JP4832996B2 - 情報検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、不可読な形式で情報の埋め込まれた媒体から、情報を検出し読み取る技術に関する。

不可読な形式で情報を埋め込み、また、情報の埋め込まれた媒体から埋め込んだ情報を読み取る技術はこれまで数多く提案されている。例えば、特開２００５−２８６９６３号公報（特許文献１）、米国特許出願公開第２００３／００２１４４２号（特許文献２）、特開２００５−２６９５５１号公報（特許文献３）に開示のものがある。

特許文献１は、複数の微小点を配置することで情報の記録を行う方式で、情報を表す単位領域を示す領域既定点と、領域既定点で表される単位領域内の相対位置で情報を表す情報点を配置することにより情報を埋め込んでいる。また読取時は、領域既定点を検出し、得られた単位領域内で情報点の位置を認識し、単位領域からの情報点の相対位置により情報の読み出しを行う。

特許文献２、３は、ドットの配列によって波の方向および波長を変化させた信号パターンと呼ぶドットパターンを用意し、１つの信号パターンに対して１つ以上のシンボルを与え、信号パターンを組み合わせて配置することにより情報を埋め込んでいる。また読取時は、ガボールフィルタを用いて信号パターンの波を検出してシンボルを特定し、得られたシンボルをエラー訂正符号や多数決判定などを用いることで情報を復号している。

いずれの方式も、情報を持つドットを含むパターン群は、埋め込む情報によって異なる形状となるが、平均的にほぼ一様な濃度分布を持つ。そのため、文書画像の背景全体に情報を埋め込んだ場合も視覚的に目立たず、画像本来の文書の可読性にはあまり影響を与えないことを特徴としている。ただし図１４に示したように、意図的に、地紋のドット径やドット密度を変化させることで、埋め込む情報に影響を与えることなく濃度を変化させ、地紋上に絵や文字を描くことも可能である。

図１５は、特許文献２，３による、１８×１８画素で構成された信号パターンの一例を示す説明図である。図１５（ａ）は情報“１”を記録する信号パターンの一例であり、図１５（ｂ）は情報“０”を記録する信号パターンの１例である。埋め込む情報が３行×４列＝１２ビットの情報の場合、図１５（ｃ）に示したパターンが形成される。

皺や汚れ、印刷物の複写や経年変化、切取り等に起因する読取に失敗するのを避けるために、情報はエラー訂正符号化や情報の繰り返しを行った上で埋め込まれる。一例として、２５６ビットの情報を埋め込む場合の概略を図１６に示す。２５６ビットの情報（符号３０１）を６４ビット単位で４個（符号３０２〜３０５）に分割し、それぞれに異なるインデックス情報４ビット（符号３０６）（例えば、‘００００’，‘０００１’，‘００１０’，‘０１００’）と、ページを識別する共通のページ情報１２ビット（符号３０７）を付加した８０ビット（符号３０８）を４個生成する。それぞれの８０ビットの情報を８ビット訂正可能で符号長１４４ビットのエラー訂正符号ＢＣＨ（１４４，８０）符号で符号化する（符号３０９）。符号化後の情報を１２行×１２列＝１４４ビットのブロックで表現すると、情報の異なるブロックが４ブロック（符号３１０〜３１３）となる。情報を記録する信号パターンのサイズが１８×１８画素では、この１４４ビットの情報をもつブロック１個のサイズは２１６画素×２１６画素となる。

たとえばＡ４の紙面にこの情報を埋め込む場合、３００ｄｐｉのＡ４画像の画素数は約２５００×３５００画素となるため、１１×１６ブロック＝１７６ブロックを配置することができる。２５６ビット埋め込みでは、４種類の情報の異なるブロックがあるが、図１７に示したように、これらをそれぞれ４４回（１７６÷４＝４４）繰り返して配置することができる。

以上のように埋め込んだＡ４紙面から２５６ビットの埋め込み情報を読み込む場合、文書上の文字や印刷歪、スキャン歪、汚れなどを考慮しない理想的な状態では、４ブロック分の面積から情報読取処理を行えば十分である。しかし、図１８に示すとおり、スキャン画像全体から信号パターンによる地紋の入っている箇所や、信号パターンによる地紋内でのブロックの位置推定が困難な場合が多く、実際には画像全体に対して読み取り処理を行っている。図１８において、符号Ｒ１はスキャン画像を示す。そして、符号Ｒ２は印刷物をスキャンした部分を示し、符号Ｒ３は印刷物のドットパターンのある部分（情報読取可能な領域）を示す。また、符号Ｒ４は印刷物のない部分（スキャナの天板など）を示す。そして、符号Ｒ５は読取処理を行う部分を示す。

