JPH08255207A

JPH08255207A - 二値化回路

Info

Publication number: JPH08255207A
Application number: JP7056911A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 健森; Kiminari Tamiya; 公成田宮
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP3523705B2; US5724364A; US6192166B1; US6058225A

Abstract

(57)【要約】【目的】ノイズのある被写体においても的確に最大値、
最小値を抜き出すことができるようにし、適切な閾値で
二値化を行えるようにすること。【構成】周期抽出部１２によってドットコードに対応し
た画像信号におけるドットコード内の特定周期を抜き出
し、検出ゲート１４によってフィールド単位に最大値検
出部１６及び最小値検出部１８に与える。閾値検出部２
０は、検出されたフィールド単位の最大値及び最小値か
ら二値化の閾値を算出し、データ保持部２２に保持す
る。コンパレータ２６は、この保持された閾値と信号処
理回路２４にてドット周期の強調された画像信号を比較
することにより、ドットコードに対応した画像信号を二
値化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二値化回路に係り、特
に、音声や音楽等のオーディオ情報、カメラやビデオ機
器等から得られる映像情報、及びパーソナルコンピュー
タやワードプロセッサ等から得られるディジタルコード
データ、等を含めた所謂マルチメディア情報を光学的に
読み取り可能な２次元コードパターンとして記録した紙
等の情報記録媒体から上記コードパターンを光学的に読
み取って元のマルチメディア情報を再生する情報再生シ
ステムに用いて好適な二値化回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、音声や音楽等を記録する媒体
として、磁気テープや光ディスク等、種々のものが知ら
れている。しかしこれらの媒体は、大量に複製を作った
としても単価はある程度高価なものとなり、またその保
管にも多大な場所を必要としていた。さらには、音声を
記録した媒体を、遠隔地にいる別の者に渡す必要ができ
た場合には、郵送するにしても、また直に持っていくに
しても、手間と時間がかかるという問題もあった。ま
た、オーディオ情報以外の、カメラ，ビデオ機器等から
得られる映像情報、及びパーソナルコンピュータ，ワー
ドプロセッサ等から得られるディジタルコードデータ、
等をも含めた所謂マルチメディア情報全体に関しても同
様であった。

【０００３】このような問題に対処するべきものとし
て、特開平６−２３１４６６号公報には、オーディオ情
報，映像情報，ディジタルコードデータの少なくとも一
つを含むマルチメディア情報を、ファクシミリ伝送が可
能で、また大量の複製が安価に可能な画像情報即ち符号
化情報としての複数のドットを２次元に配置してなる２
次元コードパターンの形で紙等の情報記録媒体に記録す
るシステム及びそれを再生するためのシステムが開示さ
れている。

【０００４】この公報に開示されている２次元コードパ
ターンは、図９に示すようなものである。即ち、この図
は、上記公報における図１４に相当するものであり、２
次元コードパターンとしてのドットコード１７０を示し
ている。このドットコード１７０のデータフォーマット
では、一つのブロック１７２は、マーカ１７４、ブロッ
クアドレス１７６、及びアドレスのエラー検出，エラー
訂正データ１７８と、実際のデータが入るデータエリア
１８０とから成っている。そして、このブロック１７２
が縦，横、２次元的に配列され、それが集まってドット
コード１７０という形で形成される。

【０００５】また、図１０は、上記公報の図１５に相当
するもので、マルチメディア情報の再生装置の構成を示
す図である。この情報再生装置は、ドットコード１７０
が印刷されているシート１８２からドットコードを読み
取るための検出部１８４、検出部１８４から供給される
画像データをドットコードとして認識しノーマライズを
行う走査変換部１８６、多値データを二値にする二値化
処理部１８８、復調部１９０、データ列を調整する調整
部１９２、再生時の読取りエラー，データエラーを訂正
するデータエラー訂正部１９４、データをそれぞれの属
性に合わせて分離するデータ分離部１９６、それぞれの
属性に応じたデータ圧縮処理に対する伸長処理部、表示
部あるいは再生部、あるいは他の入力機器から成る。

【０００６】検出部１８４に於いては、光源１９８にて
シート１８２上のドットコード１７０を照明し、反射光
をレンズ等の結像光学系２００及びモアレ等の除去等の
ための空間フィルタ２０２を介して、光の情報を電気信
号に変換する例えばＣＣＤ，ＣＭＤ等の撮像部２０４で
画像信号として検出し、プリアンプ２０６にて増幅して
出力する。これらの光源１９８，結像光学系２００，空
間フィルタ２０２，撮像部２０４，及びプリアンプ２０
６は、外光に対する外乱を防ぐための外光遮光部２０８
内に構成される。そして、上記プリアンプ２０６で増幅
された画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２１０にてディジタル
情報に変換されて、次段の走査変換部１８６に供給され
る。

【０００７】なお、上記撮像部２０４は、撮像部制御部
２１２により制御される。例えば、撮像部２０４として
インターライン転送方式のＣＣＤを使用する場合には、
撮像部制御部２１２は、撮像部２０４の制御信号とし
て、垂直同期のためのＶブランク信号、情報電荷をリセ
ットするための撮像素子リセットパルス信号、二次元に
配列された電荷転送蓄積部に蓄積された電荷を複数の垂
直シフトレジスタへ送るための電荷転送ゲートパルス信
号、水平方向に電荷を転送し外部に出力する水平シフト
レジスタの転送クロック信号である水平電荷転送ＣＬＫ
信号、上記複数の垂直シフトレジスタ電荷を垂直方向に
転送して上記水平シフトレジスタに送るための垂直電荷
転送パルス信号、等を出力する。

