JPWO2006003698A1 - 二次元バーコード画像生成のための装置、方法、プログラム、情報伝送のためのシステム、方法、及び二次元バーコード復号のための装置、方法、プログラム - Google Patents

二次元バーコード画像生成のための装置、方法、プログラム、情報伝送のためのシステム、方法、及び二次元バーコード復号のための装置、方法、プログラム Download PDF

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Abstract

二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成装置において、入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化部１１と、二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリング部１２と、アップサンプリング部の出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成部１３と、アップサンプリング部の出力において隣接する情報の変化量を青色差信号と赤色差信号としてそれぞれ出力する青色差信号生成部１４と赤色差信号生成部１５とを備える。

Description

本発明は、二次元バーコードの画像を生成する二次元バーコード画像生成装置、二次元バーコード画像生成方法、二次元バーコード画像生成プログラム、及びこれらにより生成され伝送された二次元バーコードを復号するための二次元バーコード復号装置、二次元バーコード復号方法、二次元バーコード復号プログラム、並びに二次元バーコードの画像を生成して伝送すると共に、伝送された画像を読み取って情報を得る情報伝送システム、情報伝送方法に関するものである。
従来、一次元バーコード、二次元バーコードが実用化されている。いずれも白黒で表されたパターンであり、印刷することにより情報を伝達する手段として利用されている。このうち二次元バーコードは、白または黒の正方形が行列として並べられたものであり、それぞれの正方形の塗りつぶしの有無が情報を表す。図１３は、二次元バーコードの一例を示す図である。
近年の携帯情報端末の中には、この二次元バーコードを認識する機能が搭載されているものがある。この携帯情報端末は、撮像素子を用いて印刷物における二次元バーコードを撮影し、画像処理を施し、元の情報を復号する。
また、コンピュータのディスプレイ上にデータを白黒のパターンとして表示し、そのパターンを読み取るシステム（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
特開平６−２０８４５０号公報（第２−３頁、図１）
しかしながら、高級な紙に印刷された鮮明な二次元バーコードを近距離の携帯情報端末で撮影する場合のように、解像度が高い画像が得られる場合とは異なり、解像度の低い表示装置等で表示された二次元バーコードを携帯情報端末で撮影する場合は、読み取りエラーが発生することになる。図１４は、表示装置における二次元バーコードの劣化の一例を示す図であり、図１３の二次元バーコードを帯域が制限された伝送路で伝送した、または解像度の低い表示装置で表示したものである。
白黒の正方形で表された二次元バーコードは、二値情報であることから無限の空間周波数帯域幅を持つ。従って、表示装置までの伝送路においてナイキスト周波数を満たす適正な低域通過フィルタが施されるとともに、表示装置において十分な解像度を持つことが必要となる。表示装置までの伝送路の帯域が狭い、または表示装置の解像度が低い場合、空間周波数領域におけるエイリアシングが発生し、エラーの原因となる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、帯域の狭い伝送路を用いた場合でも正確に二次元バーコードの情報を伝送することができる情報伝送システム、情報伝送方法を提供すると共に、伝送路の制限に対して耐性の高い二次元バーコード画像を生成する二次元バーコード画像生成装置、二次元バーコード画像生成方法、二次元バーコード画像生成プログラムを提供し、更に、二次元バーコード画像を撮影し復号する二次元バーコード復号装置、二次元バーコード復号方法、二次元バーコード復号プログラムを提供することを目的とする。
本発明は、二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成装置であって、入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化部と、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリング部と、前記アップサンプリング部の出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成部と、前記アップサンプリング部の出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成部とを備えてなるものである。
なお、本実施の形態における色差信号生成部は、青色差信号生成部と赤色差信号生成部から構成される。
また、本発明の二次元バーコード画像生成装置において、前記アップサンプリング部の出力において、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとした場合に、前記輝度信号生成部は、中央ドットにおける輝度信号の値を輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする。
このような構成によれば、輝度信号を補う情報として色差信号を用いるので、二次元バーコードのカラー画像を用いて高品質な情報を伝送することができる。
