JP6466684B2 - 可視光送信装置、可視光受信装置、可視光通信システム、可視光通信方法及びプログラム - Google Patents

可視光送信装置、可視光受信装置、可視光通信システム、可視光通信方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は可視光送信装置、可視光受信装置、可視光通信システム、可視光通信方法及びプログラムに関し、特に２次元カラーコードを用いた可視光通信技術に関する。
可視光を搬送波として情報通信を行う可視光通信システムが知られている。可視光通信システムには、単色の光源（例えば白色ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を発光させるシステムや、複数の光源（例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色のＬＥＤ）を組み合わせて白色光を発光させるシステムなどがある。
ＲＧＢのＬＥＤを組み合わせて発光させるシステムは、白色ＬＥＤを発光させるシステムに比べ、高速な情報伝送が可能である。その理由は、ＲＧＢのＬＥＤは白色ＬＥＤよりも光変調時の応答速度が速く、またＲＧＢそれぞれのＬＥＤを異なる情報で変調することができるためである。このように、色の異なる複数の光源がそれぞれ異なる情報を伝送する方式を、色多重方式あるいは波長多重方式と称する。
色多重方式の応用として、色座標符号化方式（ＣＳＫ：Ｃｏｌｏｒ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）が提案されている（特許文献１）。ＣＳＫは、色座標（色度座標とも称する）上に自由に情報点を設定し、各情報点に任意のビット列を割り当てることで、発光色による情報伝送を行う方式である。ＣＳＫは、発光色や伝送速度の設定に自由度があり、かつ通常の色多重方式に比べて光伝播路における減衰や外乱の影響に強いという特徴がある。
図２に、ＣＳＫによる可視光通信方法の一例を示す。図２では、色座標上に４つの信号点が設定されており、それぞれの信号点に２ｂｉｔの入力信号（００，０１，１０又は１１）が割り当てられている。
まず、送信装置は、送信データを、２ビットごとにこれらの信号点の１つに変換する。すなわち、２ｂｉｔのデータを、色座標上の信号点の座標（ｘ，ｙ）に変換する。これは、２ｂｉｔの入力に対して１ｓｙｍｂｏｌ（信号点）を発生する４位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）に例えることができよう。
次に、送信装置は、座標点（ｘ，ｙ）を３色のＬＥＤの発光強度を表す値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換する。例えば、座標点（ｘｉ，ｙｉ）と発光強度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）との関係は、以下の式１により規定される。
ｘｉ＝Ｒ・ｘＲ＋Ｇ・ｘＧ＋Ｂ・ｘＢ
ｙｉ＝Ｒ・ｙＲ＋Ｇ・ｙＧ＋Ｂ・ｙＢ ・・・（１）
Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＝１
ここで、（ｘＲ，ｙＲ），（ｘＧ，ｙＧ），（ｘＢ，ｙＢ）の３点は、３色のＬＥＤ光源ＲＧＢそれぞれの発光色の色座標上の位置を示している。これらの３色のＬＥＤ光源を、式１により求められた発光強度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で同時に発光させることで、すなわち発光強度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の値に応じて各ＬＥＤを光強度変調することで、座標点（ｘｉ，ｙｉ）に相当する色の信号光が発生する。
受信装置は、上記信号光を、ＲＧＢ３色に対応する光感度を持ったフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）によって光電変換し、受信光の強度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を得る。この（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を式１により座標点（ｘ，ｙ）に逆変換したものが受信信号点となる。受信装置は、この受信信号点（ｘ，ｙ）を、受信信号点に予め割り当てられたビット列に逆変換することで、送信データを復調する。
ここで、図２の例のように、色座標上の４つの信号点を配置（シンボルマッピングと称する）したＣＳＫ方式を４ＣＳＫと呼ぶこととする。信号点の数は任意に設定することができ、例えば図３に示すように８ＣＳＫ、１６ＣＳＫも実現可能である。なお、８ＣＳＫにおいては最大３ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ、１６ＣＳＫにおいては最大４ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌの情報量を伝送可能である。このように、色座標上で信号点を増やせば、１ｓｙｍｂｏｌで伝送できる情報量が増えるため、伝送速度の高速化を図ることができる。さらに、ＣＳＫは、色座標での通信接続性が保証されること、総合発光強度が一定であるため輝度変化によるフリッカーが抑制されること等の多くの利点を有する。
特許文献２には、送信装置がディスプレイ装置等にＣＳＫ通信用の色情報（ＣＳＫコード）を、受信装置はカメラ等でＣＳＫコードを撮影することにより情報伝送を行うシステムが開示されている。また特許文献２は、ＣＳＫコードとして、複数の色情報を２次元配置した２次元カラーコードを採用している。このように、空間分割多重により１フレーム（画像）あたりの伝送量を向上させたＣＳＫ方式をＳＤＭ（Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）−ＣＳＫと呼ぶ。さらに、ディスプレイ装置が複数のＳＤＭ−ＣＳＫを所定のフレームレートで連続表示し、カメラがこれを動画撮影することにより、所定の伝送速度を得ることが可能である。
図４に、２次元カラーコードであるＳＤＭ−ＣＳＫコードの一例を示す。これらのコードは、セル数および信号点の数（色数）が異なるため、それぞれ情報伝送量が異なる。例えば、表示フレームレートが１５ｆｐｓの場合、セル数４×４、信号点数４のＳＤＭ−ＣＳＫコード（４×４ＳＤＭ−４ＣＳＫ）では４８０ｂｐｓ、セル数６４×６４、信号点数１６のＳＤＭ−ＣＳＫコード（６４×６４ＳＤＭ−１６ＣＳＫ）では２４０ｋｂｐｓの伝送速度が得られる。
ところで、特許文献２のようにディスプレイ−カメラ間通信を行う場合、ディスプレイやカメラの色特性や干渉光の影響により、受信した色座標が誤差を含む場合がある。すなわち、送信装置が送信を意図した真の色座標と、受信装置が認識した色座標とが異なることがある。
この点、特許文献２は、色配列が既知のリファレンスセルを利用して、色補正を行う手法を開示している。具体的には、ＳＤＭ−ＣＳＫコードの複数の位置に、基準色を所定の順序で配列したリファレンスセルを配置する。基準色の配列とは、例えばいかなる基準色が、いかなる順序で、何度繰り返して配置されているかを示す情報である。また、基準色は、色座標上の４つの信号点の色に相当する。
図５は、リファレンスセルを配置した１６×１６ＳＤＭ−４ＣＳＫコードの一例を示している。この例では、ＳＤＭ−ＣＳＫコードの上下２箇所にリファレンスセルが配置されている。それぞれのリファレンスセルは、４色の基準色の並びが４回繰り返される構造となっている。
特許文献２は、リファレンスセルから認識された色座標を基準として、ＳＤＭ−ＣＳＫコードのデータ領域を復調する。また、上下のリファレンスセルから認識される色座標が異なった場合、その間を線形補完して基準色を生成し、データ領域の復調を行う。これにより、特許文献２は、ディスプレイやカメラの色特性や干渉光の影響を補正している。
