JPH04334266A - ハーフトーンのイメージにデジタル・データをコード化するためのシステム - Google Patents

ハーフトーンのイメージにデジタル・データをコード化するためのシステム

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JPH04334266A
JPH04334266A JP3341297A JP34129791A JPH04334266A JP H04334266 A JPH04334266 A JP H04334266A JP 3341297 A JP3341297 A JP 3341297A JP 34129791 A JP34129791 A JP 34129791A JP H04334266 A JPH04334266 A JP H04334266A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は、ハーフトーンのイメージに機
械読み取り可能なデジタル・データを埋め込むための技
術に関するものであり、これをより詳細にいえば、この
ようなイメージがハーフトーン・セル内に書き込まれる
、ピクセル・パターンによってデジタル・データをコー
ド化するための方法および手段に関するものである。
【０００２】ハーフトーン化操作は、可変的に陰が付さ
れる単色のイメージ（例えば、ブラックとホワイトイメ
ージ）をデュアルトーンにし、また、可変的に陰が付さ
れる多色のイメージについてデュアルトーンのカラー分
離にするように、グレイスケールの外見を付与するため
の周知かつ広範に用いられている技術である。それは、
連続的なトーンの単色イメージについてデュアルトーン
の再生に対するグレイスケールの外見を付与するための
光学的なアナログ処理として始まったものであるが、可
変的に陰が付され、スキャン入力されるデジタル化した
イメージをデュアルトーンにし、また、可変的に陰が付
され、コンピュータで発生される合成イメージについて
のデュアルトーンの再生をするように、グレイスケール
の外見を付与するためのデジタル的なハーフトーン操作
処理を施すことにまで拡張されてきている。これらのデ
ジタル的に規定されるイメージは単色または多色のもの
であるから、ここで理解されるべきことは、単色イメー
ジおよび多色イメージについて、プリントされそしてデ
ィスプレイされるものにグレイスケールの外見を付与す
るために、デジタル的なハーフトーン化操作の適用がで
きるということである。多色イメージは典型的にはこの
ようなイメージにするために設けられるカラー分離の各
々をハーフトーン化操作によってハーフトーン化される
。
【０００３】多色のイメージング（単に”カラー・イメ
ージング”として参照されることもある）は次第に重要
性が増しており、デジタル的なイメージ処理の適用には
普通のことになっている。従って、ここで理解されるべ
きことは、これらのイメージがプリントされ、ディスプ
レイされたものにデジタル・データを埋め込むために、
典型的には、該イメージのようにするために設けられる
カラー分離の各々においてデータを等しくコード化する
ことにより、この発明を適用できるということである。 これを換言すれば、多色イメージのハーフトーン化した
ものにデジタル・データを埋め込むために用いられてい
るコード化処理に含まれていることは、典型的には、単
色イメージのハーフトーン化したものにこのようなデー
タを埋め込むために用いられる処理を多数回繰り返すこ
とである。従って、この開示を簡略化するために、以下
の説明は単色の場合を中心にして行うものとする。
【０００４】先に指摘されているように、普通紙および
その他のタイプのハードコピー・文書の機能的な設備は
、適当な機械読み取り可能なデジタル・データをそれら
に付加することにより、それらが通常保持している人間
に読み取り可能な情報が補足されるときには、大幅に増
強することができる。この機械読み取り可能なデータを
復元するために入力スキャナーを使用できることから、
このような文書について電子的な処理を施す間に、また
、それらの人間に読み取り可能な内容を（電子複写機、
テキストおよびグラフィック・イメージ処理システム、
ファクシミリ・システム、電子メール・システム、電子
ファイル・システム、および文字認識装置のような）電
子文書処理システムによって処理する時に、種々の目的
のためにこのデータを採用することが可能である。
【０００５】周知のように、機械で読み取り可能なデジ
タル・データは、一連の空間位置におけるマークの有無
と、こうした位置におけるマークに関連した遷移の有無
のいずれかによってデータのコード化を行うパターンに