また、本発明の二次元バーコード画像生成装置において、前記アップサンプリング部の出力において、各ドットの値を０から１の間で表し、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとし、前記色差信号として青色差信号と赤色差信号を用いる場合に、前記色差信号生成部は、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうち一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に１、隣接する情報ドットの値が等しい場合に０とし、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうちもう一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に０、隣接する情報ドットの値が等しい場合に１とし、情報ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を０とし、間隙ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を最も近い情報ドットの値と中央ドットの値を補間した値とすることを特徴とする。
ここで、前記輝度信号生成部は、中央ドットにおける輝度信号の値を輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とすることができる。
このような構成によれば、輝度信号、青色差信号、赤色差信号を用いることにより、二次元バーコードのカラー画像をカラーテレビジョン信号として伝送することができる。
また、本発明は、二次元バーコードを含むカラー画像を撮影し、前記二次元バーコードに含まれた情報を復号する二次元バーコード復号装置であって、前記二次元バーコードを含むカラー画像を撮影するカメラと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理部とを備えてなる。
このような構成によれば、輝度信号を補う情報として色差信号を用いることにより、二次元バーコードの読み取りにおける誤り率を低減することができる。
この二次元バーコード復号装置においては、前記復号により得られた情報を表示する表示部を備えることが望ましい。また、前記色差信号は、青色差信号と赤色差信号であり、前記画像処理部は、前記二次元バーコードの情報の単位に対応する範囲において、前記輝度信号と前記青色差信号と前記赤色差信号の平均値を算出したものを、それぞれ平均輝度信号と平均青色差信号と平均赤色差信号とし、隣接する情報の変化量を前記平均色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記平均輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行うことを特徴とすることができる。
また、この二次元バーコード復号装置は、携帯情報端末に備えられていることを特徴とすることができる。近年のカメラを備えた携帯情報端末に本装置は容易に備えられることができ、携帯情報端末の使用勝手をより高めることができる。なお、ここで、携帯情報端末には、例えば携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等が含まれ得る。
また、本発明は、送信側で二次元バーコードに基づくカラー画像を生成して伝送すると共に、受信側で表示された前記カラー画像を撮影することにより二次元バーコードを読み取る情報伝送システムであって、入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化部と、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリング部と、前記アップサンプリング部の出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成部と、前記アップサンプリング部の出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成部とを備える二次元バーコード画像生成装置と、前記二次元バーコード画像生成装置の出力を表示する表示装置と、前記表示装置上に表示された二次元バーコードを含むカラー画像を撮影するカメラと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理部とを備える二次元バーコード復号装置とを備えてなる。
また、本発明は、二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成方法であって、入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化ステップと、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリングステップと、前記アップサンプリングステップの出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成ステップと、前記アップサンプリングステップの出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成ステップとを備えてなる。
この二次元バーコード画像生成方法において、前記アップサンプリングステップの出力において、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとした場合に、前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とすることができる。
また、前記アップサンプリングステップの出力において、各ドットの値を０から１の間で表し、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとし、前記色差信号として青色差信号と赤色差信号を用いる場合に、前記色差信号生成ステップは、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうち一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に１、隣接する情報ドットの値が等しい場合に０とし、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうちもう一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に０、隣接する情報ドットの値が等しい場合に１とし、情報ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を０とし、間隙ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を最も近い情報ドットの値と中央ドットの値を補間した値とすることを特徴とすることができる。
