JP4809756B2 - ホログラムデータ領域特定装置及びホログラムデータ領域特定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム画像におけるホログラムの領域を特定するホログラムデータ領域特定装置及びホログラムデータ領域特定プログラムに関する。

近年、光ディスク等の光情報記録媒体に、データを記録再生することが普及しており、データをより高速に記録再生可能とし、記録容量の大容量化を目指した次世代光情報記録媒体の研究開発が活発に行われている。例えば、光ディスクの記録容量を高める技術としては、記録再生光の短波長化、記録再生光学系における対物レンズの高ＮＡ化、記録マークの多値化、又は、ホログラム記録再生等が挙げられる。

このような技術の中でも、ホログラム記録再生は、他の技術に比べて、データの記録再生の高速化と飛躍的な容量の増大が期待されている。ホログラム記録再生は、従来の光情報記録媒体における１又は複数の同一面（同一層）内への記録（面内記録）だけではなく、当該記録媒体の厚み方向へもデータをホログラムとして記録するものである。

このように、ホログラム記録再生は、ページデータと呼ばれる二次元デジタル情報を一度の光アクセスで記録又は再生することで行われている。従って、ホログラム記録再生は、一度の光アクセスによって、二次元デジタル情報を記録再生できることから、記録容量の大容量化だけではなく、大量の情報量を有する二次元デジタル情報を高速に記録再生できる点にメリットがあり、さらなる高速化（高転送レート化）にも期待が高まっている。

ここで、簡単にホログラム記録再生の仕組みについて図１３を参照して説明する。図１３は一般的なホログラムを用いたデータの記録再生装置の概略図を示している。この記録再生装置１０１は、予めレーザ装置（図示せず）からの出射ビームをビームスプリッタ（図示せず）等で二分割したビーム１、ビーム２を入力としており、ＳＬＭ１０３と、レンズ１０５と、レンズ１０７と、光検出器１０９と、計算機１１１とを備えている。そして、記録再生装置１０１には、二次元デジタル情報を記録する記録媒体Ｋが備えられている。

ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１０３は、空間光変調器と呼ばれるもので、記録媒体Ｋに記録する二次元デジタル情報すなわちページデータを表示面に表示させて、この表示面に入射されたビーム１を空間的に変調するものである。このＳＬＭ１０３には、反射型、透過型が用いられることが多く、現在、ＳＬＭ１０３は、液晶やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたものが主流となっている。

レンズ１０５は、ＳＬＭ１０３で空間的に変調されたビーム１を信号光として記録媒体Ｋに照射するものである。この信号光を記録媒体Ｋに照射するのと同時に、ビーム２は記録媒体Ｋ中の信号光が照射される領域へ重ねて照射される。ビーム２は参照光と呼ばれる。これら信号光・参照光により、干渉縞（干渉縞パターン）が記録媒体Ｋ中で生じ、光の明暗パターンに応じて、記録媒体Ｋの屈折率変化等となって二次元デジタル情報の記録が完了する。

レンズ１０７は、再生時に記録媒体Ｋの既記録済み領域へ照射された参照光が、既記録済み領域における干渉縞パターンに応じた屈折率変化によって回折された再生光を、光検出器１０９に出射するものである。
光検出器１０９は、レンズ１０７から出射された再生光を受光（撮影）し、受光した再生像（ホログラム再生像）を計算機１１１に出力するもので、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子が用いられる。

計算機１１１は、バスに接続されたフレームバッファ、ＶｉｄｅｏＯＵＴ（映像出力端子）、メインメモリ、ＣＰＵ等を備え、再生時に、光検出器１０９から入力された再生像（ホログラム再生像）を信号処理すると共に、記録時に、ＳＬＭ１０３へのページデータの出力を、ＶｉｄｅｏＯＵＴから行うものである。なお、この計算機１１１は、再生時に、光検出器１０９から入力された再生像をフレームバッファへ取り込み、メインメモリに逐次展開して、ＣＰＵで処理を行っている（又は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＤＳＰ等の専用ハードウェア［図示せず］による処理でもよい）。

この計算機１１１による信号処理（ホログラム再生画像信号処理）の一般的な流れを図１４に示すフローチャートを参照して説明する（適宜、図１３参照）。このホログラム再生画像信号処理では、計算機１１１は、まず、光検出器１０９から出力された再生像（ホログラム再生像）をフレームバッファに取り込む（Ｓ１０１）。続いて、計算機１１１は、データ領域（ホログラムのみ）を特定して切り出す（Ｓ１０２）。

また、計算機１１１は、切り出したデータ領域について、線形写像による像歪み補正、リサンプリング、画素補間の処理を行う（Ｓ１０３）。そして、計算機１１１は、データ領域から２次元デジタル情報を得て、情報検出（誤り訂正、復号処理）をして、データの復元を行う（Ｓ１０４）。

なお、この一般的なホログラム再生画像信号処理では、再生像からデータ領域を切り出すために、データ領域の外部若しくは内部にマーカと呼ばれる位置検出用画像群を予め配置しておき、これによって切り出すデータ領域を特定することとしており、このデータ領域を特定する特定方法が例えば、特許文献１、非特許文献１に開示されている。
特開２０００−１２２０１２号公報 橋本道一他「ホログラムメモリーにおけるマーカ位置の高精度検出法」信学技法ＭＲ２００４−７０，ＣＰＭ２００４−１８３（２００５−０３）

しかしながら、特許文献１に開示されている特定方法は、テンプレートマッチング等によって、マーカの検索をホログラム再生像において広範囲に行わなければならず、低効率であるという問題がある。また、非特許文献１に開示されている特定方法は、マーカの位置をサブピクセル精度で検出することができるほど高精度であるものの、マーカが欠損した場合に対応できないという問題がある。ここで、参考までに、従来のマーカの例とマーカが欠損した場合の例を図１５、図１６に示す。

図１５（ａ）に示すように、従来のマーカは、鳥の目マーカと呼ばれており、マーカの領域の縁部の枠と中央の正方形とによって構成された微小画像である。なお、ＳＬＭ１０３（図１３参照）上に表示した場合を図１５（ａ）に示し、また、再生像を図１５（ｂ）に示している。また、この従来のマーカに対応したテンプレートを図１５（ｃ）に示している。

