JPH0778819B2 - 空間的に周期的なセルフクロッキング記号形状コードを復号するための適合縮尺方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の分野〕 本発明は、空間的に周期的なセルフクロッキング記号(g
lyph) 形状コードの復号に関し、特に、未知の周期およ
び縮尺の周期的記号形状コードを復号するための適合処
理に関する。

【０００２】〔発明の背景〕 普通紙は現在でもなお人間が読み取り可能な情報を蓄積
し、伝達するための優れた記録媒体であるが、電子文書
処理システムの出現によって、人間が通常伝達する人間
によって読み取り可能な情報が適宜の機械読み取り可能
なディジタル・データを前記媒体に書き込むことによっ
て補足されれば、普通紙及びその他の形式のハードコピ
ー文書の機能的な活用が大幅に促進されるであろうこと
は明白になった。この機械読み取り可能なデータによっ
て、文書が通常の入力走査機構によってシステムへと走
査される時、ハードコピー文書は種々の方法で前記文書
処理システムと能動的に相互作用することが可能になる
であろう。

【０００３】一般に、ディジタル・データは一連の空間
的位置にマークが存在するか否かによって、又は前記位
置でマークに関連する遷移があるか、ないかのいずれか
によってデータを符号化するパターンに従って記録媒体
上に二次元マークを書き込むことによって記録される。
通常は磁気及び光学式ディジタル・データの記録がこの
符号化方式と適応する。更に、用紙上にディジタル・デ
ータを記録するために従来提案されているバー・コード
も前述の符号化方式と適応する。米国特許第４，６９
２，６０３号明細書「印刷されたビット符号化データの
光学式読み取り機構及び読み取り方法」、米国特許第
４，７２８，７８３号明細書及び米国特許第４，７５
４，１２７号明細書「ディジタル式に符号化されたデー
タを印刷されたデータストリップへと変換する方法と装
置」及び米国特許第４，７８２，２２１号明細書「ビッ
ト符号化された情報とスキャナ・コントラストを含む印
刷データストリップ」を参照されたい。

【０００４】前述のバー・コードを更にやや詳しく考察
すると、その視覚的外見はデータに左右されるので大き
く変動し、まだらの外見になりがちであることが分か
る。このまだらは高画質の印刷文書の簡潔かつ明確な外
見とは容易に見分けられるので、見る人によっては審美
的に受入れ難いものになる。更に、これらのバー・コー
ドの別の欠点はそれが意図するオーバヘッドである。特
に、前述の特許に則して考察すると、このオーバヘッド
はデータ・クロックを保存するための登録マーク及び所
定のコード行に沿って符号化されるビット数のような符
号化されたデータの機構を説明するための見出し情報を
含んでいる。

【０００５】従って、特に機械読み取り可能なデータが
人間により読み取り可能な情報と視覚的に並列されて記
録される用途においては、普通紙及びその他のハードコ
ピー記録媒体にディジタル・データを記録するための比
較的効率よく、視覚的に改良されたコードが緊急の課題
であることは明白である。更に、このようなコードから
ディジタル・データを復元する効率がよく確実な技術が
必要であることは明白であろう。更に、ハードコピー文
書に記録された画像はしばしば複写されるので、かなり
の画像歪みを許容できるデータ符号化及び復号技術があ
れば好適であることも明白であろう。

【０００６】〔発明の概要〕 本発明によれば、空間的に周期的な記号形状コードのビ
ットマップ画像空間表現からそのようなコードへ、適合
的な縮尺記号形状復号方法のための技術が提供される。
これらの技術は、画像の品質を落とす高周波ノイズおよ
び／または画像のドロップアウトがあったとしても効力
がある。

【０００７】〔図面の簡単な説明〕 本発明の更に他の特徴と利点は添付図面を参照した本発
明の以下の詳細な説明よって明らかにされよう。図１は
本発明の種々の側面を実行し、かつその利点を活用する
ための電子文書処理システムの簡略構成図である。図２
は図１に示した文書処理システム用の代表的なプロセッ
サ／インタフェースの機能構成図である。図３Ａは回転
変形の記号形状から成る比較的簡単なセルフクロッキン
グ二値記号コードにより達成されるビット符号化を図示
したコード図である。図３Ｂは回転変形の記号形状にお
ける二値データのビット符号化を示した別のコード図で
ある。図３Ｃは図３Ａに示した形式の回転変形の記号形
状用の代表的なセル構造及び代表的な印刷されたピクセ
ル・パターンの図である。図４は第１の記号コード復号
プロセスの高レベルの機能流れ図である。図５は図４に
示した復号プロセスの実現の記号中心の位置決め、ラベ
ル付け及び分類ステップのより詳細な流れ図である。図
６は図５に示したオプションの較正プロセスによる再較
正のための予測されるラベル付けされた記号中心位置の
ビットマップ画像である。図７は図４に示した復号プロ
セスの前述の実施例の記号読出し／誤り検出ステップの
比較的詳細な流れ図である。図８および図９は比較的低
密度と、比較的高密度の記号コードのそれぞれを復号す
るために利用されるピクセル探索領域を示す図面であ
る。図１０は記号形状の符号化と復号が誤り修正コード
（ＥＣＣ）を含むデータのために利用されるシステムの
高レベルの機能構成図である。図１１は記号コード画像
の周期性に従って構成された大型のフィルタを利用して
記号の中心又はその近傍のＯＮピクセルを分離するため
に記号コードのスキャン・インされたビットマップ画像
をフィルタリングするための形態的フィルタリング・プ
ロセスの機能構成図である。図１２は代表的な記号コー
ドのビットマップ画像である。図１３は図１２に示した
ビットマップ画像に図１１に示したフィルタリング・プ
ロセスを適用した場合の効果を示すビットマップ画像で
ある。図１４は図１３に示したビットマップ画像に図１
１のフィルタリング・プロセスの第２レベルのフィルタ
リングを反復的に再適用した効果を示す別のビットマッ
プ画像である。図１５は反復された第２レベルのフィル
タリング・プロセスの機能構成図である。図１６は記号
中心を空間的に分離するための別の形態的フィルタリン
グ・プロセスによりフィルタリングされた記号コードの
ビットマップ画像である。図１７は図１６に示したビッ
トマップ画像内のピクセル・パターンの境界ボックス拡
張を示す図面である。図１８は空間的に比較的低密度の
記号コードの場合、図１６に示したビットマップ画像内
の個々の記号関連ピクセル・パターンの重心を特定する
ことによって、又は、前記パターンもしくは図１７に示
した境界ボックスの拡張において行われる薄化プロセス
によって達成可能である記号中心ピクセルの分離を示す
ビットマップ画像である。図１９はより高密度の記号コ
ードの記号の空間的分離を促進するために大型のフィル
タを使用した予備的な形態的フィルタリング・プロセス
の機能構成図である。図２０は図１９のフィルタリング
・プロセスが記号中心位置にホールを発生した場合にＯ
Ｎビクセルを記号の中心位置に復元するために利用でき
る形態的ビットマップ画像修復プロセスの機能構成図で
ある。図２１は図１７に示したビットマップ又は図２０
に示した画像修復プロセスで薄化プロセスを実行するこ
とによって作成できるような比較的高密度の記号コード
の記号中心のビットマップ画像である。図２２は図２１
に示したビットマップ画像を作成するために利用できる
反復的な形態的薄化プロセスの機能構成図である。図２
３は小さい、弱くマッチングされたヒット−ミス・フィ
ルタを利用した記号中心ピクセルを分離するための形態
的プロセスの機能構成図である。図２４はビットマップ
画像空間に記号の中心を位置決めし、かつ、その形状に
従って記号を分類するためにビットマップ・コード画像
の畳み込みフィルタリングを利用した復号プロセスの機
能流れ図である。図２５Ａおよび図２５Ｂは各々がフィ
ルタによって強くマッチングされた記号形状を有する、
畳み込みされた重みなし、及び重み付のフィルタリング
の結果を示す図である。図２６は図２４に示した復号プ
ロセスの変形された実施例の部分流れ図である。

【０００８】 〔実施態様の詳細な説明〕 Ａ．例示的環境 さて図面を、特に図１を参照すると、本発明の代表的な
環境を説明するための電子文書処理システム２１が図示
されている。標準的な実施のために、文書処理システム
２１は主記憶装置２３と、大容量記憶装置２４と、選択
されたハードコピー文書のディジタル表現をプロセッサ
２２へと走査するための入力走査機構２５と、プロセッ
サ２２のファイル・ディレクトリ（図示せず）にリスト
されたファイルの選択された一つを表出するハードコピ
ーを印刷するためのプリンタ２６とから構成されてい
る。更に、ユーザーがプロセッサ２２、入力走査機構２
５及びプリンタ２６と対話するためのユーザー・インタ
フェース２７も備えてある。