特開２００５−２８６９６３号公報 米国特許出願公開第２００３／００２１４４２号 特開２００５−２６９５５１号公報

ところで、特許文献１に開示されている技術では、最初に領域既定点を検出した上で、個々の単位領域から情報点を認識する必要があるため、面積あたりの情報読取の処理負荷が非常に高い。また、情報が微細なドットそのもので表現されているため、紙面の文字やゴミ、ノイズの影響を受けやすく、ある程度のドットの位置を検出し、位置関係を判断しなければ、情報既定点とノイズの分離ができない。そのため、点の検出前に情報の埋め込まれている範囲を特定できず、情報読取に処理時間が長くかかる場合があった。

特許文献２に開示されている技術では、信号パターンの位置を検出しシンボルを特定するためにガボールフィルタを使用する。そのため、面積あたりの情報読取の処理負荷が非常に高い。ガボールフィルタを使用するまでは信号パターンの位置が分からないため、画像全体を処理する必要があり、その結果、情報抽出に処理時間が長くかかる場合があった。

また、これらの技術では、上述したように、皺や汚れ、印刷物の複写や経年変化、切取り等に起因する読取に失敗するのを避けるために、情報は繰り返しやエラー訂正符号で多くの冗長度を付与された状態で埋め込まれる。しかしながら、劣化の少ない場合は冗長な信号パターンを大量に処理することになり、情報読取時の処理負荷が増大してしまう場合があった。

このほか実運用環境では、読取対象の印刷文書が葉書サイズであってもＡ４サイズのスキャナなどでスキャンすることなどがあり、必要以上に画像サイズが大きく処理時間を多く消費する場合があった。

さらに、これらの技術の特徴として信号パターンが平均的に一様な濃度分布をしているため、２次元バーコードのように情報が入っている位置を形状のはっきりしたパターンから推定して処理を行うことが難しく、そのため読み取り面積を削減して高速化を図ることが困難であった。

本発明は、上記背景技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、読取処理の高速化を図ることの可能な、新規かつ改良された情報検出装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明によれば、微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードで情報の埋め込まれた画像から情報を読み取る情報検出装置が提供される。本発明の情報検出装置（１０）は、入力された画像コンテンツ上の微小な領域単位で濃度差を測定する濃度差測定部（２０１）と、濃度差の分布から画像を読取処理単位である読取処理領域に区分する処理領域分割部（２０３）と、濃度差の分布から読取処理領域の処理順を決定する処理順決定部（２０４）と、前記処理順決定部で決定した処理順に従い、単数もしくは複数の読取処理領域から順次情報の読み取りを行う情報読取部（１０３）と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。

かかる構成によれば、冗長度が多く含まれた情報が埋め込まれている印刷物の、微小な範囲での濃淡を測定することで地紋の検出を行うことで情報の埋め込まれている位置を推定し、情報の復号に必要最小限の面積だけから情報読取処理を行うことで、処理時間の低減が可能である。これにより、情報読み取りの処理量よりもはるかに少ない情報位置推定の処理量で読み取り処理の対象面積を削減することが可能となり、位置の推定を行う時間が追加になるものの、全体として高速化が可能となる。また、印刷物の汚れ等による劣化が発生し、紙面の一部の領域だけからでは情報が読み取れない場合は、読み取りに成功するまで継続して他の領域からも読み取りを行うことで、情報の復号に必要な面積に応じた最小に近い処理負荷での情報読み取りを可能とする。

なお上記において、構成要素に付随して括弧書きで記した参照符号は、理解を容易にするため、後述の実施形態および図面における対応する構成要素を一例として記したに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。以下も同様である。

本発明の応用例には様々なものがあるが、そのうちのいくつかを例示すると以下の通りである。

前記情報読取部（１０３）は、情報の読み取りに成功した場合は、残りの読取処理を行っていない読取処理領域からの読取処理を行わず、読取処理を終了するようにしてもよい（請求項２）。

読み取った情報を表示する読取情報表示部（１０４）をさらに備え、前記情報読取部（１０３）は、読取処理領域からの情報の読み取りに成功した場合は、前記読取情報表示部に情報を表示した後に、残りの読取処理を行っていない読取処理領域からの読取処理を継続するようにしてもよい（請求項３）。また、前記読取情報表示部（１０４）は、読取処理中断入力端子を備え、その読取処理中断入力端子から入力がある場合は、読取処理を行っていない残りの読取処理領域からの読取処理を行わないようにしてもよい（請求項４）。

複数の情報が埋め込まれた印刷物をスキャンした場合、スキャン画像には複数の情報が含まれているが、このような画像から情報読み取りを行う場合も、画像の一部から情報を読み取った段階ですばやく情報を表示し、画像全体から読取処理を行う間に、情報が読み取れた部分のみ逐次的に表示を更新していくことで、処理開始から早期に一部の読取結果を表示することができ、また、すべての情報を読み取ることができる。

微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードで情報の埋め込まれた印刷物をスキャンし画像化するスキャン部をさらに備えるようにしてもよい（請求項５）。

前記濃度差測定部（２０１）は、画像の微小な領域の濃度差が文字閾値以上の場合は、文字による濃度差として、微小な領域での濃度差を地紋閾値以下に代替するようにしてもよい（請求項６）。

