JPWO2009087764A1 - ウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法 - Google Patents

Abstract

格子ドット上にデータを埋め込むことにより、格子ドットの配置形状が拡大することが無い２次元バーコードの情報符号化方法を提供することにある。Ｈａｒｒ変換された空間に、埋め込まれるデータとデータの位置を示すマーカ、データをマスクするためのノイズとを配置し（ステップ１０〜ステップ４０）、データとノイズとが配置されたＨａｒｒ変換された空間をＨａｒｒ逆変換し（ステップ５０）、得られた数値データを２値画像データとしてブロックの格子上に埋め込む（ステップ７０）。

Description

本発明は、データを媒体面のブロックの格子ドット上に埋め込む２次元バーコードの情報符号化方法に係り、詳しくは、ウェーブレット変換により、埋め込む２値画像データを作成する２次元バーコードの情報符号化方法に関する。

印刷物に印刷されたバーコードを読み取って変換し、情報を得るという情報の記述方法が提案されている。この印刷されたバーコードによる方法は、印刷物に対し目障りである、バーコードが大きく紙面の一部を占有するため数多くのバーコードを配置することはレイアウト上難しいという問題があった。

これらの問題を解決するため、微細なドットを所定の法則に基づいて配列したドットパターンを生成して印刷し、これをカメラによりディジタル映像データとして読み取り情報を得るという情報の記述方法が提案されている。この印刷された微細なドットパターンによる方法は、レンズの歪みや斜めからの撮像、及び印刷媒体の伸縮、表面の湾曲、印刷時のゆがみによって撮像されたドットパターンに歪みが生じ、これを補正する高度の技術が必要となるという問題があった。

特許文献１には、これらの問題を解決するため、ドットパターンの各ドットに異なる機能を付与することで多量のデータをドットパターンに定義し、そのドットパターンからの情報化に際し、方向性を認識して迅速に情報化することができると共にドットの配置状態のエラーをチェックすることができ、さらにセキュリティを高めることができるドットパターンを用いた情報入出力方法が記載されている。
特許第３７０６３８５号公報

具体的には、印刷物等の媒体面に、複数の格子ドットを矩形状に配置したブロックが上下または／および左右方向に連続的に配置され、該ブロック内の予め定められた位置にある少なくとも１個の格子ドットを本来の格子ドットの位置よりも一定方向にずらしてブロックの方向を示すキードットとし、４点の格子ドットで囲まれた中心を仮想点にして、これを始点としてベクトルにより表現した終点に、仮想点からの距離と方向とで情報を定義する情報ドットを、複数配列してドットパターンを生成し、ドットパターンを構成するブロックをカメラにより画像データとして取り込み、それをディジタル化して求めた数値より情報、プログラムを出力させるものである。

ところがこれによりと、ブロック内の予め定められた位置にある少なくとも１個の格子ドットを、本来の格子ドットの位置よりも一定方向にずらしてブロックの方向を示すキードットとして用いている。これにより、キードットは本来の格子ドットの格子内に配置されるため、印刷には本来の格子ドットの配置に要する分解能より高い分解能を必要とするという問題がある。また、最高分解能をキードットの分解能に割り当てて印刷すると、本来の格子ドットの配置形状が大きくなってしまうという問題がある。

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、その目的は、格子ドット上にデータを埋め込むことにより、格子ドットの配置形状が拡大することが無い２次元バーコードの情報符号化方法を提供することにある。

本発明のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法は、格子ドットが矩形状に配置されて成るブロックが連続して配列されている媒体面の格子ドット上に埋め込まれるウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法であって、Ｈａｒｒ変換された空間に、埋め込まれるデータと、データをマスクするためのノイズとを配置し、データとノイズとが配置されたＨａｒｒ変換された空間をＨａｒｒ逆変換し、得られた数値データを２値画像データとしてブロックの格子上に埋め込むことを特徴とする。

本発明のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法は、Ｈａｒｒ変換された空間には、さらに埋め込まれるデータの存在を示すマーカを配置することを特徴とする。

本発明のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法は、埋め込まれるデータとマーカとをＬ成分とし、ノイズをＨ成分とすることを特徴とする。

本発明のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法は、２値画像データの復号時に、２進数のデータとして復号されるよう、符号化のＨ成分を決めることを特徴とする。

