KR20030044862A - 2차원 바코드의 판독 방법 - Google Patents

2차원 바코드의 판독 방법 Download PDF

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Abstract

2차원 바코드의 판독 장치 본체의 소형화 및 판독 처리의 고속화를 도모한다. 종이 조각 등에 인쇄된 2차원 바코드를 에리어 센서를 이용하여 촬영하고, 이러한 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상에 대하여, 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 실시하는 단계 102와, 화상에 나타난 밝기 얼룩 보정을 실시하는 단계 103과, 2개의 단계에 의해 보정된 2차원 바코드의 화상 데이터에 기초하여 2차원 바코드의 디코드를 행하는 단계 104를 포함한다.

Description

2차원 바코드의 판독 방법{METHOD OF READING TWO-DIMENSIONAL BARCODE}
본 발명은 2차원 바코드의 판독 방법에 관한 것으로, 특히 판독 장치의 소형화를 가능하게 함과 함께, 판독 스피드를 향상시키는 2차원 바코드의 판독 방법에 관한 것이다.
2차원 바코드의 일종으로서, 미국의 인탁타 러브즈 리미티드 사에 의해 개발된 인탁타 코드(INTACTA CODE)가 알려져 있다. 이 인탁타 코드는 2차원의 흑백의 도트 패턴으로 이루어지는 것으로, 1차원 바코드에 비하여 비약적으로 고밀도의 정보 기록이 가능하다. 따라서, 이 인탁타 코드가 인쇄된 종이 조각을 일종의 정보 기록 매체로서 이용하여, 음악 데이터, 화상 데이터, 문자 데이터 등의 멀티미디어 정보를 암호화하여 기록하는 것이 가능하게 되었다. 인탁타 코드의 정보량은 도트 패턴의 밀도에 의해 변화되고, 도트(화소라고도 함)가 미세할수록, 많은 정보량을 기록할 수 있다.
예를 들면, 1차원 바코드는 각종 상품에 부착됨으로써, 상품의 재고 관리나 판매 관리에 이용되고 있다. 그러나, 기록 가능한 정보량이 적기 때문에, 예를 들면 상품의 검색 코드밖에 기록할 수 없다. 이 때문에, 이 검색 코드에 기초하여 데이터베이스를 액세스하고, 데이터베이스 내에 축적된 대량의 상품 정보를 얻고 있었다.
이에 대하여, 인탁타 코드가 갖는 정보량은 1㎠ 내에, 예를 들면 400바이트 내지 500바이트이므로, 한 장의 종이 조각에 대량의 상품 정보를 기록하는 것이 가능하게 되어, 외부의 데이터베이스를 설치할 필요가 없게 되는 등의 이점이 있다.
종래, 종이 조각 상에 인쇄된 인탁타 코드의 판독에는 스캐너 등의 라인 센서가 이용되고 있었다. 그리고, 라인 센서에 의해 판독된 인탁타 코드는 디지털 데이터화된 후, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터로 취입되고, 재생 프로그램이 실행됨으로써, 이 인탁타 코드를 원래의 기록 정보로 재생하고 있었다. 또, 인탁타 코드의 재생 프로그램은 오늘날 인터넷을 통하여 널리 배포되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 종이 조각 상에 인쇄된 인탁타 코드의 판독에는 스캐너 등의 라인 센서가 이용되고 있었기 때문에, 라인 센서 자체를 구동시키는 구동 회로가 필요하게 되는 등, 판독 장치가 복잡하고 또한 대규모로 됨과 함께 라인별로 판독하기 때문에, 판독 스피드가 매우 늦어진다고 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명자는 인탁타 코드의 판독에 에리어 센서를 이용함으로써, 판독 장치를 소형화함과 함께, 판독 스피드를 향상시킨다는 착상에 이르렀다.
