(57)【要約】マーキング要素の可変空間密度を可能にする、２Ｄ光学コードを生成するための構成が詳述される。コードの大半は、ペイロードを伝達するメッセージ構成要素及び幾何学的同期を可能にする参照構成要素から形成される。ドットは、これらの目的の一方又は両方に機能するように割り当てられる。特定の実施形態において、光学コードのパラメータは、信号堅牢性等を達成するように最適化される。最適化プログラムは、空間密度、ドット距離、ドットサイズ、及び信号構成要素優先度を決定して、堅牢性を最適化する。光学コードジェネレータは、これらのパラメータを用いて、所望の空間密度及び堅牢性にある光学コードを生成する。光学コードは、包装又はラベルの像、テキスト、及び図形などのホスト画像に統合され得るか、又は光学コードは単独で、光学コードが印刷されなければ空白のラベル又はカートンに印刷され得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーク付き要素の可変空間密度を可能にするスパースな２Ｄ光学コード出力信号ブロックを生成する方法であって、前記方法は、入力として、（ａ）２Ｄペイロード信号ブロック及び（ｂ）２Ｄ参照信号ブロックを取り、前記２Ｄペイロード信号ブロックは、各々が第１又は第２の値を有し、及び各々がＭ×Ｍペイロード信号ブロック内の関連付けられた場所を有する、Ｍ×Ｍ２値要素のアレイを備え、前記２Ｄ参照信号ブロックは、各要素が、値、及びＮ×Ｎブロック内の関連付けられた場所を有する、Ｎ×Ｎ要素のアレイを備え、前記参照信号ブロック内の要素は、多値化され、Ｎ＞Ｍであることを特徴とし、前記方法は、
前記Ｍ×Ｍペイロード信号ブロックを補間してＮ×Ｎ信号ブロックを得るステップであって、前記補間がまた、前記ペイロード信号ブロックの要素をＭ×Ｍ２値要素からＮ×Ｎ多値化要素に変える、ステップと、
前記Ｎ×Ｎ参照信号ブロック及び補間された前記Ｎ×Ｎペイロード信号ブロックを重み付けされた割合で結合して、Ｎ×Ｎ多値化要素からなる複合高密度コードブロックを得るステップと、
前記Ｎ×Ｎ複合高密度コードブロック内の要素の値の順序に基づいて、マーク付き要素の所望の空間密度が達成されるまで、スパースなＮ×Ｎ出力信号ブロック内のマークするための場所を選択するステップと、を含み、
より少ない、又はより大きい数の、前記Ｎ×Ｎ出力信号ブロック内のマークするための場所を選択することによって、前記ブロックが、特定の用途によって必要とされるような、より明るい、又はより暗い外観を有することができる、方法。
【請求項２】
選択する前記ステップが、
しきい値テストをパスする要素値を有する前記複合高密度コードブロック内の第１の要素を識別することと、
前記第１の要素の場所を評価して、前記第１の要素の場所が侵入禁止ゾーン内にあるかどうかを決定することと、
前記第１の要素が侵入禁止ゾーンにないことを決定し、前記Ｎ×Ｎ複合高密度コード内の前記第１の要素の場所に対応する前記スパースな出力信号ブロック内にマークを形成することと、
しきい値テストをパスする要素値を有する前記複合高密度コードブロック内の第２の要素を識別することと、
前記第２の要素の場所を評価して、前記第２の要素の場所が侵入禁止ゾーン内にあるかどうかを決定することと、
前記第２の要素が侵入禁止ゾーン内にあることを決定し、それに対応するマークを前記スパースな出力信号ブロック内に形成しないことと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｉ）前記複合高密度コードブロックの要素値をソートして、前記要素の暗さの順序を識別するステップと、
（ｉｉ）前記スパースな出力信号ブロック内において、前記暗さの順序におけるソートされた前記要素値のうちの１つに対応する位置にマークを提供するステップと、
（ｉｉｉ）前記順序における次に最も暗い要素について、前記スパースな出力信号ブロック内において、前記次に最も暗い要素の場所のＫ個の要素の距離内の位置にマークが既に存在しないことを確認するためにチェックし、そうした確認が取れると、前記スパースな出力信号ブロック内において、前記次に最も暗い要素に対応する位置にマークを提供し、そうしたが確認が取れないと、前記スパースな出力信号ブロック内において、前記次に最も暗い要素に対応する位置にマークを提供しないステップと、
（ｉｖ）所望のスパースな印刷密度が達成されるまで、最も暗い要素の前記順序からの連続した要素を用いて動作（ｉｉｉ）を繰り返すステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記重み付けされた割合が、１：０．７であり、Ｋ＝４である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
プリンタを使用して、前記スパースなＮ×Ｎ２Ｄ光学コード出力信号ブロックを含む粘着ラベルを印刷するステップをさらに含み、前記プリンタが、印刷ヘッド要素の線形アレイを含み、前記Ｎ×Ｎ２Ｄ光学コード出力信号ブロックの行又は列内のＮ個の要素と、前記印刷ヘッド要素の線形アレイ内のＮ個の隣接印刷ヘッド要素との間に１：１マッピングが存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記印刷ヘッド要素が、１インチあたり２０３の間隔を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
マーク付き要素の可変空間密度を可能にするマシン可読光学コードを生成する方法であって、前記方法が、
符号化された可変デジタルペイロードを含み、前記符号化された可変デジタルペイロードの幾何学的同期のための参照信号構造で構成される、光学コードを構築するステップと、
前記光学コードの要素を出力画像の空間的位置にマッピングするステップであって、
ａ）前記光学コード内で最も高い優先度を有する光学コード要素値を見出し、前記出力画像内において、前記最も高い優先度を有することが見出された前記光学コード要素の空間的位置に光学コード要素を形成すること、及び
ｂ）追加の光学要素を、前記追加の光学要素の優先順に形成することであって、前記形成することが空間距離制約を忠実に守るという制約を伴う、形成することを含む、ステップと、
基材上に前記出力画像をレンダリングするステップと、を含み、
より少ない、又はより大きい数の、連続した優先度の光学要素を見出すことによって、前記出力画像が、特定の用途によって必要とされるような、より明るい、又はより暗い外観を有するようにされ得る、方法。
【請求項８】
前記光学コードを構築する前記ステップが、可変データシンボルの配列を前記符号化された可変デジタルペイロードへと誤り訂正符号化することと、前記符号化されたペイロードを幾何学的同期信号と結合することとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記結合することが、前記符号化された可変デジタルペイロード又は前記幾何学的同期信号に信号重み付けを適用して、前記幾何学的同期信号に対する前記符号化された可変デジタルペイロードの相対的優先度を設定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光学コードを構築する前記ステップが、可変データシンボルの配列でキャリア信号を変調して、前記光学コードの少なくとも一部を形成することと、前記符号化された可変デジタルペイロードの前記幾何学的同期のための構造を形成するように前記光学コードの要素を配置することとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記光学コード信号を構築する前記ステップが、可変データシンボルで周波数成分を変調することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記周波数成分の変調が、空間周波数成分の大きさを変調することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記周波数成分の変調が、空間周波数成分の位相を変調することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
構築する前記ステップが、前記光学コード内の場所に従って、前記符号化された可変デジタルペイロードのデータシンボルに優先度を割り当てて、前記出力画像内のデータシンボルのインスタンスの冗長分散を制御することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
データ及び前記光学コードの同期構成要素に、変化する相対的優先度を割り当てるステップと、前記相対的優先度の各々にある光学コードを有する出力画像を生成するステップと、前記出力画像内の前記光学コードの堅牢性を測定するステップと、堅牢性制約を満たす前記相対的優先度を決定するステップとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学コードの要素の前記出力画像へのマッピングに、変化する最小間隔距離を割り当てるステップと、異なる最小間隔距離に従ってマッピングされる光学コードを有する出力画像を生成するステップと、前記出力画像内の前記光学コードの堅牢性を測定するステップと、堅牢性制約を満たす最小間隔距離を決定するステップとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
マーキング要素の可変空間密度を可能にするスパースなマシン可読２Ｄコードを生成する方法であって、前記方法が、入力として、（ａ）メッセージ信号及び（ｂ）２Ｄ参照信号を取り、前記２Ｄ参照信号が、各々が値を有する、場所のアレイを含み、前記方法が、
前記２Ｄ参照信号を含む要素の値を調べて、前記２Ｄ参照信号要素値内の極値に対応する、前記２Ｄ参照信号内の第１の場所のセットを識別する動作と、
前記メッセージ信号に従って前記第１の場所のセットのサブセットを選択する動作と、
出力信号ブロック内の選択された前記場所のサブセットにマークを有する出力信号を生成する動作とを含み、
前記出力信号が、スパースなマシン可読２Ｄコードとして機能し、前記マークがすべて、前記参照信号要素値の極値を表し、それらの選択が、前記メッセージ信号を表し、
より大きい、又はより少ない、前記第１の場所のセットのサブセットを選択することによって、前記出力信号の前記空間密度が、特定の用途の要件に見合うように変更され得る、方法。
【請求項１８】
前記２Ｄ参照信号を含む少なくともいくつかの要素の値をソートして、要素暗さによるランク付けリストを識別するステップと、
前記ソートに基づいて、最も暗いＭ個の要素のＭ個の場所を識別し、前記出力信号ブロック内において、識別された前記Ｍ個の場所に対応するＭ個の場所にＭ個のマークを置くステップであって、前記Ｍ個のマークが、前記メッセージ信号ではなく前記２Ｄ参照信号を表す、ステップと、
前記ソートに基づいて、次に最も暗いＮ個の要素のＮ個の場所を識別し、前記出力信号ブロック内において、識別された前記Ｎ個の場所に対応するＰ個の場所のサブセットにＰ個のマークを置くステップであって、Ｐ＜Ｎであり、前記Ｐ個のマークが、前記２Ｄ参照信号及び前記メッセージ信号の両方を表す、ステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
（ａ）複数ビットメッセージを表現するデータ、及び（ｂ）復号のために前記出力スパースコードブロックを幾何学的に登録するのに有用なＮ×Ｎ要素２Ｄ参照信号から、マーキング要素の可変空間密度を可能にする出力スパースコードブロックを生成するための方法であって、前記方法が、
（ａ）前記２Ｄ参照信号内の極値の場所を識別する動作と、
（ｂ）前記出力スパースコードブロック内において、識別された前記２Ｄ参照信号極値の第１のサブセットの場所に対応する、第１の場所をマークして、前記参照信号のみを表すのを助け、前記メッセージを表すのを助けない動作と、
（ｃ）前記出力スパースコードブロック内において、識別された前記２Ｄ参照信号極値の第２のサブセットの場所に対応する、第２の場所をマークして、（ａ）前記メッセージ及び（ｂ）前記参照信号の両方を表すのを助ける動作とを含み、
より大きい、又はより少ない数の、第１及び／又は第２の場所をマークすることによって、前記出力信号の前記空間密度が、特定の用途の要件に見合うように変更され得る、方法。
【請求項２０】
前記複数ビットメッセージを表現する前記データが、各々が第１の値又は第２の値のいずれかを有するＮ×Ｎ要素のメッセージブロックを含み、前記Ｎ×Ｎ要素２Ｄ参照信号内の各場所が、前記Ｎ×Ｎメッセージブロックのそれぞれの要素に対応し、
前記第２の場所が、前記メッセージブロック内の対応する要素の値が第１の値を有する前記Ｎ×Ｎ要素２Ｄ参照信号内の識別された極値の場所である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
（ａ）複数ビットメッセージを表現するデータ、及び（ｂ）復号のために前記出力スパースコードブロックを幾何学的に登録するのに有用なＮ×Ｎ要素２Ｄ参照信号から、マーキング要素の可変空間密度を可能にする出力スパースコードブロックを生成するための方法であって、前記方法が、
（ａ）前記２Ｄ参照信号内の極値の場所を識別する動作と、
（ｂ）前記出力スパースコードブロック内において、識別された前記２Ｄ参照信号極値の第１のサブセットの場所に対応する、第１の場所をマークして、前記参照信号のみを表すのを助け、前記メッセージを表すのを助けない動作と、
（ｃ）前記メッセージの各ビットについて、前記ビットの値に応じて、各々が識別された極値の場所に対応する前記出力スパースコードブロック内の２つの第２の場所のうちの一方をマークして、（ａ）前記メッセージ及び（ｂ）前記参照信号の両方を表すのを助ける動作と、
より大きい、又はより少ない数の、前記第１の場所をマークすることによって、前記出力信号の前記空間密度が、特定の用途の要件に見合うように変更され得る、方法。
【請求項２２】
（Ａ）複数ビットメッセージ、及び（ｂ）前記スパースコードの幾何学的登録を支援するための参照信号を表すスパースな２Ｄコードブロックを復号するための方法であって、
前記参照信号に基づいて、スパースコードタイルを幾何学的に変換して、Ｎ×Ｎアレイ内の場所にスパースな信号要素を得るステップと、
幾何学的に変換された前記スパースコードタイルから前記複数ビットメッセージを抽出するステップであって、前記Ｎ×Ｎアレイ内の場所の大部分を無視することを含む、ステップとを含む、方法。
【請求項２３】
画像内に描写される光学コードによって表されるＭビットペイロードを復号する方法であって、
前記光学コード内のマークによって表される参照信号を参照して、前記画像内の前記光学コードの幾何学的登録を決定する動作であって、前記マークが、複数の空間領域正弦波の総集合内の極値に対応する、動作と、
前記画像内のＮ個の場所からのデータを処理して、前記Ｎ個の場所の間の場所を同様に処理することなく、前記場所の各々にマークが存在するかどうかを決定する動作であって、Ｎ＞Ｍである、動作と、
前記Ｎ個の場所におけるマークの存在又は不在を参照して、Ｐビットストリングを生成する動作と、
前記Ｐビットストリングを誤り訂正デコーダに適用して、Ｍ個の復号されたビットを得る動作とを含み、
前記Ｎ個の場所の間の場所からのマークの存在又は不在を無視することによって、誤りの潜在的なソースが最小限にされる、方法。
【請求項２４】
複数の要素からなる２Ｄ光学コードブロックを規定するデータを受信するステップであって、各要素が、前記ブロック内の場所を有し、また複数ビットペイロードの１ビットと関連付けられ、前記ペイロードの各ビットが、前記光学コードブロック内の複数の要素と関連付けられる、ステップと、
スパースな出力信号ブロック内の対応するマークを形成するための前記要素の場所のすべてより少なく選択することを、前記スパースな出力信号ブロック内の実質的に等しい強度を有するペイロードビットの各々を表すように、行うステップであって、実質的とは、すべてのペイロードビットの平均強度値の５０％以内を意味する、ステップとを含む方法。
【請求項２５】
４つ以上の空間周波数波形を規定する動作と、
上記波形のうちの１つ又は複数の振幅を、前記波形がすべて同じ振幅を有さないように制御する動作と、
異なる振幅を有する前記波形を結合して、空間領域内にパターンを得る動作であって、前記パターンが、複数の離散空間点に値を含み、前記複数の離散空間点が、１０００を超える空間点に番号付けをし、結合する前記動作が、そのような動作を実施するように構成されるハードウェアプロセッサによって実施される、動作と、
２Ｄ光学コード出力信号ブロック内に前記空間パターンの少なくとも部分を参照パターンとして組み込んで、幾何学的登録を可能にする動作と、を含む方法。
【請求項２６】
異なる空間周波数を有する４つ以上の波形によって規定される参照パターンを含む印刷ラベルであって、前記波形のうちの少なくとも２つが不均等な振幅を有し、前記パターンが、スケールスキャナの一点と関連付けられたプロセッサが、前記ラベルが前記スキャナによって捕捉される像において描写される回転及びスケールを決定することを可能にして、前記スケールスキャナの一点が、前記ラベルによって同じく伝達されるマシン可読データを正しく復号するようにする、参照信号として機能する、印刷ラベル。
【請求項２７】
食品の包装に適用されるラベルであって、前記ラベルには、テキスト及びマシン可読コードが印刷されており、前記マシン可読コードが、ランダム性の外観を回避する構造化パターンにあるマークからなり、Ｘインチの長さ及びＹインチの幅を有する第１の矩形領域が、前記マークのうちのＩ個を包含し、同じ寸法の、縁が隣接する第２の領域が、前記マークのうちのＪ個を包含することを特徴とし、Ｉが少なくとも１０であり、ＩがＪの少なくとも２００％である、ラベル。
【請求項２８】
複数の参照光学コード信号ブロックのライブラリを提供する動作であって、前記ブロックの各々が共通ペイロードを符号化するが、前記ブロックの各々が異なる印刷密度を有する、動作と、
画素からなる画像を受信する動作であって、各画素が場所及び値を有する、動作と、
前記画像内の複数の画素の各々について、
前記画素の値に対応する印刷密度を有する１つの光学コード信号ブロックを前記ライブラリから識別する動作と、
前記画素の場所に対応する識別された前記光学コード信号ブロック内の場所を識別する動作と、
識別された前記光学コード信号ブロック内の識別された前記場所からの出力要素を出力画像フレームにコピーする動作と、を含み、
符号化された出力画像が、複数の参照光学コード信号ブロックの要素から組み立てられる、方法。
【請求項２９】
販売時点管理端末と関連付けられたスキャナを動作させる方法であって、
ドットの第１のスパースなパターンを包装の対比的な背景上に描写する第１の像を受信する動作と、
前記第１の像を分析して、それにより描写される前記ドットの第１のスパースなパターンが、第１の符号化方法によって符号化されるデータストリングを表すことを決定する動作と、
前記第１の符号化方法に対応する第１の復号方法を適用することによって、前記第１の像から第１のデータストリングを復号する動作と、
ドットの第２のスパースなパターンを包装の対比的な背景上に描写する第２の像を受信する動作と、
前記第２の像を分析して、それにより描写される前記ドットの第２のスパースなパターンが、第２の符号化方法によって符号化されるデータストリングを表すことを決定する動作と、
前記第２の符号化方法に対応する第２の復号方法を適用することによって、前記第２の像から第２のデータストリングを復号する動作であって、前記第２の復号方法が、前記第１の復号方法とは異なる、動作とを含み、
分析する前記動作が、前記第１及び第２の像を空間周波数領域へと変換すること、並びに前記第１又は第２の像のうちの一方が、他方に欠如している１つ又は複数の参照信号構成要素を含むことを決定することを含む、方法。
【請求項３０】
２Ｄブロック内の異なるそれぞれの場所に異なる値の要素を有する高密度マシン可読コードからスパースなマシン可読コードを作成する方法であって、前記方法が、
前記要素の１番目について、出力信号ブロック内において、前記２Ｄブロック内の前記第１の要素の場所に対応する第１の場所に第１のマークを提供する動作と、
前記要素の２番目について、前記第２の要素の場所が、前記第１のマークに隣接する除外される画素場所の領域内に入らないことを決定し、前記出力信号ブロック内において、前記２Ｄブロック内の前記第２の要素の場所に対応する第２の場所に第２のマークを提供する動作と、
前記複数の要素のうちの３番目について、前記第３の要素の場所が、前記第１又は第２のマークにそれぞれ隣接する除外される画素場所の第１又は第２の領域内に入ることを決定し、結果として、前記出力信号ブロック内において、前記２Ｄブロック内の前記第３の要素の場所に対応する第３の場所に第３のマークを提供しない動作と、を含み、
前記第１の領域又は前記第２の領域のうちの少なくとも一方が、縦軸又は横軸を中心にして非対称である、方法。
【請求項３１】
商品に印刷するためのスパースなドットパターンを生成して、前記商品上の情報を符号化する方法であって、前記印刷が、複数の熱要素を含む感熱印刷ヘッドを有するプリンタによって実施され、前記方法が、
前記スパースなドットパターンが、垂直隣接及び水平隣接を含む複数の代替案から引き出される空間関係で印刷され得る、互いに隣接する２つのドットを含むことを決定する動作と、
前記代替案のうち、前記印刷ヘッド熱要素の熱的加熱及び冷却イベントの数を低減するものを選択する動作と、を含む方法。
【請求項３２】
画像データが、連続階調透かしではなくスパースコードに対応することを決定するための方法であって、
前記画像データを空間周波数領域に変換する動作と、
変換された前記画像データを、第１の参照信号を表すテンプレートと相関させて、第１の値を生成する動作と、
変換された前記画像データを、第２の参照信号を表すテンプレートと相関させて、第２の値を生成する動作と、
前記第２の値が前記第１の値よりも大きいことを決定する動作と、
前記決定に基づいて、前記画像データが連続階調透かしではなくスパースコードに対応すると結論付け、スパースコードに特化された復号ルーチンを開始する動作と、を含む方法。
【請求項３３】
画像データが、１インチあたり３００ドットで印刷されるスパースコードではなく、１インチあたり２０３ドットで印刷されるスパースコードに対応することを決定するための方法であって、
前記画像データを空間周波数領域に変換するステップと、
変換された前記画像データを、第１の参照信号構成要素を表すテンプレートと相関させて、第１の値を生成するステップと、
変換された前記画像データを、第２の参照信号構成要素を表すテンプレートと相関させて、第２の値を生成するステップと、
前記第２の値が前記第１の値よりも大きいことを決定するステップと、
前記決定に基づいて、前記画像データが、１インチあたり２０３ドットで印刷されるスパースコードに対応すると結論付け、復号のために前記画像データを変換して１インチあたり２０３ドットの解像度に戻すステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、一般的には、（任意選択的にホスト画像コンテンツとの統合後に）印刷用のマシン可読光学コードを生成するための画像処理、光学コードを最適化するための補足的な堅牢性測定、及び物体からそのようなコードを確実且つ効率的に読み取るための光学コードリーダに関する。
【０００２】
部分的には、本出願は、本出願者の公開された米国特許出願第２０１７００２４８４０号に詳述されている、当業者が精通していると推測されるスパースシグナリング技術に対する増強及び改善に関係する。
【０００３】
詳述した構成の多くによって提供される技術的効果は、少ない数のマーキング要素（ドット）、及び／又は単位面積あたりの低いドット密度を使用しながら、読み取り性能の観点から非常に信頼性の高い光学コードを達成することである。
【関連出願】
【０００４】
米国において、本出願は、２０１８年６月７日に提出された出願第１６／００２，９８９号の一部継続であり、また、２０１８年１０月２６日に提出された仮出願第６２／７５１，０８４号、２０１８年９月１３日に提出された同第６２／７３０，９５８号、２０１８年５月１８日に提出された同第６２／６７３，７３８号、２０１８年５月１１日に提出された同第６２／６７０，５６２号、２０１８年４月１８日に提出された同第６２／６５９，６４１号、及び２０１８年２月２５日に提出された同第６２／６３４，８９８号の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００５】
よく知られている一次元及び二次元バーコードなどの光学コードは、至る所に存在し、様々な自動データ収集用途において非常に重要である。実際、バーコードは広く普及しているため、今では、異なるタイプのデータを担持するため、又は物体の異なる部分において同じデータを冗長的に符号化することによって可読性を改善するため、単一の物体に様々なバーコードタイプを目にするのが普通である。
【０００６】
このようなバーコードの使用増加は、包装及びラベルデザインにいくつかの難題をもたらす。第一に、各バーコードは、それが確実に読み取られ得ることを確実にするために全く異なる空間を占有しなければならない。これは、ユーザにとっての物体の価値及び魅力を増強する製品情報及び美的デザイン要素などのより重要な情報のために使用され得る貴重な空間を消費する。第二に、これは、急速にレーザスキャナに取って変わっている画像ベースのスキャナの画像処理における混乱及び複雑性の可能性を生み出す。レーザスキャナは、一度に１つずつ、特定のバーコードを対象とし得るが、画像ベースのスキャナは、光学コードのうちの１つ又は複数の部分又はすべてを含み得る画像フレームを捕捉する。第三に、これらのコードの視覚的影響を低減しようとして、これらのコードは、多くの場合、サイズが低減され、物体上での見つけることが難しい場所に限定されている。このことが、これらのコードの信頼性を低くし、ユーザ及び機械視覚設備が場所を特定して確実に読み取ることを難しくする。
【０００７】
堅牢なデジタル透かしなど、他のタイプの光学コードは、これらの難題に様々な方法で対処する、従来のバーコードに代わるものを提供する。デジタル透かしは、物体上の他の画像内に隠され得、したがって貴重な専用の空間を占有しない。デジタル透かしはまた、それらが担持するデジタルデータコード（ペイロード、又はメッセージと称される）の場所を特定して確実に読み取ることの容易さを改善するために、物体表面の上に冗長的に符号化され得る。これにより、デジタル透かしペイロードが確実に復号され得る画像フレームを獲得するように物体をイメージングするタスクを単純化する。透かし技術はまた、様々な使用シナリオにおける計算効率及び自動データ収集の信頼性を改善する。そうであるのは、透かし技術が、物体又はラベルの恣意的且つ部分的な視野から、たとえ破れたり、にじんだり、又はしわくちゃになっていたとしても、信頼性の高いデータ収集を促進するためである。
【０００８】
デジタル透かしは、これらの向上をもたらすが、美的要件、堅牢性要件、及びデータ容量要件を満たす改善された光学データ担持能力の必要性がある重要な用途が存在する。
【０００９】
１つの課題は、光学コードをマスクすることができるか、又は画像コードのキャリアとして機能することさえできる画像コンテンツのないホスト画像領域のための、低侵襲の光学コードの形成である。これらの領域では、マシン可読データを担持する微細な濃淡を生成することが可能である。加えて、場合によっては、標準的な可視光スキャンの信頼性を維持しながら人間にとっては光学コードの可視性を低減するように、インク色、又はインクの組み合わせを選択することが可能である。視覚的品質の理由から、一般的には、より高い空間解像度で光学コードを生成すること、また、コードの図形要素（例えば、ドット又はマーク）が目立たないように、それらを互いから距離をとって離間することが好ましい。
【００１０】
しかしながら、多くの場合、これらの選択肢を不可能にする、色選択及び解像度に対する制限が存在する。多くの物体は、色選択を許さない、及び最小ドットサイズ未満でドットを確実にマークしない技術を用いて印刷又はマークされる。低解像度の感熱プリンタを使用して、時に高い印刷速度で、小さいラベル上に光学コードを印刷することが一例である。他の例としては、高解像度及び小ドットサイズで高品質及び一貫性を伴ってレンダリングすることができないドライオフセット又はフレキソ印刷のような技術を使用する、小さい包装の商業印刷が挙げられる。さらには、多くの場合、追加のインクを使用することのデザイン及び費用制約に基づいた制限が存在する。最後に、たとえレンダリング設備がより高い解像度及びより小さいドットマーキング並びに様々なカラーインクを利用することができるとしても、画像捕捉インフラストラクチャ又は画像捕捉のモードが、より高い解像度又は色情報を捕捉することができない場合がある。
【００１１】
別の持続的課題は、ますます小さくなる空間領域からデータを確実に読み取る必要性である。データ容量増大に対する需要は、基本的には、制限された領域からのそのデータの確実な回収と相いれない。
【発明の概要】
【００１２】
本明細書で詳述されるように、本発明者らは、様々な用途のためにこれらの課題及び他の課題に対処するいくつかの発明的な光学コード技術を開発した。１つの発明的な技術は、視覚的品質及び堅牢性（信頼性）制約のためにパラメータを最適化する光学コードを生成するための方法である。これらのパラメータは、空間密度、ドット配置（例えば、凝集を回避するための間隔）、ドットサイズ、及び光学コード構成要素の優先度を含む。後者において、参照（別名、登録）信号及びペイロード構成要素などのコード構成要素の優先度は、改善された堅牢性及び視覚的品質を達成するために最適化される。
【００１３】
本技術の１つの態様は、光学コードを生成するための方法である。本方法は、信号優先度、並びに、ドット間隔、ドットサイズ、及びドット密度を含む空間制約に従って、光学コードの要素を形成することによって、堅牢性を最適化する。要素は、ドット又は逆ドットにより形成される。ドットは、マーキングに囲まれない、又はより明るいマーキングによって囲まれるマーキングであり、逆ドット（穴）は、マークの不在、又はより暗いマーキングの領域によって囲まれるより明るいマーキングである。所望の視覚的品質を達成するために、本方法は、ドットサイズ、ドット密度、及びドット間隔の制約を順守しながら、コード構成要素の優先度の順にドット（又は逆ドット）を形成する。
【００１４】
別の発明的な技術は、テスト画像の訓練セットに基づいてパラメータを最適化する方法である。この方法は、変化する光学コードパラメータを有するテスト画像内に光学コードを生成及び統合し、テスト画像の堅牢性を測定し、テスト画像にわたって最適な堅牢性を達成するパラメータの組み合わせを見出すことによって、上記のパラメータを最適化する。
【００１５】
さらなる発明的な技術は、光学コード挿入及び復号方法である。光学コード挿入方法は、包装又はラベルデザインなどのホスト画像コンテンツ内に光学コードを統合する。挿入方法のいくつかの実施形態は、視覚的品質及び堅牢性を改善するためにホスト画像の属性を考慮及び利用する。復号方法の実施形態は、マーク付き物体の捕捉される劣化画像からペイロードを効率的且つ確実に復号する。
【００１６】
これらの発明的な方法は、光学コードジェネレータ、インサータ、オプティマイザ、及びデコーダ構成要素に実装される。これらの構成要素は、様々な種類の感熱ラベルプリンタ、プリプレスワークステーション、モバイルデバイス、及び画像ベースのバーコードスキャナに使用されるものなど、様々な種類のプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールに実装される。ソフトウェア命令はまた、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、又はそれらの組み合わせなどの論理回路に変換され得る。
【００１７】
さらなる発明的な特徴は、以下の詳細な説明及び添付の図面において明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】視覚的品質及び信頼性制約に適合させるように、可変空間密度を有する光学コードを生成する方法を示す図である。
【図２】光学コードのパラメータを最適化するための方法を示す図である。
【図３】光学コードを構築するためのプロセスを例証する図である。
【図４】光学コードを構築するための別のプロセスを例証する図である。
【図５】光学コードを構築するための別のプロセスを例証する図である。
【図６】光学コード内で伝達されるべき可変デジタルペイロードを符号化する方法を例証する図である。
【図７】光学コード構成要素のタイルを例証する図である。これは、参照信号構成要素、符号化されたペイロード構成要素、又はペイロードで符号化される参照信号として使用され得る。これはまた、参照信号構造内に配置される符号化されたペイロード信号として使用され得る。
【図８】符号化されたペイロード信号のタイルを示す図である。
【図９】図７の光学コード構成要素の空間解像度に変換される、図８の符号化されたペイロード信号を示す図である。
【図１０】高密度複合光学コードを形成するための、符号化されたペイロード及び参照構成要素を含む、光学コード要素の組み合わせを例証する図である。
【図１１】高密度複合光学コード（図１０のような）の、その光学コード要素の優先度及び空間制約（例えば、要素間隔及び信号密度）に従った、出力画像へのマッピングを示す図である。
【図１２】ドット（マーク）間隔及び信号構成要素強度比を最適化するためのプロセスの例を例証する図である。これらのパラメータは、これらのパラメータのいくつかの組み合わせの各々における光学コードを生成し、テスト画像のセット内の各テスト画像に挿入する訓練プロセスにおいて導出される。
【図１３】テスト画像から測定される堅牢性メトリックに基づいて、図１２の例における最適なパラメータの選択を例証する図である。
【図１４】所望のドット密度を達成するように空間領域内に光学コードの要素を形成する方法を例証するフロー図である。
【図１５】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図１６】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図１７】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図１８】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図１９】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図２０】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図２１】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図２２】高密度光学コードを表す波形により図１４のプロセスをグラフで例証する図である。
【図２３】光学コードの出力画像がタイル化され、次いで統合されているラベルの例を例証する図である。
【図２４】光学コードの堅牢性を例証するためにさらなる劣化を伴う、光学コードと統合されるラベルデザインの別の例を例証する図である。
【図２５】光学コードのタイルがテキストと統合されているさらに別の例を示す図である。
【図２６】データ信号を最適に担持するアートワークを生成することに使用する前に、データ信号の要素を重み付けする方法を例証する図である。
【図２７】黒色ドットとして出力タイルにコピーするためのマークされる最も暗い要素を伴う、複合コードからの抜粋を示す図である。
【図２８】図２７の複合コード抜粋におけるスター付き画素が、黒色ドットとして出力タイルにコピーされる場合に何が起きるか、及び非線形フィルタカーネルが、そのような黒色ドット及び隣接する白色画素にどのように適用され得るかを検討する図である。
【図２９】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図３０】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図３１】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図３２】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図３３】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図３３Ａ】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図３４】複合マークの参照信号構成要素が調整されることを可能にし、視覚的に満足のいく構造を含み得るスパースなマークを結果としてもたらす、ソフトウェアツールのユーザインターフェースを示す図である。
【図３５】図３４の技術と関連付けられたフローチャートである。
【図３６】図３４のソフトウェアツールによって生成されるスパースなマークを示す図である。
【図３６Ａ】図３６の左上角からとられた拡大表示を示す図である。
