４０７から出力された最低の総相関値）を構成可能レジスタから取り出された複数の所定の閾値２４０１の各々と比較する１組の範囲比較器２４００を具備する。範囲比較器２４００の出力は３つ１組の範囲検出値であり、これらは、範囲検出入力を判定された入力corr_err値範囲に対応する２ビット値に符号化する符号化器２４０２へ直ちに送られる。この２ビット範囲値は、同様に構成レジスタから取り出された４つの可能範囲値２４０４の１つを選択し、これは、pc_compatバス２４０３を介して証拠組み合わせ器モジュール１３０２へ送られる。
【０１１９】
従って、最低の総相関値は、プログラム可能閾値に従って４つの領域に分割され、それらの領域はコンパチビリティ空間における４つの固定値の１つに割り当てられることになる。４つの事前定義済み固定値は複数の範囲値２４０４を介してプログラムされ、０から１００までの間で設定された値を有するのが好ましい。
【０１２０】
証拠組み合わせ器モジュール１３０２はコンパチビリティの値を取り出し、コンパチビリティ値の閾値比較基準に従って、入力装置、出力装置、又は写真複写機などの組み合わせ入出力装置の機能をイネーブル又はディスエーブルする。例えば、その機能は複写の阻止、警報を鳴らすこと、又は好ましい実施形態が設置される装置の遮断などを含むと考えられる。
【０１２１】
以上説明した処理を、上述の方式に代えて、図２５に示すような従来の汎用コンピュータシステム２５００を使用して実行しても差し支えない。その場合、図２から図２４のマーク検出プロセス、パターン照合プロセス及び関連プロセスは、コンピュータシステム２５００内部で実行されるアプリケーションプログラムのようなソフトウェアとして実現されるであろう。特に、処理ステップは、コンピュータにより実行されるソフトウェアの命令によって実行されることになる。ソフトウェアを２つの別個の部分、すなわち、上述の実際のプロセスを実行する部分と、その部分とユーザとの間のユーザインタフェースを管理するための部分とに分割しても良い。ソフトウェアは、例えば、以下で説明する記憶装置を含むコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されれば良い。ソフトウェアはコンピュータ読み取り可能な媒体からコンピュータにロードされた後、コンピュータにより実行される。そのようなソフトウェア、すなわち、コンピュータプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータプログラム製品である。コンピュータにおけるコンピュータプログラム製品の使用は、本発明の一実施形態に従った有利な装置を実現するのが好ましい。
【０１２２】
コンピュータシステム２５００はコンピュータモジュール２５０１と、キーボード２５０２及びマウス２５０３などの入力装置と、プリンタ２５１５及び表示装置２５１４を含む出力装置とを具備する。変復調器（モデム）トランシーバ装置２５１６は、例えば、電話回線２５２１又は他の機能媒体を介して接続可能である通信回路網２５２０との間で通信を行うために、コンピュータモジュール２５０１により使用される。モデム２５１６はインターネットや、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの他のネットワークシステムに対するアクセスを獲得するために使用できる。
【０１２３】
コンピュータモジュール２５０１は、典型的には、少なくとも１つのプロセッサ装置２５０５と、例えば、半導体ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）から形成されるメモリ装置２５０６と、ビデオインタフェース２５０７を含む入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースと、キーボード２５０２及びマウス２５０３、オプションとしてジョイスティック（図示せず）に対応するＩ／Ｏインタフェース２５１３と、モデム２５１６用インタフェース２５０８とを含む。記憶装置２５０９が設けられており、これは、典型的には、ハードディスクドライブ２５１０と、フロッピーディスクドライブ２５１１とを含む。磁気テープドライブ（図示せず）を使用しても良い。不揮発性データ源として、典型的には、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２５１２が設けられる。コンピュータモジュール２５０１の構成要素２５０５から２５１３は、典型的には、相互接続バス２５０４を介して、当業者には良く知られている従来のコンピュータシステム２５００の動作モードが得られるように通信する。実施形態を実施できるコンピュータの例としては、ＩＢＭ−ＰＣ及びそのコンパチブル、Sun Sparcstation又はそれから派生した類似のコンピュータシステムなどがある。
【０１２４】
典型的には、アプリケーションプログラムはハードディスクドライブ２５１０に常駐し、プロセッサ２５０５に読み取られ、その実行を制御される。プログラム及びネットワーク２５２０から取り出されるデータの中間格納は、可能であればハードディスクドライブ２５１０と協調して、半導体メモリ２５０６を使用して実行されれば良い。場合によっては、アプリケーションプログラムをＣＤ−ＲＯＭ又はフロッピーディスクで符号化されたユーザに供給し、対応するドライブ２５１２又は２５１１を介して読み出しても良いし、あるいは、ユーザがネットワーク２５２０からモデム装置２５１６を介して読み出しても良い。更に、磁気テープ、ＲＯＭ又は集積回路、磁気光ディスク、コンピュータモジュール２５０１と別の装置との間の無線又は赤外線送信チャネル、ＰＣＭＣＩＡカードなどのコンピュータ読み取り可能なカード、及びＥメール送信及びウェブサイトに記録された情報などを含めたインターネット及びイントラネットを含む別のコンピュータ読み取り可能な媒体から、ソフトウェアをコンピュータシステム２５００にロードすることも可能である。これらは単に関連するコンピュータ読み取り可能な媒体の例である。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体を実践しても、本発明の趣旨から逸脱することにはならない。
【０１２５】
図示されているように、スキャナ２５３０はコンピュータモジュール２５０１に結合して、プロセッサ２５０５により実行されるアプリケーションプログラムを使用する格納及び処理のために、メモリ装置２５０６に画素データを供給する。あるいは、入力画素データはネットワーク２５２０から供給されても良い。ユーザによる表示装置２５１４を介する会話型操作のために、ユーザインタフェースを提示しても良い。必要に応じて、パターン照合プロセスの認可の下に、プリンタ２５１５における印刷によって画像の複製を実行しても良い。
【０１２６】
＜産業上の適用可能性＞
以上の説明から、本発明の実施形態は紙幣などの文書及び証書を不整な複写などから保護する場合に適用可能であることが明白である。また、システムは文書の真贋の検証も可能にする。
【０１２７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の趣旨から逸脱せずに変形及び／又は変更を行うことは可能であり、実施形態は単なる例であって、本発明を限定するものではない。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、紙幣や証書等の文書画像中のマークを精度良く検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像複製システムのブロック線図である。
【図２】本発明の実施形態による処理過程のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に従って検出すべきマークの一例を示す図である。
【図４】図３に示すマークの別の例を示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による画素プリプロセッサのブロック線図である。
【図６】図５の画素プリプロセッサの画素バッファパイプを表す図である。
【図７】図５の画素プリプロセッサで使用される色分類プロセスのフローチャートである。
【図８】好ましい実施形態によるマーク要素検出マスクを表す図である。
【図９】好ましい実施形態による空隙要素検出マスクを表す図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態で使用されるシグネチャ検出マスクを表す図である。
【図１１】図１０のシグネチャ検出マスクの中心部分を更に詳細に示す図である。
【図１２】図３に示すサンプルマークの外側リングシグネチャ及び内側リングシグネチャを表す図である。
【図１３】好ましい実施形態による検出装置の概略図である。
【図１４】図１３に示すマーク検出器ユニットを更に詳細に示すブロック線図である。
【図１５】図１４のマーク検出器ユニットの（１６本）ラインストアの概略図である。
【図１６Ａ】好ましい実施形態によるマーク要素検出ユニットの概略図である。
【図１６Ｂ】好ましい実施形態によるマーク要素検出ユニットの概略図である。
【図１７】図１４のマーク検出器ユニットの（１６本）ラインストアの概略図である。
【図１８Ａ】マーク検出における信頼レベルを向上させるために使用される鮮鋭化フィルタマスクの一例を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の好ましい実施形態の鮮鋭化フィルタの実現形態を示す概略図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｂの鮮鋭化フィルタの実現形態の一部の概略図である。
【図１９】図１４のマーク検出器ユニットに示されるパターンストアを更に詳細に示す概略図である。
【図２０】好ましい実施形態による０検出マスクを示す図である。
【図２１】図１４に示す背景検出器を更に詳細に示す概略図である。
【図２２Ａ】図１４に示すシグネチャ発生器を更に詳細に示す概略図である。
【図２２Ｂ】図１４に示すシグネチャ発生器を更に詳細に示す概略図である。
【図２３Ａ】図１４に示すシグネチャ相関器を更に詳細に示す概略図である。
【図２３Ｂ】図１４に示すシグネチャ相関器を更に詳細に示す概略図である。
【図２４】図１４に示すコンパチビリティ計算器を更に詳細に示す概略図である。
【図２５】本発明の一実施形態を実施できるコンピュータシステムを表す概略ブロック線図である。
【符号の説明】
１０…複製システム、１１…スキャナ装置、１２…コンピュータ制御システム、１３…プリンタ装置、２９，３９…マーク、３０…マーク要素、５０…画像プリプロセッサ、５１…サブサンプル制御装置、５２…画素バッファパイプ、５３…画素選択装置、５４…前景濃度検査装置、５５…前景色検査装置、５６…色符号化器、５７…ラインバッファ、５８…スマート出力装置、８０…要素検出マスク、９０…空隙検出マスク、１３００…マーク検出装置、１３０１…マーク検出器、１３０２…証拠組み合わせ器モジュール
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理に関し、特に、画像に埋め込まれた所定のマーク又はシンボルを検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文書の不正な取り扱い又は文書を汚損させる行為を提示する上で、文書中のマーク又は他の指標を正確に検出することは重要である。特に、高品質のカラー写真複写技術の導入に伴って、紙幣を簡単に複写できるようになったため、そのような複製を防止するための方策が早急に必要になっている。紙幣によっては透かしやホログラフが使用されて、ある程度は成果を上げているが、全ての紙幣又はその他の価値の高い文書（例えば、株券、証書など）を全て同じように防衛できるわけではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