【０００９】ユーザー・インタフェース２７はユーザー
が入力走査機構２５とプリンタ２６用の制御命令を入力
し、かつプロセッサ２２用の画像編集及び処理命令を入
力するための入力装置を集合的に表すものであることが
理解されよう。更に、インタフェース２７はユーザーが
例えばプログラム制御のようにユーザーその他によって
入力される命令に応答して実行される操作に対するフィ
ードバックを受けるための出力装置をも表している。例
えば、ユーザー・インタフェース２７は基本的にユーザ
ー命令を入力するためのキーボード等と、ユーザーに対
してプロセッサ２２により実行されている処理を視覚化
するためのモニタと、ユーザーがモニタによりディスプ
レーされているプロセスからデータを選択し、かつ前記
プロセスへとデータを入力する双方又は一方のためにカ
ーソルを移動できるようにするカーソル制御装置とを備
えている。（これらの従来の装置はいずれも図示せず）

【００１０】図示した文書処理システム２１は集中化さ
れているので、全ての制御命令と全ての画像編集・処理
命令がプログラム制御のもとでプロセッサ２２によって
実行されるものとの前提で簡略化されている。しかし、
実際にはこれらの命令の実行は幾つかの異なるプロセッ
サによって処理することができ、その幾つか、又は全て
は独自の主記憶装置を、また独自の大容量記憶装置さえ
有することができる。同様に、入力走査機構２５とプリ
ンタ２６の双方又は一方は点線２８，２９のそれぞれに
よって示されるように独自のユーザー・インタフェース
を有することができる。実際に文書処理システム２１は
遠隔入力走査機構及び遠隔プリンタの双方又は一方（図
示せず）によって操作するための分散されたアーキテク
チャを有するように再構成することも可能であろう。デ
ータは専用通信リンク又は切り換え通信網（これも図示
せず）を介してこのような遠隔走査機構及びプリンタ端
末機から、かつそこへと転送可能であろう。

【００１１】通例は入力走査機構２５は所定の空間的解
像度、例えば３００ｓ．ｐ．ｉ×３００ｓ．ｐ．ｉ（ス
ポット／インチ）で各ハードコピー入力文書の画像を走
査するビットマップ走査機構である。操作に際しては、
走査機構２５は走査された画像の個々に分解された画素
（一般に“ピクセル”又は“ペル”と呼ばれる）を対応
するディジタル値へと変換し、これらのディジタル値を
組み立てて、スキャン・インされた値に該当するピクセ
ルの空間的関係を保存するデータ構造（“ビットマップ
画像として知られる”）を作成する。以下の説明は走査
機構２５がスキャン・インされた画像のピクセルを単一
のビット・ディジタル値（すなわち“１”又は“０”）
へと変換するためのモノクロ走査機構である用途に焦点
を当てるが、走査機構２５は必要ならば適宜のしきい値
論理と共にビデオ・ビックアップ素子及びいわゆるビデ
オ“フレーム・グラバー”（走査ヘッドではなく、ビデ
オカメラを使用して画像を捕捉し、特定のメモリに記憶
する装置）を使用して文書等のビットマップ画像を捕獲
することが可能であることは明白であろう。

【００１２】一方、プリンタ２６は一般にビットマップ
された画像ファイルのディジタル値をプリンタが普通紙
のような適宜の記録媒体に印刷する画像の空間的に対応
するピクセルへとマッピングするためのいわゆるビット
マップ・プリンタである。プロセッサ２２はビットマッ
プされた画像ファイルを処理し、かつ記憶し、かつこの
ようなファイルを必要に応じてプリンタ２６へと転送す
るように構成することができる。あるいは、図２に示す
ようにプロセッサ２２は印刷用に選択された電子文書フ
ァイルのＰＤＬ（ページ記述言語）記述をプリンタ２６
へと転送するためのＰＤＬドライバ３１を備えることも
できる。このように、プリンタ２６はこのようなＰＤＬ
記述を分解して、対応するビットマップされた画像ファ
イルを作成するためのＰＤＬ分解器３２を有するものと
して図示されている。更に別の形式のプリンタ及びプロ
セッサ／プリンタ・インタフェースが考えられるが、以
下の説明上、プリンタ２６はプロセッサ２２からＰＤＬ
ファイルを受領するビットマップ・プリンタであるもの
と想定する。

【００１３】Ｂ．記号符号化 図示の通り、プリンタ２６が単独又は人間が読み取り可
能な情報と並行して、記録媒体に機械読み取り可能なデ
ィジタル・データの記号を印刷するようにする記号符号
器３３がある。ある種の用途では、記号符号器３３は電
子文書ファイルをＰＤＬ記述へと変換する前に符号化記
号を電子文書ファイルへと挿入するためにプロセッサ２
２と共に配置してもよい。しかし、別の用途では、記号
符号器３３は符号化記号をプリンタ２６用に備えられた
ラスタフォーマット化されたビットマップ画像ファイル
へと挿入されることが必要であり、又は望ましい。記号
へと符号化されたデータのＰＤＬ記述は幾つかの異なる
フォーマットを有することができ、その中にはこのよう
なデータが符号化されるコードのカプセル化されたビッ
トマップ表現、個々の符号化された記号のビットマップ
表現用の字体記述及びレイアウト位置（このようなビッ
トマップが存在し、又はプリンタ２６の字体ディレクト
リにダウン・ロード可能であると想定した場合）、及び
符号化された記号用のビットマップのビット・バイ・ビ
ット記述が含まれる。

【００１４】更に詳細には、図２及び図３Ａに示すよう
に、符号器３３に供給されるディジタル・データ３５は
記号３６の形状に符号化され、符号器３３によってプリ
ンタ２６がこれを記録媒体に印刷するようにされる。こ
れらの記号はセルフクロッキング記号コードを形成する
が、それは記録媒体に印刷されるコードが符号化された
データ値の各々ごとに別個の記号３６を有しているから
である。実際には図３Ｃに示すように、印刷された記号
３６の各々はほぼ長方形の、二次元のピクセル位置配列
３７内のピクセル・パターン（以後、“記号セル”又は
“データ・セル”と呼ぶ）によって形成される。例えば
図３Ｃを参照のこと。これらの記号を形成するデータ・
セル３７は通常は所定の空間フォーマット化ルールに従
って記録媒体上にタイリングされ、それによって連続す
るデータ値用の符号化記号３６は所定のテンプレートも
しくはパターンに従って空間的に分散される。例えば、
連続するデータ値用の符号化記号３６を含むデータ・セ
ル３７はルール的かつ反復的な論理データ・ブロックフ
ォーマット化ルールに従って記録媒体上に適宜に印刷さ
れ、印刷されたデータ・セルが例えば１６セル×１６セ
ルの論理ブロックフォーマットのような所定のサイズの
論理ブロックの二次元配列に空間的に編成されるように
される。

【００１５】記号の符号化は明らかに多くの異なる形態
が可能であり、そのうちのあるものは単一ビット・ディ
ジタル値の符号化に適しており、別のあるものは多重ビ
ット値の符号化に適している。例えば、単一ビット値
（“１”及び“０”）は細長い、多重ピクセルの記号に
よって符号化することが便利であり、その各々はそこで
符号化されるデータ値が“１”であるか“０”であるか
に応じて記録媒体の横軸から約＋４５°又は−４５°の
角度に傾斜した軸に沿って位置決めされた所定数の隣接
する“ＯＮ”（すなわち黒）ピクセルから構成される。
このような記号はいわゆる“回転変化形”記号の例であ
るが、それは単なる回転操作によって互いにマッピング
可能であるためである。これらは又、著しいひずみ及び
画像の劣化がある場合でも容易に判別できる記号の例で
もある。その理由は普通の形状には劣化しないからであ
る。

【００１６】記号３６の全てが同数の“ＯＮ”ビクセル
を有するように記号を選択することの重要な利点は、印
刷された記号コードが、カーソルの観察者によって密度
が高い記号が観察されるとグレー・スケールの外見を有
するほぼ均一なテクスチャを有することである。従っ
て、この利点は記号３６の回転及び輪郭の双方又は一方
（ここでは集合的に“形状”と呼ぶ）でデータを符号化
することによって実現できることは特筆に値する。例え
ば、単一ビット・ディジタル値は明確に異なる輪郭を有
する回転変化形記号によって符号化することができる
が、“１”及び“０”のそれぞれの符号化用の“ＯＮ”
ピクセルの数は同数である。例として図３Ｂを参照され
たい。印刷された記号コードのグレー・トーンの外見は
記号のＯＮピクセル内容を増減することによって見かけ
がよいグレー・トーンへと“同調”することができる。
更に、印刷された記号コードのグレー・トーンの外見
は、いわゆるグレー・スケール画素値に従って（図示し
ない手段によって）変調することができ、それによって
印刷されたコードにグレー・スケールの画質を付与する
ことができよう。

【００１７】柄文字符号化は単に２ⁿ の許容できる記号
の形状を有するコードを使用することによって理論上は
任意の所定のビット長ｎのディジタル値の符号化へと拡
大することができるが、その場合、コードはその記号の
形状が互いに確実に判別できるように注意して選択され
る必要がある。何故ならば、そのような識別は符号化さ
れたデータを正確に復元するために不可欠であるからで
ある。

【００１８】Ｃ．記号コードの復号 １．概要 さて図４を参照すると、従来型の印刷記号コードはそれ
らのビットマップ画像を処理することによって復号され
ることができることが分かる。図示のようにこのような
記号コードを復号するための画像処理技術は相当量の画
像ひずみ及び劣化を許容できるので、スキャン・インさ
れたフォトコピー及びファクシミリ・コピーに含まれる
コードは、スキャン・インされた文書が原本から多すぎ
る生成要素が除去されていない限りは復号することがで
きる。勿論、印刷された記号コードは符号化されたデー
タを復元するためにコードを復号する適宜の電子文書処
理システムを使用し、かつ、次に符号化された全く同一
のデータを有するコードを再印刷することによって再生
することができ、その際、復号及び再符号化は基本的に
本明細書に記載されているように実行される。