그런데, 판독 장치의 소형화를 도모하기 위해 에리어 센서에 장착된 렌즈의 초점 거리를 짧게 하면, 촬영된 인탁타 코드의 화상에 왜곡이나 밝기 얼룩이 생겨, 정확한 기록 정보를 재생할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 이것을 해결하기 위해서는 렌즈의 초점 거리를 길게 하거나, 인탁타 코드의 정보량을 적게 하는 것이 고려되지만, 전자는 판독 장치의 대형화 및 고가격화를 초래하고, 후자는 인탁타 코드의 특징을 손상시키게 된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 인탁타 코드의 판독 장치를 소형화함과 함께, 판독 스피드를 향상시키는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 근초점 렌즈가 장착된 에리어 센서에 의해 인탁타 코드를 판독할 때에, 촬영된 인탁타 코드의 화상에 왜곡이나 밝기 얼룩의 보정을 실시함으로써, 정확한 기록 정보의 재생을 가능하게 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 바코드의 판독 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차원 바코드의 판독 방법을 설명하는 흐름도.
도 3은 사영 변환에 의한 화상 왜곡 보정을 설명하는 도면.
도 4는 사영 변환에 의한 화상 왜곡 보정을 설명하는 도면.
도 5는 화상의 밝기 얼룩 보정을 설명하는 도면.
도 6은 화상의 밝기 얼룩 보정을 설명하는 도면.
도 7은 화상의 밝기 얼룩 보정을 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : LED
2 : 렌즈
3 : CMOS 이미지 센서
4 : 화상 처리 회로
5 : CPU
6 : JPEG
7 : 화상 메모리
8 : USB 인터페이스
9 : USB 케이블
10 : 퍼스널 컴퓨터
50 : 종이 조각
51 : 코드 에리어
본 발명은 종이 조각 등에 인쇄된 2차원 바코드를 에리어 센서를 이용하여 촬영하고, 이러한 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상에 대하여,
(1) 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 실시하는 단계
(2) 상기 화상에 나타난 밝기 얼룩 보정을 실시하는 단계
(3) 상기 두 단계에 의해 보정된 2차원 바코드의 화상 데이터에 기초하여 해당 2차원 바코드의 디코드를 행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 2차원 바코드의 판독에 에리어 센서를 채용하였기 때문에, 라인 센서에 의한 판독에 비하여 판독 스피드를 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 에리어 센서에 의해 촬영된 2차원 바코드의 화상에 나타나는 왜곡이나 밝기 얼룩을 보정하기 위한 상기 (1), (2)의 소프트웨어 처리 단계를 포함하였기 때문에, 염가이며 소형의 근초점 렌즈의 에리어 센서를 채용할 수 있게 되어, 그 결과, 판독 장치를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
그 바람직한 실시예는 다음과 같다.
즉, 상기 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 행하는 단계는, 정방격자의 4정점의 좌표 및 에리어 센서를 이용하여 촬영된, 왜곡된 이 정방격자의 4정점의 좌표에 기초하여 왜곡 보정 데이터를 구하는 단계와, 그 왜곡 보정 데이터에 기초하여, 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상에 대하여, 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 실시하는 단계를 포함하는 것이다.
또한, 화상에 나타난 밝기 얼룩 보정을 실시하는 단계는, 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상을 복수의 블록으로 분할하는 단계와, 블록별로 밝기 보정을 실시하는 단계를 포함하는 것이다.
그리고, 블록별로 밝기 보정을 실시하는 단계는, 블록별로, 해당 블록 내의 화소의 밝기 분포로부터 블록 기준값을 구하는 단계와, 화상 전체의 밝기 분포로부터 전체 기준값을 구하는 단계를 포함하고, 블록 기준값 및 전체 기준값에 기초하여, 블록별로 밝기 보정을 실시하는 것이다.
<실시예>
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 2차원 바코드의 판독 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 2차원 바코드(예를 들면, 인탁타 코드)가 인쇄된 종이 조각(50)(예를 들면, 명함 등)이 판독 장치의 슬롯(도시 생략)에 삽입되면 LED(1)가 점등하고, 인탁타 코드가 인쇄된 코드 에리어(51)를 조명한다. 그리고, 인탁타 코드의 화상은 렌즈(2)를 통해, CCD나 CMOS 등의 이미지 센서(3)에 의해 전기 신호로 변환된다. 상기한 LED(1), 렌즈(2), CMOS 이미지 센서(3)가 카메라를 구성한다.
CMOS 이미지 센서(3)의 출력 신호는 화상 처리 회로(4)에 의해, 화상 처리가 실시되어 소정의 형식의 디지털 데이터로 변환된다. 화상 처리 회로(4)로부터의 화상 데이터는 CPU(5)로부터의 명령에 따라, JPEG(6), 화상 메모리(7)에 의해 압축이 실시된다.