欧州特許公報第ＥＰ７４４７０５A２号は、複数の画像部分のテンプレートを格納し、それらのテンプレートを様々に回転させて画像の領域と比較する画像検出システムを開示している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様のマーク検出装置の制御方法は以下の構成を備える。すなわち、
特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置の制御方法であって、
遷移判定手段が、連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定工程と、
検出手段が、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定工程の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定工程の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出工程と、
判定手段が、前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定工程とを備える。
【０００５】
本発明の第２の態様のマーク検出装置は以下の構成を備える。すなわち、
特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置であって、
連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定手段と、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出手段と、
前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定手段とを備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【０００７】
＜概要＞
図１を参照すると、本発明の実施形態を実現することができる複製システム１０の一例が示されている。複製システム１０は、画像を非常に高い解像度、例えば、６００ドット／インチ（dpi）でデジタル走査できることが好ましいスキャナ装置１１と、コンピュータ制御システム１２と、スキャナ１１により走査された画像のカラーハードコピー複製を行うプリンタ装置１３とを具備する。このような複製システムの例としては、日本のCanon Inc．により販売されているキャノンＣＬＣ５００カラーレーザーコピアや、スキャナ装置及びプリンタ装置をコンピュータシステムに接続するときの典型的な方式でそれらの装置に接続された汎用コンピュータシステムなどがある。本発明の実施形態の好ましい実現形態は、イメージスキャナなどの入力装置、カラープリンタなどの出力装置、又は写真複写機のように、スキャナとプリンタの双方を有する組み合わせ装置に組み込まれるハードウェアである。
【０００８】
スキャナ１１で走査された画像は、典型的には画素ごとにデータとしてコンピュータ制御システム１２に供給される。コンピュータ制御システム１２は、例えば、フィルタリング、スケーリング又は変換などの機能を実行することにより、走査画像を操作することができる。これにより得られた画素画像も同様に画素ごとにプリンタ１３に送られ、そこで紙などの媒体に印刷される。スキャナ１１からの走査画像は、通常、その画像の赤色部分、緑色部分及び青色部分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）それぞれに関する別個のカラーチャネル情報から構成されている。ＲＧＢは一般には加法混色フォーマットとして知られている。プリンタ１３は、一般に、４パス減法混色プロセスを使用して走査画像をプリントアウトする。この４パス印刷プロセスは、典型的には、画像のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラック（ＣＭＹＫ）の各部分の別個のパスから構成されている。プリンタは、通常、４パスプロセスで動作するが、イメージスキャナは典型的には１回の走査でＲＧＢ色部分を獲得することができる。１つの色空間（ＲＧＢ）から別の色空間（ＣＭＹＫ）へ変換するために、変換プロセスが適用される。
【０００９】
図２を参照すると、本発明の実施形態に従って処理される過程の概要を表すブロック線図が示されている。所定のマーキングを組み込んだ画像が、例えば、デジタル画像走査装置を介して前処理ステップ２０で入力される。入力される画像は、典型的には、前処理ステップ２０で画素ごとのＲＧＢカラーチャネル情報２１として受信され、このステップで、入力画像のダウンサンプリングと色符号化を実行する。ダウンサンプリングは、画像の解像度を所定のレベルまで低下させるためのプロセスである。
【００１０】
この明細書を通して、特に指示のない限り、前景画素は所定の１組の色値に属する画素（色）値を有する画素であると解釈すべきであり、背景画素は、特に指示のない限り、前景画素ではない画素であると解釈すべきである。
【００１１】
前処理ステップ２０は、ダウンサンプリングと、以下に説明するようにして検出すべきマーク要素の前景／背景フィルタリングとを実行する。走査画像を前処理することによって得られる利点の１つは、入力画像の入力時の解像度及び倍率にはほとんど関係なく、所定の解像度をマーク要素検出ステップ２２に渡すことができるという点である。更に、入力画像データから実質的に関心特徴（たとえば、特定の色及び背景／前景コントラスト）を取り出すことにより、それらの特徴に関連して各画素の符号化に要求されるデータの量（ビット）を著しく減少させることができる。
【００１２】
図３及び図４は、本発明の実施形態に従って画像に埋め込まれ、検出されるマークの２つの例である。図示したマークは単に実施形態の説明の便宜上示したもので、これによって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
図３は、同心の二等辺三角形３１の上に所定の方式で配列された正方形として表現されている複数のマーク要素３０から構成されるマーク２９を示す。同心の二等辺三角形３１は、複数のマーク要素３０の所定の配列を指示しているのみで、マーク２９の目に見える部分を形成しているわけではない。外側の二等辺三角形３２は、実質的には、マークの外側限界、すなわち、マーク要素３０の一部が実質的に越えてはならない外側境界３２を表す。内側の二等辺三角形３３は、マーク要素３０の中心位置を規定する境界を表す。更に内側の二等辺三角形３４は、マーク２９の中心に対するマーク要素３５の位置どりを表す。更に、マーク要素３０は、周囲の画像色との識別を助ける所定の色スキーマを特徴としている。マーク要素３０を周囲の画像色から識別する（一致させる）際の信頼レベルを向上させるためには、マーク要素３０の所定の色スキーマ及びマーク２９が画像に埋め込まれる位置又は場所は、それぞれのマーク要素３０の所定の周囲境界部３６の中にそれとぶつかり合う画像の色が存在しないように定められるのが好ましい。すなわち、マーク要素３０を取り囲む所定の周囲境界部３６の中にマーク要素の色にほぼ類似する画像の色を置かないようにすることが望ましい。
【００１４】
図４は、マーク要素を別の方式で配列したマーク３９を示す。図３のマーク２９も、図４のマーク３９も、画像の中に埋め込まれ、画像から電子的に識別される。マークを画像に埋め込み、後に画像中のマークの有無を検証できることは、画像を識別し、必要に応じて、そのようなマークを含む画像の複製を禁止するという意味で有利である。本発明の趣旨から逸脱せずに数多くのマークを考案できることは当業者には認識されるであろう。例えば、マーク要素は所定の大きさの円であっても良く、そのような円の所定の配列からマークを構成することも可能である。
【００１５】
再び図２に戻ると、実施形態に従ったプロセスステップは、前処理ステップ２０から情報２１を受信し、受信した画像データの中にマーク要素が存在するか否かを判定するマーク要素検出ステップ２２を含む。マーク要素が検出されれば、そのマーク要素の中心の座標位置を表すデータと、好ましくはマーク要素と検出で使用した所定のマスクとの一致の度合の統計的信頼レベルを表現する強さ値を記録する。マーク要素の中心の座標位置を表すデータはビットマップの形態であるのが好ましい。このビットマップは、例えば、マーク要素の中心が検出されたところでは１、そうでないところでは０である。以下に説明するマーク要素検出は閾値比較基準に基づいているので、マーク要素３０の各々について、２つ以上の中心が検出されることもありうる。従って、好ましくは閾値比較基準によって生じた中心の小さなクラスタから１つの中心を識別するために、ビットマップに鮮鋭化フィルタステップ２３を適用する。マーク要素が検出されなければ、画像は所定のマークを含まないものと想定する。次に、パターン照合ステップ２４の前に、鮮鋭化されたビットマップを更にダウンサンプリングする（２３）。従って、好ましい実施形態によれば、画像はスキャナ１１で６００dpiの解像度で走査され、前処理ステップでは２００dpiでダウンサンプリングされ、色符号化される。２００dpiの色符号化画像は、実質的に２００dpiでマーク要素の中心の座標位置を表すビットマップデータに変換される。これにより得られたビットマップをフィルタリングし、パターン照合ステップ２４の前に１００dpiまで更にダウンサンプリング（２３）することになる。入力画像のダウンサンプリング及び／又は得られるビットマップは、画像の色のわずかなばらつき及び／又はマーク要素の中心検出におけるわずかな変動による誤差をそれぞれ減少させるために望ましい。ダウンサンプリングの別の利点は、要求されるメモリの容量が少なくなることと、ダウンサンプリングを行わなかった場合と比べてパターン照合ステップ２４で処理される画像のビット数が少なくなるために、処理効率が向上することである。しかし、本発明の実施形態は、様々な解像度で、あるいは必要に応じてダウンサンプリングを省略しても実施することができる。
【００１６】
パターンマッチング（照合）のステップ２４では、ダウンサンプリング（２３）されたビットマップの、好ましくは１つ又は複数のマーク要素の場所（中心が検出された場所）を含む１つの領域を取り出す。この結果、パターンマッチングステップ２４の出力はマークについて「適合度」を表す尺度となる。適合度の尺度は、取り出された領域で検出されたマーク要素の数と、それらのマーク要素の相対的位置又は向きとに基づいて判定される。例えば、適合度の尺度は、マーク要素の既知の配列（既知のマーク）と、検出されたマーク要素の配列（検出マーク）との一致の度合を示すパーセンテージ値であっても良い。
【００１７】
＜前処理＞
次に、図５を参照すると、図２の前処理ステップ２０を実行するための画素プリプロセッサ５０のブロック線図が示されている。画素プリプロセッサ５０はサブサンプル制御装置５１と、画素バッファパイプ５２と、画素選択装置５３と、前景濃度検査装置５４と、前景色検査装置５５と、色符号化器５６と、ラインバッファ５７と、以下の説明中、「スマート出力」装置と呼ばれるインタフェース装置５８とを具備する。
【００１８】
サブサンプル制御装置５１は２本の入力線６０及び６１を介して入力解像度値と、倍率値とをそれぞれ受信する。入力解像度値は、スキャナ装置１１で走査された画像の解像度を表す。入力解像度値は走査画像の垂直解像度値であるのが好ましい。倍率値は、入力画像データ６２を画素バッファパイプ５２に供給するために走査画像に適用されたスケールファクタである。倍率値は、典型的にはカラー写真複写機などの複製システムで利用可能である縮小又は拡大スケーリングファクタを表す。