本発明によれば、Ｈａｒｒ変換された空間にデータを配置し、且つ、Ｈａｒｒ逆変換することにより得られた２値画像データを、ブロックを単位とする格子ドット上に埋め込むことが可能となる。このため、格子ドットの配置形状を大きくすることなくブロックを作成することが可能となり、作成されたブロックを媒体面に格子状に印刷することにより情報の拡張を図ることができる２次元バーコードの情報符号化方法を提供できる。

本発明による符号化処理の手順を示すフローチャート。 本発明による情報ビット列の配置を示すビット構成図。 本発明によるＬ成分及びＨ成分の構成を示すＬ、Ｈ成分構成図。 本発明によるＬ、Ｈ成分のマーカの配置を示すマーカ配置図。 本発明の１行目のデータ４ビットがＨａｒｒ逆変換された数値データ図。 本発明による１ブロックが媒体に印刷された状態を示す印刷パターン。 本発明による復号処理の手順を示すフローチャート図。 本発明による復号処理のステップを示す復号処理図。

符号の説明

Ｍ マーカ
ＬＭ Ｌ成分のマーカ
ＨＭ Ｈ成分のマーカ

本発明による２次元バーコードの情報符号化方法の実施の形態について、図を用いて説明する。埋め込むデータのビット数は任意に設定できるが、データのビット長や符号化後の行列のサイズは、符号化及び復号のプロセスにおいて矛盾が生じないよう、事前に決定しておく必要がある。また、符号化から復号までの間に回転変換が行なわれる可能性を考慮すると、符号化後の行と列の長さは等しく設定される。このため埋め込む情報のデータを３２ビットとすると、埋め込まれるビット列は４０ビットとなり、埋め込む情報のデータが３２ビットであるため、余剰の８ビットが、エラー検出のためのチェックサムビットとして用いられる。

この場合の符号化及びその復号について、以下に説明する。図１は、本発明による符号化処理の手順を示すフローチャートである。図１において、最初に、データのビット長３２ビットに対して、８ビットのチェックサムが付加される（ステップ１０）。次に、この４０ビットが、４ビットずつのビット列に分解される（ステップ２０）。図２は、本発明による情報のビット列を示すビット構成図であり、ステップ１０におけるビット列の構成、及びステップ２０で４ビットずつ分解されて、１０行１０列のビットマップを構成する初期段階が示されている。

次に、これらの各４ビットデータは、１次元ウェーブレット変換であるＨａｒｒ変換された空間に埋め込まれるため、Ｈａｒｒ逆変換後の数値が２又０はとなるような低周波成分であるＬ成分と高周波成分であるＨ成分として配置される（ステップ３０）。Ｌ成分は、データの情報成分であるビット列とチェックサムを含んでいる。Ｈ成分は、情報成分に難読性や不規則性を付加するための高周波成分、つまりノイズである。また、ビット列の先頭を検出するためのマーカ（Ｍ）が、Ｌ成分に１ビット（ＬＭ）、Ｈ成分に１ビット（ＨＭ）、各々配置される。

図３は、本発明のＬ成分及びＨ成分の構成を示すＬ、Ｈ成分構成図である。図３ａにおいて、対応するデータのビットが１のとき、Ｌ成分が２、Ｈ成分が０となるよう事前に決められて配置されている。又、図３ｂにおいて、対応するデータのビットが０のときは、各Ｌ、Ｈ成分の組である（１、１）、（１、−１）のいずれかが、ランダムに設定されるように決められて配置されている。この場合、２ビット目の０には、（１、−１）が選択され、４ビット目の０には、（１、１）が選択されている。図３ｃにおいて、各ビットがこれらのプロセスを経た結果、データとマーカ（１、０、１、０、Ｍ）のＬ成分は、（２、１、２、１、ＬＭ）となり、Ｈ成分は、（０、−１、０、１、ＨＭ）となる。

次に、データの４ビットの行数が素数であれば、それぞれのマーカはＬＭ＝２、ＨＭ＝０となり、素数でなければ、ＬＭ＝０、ＨＭ＝０となるよう事前に決められ、それぞれのマーカの数値が配置される（ステップ４０）。図４は、Ｌ、Ｈ成分のマーカの配置を示すマーカ配置図である。１行目のデータ４ビットに対しては、１が素数ではないため、Ｌ成分のマーカＬＭ、及び、Ｈ成分のマーカＨＭは共に０となっている。２行目のデータ４ビットに対しては素数行であるため、Ｌ成分のマーカＬＭは２となり、Ｈ成分のマーカＨＭは０となっている。このように１０行まで素数行なら（２、０）、そうでなければ（０、０）が、各（ＬＭ、ＨＭ）に配置される。