図１６に示すように、ホログラム再生像は、データ領域が長方形の形状をしており、この長方形の四隅近傍にマーカ（ＰＱＲＳ）である十字画像が存在している。しかし、この図１６からわかるように、図中左上のマーカＰの十字画像が欠損している。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、効率よくマーカを検索することができ、マーカが欠損した場合であっても、ホログラム再生像（ホログラム画像）からデータ領域（ホログラムデータ領域）を精度よく特定することができるホログラムデータ領域特定装置及びホログラムデータ領域特定プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載のホログラムデータ領域特定装置は、光検出器から入力された、ホログラムデータを含む再生像であるホログラム画像から当該ホログラムデータが占めている領域であるホログラムデータ領域を特定するホログラムデータ領域特定装置であって、記憶手段と、エッジ検出手段と、テンプレート比較手段と、重心検出手段と、マーカ位置推定手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、ホログラムデータ領域特定装置は、記憶手段に記憶されたホログラム画像の輝度に基づいて、エッジ検出手段によって、ホログラムデータ領域のエッジを検出する。続いて、ホログラムデータ領域特定装置は、テンプレート比較手段によって、エッジ検出手段で検出されたエッジと、ホログラムデータ領域を特定するための目印であるマーカ及びエッジの予め設定された位置関係と、に基づいて、マーカが存在するホログラム画像の領域を推定し、この推定したホログラム画像の領域と予め用意しておいたテンプレートとを比較し、当該ホログラム画像の領域とテンプレートとの残差分布における残差が最小となる箇所を、マーカの位置と推定する。そして、ホログラムデータ領域特定装置は、重心検出手段によって、テンプレート比較手段で用いた残差分布から前記マーカの位置をサブピクセル精度で特定して、ホログラムデータ領域を確定する。
また、ホログラムデータ領域特定装置は、マーカ位置推定手段によって、マーカが欠損している場合（輝度が所定値以下のマーカが存在する場合）に、ホログラム画像内の欠損していない他のマーカの位置と、当該ホログラム画像が入力される前に入力された他のホログラム画像のマーカの位置とに基づいて、輝度が所定値以下のマーカの位置を推定する。

請求項２に記載のホログラムデータ領域特定装置は、請求項１に記載のホログラムデータ領域特定装置において、前記エッジ検出手段が、予め設定された前記ホログラム画像のサイズと前記ホログラムデータ領域の形状及びサイズとから求めた前記ホログラムデータ領域のエッジに直交するようにまたがる所定個数の矩形領域を用い、各矩形領域について、当該矩形領域の縦方向及び横方向に存在する画素の画素値を積算し、積算した結果に基づいて、予め設定した閾値による輝度の閾値判定をすることで、エッジを検出することを特徴とする。

かかる構成によれば、ホログラムデータ領域特定装置は、エッジ検出手段によって、輝度変化に基づいてエッジを検出する場合に、矩形領域を用いて、それぞれの矩形領域について、当該矩形領域の縦方向及び横方向に存在する画素の画素値を積算する、すなわち、
矩形領域を狭め（圧縮し）、最終的に矩形領域を縦方向の１本のライン（一次元配列）又は横方向の１本のラインまで圧縮する。そして、ラインをグラフ化することで、輝度分布曲線を得る。この輝度分布曲線において、ホログラムデータ領域以外の部分は輝度値が低く、ホログラムデータ領域の部分は輝度値が高く且つ平滑化される。これにより、ホログラムデータ領域のエッジを検出することができる。

請求項３に記載のホログラムデータ領域特定装置は、請求項１に記載のホログラムデータ領域特定装置において、前記エッジ検出手段が、予め設定された前記ホログラム画像のサイズと前記ホログラムデータ領域の形状及びサイズとから求めた前記ホログラムデータ領域のエッジに直交するようにまたがる所定個数の矩形領域を用い、各矩形領域について、当該矩形領域の縦方向及び横方向に存在する画素の画素値を積算し、積算した結果に基づいて、微分ピーク判定によって前記輝度変化のピークを検出することで、エッジを検出することを特徴とする。

かかる構成によれば、ホログラムデータ領域特定装置は、エッジ検出手段によって、矩形領域の縦方向及び横方向に存在する画素の画素値を積算した結果に基づいて、微分ピーク判定によって輝度変化のピークを検出することで、簡単にホログラムデータ領域のエッジを検出することができる。

請求項４に記載のホログラムデータ領域特定装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載のホログラムデータ領域特定装置において、前記マーカに、複数本の線分が１つの交点のみで交差するように構成した微小画像を用いることを特徴とする。

かかる構成によれば、ホログラムデータ領域特定装置は、複数本の線分が１つの交点のみで交差するように構成した微小画像をマーカとして用いることで、当該マーカが拡大縮小されても、必ず線分の交点位置がテンプレートと一致することとなる。

請求項５に記載のホログラムデータ領域特定装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載のホログラムデータ領域特定装置において、前記テンプレートに中間階調を有する微小画像を用いることを特徴とする。

かかる構成によれば、ホログラムデータ領域特定装置は、テンプレートに中間階調を有する微小画像を用いることで、従来の白黒二値の微小画像による２色の線分の縁取りに比べ、白黒二値以外の中間階調の灰色の線分を縁取るので、従来よりも高精度の検出が可能になる。

請求項６に記載のホログラムデータ領域特定プログラムは、光検出器から入力された、ホログラムデータを含む再生像であるホログラム画像から当該ホログラムデータが占めている領域であるホログラムデータ領域を特定するために、前記ホログラム画像を記憶する記憶手段を備えたコンピュータを、エッジ検出手段、テンプレート比較手段、重心検出手段、マーカ位置推定手段として機能させる構成とした。

かかる構成によれば、ホログラムデータ領域特定プログラムは、記憶手段に記憶されたホログラム画像の輝度変化に基づいて、エッジ検出手段によって、ホログラムデータ領域のエッジを検出し、テンプレート比較手段によって、エッジ検出手段で検出されたエッジと、ホログラムデータ領域を特定するための目印であるマーカ及びエッジの予め設定された位置関係と、に基づいて、マーカが存在するホログラム画像の領域を推定し、この推定したホログラム画像の領域と予め用意しておいたテンプレートとを比較し、当該ホログラム画像の領域とテンプレートとの残差分布における残差が最小となる箇所を、マーカの位置と推定する。そして、ホログラムデータ領域特定プログラムは、重心検出手段によって、テンプレート比較手段で用いた残差分布からマーカの位置をサブピクセル精度で特定して、ホログラムデータ領域を確定する。また、ホログラムデータ領域特定プログラムは、マーカ位置推定手段によって、マーカが欠損している場合（輝度が所定値以下のマーカが存在する場合）に、ホログラム画像内の欠損していない他のマーカの位置と、当該ホログラム画像が入力される前に入力された他のホログラム画像のマーカの位置とに基づいて、輝度が所定値以下のマーカの位置を推定する。