前記濃度差測定部（２０１）は、画像の微小な領域の濃度差が文字閾値以上の場合は、文字による濃度差として、周囲の微小領域の濃度差で代替するようにしてもよい（請求項７）。

前記処理領域分割部（２０３）は、画像の微小な領域の濃度差が地紋閾値より低い場合は、地紋以外の要因による濃度差と判定するようにしてもよい（請求項８）。ここで、地紋以外の要因とは、例えば紙のテクスチャなどが挙げられる。

前記処理領域分割部（２０３）は、濃度差の平均値、濃度差の均一さ、領域の集合度、領域の重心のうちの一つ、もしくは複数に基づいて領域分割するようにしてもよい（請求項９）。

前記処理領域分割部（２０３）は、地紋閾値より高い濃度差を持つ微小な領域集合が、情報を読み取るのに十分な面積未満の場合、情報の読み取り処理を行わない読取処理領域と判定し、前記情報読取部（１０３）は、その読取処理領域からの読取処理を行わないようにしてもよい（請求項１０）。

前記処理領域分割部（２０３）は、濃度差が近く、情報読み取りが可能なサイズ以上の範囲を処理単位として読取処理領域に分割するようにしてもよい（請求項１１）。

前記処理領域分割部（２０３）は、濃度差が近い範囲が、情報読取可能な面積よりも十分に大きい場合、処理単位を分割し、複数の読取処理領域に分割するようにしてもよい（請求項１２）。

前記情報読取部（１０３）は、パターン特定部（２０５）と情報復号部（２０６）とを備え、前記パターン特定部（２０５）は特定した情報をもつパターンを特定し、パターンの示す情報を読み出し、そのパターンの示す情報は、埋め込み時にエラー訂正符号、複数回の繰り返しの冗長性を有しており、前記情報復号部（２０６）は、パターンのもつ情報から埋め込んだ情報を復号するようにしてもよい（請求項１３）。

前記情報復号部（２０６）は、複数の読取処理領域から読み取ったパターンのもつ情報から、埋め込んだ情報を復号するようにしてもよい（請求項１４）。

前記情報復号部（２０６）は、第１の読取処理領域から読み取った第１のパターンのもつ情報から、埋め込んだ情報の復号に失敗した場合、第１のパターンのもつ情報を記憶する記憶部を備え、第２の読取処理領域からの埋め込んだ情報の復号時に、前記記憶部から第１のパターンの持つ情報を取得し、第２の読取処理領域から読み取った第２のパターンの持つ情報と第１のパターンのもつ情報とをあわせて復号するようにしてもよい（請求項１５）。

前記微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードは、すべての情報を持つパターンに濃淡が存在するものであってもよい（請求項１６）。

前記微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードは、ドットパターンで表現され、ドットの配置により情報を表現しているものであってもよい（請求項１７）。

前記処理順判定部（２０４）は、読取処理領域からの読取処理成功時と読取処理失敗時のそれぞれで異なる読取処理順を設定するようにしてもよい（請求項１８）。

また、本発明の他の観点によれば、コンピュータを、上記本発明の情報検出装置として機能させるためのプログラムと、そのプログラムを記録した、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。ここで、プログラムはいかなるプログラム言語により記述されていてもよい。また、記録媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなど、プログラムを記録可能な記録媒体として現在一般に用いられている記録媒体、あるいは将来用いられるいかなる記録媒体をも採用することができる。

以上のように、本発明によれば、読取処理の高速化を図ることの可能な情報検出装置を提供することが可能である。発明者の知見によれば、４倍の解像度のＡ４用紙から情報を読み出すのに通常１０秒程度掛かるところを、本実施形態の構成によれば、１〜２秒で処理できる。また、早期にユーザに読取結果を表示しつつ、読取処理を継続することで、埋め込まれている情報の取りこぼしがなく、また、ユーザにストレスを与えない情報検出装置を実現できる。その他の本発明の効果については、以下の発明を実施するための最良の形態において、詳細に説明する。

以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる情報検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（本実施形態の構成）
本発明の一実施形態の構成図を図１に示す。
本実施形態にかかる情報検出装置１０は、図１に示したように、印刷文書１００を読み取り、文書画像へ変換する文書画像入力部１０１と、文書中の情報の埋め込まれた領域を推定する２次元コード探索部１０２と、情報を読み取る情報読取部１０３と、読み取った情報を表示する読取情報表示部１０４とを有する。

２次元コード探索部１０２は、文書画像中の微小領域単位の濃度差を測定する濃度差測定部２０１と、濃度差の分布から情報の埋め込まれた領域の存在確度を推定し、存在確度から画像を読取処理単位である読取処理領域に区分する処理領域分割部２０３と、存在確度から読取処理領域の処理順を決定する処理順決定部２０４とを有する。

情報読取部１０３は、読取処理領域内の情報をもつ信号パターンを特定するパターン特定部２０５と、特定した信号パターンから情報を読み取り、情報を復号する情報復号部２０６とを有する。

