JP4833555B2 - m配列のデコーディングおよびエラー訂正の強化された手法 - Google Patents
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Description
ペン−何らかの筆記用具。インクを蓄える機能を含んでいても、含んでいなくてもよい。一部の例では、本発明の実施形態によるペンとしてインク機能のないスタイラスを使用することができる。
図1は、本発明の様々な態様の実施に使用できる従来の汎用デジタルコンピューティング環境の例の機能ブロック図である。図1では、コンピュータ100は、処理ユニット110、システムメモリ120、およびシステムメモリを含む様々なシステム構成要素を処理ユニット110に結合するシステムバス130を含む。システムバス130は、様々なバスアーキテクチャのうちの任意のものを使用するメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造のうちどんなものでもよい。システムメモリ120は、読み取り専用メモリ(ROM)140およびランダムアクセスメモリ(RAM)150を含む。
本発明の態様は、エンコードされたデータストリームを、エンコードされたデータストリームを表す表示形式にすることを含む(例えば図4Bで説明するように、エンコードされたデータストリームを使用してグラフィカルパターンを作成する)。表示形式は、印刷物(または他の物理的な媒体)、または別の画像または画像の組とともにエンコードされたデータストリームを投影する表示とすることができる。例えば、エンコードされたデータストリームは、用紙上の物理的なグラフィカル画像、(例えばドキュメントのテキストを表す)表示された画像上に重なるグラフィカル画像として表され得る、または表示画面上の物理的な(変更できない)グラフィカル画像とすることができる(そのため、ペンによって捕捉された任意の画像部分は、表示画面上で位置を突き止めることができる)。
筆記中、ペン先および用紙は同じ平面上にある。したがって、仮想ペン先から実ペン先への変換もFs→pであり、
Lpentip=Fs→p(Lvirtual−pentip)
となる。
式中、Lpentipは(0,0)として初期設定され、
Fp→s=(Fs→p)−1
である。
2次元の配列は、1次元シーケンスを折りたたむことによって構築することができる。十分多くのビット数を含む2次元配列の任意の部分を使用して、完全な2次元配列におけるその位置を判定することはできる。しかし、捕捉された1つまたはわずかの画像から位置を判定することが必要な場合がある。捕捉画像の一部分が2次元配列における2つ以上の位置に関連付けられる可能性を最低限に抑えるように、非反復シーケンスを使用して配列を作成することができる。作成されたシーケンスの1つの特性は、シーケンスが長さ(またはウィンドウ)n上で反復しないことである。下記は、1次元シーケンスの作成、次いでシーケンスの配列への折りたたみ(folding)を説明する。
数列をエンコーディングシステムの開始点として使用することができる。例えば、シーケンス(mシーケンスとも呼ぶ)を、体(field)Fq内のq要素の組として表すことができる。ここではq=pnであり、式中n≧1、pは素数である。シーケンスまたはmシーケンスは、それだけには限定されないが、多項式除算など、様々な異なる技術によって生成することができる。多項式除算を使用して、シーケンスを次のように定義することができる。
(一部をカメラによって捕捉できる)画像の作成に使用できる配列(またはm配列)は、1次元シーケンスまたはmシーケンスの拡張である。Aを周期(m1,m2)の配列、すなわちA(k+m1,l)=A(k,l+m2)=A(k,1)と仮定する。n1×n2ウィンドウがAの周期をシフトするとき、Fqにわたる非ゼロのn1×n2のすべての行列がたった一度だけ現れる。この特性も各ウィンドウが一意であるという点で「ウィンドウ特性」と呼ばれる。次いでウィンドウは、周期(m1,m2)(m1およびm2は配列に存在する水平および垂直のビット数)および次数(n1,n2)の配列として表すことができる。
式中、k=imod(m1),l=imod(m2),i=0,…,L−1である。
図2Aのペンで筆記する、またはエンコードされたパターンの近くにペンを移動させるとき、カメラが画像を捕捉する。例えばペン201は、用紙に押し付けられ、用紙上の文書を横切るときに圧力センサーを使用し得る。次いで画像は、エンコードされた画像の完全な表現に対して捕捉画像の向きを判定し、捕捉画像を構成するビットを抽出するように処理される。
式中、r=(r0 r1 r2・・・rn−1)t、およびA=(I T(I)・・・Tn−1(I))tであり、これは0シフトから(n−1)シフトまでのIの周期シフトから成る。ここで、rを解くのに、Rにおいて疎のKビットのみが使用可能である。Rにおけるbiとb0との間の指数の差がki、i=1,2,・・・,k−1であると仮定すると、i=1,2,・・・,k−1の場合のRの1番目の要素および(ki+1)番目の要素は、ちょうどb0,b1,・・・,bk−1となる。i=1,2,・・・,k−1の場合にAの1番目の要素および(ki+1)番目の要素を選択することによって、次の二元一次方程式が形成される。