【図３７】図３４のソフトウェアツールによって生成されるパターンが印刷された粘着ラベルの拡大抜粋を示す図である。
【図３８】データ信号要素をホスト画像アートワーク内の場所にマッピングする方法を例証する図である。
【図３９】コード挿入のための、又はコードが挿入されるホスト画像をレンダリングするための画像解像度など、異なる光学コード解像度を目標出力解像度にどのように適応させるかの例を示す図である。
【図４０】改善された視覚的品質及び堅牢性を達成するためのドットパターンバリエーションを例証する図である。
【図４１】本技術のいくつかの態様を組み込む方法を例証する図である。
【図４２】本技術のいくつかの態様を組み込む方法を例証する図である。
【図４３】本技術の１つの態様に従う、ペイロード信号構成要素での参照信号構成要素の変調を例証する図である。
【図４４Ａ】図４３の構成の変異形を例証する図である。
【図４４Ｂ】図４３の構成の変異形を例証する図である。
【図４５】図４４Ａ／４４Ｂの構成に対して、図４３の構成からの抜粋された出力を比較する図である。
【図４６】図４３、図４４Ａ、及び図４４Ｂの実施形態に関連したマトラブ（Ｍａｔｌａｂ）コードを示す図である。
【図４７】本技術の態様を例証するフローチャートである。
【図４８Ａ】図４８Ａは、椅子のグレースケール画像を示す図である。
【図４８Ｂ】図４８Ｂは、スパースコード信号によりレンダリングされた場合の椅子のグレースケール画像の抜粋を示す図である。
【図４９】グレースケール値が異なるスパースなパターンにどのように関連するかを示す図である。
【図５０Ａ】異なる隆起サイズのスパースな信号でレンダリングされる画像の抜粋を示す図である。
【図５０Ｂ】異なる隆起サイズのスパースな信号でレンダリングされる画像の抜粋を示す図である。
【図５１】異なる侵入禁止距離によりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５２Ａ】異なる侵入禁止距離によりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５２Ｂ】異なる侵入禁止距離によりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５３】異なる侵入禁止距離によりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５４】異なる侵入禁止距離によりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５５】異なる楕円形侵入禁止ゾーンによりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５６】異なる楕円形侵入禁止ゾーンによりマーキングから除外される画素の場所の数を例証する図である。
【図５７Ａ】それぞれ、１つ、２つ、３つ、又は、４つの近くの画素の場所がマーキングから除外され得る異なるパターンを示す図である。
【図５７Ｂ】それぞれ、１つ、２つ、３つ、又は、４つの近くの画素の場所がマーキングから除外され得る異なるパターンを示す図である。
【図５７Ｃ】それぞれ、１つ、２つ、３つ、又は、４つの近くの画素の場所がマーキングから除外され得る異なるパターンを示す図である。
【図５７Ｄ】それぞれ、１つ、２つ、３つ、又は、４つの近くの画素の場所がマーキングから除外され得る異なるパターンを示す図である。
【図５８】物体から捕捉される画像信号から光学コードを復号するための方法を例証するフロー図である。
【図５９】２色メッセージ信号ブロックの抜粋を示す図である。
【図６０】図５９のメッセージ信号ブロックからコピーされるマークのスパースな選択を示す図である。
【図６１】マスクとして機能する会社ロゴを示す図である。
【図６２】図６１のマスクに従う、異なる密度で図５９のメッセージ信号ブロックからコピーされるマークのスパースな選択を示す図である。
【図６３】より通常のスケールで図６２のタイル化アレイ内のスパースなマークを示す図である。
【図６４Ａ】２Ｎ個の暗いワクセルのセットが識別された状態の、参照信号タイルからの抜粋を示す図である。
【図６４Ｂ】Ｎビットメッセージを符号化するために、図６４Ａで識別された暗いワクセルのうちのＮ個を使用して生成される光学コードを示す図である。
【図６５Ａ】Ｎ個の暗いワクセルのセットが識別された状態の、参照信号タイルからの抜粋を示す図である。
【図６５Ｂ】Ｎビットメッセージを符号化するために、図６５Ａで識別された暗いワクセルのうちのＮ／２個を使用して生成される光学コードを示す図である。
【図６６Ａ】水平配向及び垂直配向されたワクセル対を使用して「０」及び「１」ビットをシグナリングするための、４つの異なるダイアドを示す図である。
【図６６Ｂ】水平配向及び垂直配向されたワクセル対を使用して「０」及び「１」ビットをシグナリングするための、４つの異なるダイアドを示す図である。
【図６６Ｃ】水平配向及び垂直配向されたワクセル対を使用して「０」及び「１」ビットをシグナリングするための、４つの異なるダイアドを示す図である。
【図６６Ｄ】水平配向及び垂直配向されたワクセル対を使用して「０」及び「１」ビットをシグナリングするための、４つの異なるダイアドを示す図である。
【図６７Ａ】Ｎ個の暗いワクセル対のセットが識別された状態の、参照信号タイルからの抜粋を示す図である。
【図６７Ｂ】図６７で識別された各ワクセル対から１つのワクセルをマークすることによって生成される光学コードを示す図である。
【図６８Ａ】暗いワクセルのセットが識別された状態にあり、それらの各々が、ワクセルの空間的位置に従ってメッセージビットと関連付けられている、参照信号タイルからの抜粋を示す図である。
【図６８Ｂ】図６８Ａで識別されたワクセルのうちのいくつかのものをマークすることによって生成される、１１１１０で始まる光学コードを示す図である。
【図６９Ａ】参照信号がどのように１解像度において２つのワクセルの間の境界近くに極値を有し得、より高い解像度における極値の誤識別をもたらすこと、及びそれに対する解決策を示す図である。
【図６９Ｂ】参照信号がどのように１解像度において２つのワクセルの間の境界近くに極値を有し得、より高い解像度における極値の誤識別をもたらすこと、及びそれに対する解決策を示す図である。
【図６９Ｃ】参照信号がどのように１解像度において２つのワクセルの間の境界近くに極値を有し得、より高い解像度における極値の誤識別をもたらすこと、及びそれに対する解決策を示す図である。
【図６９Ｄ】参照信号がどのように１解像度において２つのワクセルの間の境界近くに極値を有し得、より高い解像度における極値の誤識別をもたらすこと、及びそれに対する解決策を示す図である。
【図７０】いくつかの固定マークがテキストとの近接に起因して抑止されており、近くの可変マークが、メッセージを抽出する際に差し引かれるべきであることをシグナリングする、光学コードを含む印刷ラベルからの抜粋を示す図である。
【図７１Ａ】光学コードを有するラベルを生成するため、及び読み取るための例示的な方法を例証する図である。
【図７１Ｂ】光学コードを有するラベルを生成するため、及び読み取るための例示的な方法を例証する図である。
【図７２Ａ】エンコーダ及びデコーダの態様を例証する図である。
【図７２Ｂ】エンコーダ及びデコーダの態様を例証する図である。
【図７３】本明細書に詳述されるような、光学コードジェネレータ、インサータ、オプティマイザ、及び／又はデコーダの構成要素が実装され得る電子デバイスの図である。
【図７４Ａ】感熱プリンタ内に異なるレベルの熱応力を引き起こす異なるマーキングパターンを例証する図である。
【図７４Ｂ】感熱プリンタ内に異なるレベルの熱応力を引き起こす異なるマーキングパターンを例証する図である。
【図７４Ｃ】感熱プリンタ内に異なるレベルの熱応力を引き起こす異なるマーキングパターンを例証する図である。
【図７４Ｄ】感熱プリンタ内に異なるレベルの熱応力を引き起こす異なるマーキングパターンを例証する図である。
【図７５】ブロックが、各々がマーキングのための要素を選択する際に別個に処理され得る領域にどのように分割され得るかを示す図である。
【図７６Ａ】スパースな出力ブロックの抜粋を示す図である。
【図７６Ｂ】図７６Ａのブロック内の侵入禁止制約を実施するために使用されるデータ構造の抜粋を示す図である。
【図７６Ｃ】図７６Ｂのデータ構造を使用する方法について詳述するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書は、フロー図及び解説文を参照して本技術の実施形態について詳述する。図面及び説明は、プログラム可能なハードウェアデバイスを構成するためのソフトウェア命令によって最も一般的に実現される処理モジュールを用いて実施される。いくつかの実施形態において、そのようなソフトウェア命令は、プリンタ及びスキャナへの統合のためにファームウェアに変換されるか、又はデジタル論理回路へと変換される。
【００２０】
図１は、コードを視覚的品質及び信頼性制約に適合させるように、可変空間密度を有する光学コードを生成する方法を示す図である。目的は、光学コードのパラメータが最適化されるように、画像又は他のキャリア内への挿入のための光学コードを生成することである。これらのパラメータは、堅牢性及び視覚的品質を含む。本方法は、光学コード要素の所望の空間密度及び間隔も提供しながら、堅牢性メトリックに達する、又はそれを超える、光学メッセージ構成要素の優先度を決定することによって、改善された堅牢性を達成する。密度及び間隔（ドット凝集を回避するため）制約は、本方法が、視覚的品質制約を満足しながら光学コード信頼性を最適化することを可能にする。
【００２１】
本方法は、可変ペイロード配列１０及び参照（登録）信号パラメータ１１の入力で始まる。これらの入力から、本方法は、光学コードの構成要素を構築する（１２）。これらの構成要素は、ペイロード構成要素及び参照信号構成要素からなる。以下にさらに詳述されるように、これらの構成要素は、必ずしも明確に異なるわけではないが、これらがレンダリングされた出力に適用される堅牢性、信号容量、及び単位面積あたりの視覚的品質を提供するために最適化される必要がある。このレンダリングされた出力は、コードを担持する画像（「出力画像」）を印刷することによってなど、エッチング、彫刻、焼成、エンボス加工などの他の手段によって出力画像を基材にマークすることを含め、光学コードでマークされる物体である。
【００２２】
本方法は、構成要素に適用されるべき優先度を決定する（１４）。この優先度は、ドットサイズ、空間密度、及び要素（例えば、ドット又は穴）の間隔などの制約内で堅牢性を最適化する光学コードのパラメータを決定することによって導出される。
【００２３】
優先度を用いて、本方法は、視覚的品質制約内で光学コードを出力画像にマッピングすることに進む（１６）。次いで、出力画像は、包装又はラベル材料の紙又はプラスチック基材などの物理的形態にレンダリングされる（１８）。
【００２４】
図２は、光学コードのパラメータを最適化するための方法の図である。この方法は、光学コード構成要素のドット（マーク）密度、ドット間隔、及び相対的優先度を最適化する。特定の用途のための光学コードを最適化するため、本方法は、その用途の画像のタイプを表すテスト画像のセットに対して動作する。例えば、生鮮食品（ベーカリー商品、肉及びデリ商品、惣菜など）への接着のために感熱プリンタによって典型的には印刷されるものなど、ラベル上で使用される光学コードの場合、テスト画像は、ラベル画像のセットである。これらのラベル画像は、テキスト、図形、及び従来の一次元又は二次元バーコードなどの視覚要素からなる。テスト画像は、通常の使用においてラベル画像の大半で見られることが予期されるテキスト、図形、及び従来の可視バーコードの混合からなる。
【００２５】
同様に、包装の場合、テスト画像は、製品製造業者のスタイルガイドに準拠し、特定のフォント、サイズ、及び間隔のテキスト、画像、ロゴ、配色（インク及びスポットカラーを含む）、包装材料に基づいて金属、プラスチック、及び紙を含む基材タイプ、並びに好ましい印刷技術（オフセット、ドライオフセット、デジタルオフセット、インクジェット、感熱、フレキソ、及びグラビア）からなる、画像のセットである。この場合、テスト画像は、レンダリング、使用、及びスキャンに起因して画像が被る様々な形態の劣化をシミュレートする特定の包装デザインの訓練画像のセットであってもよい。
【００２６】
テスト画像の各々について、本方法は、挿入された光学コードを有する出力画像を生成する（２０）。光学コードは、以下にさら詳述される技術を使用して、ペイロード構成要素及び参照信号構成要素から構築される。テスト画像のためのコードを構築することの出力は、空間的位置に光学コード要素のアレイをもつテスト画像である。説明を容易にするため、本発明者らは、これらの要素を「ドット」と呼び、ドットの特定の幾何学的構造は、様々な形状をとり得る。画像の形式は、その画素が、マーク信号又はマークなし信号の二進値に対応するという点で、二値である。インクで印刷する場合、マーク又はマークなしは、特定の色分解（例えば、プロセスカラーＣＭＹ若しくはＫ、又はスポットカラー）についてのその画素の場所におけるインク又はインクなしを指す。出力画像の画素は、テスト画像要素、光学コード要素、又は両方の混合に対応し得る。しかしながら、いくつかの実装形態において、ラベル上の画像要素（テキストを含む）から最小距離に光学コード要素の間隔を維持するか、又は、要素が現れることのない場所を別の方法で指定することが好ましい。
【００２７】
各出力画像について、パラメータのセットは、各パラメータ値を、そのパラメータの値の許容可能な範囲からサンプリングすることによって、選択される。１つの実装形態において、パラメータは、光学コードのドット密度、光学コード要素の最小相互間隔、及び光学コード構成要素の優先度である。１つの実装形態において、優先度値は、光学コード要素の相対的優先度、具体的には、参照構成要素及び符号化されたデジタルペイロード構成要素の相対的重み付けとして適用される。
【００２８】
出力画像を生成した後、本方法は、出力画像内の光学コードの堅牢性を測定する（２２）。堅牢性は、出力画像から検出メトリックを計算して、レンダリング、使用、及びスキャンに起因する劣化をシミュレートする堅牢性予測プログラムによって測定される。これらの検出メトリックは、参照により組み込まれる米国特許第９，６９０，９６７に詳述される技術を使用して計算される。出願第６２／６３４，８９８号に付属書類１として添付されており、参照により組み込まれる、米国仮出願第６２／６２８，１９３号、並びに、同様に参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年５月１３日に提出された米国出願第１５／１５４，５２９号（現在は米国特許第１０，２１７，１８２号）、及び２０１８年３月１２日に提出された同第１５／９１８，９２４号（第２０１８０３５２１１１号として公開される）も参照されたい。
【００２９】
検出メトリックは、光学コードの参照信号を測定するメトリック、及びデジタルペイロード（例えば、予期されるペイロードと一致している）からのメトリックを含む。光学コードは、出力画像の連続タイル内で繰り返される。加えて、タイル内には空間的冗長性が存在する。したがって、検出メトリックは、単位面積あたりに計算され得、面積の単位は、コードが検出され得る最小面積から、水平及び垂直次元にあるいくつかの連続タイルの面積に及ぶ。
【００３０】
堅牢性を測定するプロセスは、好ましくは、レンダリング、使用、及びスキャンにおける光学コードの予期される劣化を考慮する。そうするために、劣化は、堅牢性を測定する前に出力画像上でシミュレートされる。光学コードは、スワイプ動作によって、又は提示モードによって読み取られ得るため、スキャンモードもまた、シミュレートされる。提示モードにおいて、物体は、撮像素子に提示されることが予期され、これは、撮像素子及び物体が実質的に静的であるように行われる。スキャンのモードは、光学コードの堅牢性に関わりがある。スワイプの１つの関わりは、スキャンがぼやけをもたらし得ることである。もう１つは、光学コードがスワイプの経路内の複数のタイルから読み取られ得ることである。提示モードの関わりは、撮像素子が、物体の一部、例えば、片側の部分のみを捕捉し得ることである。したがって、いくつかの異なる潜在的な物体の視点における信頼性は、全体的な堅牢性スコアで考えられる必要がある。スワイプモードの場合、堅牢性測度は、スワイプスキャンの１つ又は複数の経路に沿って検出メトリックから合計され得る。
【００３１】
光学コードを生成し、堅牢性を測定するプロセスは、各テスト画像について、及び最適化される各パラメータ（例えば、あるタイルの光学コード密度における最小光学コード要素間隔、及び光学コード構成要素優先度）について実行される。次いで、本方法は、パラメータ空間サンプリングあたりの堅牢性測度を伴う、堅牢性測定値のアレイを生成する（２４）。パラメータ空間は、座標が、パラメータ候補、例えば、優先度値、ドット間隔、ドットサイズ、ドット密度、又はこれらの候補のいくつかの部分的組み合わせである、多次元空間を指す。
【００３２】
次に、本方法は、堅牢性測定値から最適パラメータを決定する。そうするために、本方法は、パラメータ空間内の堅牢性測定値のアレイを分析して、堅牢性測定値が所望の堅牢性制約を超えるパラメータ空間内の領域を見出す（２６）。この領域は、所望の堅牢性を提供することが予期される光学コード要素間隔及び優先度のためのパラメータのセットを規定する。１つの手法において、本方法は、各テスト画像の堅牢性スコア内の最大値までの距離を最小限にする、パラメータ空間内の場所を見出す。
【００３３】
光学コードのパラメータを最適化するプロセスを説明してきたが、これより、テキスト及び図形を有するラベル又は包装上にコードを一体化するのに有用な可変密度を有する光学コードの実施形態について説明する。
【００３４】
図３は、光学コードを構築するためのプロセスを例証する。これは、光学コードジェネレータの実施形態である。この実施形態では、別個の可変ペイロード構成要素及び参照信号構成要素が生成され、次いで結合される。ペイロードは、各々が２つ以上の（２値又はＭ値）メッセージシンボル値を表すデータシンボルの配列である。用語ではＭ値という、整数値Ｍは、シンボル要素あたりの可能なシンボル値の数である。例えば、Ｍ＝３の場合、シンボル値は、１、０、及び−１などの３つの状態のうちの１つを有するか、又は３つの異なる量子化ビンの信号特徴値に対応する。後者は、ホスト画像の特徴値がシンボル値に対応する量子化ビンのうちの１つに量子化される変調スキームを指す。ペイロードをより堅牢にするため、ペイロードは、誤り訂正、誤り検出、反復、及びキャリア信号の組み合わせを使用して冗長的に符号化される。ブロック３０における処理は、ペイロードを堅牢な符号化されたペイロード構成要素に変換し、ペイロードのシンボルは、符号化されたペイロード構成要素の複数の要素内で伝達される。これらの要素は、ある空間的配置及び振幅を有するペイロード信号波形を形成する。
【００３５】
参照信号構成要素は、出力画像内の光学コードを検出し、幾何学的同期を実施するために使用される信号である。ブロック３２における処理は、参照信号構成要素を、その空間的配置及び振幅などのその信号波形特性を指定することによって生成する。符号化されたペイロード及び参照信号を有する、このタイプの光学コードの例は、参照により組み込まれる、米国特許第６，５９０，９９６号に説明される。
【００３６】
例示的な参照信号は、各々が、典型的には異なる位相で、水平及び垂直方向に１〜６４サイクル（明−暗の交互）の間で２Ｄ空間ブロックに広がる、数十の空間正弦波からなる。整数周波数は、複合信号がブロックの両端で連続的であることを保証する。連続信号は、例えば、６４×６４又は１２８×１２８の参照信号を獲得するために、均一に離間した２Ｄ点においてサンプリングされる。（構成要素正弦波の周波数及び位相を含む、特定の参照信号は、２０１７年１２月２８日に提出された出願第６２／６１１，４０４号に詳述されており、この開示は、参照により本明細書に組み込まれる）。
【００３７】
ブロック３４において、本実施形態は、符号化されたペイロード構成要素及び参照信号構成要素の要素に優先度を割り当てる。これは、割り当てられた優先度に従って重み付けを要素に適用することによって実施される。例えば、本方法は、信号要素の振幅値に、それらの要素の光学コード構成要素の優先度に比例する重み付け因子を掛ける。
【００３８】
次いで、図３の実施形態は、ブロック３６において、光学コードを二次元空間画像表現へと構築する。
【００３９】
図４は、光学コードを構築するための別のプロセスを例証する。これは、図３の変異形であり、参照信号構成要素は、符号化されたペイロード構成要素の構成で形成される。ブロック４０において、この実施形態は、符号化されたペイロード構成要素を生成する。この手法は、図３の実施形態と類似した、キャリア信号に対する誤り訂正コーディング及び変調を使用し得る。次いで、ブロック４２において、この実施形態は、符号化されたペイロード要素を、参照信号構成要素を形成するパターン内へ配置する。この手法の例は、参照により組み込まれる米国特許第９，７４７，６５６号に説明される。この手法の変異形において、符号化されたペイロード要素は、固定の参照信号要素と空間的に交互にされる。固定の要素は、参照信号構成要素のパターンを形成する。
【００４０】
ブロック４４において構成要素に優先度を割り当てるため、本実施形態は、符号化されたペイロードの信号要素及び固定の要素を重み付けする。この手法は、参照信号を形成するように配置される、重み付けされた要素の空間パターンを作り出す（４６）。
【００４１】
図５は、光学コードを構築するための別のプロセスを例証する図である。これは、図３の別の変異形であり、参照信号構成要素は、符号化されたペイロード信号要素のキャリアとして機能する。ブロック５０において、この実施形態は、符号化されたペイロード構成要素を生成する。例えば、ペイロード構成要素の配列は、ブロックなどの誤り訂正コード及び／又は畳み込み誤り訂正コードを使用してペイロードシンボルの配列を符号化されたシンボルのより長い配列へと変換することによって誤り訂正符号化される。ブロックコードのいくつかの例は、例えば、ＢＣＨ（Ｂｏｓｅ‐Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ‐Ｈｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍ）、及びリード・ソロモンコードである。
【００４２】
ブロック５２において、本実施形態は、符号化されたペイロード信号の要素で参照信号の構成要素を変調する。１つの実装形態において、参照信号は、各々が位相値を有する空間正弦波の集合を含む。ペイロードは、符号化されたペイロード信号要素の値に従って正弦波の位相をシフトすることによって符号化される。１つのプロトコルにおいて、符号化されたペイロード要素は２値であり、それらが、要素あたり２つの異なる値のうちの一方を有することを意味する。一方の２進値は、ゼロ位相シフトで表され、他方は、対応する正弦波のπ（１８０度）の位相シフトによって表される。他のプロトコル変異形において、符号化されたペイロード信号は、Ｍ＞２のＭ値である。Ｍ値は、堅牢性制約によって制限され、それが高くなるほど、画像特徴部内で符号化される異なるシンボル値を区別するのは難しくなる。符号化されたペイロードは、位相をＭ個の対応する位相シフト状態（例えば、０、π／２、π、又は３π／２ラジアン）のうちの１つにシフトすることによって参照信号キャリア構成要素上に変調される。これは、量子化ベースの変調の形態で実施され得、参照信号構成要素の位相は、符号化されたペイロードシンボルに対応する位相シフトビン内に入るように量子化される。
【００４３】
参照信号のすべての構成要素がペイロード信号で変調される必要はない。むしろ、参照信号のいくつかのサブセットは、変調されないままであってもよく、この変調されていない構成要素は、検出の第１の段階のための信頼性の高い信号として機能する。例えば、参照信号は、サブセット（例えば、４０〜６０）が固定されたままであり、その他は対応するペイロード信号要素による変調に利用可能である２００個の正弦波からなり得る。
【００４４】
参照信号を変調するための別の手法は、参照信号構成要素のオンオフキーイングである。この手法において、参照信号正弦波のサブセットは固定され、残りは、オンオフキーイングを使用してデータを伝達するために変調される。このオンオフキーイングにおいて、符号化されたペイロードシンボルは、既定の周波数位置に正弦波を含むか、又は含まないことによって、符号化され得る。各々の符号化されたペイロード要素は、画像タイル内の周波数位置にマッピングされる。ペイロード要素が第１の２進値（例えば、０又は−１）である場合、その要素の正弦波は含まれない。逆に、ペイロード要素が第２の２進値（例えば、１）である場合、その要素の正弦波は含まれる。
【００４５】
ブロック５４において、本実施形態は、光学信号構成要素に優先度を割り当てる。これは、例えば、優先度に従って、選択された正弦波成分に倍率を適用することによって実施される。優先度が高いほど、信号構成要素は、より大きい倍率を掛けることによってより大きい重みが与えられる。加えて、異なる倍率が、固定の参照信号構成要素と変調された参照信号構成要素とに適用されて、より大きい相対的優先度を変調又は固定される参照信号の部分に提供する。
【００４６】
ブロック５６において、本実施形態は、変調された参照信号構成要素を有する光学コードの空間パターンを生成する。正弦波実施形態の場合、空間パターンを生成する代替の方法が存在する。１つの代替策は、逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ）など、逆周波数領域変換を周波数領域内の複合構成要素に適用することである。別の代替策は、各正弦波成分の空間領域波形から始めて、それらを一緒にして空間パターンを形成することである。正弦波の代替として、良好な自己相関を有するが低いクロス相関である、直交アレイなどの他のキャリア信号が使用されてもよい。これらの直交アレイは、二次元画像タイル内の場所にマッピングする。
【００４７】
図３〜５の光学コードジェネレータの各々の出力は、空間領域画像ブロックである。ブロックの画素値は、多値化され、例えば、画素あたり８ビットである。この画像ブロックは、信号タイルとして使用され得、この信号タイルが繰り返され、ホスト画像のホスト画像コンテンツと統合されて出力画像を形成する。出力画像は、プリンタ又は他のマーキング設備（エンボッサ、彫刻機、エッチング装置、又は同様のもの）によって基材上にレンダリングされるラベル又は包装デザインである。信号構成要素は、割り当てられた優先度に従って優先順位が付けられる。この優先度は、光学コードが、堅牢性及び視覚的品質制約を最適化する信号優先度並びにドット密度及び間隔に従って、ホスト画像デザインの空間領域に書き込まれることを可能にする。
【００４８】
（誤解を避けるために、本文書で使用される場合「多値化」は、３つ以上の潜在的な状態を有する要素／画素を指す。例えば、それらは、グレースケール要素（例えば、８ビット表現）であってもよく、又はそれらは、浮動小数点値を有してもよい。その対極が、２つの異なる値のみ、例えば、黒／白を有する要素からなる「２色」又は「２値」画像表現である。）
【００４９】
これより、図３〜図５の光学コードジェネレータの部分構成要素について詳述する。
【００５０】
図６は、光学コード内で伝達されるべき可変デジタルペイロードを符号化する方法を例証する図である。この章は、先に論じた実施形態における符号化されたペイロード構成要素をどのように生成するかのさらなる例を説明する。
【００５１】
処理モジュール６０において、データペイロードは、例えば、巡回冗長検査、パリティ、チェックサムなどの誤り検出メッセージシンボルなど、誤り検出ビットを計算するために処理される。同期信号など、ペイロード形式を識別し、検出を促進することに使用されるさらなる固定及び可変のメッセージが、この段階又は後続の段階で追加される。
【００５２】
誤り訂正符号化モジュール６２は、メッセージシンボルを、いくつかの伝送誤りにもかかわらずメッセージシンボルが回復され得る符号化されたメッセージ要素（例えば、２値又はＭ値要素）のアレイに変換する。様々な技術が使用され得る。例示的な実施形態において、メッセージ要素のストリングは、まず、ブロックコード、ＢＣＨ、リードソロモン、畳み込みコード、ターボコードなどを使用するものなど、前方誤り訂正エンコーダに適用される。次いで、出力は、データを繰り返して堅牢性を改善する反復エンコーダに適用される。（いくつかの実施形態において、反復符号化は除去され、誤り訂正コーディングで完全に置き換えられる。例えば、畳み込み符号化（例えば、１／３レートで）及びこれに続く反復（例えば、３回反復する）ではなく、これらの２つは、ほぼ同じ長さを有するコーディングされたペイロードを生成するために畳み込み符号化によって置き換えられ得る。）モジュール６２の出力は、「シグネチャ」と呼ばれ得る。
【００５３】
シグネチャは、ランダム化モジュール６４によってさらにランダム化され得る。１つの特定のランダム化モジュールは、シグネチャの各要素と「スクランブルキー」の対応する要素との間のＸＯＲ演算を実施する。
【００５４】
次に、キャリア変調モジュール６６が、前の段階のメッセージ要素を得て、それらを対応するキャリア信号上に変調する。例えば、キャリアは、等しい数の正及び負の要素（例えば、１６、３２、６４個の要素）を有する疑似ランダム信号要素のアレイ、又は正弦波若しくは直交アレイなどの他の波形であり得る。正及び負の要素の場合、ペイロード信号は、２値対蹠信号の形態である。それはまた、３値（−１、０、１の３レベルの）又はＭ値信号（Ｍレベルの）に形成され得る。これらのキャリア信号は、空間領域位置又は空間周波数領域位置にマッピングされ得る。キャリア信号の別の例は、変調スキーム様の位相シフト、位相量子化、及び／又はオン／オフキーイングを使用して変調される上に説明される正弦波である。
【００５５】
特定のキャリア変調モジュール６６は、スクランブルされたシグネチャの各ビットと１６個の２値要素のストリング（「拡散キー」）とのＸＯＲをとって、「０」値及び「１」値を有する１６個の「チップ」を得る。誤り訂正符号化モジュール６２が、１０２４ビットのシグネチャを得る（次いでこれは、ランダム化モジュール６４によってランダム化される）場合、キャリア変調モジュール６６は、１６，３８４個の出力チップを生成する。
【００５６】
キャリア信号（拡散キー）は、符号化されたメッセージシンボルをキャリアにわたって拡散することから、さらなる堅牢性を提供する。そのようなものとして、より長いキャリア信号の使用は、誤り訂正に必要とされる冗長性及び／又は反復コードの必要性を低減する。したがって、誤り訂正コード（反復コードを含む）及びキャリア信号は、所望の堅牢性及びタイルあたりの信号担持能力を達成するタイルの符号化されたペイロード信号を生成するために様々な組み合わせで使用され得る。
【００５７】
マッピングモジュール６８は、符号化されたペイロード信号の信号要素を画像ブロック内の場所にマッピングする。これらは、画像タイル内の空間的位置であってもよい。それらはまた、空間周波数位置であってもよい。この場合、信号要素は、周波数領域値（大きさ又は位相など）を変調するために使用される。結果として生じる周波数領域値は、空間領域信号タイルを作成するために空間領域へと逆変換される。
【００５８】
例証的なマッピングモジュール６８は、上に参照される１６，３８４個の出力チップの各々について、チップがマッピングされるべき、１２８×１２８メッセージ信号タイル内の、特定のｘ座標位置及びｙ座標位置を識別する分散テーブルデータ構造を含む。そのような構成において、各チップは、その値に応じて、画像内のその場所における輝度又はクロミナンスを増大又は減少させる働きをし得る。
【００５９】
マッピングモジュール６８はまた、参照信号を画像ブロック内の場所にマッピングすることができる。これらの場所は、ペイロードデータがマッピングされる場所と重複する場合と、そうでない場合とがある。符号化されたペイロード及び参照信号は、信号構成要素である。これらの構成要素は、重み付けされて、一緒に光学コード信号を形成する。
【００６０】
ペイロードを正確に回復するため、光学コードリーダは、符号化されたデータペイロード信号要素（例えば、チップ）の、画像内のそれらの場所における推定値を抽出することができなければならない。これは、リーダが、分析下の画像を同期させて、タイルの場所、及びタイル内のデータ要素の場所を決定することを必要とする。場所は、各タイルを形成する二次元ブロック内に配置される。同期装置が、各タイルの回転、スケール、及び平行移動（起源）を決定する。
【００６１】
光学コード信号は、明示的及び／又は暗黙的な参照（登録）信号を含むことができる。明示的な参照信号は、符号化されたペイロードと一緒に、例えば、同じタイル内に含まれる、符号化されたペイロードとは別個の信号構成要素である。暗黙的な参照信号は、符号化されたペイロードで形成され、幾何学的同期を促進する構造をもつ信号である。幾何学的同期におけるその役割が理由で、本発明者らは、時に、参照信号を、同期信号、較正信号、格子信号、又は登録信号と呼ぶ。これらは同義語である。明示的及び暗黙的な同期信号の例は、参照により本明細書に組み込まれる、本発明者らの米国特許第６，６１４，９１４号及び同第５，８６２，２６０号に提供される。
【００６２】
特に、明示的な同期信号の１つの例は、疑わしい信号のフーリエ領域内のピークとして現れる、疑似ランダム位相を有する正弦波のセットからなる信号である。例えば、堅牢なデータ信号と併せた同期信号の使用について説明している米国特許第６，５９０，９９６号及び同６，６１４，９１４号、並びに第５，８６２，２６０号を参照されたい。参照により組み込まれる米国特許第７，９８６，８０７号も参照されたい。
【００６３】
同じく参照により組み込まれる本発明者らの米国公開第２０１２００７８９８９号及び同第２０１７０１９３６２８号は、このタイプの構造を有する参照信号を検出し、回転、スケール、及び平行移動を決定するためのさらなる方法を提供する。米国第２０１７０１９３６２８号は、射影歪が存在する場合にさえも、光学コードリーダを同期させること、及び、検出フィルタでデジタルペイロードを抽出することのさらなる教示を提供する。
【００６４】
暗黙的な同期信号の例、及びそれらの使用は、参照により組み込まれる米国特許第６，６１４，９１４号、同５，８６２，２６０号、同６，６２５，２９７号、同７，０７２，４９０号、及び同９，７４７，６５６号に提供される。
【００６５】
（他の実施形態において、同期は、可視の十字線などのタイルとは別個の構造により達成される。）
【００６６】
図７は、光学コード構成要素の画像タイルの部分７０を例証する図である。この部分は、各々がここではグレースケール値として描写される値を有する、画素のアレイ（例えば、７２）からなる。タイルのこの部分は、１５×１５画素を有する。光学コードのために使用されるタイルサイズ及び寸法のさらなる例を下に提供する。
【００６７】
この構成要素は、参照信号構成要素、符号化されたペイロード構成要素、又はペイロードで符号化される参照信号として使用され得る。これはまた、参照信号構造内に配置される符号化されたペイロード信号として使用され得る。
【００６８】
例証の目的のため、この部分７０が参照信号構成要素である例を提供する。後の図に例証されるこの例を通じて、参照構成要素及びペイロード構成要素がどのようにして形成され、優先順位が付けられ、結合されて高密度光学コード信号タイルを形成するかを説明する。光学コードのこのような状態を「高密度」と呼ぶが、これは、よりスパースである可変空間密度での変換バージョン（所望のドット密度でのスパースコード信号）を生成するためにそれを使用するという意図のためである。所望のドット密度を達成するため、この高密度光学コード信号タイルは、次いで、コード信号要素の優先度に基づいて空間パターン内にマッピングされる。この例では、参照信号は、図７に描写されるように、空間領域画像に変換される正弦波を含む。これらの正弦波は、空間周波数領域内でピークを形成する。同様の効果は、同じく空間周波数領域内にピークを形成する冗長性を有する、固定又は符号化されたペイロード要素の空間パターンを使用することによって達成され得る。
【００６９】
図８は、符号化されたペイロード信号のタイルの部分７４を例証する図である。この部分７４は、画素値が黒又は白のいずれかの２値である画素のアレイ（７６）である。これらの値は、キャリア上に誤り訂正コーディングされたペイロードの２進値の各々を変調し（例えば、ＰＮ配列）、結果として生じる変調されたキャリア信号要素を画素の場所にマッピングすることによって伝達される符号化されたペイロード信号に対応する。その結果が、符号化されたペイロード信号であり、その一部が図８に描写される。
【００７０】
