JP7293725B2 - 物体と情報とを関連付ける装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体と情報とを関連付ける装置、方法、エンコーダ、デコーダ、およびプログラムに関する。

工業製品などの物体と何らかの情報とを関連付ける方法が各種提案ないし実用化されている。例えば、情報をコード化したバーコードを物体に形成する方法がある。特に、バーコードの一種であるＱＲコード（登録商標）は、一次元バーコードに比較して格納できるデータ量が多いことや、誤り訂正機能を有することなどのメリットがあるため、近年盛んに利用されている（例えば特許文献１参照）。

特許第２９３８３３８号

しかしながら、物体と情報を関連付ける従来の方法は、関連付けるために物体に施したパターン（上記の例ではバーコード）が、汚れ、損傷などによって一部分が完全に失われてしまった場合、付与した情報を読み取ることが困難になる。例えば、誤り訂正機能を有するＱＲコードは、データ部分に多少の損傷があっても訂正可能であるが、位置決め用シンボルなどの特定箇所が完全に失われると、読み取り不能になってしまう。

本発明の目的は、情報を関連付けるために物体に施したパターンに汚れや損傷などがあると情報が読み取れなくなる、という課題を解決する物体と情報とを関連付ける装置を提供することにある。

本発明の一形態に係る物体と情報とを関連付ける装置は、
物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表と、
前記対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する画像生成部と、
前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成するパターン生成部と、
前記物体上に形成された前記パターンの画像を取得するパターン取得部と、
前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する情報生成部と、
を含む。

また本発明の他の形態に係る物体と情報とを関連付ける方法は、
物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成し、
前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成し、
前記物体上に形成された前記パターンの画像を取得し、
前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出し、
前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する。

また本発明の他の形態に係るエンコーダは、
物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表と、
前記対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する画像生成部と、
前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成するパターン生成部と、
を含む。

また本発明の他の形態に係るデコーダは、
物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表と、
物体上に形成されたパターンの画像を取得するパターン取得部と、
前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する情報生成部と、
を含む。

また本発明の他の形態に係るプログラムは、
物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表を有するコンピュータに、
前記対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する処理と、
前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成する処理と、
を行わせる。

また本発明の他の形態に係るプログラムは、
物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表を有するコンピュータに、
物体上に形成されたパターンの画像を取得する処理と、
前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出する処理と、
前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する処理と、
を行わせる。

本発明は上述したような構成を有することにより、情報を関連付けるために物体に施したパターンに汚れや損傷などがあっても情報を読み取ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る物体と情報とを関連付ける装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るエンコーダの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態で使用する対応表の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態で使用する対応表の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における入力情報に対応する図形の特徴量を有する画像データの例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るデコーダの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における物体の表面に形成されたパターンの画像の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるパターンから抽出された図形の特徴量を表す特徴量解析結果の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるパターンから抽出された図形の特徴量を表す特徴量解析結果の他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るエンコーダの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において１１桁のコードを図形の特徴量に変換した例を示す図である。 本発明の第１の実施形態において１４桁のコードを図形の特徴量に変換した例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るデコーダの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る物体と情報とを関連付ける装置の構成例を示す図である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態に係る物体と情報とを関連付ける装置１００の構成例を示す図である。図１を参照すると、装置１００は、エンコーダ１１０とデコーダ１２０とから構成されている。

エンコーダ１１０は、物体１３０に情報１４０を関連付けるために物体１３０の表面にパターン１５０を印刷するように構成されている。物体１３０は、例えば工業製品、部品などである。情報１４０は、１つ以上の数字、文字、記号から構成されている。情報１４０は、例えば物体１３０の製造番号、製造ライン、製造日時などを特定するものであってよい。

具体的には、エンコーダ１１０は、物体に付与する特徴量と情報との予め定められた対応関係に基づいて、入力された情報１４０を特徴量に変換するように構成されている。物体に付与する特徴量は、例えば、図形の濃度である。ここで、図形の濃度とは、単位面積当たりの同一図形の存在数である。またエンコーダ１１０は、決定した特徴量が画像全体にわって一様な画像データを生成し、その生成した画像データに応じたパターン１５０を物体１３０の表面に印刷するように構成されている。

