JP6220931B1 - 画像処理システム、画像処理方法、及び画像処理端末 - Google Patents

画像処理システム、画像処理方法、及び画像処理端末 Download PDF

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Abstract

【課題】書面画像の判読性の低下を抑制することができる画像処理システム、画像処理方法及び画像処理端末を提供する。【解決手段】ネットワークNにより接続された画像処理端末1a〜1cとサーバ2とを備える画像処理システム10であって、画像処理端末は、書面を撮影して書面画像を生成する撮影部と、書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定する制御部と、判読性が所定条件を満たす場合、サーバ2に書面画像を送信する端末通信部と、判読性が所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示する表示部と、を備える。サーバ2は、画像処理端末1から書面画像を受信するサーバ通信部と、書面画像を記憶する記憶部と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、書面画像を撮影して通信する画像処理システム、画像処理方法、及び画像処理端末に関する。
従来の通信教育では、利用者は解答用紙(以下、書面ともいう。)に解答を記入後、郵送により書面を提出していた(例えば特許文献1)。このようなシステムでは、郵送による提出のため、添削者に提出物が届くまで時間を要し、また添削結果が利用者に返送されるまで時間を要することがあった。さらに郵送作業は利用者にとってやや煩雑であり、提出が遅れてしまうこともあった。
他方、スマートフォン等の普及により、カメラ機能付き通信端末を持つ利用者が増加している。カメラで解答記入済みの解答用紙を撮影し、通信端末により撮影した画像(以下、書面画像という。)を添削者に送信するシステムが利用されるようになってきている。
特開2003−178171号公報
しかしながら従来の技術では、書面を撮影する際に、書面との距離や明るさ等の撮影環境がばらつき、書面画像の判読性が低下してしまう場合があった。
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、書面画像の判読性の低下を抑制することができる画像処理システム、画像処理方法、及び画像処理端末を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
ネットワークにより接続された画像処理端末とサーバとを備える画像処理システムであって、
前記画像処理端末は、
書面を撮影して書面画像を生成する撮影部と、
前記書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定する制御部と、
前記判読性が前記所定条件を満たす場合、前記サーバに前記書面画像を送信する端末通信部と、
前記判読性が前記所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示する表示部と、
を備え、
前記サーバは、
前記画像処理端末から前記書面画像を受信するサーバ通信部と、
前記書面画像を記憶する記憶部と、
を備えることを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記撮影部が、撮影台により所定距離離れた位置に配置された前記書面を撮影することを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記所定条件が、前記書面画像が四辺を有するという条件を含むことを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記所定条件が、前記書面画像の少なくとも一部の輝度が所定範囲内であるという条件を含むことを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記書面が識別コードを含み、
前記所定条件は、前記識別コードが読み取り可能であるという条件を含むことを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記識別コードは第一識別コード及び第二識別コードにより構成され、
前記書面の表面に第一識別コードが印刷されており、前記表面の裏面に第二識別コードが印刷されており、
前記所定条件は、前記書面画像の前記第一識別コード及び前記第二識別コードのいずれもが読み取り可能であるという条件を含むことを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記表示部が、前記撮影部により撮影する際に撮影範囲を示すガイド枠を表示し、
前記ガイド枠は、前記書面を撮影する範囲を示す第一矩形枠と、前記識別コードを撮影する範囲を示す第二矩形枠とを含むことを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記サーバが、前記書面画像を補正するサーバ制御部を備え、前記サーバ制御部により補正した前記書面画像を前記記憶部に記憶することを特徴とする。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、
前記サーバが、前記書面画像の前記識別コードに基づき、所定の添削者端末に前記書面画像を送信することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る画像処理方法は、
ネットワークにより接続された画像処理端末とサーバとを備える画像処理システムにおける画像処理方法であって、
前記画像処理端末が、
書面を撮影して書面画像を生成する撮影するステップと、
前記書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定するステップと、
前記判読性が前記所定条件を満たす場合、前記サーバに前記書面画像を送信するステップと、
前記判読性が前記所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示するステップと、
前記サーバが、
前記画像処理端末から前記書面画像を受信するステップと、
前記書面画像を記憶するステップと、
を含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る画像処理端末は、