図９は、図７の光学コード構成要素の空間解像度に変換される、図８の符号化されたペイロード信号７４の図である。参照信号と結合する前に、符号化されたペイロード構成要素７４は、光学コードがホスト画像内に挿入される目標解像度に空間的にスケーリングされる。この目標解像度はまた、ホスト画像が物体上にレンダリングされる解像度であり得る。この例では、参照信号は、ホスト画像内への挿入のための目標解像度で生成され、符号化されたペイロード信号は、同じ目標解像度にスケーリングされる。この解像度は、例えば、多くの感熱ラベルプリンタでは１インチあたり２０３ドットであるか、又は、他の商用印刷機では１インチあたり３００ドット若しくはそれ以上である。これらは単に例であり、目標解像度は、用途及び用いられる印刷技術により様々である。共一次若しくは三次補間、ランチョスリサンプリング、又は同様のものなど、サイズ変更のために使用される様々な技術が存在する。符号化されたペイロード信号のこの空間スケーリングは、目標のインチあたり要素解像度で画素を有する図９の右に示されるものなどの画像７６をもたらす。画像７６の１５×１５画素アレイ内の画素のグレースケール描写は、画素がもはや２値化されないことを反映する。
【００７１】
図１０は、高密度複合コード信号７８を得るための参照信号構成要素７０及び符号化されたペイロード（メッセージ）構成要素７６の組み合わせを例証する図である。
【００７２】
この例では、参照信号要素７０は、レンダリングシステムの目標解像度で、対応する符号化されたペイロード信号要素７６に追加される。これは、ペイロード構成要素をアップサンプリングすることを必要とし、これにより、黒又は白ではなく、中間値、即ち、グレーのいくつかの画素要素をもたらす。（同様に、ここでは双三次補間アルゴリズムによって行われるアップサンプリングは、信号値のいくらかのオーバーシュートをもたらし、結果として＋１超及び−１未満のいくつか値を生じる。）要素の優先順位付けを行うため、参照構成要素又はペイロード構成要素のうちの一方に、参照信号の符号化されたペイロード信号に対する相対的な重み付けを表す重み付け因子を掛ける。この例では、ペイロード構成要素７６は、０．１２５３の係数によって重み付けされ、参照構成要素７０と合計されて、高密度の複合光学コード信号７８を形成する。結果として生じる値の大きさは、光学コード信号７８の個々の要素の優先度を確立する。
【００７３】
図１０は、浮動小数点形式で構成要素及び複合信号値を示す。ブロック７０、７６、及び７８の各々の右側は、対応する要素値を示すグラフ尺度である。
【００７４】
図１１は、高密度複合光学コード信号の、その光学コード要素の優先度及び空間制約（例えば、要素間隔及び信号密度）に従った、出力画像８０へのマッピングの図である。このマッピングでは、マッピング方法は、要素の優先度に従って出力画像８０の画素の場所を充填し、最も高い優先度要素がまず充填され、その後に次に高い優先度の要素を充填する。加えて、充填プロセスは、ドット間の最小距離などの間隔（配置）制約を順守する。構成要素の優先度及び配置の両方は、図２を参照して上に説明される方法を使用して、特定のドット密度のために最適化される。マッピングの出力は、目標解像度での２値化画素からなる、光学コードの空間パターンである。２値化画素は、光学コードを基材に適用するために基材にマークされるドットに対応する。高密度光学コードの冗長的に符号化された信号内において、高密度信号のピークが、堅牢性及び信頼性を達成するためにスパースな信号内に保持するのに最も重要であるということが分かった。正及び負のピークが存在する。これらが画像の輝度において伝達されるとき、これらの正及び負のピークは、高い輝度値及び低い輝度値に対応する。同じことは、光学コードが、カラー画像又はスポットカラーの色又は彩度成分（例えば、ＣＭＹ）などの色チャネルにおいて伝達される場合においても当てはまる。１つの手法では、マッピングは、相対的により高い輝度基材上の暗い画素（低輝度）に対応するピークを保持する。この手法は、図１１に反映されており、暗い画素（例えば、８２）は、負のピークに対応する。
【００７５】
この手法は、相対的により高い輝度領域の周りの暗い画素の構成により形成される「穴」として、正のピークを符号化することによってさらに増強され得る。より高い輝度基材上では、穴は、正のピークに位置する空の画素の周りに暗い画素をマークすることによって形成される。この空の画素は、より明るい基材又はインク層が露出されることを可能にし、その結果として、イメージングされるとき、この空の画素が、その近隣の画素値に対してピークを反映する。
【００７６】
これより、光学コードパラメータを最適化するための図２のプロセスをさらに詳述する。図１２は、特定のドット密度にある光学コードのためのドット間隔及び信号構成要素優先度を最適化するためのプロセスの例を例証する図である。所望のドット密度のために最適化され得る追加のパラメータは、ドットサイズである。この例では、ドット間隔は、ドット距離として表される。優先度は、信号構成要素の相対的優先度として表される。この優先度の例は、図１０と関連して説明される構成要素の相対的重み付けである。これらの優先度及び間隔パラメータは、優先度及び間隔パラメータのいくつかのパラメータ空間座標の各々における光学コードを生成して、テスト画像のセット内の各テスト画像内に挿入する訓練プロセスにおいて導出される。
【００７７】
図１２は、これらのテスト画像の堅牢性測定値のプロットを例証する。縦軸は、光学コードのドット間の最小距離であるドット距離である。横軸は、信号構成要素の、具体的には参照構成要素及び符号化されたペイロード信号構成要素の、相対的優先度である。テスト画像の堅牢性測定値は、円（例えば、８４）として示され、堅牢性測定値は、グレースケール値で描写される低値（黒）から高値（白）に及ぶ。
【００７８】
図２と関連して記述されるように、堅牢性予測プログラムは、所与のレンダリング及びスキャンプロセスのためにテスト画像の堅牢性を予測するために使用される。単位面積あたりの予測されるコード検出に関するさらなる詳細については、米国特許第９，６９０，９６７号を参照されたい。加えて、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＰＲＥＤＩＣＴＩＮＧ  ＲＥＬＩＡＢＩＬＩＴＹ  ＯＦ  ＳＩＧＮＡＬ  ＤＥＣＯＤＩＮＧ  ＦＲＯＭ  ＡＲＴＷＯＲＫ  ＯＮ  ＰＲＩＮＴＥＤ  ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ」という表題の、２０１８年２月１３日に提出された米国仮出願第６２／６２８，１９３号は、付属書類１として出願第６２／６３４，８９８号に添付されており、スコアと称される、包装及びラベルのための堅牢性測定値に関するさらなる教示を提供する。（引用した仮出願は、２０１８年３月１２日に提出された米国特許出願第１５／９１８，９２４号を基に作成された。）参照により組み込まれる、２０１６年５月１３日に提出された同時係属出願第１５／１５４，５２９号（現在は米国特許第１０，２１７，１８２号）、及び２０１８年３月１２日に提出された同第１５／９１８，９２４号（第２０１８０３５２１１１号として公開される）も参照されたい。これらの文書は、検出メトリックを計算し、これらのメトリックを使用して、シミュレートされた劣化及びスキャンモードに応じた堅牢性を予測するさらなる方法について詳述する。
【００７９】
堅牢性予測プログラムは、それがテスト画像内で作製する検出測定の複合である、テスト画像のための堅牢性測度をもたらす。挿入プロセスは、テスト画像内に光学コードのタイルを再現する。この信号の再現及びタイル内の信号冗長性は、堅牢性プログラムが、信号タイルよりも小さい画像ブロック領域内の検出メトリックを計算することを可能にする。参照信号相関及びペイロード回復メトリックを含む、これらの検出メトリックは、空間領域ごとに計算され、画像捕捉（例えば、スワイプ動作又はマーク付き物体のカメラへの静的提示）を考慮する関数に従って、合算されて堅牢性スコアになる。ここでは、光学コードは、米国特許第９，６９０，９６７号及び出願第６２／６３４，８９８号に対する付属書類１に参照されるデジタル透かし信号技術と互換性がある。これは、これらの文書に説明される透かし信号の信号検出が、本明細書に説明される光学コードにも適用するという意味で互換性がある。光学コードは、より明るい領域ではスパースなドット、及び／又は、包装若しくはラベルデザインの空の領域若しくは濃い領域では穴の形態で、互換性のある信号を伝達する。この光学コードを包装又はラベルデザインに適用するためのプロセスは、所望のドット密度にある光学コード要素を有するデザインで領域を充填する。
【００８０】
図１３は、テスト画像から測定される堅牢性メトリックに基づいて、図１２の例における最適なパラメータの選択を例証する図である。この例では、最適化方法は、ドット距離＝４、０．７の相対的優先度の座標における、パラメータ空間内の場所（８６）を、この場所が信頼性のしきい値を超える堅牢性測度を有することから、選択する。特に、この例では、この場所は、訓練プロセスで使用されるパラメータ範囲について、測定された堅牢性スコア内の最大値を提供する。
【００８１】
１つの実装形態は、最適な堅牢性を提供するパラメータ空間内の場所を検索する。それは、テスト画像の訓練セット内の各画像についての最大堅牢性を提供する、パラメータ空間内の場所を計算することによってこれを行う。パラメータ空間は、座標が、ドット距離、ドットサイズ、ドット密度、及び信号構成要素の相対的優先度など、画像に対して変化するパラメータの値である空間として規定される。次いで、最適化方法は、テスト画像の各々の最大堅牢性の場所までの距離を最小限にする、パラメータ空間内の場所を見出す。
【００８２】
図１４は、所望のドット密度を達成するように空間領域内に光学コードの要素を形成する方法を例証するフロー図である。この方法は、優先順位付けされた構成要素を有する、図１０に描写されるもの（例えば、７８）などの高密度の複合光学コードで始まる。この例では、優先度は、光学コード内の要素値の振幅によって指定される。本方法は、目標空間密度を達成するように光学コードの要素を出力画像の空間的位置にマッピングすることに進む。マッピングプロセスは、振幅に基づいて出力画像内の光学コードの要素の形成を優先順位付けする。より明るい領域に暗いドットを置く場合、プロセスは、光学コード内の最も暗い要素値から最も明るい要素値の順に進む。逆に、より暗い近隣領域に穴を形成する場合、プロセスは、最も明るい要素から最も暗い要素の順に進む。したがって、一般化するために、本説明では両方の場合を網羅するために最大値（ｍａｘ）という用語を使用し、プロセスが振幅に基づいて決定される優先度順に要素値をステップスルーする際、最大値（ｍａｘｉｍａ（ｍａｘと略される））は、最も暗い又は最も明るい残りの要素値を指し得るという見方を伴う。
【００８３】
ブロック９０において、マッピング方法は、高密度光学コード内の多値画素値の中から最大値を見出すことによって始まる。優先度順の発見を実施する効率的な方式は、光学コードの画素値を振幅によってソートし、次いで振幅の順にステップスルーすることである。プロセスの反復内で訪問されている値は、図１４では現在の最大値と呼ばれる。現在の最大値について、プロセスは、出力画像内で以前に形成された最も近い要素との現在の最大値の場所の間隔をチェックする（９２）。
【００８４】
この場所が最小相互間隔距離を満足する場合（９４）、プロセスは、出力画像内の場所にドットを形成する（９６）。ドットは、出力画像の目標空間解像度にある光学コードのためのドットサイズ及び形状パラメータセットに従って置かれる。現在の最大値の場所が最小間隔要件を満足しない場合（９４）、本方法は、高密度光学コード内の残りの要素の中から次の最大値に進み（９８）、ドットは現在の最大値の場所に形成されない。配置プロセスは、目標空間密度が満たされるまでこの様式でドットを置き続ける。
【００８５】
より暗い周辺要素の中央により明るい「穴」を形成するプロセスは、最大値が光学コードの最も明るい要素値に対応するという点を除き、同様の方式で進む。穴は、出力画像位置に画素値を、その場所にインクが適用されないか、又は近隣の場所にあるより暗いインクに対するより明るいインクが適用されるように設定することによって形成される。いくつかの変異形において、ドット及び逆のもの（穴）の両方は、最小間隔要件を満足する離間した場所に形成される。これは、光学コードのより多くの信号が出力画像内に保持されるため、信号担持能力及び信号堅牢性を増大するという利点を有する。
【００８６】
図１５〜図２２は、このプロセスを、１次元で高密度光学コードを表す波形１００によりグラフで例証する。離散的なデジタル形式において、高密度光学コード信号は、目標空間解像度でサンプリングされる、画素の場所の二次元アレイのためのレベル（例えば、８ビット値の場合は０〜２５５）に量子化される。波形１００は、最小値１０２、１０４、及び最大値１０６、１０８、１１０を有する。シグナリングスキームに応じて、最小から最大への値は、最も暗いものから最も明るいものに及ぶか、又はその逆である。例証の目的のため、最小から最大への値が、最も暗いものから最も明るいものに及ぶ例を説明する。
【００８７】
図１６は、出力画像内に光学要素を形成するプロセスの開始を描写する。述べられるように、図１４の方法は、優先度の順に要素を形成し、優先度は、振幅で伝達される。波形１００に向かって動く線１１２は、振幅の順で光学コードの要素を訪問する手法を描写し、最小値から始まり上方に進む。図１６は、光学コードの波形をその元の空間構成で示すが、その離散的な振幅値は、好ましくは、振幅によってソートされ、その結果として、本方法は、ソートされたリストをステップスルーすることによって効率的に前進する。
【００８８】
図１７において、プロセスは、最も暗い要素を見出す（１０２）。図１８に示されるように、光学コード要素は、この場所に形成され（１０２）、リング１１４内に描写される最小間隔は、本方法が出力画像内に光学コードのさらなる要素を形成するときに実施される。最小距離は、ドット要素１０２の外縁と光学コード信号から形成される最も近い近隣ドット要素との間の最小距離である。
【００８９】
図１９は、次に高い優先度を有し、最小間隔制約（リング１２０、１２２によって例証される）も満足する、光学コード内の場所における２つの追加要素（１１６、１１８）の配置を描写する。本方法が進むと、これは、図２０に示されるような場所１２４における別の極小値の場所にある出力画像内のドットを訪問し、形成する。この例は、本方法がどのようにして信号ピーク周辺の出力画像内の光学コード信号要素の要素の配置を優先順位付けするかを例証するが、それは、これらのピークが光学コードの堅牢性及び信頼性において最も重要である信号構成要素を伝達するためである。この点をさらに描写するため、図２１は、最小値１０２（図１５）の周辺の別のドットである次に高い優先度にある別のドット１２６の形成を示す。本プロセスは、出力画像内の光学コード要素を形成することからのドット密度が、所望のドット密度に達するときに完結する。図２２は、一次元でのドットの配置を示すが、本プロセスは、二次元出力画像タイルでのドットの配置に適用する。
【００９０】
多くの用途にとって、マッピングされた光学コード要素を含む出力画像は、ホスト画像と統合され、次いでこれが基材に印刷されるか、又は別の方法でマークされる。図２３〜図２４は、この出力画像がラベルテンプレートから生成されるラベルデザインと統合される例を例証した。ラベルデザインは、上部のブランド識別子及びロゴなどのプログラム可能な要素、並びに製品情報を提供するテキストを含む。ラベルデザインはまた、重さ及び価格など、スケール内に動的に生成された情報を含む。
【００９１】
光学コードの出力画像（例えば、目標空間密度におけるその「スパースな」形式）を、ラベル又は包装デザイン画像などのホスト画像と統合するためのいくつかの戦略が存在する。各々において、目標空間解像度にある光学コードのタイルは、ホスト画像全体にわたって連続ブロック内に複製され、次いでホスト画像と統合される。統合のための１つの方法は、光学コード画像をホスト画像と重ねることである。例えば、ドット要素は、ホスト画像内に置かれる。ホスト及び光学コードタイルの両方が２値であるため、ホスト又は光学コードのいずれかがドットを有する場合、プリンタはドットを印刷する。別の方法は、重要なテキストコンテンツ（価格及び重さなど）の文字の境界からの侵入禁止距離を順守しながら、光学コードの要素がホスト画像内に形成されるというインテリジェントオーバーレイを行うことである。より詳細には、ドット要素は、それが重要なホスト画像文字又は図形（従来のバーコード線など）の外側境界から予め定められた侵入禁止距離内にあるところを除いて、光学コードのすべての場所に置かれる。（重要なテキスト及び他の図形の周辺のそのような侵入禁止保護帯域は、先に参照される、公開第２０１７００２４８４０号に詳述されている。）
【００９２】
さらに別の手法は、光学コードが、重要でないホスト画像情報よりも上に優先順位が付けられるように、光学コード要素の場所にあるホスト画像を変調することである。光学コードは、例えば、光学コード信号の出力画像に対応するドット又は穴でホスト画像を変調することによって形成される。ドットは、光学コードの暗い要素を符号化するために置かれ、穴は、光学コードの明るい要素を符号化するために形成される。
【００９３】
図２３は、光学コードの出力画像がタイル化され、次いで統合されているラベルの例を例証する。これは、感熱印刷されたラベルの描写であり、列の一部がゼロに設定されており、これは印刷ラベルをもたらした感熱プリンタの印刷要素の故障に対応する。熱印刷要素が故障すると、それはもはや、その印刷要素を通過するラベルストックの列に沿ってラベルをマークしなくなる。本発明のテストは、所望の空間密度のために光学コードを最適化するための本発明の方法が、印刷要素の故障に起因する情報の損失に対する改善された堅牢性を達成することを明らかにする。
【００９４】
図２４は、要素のさらにより太い列がゼロに設定されている（ドット要素が印刷されないことを意味する）、光学コードと統合されるラベルデザインの例を例証する。ここでも、この場合、本発明の方法は、画像劣化にもかかわらずペイロードがきちんと符号化されることを可能にする、改善された堅牢性を提供する。
【００９５】
図２５は、光学コードのタイルがテキストと統合されているさらに別の例である。本発明者らは、様々なフォントサイズで示されるようなテキストと統合された光学コードをテストし、様々なフォントサイズにわたって増大された堅牢性を見出した。フォントサイズ及びテキスト密度は、光学コードの異なる空間密度で光学コードのパラメータを最適化するために使用されるテスト画像内に含まれ得るさらに別の特徴である。
データ信号構成要素の優先順序付け
【００９６】
元の状態の高密度光学コードのホスト画像のアートワークへの変換は、光学コードのデータ信号の損失を結果として生じる。これは、この変換が、高密度データ信号タイルの部分が、よりスパースな空間密度（タイルあたりより低いドット密度）に変換されるときに、それを除去する、又は歪ませることが理由で起こる。加えて、出力画像が挿入されるホスト画像のテキスト、図形、及び他の画像コンテンツが、光学コードを妨害し得る。図形要素のスパース性が増大すると、データ信号要素は除去又は変更され、これが堅牢性を低減する。これは、出力の所与のタイル領域内のデータチャネルの容量を低減する。
【００９７】
データ信号をアートワーク内に組み込むことは、アートワークのデータチャネル内の信号構成要素の優先順位付けにも影響を及ぼす。これは、アートワークが信号構成要素を別様に妨害し得ることが理由で起こる。加えて、信頼性の高い検出を達成するために参照信号（例えば、同期信号）及びペイロード信号のために設けられる信号容量の量は、アートワークデザインにより変化する。したがって、信号構成要素の比率は、アートワークのために適合されなければならない。
【００９８】
ここでは、堅牢性の損失に対抗するように信号構成要素を優先順位付けするための戦略について論じる。図２６は、データ信号を最適に担持するアートワークを生成することに使用する前にデータ信号の要素を重み付けする方法を例証する図である。光学コード信号ジェネレータは、信号構成要素を生成する。これらは、ペイロードビットのサブセットを担持する構成要素（１３０）、及び参照信号（例えば、同期信号）を提供する構成要素（１３２）を含む。ブロック１３４において、光学コード信号ジェネレータは、構成要素を、それらの優先度に従って重み付けする。この優先度は、次いで、データ信号要素のうちのどれが保持されるかを制御するために、アートワーク生成において使用される。
【００９９】
光学コード信号のタイルを担持するようにホスト画像を適合するための１つの手法において、ホスト画像に光学コード信号を挿入するためのプロセスは、候補アートワークデザインのためのペイロード構成要素及び参照構成要素に対する異なる重み付け、並びに挿入戦略を用いて実行される。これにより、データ信号を担持するアートワークのいくつかの変異形を得る。各変異形のさらなる並べ替えは、次いで、画像シフト、回転角度、減少及び拡大する空間スケール、雑音追加、ぼやけ、並びに印刷要素故障のシミュレーションに従って、アートワークを歪ませることによって生成される。同期のための参照信号との相関及びメッセージ信号との相関の両方に基づいた堅牢性測度は、各アートワーク変異形について計算され、記憶される。加えて、光学コードリーダは、各変異形に対して実行されて、それがペイロードをきちんと復号するかどうかを決定する。次いで、構成要素重み付け及び堅牢性メトリックしきい値が、ペイロード復号の成功をもたらす構成要素の配分比率を分析することによって導出される。この配分は、どの比率及び堅牢性メトリック値が信頼性の高い検出をもたらすために必要とされるかを例証する。これらの比率及び堅牢性メトリックは、次いで、候補アートワークデザイン、及び自動データ符号化プログラムにおける信号符号化方法のために使用される。
【０１００】
別の手法は、スパースなアートワーク内のデータ信号を最適化する。スパースなアートワークに対応するため、データ信号もまたスパースであり、スパースなアートワークと一致するように構造化される。スパースなデータ信号は、２値（０、１）、３値（−１、０、１）、又は他の粗い量子化であり得る。スパースな信号は、典型的には、低密度、即ち、５０％未満のインク、又は５０％未満の空間である。そのような信号は、５０％で最大堅牢性を有するため、いかなる最適なスパースなアルゴリズムも、インク／空間密度が５０％の方へ向かうにつれて堅牢性が増大するはずである。
【０１０１】
スパースな信号は、２値又は３値信号を作成するためにしきい値を使用することによって堅牢性を維持する。これらの２値又は３値信号は、検出フィルタが、所望の信号位置で最大値を返すことを確実にする。アートワーク内のスパースな場所間で、検出フィルタは、画像捕捉によってもたらされるランダム雑音（具体的には、スキャナ又はカメラ雑音）に起因する最大の負の出力と正の出力との間のガウス分布を出力する。ガウス幅は、画像捕捉処理に含まれるぼやけの量などの因子に依存する。
【０１０２】
スパースな信号の最適化の間、少量のフィルタされた雑音が、画像捕捉デバイスの雑音に起因して検出フィルタが非ゼロ値を所構わず作成するということを考慮して追加される。スパースな信号の最適化パラメータは、ペイロード信号に対する参照信号の重み付け、要素配置規則（例えば、最小要素間隔）、及びしきい値を含む。２値信号の場合は単一のしきい値が存在する。それは、低インク密度＜５０％では負のしきい値、高インク密度＞５０％では正のしきい値である。３値信号の場合は二重の正及び負のしきい値が存在する。堅牢性目標は、高密度信号とスパースな信号とで同じである。具体的には、それは、目標とするワークフロー環境における検出堅牢性であり、これは、符号化されたアートワークに対する歪によりモデル化される。
データ信号構成要素の選択：フィルタリングの検討
【０１０３】
復号の前に、マーク付き物体から捕捉される像は、予測非線形多軸フィルタによって処理され得る。参照により組み込まれる米国特許第７，０７６，０８２号は、「８軸」フィルタと呼ばれるそのようなフィルタについて詳述する。８軸フィルタリングの例示的な形式は、被写体画像サンプルをその８つの周辺近隣部と比較して、８つの比較値（例えば、正の差では＋１、負の差では−１、等しい場合は０）を提供し、次いでこれを合計する。フィルタ出力は、このようにして被写体画素がその近隣部とどれくらい異なるかを示す。近隣部の異なる構成及び重みは、異なる関数に従ってフィルタを成形するために適用され得る。（別のフィルタ変異形は、目的のサンプルが、横の近隣部及び縦の近隣部の平均と比較され、次いでこれが同様に合計される十字フィルタである。）そのようなフィルタリングは、コード信号が追加される基底のアートワーク像を減衰させることによって追加されたコード信号を強調する傾向がある。
【０１０４】
本技術のさらなる態様によると、印刷されるスパースなマークに含まれるべきデータ信号構成要素を選択するときには、この予期されるフィルタリング動作が考慮される。
【０１０５】
図２７は、図１０に関連して先に説明されるように、目標解像度にある参照信号を、アップサンプリングされたペイロード信号と、所望の比率で結合することから生じる複合信号の抜粋を示す。数字は、純粋な黒である０から純粋な白である２５５までに及ぶ画素値を示す。スパースな信号を生成するため、例証的な実施形態は、この信号を画素の大きさによってソートし、スター付き画素を、それらが配置（例えば、間隔）制約を満たすと同時に最も暗い場所であることが理由で、出力フレーム内に黒色ドットを置くための場所として識別する。
【０１０６】
しかしながら、そのような手法は、明るい画素のシグナリングポテンシャルを無視する。明るい画素は、それらが印刷された暗い画素に近接しない限りは、スパースなマークの復号に何の寄与もしない。８軸、十字、又は他の非線形フィルタがそれらの明るい色調を見分けるには、それらは、フィルタがそれらの相対的な明るさを示すように、より暗い画素の存在下になければならない。さもなければ、フィルタは、不明瞭な出力（例えば、ガウス分布がゼロ近くを中心とする値）をもたらす。
【０１０７】
コード信号構成要素を伝達することにおける役割をより明るい画素に与えるには、隣接する明るい画素がそれらの情報に対して同様に評価されるようにする、出力フレームへのコピーのための暗い画素を選んだ方がよい。こうして、１つの暗い画素を選ぶことが、２つ、３つ、又はそれ以上の画素に値する情報をもたらし得る。
【０１０８】
例証のため、図２８内のスター付きの暗い画素について検討する。スター付きの画素が暗いドットとして出力フレームにコピーされる場合、丸で囲まれたより明るい画素もすべて、検出器内の復号情報に寄与する。データは、１つの暗い画素のみを出力フレームにコピーすることによって、５つの画素から提供される。
【０１０９】
即ち、出力フレームにコピーされるスター付きのマークは、０の値（即ち、黒）を有する。周辺の８つの画素の各々は、印刷されないため、捕捉像内では非常に高い画素値、２５５近くを有する。これは、挿入図Ａによって示される。中心画素がその８つの近隣部の各々よりも低い値を有するため、これは、挿入図Ｂに示されるように、８軸フィルタからの強力な出力：−８をもたらす。
【０１１０】
次に、図２８から、明るい「１９２」の丸で囲まれた画素の最も左側について検討する。この画素、及び、スター付きのものを除く、そのすべての近隣画素は印刷されない。（スター付きの暗い画素のみが、出力印刷内に暗いドットを生み出すということを思い出されたい。）捕捉像に描写されるような、この明るい「１９２」画素を中心とした近隣は、したがって、挿入図Ｃのように示される。８軸処理が、隣接する暗い画素の存在に起因して、挿入図Ｄに示されるように、この「１９２」画素のための出力を生成する。（８軸信号は＋１と弱いが、それにもかかわらずそれは信号であり、捕捉像内の数千ものそのような画素にわたって、重要な復号の差を生じる。）
【０１１１】
同様に、図２８内の丸で囲まれた画素の各々−いずれも印刷されない−は、隣接するスター付きの暗い画素が予測フィルタに非ゼロ出力信号を生成させることから、デコーダに何らかの情報を寄与する。また、当然ながら、暗い画素も情報を寄与する。
【０１１２】
単に最も暗い画素の単純な選択は、時に、隣接する明るい画素からの信号がデコーダに情報を寄与することを可能にするというこのような効果を有する暗い画素を選ぶことを結果として生じる。しかしながら、それは単なる偶然であり、戦略ではない。
【０１１３】
実際、単に最も暗い画素を単純に選ぶことは、多くの場合、周辺画素がすべて明るい色であると、デコーダによって誤解されるということを結果として生じる。（それらは、結局のところ、印刷されない。）これは、そのような地点において、メッセージ信号、加えて重み付けされた参照信号が、そのような地点において、高い画素値を有するという理解へとデコーダを誤って導き得る。周辺画素が、実際には暗い（例えば、１２８未満の画素値を有する）場合、これは、全く間違った情報である。
【０１１４】
例証のため、図２７内の下方のスター付きの暗い画素について検討する。出力フレームにコピーされ、印刷され、次いでイメージングされる場合、これは、予測フィルタに、その周辺画素の８つすべてが相対的に明るいと考えさせる。相対的な意味では真であるものの、これは、これらの周辺画素の取り込みに関して検出器を誤って導く。４つはミッドグレーであり、他の４つは様々な濃淡の暗さである。これら後者の４つの画素は、予測フィルタリングされるとき、それらが実際には暗い画素であるときに明るい画素と関連付けられた情報を伝達して、検出器を誤った方向へ導く。
【０１１５】
したがって、暗いドットとして出力フレームにコピーするために図２７（又は図１０）から暗い画素を選ぶことにおいて、暗く、且つ、多数の真に明るい色の画素によって囲まれる画素を選ぶことが最良である。そのやり方では、出力フレーム内の暗い地点を囲む印刷されない画素は、情報を混乱させることなく正しい情報を寄与して、デコーダによって適切に理解される。
【０１１６】
そのような戦略は、復号のために使用される可能性の高い予測非線形フィルタを、複合重み付けグリッド付きメッセージ信号に適用することによって実施され得る。最も高い８軸フィルタスコアを有する暗い画素は、隣接画素の最も明るいセットに囲まれるものである。出力フレームのためにこれらの暗い画素を選択することにより、コピーされる暗い画素あたりの最も正しいメッセージ及び参照信号情報を提供することを助ける。
【０１１７】
実験により、出力フレームにコピーするための暗い画素を選択するためのこれら２つの基準：（ａ）候補画素の暗さと、（ｂ）複合高密度コード信号内の候補画素へのフィルタ関数の適用から生じる値との間での、相対的な優先順位付けを決定することができる。そのような実験は、１０の値及び−７の８軸フィルタ値を有する暗い画素、又は３０の値及び−８の８軸フィルタ値を有する暗い画素のどちらがコピーするのにより良いかを明らかにすることができる。因子「ｋ」は、スコアが異なる｛画素値／フィルタ値｝ペアについて評価され得るように、２つの因子の関係を、任意選択的に２つのベキ指数「ｕ」及び「ｖ」と併せて、示すことが分かっている。
【０１１８】
即ち、スコア（優先度）Ｓは、以下のように、画素値Ｐ及びその対応するフィルタ値Ｆに対して計算され得る。
Ｓ＝Ｐｕ＋ｋＦｖ
【０１１９】
そのようなスコアは、重み付けグリッド付きメッセージ信号内の各暗い画素について（即ち、１２８未満の値を有する各画素について）決定され得、結果はランク付けされる。この特定の関数においては、最小スコアが最良である。次いで、画素は、相互画素配置（間隔）制約の影響下で、ランク付けリスト内のそれらの位置に基づいて選択され得る。
【０１２０】
そのような手法によって、暗い画素選択は、単に相互画素間隔に基づくのではなく、情報効率検討事項にも基づく。
【０１２１】
図２９、図３０、図３１、及び図３２のフローチャートは、上に説明される構成の態様を例証する。図３２において、ブロック３２３ａ〜３２３ｃは、ブロック３２３の関数が達成され得る特定のアルゴリズム動作を規定する。ブロック３２３ａａ〜３２３ｃｃは、ブロック３２３の関数が実施され得る別のアルゴリズムを規定する。
データ信号構成要素の選択：ペイロードの検討
【０１２２】
本明細書に詳述される種類のコードは、典型的には、複数のビットペイロード（例えば、２０〜１００ビット）を伝達する。図１０（及び図２７）の複合信号フレーム内の各画素は、ペイロードビットのうちの１つの値をシグナリングすることを助ける。ペイロードビットは、出力信号タイルにわたって、各ペイロードビットが、典型的には、出力フレーム内の４〜６０個の暗いドットによって表現されるように、冗長的に符号化される。これらの冗長ビットは、完全なペイロードが、出力信号タイルのほんの一部（例えば、タイルの４分の１）だけを描写する像から回復され得るように、望ましくは空間的に広がっている。
【０１２３】
出力信号フレームの明るい画素もまた、ペイロードビットの値をシグナリングすることを助けることができるが、ただし、そのような明るい画素が、暗い画素に隣接しており、前の章で論じられるように、デコーダによって正しく解釈されることを条件とする。
【０１２４】
本技術のさらなる態様によると、出力フレームへのコピーのために暗い画素を選択するとき、複合フレーム内のどの暗い画素がペイロードのどのビットに対応するかの理解が検討される。同様に、複合フレーム内のどの隣接する明るい画素がペイロードのどのビットに対応するかの理解が同じように検討される。両方の検討は、ペイロードビットの各々が、望ましくはサブタイルごとに、出力信号フレーム内でほぼ同じ程度の強さで表現されるようにすることを目指す。
【０１２５】
特に、出力信号タイルは、４つの正方形サブタイルに分割され得る。次いで、各メッセージビットが、各サブタイル内で、暗い画素によって、及び明るい画素によって何回表現されるかについての、割符が維持され、各サブタイル内の各ペイロードビットについてのビットあたりの総計強度を得る。
【０１２６】
明るい画素は、わずかな８軸出力信号しか生成しないため、それらのビット符号化は、その同じビットを符号化する暗い画素によって寄与される出力信号強度のほんの一部（例えば、８分の１）に寄与するに過ぎないものとして重み付けされ得る。即ち、暗いドットは、「１」の強度を有するペイロードビットを表すものと見なされ得る一方、隣接する明るい画素は、０．１２５の強度を有するそれらのそれぞれのペイロードビットを表す。（しかしながら、上に論じられる理由により、８つすべての隣接する明るい画素が、ペイロードビットを正しく表すわけではない場合がある。）
【０１２７】
１つの特定の実施形態において、目標のビットあたり信号強度は、例えば、以下のように決定される。出力タイルが、例えば、８４０個の暗いドットを有し、各暗いドットが「１」の強度を有する１つのビット、及び、例えば、０．１２５の強度を有する５つの他のビット（ビットを正しく符号化する白色画素を囲むことに起因して）を表す場合、８４０個の暗いドットは、強度１にある８４０ペイロードビット、及び強度０．１２５を有する４２００個のペイロードビットを表すことができる。４０個のペイロードビットが存在する場合、各々は、２１個の暗いドット及び１０５個の明るいドットによって表され得る。したがって、各ビットは、２１＋（１０５＊０．１２５）の総計「強度」、又は約３４で表される。したがって、各サブタイルは、約８の総計強度を有する各ペイロードビットを表し得る。これは、出力フレームへの暗い画素のコピーを管理する目標値である。
【０１２８】
特に、出力タイルへのコピーのための暗い画素候補のランク付けリストは、前の章で詳述されるように、生成される。これらの暗い画素候補は、ランク付け順に、ドット配置（例えば、間隔）制約の影響下で、出力タイルにコピーされる。各サブタイルにおける、各ペイロードビットの強度の割符は、同時に追跡される（暗い画素及び隣接する明るい画素の両方を考慮して）。任意のサブタイルにおける、任意のビットの総計強度は、まず、８の目標値に達し、次いでそのサブタイルへの候補の暗い画素のコピーは、より賢明に進行する。
【０１２９】
特に、ランク付けリスト内の次の候補の暗い画素が、目標強度の１１０％超（即ち、この例では８．８まで）の、サブタイル内の特定のビットの総計強度をもたらす場合、それはスキップされる。検討は、ランク付けリスト内の次の候補の暗い画素へ移る。
【０１３０】
そのような手法によって、暗い画素選択は、ドット配置及び情報効率検討事項だけに基づくのではなく、それは、異なるサブタイルにわたって、コードペイロードの異なるビットにわたる信号エネルギーのほぼ均一な分布にも基づく。
【０１３１】
（たった今詳述した構成は、別の方式で、例えば、配置制約の影響下での、単に画素値によるランク付けの単純な手法によって識別される候補の暗い画素のランク付けリストに、当然ながら適用され得る。）
【０１３２】
図３３及び図３３Ａのフローチャートは、先述のいくつかの態様を例証する。ブロック３３１及び３３２は、高レベルで方法を規定する。ブロック３３１は、本明細書内の他の場所で詳述されるように高密度コードを作成することによって、又は以前にコードが記憶されたメモリからコードを単に読み取ることによって実施され得る。このコードは、ペイロードコード単独であってもよく、それは、参照信号構成要素を含む必要はないということに留意されたい。
【０１３３】
