(57)【要約】【課題】描画領域以外の領域であって輝度値平均がある程度高い領域がデジタルペンの近傍に存在していても、その領域を描画領域の一部と誤特定することを抑制できるデジタルペンを提供する。【解決手段】デジタルペン１において、制御部１６は、第１基準点及び第２基準点を変更させながら、第１平均値が第２平均値を超え、かつ、当該第１平均値が、記憶部１５に記憶されている第１平均値を超えている場合、新たな第１平均値を記憶部１５に更新して記憶させる第１平均値決定処理を所定回数繰り返し、描画領域特定部１７は、制御部１６によって第１平均値決定処理を所定回数行った後に、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域を紙面１０３と特定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の描画領域に描画するためのデジタルペンであって、
前記デジタルペン及び前記描画領域を含む前記描画領域方向の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部によって取得された前記画像を、第１基準点の色及び当該色の近似色で示されている第１領域と、前記第１基準点よりも前記デジタルペンから遠い第２基準点の色及び当該色の近似色で示されている第２領域とに分割する領域分割部と、
前記第１領域の色の輝度値の平均値である第１平均値及び前記第２領域の色の輝度値の平均値である第２平均値を算出する平均値算出部と、
前記第１領域の輝度値の平均値である第１平均値を記憶するための記憶部と、
前記第１基準点及び前記第２基準点を変更させながら、前記第１平均値が前記第２平均値を超えているか否かを判定し、前記第１平均値が前記第２平均値を超え、かつ当該第１平均値が、前記記憶部に記憶されている前記第１平均値を超えている場合、新たな前記第１平均値を前記記憶部に更新して記憶させる第１平均値決定処理を、所定回数繰り返す制御部と、
前記制御部によって前記第１平均値決定処理を前記所定回数行った後に、前記記憶部に記憶されている第１平均値に対応する前記第１領域を前記描画領域と特定する描画領域特定部とを備える
デジタルペン。
【請求項２】
前記記憶部に記憶される第１平均値は、予め定められた初期基準値以上である
請求項１に記載のデジタルペン。
【請求項３】
前記第１基準点は、前記画像において予め定められた点を中心とする放射状の複数の線の各々のうち、前記中心側の点であり、前記第２基準点は、前記各線のうち、前記第１基準点よりも前記中心から遠い点である
請求項１又は２に記載のデジタルペン。
【請求項４】
前記第１基準点及び第２基準点は、各々、前記画像において予め定められた位置を中心とする放射状の複数の線上の予め定められた点である
請求項３に記載のデジタルペン。
【請求項５】
前記描画領域特定部は、
前記第１平均値決定処理を前記所定回数行った後に、前記記憶部に記憶されている前記第１平均値に対応する前記第１領域の色と、前記第２領域の色との境目の複数の点全てを含む矩形を、前記描画領域と特定する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のデジタルペン。
【請求項６】
さらに、
前記描画領域特定部により特定された前記描画領域に基づいて、前記デジタルペンの位置を推定する推定部を備え、
前記記憶部は、さらに、前記推定部によって推定された前記位置を示す情報である位置情報を記憶する
請求項１〜５のいずれか１項に記載のデジタルペン。
【請求項７】
情報通信端末と組み合わせて使用され、
さらに、
前記位置情報を前記情報通信端末に出力する位置情報出力部を備える
請求項６に記載のデジタルペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状の描画領域に描画するためのデジタルペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、従来まで使用されていたペンや鉛筆などに代わり、紙面上でペン先を動かして文字や図形を描けば、その文字や図形を表す移動軌跡情報を、パーソナルコンピュータにストックさせることができるデジタルペンが普及してきている。
【０００３】
この種のデジタルペンでは、移動軌跡情報を得るためにペン先の位置情報を得る必要がある。そして、ペン先の位置情報を得るためには、紙面上におけるペン先の絶対位置を表す絶対位置情報を必要とする。絶対位置情報を取得するには、ペン先が紙面上にあることが絶対条件である。
【０００４】
特許文献１では、特殊な位置検出パターンが表面上に形成されたホワイトボードを用いて、情報がどこに書かれているか、更には、何が書かれているかの判断を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９２０１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１では、ペン先がどこにあるのかを特定するのに、特殊な位置検出パターンが必要となり、汎用性に欠ける。
【０００７】
また、机上に載置された紙面にペン先が触れている状態で、紙面を机もろとも上方からカメラで撮影し、得られた画像を、ペン先近傍の明るい部分（白及び白に近い色の部分）と、ペン先から遠い暗い部分（白から遠い色）とに分割し、明るい部分と暗い部分との間に、所定の値の差があれば、ペン先が紙面上に存在すると判断する技術がある。