【００１９】ある種の復号器では、記号コードを復号す
るために実行される画像処理は先ず、ビットマップ画像
空間のＸ−Ｙ座標に記号を位置指定し、次にデータが符
号化された空間順に記号を指標付けするためのテーブル
を構成し、次にその中に符号化されたデータ値を順次抽
出するために記号を指標順に分析する。別の復号器で
は、画像処理は同時に中心をビットマップ画像空間に位
置決めしつつ、記号をその空間によって分類することに
よって、記号の復号された値はビットマップ画像空間に
好適に指標付けされる。しかし、これらの空間的に指標
付けされた復号データ値は、一連の順序を時間領域に再
記憶することが必要な場合は、空間順を統括する空間的
テンプレートもしくはパターンに従って分類することが
できる。

【００２０】２．二値画像処理による復号 ａ．序 より詳細には、図４に示されているように、記号コード
のビットマップ画像は先ず、例えばステップ４１におい
て記号のおおよその、すなわち外見上の中心を分離する
ため形態的に、及び（又は）ピクセル探索技術を利用し
て処理される。次にコーナーの記号の外見上の中心のよ
うな、これらの記号の外見上の中心の所定の一つを基準
点として用いて、記号コードが複写及び（又は）スキャ
ン・インされている間に記号コードに発生することがあ
る歪み誤差及びＸ及びＹ座標の縮尺誤差のそれぞれを補
償するためにステップ４２で適宜の歪み及びＸ及びＹの
縮尺補正要素が計算される。理解されるように、これら
の補正要素は記号の中心をラベル付けするステップが記
号の中心から記号の中心（あるいは更に精密には次の記
号中心の予測位置）へと飛び越しできるようにするベク
トルを計算するために用いられる。このように、相対的
に位置測定されたピクセル探索ステップによって、例え
ばステップ４３でＸ及びＹの画像空間座標を有する各々
の記号の外見上の中心ピクセルを充分にラベル付けする
ことができる。画像のノイズ成分にはラベルが付与され
ないので、この時点で著しいノイズは効果的に拒絶され
る。

【００２１】データは一般に論理ブロック毎に、セル毎
の順序で符号化されることを想起されたい。そのため、
ステップ４５に示すように、記号用のＸ−Ｙ座標ラベル
は一般にデータ符号化の空間的順序に従って分類され、
それによってデータが符号化されたと同じ順序で記号を
逐次アドレス指定するための指標テーブルが構成され
る。あるいは、必要ならば、記号がアクセスされる順序
で記号の選択された一つを復号するためにステップ４５
で指標が構成されるように、ビットマップ画像空間内の
単数又は複数の予め選択された位置で記号を無作為にア
クセスするためにポインタ（図示せず）を備えてもよ
い。例えば、ビットマップ画像空間内で任意の２つの所
定の記号中心のＸ及びＹ座標がそれぞれ互いに変位され
る方向及び記号中心の数を計算することによって、任意
の一つの記号の中心からビットマップ画像空間の別の任
意の記号の中心へと前記ポインタを比較的迅速に移動す
るために直送式Ｘ−Ｙシークを利用することができる。
このような方向情報と中間の記号中心のカウントがあれ
ば、先ず、ポインタが所定数の中間記号中心をスキップ
するまで、ボインタを記号の中心から記号の中心へと例
えばＸ軸に沿って指定の方向に増分的にシフトし、次
に、別の軸、すなわちＹ軸に沿ってポインタを意図する
行き先へと増分的にシフトするために前記のプロセスを
反復することによって適正なシークを実行することがで
きる。

【００２２】記号コードから符号化されたデータを復元
するためには、ステップ５１で２ⁿの許容される記号の
形状の各々ひとつにマッチングされたフィルタによっ
て、コードのビットマップ画像の２ⁿ のコピー（ここに
ｎは各々の記号内で符号化されたデータ値のビット長）
がそれぞれフィルタリングされる。例えば、これらの画
像の各々は許容される記号の形状の各々一つ（しかも一
つだけ）に弱くマッチングされたヒット・ミス・フィル
タに従って形態的に処理することができる。それによっ
てビットマップ画像の２ⁿ の異なってフィルタリングさ
れたバージョンが生成される。更に詳細に述べると、ヒ
ット・ミス・フィルタリングの結果、フィルタリングさ
れた画像の任意の一つにおける任意の所定の記号中心、
すなわち“データ・ラベル”位置に近似するピクセル・
パターンは所定の画像を作成するために使用されるヒッ
ト・ミス・フィルタと、所定のデータ・ラベル位置との
マッチングの精密さに左右される。（すなわちマッチン
グが近いほど、より多数の“ＯＮ”ピクセルがデータ・
ラベル位置に近似する。）従って、フィルタリングされ
た画像のピクセル・パターンがステップ５２で論理的符
号化順に（又はランダムアクセス順に）データ・ラベル
位置毎に比較され、ステップ５３で、連続する記号の一
つに符号化されたデータ値が判定され、かつ逐次読み出
される。ここに、「マッチングされたフィルタ」を形容
する“弱く”及び後述の“強く”は、フィルタと形状
（すなわち記号(glyph))との間の相関関係の強さを表す
ものである。また、マッチングが“近いほど”とは、こ
の相関すなわちマッチングの相対的関係の程度を表すも
のである。

【００２３】ｂ．定義 復号処理を更に詳細に検討する前に、“形態的な画像処
理操作”を説明するための用語の幾つかを簡単に説明す
ることが有用であろう。

【００２４】“形態的な処理”とはビットマップ画像
（“ソース画像”と呼ばれる）での処理であり、これは
別のビットマップ画像（“行き先画像”と呼ばれる）を
作成するため、ソース画像を有する各ピクセル位置で局
域内ルールを用いる。便宜上、ソース画像及び行き先画
像は時として“ピクセルマップ”画像と呼ばれ、処理速
度は各“ピクセル”での処理操作速度とみなすことがで
きる。“ビットマップ”と“ピクセルマップ”はある種
のデータ構造では同義語であり、“ビット”及び“ピク
セル”はこのようなデータ構造の内容を説明するために
互換的に用いられる。

【００２５】“構造体要素“（ＳＥ）とは選択された形
態的な処理を利用してソース画像から情報を抽出するた
めにソース画像を探査するための、一般にサイズが比較
的小さく、形状が比較的単純な画像対象のことである。
本明細書で以下に述べるＳＥは二値ＳＥである。これら
のＳＥは“ＯＮ”ピクセルを表示するために●を用い、
又、“ＯＦＦ”ピクセルを表示するために○を用いて図
示される。それらの中心はビデオ十字によって表示され
る。ＳＥには更に“ドント・ケヤ”（どちらでも良い）
ピクセルも含まれ、このようなピクセルは白抜きの正方
形で示されることに留意されたい。

【００２６】以下の用語は二値形態的処理に特有の用語
である。

【００２７】“ＥＲＯＳＩＯＮ”（侵食）は“ｏｎ”
（１）又は“ｏｆｆ”（０）ピクセルをソース画像内の
各ピクセル位置用の行き先画像へと書き込むためにＳＥ
によって二値ソース画像を探索する操作であり、その
際、所定の任意の位置に書き込まれるピクセルの論理レ
ベルは所定のピクセル位置の中心にある時にＳＥがソー
ス画像によってマッチングされるかどうかによって左右
される。マッチングされるＳＥが“ヒット”と“ミス”
の双方を含んでいる場合は、マッチング処理は一般に
“ヒット・ミス”変換と呼ばれる。しかし、説明を簡略
にするため、ＥＲＯＳＩＯＮの定義はこのようなヒット
・ミス変換を含むように拡大されている。

【００２８】“ＤＩＬＡＴＩＯＮ”（膨張）は二値ソー
ス画像をＳＥで探索して、ＳＥをソース画像内の全ての
“ＯＮ”ピクセルの位置に対応する中心上の行き先画像
を書き込むことによって実行される処理操作である。こ
こで用いるＤＩＬＡＴＩＯＮはＳＥ内の“ヒット”のみ
のためにに定義されており、“ミス”は無視される。こ
のように、膨張された行き先画像はソース画像の全ての
１−ピクセルに変換されたＳＥの全ての複製の集合であ
る。

【００２９】“ＯＰＥＮＩＮＧ”（開）はソース画像内
でのＳＥへのマッチング毎に行き先画像内でＳＥを複製
する操作である。これは同じＳＥによって侵食された画
像のＤＩＬＡＴＩＯＮに先行する、ＳＥによるソース画
像のＥＲＯＳＩＯＮと同義である。ＥＲＯＳＩＯＮとＤ
ＩＬＡＴＩＯＮの前記の定義を保持するために、ＳＥ内
の“ヒット”だけによるＤＩＬＡＴＩＯＮに先行する、
“ヒット”と“ミス”の双方を含むＳＥによるＥＲＯＳ
ＩＯＮを含むようにＯＰＥＮＩＮＧ操作の定義を拡大し
ている。