要素３３２ａ〜３３２ｉは、ブロック３３２の関数が達成され得る特定のアルゴリズム動作を規定する。図３３ａは、ブロック３３２ｇと関連付けられたアルゴリズム動作をさらに規定する。
【０１３４】
要するに、本技術のこの態様は、スパースな出力コード内で、強度に関して、各ペイロードビットを実質的に等しく表すことを求める。実質的とは、そのような方法で使用される場合、ここでは、すべてのペイロードビットの平均強度値の１０％、２０％、又は５０％以内を意味する。
信号堅牢性を促進するために参照信号構成要素の振幅を変化させること
【０１３５】
本明細書は、スパースな信号符号化の情報効率及び信頼性を増大させる様々な方法を教示する。すべての根底にあるのは、出力信号フレーム内の黒色マークが貴重であるという観念であり、各々が、シグナリングの何らかの態様を最適化する様式で利用されるべきである。
【０１３６】
スパースなマーキングによって伝達され得る情報の量（又はそれが伝達され得る際の堅牢性）に対する制限は、例えば、ラベルの空領域及び背景における、消費者にとって許容可能であるドットの密度である。そのようなラベルは、一般的には、食料品に適用され、ラベルが「汚い」という消費者の知覚は、食品市場とは対極にある。この美的な検討は、そのようなラベルのスパースなマーキングにおける永続的な制約として機能する。
【０１３７】
出願者は、マーキングの美観が改善される場合、消費者がラベル上のドットのより大きい密度を許容するということを見出した。ドットが、構造化された、ランダムではないパターン外観を有し得る場合、ドットは、「汚れ」と見なされることは少なく、より「アート性」と見なされ、それらのより多くが印刷され得る。
【０１３８】
先行技術において、参照信号は、異なる空間周波数及び（任意選択的に）異なる位相の、しかし均一の振幅の、複数の正弦波からなっていた。出願者は、驚くべきことに、参照信号の個々のスペクトル構成要素は、検出能に対する著しい障害なしに、振幅を変化させることができるということを見出した。参照信号の異なる構成要素の振幅を変化させることによって、異なる視覚的パターンが、スパースなパターンで生成され得る。
【０１３９】
図３４は、ソフトウェアツールのユーザインターフェース（ＵＩ）を示し、これによりスパースなマーキングの視覚的外観が調整され得る。図３４の中央にあるのは、現在デザインされているスパースなマークのレンダリングである。描写されたスパースなマークは、すべてのスライダ（右上及び左上）が最も左の位置にあるため、ランダムな態様を有する。
【０１４０】
スパースなマークの視覚的外観を調整するために、ユーザはこれらのスライダバーを操作する。各スライダバーは、参照信号を共同して規定する正弦波のうちの異なる１つ（又は複数）の振幅を制御する。
【０１４１】
スライダの最も左の位置では、対応する正弦波信号は、１の重み（振幅）を有する参照信号に結合される。スライダが右に動かされるにつれて、構成要素信号の重みは増大され、１〜５０で変化する範囲を提供する。（異なる実施形態では、ゼロにまで延びる範囲が用いられ得るが、出願者は、すべての参照信号構成要素が非ゼロ振幅を有することを好む。）スライダが動かされると、図３４の中央にあるスパースなマークのレンダリングは、それに応じて変化する。
【０１４２】
下方左のボタンは、デザイナが、異なる付帯的な処置の間で選択することを可能にする。これらのボタンは、例えば、参照構成要素及びペイロード信号構成要素を結合するための、及び出力信号タイルにおける使用のために複合マークから画素の場所を選択するための本明細書内に詳述される戦略のうちの異なるものを適用する。
【０１４３】
ＵＩの下方中央にある計器は、参照信号及びメッセージ信号の強度を示し、同じものが、スキャン及び復号プロセスのモデルによって生成される。（同じことが、例えば、２０１８年３月１２日に提出された、先に引用した係争中の出願第１５／９１８，９２４号に詳述されており、この開示は、参照により本明細書に組み込まれる。）
【０１４４】
例証したＧＵＩを実装するために、出願者は、人気のあるマトラボ（Ｍａｔｌａｂ）ソフトウェアスイートのＧＵＩ開発環境（ＧＵＩＤＥ）を用いた。
【０１４５】
いくつかの参照信号は、人間のコントラスト感度機能に起因して、通常の観察条件下では高すぎて人間が知覚できない空間周波数の正弦波成分を含む（例えば、８５フートキャンドルの照度で１８インチの距離）。そのようなより高い周波数成分に対しては、それらの振幅が可視パターンに目立って影響しないことから、通常スライダは提供されない。むしろ、空間周波数が人間にとって知覚可能であるより低い周波数の参照信号構成要素に対してのみ制御が提供される。（より低い周波数正弦波の中央振幅値が決定され得、これらのより高い周波数正弦波の振幅は、この中央値に設定され得る。）
【０１４６】
図３５は、本技術のこの部分の態様を詳述するフローチャートを示す。
【０１４７】
図３６及び図３６Ａ（図３６の左上角からの拡大された抜粋を示す）は、不均等な正弦波振幅から生じる例示的なスパースなマークを示す。見て分かるように、パターンはもはや純粋にランダムではないが、ヘリンボン織に類似した、斜めのパターンニングを有する。「汚い」と知覚される代わりに、そのようなドットのアレイは、多くの場合、ラベルの美観を損なう以上にそれに寄与することに役立つ質感のある背景パターンとして知覚される。
【０１４８】
図３６内のマーキングの非ランダム性は、等しいサイズの隣接する領域内のドットの数を数えることによって定量化され得る。例えば、図３６Ａ内の正方形領域３６１は、１３個のドットを包含する。隣接する正方形領域３６２は、１つのみを包含する。
【０１４９】
図３６Ａ内の矩形領域３６３でも同様である。これは、１５個のドットを包含する一方、同じサイズの隣接する領域３６４は、３つのみを包含する。
【０１５０】
一般的に、スパースなパターンは、パターン内の第１の矩形領域が数Ａのドットを包含し、第２の隣接する矩形領域が数Ｂのドットを包含し、Ａが少なくとも１０であり、ＡがＢの少なくとも２００％である場合、ランダム性の外観を回避するものと見なされ得る（多くの場合、Ａは、大半のＢの４００％又は８００％であり、場合によってはＢはゼロである。）これらの矩形領域は、正方形であってもよく、又は、一方の辺が他方の辺よりも長くてもよい（例えば、領域３６３及び３６４のように少なくとも３倍長い）。
【０１５１】
多くの場合、結果として生じるスパースな構造は、斜めの効果を発揮する。即ち、最小領域内に最大ドット数を包含するようにサイズ決定され位置付けられる複数の矩形３６５、３６６、及び３６７の長い辺は互いに平行であり、マーキングが適用される基材のいかなる縁にも平行ではない。多くの場合、斜めの効果は、中央軸を中心とする鏡像であり、図３６Ａ内の矩形３６８及び３６９によって例示されるように、鏡像配向の矩形内に整列されるマークの同様に高密度のグループ化をもたらす。
【０１５２】
アドビフォトショップ（Ａｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）（登録商標）内のヒストグラム関数によって、像のある領域の平均画素値が見出され得る。図３６Ａ抜粋では、それは、２４３．４９であり、その領域の総計４．５％が黒色で印刷されることを示す。
【０１５３】
図３７は、そのような背景マーキングを含む感熱印刷された粘着ラベルの抜粋を描写する。理解され得るように、マーキングは、汚れというよりも装飾的である。さらにマーキングは、冗長的及び堅牢的に、商品のＧＴＩＮ識別子だけでなく、その重量、その価格、及びその販売有効期限の日付（食料品が通常マークされるＵＰＣ−Ａバーコードよりも、約２倍多くの情報）を表すペイロードを伝達する。ラベルの一部が損傷されている場合、それにもかかわらず完全な情報が回復され得る。
【０１５４】
図３７ラベルは、テキスト文字ストロークの各々の周りに、幅においていくつかの印刷されていないドットの明白な境界（「侵入禁止ゾーン」又は「保護帯域」）を含む。この戦略により、パターンニングは、テキストの可読性を損なわない。
【０１５５】
ランダムパターン（図３４に示されるもののような）が、図３７に示されるパターンのように買い物客にとって不愉快でないものになるには、色合いがはるかに明るい、多くの場合は２倍明るい（半分の暗さ）必要がある。そのときにさえ、大半の消費者が好むのは構造化パターンである。
【０１５６】
図３４、図３６、図３６Ａ、及び図３７に例証される信号は、ペイロード構成要素及び参照信号構成要素の両方を含むことを認識されたい。２つの構成要素は、本明細書内で詳述される様式のいずれかで結合され得る。構造化された外観の調節は、参照信号構成要素を調整することによって達成される。
【０１５７】
異なる空間周波数であるだけでなく異なる振幅でもある正弦波からなる参照信号を使用することによって、情報は、他の方式で商業的に実用であるのと比べてより大きい信号対雑音比（即ち、より大きいインク密度）で伝達され得る。１０％超のインクカバレッジを有する構造化パターンは、テキスト入りラベルで用いられ得、良好な消費者受容を伴う。
データ信号マッピング
【０１５８】
図３８は、データ信号要素をホスト画像アートワーク内の場所にマッピングする方法を例証する図である。この実施形態において、先に論じた信号生成からの最適化されたデータ信号構成要素１３６は、ホスト画像アートワークの場所１３８にマッピングされる。処理モジュール１４０において、図形要素は、アートワークの場所において、生成され、及び／又は適合される。
【０１５９】
図６の方法を適用すると、ペイロードは、２進数列にフォーマッティングされ、これが、符号化され、タイルの場所にマッピングされる。例証のため、ビットセルのＮ×Ｍアレイの実装形態を説明する。パラメータＮ及びＭは、整数であり、タイルは、ビットセルのＮ×Ｍアレイからなる。タイルのサイズは、構成可能であり、単位面積あたりのペイロード容量、堅牢性、及び可視性などの用途要件に依存する。ペイロード容量は、単位面積あたりのビットセルの増加に伴って単位面積あたりに増加する。この追加の容量は、複数のビットセル内でペイロードを冗長的に符号化することによって堅牢性を改善するために使用され得る。可視性は、ＨＶＳがより高い空間周波数では変化に対して感受性が低いため、より高い空間解像度（ビットセルのより高い空間密度）では減少する傾向がある。ビットセルアレイサイズの例は、６４×６４、１２８×１２８、２５６×２５６、及び５１２×５１２を含む。これらの各々は正方形であり、２の累乗の寸法を有するが、タイルは、そのように制限される必要はない。ビットセルは、タイル内の空間的位置に対応する。特に、空間的位置は、７５〜６００ＤＰＩなどの構成可能な空間解像度にある画素サンプルに対応する。ペイロードは、ホスト画像アートワークの連続タイル内で繰り返される。ペイロードのインスタンスは、各タイル内で符号化され、タイルあたりのビットセルの数及び空間解像度に依存するサイズを有するアートワークのブロックを占有する。タイルは、いくつかの連続タイル内で冗長的に符号化されて、検出器がタイルにわたるペイロードの信号推定値を蓄積すると、さらなる堅牢性を提供する。加えて、ペイロード全体は、サブタイル領域内で冗長的に符号化される構成にあるタイルの一部分から抽出され得る。
【０１６０】
いくつかの例は、タイルのこれらのパラメータを例証するのに役立つ。タイル内のビットセルの空間解像度は、インチあたりのセル（ＣＰＩ）に関して表現され得る。この表記は、典型的にはインチあたりのドット（ＤＰＩ）に関して表現される画像内の画素にビットセルを空間的に関連させる簡便な方法を提供する。例えば、７５ＣＰＩのビットセル解像度とする。タイルが、３００ＤＰＩの画素解像度を有する画像へと符号化されるとき、各ビットセルは、３００ＤＰＩ画像内の画素の４×４アレイに対応する。別の例として、１５０ＣＰＩにおける各ビットセルは、３００ＤＰＩ画像内の２×２画素の領域、及び６００ＤＰＩ画像内の４×４画素の領域に対応する。ここで、Ｎ×Ｍビットセルに関してタイルサイズを検討し、ビットセルのサイズを設定する場合、ビットセル寸法にタイルの水平次元及び垂直次元あたりのビットセル数を掛けることによってタイルサイズを表現することができる。以下は、異なるＣＰＩについてのインチでのタイルサイズ、及び１つの次元におけるビットセルの数Ｎの例の表である。この場合、タイルは、Ｎ×Ｎビットセルの正方形アレイである。
【表１】
2021515442.tif 000002
【０１６１】
これらの例は、タイルサイズが、タイルあたりのビットセル及びビットセルの空間解像度により変化することを例証する。開発者は、データ容量、堅牢性、及び可視性に関して、用途の必要性に基づいてタイルのパラメータを選択し得るため、これらは制限することは意図されない。
【０１６２】
符号化されたペイロードをタイル内のビットセルの場所にマッピングするためのマッピング関数についていくつかの代替策が存在する。１つの手法においては、上の最適化プロセスからの優先順位付けされた信号構成要素は、タイル内の場所にマッピングされる。別では、それらは、上に組み込まれる米国特許第９，７４７，６５６号に説明されるように差分符号化されたビットセルのビットセルパターンにマッピングされる。後者の場合、タイルサイズは、差分符号化されたビットセルのパターン内の各々の符号化されたビットの差分符号化に適応させるために増大され得、ビットセルは、目標解像度（例えば、３００ＤＰＩ）での埋め込み場所に対応する。
【０１６３】
明示的な同期信号構成要素の場合、マッピング関数は、同期信号の離散的デジタル画像をホスト画像ブロックにマッピングする。例えば、同期信号が、疑似ランダム位相を有するフーリエ大きさピーク又は正弦波のセットを含む場合、同期信号は、タイルと同一の広がりを持つブロックサイズで空間領域内に生成される。この信号構成要素は、上に説明される最適化プロセスにおけるペイロード構成要素に対する優先度に従って重み付けされる。
【０１６４】
場合によっては、光学コード要素の空間解像度と印刷又は他のレンダリングプロセスの空間解像度との差を適応させる必要がある。１つの手法は、先に例証されるように、レンダリングプロセスの目標出力解像度で光学コード信号を生成することである。
【０１６５】
別の手法は、光学コード解像度を出力解像度に変換するために、スパースな光学コード信号要素を適合させる、又は成形することである。レンダリングデバイスがラベル印刷用の２０３ＤＰＩの空間解像度を有する感熱プリンタである場合を検討する。図３９は、２０３ＤＰＩの出力解像度のために異なる光学コード解像度がどのように適応されるかの例を示す。この例では、上で導入された一般的な用語、ＣＰＩは、インチあたりのワクセル（ＷＰＩ）として表現され、ビットセルは、「ワクセル」と称される。一番左では、２０３ＷＰＩの光学コード解像度は、２０３ＤＰＩの感熱プリンタの出力解像度に対する１対１マッピングである。次のケースでは、およそ１０１ＷＰＩの光学コード解像度は、光学コード内のビットセル内のドットを、２０３ＤＰＩでの出力画像内の対応する場所にある２×２画素の場所のうちの１つにマッピングすることによって獲得される。次の例では、約６８ＷＰＩの光学コード解像度は、光学コードのビットセル内のドットを、２０３ＤＰＩでの出力画像内の対応する３×３画素領域の中央にマッピングすることによって達成される。一番右の例は、２０３ＤＰＩでの出力画像内で５１ＷＰＩ光学コード解像度を近似させる場合を示す。
【０１６６】
光学コード要素のドットサイズは、上記プロセスで最適化され得る別の変数である。実装形態においては、１つの２×２又はそれ以上のドットの集合体から出力画像内のドットを構築することによってドットサイズを変化させる。例えば、この場合、ドットサイズは、出力画像ＤＰＩでの出力画像内のドットの幅として表現される。
【０１６７】
図４０は、改善された視覚的品質及び堅牢性を達成するためのドットパターンバリエーションを例証する。ドットサイズを変化させることに加えて、ドットの構成が、視覚的品質又は堅牢性を改善するために変更され得る。左側のドット構成のドットサイズは、サイズ２であり、光学コードの出力解像度での２×２ドットの集合体からなることを意味する。所望の空間解像度は、タイル内の空間的位置の関数として構成を変化させることによってより良い視覚的品質を伴って獲得され得る。例えば、図４０の中央及び右側のドット集合体は、同じ光学コード要素を左側の２×２の集合体として符号化するが、より高い視覚的品質を提供する異なるドット集合体構成を用いてこれを行う。加えて、このバリエーションは、ドット集合体の少なくとも一部分が、このドット集合体を通過するドットの列のうちの１つを印刷する印刷要素の故障の場合にも残ることが理由で、熱印刷要素が故障したとしても同様の堅牢性を達成する。
追加の開示
【０１６８】
図４１、図４２、図３２、図４４Ａ、図４４Ｂ、図４５、及び図４６を参照して、以下の議論は、先に説明した構成の１つの特定の実施形態４２０をさらに詳しく述べる。
【０１６９】
図５の構成と同じように、２つの信号構成要素、ペイロード及び参照が、まず決定される。一方は、他方を変調するために使用される。しかしながら、参照信号構成要素の位相を変調する（又はそのような構成要素のオン／オフキーイング）のではなく、実施形態４２０は、空間領域参照信号内の局所的極値の位置を識別し、そのような位置において、ペイロード信号の空間的に対応する要素の値に応じて出力信号ブロック内にマーク（ドット）を形成する。
【０１７０】
図４３は、符号化されたペイロード構成要素ブロック４３２（メッセージデータアレイとも呼ばれ得る）の抜粋４３１を例証する。この部分は、各々が２つの潜在的な値（例えば、｛０、１｝、｛−１、１｝、又は｛黒、白｝）から引き出される信号要素のアレイからなる。描写された抜粋は、単に５×５要素の領域に及ぶが、完全なペイロード構成要素ブロックは、典型的には、はるかに大きく、例えば、一辺に１６、３２、６４、１２８、又は２５６個の要素（例えば、画素）を有する。ペイロード構成要素ブロックは、通常、正方形であるが、そうである必要はない。より一般的には、それは、Ｉ×Ｊの信号要素の寸法を有すると見なされ得る。
【０１７１】
図４３はまた、参照信号ブロック４３４（時に、空間的登録データアレイと呼ばれる）の抜粋４３３を示す。このブロックは、実数、ここでは０〜１の範囲の２Ｄアレイを含む。先に述べたように、参照信号は、異なる位相を有し得る、異なる周波数の複数の正弦波成分の総和を含み得る。例証される数は、参照信号ブロック４３４にわたる規則的に離間した地点でのこれらの空間正弦波成分を合計することによって決定される。波が破壊的に干渉する（谷を生じる）場合、合計は、より小さく、ゼロにより近くなる。これらの正弦波が、建設的に干渉する（ピークを生じる）場合、合計は、より大きく、１により近くなる。
【０１７２】
（参照信号ブロックの抜粋４３３は、図７に示される抜粋７２に類似することを認識されたい。しかしながら、図７では、参照信号は、０〜２５５の範囲の値からなり、整数値に定量化されて、描写されたグレースケール表現を生じる。図７の暗い画素は、図４３ではゼロにより近い実数によって表され、明るい画素は、１により近い実数によって表される。）
【０１７３】
ここでも、参照信号ブロック４３４は、典型的には、正方形であるが、そうである必要はない。より一般的には、それは、Ｍ×Ｎ要素の寸法を有すると見なされ得る。Ｍは、典型的には、ペイロード構成要素ブロック４３２のＩ寸法よりも大きく、Ｎは、典型的には、ペイロード構成要素ブロックのＪ寸法よりも大きい。
【０１７４】
参照信号ブロックは、ここでは非整数データを用いるため、その要素値は、詳述した方法を実施するコンピュータシステムのメモリに浮動小数点データとして記憶され得る。
【０１７５】
最終的に、ペイロード構成要素ブロック４３２及び参照信号ブロック４３４の対応する空間部分は、出力信号ブロック４３５の空間部分を生成するように一緒に処理される。ペイロード構成要素ブロックの部分と参照信号ブロックの部分との空間対応は、ペイロード構成要素ブロックの各要素が参照信号ブロック内の場所にマッピングする、マッピングと見なされ得る。図４３の例では、ペイロード構成要素ブロックの各要素は、抜粋４３１及び４３３を繋ぐ破線によって（及び要素の３ｘ３の領域の境界を定める抜粋４３３内の太線によって）示されるように、参照信号ブロック内の９つの要素にマッピングする。詳述した実施形態において、出力信号ブロックは、参照信号ブロックと同じ寸法、即ち、Ｍ×Ｎ要素のものである。
【０１７６】
例示的な実施形態において、ペイロード構成要素ブロックは、１２８×１２８要素（即ち、Ｉ＝Ｊ＝１２８）であり、参照信号ブロック（及び出力信号ブロック）は、３８４×３８４要素（即ちＭ＝Ｎ＝３８４）である。
【０１７７】
特定の実施形態によると、出力信号ブロック４３５内の各々の暗い要素は、ペイロード構成要素ブロック４３２内の対応する暗い要素に起因する。例えば、出力信号ブロック内の暗い信号要素４３７ａは、ペイロード構成要素ブロック内の暗い信号要素４３７ｂに起因する。
【０１７８】
より詳細には、ペイロード構成要素ブロック内の複数の暗い信号要素４３７ｂの各々について、この特定の方法は、以下の動作を実施する。
（ａ）ペイロード構成要素ブロック内の暗い信号要素が空間的に対応するＭ×Ｎ登録データアレイ内の場所を決定すること。
（ｂ）この決定された場所に最も近いＭ×Ｎ登録データアレイ内のＫ個の近隣要素を識別することであって、Ｋ≧４である（例えば、Ｋ＝９）、識別すること。
（ｃ）参照信号ブロック内のこれらのＫ個の要素のうちどれが極値（例えば、最小値）を有するかを識別すること。
（ｄ）３８４×３８４要素参照信号ブロック内のこれらのＫ（９）個の近隣位置の中から、極値が位置する第１の位置を識別すること（及び逆に、極値が位置しない場所として他の８つの位置を識別すること）。
（ｅ）３８４×３８４要素出力ブロックにおいて、識別された第１の位置にある要素を１つの値（例えば、暗）に設定し、８つの他の第２の位置にある要素を異なる値（例えば、明）に設定すること。
【０１７９】
好ましい実施形態において、これらの動作は、ペイロード構成要素ブロック内のすべての暗い要素について実施される。したがって、１２８×１２８ペイロード構成要素ブロック４３２内の暗い要素の数は、３８４×３８４要素出力ブロック４３５内の暗い要素の数と同じである。しかしながら、他の実施形態においては、ペイロード構成要素ブロック内の暗い要素のサブセットがそのように処理され得、ペイロード構成要素ブロック内よりも出力ブロック内でより少ない暗い要素をもたらす。
【０１８０】
たった今詳述したプロセスは、メッセージデータ及び参照信号データの両方を表す２Ｄ出力コードを形成する。これらの２つの構成要素は、メッセージデータに都合の良い割合で表される。これは、結果として生じる出力コードを、空間的登録を確立するのを支援することができる他の構造、例えば、出力信号ブロックの回転及び平行移動を確立するのを助けるために基準として機能し得る出力信号ブロックの縁に平行である物理的な縁又は印刷された境界線、並びに、捕捉像内のスケールが出力信号ブロックのスケールを推定するのを助けるために使用され得る顕在的パターン（例えば、ロゴ又はテキスト）を有する商品への印刷に特に適したものにする。
【０１８１】
特に好ましい実施形態において、Ｉ×Ｊ（例えば、１２８×１２８）メッセージデータ（ペイロード）アレイは、第１及び第２の値を有する等しい数の要素を含む。例えば、８１９２個の暗い要素及び８１９２個の明るい要素が存在し得る。そのような実施形態において、上に詳述した動作（ａ）〜（ｅ）は、８１９２個の暗い要素の各々について実施される。
【０１８２】
メッセージアレイの要素の半分は明るいため、出力コード内の要素の３×３の近隣部の半分もまた明るい。出力コード内の他の３×３の近隣部について、各々が、９つのうち１つの暗い要素を有する。そのため、全体的には、出力コード内の８分の１の要素が暗い（及び１８分の１７が明るい）。
【０１８３】
他の実施形態において、メッセージデータアレイ内の明るい要素及び暗い要素は、本質的に等しい、又はほぼ等しい数である。（「本質的に」等しいとは、本明細書で使用される場合、５％以内を意味し、「ほぼ」等しいとは、２０％以内を意味する）。
【０１８４】
図４３では、メッセージデータアレイ４３２、参照信号タイル４３４、及び出力信号タイルの寸法には整数関係が存在する。特に、メッセージデータアレイ内の各要素は、参照信号タイル及び出力信号タイルの両方において９つの要素に対応する。
【０１８５】
当然ながら、他の整数関係が用いられてもよい。例えば、メッセージデータアレイ内の各要素は、参照信号タイル及び出力信号タイルの両方において、４つの要素、又は２５個の要素に対応し得るなどである。
【０１８６】
依然として他の実施形態において、非整数関係が使用され得る。即ち、Ｍは、Ｉの整数倍である必要はない（ＮもＪの整数倍である必要はない）。
【０１８７】
図４４Ａ及び図４４Ｂは、そのような実施形態を示す。Ｍは、Ｉの２．４倍である（及び、ＮはＪの２．４倍である）。したがって、メッセージ信号アレイ内の各要素は、参照信号タイル及び出力信号タイルの両方において５．７６個の要素に空間的に対応する。この空間対応は、メッセージ信号アレイ４３２内の各要素の中心にある「＋」マーキング、及び参照信号タイル４３４内の対応する場所へのそのマッピングによって示される。破線ボックス４４１は、メッセージ信号アレイ内の単一の要素に対応する参照信号タイル内の要素領域を囲む。
【０１８８】
そのような実施形態において、極値（上記の動作（ｂ）を通じて）は、参照信号タイル内の近隣要素値の２×２セットから得られる。これら４つの要素のうちの１つは、マッピングされた「＋」サインが入る要素である。その他は、「＋」サインに最も近い３つの要素である。４つの要素４４２の１つのセット、及びそのようなセットからの極値（最小値４４３）が、図４４Ｂにおいてラベル付けされる。（図４４Ｂ内の参照信号要素の値は、図４３内の対応する参照信号要素の上方左部分から得られる。）
【０１８９】
図４４Ｂのメッセージ信号アレイ４３２内の暗い要素の各々について動作（ａ）〜（ｅ）を適用することにより、出力信号タイル４３５ａを得る。前と同様に、出力信号タイル４３５ａ（例えば、４４７ａ）内の各暗い要素は、メッセージタイルアレイ４３２（例えば、４３７ｂ）内の対になる暗い要素を有する。
【０１９０】
図４５は、図４３の構成（各メッセージ信号要素を参照信号アレイからの９つの要素にマッピングすること）から生成される出力信号タイル４３５の部分（４３６）を、図４４Ｂの構成（各メッセージ信号要素を参照信号アレイからの５．７６個の要素にマッピングすること）から生成される出力信号タイル４３５ａの対応する部分（４３６ａ）と比較する。一方の部分における各暗い要素は、他方に対となるものを有する。しかし、部分４３６内にはより多くの要素が存在するため、それは、部分４３６ａ（１／（２＊５．７６）又は８．６８％の密度で印刷される）よりも薄い密度（１８分の１、又は５．５５％）で印刷される。
【０１９１】
印刷出力内のドットの密度は、したがって、メッセージ信号アレイ内と参照信号アレイ内との要素の数の比率を変えることによって変化され得る。慣用手段では、メッセージ信号アレイは、固定サイズ（例えば、６４×６４要素、又は１２８×１２８要素）のものである。対照的に、参照信号タイルは、単純に、それが構成される連続関数（例えば、正弦波）がサンプリングされる間隔を調節することによって、任意のサイズに設定され得る。すべてのアレイが正方形である（Ｉ＝Ｊ及びＭ＝Ｎ）場合、印刷密度（色合い）は、以下の等式によって決定され得る。
ＰｒｉｎｔＤｅｎｓｉｔｙ＝１／（２＊（Ｍ／Ｉ）Λ２）
Ｍ／Ｉ比率が、恣意的に設定され得る場合、印刷密度は、以下の等式によって、任意の所望の値へと調整され得る。
Ｍ／Ｉ＝ＳＱＲＴ（１／（２＊ＰｒｉｎｔＤｅｎｓｉｔｙ））
したがって、メッセージ信号アレイが１２８×１２８要素であり、５％の印刷密度が所望される場合、連続参照信号は、４０５×４０５要素のアレイを生成するようにサンプリングされなければならない。１０％の印刷密度が所望される場合、参照信号は、２０２×２０２要素のアレイを生成するようにサンプリングされなければならない、などである。
【０１９２】
加えて、実装形態にいくつかの制約を課し得る、信号タイルを印刷環境にマッピングする問題が存在する。述べられるように、粘着ラベル用のプリンタは、１インチあたり２０３の密度（ｄｐｉ）で離間される熱要素の線形アレイを用い得る。１つの手法は、メッセージアレイに対して１インチあたり所望の数Ｗのコード要素（ワクセル）を選ぶ。次いで、完全なメッセージタイルは、一辺に、例えば、１２８／Ｗインチの寸法を取る（メッセージタイルが１２８×１２８のワクセルである場合）。Ｗには、８９などの素数が使用され得る。この場合、完全なメッセージタイルは、一辺に、１２８／８９、又は１．４３８インチの寸法を取る。２０３ｄｐｉでは、これは、出力タイルの一辺に、（１．４３８インチ＊２０３ドット／インチ）＝２９２ドットを要する。参照信号は、２９２×２９２アレイを生成するようにサンプリングされ得、これに１２８×１２８メッセージアレイがマッピングされる。次いで、メッセージアレイ内の各要素の中心が、図４４Ｂに示されるように、参照信号アレイ内の地点にマッピングされる。参照信号アレイ内の４つの最も近い要素の値は、最小値を識別するために調べられ、次いで、出力信号タイル内の対応する位置が、上に説明され図４４Ｂに示されるように、マークされる。
【０１９３】
たった今の例では、Ｍ／Ｉ＝２９２／１２８であるため、印刷密度は９．６％である。
【０１９４】
図４５内の２つの出力信号抜粋を比較すると、暗い要素の位置が、出力信号部分４３６ａ内、対、出力信号部分４３６内で相対的にシフトされることが分かる。例えば、暗い要素４３７ａ及び４４７ａは両方とも、メッセージ信号アレイ内の同じ要素に対応する。しかし、一方は、出力信号抜粋の境界にあり、他方はそうでない。これは、メッセージ信号アレイのこの要素が、マッピングの異なるスケールに起因して、参照信号アレイの異なる領域にマッピングされるためである。
【０１９５】
上に詳述したアルゴリズムを実施するための例示的なマトラボコードが、図４６に詳述される。
【０１９６】
示されるように、本技術は、スーパーマーケット商品（例えば、ベーカリー、デリ、肉屋など）への用途のための粘着ラベルを印刷することに使用され得る。そのようなラベルは、真っ直ぐの垂直の縁によって特徴付けられる。それらは多くの場合、一般に、印刷された直線を、印刷された情報の異なるものを分離する境界又は図形特徴のいずれかとして含む。それらはまた、典型的には、印刷されたテキストの１つ又は複数の線を含む。これらの印刷された特徴のすべては、規則的に離間した行及び列（例えば、インチに至るまでの離間した２０３行／列）で印刷される、間隔が密な黒色ドットからなる。それらの規則的な構成に起因して、そのような印刷は、画像が印刷ラベルを描写して捕捉されれば明らかである（「クエリ画像」）、空間周波数領域内の特徴的な特性を示し、そのような画像データは、高速フーリエ変換によって変換される。
【０１９７】
クエリ画像（「クエリＦＦＴデータ」）に適用されるそのようなＦＦＴから生じる空間周波数データは、その種のラベルのための参照ＦＦＴデータのテンプレートと比較され得る。このテンプレートは、既知の配向（画像フレームに平行の縁）の、及び既知のスケールの、ラベル画像がＦＦＴによって変換されるときに生じる空間周波数データを含み得る。クエリＦＦＴデータを参照ＦＦＴデータと比較することによって、クエリＦＦＴデータのアファイン歪が推測され得、今度はこれが、クエリ画像のアファイン歪を示す。画像を既知のスケールでフレーム内に真っ直ぐに置くために、補正逆歪がクエリ画像に適用され得る。この逆歪が施されたクエリ画像は、次いで、画像ポーズのさらなる精緻化（参照信号構成要素を使用した）のため、及び複数ビットペイロードの復号のために、復号アルゴリズムに提示され得る。（ポーズの精緻化は、本発明者らの公開第２０１７０１９３６２８号に詳述される最小二乗技術、又は、２０１８年９月２５日に提出された、本発明者らの公開出願第２０１８０００５３４３号及び本発明者らの係争中の出願第１６／１４１，５８７号に詳述されるＡｌｌＰｏｓｅ技術を用いることができる。これらの文書は、参照により本明細書に組み込まれる。）
【０１９８】
図４７は、先述の態様を例証するフローチャートを含む。中央の３つのブロックは、高レベルステップを識別する。両脇の括弧付きのフローチャートは、対応するステップを実施するために使用され得る特定のアルゴリズム動作を詳述する。
【０１９９】
簡潔さの目的のため、先述の議論は、例えば、符号化されたペイロード構成要素の形成、参照（登録）信号構成要素の形成（任意選択的に、構造化した外観を有する）、ドット密度及び配置制約を制御すること、信号アレイをサイズ変更すること、より暗い縁取り内の穴を使用して信号を反転させることなどに関して、本明細書内の別の場所に提供される詳細事項を繰り返しておらず、これらが、たった今詳述した構成に等しく適用可能であることを当業者は認識するものとする。
グレースケール像を近似することにおけるスパースなマークの使用
【０２００】
良く知られているように、グレースケールの新聞写真は、白色背景に黒色ドットを使用して、又はその逆で、２色形式で表され得る。これは、多くの場合、ハーフトーニングと呼ばれる。そのため、グレースケール写真もまた、スパースなマークでレンダリングされ得る。
【０２０１】
この章は、本発明者らの特許第６，７６０，４６４号において先に詳述される研究を踏まえる。この特許は、デジタル透かしが、デジタル透かし信号をハーフトーン画面として使用することによってハーフトーン画像に埋め込まれ得るということを教示する。１つの特定の実施形態において、透かしブロックは、ミッドグレー平均値（即ち、８ビットシステム内では１２８）を有する高密度透かしブロックに異なるしきい値を適用することによって、異なる暗さレベルで作成される。ホスト画像内の各画素において、グレーレベルは、しきい値に対応し、このしきい値が今度は、その場所における高密度透かし信号に適用されて、その場所にドットを置くか否かを決定する。
【０２０２】
本技術の１つの実施形態において、異なるドット密度（インクカバレッジ）の様々なスパースブロックは、事前に計算されて、ルックアップテーブルに記憶される。ホスト画像内の各画素において、対応するブロックは、ルックアップテーブルからアクセスされ、ブロック内の画素の場所によりインデックスされる画素は、出力画像にコピーされる。即ち、スパースコードのドット密度は、グレースケール画像データに従って局所的に変化される。
【０２０３】
図４８Ａは、椅子の例示的なグレースケール画像を示す。（特許図面複製の制限に起因して、これは実際にはグレースケール画像ではないが、効果は同様である。）図４８Ｂは、スパースブロックから本方法によってレンダリングされる椅子の脚を示す拡大された抜粋を示す。元画像内の各グレースケール画素は、スパースブロックのタイル化アレイ内の位置と関連付けられる。ドットは、その画素（グレースケール）レベルに対応するドット密度を有する、ルックアップテーブル内のスパースなマーク内のその位置を調べることによって、出力フレームに書き込まれるか、又は書き込まれない。
【０２０４】
図４９は、グレースケールレベルとスパースなマーキングとの対応を示す。０〜１２７の間のグレースケールレベルは、黒色背景上の白色ドットによって形成される（０％〜５０％の範囲のドットカバレッジ）。１２８〜２５５の間のグレースケールレベルは、白色背景上の黒色ドットによって形成される（５０％〜０％の範囲のドットカバレッジ）。１〜２５４の２５４個のグレースケール値の各々について異なるスパースなパターンが存在し得る。又は、複数のグレースケール値が、単一のスパースなパターンにマッピングし得る。例えば、０〜１５のグレースケール値は、最も暗いスパースなパターン（例えば、９７％の平均インクカバレッジを有する）にマッピングし得、値１６〜３１は、次に最も暗いスパースなパターン（例えば、９１％の平均インクカバレッジを有する）にマッピングし得る、というように、最も明るいスパースなパターン（例えば、３％の平均インクカバレッジを有する）にマッピングし得る２４０〜２５５の値まで続く。
【０２０５】
図４８Ａに戻ると、非常に暗い階調において、及び非常に明るい階調においては、それほど信号が存在しないということを認識されたい。したがって、カメラが、参照番号４８１周辺の暗い領域だけを含む画像を捕捉するためにズームインされる場合、復号は困難又は不可能であり得る。参照番号４８２周辺の明るいエリアも同様である。しかしながら、カメラが他の領域を含む区域を捕捉する場合、ペイロードは、容易に回復され得る。
【０２０６】
この方法による複製の忠実性は、部分的に、スパースなマークドットの要素サイズに依存する。図５０Ａは、各ドットが単一の画素である、スパースな形式に変換された、グレースケールのライオン写真の抜粋を示す。図５０Ｂは、同じ抜粋を示すが、各ドットが画素の４×４セルである。（前者は、時に「隆起サイズ１」と呼ばれ、後者は、時に「隆起サイズ４」と呼ばれる。）審美的には、最小隆起サイズが所望され得るが、それは、ブロックを物理的に最小の空間広がりに詰める。そのようなものとして、それは、カメラが、信号検出／復号のために印刷対象物の比較的近くに置かれることを必要とする。多くの場合、印刷される物体との相互作用の人的要因、例えば、スマートフォンは、より大きい読み取り距離が使用されるべきであることを示し、隆起サイズ２及び３の共通使用をもたらす。
