JP5287485B2 - 情報表現画像、印刷物、画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報表現画像、印刷物、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。

下記特許文献１、特許文献２には、ドットのオンオフにより情報を表現する技術が開示されている。

また、下記特許文献３には、一定の領域内におけるドットの数を一定数とするパターン画像を用いることにより画質を向上させる技術が開示されている。

特表２００３−５１１７６２号公報 特許第２８３３９７５号公報 特開２００７−１７９１１１号公報

本発明の目的は、画質劣化を抑制しつつ耐ノイズ性の高い情報表現画像、印刷物、画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の情報表現画像の発明は、情報単位となる単位表示領域内に予め定めた数以下のドットを配置して情報を表現したドット配置パターンにより構成され、前記ドット配置パターンは、予め定めた誤り訂正符号語のビット列の１または０を表すドットの数が、前記予め定めた数以下である部分集合となるようにドットの配置が決定されており、前記部分集合と前記情報とが１対１に関連付いているとともに機械読み取り可能なことを特徴とする。

請求項２記載の画像処理装置の発明は、情報を、請求項１記載の情報表現画像に変換する情報変換手段と、前記変換後の情報表現画像を配列し、画像情報に重畳して出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３記載の画像処理装置の発明は、請求項１記載の情報表現画像を取得する画像取得手段と、前記取得した情報表現画像から前記ドット配置パターンを検出し、前記ドット配置パターンから情報を抽出する情報抽出手段と、を備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の発明が、請求項１記載の情報表現画像と前記情報表現画像を構成するドット配置パターンにより表現された情報との関連付け情報を、指定された誤り訂正符号と前記情報のビット数とに基づいて生成することを特徴とする。

請求項５記載の印刷物の発明は、請求項１記載の情報表現画像を複数連続して配列し、画像情報と重畳して印刷されたことを特徴とする。

請求項６記載の画像処理プログラムの発明は、コンピュータを、情報を、請求項１記載の情報表現画像に変換する情報変換手段、前記変換後の情報表現画像を配列し、画像情報に重畳して出力する出力手段、として機能させることを特徴とする。

請求項７記載の画像処理プログラムの発明は、コンピュータを、請求項１記載の情報表現画像を取得する画像取得手段、前記取得した情報表現画像からドット配置パターンを検出し、前記ドット配置パターンから情報を抽出する情報抽出手段、として機能させることを特徴とする。

請求項１及び請求項５の発明によれば、ドットの数を制限せず、または誤り訂正符号を使用しない場合に較べて、画質劣化を抑制しつつ耐ノイズ性の高い情報表現画像を提供できる。

請求項２及び請求項６の発明によれば、本構成を有しない場合に較べて、画質劣化を抑制しつつ耐ノイズ性の高い情報表現画像を出力できる。

請求項３及び請求項７の発明によれば、画質劣化を抑制しつつ耐ノイズ性の高い情報表現画像から情報を復元できる。

請求項４の発明によれば、本構成を有しない場合に較べて、画質劣化を抑制しつつ耐ノイズ性の高い情報表現画像を生成するための関連付け情報を人手をかけずに生成できる。

実施形態にかかる情報表現画像の例を示す図である。 ドット配置パターンにより表される誤り訂正符号と表現される情報との関係を表すテーブルの例を示す図である。 ドット配置パターンにより表される誤り訂正符号と表現される情報との関係を表すテーブルの他の例を示す図である。 実施形態にかかる情報表現画像の他の例を示す図である。 実施形態にかかる画像処理装置を構成するコンピュータのハードウェア構成の例を示す図である。 実施形態にかかる画像処理装置の一実施形態の機能ブロック図である。 実施形態にかかる画像処理装置の動作例のフロー図である。 実施形態にかかる画像処理装置の他の動作例のフロー図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を説明する。

図１（ａ），（ｂ）には、実施形態にかかる情報表現画像の例が示される。図１（ａ）が、情報表現画像の例であり、図１（ｂ）が、情報表現画像に対応するビット列である。なお、図１（ａ）では、ドットＤが図１（ｂ）のビット列の１を表しているが、０を表すように構成してもよい。

図１（ａ）において、情報表現画像は、単位表示領域内に、予め定めた数以下のドットＤを配置して情報を表現したドット配置パターンにより構成されている。このドット配置パターンは、予め定めた誤り訂正符号語のビット列の１または０を表すドットの数が、上記予め定めた数以下である部分集合となるようにドットの配置が決定されている。