【０００８】そして、撮像部制御部２１２は、このタイ
ミングに合せながら光源１９８の発光のタイミングをと
るための発光セルコントロールパルスを光源に与える。
画像データは、この１フィールドのＶブランクからＶブ
ランクまでの間に読み出される。光源１９８は連続点灯
するのではなくてパルス点灯を行い、フィールド単位に
同期させながら、後続のパルス点灯を行うものとしてい
る。この場合、パルス点灯させる上でのクロックノイズ
が信号出力に入らないように、Ｖブランキング期間中、
即ち画像電荷を出力していない間に露光するようなタイ
ミングにコントロールされる。即ち、発光セルコントロ
ールパルスは、瞬間的に発生する非常に細いディジタル
のクロックパルスであり、光源に大きな電力を与えるも
のであるため、それによるノイズがアナログの画像信号
に入らないようにすることが必要であり、そのための処
置として、Ｖブランキング期間中に光源をパルス点灯さ
せるようにしている。こうすることによって、Ｓ／Ｎの
向上が図られる。また、パルス点灯させるということ
は、発光時間を短くすることであり、よって手動走査の
振れと移動によるぼけの影響をなくすという大きな効果
がある。これによって、高速にスキャンすることが可能
になる。

【０００９】また、再生装置が傾いたりして、外光遮光
部２０８があるにも拘らずなんらかの原因で外光等の外
乱が入った場合にも、Ｓ／Ｎ劣化を最低限に抑えるため
に、Ｖブランキング期間に光源１９８を発光させる直前
に一度、撮像素子リセットパルスを出力して画像の信号
をリセットし、その直後に発光を行い、その後すぐに、
読出しを行っていくようにしている。

【００１０】次に、走査変換部１８６を説明する。この
走査変換部１８６は、検出部１８４から供給される画像
データをドットコードとして認識し、ノーマライズを行
う部分である。その手法として、まず検出部１８４から
の画像データを画像メモリ２１４に格納し、そこから一
度読出してマーカ検出部２１６に送る。このマーカ検出
部２１６では、各ブロック毎のマーカを検出する。そし
て、データ配列方向検出部２１８は、そのマーカを使っ
て、回転あるいは傾き、データの配列方向を検出する。
アドレス制御部２２０は、その結果をもとに上記画像メ
モリ２１４からそれを補正するように画像データを読出
して補間回路２２２に供給する。なおこの時に、検出部
１８４の結像光学系２００に於けるレンズの収差の歪み
を補正用のメモリ２２４からレンズ収差情報を読出し
て、レンズの補正も併せ行う。そして、補間回路２２２
は、画像データに補間処理を施して、本来のドットコー
ドのパターンという形に変換していく。

【００１１】補間回路２２２の出力は、二値化処理部１
８８に与えられる。基本的には、ドットコード１７０
は、白と黒のパターン、即ち二値情報であるので、この
二値化処理部１８８で二値化する。その時に、閾値判定
回路２２６により、外乱の影響、信号振幅等の影響を考
慮した閾値の判定を行いながら適応的に二値化が行われ
る。

【００１２】そして、記録時に変調が行われているの
で、復調部１９０でそれをまず復調した後、データ列調
整部１９２にデータが入力される。このデータ列調整部
１９２では、まずブロックアドレス検出部２２８により
前述した二次元ブロックのブロックアドレスを検出し、
その後、ブロックアドレスの誤り検出，訂正部２３０に
よりブロックアドレスのエラー検出及び訂正を行った
後、アドレス制御部２３２に於いてそのブロック単位で
データをデータメモリ部２３４に格納していく。このよ
うにブロックアドレスの単位で格納することで、途中抜
けた場合、あるいは途中から入った場合でも、無駄なく
データを格納していくことができる。

【００１３】その後、データメモリ部２３４から読出さ
れたデータに対してデータエラー訂正部１９４にてエラ
ーの訂正が行われる。このエラー訂正部１９４の出力は
二つに分岐されて、一方はＩ／Ｆ２３６を介して、ディ
ジタルデータのままパソコンやワープロ，電子手帳，等
に送られていく。他方は、データ分離部１９６に供給さ
れ、そこで、画像、手書き文字やグラフ、文字や線画、
音（そのままの音の場合と音声合成をされたものとの２
種類）に分けられる。

【００１４】画像は、自然画像に相当するもので、多値
画像である。これは、伸長処理部２３８により、圧縮し
た時の例えばＪＰＥＧに対応した伸長処理が施され、さ
らにデータ補間回路２４０にてエラー訂正不能なデータ
の補間が行われる。

【００１５】また、手書き文字やグラフ等の二値画像情
報については、伸長処理部２４２にて、圧縮で行われた
ＭＲ／ＭＨ／ＭＭＲ等に対する伸長処理が行われ、さら
にデータ補間回路２４４にてエラー訂正不能なデータの
補間が行われる。

【００１６】文字や線画については、ＰＤＬ（ページ記
述言語）処理部２４６を介して表示用の別のパターンに
変換される。なおこの場合、線画，文字についても、コ
ード化された後にコード用の圧縮処理が施されているも
のについては、それに対応する伸長処理部２４８で伸長
（ハフマンやジブレンペル等）処理を行ってから、ＰＤ
Ｌ処理部２４６に供給されるようになっている。

【００１７】上記データ補間回路２４０，２４４及びＰ
ＤＬ処理部２４６の出力は、合成又は切り換え回路２５
０により、合成あるいはセレクトを行って、Ｄ／Ａ変換
部２５２でアナログ信号に変換後、ＣＲＴ（テレビモニ
タ）やＦＭＤ（フェイスマウンテッドディスプレイ）等
の表示装置２５４にて表示される。なお、上記ＦＭＤと
は、顔面装着用の眼鏡型モニタ（ハンデーモニタ）であ
り、例えばバーチャルリアリティー等の用途や、小さな
場所で大きな画面で構成されたものを見るときに効果が
ある。