一方、デコーダ１２０は、物体１３０の表面に印刷されたパターン１５０から情報１４０を生成するように構成されている。具体的には、デコーダ１２０は、パターン１５０を光学的に読み取り、その読み取ったパターンから特徴量を抽出するように構成されている。またデコーダ１２０は、特徴量と情報との予め定められた対応関係に基づいて、上記抽出した特徴量を情報１４０に変換するように構成されている。

図２は、エンコーダ１１０の構成の一例を示すブロック図である。図２を参照すると、エンコーダ１１０は、通信Ｉ／Ｆ部１１１と、操作入力部１１２と、画面表示部１１３と、プリンタＩ／Ｆ部１１４と、プリンタ１１５と、記憶部１１６と、演算処理部１１７とから構成されている。

通信Ｉ／Ｆ部１１１は、データ通信回路から構成され、有線または無線を介して接続された図示しない外部装置との間でデータ通信を行うように構成されている。操作入力部１１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置から構成され、オペレータの操作を検出して演算処理部１１７に出力するように構成されている。画面表示部１１３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの画面表示装置から構成され、演算処理部１１７からの指示に応じて、メニュー画面などの各種情報を画面表示するように構成されている。プリンタＩ／Ｆ部１１４は、図示しないケーブルなどを通じてプリンタ１１５に接続され、プリンタ１１５と演算処理部１１７との間でデータの送受信を行うように構成されている。プリンタ１１５は、プリンタＩ／Ｆ部１１４を通じて演算処理部１１７から送られるデータに従って物体１３０の表面にパターン１５０を印刷するように構成されている。プリンタ１１５は、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ、レーザプリンタなどであってよい。

記憶部１１６は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置から構成され、演算処理部１１７における各種処理に必要な処理情報およびプログラム１１６１を記憶するように構成されている。プログラム１１６１は、演算処理部１１７に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１１３などのデータ入出力機能を介して図示しない外部装置や記録媒体から予め読み込まれて記憶部１１６に保存される。記憶部１１６に記憶される主な処理情報には、対応表１１６２、画像データ１１６３がある。

対応表１１６２は、特徴量と情報との対応関係を表す表である。図３は対応表１１６２の一例を示す。この例の対応表１１６２は、情報１４０として、１１桁のコードを使用する。コードの各桁の取り得る数値は、０、１、２、３、４の５つである。即ち、図３に示す対応表１１６２は、情報１４０が５進数１１桁の数値データである場合のものである。但し、情報１４０は上記に限定されない。桁数、および各桁の取り得る数値の数は任意である。

また図３に示す対応表１１６２は、コードの１桁目（最上位桁）から１１桁目のそれぞれの桁を、１桁目から順に、小さい白い丸の濃度、大きい白い丸の濃度、小さい黒い丸の濃度、大きい黒い丸の濃度、右向き矢印の濃度、下向き矢印の濃度、左向き矢印の濃度、上向き矢印の濃度、斜線の濃度、逆方向斜線の濃度、三角形の濃度、といった図形の特徴量に対応させている。また図３に示す対応表１１６２は、図形の濃度を、０～０．４９、０．５～０．９９、１～１．４９、１．５～１．９９、２以上の５つの区分に分類し、各桁の５つの数値０、１、２、３、４のそれぞれを何れか１つの区分に対応付けている。上述したような形状の図形は、物体指紋と呼ばれる物体固有の紋様や傷などの凹凸による図形パターンと異なり、特徴量として解析し易いという特徴がある。

図形の濃度は、本実施形態の場合、１平方センチメートル当たりの当該図形の個数であるが、図形の濃度は上記に限定されない。例えば、何れか１つまたは複数の図形のサイズを基準とした単位面積当たりの図形の数であってもよい。例えば、大きい黒い丸印の直径の５倍を一辺とする正方形の内部に存在する図形の数を濃度としてもよい。また、上下左右の方向は、物体１３０の上下左右を基準に判定してよい。即ち、物体１３０がレシートや駐車券などのように上下左右の区別が存在する場合、その物体１３０の上下左右方向をパターン１３０の上下左右方向とすることができる。また、物体１３０自体に上下左右の区別が存在しない場合、パターン１５０の内部或いは外部の物体１３０上に上下左右を識別するマークを印刷するようにしてもよい。但し、上下左右の方向を定める基準は上記に限定されず、その他任意の方法であってよい。また、右向き矢印、下向き矢印、左向き矢印、上向き矢印の代わりに、例えば、五角形、六角形、菱形、星形のような方向性を有しない図形を使用することで、方向を定める基準を不要にしてもよい。