特許文献３もまた、ＣＳＫコードではないものの、多色型２次元バーコードにより情報を伝送する場合に、ディスプレイやカメラの色特性の違いにより、正しくデータを送信できない問題が生じ得ることを指摘している。特許文献３は、送信装置が、多色型二次元バーコードの一部のドットに、色調を示す基準ドットやバーコードに用いる色調数を示すコンペアドットを設け、受信装置が、基準ドットが示す色調を参照して、撮影された映像の色調を補正することにより、上記問題を解決する構成を示している。
特開２００８−２５２５７０号公報 特開２０１４−１１６７０６号公報 特許第４３３７８７９号公報
特許文献２及び３記載のようなディスプレイ−カメラ間通信においては、受信装置であるカメラ側はまず、カメラが撮影した画像中から、ＳＤＭ−ＣＳＫコードのような２次元カラーコードを識別する必要がある。しかしながら、受信装置は、画像中の他の図形を２次元カラーコードと誤認識することがあった。
また、画像から２次元カラーコードを正しく識別できたとしても、２次元カラーコードが予定された向きを保たず回転角がついた状態で撮像された場合等に、受信装置は２次元カラーコードを正しく復調できないという問題があった。これは、受信装置において２次元カラーコードの回転角を特定する手法が存在しないためである。
さらに、従来のディスプレイ−カメラ間通信においては、送信装置が、可視光通信に用いる信号点の数（色数）や、２次元カラーコードのセル数といったパラメータを変化させたとき、受信装置は２次元カラーコードを正しく解析することができなかった。これは、送信装置から受信装置にパラメータを通知する手法が存在しないためである。この問題の解決手法として、例えば２次元カラーコードの送受とは独立にパラメータを通知することが考えられる。しかしこの場合、パラメータ通知のために専用の処理やハードウェアが追加的に必要となるという問題があった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、２次元カラーコードの誤検出を抑制し、２次元カラーコードの回転に頑健であり、かつ２次元カラーコードのパラメータを独立に通知することなく通信が可能である可視光送信装置、可視光受信装置、可視光通信システム、可視光通信方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明にかかる可視光送信装置は、送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを生成する生成部と、前記２次元カラーコードを表示する表示部と、を有し、前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、前記リファレンス領域は、前記信号点と同一である参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなるものである。
本発明にかかる可視光受信装置は、送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、前記リファレンス領域は、前記信号点と同一である参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなるものである。
本発明にかかる可視光通信システムは、上記可視光送信装置と、上記可視光受信装置と、を含み、前記可視光受信装置の前記撮像部は、前記可視光送信装置の前記表示部が表示した前記２次元カラーコードを含む前記画像を取得するものである。
本発明にかかる可視光送信方法は、送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを生成する生成ステップと、前記２次元カラーコードを表示する表示ステップと、を有し、前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、前記リファレンス領域は、前記信号点と同一である参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなるものである。
本発明にかかる可視光受信方法は、送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、前記リファレンス領域は、前記信号点と同一である参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなるものである。
あるいは、上記の可視光送信装置、可視光送信装置、可視光送信方法、および可視光受信方法において、前記参照点は、色度座標上の任意の点として定義されたものであっても良い。
本発明にかかるプログラムは、コンピュータに、上記可視光送信方法を実行させるためのプログラムである。
本発明にかかる他のプログラムは、コンピュータに、上記可視光受信方法を実行させるためのプログラムである。
本発明により、２次元カラーコードの誤検出を抑制し、２次元カラーコードの回転に頑健であり、かつ２次元カラーコードのパラメータを独立に通知することなく通信が可能である可視光送信装置、可視光受信装置、可視光通信システム、可視光通信方法及びプログラムを提供することができる。
本発明の実施の形態における可視光通信システム１００の構成を示す図である。 ＣＳＫによる可視光通信方法の一例を示す図である。 ＣＳＫにおける信号点の設定の一例を示す図である。 ２次元カラーコード（ＳＤＭ−ＣＳＫコード）の一例を示す図である。 リファレンス領域を含む２次元カラーコード（ＳＤＭ−ＣＳＫコード）の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における可視光通信システム１００の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１における可視光通信システム１００の動作を示す図である。 相関係数の計算結果の一例を示す図である。 候補領域の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２における可視光通信システム１００の動作を示す図である。 ２次元カラーコード（ＳＤＭ−ＣＳＫコード）のパラメータ（色数、セル数）の関係を示す図である。 本発明の実施の形態３における２次元カラーコード（ＳＤＭ−ＣＳＫコード）の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３における可視光通信システム１００の動作を示す図である。 周波数分析結果の一例を示す図である。 周波数分析結果を利用した計算量削減手法を示す図である。 リファレンス領域の配置形態の一例を示す図である。 リファレンス領域の配置形態の一例を示す図である。 リファレンス領域の配置形態の一例を示す図である。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１にかかる可視光通信システム１００の構成について説明する。
可視光通信システム１００は、送信データを２次元カラーコードに変調して送信する可視光送信装置１１０、２次元カラーコードを受信して送信データを復調する可視光受信装置１２０を有する。
可視光送信装置１１０は、制御プログラムに基づいて各種処理を実行する制御装置、制御プログラムや各種データを保持する記憶装置、及び表示装置等を備えた情報処理装置であり、典型的にはスマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、又はデジタルサイネージ装置等である。可視光送信装置１１０は、生成部１１１、表示部１１２を有する。
生成部１１１は、２次元カラーコードを生成する処理を行う。生成部１１１が生成する２次元カラーコードの構成を、図５の例を用いて説明する。