【０００８】
ところが、画像中の明るい部分の一部が、例えば、“ペン先近傍の輝度が高い机表面”であるときには、その一部も紙面の画像の一部とみなされてしまう。すなわち、紙面ではないが、紙面の輝度値の平均値とほぼ等しい机表面の輝度値の平均値と、暗い部分の輝度値の平均値との間に差が発生するので、“ペン先近傍の輝度が高い机表面”が紙面であると誤特定される。
【０００９】
さらには、画像中の明るい部分の一部が、“ペン先近傍の輝度が高い机表面”であるときには、明るい部分の輝度値の平均値の算出に、“ペン先近傍の輝度が高い机表面”の輝度値が用いられてしまう。その結果、算出された平均値が、画像中の明るい部分が紙面のみである場合とは異なった値となる。このことは、“ペン先近傍の輝度の高い机表面”である部分が複数存在する場合には、その分だけ、不要な輝度値が平均値の算出に用いられるため、顕著となる。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、描画領域以外の領域であって輝度値平均がある程度高い領域がデジタルペンの近傍に存在していても、その領域を描画領域の一部と誤特定することを抑制できるデジタルペンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るデジタルペンは、平面状の描画領域に描画するためのデジタルペンであって、前記デジタルペン及び前記描画領域を含む前記描画領域方向の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部によって取得された前記画像を、第１基準点の色及び当該色の近似色で示されている第１領域と、前記第１基準点よりも前記デジタルペンから遠い第２基準点の色及び当該色の近似色で示されている第２領域とに分割する領域分割部と、前記第１領域の色の輝度値の平均値である第１平均値及び前記第２領域の色の輝度値の平均値である第２平均値を算出する平均値算出部と、前記第１領域の輝度値の平均値である第１平均値を記憶するための記憶部と、前記第１基準点及び前記第２基準点を変更させながら、前記第１平均値が前記第２平均値を超えているか否かを判定し、前記第１平均値が前記第２平均値を超え、かつ当該第１平均値が、前記記憶部に記憶されている前記第１平均値を超えている場合、新たな前記第１平均値を前記記憶部に更新して記憶させる第１平均値決定処理を、所定回数繰り返す制御部と、前記制御部によって前記第１平均値決定処理を前記所定回数行った後に、前記記憶部に記憶されている第１平均値に対応する前記第１領域を前記描画領域と特定する描画領域特定部とを備える。
【００１２】
この構成によると、第１平均値決定処理を所定回数行った結果、記憶部に記憶されている第１平均値に対応する第１領域を描画領域と特定する。
【００１３】
これにより、第１領域の中に、描画領域以外の領域等、描画領域の輝度よりは小さいが比較的輝度の高い領域の画像が含まれていても、その領域の輝度は紙面の輝度よりも小さいため、第１領域の輝度値の平均値は、第１領域が描画領域である場合よりも小さくなる。
【００１４】
その結果、第１領域の中に描画領域の輝度よりは小さいが比較的輝度の高い領域が存在している場合に、第１領域を紙面と誤特定することを抑制できる。その結果、描画領域特定の精度が向上する。
【００１５】
例えば、前記記憶部に記憶される第１平均値は、予め定められた初期基準値以上であってもよい。
【００１６】
また、例えば、前記第１基準点は、前記画像において予め定められた点を中心とする放射状の複数の線の各々のうち、前記中心側の点であり、前記第２基準点は、前記各線のうち、前記第１基準点よりも前記中心から遠い点であってもよい。
【００１７】
この構成によると、第１基準点は、画像において予め定められた点を中心とする放射状の複数の線の各々のうち、中心側の点であり、第２基準点は、各線のうち、第１基準点よりも中心から遠い点である。
【００１８】
そのため、第１基準点及び第２基準点を画像においてランダムに設定する場合よりも、広い範囲内で第１基準点と第２基準点との並びを均等に設定できる。
【００１９】
また、例えば、前記第１基準点及び第２基準点は、各々、前記画像において予め定められた位置を中心とする放射状の複数の線上の予め定められた点であってもよい。
【００２０】
この構成によると、放射状の線上にも、第１基準点と第２基準点とを設定するので、線の数の分だけ、第１基準点と第２基準点を多く確保できる。
【００２１】
そのため、第１平均値が第２平均値を超えているときに記憶部に記憶される第１平均値がそれだけ多くなる。その結果、基準平均値が得られた際に、第１領域が描画領域と特定する精度がより向上する。
【００２２】
また、例えば、前記描画領域特定部は、前記第１平均値決定処理を前記所定回数行った後に、前記記憶部に記憶されている前記第１平均値に対応する前記第１領域の色と、前記第２領域の色との境目の複数の点全てを含む矩形を、前記描画領域と特定してもよい。
【００２３】
この構成によると、描画領域と特定した第１領域の色と、第２領域の色との境目に、複数の点を描き、複数の点の全てを含む矩形を、描画領域を表す画像として取得するので、簡易なソフトウェア処理で描画領域を表す情報を取得することができる。
【００２４】