基づいて、記録媒体に二つの次元マークを書き込むこと
によって記録することが可能である。他に提案されてい
る紙にデジタル・データを記録するためのバー状のコー
ドが、該タイプのコード化を利用している。“ビット符
号化されたデータの印刷のためのオプチカルリーダ及び
その読み取りのための装置”（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｒｅａ
ｄｅｒ　ｆｏｒ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｂｉｔ−Ｅｎｃｏｄ
ｅｄ　Ｄａｔａ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｒｅａ
ｄｉｎｇ　Ｓａｍｅ）に関する米国特許出願第４，６９
２，６０３号、“デジタル符号化されたデータを印刷デ
ータストリップに変換するための方法及び装置”（Ｍｅ
ｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ　Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ　Ｅｎｃｏ
ｄｅｄ　Ｄａｔａ　ｉｎｔｏ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｄａｔ
ａ　Ｓｔｒｉｐｓ　）に関する米国特許出願第４，７２
８，７８３号及び米国特許出願第４，７５４，１２７号
、及び、“ビット符号化された情報及びスキャナーコン
トラストを含む印刷データストリップ”（Ｐｒｉｎｔｅ
ｄ　Ｄａｔａ　Ｓｔｒｉｐ　Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　Ｂｉ
ｔ−Ｅｎｃｏｄｅｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ
　Ｓｃａｎｎｅｒ　Ｃｏｎｔｒａｓｔ　）に関する米国
特許第４，７８２，２２１号参照のこと。もう一つの興
味あるアプローチは、機械で読み取り可能なデジタル・
データをコード化して、記録媒体に書き込まれるマーク
または「絵文字」（ｇｌｙｐｈｓ）の形状をなすように
することである。
【０００６】絵文字（ｇｌｙｐｈｓ）の形状コードによ
る利点は、それらを比較的一様な外見をもってデザイン
できることである。例えば、簡単な絵文字（ｇｌｙｐｈ
ｓ）の適当な形状コードは小形のスラッシュ状マークか
らなるものであって、それぞれに１および０のコード化
のために、例えば±４５度だけ右および左に傾斜するよ
うにされている。しかしながら、ある所定の状況におい
ては、このようなコードの多少とも一様なグレイの外見
が審美的には異議がある可能性のあることから、ハード
コピー文書上でデジタル・データをコード化するために
は目立つことが少ないコードであることが必要である。
【０００７】上述された必要性に応じて、この発明で提
供される方法および手段は、デジタル・ハーフトーン・
イメージのハーフトーン・セルに対して書き込まれる、
循環的に非対称のハーフトーン・ドット・パターンの角
度的な方位付けにおいてデジタル・データをコード化す
るためのものである。標準的な実施を維持しながら、イ
メージを規定するために与えられるグレイスケールのデ
ータ・サンプル値に従ってこれらのハーフトーン・ドッ
ト・パターンのサイズが変調され、ハーフトーン・セル
の各々の平均的な反射特性または伝達特性（伝達特性は
反射特性と対をなすものであることから、これ以降は”
反射特性”としてまとめて参照される）が変調されて、
多少なりとも標準的なハーフトーンのイメージを生成す
るようにされる。しかしながら、この発明によれば、デ
ジタル・データ値に従ってハーフトーン・ドット・パタ
ーンの角度的な方位付けの変調をするための対処がなさ
れて、これによりハーフトーンのイメージにデジタル・
データを埋め込むようにされる。
【０００８】添付された図面と関連させて以下の詳細な
説明を読めば、この発明についての更に別の特徴および
利点が明かになろう。図１は本発明を具体化するハーフ
トーン・イメージング・システムの簡略的なブロック図
である。図２はグレイスケールの入力データ・サンプル
値に従ってサイズ変調された、循環的に非対称なハーフ
トーン・ドット・パターンを発生させるための、適当な
充填順序を例示するハーフトーン・セルの図である。図
３Ａ〜図３Ｃは図２に示されているハーフトーン・ドッ
ト・パターンの回転的な方位付けにおけるデジタル・デ
ータ値のコード化に対して、この発明によって生成され
る区別の例示図である。図４はハーフトーン・ドット・