図１（ａ）の例では、上記単位表示領域が３×３の格子点により構成されており、一定量の情報を表現する情報単位となっている。なお、単位表示領域を構成する格子点の数は３×３に限定されず、適宜決定することができる。さらに、格子点は表示される必要もない。また、図１（ａ）では、情報表現画像を構成するドットＤが黒点で示されているが、色は限定されず、また形状も丸に限定されず、例えば矩形でもよい。

上述したように、ドットＤの数は、予め定めた数以下とされている。図１（ａ）の例では、格子点の数を３×３とし、ドットＤの数を４以下としているが、これには限定されない。格子点の数との関係で、画質劣化を抑制できる数を適宜決定することができる。また、図１（ｂ）に示されるように、ドットＤは、誤り訂正符号語のビット列中の１を表しているが、０を表してもよい。いずれの場合にも、ドットＤの数が予め定めた数以下となるように誤り訂正符号語の部分集合が選択される。

図２には、ドット配置パターンにより表される誤り訂正符号と表現される情報との関係を表すテーブルの例が示される。本実施形態では、単位表示領域における格子点の数ｎとドットＤの誤検出を許す数ｔとを、ｎビット中ｔビットの誤り訂正が可能な誤り訂正符号と対応づけている。例えば、格子点を３×３とし、１つのドットの欠落、またはドットが無い格子点への塵等の付着によるドット類似画像の形成があっても、元のビット列の検出が可能なドット配置パターンとする場合、ｎ＝９、ｔ＝１であり、９ビット中１ビットの誤りが訂正可能な誤り訂正符号の１つであるＢＣＨ（９，５，３）符号を使用することができる。ここで、ＢＣＨ（９，５，３）符号は、５ビットの情報に対して４ビットのパリティ情報を付加して、１ビットの誤りまで訂正可能な誤り訂正符号であり、２の５乗＝３２個の情報を表現することができる。

次に、この誤り訂正符号に属する全ての誤り訂正符号語（以下、符号語という）の中から１の数が予め定めた数以下となる符号語のみを抜き出す。この予め定めた数として４を選択した場合は、３２個中１７個が該当する。なお、上記予め定めた数は小さいほど画質劣化を抑えることができるが、あまり小さくすると表現できる情報量が小さくなってしまうので、上記４程度とするのがよい。

さらに、抜き出した符号語の中からできるだけ大きな２のべき乗個の符号語を選択して符号語の部分集合を作成する。このときの選択方法の例としては、符号語を２値で表現した数字と考え、数値の小さい方から選択する方法がある。上記例では、１７以下で最も大きな２のべき乗は１６であるので、１６個の符号語を選択して符号語の部分集合を作成する。上記部分集合に属する１６個の符号語により４ビットの情報を表現することができるので、図２に示されるように、９ビットの符号語と４ビットの情報とを対応付けたテーブルを作成する。これにより、ドット配置パターンが形成される１つの単位表示領域ごとに４ビットの情報の１つを表現することになる。

図１（ａ），（ｂ）に示された情報表現画像は、図２に示されたテーブルを使用し、９ビットの符号語により４ビットの情報を表現している。なお、図１（ａ），（ｂ）に示された例は、１行目、２行目、３行目の順で読み取り、１１００１００００の符号語となっており、図２に示されたテーブルから４ビットの情報である１１１１を表現している。

以上のようにして、誤り訂正符号の１つであるＢＣＨ（９，５，３）符号から１６個の符号語による部分集合を作成し、４ビットの情報を表現しているので、１つのドットの欠落、または１つのドット類似画像の形成があっても、誤り訂正機能により元の情報の復元が可能である。

なお、図２の例では、符号語中の１の数が予め定めた数以下となる符号語を抜き出してＢＣＨ（９，５，３）符号の部分集合を作成したが、符号語中の０の数が予め定めた数以下となる符号語を抜き出して部分集合を作成してもよい。この場合には、図１（ａ）の情報表現画像のドットＤが符号語の０となる。

図３には、ドット配置パターンにより表される誤り訂正符号と表現される情報との関係を表すテーブルの他の例が示される。また、図４（ａ），（ｂ）には、実施形態にかかる情報表現画像の他の例が示される。図３では、誤り訂正符号としてリードソロモン符号（２^３元のＲＳ（４，２）符号）を使用した例となっている。また、図４（ａ），（ｂ）は、図３のテーブルを使用した情報表現画像となっており、単位表示領域として４×３の格子点が使用されている。