（本実施形態の動作）
本実施形態の動作として、特許文献２（米国特許出願公開第２００３／００２１４４２号）の方法に上記情報検出装置１０を適用した場合の動作について説明する。

まず、特許文献２に記載の技術について概説する。特許文献２に記載の透かし情報埋め込み装置においては、ドットの配列によって波の方向および波長を変化させた信号パターンと呼ぶドットパターンを用意し、１つの信号パターンに対して１つ以上のシンボルを与え、信号パターンを組み合わせて配置することにより情報を埋め込む。情報を持つドットを含むパターン群は、埋め込む情報によって異なる形状となるが、平均的にほぼ一様な濃度分布を持つ。そのため、文書画像の背景全体に情報を埋め込んだ場合も視覚的に目立たず、画像本来の文書の可読性にはあまり影響を与えないことを特徴としている。本実施形態にかかる情報検出装置１０に入力される印刷文書１００は、例えばこのような透かし情報埋め込み装置により、ドットパターンの組み合わせによって情報が与えられたものである。

（１）文書画像入力部１０１の動作
文書画像入力部１０１は、印刷文書１００を読み取り、文書画像へ変換し、２次元コード探索部１０２へ渡す。

印刷側では、情報をもつ信号パターンは１８×１８画素で表現され６００ｄｐｉで印刷されるが、文書画像入力部１０１では、これを４００ｄｐｉで読み取る。印刷解像度と読み取り解像度は一例であり、上記の例では現在普及しているレーザープリンタとスキャナに合わせた値である。これは印刷時の信号パターンのサイズや読み取り処理でのフィルタサイズなどを変更することで、自由に解像度を変更できる。

４００ｄｐｉでスキャンした文書画像において、信号パターンのサイズは縦横それぞれ２／３の１２×１２画素となる。スキャン画像では、信号パターンがぼけ、個々のドットが不明瞭な画像となるが、情報読み取り部１０３における情報読み取り処理では、ガボールフィルタを使用し濃淡で表現される波を検出するため、問題にはならない。

（２）２次元コード探索部１０２の動作
２次元コード探索部１０２では、文書画像入力部１０１から得られた文書画像に対して、以下のとおり処理を行う。

（２−１）濃度差測定部２０１の動作
濃度差測定部２０１は、文書画像入力部１０１から得られた文書画像上の小領域単位での濃度差を測定する。濃度差測定方法については、特許文献３（特開２００５−２６９５５１号公報）と同様の方法をとることができる。

特許文献３に記載の記載の技術について概説する。特許文献３に記載の透かし情報検出装置は、ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出装置であって，入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う手段を備えたことを特徴とする。信号を記録するパターンの局所的な濃度変化から濃度の補正を行い，フィルタ処理後に得られる信号ピーク値を安定させることができる。このように，画像の局所的な輝度値分布などから動的に信号強調処理を行うことで信号出力値を安定させ，信号検出率を向上させることができる。かかる特許文献３に記載の技術は、本実施形態における濃度差測定方法の一例を開示するに過ぎないため、より詳細な説明については省略する。

図２（ａ）は、文書画像上で１２×１２画素のぼけた信号パターンの一例である。一つの信号パターンを表す高い輝度と低い輝度の画素は、この１２×１２画素の範囲内に存在するため、画像全体を１２×１２画素のメッシュに区切った小領域に分割し、その中で、輝度の最大値と最小値の差を測定することで、１２×１２画素単位で信号パターンによる地紋の有無を推定することができる。

輝度の最大値と最小値の画素値を測定する小領域のサイズは、信号パターンサイズ未満であってもよい。たとえば図２（ｂ）に示したように、１２×１２画素の信号パターン内の６×６画素のサイズでスキャンしても、輝度の最大値と最小値が得られる。また、図２（ｃ）に示したように、一つの信号パターンのサイズよりも大きいサイズ（たとえば２１×２１画素）で小領域を分割し、その中で輝度の最大値と最小値の画素値を探索しても良い。範囲を大きくしていくと、局所的な変化に弱くなるが、文字などの黒画素の集合体の影響は低減できる。

上記の例では最大値と最小値と表現したが、これは実際の最大値や最小値である必要はない。例えば、ノイズや文字などの影響を避けるため、実際の最大値から数えて１０番目の値を最大値と表現し、最小値から１０番目の値を最小値と表現する方法や、最上位５％、最下位５％の濃度値を省いた上での最大値、最小値をとる方法、上位２５％の画素値の平均と下位２５％の画素値の平均をとる方法などがある。また、図３に示すように、小領域の全画素で平均値をとり、平均値以上、未満の画素値それぞれで平均値をとり、それらを最高値、最小値とする方法などもある。図３において、符号（ａ）は低い輝度値の代表値（閾値よりも低い輝度値の平均）を示し、符号（ｂ）は高い輝度値の代表値（閾値よりも高い輝度値の平均）を示す。