２次元カラーコードは複数のセルを含み、これらのセルの一部はリファレンス領域として、他の部分はデータ領域として使用される。また、リファレンス領域は、データ領域を基準とする所定の位置に配置される。例えば図５の矩形の２次元カラーコードは、内部に矩形のセルがマトリクス状に配置された構造を有する。セルの数は１６セル×１６セルである。このうち、１行目及び１６行目はリファレンス領域として使用される。また、２行目から１５行目はデータ領域として使用される。すなわち、データ領域の上辺及び下辺にあたる部分にリファレンス領域が配置された構造となっている。なお、リファレンス領域を構成するセルをリファレンスセル、データ領域を構成するセルをデータセルと称する。
リファレンス領域には、色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルが、所定の順序で配列される。例えば図５の２次元カラーコードのリファレンス領域では、４種類のリファレンスセルＳ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の並びが４回繰り返されている。この例では、４種類のリファレンスセルＳ０乃至Ｓ３の色（参照色）は、色度座標上に設定された４つの信号点の色（基準色）と同一に設定されている。なお、参照色は基準色と必ずしも一致している必要はなく、色度座標上に任意に設定して差し支えない。
データ領域には、送信データがＣＳＫコードに変調されて格納される。送信データのＣＳＫコードへの変調方法は公知であるため（例えば特許文献２を参照されたい）、ここでは詳細な説明を省略する。図５の例では、色度座標上に４つの信号点が定義され（すなわち４ＣＳＫ）、各データセルはいずれかの信号点の色（基準色）を有することにより２ｂｉｔｓの情報を保持している（２ｂｉｔｓ／Ｓｙｍｂｏｌ）。すなわち、４つのデータセルからなる１フレームで１ｂｙｔｅのデータを伝送できる。図５の２次元カラーコードは、送信データを変調したデータフレームＤ０乃至Ｄ４９のほか、制御用フレームとしてＦＲＴＮ、ＦＲＥＭ、Ｐ０乃至Ｐ３を含む。ＦＲＴＮはフレームの総数を示す。ＦＲＥＭはフレームの残り数を示す。Ｐ０乃至Ｐ３はエラー訂正符号である。この２次元カラーコードによれば、５０個のデータフレームがそれぞれ８ｂｉｔのデータを表現できる。この２次元カラーコードを１５Ｈｚのフレームレートで表示すると、６ｋｂｐｓの伝送速度が得られることになる。
表示部１１２は、生成部１１１が生成した２次元カラーコードを、視認可能な画像として表示する処理を行う。典型的には、ディスプレイやプロジェクタがこれに含まれる。生成部１１１が所定のフレームレートで２次元カラーコードを出力する場合、表示部１１２も当該フレームレートで２次元カラーコードを表示する。この場合観察者からは、２次元カラーコードは輝度変化によるちらつき（フリッカー）のない動画として観察される。ＣＳＫコードの特性により、２次元カラーコードの総合発光強度が一定であるためである。
可視光受信装置１２０は、制御プログラムに基づいて各種処理を実行する制御装置、制御プログラムや各種データを保持する記憶装置、及び画像入力装置等を備えた情報処理装置であり、典型的にはスマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等である。可視光受信装置１２０は、撮像部１２１、識別部１２２、復調部１２３を有する。
撮像部１２１は、２次元カラーコードを含む画像を取得するための処理を行う。典型的にはカメラユニットである。可視光送信装置１１０が２次元カラーコードを動画として送信する場合、撮像部１２１は少なくとも当該動画のフレームレートで動画撮影を行い、動画を構成する個々の画像フレームを出力可能なものであることが望ましい。
識別部１２２は、撮像部１２１が出力する画像フレームから、２次元カラーコードを識別する処理を行う。従来、画像フレームからの２次元カラーコードの識別は、例えば２次元カラーコードの形状の特徴を識別することにより行われていた。よって、２次元カラーコードに類似する形状の物体等を、２次元カラーコードと誤認識することがあった。一方、識別部１２２は、２次元カラーコードに類似する形状の物体等が含まれる画像からも、２次元カラーコードのみを正しく識別する。また、識別部１２２は、画像中の２次元カラーコードが、図５のような規定の姿勢（リファレンス領域が上辺及び下辺に水平に配置された状態）でない場合、すなわち回転角がついた状態において、２次元カラーコードの回転角を識別する。また、識別部１２２は、リファレンス領域を解析することにより、２次元カラーコードのパラメータ、すなわち信号点の数及びセルの数を特定する処理を行う。
復調部１２３は、識別された２次元カラーコードから、送信データを復調する処理を行う。
つづいて、図６及び図７のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態１にかかる可視光通信システム１００の動作について説明する。まず、可視光送信装置１１０の動作を説明する。なお、本実施の形態では、２次元カラーコードの仕様は１６×１６ＳＤＭ−４ＣＳＫであるものとする。
Ｓ１０１：データ領域を生成
生成部１１１は、送信データをＣＳＫによりエンコードしてデータセルを生成する。ＣＳＫによるデータセルの生成方法は公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する（例えば特許文献２を参照されたい）。生成部１１１は、データセルを所定の構造で配列することにより、データ領域を生成する。
本実施の形態では、生成部１１１は、図５に示すように、１６セル×１４セルのマトリクス状のデータ領域を生成する。
Ｓ１０２：リファレンス領域を生成
生成部１１１は、色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の順序で配列することにより、リファレンス領域を生成する。
本実施の形態では、生成部１１１は、図５に示すように、４種類のリファレンスセルＳ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の並びを４回繰り返した１６セル×１セルのリファレンス領域を、データ領域の最前部と最後部の２箇所に付加する。すなわち、データ領域を上下から挟み込むように、２つの同内容のリファレンス領域を配置する。ここで、４種類のリファレンスセルＳ０乃至Ｓ３の色（参照色）は、色度座標上に設定された４つの信号点の色（基準色）と同一である。
これにより、図５に示すように、１６セル×１セルの参照領域、１６セル×１４セルのデータ領域、及び１６セル×１セルの参照領域からなる１６セル×１６セルのＣＳＫコードが生成される。
Ｓ１０３：２次元カラーコードを表示
表示部１１２は、生成部１１１が生成した２次元カラーコードをディスプレイに表示する。
続いて、可視光受信装置１２０の動作について説明する。
Ｓ２０１：画像を取得
撮像部１２１は、２次元カラーコードを含む画像を取得する。典型的には、２次元カラーコードを表示しているディスプレイ装置（表示部１１２）をカメラで撮影することにより、２次元カラーコードを含む画像を生成、出力する。
Ｓ２０２：画像から特定形状領域を検出
識別部１２２は、撮像部１２１が出力する画像から、２次元カラーコードが存在している蓋然性が高い領域を抽出する。具体的には、２次元カラーコードの形状が既知であるから、当該形状に一致するオブジェクトを画像から検出する。例えば、図５の２次元カラーコードは四角形である。よって、識別部１２２は、画像中に含まれる四角形のオブジェクトを検出する。なお、画像からの特定形状の検出は、公知の種々の方法を用いて実現可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
特定形状の領域が１以上検出された場合、Ｓ２０３に遷移する。一方、特定形状の領域が検出されない場合は、２次元カラーコードが識別できなかったものとして処理を終了する。
Ｓ２０３：リファレンス領域の検出
識別部１２２は、Ｓ２０２において検出された特定形状領域が２次元カラーコードであるか否かを判定する。具体的には、特定形状領域がリファレンス領域を含むか否かを判定することによって、２次元カラーコードの存在を判定する。