パターンに疑似的なランダム回転を重ね合わせるための
代替的な技術を例示する簡略的なブロック図である。図
５はハーフトーン・イメージに疑似的なランダム変調を
重ね合わせるための技術を例示する簡略的なブロック図
である。
【０００９】ここで図面に移行すると、特に図１を参照
すると、スキャン入力されたまたはコンピュータで発生
された合成的なグレイスケール・イメージのハーフトー
ンのものを生成させるための、ハーフトーン・イメージ
ング・システム５１が示されている。この目的のために
イメージング・システム５１に含まれているものは、空
間的に周期的な入力イメージ・サンプル値をハーフトー
ン・ドット・パターンに変換するための多少とも従来の
ハーフトーン発生器５２である。標準的な実施を維持し
ながら、空間的に対応するグレイスケール・イメージの
サンプル値に従ってハーフトーン・セルの平均的な反射
特性を変調するために、これらのドット・パターンがハ
ーフトーン・セルの空間的に周期的な２次元アレイに書
き込まれる。例えば、ハーフトーン発生器５２には適当
なテーブル・ルックアップ・メモリ（図示されない）が
含まれており、グレイスケール・イメージのサンプル値
によりアドレスされて、適切なハーフトーン・ドット・
パターンを含むように予めプログラムされているハーフ
トーン・セルを検索するようにされる。かくして、例示
されているように、イメージング・システム５１に更に
含まれているものは、プログラムされているハーフトー
ン・セルを直列データ・ストリームに変換するためのラ
スター変換器５３、および、ラスター・スキャン・パタ
ーンに従って普通紙のような適当な記録媒体上に該プロ
グラムによるハーフトーン・セルをタイリングするため
のラスター・プリンタ５４である。
【００１０】通常のように、ハーフトーン・セルの各々
はピクセルの２次元アレイからなるものである。図２に
例示されているハーフトーン・セル６１は、ピクセルの
５ｘ５アレイからなるものである。図２に示されている
ハッチングされたパターンのようなハーフトーン・ドッ
ト・パターンは、それらのピクセルのある所定のものの
論理状態を選択的に変更することによってハーフトーン
・セル内に書き込まれて、それらのピクセルが任意の不
変更の（即ち、”背景”の）ピクセルと論理的な対照を
するようにされる。例えば、背景のピクセルが論理的に
偽の（”０”の）状態に維持されるときには、ハーフト
ーン・ドット・パターンを規定するピクセルは論理的に
真の（”１”の）状態にセットされることになる。
【００１１】この発明との関連を維持しながら、ハーフ
トーン・セル内にハーフトーン・ドット・パターンを書
き込むためにある所定の充填順序が採用され、これによ
って、ハーフトーン・ドット・パターンの全てが確実に
連続したパターン（即ち、単一のピクセルによって、ま
たは、複数個の空間的に隣接するピクセルによって規定
されるパターン）になるようにされて、それらが書き込
まれるハーフトーン・セルの幾何学的中心に関して循環
的に非対称であるようにされる。図２において、ハーフ
トーン・セル６１の個別のピクセルに加えられた数をカ
ウントすることにより適当な充填順序が与えられている
けれども、この例は、連続的に循環する非対称のサイズ
が変動するハーフトーン・ドット・パターンに対する、
充填順序の単なる代表例である。
【００１２】図２においてある程度付加的な詳細事項に
ついてみると、ハーフトーン・セル６１のピクセルの中
のあるものがクロスハッチングされていて、それらは充
填順序に含まれていないことが指示されていることが認
められる。これに代えて、これらのクロスハッチングさ
れたピクセルは脇に配されて、全てのハーフトーン・ド
ット・パターンに対する専用の背景ピクセルとして機能
するようにされる。これがなされたのは、ドット・パタ
ーンの循環的な非対称性を維持するため、および、それ
らの異なる許容可能な角度的方位付けの間で区別をする
タスクを簡略にするためである（ハーフトーン・イメー
ジにデジタル・データを埋め込むことに関しては後続の
検討を参照）。勿論、これらの専用の背景ピクセルを設
けるコストのために、ハーフトーン・セル６１のグレイ
スケールの解像度が僅かに減少し（即ち、例示されてい
る場合には、理論的な限界としての３６個の異なるグレ
イスケール・レベルから、実際的な限界としての２４個
のレベルまで）、また、グレイスケール・レンジの一つ
の極端部（例えば、”ブラック”なる極端部）は僅かに
不完全なものにされる。しかしながら、人の肉眼は高周
波での解像度に限界があり、また、グレイスケールに対
する感度にも限界があることから、グレイスケール・レ
ンジの不完全性および減少したグレイスケールの解像度