以上の方法により、図４（ａ）に示した影などによる画像の輝度ムラを有する文書画像の小領域単位での最高輝度値と最小輝度値を測定すると、最高値は図４（ｂ）に示した通りであり，最小値は図４（ｃ）に示した通りとなる。

輝度の最大値と最小値の算出方法に依存するが、小領域域内に文字などによる画素が多く存在すると、最小値が文字の濃い画素の影響を受け低くなる場合がある。すなわち，図５に示したように，濃度の濃い（輝度の低い）部分を含む小領域から，（ａ）輝度の低い画素値，（ｂ）輝度の高い画素値を検出すると，輝度の低い画素値が輝度の低い部分の影響を受け，実際の信号パターンの輝度の低い画素よりも低くなってしまい，輝度補正が効果的に行われない。

通常、信号パターンのサイズは文字や行間、文字間隔よりも小さく、文字の含まれない信号パターンの数の方が多いため、周囲の小領域の輝度最小値を調べることで、文字の影響を低減できる。そこで、本実施形態では、各小領域の輝度最小値に対して、近傍に存在する小領域の輝度最小値の分布を調べることで補正を行う。

図６に示すように、ある小領域Ｍにおいて、周囲２４個の小領域の輝度最小値の出現ヒストグラムを計算する。ヒストグラム内に文字等による影響のある輝度最小値と、文字による影響のない輝度最小値があると仮定し、分離を行う。分離の方法は、例えば輝度最小値のヒストグラムを閾値で分割できる２つのクラス（文字による影響のある輝度最小値グループと文字による影響のない輝度最小値グループ）に分ける閾値を決定する方法で行うことが出来る。最も低い輝度最小値から最も高い輝度最小値まで閾値を移動させ、二つのクラスでそれぞれ輝度最小値の分散を計測し、クラス間分散を最大、クラス内分散を最小とするような閾値を選ぶことで、分離できる。小領域Ｍが、文字等による影響のある輝度最小値と判定された場合、文字等による影響のある輝度最小値と判定されなかった輝度最小値の平均値に変更する。小領域Ｍが、文字等による影響のある輝度最小値と判定されなかった場合、変更しない。

以上の処理により、図７に示したように、小領域での輝度最小値から文字による影響を除去し、得られる各小領域単位での輝度の最小値と最大値から濃度差を求める。濃度差は、例えば、「輝度の最大値−輝度の最小値」で求めることが出来る。

図８は、スキャン画像内に複数のドキュメントが入っている状態の一例を示す説明図である。図８において、符号Ｒ１はスキャン画像を示し、符号Ｒ２１は印刷物１をスキャンした部分を示し、符号Ｒ２２は印刷物２をスキャンした部分を示す。そして、符号Ｒ３１は印刷物１のドットパターンのある部分（情報読取可能な領域）を示し、符号Ｒ３２は印刷物２のドットパターンのある部分（情報読取可能な領域）を示す。また、符号Ｒ４は印刷物のない部分（スキャナの天板など）を示し、符号Ｒ６は印刷物２の破れを示す。

図８のスキャン画像に対して濃度差測定部２０１が出力する濃度差の分布を図９に示す。印刷物の置いていない部分は、スキャナ天板等の濃度差が主となる。スキャナ天板は、通常均一な濃度の板で構成されるため、濃度差は０に近い値となる場合が多い。また、印刷物上で信号パターンによる地紋のない部分は、紙繊維のテクスチャによる濃度差が主となり、印刷物上に信号パターンによる地紋がある部分は、プリンタトナーによって信号パターンが描画されているため、紙のテクスチャによる濃度差と比較し大きな輝度差が出現する。

（２−２）処理領域分割部２０３の動作
処理領域分割部２０３は、濃度差測定部２０１の出力する濃度差の分布を元に濃度差の発生要因別に領域分割を行う。また、濃度差の発生要因別の分割結果から、処理に適した領域単位へ領域の再構成を行う。

濃度差の分布は、信号パターン地紋の濃度差による領域や、紙のテクスチャによる濃度差の領域など、濃度差の発生する要因によってそれぞれ近い濃度差をもち、異なる要因による濃度差を持つ領域との境界付近では急激に変化すると仮定できる。この仮定に基づき、濃度差分布から要因別の領域に分割を行う。領域の分割は、例えば以下のような方法をとることが出来る。
（１）すべての濃度差分布平面の各濃度差を、個別の領域とする。
（２）隣接する領域のうち、濃度差が近い領域（例えば、差が２など）を統合する。
（３）統合する場合、領域内部の濃度差の平均値を、新しい領域の濃度差とする。
（４）統合できなくなるまで、（２）へ戻り繰り返す。

他にも、領域の濃度差の分散値が一定以上悪化しない場合に濃度差による統合条件を緩和する方法、領域の重心と位置の分散を計測し、領域を統合した場合に分散が改善する場合は濃度差による統合条件を緩和する方法、領域外周の外周長と面積から集合度を計算し、統合により集合度が改善する場合に統合する方法などを用いることもできる。ここで集合度は、例えば（領域の面積）÷（領域の周囲長）などを用いることができる。