【００１８】また、音声情報については、伸長処理部２
５６にてＡＤＰＣＭ等に対する伸長処理が行われ、さら
にデータ補間回路２５８にてエラー訂正不能なデータの
補間が行われる。あるいは、音声合成の場合には、音声
合成部２６０にて、その音声合成のコードをもらって実
際にコードから音声を合成して出力する。なおこの場
合、コードそのものが圧縮されている時には、上記文
字，線画と同様に、伸長処理部２６２にてハフマンもし
くはジブレンペル等の伸長処理を行ってから音声合成を
行う。

【００１９】データ補間回路２５８及び音声合成部２６
０の出力は、合成又は切り換え回路２６４により、合成
あるいはセレクトを行って、Ｄ／Ａ変換部２６６でアナ
ログ信号に変換後、スピーカやヘッドホン、その他それ
に準ずる音声出力装置２６８に出力される。

【００２０】また、文字や線画等については、データ分
離部１９６からページプリンタやプロッタ等２７０に直
接出力されて、文字等はワープロ文字として紙に印刷さ
れ、あるいは、線画等は図面等としてプロッタ出力され
ることもできる。

【００２１】もちろん、画像についても、ＣＲＴやＦＭ
Ｄだけではなく、ビデオプリンタ等でプリントすること
も可能であるし、その画像を写真に撮ることも可能であ
る。そして、このような情報再生装置では、例えば、検
出部１８４及び走査変換部１８６をペン型の筐体内に収
納して構成し、これをシート１８２上のドットコード１
７０を光学的に読み取る読取部として、この読取部を手
で保持し、記録されているドットコード１７０に沿って
シート１８２上を手動で走査することによって、コード
を読み取るようになっている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な閾値判定回路２２６により閾値の判定を行いながら適
応的に二値化を行う二値化処理部１８８としては、例え
ば、特開昭５９−６１３８３号公報に開示されているよ
うな二値化回路が知られている。この二値化回路は、Ａ
／Ｄコンバータで変換されたディジタルデータに対して
前フレームの最大値及び最小値を求め、そこから閾値を
算出し、これを現在のフレームの閾値として二値化を行
うというものである。

【００２３】上記のようなドットコード１７０の再生シ
ステムにおいては、シート１８２面から撮像部２０４ま
での距離が近いことによって正反射の影響を大きく受
け、撮像部２０４から得られる映像信号はノイズを含む
ものとなってしまう。また、撮像部２０４に画素欠陥が
あった時にも、それがノイズとなってしまう。このよう
なノイズによって、上記公報に開示されているような二
値化回路の構成では、最大値や最小値が正確に得られな
くなり、結果として、適切な閾値での二値化が行われな
くなってしまう。

【００２４】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、ノイズのある被写体においても的確に最大値、最小
値を抜き出すことができるようにし、適切な閾値で二値
化を行うことが可能な二値化回路を提供することを目的
とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による二値化回路は、オーディオ情報、画
像情報、ディジタルコードデータの少なくとも一つを含
むマルチメディア情報が光学的に読み取り可能なドット
コードとして記録された記録媒体から前記ドットコード
を光学的に走査して読み取る読取手段と、この読取手段
によって読み取られたドットコードに対応した画像信号
を二値化する二値化回路と、この二値化回路からの二値
化データに対して所定の処理を行って、元のマルチメデ
ィア情報に復元する処理手段と、この処理手段からの出
力信号に基づいて、各マルチメディア情報を再生して出
力する出力手段とからなる情報再生システムにおける二
値化回路であって、前記読取手段によって読み取られた
ドットコードに対応した画像信号におけるドットコード
内の特定周期を抜き出すためのフィルタと、このフィル
タによって抜き出された特定周期の所定の単位における
最大値及び最小値を検出する最大値及び最小値検出手段
と、この最大値及び最小値検出手段によって検出された
最大値及び最小値から二値化の閾値を算出する閾値算出
手段と、この閾値算出手段によって算出された閾値で、
前記読取手段によって読み取られたドットコードに対応
した画像信号を二値化する二値化手段と、を具備するこ
とを特徴とする。

【００２６】

【作用】即ち、本発明の二値化回路によれば、まずフィ
ルタによって、読取手段で読み取られたドットコードに
対応した画像信号におけるドットコード内の特定周期を
抜き出し、この抜き出された特定周期の所定の単位にお
ける最大値及び最小値を最大値及び最小値検出手段で検
出する。そして、閾値算出手段は、この最大値及び最小
値検出手段によって検出された最大値及び最小値から二
値化の閾値を算出し、二値化手段は、この閾値算出手段
によって算出された閾値で、前記読取手段によって読み
取られたドットコードに対応した画像信号を二値化す
る。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１の（Ａ）は、図１０に示した二値化部１８
８と閾値判定部２２６として利用可能な本発明の第１実
施例の二値化回路の構成を示す図である。

【００２８】入力端子１０から入力される画像信号は、
画像内の特定の周期を抽出する周期抽出部１２に供給さ
れる。この周期抽出部１２は、例えば、図１の（Ｂ）に
示すようにドットコードにおいて周期的に配置されてい
るマーカ１７４の周期を抽出するものとすることができ
る。即ち、同図の一番上に示すようなマーカ１７４とデ
ータドット１７４Ａのパターンを撮像した場合、実際に
撮像部から得られる画像は、同図の真ん中に示すような
ものとなる。このような画像信号からマーカ１７４の周
期だけを抜き出すために、この周期抽出部１２は、ロー
パスフィルタとして構成される。これにより、同図の一
番下に示すように、データドット１７４Ａのような細か
いパターンを除去し、このドットコードの記録されてい
ない白部分とマーカ１７４の部分だけの振幅を保存した
信号が得られる。