図４は対応表１１６２の他の例を示す。この例の対応表１１６２は、図３に示した対応表の内容に加えて、１２桁から１４桁のコードの情報を追加している。即ち、図４に示す対応表は、情報１４０が５進数１４桁の数値データである場合のものである。図４に示す対応表１１６２では、１２桁目～１４桁目のそれぞれを、小さい丸とそれに最も近い小さい丸との間に黒い四角形が存在する比率、矢印の向きの方向の１ｃｍ先に何らかの図形が存在する比率、矢印の向きの方向の２ｃｍ先に何らかの図形が存在する比率に対応させている。また、比率を、０～５％、６～１０％、１１～１５％、１６～２０％、２１％以上の５つの区分に分類し、各桁の５つの数値０、１、２、３、４のそれぞれを何れか１つの区分に対応付けている。

ここで、１２桁目における小さい丸は、１桁目の小さい白い丸、３桁目の小さい黒い丸を意味する。また、１３桁目および１４桁目の矢印は、５桁目の右向き矢印、６桁目の下向き矢印、７桁目の左向き矢印、８桁目の上向き矢印を意味する。また、１３桁目および１４桁目の何らかの図形は、１桁目～１１桁目に規定する図形を意味する。このように、１２桁目～１４桁目における図形として、１桁目～１１桁目における図形を使用することにより、全体として使用する図形の種類および数を減らすことができる利点がある。

但し、１桁目～１１桁目の数値が、濃度０～０．４９の場合、１桁目～１１桁目に規定する図形の個数が少なくなるため、１２桁目～１４桁目の比率の調整に使用できる図形の数が少なくなる。そのため、１２桁目～１４桁目に使用する図形を、１桁目～１１桁目に使用する図形とは異なる図形を使用するようにしてもよい。また、１２桁目～１４桁目は、複数の図形の組み合わせの濃度として扱ってもよい。例えば、１２桁目を、星印と黒い四角形と星印とを一列に密に連ねた図形列が存在する比率にすると、それは星印と黒い四角形と星印とが一列に密に並んだ図形列の濃度と等価である。また１３桁目を、白い矢印の向きの方向の１ｃｍ先に星印が存在する比率にすると、それは、白い矢印と星印とが１ｃｍの間隔で対峙する図形の組み合わせの濃度と等価である。

画像データ１１６３は、入力情報に対応する図形の特徴量を有する画像データである。物体１３０上のパターン１５０の印刷は、この画像データ１１６３に基づいて行われる。図５は、画像データ１１６３の例を示す。画像データ１１６３には、小さい白い丸、大きい白い丸など所定の図形が一様に分布している。ここで、それぞれの図形のサイズは、最大濃度で印刷した場合に、互いに重ならないようなサイズより小さくなるように事前に定められている。例えば、図３の対応表を使用する場合、最大濃度を例えば３とすると、小さい白い丸、大きい白い丸、小さい黒い丸、…、三角形のそれぞれを、１平方センチメートルの正方形内部にそれぞれ３個描画したときに、互いに重ならないサイズ以下に設定されている。

演算処理部１１７は、ＭＰＵなどのプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１１６からプログラム１１６１を読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１１６１とを協働させて各種処理部を実現するように構成されている。演算処理部１１７で実現される主な処理部は、画像生成部１１７１、パターン生成部１１７２である。

画像生成部１１７１は、対応表１１６２に基づいて、入力された情報を図形の特徴量に変換し、変換して得られた図形の特徴量を有する画像データ１１６３を生成し、記憶部１１６に保存するように構成されている。具体的には、画像生成部１１７１は、以下のようにして入力情報から画像データ１１６３を生成する。