グレースケール像を近似することにおけるスパースなマークの使用に関するさらなる詳細
【０２０７】
さらなる実施形態において、参照信号及びメッセージ信号は、図１０〜２２に関連して上に論じられるように、所望の重み付けで結合されて、高密度グレースケール信号を生じる。Ｎ個の異なるレベルの印刷密度が規定され得る。例えば、Ｎは、１９であってもよく、５％、１０％、１５％、…９５％のインクカバレッジに対応する。５％印刷密度は、画素の５％がマークを有するまで、侵入禁止距離制約の影響下で、最低値画素を選択することによって達成される。１０％、１５％などについても同様である。
【０２０８】
９５％カバレッジは、画素の５％が白色でマークされるまで、侵入禁止距離制約の影響下で、黒色背景上にマークするための最高値画素（最も白い）を選択することによって達成される。９０％、８５％などについても同様である。
【０２０９】
特定の実施形態において、異なる印刷密度は、異なる侵入禁止距離を設定することによって達成される。５％印刷密度では、侵入禁止距離Ｄ１が維持される。１０％密度では、侵入禁止距離Ｄ２が維持され、Ｄ２≦Ｄ１である。１５％密度では、侵入禁止距離Ｄ３が維持され、Ｄ３≦Ｄ２である、などである。
【０２１０】
印刷密度スペクトルの反対側ではすべてが逆数であり、白色マークが黒色背景上に形成される。９５％印刷密度では、侵入禁止距離Ｄ１９が維持される。９０％印刷密度では、侵入禁止距離Ｄ１８が維持され、Ｄ１８≦Ｄ１９である。このように続く。
【０２１１】
すべてではないがいくつかの実施形態において、Ｄ１＝Ｄ１９、Ｄ２＝Ｄ１８などである。
【０２１２】
そのような構成を実装するため、高密度グレースケール信号内の画素値は、値によってソートされ、それらのそれぞれの場所と関連付けられる。５％印刷密度領域は、侵入禁止距離を値Ｄ１に設定することによって達成され得る。高密度信号内の最低値のグレースケール画素は、暗いマークとして、出力フレーム内の対応する位置にコピーされる。高密度信号内の次に最も低い値の画素は、それが前の画素から少なくともＤ１画素離れているかどうかを決定するために調べられる。そうである場合、それは、暗いマークとして、出力フレーム内の対応する位置にコピーされ、そうでない場合、それはスキップされる。高密度信号内の次に最も低い値の画素は、次に、それが以前にコピーされた画素から少なくともＤ１画素離れているかどうかを決定するために調べられる。そうである場合、それは、暗いマークとして、出力フレーム内の対応する位置にコピーされ、そうでない場合、それはスキップされる。このプロセスは、出力フレーム内の画素の場所の５％がマークされるまで続く。
【０２１３】
１０％印刷密度領域は、侵入禁止距離をＤ２画素に設定することによって達成される。１０％インクカバレッジでマークされる印刷密度領域を生成するために、同様のプロセスが続く。１５％印刷密度領域は、侵入禁止距離をＤ３画素に設定し、プロセスを繰り返すことによって、同様に達成され得る。
【０２１４】
侵入禁止距離制約は、５０％印刷密度、及び近くの値では困難になる。５０％密度は、等しい数の暗いマーク及び白色マークを必要とし、いくつかは、斜めであっても、隣接しなければならない。最もスパースな５０％パターンは、チェッカー盤、又はその逆である。
【０２１５】
ミッドグレー値をスパースに変換することにおいて、デザイナは異なる道筋をとり得る。１つは、単純に従来のディザパターン（例えば、均一な５０％チェッカー盤）を採用して、そのような領域内の情報を符号化しないことである。もう１つは、隣接部にかまわずに、高密度信号ブロック内の場所の最も暗い５０％に暗いマークを置くことである。これは、斑点があるという効果を生じるが、強い符号化信号を提供する。他の構成では、２つの方法が組み合わせて使用され得、いくつかの領域は、規則的な見た目の外観のために選択されるディザパターンを使用し、他の領域は、空間的均一性にかまわずに、高密度信号の最も暗い５０％に基づいてマークされる。
【０２１６】
前者の場合、印刷密度の関数としての信号強度は、Ｍ字形状の曲線を有し、１〜３％及び９７〜９９％の印刷密度では信号強度は小さく、５０％では全くなく、これら２つの値の間がピークになっている。後者の場合、信号強度は、単一ローブ状であり、５０％で最大、並びに０％及び１００％で０に傾く。
【０２１７】
侵入禁止領域は、一般的には、ある程度円形と考えられるが、それらはそうである必要はない。出願者は、他の侵入禁止領域が、多くの場合、シミュレートされたグレートーンのより良好な制御を提供することを見出した。図５１、図５２Ａ、図５２Ｂ、図５３、及び図５４は、その理由を例証する。
【０２１８】
図５１は、１．２画素の侵入禁止距離によってマーキングから除外される４つの画素をクロスハッチングで示す。（この議論では、画素は、その中心が、太線で示されるマークされるべき画素の中心からしきい値距離よりも小さいところにある場合に除去される。）
【０２１９】
図５２Ａ及び図５２Ｂに示されるように、侵入禁止距離が１．５画素にわずかに増大されると、除外される画素の数は、４つ飛んで８になる。侵入禁止距離が１．８画素までさらに増大される場合、除外される画素の数は変わらない（依然として８）。
【０２２０】
２．２画素への侵入禁止距離のさらなる増大は、図５３に示されるように、除外される画素の数を、さらに４つ飛んで１２まで上昇させる。２．４画素への侵入禁止距離のさらに少しの増加は、除外される画素の数を、８つ飛んで２０まで上昇させる。
【０２２１】
したがって、円形の侵入禁止領域は、マーキングから除外される画素の場所の数の非常に粗い制御を提供するということが分かる。数の変化なしは、侵入禁止距離におけるいくつかの増大で発生し、さらなる増大は、中心画素の周りに対称的に、除外される画素の数が４つ又は８つ飛ぶことを引き起こす。
【０２２２】
楕円形の侵入禁止領域が用いられる場合、より細かい制御粒度が達成され得る。図５５は、その短軸と長軸との間に０．７の比率を有する楕円を示す。１．９の長軸長さでは、この楕円形は、マーキングから８つの画素を除外する。そのサイズが２．２の長軸長さを有するまで増大すると（図５６）、それは、マーキングから１０個の画素を除外する。サイズが拡大するにつれて、それは、上及び下への画素の追加の対、左及び右への画素の追加の対、並びに画素の追加の４つ組を様々に包含する。そのような楕円形状は、円形侵入禁止領域のものの２倍の制御粒度を提供するということを認識されたい。（いくつかの実施形態において、長軸対短軸の比率は固定され、他の場合では、それは楕円形の面積が変わると変化する。）
【０２２３】
依然としてさらなる制御粒度を達成するために、マーキングから特定の数の近くの画素を除外するように調整されるパターンが用いられ得る。
【０２２４】
図５７Ａ、図５７Ｂ、図５７Ｃ、及び図５７Ｄは、それぞれ１つ、２つ、３つ、及び４つの画素を除外するように調整される侵入禁止パターンを示す。これらは単に、好適なパターンの小さな分類である。これらのパターンの回転（９０度、１８０度、及び２７０度）もまた、すべての回転の鏡像として、用いられ得る。大半のそのようなパターンは、中心画素を垂直又は水平に通過する対称軸を有さない。（示されないが、他のそのようなパターンは、さらなる数の近くの画素、例えば、５〜２５を除外するように形成され得る。）
【０２２５】
前と同様に、ある画素が、出力フレーム内のマーキングのために選択されるとき、その近くの１つ又は複数の画素は、選択されるパターンに基づいて、マーキングから除外される。
【０２２６】
図５７Ａ〜Ｄなどのこのような構成は、いくつかの画素をマーキングから除外することによって異なる印刷密度を達成するためにきめの細かい機序を提供する。さらにより細かい制御は、侵入禁止パターンのうちの２つ以上の中からランダムに選択すること、例えば、異なる数の画素をマーキングから除外することによって達成され得る。例えば、出力フレーム内のマーキングのために（例えば、ソートされたリストから）選択される第１及び第２の画素の場所は、図５７Ｂの上部侵入禁止パターンを使用することができ、第３の選択された場所は、図５７Ｃの上部侵入禁止パターンを使用することができる。このシーケンスは、図５７Ｂの侵入禁止パターンを用いた第４及び第５の選択された画素の場所、並びに図５７Ｃのパターンを使用した第６の選択された場所などにより繰り返され得る。そのような構成により、各マークは、平均して、マーキングから除外されることになる近くの画素の場所の非整数の数（即ち、たった今の例では２．３３）と関連付けられ得る。グレースケール画像階調の非常に細かいシミュレーションは、これにより達成され得る。
【０２２７】
（たとえ所望の印刷密度が、図５７Ｃ内のもののうちの１つなど、単一の侵入禁止パターンの使用により達成され得るとしても、同じ平均印刷密度効果を達成するために、より少ない及びより多い近くのマークを除外する、図５７Ｂ及び５７Ｄからなどの、２つ以上の異なるパターン間でランダムに変化することからの審美的利点が存在し得る。）
【０２２８】
先の議論とは対照的に、たった今論じた構成において、異なる印刷密度は、異なる侵入禁止距離（例えば、５％印刷密度では侵入禁止距離Ｄ１）によって達成されるのではなく、むしろ、異なる侵入禁止場所除外数を設定することによって達成される。５％印刷密度では、９つの近くの場所を除外するパターンが用いられ得る。１０％印刷密度では、５つの近くの場所を除外するパターンが用いられ得る。１５％印刷密度では、３つの近くの場所を除外するパターンが用いられ得る（例えば、図５７Ｃに示されるように）。２０％印刷密度では、平均して２．５の近くの場所を除外するパターンの組み合わせが用いられ得る、などである。グレースケール画像の異なるレンダリングは、異なる印刷密度（グレースケールレベル）が異なる数の近くの除外される画素の場所に対応するマッピングを変化させることによって達成され得る。
捕捉画像からペイロードを読み取ること
【０２２９】
図５８は、物体から捕捉される画像信号から光学コードを復号するための方法を例証するフロー図である。
【０２３０】
画像捕捉プロセス（例えば、図５８のスキャン２００）において、画像は、符号化されたペイロード信号が元画像内で符号化された解像度（例えば、３００ＤＰＩ、１００ＤＰＩなど）に好ましくは近い解像度で捕捉される。画像アップサンプリング又はダウンサンプリング動作は、デジタルカメラ又はスキャナによって供給される画像を、さらなる復号のために目標解像度に変換するために実施され得る。
【０２３１】
符号化されたデータ信号の１つ又は複数のブロックの少なくとも部分は、スキャン内で捕捉される。
【０２３２】
復号方法の初期処理において、符号化されたペイロードを含む可能性が最も高い画像コンテンツを有するフレーム及びフレーム内のブロックを選択することが有利である。ブロックサイズは、望ましくは、符号化されたペイロード信号の完全なタイルの実質的にすべて、及び好ましくは近隣タイルの集合体に及ぶのに十分な大きさであるように選択される。しかしながら、カメラ又はスキャナからの距離が変化し得ることから、符号化されたペイロード信号の空間スケールは、符号化時のそのスケールから変化する可能性が高い。この空間スケール歪は、同期プロセスにおいてさらに対処される。
【０２３３】
復号プロセスの第１のステージは、入ってくる画像信号をフィルタリングして、それを、符号化されたペイロード信号の検出及び同期のために準備する（２０２）。復号プロセスは、画像をブロックへとさらに分割し、さらなる復号動作のためのブロックを選択する。第１のフィルタリングステージは、入力色画像信号（例えば、ＲＧＢ値）を、補助信号が適切な色重みを適用することによって符号化された色チャネル（複数可）に変換する。例えば、色チャネル符号化及び復号に関する詳細については、米国特許公開第２０１００１５０４３４号を参照されたい。入力画像はまた、６６０ｎｍ周辺のスペクトル帯の中心周辺に波長を有する典型的な赤色ＬＥＤなど、周囲照明又は人工照明の存在下での単色センサによる捕捉に対応する単一のチャネル画像（画素あたり１つの画素値）であってもよい。
【０２３４】
第２のフィルタリング動作は、データ信号をホスト画像から隔離する。プレフィルタリングは、用いられる同期のタイプを含むデータペイロード信号符号化フォーマットのために適合される。例えば、明示的な同期信号が使用される場合、プレフィルタリングは、同期プロセスのために明示的な同期信号を隔離するように適用される。
【０２３５】
述べられるように、いくつかの実施形態において、同期信号は、フーリエ領域内のピークの集合である。フーリエ領域への変換の前に、画像ブロックは、プレフィルタリングされる。例えば、上で組み込まれる米国特許第６，６１４，９１４号に詳述されるラプラシアンプレフィルタリングを参照されたい。窓関数がブロックに適用され、その後にＦＦＴを用いたフーリエ領域への変換が続く。別のフィルタリング動作が、フーリエ領域内で実施される。例えば、参照により組み込まれる、米国特許第６，９８８，２０２号及び同第６，６１４，９１４号、並びに米国公開第２０１２００７８９８９号に詳述されるプレフィルタリング選択肢を参照されたい。
【０２３６】
入力像は、典型的には、先に述べられるように、予測「８軸」フィルタでフィルタリングされる。このフィルタは、基底のホスト画像（典型的には、比較的高い局所相関を示す）を抑制し、それによりコード信号構成要素を伝達する雑音信号を強調するように作用する。
【０２３７】
次に、同期プロセス（２０４）が、フィルタリングされたブロックにおいて実行されて、符号化された信号タイルの回転、空間スケール、及び平行移動を回復する。このプロセスは、フーリエ領域内のピークからなる同期信号の回転及びスケールを回復するために、米国特許第６，６１４，９１４号に詳述されるようなログポーラ（ｌｏｇ  ｐｏｌａｒ）法、又は先に詳述されるような最小二乗若しくはＡｌｌＰｏｓｅ手法を用い得る。平行移動を回復するためには、第６，６１４，９１４号の位相相関法が使用されるか、又は第２０１２００７８９８９号の位相推定法及び位相偏移法が使用される。
【０２３８】
代替的な方法は、例えば、米国特許第第９，７４７，６５６号に詳述されるように、暗黙的な同期信号に対して同期を実施する。
【０２３９】
次に、デコーダは、タイル内のビットセル位置をステップスルーして、各場所からビット推定値を抽出する（２０６）。このプロセスは、各場所について、回転、スケール、及び平行移動パラメータを適用して、各ビットセル位置からビット推定値を抽出する（２０６）。粒子において、このプロセスがタイル内の各ビットセル位置を訪問する際、このプロセスは、それを、同期において導出されるアファイン変換パラメータに基づいて受信画像内の場所に変換し、次いで各場所周辺でサンプリングする。このプロセスを行うのは、ビットセル位置及びその近隣部が検出フィルタ（例えば、８軸又は十字）に入力をフィードして、埋め込み場所におけるサンプルを近隣部と比較するためである。各比較動作の出力（例えば、１、−１）は、合計されて、ビットセル位置の推定値を提供する。ビットセル位置における各ビット推定値は、変調されたキャリア信号の要素に対応する。
【０２４０】
信号デコーダは、各々の誤り訂正符号化されたビットの値を、そのビットのキャリア信号のビットセル位置からビット推定値を蓄積することによって推定する（２０８）。例えば、上のエンコーダ実施形態において、誤り訂正符号化されたビットは、１６又は３２個の要素を有する対応するキャリア信号にわたって変調される（例えば、２値対蹠信号で乗算されるか、又は２値対蹠信号とＸＯＲをとられる）。ビット値は、これらの要素の対応するビットセル位置から抽出される推定値から復調される。この復調動作は、推定値にキャリア信号符号を掛け、結果を追加する。この復調は、各々の誤り訂正符号化されたビットについてソフト推定値を提供する。
【０２４１】
これらのソフト推定値は、ペイロード信号を生成するために誤り訂正デコーダに入力される（２１０）。畳み込み符号化されたペイロードでは、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）デコーダを使用して、チェックサム又はＣＲＣを含むペイロード信号を生成する。誤り訂正の他の形態では、互換性のあるデコーダが、ペイロードを再構築するために適用される。例としては、ブロックコード、ＢＣＨ、リードソロモン、ターボ（Ｔｕｒｂｏ）コードが挙げられる。
【０２４２】
次に、ペイロードは、チェックサムを計算し、復号されたチェックサムビットと比較することによって検証される（２１２）。チェックサムは、当然ながら、エンコーダ内のものに一致する。上の例の場合、リーダは、ペイロードの一部分についてＣＲＣを計算し、それをペイロード内のＣＲＣ部分と比較する。
【０２４３】
このステージで、ペイロードは、これより他の要求プロセス、例えば、後続処理においてそのコンテンツを使用するアプリケーションプログラム又はソフトウェアルーチンへと渡される。
【０２４４】
符号化されたペイロードが正弦波の位相内で伝達される実施形態において、デコーダは、正弦波のサブセットなどの参照信号構成要素に対して、同様の第１のステージ同期を実行する。正弦波のこのサブセットは、空間周波数領域内でピークを形成する。同期後、デコーダは、ペイロードを担持する各参照信号における符号化されたペイロード要素の推定値を抽出する。位相シフトは、米国公開第２０１２００７８９８９号の位相推定及び偏移法を使用して、非変調状態に対して直接測定される。デコーダは、空間周波数領域内の正弦波成分の幾何変換座標を適用する。次いでデコーダは、画像内のこの成分の位相を、点広がり関数から導出される重みに基づいて近隣の整数座標における近隣の複合構成要素を重み付けすることによって推定する。この位相の推定値は、次いで、予測される位相（例えば、３値又は２値符号化スキームにおいて１、０、若しくは−１、又は１若しくは０を表す位相）と比較される。この成分において抽出されるビット値は、推定位相に対応するものである。このプロセスは、ペイロード信号を担持する各正弦波成分について繰り返す。結果として生じるシンボルのシーケンスは、次いで、誤り訂正符号化され、処理は、上に説明されるように誤り検出へと進む。
プレマーキングされた媒体
【０２４５】
本技術の別の態様において、熱粘着ラベルのロールは、信号構成要素を伝達するために、典型的にはインクにより（熱変色ではなく）プレマーキングされる。このプレマーキングは、一般的には、ラベルのロールがユーザ（例えば、食料品店）に届けられる前、及びそれが感熱プリンタに設置される前に発生する。
【０２４６】
１つの例証的な実施形態において、ロール上の各ラベルは、例えばドットの、印刷パターンを含む参照信号構成要素でプレマーキングされる。しかしながら、ドットは黒色ではない。むしろ、それらは、白色媒体上に印刷されるときに（黒色と比べて）人間の目が比較的感受しにくい色であるが、販売スキャナの点からの赤色光照明（例えば、６６０又は６９０ナノメートル）によりイメージングされるときに認識できるコントラストを提供する色のものである。１つのそのようなインク色は、パントン（Ｐａｎｔｏｎｅ）９５２０  Ｃである。（パントン９５２０  Ｃによるマーキング及び関連する問題に関するより詳細な情報については、参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２１日に提出された、本発明者らの同時係属出願第１５／８５１，１４３号を参照されたい。）
【０２４７】
ドットのパターンは、出力信号ブロック内において、まず信号７０内の最も暗い最低値の画素に対応する位置にドットを置き、十分な検出堅牢性の参照パターンが達成されるまで、暗さの小さい画素を連続して選択し続けることによって多値化参照信号（例えば、図１０の７０）から作成され得る。１つの特定の実施形態においては、５％のドット密度が使用され、別の実施形態においては、２０％のドット密度が用いられ得る。いくつかの実施形態において、配置制約が、ドットの凝集を制限するために、他の場所で説明されるように用いられる。この参照信号ブロックは、次いで、ラベルの全長にわたって、又は特定の領域のみにわたって、タイル化され印刷され得る。
【０２４８】
１つの特定の実施形態において、参照信号ドットのそのようなパターンは、他の事前印刷されたマーキング、例えば、ストアロゴを同様に適用するオフセット印刷機によって、粘着ラベルのロール上に印刷される。（そのような他のマーキングは、典型的には、異なるインク色を使用して適用される。）他の実施形態においては、インジェット印刷が使用される。（当然ながら、そのような印刷は、ラベル基材がロール内に形成される前、並びに接着剤が適用される前、及び／又はラベルがその剥離裏材に接着される前に、ラベル基材に適用され得る。）
【０２４９】
異なる実施形態において、参照信号は、可視インクにより印刷されるが、会社ロゴなどの明白なパターンを描写する、又はそれを連想させるパターン化方式で印刷される。
【０２５０】
参照信号が粘着ラベルストック上に事前印刷されているため、プリンタは、メッセージ信号だけを感熱印刷する必要がある。例証的なシステムにおいて、メッセージ信号は、バイモーダル信号、例えば、半分が（８，１９２）一方の値（例えば、黒）を有し、半分が他方の値（例えば、白）を有する、１２８×１２８要素のブロックである。図５９は、そのような純粋なバイモーダルメッセージ信号の８０×８０の抜粋を示す。他の実施形態と同様、信頼性の高い信号回復を依然として保証しながら、黒マークのサブセットが用いられ得る（例えば、８１９２個の黒色マークのうちのおよそ５００個）。
【０２５１】
１つの特定の実施形態において、黒色マークは、黒色マークの所望の割合が選択されるまで、配置制約の影響下で、図５９の純粋なメッセージ信号ブロックからランダムに選択される。これらは、次いで、純粋なメッセージ信号ブロックから対応する出力ブロックの場所にコピーされる。そのような結果として生じるアレイが図６０に示される。マークの１０％が出力ブロックへのコピーのために選択される場合（即ち、８１９個のマーク）、これは、印刷密度を５０％から５％に減少させる。より大きい又はより小さい割合のマークがそのように選択されて、異なるスパース性を生じる。
【０２５２】
他の実施形態において、マークは、図５９の純粋なメッセージ信号からランダムに選択されない。代わりに、それらは、出力ブロック内の結果として生じるマークのアレイにパターン化された外観を与えるように、いくつかの領域から優先的に選択される。例えば、ブロックの大半からのブロックは、１つの比率（例えば、５％）で選択されるが、会社ロゴに対応する外形内では、ロゴパターン化されたスパースブロックを生じるように、マークのより密度の高い選択（例えば、１０％）が選ばれ得る。
【０２５３】
図６１及び図６２は、そのような構成を示す。図６１内のスターで例証される会社ロゴは、選択マスクとして機能する。このマスクの黒色領域内では、マークは、このマスクの白色領域内よりも大きい密度で選択される。図６２に示されるように、会社ロゴを反映するスパースなパターンが以て生成され、ラベルにわたってタイル化され得る。そのようなブロックのアレイは、それらが実際のラベル上に現れ得るスケールで描写されて、図６３に示される。当然、マスク領域の内側のより大きい又はより小さい印刷密度では、より大きい又はより小さい明白性のパターンが形成され得る。
【０２５４】
（ドット配置制約が、より暗い密度抜粋内で用いられ得る場合とそうでない場合とがある。図６２及び図６３では、そのような制約は用いられない。）
【０２５５】
メッセージ信号のみのマーキングの文脈で説明されるが、異なる領域における異なる密度でのドットの選択は、他のマーキング構成において、例えば、参照構成要素及びメッセージ信号構成要素の両方が熱による黒色マークによって形成される実施形態において、図６２及び図６３に示されるもののような結果を達成することができるということを認識されたい。
【０２５６】
スケールスキャナの点によって捕捉される像からメッセージを読み取るために、印刷されたオリジナルに対する捕捉画像のアファイン歪（物体がスキャナに提示されるポーズに起因する）が決定されなければならない。事前印刷されたドットから検出される参照信号は、オリジナルパターンに対するイメージングされたパターンのスケール及び回転が確立されることを可能にする。しかしながら、平行移動も決定される必要がある。
【０２５７】
平行移動を確立する（例えば、捕捉画像内のメッセージ信号ブロックの左上角を見出す）１つの方式は、メッセージ信号の部分として、メッセージ信号ブロックに対する既知の場所に、基準マーキングなどの証印を感熱印刷することである。基準は、二重丸マーキング、ダイヤモンド、プラスシンボル、又はロゴなどの既知のパターンであってもよい。代替的に、証印は、スパースなドットの独特の２Ｄパターンであってもよく、これに対して信号デコーダは、一致が見出されるまで既知の２Ｄパターンを像の抜粋と空間的に相関させることなどによって、同期することができる。いくつかの実施形態において、独特のパターンは、ペイロードビットのうちのいくつかのものを固定値に設定し、そのようなパターンに対応するドットのうちの一部又はすべてを印刷することによって達成される。参照信号に対する既知のパターンの場所は、メッセージ信号の平行移動を規定し、復号が進むことを可能にする。
【０２５８】
ラベルプリンタによって印刷される基準を用いたそのような構成は、メッセージ信号が任意の空間的関係で事前印刷された参照信号に適用されることを可能にし、その後検出器が、検出された参照信号に対する検出された基準の位置に基づいて、未知の平行移動オフセットを決定する。別の実施形態において、印刷機序の公差は、感熱印刷されたメッセージ信号が、例えば、メッセージ信号ブロックの右上角がラベルの右上角（又は、ラベルの角が丸くない場合は、そのようなラベル角がある場所）と一致した状態で、ラベル上の既知の空間的位置に確実に現れるという、十分に正確なものである。参照信号が、高い精度で（例えば、異なるプレート及びスクリーンの整列を達成するために、オフセット印刷機において一般的に要求されるように）ラベルに事前印刷されるため、参照信号及びメッセージ信号は、両方の信号構成要素が共通動作で印刷される構成の空間整列に対抗する空間整列で印刷され得る。最悪でも、例えば、符号化されたメッセージの固定ビットに基づいた、小さい総当たり２Ｄ相関検索が、任意の小さいオフセットを補正することができる。次いで、捕捉像からのメッセージの復号が、通常の様式で進み得る。
【０２５９】
依然として別の構成において、感熱プリンタは、感熱印刷前に、事前印刷されたラベルから画像データを捕捉し、参照信号のブロックの左上角の場所を、検知データから決定する光学センサを備える。これにより、プリンタが、参照信号との登録された整列でメッセージ信号を印刷することを可能にし、その結果として平行移動の調査は要求されない。
【０２６０】
１つのそのような実施形態において、光学センサは、参照信号を含む画像を捕捉する２Ｄカメラを含む。この画像は、パターンの位置を明らかにし、プリンタが登録された整列でメッセージ信号を適用することを可能にする。より単純な実施形態において、光学センサは、単純に、参照パターンと同じ事前印刷動作において、ラベルのマージンに事前印刷された目盛りを検知するように位置付けられるフォトダイオード及び光検出器構成である。ここでも、目盛りの位置を特定することによって、プリンタは、メッセージ信号を、参照信号との登録された整列で印刷することができる。
【０２６１】
変異形構成において、プリンタ内の光学センサによって検知するための同期マーク又はパターンは、ラベル領域自体には事前印刷されないが、代わりに、ラベルの側面へのトリム片（ラベルがその裏材から剥がされるときに残る片）、又はラベルの間にある裏材若しくはトリム片などの隣接する媒体上に形成される。
参照信号ドット選択によるメッセージシグナリング
【０２６２】
下に説明されるシグナリング構成は、（所与の信頼性での）情報転送のためのシャノン限界に、先行技術のスパースコード構成よりも近くに接近するという点で有利である。
【０２６３】
出願者は、連続階調ホストアートワーク内に隠された光学コードを見分けるために全体的に最適化した先行技術の透かし検出器（例えば、２０１７年６月２０日に提出された、米国特許第９，７４７，６５６号、同第９，９５９，５８７号、及び出願第１５／６２８，４００号、並びにそこに引用される参考文献に詳述され、時に、本明細書では「従来の」又は「連続階調」透かしデコーダとしてまとめて参照されるもの）は、スパースコードに適用されるとき、スパースコード内のアートワークの大半が空である（又は均一トーン化される）ために、最適以下であるということを見出した。空であるが、そのような領域内の捕捉像は、均一に値化されない（例えば、すべてのそのような画素が完全白の値：２５５を有するわけではない）。むしろ、典型的には、例えば、白色背景について２３０〜２５５の範囲にわたる画素値間のわずかな変動が存在する。この変動は、先行技術の検出器が、実際には信号がない場合に、信号を見つけるということをもたらす。そのような「幻像」信号は、真の信号の正しい復号を妨害する雑音として作用する。
【０２６４】
この問題を回避するために、出願者は、信号が欠ける（例えば、空である）ことが予測される領域からの幻像信号の回復を制限又は回避する様々な構成を考案した。特に、そのような実施形態は、スパースなドットが位置することが予測される画像の場所のサブセット（例えば、画像の場所の５０％未満、より典型的には、画像の場所の１５％、１０％、又はそれ未満）を識別する。デコーダは、場所のこの小さいサブセットからのみメッセージ信号を見分ける。雑音は比例して低減される。好ましい実施形態において、これらの場所は、多値化２Ｄ参照（登録）信号の極値に対応する。
【０２６５】
以下に説明されるものなどの構成により、出願者は、メッセージを表すために使用されるドットの数が、堅牢性を著しく損なうことなく、米国特許第９，６３５，３７８号に教示されるものなどの以前のスパースコード構成と比較して、３０％、５０％、７０％、又はそれ以上低減され得るということを実証した。（堅牢性は、ガウス型白色雑音の増大するレベルを符号化された画像に追加し、大量のサンプル画像にわたって、検出率が１００から、９８％などの何らかのしきい値に入る雑音レベルに注目することによって分析され得る。）
【０２６６】
第１のそのような実施形態において、１０２４個の暗いマークのみが、１２８×１２８信号タイル内の１６，３８４個の領域の中から用いられる。マークはすべて、参照信号を表す（その極値によって）が、それらの選択は、メッセージ信号を表す。
【０２６７】
本方法は、図１０の信号７０として描写されるものなどの参照信号タイルで開始する。参照信号タイル（例えば、１２８×１２８要素タイル）内の各正方形要素（例えば、ワクセル）の中心において、参照信号は、例えば、０（黒）〜２５５（白）の範囲の対応する実信号値を有する。（図１０に示されるなど、他のシステムにおいて、値は、例えば、約−０．６（黒）〜０．６（白）まで様々である実数値である。）１６，３８４個の要素は、２０４８個の最も暗い要素を含むランク付けリストを生成するために、値によってソートされる。リスト内の各エントリは、順序位置（１、２、３…）、並びにタイル内の要素の位置を列及び行によって指定する｛Ｘ、Ｙ｝データと関連付けられる。表２は、そのようなリストの抜粋を示す。
【表２】
2021515442.tif 000003
【０２６８】
（参照信号の値は、各要素の中心における、整数値ではなく実数として計算され、その地点までの明白な順序を保証する。）
【０２６９】
例えば４７ビットのペイロードは、畳み込み符号化、並びに任意選択的に、反復及びＣＲＣコーディングによって処理されて、長さが１０２４ビットであるメッセージを得る。メッセージ内の各ビットは、ランク付けリスト内の参照信号要素の連続した対と関連付けられる。１つの対は、１及び２にランク付けされた場所からなる。次の対は、３及び４にランク付けされた場所からなる、などである。
【０２７０】
メッセージ信号の第１のビットが、偶数値化される場合（即ち、０）、表２内の第１の対からの偶数にランク付けされた場所（即ち、＃２）が、暗くされる出力信号タイル内の場所を決定する。第１のビットが奇数値化される場合（即ち、１）、第１の対からの奇数にランク付けされた場所（即ち、＃１）が、暗くされる出力タイル内の場所を決定する。同様にメッセージ信号の第２のビットについては、３及び４でランク付けされた場所の間で選択する、と続く。したがって、参照信号要素のうちの１０２４個が、１０２４メッセージビットのビット値に基づいて、表２で識別される２０４８個の要素から選択され、暗くされる出力タイル内の１０２４個の場所を規定する。
【０２７１】
例証のため、０１００１１１０…で始まるメッセージを検討する。そのような場合、表３で識別される出力信号タイル内の要素は暗くされる。
【表３】
2021515442.tif 000004
【０２７２】
出力信号タイル内の１０２４個のドットの各々は、元の参照信号タイル内の最も暗い値のうちの１つに対応する。各々のそのようなドットはまた、１０２４メッセージビットの対応するビットを表す。
【０２７３】
図６４Ａ及び図６４Ｂは、そのような構成を描写する。図６４Ａは、いくつかのワクセルが白色ボックスによって強調される極値（即ち、最も暗いワクセル）を有している、参照信号の抜粋を示す。論じられる実施形態において、２０４８個のそのような極値は、完全な参照信号タイル内で識別される。（示されたワクセルは、単純な侵入禁止制約を実施して、２つが直接隣接しないように選択されている。）
【０２７４】
極値はペアリングされ（図示されない）、各対の一方の場所は、メッセージ信号のそれぞれのビットに従ってマークされて、図６４Ｂに示されるもののようなスパースコード抜粋を生じる。２０４８個の候補場所の半分、１０２４個の場所が、完全な１２８×１２８のワクセルタイル内でマークされる。
【０２７５】
図６４Ｂに示されるもののようなスパースなパターンを描写する捕捉画像を復号することにおいて、画像のアファイン変換が、まず、参照信号を参照して決定される。（図６４Ｂのドットマーキングはスパースであるが、それらは、ドットが参照信号の最上位部分である極値に対応するため、タイルのより大きい抜粋にわたって、捕捉画像のアファイン変換を特徴付けるには十分である。）次いで、画像は、典型的には、パターンをその元の提示に回復するために逆に歪ませられる。（より正確には、受信画像は、決定されたアファイン変換から規定される座標系に従ってリサンプリングされる。）これらの動作は、先に引用した先行技術文書においてより具体的に詳述される。
【０２７６】
メッセージを抽出するために、検出器は、表２からのデータの独自のコピーを使用する。（この表は、特定の参照信号を用いるすべてのマークについて一貫しており、検出器コード内の取るに足りないメモリを占有する。）検出器は、逆に歪められた像を調べて、表内のエントリの第１の対（即ち、ランク１及び２）によって指定される２つの場所における画素値を決定する。理想的には、一方が暗く、一方が明るい。暗い方は、第１のメッセージビットの値を示す。次いで、検出器は、像を調べて、表内の第３及び第４のエントリ（即ち、ランク３及び４）における画素値を決定する。ここでも、理想的には、一方が暗く、他方が明るい。暗い方は、第２のメッセージビットの値を示す、と続く。
【０２７７】
実践では、検出器によって、メッセージの各々の潜在的なビットを検討することにおいて、調べられる２つの場所は、値が遠く離れている場合があるか（ビット決定における高い信頼度を示す）、又は値が互いに近い場合がある（より低い信頼度を示す）。各メッセージビット決定と関連付けられた信頼度を定量化するために、表内の対の奇数及び偶数の番号が付けられたエントリによって示される場所における画素の値に基づいて、スコアが計算される。１つの好適なスコアは、
スコア＝Ｌｏｇ２（偶数位置における画素の値／奇数位置における画素の値）
である。
【０２７８】
上の例では、偶数位置｛７２、３２｝における画素の値が３０であり、奇数位置｛１８、２２｝における画素の値が２４０である場合、スコアは、マイナス３であり、メッセージの第１のビットが値「０」を有することを示す。（いかなる負の値もビット値が「０」であることを示す。）
【０２７９】
次のビットを検討すると、検出器は、偶数位置｛２６、８２｝における画素の値が１３０であること、奇数位置｛１、３３｝における画素の値が１０１であることを見出し得る。この場合、スコアは０．３６４である。正のスコアは、対応するビット値が「１」であることを示す。しかしながら、スコアの絶対的な大きさは低い（例えば、第１のビットスコアの絶対値：３に対して）。これは、この決定におけるより低い信頼度を示す。
【０２８０】
この手順（逆に歪められた像内の２０４８個すべての候補場所を検討した後）によって獲得されるメッセージビットのストリングは、各々についての信頼度スコアと一緒に、ビタビ、リードソロモン、又はターボデコーダなどのソフトデコーダに適用される。これらの生ビット決定及び信頼度スコアから、デコーダは、元の４７ビットペイロードを返す。
【０２８１】
たった今説明したデコーダは、１６，３８４ワクセル参照信号タイル内のちょうど２０４８個の場所を調べるということを認識されたい。他の１４，３３６ワクセルは、それら他のワクセル内に存在するいかなる幻像信号も復号を妨害しないように、無視される。
【０２８２】