【００１９】
水平方向に関しては、画像の解像度は入力走査装置（例えば、スキャナ１１）の解像度によって固定されている。カラー写真複写機などの複製システムでは、通常、水平方向の画像の拡大は写真複写機で実現されるソフトウェアにより実行され、典型的には、印刷又は複製の前に出力段で行われる。垂直方向では、画像の拡大は典型的には写真複写機の入力段のハードウェアにおいて行われる。
【００２０】
サブサンプル制御装置５１は、入力解像度値及び倍率値から、走査入力画像の垂直方向と水平方向について、修正入力解像度値（以下、「修正解像度値」という）を判定する。例えば、各方向に入力解像度値が６００dpiであり且つ倍率値が２００パーセントである場合、修正解像度値は垂直方向で１２００dpi、水平方向で６００dpi（変更なし）となる。
【００２１】
すなわち、修正解像度値は、画素バッファパイプ５２により別個のカラーチャネルとして受信される入力画像データ６２の解像度を反映する。
【００２２】
先に説明したように、前処理の利点の１つは、入力画像の入力解像度値及び倍率値とはほぼ無関係である所定の解像度の画像データをマーク要素検出ステップ２２に提供することである。従って、修正解像度値が所定の（所望の）解像度以上であれば、画素プリプロセッサ５０は、その出力端子から、各方向について修正解像度値とはほぼ無関係である所定の（所望の）解像度を与える。
【００２３】
所定の（所望の）解像度値より低い修正解像度値は、マーク検出を必要としない走査入力画像から得られるものと想定される。そのようなケースの一例として、解像度の低い画像をスキャナ装置を使用して走査し、走査画像データをプリンタなどの複製装置で複製するときに、得られる印刷画像が視覚的に見て走査画像をごく不十分にしか複製していない場合が考えられる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、スマート出力装置５８からの所望の解像度値は各方向に２００dpi（例えば、２００x２００dpi）である。
【００２５】
サブサンプル制御装置５１は、必要に応じて、修正解像度値及び各方向の所望の解像度値（２００dpi）に基づいて、水平、垂直の各方向のダウンサンプリングの量を判定する。必要に応じて、水平ダウンサンプル信号６４（Ｈ信号）と、垂直ダウンサンプル信号６３（Ｖ信号）とがサブサンプル制御装置５１から画素バッファパイプ５２へ出力される。そこで、画素バッファパイプ５２は、サブサンプル制御装置５１からのＨ信号６４及び／又はＶ信号６３に従って、入力画像データをダウンサンプリングする。前処理回路から得るべき垂直方向で２００dpi、水平方向で２００dpiの所望の解像度値は、画素プリプロセッサ５０により中間解像度段を介して得られるのが好ましい。図示した実施形態においては、サブサンプル制御装置５１の命令を受けた画素バッファパイプ５２は、入力画像データ６２を中間解像度までダウンサンプリングし、この中間解像度は、画素プリプロセッサ５０から出力される前に、所望の解像度値まで更にダウンサンプリングされる。好ましい実施形態では、中間解像度値は各方向に４００dpiであるが、所望の出力解像度値及び所定の修正解像度値に応じて、この中間解像度値は好ましい４００dpiの値より大きくても、小さくても良い。垂直方向の修正解像度値が４００dpiの中間値より大きい場合、Ｖ信号６３を発生し、これを画素バッファパイプ５２へ送信して、入力画像データ６２の垂直方向値を中間値までダウンサンプリングする。そうでない場合には、垂直方向の修正解像度値はほぼ４００dpiの中間値以下であるので、Ｖ信号６３を画素バッファパイプ５２へ送信して、画素バッファパイプ５２からの入力画像データ６２の現在解像度を維持する。
【００２６】
入力画像データ６２の水平解像度も先に垂直方向に関連して説明したのとほぼ同じ方式でダウンサンプリングされ、その結果、画素バッファパイプ５２から入力画像データ６２の、４００dpiの中間解像度値が得られる。
【００２７】
入力画像データ６２の水平解像度は、画素選択装置５３により２００dpiの所望の解像度値まで更にダウンサンプリングされる。画素選択装置５３におけるダウンサンプリングは、現在走査線のn個の画素ごとにm個の画素を、好ましくは選択される画素の色特性に基づいて選択することにより実行される。
【００２８】
例えば、現在走査線上の一対の画素ごとに、青色チャネルで最低の強さ値を有する画素をその対から選択するのが好ましい（すなわち、m＝１及びn＝２）。
【００２９】
図６を参照すると、図５の画素バッファパイプ５２に（一時的に）格納された８個の連続する水平画素の表現６５が示されている。説明を簡明にするため、現在走査線の８個の連続する水平画素に０から７まで番号付けしてある。図６には、現在走査線の入力方向６６も示されている。すなわち、この入力方向に従って、最初に画素バッファパイプ５２に入力される画素を画素７とし、最後にバッファパイプ５２に入力される画素を画素０とする。
【００３０】
ダウンサンプリングに加えて、画素バッファパイプ５２は前景画素から背景画素への遷移及びその逆の背景画素から前景画素への遷移を検出するためにも使用される。前景画素はマーク要素３０に関連する入力画像画素であり、背景画素はマーク要素３０には関連していない入力画像画素であるのが好ましい。
【００３１】
前景画素は、マーク要素３０の色特性によって背景画素から区別される。従って、現在走査線における前景画素から背景画素への遷移又は背景画素から前景画素への遷移は、その走査線と交差するマーク要素を表すのである。
【００３２】
画素バッファパイプ５２の長さ、すなわち、画素バッファパイプ５２に格納される連続する水平画素の数は、画素バッファパイプ５２の動作解像度（すなわち、中間解像度値−４００dpi）におけるマーク要素輪郭の幅（画素数を単位とする）によって決まるのが好ましい。従って、図６の表現６５はマーク要素輪郭の幅、すなわち、長くとも画素バッファパイプ５２の長さの半分（すなわち、４画素）を想定している。
【００３３】
図６において、０から３までの番号を付された画素を「先行画素」といい、４から７までの番号を付された画素を「遅延画素」という。更に、画素バッファパイプ５２の現在画素位置は、画素の色特性に応じて、３の番号を付された画素位置又は４の番号を付された画素位置のいずれかとして選択される。例えば、画素バッファパイプ５２の現在画素処理位置は、青色チャネルでより高い強さを有する対応する画素がどちらの位置にあるかに従って、３の番号を付された画素位置又は４の番号を付された画素位置のいずれかとして選択される。
【００３４】
背景画素から前景画素への遷移は、遅延画素の強さ値の加重平均が先行画素の強さ値の加重平均より第１の閾値だけ大きい場合に検出される。遅延画素又は先行画素の強さ値は、各画素を前景又は背景のいずれかとして主に区別しているカラーチャネルから選択されるのが好ましい。また、第１の閾値は、遅延画素の加重平均強さ値の所定の関数であるのが好ましい。これとほぼ同じように、前景画素から背景画素への遷移は、先行画素の強さ値の加重平均が遅延画素の強さ値の加重平均より第２の閾値だけ大きいときに、画素バッファパイプ５２により検出される。第２の閾値は、先行画素の強さ値の加重平均の所定の関数であるのが好ましい。
【００３５】
背景画素から前景画素への遷移が検出されると、前景遷移信号がハイに設定され、カウンタが初期設定されて、遷移に続く画素をカウントする。前景遷移信号は別個の信号線５３Cを介して前景濃度検査装置５４へ送信される。前景画素から背景画素への遷移が検出されるか、又はカウンタが所定の数の画素をカウントし終わるまで、前景遷移信号はハイに維持され、そのような状況が起こったならば、前景遷移信号はローになる。カウンタは、前景画素から背景画素への遷移が誤って検出されなかった場合の安全手段として使用されており、カウンタがないと、前景遷移信号が間違ってハイに維持されてしまい、そのような場合には、前景画素から背景画素への遷移が検出されない。前景遷移信号をローに設定する前にカウンタによりカウントされる所定の画素数は、１つのマーク要素３０の幅における画素の数であるのが好ましい。前景遷移信号がローに設定されると、カウンタはクリアされ、再び初期設定されて、前景遷移信号がハイになると画素をカウントする。
【００３６】
画素選択装置５３に続き、１つのカラーチャネル５３Ｂすなわち、前景画素と背景画素とを主に区別しているカラーチャネル（例えば、青色チャネル）は前景濃度検査装置５４に入力される。その他のカラーチャネル（例えば、赤色チャネル及び緑色チャネル）５３Ａは前景色検査装置５５に入力される。
【００３７】
前景濃度検査装置５４は画素ごとに１つのカラーチャネルの強さを２つの閾値、すなわち、背景閾値及び前景閾値と比較し、画素ごとに、３つの条件規則に従って１又は０を出力する。
【００３８】
前景濃度検査装置５４の出力に関わる条件規則は、現在画素の強さ値に基づいている。１つの画素の強さが、
１） 前景閾値以上であれば、その画素について１を出力し、
２） 背景閾値以下であれば、その画素について０を出力し、
３） 前景閾値より小さく、背景閾値より大きい場合には、前景遷移信号がハイであるときは１を出力し、前景遷移信号がローであるときは０を出力する。
【００３９】
前景濃度検査装置５４の２進出力は色符号化装置５６へ送信される。
【００４０】
前景色検査装置５５は画素選択装置５３から入力として残る２つのカラーチャネル５３Ａを受信し、画像データの各画素を前景画素として許容しうる複数の色の中の１つに分類するか、又はその画素色を「無効」として分類する。本発明の好ましい実施形態では、それぞれの色の分類に２ビットを割り当てているので、前景画素については３つの許容色が分類され、背景画素については１つの無効色が分類されることになる。各色の分類の２進表現を表１に示す。
【００４１】
【表１】
図７を参照すると、画像データの各画素を表１の色分類の１つに分類するために前景色検査装置５５により実現されるアルゴリズムのフローチャートが示されている。
【００４３】
図７のアルゴリズムにおいては、画素選択装置５３から出力され、前景濃度検査装置５４に入力されるカラーチャネル（５３Ｂ）は青色チャネルであり、残るカラーチャネル、すなわち、赤色チャネルと緑色チャネルは前景色検査装置５５に入力される（５３Ａ）と想定している。入力される赤色チャネル及び緑色チャネル５３Ａは、走査装置１１の制約の結果として起こりうる高周波の影響（ＡＣ効果）又はアーティファクトを除去するために、色修正されている（ステップ７０）。そのようなアーティファクトの例としては、走査装置１１のサンプリング限界（空間周波数）による入力画像の空間周波数の変調による色ひずみなどがある。
【００４４】
全てのＡＣ効果が事前にわかっているわけではないが、走査画像のテストパターンを見れば、入力画像データの強さに変換マッピングを適用することにより、ＡＣ効果の少なくとも一部を減少できる。そのような変換マッピングの一例を以下の式（１）に示す。
【００４５】
【数１】
式中、ＦはＡＣ効果がないときの入力画像の前景画素の強さ値であり、Ｆ１はＡＣ効果を伴うときの前景画素の強さ値であり、Ｂは背景画素の強さ値であり、ＡＣＦは０から１までの値を有するＡＣ効果係数である（すなわち、０＜ＡＣＦ＜１）。従って、色修正ステップ７０は、画素ごとに、式（１）に従って赤色チャネル及び緑色チャネルに色修正を適用する。
【００４７】