画像生成部１１７１は、先ず、操作入力部１１２または通信Ｉ／Ｆ部１１１から情報１４０を入力する。次に画像生成部１１７１は、入力した情報１４０の各桁の数値を、対応表１１６２を参照して、図形の濃度などの図形の特徴量に変換する。例えば、画像生成部１１７１は、情報１４０の１桁目の数値が１であれば、対応表１１６２の対応コード桁番号１の行を参照して、小さい白い丸の濃度１．２５に変換する。ここで、数値１に対応する濃度１～１．４９の中央値１．２５に変換する理由は、デコード時に多少のずれが生じても濃度から元の数値に正確に逆変換できるようにするためである。但し、濃度の中央値に変換することに限定されない。対応表１１６２に規定する濃度の範囲であれば、任意の濃度に変換してよい。また画像生成部１１７１は、情報１４０の桁数が１１桁であれば、図３に示した対応表１１６２を参照して変換を行い、情報１４０の桁数が１４桁であれば、図４に示した対応表１１６２を参照して変換を行う。図４に示した対応表１１６２を参照する場合、画像生成部１１７１は、例えば、情報１４０の１３桁目の数値が２であれば、対応表１１６２の対応コード桁番号１３の行を参照し、矢印の向きの方向の１ｃｍ先に何らかの図形が存在する比率８％に変換する。ここで、数値２に対応する比率６～１０％の中央値８％に変換する理由は、デコード時に多少のずれが生じても比率から元の数値に正確に逆変換できるようにするためである。但し、比率の中央値に変換することに限定されない。対応表１１６２に規定する比率の範囲であれば、任意の比率に変換してよい。

次に画像生成部１１７１は、変換後の図形の濃度などの図形の特徴量を有する画像データを生成する。画像データ全体のサイズは、予め定められている。好ましくは、画像生成部１１７１は、変換後の図形の濃度などの図形の特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する。図形の特徴量が画像全体にわたって一様であると、画像の一部が破れて失われる、擦れて消えるなどして欠損しても画像中の図形の濃度、図形間の配置の配合割合などは変わらない。そのため、一部欠損しても元の情報を復元することが可能である。

パターン生成部１１７２は、画像データ１１６３を記憶部１１６から読み出し、プリンタ１１５を使用して、その画像データ１１６３に応じたパターン１５０を物体１３０の表面に印刷するように構成されている。

図６は、デコーダ１２０の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照すると、デコーダ１２０は、通信Ｉ／Ｆ部１２１と、操作入力部１２２と、画面表示部１２３と、カメラＩ／Ｆ部１２４と、カメラ１２５と、記憶部１１６と、演算処理部１１７とから構成されている。

通信Ｉ／Ｆ部１２１、操作入力部１２２、画面表示部１２３は、エンコーダ１１０の通信Ｉ／Ｆ部１１１、操作入力部１１２、画面表示部１１３と同様に構成されている。カメラＩ／Ｆ部１２４は、図示しないケーブルなどを通じてカメラ１２５に接続され、カメラ１２５と演算処理部１２７との間でデータの送受信を行うように構成されている。カメラ１２５は、物体１３０の表面に形成されたパターン１５０の画像を取得する撮像手段である。カメラ１２５は、例えば、数百万画素程度の画素容量を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサを備えたカメラであってよい。またカメラ１２５は、可視光かつ白黒カメラであってもよいし、カラーカメラであってもよい。カメラ１２５は、取得したパターン１５０の画像をカメラＩ／Ｆ部１２４を通じて演算処理部１２７へ送出するように構成されている。

記憶部１２６は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置から構成され、演算処理部１２７における各種処理に必要な処理情報およびプログラム１２６１を記憶するように構成されている。プログラム１２６１は、演算処理部１２７に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１２３などのデータ入出力機能を介して図示しない外部装置や記録媒体から予め読み込まれて記憶部１２６に保存される。記憶部１２６に記憶される主な処理情報には、対応表１２６２、パターン１２６３、特徴量解析結果１２６４がある。

対応表１２６２は、エンコーダ１１０が使用する対応表１１６２と同じ対応表である。即ち、エンコード１１０が図３に示す対応表１１６２を使用する場合、デコーダ１２００は、図３に示す対応表を対応表１２６２として使用する。また、エンコード１１０が図４に示す対応表１１６２を使用する場合、デコーダ１２００は、図４に示す対応表を対応表１２６２として使用する。

パターン１２６３は、カメラ１２５によって撮影された物体１３０の表面に形成されたパターン１３０の画像である。図７は、パターン１２６３の一例を示す。この例のパターン１２６３は、物体１３０上のパターン１３０の一部が喪失していた場合のものである。喪失した部分は、図７では、空白領域として表示している。

特徴量解析結果１２６４は、パターン１２６３から抽出された図形の特徴量を表すデータである。図８および図９は、特徴量解析結果１２６４の例を示す。図８に例示する特徴量解析結果１２６４は、図３に示す対応表１１６２を使って解析された結果の一例である。図９に例示する特徴量解析結果１２６４は、図４に示す対応表１１６２を使って解析された結果の一例である。