式中、MはAのn×K部分行列である。
bにエラーが存在する場合、rの解はより複雑になる。エラー訂正を用いたデコーディングの従来の方法は、容易には適用できない。というのは、捕捉画像に関連付けられている行列Mは、捕捉されたある画像から別の画像に変わり得るからである。
図9は、ペン先の位置を判定するプロセスを示している。入力は、カメラによって捕捉された画像であり、出力は、ペン先の位置座標とすることができる。また、出力は、捕捉画像の回転角度など、他の情報を含んでいても(または含んでいなくても)よい。
図12に示した本発明の実施形態では、捕捉画像(捕捉されたエリアに対応する)からの抽出ビット1201および宛先エリアが与えられている場合、m配列のデコーディングおよびエラー訂正プロセスの変形は、X、Yの位置をデコードする。図12は、この強化された手法のプロセス1200のフロー図を示す。プロセス1200は、2つの構成要素1251および1253を含む。
・ランダムビット選択(random bit selection):抽出ビット1201のサブセットをランダムに選択する(ステップ1203)
・サブセットをデコードする(ステップ1205)
・位置の制約のもとでX、Y位置を判定する(ステップ1209)
・スマートビット選択:抽出ビットの別のサブセットを選択する(ステップ1217)
・サブセットをデコードする(ステップ1219)
・ステップ1217およびステップ1219の反復回数(ループ回数)を調整する(ステップ1221)
・位置の制約のもとでX、Y位置を判定する(ステップ1225)
本発明の実施形態は、慎重な戦略を使用してビットを選択し、ループ反復回数を調整し、位置の制約に従ってX、Y位置(位置座標)を判定し、これがプロセス1200に提供される。両方の構成要素1251および1253では、ステップ1205および1219(一度のデコード)は、式(4)を使用してrを算出する。
ステップ1203は、(Kビットを有する)抽出ビット1201からnビットをランダムに選択し、r1について解く。式(5)を使用して、デコードされたビットを算出することができる。
1.少なくとも1ビットを
2.ステップ1を繰り返す。次のnビットを選択するとき、
エラー訂正構成要素1253で、必要な反復回数(ループ回数)が各ループの後に調整される。ループ回数は、予想エラー率によって判定される。選択されたnビットのすべてが正しいわけではない予想エラー率peは、
ステップ1209および1225で、デコードされた位置は、宛先エリア内になければならない。宛先エリアは、アルゴリズムへの入力であり、異なるアプリケーションに応じて様々なサイズおよび場所のものでよく、または単にm配列全体であってもよい。これは通常、アプリケーションによって予想することができる。例えば、直前の位置が判定されている場合、筆記速度を考慮すると、現在のペン先の宛先エリアは、直前の位置の近くのはずである。しかし、ペンが持ち上げられた場合、その次の位置はどこでもよい。したがってこの場合、宛先エリアは、m配列全体となるはずである。正しいX、Y位置は、次のステップによって判定される。
実例は、構成要素1251および1253によって行われるプロセス1200を実証する。n=3、K=5、I=(I0 I1・・・I6)tは次数n=3のmシーケンスであると仮定する。その場合
図14は、本発明の実施形態による捕捉された配列から抽出されたビット1201をデコードする装置1400を示している。装置1400は、ビット選択モジュール1401、デコーディングモジュール1403、位置判定モジュール1405、入力インタフェース1407、および出力インタフェース1409を含む。この実施形態では、インタフェース1407は、(図2Aに示すように)カメラ203をサポートするモジュールを含めて、異なるソースから抽出ビット1201を受信することができる。ビット選択モジュール1401は、ステップ1203および1217に従って抽出ビット1201からnビットを選択する。デコーディングモジュール1403は、ステップ1205および1219に従って、選択されたビット(ビット選択モジュール1401によって選択されたK個の抽出ビットから選択されたnビット)をデコードして、検出されたビットエラーおよび対応するベクトルriを判定する。デコーディングモジュール1403は、判定されたベクトルriを位置判定モジュール1405に提示する。位置判定モジュール1405は、ステップ1209および1225に従って捕捉された配列のX、Y座標を判定する。位置判定モジュール1405は、成功した場合はX、Y座標を含み、失敗した場合はエラー表示を含む結果を出力インタフェース1409に提示する。出力インタフェース1409は、さらに処理を行う、または結果を表示できる別のモジュールに結果を提示することができる。
202 先端
203 カメラ
204 画像
206 追加のセンサーおよび/またはプロセッサ
207 面
208 レンズ
209 画像平面
210 画像
211 画像センサー
212 仮想ペン先
1400 デコードする装置
1401 ビット選択モジュール
1403 デコーディングモジュール
1405 位置判定モジュール
1407 入力インタフェース
1409 出力インタフェース
Claims (5)