さらに、前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を、輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を、最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とすることができる。
また、本発明は、二次元バーコードを含むカラー画像を撮影し、前記二次元バーコードに含まれた情報を復号する二次元バーコード復号方法であって、前記二次元バーコードを含むカラー画像を撮影する撮影ステップと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理ステップとを備えてなる。
ここで、前記色差信号は、青色差信号と赤色差信号であり、前記画像処理ステップは、前記二次元バーコードの情報の単位に対応する範囲において、前記輝度信号と前記青色差信号と前記赤色差信号の平均値を算出したものを、それぞれ平均輝度信号と平均青色差信号と平均赤色差信号とし、隣接する情報の変化量を前記平均色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記平均輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行うことを特徴とすることができる。
また、本発明は、送信側で二次元バーコードに基づくカラー画像を生成して伝送すると共に、受信側で表示されるカラー画像を撮影することにより二次元バーコードを読み取る情報伝送方法であって、入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化ステップと、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリングステップと、前記アップサンプリングステップの出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成ステップと、前記アップサンプリングステップの出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成ステップとを備えて伝送される二次元バーコード画像を生成する二次元バーコード生成ステップと、伝送された前記二次元バーコード画像を受信し表示する表示ステップと、前記二次元バーコード画像を撮影する撮影ステップと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理ステップとを備える二次元バーコード復号ステップとを備えてなる。
また、本発明は、二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成方法をコンピュータに実行させる二次元バーコード画像生成プログラムであって、入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化ステップと、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリングステップと、前記アップサンプリングステップの出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成ステップと、前記アップサンプリングステップの出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成ステップとをコンピュータに実行させる。
ここで、前記アップサンプリングステップの出力において、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとした場合に、前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を、輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を、最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とすることができる。また、前記アップサンプリングステップの出力において、各ドットの値を０から１の間で表し、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとし、前記色差信号として青色差信号と赤色差信号を用いる場合に、前記色差信号生成ステップは、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうち一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に１、隣接する情報ドットの値が等しい場合に０とし、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうちもう一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に０、隣接する情報ドットの値が等しい場合に１とし、情報ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を０とし、間隙ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を最も近い情報ドットの値と中央ドットの値を補間した値とすることを特徴とすることができる。
また、本発明は、二次元バーコードを撮影し、前記二次元バーコードに含まれた情報を復号する二次元バーコード復号方法をコンピュータに実行させる二次元バーコード復号プログラムであって、前記二次元バーコードを含むカラー画像を撮影する撮影ステップと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理ステップとをコンピュータに実行させる。ここで、前記色差信号は、青色差信号と赤色差信号であり、前記画像処理ステップは、前記二次元バーコードの情報の単位に対応する範囲において、前記輝度信号と前記青色差信号と前記赤色差信号の平均値を算出したものを、それぞれ平均輝度信号と平均青色差信号と平均赤色差信号とし、隣接する情報の変化量を前記平均色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記平均輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行うことを特徴とすることができる。