また、例えば、さらに、前記描画領域特定部により特定された前記描画領域に基づいて、前記デジタルペンの位置を推定する推定部を備え、前記記憶部は、さらに、前記推定部によって推定された前記位置を示す情報である位置情報を記憶してもよい。
【００２５】
この構成によると、デジタルペンは、描画領域に基づいて位置を推定するので、特殊な位置検出パターンを必要とすることなく、当該デジタルペンの位置を推定できる。
【００２６】
また、例えば、情報通信端末と組み合わせて使用され、さらに、前記位置情報を前記情報通信端末に出力する位置情報出力部を備えてもよい。
【００２７】
この構成によると、先述のデジタルペンは、位置情報を情報通信端末に出力できるので、情報通信端末は、この位置情報を用いて、デジタルペンの移動軌跡を得ることができる。そのため、デジタルペンで描画領域に描かれた文字や図形をペーパーレスで、情報通信端末に残すことができる。
【００２８】
なお、本発明は、デジタルペンとして実現できるだけでなく、そのデジタルペンを構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、描画領域以外の領域であって輝度値平均がある程度高い領域がデジタルペンの近傍に存在していても、その領域を描画領域の一部と誤特定することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るデジタルペンの外観構成の一例を示した側面図である。
【図２】デジタルペンの機能構成の一例を示したブロック図である。
【図３】カメラモジュールによって取得された画像の一例を示した図である。
【図４】画像補正部による画像の補正結果である補正画像の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るデジタルペンの基本動作の一例を示したフローチャートである。
【図６】領域分割部によって分割された分割画像の一例を示した図である。
【図７】分割画像を白黒２値化した白黒２値化画像を表した図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３２】
（実施の形態１）
＜デジタルペンの構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るデジタルペンの外観構成の一例を示した側面図である。なお、同図には、デジタルペン１以外に、当該デジタルペン１によって描画される平面状の描画領域として、机１０４の机表面１０４Ｓ上に載置された紙面１０３も図示されている。また、図１において、Ｘ軸方向は紙面１０３の幅方向を表し、Ｙ軸方向は紙面１０３の長さ方向を表し、Ｚ軸方向はデジタルペン１の高さ方向を表している。
【００３３】
デジタルペン１は、ペン先１００と、本体部１０１とを備える。ペン先１００は、紙面１０３の表面である紙面表面１０３Ｓに当たるペン先頂点１００Ａを備える。このペン先頂点１００Ａからは、本体部１０１に格納されたインクカートリッジから供給されるインクが吐出されてもよい。また、ペン先１００そのものが、鉛筆の先端部分と同様の構成であってもよい。
【００３４】
本体部１０１は、カメラモジュール１０を境にして、下部本体部１０１Ａと上部本体部１０１Ｂとを備える。下部本体部１０１Ａは、ユーザの手によって握られて紙面表面１０３Ｓに文字や図形を描く場合に用いられる。下部本体部１０１Ａは、そのために、先述したインクカートリッジを内蔵していてもよい。
【００３５】
上部本体部１０１Ｂの内部において、頂部には、鏡面１０２Ｓが紙面１０３方向を向くように半球面ミラー１０２が設けられている。半球面ミラー１０２の鏡面１０２Ｓは、デジタルペン１、机１０４の机表面１０４Ｓに載置された紙面１０３の紙面表面１０３Ｓ、及び、机表面１０４Ｓを映し出す。
【００３６】
カメラモジュール１０は、撮像面１０Ｓが半球面ミラー１０２の方向を向くように設けられている。カメラモジュール１０は、半球面ミラー１０２の鏡面１０２Ｓが映し出す鏡像を撮影して、その鏡像を表す画像ＩＭ１を取得する。
【００３７】
図２は、デジタルペン１の機能構成の一例を示したブロック図である。図３は、カメラモジュール１０によって取得された画像ＩＭ１の一例を示した図である。図４は、画像補正部１１による画像ＩＭ１の補正結果である補正画像ＩＭ２の一例を示した図である。
【００３８】
なお、図３及び図４において、白抜きで表された第１領域ＡＲ１は、第１基準点の色（例えば、白色）、及び、第１基準点の色の近似色（例えば、白色との距離が所定範囲内の色）で示されている領域であり、ハッチングで表された第２領域ＡＲ２は、第１基準点よりもデジタルペン１から遠い第２基準点の色（例えば、緑色）、及び、第２基準点の色の近似色（例えば、緑色との距離が所定範囲内の色）で示されている領域である。
【００３９】
このデジタルペン１は、カメラモジュール１０と、画像補正部１１と、領域分割部１２と、平均値算出部１３と、推定部１４と、記憶部１５と、制御部１６と、描画領域特定部１７と、位置情報出力部１８と、を備える。
【００４０】
カメラモジュール１０は、先述したように、半球面ミラー１０２の鏡面１０２Ｓが映し出す鏡像の画像ＩＭ１を取得する。つまり、カメラモジュール１０は、デジタルペン１及び紙面１０３（描画領域）を含む描画領域方向の画像ＩＭ１を取得する。尚、これによって得られた画像ＩＭ１が、図３に示されている。
【００４１】