より具体的には、識別部１２２は、特定形状領域のうち、リファレンス領域である蓋然性が高い領域（候補領域と称する）の特徴を調べることにより、当該領域がリファレンス領域であるか否かを判定する。例えば、図５の四角形の２次元カラーコードは、４辺のうち特定の２辺がリファレンス領域である。これは識別部１２２にとって既知の仕様である。よって、識別部１２２は、特定形状領域として検出された四角形の４辺を候補領域とし、これらの候補領域の特徴を、リファレンス領域の既知の仕様と逐次比較する。そして、リファレンス領域の仕様と特徴が一致する候補領域が存在すれば、当該候補領域はリファレンス領域であると判定する。本実施の形態では、識別部１２２は、候補領域とリファレンス領域の仕様との相互相関を計算することにより、リファレンス領域の検出を行う。
さらに具体的な手順を以下に示す。まず、識別部１２２は、特定形状領域として検出された四角形の辺Ａの長さの２５６分の１を１辺の長さとする四角形ａ０，ａ１，・・・ａ２５５を、辺Ａの内側に沿って配列してなる領域を画定する。この領域を候補領域とする。ここで、辺Ａの分割数は２５６に限定されないが、２次元カラーコードの１辺あたりのセル数よりも十分大きい数であることが好ましい。
次に、識別部１２２は、四角形ａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度を測定する。色度の測定方法は公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。識別部１２２は、測定した色度を、色度座標上のｘ座標及びｙ座標の値としてそれぞれ出力する。例えば、ａ０の色度を（ｘ０，ｙ０）、ａ１の色度を（ｘ１，ｙ１）、ａ２５５の色度を（ｘ２５５，ｙ２５５）として出力する。
ここで出力されるａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度（認識値と称する）は、あくまで可視光受信装置１２０が認識した色度であることに留意すべきである。たとえ特定形状領域が２次元カラーコードであったとしても、可視光送信装置１１０が生成した２次元カラーコードにおけるａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度（真値と称する）と同一となるとは限らない。例えば表示部１１２、撮像部１２１、及び光伝搬路の特性等により、２次元カラーコードの色度の真値と認識値は相違することがある。
ここで、識別部１２２は、ａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度の真値を、予め保持しているものとする。そのため、識別部１２２は、ａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度の真値と、認識値と、の相互相関を評価することにより、辺Ａの内側がリファレンス領域であるか否かを判定することができる。
式２乃至式４は、相互相関の評価方法の一例である。ここでは、相互相関を示す指標として、色度のｘ座標の相関係数Ｃｘの計算方法を式２、色度のｙ座標の相関係数Ｃｙの計算方法を式３、ｘ座標及びｙ座標の相関係数の平均値Ｃｋの計算方法を式４に示す。本実施の形態では式４を評価関数とし、Ｃｋを総合的な相関係数とする。
ここで、ｘｉ，ｙｉはａｉの色度の認識値、Ｘｉ，Ｙｉはａｉの色度の真値、
はｘｉの平均値、
はＸｉの平均値、
はｙｉの平均値、
はＹｉの平均値である。また、１−≦Ｃｋ≦１である。
なお、本発明は式２乃至４に示す相関係数に限定されるものでなく、相互相関を示す指標であればいかなる指標を用いても良い。例えば、相関係数は正規化された指標であるが、正規化を行わない指標（式２及び３における分母を省略したもの）を利用しても良い。
図８に、様々な候補領域における相関係数Ｃｋの計算結果の一例を示す。グラフは、ｉを横軸としたときの、ｘｉ及びＸｉの値、並びにｙｉ及びＹｉの値をプロットしたものである。なお、グラフはｘｉ，ｙｉを太線、Ｘｉ，Ｙｉを細線で表している。
図８（ａ）は、特定形状領域として図５に示す２次元カラーコードを検出し、図９に示す候補領域ａ０〜ａ２５５を評価した場合の例である。この場合、候補領域は、２次元カラーコードのリファレンス領域（上部）と重複する。この場合の相関係数Ｃｋは０．９４１であった。グラフによれば、この場合のｘｉとＸｉの値は、ｘｉが増加するときＸｉも増加し、ｘｉが減少するときＸｉも減少するというように、相関関係がある様子が観察できる。ｙｉとＹｉについても同様の相関が見られる。
図８（ｂ）、（ｃ）は、候補領域が２次元カラーコードではなかった場合であり、相関係数Ｃｋは０．０５８、０．０７８である。この場合、グラフではｘｉとＸｉの値に明らかな相関性は観察されない。ｙｉとＹｉについても同様である。
図８（ｄ）は、特定形状領域として図５に示す２次元カラーコードが１８０度回転したものを検出し、図９に示す候補領域ａ０〜ａ２５５を評価した場合の例である。この場合、候補領域は、２次元カラーコードのリファレンス領域（下部）と重複するが、（ａ）の場合と比較して、リファレンスセルの並びが逆順となる。この場合の相関係数Ｃｋは−０．３６９であった。グラフでは、ｘｉが増加するときＸｉも増加し、ｘｉが減少するときＸｉも減少するというような、逆相関関係が観察できる。ｙｉとＹｉについても同様である。
図８（ｅ）は、特定形状領域として図５に示す２次元カラーコードが９０度回転したものを検出し、図９に示す候補領域ａ０〜ａ２５５を評価した場合の例である。この場合の相関係数Ｃｋは０．０２８であった。グラフではｘｉとＸｉの値に明らかな相関性は観察されない。ｙｉとＹｉについても同様である。
図８（ｆ）は、特定形状領域として図５に示す２次元カラーコードが２７０度回転したものを検出し、図９に示す候補領域ａ０〜ａ２５５を評価した場合の例である。この場合の相関係数Ｃｋは０．４１９であった。グラフではｘｉとＸｉの値が一部連動する様子が観察される。ｙｉとＹｉについても同様である。
このように、特定形状領域として２次元カラーコードを検出し、かつ候補領域がリファレンス領域と一致した場合の相関係数は、非常に大きくなる（概ね０．９以上）。一方、検出した特定形状領域が２次元カラーコードでなかった場合の相関係数は、非常に小さくなる（概ね０．１以下）。よって、所定の閾値、例えばＣｔｈ＝０．５等を設定し、Ｃｋが閾値以下の場合は特定形状領域を２次元カラーコードと認定しないようにするならば、２次元カラーコードの誤検出の確率を抑制することができる。
なお、特定形状領域として２次元カラーコードを検出した場合であっても、２次元カラーコードが回転している場合の相関係数は、（ｄ）のように逆相関を示すマイナス値となることがある。あるいは、（ｆ）のように比較的大きな相関係数が現れる場合もある。このような場合であっても、特定形状領域の４辺Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける相関係数を全て計算し、その中で相関係数が最大となった辺について上述の閾値Ｃｔｈによる評価を行うこととすれば、２次元カラーコードを取りこぼしなく検出することができる。同時に、この手法によれば、特定形状領域の４辺のうち、どの辺にリファレンス領域が位置しているかを特定することができる。そのため、２次元カラーコードの回転角を特定することができる。したがって、後段で当該回転角を補正するなどの処理を行うこととすれば、画像中で２次元カラーコードが回転している場合であっても、正しく復調を行うことが可能となる。
以上の処理により、画像から２次元カラーコードが１以上検出された場合は、Ｓ２０４に遷移する。一方、２次元カラーコードが検出されない場合は、処理を終了する。
Ｓ２０４：２次元カラーコードを選択
識別部１２２は、検出された２次元カラーコードのうち、画像の中心に最も近い２次元カラーコードを１つ選択し、処理対象とする。これにより、複数の２次元カラーコードが検出された場合に、１つのみを処理対象として処理を進めることができる。なお、Ｓ２０４に係る処理は必須ではなく、例えば全ての２次元カラーコードについてＳ２０５以降の処理を順次行うこととしても差し支えない。