なお、本発明において、上記プログラムはコンピュータにより読取り可能な媒体に記憶されることができる。ここで、コンピュータにより読取り可能な媒体は、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体や、コンピュータプログラムを保持するデータベース、或いは、他のコンピュータ並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体をも含むものである。
本実施の形態に係る情報伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る二次元バーコード画像生成装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る二次元バーコード画像生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。 アップサンプリングの具体例を示す図である。 本実施の形態に係る輝度信号生成部の動作の一例を示すフローチャートである。 送信輝度信号Ｙの具体例を示す図である。 本実施の形態に係る青色差信号生成部の動作の一例を示すフローチャートである。 送信青色差信号Ｃｂの具体例を示す図である。 本実施の形態に係る赤色差信号生成部の動作の一例を示すフローチャートである。 送信赤色差信号Ｃｒの具体例を示す図である。 本実施の形態に係る携帯情報端末の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る画像処理部における二次元バーコードの復号の動作の一例を示すフローチャートである。 二次元バーコードの一例を示す図である。 表示装置における二次元バーコードの劣化の一例を示す図である。
以下、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。
本実施の形態では、情報伝送システムの一例として、伝送する情報を二次元バーコードに基づいたカラー画像として生成し、テレビジョン放送を介して表示装置に表示し、表示されたカラー画像を携帯情報端末で撮影し、情報を復号する場合について説明する。
まず、情報伝送システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係る情報伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る情報伝送システムは、二次元バーコード画像生成装置１、送信機２、伝送路３、受信機４、表示装置５、携帯情報端末６からなる。
二次元バーコード画像生成装置１は入力された情報を二次元バーコードとして符号化し、さらにカラーテレビジョン信号に変換し、送信機２へ出力する。送信機２は、入力されたカラーテレビジョン信号を無線信号として変調し伝送路３へ出力する。受信機４は伝送路３から受信した無線信号からカラーテレビジョン信号を復調し、表示装置５へ出力する。表示装置５は入力されたカラーテレビジョン信号を、二次元バーコードを含む画像として画面に表示する。携帯情報端末６は、カメラを備え、表示装置５に表示された二次元バーコードを含む画像を撮影し、二次元バーコードを復号し、情報を出力する。携帯情報端末６は本発明の二次元バーコード復号装置を構成している。
次に、送信側、即ち二次元バーコード画像生成装置１について説明する。図２は、本実施の形態に係る二次元バーコード画像生成装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る二次元バーコード画像生成装置１は、二次元バーコード符号化部１１、アップサンプリング部１２、輝度信号生成部１３、青色差信号生成部１４、赤色差信号生成部１５、カラーテレビジョン信号生成部１６からなる。
図３は、本実施の形態に係る二次元バーコード画像生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。まず、二次元バーコード符号化部１１は、入力された情報を二次元バーコードの規則に従って符号化し、二次元バーコード情報配列を生成する（Ｓ１）。この二次元バーコード情報配列は輝度０（黒）と輝度１（白）からなる二値の輝度で表わされる。次に、アップサンプリング部１２は、二次元バーコード情報配列の隣接するドット間に所定の数の空のドットを挿入することによりアップサンプリングを行い、拡大二次元バーコード情報配列を生成する（Ｓ２）。以後、拡大二次元バーコード情報配列のドットのうち、二次元バーコード情報配列の値を持つドットを情報ドットとする。また、アップサンプリングにより挿入された空のドットのうち、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、その他のドットを間隙ドットとする。
図４は、アップサンプリングの具体例を示す図である。ここでは、４倍のアップサンプリングを行った例を示す。図４（ａ）は二次元バーコード情報配列、図４（ｂ）は二次元バーコード情報配列を輝度として表した画像、図４（ｃ）はアップサンプリングにより生成された拡大二次元バーコード情報配列を表す。以後、図４（ｃ）における拡大二次元バーコード情報配列中のドット列１００を具体例として説明する。
次に、輝度信号生成部１３は拡大二次元バーコード情報配列から送信輝度信号Ｙの生成を行う（Ｓ３）。次に、青色差信号生成部１４は拡大二次元バーコード情報配列から送信青色差信号Ｃｂの生成を行う（Ｓ４）。次に、赤色差信号生成部１５は拡大二次元バーコード情報配列から送信赤色差信号Ｃｒの生成を行う（Ｓ５）。
次に、カラーテレビジョン信号生成部１６は、送信輝度信号Ｙ、送信青色差信号Ｃｂ、送信赤色差信号Ｃｒを、送信カラーテレビジョン信号に変換し、伝送路へ出力する（Ｓ６）。
次に、二次元バーコード画像生成装置１における輝度信号生成部１３と青色差信号生成部１４と赤色差信号生成部１５の動作の詳細について説明する。
図５は、本実施の形態に係る輝度信号生成部の動作の一例を示すフローチャートである。まず、輝度信号生成部１３は、拡大二次元バーコード情報配列の情報ドットの値を、そのまま送信輝度信号Ｙの情報ドットの値として決定する（Ｓ１１）。次に、送信輝度信号Ｙの全ての中央ドットの値を中間値（輝度＝０．５）として決定する（Ｓ１２）。次に、送信輝度信号Ｙの情報ドットと中央ドットの値を補間するように、送信輝度信号Ｙの間隙ドットの値を決定する（Ｓ１３）。