【００３０】“ＣＬＯＳＩＮＧ”（閉）は膨張された画
像のＥＲＯＳＩＯＮに先行するソース画像のＤＩＬＡＴ
ＩＯＮから成る操作である。画像のＣＬＯＳＩＮＧはビ
ット反転されたソース画像で実行されるＯＰＥＮＩＮＧ
のビット反転と同義である。前述のＤＩＬＡＴＩＯＮの
定義に鑑み、ＣＬＯＳＩＮＧはここではＳＥ内の“ヒッ
ト”のみのために定義されており、“ミス”は無視され
ることが理解されよう。

【００３１】形態的な処理操作は平行移動的(translati
onally) に、変形を伴わない(invariant) 。換言する
と、ソース画像は平行移動される前に変形され得るの
で、結果はその他の方法で変更することなく同じ量だけ
平行移動すなわちシフトされる。これはソース画像内の
各ビットもしくはピクセルが同じルールに従って処理さ
れるので、これらの操作が高度の平行度で実行されるこ
とを意味する。

【００３２】“ヒット”だけから成るＳＥによって実行
されるＥＲＯＳＩＯＮ、ＤＩＬＡＴＩＯＮ、ＯＰＥＮＩ
ＮＧ及びＣＬＯＳＩＮＧの操作は幾何学的に“増分”さ
れた操作である。従って、第１の画像が第２の画像内に
含まれている場合は、第１の画像でこのようなＳＥによ
って実行される前記操作は第２の画像にも含まれる。更
に、ＣＬＯＳＩＮＧは“拡張的”であり、ＯＰＥＮＩＮ
Ｇは“非拡張的”である。従って、ソースがＣＬＯＳＩ
ＮＧによって変換される場合はソース画像が行き先画像
内に含まれ、ソースがＯＰＥＮＩＮＧによって変換され
る場合は行き先画像がソース画像内に含まれる。ＯＰＥ
ＮＩＮＧ及びＣＬＯＳＩＮＧ操作の結果はＳＥの中心位
置とは関わりない。更に、ＯＰＥＮＩＮＧ及びＣＬＯＳ
ＩＮＧ操作は補償能力がある。すなわちこれらの操作は
変換された画像に再適用されても変換された画像を変化
させない。

【００３３】形態的な操作を説明する上でしばしば用い
られるその他の用語は次の通りである。

【００３４】“４−接続領域”とはＯＮ（“１”）ピク
セルの集合であり、これらのピクセルの何れか２つの間
の経路が完全にそのＯＮピクセルの集合内にあり、また
その経路が水平又は垂直（上・下・左・右）のみの１ピ
クセルの移動から成ることが認められるような領域であ
る。

【００３５】“８−接続領域”とはＯＮ（“１”）ピク
セルの集合であり、これらのピクセルの何れか２つの間
の経路が完全にそのＯＮピクセルの集合内にあり、また
その経路が、水平、垂直又は対角線方向（上・下・左・
右・左上・右上・左下・右下）のみの１ピクセルの移動
から成ることが認められるような領域である。

【００３６】“ヒット−ミス”ＳＥとは非ゼロのＯＮピ
クセルの集合と、非ゼロのＯＦＦ（“０”）ピクセルの
集合を指定するＳＥであり、これらの２つの集合は重複
しない。（すなわち交叉しない）“弱く”マッチングさ
れたフィルタはそれがマッチングされたピクセル・パタ
ーンの比較的少ないピクセルを指定し、一方、“強く”
マッチングされたフィルタはそれがマッチングされたピ
クセル・パターンのうちの大きい比率のピクセルを指定
する。

【００３７】“ヒットのみ”ＳＥは非ゼロのＯＮピクセ
ルの集合を指定するＳＥである。

【００３８】ｃ．詳細な実施例 さて図５を参照すると、一般に受け入れられている実施
形態を保ちつつ、記号復号プログラムを実行するために
使用されるプロセッサ及び主記憶装置資源は、復号プロ
グラムが呼び出される毎にステップ６１で再度初期化さ
れる。図１に示した実施例では、プロセッサ２２はその
主記憶装置２３と、又、必要ならばその大容量記憶装置
２４（図１）と通信して記号復号処理を実行するが、復
号処理は主記憶装置２３又は別個の記憶システム（図示
せず）を使用して別個のプログラム内蔵プロセッサ（図
示せず）の制御のもとでも実行できることは明白であろ
う。

【００３９】ｉ．クロック回復 システムが所定の記号コードを復号するために初期化さ
れると、コードのビットマップ画像のコピーが例えばス
テップ６２で主記憶装置に装填され、次にこの画像はス
テップ６３で変換されて、コードの各記号用に少なくと
も一つの、しかし数個未満の中心に位置決めされたビッ
ト、すなわち“ピクセル”からなる同一の縮尺されたビ
ットマップ画像が得られる。後述するように、変換を行
うステップ６３は一般に記号が印刷される空間密度に適
合するようにされる。何故ならば、高密度の記号は低密
度の記号よりも印刷、複写及び走査中に生ずるぼやけに
よって分離しがたく併合され易いからである。スキャン
・インされた記号が良く分離されると、各々の中心の近
傍で単一ピクセルに収縮することができる。一方、スキ
ャン・インされた記号が接触する場合は、これらの記号
は先ずフィルタリングによって互いに分離され、その
後、収縮することができる。この時点で、変換ステップ
６３は記号コードのスキャン・インされたビットマップ
をコードの各データ・セルのおおよその中心で単一ピク
セルを含むビットマップへと変換する。しかし、これは
必ずしも不可欠ではないことを理解されたい。

【００４０】ii．歪み及び縮尺の判定 実際には、復号されるべき記号コードのスキャン・イン
された画像は水平から時計回り、又は逆時計回り方向に
歪むことがあり、かつ、そのＸ軸及びＹ軸の双方又は一
方に沿った異なる大きさの縮尺誤差によりひずむことが
ある。そのため、ステップ６５で、（図示のように）記
号毎のベースで、又はデータ・ブロック毎のベースで
（図示せず）、又は画像歪み取り及び再基準化プロセス
（これも図示せず）を利用して前記誤差を修正するため
の歪み及び縮尺補正要素を計算する措置が取られてい
る。

【００４１】明らかであるように、歪み及び縮尺補正要
素は周知の、又は判定可能である公称の（すなわち誤差
がない）空間関係を有する、スキャン・インされたビッ
トマップ画像空間内の３つまたはそれ以上の基準共線点
のいずれかのＸ−Ｙ座標から計算することができる。こ
れらの基準点の一つは変換上、不変量の基準位置を確定
するために選択されるので、歪み及び縮尺誤差は別の基
準点の各々の実際位置と公称の位置とが前記の空間的に
定められた基準位置から変位する距離と角度とを比較す
ることによって判定することができる。

【００４２】既に指摘したように、データ符号化された
記号は一般にほぼ方形のデータ配列もしくはデータ・ブ
ロック内の所定の空間密度で印刷さるので、データ・セ
ルを規定する記号の中心（本明細書では一般に記号中心
と呼ばれる）は通常はほぼ長方形の構成に配置される。
従って、歪み及び縮尺補正要素は印刷された記号コード
の少なくとも３つのコーナー記号の外見上の中心ピクセ
ルのＸ−Ｙビットマップ画像空間座標から適切に計算さ
れる。（しかし、いわゆる“基準点”の必要な特性の前
述の説明から、他の任意の独自に識別可能な記号の外見
上の中心をコーナー記号の外見上の中心の代わりに、又
はそれに加えて用いることができることは明白であ
る。）このように、図示のとおり、ステップ６５で歪み
及び縮尺補正要素を計算するのに必要な情報が全て収集
されたことがステップ６８で判定されるまで、選択され
たコーナー・ピクセルの連続するＸ−Ｙ座標はステップ
６６で特定され、ステップ６７で記憶される。

【００４３】しかし、このような歪み及び縮尺補正要素
を計算するために、コーナー記号の外見上の中心の代わ
りに、又はそれに加えて他の任意の独自に識別可能な記
号の外見上の中心を利用できることは再度理解すること
が必要であり、その場合はいわゆる“基準点”の必要な
特性の前述の説明を参照されたい。更に、コーナー記号
の中心ピクセルは六角形の格子パターンのような別の種
類の記号コード・パターン用の歪み及び縮尺補正要素を
計算するために利用できることを理解されたい。

【００４４】適宜の歪み及び縮尺補正要素を計算するた
めに充分な精度を備えたコーナー・ピクセルのＸ−Ｙ座
標を特定するために、変換ステップ６３で得られる変換
されたビットマップで比較的直送式の画像分析を実行す
ることができる。外見上の記号中心ピクセルのビットマ
ップ画像が左から右、及び上から下の順序で走査される
場合は、遭遇する最初のＯＮピクセルは画像の左上（Ｕ
Ｌ）コーナーのピクセル又は右上（ＵＲ）コーナーの近
傍のピクセルのいずれかである。この曖昧性を解決する
ため、このピクセルは仮にＵＬコーナーのピクセルとし
て受入れられるが、左にＭ以上のピクセルがあり、前記
仮に受入れられたピクセルの下にＮ未満の走査線がある
ところの任意の引き続き走査されたピクセルに、ＵＬコ
ーナー・ピクセルの行き先を付与することは受入れられ
ない。