- 面上の位置情報をエンコードしている第1のビット配列内において捕捉された、前記面上の画像に対応する第2のビット配列の位置を決定するために、メモリとプロセッサとを有するコンピュータにより実行される方法であって、前記第2のビット配列に対応する前記面の画像は、ペンが備えるカメラにより捕捉され、前記決定される位置は、前記面に対する前記ペンの位置を示し、
(A)前記捕捉された画像に関連付けられている抽出ビットを取得するステップであって、前記抽出ビットは、エンコードされた位置情報を含み、前記捕捉された画像から抽出されるステップと、
(B)前記抽出ビットをデコードすることによって取得されるビットに、前記抽出ビットの不明瞭性によって生じるエラービットが存在しない場合、前記抽出ビットをデコードすることにより、前記捕捉された画像の位置座標を決定するステップと、
(C)前記抽出ビットをデコードすることによって取得されるビットに、前記抽出ビットの不明瞭性によって生じるエラービットが存在する場合に、前記捕捉された画像の位置座標を決定するステップであって、
前記抽出ビットからランダムに選択されたビットで構成される第1のサブセットをデコードすることにより、前記捕捉された画像の位置座標の第1の候補を決定することと、
前記位置座標の第1の候補が、位置の制約を満たすかを判定するステップであって、前記位置の制約は、前記画像の位置座標が含まれるべき前記第1のビット配列の特定のエリアを指定することと、
前記位置座標の第1の候補が前記位置の制約を満たすとき、前記位置座標の第1の候補を、前記捕捉された画像の前記位置座標として選択することと、
前記位置座標の第1の候補が前記位置の制約を満たさないときに、
前記抽出ビットから、前記第1のサブセットとは異なるビットで構成される第2のサブセットを選択することと、
前記抽出ビットの前記第2のサブセットに含まれるビットをデコードして、前記捕捉された画像の位置座標の第2の候補を決定することと、
前記位置座標の第2の候補が、前記位置の制約に一致すると判定されたときに、前記位置座標の第2の候補を、前記捕捉された画像の前記位置座標として選択することと によって、前記捕捉された画像の前記位置座標を決定するステップと
を備え、
前記メモリに格納された命令を前記プロセッサが実行することにより実行されることを特徴とする方法。 - (B)は、
(i)前記抽出ビットからランダムに選択したビットで構成される第3のサブセットを選択するステップと、
(ii)前記第3のサブセットをデコードするステップと、
(iii)(ii)に応答して、前記デコードされた第3のサブセットにおいて前記エラービットが検出されない場合、前記捕捉された画像の前記位置座標に対応する前記第2のビット配列の前記位置座標を決定するステップと
を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 請求項1に記載の前記方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
- 請求項2に記載の前記方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
- 面上の位置情報をエンコードしている第1のビットの配列において捕捉された、前記面上の画像に対応する第2のビット配列の位置を決定する装置であって、前記第2のビット配列に対応する前記面の画像は、ペンが備えるカメラにより捕捉され、前記決定される位置は、前記面に対する前記ペンの位置を示し、
(A)前記捕捉された画像に関連付けられている抽出ビットであって、エンコードされた位置情報を含み、前記捕捉された画像から抽出される抽出ビットを取得する手段と、
(B)前記抽出ビットをデコードすることによって取得されるビットに、前記抽出ビットの不明瞭性によって生じるエラービットがない場合、前記抽出ビットをデコードすることにより、前記捕捉された画像の位置座標を決定する手段と、
(C)前記抽出ビットをデコードすることによって取得されるビットに、前記抽出ビットの不明瞭性によって生じるエラービットがある場合に、前記捕捉された画像の位置座標を決定する手段であって、
前記抽出ビットからランダムに選択されたビットで構成される第1のサブセットをデコードすることにより、前記捕捉された画像の位置座標の第1の候補を決定する手段と、
前記位置座標の第1の候補が、前記画像の位置座標が含まれるべき前記第1のビット配列内の特定のエリアを指定した位置の制約を満たすか判定する手段と、
前記位置座標の第1の候補が前記位置の制約を満たすとき、前記位置座標の第1の候補を、前記捕捉された画像の前記位置座標として選択する手段と、
前記位置座標の第1の候補が前記位置の制約を満たさないときに、
前記抽出ビットから、前記第1のサブセットとは異なるビットで構成される第2のサブセットを選択する手段と、
前記抽出ビットの前記第2のサブセットに含まれるビットをデコードして、前記捕捉された画像の位置座標の第2の候補を決定する手段と、
前記位置座標の第2の候補が、前記位置の制約に一致すると判定されたときに、前記位置座標の第2の候補を、前記画像の前記位置座標として選択する手段と
を含む手段と
を備えることを特徴とする装置。
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