次に、１つの画素について赤色チャネル及び緑色チャネルが所望の閾値を上回っているか否かを検査する無効色決定ステップ７１を適用する。無効色決定ステップ７１の結果が真であれば、すなわち、赤色チャネルと緑色チャネルの双方が所望の閾値を上回っていれば、無効色を表す２進コード（００）を前景色検査装置５５により出力する。そうでなければ、決定ステップ７１は偽を戻し、その場合、その画素について、赤色チャネル及び緑色チャネルが表１の色１として受け入れられる所定の値の範囲に入っているか否かを判定する第２の決定ステップ７２に入る。第２の決定ステップ７２が真を戻せば、すなわち、画素の赤色チャネル及び緑色チャネルの強さ値が色１に指定された許容範囲にあれば、前景色検査装置５５は色１に対応する２進コード（０１）を出力する。これに対し、第２の決定ステップ７２が偽を戻した場合には、第３の決定ステップ７３に入る。第３の決定ステップ７３は、赤色チャネル及び緑色チャネルが色２として受け入れられる所定の値の範囲に入っているか否かを判定する。第３の決定ステップ７３が真を戻せば、色２に対応する２進コード（１０）が前景色検査装置５５により出力され、そうでなければ、色３の２進コード（１１）が出力される。
【００４８】
図５に戻って説明すると、色符号化装置５６は前景色検査装置５５からの色符号化２ビット２進出力と、無効色（００）と前景色検査装置５５の出力との間で条件に従ってスイッチをトグルするために使用される前景濃度検査装置５４からの１ビット２進出力とを受信する。すなわち、前景濃度検査装置５４の出力が０のとき、色符号化装置５６の出力は、前景色検査装置５５の出力に関係なく、無効色を表す２進コード（００）である。前景濃度検査装置５４の出力が１であるときには、色符号化装置５６の出力は前景色検査装置５５からの出力と同じである。
【００４９】
先に説明したように、画素選択装置５３からの水平方向の解像度は所望の解像度値（例えば、２００dpi）である。しかし、垂直方向には、画素選択装置５３からの解像度を中間解像度値（例えば、４００dpi）と所望の解像度値（例えば、２００dpi）との間の値、又はそれらの解像度値のいずれかと等しい値にすることができる。色符号化装置５６から出力される色符号化フォーマット（例えば、２ビット２進）は入力画像データの色符号化フォーマット（例えば、チャネルごとにＲＧＢ２ビット）とは異なるが、色符号化装置５６からの各方向の出力解像度は画素選択装置５３から出力される解像度とほぼ同様である。
【００５０】
色符号化装置５６により出力される垂直解像度が所望の解像度値（例えば、２００dpi）と等しいときには、ラインバッファ装置５７をディスエーブルし、色符号化装置５６の出力をスマート出力装置５８を介して送信する。しかし、垂直解像度が所望の解像度値より大きい場合には、色符号化装置５６からの符号化画素データの（走査）線をラインバッファ５７でバッファリングして、スマート出力装置５８からの所望の解像度値の出力解像度を提供するようにする。
【００５１】
スマート出力装置５８のオプションの特徴は、現在出力走査線の画素を監視し、無効色コード（００）値を有する走査線の現在画素ごとに、ラインバッファ５７にバッファリングされている先行（隣接）する走査線における対応する画素を出力することである。
【００５２】
例えば、現在画素が現在出力走査線の第４の画素であり、その画素が無効色値（００）を有する場合、スマート出力装置５８は、その現在画素について、先行（隣接）する出力走査線の第４の画素の色値に相当する値を出力する。先行（隣接）する出力走査線はラインバッファ装置５７にバッファリングされている。スマート出力装置５８のこのようなオプションの特徴は、ラインバッファ装置５７がディスエーブルされていない場合にのみ有効であり、入力画像における微細な水平走査線（そのようなものが存在すれば）に起因して起こる望ましくないアーティファクトに対して画素プリプロセッサ５０の出力を安定させるために使用される。
【００５３】
＜マーク要素検出＞
本発明の好ましい実施形態では、２進形態素フィルタリング方式を使用してマーク要素を検出する。形態素フィルタは、領域の形状を表現し、記述するのに有用である画像成分を抽出する。そのような画像成分には境界、スケルトン及び凸閉包があり、その他にも数多くが存在する。先に説明した通り、入力画像の前処理により、前景画素と背景画素とを区別する符号化表現が得られる。この符号化表現に基づいて、マーク要素検出ステップ２２は一定のメモリ要求容量に対してより多くの入力画像データの画素を検査することができる。これは、各画素が１ビット又は２ビットにより表現されているからである。
【００５４】
図８を参照すると、図３又は図４のマーク要素３０を検出するための要素検出マスク８０が示されている。要素検出マスク８０は、前処理ステップ２０から出力された符号化表現から取り出される１６x１６画素アレイの画素の場所に対応する１６x１６のセル場所から成るウィンドゥ８１である。すなわち、要素検出マスク８０は前処理ステップ２０により得られたサブサンプリング済み画像の１６x１６部分の画素の場所を表す。マスク（又はウィンドゥ）の大きさは、典型的には、処理能力、検出すべき１つのマーク要素の大きさ（画素数）及びマーク要素の間隔などの特徴によって決まる。この実施形態の要素検出マスク８０として好都合な大きさは、１６×１６セル行列である。
【００５５】
図８に示す要素検出マスク８０の所定のセル場所には文字「Ｘ」８２によりラベル付けがなされている。Ｘのラベルを付されたセル８２は、検出すべきマーク要素の前景画素とほぼ一致すべきセル場所を指示する。
【００５６】
図９は、以下の説明においては「空隙要素マスク」と呼ばれる第２のマスク９０を示す。空隙要素マスク９０は、所定のセル場所に文字「Ｙ」がラベル付けされており且つＹのラベルを付されたセル場所が「Ｘ」のラベルを付された要素検出マスク８０のセル場所８２に対応しないという点を除いて、要素検出マスク８０とほぼ同様である。すなわち、空隙要素マスク９０を対応するセル場所で要素検出マスク８０の上に載せると、マスク９０のＹラベルのセルとマスク８０のＸラベルのセルはほとんど重なり合わない。
【００５７】
各マーク要素３０の特徴は、各要素の所定の周囲境界部３６の中に、マーク要素３０自体に関わる前景画素以外の前景画素がほぼ存在しないことである。空隙要素マスク９０は、この特徴を検査することによりマーク要素３０を検出する際に信頼の度合を求めるために使用される。すなわち、空隙要素マスク９０は、好ましくはマーク要素の中心で、マーク要素を取り囲む画素がほぼ背景画素であるか否かを判定するために使用される。
【００５８】
要素検出マスク８０及び空隙要素マスク９０は、共に、入力画像に埋め込まれたマーク要素３０を検出するために使用される。２つのマスク８０及び９０は、前処理ステップ２０から得られた符号化画像の一部に適用される。要素検出マスク８０を符号化画像の一部に適用する場合、第１のスコアを判定し、空隙要素マスク９０を符号化画像の同じ部分に適用するために、第２のスコア値を判定する。第１及び第２のスコア値は、それぞれ、第１の閾値及び第２の閾値と閾値比較される。２つのスコア値が共に対応する閾値を越えていれば、１を記録し、そうでなければ、０を記録する。そこで、マスク８０及び９０を符号化画像の別の部分へ移動して、スコア値を判定し、スコア値を閾値と比較し、１又は０を記録するプロセスを繰り返す。
【００５９】
マーク要素検出ステップ２２は、２つのマスク８０及び９０が符号化画像の各画素を処理し終わり、その結果、マーク要素の中心の場所を表すビットマップのほぼ全ての位置に１を有し、その他の場所では０を有するような２進ビットマップが得られるまで続く。
【００６０】
回転によって変わらないマーク要素（例えば、円形のマーク要素）の場合、マーク要素の中心の場所のビットマップ表現を生成するためには、画素ごとに、マーク要素検出ステップを１回実行するだけで良い。ところが、回転によって変わってしまうマーク要素の場合には、スキャナ装置１１で画像を走査したときにとりうる複数の回転角の１つが現れている可能性を考慮して、マーク要素検出ステップ２２を数回実行しなければならない。これら数回のパスのそれぞれについて、変形要素検出マスクと、変形空隙要素マスクを適用する。
【００６１】
数回のパスのそれぞれについて適用される変形要素検出マスクと変形空隙要素マスクは、それぞれ、要素検出マスク８０と空隙要素マスク９０を指定の角度だけ回転させることにより判定される。例えば、正方形のマーク要素３０（図３又は図４）を検出する場合、０度から９０度までの６度ずつの回転に１つのマスクを使用するものとして、（変形）要素検出マスク及び（変形）空隙要素マスクの有効数は１６である。マーク要素検出ステップ２２の数回のパス（すなわち、６度の回転ごとに１回のパス）のそれぞれによって生成されたビットマップを組み合わせて、１つのビットマップ表現を生成し、これを鮮鋭化及びダウンサンプリングステップ２４へ送る。
【００６２】
好ましい実施形態のマーク要素検出ステップ２２を２つの検出マスク８０，９０と関連させて説明したが、マーク要素検出マスク８０と空隙要素マスク９０の属性を組み合わせた１つのマスクを使用してマーク要素検出を実行することも可能である。すなわち、実際に、マーク要素を検出するための要素検出マスク８０と空隙要素マスク９０を並行して実現しても、本発明の趣旨から逸脱することにはならないのである。
【００６３】
図２に戻ると、マーク要素検出ステップ２２により導入されたと思われる中心の場所のあいまいさを低減するため、マーク要素の中心の場所を表現するビットマップは鮮鋭化フィルタによって鮮鋭化され且つ更にダウンサンプリング（２３）されるのが好ましい。ダウンサンプリング及び鮮鋭化の終了した画像は、その後、マーク要素が検出すべきマークに従った正しいパターン配列（例えば、図３及び／又は図４）にあるか否かを判定するパターン照合ステップ２４により処理される。パターン照合ステップ２４は、検出されたマークと所定の「既知の」マークとの「適合度」を示す尺度であり、その尺度値を、写真複写機における複写などの特定の機能をイネーブルすべきか又はディスエーブルすべきかを判定する証拠組み合わせステップ（図２には図示せず）へ送り出す。証拠組み合わせステップは、特定の用途に応じていくつかの方式で実行可能である。単純な用途においては、パターン照合の尺度を所定の閾値又はユーザが規定できる閾値と比較して、複写などの機能をイネーブル又はディスエーブルするだけでも良い。
【００６４】
＜パターンマッチング（照合）＞
マーク要素３０の中心の場所を検出し、ビットマップに表現したならば、既知の配列（図３及び図４のマーク）と比較して中心の場所の配列を検査し、信頼値、すなわち、「適合度」の尺度を判定する。
【００６５】
図１０を参照すると、マーク要素の中心の配列（すなわち、パターン）に対して外側リングシグネチャを判定するためにパターン照合ステップ２４により使用される、セルの３２×３２行列１０１１から構成されるシグネチャ検出マスク１０００が示されている。更に、図１０は、０から３５まで番号付けされた３６個の１０度ずつの扇形に分割された円形領域１００２を示している。シグネチャ検出マスク１０００は、マーク要素検出ステップ２２から得られた鮮鋭化、ダウンサンプリング済みビットマップの３２×３２画素領域を表す。
【００６６】
円形リングパターン１００３として配列された所定の数の行列セル（陰影を付けて示されている）を使用して、マーク（図３又は図４）ごとに外側リングシグネチャを判定する。図１０のシグネチャ検出マスク１０００に重ねて、図３のマークパターン配列の外側マーク要素３０も示されている。図示するように、図３のパターン配列の外側マーク要素の中心の場所は外側リングパターン１００３の３つのマスクセル、すなわち、扇形０にあるマスクセル１００４、扇形１７にあるマスクセル１００５及び扇形２９にあるマスクセル１００６と一致している。
【００６７】