一般に、リードソロモン符号を２^ｋ元のＲＳ（Ｎ，Ｋ）符号と書いた場合、１つのブロックの構成ビット数がｋビット（ｋは小文字）で、符号長Ｎブロック、情報がＫブロック（Ｋは大文字）、パリティがＮ−Ｋブロックで（Ｎ−Ｋ）／２ブロックまでの誤りが訂正可能である。従って、２^３元のＲＳ（４，２）符号は、３ビットで構成されたブロックが４つで形成され、その内２ブロックが情報ブロック、残りの２ブロックがパリティで１つのブロック以下の誤りまでは復号可能である。このため、１２ビットで構成される符号語の中で１ビットの誤りがあっても復号可能であり、３ビットの誤りがあっても、それが１つのブロック内だけであれば復号可能な誤り訂正符号である。

上記リードソロモン符号では、情報ビット数が６ビットであるので、２の６乗＝６４個の情報を表現することができる。このリードソロモン符号に属する全ての符号語の中から１の数が予め定めた数以下、例えば５個以下となる符号語のみを抜き出すと、２４個が該当する。さらに、２４を超えない２のべき乗の最大値は１６であるので、上記抜き出した２４個の符号語から１６個の符号語を選択して符号語の部分集合を作成する。上記部分集合に属する１６個の符号語により４ビットの情報を表現することができるので、図３に示されるように、１２ビットの符号語と４ビットの情報とを対応付けたテーブルを作成する。これにより、ドット配置パターンが形成される１つの単位表示領域ごとに４ビットの情報の１つを表現することになる。

また、図４（ａ），（ｂ）に示された情報表現画像は、４×３の格子点に１２ビットの符号語（図３のテーブルに示されたリードソロモン符号の部分集合）を配置し、４ビットの情報を表現している。図４（ａ），（ｂ）に示された例は、３ビットで構成された４つのブロックを、１行目、２行目、３行目、４行目の順で読み取り、０１１００１１００１００の符号語となっており、図３に示されたテーブルから４ビットの情報である１１１１を表現している。

なお、以上に説明した実施形態では、ＢＣＨ符号及びリードソロモン符号を使用しているが、他の誤り訂正符号を使用することもできる。また、表現する情報は４ビットの例を説明しているが、ドット配置パターン中のドットの数を調整する等の方法により、より多いビット数を有する情報を表現することもできる。

以下に、上記情報表現画像を使用して文書画像等に情報を埋め込み、埋め込んだ情報を復号する実施形態を説明する。

図５には、実施形態にかかる画像処理装置を構成するコンピュータのハードウェア構成の例が示される。図５において、画像処理装置は、中央処理装置（例えばマイクロプロセッサ等のＣＰＵを用いるとよい）１０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１４、通信装置１６、入力装置１８、表示装置２０、印刷装置２２、画像読取装置２４及びハードディスク装置（ＨＤＤ）２６を含んで構成されている。また、これらの構成要素は、バス２８により互いに接続されている。なお、通信装置１６、入力装置１８、表示装置２０、印刷装置２２、画像読取装置２４及びハードディスク装置２６は、それぞれ各入出力インターフェース３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆを介してバス２８に接続されている。

ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１２またはＲＯＭ１４に格納されている制御プログラムに基づいて、後述する各部の動作を制御する。ＲＡＭ１２は主としてＣＰＵ１０の作業領域として機能し、ＲＯＭ１４にはＢＩＯＳ等の制御プログラムその他のＣＰＵ１０が使用するデータが格納されている。

また、通信装置１６は、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート、ネットワークポートその他の適宜なインターフェースにより構成され、ＣＰＵ１０がネットワーク等の通信手段を介して外部の装置とデータをやり取りするために使用する。

また、入力装置１８は、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル等により構成され、使用者が動作指示等を入力するために使用する。

また、表示装置２０は、液晶ディスプレイ、タッチパネル等により構成され、ＣＰＵ１０による処理結果等を表示する。

また、印刷装置２２は、紙その他の媒体上に、情報表現画像により情報が埋め込まれた文書画像等を形成する。この印刷装置２２は、プリンタエンジン等を含んで構成されており、プリンタエンジンとしては、例えば電子写真プロセスによって画像を形成するレーザープリンタエンジンが用いられる。また、インクジェットプリンタエンジンを用いても良い。