書面を撮影して書面画像を生成する撮影部と、
前記書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定する制御部と、
前記判読性が前記所定条件を満たす場合、サーバに前記書面画像を送信する通信部と、
前記判読性が前記所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示する表示部と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る画像処理端末は、
前記撮影部が、撮影台により所定距離離れた位置に配置された前記書面を撮影することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る画像処理端末は、
前記所定条件が、前記書面画像が四辺を有するという条件を含む。
また、本発明の一実施形態に係る画像処理端末は、
前記所定条件が、前記書面画像の少なくとも一部の輝度が所定範囲内であるという条件を含む。
本発明の一実施形態に係る画像処理システム、画像処理方法、及び画像処理端末によれば、書面画像の判読性の低下を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る画像処理システムの概要図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理端末のブロック図である。 本発明の一実施形態に係るサーバのブロック図である。 本発明の一実施形態に係る添削者端末のブロック図である。 専用ケースを開けた状態を示す図である。 専用ケースをL型に開き支柱とした状態を示す図である。 専用ケースの端末保持台を組み立てた状態を示す図である。 専用ケースの端末保持台に画像処理端末を配置した状態を示す図である。 画像処理端末により撮影する際の表示画面を示す図である。 書面画像の上辺のエッジ走査を示す図である。 書面画像の上辺の直線近似を示す図である。 書面画像の四隅の位置を検出する手法を示す図である。 書面画像の左上横のエッジ走査を示す図である。 書面画像の左上縦のエッジ走査を示す図である。 書面画像の左上縦のエッジ走査を示す図である。 書面画像の左上横のエッジ走査を示す図である。 輝度を判定する位置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理端末の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るサーバの動作を示すフローチャートである。 画像補正の一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の一実施形態に係る画像処理システム10の概要図である。本発明の一実施形態に係る画像処理システム10は、複数の画像処理端末1a〜1c(学習者端末1a〜1c)と、サーバ2と、複数の添削者端末3a〜3bとを備える。以下、複数の画像処理端末1a〜1cを区別しない場合には、これらをまとめて画像処理端末1と記す。同様に、複数の添削者端末3a〜3bを区別しない場合には、これらをまとめて添削者端末3と記す。複数の画像処理端末1、サーバ2、及び複数の添削者端末3は、例えばインターネット等のネットワークNにより接続される。なお図1では、簡便のため画像処理端末1を3台示しているが、画像処理端末数はこれに限られず、任意の台数の画像処理端末1が備えられてもよい。同様に簡便のため添削者端末3を2台示しているが、添削者端末数はこれに限られず、任意の台数の添削者端末3が備えられてもよい。
画像処理端末1は、通信教育の利用者(以下、学習者という。)が用いるタブレット端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であって、サーバ2から提供される通信教育に係るサービスを実行する。特に本実施形態に係る画像処理端末1は、サーバ2に、通信教育における答案用紙等の書面画像を送信する。また画像処理端末1は、サーバ2から添削済みの書面画像を受信し、学習者に表示する。サーバ2は、例えば通信教育の運営者が管理するサーバ装置等の情報処理装置であって、学習者が各々保有する画像処理端末1に対して通信教育に係るサービスを提供する。特に本実施形態に係るサーバ2は、画像処理端末1から書面画像を受信する。またサーバ2は書面画像を添削者端末3に送信する。またサーバ2は、添削者端末3から添削済みの書面画像を受信する。さらにサーバ2は、添削済みの書面画像を画像処理端末1に送信する。添削者端末3は、通信教育の添削者が用いるパーソナルコンピュータ、タブレット端末等の情報処理装置である。添削者端末3は、サーバ2から書面画像を受信し、また添削済みの書面画像をサーバ2に送信する。このように画像処理端末1、サーバ2、及び添削者端末3が協働して、画像処理端末1を保有する学習者に通信教育を提供し、学習を支援する。
次に、画像処理システム10の各構成要素について具体的に説明する。
(画像処理端末1の構成)
まず、画像処理端末1について説明する。図2に、画像処理端末1のブロック図を示す。画像処理端末1は、端末通信部11と、端末記憶部12と、表示部13と、入力部14と、撮影部15と、端末制御部16とを備える。端末通信部11と、端末記憶部12と、表示部13と、入力部14と、撮影部15と、端末制御部16とは、バス17によりそれぞれ接続されている。
端末通信部11は、外部装置と無線又は有線によって通信し、情報の送受信を行うインターフェースである。本実施形態において、端末通信部11は、ネットワークNを介して、サーバ2との間で情報を相互に送受信可能である。
端末記憶部12は、例えば一次記憶装置及び二次記憶装置を含み、サーバ2から提供される種々の情報及び情報処理に必要なプログラムを記憶する。例えば、端末記憶部12は、通信教育に係る学習用のアプリケーション(以下、学習アプリケーションという。)を記憶する。学習アプリケーションは、例えばネットワークNを介して所定の配信サーバから取得可能である。学習アプリケーションが実行(起動)された状態で、画像処理端末1の本実施形態に係る動作が実現される。
表示部13は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイ等の表示デバイスであって、多様な画面を表示可能である。
入力部14は、例えば表示部13と一体的に設けられたタッチパネルを含む入力インターフェースであって、画像処理端末1に対する学習者のタップ等の操作(以下、ユーザ操作という。)を受付可能である。本実施の形態では、入力部14がタッチパネルである例について説明する。