画像補正部１１は、カメラモジュール１０によって得られた画像ＩＭ１に対して、所定の補正を施す。例えば、カメラモジュール１０によって得られた画像ＩＭ１は、図３に示すように歪んでいるので、画像補正部１１は、色による領域分割を簡易に行えるようにするために、歪みを補正する。具体的には、画像ＩＭ１には、図３に示すように、デジタルペン１が紙面表面１０３Ｓと対向しているか否かを判定するためには不要な画像、例えば、半球面ミラー１０２の周面１０２Ｃの画像や、天井１０５の画像が存在するので、画像補正部１１は、これら不要な画像を除去し、除去後の画像を略矩形状に補正することにより、図４に示す補正画像ＩＭ２を生成する。
【００４２】
領域分割部１２は、画像補正部１１によって画像補正されることにより生成された補正画像ＩＭ２を、第１基準点Ｐ１の色及び当該色に近い色である近似色の第１領域ＡＲ１と、第２基準点Ｐ２の色及び当該色の近似色の第２領域ＡＲ２とに分割する。言い換えると、第１基準点Ｐ１の色及び当該色の近似色で示されている第１領域ＡＲ１と、第１基準点Ｐ１よりもデジタルペン１から遠い第２基準点Ｐ２の色及び当該色の近似色で示されている第２領域ＡＲ２とに分割する。例えば、領域分割部１２は、公知のWATERSHED法を用いて分割する。
【００４３】
WATERSHED法を用いた場合、領域分割部１２は、補正画像ＩＭ２の各画素の輝度値を地図の高度情報又は深度情報に見立てて、同一輝度の範囲を等高線または等深線で囲い込み、第１基準点Ｐ１として定めた第１ｓｅｅｄ点と、第２基準点Ｐ２として定めた第２ｓｅｅｄ点から水を流し込んだ際の分水嶺を検出することによって、補正画像ＩＭ２を第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とに分割する。
【００４４】
平均値算出部１３は、領域分割部１２によって分割されることによって得られた、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の各々の色の輝度値の平均値を算出する。つまり、平均値算出部１３は、第１領域ＡＲ１の色の輝度値の平均値である第１平均値、及び、第２領域ＡＲ２の色の輝度値の平均値である第２平均値を算出する。
【００４５】
推定部１４は、後述する描画領域特定部１７により特定された紙面１０３（描画領域）に基づいて、デジタルペン１の位置を推定する。具体的には、補正画像ＩＭ２においてデジタルペン１が中心に位置することを利用して、特定された紙面１０３を基準として補正画像ＩＭ２の中心座標の位置を求めることにより、紙面１０３に対するデジタルペン１の位置を推定する。また、推定部１４は、ジャイロセンサを備えてもよく、ジャイロセンサによって検出されたＸ軸方向及びＹ軸方向（図１参照）の角速度を用いて、デジタルペン１の位置を推定してもよい。
【００４６】
記憶部１５は、デジタルペン１が作動するための制御プログラムを記憶している。また、記憶部１５は、後述する第１平均値決定処理で用いられる初期基準値を記憶している。さらに、記憶部１５は、後述する第１平均値決定処理で得られた第１平均値（第１領域ＡＲ１の輝度値の平均値）を記憶する。さらに、記憶部１５は、推定部１４によって推定されたデジタルペン１の位置を示す位置情報を記憶する。
【００４７】
制御部１６は、このデジタルペン１を統括的に制御する。制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成され、ＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することにより実現される。この制御部１６は、第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２を変更させながら、第１平均値が第２平均値を超えているか否かを判定し、第１平均値が第２平均値を超え、かつ当該第１平均値が、記憶部１５に記憶されている第１平均値を超えている場合、新たな第１平均値を記憶部１５に更新して記憶させる第１平均値決定処理を、所定回数繰り返す。制御部１６は、この第１平均値決定処理で用いられるカウンタ１６Ａを有している。
【００４８】
描画領域特定部１７は、制御部１６によって第１平均値決定処理を所定回数行った後に、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域を紙面１０３（描画領域）と特定する。
【００４９】
位置情報出力部１８は、デジタルペン１に、パーソナルコンピュータなどの情報通信端末が接続されて所定の指示を受け付けたとき、記憶部１５に記憶された位置情報を、情報通信端末に向けて出力する。
【００５０】
＜デジタルペンの動作＞
図５は、本発明の実施の形態１に係るデジタルペン１の基本動作の一例を示したフローチャートである。図６は、領域分割部１２によって分割された分割画像ＩＭ３の一例を示した図である。図７は、図６の分割画像ＩＭ３の濃淡をわかりやすくするために、明るい部分を白色で、暗い部分を黒色で、というように、分割画像ＩＭ３を白黒２値化した白黒２値化画像ＩＭ４を表した図である。
【００５１】
なお、図６において、白抜きで表された第１領域ＡＲ１は、図３及び図４と同様に、第１基準点の色（例えば、白色）、及び、第１基準点の色の近似色（例えば、白色との距離が所定範囲内の色）で示されている領域であり、ハッチングで表された第２領域ＡＲ２は、図３及び図４と同様に、第１基準点よりもデジタルペン１から遠い第２基準点の色（例えば、緑色）、及び、第２基準点の色の近似色（例えば、緑色との距離が所定範囲内の色）で示されている領域である。