【００４５】ある場合にはＵＬコーナーの記号が不明で
あることがあるので、記号コードの第１行目の第２の記
号のおおよその中心を表すピクセルを仮にＵＬコーナー
・ピクセルであると特定してもよい。しかし、記号、も
しくはデータ・セルの中心から中心の垂直の平均間隔よ
りも（走査線内で）わずかに大きく走査線の数Ｎを選択
すると、Ｎの走査線の走査中の任意の時点で、仮に受入
れられたピクセルの左から約１つのデータ・セル分の距
離でＯＮピクセルに遭遇した場合は、前記の誤差はＵＬ
コーナー・ピクセル位置をビットマップ画像に帰するこ
とによって検出され、かつ修正されることができる。別
の場合には、第２行のデータ内の第１の記号のおおよそ
の中心をマークするピクセルがＵＬコーナー・ピクセル
のやや左にあることがある。しかし、Ｍをデータ・セル
の（プリンタのピクセル、すなわちペル内の）平均的な
中心から中心への水平変位の適宜に大きい分数（例えば
約１／２）の値に選択すると、ビットマップ画像が例え
ば２０°未満しか歪んでいない場合はこの逸れは基本的
に無視される。簡略に述べると、ＭとＮの好ましい値は
印刷された記号のペル内のデータ・セルのサイズによっ
て左右される。データ・セルのサイズが１０ペル×１０
ペルである場合は、Ｍは約５ピクセルに等しく選択さ
れ、Ｎは約１５の走査線に等しく選択されることが適切
である。比較すると、５ペル×５ペルの場合は、一般に
Ｍは約３ピクセルに等しく選択され、Ｎは一般に約８の
走査線に等しく選択される。

【００４６】スキャン・インされた記号コード・パター
ンのＵＬコーナーを位置指定するための前述のプロセス
は、スキャン・インされるコード・パターンの右上（Ｕ
Ｒ）コーナー、左下（ＬＬ）コーナー及び右下（ＬＲ）
コーナーの記号の外見上の中心ピクセルを位置決めする
ための対応するプロセスを付与するために直送式アナロ
ジーによって拡張できるものである。これらのコーナー
・ピクセルのＸ−Ｙ座標は（０，０）基準座標を、例え
ばＵＬコーナーでのピクセルへと割当て、かつ、次に別
のコーナー・ピクセルの全ての座標を前記基準座標と照
合することによってビットマップ画像空間内で特定する
ことができる。

【００４７】あるいは、コーナー記号のいずれか又は全
ての外見上の中心ピクセルはＵＬ及びＬＲについては右
上方に、又、ＵＲ及びＬＬについては左上方に傾斜した
走査線に沿って単一又は複数回の走査を行うことによっ
て発見することができる。この走査線は最初は記号コー
ド・パターンの外側の安全距離に位置しているが、各々
の連続する走査毎に目標のコーナー記号の方向に増分的
にシフトして、次第にそれに収斂する。従って、目標の
コーナー記号の外見上の中心ピクセルは通常はこの走査
プロセスが遭遇する最初の“ＯＮ”ピクセルである。

【００４８】印刷された記号のデータ・セルのサイズ
と、印刷された記号のコード・パターンの外見上の中心
ピクセルのＸ−Ｙビットマップ画像空間座標が定まる
と、記号コードのビットマップ画像の回転及び縮尺は前
述のように確定することができる。あるいは、フーリエ
周波数変換又はワルシュ／ハダマード周波数変換のよう
な変換を、記号コードのスキャン・インされたビットマ
ップ又は記号中心ピクセルのビットマップのいずれかで
実行することによって、空間的に周期的な記号コードの
変形の組を適合的に確定することができる。

【００４９】iii ．飛び越し、探索及びラベル このように、記号コードのビットマップ画像内の隣接す
る記号の中心間の平均ピクセル数もステップ８０におい
て計算できることが明らかであろう。この情報があれ
ば、飛び越し及び探索プロセスを例えば外見上の記号中
心のビットマップ画像のＵＬコーナー・ピクセルで開始
して、印刷された記号コードの空間的に近接した連続す
る行から空間的に近接した連続する記号の外見上の中心
のおおよそのＸ−Ｙビットマップ画像空間の座標をステ
ップ７１で特定し、ステップ７２でこれを記憶すること
が可能である。この座標ラベル付けプロセスはＵＬコー
ナー・ピクセルからその右側の近隣の予期される位置へ
の飛び越しによって開始される。その位置でＯＮピクセ
ルが発見されれば、ピクセルにはそのＸ−Ｙ座標がラベ
ル付けされ、次にプロセスは次の近接する記号の予期さ
れる中心位置に飛び越す。これに対して、プロセスが予
期される中心位置にＯＮピクセルを発見しなかった場合
は、プロセスは代表的には拡張ダイアモンド状、又は螺
旋状の探索パターンを用いて拡張された探索を実行し、
予期された中心位置から一つの方向又は別の方向の幾つ
かのピクセル位置内にＯＮピクセルがあるかどうかを判
定する。ある場合は、それが遭遇した最初の“ＯＮ”ピ
クセルにＸ−Ｙ座標をラベル付けし、次に次の隣接する
記号の予測中心位置へと飛び越す。逆に、探索によって
隣接するＯＮピクセルを発見しなかった場合は、プロセ
スは次の記号の中心ピクセルを位置決めするために飛び
越す前に、記号の中心ピクセルを発見すると予測される
位置に適宜に戻って、その位置にＸ−Ｙ座標をラベル付
けする。このプロセスはスキャン・インされた記号コー
ドの記号毎に、又、行毎に継続され、各々の、又、全て
の記号中心位置についてビットマップ画像空間にＸ−Ｙ
座標のラベルを付与する。

【００５０】iv．再較正された記号中心のラベル付け
（オプション） 図６に示すように、記号中心が記号中心ビットマップ画
像内で良く分離されない場合は、前述の飛び越しにより
実行される記号中心のラベル付けには誤りが含まれるこ
とがある。高密度の記号コードのスキャン・インされた
ビットマップ画像から記号中心ビットマップ画像を作成
するために利用できる変換プロセスには前記の分離が全
ての記号中心でなされることを保証しないものがあるの
で、前記画像の記号中心用にＸ−Ｙ座標ラベルを再計算
するためのオプションの較正プスセスがある。

【００５１】図５を参照すると、このオプションの較正
プロセスは所定の記号中心の集合の重心からの記号中心
ピクセルの平均距離に基づいて、これらの集合の各々の
内部の全ての記号中心ピクセル用にＸ−Ｙ座標を再計算
するために単数又は複数の記号中心ピクセルの集合の重
心のＸ−Ｙ座標を利用することが示されている。この較
正は記号中心ビットマップ画像の重心に対して記号中心
ピクセルのＸ−Ｙ座標を較正するために一度だけ実施し
てもよい。あるいは、図示のように、ステップ８３で確
定される各々の重心に対して記号中心ピクセルの連続す
る集合（例えば１６×１６のブロック）のＸ−Ｙ座標を
ステップ８２で較正するため、ステップ８１で前記の較
正を反復してもよい。

【００５２】ｖ．符号化されたデータ値の時間領域への
復元 Ｘ−Ｙラベルが記号中心ピクセルに付与され、それらの
必要な全ての較正が完了した後、通常、Ｘ−Ｙ座標ラベ
ルは論理ブロック・シーケンスに記憶され、それによっ
てデータが前記ラベルを付与された記号へと符号化され
る順序に従って逐次前記ラベルが再度順序付けされる。
更に、ステップ８５に示すように、増分する指標値が再
度順序付けされたラベルに割当てられるので、これらの
ラベルは分類された順に容易に検索することができる。

【００５３】vi．記号の形状からのデータ値の確定 図７を参照すると、記号に指標付けされたＸ−Ｙ座標が
付与されると、記号コードは論理シーケンスで個々の記
号の形状を分析することによって復号し、逐次個々の記
号に符号化されたデータ値を判定することができる。こ
の記号の形状分析を実施するため、ステップ１０１でス
キャン・インされた記号コードのビットマップ画像はス
テップ１０２で複数の異なるフィルタに従って別個にフ
ィルタリングされ、その各々は許容される記号形状の各
々の一つからのピクセルをパスし、かつ、別の記号形状
の全てからのピクセルを抑制するためにステップ１０３
で選択される。このような理由から、フィルタは許容さ
れる記号の形状のそれぞれの一つに個々に“同調”され
ると言うことができる。ビットマップ・フィルタリング
は図７に示すように直列でおこなってもよく、図４に示
すように並列で行ってもよい。いずれの場合も、フィル
タリングされたビットマップはステップ１０４で記憶さ
れるので、以下に説明するように復号プロセスの記号毎
の分析ステップ中に検索することができる。