【００２９】また、ドットコードとして、データドット
１７４Ａと同様の大きさのドットで予め決められた位置
及びパターンで構成されたパターンマッチングドットを
有するものを使用する場合には、この周期抽出部１２
は、このパターンマッチングドットの周期を抜き出すも
のとしても良い。この場合には、そのパターンマッチン
グコードの周期を抜き出すようなバンドパスフィルタと
して、この周期抽出部１２は構成される。

【００３０】図１の（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ、マー
カ１７４を抜き出す場合及びパターンマッチングドット
（データドット１７４Ａ）を抜き出す場合の周期抽出部
１２を構成するフィルタの特性を示す図である。これら
の例は、撮像部を構成するＣＣＤの１画素のデータの周
波数が１０ＭＨｚ、データドット１７４Ａの最小ドット
サイズが３画素、マーカ１７４のドットサイズが２１画
素の場合を示すものである。

【００３１】このような周期抽出部１２から出力される
画像信号は、検出ゲート１４を介して最大値検出部１６
及び最小値検出部１８に供給される。ここで、検出ゲー
ト１４は、周期抽出部１２の出力信号を、所定の単位、
例えばフィールドやフレーム単位に分割するものであ
り、以降の説明はフィールド単位に分割するものとして
説明する。従って、最大値検出部１６及び最小値検出部
１８は、１フィールドの範囲内で、画像信号の最大値及
び最小値を検出する。

【００３２】これら検出された最大値及び最小値は、閾
値検出部２０に供給される。この閾値検出部２０で検出
された閾値は、上記所定の単位つまり１フィールドの
間、データ保持部２２に保持される。なお、閾値検出部
２０は、例えば、閾値ｔｈを、最大値ｍａｘと最小値ｍ
ｉｎとを使用して次の（１）式により算出する。

【００３３】ｔｈ＝ｍｉｎ＋ｋ（ｍａｘ−ｍｉｎ） …（１）ここで、ｋは閾値を決定するための内分比であり、固定
の値でも良いし、予め大きさのわかっているドットを撮
像し二値化した結果より適応的に設定するようにしても
良い。

【００３４】一方、入力端子１０に入力された画像信号
は、信号処理回路２４にも供給される。この信号処理回
路２４は、例えば、波形等化回路であり、ドット周期を
持ち上げるフィルタとして機能するものである。

【００３５】そして、この信号処理回路２４の出力と上
記データ保持部２２の出力とがコンパレータ２６にて比
較され、その結果が二値化信号として出力端子２８から
出力される。

【００３６】なお、システムコントロール部３０は、上
記各部を制御すると共に、上記最大値検出部１６及び最
小値検出部１８で検出された最大値ｍａｘ及び最小値ｍ
ｉｎを常に監視してエラー検出等を行う。

【００３７】また、上記信号処理回路２４は、図２の
（Ａ）に示すような構成となっている。即ち、入力信号
は２個の遅延回路２４Ａ，２４Ｂを介して加算器２４Ｃ
に与えられると共に、直接その加算器２４Ｃに与えられ
ている。ここで、２個の遅延回路２４Ａ，２４Ｂによっ
て１ドット分遅延されるようになっている。従って、加
算器２４Ｃは、１ドット分の周期の両側を加算すること
になる。この加算結果は、乗算器２４Ｄによってシステ
ムコントロール部３０からの係数が乗じられた後、減算
器２４Ｅに供給される。この減算器２４Ｅの他方の入力
には、乗算器２４Ｆによって遅延回路２４Ａの出力つま
り１ドット分の真ん中の周期にシステムコントロール部
３０からの係数が乗じられた結果が与えられている。そ
して、これらの乗算結果の差に対して乗算器２４Ｇにて
システムコントロール部３０からの係数が乗じられ、そ
の結果がこの信号処理回路２４の出力として、コンパレ
ータ２６へ出力されるようになっている。

【００３８】なお実際には、システムコントロール部３
０から各係数を与える代わりに、最後にハードウェア的
に一つの係数を乗じる構成にしても良い。以上のよう
に、本第１実施例では、コード内の特定周期、例えばマ
ーカの周期を抜き出すため、不要なノイズを除去でき
る。つまり、ノイズによる誤検出を防止できるので、適
切な閾値を求めることができるようになる。

【００３９】また、上記遅延回路２４Ａ，２４Ｂでの遅
延の方向としては、ドットコードの変調方向と同一の一
次元の方向となっている。即ち、図１０における画像メ
モリ２１４の読出し方向と変調方向とが同一になってい
る。よって、このような簡単な回路構成で効果のある波
形等化が行えるようになる。また、この波形等化回路に
よりドット周期を強調するものであるので、ドット周期
の信号の振幅が増幅され、確実な二値化をすることがで
きるようになる。

【００４０】なお、入力端子１０に入力される画像信号
が走査変換部の画像メモリ２１４からデータ配列方向に
従って読出されたものであるため、読み出し方向、変調
方向、及び遅延の方向が同じとして説明したが、これが
撮像部２０４から直接入力される場合には、撮像部２０
４のＣＣＤの画素の走査方向と、変調方向及び遅延の方
向とを同じにする。

【００４１】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
３の（Ａ）はその構成を示す図で、第１実施例の図１の
（Ａ）と同様のものには同一の参照番号を付すことによ
りその説明を省略するものとする。

【００４２】即ち、本第２実施例においては、システム
コントロール部３０にＬＥＤドライバ３２を介してＬＥ
Ｄ３４が接続されている。即ち、システムコントロール
部３０は、基本的には、最大値検出部１６にて検出され
た最大値に応じてＬＥＤ３４の光量を可変するよう制御
する。ここで、ＬＥＤ３４は、図１０の構成における光
源１９８に相当するもので、シート１８２面に記録され
たドットコード１７０を照明するためのものである。