図６は、送信輝度信号Ｙの具体例を示す図である。ここでは上述したドット列１００を用いて説明する。図６（ａ）は処理Ｓ１１後の送信輝度信号Ｙ、図６（ｂ）は処理Ｓ１２後の送信輝度信号Ｙ、図６（ｃ）は処理Ｓ１３後の送信輝度信号Ｙを表す。
図７は、本実施の形態に係る青色差信号生成部の動作の一例を示すフローチャートである。まず、青色差信号生成部１４は、拡大二次元バーコード情報配列の情報ドットの値を、送信青色差信号Ｃｂの情報ドットの値として仮決定する（Ｓ２１）。次に、送信青色差信号Ｃｂの隣り合う情報ドットの値の差の絶対値を、送信青色差信号Ｃｂの中央ドットの値として決定する（Ｓ２２）。次に、送信青色差信号Ｃｂの情報ドットの値を０とし（Ｓ２３）、送信青色差信号Ｃｂの情報ドットと中央ドットの値を補間するように、送信青色差信号Ｃｂの間隙ドットの値を決定する（Ｓ２４）。
図８は、送信青色差信号Ｃｂの具体例を示す図である。ここでも上述したドット列１００を用いて説明する。図８（ａ）は処理Ｓ２１後の送信青色差信号Ｃｂ、図８（ｂ）は処理Ｓ２２後の送信青色差信号Ｃｂ、図８（ｃ）は処理Ｓ２３後の送信青色差信号Ｃｂ、図８（ｄ）は処理Ｓ２４後の送信青色差信号Ｃｂを表す。
図９は、本実施の形態に係る赤色差信号生成部の動作の一例を示すフローチャートである。まず、赤色差信号生成部１５は、拡大二次元バーコード情報配列の情報ドットの値を、送信赤色差信号Ｃｒの情報ドットの値として仮決定する（Ｓ３１）。次に、送信赤色差信号Ｃｒの情報ドットの値が０であれば−１に置き換え、隣り合う情報ドットの値の和の絶対値に１／２を乗じた値を、送信赤色差信号Ｃｒの中央ドットの値として決定する（Ｓ３２）。次に、送信赤色差信号Ｃｒの情報ドットの値を０とし（Ｓ３３）、送信赤色差信号Ｃｒの情報ドットと中央ドットの値を補間するように送信赤色差信号Ｃｒの間隙ドットの値を決定するＳ３４）。
図１０は、送信赤色差信号Ｃｒの具体例を示す図である。ここでも上述したドット列１００を用いて説明する。図１０（ａ）は処理Ｓ３１後の送信赤色差信号Ｃｒ、図１０（ｂ）は処理Ｓ３２後の送信赤色差信号Ｃｒ、図１０（ｃ）は処理Ｓ３３後の送信赤色差信号Ｃｒ、図１０（ｄ）は処理Ｓ３４後の送信赤色差信号Ｃｒを表す。
次に、受信側、即ち携帯情報端末について説明する。図１１は、本実施の形態に係る携帯情報端末の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る携帯情報端末は、二次元バーコード復号装置として、制御部６１、操作部６２、カメラ６３、画像処理部６４、記憶部６５、表示部６６、無線通信部６７、音声入力部６８、音声出力部６９からなる。この実施の形態において、携帯情報端末は携帯電話機を例にしているが、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等によっても同様に構成され得る。
制御部６１は、各部の制御を行う。操作部６２は、ユーザからの入力を受け付ける。記憶部６５は、制御部６１が用いるプログラムや画像処理部６４が用いる画像等を格納する。カメラ６３は、操作部６２におけるユーザの操作に従って撮影を行う。画像処理部６４は撮影した画像を用いて二次元バーコードの復号等の処理を行う。無線通信部６７は、音声やデータ等を用いて基地局との通信を行う。音声入力部６８は、送信する音声をユーザから入力する。音声出力部６９は、受信した音声をユーザへ出力する。表示部６６は、画像やデータや表示する。
図１２は、本実施の形態に係る画像処理部における二次元バーコードの復号の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部６１は、操作部６２におけるユーザの操作に従って二次元バーコードの読み取りの動作を開始する。次に、カメラ６３は、操作部６２におけるユーザの操作に従って、二次元バーコードを含むカラー画像の撮影を行う（Ｓ４１）。ここで、撮影された画像は、元の二次元バーコードに対してＮ倍のオーバーサンプリングを行う解像度を持ち、カラーは（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表されるものとする。
次に、画像処理部６４は、撮影された画像から、二次元バーコードの位置と元の二次元バーコードのドットの単位となる読み出し格子の検出を行う（Ｓ４２）。従って、読み出し格子の一辺はＮ画素で表されることになる。位置の検出には、二次元バーコードに含まれる所定のマーカやパイロットとなるパターンを用いる。
次に、画像処理部６４は、位置と読み出し格子の検出が成功したか否かの判断を行う（Ｓ４３）。検出が失敗した場合（Ｓ４３，Ｎｏ）、処理Ｓ４１に戻る。一方、検出が成功した場合（Ｓ４３，Ｙｅｓ）、撮像した画像と検出した位置に従って二次元バーコードの範囲を切り出した画像の（Ｒ，Ｇ，Ｂ）それぞれの成分である、カラー二次元バーコード画像配列（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を取得する（Ｓ４４）。
次に、画像処理部６４は、カラー二次元バーコード画像配列（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーについて（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）への変換を行い、カラー二次元バーコード画像配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）を取得する（Ｓ４５）。次に、画像処理部６４は、カラー二次元バーコード画像配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）において読み出し格子毎にＹの平均値、Ｃｂの平均値、Ｃｒの平均値を算出し、それぞれカラー二次元バーコード情報配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）として記憶部６５へ格納する（Ｓ４６）。従って、カラー二次元バーコード情報配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）はそれぞれ、送信された二次元バーコード情報配列と同じ大きさの配列となる。