請求項１、６に記載の発明によれば、ホログラムデータ領域のエッジを検出してから、テンプレートと比較することで、効率よくホログラム画像のマーカを検索することができ、マーカの位置をサブピクセル精度で特定することで、ホログラム画像からホログラムデータ領域を精度よく特定することができる。また、請求項１、６に記載の発明によれば、マーカが欠損した場合であっても、当該マーカを欠損していない他のマーカの位置と前に入力された他のホログラム画像の欠損していないマーカの位置とに基づいて、欠損したマーカの位置を推定することができ、ホログラム画像からホログラムデータ領域を精度よく特定することができる。

請求項２、３に記載の発明によれば、ホログラムデータ領域のエッジを検出する際に、矩形領域を狭めていくことで、ホログラムデータ領域が様々な輝度値を有する画素で構成されている場合に当該構成に起因するエッジ誤判定を防止することができ、ホログラムデータ領域のエッジを検出する際に、簡単且つ高速にエッジを検出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ホログラム画像のマーカが拡大縮小されて光検出器で受光されても、当該マーカの線分の交点位置がテンプレートと必ず一致するので、より精度よくマーカの位置決定を行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、従来の白黒二値の微小画像による２色の線分の縁取りに比べ、白黒二値以外の中間階調の灰色の線分を縁取るので、従来よりも高精度の検出が可能になる。

次に、本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
（ホログラムデータ領域特定装置の構成）
図１はホログラムデータ領域特定装置の機能ブロック図である。この図１に示すように、ホログラムデータ領域特定装置１は、光検出器（図示せず）から入力されたホログラム画像からホログラムが占めている領域であるホログラムデータ領域（ページデータ）を特定（確定）するもので、フレームバッファメモリ（記憶手段）３と、エッジ検出手段５と、テンプレート比較手段７と、テンプレート画像蓄積手段９と、重心検出手段１１とを備えている。

フレームバッファメモリ３は、入力されたホログラム画像を複数記憶し、エッジ検出手段５に各ホログラム画像を転送し、エッジ検出手段５で切り出されたホログラムデータ領域のエッジを検出した結果（検索範囲指定データ）を記憶するものである。

ここで図２を参照して、ホログラム画像の例を説明する。図２は光検出器（図示せず）で受光されて、当該装置に入力されたホログラム画像の例を示した図である。ホログラム画像（光検出器出力画像領域）は、長方形のホログラムデータ領域（データ領域）と、当該長方形の各頂点付近に位置する十字形状の４個のマーカとを含んでいる。

なお、ホログラム画像には、ホログラムデータ領域とマーカとがすべて入っていることが必要である。また、ホログラムデータ領域の形状や、マーカの位置・個数については、様々な提案がなされているが、いずれの提案もホログラムデータ領域は、単独の矩形領域又は矩形領域の集合が採用されている。また、マーカの位置・個数については、ホログラムデータ領域の四隅に１個ずつ（合計４個）配置されることが多く採用されている。

なお、この実施形態では、ホログラムデータ領域は、長方形の形状をしているが、これに限定されず、例えば、正方形、平行四辺形、ひし形、多角形（五角形、六角形等）であってもよい。また、マーカの位置は、ホログラムデータ領域の四隅に１個ずつ配置されているが、これに限定されず、ホログラムデータ領域のエッジの位置とマーカの位置とが予め設定された位置関係にあればよく、例えば、「各エッジの中央（各辺の中央）から数十画素にマーカが位置する」という位置関係にあればよい。

さらに、一般的に光検出器（図示せず）の中心とホログラムデータ領域の中心とが必ずしも一致しているとは限らないため、この図２では、ホログラムデータ領域が若干右にシフトして受光された場合を示している。ちなみに、このホログラムデータ領域がシフトしてしまう原因は、レンズ系の光学軸のズレ、このズレ以外にも記録媒体の厚さのばらつきに起因したウェッジプリズムのような作用、記録媒体の収縮による干渉縞全体の角度シフト等があり、頻繁に見られるものである。図１に戻る。

エッジ検出手段５は、フレームバッファメモリ３から転送されたホログラム画像それぞれについて、ホログラムデータ領域の所定箇所（長方形の四辺）のエッジを、ホログラム画像の輝度に基づいて検出するものである。つまり、このエッジ検出手段５は、エッジを検出することで、大雑把にホログラムデータ領域の特定（粗調整）を行うことを目的としている。このように粗調整を行うことで、後記するテンプレート比較手段７及び重心検出手段１１における微調整の計算量の大幅な低減を行うことができる。

このエッジ検出手段５では、具体的にホログラム画像内の面積が小さい矩形領域内での輝度変化を抽出することで、エッジを検出している。ここで、図３〜図７を参照して、エッジ検出手段５によるエッジ検出の仕方について説明する。図３は、図２に示したホログラム画像に４個の矩形領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを配置した図である。

なお、この図３において、ホログラム画像（光検出器出力画像領域）の幅（ｘ軸方向の長さ、横画素サイズ）はＬｘ＿ｃａｍであり、高さ（ｙ軸方向の長さ、縦画素サイズ）はＬｙ＿ｃａｍである。また、ホログラムデータ領域（データ領域）の幅はＬｘ＿ｄａｔであり、高さはＬｙ＿ｄａｔである。さらに、矩形領域Ａ、Ｂの幅はＷ１であり、高さはＨ１であり、矩形領域Ｃ、Ｄの幅はＷ２であり、高さはＨ２である。

そして、矩形領域Ａ、Ｂは、それぞれホログラム画像の左端、右端に接するように、且つ、ホログラム画像の縦方向の中央に位置するように配置する。矩形領域Ｃ、Ｄは、それぞれホログラム画像の上端、下端に接するように、且つ、ホログラム画像の横方向の中央に位置するように配置する。

そうすると、矩形領域Ａ、Ｂの幅（横画素サイズ）Ｗ１は、
Ｌｘ＿ｃａｍ−Ｌｘ＿ｄａｔ≦Ｗ１≦Ｌｘ＿ｃａｍ／２を満たすように設定される。矩形領域Ａ、Ｂの高さ（縦画素サイズ）Ｈ１は、ホログラムデータの変調方式や当該装置１の演算速度によるが、概ねＬｙ＿ｄａｔ／１６〜Ｌｙ＿ｄａｔ／８程度が望ましい。

同様に、矩形領域Ｃ、Ｄの高さ（縦画素サイズ）Ｈ２は、
Ｌｙ＿ｃａｍ−Ｌｙ＿ｄａｔ≦Ｈ２≦Ｌｙ＿ｃａｍ／２を満たすように設定される。矩形領域Ｃ、Ｄの幅（横画素サイズ）Ｗ２は、ホログラムデータの変調方式や当該装置１の演算速度によるが、概ねＬｘ＿ｄａｔ／１６〜Ｌｘ＿ｄａｔ／８程度が望ましい。