また、画像読取装置２４は、例えばスキャナ等により構成され、情報表現画像により情報が埋め込まれた文書画像等を読み取る。

また、ハードディスク装置２６は記憶装置であり、上記ドット配置パターンと表現される情報との関係を表すテーブル等、後述する処理に必要となる種々のデータを記憶する。なお、ハードディスク装置２２の代わりに、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶装置を使用してもよい。

図６には、実施形態にかかる画像処理装置の一実施形態の機能ブロック図が示される。図６において、画像処理装置は、情報変換部３２、画像重畳部３４、画像出力部３６、画像取得部３８及び情報抽出部４０を含んで構成されており、これらの機能は例えばＣＰＵ１０とＣＰＵ１０の処理動作を制御するプログラムにより実現される。

情報変換部３２は、文書の識別情報（ＩＤ）、文書へのアクセス権に関する情報等の付加情報を、図２または図３に示されたテーブルを参照して図１または図４に示された情報表現画像に変換する。この場合、情報変換部３２は、付加情報をｋビット（例えば４ビット）づつ順番に選択し、このｋビットに対応付けられた符号語を上記テーブルを参照して取得し、ドット配置パターンに変換する。なお、付加情報は、さらに検出時の読み取り性能を高めるために予め誤り訂正符号で符号化されていてもよい。なお、図２または図３に示されたテーブルは、予め作成してハードディスク装置２２等に記憶しておくが、情報変換部３２が、指定された誤り訂正符号と付加情報のビット数とに基づいて、図２または図３で説明した手順により上記テーブルを生成し、ハードディスク装置２２等に記憶させる構成としてもよい。

画像重畳部３４は、上記情報変換部３２が各付加情報を変換して生成したドット配置パターンを当該符号語の順に配列し、文書画像等の出力対象である画像情報と重畳する。この場合、ドット配置パターンは、文書画像等の連続する領域に配列される。ドット配置パターンの配列例としては、例えば左上から右上に配列した後、１パターン分下がって再度左上から右上に配列するといったいわゆるラスタースキャン順や、予め定めた大きさの領域（ドット配置パターンより大きな領域）にドット配置パターンを配列し、次に右隣の領域に残りのドット配置パターンを配列してゆく、いわゆるブロックラスター順等がある。

画像出力部３６は、画像重畳部３４がドット配置パターンを重畳した画像情報を、印刷装置２２等により出力する。これにより、ドット配置パターンにより構成される情報表現画像が機械読み取り可能に形成された文書画像等を作成する。なお、画像出力部３６は、予め文書画像等の画像情報が印刷された媒体にドット配置パターンを印刷する構成としてもよい。この場合には、上記画像重畳部３４を省略してもよく、画像出力部３６が印刷装置２２により、画像情報が印刷された媒体上にドット配置パターンを上記ラスタースキャン順あるいはブロックラスター順等により印刷してゆく。また、ドット配置パターンの印刷には、不可視のトナーまたはインク等を使用してもよい。この場合には、文書画像等の内容の印刷位置上にドット配置パターンを配置してもよい。また、印刷装置２２による印刷出力とともに、または印刷出力に代わって表示装置２０により文書画像等を表示してもよい。

画像取得部３８は、画像読取装置２４により文書画像等の画像情報を取得する。なお、画像取得部３８は、通信装置１６によりネットワーク等の通信手段を介して画像情報を取得する構成としてもよい。

情報抽出部４０は、画像取得部３８が取得した画像情報から情報表現画像を構成するドットを検出する。この場合、取得した画像情報を２値化し、２値化された画像情報に対してラベリング処理等を実施し、検出された領域の大きさを求めて、適宜定めたある閾値より大きい領域及び他の閾値より小さい領域を排除することにより情報表現画像を構成するドットを検出する。また、ドットの間隔は一定値であることを利用して埋め込んだ情報表現画像以外のドットを除去することにより、情報表現画像を構成するドットを復元できる。

次に、情報抽出部４０は、上記検出したドットの中から左上のドットを検出する。検出したドットから同じ行にあるドットの座標を得て、ハフ変換等を実施して画像取得部３８が取得した画像情報のスキュー角を求め、これに基づき画像情報を左上ドット位置を中心にスキュー補正する。このようにしてスキュー補正された画像情報から、左上ドットをスタートとしてドット配置パターンを読み取り、図２または図３に示されたテーブルを参照してｋビット（例えば４ビット）づつ順番に付加情報を復元する。