Ｓ２０５：２次元カラーコードの回転を補正
識別部１２２は、Ｓ２０４で選択された２次元カラーコードが回転しているものである場合は、当該回転を補正する。例えば、２次元カラーコードを、Ｓ２０３において特定された回転角度だけ逆回転させることにより、回転のない２次元カラーコードを得ることができる。
Ｓ２０６：復調
復調部１２３は、Ｓ２０５で得られた２次元カラーコードから、送信データを復調する。送信データの復調方法は公知であるため詳細な説明を省略するが（例えば特許文献２を参照されたい）、復調部１２３は概略以下の処理を行う。
復調部１２３はまず、個々のデータセルの色度を認識し、色座標上のｘ座標、ｙ座標に変換する。次に復調部１２３は、データセルの座標に最も近い信号点（基準色）を特定する。そして、当該信号点が代表するビット列を復調データとして出力する。
本実施の形態によれば、可視光送信装置１１０は、リファレンス領域とデータ領域とを含む２次元カラーコードを生成する。また、可視光受信装置１２０は、リファレンス領域を検出することによって２次元カラーコードを識別する。これにより、２次元カラーコードの誤認識を抑制し、認識率を高めることができる。
また、本実施の形態によれば、可視光受信装置１２０は、リファレンス領域の色度の認識値と真値の相互相関を評価することによって、リファレンス領域を検出する。これにより、認識値と真値との間に相違が生じる場合においても、精度良くリファレンス領域を検出することができる。
また、本実施の形態によれば、可視光受信装置１２０は、特定形状領域の全ての辺を対象にリファレンス領域の検出処理を行い、最もリファレンス領域である蓋然性の高い辺を特定する。これにより、可視光受信装置１２０は、２次元カラーコードが回転している場合であっても高い精度で２次元カラーコードを検出することができる。また、２次元カラーコードの回転角を特定することができるので、送信データを正しく復調することが可能である。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、相関関係を評価することにより、候補領域がリファレンス領域であるかを判定した。これに対し、実施の形態２では、座標距離を用いて、候補領域を評価する手法を提示する。
実施の形態２にかかる可視光通信システム１００の構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
図６及び図１０のフローチャートを用いて、実施の形態２にかかる可視光通信システム１００の特徴的な動作について説明する。
Ｓ１０１乃至Ｓ１０３、及びＳ２０１乃至Ｓ２０２にかかる動作は、実施の形態１と同様である。
Ｓ３０３：リファレンス領域の検出
識別部１２２は、Ｓ２０２において検出された特定形状領域が、リファレンス領域を含むか否かを判定することによって、２次元カラーコードの存在を判定する。具体的には、識別部１２２は、特定形状領域として検出された四角形の４辺を候補領域とし、これらの候補領域の特徴を、リファレンス領域の既知の仕様と逐次比較する。そして、リファレンス領域の仕様と特徴が一致する候補領域が存在すれば、当該候補領域はリファレンス領域であると判定する。本実施の形態では、識別部１２２は、候補領域とリファレンス領域の仕様との関連性を座標間距離を用いて評価することにより、リファレンス領域の検出を行う。
さらに具体的な手順を以下に示す。まず、識別部１２２は、特定形状領域として検出された四角形の辺Ａの長さの２５６分の１を１辺の長さとする四角形ａ０，ａ１，・・・ａ２５５を、辺Ａの内側に沿って配列してなる領域を画定する。この領域を候補領域とする。ここで、辺Ａの分割数は２５６に限定されないが、２次元カラーコードの１辺あたりのセル数よりも十分大きい数であることが好ましい。
次に、識別部１２２は、四角形ａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度を測定し、その認識値を、色度座標上のｘ座標及びｙ座標の値としてそれぞれ出力する。例えば、ａ０の色度を（ｘ０，ｙ０）、ａ１の色度を（ｘ１，ｙ１）、ａ２５５の色度を（ｘ２５５，ｙ２５５）として出力する。ここで、識別部１２２は、ａ０，ａ１，・・・ａ２５５の色度の真値も、予め保持しているものとする。
識別部１２２は、例えば式５により、認識値の座標と、真値の座標との座標間距離を示す指標を計算する。ここでは、座標間距離を示す指標として、座標間距離の総和Ｄｋを計算している。なお、本発明は式５に示す評価式に限定されるものでなく、座標間距離を用いた指標であればいかなる指標を用いても良い。例えば、座標間距離の平均値Ｄｋ／ｎを利用しても良い。
ここで、ｘｉ，ｙｉはａｉの色度の認識値、Ｘｉ，Ｙｉはａｉの色度の真値である。
一般に、特定形状領域として２次元カラーコードを検出し、かつ候補領域がリファレンス領域と一致した場合の座標間距離Ｄｋは、非常に小さくなる。一方、検出した特定形状領域が２次元カラーコードでなかった場合の相関係数は、非常に大きくなる。よって、所定の閾値、例えばＤｔｈ＝０．５等を設定し、Ｄｋが閾値以上の場合は特定形状領域を２次元カラーコードと認定しないようにするならば、２次元カラーコードの誤検出の確率を抑制することができる。
なお、２次元カラーコードが回転している場合に対応するためには、特定形状領域の４辺Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける座標間距離を全て計算し、その中で座標間距離が最小となった辺について上述の閾値Ｄｔｈによる評価を行うこととすれば良い。候補領域がリファレンス領域と一致した場合の座標間距離Ｄｋが最も小さくなるので、特定形状領域のどの辺にリファレンス領域が位置しているかを特定することができる。これを利用して、２次元カラーコードの回転角を特定することが可能である。したがって、後段で当該回転角を補正するなどの処理を行うこととすれば、画像中で２次元カラーコードが回転している場合であっても、正しく復調を行うことが可能となる。
続くＳ２０４乃至Ｓ２０７にかかる動作は、実施の形態１と同様である。
本実施の形態によれば、可視光受信装置１２０は、リファレンス領域の色度の認識値と真値の座標間距離を評価することによって、リファレンス領域を検出する。これにより、精度良くリファレンス領域を検出し、２次元カラーコードの回転角を特定することができる。
なお、実施の形態１と実施の形態２とを比較すれば、原理的には、実施の形態２によるリファレンス領域の検出手法のほうが、計算量が少なく有利である。一方、実施の形態１によるリファレンス領域の検出手法は、原理的には、検出精度において有利である。
＜実施の形態３＞
実施の形態３では、ＳＤＭ−ＣＳＫによる可視光通信で使用されるパラメータが、可視光送信装置１１０において設定又は変更されたとき、可視光受信装置１２０がレファレンス領域を解析することによりパラメータを検知する手法を提示する。これにより、可視光送信装置１１０は特にパラメータを通知することなく、実施の形態１に示したような手順で２次元カラーコードを送信するだけで、ＳＤＭ−ＣＳＫを用いた可視光通信を実施することができる。
ここで、ＳＤＭ−ＣＳＫのパラメータとは、データセルを生成する際の信号点の数すなわち基準色の色数、及び、２次元カラーコードのセル数である。例えば、ＳＤＭ−ＣＳＫのパラメータとして、４色（４ＣＳＫ）、８色（８ＣＳＫ）、１６色（１６ＣＳＫ）の３種類の色数と、８×８、１６×１６、３２×３２の３種類のセル数が存在し得るものとする。この場合、色数とセル数との組み合わせは、９パターン存在することになる。
また、可視光送信装置１１０が生成する２次元カラーコードの仕様は、例えば以下のとおりであるものとする。２次元カラーコードは所定のセル数のマトリクス状の構造を有し、その１行目及び１６行目にリファレンス領域が配置されている。信号点と同じ数の参照点が設定され、リファレンスセルの数は信号点の数と同一に設定される。各参照点に対応するリファレンスセルは所定の順序で配列され、当該配列がリファレンス領域に繰り返し配置される。この参照色の繰り返し可能回数は、２次元カラーコードのセル数により規定される。基準色の数（＝参照色の数）、セル数、繰り返し可能回数の対応関係を、図１１に示す。ここで、色数１６色とセル数８×８の組み合わせは使用されない。８セルからなる１行内に、１６色の参照色の配列を表示することができないためである。