【００５２】
制御部１６は、カメラモジュール１０によって、図３に示す画像ＩＭ１を取得する（ステップＳ１０）。画像ＩＭ１は、デジタルペン１の画像と、紙面表面１０３Ｓと想定される第１領域ＡＲ１の画像と、机表面１０４Ｓと想定される第２領域ＡＲ２の画像とを含んでいる。なお、画像ＩＭ１には、先述のように、半球面ミラー１０２の周面１０２Ｃの画像や、天井１０５の画像が含まれている。
【００５３】
そして、制御部１６は、画像補正部１１によって、画像ＩＭ１が領域分割に適した画像となるように、先述したような画像補正を行う（ステップＳ１１）。つまり、画像補正部１１は、画像ＩＭ１の歪みを補正し、且つ、半球面ミラー１０２の周面１０２Ｃの画像や、天井１０５の画像を除去する。これにより、図４に示す補正画像ＩＭ２が得られる。
【００５４】
次に、制御部１６は、図４に示すように、補正画像ＩＭ２において、第１基準点Ｐ１をデジタルペン１の近傍に設定し、第２基準点Ｐ２を、第１基準点Ｐ１よりもデジタルペン１の画像から遠い位置に設定する。（ステップＳ１２）。
【００５５】
ついで、制御部１６は、領域分割部１２によって、第１基準点Ｐ１の色及びその色との距離が所定範囲内の色の第１領域ＡＲ１と、第２基準点Ｐ２の色及びその色との距離が所定範囲内の色の第２領域ＡＲ２とに分割する（ステップＳ１３）。
【００５６】
これにより、補正画像ＩＭ２が、図６に示すように、第１基準点Ｐ１の色（この例では白色）及びその色との距離が所定範囲内の色の第１領域ＡＲ１と、第２基準点Ｐ２の色（この例では緑色）及びその色との距離が所定範囲内の色の第２領域ＡＲ２とに分割される。
【００５７】
そして、制御部１６は、平均値算出部１３によって、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の各々の輝度値の平均値を算出させる。（ステップＳ１４）。つまり、平均値算出部１３によって、第１領域ＡＲ１の色の輝度値の平均値である第１平均値、及び、第２領域ＡＲ２の色の輝度値の平均値である第２平均値を算出させる。
【００５８】
制御部１６は、次に、カウンタ１６Ａのカウント値が“０”であるときには（ステップＳ１５でＹＥＳ）、第１領域ＡＲ１の輝度値の平均値（第１平均値という）が、第２領域ＡＲ２の輝度値の平均値（第２平均値という）を超えているか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００５９】
第１平均値が第２平均値を超えていれば（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部１６は第１平均値を記憶部１５に記憶させる（ステップＳ１７）。また、制御部１６は、記憶させた第１平均値に対応する第１領域ＡＲ１を紙面候補として記憶部１５に記憶させる。そして、制御部１６は、カウント値を１インクリメントする（ステップＳ１８）。
【００６０】
一方で、第１平均値が第２平均値以下の場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部１６は第１平均値を記憶部１５に記憶させずに、カウント値を１インクリメントする（ステップＳ１８）。
【００６１】
なお、先述のカウンタ１６Ａのカウント値が“０”である場合の処理（ステップＳ１６〜Ｓ１８）は、先述した“初期基準値”を求める処理（以下、初期基準値決定処理でという）である。そのため、この初期基準値は、初期基準値決定処理によって求めるのではなく、予め記憶部１５に記憶させておいてもよい。この初期基準値は、少なくとも紙面１０３（描画領域）となり得るような輝度値であり、例えば、所定の輝度値以上である。
【００６２】
制御部１６は、再度、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を行い、カウント値がα（但し、αは“０”を超える整数）であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。
【００６３】
カウント値がαではない際には（ステップＳ１９でＮＯ）、制御部１６は、第１平均値が第２平均値を超え（ステップＳ２０でＹＥＳ）、かつ、第１平均値がそのときに記憶部１５に記憶されている第１平均値を超えている際には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、第１領域ＡＲ１を紙面１０３の候補とする（ステップＳ２２）。
【００６４】
そして、制御部１６は、そのときの第１平均値を、記憶部１５に更新して記憶させる（ステップＳ２４）。また、制御部１６は、記憶させた第１平均値に対応する第１領域ＡＲ１を紙面候補として、記憶部１５に更新して記憶させる。
【００６５】
つまり、制御部１６は、基準点設定処理（ステップＳ１２）で設定された第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２を基準として分割処理（ステップＳ１３）で分割された第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２において、次のような第１平均値決定処理を行う。第１平均値決定処理とは、すなわち、第１平均値が第２平均値を超えているか否かを判定し、第１平均値が第２平均値を超え、かつ当該第１平均値が、記憶部１５に記憶されている第１平均値を超えている場合、新たな第１平均値を記憶部１５に更新して記憶させる処理である。