図１１を参照すると、図１０のシグネチャ検出マスク１０００の中央の１０ｘ１０セル部分１００７が更に詳細に示されている。中央の部分１００７は、マークの外側マーク要素３０に対する中央のマーク要素の位置を示す、マークの内側リングシグネチャを判定するために使用される。図１１は、好ましくは１８個の扇形１１０１に分割された円形部分１１００を示し、各扇形は図１０のシグネチャ検出マスク１０００の中心に関して２０度の角度で広がっている。中央の部分１００７の１つの扇形が占める角度は、角解像度（例えば、１度当たりの画素数）の感度を向上させるために、円形領域１００２の１つの扇形が占める角度より大きくなっている。また、図１１には、図３のマークパターン配列に示した中央のマーク要素の中心の場所１１０２も示されている。
【００６８】
一例を挙げると、図１２は、図３に示すマークの場合の外側リングシグネチャ１２００と、内側リングシグネチャ１２０１とを示す。図１２の表１２０３の第１の行１２０２は、図１０に示す各扇形の番号を示す。第２の行は外側マーク要素３０の外側リングシグネチャ１２００を表し、表１２０３の第３の行は図３の中央のマーク要素の内側リングシグネチャを表す。
【００６９】
外側リングシグネチャ１２００及び内側リングシグネチャ１２０１は、１つの扇形がマーク要素の中心を含む扇形にどれほど近接しているかを指示する複数の誤差尺度（又は距離尺度）値を形成する。例えば、極限の値である０の誤差尺度値は、マーク要素の中心の場所が対応する扇形の中にあることを指示し、もう１つの極限である誤差尺度値３は、対応する扇形がマーク要素の中心の場所を含む扇形から遠く離れていることを指示する。これら２つの極限値の間に、対応する扇形はマーク要素の中心の場所を含む扇形から離れている（隔たっている）が、誤差尺度値３により指示されるほどには離れていないことを指示する１と２の誤差尺度値がある。誤差尺度値を値０から３以外の値にマッピングしても、本発明の趣旨を逸脱することにはならない。
【００７０】
シグネチャ検出マスク１０００（図１０）は一度に一画素ずつ符号化画像に適用され、適用されるごとに外側シグネチャと内側シグネチャが判定される。適用ごとに判定されたシグネチャは、図３及び図４に示されるマークごとの複数の「既知の」期待シグネチャと比較される。複数の「既知の」期待シグネチャは、図３及び図４の各マークについて考えられる回転ごと（１０度ずつ）のシグネチャから構成されている。
【００７１】
判定されたシグネチャと既知のシグネチャが比較されるたびに、信頼レベル、すなわち、「適合度」の尺度が判定される。信頼レベル、すなわち、「適合度」の尺度は、入力装置（例えば、スキャナ）又は出力装置（例えば、プリンタ）、あるいはそれらの装置の組み合わせ（例えば、写真複写機）が入力画像の複写をイネーブルするか否かを判定するために、証拠組み合わせ器により閾値と比較される。
【００７２】
次に図１３を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるマーク検出装置１３００のブロック線図が示されている。マーク検出装置１３００は画素プリプロセッサ５０（図５）と、図２のマーク要素検出ステップ２２、ダウンサンプリング及び鮮鋭化ステップ２３及びパターン照合ステップ２４を実行するマーク検出器１３０１と、証拠組み合わせ器モジュール１３０２とを具備する。マーク検出器１３０１は、外部マイクロプロセッサ（図示せず）にアクセス可能な内部制御バス１３０３を有すると共に、好ましくはリアルタイムでマークを検出するために必要なメモリと論理のほぼ全てを含む。
【００７３】
マーク検出器１３０１は、画素プリプロセッサ５０から入力を受信し、証拠組み合わせ器モジュール１３０２に検出確率データを提供する。証拠組み合わせ器モジュール１３０２は、この検出確率データ（すなわち、適合度の尺度）から、写真複写機が画像を複写して良いか否かを判定する。マイクロプロセッサインタフェースにより、外部マイクロプロセッサからマーク検出器１３０１内部のＲＡＭやレジスタをアクセスすることができる。
【００７４】
マーク検出器１３０１は写真複写機入力クロックpclkと、高周波数合成クロックhclkの双方を使用する。写真複写機入力クロックpclkは、画素速度処理が可能であるフロントエンドで使用され、一方、合成クロックhclkは、以下に説明するパターン照合検出器において処理スループットを向上させるために必要である。hclkはpclkの３倍のノートであるのが好ましい。以下の表２はクロック及びグローバル信号の定義のいくつかを示す。
【００７５】
【表２】
グローバルリセット信号hrstは合成クロックhclkに同期され、グローバルリセット信号prstは写真複写機入力クロックpclkに同期される。これら２つのリセットは、それぞれのクロックによりクロッキングされる回路における全ての状態機械及びレジスタをクリアするのが好ましい。
【００７７】
マーク検出器１３０１内部のレジスタ及びメモリデータエリアは、外部マイクロプロセッサから内部制御バスを介して読み取り、書き込みが可能である。更に、データ供給装置による書き込みも可能である。
【００７８】
画素バス（Pbus）は、写真複写機から画素プリプロセッサを介してマーク検出器１３０１へリアルタイムで画素情報を搬送し、証拠組み合わせ器バス（Ebus）はマーク検出器１３０１から証拠組み合わせ器モジュール１３０２へ証拠情報を搬送する。
【００７９】
図１４にマーク検出器モジュール１３０１を更に詳細に示す。このモジュールでは、各マーク（図３及び図４）を検出する。マーク検出器１３０１は２つのラインストア１４００，１４０１と、パターンストア１４０２と、入力画素ストリームをリアルタイムで走査し、マーク要素とマークの双方（すなわち、マーク要素パターン配列全体）を検出し、且つ確率を証拠組み合わせ器モジュール１３０２に報告するために必要な論理とを具備する。
【００８０】
前処理の済んだ画素データは１６ラインストア１４００にリアルタイムで書き込まれ、入力データストリームとのロックステップで読み出される。マーク要素検出器１４０３は１６ラインストア１４００の画素データを走査して、図３及び図４のマーク要素３０を探索する。その場所が確定されたならば、所定の解像度（好ましくは１００dpi）までのダウンサンプリングの後に、マーク要素の中心がパターンストアメモリ１４０２に格納される。パターンストア１４０２には、マークをどのような（許容される）回転に対しても保持するのに十分なライン数のダウンサンプリング済み画素データが格納される。配列検出器１４０４（背景検出器１４０５と、シグネチャ発生器１４０６と、シグネチャ相関器１４０７とを具備する）は、可能な２つのマーク（図３及び図４）を探索し、相関誤差を判定する。コンパチビリティ計算器１４０９は相関誤差をコンパチビリティパーセンテージ値（適合度の尺度）に変換し、その値は証拠組み合わせ器１３０２へ送られる。
【００８１】
次に図１５を参照すると、図１４の１６ラインストア１４００の更に詳細な図が示されている。画素プリプロセッサ５０により形成される画素バス（Pbus）は、当業者には理解されるように、データと、クロック及び同期信号とを供給し、それらの信号は図８の１６ラインストア１４００に対する入力を成している。また、いくつかのクロック制御信号及び同期信号はマーク検出器モジュール１３０１にも送られているが、図を明確にするため、図１４又はその他の図面の、それらの信号の存在や機能が当業者に十分に理解されると考えられるところでは示されていない。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）アレイ１５００は、画素プリプロセッサ５０から得られた画素ごとにちょうど２ビットずつ、２００dpiの画素（映像）データの１５本の完全なラインを格納する。これは１ワード３０ビットで２５００ワードである。ＲＡＭアレイ１５００は２ビットのローテーションで読み取り−変更−書き込みのサイクルを周期的に実行するように構成されている。新たに入力した２ビットデータは、ＲＡＭ１５００に書き込まれて戻される前に、ＲＡＭ１５００の同じアドレスから読み出されたデータの最下部の２８ビットと併合される。ＲＡＭ１５００から読み出された全部で３０ビットのワードは、画素プリプロセッサ５０からの２つの入力ビットと共に、マーク要素検出器ブロック１４０３へ送られる。
【００８２】
１２ビット画素カウンタ１５０１は、画素データの１ラインに沿った画素位置に対応するＲＡＭアレイ中のアドレスを追跡する。ＲＡＭへの書き込みは、アクティブラインタイムの間にイネーブルされる。カウンタ１５０１も同時にイネーブルされ、各ラインの開始時にリセットされる。
【００８３】
第１の比較器１５０２は、水平方向に要素検出が始まるべき時間の水平開始を指示するh_start信号を印加するために使用される。ラインカウンタ１５０３は、各ページの開始でリセットされ、各ラインの開始で増分される。第2の比較器１５０４は、垂直方向に要素検出が始まるべき時間の開始を指示するために使用されるv_start信号を発生するために使用される。
【００８４】
図１４に戻って説明すると、マーク要素検出器１４０３は１６ラインストア１４００からの３２ビットデータストリームについて、一度に１６ワードずつのチャックで動作する。概念の上では、検出器１４０３は１６x１６画素アレイ（画素ごとに２ビット）を格納し、２つのマスク８０，９０の各々を画像データに適用する。先にマーク要素検出の項で説明したように、要素検出マスク８０は前景（着色）画素を検出するために使用され、もう１つのマスクである空隙要素マスク９０は背景（着色）画素を検出するために使用される。
【００８５】
要素検出マスク８０の、「Ｘ」とラベル付けされた各セル位置は、検出計算に寄与する。これらのセルの各々について、前景画素が検出された場合は、前景ヒットの総カウントに１を加算する。典型的には、２色以上のマーク要素を有するマークの場合、その色ごとに前景ヒットの総カウントを記録する。前景ヒット（色ごと）の総数が閾値を越えれば、前景要素が検出される。
【００８６】
また、先に説明したように、空隙要素マスク９０は背景（着色）画素を検出するために使用され、「Ｙ」とラベル付けされた各セル位置は検出計算に寄与する。これらのセルの各々について、前景画素が検出された場合、補色ごとに背景ヒットの総カウントに１を加算する。マーク要素の各色に対して、検出を目的としてマーク要素の色とぶつかり合わない１つの背景補色が存在する。背景ヒット（色ごと）の総数が閾値を越えれば、背景要素が検出される。空隙要素マスク９０（図９）の中心で「Ｙ」とラベル付けされているセルは、空隙要素マスク９０の周囲のＹラベルのセルとは別個に検出されるのが好ましい。
【００８７】
マーク要素３０は、画像データの同じ部分で前景要素と背景要素の双方が検出されたときに検出されると考えられる。
【００８８】
図１４のマーク要素検出器１４０３を図１６Ａ，Ｂに更に詳細に示す。図１６は、前景ワイヤードカラー１６１３により判定される１つの前景色（ｃｌ）と、１つの回転角とに関わる検出器１４０３の一部分１６２０を示す。３つの前景色（表１に示す）を有するマーク要素を検出するために３つの部分１６２０が必要であり、３つの前景色と、（考えうる）マーク要素のｎ個の回転角とに対して、マーク要素検出器の３ｎ個の部分が必要である。
【００８９】
１６ラインストア１４００からの３２ビットデータストリーム１６００は８（２ビット）一致比較器１６０１において前景色１６１３と比較される。比較器１６０１の結果と、０との比較を実行する別の比較器１６２１からの結果とは３つの異なる加算器ツリー１６０２、１６０３及び１６０４へ送られ、加算器ツリーは画像の垂直方向の１６のスライスそれぞれにおける前景画素、背景画素の数をカウントする。垂直方向の１６のスライスは、要素検出マスク８０又は空隙要素マスク９０のいずれかのセル場所の１６の列を表す。マスクの垂直方向の１６のスライスを一度に全て格納するのではなく、一度に１つの垂直スライスを処理し、１６の垂直スライスに相当する１６の部分和を格納する。
【００９０】