【００５４】フィルタリングされたビットマップ画像を
得るには、記号コードのビットマップ画像は複数の異な
る弱いヒット−ミス・フィルタに従って独立した操作に
よって形態的に侵食されることが有利である。前記フィ
ルタの各々は異なる一つの許容できる記号の形状には比
較的よくマッチングされ、他の全ての形状には比較的不
十分にしかマッチングされない。これらのフィルタは記
号の形状（すなわち、記号の形状を規定する“ＯＮ”及
び“ＯＦＦ”ピクセルのパターン）をゆるやかにしか指
定しないので“弱い”ヒット−ミス・フィルタと呼ばれ
る。その結果、ソース画像内でのマッチングする記号の
フィルタリングによって一般に、マッチングする記号の
中心の近傍で幾つかのＯＮピクセルが目標画像、すなわ
ちフィルタリングされた画像へと書き込まれ、一方、非
マッチング記号のフィルタリングによって、仮にある場
合でも、著しく少ないＯＮピクセルが非マッチング記号
の中心の近傍でＯＮビクセルが目標とされる画像へと書
き込まれる。言い換えると、フィルタリングによって特
定の画像を生成するために利用されるフィルタによって
充分にマッチングされた記号については、前記フィルタ
によってマッチングされない、もしくは不十分にしかマ
ッチングされない記号についてよりも著しく多数のＯＮ
ピクセルがフィルタリングされた画像に書き込まれる。

【００５５】フィルタリングされたビットマップ画像の
全てが構成されたことがステップ１０５で判定された
後、ステップ１０６で記号指標ポインタ１０７が復号さ
れるべき最初の記号用の指標値にセットされ、それによ
って記憶装置からの最初の記号用のＸ−Ｙ画像空間座標
のラベルが検索される。ステップ１１１でこのラベルは
復号されるべき記号のほぼ中心でフィルタリングされた
ビットマップ画像を連続して空間的にアドレス指定する
ために使用されるので、これらの画像の各々が含む前記
特定の記号の中心の近傍のＯＮピクセルはステップ１１
２でカウントすることができる。一方、これらのカウン
トはステップ１１３でデータ配列の別個のセルに記憶さ
れる。

【００５６】代表的には、ピクセルのカウントはアドレ
ス指定された記号のラベル付けされた中心点で開始さ
れ、次にそこから外側に移動して記号の中心点を中心と
する選択された数の次第に大きくなる正方形内にあるＯ
Ｎピクセルの数をカタウントすることによって行われ
る。この“方形リング”探索パターンは１ピクセル位置
／リングの比率で全方向に伸張するが、探索は復号され
ている記号用のデータ・セルに限定される。例えば、図
８に示すように、記号毎に１０×１０ペルのデータ・セ
ルを使用して９００ビット／平方インチの密度で書き込
まれる記号コードには３つのリングの探索が適当であ
る。これとは対照的に、図９に示すように、５×５ペル
のデータ・セルを使用して３６００ビット／平方インチ
の密度で書き込まれる記号コードには２つのリングの探
索が適当である。いずれの場合も、最も内側のリングは
Ｘ−Ｙ座標のラベル付けされた記号の中心点である。

【００５７】ステップ１１５（図７）で所定の記号につ
いての全てのピクセル・カウントが累積されたことが確
認されると、それらのピクセル・カウントを含むデータ
配列はステップ１１６でカウント値のランク順に記憶さ
れるので、ステップ１１７では２つの最大カウントを比
較のためにそこから直送式に抽出することができる。ス
テップ１２１で判定された結果、これらのカウントが等
しくない場合は、最大カウントを生じた記号の形状に関
連するデータ値はステップ１２１で所定の記号用の指標
に割当てられる。これに対して、比較検査１２１によっ
て２つの最大カウントが等しいことが判定されると、誤
りカウントが増分されて、発生する復号の曖昧性の数が
追跡され、曖昧性又は“誤差”がどこで生じたかを指示
するために曖昧な記号のＸ−Ｙ座標ラベルが記憶され
る。次に、ステップ１２６で復号されるべき記号が更に
あることが判定されると、ステップ１０７で記号の指標
値が増分されて、カウント及び比較プロセスが次の記号
について反復される。

【００５８】vii. 誤差修正符号化を利用したシステム 図１０に示すように、記号形状の符号化と復号は誤差修
正コードを含むデータ用に利用することができる。その
目的のため、データはステップ１３１で記号形状に符号
化され、次に符号化された記号形状はステップ１３２で
ラスタ形式に変換されるので、これらの形状はビットマ
ップ・プリンタによって普通紙のような適宜の記録媒体
に印刷されることができる。引き続いて、印刷された画
像（これには人間が読み取り可能な情報と記号コードと
が含まれる）が入力走査プロセス１３４によってビット
マップ画像に変換される。このビットマップ画像はステ
ップ１３５で記号コードのスキャン・インされた画像を
分離するために解体(perse) されるので、ステップ１３
６で前述の復号プロセスを利用して復号されたデータ値
を記号もしくはデータ指標に割り当てることができる。
次に記号に復号されたデータはステップ１３７で、誤差
修正された形式の元のデータを得るために誤差修正コー
ド復号器によって処理される。

【００５９】viii．記号中心ピクセルを分離するための
変換 記号形状コードの記号の中心を特定する問題に戻って、
その機能を果たすための３つの異なる技術を説明する。
図５のステップ６３で記号コードのスキャン・インされ
たビットマップ画像を記号中心ピクセルのビットマップ
へと変換する２つの方法をこの項で説明し、このような
変換を必要としない第３の方法は次の項で説明する。従
って、この項では、変換プロセス６３は記号の評価とは
別個の異なるステップとして記号中心を分離するために
実行されるものと想定する。理解されるように、変換プ
ロセス６３は記号コードの周期性を表す大型のフィルタ
（これらのフィルタは代表的には２−６サイクルの長さ
である。）を利用し、又は、個々の記号形状を表す小型
フィルタ（これらのフィルタは通常は記号よりもやや小
さい）を利用して実行することができる。

【００６０】先ず大型フィルタによる変換６３の実行を
考察すると、密度が低い記号コードの記号（すなわち６
ペル×６ペルのように小さい記号セルを使用して約２５
００記号／平方インチの密度で印刷される記号）は通常
は記号コードのスキャン・インされたビットマップ画像
内で適度によく分離される。従って図１１に示すよう
に、それらの外見上の中心ピクセルは一般にステップ１
４１において大型の水平ヒット−ミス・フィルタ及びス
テップ１４２において大型の垂直ヒット−ミス・フィル
タに従ってスキャン・インされたビットマップ画像１４
０（図１２参照）を開放（０ＰＥＮＩＮＧ）することに
よって充分な精度で特定することができる。これらの０
ＰＥＮＩＮＧ操作の結果、ステップ１４３でビット論理
和されて、比較的小さい対角線ＯＮピクセル構造を有す
る第１レベルのフィルタリングされたビットマップ画像
が構成される。次に、フィルタリングされたビットマッ
プ画像はステップ１４４及び１４５でそれぞれ水平及び
垂直のヒット−ミス・フィルタに従って開放され、これ
らの操作の結果はステップ１４６でビット論理積演算さ
れて、更に小さい対角線構造と小さい垂直及び水平構造
を有する第２レベルのフィルタリングされたビットマッ
プ画像が得られる。図１３を参照されたい。第２レベル
でフィルタリングされた画像（図１４参照）のＯＮピク
セル構造を更に縮小する必要がある場合は、図１５に示
すようにステップ１５１−１５６で第２レベルのフィル
タリング・プロセスを更に一度又はそれ以上反復しても
よい。

【００６１】図１９に示すように、密度がより高い記号
（すなわち５×５ペルのように小さい記号セルを用いた
３６００記号／平方インチに及ぶ密度）記号中心ピクセ
ルを位置指定するには、ステップ１６１及び１６２で大
型の水平及び垂直のヒットのみのフィルタにそれぞれ従
って記号コードのビットマップ画像が適宜に開放され、
これらのプロセスの結果は次にステップ１６３でビット
論理積演算されて、よりよく分離されたマークからなる
ビットマップ画像が構成される。

【００６２】画像開放操作１６１，１６２のビット論理
積演算１６３は生成されるビットマップ画像内の記号中
心位置に意図しないホールを生ずることがあるが、これ
らのホールは埋めることができる。その目的のため、変
換プロセス６３（図５）のこのような特定のバージョン
には更に充填及び修復プロセスの一度又はそれ以上の反
復を含めることができる。図２０に示すこの充填及び修
復プロセスを実行するためには、フィルタリングされた
ビットマップは先ず大型の水平及び垂直のヒットのみ用
フィルタにそれぞれ従ってステップ１７１及び１７２で
膨張され、かつ、次にビットマップ画像が伸張すること
を防止するためステップ１７３でビット論理積演算され
る。一方、この画像は大型のヒットのみ用のフィルタ又
は大型のヒット−ミス・フィルタのいずれかに従ってス
テップ１７４と１７５で開放され、次に開放操作１７４
と１７５の結果はステップ１７６でビット論理積演算さ
れる。