撮影部15は、カメラ等であり、被写体を撮影して得た画像情報信号を、端末制御部16に送信する。本実施の形態では撮影部15は、解答用紙等の書面を被写体として撮影し、書面画像を生成する。そして書面画像に係る画像情報信号を端末制御部16に渡す。書面の撮影方法については後述する。
端末制御部16は、専用又は汎用のプロセッサを含む。端末制御部16は、画像処理端末1全体の動作を制御する。例えば端末制御部16は、端末通信部11により情報の送受信を行う。また端末制御部16は、学習者の操作に応じて学習アプリケーションを実行(起動)する。
また端末制御部16は、種々の情報処理を行う。例えば端末制御部16は、撮影部15から渡された書面画像に係る画像情報信号に基づき、書面画像の判読性が所定条件を満たすか否かを判定する。また端末制御部16は、判読性が所定条件を満たす場合、端末通信部11によりサーバ2に書面画像を送信する。一方で判読性が所定条件を満たさない場合、表示部13によりエラーメッセージを表示する。当該判読性の判定については後述する。
(サーバ2の構成)
図3は、本発明の一実施形態に係るサーバのブロック図である。サーバ2は、サーバ通信部21と、サーバ記憶部22と、サーバ制御部23とを備える。サーバ通信部21と、サーバ記憶部22と、サーバ制御部23とは、バス24によりそれぞれ接続されている。
サーバ通信部21は、外部装置と無線又は有線によって通信し、情報の送受信を行うインターフェースである。本実施形態において、サーバ通信部21は、ネットワークNを介して、画像処理端末1との間で情報を相互に送受信可能である。またサーバ通信部21は、ネットワークNを介して、添削者端末3との間で情報を相互に送受信可能である。
サーバ記憶部22は、例えば一次記憶装置及び二次記憶装置を含み、通信教育の提供及び制御に必要な種々の情報及びプログラムを記憶する。
サーバ制御部23は、専用又は汎用のプロセッサを含む。サーバ制御部23は、サーバ2全体の動作を制御する。例えばサーバ制御部23は、サーバ通信部21により情報の送受信を行う。またサーバ制御部23は、受信した情報をサーバ記憶部22に記憶させる。
またサーバ制御部23は、種々の処理を行う。例えばサーバ制御部23は、サーバ通信部21により画像処理端末1から書面画像を受信する。サーバ制御部23は、受信した書面画像をサーバ記憶部22に記憶させる。またサーバ制御部23は、サーバ記憶部22に記憶させた書面画像を、サーバ通信部21により添削者端末3に送信する。またサーバ制御部23は、サーバ通信部21により、添削者端末3から添削済みの書面画像を受信する。サーバ制御部23は、サーバ通信部21により、画像処理端末1に添削済みの書面画像を送信する。
(添削者端末3の構成)
図4は、本発明の一実施形態に係る添削者端末3のブロック図である。添削者端末3は、端末通信部31と、端末記憶部32と、表示部33と、入力部34と、端末制御部35とを備える。端末通信部31と、端末記憶部32と、表示部33と、入力部34と、端末制御部35とは、バス36によりそれぞれ接続されている。
端末通信部31は、外部装置と無線又は有線によって通信し、情報の送受信を行うインターフェースである。本実施形態において、端末通信部31は、ネットワークNを介して、サーバ2との間で情報を相互に送受信可能である。
端末記憶部32は、例えば一次記憶装置及び二次記憶装置を含み、サーバ2から提供される種々の情報及び情報処理に必要なプログラムを記憶する。例えば、端末記憶部32は、通信教育に係る添削用のアプリケーション(以下、添削アプリケーションという。)を記憶する。添削アプリケーションは、例えばネットワークNを介して所定の配信サーバから取得可能である。添削アプリケーションが実行(起動)された状態で、添削者端末3の本実施形態に係る動作が実現される。
表示部33は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイ等の表示デバイスであって、多様な画面を表示可能である。例えば表示部33は書面画像を表示する。
入力部34は、例えばキーボード、ペンタブレット、タッチパッド、マウス等の入力インターフェースであって、添削者端末3に対する添削者の操作を受付可能である。なお入力部34は、表示部33と一体的に設けられたタッチパネルであってもよい。
端末制御部35は、専用又は汎用のプロセッサを含む。端末制御部35は、添削者端末3全体の動作を制御する。例えば端末制御部35は、端末通信部31により情報の送受信を行う。また端末制御部35は、添削者の操作に応じて添削アプリケーションを実行(起動)する。
また端末制御部35は、種々の情報処理を行う。例えば端末制御部35は、端末通信部31により、サーバ2から書面画像を受信する。また端末制御部35は、表示部33により書面画像を表示し、入力部34により添削者の操作を受け付ける。入力部34により添削者の操作を受け付けると、端末制御部35は書面画像を編集し、添削コメント等が記入された添削済みの書面画像を作成及び保存する。また端末制御部35は、端末通信部31により、サーバ2に添削済みの書面画像を送信する。
(書面の撮影方法)
次に、画像処理端末1による書面の撮影方法について具体的に説明する。本実施の形態に係る画像処理システム10は、所定距離離れた位置に配置された書面を撮影部15により撮影するために、撮影台を用いる。撮影台として、画像処理端末1を収納する専用ケース4を利用する。
専用ケース4(撮影台4)は、表蓋41と裏蓋42を有する略矩形状のケースであり、画像処理端末1を収納可能である。画像処理端末1を専用ケース4に収納することで、容易に保管又は持ち運びすることができる。図5は、画像処理端末1を収納している専用ケース4を開けた状態を示す図である。専用ケース4の裏蓋42の長手方向の両端には、それぞれ書面配置台43と、端末保持台44とが設けられている。書面配置台43は、撮影する対象である書面を配置するための、折畳み可能な矩形シート状の部材である。端末保持台44は、画像処理端末1を保持するための折畳み可能な台である。書面配置台43及び端末保持台44は、それぞれ専用ケース4を閉じた状態において、専用ケース4の内部に折り畳んで収納可能である。
専用ケース4の表蓋41及び裏蓋42は、書面配置台43から立設して端末保持台44を支える支柱として用いられる。図6は、専用ケース4の表蓋41及び裏蓋42を略90度開き(上面視でL型に開き)、支柱とした状態を示す図である。書面配置台43は、図5に示した状態から広げて用いる。書面配置台43の四隅近傍には、4つの切り込み部431がそれぞれ設けられている。撮影対象の書面の四隅をこの切り込み部431に合わせることにより、書面のx軸及びy方向の位置合わせを行なうことができる。