前景（ＦＧ）加算器ツリー１６０２は、要素検出マスク８０の「Ｘ」とラベル付けされたセル場所で前景画素を探索するためにハードワイヤードされており、背景（ＢＧ）加算器ツリー１６０３及び中心加算器ツリー１６０４は、空隙要素マスク９０の「Ｙ」とラベル付けされたセル場所で背景画素を探索する。中心加算器ツリー１６０４は、空隙要素マスク９０の中心にあるセル場所（「Ｙ」ラベル）で背景画素を探索するようにハードワイヤードされており、ＢＧ加算器ツリー１６０３はマスク９０の周囲に位置するＹラベルセルを検査する。
【００９１】
ＦＧ加算器ツリー１６０２は、前景（ＦＧ）アキュムレータネットワーク１６０５に加算される２つの部分和を生成する。ＦＧアキュムレータネットワーク１６０５は、ＦＧ加算器ツリー１６０２からの入力部分和をＦＧアキュムレータネットワークの先行段に加算した結果を格納し、それを次の段に渡すシフトレジスタである。従って、各段で必要とされるビットの数は対数関係に従って最大６ビットまで増加する。前景画素の場合、実際には中央の８スライスのみが画素を総計に関与させるが、背景（ＢＧ）アキュムレータネットワーク１６０６の結果とデータをラインアップするために、更に４つのパイプライン段が必要である。ＦＧアキュムレータネットワーク１６０５の最終段の結果は、構成レジスタに格納されている前景閾値１６１５（fg_threshold）と比較され（１６１０）、これに基づいて、この色の前景画素についてヒットを検出するか否かを判定する。この比較の結果は、それをＢＦアキュムレータネットワーク１６０６の結果とラインアップするために、４段シフトレジスタ１６０７でパイプライン化される。
【００９２】
ＢＧ加算器ツリー１６０３は、ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６に加算される２つの部分和を生成する。ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６は、ＦＧアキュムレータネットワーク１６０５とほぼ同じではあるが、各段で異なるビット数を要求する方式で、部分和を累算する。このアキュムレータの場合、必要とされるビット数は最大７まで増加し、ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６の最終段は、構成レジスタに格納されている背景閾値（bg_threshold）１６１６と比較され（１６１１）、これに基づいて、この色の背景画素についてヒットを検出するか否かを判定する。
【００９３】
中心加算器ツリー１６０４は、中心アキュムレータネットワーク１６０８に加算される１つの部分和を生成する。この場合も、各段におけるビット数が最大３ビットまでと異なる数である点を除いて、動作は先に説明したアキュムレータネットワークと同様である。中心アキュムレータネットワーク１６０８の最終段は、構成レジスタに格納されている中心閾値（cntr_threshold）１６１７と比較され（１６１２）、これに基づいて、現在色の中心画素についてヒットを検出するか否かを判定する。次に、比較の結果は、ＢＧアキュムレータネットワーク１６０６の結果とラインアップするために、７段シフトレジスタ１６０９でパイプライン化される。
【００９４】
最後に、３つの比較器全ての結果をＡＮＤ演算して、現在色１６１３のマーク要素が検出されたことを示すcolx_hit信号を発生する。マーク要素が検出されるたびに、検出されたマーク要素の中心の場所を５ラインストア１４０１に供給する。中心の場所は、マークの中心が検出されたときに、colx_hit信号の１つがＨＩＧＨになることから取り出される。従って，colx_hit信号はマーク要素の中心を識別する一連のラインにわたるビットマップを提供する。
【００９５】
５ラインストア１４０１を図１７に更に詳細に示す。５ラインストア１４０１は、２００dpiのマーク要素中心（場所）データに対して鮮鋭化動作が実行されている間にそのデータを一時的に保持するために使用される。ストア１４０１の能力は、２５００ワード×５ビットの編成である（１２．５キロビット）。鮮鋭化フィルタ１４０８（図１４）からのsf_out信号は、ＲＡＭアレイ１７００から読み出された信号がsf_in信号５ビット幅データバス１７０１を介して鮮鋭化フィルタ１４０８に書き込まれてから５クロックサイクル後に、ＲＡＭアレイ１７００に書き込まれる。書き込みアドレスは、鮮鋭化フィルタ１４０８における５段階パイプライン遅延を考慮して、現在読み出しアドレス値の下の５つのＲＡＭメモリアドレス値であるのが好ましい。このため、２つのアドレス値、すなわち、ＲＡＭ１７００からの読み出しのためのアドレス値と、ＲＡＭ１７００への書き込みのためのアドレス値とが保持される。
【００９６】
読み出しアドレスカウンタ１７０２は１２ビット幅であり、１６ラインストア１４００からの反転r_start信号１７０３によりリセットされ、画素プロセッサモジュール５０からのpb_valid信号１７０４によりイネーブルされる。
【００９７】
書き込みアドレスカウンタ１７０５も１２ビット幅であり、反転h_start信号１７０６によりリセットされ、画素プロセッサモジュール５０からのpb_valid信号１７０４によりイネーブルされる。
【００９８】
r_start信号１７０３は、h_start信号１７０６がハイになる５画素前にハイになる。これにより、読み出しアドレス値は常に確実に書き込みアドレス値より５大きくなる。
【００９９】
マルチプレクサ１７０７は、pb_valid信号１７０４の値に従ってＲＡＭアレイ１７００に対する読み出しアドレス又は書き込みアドレスを駆動する。
【０１００】
３ビットカウンタ１７０８及び符号化器１７０８は画像の始まりからの有効ラインをカウントし、画素プロセッサモジュール５０から得られるビットマップ画像から有効ラインが受信されるたびに一度ずつラインイネーブル、l_valid信号１７１０をターンオンする。ビットマップ画像の終了時に、再びこれをターンオフする。これにより、画像領域の外側で要素が検出されることはありえなくなり、鮮鋭化フィルタは画像境界に正確に適用される。
【０１０１】
２つの１ビットカウンタ１７１１及び１７１２は、パターンストア１４０２に対するp_wen信号１７１３と、配列検出器１４０４に対するodd_line信号１７１４とを発生するために使用される。p_wen信号１７１３は一対の有効画素ごとに第２の有効画素で、画素の第２の有効ライン（奇数ライン）で印加される。
【０１０２】
鮮鋭化フィルタ１４０８により実行されアルゴリズムは、鮮鋭化フィルタマスク１８００（又は行列）の適用を必要とする。この目的のための典型的なマスクを図１８Ａに示す。このマスクは適用されるたびにビットマップ画像の５ｘ５画素領域を処理して、１つの画素出力値を生成する。画像の５ｘ５領域ごとに、中心の場所がビットマップ画素値「１」と一致し且つフィルタマスク１８００中の「０」とラベル付けされた場所がそれぞれビットマスク画素値０と一致する場合には、フィルタマスク１８００で「Ｘ」とラベル付けされた位置と一致している全てのビットマップ画素は０に設定される。
【０１０３】
この鮮鋭化フィルタをマーク要素検出器１４０３の出力に適用することは、４つまでの中心場所から成る小さなグループにおける所定の中心場所に近接する中心場所を、少なくとも１つの中心でない画素位置によって離間されている中心場所に影響を及ぼさずに除去するという効果をもたらす。これは、パターンストア１４０２において同じ中心が複数回発生するという事態を減少させるのに有用である。
【０１０４】
好ましい実施形態の鮮鋭化フィルタは、そのフィルタ構成にある程度の融通性を有していると有利である。セルの２ビット構成フィールドに応じて、鮮鋭化フィルタマスク１８００の各セルが４つの可能な機能のうち１つを有するように個別にプログラミングすることができる。構成値「００」は、セルがパターン照合に何の影響も及ぼさず、パターン照合が見出されてもセルはクリアされないことを意味する。「０１」の値は、パターン照合が見出されたときにセルがクリアされることを意味する。「１０」又は「１１」の値は、「０」又は「１」の値がそれぞれパターン照合に寄与することを意味する（セルは見出すべきパターン照合に関してそれぞれ「０」又は「１」に一致しなければならない）。鮮鋭化フィルタ１４０８は、更に、フィルタリングを終了したデータがパターンストア１４０２へ送られる前に、５ラインストア１４００のデータを１００dpiまでダウンサンプリングするのが好ましい。
【０１０５】
次に図１８Ｂを参照すると、好ましい実施形態の鮮鋭化フィルタの実現形態のブロック線図が示されている。５ｘ５アレイを成すフリップフロップ１８０１は、５ラインストア１４０１を介して５つの垂直スライスを格納する。フリップフロップアレイは、図１８Ｂの矢印１８０２により指示される方向にシフトするパイプラインレジスタを形成する。複数のゲート１８０３は、選択されたフリップフロップ１８０１を図１８Ｂに「Ｌ」で示されている対応する一連の論理セル１８０４を介してクリアさせるパターン照合機能を実行する。これらの論理セル１８０４は、パターン照合を実行するために使用される検出信号も発生する。最終パイプライン段１８０５から読み出されたデータ（すなわち、sf_out（0）からsf_out（4））は、５ラインストア１４０１から読み出されたデータが５ラインストア１４０１の出力端子１７０１に接続するパイプラインの入力端子（すなわち、sf_in（0）からsf_out（4））にロードされている間に５ラインストア１４０１に書き込まれる。５ラインストア１４０１からのl_valid信号１７１０（すなわち、l_val（0）からl_val（4））の否定により、入力データを背景にクリアすることができる。
【０１０６】
要素検出器１４０３からのカラーヒット信号１４０１は図１８Ｂに示すようにＯＲ演算されて、５ラインストア１４０１に書き込まれる。３つのカラーヒットのいずれかが現れれば、要素の中心は検出されたことになり、５ラインストア１４０１に第１のラインに「１」として（ビット４）格納される。
【０１０７】
５ラインストア１４０１からのデータは、このようにして、図示される矢印１８０２の方向に、図１８Ｂの鮮鋭化フィルタ１４０８の上から下まで、入力データストリームと共に連続してシフトされるので、元の画像への５ラインウィンドゥのように機能する。
【０１０８】
図１８Ｂに示すように、パイプラインの終端部の最下方の２つの画素はそれらの１サイクル遅延バージョンとＯＲ演算されて、ps_in信号を発生する。これは、その後にパターンストア１４０２に格納される最大ダウンサンプリング済み（１００dpi）データである。
【０１０９】
次に図１８Ｃを参照すると、図１８Ｂの論理セル（Ｌ）１８０４の構成が更に詳細に示されている。２つの構成可能レジスタ値conf0１８１０及びconf1１８１１は、鮮鋭化フィルタ１４０８を構成し且つ先に説明したように構成値の第１のビット及び第２のビット信号を表すために使用される。「００」の構成値は、conf0＝０及びconf1＝０を表す。
【０１１０】
図１４に示すパターンストア１４０２を図１９に更に詳細に示す。このストアの動作は、解像度が低くなっているためにＲＡＭメモリ１９００が１２５０ワードしか必要としないという点を除いて、１６ラインストア１４００とほぼ同じである。配列検出器１４０４による図１０及び図１１のマスクの効率の良い適用を可能にするために、パターンストア１４０２は３０ライン分のデータを格納するのが好ましい。
【０１１１】
