JP4838387B2 - 情報コード及び情報コード復号方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報コード及び情報コード復号方法に関する。

従来から電子データを情報コードに変換する方法、およびその情報コードを用いて印刷媒体上へ記録および復元する方法はさまざまな方法が提唱されている。例えば、黒と白のパターンで情報を記録する1次元バーコードや2次元バーコード、白と黒だけでなく、赤や青等の色を用いたカラーコードもいくつか提案されている。

しかし、黒と白のパターンで情報を記録するバーコードは記録効率が低いために、画像や音声等のデータ量の大きい電子データを保有することができない。

そこで、記録密度の向上を目的としたさまざまなカラーコード体系が提唱されている。しかし、カラーコードは、読取装置の色の検知に変化が出ると、対応するデータも変化する可能性が白黒のコードに比べて高くなってしまうため、色の退色、印刷ムラ、照明光などの影響を受けやすく、復元の精度がバーコードに比べて低い。そのため、印刷媒体上に記録したカラーコードを読取装置で復元する際、実際の使用環境下においては、一つ一つのセルを大きくするか、使用する色の数を3ないし4色程度に限定した形でしか利用できず、提唱するほどの記録密度を実現できていない。

一般的にコードおよび各セルの識別は光学式による色の違いを利用しているために、使用している色の違い（色差）があるほど識別がし易い。また色の退色、印刷ムラ、照明光などの影響により色は変化するため、使用している色それぞれが持てる領域（その色と判断される色域）が狭くなるほど、違う色として識別され易く、使用する色数を増やすことは、それぞれの色が持てる領域を狭くするため、記録密度を向上させるために使用する色数を増やすと色の誤認識の率が高くなってしまう。

また、一般的に読取装置は、カメラやスキャナ等を利用され、コードを含んだ画像のデジタルデータとして取込み、そのデータを解析することによって復元される形式が多いが、画像データは、視覚的にコードを識別できても、デジタル上ではRGB値での色情報を保有した画素の集合体でしかなく、コード領域とそれ以外の領域とは区別されていない。従って、デジタル上でコード領域とそれ以外の領域とを区別するために、用いることができる情報源は、各画素が持つ色情報（RGB値）しかない。そのため、画像データを取込む際に、コード領域のみを取込めるのが理想だが、携帯電話のデジタルカメラ、パソコン用のWEBカメラやスキャナ等、一般的に利用されている画像入力装置を利用した実際の使用環境下においては、コード領域のみを取込むことは困難であり、実用的ではない。

撮影する環境によっては、コードに使用している色と同じ色がコード以外の領域に存在したり、影や光源変化によってコードやセルの境界線が不明確になる。その場合、色情報だけで、コードやセル領域を識別することは困難である。さらに、記録効率を向上させるために、コードに使用する色数を増やすことは、より各色の色差がなくなるため、影や光源変化による影響を受けやすく、さらに識別が困難になる。

色は波長のため、色の境界付近は互いの波長が干渉しあった状態にある。印刷物から取込んだコード画像は、波長からデジタル画像に変換されているため、境界線付近は隣接する色の波長が混合された色情報でデータ化される。そのため、境界付近では、グラデーション（漸次的移行）状態になりやすい。
セルのサイズが小さくなればなるほど、互いの境界が密接しあうため、干渉の影響を受けた画素領域が増え、干渉の影響をうけない画素領域はさらに失われてしまう。

色の成分分析に頼ったコード領域の抽出や各セルの色を特定する従来の方法は、干渉による色変化に影響されない程度の色の差とセルのサイズを必要とするため、色数を増やしたりセルの縮小により記録効率の向上が図るカラーコードの復号化手段としては理にかなっていない。また、セルを構成する全ての画素情報を分析し色を判断するケースが一般的に多い。この場合、多くの画素情報を扱うため処理に負担がかかり、復元に時間を要する。

このように、従来のコード体系は、印刷媒体上での記録密度を向上させようとすると、復元精度が低下するという弱点があり、電子データを印刷媒体上に記録する手段としては、実用性を欠いている。現実的な使用環境下においては、復元精度が問われるために、精度が保たれるセルのサイズ（規格）でしか使用されていない。印刷媒体上への電子データ記録手段として情報コードを利用するためには、記録密度を向上させても、復元精度を維持できるコード体系とその復元方法が必要である
特許第３９９６５２０

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、データ記録コード部の切り出しや復号が容易な情報コードを提供することを目的としている。