演算処理部１２７は、ＭＰＵなどのプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１２６からプログラム１２６１を読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１２６１とを協働させて各種処理部を実現するように構成されている。演算処理部１２７で実現される主な処理部は、パターン取得部１２７１、特徴量抽出部１２７２、情報生成部１２７３である。

パターン取得部１２７１は、カメラ１２５を使用して物体１３０の表面に形成されたパターン１５０の画像を取得し、その画像をパターン１２６３として記憶部１２６に保存するように構成されている。

特徴量抽出部１２７２は、記憶部１２６からパターン１２６３を読み出し、パターン１２６３から、対応表１２６２に記載されている種類の図形のパターンを抽出する。即ち、図３および図４の対応表の場合、例えば、白い丸、黒い丸、矢印、斜線、逆方向斜線、三角形、四角形が抽出する図形のパターンである。勿論、その他の形状の図形パターンを抽出するように構成されていてよい。画像から所望の図形パターンを抽出する方法は、パターンマッチング等、任意の方法を使用することができる。

また特徴量抽出部１２７２は、対応表１２６２に記載されている種類の図形のパターン毎に、パターン１２６に含まれる当該図形パターンの濃度などを抽出し、その結果を特徴量解析結果１２６４として記憶部１２６に保存するように構成されている。具体的には、図３の対応表を使用する場合、特徴量抽出部１２７２は、小さい白い丸の濃度、大きい白い丸の濃度、小さい黒い丸の濃度、大きい黒い丸の濃度、右向き矢印の濃度、下向き矢印の濃度、左向き矢印の濃度、上向き矢印の濃度、斜線の濃度、逆方向斜線の濃度、三角形の濃度をそれぞれ抽出する。また、図４の対応表を使用する場合、特徴量抽出部１２７２は、上記の濃度に加えて、さらに、小さい丸とそれに最も近い小さい丸との間に黒い四角形が存在する比率、矢印の向きの方向の１ｃｍ先に何らかの図形が存在する比率、矢印の向きの方向の２ｃｍ先に何らかの図形が存在する比率をそれぞれ抽出する。

情報生成部１２７３は、記憶部１２６から特徴量解析結果１２６４を読み出し、対応表１２６２に基づいて、特徴量解析結果１２６４に含まれる図形の特徴量を情報に変換するように構成されている。また情報生成部１２７３は、変換して得られた情報を画面表示部１２３に表示し、または／および、通信Ｉ／Ｆ部１２１を通じて外部の端末へ送信するように構成されている。

次に、上述したようなエンコーダ１１０およびデコーダ１２０から構成される装置１００の動作を説明する。

図１０はエンコーダ１１０の動作の一例を示すフローチャートである。以下、各図を参照して、エンコーダ１１０の動作を説明する。

エンコーダ１１０の画像生成部１１７１は、操作入力部１１２または通信Ｉ／Ｆ部１１１から情報１４０が入力されると、対応表１１６２に基づいて、入力された情報１４０を図形の特徴量に変換する（ステップＳ１）。例えば、「１２３４０１２３４０１」という１１桁のコードが入力されると、画像生成部１１７１は、図３の対応表１１６２に基づいて、上記コードの各桁を図１１に示すような図形の特徴量に変換する。また、例えば、「１２３４０１２３４０１２３４」という１４桁のコードが入力されると、画像生成部１１７１は、図４の対応表１１６２に基づいて、上記コードの各桁を図１２に示すような図形の特徴量に変換する。

次に、エンコーダ１１０の画像生成部１１７１は、上記生成した図形の特徴量を一様に有する図形データ１１６３を生成し、記憶部１１６に保存する（ステップＳ２）。例えば、図１１に示した図形の特徴量の場合、画像生成部１１７１は、白い丸が１．２５の濃度で一様に分布し、大きい白い丸が１．２５の濃度で一様に分布し、…、三角形が０．２５の濃度で一様に分布する画像データを生成する。また、図１２に示した図形の特徴量の場合、画像生成部１１７１は、白い丸が１．２５の濃度で一様に分布し、…、矢印の向きの方向の２ｃｍ先に何らかの図形が存在する比率が２３％で一様に分布する画像データを生成する。図形の濃度が一様な画像データを生成する方法は、任意である。例えば、以下のような方法が考えられる。先ず、擬似乱数などによってドットが所望の濃度で一様に分布するドットパターンを生成し、その後、個々のドットを白い丸に置換し、白い丸どうしが重なる部分は重ならないように位置をずらすことにより、白い丸が所望の濃度で一様に分布した画像データが得られる。三角形などの他の種類の図形についても同様にして画像データを生成する。最後に、各種類の図形について生成した画像データを、互いに重ね合わせ、図形どうしが重なる部分は重ならないように位置をずらして調整する。