矩形領域Ａ〜Ｄは、ホログラムデータ領域とこのホログラムデータ領域の外周の一部とを含んだ領域であり、エッジ検出手段５は、この外周の領域とホログラムデータ領域との境界（エッジ）を検出する。なお、矩形領域Ａ、Ｂと矩形領域Ｃ、Ｄは、領域を圧縮する方向が異なる（後記する）だけで、同様の手順でエッジを検出できるので、矩形領域Ａ、Ｃについてのみ、エッジの検出の仕方を説明する。

矩形領域Ａは、横画素サイズＷ１、縦画素サイズＨ１を有する矩形画像（二次元配列）であるが、エッジ検出手段５は、この矩形領域Ａの領域を縦方向に圧縮して、横ライン（一次元配列）に変換する。すなわち、横画素サイズＷ１、縦画素サイズＨ１の二次元配列を、横画素サイズＷ１、縦画素サイズ１の一次元配列に変換するために、エッジ検出手段５は、矩形領域Ａ内部のＨ１本（高さ分の本数）の横ライン（高さが１画素のライン）をすべて重ねて積算することで一本の横ライン（一次元配列）を生成する。

矩形領域Ｃは、横画素サイズＷ２、縦画素サイズＨ２を有する矩形画像（二次元配列）であるが、エッジ検出手段５は、この矩形領域Ｃの領域を横方向に圧縮して、縦ライン（一次元配列）に変換する。すなわち、横画素サイズＷ２、縦画素サイズＨ２の二次元配列を、横画素サイズ１、縦画素サイズＨ２の一次元配列に変換するために、エッジ検出手段５は、矩形領域Ｃ内部のＷ２本（幅分の本数）の縦ライン（幅が１画素のライン）をすべて重ねて積算することで一本の縦ライン（一次元配列）を生成する。

このように、矩形領域Ａ〜Ｄの領域をそれぞれ圧縮する理由は、ホログラムデータ領域が様々な輝度値を有する画素で構成されている場合、このような画素の構成に起因したエッジ誤判定を避けるためである。こうして生成された横ライン（一次元配列）をグラフ化すると、図４に示すような輝度分布曲線となる。なお、この図４は、横軸に画素の位置を、縦軸に輝度の数値（輝度値）をとった輝度分布曲線を示している。

この輝度分布曲線では、ホログラムデータ領域の領域外の部分は輝度値が低く、ホログラムデータ領域の部分は輝度値が高く平滑化されている。なお、Ｉ_１がホログラムデータ領域における輝度値の平均値を示し、Ｉ_０がホログラムデータ領域の領域外における輝度値の平均値を示し、Ｉ_ｔｈが輝度値の閾値を示している。

そして、エッジ検出手段５は、この輝度分布曲線に基づいて、閾値による位置判定又は微分ピーク判定による位置判定を行う。まず、閾値による位置判定の場合、エッジ検出手段５は、輝度値の閾値Ｉ_ｔｈ＝（Ｉ_１−Ｉ_０）／２を求め、輝度分布曲線がこのＩ_ｔｈを超える位置（エッジ位置）をスキャンによって求めている。

また、微分ピーク判定による位置判定の場合、エッジ検出手段５は、図５に示すように、輝度分布曲線の微分値が最大となる位置（エッジ位置）を求めている。なお、この図５は、横軸に画素の位置を、縦軸に輝度の数値を微分したもの（微分輝度値）をとった微分曲線を示している。

輝度の数値を微分したもの（微分輝度値）を得るには、輝度分布曲線が一次元配列として格納されていることから、例えば、微分オペレータを一次元配列内の要素に適用する方法が簡便且つ高速である。この微分オペレータを一次元配列内の要素に適用する方法では、微分オペレータとして、Ｐｒｅｗｉｔｔ微分オペレータの一次元版である１行３列の一次元配列［−１，０，１］或いは１行２列の一次元配列［−１，１］を適用することができる。

ここで、Ｐｒｅｗｉｔｔ微分オペレータについて補足説明する。例えば、輝度分布曲線の一次元配列として、１行２０列のＡ＝［８，８，８，８，９，８，９，８，１５，６４，９０，１００，９５，１０３，１００，９５，９０，１００，１０８，１００］が与えられたとすると、図６（ａ）で示すように描くことができる。この輝度分布曲線のエッジ位置の検出にＰｒｅｗｉｔｔ微分オペレータＰ＝［−１，０，１］を左端から順に、この一次元配列Ａ［・・・］に作用させると、別の一次元配列Ｂ［・・・］を得ることができる。なお、ここでいう「作用」とは、次の数式（１）に示すように定義される。

この数式（１）を一次元配列Ａに作用させた結果得られた一次元配列Ｂは、１行１８列になり、Ｂ＝［０，０，１，０，０，０，６，５６，７５，３６，５，３，５，−８，−１０，５，１８，０］となり、図６（ｂ）で示すように描くことができる。この図６（ｂ）からピーク位置を求めることは容易であり、１次元配列Ｂ内の９番目の位置であることが明確になる。すなわち、エッジ位置は、Ａ（９）とＡ（１１）の中間の要素であるＡ（１０）にあると結論できる。なお、一次元配列［−１，１］も同様の計算でエッジ位置を計算することができる。

以上のように説明した、エッジ検出手段５によるエッジの検出の仕方（粗調整の流れ）について、図７に示すフローチャートを参照しつつ、統括して説明する（適宜、図１参照）。
エッジ検出手段５は、フレームバッファメモリ３から転送されたホログラム画像から矩形領域Ａ〜Ｄの切り出しを行う（ステップＳ１）。続いて、エッジ検出手段５は、切り出した矩形領域Ａ〜Ｄのそれぞれの領域を圧縮する（ステップＳ２）。そして、エッジ検出手段５は、領域が圧縮されグラフ化された輝度分布曲線を用い、閾値による位置判定又は微分ピーク判定による位置判定によって、エッジ（エッジ位置）を検出する（ステップＳ３）。図１に戻る。

なお、このエッジ検出手段５で検出されたエッジ位置により、ホログラムデータ領域のおおよその位置を把握することができるが、把握したホログラムデータ領域の位置について妥当性があるか否かを判定することが望ましい。
この妥当性を判定する基準として、ホログラムデータ領域のエッジ位置について、予め初期値が入力されている場合には、エッジ検出手段５は、エッジ位置とこの初期値とを比較して差分が許容範囲に収まっている場合、妥当性があると判定し、収まっていない場合、妥当性が無いと判定する。