本発明に係る情報コードは、格子状に配列されたセルのそれぞれに付けた多数の色として電子データを保有するデータ記録コード部とデータ記録コード部に対して一定の位置関係をもって配列された複数のセルを有する切り出しコード部とから構成された情報コードであって、切り出しコード部は切り出しコード部のセルに付けた色としてデータ記録コード部におけるセルの数を表す数値を保有するとともにデータ記録コード部のセルに付けた白黒及び又は白黒以外の色を特定するための色を持たず、切り出しコード部のセルのサイズがデータ記録コード部のセルのサイズよりも大きく、切り出しコード部のセルに使用される色の数がデータ記録コード部のセルに使用される色の数よりも少なくて切り出しコード部のセルに使用される色の差が保たれたことを特徴とする。本発明に係る情報コード復号方法は、上記の情報コードを復号する方法であって、色情報を持つ多数の画素の集合体であるカラー画像データとして上記情報コードを撮像し、その撮像されたカラー画像データの切り出しコード部におけるセルの色からデータ記録コード部のセル数を取得し、また切り出しコード部とデータ記録コード部との位置関係により前記カラー画像データからデータ記録コード部を切り出し、この切り出されたデータ記録コード部の格子状に配列されたセルごとの中心部位置を前記取得したセル数に基づき特定し、この特定されたセルごとの中心部における複数の画素ごとの色情報を分析し、これらの分析された色情報をもとに上記各画素の色を符号化の際に割り当てた色から判断して前記データ記録コード部の格子状に配列されたセルごとの色を特定することを特徴とする。

本発明は、データ記録コード部に使用する色数を増やしたりセルを縮小したりして対象電子データを高記録密度に記録することができるという効果を奏する。

本発明を実施するための最良の第１の形態の正面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の説明図。 切り出しコードを利用した情報コードの領域の切り出し方法の説明図。 切り出したデータコードの復号方法 カラーコードの弱点の説明図。

符号の説明

１：情報コード、
２：切り出しコード部、
３：データ記録コード部。

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図５に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明の情報コードで、この情報コード１は画像データから色成分の分析によりコード領域の切り出しが容易なコード体系による切り出しコード部２と、対象電子データを高記録密度で記録可能なデータ記録コード部３とからなり、切り出しコード部２の復号によって、前記データ記録コード部３を色成分の分析のみに頼らない数学的計算により切り出しと復号を可能とすることで色数の増加やセルの縮小によってデータ記録コード部３の記録密度を向上させることができるものである。

前記切り出しコード部２の役割は、情報コードを含む画像データから、容易に情報コードを切り出すための基準となること、また、データ記録コード部３の切り出し及びセルの数や構成等を分析するために最低限必要な情報を符号することである。
その役割から、使用するコード体系は、切り出しや復元精度が高いものを使用する。例えば、使用する色の数は白黒またはRGBやCMYといった2色ないし3色に限定し、色差を保つことによって、色の退色、印刷ムラ、照明光などの影響を受け難くくしたり、セルのサイズを大きくすることで形状を識別しやすくする。
切り出しコード部２には、既に実績のあるQRコードや特公2008-27029のような復元精度に主眼を置いたコード体系に、その機能を持たせるのも一つの方法である。

データ記録コード部３の役割は、電子データを記録するため、記録効率を優先したコード体系であることである。
そのため、目標とする復号精度を維持できる範囲において使用可能な最大限の色数を使用すること、および印刷した際に再現可能な範囲においてセルのサイズを縮小することが理想である。

(コード作成方法、符号化方法)
切り出しコード部２に使用するコードは、バーコード、QRコード、カラーコード等、特に限定せず任意であったて良いが、ここでは一例として、特開2008-27029の符号化及び復号化方式をとるとする。データ記録コード部は、ビットパターンに色を割り当てる一般的な符号化方法をとるものとして、図１を例に解説する。

切り出しコード部２には、データ記録コード部3の1辺のセルの数を表す数値、色数、データコードの位置、上下左右の確認、コードの確認、セルのサイズ、コードの形状等のうちの１個以上のデータのデータ記録コード部の切り出しや復号に用いるデータが符号化されているものとする。