【００６６】
ここで、記憶部１５に記憶される第１平均値は、予め定められた初期基準値以上である。つまり、第１平均値決定処理の前に記憶部１５に記憶されている値は、カウンタ１６Ａのカウント値が“０”である場合に求められた第１平均値である“初期基準値”であり、第１平均値処理では、第１平均値が初期基準値を超えている場合に、当該第１平均値を記憶部１５に更新して記憶させる。よって、第１平均値決定処理の後、記憶部１５に記憶されている第１平均値は、“初期基準値”以上である。
【００６７】
一方で、カウント値がαでない際に（ステップＳ１９でＮＯ）、第１平均値が第２平均値以下の際（ステップＳ２０でＮＯ）、又は、第１平均値がそのときに記憶部１５に記憶されている第１平均値以下である際には（ステップＳ２１でＮＯ）、第１領域ＡＲ２を紙面候補としない（ステップＳ２３）。すなわち、机表面１０４Ｓの候補とする。
【００６８】
そして、制御部１６は、カウント値をさらに１インクリメントさせる（ステップＳ２５）。
【００６９】
制御部１６は、先述したステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、及びＳ２５の一連の処理を、カウント値がαとなるまで繰り返す。
【００７０】
カウント値がαとなった際にも（ステップＳ１９でＹＥＳ）、制御部１６は、第１平均値が第２平均値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２６）。第１平均値が第２平均値を超えている場合には（ステップＳ２６でＹＥＳ）、制御部１６は、第１平均値がそのときに記憶部１５に記憶されている第１平均値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【００７１】
第１平均値がそのときに記憶部１５に記憶されている第１平均値以上である際には（ステップＳ２７でＹＥＳ）、制御部１６は、カウント値がαの場合における第１領域ＡＲ１を紙面１０３と特定する（ステップＳ２８）。
【００７２】
一方で、カウント値がαとなった際（ステップＳ１９でＹＥＳ）、第１平均値が第２平均値以下（ステップＳ２６でＮＯ）、又は、第１平均値がそのときに記憶部１５に記憶されている第１平均値未満である際には（ステップＳ２７でＮＯ）、制御部１６は、記憶部１５に記憶されている紙面候補を紙面１０３と特定する（ステップＳ２９）。具体的には、制御部１６は、描画領域特定部１７によって、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域を紙面１０３（描画領域）と特定させる。つまり、描画領域特定部１７は、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域を紙面１０３（描画領域）と特定する。言い換えると、カウント値がαの場合における第１領域ＡＲ１を紙面１０３以外、つまり、机表面１０４Ｓであると特定する。
【００７３】
なお、カウント値がαとなった際（ステップＳ１９でＹＥＳ）にも、カウント値がα未満の場合と同様に、制御部１６は、第１平均値が第２平均値を超え、かつ第１平均値が、記憶部１５に記憶されている第１平均値を超えている場合、新たな第１平均値を記憶部１５に更新して記憶させてもよい。
【００７４】
つまり、制御部１６は、第１平均値が第２平均値を超えているか否かを判定し、第１平均値が第２平均値を超え、かつ当該第１平均値が、記憶部１５に記憶されている第１平均値を超えている場合、新たな第１平均値を記憶部１５に更新して記憶させる第１平均値決定処理を、第１基準点及び第２基準点を変更させながらα回（所定回数）繰り返す。制御部１６によって第１平均値決定処理をα回（所定回数）行った後に、描画領域特定部１７は、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域を紙面１０３（描画領域）と特定する。
【００７５】
そして、制御部１６は、カウンタ１６Ａをリセットする（ステップＳ３０）。
【００７６】
＜効果＞
以上のように、本実施の形態では、紙面表面１０３Ｓの輝度が机表面１０４Ｓの輝度より高いことを利用して、次のように紙面１０３（描画領域）を特定する。
【００７７】
すなわち、デジタルペン１が紙面表面１０３Ｓと対向している場合、つまりデジタルペン１のペン先が紙面１０３上にある場合には、デジタルペン１に近い第１領域ＡＲ１の第１平均値が、デジタルペン１からは遠い第２領域ＡＲ２の第２平均値を超える。このような場合には、第１領域ＡＲ１を紙面候補とし、第１平均値を記憶部１５へ記憶させる。
【００７８】
一方で、デジタルペン１が紙面表面１０３Ｓと対向していない場合、つまりデジタルペン１のペン先が紙面１０３上にない場合には、第１平均値が第２平均値を超えない。このような場合には、第１領域ＡＲ１を紙面候補とせず、そのときの第１平均値を記憶部１５へ記憶させない。
【００７９】
制御部１６は、このような第１平均値処理を所定回数繰り返し、最も輝度が大きな第１平均値として記憶部１５に記憶されている第１平均値を得る。その後、描画領域特定部１７によって、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域ＡＲ１を紙面表面１０３Ｓと特定する。