また、妥当性を判定する基準として、ホログラム画像が時間方向に連続して入力されている場合には、直前（前）のホログラムデータ領域のエッジ位置を用いて、エッジ検出手段５は、ホログラムデータ領域のエッジ位置とこの直前のホログラムデータ領域のエッジ位置とを比較して差分が許容範囲に収まっている場合、妥当性があると判定し、収まっていない場合、妥当性が無いと判定する。

さらに、エッジ検出手段５は、矩形領域Ａ〜Ｄのうち、１個の矩形領域だけ妥当性がないと判定した場合、エッジ位置を推定する。例えば、エッジ検出手段５は、矩形領域Ａのエッジ位置に妥当性がないと判定した場合、矩形領域Ｂのエッジ位置からＬｘ＿ｄａｔだけ減算した値が矩形領域Ａのエッジ位置であると推定することが可能である。若しくは、エッジ検出手段５は、直前のホログラムデータ領域における矩形領域Ａのエッジ位置に、矩形領域Ｂの残差だけを加算した値が、妥当性がないと判定された矩形領域Ａのエッジ位置であると推定することも可能である。

なお、エッジ検出手段５は、ホログラムデータ領域の形状に応じて、用いる矩形領域の個数を随時変更してエッジを検出することが可能である。例えば、ホログラムデータ領域が多角形（五角形以上）の場合、辺の数に応じて、五角形ならば５個の矩形領域を用いて、エッジを検出する。逆に、この実施形態のように、マーカの位置とホログラムデータ領域の形状及びサイズとが明確に分かっている場合には、４個の矩形領域を用いなくても、少なくとも２個の矩形領域（Ａ及びＣ、Ａ及びＤ、Ｂ及びＣ、Ｂ及びＤ）によって、２つのエッジを検出するだけでもよい。この場合、テンプレート比較手段７（詳細は後記）は、これら２つのエッジの交点によって、１個のマーカの位置を推定することができ、さらに、この推定したマーカの位置とホログラムデータ領域の形状及びサイズとから、他のマーカの位置を推定することも可能である。

そして、エッジ検出手段５は、エッジ位置（エッジを検出した結果（検索範囲指定データ））をテンプレート比較手段７に出力する。

テンプレート比較手段７は、エッジ検出手段５で検出されたエッジ（エッジ位置、検索範囲指定データ）を初期値（目安）として、ホログラムデータ領域の各頂点付近の領域を推定し、推定したホログラム画像の領域と、テンプレート画像蓄積手段９に蓄積してあるテンプレート画像（以下、単にテンプレートともいう）とを比較し、比較した結果、当該ホログラム画像の領域（対応するマーカ）とテンプレートとの残差分布における残差が最小となる箇所を、マーカの位置と推定するものである。つまり、このテンプレート比較手段７は、エッジ検出手段５で粗調整され、得られたエッジ位置から、ホログラムデータ領域の位置を特定するマーカの位置を推定するための微調整を施すものである。

この微調整は、背景技術のところで説明したＳＬＭ（図示せず）と光検出器（図示せず）との画素ピッチの比が整数倍（１：１、１：２等）でない場合であっても、さらに、ホログラム画像において画素ずれが生じていても、高速且つ高精度にホログラムデータ領域を特定するために行う処理である。

例えば、ＳＬＭ（図示せず）と光検出器（図示せず）との画素ピッチの比が整数倍でない場合、ＳＬＭで表示した信号光に含まれるマーカの大きさが光検出器上で整数倍の大きさで検出されない。なお、こういった現象は、記録媒体（図示せず）の歪みや平行度の不均一さに起因して生じることもある。こういった現象が生じている際には、従来の鳥の目マーカ（図１５参照）の場合、四角に閉じた領域（マーカの領域の縁部の枠）が拡大又は縮小されて光検出器で検出されると、テンプレートとの一致度が低くなってしまう。

そこで、ホログラムデータ領域特定装置１では、入力されるホログラム画像に含まれているマーカの図形として、互いに平行でなく、且つ、複数本の線分が１つの交点のみで交差するように構成した微小図形を採用している。このマーカの例を図８に示す。

図８に示すように、（ａ）逆Ｌ字形、（ｂ）十字形、（ｃ）Ｘ字形、（ｄ）矢印形がある。（ａ）逆Ｌ字形では、平行でない１画素の線分を２本用いて、これらの線分を、逆Ｌ字をなすように直角に交差させている。（ｂ）十字形では、平行でない２画素の線分を２本用いて、これらの線分を、微小図形の中央で十字をなすように交差させている。（ｃ）Ｘ字形では、平行でない１画素の線分を２本用いて、これらの線分を、Ｘ字をなすように交差させている。（ｄ）矢印形では、平行でない１画素の線分を３本用いて、これらの線分を、矢印のマークをなすように交差させている。

すなわち、これらのマーカは、平行でない複数の線分を、１つの交点で交わるように組み合わせたものである。これらのマーカが拡大縮小されて、光検出器（図示せず）に受光されたとしても、必ず線分の交点位置がテンプレートと一致することとなり、より高精度にホログラムデータ領域の特定を行うことができる。図１に戻る。

また、ホログラムデータ領域特定装置１に入力される前に、光検出器（図示せず）が受光した再生像は、レンズ（図示せず）のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：光学伝達関数の振幅成分）の影響を受けて、高域空間周波数成分が低下している。さらに、光検出器で受光された再生像は、１ピクセル以下の画素ずれを伴う場合が多いため、受光された再生像に含まれているマーカは、白黒二値の微小画像ではなく、中間階調の微小画像となっている。しかし、従来のテンプレートマッチングでは、この中間階調の微小画像を、閾値処理により強制的に白黒二値の微小画像としていた。それゆえ、テンプレート画像としては、従来からの白黒二値の微小画像が用いられてきた。

このホログラムデータ領域特定装置１では、このように光検出器（図示せず）で受光された再生像の段階で、当該再生像に含まれているマーカが中間階調の微小画像であることに鑑み、テンプレート比較手段７で用いるテンプレート画像（テンプレート画像蓄積手段９に蓄積されるテンプレート画像）に中間階調を有する画像を適用している。図９に中間階調を有するように作成したテンプレート画像の例を示す。