以上により、図９の濃度差分布は、濃度差の発生要因別に図１０（ａ）の要因別領域に分割でき、各要因別領域は濃度差の平均値や分散値、面積、集合度などの属性を得ることができる。

以上の処理で得られる領域は発生要因別であり、処理単位に適した領域とはなっていない場合がある。そのため、処理単位に適した処理領域へ再構成を行うことができる。
処理領域への再構成は、例えば以下のような方式で行う。
（１）要因別領域が矩形でなく、読み取り処理のオーバーヘッドが大きく発生する場合、矩形に整形した領域を処理領域とする（図１０（ｂ）において、領域４→処理領域５）。
（２）濃度差が信号パターンによる濃度差の一般的な値よりも大幅に低い場合（たとえば１０未満など）、処理を行わない領域として、処理領域から外す（図１０（ｂ）において、領域１，２）。
（３）要因別領域のサイズが情報読み取りに必要なサイズを大幅に上回っている場合、処理領域は情報読み取りに必要なサイズ以上の複数の小領域に分割する。たとえば、水平・垂直それぞれを情報読み取りに必要なサイズで割り、小数点を切り捨てた整数で分割すれば、それぞれ情報読み取りに必要なサイズを下回らずに領域を分割できる（図１０（ｂ）において、領域３→処理領域１，２，３，４）。
（４）要因別領域のサイズが情報読み取りに必要なサイズを下回っており、情報の一部分も読み取れないような形状で、かつ、近傍に統合可能な要因別領域がない場合は、処理を行わない領域として処理領域から外す。
（５）要因別領域のサイズが情報読み取りに必要なサイズを下回っている場合、隣接する濃度差の近い要因別領域に統合した上で処理領域とする。近傍に統合可能な要因別領域がない場合は、単独で処理領域とすることもできる。

以上の方法で、処理単位である処理領域へ変換した結果が図１０（ｂ）となる。スキャン画像上の印刷物でない部分は、輝度差が少なく処理領域が割り当てられない場合がある。同様に、印刷物の紙のテクスチャが淡い場合や紙の凹凸が少なくスキャン時の影などによる濃度差が発生していない場合は、地紋の入っていない確率が高いため、処理領域を割り当てない場合がある。

（２−３）処理順決定部２０４の動作
処理順決定部２０４は、処理領域分割部２０３から得られる処理領域について、各処理領域に属する濃度差分布から処理順を決定する。処理順決定には、濃度差分布そのものからでなく、処理領域内に主に含まれる要因別領域の濃度差平均、濃度差分散、面積、集合度などを用いて処理順を決めることができる。面積が最低読み取りサイズ以上のサイズで、濃度差平均が一般的な信号パターンによる地紋の範囲（たとえば３０〜６０）に入る場合、面積の大きい順で処理順を決定する方法や、濃度差平均の高い順で処理順を決定する方法などが可能である。

優先順には、処理領域で情報が抽出できなかった場合に遷移する領域と、情報が抽出できた場合に遷移する領域を異なる領域としても良い（図１１〜図１３）。たとえば、図１０（ｂ）における処理領域１〜４のように、面積の大きな要因別領域に複数の処理領域が割り当てられる場合、これらの処理領域に埋め込まれている情報は同じ可能性が高く、連続して読み取り処理をしても同じ情報しか抽出できない可能性が高い。しかしながら、処理領域１で情報の読み取りに失敗した場合は、処理領域２で読み取った情報と統合して情報を復号することで、情報の読み取りに成功する確率が高い。このため、各処理領域での読み取り処理の成功・失敗で異なる領域処理遷移を実現するように処理順を設定することができる。

たとえば以下のステップで処理順を設定できる。
（１）各要因別領域順に、それぞれの代表的な処理領域１個で処理順を設定する（図１１）。
（２）（１）で設定した処理領域と同じ要因別領域に属し、処理順の設定していない処理領域を、代表的な処理領域のあとの順位として優先順を設定する（図１２）。
（３）（１）で設定した処理領域と同じ要因別領域に属する処理領域を、（１）で設定した処理領域からの読取に失敗した場合についで読み取られる領域として優先順を設定する（図１３）。
（４）各処理領域は、１回のみ処理することとし、（２）と（３）で重複する処理領域は、処理順が来たときに未処理の場合のみ処理する（図１３）。

以上の処理で、２次元コード探索部１０２は、処理単位である処理領域と、処理領域を処理する順番を既定した優先順を出力する。

（３）情報読取部１０３の動作
情報読取部１０３は、２次元コード探索部１０２から得られる処理単位である処理領域と、処理領域を処理する順番を既定した優先順を取得し、情報読取処理を行う。