次に、画像処理部６４は、カラー二次元バーコード情報配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）から１ドット分を読み出し、それぞれＹ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１とする（Ｓ４７）。つぎに、カラー二次元バーコード情報配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）から前回読み出した１ドット分を読み出し、それぞれＹ０、Ｃｂ０、Ｃｒ０とする（Ｓ４８）。次に、画像処理部６４は、Ｃｂ１＞Ｃｒ１であるか否かの判断を行う（Ｓ５０）。
Ｃｂ１＞Ｃｒ１である場合（Ｓ５０，Ｙｅｓ）、Ｙ０＜閾値であるか否かの判断を行う（Ｓ６０）。ここで、Ｙが０から１までの範囲を取り得る場合、閾値は例えば０．５である。Ｙ０＜閾値である場合（Ｓ６０，Ｙｅｓ）、Ｙ１を所定の値だけ増加させ（Ｓ６１）、処理Ｓ７５へ移行する。一方、Ｙ０＜閾値でない場合（Ｓ６０，Ｎｏ）、Ｙ１を所定の値だけ減少させ（Ｓ６２）、処理Ｓ７５へ移行する。
また、Ｓ５０において、Ｃｂ１＞Ｃｒ１でない場合（Ｓ５０，Ｎｏ）、Ｙ０＜閾値であるか否かの判断を行う（Ｓ７０）。Ｙ０＜閾値である場合（Ｓ７０，Ｙｅｓ）、Ｙ１を所定の値だけ減少させ（Ｓ７１）、処理Ｓ７５へ移行する。一方、Ｙ０＜閾値でない場合（Ｓ７０，Ｎｏ）、Ｙ１を所定の値だけ増加させ（Ｓ７２）、処理Ｓ７５へ移行する。
次に、画像処理部６４は、カラー二次元バーコード情報配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）のうち読み出したドットのＹの値をＹ１に更新し（Ｓ７５）、カラー二次元バーコード情報配列（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）から、まだＹ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１を読み出していないドットがあるか否かを判断する（Ｓ８０）。まだ読み出していないドットがある場合（Ｓ８０，Ｙｅｓ）、処理Ｓ４７へ戻る。一方、既に全てのドットの読み出しを終えた場合（Ｓ８０，Ｎｏ）、以上のフローで補正されたカラー二次元バーコード情報配列のＹの値を用いて、従来のモノクロの二次元バーコードと同様の二次元バーコード復号処理を行い（Ｓ８１）、得られた情報を記憶部６５へ格納する、または表示部６６へ表示する。
なお、本実施の形態においては、二次元バーコードをテレビジョン放送として伝送する例について説明したが、有線でカラーテレビジョン信号を伝送しても良い。
また、送信輝度信号Ｙ、送信青色差信号Ｃｂ、送信赤色差信号Ｃｒを用いてカラー印刷を行い、この印刷物を携帯情報端末で撮影しても良い。
以上説明したように、上述した情報伝送システムを用いることにより、テレビジョン放送において二次元バーコードを利用することができ、印刷物に比べて解像度の低いテレビジョンに表示された二次元バーコードを、カメラ付きの携帯情報端末で読み取る場合の誤り率を大幅に低減することができる。
また、送信されるカラーの二次元バーコードの画像は、従来のモノクロの二次元バーコードの画像と互換性があり、従来のモノクロの二次元バーコードを復号する携帯情報端末でも復号することができる。
また、本実施の形態における二次元バーコードの画像をカラー印刷とした場合には、従来の二次元バーコードに比べて、解像度が低い、あるいは紙の質が悪い印刷物においても、読み取りの誤り率を大幅に低減することができる。

Claims (22)

  1. 二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成装置であって、
    入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化部と、
    前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリング部と、
    前記アップサンプリング部の出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成部と、
    前記アップサンプリング部の出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成部と、
    を備えてなる二次元バーコード画像生成装置。
  2. 請求項１に記載の二次元バーコード画像生成装置において、
    前記アップサンプリング部の出力において、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとした場合に、
    前記輝度信号生成部は、中央ドットにおける輝度信号の値を輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする二次元バーコード画像生成装置。
  3. 請求項１に記載の二次元バーコード画像生成装置において、
    前記アップサンプリング部の出力において、各ドットの値を０から１の間で表し、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとし、前記色差信号として青色差信号と赤色差信号を用いる場合に、
    前記色差信号生成部は、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうち一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に１、隣接する情報ドットの値が等しい場合に０とし、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうちもう一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に０、隣接する情報ドットの値が等しい場合に１とし、情報ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を０とし、間隙ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を最も近い情報ドットの値と中央ドットの値を補間した値とすることを特徴とする二次元バーコード画像生成装置。
  4. 請求項３に記載の二次元バーコード画像生成装置において、
    前記輝度信号生成部は、中央ドットにおける輝度信号の値を輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする二次元バーコード画像生成装置。