次にデータ記録コード部３は、使用する色を8色とした場合、1つのセルまたはセルに8パターンの表現ができるので、コードに変換する対象電子データを0と１の並びで表現されるバイナリーデータに置き換えた場合、1つのセルで3ビット分の配列を表現できることになる。
そこで、3bit分の各配列パターンに、使用する各8色を割り当てる。例えば、使用する色をRGBCMYKWとした場合、
001＝R（R255、G000、B000）
010＝G（R000、G255、B000）
100＝B（R000、G000、B255）
011＝C（R000、G128、B255）
110＝M（R255、G000、B128）
101＝Y（R255、G255、B000）
000＝K（R000、G000、B000）
111＝W（R255、G255、B255）
のRGB値を割り当てたとする。

対象電子データは、記録効率を向上させるために、そのままコード変換するのではなく、ZIPやLZH等、一般的な圧縮技術を用いて圧縮しても良い。

次に対象電子データのビットパターン列に変換し、3ビットごとに区切り、前記で割り当てた色の割り当て表に従って、色のセルに変換する。

セルは、縦横同じセル数で表記されるよう、（圧縮ファイルのサイズ×8÷3）の累乗根の小数点以下切り上げによって算出された数ごとに改行しコードを組成する。

切り出しコード部２とデータ記録コード部３は、切り出しコード部２を基準にデータ記録コード部３の位置特定が可能になるよう一定の位置関係になるように配置する。
ここでは、図2のように切り出しコード2を90度のL字型とし、データ記録コード部３の上辺と左辺に合わせ、切り出しコード部のセル1個分の距離を空けて囲むように配置する。

(印刷媒体上への記録方法)
次に情報コード１を印刷するにあたり、情報コード１に割り当てた色と印刷された色に違いが出ないよう、事前にカラーマネージメント（印刷機またはプリンターの特性に合わせた色情報の変換）を行う。
これは、電子媒体上で生成された情報コード１の色はRGB値で色再現されており、印刷する場合はこのデータをCMYK値に変換しなくてはならず、通常の変換方法だと、印刷する紙や印刷機（プリンター含む）または印刷の色基準の違いにより同じデータでも色が変わってしまうため、正確な色情報で印刷媒体上に印刷することができないためである。
そこで、まず、印刷の色基準は国によってそれぞれの印刷基準があり、日本での代表的な印刷基準はJAPANカラー、JMPAなどである。
例えば、印刷するときの印刷基準がJAPANカラーであれば、RGB値からCMYK値へ変換するときにJAPANカラーの基準に合わせて変換することにより、色が変わらずに印刷することができる。JMPAでも同様である。
また、紙や印刷機（プリンター含む）の違いにより色が変わる場合もある。これは、紙質、印刷機から出力されるカラーチャート（測色用の印刷物）を基に、紙、印刷機の特性を把握し、それをデータ化して、そのデータを基にRGB値からCMYK値へ変換することにより色が変わらずに印刷できる。
RGB値からCMYK値に変換する方法は、印刷基準や紙、印刷機の特性のデータを基に、事前にRGBからCMYKに自動変換するプロファイル（RGBの値をCMYKの値に変換する際にRGBのこの値はCMYKのこの値といった割り当てを表したデータ）を作成し、そのプロファイルにデータを通すことにより自動的にそれぞれの印刷基準・規格に変換される。
その変換されたデータを印刷すれば色を変えることなく印刷ができるため、情報コード１の復号精度が向上する。

(コード復号方法)
図３を用いて切り出しコード２の復号方法を説明する。図３の場合は色成分の分析で切り出しできるようにセルのサイズを大きく色数も限定しているので、従来の色成分の分析により切り出しできる。この切り出しコード２の復号方法は、利用するコード体系の復号方法による

図3の１から図3の２のように、切り出しコード部２を切り出し

図3の３のように、切り出しコード部２のABCの３点を基準にD点を算出し情報コード領域を切り出し

図3の４のように、切り出しコード部２のABC点からデータ記録コード部３の領域を算出するプログラム（例えば、B’点は切り出しコードB点からD点に向かって切り出しコード２のセル1辺長さの２倍の位置という規則のもとに算出）に従って、A’B’C’点を算出し、データ記録コード部３を切り出し

図3の５のように、A’−C’を上として平行になるよう画像データを回転
図３の１〜５のステップにより、切り出しコード部２との位置関係を利用した、データ記録コード部３を切り出しすることが可能。
色成分による判断では、デー記録コード部３とそれ以外の領域との識別が困難な場合でも、データ記録コード部３を切り出しすることが可能。