このようにして作成された１０行１０列のビットマップがＨａｒｒ変換された空間に埋め込まれた後、１行ずつＨａｒｒ逆変換され、１０行目までの逆変換が完了すると次のステップ移行する（ステップ５０、ステップ６０）。図５は、１行目のデータ４ビットがＨａｒｒ逆変換された数値データ図である。図５において、原データ（１、０、１、０）とマーカがＨａｒｒ変換された数値データ（２、１、２、１、０、０、−１、０、−１、０）がＨａｒｒ逆変換され、数値データ（１、１、０、１、１、１、１、０、０、０）と成って示されている。

次にＨａｒｒ逆変換されて得られた数値データを、２次元配列の２値画像データとして、媒体面の１０×１０ドットの格子上に埋め込む（ステップ７０）。この１０×１０ドットの格子を１ブロックとして所定の情報のビットが埋め込まれ、さらにこのブロックが矩形状に配列されて情報の埋め込みが拡張される。図６は、１ブロックが媒体に印刷された状態を示す印刷パターンである。最初の１行目は、原データ（１、０、１、０）の２値画像データが、媒体面に印刷されたパターンを示している。２行目以下は、任意の原データの印刷パターンがイメージとして示されており、全体として１０×１０ドットの格子上に印刷された状態を示している。

図７は、本発明による復号処理の手順を示すフローチャートである。図７において、媒体面からブロック単位の面積で画像検出された印刷パターンは、回転処理やローテーションを行いながらＨａｒｒ変換を繰り返し、マーカのパターンを検出する（ステップ１１０〜ステップ１３０）。マーカのパターンが検出されると、ノイズであるＨ成分のビットとマーカビット、及びＬ成分中のマーカビットは捨てられ、Ｌ成分の情報ビットのみが抽出される（ステップ１４０）。この抽出された情報ビットに対し、原データをＨａｒｒ変換された空間に埋め込むため事前に決められていた変換ルールを適用し、ビット逆変換が行なわれ、原データが再現される（ステップ１５０）。

図８は、復号処理のステップを示す復号処理図である。図８ａは、原データ（１、０、１、０）の２値画像データの印刷パターンを示している。図８ｂは、画像検出された印刷パターンを画像処理し、量子化して、Ｈａｒｒ逆変換された数値データ（１、１、０、１、１、１、１、０、０、０）を再現したビットパターンを示している。図８ｃは、マーカ検出によりブロックの位置が確定したときの、Ｈａｒｒ変換された原データのビットパターン（２、１、２、１、０、０、−１、０、１、０）を示している。図８ｄは、原データをＨａｒｒ変換された空間に埋め込むため、事前に決められていた変換ルールを適用し、ビット逆変換が行なわれ、再現された原データ（１、０、１、０）を示している。

以上説明したように、本発明によると、Ｈａｒｒ変換された空間に、データの位置と難読性や不規則性とを付加されたデータを配置し、且つ、Ｈａｒｒ逆変換することにより得られた２値画像データを、ブロックを単位とする格子ドット上に埋め込むことが可能となる。このため、格子ドットの配置形状を大きくすることなくブロックを作成することが可能となり、作成されたブロックを媒体面に格子状に印刷することにより情報の拡張を図ることができる２次元バーコードの情報符号化方法を提供できる。

Claims (4)

1. 格子ドットが矩形状に配置されて成るブロックが連続して配列されている媒体面の前記格子ドット上に埋め込まれるウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法であって、
   Ｈａｒｒ変換された空間に、埋め込まれるデータと、該データをマスクするためのノイズとを配置し、
   前記データとノイズとが配置されたＨａｒｒ変換された空間をＨａｒｒ逆変換し、
   得られた数値データを２値画像データとして前記ブロックの前記格子上に埋め込むことを特徴とするウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法。
2. 前記Ｈａｒｒ変換された空間には、さらに前記埋め込まれるデータの存在を示すマーカを配置することを特徴とする請求項１に記載のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法。
3. 前記埋め込まれるデータと前記マーカとをＬ成分とし、前記ノイズをＨ成分とすることを特徴とする請求項２に記載のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法。
4. 前記２値画像データの復号時に、２進数のデータとして復号されるよう、符号化のＨ成分を決めることを特徴とする請求項３に記載のウェーブレット変換した２次元バーコードの情報符号化方法。

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