図９に示すように、テンプレート画像の例では、白黒二値の他、中間階調の灰色により、線分を縁取っており、（ａ）逆Ｌ字形、（ｂ）十字形、（ｃ）Ｘ字形、（ｄ）矢印形がある。（ａ）逆Ｌ字形では、平行でない１画素の線分を２本用いて、これらの線分を、逆Ｌ字をなすように直角に交差させ、このＬ字の周囲の画素を灰色としている。（ｂ）十字形では、平行でない２画素の線分を２本用いて、これらの線分を、微小図形の中央で十字をなすように交差させ、この十字の周囲の画素を灰色としている。（ｃ）Ｘ字形では、平行でない１画素の線分を２本用いて、これらの線分を、Ｘ字をなすように交差させ、このＸ字の周囲の画素を灰色としている。（ｄ）矢印形では、平行でない１画素の線分を３本用いて、これらの線分を、矢印のマークをなすように交差させ、当該マークの周囲の画素を灰色としている。

これによって、従来よりもホログラムデータ領域の高精度な検出が可能になる。実際のテンプレート画像の値としては、例えば、図９（ａ）の逆Ｌ字形の場合、次に示す数式（２）で与えられる。

この数式（２）は、各画素が８ｂｉｔ要素（配列要素が８ｂｉｔの画素）である二次元配列であることを表している。なお、図９（ｂ）十字形、（ｃ）Ｘ字形、（ｄ）矢印形についても、同様の二次元配列の形態を有している。また、配列要素の設定の仕方（各画素の画素値の範囲）は、レンズ（図示せず）のＭＴＦ、ＳＬＭと光検出器との画素ピッチの比、ホログラム画像の倍率等によって適宜変更し、最適な値とすることが可能である。図１に戻る。

以上説明したように、ホログラム画像のマーカと、テンプレート画像とが備えられた際に、テンプレート比較手段７は、ホログラム画像のマーカとテンプレート画像とを比較した結果、対応するマーカとテンプレート画像との残差分布を作成する。つまり、テンプレート比較手段７は、エッジ検出手段５から出力されたエッジ位置（検索範囲指定データ）から、マーカの位置の推定値を算出し、算出した推定値を中心とした狭い領域でマーカを検索して、マーカの位置を特定している。

このテンプレート比較手段７では、ＳＳＤＡ法（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：残差逐次検定法）によって、マーカの位置を検索する検索範囲内において、対応するマーカとテンプレートとにおける残差分布を二次元配列として求める。そして、テンプレート比較手段７では、この残差分布の中で最も残差の小さい位置をマーカの位置であると推定している。

また、テンプレート比較手段７には、マーカ位置推定手段７ａが備えられている。このマーカ位置推定手段７ａは、光検出器（図示せず）から入力されたホログラム画像の一部が光の特別な干渉条件等に起因し黒くなり、マーカの位置が欠損した場合に当該マーカの位置を推定するものである。ホログラムデータ領域特定装置１では、マーカの位置が欠損した場合に、ホログラムデータ領域の正確な位置決めが困難になる。この結果、ホログラムデータからデータを読み出そうとした場合、データ読み出しエラーが増大してしまうことになる。

そこで、まず、ホログラムデータ領域特定装置１はマーカ位置推定手段７ａによって、マーカの位置が欠損したか否かを判定する。例えば、４個のマーカがホログラムデータ領域に付加されていた場合、マーカ位置推定手段７ａは、それぞれのマーカについて最小残差値を求めて比較する。この比較した結果、あるマーカの最小残差値が、ある閾値を超えている場合、このマーカについてはマーカの位置が欠損している（すなわち、テンプレート比較手段７によるテンプレートマッチングでの微調整が失敗）と判定する。

このマーカの位置が欠損していると判定した場合で、ホログラム画像が１ページ目である場合には、ホログラムデータ領域特定装置１は、他のマーカの位置からホログラムデータ領域（この例では長方形［四辺形］）を推定し、ホログラム画像が２ページ目以降である場合には、ホログラムデータ領域特定装置１は、前ページで得られたマーカの位置（欠損しているマーカの位置に対応して存在するマーカ）を利用してホログラムデータ領域を推定する。

例えば、ホログラム画像が１ページ目であり、本来ならば、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓの４個のマーカが含まれている場合に、マーカＰが欠損している際にマーカＱ、Ｒ、Ｓを利用する。ここで、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓのマーカの位置をベクトルで表すと、原点に対して左上、右上、左下、右下のマーカ位置をそれぞれ、Ｐ^→、Ｑ^→、Ｒ^→、Ｓ^→とするとき、欠損しているマーカ位置Ｐ^→は、他の３個のベクトルの線形和により、次に示す数式（３）により算出される。ここで本明細書では、矢印（→）は、直前の文字の上にあることを示すこととする。

これまで説明したように、マーカの位置は、（１）エッジ検出手段５から出力されたエッジ位置から推定することもでき（縦方向のエッジと横方向のエッジとの交点付近に存在するとの前提から推定）、（２）ホログラム画像が１ページ目でないならば、前ページのマーカの位置を利用して求めることができ、（３）さらに他のマーカの位置からベクトルの線形和により推定することもできる。そして、これら（１）〜（３）の方法でそれぞれ求めた位置に重み付き平均をとることで、さらに高精度なマーカの位置の推定が可能である。

この重み付き平均について具体的に説明すると、欠損しているマーカ位置Ｐ^→を推定したい場合、（１）の方法を用いた推定位置をＰ_１ ^→、（２）の方法を用いた推定位置をＰ_２ ^→、（３）の方法を用いた推定位置をＰ_３ ^→とすると、次に示す数式（４）によりマーカ位置Ｐ^→を推定する。

この数式（４）において、ｓ、ｔ、ｕは、ｓ＋ｔ＋ｕ＝１を満たす正の実数であり、３個の推定位置の重み付けをするパラメータである。このパラメータは、ホログラムデータの多重方式、ホログラム画像が１ページ目であるか否か、或いは、ホログラムデータ領域の構成等で、それぞれの推定位置の精度が異なるため、最適な値を適宜設定すればよい。

テンプレート画像蓄積手段９は、テンプレート比較手段７で用いるテンプレート（テンプレート画像）を蓄積するもので、一般的なメモリ等によって構成されている。

重心検出手段１１は、テンプレート比較手段７で推定したマーカの位置について、テンプレート比較手段７で用いた残差分布から、最も確からしいマーカの位置をサブピクセルの精度で特定して、ホログラムデータ領域を確定するものである。

このホログラムデータ領域特定装置１によれば、エッジ検出手段５によって、ホログラムデータ領域のエッジ（エッジ位置）を検出してから、テンプレート比較手段７によって、テンプレートと比較することで、効率よくホログラム画像のマーカの位置を検索することができ、重心検出手段１１によって、マーカの位置をサブピクセル精度で特定することで、ホログラム画像からホログラムデータ領域を精度よく特定することができる。