各セルの色の特定するために最も理想と考えられるのは、干渉の影響を受け難いセルの中心を特定し、その付近の画素から色を特定することである。
本発明は、切り出しコード２の復号の際に、一辺のセルの数を取得しているので、その数値をもとにデータ記録コード部３の各セルの中心点を算出できる。
例えば、図４に示すように、切り出しされたコード画像が５４０×５４０ピクセルの画像とし切り出しコード２の復号によって、１辺のセルの数を表す数値６０を取得したとする。
セルが均等に配置されていると考えれば１個は９×９ピクセルで構成されていることがわかる。９×９ピクセルの中心点はセルの端から5×5ピクセルの位置にあることは容易に把握できる。
あるいは、前記によってデータ記録コード部３が切り出されており、邪魔なデータは排除されているので、データ記録コード部３の色の成分値の変化によって中心点を見つけることも可能である。中心点ほど割り当てられた色成分を保っている確率が高いため、例えば、割り当てられた色の成分値に近いほど100、遠いほど0として、前記によって切り出ししたデータ記録コード部３の画像を波形で表現すると、波形の山に当たる画素は、その色が割り当てられたセルの中心点である確率が高いと考えられる。割り当てた各色の波形の山の頂点を一つの出現分布図にすると、色が違うセルが配列されている箇所は、一定の規則性を持って中心点が出現していることがわかる。隣り合う山と山の間隔が隣り合うセルとセルの中心点の間隔と考えられるので、波形の山が特定しにくい点は、この間隔から数学的計算によって見つけることができる。

前記で算出された各セルの中心点または中心点から一定の範囲内にある画素の色情報からそのセルの色を特定する。特定する方法は、一般的な色成分の分析方法を用いることができる。例えば、中心点およびその周辺1ピクセル内の画素を用いると、3×3＝9画素の色情報から色を特定するものとし、各画素のRGB値を
A（R 255、G010、B004）
B（R 245、G006、B002）
C（R 250、G020、B020）
D（R 239、G000、B000）
E（R 248、G013、B014）
F（R 251、G003、B006）
G（R 254、G010、B001）
H（R 255、G002、B000）
I（R 255、G001、B004）
とする。
各画素の色を、符号化の際に割り当てたRGBCMYKWの色成分にもっとも近い色として判断すると、R（R255、G000、B000）と特定できる。
このセルをRとした場合、符号化の割り当て表に従って、ビットパターン列に変換すると001を取得できる。
これにより算出された各セルの中心点、または中心点から一定の範囲にある画素は、干渉の影響を最も受けていないため、最も正確な色を特定する手段と言える。
また、分析に用いる画素情報を最小限に抑えることができるため、計算効率が良く、高い解像度を必要としない。

前記方法で各セルを順番に変換すると対象電子データのビットパターン列を取得できる。次に、切り出しコード部の復号の際に対象電子データのファイルの種類を表す拡張子を取得しているので、その拡張子を割り当てると、対象電子データを取得できる。
圧縮されたファイルであれば、使用した圧縮技術の復号方法に従って復号をする。

本発明は、記録密度と復元精度の両方を保持した情報コードを利用する産業で使用される。

Claims (2)

1. 格子状に配列されたセルのそれぞれに付けた多数の色として電子データを保有するデータ記録コード部とデータ記録コード部に対して一定の位置関係をもって配列された複数のセルを有する切り出しコード部とから構成された情報コードであって、切り出しコード部は切り出しコード部のセルに付けた色としてデータ記録コード部におけるセルの数を表す数値を保有するとともにデータ記録コード部のセルに付けた色を特定するための色を持たず、切り出しコード部のセルのサイズがデータ記録コード部のセルのサイズよりも大きく、切り出しコード部のセルに使用される色の数がデータ記録コード部のセルに使用される色の数よりも少なくて切り出しコード部のセルに使用される色の差が保たれたことを特徴とする情報コード。
2. 請求項１に記載された情報コードを復号する方法であって、色情報を持つ多数の画素の集合体であるカラー画像データとして上記情報コードを撮像し、その撮像されたカラー画像データの切り出しコード部のセルの色からデータ記録コード部のセル数を取得し、また切り出しコード部とデータ記録コード部との位置関係により前記カラー画像データからデータ記録コード部を切り出し、この切り出されたデータ記録コード部の格子状に配列されたセルごとの中心部位置を前記取得したセル数に基づき特定し、この特定されたセルごとの中心部における複数の画素ごとの色情報を分析し、これらの分析された色情報をもとに上記各画素の色を符号化の際に割り当てた色から判断して前記データ記録コード部の格子状に配列されたセルごとの色を特定することを特徴とする情報コード復号方法。

Images