情報読取処理は、パターン特定部２０５と情報復号部２０６の２段階に処理を分けられ、各処理領域単位でパターン特定部２０５と情報復号部２０６の両方の処理を実行する。

（３−１）パターン特定部２０５の動作
パターン特定部２０５は、処理領域内の信号パターンを特定し、そこから情報を読み出す。かかる情報の読み出し方法は、例えば、特許文献３（特開２００５−２６９５５１号公報）の［００８８］〜［０１０６］などの既存の技術を用いることが可能である。特許文献３に記載の透かし検出部は、ガボールフィルタを用いて信号パターンの波を検出してシンボルを特定し、得られたシンボルを多数決判定を用いることで情報を復号するものである。

（３−２）情報復号部２０６の動作
情報復号部２０６は、パターン特定部２０５から得られた領域単位での情報から、ユーザの埋め込んだ情報に復号して出力する。また、情報の復号に成功した場合は、他に未処理の処理領域が残っていても、すぐさま読取情報表示部１０４に復号に成功した情報を表示しても良い。

また、他の未処理の処理領域の処理を行わず、すぐさま処理を終了しても良い。

情報復号時は、従来技術の欄で説明したように、情報をブロック単位で埋め込み、各ブロックにインデックス情報とページ情報が含まれる場合は、以下のように処理することができる。

（１）同じインデックス情報と同じページ情報が含まれるブロックは、同じ情報を持つブロックとして、ビット確信度演算を行う。
（２）異なるページ情報を持つブロックは、異なる文書で異なる情報を持つブロックとして、それぞれ情報復号処理を行う。
（３）異なるインデックス情報を持ち、同じページ情報を持つブロックは、同じ情報の異なる部分として、ビット確信度演算の後に結合する。
（４）同じページ情報を持つ情報で、（３）で結合した情報を、ＢＣＨ復号し、埋め込んだ情報を取り出す。
（５）ＢＣＨ復号に失敗し埋め込んだ情報が取り出せない場合、または、チェックサム等を付与してある埋め込み情報読取時、チェックサムが一致しない場合は、情報読取失敗とする。
（６）ＢＣＨ復号に成功した場合、または、チェックサム等を付与してある埋め込み情報読取時、チェックサムが一致した場合は、情報読取成功とする。
（７）情報読取成功時は、読取情報表示部１０４に読み取った情報を表示する。
（８）読取情報表示部１０４は、ユーザのキャンセル意思を入力できる「キャンセル」ボタンを具備してもよい。この場合、キャンセルボタンが押された場合は続く処理領域の処理をキャンセルしても良い。

上記処理は、他の処理領域で取得できたブロックの情報を使用しても良い。

処理領域内のすべてのブロックの情報を処理した後は、情報読取成功の場合は情報読取成功時の次の処理順位で処理領域を決定し、パターン特定部２０５から処理を行う。情報読取失敗の場合は情報読取失敗時の次の処理順位で処理領域を決定し、パターン特定部２０５から処理を行う。

以上、本実施形態にかかる情報検出装置１０について説明した。かかる情報検出装置１０は、コンピュータに上記機能を実現するためのコンピュータプログラムを組み込むことで、コンピュータを情報検出装置１０として機能させることが可能である。かかるコンピュータプログラムは、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）に記録された形で、あるいは、電子ネットワークを介したダウンロードの形で市場を流通させることが可能である。

（本実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、必要最低限の面積から情報読取処理を行うことで、読取処理の高速化が可能となる。発明者の知見によれば、４倍の解像度のＡ４用紙から情報を読み出すのに通常１０秒程度掛かるところを、本実施形態の構成によれば、１〜２秒で処理できる。また、早期にユーザに読取結果を表示しつつ、読取処理を継続することで、埋め込まれている情報の取りこぼしがなく、また、ユーザにストレスを与えない情報検出装置を実現できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる情報検出装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、特許文献２（米国特許出願公開第２００３／００２１４４２号）の方法に上記情報検出装置１０を適用した場合の動作について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許文献１（特開２００５−２８６９６３号公報）やその他の技術に対して適用することも可能である。

本発明は、不可読な形式で情報の埋め込まれた媒体から、情報を検出し読み取る技術（情報検出装置）に利用可能である。

情報検出装置の構成を示す説明図である。 信号パターンを拡大して示す説明図である。 小領域における画素の出現頻度を示す説明図である。 小領域単位での最高輝度値と最小輝度値を示す説明図である。 小領域域内に文字などによる画素が多く存在する場合を示す説明図である。 小領域での低い輝度値を示す説明図である。 小領域での低い輝度値の補正を示す説明図である。 スキャン画像内に複数のドキュメントが入っている状態の一例を示す説明図である。 濃度差分布の例を示す説明図である。 要因別領域と処理領域との関係を示す説明図である。 処理順を設定の一例を示す説明図である。 処理順を設定の一例を示す説明図である。 処理順を設定の一例を示す説明図である。 背景に絵を描く例を示す説明図である。 情報を埋め込んだ画像の例を示す説明図である。 情報の符号化を示す説明図である。 紙面に繰り返し埋め込む例を示す説明図である。 スキャン画像全体とドットパターンの配置の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 情報検出装置
１００ 印刷文書
１０１ 文書画像入力部
１０２ ２次元コード探索部
１０３ 情報読取部
１０４ 読取情報表示部
２０１ 濃度差測定部
２０３ 処理領域分割部
２０４ 処理順判定部
２０５ パターン特定部
２０６ 情報復号部