次に、エンコーダ１１０のパターン生成部１１７２は、記憶部１１６から画像データ１１６３を読み出し、プリンタＩ／Ｆ部１１４を通じてプリンタ１１５に対して画像データ１１６３を印刷データとして送信することにより、プリンタ１１５において画像データ１１６３に応じたパターン１５０を物体１３０の表面に印刷する（ステップＳ３）。

図１３はデコーダ１２０の動作の一例を示すフローチャートである。以下、各図を参照して、デコーダ１２０の動作を説明する。

オペレータは、物体１３０の表面に印刷されたパターン１５０を情報に変換する場合、パターン１５０をカメラ１２４で撮影する。デコーダ１２０のパターン取得部１２７１は、カメラ１２４で撮影されたパターン１５０の画像をカメラＩ／Ｆ部１２４を通じて入力し、パターン１２６３として記憶部１２６に保存する（ステップＳ１１）。物体１３０の表面に印刷されたパターン１５０が綺麗に残っていれば図５に示すような完全な画像のパターンが得られる。一方、物体１３０の表面に印刷されたパターン１５０が経年変化によって損傷し、画像の一部が喪失している場合、図７に示すようなパターンが得られる。

次にデコーダ１２０の特徴量抽出部１２７２は、記憶部１２６からパターン１２６３を読み出し、パターン１２６に含まれる図形パターンの種類毎に濃度などを抽出し、その結果を特徴量解析結果１２６４として記憶部１２６に保存する（ステップＳ１２）。特徴量抽出部１２７２は、パターンが綺麗に残っていれば図５に示すような完全なパターンから図形の特徴量を解析する。しかし、図７に示すようにパターンの一部が汚損などして喪失して場合は、残っている部分のみから図形の特徴量を解析して抽出する。以下、この点について詳しく説明する。

特徴量抽出部１２７２は、先ず、記憶部１２６から読み出したパターン１２６３の外接矩形を算出する。例えば、特徴量抽出部１２７２は、パターン１２６３から対応表１２６２の図形の特徴量の種類の欄に定義されている図形（白い丸、黒い丸、矢印、斜線、逆方向斜線、三角形など。以下、定義図形と記す）を全て検出し、検出した全ての定義図形を包含する最小の矩形を算出する。次に特徴量抽出部１２７２は、予め定義されたサイズ以上にわたって定義図形が１つも存在しない部分領域を上記算出した矩形の内部から探索する。例えば、特徴量抽出部１２７２は、上記算出した矩形を縦方向にＮ分割、横方向にＭ分割してできるＮ×Ｍ個の部分領域のそれぞれについて、部分領域内部に定義図形が少なくとも１つ存在するか否かを調べる。そして、特徴量抽出部１２７２は、定義図形が１つも存在しない部分領域の集合を喪失部分とする。ここで、Ｎ×Ｍの値は任意であるが、例えば、図３の対応表における各桁の最低ランクの濃度に対応するコード「４１３２４１１００４１」に対応するパターンの画像が、最も図形の配置がまばらになる。そのため、そのようなパターンの画像中において、それ以上サイズを小さくすると内部に図形を１個も包含しなくなるような矩形サイズを事前に算出し、その算出したサイズより少し大きなサイズの部分領域に分割されるように、ＮとＭを設定する。

次にデコーダ１２０の情報生成部１２７３は、記憶部１２６から特徴量解析結果１２６４を読み出し、対応表１２６２に基づいて、特徴量解析結果１２６４に含まれる図形の特徴量を情報に変換し、出力する（ステップＳ１３）。例えば、情報生成部１２７３は、図８に示したような特徴量解析結果１２６４が得られた場合、図３の対応表に基づいて、「００４０１０３０３２２」というコードを生成する。また、情報生成部１２７３は、図９に示したような特徴量解析結果１２６４が得られた場合、図４の対応表に基づいて、「００４０１０３０３２２０４０」というコードを生成する。