図7は、専用ケース4の端末保持台44を組み立てた状態を示す図である。端末保持台44は、天板部441と、天板支持部442とを備える。天板部441及び表蓋41には、それぞれ係合する係合部443が設けられている。天板支持部442及び裏蓋42にも、それぞれ係合する係合部444が設けられている。係合部443及び係合部444によりこれらの部材を係合することで、書面配置台43が表蓋41及び裏蓋42に固定され、また天板部441が書面配置台43とz軸方向に所定距離離れて平行になるように組み立てられる。
図8は、専用ケース4の端末保持台44の天板部441に画像処理端末1を配置した状態を示す図である。また書面配置台43には書面5を配置している。画像処理端末1の撮影部15は、表示部13の背面に設けられており、書面配置台43に配置された書面5を撮影する。天板部441にはLED45用のスイッチ445(以下、LEDスイッチ445という。)が設けられている(図7参照)。画像処理端末1を端末保持台44に配置した場合、画像処理端末1の背面がLEDスイッチ445に当接してスイッチがオンされ、LED45が点灯する。LED45は、書面配置台43に配置された書面5に光を照射する。これにより、撮影時の光量が確保される。
書面配置台43と端末保持台44により、画像処理端末1の撮影部15と撮影対象の書面との間の距離は、z軸方向において所定距離に保たれる。また、撮影部15と、撮影対象の書面との平行性が保たれる。当該所定距離は、撮影対象の書面が画像処理端末1の撮影範囲内に収まり、かつ可能な限りサイズの大きい書面画像となるように設定される。
図9は、画像処理端末1により撮影する際の表示画面(以下、プレビュー画面という。)を示す図である。プレビュー画面は、学習アプリケーション上において、撮影開始メニューへのユーザ操作を入力部14が検出した場合、端末制御部16が表示部13に表示させる。図9に示すように、表示画像は表示部13が表示する範囲内に収まる。プレビュー画面はシャッターボタン141を含み、シャッターボタン141へのタップ等のユーザ操作を検出した場合、端末制御部16は、撮影部15により書面画像を撮影する。なおホームボタン142は、初期画面やメニュー画面に戻る用のボタンとして用いられる。
表示部13が表示するプレビュー画面は、撮影範囲を示すガイド枠が表示される。ガイド枠は、第一矩形枠131と第二矩形枠132とを含む。第一矩形枠131は、書面を撮影する範囲を示す。第二矩形枠132は、書面に含まれる識別コード51を撮影する範囲を示す。これらのガイド枠により、ユーザは撮影範囲を容易に認識でき、書面画像のx軸方向及びy方向の微調整を行なうことができる。なお識別コード51は書面の所定の位置に印刷されたバーコード、二次元バーコード等であり、例えば図9に示す例では、書面の右上に印刷されている。識別コード51は、書面を一意に特定するための情報を含む。すなわち複数種類(科目、分野、単元等)の解答用紙等のうち、どの解答用紙であるかを識別コード51により特定することができる。
(書面画像の判読性の判定)
次に、画像処理端末1による書面画像の判読性の判定について具体的に説明する。上述の通り、端末制御部16は、書面画像の判読性が所定条件を満たすか否かを判定する。端末記憶部12は所定条件に係る定義ファイルを記憶し、当該定義ファイルに基づき判定を行なう。所定条件は、例えば以下の条件である。
(条件1)書面画像が四辺を有する。
(条件2)書面画像の輝度が所定範囲内である。
(条件3)書面画像に含まれる識別コードが読み取り可能である。
本実施の形態では、条件1〜条件3の全てを満たす場合に、判読性が所定条件を満たすとする。一方、条件1〜条件3のうちいずれか1つを満たさない場合に、判読性が所定条件を満たさないとする。以下、各条件について説明する。
まず条件1について説明する。条件1は、書面画像が四辺を有するという条件である。画像処理端末1の端末制御部16は、書面画像のうち書面部分と、書面配置台43との境界線を判定し、4つの境界線に係る線分、すなわち書面画像の四辺を検出する。当該4つの線分は矩形状の四辺を構成しているため、言い換えると端末制御部16は、書面画像が所定の四角形を含むか否かを判定する。具体的には端末制御部16は、書面画像中の四角形の形状を全て検出する。また端末制御部16は、検出された四角形のうち、所定のアスペクト比(例えばA4用紙のアスペクト比から誤差が5%の範囲内)のものを選択する。さらに選択した中に、所定のサイズ(例えば書面画像全体にフィットする、A4サイズの75%以上の大きさ)の四角形が存在するか否かを判定する。当該四角形が存在する場合、条件1を満たすと判定する。なお所定のアスペクト比及び所定のサイズは、A4用紙を基準としたがこれに限られない。所定のアスペクト比及び所定のサイズは、いずれも書面の形状及びサイズ(例えば、レターサイズ等)に応じて適宜設定変更できるようにしてもよい。また検出した四角形が、所定のアスペクト比及び所定のサイズの両方に合致する場合に条件1を満たすとしたがこれに限られず、所定のアスペクト比及び所定のサイズの少なくとも一方を満たした場合に条件1を満たすとしてもよい。
なお端末制御部16は、書面画像が四辺を有するか否かを判定するために、書面画像の四隅を検出してもよい。図10〜図12は、書面画像の四隅を検出するための手法を示す図である。端末制御部16はまず、書面画像の外形のエッジ情報を取得する。例えば端末制御部16は、書面画像50の上辺のエッジ走査をする(図10)。具体的には、書面画像50の上端周辺の所定の領域52において、所定の間隔で並ぶ走査線(53a、53b、53c・・・)に沿って、画像の上から下に向けて各画素のコントラストを検出する。端末制御部16は、コントラストの変化が生じた箇所を検出エッジ(54c、54d、・・・)とする。次に端末制御部16は、検出エッジに基づき直線近似を行い、上辺55aを算出する(図11)。例えば最小二乗法により、検出エッジに対して直線近似することができる。右辺、下辺、左辺についても同様にエッジ走査を行ない、検出エッジに基づき直線近似をして各辺を求める。端末制御部16は、算出した上辺55a、右辺55b、下辺55c、及び左辺55dに基づき、これらの各交点を四隅の位置(56a〜56d)を算出する(図12)。そして端末制御部16は、算出した四隅の位置を結んだ4つの線分により、四角形を特定する。特定した四角形が上記所定のアスペクト比及び所定のサイズの少なくとも一方を満たす場合、書面画像が四辺を有し、条件1を満たすと判定する。