또한, 압축된 화상 데이터는 USB 인터페이스(8), USB 케이블(9)을 통해, 퍼스널 컴퓨터(10)로 송신된다. 또, CPU(5)는 프로그램 메모리(11)(예를 들면, 플래시 메모리)에 저장된 프로그램에 따라, JPEG(6), 화상 메모리, USB 인터페이스(8) 등을 제어하고 있다. 퍼스널 컴퓨터(10)는 수신한 화상 데이터에 대하여 후술하는 각종 보정을 실시한다.
또, 상술한 2차원 바코드의 판독 시스템에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(10)를 제외한 구성 부분이, 에리어 센서를 이용한 판독 장치를 구성하고 있다.
도 2는 2차원 바코드의 판독 방법을 설명하는 순서도이다. 단계 101에서는 상술한 바와 같이 에리어 센서를 이용한 판독 장치에 의한 2차원 바코드의 판독이 행해진다.
다음으로, 퍼스널 컴퓨터(10)에 의한 소프트웨어 처리로 이행한다. 단계 102에서는 퍼스널 컴퓨터(10)에 취입된 화상 데이터에 대하여, 사영 변환에 의한 화상의 왜곡 보정이 실시된다. 렌즈(2)가 근초점인 경우나, 렌즈(2)에 기울기가 있는 경우에, 촬영된 화상에는 왜곡이 생기기 때문에 이것을 보정하는 단계이다.
다음으로, 단계 103에서는 화상의 밝기 얼룩의 보정이 실시된다. LED(1)에서는 인탁타 코드가 인쇄된 에리어(51)를 균일한 밝기로 조명할 수 없기 때문에, 화상에 밝기의 얼룩이 생겨, 이를 보정하는 단계이다. 그 특징은 화상을 복수의 블록으로 분할하고, 블록별로 보정을 행하는 것이다. 또, 단계 102, 103을 실행하는 순서는 반대이어도 된다.
다음으로, 단계 104에서는 보정이 실시된 화상 데이터의 디코드를 행한다. 예를 들면, 인탁타 코드의 재생 프로그램이 실행됨으로써, 인탁타 코드는 해독되고, 문자나 화상 등의 기록 정보가 재생된다.
이하, 상술한 단계 102의 「사영 변환에 의한 화상 왜곡 보정」, 단계 103의 「블록 분할에 의한 밝기 얼룩의 보정」에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 3, 도 4는 사영 변환에 의한 화상 왜곡 보정을 설명하는 도면이다. 사영 변환은, 화상이 있는 부분을 압축하거나, 또는 임의의 부분을 신장시키거나 하기 위해서 행하는 화상 처리의 방법이다. 사영 변환은, 우선 변환하고자 하는 사변형의 4개의 정점의 좌표를 지정하고, 각각의 정점을 변환 후 어느 좌표로 이동시킬지를 지정함으로써 구할 수 있다.
도 3의 (a)은 판독 장치로 2차원 바코드를 촬영한 화상이다. 판독 장치를 소형화하기 위해서 근초점의 렌즈(2)가 이용되고 있으며, 카메라의 접사 거리(렌즈(2)와 종이 조각(50) 상에 인쇄된 2차원 바코드와의 거리)는 매우 짧다. 이 때문에, 촬영된 2차원 바코드의 주변이 라운딩을 띠고 있는 것을 알 수 있다. 이 화상 왜곡 때문에, 이대로는 코드를 디코드하는 것은 불가능하다. 또한, 카메라의 접사 거리가 짧을수록 이 왜곡은 커진다.
따라서, 이 왜곡을 보정하기 위해서, 우선 판독 장치에 의해, 마찬가지의 종이 조각(50) 상에 인쇄된 정방격자를 촬영하여, 도 3의 (b)의 화상을 얻는다. 이 화상을 보면, 정방격자가 왜곡되어 있는 모습을 알 수 있다. 이 왜곡된 정방격자의, 왜곡된 정방형의 4개의 정점의 좌표 O, P, Q, R을 구한다(도 4).