また、このホログラムデータ領域特定装置１によれば、エッジ検出手段５によって、ホログラムデータ領域のエッジを検出する際に、矩形領域を圧縮していくことで、ホログラムデータ領域が様々な輝度値を有する画素で構成されている場合に当該構成に起因するエッジ誤判定を防止することができる。

さらに、このホログラムデータ領域特定装置１によれば、エッジ検出手段５における閾値判定又は微分ピーク判定により、ホログラムデータ領域のエッジを検出する際に、簡単且つ高速にエッジを検出することができる。

さらにまた、このホログラムデータ領域特定装置１によれば、マーカに複数の線分が１つの交点のみで交差するように構成した微小画像を用いており、このマーカが拡大縮小されて光検出器で受光されても、当該マーカの線分の交点位置がテンプレートと必ず一致するので、より精度よくマーカの位置決定を行うことができる。

そしてまた、このホログラムデータ領域特定装置１によれば、テンプレートに中間階調を有する微小画像を用いており、従来の白黒二値の微小画像による２色の線分の縁取りに比べ、白黒二値以外の中間階調の灰色の線分を縁取るので、従来よりも高精度の検出が可能になる。

また、このホログラムデータ領域特定装置１によれば、マーカ位置推定手段７ａによって、マーカが欠損した場合であっても、当該マーカを他のマーカの位置と前のホログラム画像のマーカの位置とに基づいて、当該マーカの位置を推定することができ、ホログラム画像からホログラムデータ領域を精度よく特定することができる。

以上説明したように、このホログラムデータ領域特定装置１では、ホログラムデータ領域を特定する際に、粗調整、微調整（テンプレートマッチング、サブピクセル精度で特定）といったように段階的に行っており、高速且つ高精度に行うことができる。なお、このホログラムデータ領域特定装置１は、二次元情報をホログラムデータとして記録再生するすべての装置に適用可能なものであり、ホログラムデータのすべての多重方式に用いることができ、データ変調復調方式、誤り訂正方式に依存することなく用いることができる。

また、二次元情報をホログラムデータとして記録再生する装置（ホログラムデータ領域特定装置１が適用されたもの）に装填される記録媒体についてもフォトポリマーやフォトリフラクティブ結晶等の材料形態に依存することはない。
さらに、ホログラムデータ領域特定装置１は、ホログラムデータ領域（ページデータ）の構成やマーカの位置・個数についても自由度が比較的高く、利用形態に対しても様々に適用することができる。

なお、この実施形態では、マーカの例として、８×８画素からなる微小画像を示したが、この画素サイズに限定されることなく、これより大きくても小さくてもよい。さらに、マーカに含まれている線分の太さに関しても制約はなく、概ねホログラムデータ領域内の最短輝点長さ程度の幅を有していることが望ましい。図８に示した４つの例（逆Ｌ字形、十字形、Ｘ字形、矢印形）以外にも、一点で交わる平行でない線分の組み合わせによって、マーカとなる無数の微小画像を構成することができる。

（ホログラムデータ領域特定装置の動作 その１ 通常動作）
次に、図１０に示すフローチャートを参照して、ホログラムデータ領域特定装置１の動作（通常動作）について説明する（適宜、図１参照）。
まず、ホログラムデータ領域特定装置１は、エッジ検出手段５によって、粗調整（Ｘ，Ｙ輝度分布）を行う、すなわち、ホログラム画像の輝度変化に基づいて、エッジ位置を検出する（ステップＳ１１）。なお、ホログラム画像が１ページ目ではない場合、前ページの結果を利用して、エッジ位置を検出してもよい。

続いて、ホログラムデータ領域特定装置１は、テンプレート比較手段７によって、テンプレートマッチングを行って、マーカの位置を推定する（ステップＳ１２）。また、ホログラムデータ領域特定装置１は、重心検出手段１１によって、マーカの位置をサブピクセル精度で検出し、マーカが回転しているか否かを判定し（重心判定）、マーカの位置を特定し（ステップＳ１３）、ホログラムデータ領域を特定（データ領域特定）して出力する（ステップＳ１４）。

（ホログラムデータ領域特定装置の動作 その２ 高速動作［１ページのみ粗調整］）
次に、図１１に示すフローチャートを参照して、ホログラムデータ領域特定装置１の動作（高速動作［１ページのみ粗調整］）について説明する（適宜、図１参照）。
まず、ホログラムデータ領域特定装置１は、エッジを検出する対象となるホログラム画像（対象ページ）が１ページ目か否かを判定し（ステップＳ２１）、１ページ目であると判定した場合（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）には、エッジ検出手段５によって、粗調整（Ｘ，Ｙ輝度分布）を行う、すなわち、ホログラム画像の輝度変化に基づいて、エッジ位置を検出する（ステップＳ２２）。１ページ目であると判定しなかった場合（ステップＳ２１、Ｎｏ）には、前ページの結果を利用して、エッジ位置を検出する（ステップＳ２３）。

続いて、ホログラムデータ領域特定装置１は、テンプレート比較手段７によって、テンプレートマッチングを行って、マーカの位置を推定する（ステップＳ２４）。また、ホログラムデータ領域特定装置１は、重心検出手段１１によって、マーカの位置をサブピクセル精度で検出し、マーカが回転しているか否かを判定し（重心判定）、マーカの位置を特定し（ステップＳ２５）、ホログラムデータ領域を特定（データ領域特定）して出力する（ステップＳ２６）。

（ホログラムデータ領域特定装置の動作 その３ マーカ欠損がある場合の動作）
次に、図１２に示すフローチャートを参照して、ホログラムデータ領域特定装置１の動作（マーカ欠損がある場合の動作）について説明する（適宜、図１参照）。
まず、ホログラムデータ領域特定装置１は、エッジ検出手段５によって、粗調整（Ｘ，Ｙ輝度分布）を行う、すなわち、ホログラム画像の輝度変化に基づいて、エッジ位置を検出する（ステップＳ３１）。なお、ホログラム画像が１ページ目ではない場合、前ページの結果を利用して、エッジ位置を検出してもよい。

続いて、ホログラムデータ領域特定装置１は、テンプレート比較手段７によって、テンプレートマッチングを行って、マーカの位置を推定する（ステップＳ３２）。この場合に、ホログラムデータ領域特定装置１は、マーカが欠損しているか否かを判定し（ステップＳ３３）、マーカが回転しているか否かを判定し（重心判定）、マーカの位置を特定する（ステップＳ３４）。