なお上記の四辺の判定をより確実にするために、書面配置台43を黒色にすることが好ましい。このようにすることで端末制御部16は、書面配置台43の黒色と書面のコントラストに基づき四辺を抽出することができる。例えば書面の一部が破れて欠損している場合、折れ曲がっている場合等には、書面画像の四辺を検出できない。この場合は条件1を満たさない。条件1を満たさない場合、端末制御部16は、エラーメッセージを表示部13に表示させる。エラーメッセージは「解答用紙が検出できません。解答用紙が折れ曲がったり切れたりしていないか確認し、もう一度撮影してください」等である。
なお図10〜図12では、書面画像の外形のエッジ情報を取得するために、各辺のエッジ走査をしたが、エッジ走査の手法はこれに限られない。例えば図13及び図14に示すように、四隅の周辺の外形のエッジ情報のみを取得するようにしてもよい。図13及び図14は、それぞれ左上横及び左上縦のエッジ走査を行っており、このようにエッジ走査を行なうことで、四隅のうちの1点(左上隅)を検出することができる。四隅の他の点も同様に検出することができる。また、走査の方向は縦又は横に限られず、斜めの走査線により検出してもよい。図15及び図16は、走査線の方向を斜めにして、左上横及び左上縦のエッジ走査をする例を示している。このようにすることでも、四隅の位置を検出することができる。
次に条件2について説明する。条件2は、書面画像の輝度に係る条件である。端末制御部16は、書面画像のうち、所定の検出位置の輝度を検出する。図17は、書面画像50の中の検出位置を示す図である。本実施の形態では、検出位置を矢印にて示しており、3箇所の検出点61と、10箇所の検出点62の、合計13箇所の輝度を検出する。検出点61は、識別コードの周囲3箇所に位置する。検出点62は、書面画像全体の各辺近傍の10箇所に位置する。
図17に示すとおり、好適には3つの検出点61(及び1つの検出点62)は識別コードの周囲の四隅に位置する。識別コードの周囲の四隅の輝度を検出することで、識別コード周辺が暗すぎる場合及び明るすぎる場合を、適切に検出することができる。また好適には検出点62は、書面画像の四隅の4箇所と、短辺を2等分する2箇所と、長辺を3等分する4箇所に位置する。検出点62をこのように配置することにより、書面全体が暗すぎる場合及び明るすぎる場合を、適切に検出することができる。
端末制御部16は、検出した13箇所の輝度のうち、判読性の判定から除外する4点を特定する。除外する4点は、輝度が最高のもの、2番目に高いもの、輝度が最低のもの、2番目に低いものである。端末制御部16は、残りの9箇所の輝度が、それぞれ所定範囲内(例えば輝度レベルが0.6〜0.85)であるか否かを特定する。9箇所全ての検出点の輝度が所定範囲内である場合、端末制御部16は、条件2を満たすと判定する。このように輝度が4点を除外することで、複数の検出点のうち、比較的輝度が高い検出点及び低い検出点を除外し、バランスよく判読性の判定を行なうことができる。
9箇所の検出点のうち、一部の輝度が所定範囲外である場合、条件2を見たさない。この場合、端末制御部16は、エラーメッセージを表示部13に表示させる。例えば9箇所の検出点の輝度のうち輝度レベルが0.85を超える箇所が存在する場合、「明るすぎて答案が読み込めません。もう少し暗いところでもう一度撮影してください」等のエラーメッセージを表示させる。また例えば9箇所の検出点の輝度のうち輝度レベルが0.6未満の箇所が存在する場合、「暗すぎて答案が読み込めません。もう少し明るいところでもう一度撮影してください」等のエラーメッセージを表示させる。
次に条件3について説明する。条件3は、識別コードが読み取り可能であるか否かという条件である。端末制御部16は、識別コードが読み取り可能である場合、条件3を満たすとし、識別コードが読み取り不可能である場合、条件3を満たさないと判定する。なお識別コードは、書面の表面及び裏面の両方に印刷される。表面に印刷される識別コード(以下、第一識別コードともいう。)は、書面の表面であることを特定するための情報を含む。一方裏面に印刷される識別コード(第二識別コード)は、書面の裏面であることを特定する情報を含む。そのため、第一識別コードと第二識別コードとは、異なる情報である。端末制御部16は、表面に係る書面画像に関しては第一識別コードが読み取り可能であるかを判定する。また端末制御部16は、裏面に係る書面画像に関しては第二識別コードが読み取り可能であるかを判定する。
識別コードの読み取りが不可能である場合は条件3を満たさないため、この場合、端末制御部16は、エラーメッセージを表示部13に表示させる。エラーメッセージは「識別コードが検出できません。もう一度撮影して下さい」等である。
上記の条件1〜条件3の全てを満たす場合、端末制御部16は、送信ボタンを表示部13に表示させ、送信ボタンに対するユーザ操作、すなわち送信指示を受け付ける。送信指示を受けた場合、端末制御部16は、撮影した書面画像を、自己を識別する情報(以下、学習者IDという。)と共に端末通信部31によりサーバ2に送信する。
次に、本発明の一実施形態に係る画像処理システム10について、図18及び図19に示すフローチャートによりそれぞれ画像処理端末1及びサーバ2の動作を説明する。まず、画像処理端末1の動作について説明する。
はじめに、画像処理端末1の端末制御部16は、撮影開始操作が入力されたか否かを判定する(ステップS10)。具体的には、学習アプリケーション上の撮影開始メニューへのユーザ操作を入力部14が検出した場合、端末制御部16は、撮影開始操作が入力されたと判定する。そして端末制御部16は、図9に示すプレビュー画面を表示部13により表示して、ステップS20に進む。
次に端末制御部16は、プレビュー画面におけるシャッターボタン141へのユーザ操作があるか否かを判定する(ステップS20)。シャッターボタン141への操作を検出した場合、端末制御部16は、撮影部15により書面を撮影する(ステップS30)。
続いて端末制御部16は、撮影した書面画像の判読性が所定条件を満たすか否かを判定する(ステップS40〜ステップS60)。まず端末制御部16は、書面画像が四辺を有するか否かを判定する(ステップS40)。書面画像が四辺を有すると判定した場合、ステップS50に進む。一方、書面画像が四辺を有しないと判定した場合、ステップS120に進み、エラーメッセージを表示する。具体的には端末制御部16は、「解答用紙が検出できません。解答用紙が折れ曲がったり切れたりしていないか確認し、もう一度撮影してください」等のメッセージを表示部13に表示させる。その後、ステップS20に戻り再度撮影を促す。