【００４３】ＬＥＤドライバ３２は、図３の（Ｂ）に示
すように、トランジスタと抵抗により構成されるもの
で、その駆動パルスは、システムコントロール部３０よ
り印加される。この場合、システムコントロール部３０
は、図３の（Ｃ）に示すように、最大値検出部１６で検
出された最大値を飽和検出比較器３０Ａ及び暗検出比較
器３０Ｂに入力し、最大値が飽和しているか、または暗
めに出力されているかという比較を行う。そして、その
比較結果に応じて、パルス発生部３０Ｃより発生する駆
動パルスの幅もしくは高さ（振幅）を変更する。

【００４４】例えば、今現在発光している光量が暗いと
き、一番照度を与えないような状態になっていたときに
飽和してしまっている場合でなければ、まだ明るくする
ことができるので、光量を上げるようにパルスの幅を変
え、逆に、高い最大値つまり明るい状態の露光量になっ
ていたときに、飽和してしまった場合には、まだ暗くす
ることができるので、暗くなるようにパルスの幅を変え
る。

【００４５】なお、ここでは２個の検出比較器しか使用
していないため、２段階の光量制御となっているが、検
出比較器の数を増すことにより、その数分だけ離散的に
光量を制御することが可能になる。このように最大値に
基づいて離散的に光量を制御することにより、信号のダ
イナミックレンジを確保することができ、確実な二値化
をすることができるようになる。

【００４６】次に、この光量制御を、図４及び図５のタ
イミングチャートを参照して説明する。なお、これらの
図において、一番上に示されている波形は、入力端子１
０に与えられる映像信号である。ここで、ロウの期間は
垂直ブランキング期間である。

【００４７】上から二番目に示されている波形は、検出
ゲート１４に対しその開閉のためのシステムコントロー
ル部３０から与えられる信号検出ゲートパルスである。
これは、映像信号内のどこの部分について検出するかと
いう枠を決める信号であり、フィールド単位でハイにな
る。検出ゲート１４は、このハイになっている期間だ
け、周期検出部１２の出力信号を後段の最大値，最小値
検出回路１６，１８に供給する。

【００４８】次の三番目に示される波形は、閾値検出部
２０における閾値演算タイミングを制御する閾値演算信
号であり、ハイ状態のときに演算が行われる。システム
コントロール部３０は、垂直ブランキング期間中のタイ
ミングでこの信号をハイ状態とする。

【００４９】四番目の波形は、システムコントロール部
３０からデータ保持部２２に与えられる閾値保持のタイ
ミングを制御するためのサンプルアンドホールド（Ｓ／
Ｈ）パルスである。データ保持部２２は、このＳ／Ｈパ
ルスがハイとなったときに閾値演算結果をサンプリング
し、ロウの期間つまり１フィールドの期間それをホール
ドする。

【００５０】五番目に示されている波形は、閾値検出部
２０へのリセット（ＲＥＳ）パルスである。これは、閾
値検出部２０での閾値演算結果がデータ保持部２２にホ
ールドされたならば、その閾値演算結果は閾値検出部２
０にて保持する必要はなくなるので、ここでリセットす
るようになっている。

【００５１】六番目は、閾値検出部２０で算出されデー
タ保持部２２に保持される閾値演算結果を示すものであ
る。例えば、これには、予め設定された規定内に入って
いる、規定以下（ロウ）である、あるいは規定以上（ハ
イ）であるという３種類の状態がある。

【００５２】七番目は、設定係数Ｌの状態を示すもので
ある。この設定係数Ｌは、次のようなものである。即
ち、本実施例では、閾値検出部２０においては、閾値ｔ
ｈを次の（２）式により算出するようにしている。

【００５３】ｔｈ＝｛ｍｉｎ＋ｋ（ｍａｘ−ｍｉｎ）｝Ｌ …（２）そして、この設定係数Ｌは、通常つまりＬＥＤ３４の光
量を変えていない時は「１」となっており、ＬＥＤ３４
の光量を変化させたフィールドだけ「１」以上、あるい
は「１」以下に設定される。

【００５４】八番目に示すものは、ＬＥＤ３４の照射光
量であり、ロウは暗くしていることを意味し、ハイは明
るくしていることを意味する。そして、最後の九番目の
波形は、不図示撮像部における露光タイミングを示すも
のである。

【００５５】まず、図４を参照して光量が不足していた
場合を説明する。閾値検出部２０における閾値演算は、
前フィールドとして示すフィールドと第一フィールドと
して示すフィールドの間の垂直ブランキング期間に行わ
れるが、この閾値演算は、前フィールドの映像信号から
得られた最大値及び最小値に基づいて、上記（２）式に
より行われる。こうして得られた閾値演算結果が規定値
以下の値だったとすると、これはかなり暗いということ
を意味するので、この光量のまま撮像を続けていると適
切な二値化が行われないことになる。そこで、ＬＥＤ３
４の照射光量を高くするという制御を行うが、本実施例
では、フィールド単位で行っているので、第一フィール
ド内では光量はロウのまま維持され、第二フィールドの
開始に先だって照射光量をハイにする。

【００５６】ところが、第一フィールドと第二フィール
ドとの間の垂直ブランキング期間に行われる閾値演算
は、前フィールドと第一フィールドの間の垂直ブランキ
ング期間に露光された第一フィールドの映像信号に基づ
くものである。これに対して、コンパレータ２６で実際
二値化される信号は、第一フィールドと第二フィールド
の間の垂直ブランキング期間に露光された、つまり照射
光量がハイの状態で露光された第二フィールドの映像信
号である。即ち、映像信号は高くなっているのに、閾値
は前のままということになり、適切な二値化が行われな
いことになる。そこで、この第二フィールドに関して
は、上記設定係数Ｌの値を「１」以上に設定する。こう
することによって、光量不足を検出してロウからハイに
照射光量が変わったフィールドのデータも取り込むこと
がでるようになる。