図７には、実施形態にかかる画像処理装置の動作例のフローが示される。図７は、画像情報に付加情報を重畳して出力する動作の例である。

図７において、情報変換部３２は、まず入力装置１８から入力された文書の識別情報（ＩＤ）、文書へのアクセス権に関する情報等の付加情報を取得する（Ｓ１０１）。この付加情報は、通信装置１６によりネットワーク等の通信手段を介して取得する構成としてもよい。

次に、情報変換部３２は、付加情報からｋビット（例えば４ビット）づつ順番に選択し（Ｓ１０２）、図２または図３に示されたテーブルを参照して対応する符号語を求め、この符号語のビット列からドット配置パターンに変換する（Ｓ１０３）。

情報変換部３２は、以上の処理によりＳ１０１で取得した付加情報の全てを変換したか否かを判定し（Ｓ１０４）、全ての付加情報の変換が終了していない場合には、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。

また、Ｓ１０４において全ての付加情報の変換が終了した場合には、画像重畳部３４が上記ドット配置パターンを符号語の順に配列し、文書画像等の出力対象である画像情報と重畳する（Ｓ１０５）。ドット配置パターンが重畳された画像情報は、画像出力部３６が印刷等の出力処理を行う（Ｓ１０６）。なお、上述したように、予め文書画像等の画像情報が印刷された媒体にドット配置パターンを印刷する構成としてもよい。

以上の動作により、付加情報を情報表現画像としてのドット配置パターンにより埋め込んだ画像情報が印刷出力される。

図８には、実施形態にかかる画像処理装置の他の動作例のフローが示される。図８は、付加情報が重畳された画像情報から付加情報を抽出する動作の例である。

図８において、画像取得部３８が、画像読取装置２４により文書画像等の画像情報を取得すると（Ｓ２０１）、情報抽出部４０が、上記取得した画像情報から、上述したラベリング処理等により情報表現画像を構成するドットを検出する（Ｓ２０２）。

次に、情報抽出部４０は、上記画像情報に対してスキュー補正等を実施し、Ｓ２０２で検出したドットからドット配置パターンを読み取る（Ｓ２０３）。情報抽出部４０は、図２または図３に示されたテーブルを参照し、読み取ったドット配置パターンから付加情報を復元する（Ｓ２０４）。

上述した、図７及び図８の各ステップを実行するためのプログラムは、記録媒体に格納することも可能であり、また、そのプログラムを通信手段によって提供しても良い。その場合、例えば、上記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明または「データ信号」の発明として捉えても良い。

「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、プログラムのインストール、実行、プログラムの流通などのために用いられる、プログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体をいう。

１０ ＣＰＵ、１２ ＲＡＭ、１４ ＲＯＭ、１６ 通信装置、１８ 入力装置、２０ 表示装置、２２ 印刷装置、２４ 画像読取装置、２６ ハードディスク装置、２８ バス、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ 入出力インターフェース、３２ 情報変換部、３４ 画像重畳部、３６ 画像出力部、３８ 画像取得部、４０ 情報抽出部。

Claims (7)

1. 情報単位となる単位表示領域内に予め定めた数以下のドットを配置して情報を表現したドット配置パターンにより構成され、
   前記ドット配置パターンは、予め定めた誤り訂正符号語のビット列の１または０を表すドットの数が、前記予め定めた数以下である部分集合となるようにドットの配置が決定されており、前記部分集合と前記情報とが１対１に関連付いているとともに機械読み取り可能なことを特徴とする情報表現画像。
2. 情報を、請求項１記載の情報表現画像に変換する情報変換手段と、
   前記変換後の情報表現画像を配列し、画像情報に重畳して出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１記載の情報表現画像を取得する画像取得手段と、
   前記取得した情報表現画像から前記ドット配置パターンを検出し、前記ドット配置パターンから情報を抽出する情報抽出手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項２または請求項３記載の画像処理装置が、請求項１記載の情報表現画像と前記情報表現画像を構成するドット配置パターンにより表現された情報との関連付け情報を、指定された誤り訂正符号と前記情報のビット数とに基づいて生成することを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１記載の情報表現画像を複数連続して配列し、画像情報と重畳して印刷されたことを特徴とする印刷物。
6. コンピュータを、
   情報を、請求項１記載の情報表現画像に変換する情報変換手段、
   前記変換後の情報表現画像を配列し、画像情報に重畳して出力する出力手段、
   として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
7. コンピュータを、
   請求項１記載の情報表現画像を取得する画像取得手段、
   前記取得した情報表現画像からドット配置パターンを検出し、前記ドット配置パターンから情報を抽出する情報抽出手段、
   として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
   

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