ステップS40において、書面画像が四辺を有すると判定した場合、端末制御部16は、検出点の輝度が所定範囲内であるか否かを判定する(ステップS50)。検出点の輝度が所定範囲内であると判定した場合、ステップS60に進む。一方、検出点の輝度が所定範囲内でないと判定した場合、ステップS120に進み、エラーメッセージを表示する。具体的には端末制御部16は、「暗すぎて答案が読み込めません。もう少し明るいところでもう一度撮影してください」又は「明るすぎて答案が読み込めません。もう少し暗いところでもう一度撮影してください」等のメッセージを表示部13に表示させる。その後、ステップS20に戻り再度撮影を促す。
ステップS50において、検出点の輝度が所定範囲内であると判定した場合、端末制御部16は、書面画像に含まれる識別コードが読み取り可能であるか否かを判定する(ステップS60)。識別コードが読み取り可能であると判定した場合、ステップS70に進む。一方、識別コードが読み取り可能でないと判定した場合、ステップS120に進み、エラーメッセージを表示する。具体的には端末制御部16は、「識別コードが検出できません。もう一度撮影して下さい」等のメッセージを表示部13に表示させる。その後、ステップS20に戻り再度撮影を促す。
ステップS60において、識別コードが読み取り可能であると判定した場合、端末制御部16は、書面画像を端末記憶部12により記憶する。また端末制御部16は、書面画像を表示部13により表示する(ステップS70)。学習者は撮影した書面画像を目視で確認できる。
続いて端末制御部16は、撮影した書面画像が表面であるか否かを判定する(ステップS80)。例えば端末制御部16は、第一識別コードを読み取った場合、撮影した書面画像が表面であることを判定する。あるいは端末制御部16は、ユーザに表面であるか否かを確認するポップアップウィンドウを表示部13に表示させ、ユーザ操作に基づき書面画像が表面であるか否かを判定してもよい。
撮影した書面画像が表面であると判定した場合、端末制御部16は、裏面撮影指示を受け付ける(ステップS90)。具体的には端末制御部16は、表面撮影ボタンを表示部13に表示させ、ユーザ操作に基づき裏面撮影指示を受け付ける。表面撮影ボタンに対するユーザ操作、すなわち裏面撮影指示を受け付けた場合、書面の裏面の撮影をする。当該撮影のフローは表面と同様であり、ステップS20からステップS80により裏面を撮影する。
ステップS80において書面画像が表面でない場合(裏面である場合)、端末制御部16は、送信指示を受け付ける(ステップS100)。具体的には端末制御部16は、送信ボタンを表示部13に表示させ、送信指示を受け付ける。送信指示を受けた場合、端末制御部16は、撮影した表面及び裏面からなる書面画像を、自己の学習者IDと共に端末通信部31によりサーバ2に送信する(ステップS110)。そして処理を終了する。
次にサーバ2の動作について説明する。はじめにサーバ2のサーバ通信部21は、図18のステップS110において送信された書面画像を受信する(ステップS200)。
続いてサーバ制御部23は、受信した書面画像を登録する(ステップS210)。具体的にはサーバ制御部23は、受信した書面画像をサーバ記憶部22に記憶する。このときサーバ制御部23は、書面画像の各識別コードの情報と対応付けて、サーバ記憶部22に記憶する。
続いてサーバ制御部23は、サーバ通信部21により、書面画像の送信元である学習者に書面画像が到着したことを表すメッセージを送信する(ステップS220)。当該メッセージは、画像処理端末1の学習アプリケーション上で表示される。
続いてサーバ制御部23は、受信した書面画像を添削する添削者を決定する(ステップS230)。添削者は、書面毎に予め登録しておく。サーバ記憶部22は、識別コードと添削者情報を対応付けて記憶する。サーバ制御部23は、受信した書面画像に含まれる識別コードに基づき、添削者を決定する。
続いてサーバ制御部23は、ステップS230で決定した添削者の添削者端末3に、サーバ通信部21により書面画像を送信する(ステップS240)。そして処理を終了する。
このように本発明の一実施形態に係る画像処理システム10によれば、画像処理端末1が書面画像の判読性が所定条件を満たすか否かを判定するため、書面画像の判読性の低下を抑制することができる。また、各学習者の画像処理端末1がそれぞれ書面画像の判読性を判定するため、サーバ2での処理負荷を低減することができる。さらにサーバ2への送信前に判読性の判定を行うことにより、サーバ2に集積される書面画像の品質が確保され、各学習者の再送信の手間を省くことができる。また、再送信の必要性が無くなるため、通信リソースの消費を低減することができる。
また本発明の一実施形態に係る画像処理システム10によれば、受信した書面画像に係る識別コードに基づき添削者を決定し、添削者端末3に自動的に書面画像を送信する。そのため、学習者が送信した提出物(書面画像)を、直ちに添削者に配賦して届けることが可能であり、添削者に届くまでの時間を大幅に短縮できる。
なお、本実施の形態では、専用ケース4を撮影台として用いて所定距離離れた位置に配置された書面を撮影部15により撮影するようにしたがこれに限られない。撮影台を用いずに、画像処理端末1を書面から所定距離離し、撮影部15により撮影するようにしてもよい。
なお、図18のステップS80において、撮影した書面画像が表面であるか否かを判定する処理を行うとし、撮影した書面画像が表面でない場合(裏面である場合)、ステップS100に進むとしたが、これに限られない。撮影した書面画像が表面でない場合(裏面である場合)、ステップS100に進む前に、端末記憶部12に、書面画像の表面が記憶されているか否かを判定してもよい。そして書面画像の表面が記憶されている場合に、ステップS100に進むようにしてもよい。一方、書面画像の表面が記憶されていない場合、エラーメッセージを表示するようにしてもよい。エラーメッセージは例えば「表面が撮影されていません。もう一度最初から撮影を行なって下さい」等である。そしてステップS20に戻るようにする。このようにすることで、書面画像の裏面しか撮像しないで送信処理を進めてしまうことを防止することができる。