が、当面する観測者にとって知覚可能なスレッショルド
を下回ることがある。ここでの観測者は、正常な照射状
態の下で、ある正常な観測距離において生成されるハー
フトーン・イメージを観測する者である。実際、ここで
例示されているように、グレイスケール・レンジの対向
する端部（即ち、”ホワイト”端部）も不完全にされる
。即ち、各ハーフトーン・セルには、少なくとも１個の
、および、好適には２個程度のピクセルからなるハーフ
トーン・ドット・パターンが含まれていることを指示す
ることによって不完全にされる（２個のピクセルの不完
全性により、グレイスケールの解像度が２グレイスケー
ル・レベルだけ減少する）。当該指示による利点は、ハ
ーフトーン・イメージ内にデジタル・データを埋め込む
ために、ハーフトーン・ドット・パターンがセルフ・ク
ロッキング・コードとして機能することが許容されるこ
とである。代替的に、専用の背景ピクセルの使用を回避
するためには、コード化されたデータをハーフトーン・
イメージの１個または複数個の所定の領域に対して規定
できるが、これは、このような領域の同定および分割の
ために従来のイメージ処理技術を使用できるためである
。例えば、データのコード化は”ブラック”なる背景上
の面（ｆａｃｅ）の中間トーン内で可能であり、また、
データ抽出メカニズムに対する単一の実在物として渡さ
れるべき領域としての該面（ｆａｃｅ）の空間的な広が
りを同定するために、従来の技術を用いることができる
。これに加えて理解されるべきことは、ハーフトーンの
空間的な周期性が変動可能であるということである。
【００１３】より詳細には、この発明によれば、図１の
ハーフトーン・イメージング・システム５１に更に含ま
れているパターン回転器７１は、ハーフトーン発生器５
２とラスター変換器５３との間に結合されており、（図
示されない手段によって加えられる）時間的に同期した
一連のデジタル・データ値に従って、ハーフトーン・ド
ット・パターンの角度的な方位付けの変調をするように
される。図２および図３Ａ−図３Ｃにおいて示されてい
るように、ハーフトーン・ドット・パターンの角度的な
方位付けの変調は、方形のハーフトーン・セルがその幾
何学的中心の周囲を回転することによってなされる。即
ち、２ビット長までの２進値が、ドット・パターンの方
位付けを採用することで生成されるハーフトーン・イメ
ージ内に埋め込み可能にされるが、ここで、ある１個の
２ビット長の２進数をとることができる異なる値をコー
ド化するために、０度の方位付け（図２）、９０度の方
位付け（図３Ａ）、１８０度の方位付け（図３Ｂ）およ
び２７０度の方位付け（図３Ｃ）がなされる。ただし、
所望されるときには、ハーフトーン・セルとは独立にハ
ーフトーン・ドット・パターンの角度的な方位付けの変
調をするための手段（図示されない）を設けることが可
能にされ、これによって、それらの中でコード化される
べき更に長いデジタル・データ値の許容がなされる。例
えば、それぞれのデジタル・データ値に従って、ハーフ
トーン・ドット・パターンがハーフトーン・セルの幾何
学的中心の周囲で回転することが可能にされ、そして、
回転したドット・パターンはそれぞれのハーフトーン・
セルに対してマッピングし、または再マッピングするこ
とが可能にされる。ここで認められるように、ハーフト
ーン・ドット・パターンの角度的な方位付けにおけるデ
ジタル・データをコード化するために採用されている変
換は、通常の関連性がある回転的な変換であって、この
ような変換を実行するための標準的な技術の使用を介し
て実施できるものである。
【００１４】ハーフトーン・イメージにおけるハーフト
ーン・ドット・パターンの角度的な方位付けのデジタル
・データのコード化には、イメージについてある種の不
所望なテクスチュア操作を生成させる傾向がある。しか
しながら、好都合なことに、このテクスチュア操作は多
様な異なるやり方で減少させることができる。これを達
成する一つのやり方は、ハーフトーン・ドット・パター
ンの回転の上に疑似的なランダム変調を重ね合わせるこ
とである。これが実行可能にされるのは、図１に示され
ているように、疑似的なランダム・シーケンスのデジタ
ル値をもってパターン回転器７１を駆動するために、疑
似的なランダム・シーケンス発生器７５を設けることに
よってである。この場合においては、デジタル・データ
値のコード化は上述されたようなハーフトーン・ドット
・パターンの回転でなされるけれども、該ハーフトーン
・ドット・パターンの角度的な方位付けは疑似的なラン
ダム・シーケンスに従って付加的に変調される。図４に
示されているように、パターン回転器７１に加えるのに