【００５７】このように光量をロウからハイに変化させ
たフィールドについてのみ設定係数Ｌの値を「１」以上
にする。ここで、この設定係数Ｌの「１」以上の値とし
ては、例えば照射光量を１５％増したのであれば、
「１．１５」というような値に設定する。勿論、この値
は、適用される装置構成に対応して適切な値に設定する
ことが必要である。

【００５８】そして、次の第二フィールドから第三フィ
ールドに関しては、光量変化が行われていないので、設
定係数Ｌの値はもとの「１」に戻す。また、図５を参照
して光量オーバーの場合を示すタイミングチャートであ
り、基本的には図４と同様である。

【００５９】この例では、明るすぎたのでＬＥＤ３４の
照明を暗くした場合に、第二フィールドの設定係数Ｌを
「１」以下にし、第三フィールドに入るとまた「１」に
戻すという制御がなされている。

【００６０】なお、ＬＥＤ３４の光量は、前述したよう
に、パルス発生部３０Ｃで発生されるパルスの振幅もし
くは幅を変えることにより変化させることができるが、
パルスの幅を変える場合には、ドットコードの特性上、
暗いからといって幅を即ち発光時間をいくらでも延ばせ
るというわけではない。

【００６１】即ち、ドットコードを手動走査して撮像す
る場合、その１露光期間中、ドットコードの各ドットと
撮像部の位置関係は刻一刻と変わってくる。例えば、
今、図６の（Ａ）に（イ）で示すような状態であったの
が、１露光期間に、（イ）、（ロ）、又は（ハ）で示す
状態になった場合を考える。ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，ｇは、撮像部の例えばＣＣＤの画素を示すもの
とする。

【００６２】まず、１露光期間に（イ）の状態から
（イ）の状態になったときは、これは静止している状態
であり、この場合の各画素の積算出力は、図６の（Ｂ）
に最初の波形として示すように、画素ａ，ｂ及びｆ，ｇ
が黒に相当する値（振幅）に、画素ｄ，ｅが白に相当す
る値（振幅）に、画素ｃが中間の値（振幅）になる。つ
まり、画素ａ〜ｅでドットサイクルが保存されている。

【００６３】次に、（イ）の状態から（ロ）の状態にな
ったときは、図６の（Ｂ）に真ん中の波形として示すよ
うに、画素ａはほとんど黒の部分しか通過していないの
でほぼ黒に相当する値、画素ｂは黒ドットの真中から白
い部分の真中まで移動しているので積算出力は黒と白の
中間の値、…という積算出力が得られる。従って、静止
時と同様に、画素ａからｅ迄がほぼ１周期になっている
ので、周期は保存されている。よって、１露光期間にこ
のような（イ）の状態から（ロ）の状態にまで移動する
ような手動走査を行っても、振幅は下がってくるが、周
期は保存されてるので、検出される可能性はある。

【００６４】しかしながら、１露光期間に（イ）の状態
から（ハ）の状態まで移動してしまうと、すべての画素
が黒と白の間を同様に通過することになるので、図６の
（Ｂ）に最後の波形として示すように、積算出力電位と
しては、中間値の平らな値になってしまう。即ち、１露
光期間の時間内に移動量が多くなりすぎると、移動ぼけ
となって、検出できなくなってしまう。

【００６５】従って、１露光期間の長さつまりＬＥＤ３
４の発光時間は、予め装置によって規定されているブロ
ック抜けの起きない最大走査速度で手動走査したとき
に、ドットが検出できるような範囲内に露光時間を制御
することが必要である。即ち、図６の（Ｂ）に示すよう
に移動量が多くなるにつれて振幅が小さくなり、コント
ラスト比が無くなってノイズに埋もれてしまい、検出不
可能になる場合があるので、あるコントラスト以上にな
る最大許容移動量範囲内にＬＥＤ３４の発光時間を規定
することが必要である。この最大許容移動量範囲として
は、経験的には、１ドットの３／４程度であることが確
かめられている。

【００６６】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
７はその構成を示す図で、第１実施例の図１の（Ａ）と
同様のものには同一の参照番号を付すことによりその説
明を省略するものとする。

【００６７】即ち、本第３実施例においては、システム
コントロール部３０にエラー検出回路３０Ｄが設けられ
ている。このエラー検出回路３０Ｄは、最大値検出部１
６及び最小値検出部１８で検出された映像信号の最大値
と最小値を取り込み、それが正しくドットコードを読ん
でいるかどうかを検出し、もし、ドットコードを正しく
読んでないことがわかれば、閾値検出部２０にエラー信
号を送ったり、あるいはドットコードを走査していない
ということを、この二値化回路の後段の処理によって再
生されたマルチメディア情報を出力するためのモニタ３
６に表示させたり、あるいはエラー音を出力してエラー
発生を報知するという回路である。

【００６８】例えば、最小値が予定よりも大きかったと
いう場合には、まっ白のものを走査したことになるの
で、その場合には、閾値検出部２０からはある固定の閾
値を出力させておいて、モニタ３６にこれはドットコー
ドではないというような表示をさせる。

【００６９】逆に、最大値が規定よりも小さい場合とい
うのは、真っ黒の部分を走査しているとか、あるいは、
光源から発光した光が返ってきていないという状態つま
り撮像部が媒体を撮像していないような場合である。こ
のような場合においても、同様に、ドットコードを走査
していないと表示したり、ある固定の閾値を閾値検出部
２０から強制的に出力させる。

【００７０】即ち、白ばかりあるいは黒ばかりを撮像し
たとしても、その中には必ず最大値と最小値が存在する
ので、閾値検出部２０においてそれらを用いて閾値算出
してしまうと、例えば白を撮っているにもかかわらず、
媒体の表面の凹凸が二値化信号として出力されてしまう
ということになり、そういったことを排除するために、
固定の閾値を出力するようにしている。