なお、本実施の形態では、書面画像の輝度に係る条件(条件2)について、図17に示す13箇所の検出点61及び検出点62の輝度のうち、一部の検出点を除外して判定したが、判定方法はこれに限られない。例えば13箇所の検出点全ての輝度に基づいて判読性を判定してもよい。また除外する検出点をより多く又は少なくしてもよい。また例えば書面画像の少なくとも1点の検出点の輝度に基づき判定してもよい。また、検出点61及び検出点62の位置及び個数はこれに限られない。例えば書面画像の中央部分に検出点を設けてもよい。また、検出点の個数を少なくしてもよく、また多くしてもよい。また本実施の形態では、各検出点の輝度に基づき判定したがこれに限られず、一部又は全部の検出点の輝度に係る平均値、分散等の統計値を用いて、輝度に係る条件を判定してもよい。
なお、本実施の形態では、識別コードの読み取り可能条件(条件3)について、書面の両面の識別コード(第一識別コード及び第二識別コード)の両方ともが読み取り可能であるかを判定したがこれに限られない。例えば第一識別コード及び第二識別コードの少なくとも一方のみについて読み取り可能であるか否かを判定するようにしてもよい。また、書面の両面に識別コードが印刷されているとしたがこれに限られず、表面又は裏面のいずれか一方のみに識別コードが印刷されていてもよい。例えば表面のみに識別コードが印刷されている場合、表面の識別コードのみについて読み取り可能であるかを判定するようにする。一方、裏面については、識別コードの読み取り処理(ステップS60)をスキップする。
なお、本実施の形態では、上記条件1〜条件3の全てを満たす場合に、判読性が所定条件を満たすとしたがこれに限られない。例えば上記条件1〜条件3の少なくとも1つに基づき、判読性が所定条件を満たすとしてもよい。また、条件1〜3条件の他に条件を追加してもよい。
なお、画像処理端末1が、所定条件に係る定義ファイルをダウンロードして書き換え可能にしてもよい。またこれにより条件1〜3を書き換えてもよく、また条件を削除又は追加するようにしてもよい。定義ファイルは、例えばネットワークNを介して所定の配信サーバから取得可能である。端末制御部16は、定義ファイルを端末通信部11により受信し、端末記憶部12により記憶する。サーバ2は蓄積された書面画像から機械学習することにより最適な定義ファイルを作成してもよく、各画像処理端末1に当該定義ファイルをダウンロードさせるようにしてもよい。機械学習は、Support Vector Machine(SVM)、Deep Neural Network(DNN)、Convolutional Neural Network(CNN)等を適宜用いることができる。
なお、本実施の形態では書面の両面(表面及び裏面)を撮影するとしたがこれに限られない。書面の片面(表面)のみを撮像するようにしてもよい。この場合、図18におけるステップS70に続いてステップS100に進み、書面画像をサーバ2に送信する。
なお本実施の形態では、サーバ2は、受信した書面画像を添削者端末3に送信するとしたがこれに限られない。サーバ2は、受信した書面画像を画像補正し、補正した書面画像を添削者端末3に送信するようにしてもよい。図20は、画像補正の一例を示す図である。図20に示す画像補正では、まずグリッド63により書面画像50を9個の領域に分割する。そして領域毎に輝度を判定し、輝度が所定値以下の領域のみ、画像補正により輝度を上昇させるようにする。このようにすることで、書面画像の判読性を向上させることができる。なお画像補正は輝度に限らない。他にも、コントラスト、色調レベル、書面画像の角度等を補正してもよく、また台形補正を施してもよい。
例えばコントラストを補正する場合、書面画像をRGBの各色に分割し、各色のコントラストをそれぞれ個別に補正してもよい。このようにすることで、書面画像を見やすい画像に変換することができる。同様に書面画像の明るさを補正することにより、書面画像を見やすい画像に変換してもよい。
また、書面画像がグレー画像である場合、当該画像を2値化するようにしてもよい。2値化は、単純2値化(単一の閾値により2値化する手法)であってもよく、あるいは別の手法(周辺輝度を参照しながら1画素単位で2値化閾値を変化させる手法)により行なう。後者の手法では、ある画素(以下、注目画素という。)の2値化閾値を、注目画素を中心とした所定範囲(以下、参照範囲という。)の輝度に基づき設定する。例えば参照範囲の平均輝度に基づき2値化閾値を設定する。このようにすることで、周囲と比較して暗い画素、又は周囲と比較して明るい画素を適切に検知することができる。好適には参照範囲は、注目画素を中心とする正方形の範囲である。参照範囲の大きさは適宜設定可能である。
また、書面画像の角度を補正する場合、識別コード51の回転している角度を利用し、当該角度を打ち消すように補正するようにしてもよい。このようにすることで書面画像の回転角を容易に補正することができる。
なお、サーバ2は、所定の領域の輝度を上昇させるようにしてもよい。例えば図20のグリッド63のうち、領域63a及び領域63bは、添削者が添削コメント等を記載する領域(以下、添削領域という。)に相当する。添削領域に記入される添削コメントの判読性を高めるために、輝度を上げるようにしてもよい。なお添削領域はグリッド63の領域63a及び63bに限られず、書面画像の任意の領域であってよい。また添削領域は、書面毎に異なってもよい。この場合サーバ2は、書面画像の識別コードに基づき、書面毎に予め定められた添削領域に基づき、添削領域を決定して当該領域の輝度を上げるようにする。
なお画像補正をサーバ2にて行うとしたがこれに限られず、画像処理端末1が、サーバ2に送信前の書面画像に対して上記の画像処理を行うようにしてもよい。
なお、本実施の形態ではサーバ2は、受信した書面画像に含まれる識別コードに基づき、添削者を決定するとしたがこれに限られない。サーバ2は、識別コードに加えて、学習者IDに基づき添削者を決定するようにしてもよい。また、学習者IDのみに基づき添削者を決定するようにしてもよい。
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
10 画像処理システム
1 画像処理端末(学習者端末)
11 端末通信部
12 端末記憶部
13 表示部
14 入力部
15 撮影部
16 端末制御部
17 バス
2 サーバ
21 サーバ通信部
22 サーバ記憶部
23 サーバ制御部
24 バス
3 添削者端末
31 端末通信部
32 端末記憶部
33 表示部
34 入力部
35 端末制御部
36 バス
4 専用ケース
41 表蓋
42 裏蓋
43 書面配置台
431切り込み部
44 端末保持台