図１２に、本実施の形態において可視光送信装置１１０が生成する２次元カラーコードの一例を示す。この２次元カラーコードは１６×１６ＳＤＭ−１６ＣＳＫ（１６色、１６×１６セル）であり、色座標上に設定された１６の参照点に対応するリファレンスセルＳ０乃至Ｓ１５が、１行目及び１６行目に配列されている。
本実施の形態では、参照点と信号点との数は同一であり、典型的には参照点と信号点とは同一に設定される。このような場合、２次元カラーコードの色数及びセル数は、リファレンス領域における上記配列の繰り返し出現回数に影響する。よって、可視光受信装置１２０は、リファレンスセルの色度や配置を認識、解析することにより、送信側が使用しているパラメータ、すなわち色数及びセル数を特定することができる。
実施の形態３にかかる可視光通信システム１００の構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
図６及び図１３のフローチャートを用いて、実施の形態３にかかる可視光通信システム１００の特徴的な動作について説明する。
可視光送信装置１１０にかかる動作は実施の形態１と同様である（Ｓ１０１乃至Ｓ１０３）。すなわち、可視光送信装置１１０は、パラメータを通知するための特段の処理を要せず、実施の形態１と同様に２次元カラーコードを生成、出力する。
続いて、可視光受信装置１２０の動作について説明する。可視光受信装置１２０は、実施の形態１と同様にＳ２０１乃至Ｓ２０２にかかる処理を実行する。すなわち、２次元カラーコードを含む画像を取得し、２次元カラーコードが存在している蓋然性が高い特定形状領域を抽出する。特定形状領域が１以上検出された場合、Ｓ４２１に遷移する。一方、特定形状の領域が検出されない場合は処理を終了する。
Ｓ４２１：周波数分析
識別部１２２は、特定形状領域の候補領域のうち、２次元カラーコードが回転していなかったならばリファレンス領域が存在するであろう候補領域を対象に、周波数分析（ＦＦＴ）を行う。周波数分析により、候補領域において、同様の色の配列が何度繰り返されているかを知ることができる。
図１２の例では、２次元カラーコードのリファレンス領域（Ｓ０乃至Ｓ１５）において、１６色のリファレンスセルの配列が１回配置されている。この場合、周波数分析によれば、配列の繰り返し回数として１を検出できる。
図１４に、正しいリファレンス領域に対して周波数分析（ＦＦＴ）を行った結果の一例を示す。図１４（ａ）乃至（ｄ）の各グラフにおいて、上段は可視光送信装置１１０が生成した２次元カラーコードのリファレンス領域の電力スペクトル、下段は可視光受信装置１２０が取得した２次元カラーコードのリファレンス領域の電力スペクトルである。直流成分すなわち周波数＝０のときの値を無視すれば、図１１に示す繰り返し周波数と同じ周波数成分の強度が最大になることがわかる。
すなわち、周波数分析により、参照点の数のリファレンスセルからなる配列の繰り返し数を知ることができる。繰り返し数が分かれば、図１１により、対応するセル数及び色数は限定される。すなわち、繰り返し数に対応するパラメータが特定できる。対応するパラメータが１つであれば、Ｓ２０６に遷移し、そのパラメータに基づいて２次元カラーコードの解読を行うことができる。対応するパラメータが複数存在する場合は、それぞれのパラメータを用いて２次元カラーコードの識別を試行し、妥当な結果を以下の手順により選択すればよい。
繰り返し数に対応するパラメータが複数特定できる場合、識別部１２２は、それらのパラメータそれぞれについて、Ｓ２０３にかかる処理を実施する。すなわち、色数、セル数をパラメータに基づき仮定したうえで、相関係数を用いたリファレンス領域の検出を試行する。なお、ここで、Ｓ２０３の処理に代えて、Ｓ３０３の座標間距離を用いたリファレンス領域の検出処理を行ってもよい。
かかる後、識別部１２２は、算出されたすべての相関係数（又は座標間距離）を比較する。相関係数（又は座標間距離）が最大（又は最小）となったパラメータが、送信された２次元カラーコードのパラメータである蓋然性が最も大きい。よって、Ｓ２０６に遷移し、特定されたパラメータに基づいて２次元カラーコードの解読を行うことができる。
本実施の形態によれば、識別部１２２が候補領域の周波数分析を行うことにより、また、必要に応じ実施の形態１又は２にかかる候補領域の評価を実施することにより、２次元カラーコードのパラメータを特定することができる。本実施の形態にかかる周波数分析を行わない場合、受信側でパラメータを特定するためには、実施の形態１又は２にかかる候補領域の評価を、存在し得るパラメータの数だけ繰り返し行う必要がある。図１１の例では、８種類の組み合わせに対してそれぞれ相関関数又は座標間距離の計算を行うので、計算量が膨大となる。一方、本実施の形態によれば、相関関数又は座標間距離の計算を試行する前に、試行すべきパラメータの数を絞り込むことができる。したがって、計算量の大幅な削減が可能となる。例えば、図１５に示すように、繰り返し数が特定できれば、対応するパラメータの数は最大３個まで削減できる。
なお、周波数分析の結果、繰り返し数として想定し得ない数値（図１５の例では１，２，４，８以外の数値）が得られた場合には、異常値として足切りを行う。すなわち、望ましい結果が得られなかったものとして、実施の形態１又は２にかかる候補領域の評価を、存在し得るパラメータの数だけ繰り返し行うこととなる。
本実施の形態は、周波数分析の対象である候補領域が、リファレンス領域と一致することを前提としている。すなわち、特定形状領域が２次元カラーコードでなかったり、２次元カラーコードが回転している場合には、上述のように適切な繰り返し数が得られない。この場合、実施の形態１又は２にかかる候補領域の評価を、存在し得るパラメータの数だけ繰り返し行うこととなる。しかし、もし正しいリファレンス領域を周波数分析することができた場合には、大幅な計算量削減が可能となる。そのため、本実施の形態にかかる処理を、実施の形態１又は２にかかる候補領域の評価の前処理として導入することは有効である。
＜実施の形態４＞
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、参照点と信号点が一致している例を主に示した。これは２次元カラーコードに含まれる色数が抑制できるという点で有利であるが、参照点と信号点とは必ずしも一致している必要はない。参照点は、信号点に関係なく色座標上に自由に設定することが可能である。
これらの自由度を利用すれば、検出誤りの少ない参照色の配列すなわちリファレンス領域を作成することが可能である。例えば、データセルや画像中の他のオブジェクトとの相互相関の低い参照色を用いることや、特徴点の多いスペクトルを有する参照色配列などを自由に設計できる。実施の形態３においては、スペクトル解析だけではパラメータを一意に特定することが必ずしもできなかったが、特徴点の多いスペクトルを有する参照色配列であれば、スペクトル解析だけでパラメータを一意に特定することも可能である。
また、上述の実施の形態では、図５のように、データ領域に隣接した、１次元の参照色配列からなるリファレンス領域の例を主に示した。しかしながら、リファレンス領域は、データ領域を基準として所定の位置に配置されていれば、すなわち２次元カラーコード中の位置が推定できれば、任意の位置に配置されてよい。例えば図１６のようなデータ領域の内部、図１７のような２次元配列、図１８のようなデータ領域から離れた位置、格子状、あるいは規定されたランダム位置に配置されても良い。
また、上述の実施の形態では、２次元カラーコード及び特定形状領域が四角形である例を主に示した。しかしながら、２次元カラーコード及び特定形状領域の形状は、識別部１２２においてそれらの外形を検出でき、かつそれらの外形に基づいて１以上の候補領域を特定できるものであれば、他の任意の形状であっても良い。