【００８０】
これにより、第１領域ＡＲ１の中に、紙面１０３以外の領域（例えば机１０４）等、紙面１０３の輝度よりは小さいが比較的輝度の高い領域の画像が含まれていても、その領域の輝度は紙面１０３の輝度よりも小さいため、第１領域ＡＲ１の輝度値の平均値は、第１領域ＡＲ１が紙面である場合よりも小さくなる。
【００８１】
その結果、第１領域ＡＲ１の中に紙面１０３（描画領域）の輝度よりは小さいが比較的輝度の高い領域が存在している場合に、当該領域を紙面１０３の一部と誤特定することを抑制できる。その結果、紙面１０３特定（描画領域特定）の精度が向上する。
【００８２】
また、本実施の形態において、デジタルペン１は、描画領域特定部１７により特定された紙面１０３（描画領域）に基づいて、デジタルペン１の位置を推定する推定部１４を備え、記憶部１５は、推定部１４によって推定された位置を示す情報である位置情報を記憶する。
【００８３】
この構成によると、デジタルペン１は、紙面１０３（描画領域）に基づいて位置を推定するので、特殊な位置検出パターンを必要とすることなく、当該デジタルペン１の位置を推定できる。
【００８４】
また、本実施の形態において、デジタルペン１は、情報通信端末と組み合わせて使用され、位置情報を情報通信端末に出力する位置情報出力部１８を備える。
【００８５】
この構成によると、デジタルペン１は、位置情報を情報通信端末に出力できるので、情報通信端末は、この位置情報を用いて、デジタルペン１の移動軌跡を得ることができる。そのため、デジタルペン１で紙面１０３（描画領域）に描かれた文字や図形をペーパーレスで、情報通信端末に残すことができる。
【００８６】
（実施の形態２）
図８及び図９は、本発明の実施の形態２に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。なお、実施の形態２に係るデジタルペンの基本構成については、実施の形態１に係るデジタルペンと同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００８７】
＜デジタルペンの動作＞
画像補正部１１は、制御部１６によって、第１領域ＡＲ１が紙面１０３である一方で、第２領域ＡＲ２が紙面１０３以外であると特定された分割画像ＩＭ３を白黒２値化し、第１領域ＡＲ１を、長辺部分が横方向となるように、回転させる。
【００８８】
そして、制御部１６は、白色に変換された第１領域ＡＲ１と、黒色に変換された第２領域ＡＲ２との境目に、複数の点Ｐ３の画像を含ませる。すると、図８に示すような白黒２値化画像ＩＭ５が出来上がる。なお、図８に示す白黒２値化画像ＩＭ５においては、分割画像ＩＭ３とは異なり、デジタルペン１が紙面１０３の略中心に位置している。
【００８９】
描画領域特定部１７は、図９に示すように、複数の点Ｐ３の全てを含む矩形１０６を、紙面１０３（描画領域）と特定する。具体的には、描画領域特定部１７は、制御部１６によって第１平均値決定処理を所定回数行った後に、記憶部１５に記憶されている第１平均値に対応する第１領域ＡＲ１の色と、第２領域ＡＲ２の色との境目の複数の点Ｐ３全てを含む矩形１０６を、紙面１０３（描画領域）と特定する。ここで、「複数の点全てを含む矩形」とは、例えば、複数の点を頂点とする多角形に外接すること矩形を意味する。
【００９０】
＜効果＞
以上のように、この構成によると、紙面１０３と特定した第１領域ＡＲ１の色と、第２領域ＡＲ２の色との境目に、複数の点Ｐ３を描き、複数の点Ｐ３の全てを含む矩形１０６を、紙面１０３（描画領域）を表す画像として取得する。そのため、簡易なソフトウェア処理で紙面１０３を表す情報を取得することができる。
【００９１】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。なお、実施の形態３に係るデジタルペンの基本構成については、実施の形態１に係るデジタルペンと同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００９２】
＜デジタルペンの動作＞
制御部１６は、補正画像ＩＭ２において、第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２をランダムに設定するのではなく、図１０に示すように、予め定められた位置（この例ではデジタルペン１の位置）を中心とする放射状の複数の線Ｌ１〜Ｌ８の各々の一端を、第１基準点Ｐ１０〜Ｐ１７として設定し、他端を第２基準点Ｐ２０〜Ｐ２７として設定する。具体的には、第１基準点Ｐ１０〜Ｐ１７は、放射状の複数の線Ｌ１〜Ｌ８の各々のうち、中心側の点であり、第２基準点Ｐ２０〜Ｐ２７は、各線Ｌ１〜Ｌ８のうち、第１基準点Ｐ１０〜Ｐ１７よりも中心から遠い点である。
【００９３】
＜効果＞
この構成によると、デジタルペン１の位置を中心として、円状に、第１基準点Ｐ１０〜Ｐ７と、第２基準点Ｐ２０〜Ｐ２７との並びを設定することができるので、第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２を補正画像ＩＭ２においてランダムに設定する場合よりも、広い範囲内で、第１基準点Ｐ１０〜Ｐ１７、及び、第２基準点Ｐ２０〜Ｐ２７を均等に設定できる。その結果、第１領域ＡＲ１が紙面１０３であることを、より精度よく特定することができる。