441 天板部
442 天板支持部
443 係合部
444 係合部
LEDスイッチ445
45 LED
5 書面
50 書面画像
51 識別コード
52 所定の領域
53 走査線
54 検出エッジ
55 辺
56 四隅の位置
61 検出点
62 検出点
131 第一矩形枠
132 第二矩形枠
141 シャッターボタン
142 ホームボタン
63 グリッド

Claims (15)

  1. ネットワークにより接続された画像処理端末とサーバとを備える画像処理システムであって、
    前記画像処理端末は、
    書面を撮影して書面画像を生成する撮影部と、
    前記書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定する制御部と、
    前記判読性が前記所定条件を満たす場合、前記サーバに前記書面画像を送信する端末通信部と、
    前記判読性が前記所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示する表示部と、を備え、
    前記サーバは、
    前記画像処理端末から前記書面画像を受信するサーバ通信部と、
    前記書面画像を記憶する記憶部と、
    を備え、
    前記書面は識別コードを含み、
    前記識別コードは第一識別コード及び第二識別コードにより構成され、
    前記書面の表面に前記第一識別コードが印刷されており、前記書面の裏面に前記第二識別コードが印刷されており、
    前記所定条件は、前記書面画像の前記第一識別コード及び前記第二識別コードのいずれもが読み取り可能であるという条件を含む
    画像処理システム。
  2. 前記撮影部は、撮影台により所定距離離れた位置に配置された前記書面を撮影することを特徴とする、請求項1に記載の画像処理システム。
  3. 前記所定条件は、前記書面画像が四辺を有するという条件を含む、請求項1又は2に記載の画像処理システム。
  4. 前記所定条件は、前記書面画像の少なくとも一部の輝度が所定範囲内であるという条件を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像処理システム。
  5. 前記表示部は、前記撮影部により撮影する際に撮影範囲を示すガイド枠を表示し、
    前記ガイド枠は、前記書面を撮影する範囲を示す第一矩形枠と、前記識別コードを撮影する範囲を示す第二矩形枠とを含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像処理システム。
  6. 前記サーバは、前記書面画像を補正するサーバ制御部を備え、前記サーバ制御部により補正した前記書面画像を前記記憶部に記憶する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像処理システム。
  7. 前記サーバは、前記書面画像の前記識別コードに基づき、所定の添削者端末に前記書面画像を送信する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像処理システム。
  8. ネットワークにより接続された画像処理端末とサーバとを備える画像処理システムにおける画像処理方法であって、
    前記画像処理端末が、
    書面を撮影して書面画像を生成する撮影するステップと、
    前記書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定するステップと、
    前記判読性が前記所定条件を満たす場合、前記サーバに前記書面画像を送信するステップと、
    前記判読性が前記所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示するステップと、
    前記サーバが、
    前記画像処理端末から前記書面画像を受信するステップと、
    前記書面画像を記憶するステップと、
    を含み、
    前記書面は識別コードを含み、
    前記識別コードは第一識別コード及び第二識別コードにより構成され、
    前記書面の表面に前記第一識別コードが印刷されており、前記書面の裏面に前記第二識別コードが印刷されており、
    前記所定条件は、前記書面画像の前記第一識別コード及び前記第二識別コードのいずれもが読み取り可能であるという条件を含む
    画像処理方法。
  9. 前記画像処理方法はさらに、
    前記撮影するステップにおいて撮影範囲を示すガイド枠を表示し、
    前記ガイド枠は、前記書面を撮影する範囲を示す第一矩形枠と、前記識別コードを撮影する範囲を示す第二矩形枠とを含む、請求項8に記載の画像処理方法。
  10. 前記サーバが、前記書面画像の前記識別コードに基づき、所定の添削者端末に前記書面画像を送信する、請求項8又は9に記載の画像処理方法。
  11. 書面を撮影して書面画像を生成する撮影部と、
    前記書面画像の判読性が所定条件を満たすか否か判定する制御部と、
    前記判読性が前記所定条件を満たす場合、サーバに前記書面画像を送信する通信部と、
    前記判読性が前記所定条件を満たさない場合、エラーメッセージを表示する表示部と、を備え、
    前記書面は識別コードを含み、
    前記識別コードは第一識別コード及び第二識別コードにより構成され、
    前記書面の表面に前記第一識別コードが印刷されており、前記書面の裏面に前記第二識別コードが印刷されており、
    前記所定条件は、前記書面画像の前記第一識別コード及び前記第二識別コードのいずれもが読み取り可能であるという条件を含む、画像処理端末。
  12. 前記表示部は、前記撮影部により撮影する際に撮影範囲を示すガイド枠を表示し、
    前記ガイド枠は、前記書面を撮影する範囲を示す第一矩形枠と、前記識別コードを撮影する範囲を示す第二矩形枠とを含む、請求項11に記載の画像処理端末。
  13. 前記撮影部は、撮影台により所定距離離れた位置に配置された前記書面を撮影することを特徴とする、請求項11又は12に記載の画像処理端末。
  14. 前記所定条件は、前記書面画像が四辺を有するという条件を含む、請求項11乃至13のいずれか一項に記載の画像処理端末。
  15. 前記所定条件は、前記書面画像の少なくとも一部の輝度が所定範囲内であるという条件を含む、請求項11乃至14のいずれか一項に記載の画像処理端末。
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