また、上述の実施の形態では、本発明を主にハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
１００ 可視光通信システム
１１０ 可視光送信装置
１１１ 生成部
１１２ 表示部
１２０ 可視光受信装置
１２１ 撮像部
１２２ 識別部
１２３ 復調部

Claims (27)

  1. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを生成する生成部と、
    前記２次元カラーコードを表示する表示部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記生成部は、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、及び、１以上の前記パラメータに対応する前記リファレンスセルの配色パターンを予め保持しており、
    通信開始時又は通信中に、受信側に通知することなく前記パラメータを選択又は変更して、前記パラメータに従って前記２次元カラーコードを生成するとともに、前記リファレンス領域を前記パラメータに応じた前記リファレンスセルの配色パターンに設定又は変更する
    可視光送信装置。
  2. 前記参照点が、色度座標上の任意の点として定義された
    請求項１記載の可視光送信装置。
  3. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    評価用参照色を予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記評価用参照色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の座標空間上の距離の計算結果に基づき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出し、
    前記識別部は、更に、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    可視光受信装置。
  4. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、及び、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターンを予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    全ての前記評価用参照色の配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の座標空間上の距離の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信装置。
  5. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターン、及び、前記評価用参照色の配列パターン毎の周波数スペクトルの特徴を予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルと、１以上の前記評価用参照色の前記配列パターンの周波数スペクトルと、の特徴が一致するとき、
    前記周波数スペクトルが一致した全ての前記評価用参照色の前記配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の座標空間上の距離の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信装置。
  6. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    評価用参照色を予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記評価用参照色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の相互相関の計算結果に基づき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出し、
    前記識別部は、更に、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    可視光受信装置。
  7. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、及び、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターンを予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    全ての前記評価用参照色の配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の相互相関の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信装置。
  8. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターン、及び、前記評価用参照色の配列パターン毎の周波数スペクトルの特徴を予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルと、１以上の前記評価用参照色の前記配列パターンの周波数スペクトルと、の特徴が一致するとき、
    前記周波数スペクトルが一致した全ての前記評価用参照色の前記配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の相互相関の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信装置。
  9. 前記識別部は、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    請求項４、５、７，８のいずれか１項記載の可視光受信装置。
  10. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像部と、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別部と、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調部と、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別部は、
    評価用参照色の配列を予め保持しており、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記評価用参照色の配列の周波数スペクトルと、前記候補領域中の配色の周波数スペクトルと、の特徴の比較結果に基づき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信装置。
  11. 前記識別部は、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    請求項１０記載の可視光受信装置。
  12. 前記参照点が、色度座標上の任意の点として定義された
    請求項３乃至１１のいずれか１項記載の可視光受信装置。
  13. 請求項１又は請求項２記載の可視光送信装置と、
    請求項４、５、７，８、９のいずれか１項記載の可視光受信装置と、を含み、
    前記可視光受信装置の前記撮像部は、前記可視光送信装置の前記表示部が表示した、前記パラメータに従って生成され、かつ前記リファレンス領域が前記パラメータに応じた前記リファレンスセルの配色パターンを含む前記２次元カラーコードを含む前記画像を取得する
    可視光通信システム。