図２０を参照すると、ゼロ検出マスク２０００が示されている。このマスクは、パターンストア１４０２の内容に重ね合わされたときに、マーク要素の中心の場所がマスク２０００のＸラベルのついたセルと一致するか否かを検出するために使用される。ゼロ検出マスク２０００は、マークに対して、空隙要素マスク９０がマーク要素に対して行っていたのとほぼ同じ機能を有し、配列検出器１４０４のシグネチャ発生器をトリガするためにパターンストア１４０２の内容に対して使用される。ゼロ検出マスクは背景（ＢＧ）検出器１４０５により適用され、その結果が偽であれば、マーク要素の中心の場所はマスク２０００のＸラベルのセルと一致することになるので、マスク２００をパターンストアの別の画素へ移動し、再度適用する。そうでなければ、ＢＧ検出器１４０５により真が戻される。すなわち、あるべき所にマーク要素の中心の場所が存在しないことになり、そこで、シグネチャ検出器をトリガして、マスク２０００が適用されているパターンストアの現在内容に対してシグネチャを判定する。
【０１１２】
図１４の背景検出器１４０５を図２１に詳細に示す。パターンストア１４０２からのデータ（ps_data）は背景ＯＲツリー２１００に入り、パターンストア１４０２の垂直スライスを互いにＯＲ演算して、１５の部分項を生成する。ゼロ検出マスク２０００はその中央を通る垂直スライスに関して反射対称形であるので、１５しか必要とされないのである。そこで、１５の部分項を逆の順序で繰り返して、背景（ＢＧ）ＯＲシフトレジスタ１２０１への３０項までの入力を構成する。このシフトレジスタでは、３０項の各々をＢＧ ＯＲシフトレジスタ２１０１の先行する段の出力とＯＲ演算し、レジスタ２１０１の現在段に戻して格納する。ＢＧ ＯＲシフトレジスタ２１０１から出力される１ビットストリームデータは、ゼロ検出マスク２０００のＸラベルと一致する全ての画素のＯＲ演算の結果を表す。いずれかのビット（要素の存在を指示する）が現れれば、template_en信号２１０２の印加を中止し、この場所では有効マークをフラグできないことを指示する。
【０１１３】
背景検出器１４０５は、図１０及び図１１のシグネチャ検出マスク１０００に従って外側リングシグネチャ及び内側リングシグネチャを判定するために、正しい数のマーク要素中心場所が存在するか否かをも判定する。この目的のために、一対の３ビット比較器２１０６及び２１０７において、outer_sumデータ信号２１０３をouter_lo_threshold信号２１０４及びouter_hi_threshold信号２１０５のレジスタの値と比較する。双方の比較の結果が真であれば、正しい外側リングシグネチャを判定するために必要な数のマーク要素中心場所が検出されたことになる。一対の２ビット比較器２１１１及び２１１２でも、inner_sum信号２１０８に対して、inner_lo_threshold信号２１０９及びinner_hi_threshold信号２１１０のレジスタの値を使用して同様の比較が実行される。双方の比較の結果が真であれば、正しい内側リングシグネチャを判定するために必要な数のマーク要素中心場所が検出されたことになる。このように判定された２対の比較の結果が真であり、且つシフトレジスタ２１０１の出力が偽である場合には、この位置で有効マーク検出が可能であり、template_en信号２１０２が印加される。
【０１１４】
図１４のシグネチャ発生器１４０６を図２２に更に詳細に示す。シグネチャ発生器１４０６は、図１０及び図１１に示すシグネチャ検出マスク１０００に従って外側リングシグネチャ及び内側リングシグネチャを判定するために使用される。パターンストア１４０２の内容は、図１０のシグネチャ検出マスク１０００における陰影をつけられたセル場所を求めるようにハードワイヤードされている外側領域ＯＲツリー２２００を通って供給される。外側領域ＯＲツリー２２００はパターンストアを介して垂直スライスを取り出し、外側ＯＲシフトレジスタ２２０１を使用して、図１０のシグネチャ検出マスク１０００の陰影を付けられたセル場所で一致するとわかったビットをＯＲ演算する。外側ＯＲシフトレジスタ２２０１の出力２２０２は、パターンストア１４０２の現在データ位置におけるマークの外側リングシグネチャを表す３６ビット値である。出力２２０２は、外側リングシグネチャに対して検出されたマーク要素の数を判定するために、外側ＦＧ加算器ツリー２２０３も通過する。１８ビット内側リングシグネチャ２２０６は、パターンストア１４０２の内容から、図１１のシグネチャ検出マスク１００７に従って、内側領域ＯＲツリー２２０４及び内側ＯＲシフトレジスタ２２０５によりほぼ同じようにして生成される。しかし、この場合、まず、パターンストア１４０２からのデータを９段パイプライン２２０７に通して、図１１及び図１０のシグネチャ検出マスク１００７及びシグネチャ検出マスク１０００のそれぞれの相対位置に従ってデータを整列させる。内側ＦＧ加算器ツリー２２０８は、内側リングシグネチャに対して検出されたマーク要素の数を判定するために使用される。
【０１１５】
図２３Ａ，Ｂは、図１４のシグネチャ相関器１４０７の詳細なブロック線図である。シグネチャ相関器１４０７はシグネチャ発生器１４０６により生成されたシグネチャと、図３及び図４に示されるマークの各々に関する所定の又は既知のシグネチャとの相関を実行する。更に、シグネチャ相関器１４０７はシグネチャの考えうる３６の回転のそれぞれについて相関誤差を判定する。
【０１１６】
図３及び図４に示す２つのマークのうち一方に対する既知の外側リングシグネチャは、現在ラインがアクティブであるか、又はアクティブ＋１であるかに従って、マルチプレクサ２３００により選択される。選択されたシグネチャは、１２−１マルチプレクサ（ＭＵＸ）ツリー２３０４の出力と共に既知の外側リングシグネチャ値をゲーティングする３つ１組の同一のＡＮＤネットワーク２３０１へ送られる。１２−１ＭＵＸツリー２３０４は、（図２２のシグネチャ発生器からの）入力外側シグネチャ信号２２０２に対してどのhclk信号クロック周期が現在現れているかに従って、３つの外側シグネチャを選択する。ＡＮＤネットワーク２３０１に入力される前に、構成可能レジスタ２３１５から取り出された既知の外側リングシグネチャ値は、まず、既知の外側リングシグネチャをテンプレート重み付けレジスタで定義される実重み付け値へ値をマッピングするＭＡＰ機能２３０５を通過する。ＡＮＤネットワーク２３０１からの出力は、既知の外側リングシグネチャと入力外側シグネチャ信号２２０２との間の相関誤差に対応する和を生成する３つ１組の同一の加算器ツリー２３０６へ送られる。ほぼ同様の回路構成２３１２は、図３又は図４の２つのマークに対する既知の内側リングシグネチャと、入力内側シグネチャ信号２２０６（同様に図２２に示す）との相関誤差値を生成する。回路２３１２からの内側相関値は加算器２３０７において加算器２３０６から取り出された外側相関誤差値に加算されて、シグネチャごとの総相関誤差を形成する。総相関誤差値は第１の最小値ブロック装置２３０８へ送られ、最小値ブロック装置２３０８は、３つの入力値のうち最小の値を総相関誤差値を保持するために使用されるパイプラインレジスタ２３０９に供給する。
【０１１７】
総相関値は、最低の値を判定するために、第２の最小値ブロック装置２３１０により互いに比較され、最低の値は相関誤差バス２３１１を介してコンパチビリティ計算器１４０９（図１４）へ送られる（図１４）（corr_err信号）。最低の総相関値は、図３及び図４に示すマークのいずれか一方との一致の信頼レベル、すなわち、「適合度」を判定するために使用される。
【０１１８】
図２４は、図１４のコンパチビリティ計算器１４０９を更に詳細に示す。コンパチビリティ計算器１４０９は、入力corr_err値（すなわち、シグネチャ相関器１４０７から出力された最低の総相関値）を構成可能レジスタから取り出された複数の所定の閾値２４０１の各々と比較する１組の範囲比較器２４００を具備する。範囲比較器２４００の出力は３つ１組の範囲検出値であり、これらは、範囲検出入力を判定された入力corr_err値範囲に対応する２ビット値に符号化する符号化器２４０２へ直ちに送られる。この２ビット範囲値は、同様に構成レジスタから取り出された４つの可能範囲値２４０４の１つを選択し、これは、pc_compatバス２４０３を介して証拠組み合わせ器モジュール１３０２へ送られる。
【０１１９】
従って、最低の総相関値は、プログラム可能閾値に従って４つの領域に分割され、それらの領域はコンパチビリティ空間における４つの固定値の１つに割り当てられることになる。４つの事前定義済み固定値は複数の範囲値２４０４を介してプログラムされ、０から１００までの間で設定された値を有するのが好ましい。
【０１２０】
証拠組み合わせ器モジュール１３０２はコンパチビリティの値を取り出し、コンパチビリティ値の閾値比較基準に従って、入力装置、出力装置、又は写真複写機などの組み合わせ入出力装置の機能をイネーブル又はディスエーブルする。例えば、その機能は複写の阻止、警報を鳴らすこと、又は好ましい実施形態が設置される装置の遮断などを含むと考えられる。
【０１２１】
以上説明した処理を、上述の方式に代えて、図２５に示すような従来の汎用コンピュータシステム２５００を使用して実行しても差し支えない。その場合、図２から図２４のマーク検出プロセス、パターン照合プロセス及び関連プロセスは、コンピュータシステム２５００内部で実行されるアプリケーションプログラムのようなソフトウェアとして実現されるであろう。特に、処理ステップは、コンピュータにより実行されるソフトウェアの命令によって実行されることになる。ソフトウェアを２つの別個の部分、すなわち、上述の実際のプロセスを実行する部分と、その部分とユーザとの間のユーザインタフェースを管理するための部分とに分割しても良い。ソフトウェアは、例えば、以下で説明する記憶装置を含むコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されれば良い。ソフトウェアはコンピュータ読み取り可能な媒体からコンピュータにロードされた後、コンピュータにより実行される。そのようなソフトウェア、すなわち、コンピュータプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータプログラム製品である。コンピュータにおけるコンピュータプログラム製品の使用は、本発明の一実施形態に従った有利な装置を実現するのが好ましい。
【０１２２】
コンピュータシステム２５００はコンピュータモジュール２５０１と、キーボード２５０２及びマウス２５０３などの入力装置と、プリンタ２５１５及び表示装置２５１４を含む出力装置とを具備する。変復調器（モデム）トランシーバ装置２５１６は、例えば、電話回線２５２１又は他の機能媒体を介して接続可能である通信回路網２５２０との間で通信を行うために、コンピュータモジュール２５０１により使用される。モデム２５１６はインターネットや、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの他のネットワークシステムに対するアクセスを獲得するために使用できる。
【０１２３】
コンピュータモジュール２５０１は、典型的には、少なくとも１つのプロセッサ装置２５０５と、例えば、半導体ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）から形成されるメモリ装置２５０６と、ビデオインタフェース２５０７を含む入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースと、キーボード２５０２及びマウス２５０３、オプションとしてジョイスティック（図示せず）に対応するＩ／Ｏインタフェース２５１３と、モデム２５１６用インタフェース２５０８とを含む。記憶装置２５０９が設けられており、これは、典型的には、ハードディスクドライブ２５１０と、フロッピーディスクドライブ２５１１とを含む。磁気テープドライブ（図示せず）を使用しても良い。不揮発性データ源として、典型的には、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２５１２が設けられる。コンピュータモジュール２５０１の構成要素２５０５から２５１３は、典型的には、相互接続バス２５０４を介して、当業者には良く知られている従来のコンピュータシステム２５００の動作モードが得られるように通信する。実施形態を実施できるコンピュータの例としては、ＩＢＭ−ＰＣ及びそのコンパチブル、Sun Sparcstation又はそれから派生した類似のコンピュータシステムなどがある。