たった今説明した構成は、ソート順での隣接性に基づいて、参照信号内の極値点をペアリングする。これは、各ペイロードビット表現のための１つおきの場所が同様の参照信号強度のものであることから、理に適った選択である。しかし、これは必須ではない。ペアリングは、任意の方式で、例えば、しきい値を下回る値を有する参照信号要素のサブセット内でランダムに、行われ得る。
【０２８３】
再考すると、この第１の特定の実施形態において、メッセージは、各々が２値メッセージストリング内のそれぞれの位置に第１の値又は第２の値（例えば、０又は１）を有する複数のビットからなる。Ｍ（例えば、２０４８）個の２Ｄ参照信号要素のリストは、各々が、リスト内に順序位置を有し、各々が、２Ｄ参照信号内の場所と関連付けられるように、値によってランク付けされる。したがって、このリストは、Ｎ＝１、２、…（Ｍ／２）について２Ｎ−１、２Ｎの順序位置を有する、要素の複数の対を規定する。要素の各対は、偶数順序位置を有する要素及び奇数順序位置を有する要素を含む。メッセージ信号内の各位置は、ランク付けリスト内の一対の要素と関連付けられる。マークは、メッセージ信号内の関連付けられた位置が第１の値（例えば、「０」）を有するとき、出力信号タイル内において、一対のうちの偶数要素の場所に対応する場所に提供される。同様に、マークは、メッセージ信号内の関連付けられた位置が第２の値（例えば、「１」）を有するとき、出力信号タイル内において、一対のうちの奇数要素の場所に対応する場所に提供される。
【０２８４】
たった今説明した第１の特定の実施形態において、１０２４ビットのメッセージ信号は、２０４８個の候補場所の中から位置特定される１０２４個のマーク（ドット）によって表される。即ち、マークは、ビットが「０」の値を有するか、「１」の値を有するかに関わらず、各メッセージビットについて形成される。第２の特定の実施形態において、これはそのようにならない。
【０２８５】
第２の特定の実施形態において、メッセージストリング内の各々それぞれのビット位置は、参照信号内の単一の極値の場所と関連付けられる（第１の実施形態のように一対の場所ではない）。メッセージ信号の各々の連続したビットは、表２ランキング内の連続した場所にマッピングされ得、即ち、第１のメッセージビットは、最も暗い極値（ランク＃１）に対応し、第２のメッセージビットは、２番目に最も暗い極値（ランク＃２）に対応する、などである。
【０２８６】
この第２の実施形態において、「１」のメッセージビットは、マークによってシグナリングされるが、「０」のメッセージビットは、マークの不在によってシグナリングされる。（又はその逆も然りである。）２０４８個の候補場所から引き出し、半分のみをマークする代わりに、この第２の実施形態は、１０２４個の場所から引き出す。これらの１０２４個の場所のうち、その場所で「１」ビットが表されているか、「０」ビットが表されているかによって、一部はマークされ、一部はマークされない。
【０２８７】
この第２の構成は、図６５Ａ及び図６５Ｂに例証される。図６４Ａ及び図６４Ｂと比較すると、候補場所の半分だけが識別されるということが分かる。（しかしながら、これらは、暗いワクセルの最も暗いものである。図６４Ａで強調されるより明るいものは、図６５Ａではもはや選択されない。）これらの候補場所のうち、約半分がマークされる。（マークに値する、メッセージ信号内の「１」ビットの数は、一般的には、４００〜６００ビットであり、マークされる場所の数は、１０２４個の候補場所のちょうど半分であることはめったにない。）
【０２８８】
第１の実施形態のように、この第２の実施形態における検出器は、１０２４個の候補場所のリスト、及び１０２４ビットメッセージストリング内のそれぞれのビット位置への各場所の関連付けによりコーディングされる。
【０２８９】
図６５Ａ及び図６５Ｂのこの第２の特定の実施形態は、はるかに少ないマークに関与し、したがって先の第１の実施形態よりもはるかに目立たないということを認識されたい。デコーダは、第１の実施形態での２０４８個ではなく、データ用に１０２４個の場所のみを調べる。参照信号タイル内の１６，３８４個の場所のうちの１５，３６０個は、無視され、幻像信号の影響をさらに少なくする。しかしながら、ドット（メッセージ信号及び参照信号）によって伝達される情報は、それに応じて低い堅牢性で伝達されるが、これは、およそ半分のインクが同じ量の情報を伝達するために使用されるためである。
【０２９０】
メッセージ信号ビットのストリングを生成するためのペイロードの、冗長なコーディング、例えば、畳み込みコーディングに起因して、メッセージ信号の堅牢性は、通常、問題ではない。正しいペイロードは、典型的には、第２の特定の実施形態で用いられるより少ない数のドットからさえも回復され得る。しかしながら、ドットの数のこのような低減はまた、参照信号の堅牢性を、時には許容できないレベル（特定の用途に依存する）まで低減する。
【０２９１】
参照信号の堅牢性を増大させるため、いかなるメッセージビットも示さず、参照信号をさらに表現するためだけの役割を果たす追加のドット（固定マーク）が、図６５Ｂパターンに追加され得る。
【０２９２】
例証のため、この第２の特定の実施形態では、１０２４ビットメッセージ信号は、５０５個の「０」ビット及び５１９個の「１」ビットを含み得る。したがって、５１９個のマークが、メッセージ信号を表すために各出力信号タイル内に形成される。参照信号の堅牢性を増大させるため、追加の３００個の固定マークが、追加され得、参照信号のみをシグナリングする。
【０２９３】
１つのそのような実施形態において、各々が関連付けられた空間的位置を有する（上の表２のように）、参照信号内の１３２４個の最極値の順序付けされたリストが生成される（例えば、ソーティングによって）。最初の１０２４個の場所は、ビット値の表現に割り当てられる。（たった今の例では、これら１０２４個の場所のうちの５１９個がマークされる。）順序付けされたリスト内の最後の３００個の場所（即ち、＃１０２５〜＃１３２４としてランク付けされる場所）は、参照信号を強化するためだけに、固定マークとして用いられる。参照信号を表現するために３００個の追加の場所を使用することにより、復号システムが参照信号（及び捕捉画像のアファイン変換）を見分けることができるドットの数は、５１９から８１９に増加する（５８％の増加）。
【０２９４】
参照信号堅牢性におけるゲインは、固定マーク場所が参照信号のあまり極端でない値に対応することから、実際には、たった今述べたこの５８％という数字には及ばない。しかしながら、変異形実施形態において、参照信号だけを表現することに専念する極値の場所は、むしろ、ランク付けリストの上位からとられ得る。先述の例において、順序付けされたリスト内の１３２４個の場所のうち、場所＃１から＃３００は、参照信号だけを表現するためだけの固定マークのために使用され得る一方、場所＃３０１から＃１３２４は、メッセージ信号のビットを表現するため（並びに参照信号を表現するため）に使用され得る。そのような変異形では、参照信号の強度は、３００個の固定マークが参照信号の最極値に対応するため、８１９／５１９の単純な比によって示される５８％よりも多く増大する。
【０２９５】
他の実施形態において、参照信号の表現だけに特化した固定マークは、ランク付けリストの真ん中から引き出され得るか、又はリスト内の散乱した位置から引き出され得る。例えば、ランク付けリスト内の６つおきの場所が、参照信号の表現に専念し得、いかなるメッセージ信号ビットも表さない。
【０２９６】
さらに他の実施形態において、ペイロードは、例えば、５１９個の暗いマークを有する、１０２４ビットストリングとして表現されない。代わりに、畳み込みコーディング速度は、結果として生じるメッセージビットストリングの長さを、例えば、６００又は８００ビットにまで減少させるように調節され、それに応じてより少ない場所がマークされる。ペイロードは、その冗長な畳み込みコーディングに起因して、依然として回復され得る。以てメッセージ伝送から解放される極値の場所は、代わりに、参照信号を表すために固定マークとして使用され得る。
【０２９７】
先述の構成の組み合わせも、当然ながら使用され得る。
【０２９８】
（３００個の固定マークが、先述の議論において参照されたが、参照信号は、用途に最も適合するような任意の数の追加の場所によって補足され得るということを認識されたい。いくつかの用途においては、１００個以下のそのような追加の場所が用いられ得る。他では、５００個以上のそのような追加の場所が用いられ得る。同様に、固定マークの使用は、第２の特定の実施形態の文脈において説明されるが、そのような構成は、本明細書に説明される実施形態のすべてにおいて用いられ得る。）
【０２９９】
第３の特定の実施形態において、１０２４メッセージビットは、ここでも１０２４個のマークによって表される。しかしながら、２０４８個の潜在的な場所から引き出されるのではなく、これら１０２４個のマークは、１０２４個の双ワクセル領域において見出される。各マークによって符号化されるビットは、２つのワクセルのうちのどちらがそのそれぞれの領域内でマークされるかに依存する。
【０３００】
特に、この第３の実施形態におけるマークは、「ダイアド」と呼ばれる、２×１、又は１×２の要素特徴である。各ダイアドは、マークされていない要素に隣接するマークされた要素を含む。
【０３０１】
４つの潜在的なダイアドが、図６６Ａ〜図６６Ｄに示される。図６６Ａ及び図６６Ｂは、水平ダイアドを示す。図６６Ｃ及び図６６Ｄは、垂直ダイアドを示す。図６６Ａは、「０」メッセージビットを表す。図６６Ｂは、「１」ビットを表す。図６６Ｃは、「０」ビットを表す。図６６Ｄは、「１」ビットを表す。各々は、白色（マークされていない）要素に隣接する暗い（マークされた）要素からなる。
【０３０２】
この第３の実施形態では、参照信号タイル内の候補の単一要素を値によってランク付けする（例えば、表２のように）代わりに、タイルにわたる２×１及び１×２の領域は、それらの平均（又は合計）値によってランク付けされる。最も暗い１０２４個の領域が選択される。各々が、１０２４ビットメッセージ内の１つのビット位置と関連付けられる。各領域は、ダイアドでマークされる。選択された領域が水平配向である場合、２つの水平ダイアドのうちの一方、図６６Ａ又は図６６Ｂが、その場所で符号化されるべきメッセージビットが「０」であるか「１」であるかに応じて使用される。同様に、暗い領域が垂直配向である場合、２つの垂直ダイアドのうちの一方、図６６Ｃ又は図６６Ｄが、その場所で符号化されるべきメッセージビットが「０」であるか「１」であるかに応じて使用される。
【０３０３】
これは、図６７Ａ及び図６７Ｂに描写される例によってより明白にされる。図６７Ａは、最も低い信号値（即ち、合計又は平均で、最も暗い）を有することが分かっている参照信号の１×２及び２×１ワクセル領域を示す。図６７Ｂでは、各ダイアドの一方のワクセルが、図６６Ａ〜図６６Ｄに示される構成を使用して、そのダイアドによって表されるメッセージ信号ビットが「１」ビットを有するか、「０」ビットを有するかに応じて、マークされる。参照信号タイル全体にわたるマークの数は、第１の実施形態（図６４Ａ、図６４Ｂ）のものと同じであるが、ドットの位置は、用いられる異なる選択基準（即ち、隣接ワクセルの最も暗い対）に起因して異なる。
【０３０４】
この第３の実施形態における各ドットは、符号化されているメッセージに関係なく、常に、ほぼ同じ場所にあり、そのビット値に応じて単一のワクセル要素のみを一方又は他方にシフトする。これは、各ドットが２つの潜在的に広く離間された場所のいずれかに位置し得る第１の実施形態と対照をなす。この第３の実施形態におけるドットの、１０２４個の場所周辺での、全体的に一貫した配置は、例えば、第１の実施形態によって必要とされる２０４８個の潜在的な場所が、時に、２つのドットが好ましくなく近接していることを強制し得るか、又はドットを隣接するテキストのあまりに近くに置き得る、小さい物理的領域のスパースなマーキングにおいて、有利である。
【０３０５】
この第３の実施形態の変異形は、参照信号の２つの隣接する要素の平均（又は合計）値に基づいて候補領域をランク付けしない。代わりに、ランキングは、第１及び第２の実施形態のように、個々の要素値に基づいて獲得される。これらの極値の場所のうちの１０２４個が選択され、各々が、メッセージ内のビット位置と関連付けられる２ワクセル領域をアンカする。各々は、それが水平態様の証拠となるか、又は垂直態様の証拠となるか、その場所における参照信号パターンの構造を決定するために分析される。１つの特定の実装形態において、４つの縁隣接ワクセル要素が、即ち、選択された要素の北、南、東、及び西に対して、どれが選択された要素の（極）値に最も近い値を有するかを決定するために調べられる。値が最も近い１つが、ダイアドの配置のために、選択された要素とペアリングされる第２の要素として選択される。前と同様に、異なるダイアドが、異なるビット値を表すために、異なる場所に置かれる。
【０３０６】
時に、参照信号の単一の要素が、極（暗い）値を有し得るが、極端な要素を含む２要素領域がダイアドの配置のために選択されないように、はるかにより明るい要素によって囲まれ得る。（そのような隔離された要素は、図６７Ａ内の６７１に示される。）これらの単一の暗い要素は、必要な場合に参照信号を増強するためのマーキングのための候補である。いくつかの実装形態において、リストは、メッセージビットを示すダイアドの配置のために選択されなかった１００、３００、又は７５０個の最も暗い要素から生成され、これらの要素は、代わりに参照信号を表現するためにマークされる。
【０３０７】
上に説明される実施形態のように、検出器は、ドットが置かれる場所（ここでは、１×２及び２×１ワクセル領域）、及びメッセージビット位置の各々のそのような領域への関連付けを示す情報によりコーディングされる。前と同様に、検出器は、ドットを担持することが予期される捕捉像内のそれらの場所（この実施形態では２０４８個、各ダイアドにつき２つの場所）のみを調べ、他の場所は、復号から除外される。
【０３０８】
（先述の実施形態の変異形において、ドットが置かれることになる／置かれ得る場所に関するこの情報、及び各場所のメッセージビット重要度は、検出器内にハードコーディングされない。代わりに、検出器は、参照信号の知識に基づいてそれをオンザフライで計算し、そこから、検出器は、極値を識別してランク付けし、メッセージビットマッピングを構築することがきる。）
【０３０９】
メッセージ信号の連続するビットを連続する参照信号値の順に参照信号の要素に割り当てることについて言及したが、これは必須ではない。例えば、別の構成では、この割り当ては、参照信号極値の空間的構成に基づいてなされ得る。例えば、第２の実施形態において、１０２４個の極値が識別され得、割り当ては、参照信号タイルの左上で始まり得、最上行内の最も左の極値が、メッセージの第１のビットに割り当てられ、その次の極値が、その次のメッセージビットに、タイルにわたる下方へのラスタスキャンの順に割り当てられる。これらのマッピング及び他のそのようなマッピングは、合理的と見なされ得、即ち、論理的規則に基づき得る。そのような合理的なマッピングは、連続するメッセージビットが故意にランダムに（又はより正確には疑似ランダム）１２８×１２８メッセージタイル内の場所に割り当てられた先行技術方法と対照をなす。
【０３１０】
そのようなビット割り当て構成は、図６８Ａ及び図６８Ｂに示され、メッセージビット１〜５（１０２４ビットメッセージのうち）が、それらの空間的位置に基づいて識別される。この第２の実施形態においては、マークの存在が「１」ビットを示し、マークの不在が「０」ビットを示すため、図６８Ｂに示されるマークは、５つのビット１１１１０で始まるメッセージストリングを示すということを理解されたい。
【０３１１】
第４の特定の実施形態は、図８に（抜粋した形態で）以前に示された種類の２値メッセージ信号タイルで始まる。１０２４メッセージ信号ビットは、およそ８，１９２個の暗い要素（即ち、メッセージ値「０」をシグナリングする）及び同数の明るい要素（即ち、メッセージ値「１」をシグナリングする）を伴う、タイル内の１６，３８４個のワクセル位置にわたって冗長的に広がる。
【０３１２】
この第４の実施形態は、最終的なスパースな出力タイル内の暗い要素の数Ｎが、ユーザによって入力パラメータとして大まかに設定可能であることを可能にする。例えば、約７５０ドットを望むとする。参照信号タイル内の最も暗い要素のこの数の２倍（例えば、図７の参照信号タイル内の最も暗い２Ｎ個の場所）、ここでは１５００個のワクセル位置が、識別される。ドットは、２値メッセージコードパターン内の約８，１９２個の暗い要素（即ち、「０」を表す）のうちの１つが、これらの１５００個の識別されたワクセル位置のうちの１つにおいて見出されるという出力スパースコード内に形成される。別の言い方をすると、１５００個の識別されたワクセルは、暗いものから始まるが、メッセージタイルが「１」データを符号化することを求めるときにはいつでもオフにされる。
【０３１３】
この第４の実施形態の利点は（暗い要素のユーザ設定可能な数に加えて）、それが、上で特定されるような先行技術の透かしデコーダで復号され得ることである。即ち、メッセージのビットは、それらの従来のランダムに広がった空間的位置に位置するが、多くのそのような場所は、空のままである。
【０３１４】
他の実施形態と同様に、デコーダは、従来の様式で参照信号を使用して（即ち、上で引用した参照文献において説明されるように）アファイン歪のために捕捉像を補償することから始める。メッセージ信号を復号することにおいて、（参照信号暗い要素の）２Ｎ個の識別された場所からのデータのみが、デコーダによって検討される。２５５（白）の値は、すべての他の要素に置き換えられ得、さもなければそれらの場所に存在し得るいかなる幻像信号も上書きする。これは、先行技術の透かし復号と比較して、メッセージ復号の堅牢性を改善する。
【０３１５】
この第４の実施形態において、他の実施形態のように、スパースな光学コードを作成するための手順は、コードが印刷される解像度に一致する解像度で実行され得る。他の実装形態において、この手順は、より低い解像度で実行される。これら後者の場合、結果として生じるスパースなパターンは、典型的には同じ数のドットを維持しながら、より高い印刷解像度にアップサンプリングされ得る。（各ドットについて、印刷解像度での各々の端数のアップサンプリングされた座標に対する最も近い整数近隣部が、ドットを担持するために選択される。）
【０３１６】
本来のタイル解像度（例えば、１２８×１２８）から印刷解像度（例えば、２０３ＤＰＩ）への信号のアップサンプリングは、ドットが、アップサンプリングされた信号空間内の参照信号の局所的極値と一致しない場所に置かれるということを結果としてもたらし得る。この問題を軽減するために対策が講じられ得る。
【０３１７】
例えば、図６８Ａの下の丸で囲まれた領域によって示される参照信号の抜粋について検討する。この領域は、ワクセル境界がより明白に示された状態で、図６９Ａにおいて大きく拡大されて示される。この領域内の参照信号の局所的極値は、２つのワクセル間の境界近くにある。右のワクセルはより暗く、この場所にマッピングされるメッセージ信号要素の値が「０」である場合は出力コード内で暗くされる。結果として生じるスパースな出力コードの対応する抜粋は、図６９Ｂに示されるようなものである。
【０３１８】
元のスパースな出力コードが、３／２倍でアップサンプリングされ、元のコードからの単一のドットが、元のドットの中心（白色のプラスサインで示される）対応する要素においてアップサンプリングされたコード内に維持される場合、図６９Ｃに示されるものなどの出力コードが生じる。しかしながら、真の参照信号極値（図６９Ａ）のより忠実な複製は、図６９Ｄに示されるように、ドットを左に１要素だけナッジングすることによって獲得される。
【０３１９】
第４の実施形態エンコーダの特定の実装形態において、アップサンプリングされたスパースコードは、どのドットが、参照信号の極値点に最も良く対応するサンプル点にもはやないかを識別するために処理される。これらのドットは、左若しくは右、又は上若しくは下にナッジング（微調整）されて、印刷前にそれらを真の参照信号極値の場所とのより良い一致へと再位置付けする。これは、コードの捕捉画像の正確な幾何学的登録を獲得する助けとなり、ひいてはこれがメッセージビットの回復を改善する。
【０３２０】
しかしながら、ドットが、一般的には、それらの理想のメッセージシグナリング位置から離れて置かれるため、そのようなナッジングは、デコーダがそれに注意しない場合にはメッセージビットの復号を損ない得る。幸運なことに、そのような問題は、参照信号極値点のアップサンプリングに起因するアーチファクトが予測可能であり、そのようなデータがデコーダと共に含まれるテーブルに記憶され得ることから、デコーダによって認識され得る。例えば、幾何学的登録（及び任意選択のダウンサンプリング）の後、デコーダは、ドットが存在する場合には、復調の前に特定の方向にナッジングされるべきドット、及びそれがどれくらいであるか、を識別する記憶されたデータテーブルを閲覧することができる。（他の実施形態では、そのような情報を獲得するためにテーブルを閲覧する代わりに、デコーダは、スパースコードのアップサンプリングをモデル化し、どのドットが、図６９Ｄ内のドットのように、参照信号極値とより良く一致するようにナッジングされたかを識別することができる。次いで、デコーダは、符号化されたメッセージを抽出する前に、各々のそのようなドットの補正のためのナッジングを適用する。）いくつかの実施形態において、ナッジングは、最大の忠実性で復号するために必要とされるように、ワクセルの微小な部分であるか、又は印刷されたドット行／列の微小な部分である。
【０３２１】
復号はまた、本来のタイル解像度に戻すように変換するのではなく、捕捉像を復号のために印刷解像度へ戻すように変換することによって支援され得る。
【０３２２】
他の実施形態のように、非常にスパースな信号では、参照信号は、インクの不足に起因して検出するのが困難になり得る。前と同様に、これは、参照信号の追加の極値に対応する場所においてさらなるドット追加することによって是正され得る。検出器は、メッセージ信号を抽出するときにこれらの追加の場所におけるドットを無視するように構成され、それらは、参照信号データとしてのみ機能する。（又は、先行技術の検出器が使用され、そのようなさらなるドットを無視しない場合、メッセージビットの畳み込みコーディングは、一般的には、さらなるドットにもかかわらず、ペイロードの正しい回復を可能にする。）
【０３２３】
この第４の実施形態において、ドットがある場所で検出される場合、これは、その場所で表されている「１」メッセージビットの確率が皆無であることをかなり確実に意味する、ということを実験が示唆する。しかしながら、ドットが検出されない場合、すべてはあまり確かではなく、「０」ビットが表される確率はその場所における参照信号の値に依存する。
【０３２４】
参照信号の値がゼロ（暗）に近づくと、「０」ビットが表される確率は、それに応じて消滅する（及び、「１」ビットが表される確率はそれに応じて増大する）。しかし、参照信号は、値が増加すると（例えば、１２８超まで）、マークを検出しないことは、より低い確率の決定と関連付けられる。「１」が表され得るか、又は、「０」の可能性がある。それは、約１２８を上回る値では、コイン投げである。そのような暫定的な確率評価は、強化された復号のために、それぞれのワクセル値と一緒に、ソフトデコーダに提供され得る。
【０３２５】
４つのたった今論じた実施形態は、ランダムな外観を有する参照信号を用いるが、他の実装形態においては、構造化された外観を有する参照信号（例えば、図３６及び図３６Ａのように）が代わりに使用され得る。
【０３２６】
先述の実施形態のいくつかの実装形態において、参照信号の候補極値は、例えば、２つの極値（個々の要素、又はダイアド）が互いからしきい値距離よりも近くならないように距離制約（侵入禁止領域）を実施するためにフィルタリングされる。いくつかのそのような実施形態において、侵入禁止領域は、横軸及び／又は縦軸を中心に非対称であり得る（例えば、図５５〜図５７Ｄに示されるように）。
【０３２７】
他の実装形態において、ドットは、参照信号極値の値に応じて、凝集され得る。１つのそのような構成において、第１及び第２の縁又は角隣接ワクセルが、両方とも、タイル内の１０２４個の最も低い値の参照信号値の中の１つであり、それらの一方が、×個の最も低い値の参照信号値（×は、例えば、２０〜２００である）の中の１つである場合、それらは両方とも、それらの近接にもかかわらず、マークされ得る（又は、ビットを表すマークの場合には、マークキングの候補として機能し得る）。第３のワクセル縁又は角が、第１及び第２のワクセルの両方に隣接し、それもまた、１０２４個の最も低い値の極値の中の１つである場合、それもマークされ得る。前の３つのワクセルに隣接する第４の極値のワクセルについても同じである。この最後の場合には、ワクセルの２×２の領域がマークされる。（そのような構成は、いくつかの２×２のマークされた領域、いくつかのさらなる３の凝集、及び依然としてさらなる２の凝集を生じ得るが、タイルあたり、合計でＸを超えるそのような凝集は生じない。）
【０３２８】
ドット凝集は、最も一般的には、ドット色と基材色とのコントラストが、人間の視覚系の非感受性に起因して目立たないときに使用される。例えば、白色基材上のパントン９５２０Ｃインク（非常に淡い緑）のドットは、人間により見分けるのは困難である。しかしながら、スーパーマーケットの売り場ステーションで使用される種類の赤色光スキャナは、そのようなマーキング容易に区別することができる。（パントン９５２０Ｃインクに関するさらなる情報、及びその使用は、米国特許公開第２０１８００４７１２６号に提供される。）
【０３２９】
極値を識別するために画像要素の値をソートすることについて言及したが、ソート以外の技術が、本質的に、使用され得る。例えば、しきい値処理演算が、例えば、３０を下回る値を有する参照信号ワクセルを識別するために適用され得る。その演算が十分な場所をもたらさない場合には、しきい値は４０に上昇され得、先のしきい値処理テストをパスしなかった場所に適用され得る、などである。しきい値は、必要な数の点が識別されるまで上昇され得る。（特定の実装形態に必要とされる場合、このより小さい点のセットは、次いでソートされ得る。）
【０３３０】
重要な復号の利点は、捕捉像内の予測通りに空の領域を無視することによって達成されるが、そのような領域を識別することは、まず、典型的には、捕捉像の幾何学的登録、例えば、アファイン歪の補正を必要とするということを理解されたい。アファイン歪を決定することは、捕捉像の完全なセットを検討することによって実施され、この演算ステージでは無視される領域はない。空の領域を無視することは、メッセージビットの復号を強化するために、登録後に使用される。
【０３３１】
上に説明される第１〜第３の実施形態から生じるスパースなパターンは、引用した先行技術の透かしデコーダを使用して復号することはできないということを理解されたい。そのようなパターンを描写する像の幾何学的登録（例えば、それらのアファイン変換を決定すること）は、以前の様式で進み得るが、メッセージ信号自体の表現は、非慣習的であり、この目的のためにデザインされるデコーダによって実施されなければならない。
【０３３２】
第４の実施形態から生じるスパースなパターンは、引用した先行技術の透かしデコーダを使用して復号され得るが、そのようなデコーダはスパースコードの予測通りに空の領域を無視することを知らないため、望ましくはそうであるべきではない。
【０３３３】
好ましい実装形態において、デコーダは、異なるマークに異なる復号手順を適用することができる多機能性である。そのようなデコーダは、メッセージ信号を表すために使用される符号化のタイプの初期決定を行い、対応する復号方法を適用する。
【０３３４】
１つのそのような構成において、符号化のタイプは、参照信号内のいくつかの空間周波数の存在又は不在によってシグナリングされる。述べられるように、この参照信号は、典型的には、数十の異なる空間周波数（及び位相）を含む。もういくつかの空間周波数（例えば、１〜１０）が、たった今詳述した符号化手順のうちの特定の１つが使用されていること、及び対応する復号方法が同様に使用されるべきであることを、準拠した検出器に示すフラグとして機能するために、追加（又は削除）され得る。即ち、そのような検出器は、いくつかのフラグ空間周波数が参照信号内に存在するか（又は不在か）を決定するために参照信号を調べ、そのような決定の出力に対応する復号方法を適用する。そのような周波数の存在又は不在は、メッセージ信号へのデコーダの同期を可能にするという参照信号の目的を妨害しないが、これは、その同期プロセスが参照信号の様々な歪に対して堅牢であるためである。
【０３３５】
別の実施形態において、デコーダは、従来の様式で参照信号を使用してアファイン歪のために捕捉像を補償することから始める。デコーダは次いで、上に説明される実施形態においてマーキングのために使用される場所、及び空であるべき場所を調べる。デコーダは、どれがマークされ、どれがマークされないかを決定する。何らかのしきい値数Ｋのマークが、特定の実施形態がマークを有するべきではない場所において見出される場合、その実施形態は排除される。同様に、何らかのしきい値数Ｍのマークされていない領域が、特定の実施形態がマークを有するべき場所において見出される場合、その実施形態は排除される。削除のプロセスにより、デコーダは、できれば１つ、又はいくつかの場合は２つの、使用中であり得る特定の実施形態へと可能性を狭める。次いでデコーダは、１つの実施形態のための復号アルゴリズムを適用し、それが有効なデータ（例えば、チェックサム情報によって示されるような）をもたらさない場合、デコーダは、第２の実施形態のための復号アルゴリズム（依然として候補の場合）を適用する。
【０３３６】
１つの特定の実装形態は、明るい参照信号の、即ち、１２８よりも大きい値の、極値を識別することによって、いかなるマーキングも有するべきではないタイルの場所を識別する。これは、識別すべき１６，３８４個のタイルの場所についての参照信号サンプル、例えば、１０２４個の最も高い値の極値、をソートすることによって行われ得る。参照信号の同様の数の最も低い値の（最も暗い）極値が、逆に決定される。最も低い値の極値と関連付けられた場所におけるドットの数が、最も高い値の極値と関連付けられた場所におけるドットの数のＪ倍である（Ｊは、例えば、２、又は３、又はそれ以上である）場合、入力信号は、見たところスパースなマークであり、スパースな復号手順が適用され得る。そうでなければ、従来の透かし復号手順が適用され得る。
【０３３７】
関連構成は、８軸フィルタリング（例えば、−８〜８の範囲内の出力値を生成すること）及び幾何学的登録の後に、入力信号から２つの相関メトリックを計算する。第１のメトリックは、「ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ」と呼ばれる、参照信号が最も低い（最も暗い）値を有する、例えば１０２４個の、場所のセットにおける信号値に基づく。第２のメトリックは、「ｃｏｍｐＬｏｃｓ」と呼ばれる、参照信号が最も高い（最も明るい）値を有する、例えば１０２４個の、場所のセットにおける信号値に基づく。
【０３３８】
第１のメトリック、「ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ」は、以下のように計算される。
ｓｐａｒｓｅＭｅｔ＝−ｓｕｍ（ｘ（ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ））／ｓｑｒｔ（ｘ（ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ）’＊ｘ（ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ））
【０３３９】
第２のメトリック、「ｃｏｍｐＭｅｔ」は、以下のように計算される。
ｃｏｍｐＭｅｔ＝ｓｕｍ（ｘ（ｃｏｍｐＬｏｃｓ））／ｓｑｒｔ（ｘ（ｃｏｍｐＬｏｃｓ）’＊ｘ（ｃｏｍｐＬｏｃｓ））
式中、ｘ（ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ）は、１０２４個のｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ場所におけるタイル値のベクトル（例えば、行ベクトル）であり、Ｘ（ｓｐａｒｓｅＬｏｃｓ）’は、その転置行列である。ｘ（ｃｏｍｐＬｏｃｓ）についても同様である。
【０３４０】
連続階調透かしでマークされる像に適用されるとき、両方のメトリックは、ほぼ同じ値を有する。しかしながら、スパースコードでマークされる像に適用されるとき、メトリックは発散し、ｓｐａｒｓｅＭｅｔがｃｏｍｐＭｅｔの値の典型的には４〜１０倍以上である値を有する。
【０３４１】
これらのメトリックは、当然ながら、より多くの又はより少ない点に基づき得る。１つの代替策において、ｓｐａｒｓｅＭｅｔは、固定マークのセット（参照信号のみを表す）に基づく一方、ｃｏｍｐＭｅｔは、参照信号タイル内の同じ数の最も明るい値に基づく。
【０３４２】
スパースな入力信号を従来の連続階調透かし信号から区別するさらに別の手法は、参照信号の空間周波数構成を参照することによるものである。極値点のスパースな選択による参照信号の表現は、その空間周波数構成を多少歪ませる。例えば、より高い周波数成分は、スパースな極値ドットによって表されるとき、より低い周波数成分よりも振幅が高い。参照信号を増強するために常にマークされる極値は、メッセージビット値に応じて存在又は不在であり得る極値よりも、平均して、より強い信号構成要素に寄与する、などである。
【０３４３】
従来の透かし復号プロセスは、捕捉画像信号のフーリエ変換を参照信号のテンプレートと相関させることに関与する（即ち、整合フィルタ動作）。デコーダは、２つのそのような整合フィルタリング動作を変換された画像信号に適用することができ、一方は、慣習的な連続階調参照信号との相関を決定し、他方は、参照信号極値のスパースな選択（例えば、ビット変調に起因して半分の強度にある極値のうちのいくつかのもの）と関連付けられた歪んだ対となるものとの相関を決定する。捕捉像が後者の信号により良好に対応することが見出される場合、これは、スパースなマークが復号されていることを示し、そのため、対応する復号プロセスが、従来の復号プロセスの代わりに、適用され得る。
【０３４４】
入力信号がスパースであるか否かを検知する依然として別の手法は、異なる入力フィルタリング動作を試すことである。従来の透かし検出器は、典型的には、米国第２０１８０００５３４３号を含む様々な特許刊行物に説明されるような８軸フィルタを用いる。５×５画素最小最大フィルタカーネル、又はドーナツフィルタなど、代替のフィルタリング動作が、スパースコードにより好適であり得る。（最小最大フィルタは、中心要素を中心とする５×５要素領域の最大値と最小値との差で除算される中心要素値に等しい出力を生み出す。ドーナツフィルタは、例えば、５×５要素パッチの、白色要素によって囲まれる黒色要素からなる参照パターンとの相関を決定する。）入力データに対する８軸フィルタ、及び代替フィルタのうちの一方の両方を実行し、結果を調べることによって、入力データのタイプは、従来の透かし又はスパースな透かしのいずれかであることが見分けられ得る。
【０３４５】
参照信号内のいくつかの空間周波数の存在又は不在が、異なる符号化スキームをシグナリングするために使用され得るのと同じように、同じ手法が、追加的又は代替的に、異なる印刷解像度をシグナリングする役割を果たし得る。例えば、３００ｄｐｉプリンタで印刷されるスパースコードは、１インチあたり１１及び２１サイクルの空間周波数を含む参照信号で構成され得る。２０３ｄｐｉプリンタで印刷されるスパースコードは、１インチあたり１３及び１９サイクルの空間周波数を含む参照信号で構成され得る。デコーダは、そのような周波数を見分け、メッセージビットを抽出する前に捕捉画像を対応する解像度に変換することができる。
【０３４６】
（先述の議論は、１０２４ビットのメッセージストリング、４７ビットのペイロード、１２８×１２８ワクセルのタイルなどについて言及したが、これらの数字は、単に例証の目的のためであり、特定の用途に合うように変化され得るということを認識されたい。）
【０３４７】
特定の実装形態において、１０２４ビットのメッセージストリングは、（ａ）コード内で使用される符号化プロトコルを示す１００ビットストリング、それに続く（ｂ）４７ビットのペイロードデータに基づいた９２４ビットストリングの連結として形成される。これら後者のビットは、４７ビットのペイロードデータを２４の対応するＣＲＣビットと連結することによって形成される。これら７１ビットは、次いで、１／１３の比率で畳み込み符号化されて、９２４ビットをもたらす。
【０３４８】
先ほどは、１０２４メッセージビット、及び対応する信頼度値が、例えば、ビタビデコーダに入力される軟判定復号について言及した。いくつかの実施形態において、暗いマーク（「０」ビットをシグナリングする）への信頼度は、その暗さに基づく（例えば、８ビットワクセル値）。
【０３４９】