  5. 二次元バーコードを含むカラー画像を撮影し、前記二次元バーコードに含まれた情報を復号する二次元バーコード復号装置であって、
    前記二次元バーコードを含むカラー画像を撮影するカメラと、
    前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理部と、
    を備えてなる二次元バーコード復号装置。
  6. 請求項５に記載の二次元バーコード復号装置において、
    前記復号により得られた情報を表示する表示部を備えている二次元バーコード復号装置。
  7. 請求項５に記載の二次元バーコード復号装置において、
    前記色差信号は、青色差信号と赤色差信号であり、
    前記画像処理部は、前記二次元バーコードの情報の単位に対応する範囲において、前記輝度信号と前記青色差信号と前記赤色差信号の平均値を算出したものを、それぞれ平均輝度信号と平均青色差信号と平均赤色差信号とし、隣接する情報の変化量を前記平均色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記平均輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行うことを特徴とする二次元バーコード復号装置。
  8. 請求項５に記載の二次元バーコード復号装置において、
    携帯情報端末に備えられていることを特徴とする二次元バーコード復号装置。
  9. 送信側で二次元バーコードに基づくカラー画像を生成して伝送すると共に、受信側で表示された前記カラー画像を撮影することにより二次元バーコードを読み取る情報伝送システムであって、
    入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化部と、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリング部と、前記アップサンプリング部の出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成部と、前記アップサンプリング部の出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成部とを備える二次元バーコード画像生成装置と、
    前記二次元バーコード画像生成装置の出力を表示する表示装置と、
    前記表示装置上に表示された二次元バーコードを含むカラー画像を撮影するカメラと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理部とを備える二次元バーコード復号装置と、
    を備えてなる情報伝送システム。
  10. 二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成方法であって、
    入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化ステップと、
    前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリングステップと、
    前記アップサンプリングステップの出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成ステップと、
    前記アップサンプリングステップの出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成ステップと、
    を備えてなる二次元バーコード画像生成方法。
  11. 請求項１０に記載の二次元バーコード画像生成方法において、
    前記アップサンプリングステップの出力において、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとした場合に、
    前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする二次元バーコード画像生成方法。
  12. 請求項１０に記載の二次元バーコード画像生成方法において、
    前記アップサンプリングステップの出力において、各ドットの値を０から１の間で表し、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとし、前記色差信号として青色差信号と赤色差信号を用いる場合に、
    前記色差信号生成ステップは、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうち一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に１、隣接する情報ドットの値が等しい場合に０とし、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうちもう一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に０、隣接する情報ドットの値が等しい場合に１とし、情報ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を０とし、間隙ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を最も近い情報ドットの値と中央ドットの値を補間した値とすることを特徴とする二次元バーコード画像生成方法。
  13. 請求項１２に記載の二次元バーコード画像生成方法において、
    前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を、輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を、最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする二次元バーコード画像生成方法。
  14. 二次元バーコードを含むカラー画像を撮影し、前記二次元バーコードに含まれた情報を復号する二次元バーコード復号方法であって、
    前記二次元バーコードを含むカラー画像を撮影する撮影ステップと、
    前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理ステップと、
    を備えてなる二次元バーコード復号方法。
  15. 請求項１４に記載の二次元バーコード復号方法において、