【０１２４】
典型的には、アプリケーションプログラムはハードディスクドライブ２５１０に常駐し、プロセッサ２５０５に読み取られ、その実行を制御される。プログラム及びネットワーク２５２０から取り出されるデータの中間格納は、可能であればハードディスクドライブ２５１０と協調して、半導体メモリ２５０６を使用して実行されれば良い。場合によっては、アプリケーションプログラムをＣＤ−ＲＯＭ又はフロッピーディスクで符号化されたユーザに供給し、対応するドライブ２５１２又は２５１１を介して読み出しても良いし、あるいは、ユーザがネットワーク２５２０からモデム装置２５１６を介して読み出しても良い。更に、磁気テープ、ＲＯＭ又は集積回路、磁気光ディスク、コンピュータモジュール２５０１と別の装置との間の無線又は赤外線送信チャネル、ＰＣＭＣＩＡカードなどのコンピュータ読み取り可能なカード、及びＥメール送信及びウェブサイトに記録された情報などを含めたインターネット及びイントラネットを含む別のコンピュータ読み取り可能な媒体から、ソフトウェアをコンピュータシステム２５００にロードすることも可能である。これらは単に関連するコンピュータ読み取り可能な媒体の例である。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体を実践しても、本発明の趣旨から逸脱することにはならない。
【０１２５】
図示されているように、スキャナ２５３０はコンピュータモジュール２５０１に結合して、プロセッサ２５０５により実行されるアプリケーションプログラムを使用する格納及び処理のために、メモリ装置２５０６に画素データを供給する。あるいは、入力画素データはネットワーク２５２０から供給されても良い。ユーザによる表示装置２５１４を介する会話型操作のために、ユーザインタフェースを提示しても良い。必要に応じて、パターン照合プロセスの認可の下に、プリンタ２５１５における印刷によって画像の複製を実行しても良い。
【０１２６】
＜産業上の適用可能性＞
以上の説明から、本発明の実施形態は紙幣などの文書及び証書を不整な複写などから保護する場合に適用可能であることが明白である。また、システムは文書の真贋の検証も可能にする。
【０１２７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の趣旨から逸脱せずに変形及び／又は変更を行うことは可能であり、実施形態は単なる例であって、本発明を限定するものではない。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、紙幣や証書等の文書画像中のマークを精度良く検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像複製システムのブロック線図である。
【図２】本発明の実施形態による処理過程のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に従って検出すべきマークの一例を示す図である。
【図４】図３に示すマークの別の例を示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による画素プリプロセッサのブロック線図である。
【図６】図５の画素プリプロセッサの画素バッファパイプを表す図である。
【図７】図５の画素プリプロセッサで使用される色分類プロセスのフローチャートである。
【図８】好ましい実施形態によるマーク要素検出マスクを表す図である。
【図９】好ましい実施形態による空隙要素検出マスクを表す図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態で使用されるシグネチャ検出マスクを表す図である。
【図１１】図１０のシグネチャ検出マスクの中心部分を更に詳細に示す図である。
【図１２】図３に示すサンプルマークの外側リングシグネチャ及び内側リングシグネチャを表す図である。
【図１３】好ましい実施形態による検出装置の概略図である。
【図１４】図１３に示すマーク検出器ユニットを更に詳細に示すブロック線図である。
【図１５】図１４のマーク検出器ユニットの（１６本）ラインストアの概略図である。
【図１６Ａ】好ましい実施形態によるマーク要素検出ユニットの概略図である。
【図１６Ｂ】好ましい実施形態によるマーク要素検出ユニットの概略図である。
【図１７】図１４のマーク検出器ユニットの（１６本）ラインストアの概略図である。
【図１８Ａ】マーク検出における信頼レベルを向上させるために使用される鮮鋭化フィルタマスクの一例を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の好ましい実施形態の鮮鋭化フィルタの実現形態を示す概略図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｂの鮮鋭化フィルタの実現形態の一部の概略図である。
【図１９】図１４のマーク検出器ユニットに示されるパターンストアを更に詳細に示す概略図である。
【図２０】好ましい実施形態による０検出マスクを示す図である。
【図２１】図１４に示す背景検出器を更に詳細に示す概略図である。
【図２２Ａ】図１４に示すシグネチャ発生器を更に詳細に示す概略図である。
【図２２Ｂ】図１４に示すシグネチャ発生器を更に詳細に示す概略図である。
【図２３Ａ】図１４に示すシグネチャ相関器を更に詳細に示す概略図である。
【図２３Ｂ】図１４に示すシグネチャ相関器を更に詳細に示す概略図である。
【図２４】図１４に示すコンパチビリティ計算器を更に詳細に示す概略図である。
【図２５】本発明の一実施形態を実施できるコンピュータシステムを表す概略ブロック線図である。
【符号の説明】
１０…複製システム、１１…スキャナ装置、１２…コンピュータ制御システム、１３…プリンタ装置、２９，３９…マーク、３０…マーク要素、５０…画像プリプロセッサ、５１…サブサンプル制御装置、５２…画素バッファパイプ、５３…画素選択装置、５４…前景濃度検査装置、５５…前景色検査装置、５６…色符号化器、５７…ラインバッファ、５８…スマート出力装置、８０…要素検出マスク、９０…空隙検出マスク、１３００…マーク検出装置、１３０１…マーク検出器、１３０２…証拠組み合わせ器モジュール
Claims (6)
- 特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置の制御方法であって、
遷移判定手段が、連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定工程と、
検出手段が、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定工程の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定工程の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出工程と、
判定手段が、前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定工程と、
を備えることを特徴とするマーク検出装置の制御方法。 - 前記赤色チャネルと緑色チャネルは色修正後、前記赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値と比較されることを特徴とする請求項１に記載のマーク検出装置の制御方法。
- 特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置であって、
連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定手段と、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出手段と、
前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするマーク検出装置。 - 前記赤色チャネルと緑色チャネルは色修正後、前記赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値と比較されることを特徴とする請求項３に記載のマーク検出装置。
- コンピュータに読込ませ実行させることで、
特定の色特性を有し、予め設定された位置に配置された複数のマーク要素で構成されるマークであって、画像に埋め込まれている前記マークを検出するマーク検出装置として機能させるコンピュータプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体であって、
連続する複数画素を記憶するバッファに格納された、着目画素より遅延している画素群の青チャネルの第１の加重平均値と、前記着目画素より遅延していない画素群の第２の青チャネルの加重平均値とを比較し、前記第１の加重平均値が前記第２の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が前景遷移状態にあるとして判定し、前記第２の加重平均値が前記第１の加重平均値より予め設定された閾値だけ大きい場合、前記着目画素が背景遷移状態にあるとして判定する遷移判定手段と、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の前景閾値以上である、或いは、背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が前景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっていないなら前記マーク要素に関連する画素である前景画素を示すコードを出力し、赤色チャネルと緑色チャネルが赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値を上まわっている場合には背景画素を示すコードを出力し、
前記着目画素の青、赤、緑の画像データのうち青色チャネルが、青色チャネル用の背景閾値以下である、或いは、前記背景閾値と前記前景閾値との間にあり且つ前記遷移判定手段の判定結果が背景遷移状態を示している、のいずれかを満たす場合、赤色チャネルと緑色チャネルにかかわらず背景画素を示すコードを出力し、
前記出力の所定複数画素分のコードに、検出すべきマーク要素の前景画素の場所を示すマスクと前記検出すべきマーク要素を取り囲む画素が背景画素であることを判定するためのマスクからなる前記マーク要素を検出するための前記所定複数画素に対応するマスクを用いて、処理することを繰り返し、前記画像に埋め込まれたマークの前記複数のマーク要素の中心座標位置を検出する検出手段と、
前記検出された前記複数のマーク要素からなるビットマップにおけるマーク要素の中心座標位置と既知の配列とを比較して、前記マーク要素の相対位置関係に基づくマーク要素の既知の配列との適合度を判定する判定手段と、
として機能させるコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記赤色チャネルと緑色チャネルは色修正後、前記赤色チャネルと緑色チャネル用の閾値と比較されることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
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