  14. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを生成する生成ステップと、
    前記２次元カラーコードを表示する表示ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記生成ステップは、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、及び、１以上の前記パラメータに対応する前記リファレンスセルの配色パターンを予め保持し、
    通信開始時又は通信中に、受信側に通知することなく前記パラメータを選択又は変更して、前記パラメータに従って前記２次元カラーコードを生成するとともに、前記リファレンス領域を前記パラメータに応じた前記リファレンスセルの配色パターンに設定又は変更する
    可視光送信方法。
  15. 前記参照点が、色度座標上の任意の点として定義された
    請求項１４記載の可視光送信方法。
  16. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    評価用参照色を予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記評価用参照色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の座標空間上の距離の計算結果に基づき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出し、
    前記識別ステップは、更に、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    可視光受信方法。
  17. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、及び、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターンを予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    全ての前記評価用参照色の配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の座標空間上の距離の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信方法。
  18. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターン、及び、前記評価用参照色の配列パターン毎の周波数スペクトルの特徴を予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルと、１以上の前記評価用参照色の前記配列パターンの周波数スペクトルと、の特徴が一致するとき、
    前記周波数スペクトルが一致した全ての前記評価用参照色の前記配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の座標空間上の距離の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信方法。
  19. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    評価用参照色を予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記評価用参照色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の相互相関の計算結果に基づき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出し、
    前記識別ステップは、更に、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    可視光受信方法。
  20. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、及び、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターンを予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    全ての前記評価用参照色の配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の相互相関の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信方法。
  21. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    前記データ領域にかかる前記信号点の数と、前記データセルの数と、の組合せを示す複数のパラメータ、１以上の前記パラメータに対応する評価用参照色の配列パターン、及び、前記評価用参照色の配列パターン毎の周波数スペクトルの特徴を予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルと、１以上の前記評価用参照色の前記配列パターンの周波数スペクトルと、の特徴が一致するとき、
    前記周波数スペクトルが一致した全ての前記評価用参照色の前記配列パターンに含まれる色の色度座標と、前記候補領域中の色の色度座標と、の相互相関の計算結果に基づき、前記２次元カラーコードの前記パラメータを特定し、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信方法。
  22. 前記識別ステップは、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    請求項１７、１８、２０、２１のいずれか１項記載の可視光受信方法。
  23. 送信データを含むデータ領域と、リファレンス領域と、を含む２次元カラーコードを含む画像を取得する撮像ステップと、
    前記リファレンス領域を検出することにより、前記画像中の前記２次元カラーコードを識別する識別ステップと、
    前記リファレンス領域の検出結果に基づいて、前記データ領域の傾きを特定し、前記データ領域から前記送信データを復調する復調ステップと、を有し、
    前記データ領域は、色度座標上に定義された複数の信号点のいずれかに対応する信号色をそれぞれ有する複数のデータセルを２次元に配列してなり、
    前記リファレンス領域は、前記色度座標上に定義された複数の参照点のいずれかに対応する参照色をそれぞれ有する複数のリファレンスセルを、所定の配列で、かつ前記データ領域を基準とする所定の位置に配置してなり、
    前記識別ステップは、
    評価用参照色の配列を予め保持し、
    前記画像より、前記リファレンス領域と思われる候補領域を特定し、
    前記評価用参照色の配列の周波数スペクトルと、前記候補領域中の配色の周波数スペクトルと、の特徴の比較結果に基づき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出する
    可視光受信方法。
  24. 前記識別ステップは、
    前記候補領域中の色配列の周波数スペクトルが予想されるピークを持たないとき、前記候補領域を前記リファレンス領域として検出しない
    請求項２３記載の可視光受信方法。
  25. 前記参照点が、色度座標上の任意の点として定義された
    請求項１６乃至請求項２４のいずれか１項記載の可視光受信方法。
  26. コンピュータに、請求項１４又は請求項１５記載の可視光送信方法を実行させるためのプログラム。
  27. コンピュータに、請求項１６乃至請求項２５のいずれか１項記載の可視光受信方法を実行させるためのプログラム。
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