１つの実装形態において、候補マーク位置は、各々調べられ、１２８未満の値を有するものがドットと見なされ、その他は空と見なされる。次いで、ドットを有するワクセルの平均値が計算される。平均値は、例えば、４８であり得る。これは、名目ドット値と見なされ得る。次いで、各ドットの信頼度が、この名目値からのその値の偏差に基づいて決定される。値４０のドットは、より確信があるものとして取り扱われる。値３０のドットは、依然としてより確信があるものとして取り扱われる。逆に、値６０及び７０のドットは、次第に確信がないものとして取り扱われる。平均値のドットは、第１の信頼度（例えば、８５％）が割り当てられ得、より低い値及びより高い値のドットは、それぞれより高い又はより低い信頼度値が割り当てられる。
【０３５０】
別の実装形態において、名目ドット値は、参照信号をシグナリングする固定マークに基づく。次いで、メッセージドットは、固定マークの平均値との関連で信頼度の値が付けられる。
【０３５１】
時に、固定マーク及びメッセージマークは、例えば、コードタイルの一部分におけるドットが、テキストベースの侵入禁止ゾーン内のそれらの位置付けに起因して抑制される場合には、印刷されない。図７０は、ラベルの微小な部分を示す、例を提供する。円は、固定マークが通常は置かれるが、テキストの存在に起因して、抑制される場所を示す。（テキストに近いメッセージマークは、同様に抑制されるが、それらの不在はマークされない。）
【０３５２】
本技術の別の態様によると、これらの不在の固定マークは、すべてのデータが信頼できないラベルの領域（破線の矩形によって示され、ワクセル行と整列される）の境界を示す役割を果たす。候補メッセージ位置におけるドットは、「０」を確実にシグナリングしない場合がある。候補場所における欠けているドット（上の第２の実施形態など、符号化スキームがいくつかの空の領域が「１」メッセージビットをシグナリングするものである場合）は、「１」を確実にシグナリングしない場合がある。そのような領域から抽出されるデータは、「１」ビット値をシグナリングするにしろ、「０」ビット値をシグナリングするにしろ、すべて非常に低い信頼度値（例えば、ゼロ）が割り当てられる。
【０３５３】
図７１Ａは、例えば、小売店のデリ部門又はベーカリー部門において、プリンタによって実践され得る、先述に従う例証的な方法を示す。図７１Ｂは、販売時点管理小売スキャナによって実践され得る対応する方法を示す。
【０３５４】
先述より、ドット密度が先行技術よりもはるかに低い、改善されたスパースなメッセージングが、デコーダに候補ドット位置の先験的知識を提供して、デコーダが、捕捉像の予測通り空の領域、及びそのような領域が表し得る幻像信号を無視することを可能にすることによって、達成され得るということを認識されたい。
特定の実装形態
【０３５５】
以下の議論は、上の第４の実施形態に基づく特定の実装形態に関する追加の詳細を提供する。特記がない限り、上で論じられる特徴は、これらの詳細な実装形態と共に使用され得る。
【０３５６】
この構成では、参照信号は、３２個以下、例えば１６個の、空間正弦波からなる。これらの参照周波数は、連続階調透かし内に参照信号を形成する（３２超の）周波数のサブセットである。これは、連続階調透かしのための同期アルゴリズムが、このスパースな透かしのための同期も実施することを可能にする。
【０３５７】
参照信号は、サイズ１２８×１２８ワクセルのタイル内で表現される。この参照信号内の１５００個の最も暗い局所的極値が決定される。これは、タイルにわたる細かく離間したグリッド内の各点（例えば、１００万個の均一に離間した点）における参照信号値を計算して、その結果をソートすることによって行われ得る。最も暗い点が選ばれ、それに近い点（例えば、１つ又は２つのワクセルの侵入禁止距離内）が不適格と見なされる。次に最も暗い点が選ばれ、それに近い点が不適格と見なされる。このプロセスは、１５００点が識別されるまで継続する。（手間がかかるが、このプロセスは、実施される必要があるのは１回のみである。）これは、参照信号タイル内の１５００個の局所的極値のＸ座標及びＹ座標を浮動小数点でリストするテーブルを結果としてもたらす。これらの最も暗い１５００個の場所は、「印刷可能な場所」と呼ばれる。
【０３５８】
１５００個の印刷可能な場所のうち、極めて最も暗い３００個の場所は、参照信号の極値（「常に暗い」場所）を強力に表現するように、出力信号（光学コード）内で常にマークされる（黒色）。残りの１２００個の候補場所は、（「可変データ場所」）は、メッセージ信号タイルの対応する要素が「０」を伝達するか、「１」を伝達するかによって、マークされたりされなかったりする。（以後、２値信号の２つの状態に対して等価の−１／１表記を使用する。）
【０３５９】
３００個の常に暗い場所について、及び１２００個の可変データ場所についての浮動小数点Ｘ及びＹ座標値のリストは、例示的なデコーダのデータテーブルにサイド情報として記憶される。
【０３６０】
この特定の実装形態において、タイルは、１インチあたり約１５０ワクセル（ＷＰＩ）のスケールで印刷される。１５０ＷＰＩでは、各タイルは、１２８／１５０、又は約０．８５インチに及ぶ。
【０３６１】
極値の場所は浮動小数点解像度により知られているが、実際の印刷ハードウェアは、離散的に離間した場所においてのみマークを生み出すことができる。人気のプリンタは、１インチあたり２０３ドット（ＤＰＩ）及び３００ＤＰＩの解像度で出力マーキングを生み出す印刷ヘッドを有する。これらの解像度は、１２８×１２８のメッセージタイルの補間（例えば、バイリニア又はバイキュービック補間によって）を必要とする。
【０３６２】
ＤＰＩ非依存の符号化では、エンコーダは、印刷可能な可変データ場所の各々に最も近い場所における補間されたメッセージアレイ内の−１又は＋１値を調べる。補間されたメッセージがその場所において「−１」値を有する場合、出力コード内の可変データ場所がマークされる。補間されたメッセージがその場所において「１」値を有する場合、出力コード内の可変データ場所はマークされないままである。
【０３６３】
デコーダにおいて、マークされた画像が幾何学的に登録された後、復号は、登録された画像データの中から補間して、記憶された浮動小数点Ｘ及びＹ座標値によって規定される可変データ場所における信号値を決定することによって、進み得る。
【０３６４】
そのような構成において、デコーダは、復号中に厳密な極値の場所を見ているが、エンコーダは、それらの正確な位置にマークを置くことができなかったということを認識されたい。これは折衷案であるが、それは、印刷ハードウェアのＤＰＩに関係なく作用する。即ち、デコーダは、プリンタのＤＰＩを知っている必要はない。
【０３６５】
印刷ハードウェアのＤＰＩが、デコーダによって知られている（又は決定可能である）場合、変異形構成が用いられ得る。そのような場合、高い解像度参照信号内の極値を識別する（即ち、浮動小数点座標を生じる）代わりに、参照信号値は、プリンタが、参照信号タイル内で、例えば２０３ＤＰＩで、マークすることができる場所の各々の中心においてサンプリングされる。１５００個の最も暗い極値は、このより小さいサンプリングされたセットから識別される。
【０３６６】
１５０ＷＰＩで幅１２８ワクセルであるタイルは、２０３ｄｐｉで印刷されるとき、幅１７３．２３ドットであると算定される。それは、扱うにはやっかいな数である。各タイルが、ドットによる、整数である寸法、及び好ましくは２で割り切れるもの、を有する方が良い。この例証的な実装形態においては、１７４が、タイルのドット寸法、４で割り切れる値、として選ばれる。これが、（２０３＊１２８）／１７４＝１４９．３３ＷＰＩのＷＰＩ値をもたらし、名目の１５０ＷＰＩ値からは取るに足りない差である。
【０３６７】
参照信号は、１７４×１７４のドットの場所（即ち、３０，２７６ドット）のタイルにわたってサンプル点（量子化点）において計算される。最も小さい（最も暗い）値を有する１５００個のサンプル点が、印刷可能な場所として識別される。（ここでも、侵入禁止ゾーンが、所望の場合に用いられ得る。）前と同様に、極めて最も暗い３００個の場所は、常に暗い場所として機能する一方、その他の１２００個は、可変データ場所として機能する。
【０３６８】
ここでも、これらの場所のリスティングは、サイド情報としてデコーダに提供される。しかしながら、浮動小数点座標として表現される代わりに、印刷可能な場所は、単純に１７４×１７４ドットタイル内のそれらの行／列数によって識別され得る。
【０３６９】
この変異形構成において、デコーダは、デコーダが浮動小数点位置においてマークを探している（また、マークは、ドットの場所が正確に分かっていないにもかかわらず、わずかに異なったところに印刷される）先の構成とは対照的に、ドットの場所においてマークを探している（また、マークはこれらの同じドットの場所に印刷される）。
【０３７０】
１つの特定のデコーダは、先述の構成のハイブリッドを用いる。そのようなデコーダは、浮動小数点座標、及び２０３ＤＰＩに基づいた行／列座標の両方として、両方の形態にある印刷可能な場所の座標を表現する記憶されたサイド情報を備える。どちらを適用するかを決めるために、入力タイルの幾何学的登録を実施した後、デコーダは、浮動小数点座標及び２０３ＤＰＩ行／列座標の両方を使用して、常に暗い場所のうちの、例えば、１００個の予備調査を行う。座標の後者のセットが、座標の前者のセットよりも平均して暗い画像サンプルをもたらす場合、デコーダは、コードが２０３ＤＰＩで印刷されたことを知り、行／列データを使用して印刷可能な場所のすべてを調べる。そうでなければ、デコーダは、浮動小数点座標を使用する。
【０３７１】
そのような構成は、他のＤＰＩも同様に含むように拡張され得、例えば、デコーダが、浮動小数点座標、２０３ＤＰＩタイル内の行／列座標、及び３００ＤＰＩタイル内の行／列座標によって規定される印刷可能な場所を有する。各々が試験され得る。２０３又は３００ＤＰＩでの行／列座標がより暗いサンプルをもたらす場合、それが使用され、そうでなければ、浮動小数点座標が使用され得る。
【０３７２】
図７２Ａは、１つの特定のエンコーダ７２０の態様を例証する。光学コードによって伝達されるべきデータ（例えば、ユーザデータ及び関連ＣＲＣビット、合わせてＮビット）が、誤り訂正コーディングモジュール７１１に提供される。このモジュールは、畳み込み符号化（例えば、１／１３の比率でのタイルバイト（ｔａｉｌｂｉｔｅ）符号化）、及び任意選択的に、反復コーディングを適用する。それは、より長い（Ｍビット）ストリング、又はシグネチャを、その出力として生み出す。特定の実施形態において、Ｍ＝１０２４である。
【０３７３】
シグネチャの各ビットは、複数要素２値拡散キー７１３の各要素とのＸＯＲがとられる（７１２）。８要素キーが図７２Ａに示されるが、他の長さのキーが使用され得る（例えば、４又は１６要素）。この演算は、シグネチャの単一ビット（例えば、「ｂｉｔ−Ｋ」）を−１又は＋１値の８つの対応する２値「チップ」へと変換する。分散テーブル７１４は、図７２Ａ内の「＋」及び「−」シンボルによって示されるように、チップの各々をメッセージタイル７１５内の異なる場所に割り当てる。
【０３７４】
タイル７１５は、１５００個の印刷可能な場所、及びそれよりずっと多くの印刷不可能な場所を有する。印刷可能な場所のうちのいくつかは、常に黒であり、チップを表現するのに利用可能である印刷可能な場所の数を低減する。描写された図７２Ａタイルでは、円は、チップを表現するのに利用可能であり、ｂｉｔ−Ｋと関連付けられたチップにマッピングされる印刷可能な場所を表す。（単一のシグネチャビットのためのチップが２つの印刷可能な場所に割り当てられることはほとんどない。）分散テーブルは、「＋１」値を有する１つのチップを１つの印刷可能な場所にマッピングし、「−１」値を有する別のチップを別の印刷可能な場所にマッピングする。先に論じたように、これら２つの異なる２進値のうちの一方のみが、印刷マーク、ここでは−１、を結果としてもたらす。＋１チップが割り当てられる場所は印刷されないままである。したがって、ｂｉｔ−Ｋのためのチップは、２つの場所に割り当てられるが、１つのみの場所がマークされる。（チップが２つの場所に割り当てられ、両方のチップが同じ値を有していた場合、（ａ）チップの値が−１である場合は両方のチップの場所がマークされるか、又は（ｂ）チップの値が＋１である場合はいずれのチップの場所もマークされない、のいずれかである。）
【０３７５】
この実装形態において、Ｍビットのシグネチャの各々は、同じ拡散キーによって拡散される。
【０３７６】
（図７２Ａに図示されないのは、Ｍビットシグネチャに適用されるスクランブル演算であって、これは、そのビットの各々とＭビットスクランブルキーの対応するビットとのＸＯＲをとることによって適用される。これは、チップが導出されるキー付きのＭビットシグネチャをもたらす。逆数アンスクランブル演算は、復号中に実施される。そのようなスクランブル／デスクランブルは、簡単であり、これ以上は繰り返されない。）
【０３７７】
先述の方法に従って符号化される特定のタイルが分析されたとき（しかし、１６ビット拡散キーを使用して、シグネチャビットあたり１６チップをもたらす）、Ｍ＝１０２４ビットシグネチャのうちの３４４ビットは、可変データ場所のいずれにもマッピングされていないということが分かった。即ち、これら３４４ビットの各々と関連付けられた１６個のチップのどれも、１２００個の可変データ場所のうちの１つにも割り当てられなかった。
【０３７８】
３８２ビットのシグネチャは、各々、可変データ場所のうちの１つにマッピングされた。即ち、これら３８２ビットの各々と関連付けられた１６個のチップうち、各々につき１つのチップが、分散テーブルによって可変データ場所にマッピングされた。
【０３７９】
２１０ビットのシグネチャは、各々、可変データ場所のうちの２つにマッピングされた。即ち、これら２１０ビットの各々を表現する２つのチップは、１２００個の可変位置の中から１つの場所を見出した。（これは、図７２Ａ内のｂｉｔ−Ｋの場合である。）
【０３８０】
１０２４シグネチャビットのうちの７５ビットは、それぞれ３つのチップによって表現された。
【０３８１】
シグネチャ内のより小さい数のビットが、可変データ場所において４〜６個のチップによって表現された。
【０３８２】
かなり困難な公算（例えば、３０，２７６個のタイルの場所のうち１２００個の可変データ場所のみ、及び１０２４ビットシグネチャのうちの３４４ビット（３分の１をわずかに超える）が何も表現しないことが分かっている）にもかかわらず、元々入力されたユーザデータ／ＣＲＣは、はるかに目立つマーキングを結果としてもたらす他のスキームに匹敵する堅牢性で回復され得る。述べられるように、これは、大半の入力画像データを無視し、データがおそらく符号化されることが知られている場所のみを調べる復号構成に部分的に起因する。
【０３８３】
補足的なデコーダの態様は、図７２Ｂに示される。このデコーダは、まず、３００個の常に暗いマーク、並びに参照信号極値及び「−１」チップの両方を表す二役をこなすおよそ６００個の暗いマークに基づいて、捕捉像に対して幾何学的同期を実施する。コードが同期されると、それは、例えば、１２８×１２８ＷＰＩ間隔、及び／又は１７４×１７４ＤＰＩ間隔でリサンプリングされる。
【０３８４】
デコーダは、３００個の常に暗い場所の場所を知っている（記憶されたサイド情報により）。デコーダは、これらの場所のうちの一部又はすべてにおける輝度（又はクロミナンス）の統計データを決定し、例えば、常に暗い場所にわたる平均輝度値（８ビット２値スケールで）及び標準偏差を見出す。次いで、デコーダは、残りの１２００個の可変データ場所（デコーダが記憶された情報からｘ及びｙの場所を知っている）を調べ、各々における輝度に注目する。常に暗い場所についてちょうど計算した平均輝度の所与のしきい値内の輝度を有する（例えば、平均を上回る１．５標準偏差未満の値を有する）場所は、暗いものと見なされ、「−１」のチップ値が割り当てられる。このテストに合致しない、１２００個のうちの他の場所は、明るいものと見なされ、「＋１」のチップ値が割り当てられる。
【０３８５】
１２００個の印刷可能な場所から見分けられるチップ値の各々は、シグネチャの関連付けられたビットにマッピングされ、そのシグネチャビットの値を示すために逆拡散される（例えば、拡散キーの関連付けられた要素とＸＯＲをとることによって）。シグネチャのビットが印刷可能なタイルの場所における２つ以上のチップによって表現される場合（図７２Ａのように）、これらのチップによってそれぞれ示されるシグネチャビット値は、合計される。誤りがない場合、各々のそのようなチップは、同じシグネチャビット値を一貫して示し、複数チップの合計は、＋２又は＋３又は−２又は−３などになる。絶対値が高いほど、その特定のシグネチャビットの値における連続的により高い信頼度をデコーダに示す。誤りがあり、２つのそのようなチップがシグネチャビットについて相反するビット値を示す場合、複数チップの合計はゼロに等しい。これは、そのシグネチャビットの値に関する利用可能な情報がないことをデコーダに示す。
【０３８６】
述べられるように、元々符号化された１０２４シグネチャビットの多くは、光学コード内で表されない。それらのチップはどれも印刷可能な可変データ場所にマッピングされない。これらは、シグネチャ内の欠けているビットとして取り扱われ、復号のために提示されるときには「０」の値が同様に割り当てられる。
【０３８７】
再構築されたシグネチャは、以て組み立てられ、ビタビデコーダに提示される。このデコーダは（任意選択の反復デコーダと併せて）、符号化されたユーザデータ及び復号されたＣＲＣビットを含むＮビットストリングのデータを出力する。ＣＲＣビットは、ユーザデータをチェックするために使用され、一致が確認された後に、ユーザデータは、受信システムに出力される。
【０３８８】
述べられるように、１０２４のスクランブルされたシグネチャビットのうちの３分の１超は、光学コードにおける表現が見られない（この特定の実施形態において）。これは、分散テーブルが、（１）対応するチップの大半を、１５００個の印刷可能な場所の中からではない、タイル内の場所にマッピングするか、又は（２）それらを、常に暗いマークのために取っておいた場所にマッピングするためである。変異形実施形態において、分散テーブルは、１０２４シグネチャビットを表すチップを、各々が１２００個の可変データ場所のうちの少なくとも１つにおける表現が見られるように、異なってマッピングするようにデザインされる。しかしながら、出願者は、分散テーブルが既存の連続階調透かしと共に使用される同じものであり得、後方互換性を守ることから、詳述した構成を好む。（別の変異形は、参照信号の再デザインに関与するため、暗い極値は、既存の分散テーブルが各々のスクランブルされたシグネチャビットのための少なくとも１つのチップをマッピングする場所で低下する。しかし、これもまた、後方互換性を妨害する。）
【０３８９】
１５００個の印刷可能な場所の数（並びに３００個の常に暗い場所及び１２００個の可変データ場所の構成要素数）は、異なるアプリケーションが命令する際には変化され得るということを理解されたい。常に暗い場所の数を増加させることによって、参照信号は、干渉に対してより回復力のある（即ち、より堅牢な）ものになる。可変データ場所の数を増加させることによって、メッセージ信号は干渉に対してより回復力のあるものになる。印刷可能な場所の数を減少させることによって、コードは、より目立たなくなる。
【０３９０】
デコーダは、様々な符号化プロトコルのうちのどれが使用されるかを自動検出することができる。例えば、異なるプロトコルは、以下の常に暗い場所及び可変データ場所を有し得る（参照信号極値のランク付けリストから識別される）。
【表４】
2021515442.tif 000005
【０３９１】
プロトコルのすべてが同じ参照信号を共有する。プロトコルＡは、上に説明される通りである。プロトコルＢは、プロトコルＡよりも、１００個多い暗い場所、及び１００個少ない可変データ場所を有する。プロトコルＣは、プロトコルＡよりも、２００個多い暗い場所、及び３００個多い可変データ場所を有する。デコーダは、各々がその座標値を有する２５００個の最も暗い場所のランク付けリストを提供される。
【０３９２】
画像が捕捉される（及び、印刷ドットで表現される参照信号を使用して幾何学的に登録される）とき、デコーダは、１〜３００にランク付けされた場所（すべてのプロトコルにおいて暗いはずである）を調べて、これらの常に暗い場所についての輝度（又はクロミナンス）統計データ、例えば、平均値、及び／又は、標準偏差を生成する。次いで、この情報は、画像を評価するために使用されて、画像がプロトコルＡ、Ｂ、又はＣで符号化されるかを見る。
【０３９３】
特に、デコーダは、プロトコルＢ及びＣの両方において常に暗いはずである場所３０１〜４００を調べる。これら１００個の場所の統計データが、指定した一致の度合いまで、場所１〜３００についての統計データと一致する場合、場所３０１〜４００もまた常に暗いと見なされる。（指定した一致の度合いは、例えば、他の平均の＋２０％／−２０％以内の平均値、及び／又は＋３０％／−３０％以内の標準偏差を有することであり得る。）そのような一致が見られない場合、プロトコルは、プロトコルＡであることが知られており、デコーダは上記のように進み、３０１〜１５００とランク付けされる極値の場所を調べて、ユーザデータを見分ける。
【０３９４】
場所３０１〜４００が常に暗いと判定される場合、デコーダは、場所４０１〜５００を調べる。これらの場所についての統計データが、指定した一致の度合い以内で、場所１〜３００についての統計データと一致する場合、場所４０１〜５００もまた常に暗いと見なされる。この場合、検出器は、画像がプロトコルＣに従ってマークされることを知る。検出器は、次いで、５０１〜２５００とランク付けされる極値の場所を調べ、ユーザデータを見分ける。統計データが一致しない場合、検出器は、画像がプロトコルＢに従ってマークされることを知る。検出器は、次いで、４０１〜１５００とランク付けされる極値の場所を調べ、ユーザデータを見分ける。
【０３９５】
これは単純な例である。より複雑な構成では、同様に差別化される追加の符号化プロトコルが存在し得る。また、デコーダは、識別されたプロトコルに応じて（常に暗いものとして識別される場所の数に基づいて）、異なる分散テーブル、拡散キー、スクランブルキーなどを用いることができる。
動作環境
【０３９６】
上記方法は、モジュールで構成されているソフトウェア命令又はデジタル回路において実施される。これらのモジュールは、光学コードオプティマイザ、ジェネレータ、インサータ、及びデコーダを含む。本明細書に明記される実施形態の任意の特定の議論にもかかわらず、用語「モジュール」は、本明細書に説明される方法、プロセス、関数、又は動作のうちのいずれかを実施するように構成されるソフトウェア命令、ファームウェア、又は回路を指す。ソフトウェアは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記録されるソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット若しくはデータとして具現化され得る。例えば、関連データと併せて、ＭＡＴＬＡＢ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｔｃｌ、Ｐｅｒｌ、Ｓｃｈｅｍｅ、Ｒｕｂｙなどで書かれる、詳細な機能を実施するためのソフトウェア命令は、本明細書に提供される説明から過度の実験なしに技術者によって書かれ得る。ファームウェアは、メモリデバイスにハードコードされる（例えば、不揮発性である）コード、命令、又は命令セット若しくはデータとして具現化され得る。本明細書で使用される場合、用語「回路」は、例えば、単一で、又は任意の組み合わせで、ハードワイヤード回路、１つ若しくは複数の個々の命令処理コアを備えるコンピュータプロセッサなどのプログラマブル回路、状態機械回路、又はプログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェアを含み得る。
【０３９７】
実装形態は、追加的又は代替的に、構成要素動作のうちの一部又はすべてを実施するようにカスタムデザインされて製造されている特殊目的電子回路を、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として用いることができる。そのような実装形態を実現するために、関連モジュール（複数可）（例えば、ホスト画像コンテンツ内の光学コードの符号化及び復号）は、ＭＡＴＬＡＢ（マスワークス（Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．）より）などのソフトウェアを使用して、汎用コンピュータを使用してまず実施される。ＨＤＬコーダ（これもマスワークスから入手可能）などのツールが次に用いられて、ＭＡＴＬＡＢモデルをＶＨＤＬ（ＩＥＥＥ規格）又はＶｅｒｉｌｏｇに変換する。次いで、ＶＨＤＬ出力が、シノプシス（Ｓｙｎｏｐｓｉｓ）によるデザインコンパイラ（Ｄｅｓｉｇｎ  Ｃｏｍｐｉｌｅｒ）、メンターグラフィックス（Ｍｅｎｔｏｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ）によるＨＤＬデザイナ（ＨＤＬ  Ｄｅｓｉｇｎｅｒ）、又はケイデンズデザインシステムズ（Ｃａｄｅｎｃｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）によるエンカウンタＲＴＬコンパイラ（Ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ  ＲＴＬ  Ｃｏｍｐｉｌｅｒ）などのハードウェア合成プログラムに適用される。ハードウェア合成プログラムは、ハードウェア形態で技術を実現する電子論理ゲートの特定のアレイを、そのような目的に専念する特殊用途機械として、指定する出力データを提供する。この出力データは、次いで、それを使用してカスタマイズされたシリコン部品を生産する半導体製造請負業者に提供される。（好適な請負業者は、ＴＳＭＣ、グローバルファウンドリーズ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｆｏｕｎｄｒｉｅｓ）、及びオンセミコンダクター（ＯＮ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）を含む。）
【０３９８】
ＨＤＬコーダはまた、フィールドプログラマブルゲートアレイ実装形態を作り出すために使用され得る。ＦＰＧＡは、ＡＳＩＣを試作するために、又は電子デバイスに統合されるＦＰＧＡチップ内での実装として、使用され得る。
【０３９９】
例証の目的のため、図７３は、上記光学コードジェネレータ、インサータ、オプティマイザ、及びデコーダの構成要素が実装され得る電子デバイスの図である。これは、実施形態が他のデバイスアーキテクチャ又は電子回路において実施され得るため、限定することは意図されない。例えば、電子デバイスは、光学コードを生成、最適化、挿入、及び復号するためのプログラム命令が記憶され、本文書に説明される方法を行うために実行されるコンピュータを表す。電子デバイスはまた、感熱ラベルプリンタ、ラベルプリンタ、及びバーコードスキャナを有する計器のような特殊用途コンピュータシステムを表す。電子デバイスはまた、仮想及び拡張現実アイウェア及びヘッドセットなどの、頭に装着する装置を表す。より汎用なコンピュータ及びモバイルデバイス（例えば、スマートフォン及びタブレット）のように、これらのデバイスはまた、これらの方法及びそれらを実行するためのプロセッサのファームウェア実装形態を記憶するためのメモリを含む。それらはまた、光学コードオプティマイザ、ジェネレータ、インサータ、及び／又はデコーダの上で参照したＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ実装形態を含み得る。
【０４００】
図７３を参照すると、電子デバイスのためのシステムは、多くのデバイス、モジュールなど（それらの各々は、一般的に「構成要素」と称され得る）が通信可能に結合されるバス３００を含む。バス３００は、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）バス及びプログラム入力／出力（ＰＩＯ）バスの機能を組み合わせ得る。言い換えると、バス３００は、ＤＭＡ転送並びに直接ＣＰＵ読み出し及び書き込み命令の両方を促進し得る。１つの実施形態において、バス３００は、アドバンスドマイクロコントローラバスアーキテクチャ（ＡＭＢＡ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｂｕｓ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）準拠データバスのうちの１つである。図７３は、すべての構成要素がバス３００に通信可能に結合される実施形態を例証するが、構成要素の１つ又は複数のサブセットが、任意の好適又は有益な様式で別個のバスに通信可能に結合され得ること、及び任意の構成要素が、任意の好適又は有益な様式で２つ以上のバスに通信可能に結合され得ることを理解されたい。例証されないが、電子デバイスは、任意選択的に、１つ又は複数のバスコントローラ（例えば、ＤＭＡコントローラ、Ｉ２Ｃバスコントローラ、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせ）を含み得、それを通じてデータが構成要素のうちのいくつかのものの間でルーティングされ得る。
【０４０１】
電子デバイスは、ＣＰＵ３０２も含む。ＣＰＵ３０２は、当該技術分野において知られているマイクロプロセッサ、モバイルアプリケーションプロセッサなどであってもよい（例えば、アーム（ＡＲＭ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）からの縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、Ｋｒａｉｔ  ＣＰＵ製品群、インテル株式会社（Ｉｎｔｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能な、Ｐｅｎｔｉｕｍ、Ｘｅｏｎ、Ｉｔａｎｉｕｍ、Ｃｅｌｅｒｏｎ、Ａｔｏｍ、Ｃｏｒｅ  ｉシリーズ製品群内のものを含むＸ８６ベースのマイクロプロセッサなど）。ＣＰＵ３０２は、電子デバイスのオペレーティングシステムを実行し、アプリケーションプログラムを実行し、及び任意選択的に、電子デバイスの様々な機能を管理する。ＣＰＵ３０２は、オペレーティングシステム（例えば、「高レベル」オペレーティングシステム、「リアルタイム」オペレーティングシステム、モバイルオペレーティングシステム、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせ）又は電子デバイス上で実行する他のデバイスファームウェアを保持し得るリードオンリメモリ（ＲＯＭ）（図示せず）を含み得るか、又はそれに結合され得る。
【０４０２】
電子デバイスはまた、バス３００に電気的に結合される揮発性メモリ３０４を含み得る。揮発性メモリ３０４は、例えば、任意のタイプのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み得る。示されないが、電子デバイスは、揮発性メモリ３０４への、及びそこからのデータの流れを制御するメモリコントローラをさらに含み得る。
【０４０３】
電子デバイスはまた、バスに接続されるストレージメモリ３０６を含み得る。ストレージメモリ３０６は、典型的には、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、ＮＯＲ若しくはＮＡＮＤフラッシュメモリ、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせなどの１つ又は複数の不揮発性半導体メモリデバイスを含み、また、例えば、磁気又は光学ディスクなどのあらゆる種類の電子記憶デバイスも含み得る。本発明の実施形態において、ストレージメモリ３０６は、ソフトウェアの１つ又は複数のアイテムを記憶するために使用される。ソフトウェアは、システムソフトウェア、アプリケーションソフトウェア、ミドルウェア（例えば、リアルタイムシステムのためのデータ配信サービス（ＤＤＳ）、ＭＥＲなど）、１つ若しくは複数のコンピュータファイル（例えば、１つ又は複数のデータファイル、構成ファイル、ライブラリファイル、アーカイブファイルなど）、１つ若しくは複数のソフトウェア構成要素、又は同様のもの、又はそれらの任意のスタック若しくは他の組み合わせを含み得る。
【０４０４】
システムソフトウェアの例は、オペレーティングシステム（例えば、１つ若しくは複数の高レベルオペレーティングシステム、リアルタイムオペレーティングシステム、モバイルオペレーティングシステム、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせ）、１つ又は複数のカーネル、１つ又は複数のデバイスドライバ、ファームウェア、１つ又は複数のユーティリティプログラム（例えば、電子デバイスの１つ又は複数の構成要素を分析すること、構成すること、最適化すること、管理することなどを助ける）、及び同様のものを含む。
【０４０５】
バス３００には、ユーザインターフェースモジュール３０８も接続される。ユーザインターフェースモジュール３０８は、電子デバイスのユーザ制御を促進するように構成される。したがって、ユーザインターフェースモジュール３０８は、１つ又は複数のユーザ入力デバイス３１０に通信可能に結合され得る。ユーザ入力デバイス３１０は、例えば、ボタン、ノブ、タッチスクリーン、トラックボール、マウス、マイクロホン（例えば、エレクトレットマイクロホン、ＭＥＭＳマイクロホン、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせ）、ＩＲ若しくは超音波発生スタイラス、超音波発生器（例えば、ユーザジェスチャを検出するためなど）、１つ若しくは複数の構造化光発生器（例えば、構造化ＩＲ光を投影してユーザジェスチャを検出するためなど）、１つ若しくは複数の超音波トランスデューサ、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【０４０６】
ユーザインターフェースモジュール３０８はまた、電子デバイスのユーザ制御の効果、又は電子デバイスによって実施されている動作若しくは電子デバイスによって他の方式でサポートされる機能に関連した任意の他の情報をユーザに示すように構成され得る。したがって、ユーザインターフェースモジュール３０８はまた、１つ又は複数のユーザ出力デバイス３１２に通信可能に結合され得る。ユーザ出力デバイス３１２は、例えば、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、アクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電子インクディスプレイなど）、プリンタ、ラウドスピーカ、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【０４０７】
一般的に、ユーザ入力デバイス３１０及びユーザ出力デバイス３１２は、電子デバイスの必須部分であるが、代替の実施形態において、任意のユーザ入力デバイス３１０（例えば、マイクロホンなど）又はユーザ出力デバイス３１２（例えば、スピーカ、ディスプレイ、又はプリンタ）は、電子デバイスに通信可能に結合される（例えば、通信モジュール３１４を介して）物理的に別個のデバイスであってもよい。プリンタは、２Ｄ及び３Ｄプリンタ（感熱、凹版、インクジェット、オフセット、フレキソ、レーザ、グラビアなど）などの、デジタルデータを担持する画像を物体に適用するための異なるデバイス、並びにエッチング、彫刻、エンボス加工、又はレーザマーキングのための設備を包含する。
【０４０８】
ユーザインターフェースモジュール３０８は、個々の構成要素として例証されるが、ユーザインターフェースモジュール３０８（又はその部分）は、電子デバイスの１つ又は複数の他の構成要素（例えば、ＣＰＵ３０２、センサインターフェースモジュール３３０など）に機能的に統合され得るということを理解されたい。
【０４０９】
バス３００には、画像信号プロセッサ３１６及びグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）３１８も接続される。画像信号プロセッサ（ＩＳＰ）３１６は、１つ若しくは複数のカメラ３２０によって、又は任意の他の画像センサによって捕捉される像（静止フレーム像、ビデオ像、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせ）を処理し、以て画像データを生成するように構成される。ＩＳＰ３１６によって典型的には実施される一般的機能は、ベイヤー変換、デモザイク処理、雑音低減、画像の鮮鋭化、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ＧＰＵ３１８は、ＩＳＰ３１６によって生成される画像データを処理し、以て処理済み画像データを生成するように構成され得る。ＧＰＵ３１８によって実施される一般的機能は、画像データを圧縮すること（例えば、ＪＰＥＧ形式、ＭＰＥＧ形式、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせに）、照明効果を生み出すこと、３Ｄグラフィックをレンダリングすること、テクスチャマッピングをすること、幾何学変換（例えば、回転、平行移動など）を計算して異なる座標系などにすること、及びバス３００を介して圧縮ビデオデータを電子デバイスの他の構成要素（例えば、揮発性メモリ３０４）に送信することを含む。ＩＳＰ３１６によって生成される画像データ、又はＧＰＵ３１８によって生成される処理済み画像データは、ユーザインターフェースモジュール３０８によってアクセスされ得、ここでその画像データは、ディスプレイ、プリンタ、又はスピーカなどのユーザ出力デバイス３１２に送信され得る１つ又は複数の好適な信号へと変換される。