이상에서 구해진, 왜곡된 정방형을 사영 변환에 의해, 각각 정방형으로 변환한다. 예를 들면, 도 4에서, 사영 변환 전의 정점 O, P, Q, R을 정점 O', P', Q, R로 이동시킴으로써 사영 변환 후의 정방형을 얻는다. 이와 같이 하여, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 왜곡된 정방격자가 보정되어 있는 모습을 알 수 있다. 이상으로부터, 각각의 왜곡된 정방형에 대하여 그 안의 화소를 어떻게 이동시키면 되는지 알 수 있으므로, 이들 정점으로부터 사영 변환 행렬을 구하고, 그것을 보정 데이터로서 기록해 둔다.
그리고, 이 보정 데이터를 이용하여, 촬영된 2차원 바코드의 화상(도 3의 (a))에 대하여, 사영 변환을 실시한다. 그러면, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같은 보정된 화상이 얻어진다. 이 화상을 보면, 화상의 주변의 라운딩이 보정되어 있는모습을 알 수 있다. 그리고, 이 보정 후의 화상에 기초하여, 2차원 바코드의 재생이 가능하게 된다.
다음으로, 단계 103의 「블록 분할에 의한 밝기 얼룩의 보정」에 대하여, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 에리어 센서를 이용한 판독 장치로 2차원 바코드를 촬영한 경우, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같은 밝기가 균일한 화상이 얻어지는 것이 이상적이다.
그러나, 실제로는 판독 장치에 장착된 LED(1)의 위치의 영향 등으로, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같은 밝기가 균일하지 못한 화상이 얻어진다. 도 5(b)가 도시하는 화상의 예에서는, LED(1)가 종이 조각(50)의 상하에 근접하여 배치되어 있기 때문에, 화상의 상하는 밝고, 화상의 중앙은 어둡게 되어 있다.
따라서, 이대로는 2차원 바코드를 정확하게 재생할 수는 없다. 따라서, 이러한 화상에 밝기의 화상 처리를 가하여, 이상적인 화상을 얻기 위해서, 임의의 기준값(임계값)보다 어두운 색은 흑, 또는 임의의 값보다 밝은 색은 백으로 변환시키는 처리(이하, 2치화 처리라고 함)를 실시하면, 도 5의 (c)와 같은 화상이 얻어진다.
여기서는 2차원 코드의 화상의 상하 부분이 끊기는 예가 도시되어 있다. 이것은 화상의 상하 부분의 밝은 영역의 화소의 「흑」이, 중앙 부분의 어두운 영역의 화소의 「백」에 비하여 밝게 되어 있기 때문에, 하나의 기준값으로 밝기 보정을 행하면, 화상의 상하 부분의 밝은 영역의 화소의 「흑」이 백으로 변환되어 버리기 때문이다.
이 문제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 보정 처리를 행한다.
판독 장치로 촬영된 2차원 코드의 화상 데이터를 매트릭스 형상의 복수의 블록 Bi로 분할한다. 이 블록 분할의 예를, 도 5의 (d)에 도시하였다. 그리고, 각 블록 Bi마다 기준값에 기초한 밝기 보정을 행한다. 구체적으로는, 도 6에 도시한 바와 같이 1개의 블록 Bi 중에서의 화소(도트)의 밝기(화소값)의 분포를 구한다.
여기서, 화소값은 밝기를 수치화한 것이고, 0∼255의 사이에서 변화한다. 화소값 0이 가장 어둡고, 화소값 255가 가장 밝다. 화상 내에는 흑과 백의 화소가 있기 때문에, 이 화소값의 분포는 흑과 백의 2개의 분포로 나뉜 것으로 가정한다. 따라서, 이 2개의 분포의 중간의 화소값을 기준값 Ai로서 선택한다. 따라서, 기준값 Ai는 블록 Bi마다, 블록의 밝기를 반영한 각각의 값을 나타내게 된다. 또, 흑과 백의 분포가 완전하게 나누어지지 않는 경우에는 흑과 백의 분포로부터 대략 중간값이 되는 값이 연산에 의해 구해지고, 그것을 기준값 Ai로 한다.
한편, 화면 전체의 밝기(화소값)의 분포를 구한다. 그리고, 이 전체의 분포로부터 마찬가지로 하여 전체 기준값 AT를 구한다. 도 7은 밝기 얼룩 보정을 설명하기 위한 개념도이다. 횡축은 화상의 일방향의 좌표를 나타낸다. 예를 들면, 도 5의 (d)의 지면 상하 방향의 축이다.