【００９４】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係るデジタルペンの動作について説明するための図である。なお、実施の形態４に係るデジタルペンの基本構成については、実施の形態１に係るデジタルペンと同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００９５】
＜デジタルペンの動作＞
制御部１６は、線Ｌ１〜Ｌ８の終点だけではなく、さらに、線Ｌ１〜Ｌ８の各々の線上（この例では線Ｌ１の上）に、第１基準点Ｐ１８と第２基準点Ｐ２８とを設定する。
【００９６】
＜効果＞
この構成によると、線Ｌ１〜Ｌ８の線上（この例では線Ｌ１の上）にも、第１基準点Ｐ１８と第２基準点Ｐ２８とを設定するので、線Ｌ１〜Ｌ８の数の分だけ、第１基準点Ｐ１８と第２基準点Ｐ２８を多く確保できる。
【００９７】
そのため、紙面１０３の候補となる第１領域ＡＲ１と、紙面１０３以外の候補となる第２領域ＡＲ２をより多く確保して、各第１領域ＡＲ１が紙面であるか否かを特定することができるので、紙面特定の精度がより向上する。
【００９８】
なお、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００９９】
例えば、上記説明では、デジタルペンは紙面に描画するとして説明したが、デジタルペンが描画する対象はこれに限らず、ホワイトボード等の平面状の描画領域であってもよい。
【０１００】
また、上記説明では、画像取得部は、例えば半球面ミラー１０２等の鏡と、鏡に映し出された鏡像の画像を取得するカメラモジュール１０とを備えるとして説明したが、画像取得部は鏡を備えなくてもよい。つまり、画像取得部は、撮像面が紙面に対向するカメラモジュールを備え、このカメラモジュールによって撮像された画像を取得してもよい。
【０１０１】
また、上記説明では、デジタルペンは画像補正部１１を備えるとしたが、備えなくてもよい。つまり、領域分割部は、補正画像に代わり、カメラモジュールで取得された画像を用いて、第１領域と第２領域とに分割してもよい。
【０１０２】
また、上記説明では、デジタルペンは位置情報出力部１８を備えるとしたが、備えなくてもよい。つまり、記憶部１５に記憶された位置情報は、デジタルペンに接続される外部メモリ（例えば、ＵＳＢメモリなど）に出力されてもよい。
【０１０３】
また、上記説明では、デジタルペンは推定部１４を備えるとしたが、備えなくてもよい。つまり、デジタルペンは、当該デジタルペンの位置を推定せず、紙面特定のみを行ってもよい。
【０１０４】
例えば、上記のデジタルペンを構成する構成要素の一部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、などから構成されても良い。ＲＡＭまたはハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各構成要素は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１０５】
さらに、上記のデジタルペンを構成する構成要素の一部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしても良い。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１０６】
さらにまた、上記のデジタルペンを構成する構成要素の一部は、デジタルペンに脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしても良い。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしても良い。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、ユーザ操作により処理を指定する機器、例えば、ＳＴＢ（Ｓｅｔ  Ｔｏｐ  Ｂｏｘ）、ゲーム機、あるいは、ＡＶ機器などの入力デバイスに適用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  デジタルペン
１０  カメラモジュール
１１  画像補正部
１２  領域分割部
１３  平均値算出部
１４  推定部
１５  記憶部
１６  制御部
１６Ａ  カウンタ
１７  描画領域特定部
１８  位置情報出力部
Ｌ１〜Ｌ８  放射状の線
Ｐ１、Ｐ１０〜Ｐ１８  第１基準点
Ｐ２、Ｐ２０〜Ｐ２８  第２基準点
Ｐ３  点
１０２  半球面ミラー
１０２Ｃ  周面
１０３  紙面
１０３Ｓ  紙面表面
１０４  机
１０４Ｓ  机表面
１０５  天井
１０６  矩形
ＡＲ１  第１領域
ＡＲ２  第２領域
ＩＭ１  画像
ＩＭ２  補正画像
ＩＭ３  分割画像
ＩＭ４、ＩＭ５  白黒２値化画像
【図１】
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【図２】
2015052937.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015052937.tif 000010
【図９】
2015052937.tif 000011
【図１０】
2015052937.tif 000012
【図１１】
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