【００７１】次に、本発明の第４実施例を説明する。図
８の（Ａ）はその構成を示す図で、第１実施例の図１の
（Ａ）と同様のものには同一の参照番号を付すことによ
りその説明を省略するものとする。

【００７２】即ち、本第４実施例においては、周期抽出
部１２及び信号処理回路２４の前段に、非線形処理部３
８が構成されている。この非線形処理部３８は、実際に
媒体の紙面にインクによって記録されたドットコードを
撮像した場合、インクが必ず映像信号でいう黒になって
いるとは限らず、図８の（Ｂ）に示すようにベースが浮
いているものであるので、それを同図の（Ｃ）に示すよ
うにある程度黒レベルに抑圧する処理を行うものであ
る。この結果として、白と黒のコントラスト比が上が
り、二値化し易くなる。

【００７３】なお、以上の第１乃至第４実施例で説明し
た二値化回路は、アナログ回路によって構成することも
できるし、ディジタル的な処理回路として構成すること
もできるものであり、適用する装置に合わせて適宜選択
可能なことは勿論である。

【００７４】以上実施例に基づいて本発明を説明した
が、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
ある。ここで、本発明の要旨をまとめると以下のように
なる。

【００７５】（１）オーディオ情報、画像情報、ディ
ジタルコードデータの少なくとも一つを含むマルチメデ
ィア情報が光学的に読み取り可能なドットコードとして
記録された記録媒体から前記ドットコードを光学的に走
査して読み取る読取手段と、この読取手段によって読み
取られたドットコードに対応した画像信号を二値化する
二値化回路と、この二値化回路からの二値化データに対
して所定の処理を行って、元のマルチメディア情報に復
元する処理手段と、この処理手段からの出力信号に基づ
いて、各マルチメディア情報を再生して出力する出力手
段とからなる情報再生システムにおける前記二値化回路
であって、前記読取手段によって読み取られたドットコ
ードに対応した画像信号におけるドットコード内の特定
周期を抜き出すためのフィルタと、このフィルタによっ
て抜き出された特定周期の所定の単位における最大値及
び最小値を検出する最大値及び最小値検出手段と、この
最大値及び最小値検出手段によって検出された最大値及
び最小値から二値化の閾値を算出する閾値算出手段と、
この閾値算出手段によって算出された閾値で、前記読取
手段によって読み取られたドットコードに対応した画像
信号を二値化する二値化手段と、を具備することを特徴
とする二値化回路。

【００７６】即ち、ドットコード内の特定周期を抜き出
すため、ノイズによる誤検出を防止でき、確実な閾値を
求めることができる。（２）前記読取手段によって読み取られたドットコー
ドに対応した画像信号を受け、ドットコードの変調方向
と同一の一次元の波形等化処理を行った結果の信号を二
値化するための信号として前記二値化手段に供給する信
号処理回路をさらに具備することを特徴とする前記
（１）に記載の二値化回路。

【００７７】即ち、読取手段の２次元撮像素子の走査方
向と変調方向が同一であることにより、一次元の波形等
化処理にて小規模で効果のある波形等化が行える。（３）前記ドットコードは、再生されるべきマルチメ
ディア情報の内容に相当するデータコードと、その読み
取り基準点を決定するための前記データコードに関して
予め決められた位置に配置されたマーカとを有し、前記
フィルタは、このマーカの周期を抜き出すためのフィル
タであることを特徴とする前記（１）に記載の二値化回
路。

【００７８】即ち、マーカの周期を抜き出すため、不要
なノイズを除去でき、確実な閾値を求めることができ
る。（４）前記信号処理回路における波形等化処理が前記
データコードのドット周期を強調することを特徴とする
前記（２）に記載の二値化回路。

【００７９】即ち、ドット周期の信号の振幅が増幅さ
れ、確実な二値化をすることができる。（５）前記最大値及び最小値検出手段で検出された最
大値に基づいて、前記読取手段に構成された光源の光量
を離散的に制御する光量制御手段をさらに具備すること
を特徴とする前記（１）に記載の二値化回路。

【００８０】即ち、信号のダイナミックレンジを確保す
ることができ、確実な二値化をすることができる。（６）前記光量制御手段は、２段階に光量を制御する
ことを特徴とする前記（５）に記載の二値化回路。

【００８１】即ち、回路構成が簡素になり、小規模回路
にてダイナミックレンジを確保できる。（７）前記光量制御手段による光量の変化に基づい
て、前記閾値算出手段で算出される閾値を変化させる手
段をさらに具備する前記（５）に記載の二値化回路。

【００８２】即ち、光量制御動作直後の入力信号を正確
に二値化することができるようになる。（８）前記最大値及び最小値検出手段で検出された最
大値及び最小値の関係からエラーを検出する手段をさら
に具備することを特徴とする前記（１）に記載の二値化
回路。

【００８３】即ち、得られた入力信号が検出すべき２次
元データのものでない（全て黒、全て白、もしくはその
中間）ことを検出できる。また、制御している光量が適
切かどうか検出することができる。

【００８４】（９）前記フィルタの前段に設けられ、
前記読取手段によって読み取られたドットコードに対応
した画像信号に対して非線形処理を施す手段をさらに具
備することを特徴とする前記（１）に記載の二値化回
路。

【００８５】即ち、黒レベルを圧縮することによりコン
トラストが向上し、確実な二値化をすることができる。（１０）前記閾値算出手段は、垂直ブランキング期間
内に閾値演算を行うことを特徴とする前記（１）に記載
の二値化回路。