このように本実施形態によれば、情報１４０を関連付けるために物体１３０に印刷したパターン１５０に汚れや損傷などがあっても情報を読み取ることができる。その理由は、物体１３０の表面に印刷したパターン１５０は、情報１４０に対応する図形の特徴量が一様に分布しているため、パターン１５０のどこを切り取ってもパターン１５０の全体から抽出した図形の特徴量と同じ図形の特徴量が得られるためである。換言すれば、物体１３０の表面に一様に作成されるパターンには、ＱＲコードの位置決め用シンボルのような喪失すると致命傷となる箇所が存在しないためである。

また、本実施形態によれば、特徴量を解析し易い図形パターンを物体に付与する構成を有するため、物体が元々持っている特徴（物体指紋と呼ばれる物体固有の紋様や傷などの凹凸）を使用して物体を特定する方法と比較して、物体を特定する精度が高く、且つ、データベースなどを介さずに物体に情報を付与することができる。

また、本実施形態によれば、物体の表面に形成するパターンはプリンタを使用して手軽に印刷できるため、ＲＦＩＤタグを付与する方法と比較して、コストが安い。

また、本実施形態によれば、物体の表面に形成されたパターンは、一次元バーコードやＱＲコードのように人間の目によって情報を読み取られることがなく、また汎用のバーコードリーダによって情報を読み取られることがないため、情報の秘匿化が可能である。

また、本実施形態によれば、物体の表面に形成されたパターンは、物体のデザインとして利用できる。

なお、本実施形態は以下のような各種の付加変更が可能である。

コードの一部は誤り検出や誤り訂正に使用する冗長ビットであってもよい。このように構成することにより、万が一パターンの喪失した部分が一部の図形の特徴量に偏った場合であっても、付与したコードの読み取り精度を高めることができる。

パターンをラベルに印刷し、パターンが印刷されたラベルを物体に貼付する。

物体の表面に、パターンに応じた凹凸、傷、エンボス加工、焼け焦げ、光の干渉縞模様を施すことによって、物体上にパターンを形成する。

［第２の実施形態］
図１４を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る物体と情報とを関連付ける装置２００は、対応表２０１と画像生成部２０２とパターン生成部２０３とパターン取得部２０４と特徴量抽出部２０５と情報生成部２０６とを含んで構成されている。

対応表２０１は、物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表すように構成されている。対応表２０１は、例えば図３または図４の対応表１１６２と同様に構成することができるが、それに限定されない。

画像生成部２０２は、対応表２０１に基づいて、入力された情報に対応する特徴量を決定し、決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成するように構成されている。画像生成部２０２は、例えば図２の画像生成部１１７１と同様に構成することができるが、それに限定されない。

パターン生成部２０３は、画像生成部２０２によって生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成するように構成されている。パターン生成部２０３は、例えば図２のパターン生成部１１７２と同様に構成することができるが、それに限定されない。

パターン取得部２０４は、パターン生成部２０３によって物体上に形成されたパターンの画像を取得するように構成されている。パターン取得部２０４は、例えば図６のパターン取得部１２７１と同様に構成することができるが、それに限定されない。

特徴量抽出部２０５は、パターン取得部２０４によって取得されたパターンの画像から特徴量を抽出するように構成されている。特徴量抽出部２０５は、例えば図６の特徴量抽出部１２７２と同様に構成することができるが、それに限定されない。

情報生成部２０６は、対応表２０１に基づいて、特徴量抽出部２０５によって抽出された特徴量から情報を生成し出力するように構成されている。情報生成部２０６は、例えば図６の情報生成部１２７３と同様に構成することができるが、それに限定されない。

以上のような構成を有する装置２００は、以下のように動作する。先ず、エンコーダ側の動作として、以下のような動作が行われる。即ち、画像生成部２０２は、対応表２０１に基づいて、入力された情報に対応する特徴量を決定し、決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する。次にパターン生成部２０３は、画像生成部２０２によって生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成する。次に、デコーダ側の動作として、以下のような動作が行われる。即ち、パターン取得部２０４は、パターン生成部２０３によって物体上に形成されたパターンの画像を取得する。次に特徴量抽出部２０５は、パターン取得部２０４によって取得されたパターンの画像から特徴量を抽出する。次に情報生成部２０６は、対応表２０１に基づいて、特徴量抽出部２０５によって抽出された特徴量から情報を生成し出力する。