    前記色差信号は、青色差信号と赤色差信号であり、
    前記画像処理ステップは、前記二次元バーコードの情報の単位に対応する範囲において、前記輝度信号と前記青色差信号と前記赤色差信号の平均値を算出したものを、それぞれ平均輝度信号と平均青色差信号と平均赤色差信号とし、隣接する情報の変化量を前記平均色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記平均輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行うことを特徴とする二次元バーコード復号方法。
  16. 送信側で二次元バーコードに基づくカラー画像を生成して伝送すると共に、受信側で表示されるカラー画像を撮影することにより二次元バーコードを読み取る情報伝送方法であって、
    入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化ステップと、前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリングステップと、前記アップサンプリングステップの出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成ステップと、前記アップサンプリングステップの出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成ステップとを備えて伝送される二次元バーコード画像を生成する二次元バーコード生成ステップと、
    伝送された前記二次元バーコード画像を受信し表示する表示ステップと、
    前記二次元バーコード画像を撮影する撮影ステップと、前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理ステップとを備える二次元バーコード復号ステップと、
    を備えてなる情報伝送方法。
  17. 二次元バーコードに基づくカラー画像を生成する二次元バーコード画像生成方法をコンピュータに実行させる二次元バーコード画像生成プログラムであって、
    入力された情報を二次元バーコードとして符号化する二次元バーコード符号化ステップと、
    前記二次元バーコードのアップサンプリングを行うアップサンプリングステップと、
    前記アップサンプリングステップの出力に帯域制限を施し、輝度信号として出力する輝度信号生成ステップと、
    前記アップサンプリングステップの出力において隣接する情報の変化量を色差信号として出力する色差信号生成ステップと、
    をコンピュータに実行させる二次元バーコード画像生成プログラム。
  18. 請求項１７に記載の二次元バーコード画像生成プログラムにおいて、
    前記アップサンプリングステップの出力において、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとした場合に、
    前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を、輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を、最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする二次元バーコード画像生成プログラム。
  19. 請求項１７に記載の二次元バーコード画像生成プログラムにおいて、
    前記アップサンプリングステップの出力において、各ドットの値を０から１の間で表し、前記アップサンプリング前の値を持つドットを情報ドットとし、隣接する情報ドットの中間点に位置するドットを中央ドット、情報ドットと中央ドット以外のドットを間隙ドットとし、前記色差信号として青色差信号と赤色差信号を用いる場合に、
    前記色差信号生成ステップは、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうち一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に１、隣接する情報ドットの値が等しい場合に０とし、中央ドットにおける青色差信号と赤色差信号のうちもう一方の値を、隣接する情報ドットの値が異なる場合に０、隣接する情報ドットの値が等しい場合に１とし、情報ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を０とし、間隙ドットにおける青色差信号と赤色差信号の値を最も近い情報ドットの値と中央ドットの値を補間した値とすることを特徴とする二次元バーコード画像生成プログラム。
  20. 請求項１９に記載の二次元バーコード画像生成プログラムにおいて、
    前記輝度信号生成ステップは、中央ドットにおける輝度信号の値を、輝度信号の取り得る範囲の中央値とし、間隙ドットにおける輝度信号の値を、最も近い情報ドットにおける輝度信号の値と最も近い中央ドットにおける輝度信号の値を補間した値とすることにより帯域制限を行うことを特徴とする二次元バーコード画像生成プログラム。
  21. 二次元バーコードを撮影し、前記二次元バーコードに含まれた情報を復号する二次元バーコード復号方法をコンピュータに実行させる二次元バーコード復号プログラムであって、
    前記二次元バーコードを含むカラー画像を撮影する撮影ステップと、
    前記カラー画像から輝度信号と色差信号を取得し、隣接する情報の変化量を前記色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行う画像処理ステップと、
    をコンピュータに実行させる二次元バーコード復号プログラム。
  22. 請求項２１に記載の二次元バーコード復号プログラムにおいて、
    前記色差信号は、青色差信号と赤色差信号であり、
    前記画像処理ステップは、前記二次元バーコードの情報の単位に対応する範囲において、前記輝度信号と前記青色差信号と前記赤色差信号の平均値を算出したものを、それぞれ平均輝度信号と平均青色差信号と平均赤色差信号とし、隣接する情報の変化量を前記平均色差信号から取得し、前記変化量を用いて補正した前記平均輝度信号から前記二次元バーコードの復号を行うことを特徴とする二次元バーコード復号プログラム。
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