【００６３】充填及び修復プロセスが完了すると、ビッ
トマップ画像は少なくとも幾つかの記号位置で幾つかの
ＯＮピクセルに近接する。しかし、画像は薄化操作が停
止されるま，で反復的な薄化プロセスを実施することに
よって記号当たり約１ピクセル分だけ薄化することがで
きる。図２２に示すように、この薄化プロセスはステッ
プ１９０で薄化されるべきビットマップ画像のコピーに
よって、又、４つのヒット−ミスＳＥ，１９１−１９４
のそれぞれ第１組によって開始される。これらのヒット
−ミス・フィルタ１９１−１９４はそれぞれ０°，９０
°，１８０°及び２７０°の角度での２つのＯＮピクセ
ルと１つのＯＦＦピクセルの空間的シーケンスを指定す
る。薄化プロセスの最小の反復中、先ずビットマップが
第１のＳＥ１９１に従ってステップ１９６でＸ論理和さ
れ、次に侵食されたビットマップが薄化さている画像１
９０とステップ１９６でＸ論理和され、それによって単
一のＯＮビクセルがＳＥ１９１の方位に複数のＯＮピク
セルを含む各々の記号位置から薄化、すなわち“トリミ
ング”され、その際、トリミングされるピクセルはＳＥ
１９１の中心位置と位置合わせされたピクセルである。
この最初の薄化に続いて、ＳＥ指標１９７が増分され
て、連続する残りの構造要素１９２−１９４を用いて薄
化された画像での侵食及びＸ論理和ステップ１９５及び
１９６を反復するので、過剰なＯＮピクセルが全ての水
平及び（又は）垂直の隣接するＯＮピクセルの集合から
の所定の並行順でトリミングされる。

【００６４】ステップ１９８で判定される薄化プロセス
の各々の反復後、薄化されたビットマップ画像はステッ
プ１９９でビットマップ画像１９０と比較される。画像
が同一である場合は、薄化プロセスは停止され、そこで
プロセスは完了する。同一ではない場合は、薄化された
画像はステップ１９０でコピーされ、次にプロセスは画
像を更に薄くするために反復される。

【００６５】例えば４ペル×４ペルのように小さい記号
セルに例えば５６２５記号／平方インチまでに及ぶ空間
密度を有する更に高い密度の記号コードも媒体の密度コ
ードの変換のための前述と同じプロセスを利用して記号
の外見上の中心を位置決めするために変換することがで
きる。しかし、これらの密度が更に高いコードを変換す
るには一般に充填及び修復プロセス１７１−１７６を何
度か繰り返す必要がある。（図２０）

【００６６】あるいは、前述したように、変換プロセス
６３（図５）は許容できる記号形状に弱くマッチングさ
れた小型のヒット−ミス・フィルタを利用して実行する
ことができる。これを達成するには、図２３に示すよう
に、許容できる記号形状のそれぞれ一つに弱くマッチン
グされた小さいＳＥに従ってステップ２０１と２０２で
侵食され、次にこれらの侵食の結果がステップ２０３で
ビット論理和され、より小さいマークもしくはピクセル
・パターンからなるフィルタリングされたビットマップ
画像が構成される。例えば、回転変化形記号が用いられ
る場合は、侵食２０１，２０２の結果のビット論理和２
０３はより小さい、より環状のビットもしくはピクセル
・パターンからなるフィルタリングされたビットマップ
を生成する。図１６を参照されたい。このフィルタリン
グされたビットマップは一般に各記号の中心の近傍に幾
つかのピクセルを含んでいる。

【００６７】従って、前述の種類の薄化プロセス（図２
２参照）は通常はフィルタリングされたビットマップを
記号当たり約１つのＯＮピクセルまで薄くするために必
要である。この薄化プロセスに先行して、薄化によって
各記号の最も中心位置のＯＮピクセルをより精確に分離
できるように記号位置におけるピクセル・パターンの境
界ボックスを拡張させることができる。このような境界
ボックスの拡張によって作成されたビットマップ画像の
例は図１７を参照されたい。

【００６８】フィルタリングされたビットマップ（図１
６）又は境界が拡張されたその対向部分の薄化は全ての
記号中心が単一の、分離されたＯＮピクセルによって確
実に規定される前に停止してもよい。空間密度が高いコ
ードの場合は、それによって飛び越し、探索及びラベル
付けプロセス７１−７３（図５）中に著しいラベル付け
の誤りが生ずる可能性があるが、通常はオプションの較
正プロセスによって復号プロセスの記号評価ステップが
図７のステップ１０７において、記号毎に追跡可能であ
るように充分精確に記号中心ラベルを再較正することが
できる。

【００６９】３．畳み込み(convolution) フィルタリン
グによる復号 図２４を参照すると、本発明に従って、ステップ２１１
でコードのビットマップ画像から記号形状コードの記号
を復号する畳み込みフィルタリング・プロセスが示され
ている。図示のとおり、このプロセスは外見上の中心ピ
クセルをＸ−Ｙ画像に位置決めするために記号を収縮し
なくても実行することができる。そうする代わりに、ビ
ットマップ画像２１１はステップ２１２でｎの異なるフ
ィルタで別個に畳み込みされ、そのフィルタの各々はｎ
の許容される記号形状の対応する一つと強くマッチング
される。このような畳み込みによって作成された画像
は、今度はビットマップ画像空間内のＸ−Ｙ座標位置を
特定し、一方、ほぼ同時にステップ２２１−２２４で復
号のために形状で記号を分類するためにステップ２１３
−２１８で記号毎に処理され、あるいは、ビットマップ
画像はデータ・セル毎にn の整合されたフィルタの集合
で畳み込みされる。更に、拡張された畳み込み画像を供
給して、異なる記号どうしを補足的に判別するために各
々の許容される記号形状毎に多重の畳み込みを行うこと
ができることが理解されよう。

【００７０】図２５Ａ及び２５Ｂに示すように、畳み込
みフィルタリングはステップ２２８及び２２９のそれぞ
れで重みなし、又は重み付け処理されることができる。
重みなしフィルタは二値の正又は負の値から成り、一
方、重み付きフィルタは正及び負の双方又は一方のグレ
ー・スケール値からなっている。フィルタ２２９のよう
な重み付フィルタが使用される場合は、これらのフィル
タは整合された記号形状のより明確な特徴を強調するた
めに、又、別の記号形状のより明確な特徴を弱めるため
に重み付けされることが有利である。

【００７１】より詳細に述べると、図２４に示すプロセ
スに従って記号コードを復号するために、ステップ２３
１で周知の互いの公称の間隔関係の３つ、又はそれ以上
の非共線基準点が記号コード・ビットマップ画像空間に
位置決めされて、ステップ２３２でビットマップ・歪み
及びＸ及びＹ座標の縮尺補正要素が計算される。Ｘ及び
Ｙ座標の縮尺補正要素はステップ２３３で、ビットマッ
プ画像空間のＸ軸及びＹ軸のそれぞれに沿った記号の中
心から中心までの平均変位を較正するために利用され
る。これらの較正が行われる変位値は、記号が印刷およ
び走査された（プリンタ・ペルにおける）空間密度の以
前の知識から、又は、前述したように、高速フーリエ変
換又は高速ワルシュ／ハダマード変換のような適当な周
波数変換によってあるいはヒット−ミスフィルタリング
の組の演算の結果によって確定された記号コードのビッ
トマップ画像の空間的周期性のいずれかによって計算す
ることができる。一方、ステップ２１３では、歪み補正
要素が利用されて、Ｘ及びＹ変位ベクトルの角度が設定
され、それによって画像処理がビットマップ画像空間の
一つの記号位置から次の記号の予測位置へと充分な精度
で飛び越しして、次の記号の中心を比較的小さい局部領
域を探索することによって位置決めできるようにされ
る。この局域的探索は拡張菱形状又は拡張方形リング状
の探索パターンに従って適切に実行される。簡略に述べ
ると、この復号プロセスと前述の復号プロセスの予備ス
テップはほぼ同一であることが明らかであろう。しか
し、このプロセスの場合は二値符号化プロセスよりも記
号コード・ビットマップ画像の予備処理が大幅に少なく
て済むことも明らかである。

【００７２】記号コードはステップ２１３で始まって、
例えばＵＬコーナー記号（その中心を位置決めする適切
なプロセスについては既に説明した。）のほぼ中心で記
号毎に復号される。復号を実行するため、ビットマップ
画像はステップ２１２でｎの記号マッチングフィルタに
よって畳み込みされる。それによってｎのグレー・スケ
ールが作成され、その各々はｎの許容される記号形状の
それぞれの一つに比較的強くマッチングされたフィルタ
に対する記号コード画像の畳み込みされた応答を表して
いる。局域的探索はステップ２１４でこれらの畳み込み
画像の各々で、符号化されている記号のおおよその、す
なわち見積りの位置から行われ、ステップ２１５で、そ
の特定の記号用に各々の画像が含む最大畳み込み値にＸ
−Ｙ画像空間座標がラベル付けされる。図２４に示すよ
うに、これらの局域的最大畳み込み値はステップ２１４
で畳み込みされた画像から読み出され、かつステップ２
１５でそれらのＸ−Ｙビットマップ画像空間座標によっ
て指標付けされるが、局域の最大値は別の実施例では、
これらの局域の最大値を囲む小さい領域から畳み込み値
の合計を指標付けするために利用できることが理解され
よう。