以上のように構成され動作する本実施形態によれば、情報を関連付けるために物体に形成したパターンに汚れや損傷などがあっても情報を読み取ることができる。その理由は、物体に形成したパターンは、情報に対応する特徴量が一様に分布しているため、パターンのどこを切り取ってもパターン全体から抽出した特徴量と同じ特徴量が得られるためである。換言すれば、物体の表面に一様に作成されるパターンには、ＱＲコードの位置決め用シンボルのような喪失すると致命傷となる箇所が存在しないためである。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

本発明は、物体と何らかの情報とを関連付ける分野全般に利用できる。例えば、工業製品の筐体や部品に製造番号、製造ライン、製造日時を特定する情報を付与することができる。特に、汚れたり擦れたりして印刷の一部が失われやすい工業製品でも、画像が残っている部分から情報を取得できる。また、興業チケットに識別情報を付与することができる。その場合、一部汚損し或いは一部破れて失われた場合でも識別情報を特定できる。また、有料駐車場の発券機が発券する駐車券に駐車時刻を付与することができる。その場合、一部汚損し或いは一部破れて失われた場合でも駐車時刻を特定できる。

１００…物体と情報とを関連付ける装置
１１０…エンコーダ
１２０…デコーダ
１３０…物体
１４０…情報
１５０…パターン

Claims (7)

1. 物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表と、
   前記対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する画像生成部と、
   前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成するパターン生成部と、
   前記物体上に形成された前記パターンの画像を取得するパターン取得部と、
   前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
   前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する情報生成部と、
   を含み、
   前記対応表は、ｎ進数ｍ桁のコードの各桁の各値に対応して、互いに相違する複数の特徴量のうちの１つを記憶するように構成され、
   前記特徴量は、単位面積当たりの同一図形の存在数である、
   物体と情報とを関連付ける装置。
2. 前記特徴量抽出部は、前記パターンの画像から前記パターンが喪失している部分を検出し、前記パターンが喪失している部分を取り除いた後の前記パターンの画像から前記特徴量を抽出するように構成されている、
   請求項１に記載の物体と情報とを関連付ける装置。
3. 物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成し、
   前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成し、
   前記物体上に形成された前記パターンの画像を取得し、
   前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出し、
   前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力し、
   前記対応表は、ｎ進数ｍ桁のコードの各桁の各値に対応して、互いに相違する複数の特徴量のうちの１つを記憶するように構成され、
   前記特徴量は、単位面積当たりの同一図形の存在数である、
   物体と情報とを関連付ける方法。
4. 物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表と、
   前記対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する画像生成部と、
   前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成するパターン生成部と、
   を含み、
   前記対応表は、ｎ進数ｍ桁のコードの各桁の各値に対応して、互いに相違する複数の特徴量のうちの１つを記憶するように構成され、
   前記特徴量は、単位面積当たりの同一図形の存在数である、
   エンコーダ。
5. 物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表と、
   物体上に形成されたパターンの画像を取得するパターン取得部と、
   前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
   前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する情報生成部と、
   を含み、
   前記対応表は、ｎ進数ｍ桁のコードの各桁の各値に対応して、互いに相違する複数の特徴量のうちの１つを記憶するように構成され、
   前記特徴量は、単位面積当たりの同一図形の存在数である、
   デコーダ。
6. 物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表を有するコンピュータに、
   前記対応表に基づいて、入力された情報に対応する前記特徴量を決定し、前記決定した特徴量が画像全体にわたって一様な画像データを生成する処理と、
   前記生成された画像データに応じたパターンを物体上に形成する処理と、
   を行わせるためのプログラムであって、
   前記対応表は、ｎ進数ｍ桁のコードの各桁の各値に対応して、互いに相違する複数の特徴量のうちの１つを記憶するように構成され、
   前記特徴量は、単位面積当たりの同一図形の存在数である、
   プログラム。
7. 物体に付与する特徴量と情報との対応関係を表す対応表を有するコンピュータに、
   物体上に形成されたパターンの画像を取得する処理と、
   前記取得されたパターンの画像から前記特徴量を抽出する処理と、
   前記対応表に基づいて、前記抽出した特徴量から情報を生成し出力する処理と、
   を行わせるためのプログラムであって、
   前記対応表は、ｎ進数ｍ桁のコードの各桁の各値に対応して、互いに相違する複数の特徴量のうちの１つを記憶するように構成され、
   前記特徴量は、単位面積当たりの同一図形の存在数である、
   プログラム。

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