先だってデジタル・データ値を疑似的にランダムにコー
ド化することにより、同様な効果を達成することができ
る。このような疑似的でランダムなコード化を実行する
ためには、該当のデジタル・データ値と、疑似的なラン
ダム・シーケンス発生器７８によって加えられる疑似的
なランダム・シーケンスのデジタル値とが、排他的論理
和ゲート７７において適当に排他的論理和がとられる。
【００１５】ハーフトーン・イメージのテクスチュア操
作も、グレイスケールの入力イメージ・サンプルを疑似
的にランダムにコード化することによって減少させるこ
とができる。この目的のためには、図５に示されている
ように排他的論理和ゲート８１が設けられて、グレイス
ケールのイメージ・サンプルと、疑似的なランダム・シ
ーケンス発生器８２によって加えられる疑似的なランダ
ム・シーケンスのグレイスケール値とのビット対応の排
他的論理和をとるようにされる。ただし、グレイスケー
ルのサンプルについての疑似的でランダムなコード化は
、ハーフトーン・イメージ上の疑似的でランダムな変調
と重ね合わされ、これによってイメージのヒューマン・
リーダブルな情報の内容が曖昧にされることから、ここ
でのアプローチは、ハーフトーン・ドット・パターンの
角度的な方位付けを疑似的にランダムに変調するための
上述された技術とは区別されるものである。従って、こ
の技術が主として有用であることは、疑似的にランダム
に変調されたハーフトーン・イメージを介して、感度の
鋭い人間に読み取り可能な情報を伝送することが所望さ
れる適用のためである。
【００１６】上述されたところから理解されることは、
この発明によって、ハーフトーン・イメージにおいて機
械読み取り可能なデジタル・データをコード化するため
の方法および手段を提供することである。特にここで明
かにされることは、循環的に非対称のサイズ変調された
ハーフトーン・ドット・パターンは、グレイスケールの
入力イメージ・サンプルに従ってこのようなイメージの
ハーフトーン・セルの平均的な反射特性を変調するため
に、この発明によって提供されたものであり、ハーフト
ーン・ドット・パターンの角度的な方位付けにおけるデ
ジタル・データのコード化がこれによって可能にされる
。更にここで理解されることは、補足の疑似的でランダ
ムな変調をハーフトーン・ドット・パターンの角度的な
方位付けおよび／またはサイズ上で重ね合わせることが
できるということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化するハーフトーン・イメージン
グ・システムの簡略的なブロック図である。
【図２】グレイスケールの入力データ・サンプル値に従
ってサイズ変調された、循環的に非対称なハーフトーン
・ドット・パターンを発生させるための、適当な充填順
序を例示するハーフトーン・セルの図である。
【図３】図２に示されているハーフトーン・ドット・パ
ターンの回転的な方位付けにおけるデジタル・データ値
のコード化に対して、この発明によって生成される区別
の例示図である。
【図４】ハーフトーン・ドット・パターンに疑似的なラ
ンダム回転を重ね合わせるための代替的な技術を例示す
る簡略的なブロック図である。
【図５】ハーフトーン・イメージに疑似的なランダム変
調を重ね合わせるための技術を例示する簡略的なブロッ
ク図である。
【符号の説明】
５１：ハーフトーン・イメージング・システム；５２：
ハーフトーン発生器； ５３：ラスター変換器； ５４：ラスター・プリンタ； ７１：パターン回転器；

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ハーフトーンのイメージにデジタル・
    データをコード化するためのシステムであって：グレイ
    スケールの入力イメージ・サンプル値に従ってサイズ変
    調される非対称のハーフトーン・ドット・パターンを循
    環的に供給するためのハーフトーン発生器；それぞれの
    デジタル・データ値に従って前記ハーフトーン・ドット
    ・パターンを角度的に方位付けするためのパターン回転
    手段；および該ハーフトーン・ドット・パターンの角度
    的な方位付けにおいてコード化されている前記デジタル
    ・データをもって前記イメージのハーフトーンによる表
    現を生成するために、前記角度的に方位付けられたドッ
    ト・パターンを記録媒体上で傾斜した所定サイズのハー
    フトーン・セルに書き込むための出力手段；を含む前記
    のシステム。
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