횡축에서 보면 B1∼B6의 6개의 블록으로 분할되어 있다. 종축은 화상(화소)의 밝기를 나타내고 있다. 블록 B1, B2, B3, B4, B5, B6의 기준값은 각각 A1, A2, A3, A4, A5, A6이다. 그리고, 전체 기준값은 AT로 나타내어져 있다.
그리고, 각 블록의 밝기를 그 블록의 기준값 Ai와 전체 기준값 AT에 기초하여 보정한다. 예를 들면, 블록 B1에서는 A1>AT이므로, A1과 AT와의 차 ΔA1에 따라, 백과 흑의 분포를 어두운 쪽으로 시프트한다. 블록 B3에서는 A3<AT이므로, A3과 AT와의 차 ΔA3에 따라, 백과 흑의 분포를 밝은 쪽으로 시프트한다.
이와 같이 하여, 블록별로 밝기 보정이 행해진다. 그리고, 보정된 화상에 대하여, 2치화 처리를 행함으로써, 2치화된 2차원 바코드 데이터가 얻어진다.
또, 본 실시예에서는 2차원 바코드로서 인탁타 코드를 예로 설명하였지만, 본 발명은 이 코드에 한정되지 않고, 일반적인 2차원 바코드의 판독에 널리 적용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 화상 왜곡의 보정 및 밝기 얼룩의 보정을 퍼스널 컴퓨터(10)의 소프트웨어 처리로 행하고 있지만, 판독 장치에 내장된 CPU(5)로 행하도록 해도 된다. 이 경우에는 프로그램 메모리(11)에 상기한 보정 처리용 프로그램, 2차원 바코드의 디코드 처리용 재생 프로그램을 저장한다. CPU(5)는 이들 프로그램에 따라 보정 처리 및 디코드 처리를 행한다.
본 발명에 따르면, 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상에 대하여, 근초점 렌즈에 의한 화상 왜곡의 보정 및 근거리 조명에 의한 밝기 얼룩의 보정을 행한 후에, 재생 프로그램에 의해 2차원 바코드의 디코드를 행하도록 하였기 때문에, 판독 장치 본체의 소형화를 도모할 수 있음과 함께, 스캐너 등에 의한 판독에 비하여 판독 처리의 고속화를 도모할 수 있다.

Claims (5)

  1. 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상에 대하여, 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 실시하는 단계;
    상기 화상에 나타난 밝기 얼룩 보정을 실시하는 단계; 및
    상기 2개의 단계에 의해 보정된 2차원 바코드의 화상 데이터에 기초하여 해당 2차원 바코드의 디코드를 행하는 단계
    를 포함하는 2차원 바코드의 판독 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 실시하는 단계는
    정방격자의 4정점의 좌표 및 에리어 센서를 이용하여 촬영된 왜곡된 이 정방격자의 4정점의 좌표에 기초하여 왜곡 보정 데이터를 구하는 단계, 및
    해당 왜곡 보정 데이터에 기초하여, 상기 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상에 대하여, 사영 변환에 의한 왜곡 보정을 실시하는 단계
    를 포함하는 2차원 바코드의 판독 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화상에 나타난 밝기 얼룩 보정을 실시하는 단계는
    상기 에리어 센서로부터 얻어진 2차원 바코드의 화상을 복수의 블록으로 분할하는 단계, 및
    상기 블록별로 밝기 보정을 실시하는 단계
    를 포함하는 2차원 바코드의 판독 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블록별로 밝기 보정을 실시하는 단계는
    상기 블록별로, 해당 블록 내의 화소의 밝기 분포로부터 블록 기준값을 구하는 단계, 및
    상기 화상 전체의 밝기 분포로부터 전체 기준값을 구하는 단계
    를 포함하고,
    상기 블록 기준값 및 전체 기준값에 기초하여, 상기 블록별로 밝기 보정을 실시하는 2차원 바코드의 판독 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차원 바코드는 인탁타 바코드인 2차원 바코드의 판독 방법.
KR10-2002-0075217A 2001-11-30 2002-11-29 2차원 바코드의 판독 방법 KR100483393B1 (ko)

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