【００８６】即ち、二次元データを再生する走査動作の
ブランキング期間に二値化に必要な閾値を得るための演
算を完了することができる。（１１）前記光量制御手段は、露光時間によって光量
を制御する露光時間制御手段を含み、この露光時間制御
手段は、露光時間を、最大走査速度における移動ぼけを
考慮し、露光中の最大許容移動量以内に露光制御時間範
囲を規定することを特徴とする前記（５）に記載の二値
化回路。即ち、移動ぼけが少なくなり、ぼけの影響がな
くなることによって、確実な二値化をすることができ
る。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ノイズのある被写体においても的確に最大値、最小値を
抜き出すことができるようにし、適切な閾値で二値化を
行うことが可能な二値化回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は第１実施例の二値化回路のブロック構
成図であり、（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ（Ａ）中の周
期抽出部の動作を説明するための図である。

【図２】（Ａ）は図１の（Ａ）中の信号処理回路のブロ
ック構成図であり、（Ｂ）は遅延方向を説明するための
図である。

【図３】（Ａ）は第２実施例の二値化回路のブロック構
成図、（Ｂ）は（Ａ）中のＬＥＤドライバの回路構成図
であり、（Ｃ）は（Ａ）中のシステムコントロール部の
ブロック構成図である。

【図４】光不足の場合における光量のフィールド単位制
御の例を説明するためのタイミングチャートである。

【図５】光オーバーの場合における光量のフィールド単
位制御の例を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図６】（Ａ）はドットコードを走査しながら撮像する
場合の各ドットと撮像素子との種々の位置関係を示す図
であり、（Ｂ）は走査速度と撮像出力信号の関係を説明
するための図である。

【図７】第３実施例の二値化回路のブロック構成図であ
る。

【図８】（Ａ）は第４実施例の二値化回路のブロック構
成図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ（Ａ）中の非
線形処理部の動作を説明するための図である。

【図９】ドットコードのフォーマットを説明するための
図である。

【図１０】従来のマルチメディア情報の再生装置の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１０…入力端子、１２…周期抽出部、１４…検出ゲー
ト、１６…最大値検出部、１８…最小値検出部、２０…
閾値検出部、２２…データ保持部、２４…信号処理回
路、２４Ａ，２４Ｂ…遅延回路、２４Ｃ…加算器、２４
Ｄ，２４Ｆ，２４Ｇ…乗算器、２４Ｅ…減算器、２６…
コンパレータ、２８…出力端子、３０…システムコント
ロール部、３０Ａ…飽和検出比較器、３０Ｂ…暗検出比
較器、３０Ｃ…パルス発生部、３０Ｄ…エラー検出回
路、３２…ＬＥＤドライバ、３４…ＬＥＤ、３６…モニ
タ、３８…非線形処理部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ１１Ｂ 7/00 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０３Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ情報、画像情報、ディジタル
コードデータの少なくとも一つを含むマルチメディア情
報が光学的に読み取り可能なドットコードとして記録さ
れた記録媒体から前記ドットコードを光学的に走査して
読み取る読取手段と、この読取手段によって読み取られ
たドットコードに対応した画像信号を二値化する二値化
回路と、この二値化回路からの二値化データに対して所
定の処理を行って、元のマルチメディア情報に復元する
処理手段と、この処理手段からの出力信号に基づいて、
各マルチメディア情報を再生して出力する出力手段とか
らなる情報再生システムにおける前記二値化回路であっ
て、前記読取手段によって読み取られたドットコードに対応
した画像信号におけるドットコード内の特定周期を抜き
出すためのフィルタと、このフィルタによって抜き出された特定周期の所定の単
位における最大値及び最小値を検出する最大値及び最小
値検出手段と、この最大値及び最小値検出手段によって検出された最大
値及び最小値から二値化の閾値を算出する閾値算出手段
と、この閾値算出手段によって算出された閾値で、前記読取
手段によって読み取られたドットコードに対応した画像
信号を二値化する二値化手段と、を具備することを特徴とする二値化回路。
【請求項２】前記読取手段によって読み取られたドッ
トコードに対応した画像信号を受け、ドットコードの変
調方向と同一の一次元の波形等化処理を行った結果の信
号を二値化するための信号として前記二値化手段に供給
する信号処理回路をさらに具備することを特徴とする請
求項１に記載の二値化回路。
【請求項３】前記ドットコードは、再生されるべきマ
ルチメディア情報の内容に相当するデータコードと、そ
の読み取り基準点を決定するための前記データコードに
関して予め決められた位置に配置されたマーカとを有
し、前記フィルタは、このマーカの周期を抜き出すためのフ
ィルタであることを特徴とする請求項１に記載の二値化
回路。
【請求項４】前記信号処理回路における波形等化処理
が前記データコードのドット周期を強調することを特徴
とする請求項２に記載の二値化回路。
【請求項５】前記最大値及び最小値検出手段で検出さ
れた最大値に基づいて、前記読取手段に構成された光源
の光量を離散的に制御する光量制御手段をさらに具備す
ることを特徴とする請求項１に記載の二値化回路。
【請求項６】前記光量制御手段は、２段階に光量を制
御することを特徴とする請求項５に記載の二値化回路。
【請求項７】前記光量制御手段による光量の変化に基
づいて、前記閾値算出手段で算出される閾値を変化させ
る手段をさらに具備する請求項５に記載の二値化回路。
【請求項８】前記最大値及び最小値検出手段で検出さ
れた最大値及び最小値の関係からエラーを検出する手段
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の二
値化回路。
【請求項９】前記フィルタの前段に設けられ、前記読
取手段によって読み取られたドットコードに対応した画
像信号に対して非線形処理を施す手段をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の二値化回路。
【請求項１０】前記閾値算出手段は、垂直ブランキン
グ期間内に閾値演算を行うことを特徴とする請求項１に
記載の二値化回路。
【請求項１１】前記光量制御手段は、露光時間によっ
て光量を制御する露光時間制御手段を含み、この露光時間制御手段は、露光時間を、最大走査速度に
おける移動ぼけを考慮し、露光中の最大許容移動量以内
に露光制御時間範囲を規定することを特徴とする請求項
５に記載の二値化回路。