【００７３】ｎの畳み込み画像についての指標付けされ
た畳み込み値（すなわち局域の最大値又は合計値）はス
テップ２１６でランク付けされた順に分類され、次にス
テップ２１７で２つの最高値が比較される。ステップ２
２１で双方の値が等しくないと判定された場合は、処理
されている記号のデータ値は畳み込みと照合して復号さ
れて、より大きい値が生成され、その畳み込み値用のＸ
−Ｙラベルが復号されたデータ値に割当てられ、そのデ
ータがビットマップ画像空間内で指標付けされる。ステ
ップ２２２を参照されたい。一方、ステップ２２１で２
つの最大値が等しいものと判定された場合は、それらの
うちの選択された一つのＸ−Ｙラベルが誤り位置を特定
するために記録され、ステップ２２３で誤りカウントが
増分される。その後、ステップ２２４に示すように、畳
み込みと照合することにより見積りされた復号データ値
が付与されて選択された畳み込み値が生成され、選択さ
れた畳み込み値用のＸ−Ｙラベルすなわち指標が復号デ
ータ値をビットマップ画像空間に指標付けするために復
号データ値に割当てられる。

【００７４】ステップ２１８で復号されるべき別の記号
があることが判定されると、前述のプロセスは次の記号
を復号するために反復される。復号されるべき別の記号
がある場合には、復号プロセスは前述の飛び越し及び探
索ルーチンを利用して次の記号へと前進するために、以
前復号された隣接する記号のビットマップ画像空間のＸ
−Ｙ座標（すなわち指標位置）を利用する。

【００７５】図２６を参照すると、この復号プロセスの
ノイズ耐性を高めるため、復号されている記号の局域の
最大畳み込み値の各々はステップ２３１で小さい周囲領
域からの次の隣接する畳み込み値と合計される。例え
ば、畳み込み値は各々の畳み込み画像で分析されている
記号の局域の最大値を中心とする小さい菱形又は方形の
領域から画像毎に累積されることができる。ステップ２
３３で判定されるこれらの局域の最大値のＸ−Ｙ座標は
次にステップ２３４でそれぞれの画像から累積された畳
み込み値の合計をラベル付けするために用いられ、次に
合計はステップ２３５でランク付けされた順に分類され
る。この時点からは、復号プロセスはこの形式の復号の
前述のバージョンと同様である。

【００７６】結論 前述のとおり、本発明は、空間的に周期的な記号形状コ
ードのビットマップ画像空間表現から、変化し得る周期
をもつ空間的に周期的な記号形状コードの復号のための
各種の記号形状復号方法を適合的に縮尺するものである
ことが理解されよう。本発明によって提供される適合的
な縮尺は、画像におけるランダムノイズのような高周波
の動揺に対して実質的に侵されず、また、もし記号がコ
ードのビットマップ画像空間表現内のどのランダムな位
置から逸脱しても効力がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の種々の側面を実行し、かつその利点
を活用するための電子文書処理システムの簡略構成図で
ある。

【図２】 図１に示した文書処理システム用の代表的な
プロセッサ／インタフェースの機能構成図である。

【図３】 Ａは回転変形の記号形状から成る比較的簡単
なセルフクロッキング二値記号コードにより達成される
ビット符号化を図示したコード図、Ｂは回転変形の記号
形状における二値データのビット符号化を示した別のコ
ード図、Ｃは図３Ａに示した形式の回転変形の記号形状
用の代表的なセル構造及び代表的な印刷されたピクセル
・パターンの図である。

【図４】 第１の記号コード復号プロセスの高レベルの
機能流れ図である。

【図５】 図４に示した復号プロセスの実現の記号中心
の位置決め、ラベル付け及び分類ステップのより詳細な
流れ図である。

【図６】 図５に示したオプションの較正プロセスによ
る再較正のための予測されるラベル付けされた記号中心
位置のビットマップ画像である。

【図７】 図４に示した復号プロセスの前述の実施例の
記号読出し／誤り検出ステップの比較的詳細な流れ図で
ある。

【図８】 比較的低密度と、比較的高密度の記号コード
のそれぞれを復号するために利用されるピクセル探索領
域を示す図面である。

【図９】 比較的低密度と、比較的高密度の記号コード
のそれぞれを復号するために利用されるピクセル探索領
域を示す図面である。

【図１０】 記号形状の符号化と復号が誤り修正コード
（ＥＣＣ）を含むデータのために利用されるシステムの
高レベルの機能構成図である。

【図１１】 記号コード画像の周期性に従って構成され
た大型のフィルタを利用して記号の中心又はその近傍の
ＯＮピクセルを分離するために記号コードのスキャン・
インされたビットマップ画像をフィルタリングするため
の形態的フィルタリング・プロセスの機能構成図であ
る。

【図１２】 代表的な記号コードのビットマップ画像で
ある。

【図１３】 図１２に示したビットマップ画像に図１１
に示したフィルタリング・プロセスを適用した場合の効
果を示すビットマップ画像である。

【図１４】 図１３に示したビットマップ画像に図１１
のフィルタリング・プロセスの第２レベルのフィルタリ
ングを反復的に再適用した効果を示す別のビットマップ
画像である。

【図１５】 反復された第２レベルのフィルタリング・
プロセスの機能構成図である。

【図１６】 記号中心を空間的に分離するための別の形
態的フィルタリング・プロセスによりフィルタリングさ
れた記号コードのビットマップ画像である。

【図１７】 図１６に示したビットマップ画像内のピク
セル・パターンの境界ボックス拡張を示す図面である。

【図１８】 空間的に比較的低密度の記号コードの場
合、図１６に示したビットマップ画像内の個々の記号関
連ピクセル・パターンの重心を特定することによって、
又は、前記パターンもしくは図１７に示した境界ボック
スの拡張において行われる薄化プロセスによって達成可
能である記号中心ピクセルの分離を示すビットマップ画
像である。

【図１９】 より高密度の記号コードの記号の空間的分
離を促進するために大型のフィルタを使用した予備的な
形態的フィルタリング・プロセスの機能構成図である。

【図２０】 図１９のフィルタリング・プロセスが記号
中心位置にホールを発生した場合にＯＮビクセルを記号
の中心位置に復元するために利用できる形態的ビットマ
ップ画像修復プロセスの機能構成図である。

【図２１】 図１７に示したビットマップ又は図２０に
示した画像修復プロセスで薄化プロセスを実行すること
によって作成できるような比較的高密度の記号コードの
記号中心のビットマップ画像である。

【図２２】 図２１に示したビットマップ画像を作成す
るために利用できる反復的な形態的薄化プロセスの機能
構成図である。

【図２３】 小さい、弱くマッチングされたヒット−ミ
ス・フィルタを利用した記号中心ピクセルを分離するた
めの形態的プロセスの機能構成図である。

【図２４】 ビットマップ画像空間に記号の中心を位置
決めし、かつ、その形状に従って記号を分類するために
ビットマップ・コード画像の畳み込みフィルタリングを
利用した復号プロセスの機能流れ図である。

【図２５】 Ａ，Ｂは各々がフィルタによって強くマッ
チングされた記号形状を有する、畳み込みされた重みな
し、及び重み付のフィルタリングの結果を示す図であ
る。

【図２６】 図２４に示した復号プロセスの変形された
実施例の部分流れ図である。

【符号の説明】

２１ 電子文書処理システム、２２ ディジタル・プ
ロセッサ、２３ 主記憶装置、２４ 大容量記憶装置、
２５ 入力走査機構、２６ プリンタ、２７ インタフ
ェース、２８ ユーザー・インタフェース、２９ ユー
ザー・インタフェース、３１ ＰＤＬドライバ、３２
ＰＤＬ分解器、３３ 記号復号器、３５ディジタル・デ
ータ、３６ 記号、３７ データ・セル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未知の空間的周期のセルフクロッキング
   記号形状コードの空間的に周期的なビットマップ画像空
   間表現を復号するための方法であって；前記コードは、
   前記コードによって符号化される全て別個のデータがそ
   れぞれの記号の形状によって表現されるようなディジタ
   ル・データ値を符号化する形状を持つ記号によって構成
   されるものであり；前記記号は、ｎ個の許容可能な記号
   形状の組から選ばれたものであって、前記記号形状は予
   め定められたディジタル・データ値の符号化のために予
   め割当てられたものであり；前記記号は実質的にある空
   間的フォーマット化ルールに従って前記ビットマップ画
   像に空間的に分布されたものであり；前記方法は次のス
   テップを含む その空間的周期をＸ軸およびＹ軸に沿って決定するため
   に、前記コードの前記ビットマップ画像空間表現を分析
   する； 前記記号コードの決定された空間的周期に適合するため
   に前記空間的フォーマット化ルールを縮尺する； 少なくともｎ個の弁別フィルタによって前記記号の前記
   ビットマップ画像空間表現をフィルタリングし、前記弁
   別フィルタのそれぞれは前記許容可能な記号形状の対応
   する一つに適合するように相対的に選択され、それによ
   って前記ビットマップ画像空間表現の少なくともｎ個の
   フィルタをかけられたバージョンを提供する； 各フィルタによってフィルタをかけられたものとして、
   各記号についてフィルタをかけられた値を決定するため
   に、記号毎に、前記縮尺された空間フォーマット化ルー
   ルに従って、前記フィルタをかけられたバージョンを評
   価する； それらの形状によって前記記号を分類するために、前記
   記号のそれぞれについてのフィルタをかけられた値を比
   較する；そして 前記記号形状に予め割当てられたデータ値に従って、復
   号されたデータ値を前記形状分類記号に割当てる。