Claims (17)

1. 微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードで情報の埋め込まれた画像から情報を読み取る情報検出装置であって、
   入力された画像コンテンツ上の微小な領域単位で濃度差を測定する濃度差測定部と、
   濃度差の分布から画像を読取処理単位である読取処理領域に区分する処理領域分割部と、
   濃度差の分布から読取処理領域の処理順を決定する処理順決定部と、
   前記処理順決定部で決定した処理順に従い、単数もしくは複数の読取処理領域から順次情報の読み取りを行う情報読取部と、
   を備え、
   前記処理領域分割部は、濃度差の発生要因別に分割された要因別領域が、情報読取可能な面積よりも十分に大きい場合、前記要因別領域を複数の読取処理領域に分割し、それ以外の場合、前記要因別領域を分割しないことを特徴とする、情報検出装置。
2. 前記情報読取部は、前記処理領域分割部により分割された複数の読取処理領域のうちいずれか一つから情報の読み取りに成功した場合、前記処理領域分割部により分割された複数の読取処理領域のうち読取処理を行っていない他の読取処理領域からの読取処理は行なわないことを特徴とする、請求項１に記載の情報検出装置。
3. 読み取った情報を表示する読取情報表示部をさらに備え、
   前記情報読取部は、読取処理領域からの情報の読み取りに成功した場合は、前記読取情報表示部に情報を表示した後に、残りの読取処理を行っていない読取処理領域からの読取処理を継続することを特徴とする、請求項１に記載の情報検出装置。
4. 前記読取情報表示部は、読取処理中断入力端子を備え、該読取処理中断入力端子から入力がある場合は、読取処理を行っていない残りの読取処理領域からの読取処理を行わないことを特徴とする、請求項３に記載の情報検出装置。
5. 微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードで情報の埋め込まれた印刷物をスキャンし画像化するスキャン部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の情報検出装置。
6. 前記濃度差測定部は、画像の微小な領域の濃度差が文字閾値以上の場合は、文字による濃度差として、微小な領域での濃度差を地紋閾値以下に代替することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の情報検出装置。
7. 前記濃度差測定部は、画像の微小な領域の濃度差が文字閾値以上の場合は、文字による濃度差として、周囲の微小領域の濃度差で代替することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の情報検出装置。
8. 前記処理領域分割部は、画像の微小な領域の濃度差が地紋閾値より低い場合は、地紋以外の要因による濃度差と判定することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出装置。
9. 前記処理領域分割部は、濃度差の平均値、濃度差の均一さ、領域の集合度、領域の重心のうちの一つ、もしくは複数に基づいて領域分割することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の情報検出装置。
10. 前記処理領域分割部は、地紋閾値より高い濃度差を持つ微小な領域集合が、情報を読み取るのに十分な面積未満の場合、情報の読み取り処理を行わない読取処理領域と判定し、
    前記情報読取部は、該読取処理領域からの読取処理を行わないことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の情報検出装置。
11. 前記処理領域分割部は、濃度差が近く、情報読み取りが可能なサイズ以上の範囲を処理単位として読取処理領域に分割することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の情報検出装置。
12. 前記情報読取部は、パターン特定部と情報復号部とを備え、
    前記パターン特定部は特定した情報をもつパターンを特定し、パターンの示す情報を読み出し、該パターンの示す情報は、埋め込み時にエラー訂正符号、複数回の繰り返しの冗長性を有しており、
    前記情報復号部は、パターンのもつ情報から埋め込んだ情報を復号することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の情報検出装置。
13. 前記情報復号部は、複数の読取処理領域から読み取ったパターンのもつ情報から、埋め込んだ情報を復号することを特徴とする、請求項１２に記載の情報検出装置。
14. 前記情報復号部は、
    第１の読取処理領域から読み取った第１のパターンのもつ情報から、埋め込んだ情報の復号に失敗した場合、第１のパターンのもつ情報を記憶する記憶部を備え、
    第２の読取処理領域からの埋め込んだ情報の復号時に、前記記憶部から第１のパターンの持つ情報を取得し、第２の読取処理領域から読み取った第２のパターンの持つ情報と第１のパターンのもつ情報とをあわせて復号することを特徴とする、請求項１３に記載の情報検出装置。
15. 前記微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードは、すべての情報を持つパターンに濃淡が存在することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の情報検出装置。
16. 前記微細な地紋パターンで情報を表現する２次元コードは、ドットパターンで表現され、ドットの配置により情報を表現していることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の情報検出装置。
17. 前記処理順判定部は、読取処理領域からの読取処理成功時と読取処理失敗時のそれぞれで異なる読取処理順を設定することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の情報検出装置。

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