ホログラムデータ領域特定装置１は、マーカが欠損していると判定した場合（ステップＳ３３、Ｙｅｓ）には、ホログラム画像が１ページ目であるか否かを判定し（ステップＳ３５）、ホログラム画像が１ページ目であると判定しなかった場合（ステップＳ３５、Ｎｏ）、マーカ位置推定手段７ａによって、前ページの結果を利用して、欠損したマーカの位置を推定する（ステップＳ３７）。

また、ホログラムデータ領域特定装置１は、ホログラム画像が１ページ目であると判定した場合（ステップＳ３５、Ｙｅｓ）、マーカ位置推定手段７ａによって、他のマーカの位置で構成される四辺形から、欠損したマーカの位置を推定する（ステップＳ３７）。
そして、ホログラムデータ領域特定装置１は、ホログラムデータ領域を特定（データ領域特定）して出力する（ステップＳ３８）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、ホログラムデータ領域特定装置１として説明したが、当該装置１の各構成における処理を実行可能に記述したプログラム（ホログラムデータ領域特定プログラム）とすることも可能である。この場合、当該装置１と同様の効果を奏する。

本発明の実施形態に係るホログラムデータ領域特定装置の機能ブロック図である。 ホログラム画像の例を示した図である。 図２に示したホログラム画像に４個の矩形領域を配置したことを示した図である。 輝度分布曲線の例を示した図である。 輝度分布曲線の微分曲線の例を示した図である。 輝度分布曲線の一次元配列の例を示した図である。 エッジ検出手段による粗調整の流れを示した図である。 マーカの例を示した図である。 テンプレートの例を示した図である。 図１に示したホログラムデータ領域特定装置の動作（通常動作）を示したフローチャートである。 図１に示したホログラムデータ領域特定装置の動作（高速動作）を示したフローチャートである。 図１に示したホログラムデータ領域特定装置の動作（マーカ欠損がある場合の動作）を示したフローチャートである。 従来の一般的なホログラムを用いたデータの記録再生装置の概略を示した図である。 ホログラム再生画像信号処理の一般的な流れを示したフローチャートである。 従来のマーカの例を示した図である。 従来のマーカが欠損した場合の例を示した図である。

符号の説明

１ ホログラムデータ領域特定装置
３ フレームバッファメモリ（記憶手段）
５ エッジ検出手段
７ テンプレート比較手段
７ａ マーカ位置推定手段
９ テンプレート画像蓄積手段
１１ 重心検出手段

Claims (6)

1. 光検出器から入力された、ホログラムデータを含む再生像であるホログラム画像から当該ホログラムデータが占めている領域であるホログラムデータ領域を特定するホログラムデータ領域特定装置であって、
   前記ホログラム画像を記憶する記憶手段と、
   この記憶手段に記憶されたホログラム画像の輝度に基づいて、前記ホログラムデータ領域のエッジを検出するエッジ検出手段と、
   このエッジ検出手段で検出されたエッジと、前記ホログラムデータ領域を特定するための目印であるマーカ及び前記エッジの予め設定された位置関係と、に基づいて、前記マーカが存在する前記ホログラム画像の領域を推定し、この推定したホログラム画像の領域と予め用意しておいたテンプレートとを比較し、当該ホログラム画像の領域と前記テンプレートとの残差分布における残差が最小となる箇所を、前記マーカの位置と推定するテンプレート比較手段と、
   このテンプレート比較手段で用いた残差分布から前記マーカの位置をサブピクセル精度で特定して、前記ホログラムデータ領域を確定する重心検出手段と、
   前記ホログラム画像内に複数の前記マーカが存在し、複数の前記ホログラム画像が時間方向に連続して入力され、前記ホログラム画像において輝度が所定値以下のマーカが存在する場合に、前記ホログラム画像内の他のマーカの位置と、当該ホログラム画像が入力される前に入力された他のホログラム画像のマーカの位置とに基づいて、前記輝度が所定値以下のマーカの位置を推定するマーカ位置推定手段と、を備えることを特徴とするホログラムデータ領域特定装置。
2. 前記エッジ検出手段は、予め設定された前記ホログラム画像のサイズと前記ホログラムデータ領域の形状及びサイズとから求めた前記ホログラムデータ領域のエッジに直交するようにまたがる所定個数の矩形領域を用い、各矩形領域について、当該矩形領域の縦方向又は横方向に存在する画素の画素値を積算し、積算した結果に基づいて、予め設定した閾値による輝度の閾値判定をすることで、エッジを検出することを特徴とする請求項１に記載のホログラムデータ領域特定装置。
3. 前記エッジ検出手段は、予め設定された前記ホログラム画像のサイズと前記ホログラムデータ領域の形状及びサイズとから求めた前記ホログラムデータ領域のエッジに直交するようにまたがる所定個数の矩形領域を用い、各矩形領域について、当該矩形領域の縦方向又は横方向に存在する画素の画素値を積算し、積算した結果に基づいて、微分ピーク判定によって輝度のピークを検出することで、エッジを検出することを特徴とする請求項１に記載のホログラムデータ領域特定装置。
4. 前記マーカに、複数本の線分が１つの交点のみで交差するように構成した微小画像を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のホログラムデータ領域特定装置。
5. 前記テンプレートに中間階調を有する微小画像を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のホログラムデータ領域特定装置。
6. 光検出器から入力された、ホログラムデータを含む再生像であるホログラム画像から当該ホログラムデータが占めている領域であるホログラムデータ領域を特定するために、前記ホログラム画像を記憶する記憶手段を備えたコンピュータを、
   前記記憶手段に記憶されたホログラム画像の輝度に基づいて、前記ホログラムデータ領域のエッジを検出するエッジ検出手段、
   このエッジ検出手段で検出されたエッジと、前記ホログラムデータ領域を特定するための目印であるマーカ及び前記エッジの予め設定された位置関係と、に基づいて、前記マーカが存在する前記ホログラム画像の領域を推定し、この推定したホログラム画像の領域と予め用意しておいたテンプレートとを比較し、当該ホログラム画像の領域と前記テンプレートとの残差分布における残差が最小となる箇所を、前記マーカの位置と推定するテンプレート比較手段、
   このテンプレート比較手段で用いた残差分布から前記マーカの位置をサブピクセル精度で特定して、前記ホログラムデータ領域を確定する重心検出手段、
   前記ホログラム画像内に複数の前記マーカが存在し、複数の前記ホログラム画像が時間方向に連続して入力され、前記ホログラム画像において輝度が所定値以下のマーカが存在する場合に、前記ホログラム画像内の他のマーカの位置と、当該ホログラム画像が入力される前に入力された他のホログラム画像のマーカの位置とに基づいて、前記輝度が所定値以下のマーカの位置を推定するマーカ位置推定手段、
   として機能させることを特徴とするホログラムデータ領域特定プログラム。

Images