【０４１０】
通信モジュール３１４は、１つ若しくは複数の有線リンク（例えば、イーサネット、ＵＳＢ、ファイヤワイヤなどによる）又は１つ若しくは複数のワイヤレスリンク（例えば、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ブルートゥースローエナジー（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ）、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＥＤＧＥ、セルラ３Ｇ若しくはＬＴＥ、Ｌｉ−Ｆｉ（例えば、ＩＲ若しくは可視光通信のための）、音波若しくは超音波通信など、任意の規格、又は別途所望の若しくは好適なワイヤレスプロトコル若しくは技術に従って構成される）、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせを介して、データを送信又は受信する（例えば、ネットワーク内で）ことを促進する回路、アンテナ、センサ、及び任意の他の好適な又は所望の技術を含む。１つの実施形態において、通信モジュール３１４は、１つ若しくは複数のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ若しくは他のマイクロコントローラ、プログラマブル論理デバイス、又は同様のもの若しくはそれらの組み合わせを含み得る。任意選択的に、通信モジュール３１４は、キャッシュ若しくは他のローカルメモリデバイス（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又はそれらの組み合わせ）、ＤＭＡチャネル、１つ若しくは複数の入力バッファ、１つ若しくは複数の出力バッファ、又は同様のもの若しくはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、通信モジュール３１４は、ベースバンドプロセッサ（例えば、信号処理を実施し、電子デバイスのためのリアルタイム無線伝送動作を実施する）を含む。
【０４１１】
バス３００には、１つ又は複数のセンサ３３３に通信可能に結合されるセンサインターフェースモジュール３３０も接続される。センサ３３３は、例えば、商品の重さを計るためのはかりを含む（小売又は食品製造環境において商品及び印刷ラベルの重さを計るために使用されるはかりなど）。図７３では別々に例証されるが、任意のカメラ３２０が、センサ３３３と考えられ得る。一般的に、センサ３３３は、何らかの種類の刺激（例えば、光、音、水分、重力場、磁場、電場など）の存在下で、印加された刺激の変化、又は同様のもの若しくはその任意の組み合わせに応答して、１つ又は複数の信号（典型的には、電気信号）を生成する。１つの実施形態において、センサインターフェースモジュール３３０に結合されるすべてのセンサ３３３は、電子デバイスの必須部分であるが、代替の実施形態において、センサのうちの１つ又は複数は、（例えば、通信モジュール３１４を介して）電子デバイスに通信可能に結合される物理的に別個のデバイスであってもよい。任意のセンサ３３３がユーザ入力を検知するように機能することができる限り、そのようなセンサ３３３はまた、ユーザ入力デバイス３１０と考えられ得る。
【０４１２】
センサインターフェースモジュール３３０は、１つ又は複数のセンサ３３３の動作（例えば、サンプリングレート、サンプリング範囲など）を有効にする、無効にする、又は別途制御するように構成される（例えば、揮発性メモリ３０４又はストレージメモリ３０６、ＲＯＭなどにおいて内部又は外部に記憶される命令に従って、ＣＰＵ３０２、ユーザインターフェースモジュール３０８などの１つ又は複数の構成要素によって発行されるコマンドに従って）。１つの実施形態において、センサインターフェースモジュール３３０は、センサ３３３のうちの１つ又は複数によって生成される信号を、符号化すること、復号すること、サンプリングすること、フィルタリングすること、又は別途処理することができる。１つの例において、センサインターフェースモジュール３３０は、複数のセンサ３３３によって生成される信号を統合し、任意選択的に、統合された信号（複数可）を処理することができる。信号は、センサインターフェースモジュール３３０から電子デバイスの前述の構成要素のうちの１つ又は複数に（例えば、バス３００を介して）ルーティングされ得る。しかしながら、別の実施形態において、センサ３３３によって生成される任意の信号は、処理される前に（例えば、ＣＰＵ３０２に）ルーティングされ得る。
【０４１３】
一般的に、センサインターフェースモジュール３３０は、１つ若しくは複数のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ若しくは他のマイクロコントローラ、プログラマブル論理デバイス、又は同様のもの若しくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。センサインターフェースモジュール３３０はまた、キャッシュ若しくは他のローカルメモリデバイス（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又はそれらの組み合わせ）、ＤＭＡチャネル、１つ若しくは複数の入力バッファ、１つ若しくは複数の出力バッファ、及びそれがサポートする機能（例えば、上に説明されるような）を促進する任意の他の構成要素を含み得る。
【０４１４】
他の好適な動作環境は、参照により組み込まれた文書に詳述される。
結論
【０４１５】
特定の実装形態を参照して本技術の原則を説明及び例証してきたが、本技術は、多くの他の異なる形態で実施され得るということを認識されたい。
【０４１６】
例えば、スパースなマークを生成するための詳述した技術のうちのいくつかのものは、所望の印刷密度に達するまで空の出力タイルにドットを充填することに関与するが、異なる手法が使用され得る。例えば、暗すぎる出力信号タイルが、最初に生成され（例えば、多すぎる暗いドットを含むことによって）、次いで暗いドットのうちのいくつかのものが、様々な基準に基づいて選択的に取り除かれ得る。
【０４１７】
例えば、１０％印刷密度が所望される場合、高密度グレースケール複合信号７８内の画素の最も暗い１５％が、初期出力信号フレーム内に暗いドットとしてコピーされ得る。次いで、フレームは、最も近くに離間されるドットの対について調べられ得、それら２つのドットのうちのうちの一方は破棄され得る。このプロセスは、ドットが破棄されて印刷密度が１５％から１０％へ下がるまで繰り返す。暗いドットの残りのアレイは、以て、平均画素間距離を増大させるように増強されており、先に説明した単純な手法と比較して視覚的外観を改善する。（例えば、上で説明した単純な手法が、６画素という画素間の間隔制約を有する場合、多くの画素対は、このしきい値間隔を有する。しかし、出力タイルが最初は過密にされ、詳述した手順によってまばらにされる場合、残りのドットのうち、それらの最も近い近隣部からこのしきい値間隔にあるものはより少なくなる。ここでは、トレードオフは、信号強度であり得るが、多くの用途において、信号強度は、視覚的美観よりも重要ではない。）
【０４１８】
同様に、最初に過密にされた出力フレームは、上に論じられるように、情報効率を最適化すること（例えば、白色画素に起因して信号を増強する）、及びペイロードの異なるビット位置の間で信号強度のほぼ均一な分散を成し遂げることなどの基準に基づいてまばらにされ得る。
【０４１９】
別途記載のない限り、用語「スパース」は、本明細書で使用される場合、基材のうちの５０％以下が、対比的なマーク（例えば、白色基材上のインク、又は対比的なインクで囲まれる明るい空所）をもたらすようにマークされる２色コードを指す。より典型的には、スパースなマークは、３０％未満のそのようにマークされた基材を有し、２〜１５％の印刷密度が最も一般的である。
【０４２０】
本特許文書で詳述される種類のスパース技術は、例えば、食品及び他の包装上の、連続階調アートワークと併せて使用され得るということに留意されたい。例えば、スパースコードは、例えば、写真像を描写する、ＣＭＹＫ及び／又はスポットカラーアートワークの上にあり得る。同様に、スパースコードは、包装の平坦な（例えば、白色）領域において使用され得るが、連続階調アートワークの付いた包装の他の領域は、先行技術の透かし方法を使用して符号化され得る。
【０４２１】
シリアル箱のアートワークにおいては、例えば、シリアルの連続階調挿絵は、先に参照した先行技術の方法を用いて透かしが付けられ得る。黒色字体は、第１の対比色にあるスパースなマークにより符号化され得る。黒色字体とシリアル挿絵との間の領域（例えば、黄色っぽいスポットカラー）は、第２の対比色にあるスパースなマークにより符号化され得る。したがって、単一の包装が、符号化の２つ又は３つ（又はそれ以上）の異なる形態を含み得る。すべてが同じペイロードを伝達し得る。望ましくは、すべてのマークに含まれる参照信号は、幾何学的に一貫しており、即ち、復号デバイスに対するスケール及び回転の共通値を示し、並びに平行移動基準系に対する共通起源を示す。
【０４２２】
スパースコードは、感熱又はインクジェットなどのモノクロ印刷技術によって適用され得る。代替的に、スパースコードは、オフセット又はフレキソ印刷など、包装アートワークのＣＭＹＫ又はスポットカラー印刷に用いられるのと同じ印刷技術によって適用され得、いくつかの場合においては、ホストアートワークの要素を印刷する同じ印刷版によって適用される。
【０４２３】
連続階調透かし（ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ及びｗａｔｅｒｍａｒｋ）について言及した。そのようなシグナリングは、「１」及び「０」メッセージビットを表すためのホスト信号に対する相補的な微調整を特徴とする。例えば、ホストアートワークの輝度は、いくつかの場所（例えば、ワクセル）においては増大され得、他の場所においては減少され得る。又は、ホストアートワークのクロミナンスは、いくつかの場所においては１つの色方向（例えば、より青が強い）に、また他の場所においては異なる色方向（例えば、より青が弱い、又はより黄が強い）に調節され得る。そのような調節の相補性は、すべての調節が同じ方向に行われる（例えば、輝度を減少させる）スパースなマークと対照的である。
【０４２４】
いくつかのパラメータをテストして、それらがしきい値を下回るかどうか（例えば、出力信号ブロックへコピーするために暗い要素を選択することにおいて）を決定することについて言及した。他の実施形態は、代わりに、実装形態の細部に応じて、パラメータがしきい値を上回るかどうかをテストし得るということを認識されたい。そのような両方のケースが、パラメータがしきい値テストをパスする値を有するかどうかをテストすることなどの言葉によって包含され得る。
【０４２５】
詳述した実装形態は、行及び列で配列される正方形ワクセルからなるタイルに関するが、これは必須ではないということを認識されたい。例えば、タイルは、六角形セルなどで配列される要素からなり得る。
【０４２６】
本明細書は、参照信号構成要素を、異なる空間周波数の正弦波からなると説明するが、参照信号は、代替的又は追加的に、直交パターンを含み得る。これらもまた、例えば、図３４の構成を使用して、異なる外観のパターンを獲得するために、振幅が変化し得る。
【０４２７】
本明細書は、「画像データ」、「像」、及び同様のものについて繰り返し言及する。そのような用語は、画素データ及び同様のものだけでなく、それらの派生物も指すということを理解されたい。１つの例は、画素データをフィルタリング（例えば、８軸フィルタリング）することによって生成されるデータの対となるセットである。
【０４２８】
詳述した技術は、白色背景に黒色ドット（又はその逆）を印刷することによってコードを形成する文脈において説明されているが、コードは別の方式で形成され得るということを認識されたい。例えば、透明ニス又は他の表面処理が、表面の反射性を、例えば、艶ありと艶消しとの間で、局所的に変化させるために施され得る。同様に、コードは、局所的に隆起した又は凹んだ特徴部などによって、３Ｄ形式で形成され得る。レーザ彫刻又は３Ｄ印刷は、用いられ得る技術のうちの一部である。レーザアブレーションは、例えば、識別子、収穫日、消費期限、及び／又は生産国などを伝達するために果物及び野菜の皮にスパースなデータマーキングを生成するのに良く適している。（スパースなマークは、本明細書で詳述される場合、細長い要素に起因して皮を破る可能性が高い直線状の１Ｄバーコードよりも果物／野菜に引き起こす損傷が少ない。）
【０４２９】
さらに他の形態のマークもまた使用され得る。プラスチック及びセロファンの食品包装紙について検討すると、これらは、包装紙内に結露が形成されること及び閉じ込められることを防ぐために穴が開けられ得る。穿孔のパターンが、本明細書に詳述されるスパースなマークのうちの１つを伝達し得る。又は、穿孔は、参照信号の極値を伝達し得、メッセージ信号は、インクによってなど、別の方法でマークされ得る。穿孔は、空気は出るが食品粒子が出ることは許さないようにサイズ決定された穴を開ける、プラスチックに対して押圧される成形ローラによって作製され得る。
【０４３０】
本明細書は、白色基材上の黒色ドットによって形成されるスパースなマークに焦点を合わせているが、色付きマークが、白色背景上に、又は対比色（より明るい又はより暗い）の背景上に、使用され得るということを認識されたい。同様に、明るいマークが、黒色又は色付き背景上に形成され得る。いくつかの実施形態において、スパースなマーキングの色は、ラベルなど、１つのホストアートワークにわたって変化し得る。例えば、ドットは、１つの領域ではシアン、第２の領域では黒、及び第３の領域ではパントン９５２０  Ｃであってもよい。
【０４３１】
明るいドットが暗い背景上に形成される構成において、「明るい」画素は、本明細書内のアルゴリズム的記述において「暗い」要素に取って代わらなければならない（及び高い信号値が低い信号値に取って代わる）。
【０４３２】
ラベル印刷のために一般的に使用される感熱プリンタは、個々の印刷要素が加熱及び冷却される回数に起因する熱応力に、大部分は、依存する有限寿命を有する。いくつかの実施形態において、ドットの凝集を回避することが好ましいが、他の実施形態において、いくつかの凝集は有利であり、それは、感熱印刷ヘッドの耐用寿命を延ばすことができる。
【０４３３】
例えば、図３９及び図４０に関連して、先に論じられるように、ドットの構成は、視覚的品質又は堅牢性を改善するために変更され得る。使用され得るいくつかの異なる構成が存在する。
【０４３４】
図７４Ａは、マーキング場所の４×４構成を示し、そのうちの３つが印刷される。単一の熱要素が、矢印によって示される、単一の列内のすべての場所を印刷する。図７４Ａでは、熱要素が加熱されてプリンタ行にマークを形成するときに３つ、及び熱要素が冷却されて次の行にマークを形成しないときに３つという６つの熱的摩耗イベントが存在する。これらの熱応力がかかるイベントは、円で示される。この例では、１つの印刷ヘッド要素は、熱応力がかからないままである。
【０４３５】
図７４Ｂは、交互のセル（ドット）構成を示す。ここでも、３つのマークが作製されるが、それらの位置は、印刷ヘッド要素に対する熱応力を低減するように選択される。ここでは、４つのみの熱応力がかかるイベントが存在する。２つの印刷ヘッドは、ストレス負荷がないままである。
【０４３６】
図７４Ｃは、さらなる例を示す。ここでも、３つのマークが作製されるが、それらの位置は、セルが２つのみの熱応力がかかるイベントを伴って印刷されるように選択される。３つの印刷ヘッドは、使用されないままである。
【０４３７】
図４０に戻ると、一番右の２×２パターンとは対照的に、熱応力があまりかからない２×２パターンは、２つの縦に隣接する場所をマークすること、及び横に隣接する場所をマークなしのままにすることになる。そのような構成は、図７４Ｄに示される。そのような信号ブロックは、２０３ｄｐｉより高い解像度（例えば、３００ｐｉ）で印刷するいくつかの感熱プリンタでは特に有利である。そのようなより高い解像度では、単一のドットは、所望されるのと同じだけの信号（信号対雑音の意味で）を伝達しない場合があるが、完全な２×２マーク（一番左の図４０の例にあるように）は、暗すぎて視覚的に魅力がない。そのような場合、図７４Ｄのパターンは、プリンタ寿命を優先しながら、信号と目立たなさの最良のバランスを提供することができる。
【０４３８】
ラベルのための熱応力スコアは、ラベルの全体にわたって、データマーキングを印刷することに関与する印刷ヘッド要素加熱及び冷却イベントの総数を数えることによって生成され得る。ラベルをデザインするために使用されるソフトウェアは、どこにマークが置かれるべきかを決めることにおいて印刷ヘッド寿命が優先されるべき度合い（凝集の回避を優先することに対抗して）を確立するためにスライダ制御を含み得る。図３４に関連して上に論じられるように、ユーザインターフェースは、デザインされているパターンを示すプレビューパネルを含み得る。ラベルデザインは、最も低い熱応力スコアをもたらすマーキングパターン（例えば、図４０及び図７４Ａ〜Ｄにあるようなセルディザパターン）を達成すると同時に、視覚的に満足のいく結果を依然として提供するために、プレビューパネルと併せて、スライダを使用し得る。
【０４３９】
例示的な感熱プリンタは、米国特許第９，３６５，０５５号、同第７，８７６，３４６号、同第７，５０２，０４２号、同第７，４１７，６５６号、同第７，３４４，３２３号、及び同第６，２６１，００９号に詳述される。直接感熱プリンタは、例えば、米国特許第６，７８４，９０６号及び同第６，７５９，３６６号に詳述されるように、感熱色素で被覆されるセルロース又はポリマー媒体を使用し得る。
【０４４０】
本明細書は、空間密度、ドット間隔、ドットサイズ、及び光学コード構成要素の優先度などの視覚的品質及び堅牢性に関連したパラメータを最適化することについて言及する。これは不完全なリストであり、例えば、各ペイロードビットが表される強度、所望の情報を伝達する画素の数、結果として生じるマークの視覚的構造など、様々な他のパラメータが、本明細書内の教示を使用して最適化され得るということを認識されたい。
【０４４１】
本明細書は、時に、画素（ｐｉｘｅｌ）について言及するが、これは、「画像素子（ｐｉｃｔｕｒｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）」の簡略表記であるということを認識されたい。単一のそのような要素は、複数の部分、例えば、２×２又は３×３要素の領域から成り得る。したがって、実装形態に応じて、本明細書における画素は、画素の群によって実現され得る。
【０４４２】
本技術は、時に、例えば、食料品店によってそれらのデリ部門で使用される、プリンタを装備した計量器に実装される。そのような計量器は、簡素なプロセッサを有するため、様々な最適化が、単回使用の粘着ラベルパターンを生成するために使用され得る画像処理がワークフローを遅らせないことを保証するために用いられ得る。
【０４４３】
１つのそのような最適化は、印刷機序の解像度（例えば、１インチあたり２０３ドット）で、参照信号を事前に計算することである。次いで、このパターンは、キャッシュされ、（可変）メッセージペイロード構成要素と結合するためにすぐに利用可能である。
【０４４４】
いくつかの実施形態において、ペイロード構成要素は、６４×６４又は１２８×１２８要素など、固定スケールで２色パターンとして作成され、次いで印刷機序解像度（例えば、図９に関連して示され説明されるような）でグレースケールパターンにアップサンプリングされる。このアップサンプリングは、補間アルゴリズムによっては時間がかかることがある。バイキュービック補間は、簡素なプロセッサにおいて、計算速度と精度との間の良好なトレードオフを提供することが分かっている。
【０４４５】
いくつかの実施形態は、出力ブロックにマークを充填するために、複合高密度コードで、ランク依存の順に、画素を処理することに関与する。すべての画素をそれらの値でソートするのではなく、出願者は、例えば、５０又は１００未満の値を有する画素を識別するためにしきい値比較演算を適用するのが有利であることを見出した。そのような演算は非常に素早い。しきい値処理テストをパスする画素のサブセットは、次いでソートされ、このランク付けリストが次いで処理される。（しきい値は、典型的には特定の用途に必要とされる画素の値での経験に基づいて、経験的に決定される。）代替的に、画素は、（ａ）０〜１５、１６〜３１、３２〜６３、６４〜１２７、及び１２８〜２５５など、例えば、均一スパン又は２値スパンの、いくつかの粗値ビンに貯蔵され得る。これらのビンの一部又はすべては、別個にソートされ得、結果として生じる画素リストは、すべての画素を含むランク付けリストをもたらすように連結され得る。
【０４４６】
時に、高密度コードを、部分、例えば、コードブロックにわたって１６、２４、又は３２画素の幅を有する帯域に分割し、各帯域を別個にソートすることが好ましい。例えば、高密度コードが３８４×３８４要素である場合、図７５に示されるように、帯域＃１は、要素の行１〜２４を含み得、帯域＃２は、要素の行２５〜４８を含み得るなどである。ドットは、ブロックにわたって、まず１つの帯域から、次に隣接する帯域というよう選択されて、所望のドット密度を達成する。（代替の実施形態において、ドットは、帯域＃１のソート済みの画素から、次いで帯域＃３、及び次いで帯域＃５などと、ブロックが横断されるまで選択され、次いで帯域＃２、＃４、＃６などのソート済みの画素から、終了するまでドットを選択することにより継続する。）高密度コードの統計データが一般的には空間にわたって均一であることから、この方式でドットを選択することは、ブロック全体をソートし、結果として生じるデータからドットを選択することによって達成されるのと実質的に同じ結果をもたらす。さらに、ソート複雑性（例えば、クイックソートアルゴリズムを使用すること）が、ｎ＊ｌｏｇ２（ｎ）に関連することから、例えば、１つの大きいブロックの代わりに１６個のより小さい帯域をソートすることによって得られる相当な計算効率がある。さらには、ソート動作（及びドット選択）は、複数の帯域の各々に対して、並行して実行され得、効率的なマルチスレッド実装を可能にする。
【０４４７】
出願第６２／６７３，７３８号には、クイックソートアルゴリズム及びバイキュービック補間について詳述するウィキペディア（Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）記事が添付されている。
【０４４８】
ドット選択プロセスは、多くの場合、以前に選択されたドット周辺の侵入禁止領域が観察されることを保証するために候補ドット位置を分析することに関与する。行１１及び列２２３における候補ドットについて検討する。侵入禁止領域が４要素（画素）の距離である場合、１つの実装形態は、任意のドットが行７〜１５内で以前に選択されているかどうかを探る。以前に選択されたドットのこのセットは、列２１９〜２２７内で見られるものがあるかどうかを決定するためにさらに調べられる。そうである場合、そのような以前に選択されたドットと候補ドットの間の距離は、行差の二乗と列差の二乗の合計の平方根を計算することによって決定される。任意のそのような距離が４未満である場合、候補ドットは廃棄される。
【０４４９】
出願者は、相当な計算節約が異なるアルゴリズムによって達成され得ることを見出した。この異なるアルゴリズムは、高密度コードのものに等しい次元、さらには侵入禁止距離に等しい境界を有するルックアップデータ構造（テーブル）を維持する。したがって、データ構造は、３８４×３８４要素高密度コード（及び４の侵入禁止）の場合、３９２行×３９２列の次元を有する。データ構造内の各要素は、スパースブロック内の対応する位置がドットのために利用可能であることを意味する、０の値に初期化される。
【０４５０】
第１のドットが、スパースブロックへの包含のために選択されるとき、データ構造内の対応する場所、及び４の距離以内の近隣の場所は、それらがもはやドットのために利用可能でないことを意味する、１の値に変更される。第２の候補ドットが、スパースな信号ブロックの所与の行／列で検討されるとき、データ構造の対応する行／列は、その値が０又は１であるかを見るためにチェックされる。０の場合、ドットは、スパースな出力ブロックに書き込まれ、データ構造内の場所の対応する近隣部は、値が１に変更されて、いかなる他のドットも侵入禁止制約を破ることを防ぐ。このプロセスは継続し、各候補ドットの場所が、データ構造内の対応する場所に対してチェックされ、依然として０の場合、ドットはスパースな出力ブロックに書き込まれ、データ構造がそれに応じて更新される。
【０４５１】
図７６Ａは、（これまでのところ）３つのドットが入っている出力スパースブロック６７１の抜粋を示す。図７６Ｂは、ブロック６７１に対応するたった今説明したデータ構造６７２の抜粋を示し、４要素の侵入禁止距離を実施するために、ドットが位置する場所（太い境界で示される）を囲む場所の近隣部内で、値がどのように０から１に変更されるかを示している。
【０４５２】
当然ながら、この構成は、先に詳述されるように、非円形の侵入禁止領域に同様に使用され得る。
【０４５３】
図７６Ｃは、先述の構成を用いる実施形態の態様を詳述するフローチャートである。
【０４５４】
ドット間隔又は距離制約について頻繁に言及したが、これはドット凝集を回避するための単に１つの手法であるということを認識されたい。上に論じられるパターン化された侵入禁止領域など、他の手法が代用され得る。
【０４５５】
本明細書は、時に、粘着ラベルストックのロールについて言及してきたが、ラベルストックは、詳述した技術の他の原則から逸脱することなく、連続用紙構成などの他の方法で提供され得るということを認識されたい。
【０４５６】
同様に、本開示の大半は、ラベルに焦点を合わせているが、詳述した技術の大半は、より広範に適用可能であるということを認識されたい。感熱印刷された媒体（例えば、販売時点管理端末からのレシート及びクーポンを含む）だけでなく、別の方法で印刷される媒体もある。
【０４５７】
本技術の１つの応用は、図面又はマニュアルなどの印刷された文書を頻繁に閲覧する人間の労働者を支援する。グーグルグラス（Ｇｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓｅｓ）デバイスなどの頭に装着する装置は、文書内のスパースなマーキングをイメージングし、構成要素の拡大図、配置図などのリンクしたデータを提示することができる。頭のジェスチャは、追加の詳細事項若しくは拡大のためにドリルダウンすること、又は拡張を手順における次のステップへと進めることができる。
【０４５８】
本明細書の焦点は、隔離されたドットの形態にあるスパースコードに合わせられているが、他の光学コードがスパースなパターンから導出され得るということを理解されたい。例は、２０１８年６月８日に提出された米国出願第６２／６８２，７３１号、及び２０１８年１２月７日に提出された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１８／６４５１６に論じられるような、ボロノイ、ドローネイ、及び点画パターンである。データ担持パターンの他の芸術表現は、２０１８年１０月１２日に提出された出願第６２／７４５，２１９号に詳述される。（これらの出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。）本明細書に詳述される構成によって生成されるパターンは、たった今引用した明細書に詳述されるより複雑なパターンの基本として使用され得る。結果として生じるアートワークは、（例えば、製品ラベルアートワークに）印刷され、後に、デジタルデータ（例えば、ＧＴＩＮデータ）を伝達するためにスキャンされ得る。それらの明細書は、本明細書に詳述される技術の特徴と関連した使用に好適な他の教示を提供し、またその逆も然りである。
【０４５９】
詳述した実装形態のうちの一部は、１００〜３００のそのような画素のセットに基づいて「常に黒い」画素を特徴付ける統計データを集めたが、異なるサイズのセットが、当然ながら使用され得る。（５画素が、おそらくは、そのようなセットの下端サイズに近い。）
【０４６０】
詳述した構成の大半は、印刷されるマークの数を制御することによって（例えば、メッセージ情報のシグナリングに利用可能にするために最も暗い参照信号の場所の数を変化させることによって）、可変のユーザ構成可能な暗さ（密度）のパターンを達成することができる。他の構成では、密度は、マークのサイズを変えることによってなど、他の方式で増大され得る（及び、堅牢性が同様に増大され得る）。マークは、単一のドット、又は２つのドットの凝集（例えば、２×１又は１×アレイにある）、又は３つのドットの凝集、又は４つのドットの凝集（例えば、２×２アレイにある）などであり得る。参照信号をシグナリングすることを助けるために常に暗いマークを用いる構成では、最も暗い参照信号の場所（例えば、＃１〜２０とランク付けされる）は、各々が４つのドットの凝集で印刷される。次に最も暗い場所（例えば、＃２１〜４０とランク付けされる）は、各々が３つのドットの凝集で印刷される。次に最も暗い場所（例えば、＃４１〜６０とランク付けされる）は、各々が２つのドットの凝集で印刷される。ランク付けリスト内のさらなる場所は、孤立ドットとして印刷される。
【０４６１】
本明細書は、高密度コードからスパースコードを生成するための多くの構成について詳述してきた。ペイロード及び参照信号を含む複合高密度コードは、最も一般的に使用されるが、構成は、ペイロード又は参照信号だけからなる高密度コードに様々に適用され得る。さらには、他の場所で述べられるように、ペイロードデータは、参照信号によって（例えば、いくつかの空間周波数成分の存在又は不在によって）伝達され得る。同様に、参照情報は、ペイロード信号によって伝達され得る（例えば、ペイロードデータ内の固定ビットを使用し、以て、検出器が復号のためにペイロード信号を位置特定することができる既知の信号特徴を有する暗黙的な同期信号を形成することによって）。
【０４６２】
１つの構成は、高密度コード内の極端な低値（即ち、暗い）の場所を識別するために、高密度コードにしきい値処理演算を適用することによってスパースコードを作成する。これらの場所は、次いで、スパースブロック内でマークされる。しきい値レベルは、結果として生じるスパースなマークの印刷密度を確立する。
【０４６３】
別の構成は、参照信号の最も暗い要素を識別し、これらをペイロード信号の暗い要素と論理ＡＮＤ演算子によって結び、以て、マークが形成されるべきスパースな信号ブロック内の場所を識別する。しきい値は、どの参照信号要素が検討に値するほど暗いかを確立することができ、この値は、所望の印刷密度を達成するために変化し得る。
【０４６４】
さらに別の構成は、相対的により高い解像度で生成される参照信号、及び相対的により低い解像度で生成されるペイロード信号を用いる。後者の信号は、２つの値のみを有し（即ち、それは２色である）、前者の信号は、より多くの値を有する（即ち、それは、２値グレースケールなどの多階層であるか、又は浮動小数点値からなる）。ペイロード信号は、参照信号の高い方の解像度へ補間され、その過程で２色形式から多階層へ変換される。２つの信号は、高い方の解像度で結合され、しきい値処理演算が結果に適用されて、極（例えば、暗い）値の場所を識別する。ここでも、これらの場所は、スパースブロック内でマークされる。しきい値レベルは、ここでも、結果として生じるスパースなマークの印刷密度を確立する。
【０４６５】
さらなる構成は、高密度多階層参照信号ブロックに基づく。この信号の要素は、値によってソートされて、各々が場所を有する最も暗い要素を識別する。これらの最も暗い要素はペアリングされる。１つの要素は、ペイロードのビットに従って各ペアリングから選択される。選択された暗い要素の場所に対応する、スパースブロック内の場所は、スパースな信号を形成するためにマークされる。
【０４６６】
さらに別の構成は、参照信号のタイル内のサンプルを暗さによってソートして、各々の暗いサンプルが場所と関連付けられているランク付けリストをもたらす。いくつかの場所は、参照信号が強力に表現されることを確実にするために、常にマークされる。その他は、（例えば、分散テーブルによって）そのような場所に割り当てられるメッセージ信号データの値に基づいて、マークされるか、又はマークされない。
【０４６７】
より詳細には、本技術の１つの態様は、マーク付き要素の可変空間密度を可能にするスパースな２Ｄ光学コード出力信号ブロックを生成する方法である。本方法は、入力として、（ａ）２Ｄペイロード信号ブロック、及び（ｂ）２Ｄ参照信号ブロックを使用する。２Ｄペイロード信号ブロックは、各々が第１又は第２の値を有し、また各々がＭ×Ｍペイロード信号ブロック内の関連付けられた場所を有する、Ｍ×Ｍ２値要素のアレイを含む。２Ｄ参照信号ブロックは、各要素が値及びＮ×Ｎブロック内の関連付けられた場所を有する、Ｎ×Ｎ要素のアレイを含む（Ｎ＞Ｍである）。この参照信号ブロック内の要素は、多値化される。本方法は、Ｍ×Ｍペイロード信号ブロックを補間してＮ×Ｎ信号ブロックを得ることをさらに含む。この補間はまた、ペイロード信号ブロックの要素をＭ×Ｍ２値要素からＮ×Ｎ多値化要素へ変える役割を果たす。補間されたＮ×Ｎペイロード信号ブロックは、重み付けされた比率（典型的には、１：１以外、例えば、１：０．７又は０．７：１）でＮ×Ｎ参照信号ブロックと（例えば、追加によって）結合されて、Ｎ×Ｎ多値化要素からなる複合高密度コードブロックを得る。スパースなＮ×Ｎ出力信号ブロック内にマークするための場所は、次いで、Ｎ×Ｎ複合高密度コードブロック内の要素の値の順序に基づいて選択される。
【０４６８】
特定のそのような実施形態において、選択する動作は、しきい値テストをパスする要素値を有する複合高密度コードブロック内の第１の要素を識別することと、この第１の要素の場所を評価してそれが侵入禁止ゾーン内であるかどうかを決定することとを含む。第１の要素が侵入禁止ゾーン内にないことが決定されるとき、本方法は、Ｎ×Ｎ複合高密度コード内の上記第１の要素の場所に対応するスパースな出力信号ブロック内にマークを形成することを含む。同様に、選択する動作は、しきい値テストをパスする要素値を有する複合高密度コードブロック内の第２の要素を識別することと、第２の要素の場所を評価してそれが侵入禁止ゾーン内であるかどうかを決定することとを含む。第１の要素が侵入禁止ゾーン内にあることが決定されるとき、本方法は、スパースな出力信号ブロック内にそれに対応するマークを形成しないことを含む。
【０４６９】
いくつかの実施形態において、本方法は、複合高密度コードブロックの要素値をソートして、要素の暗さの順序を識別することを含む。マークは、スパースな出力信号ブロック内において、暗さの順序にあるソートされた要素値のうちの１つに対応する位置（例えば、最も暗い要素の場所）に提供される。その順序における次に最も暗い要素について、本方法は、スパースな出力信号ブロック内において、上記次に最も暗い要素の場所のＫ個の要素の距離内の位置にマークが既に存在しないことを確認するためにチェックすることを含む（例えば、Ｋ＝４）。そうした確認が取れると、本方法は、スパースな出力信号ブロック内において、この次に最も暗い要素に対応する位置にマークを提供することを含む（又は、そうした確認が取れないと、本方法は、スパースな出力信号ブロック内において、上記次に最も暗い要素に対応する位置にマークを提供しないことを含む）。先述の動作は、所望のスパースな印刷密度が達成されるまで、最も暗い要素の順序からの連続した要素により繰り返される。
【０４７０】
いくつかの実施形態は、プリンタを使用して、スパースなＮ×Ｎ２Ｄ光学コード出力信号ブロックを含む粘着ラベルを印刷することを含む。そのようなプリンタは、印刷ヘッド要素の線形アレイを含み得、Ｎ×Ｎ２Ｄ光学コード出力信号ブロックの行又は列内のＮ個の要素と印刷ヘッド要素の上記線形アレイ内のＮ個の隣接印刷ヘッド要素との間には１：１マッピングが存在する。例証的な印刷ヘッドは、１インチあたり２０３個の印刷ヘッド要素の間隔を有し得る。
【０４７１】
本技術の別の態様は、符号化された可変デジタルペイロード、及び符号化された可変デジタルペイロードの幾何学的同期のための参照信号構造を含む光学コードを構築することに関する。光学コードの要素は、以下のプロセスによって出力コード内の空間的位置にマッピングされる。
【０４７２】
光学コード内で最も高い優先度を有する光学コード要素値が見出され、光学コード要素が、出力画像内において、この最も高い優先度を有することが見出された光学コード要素の空間的位置に形成される。追加の光学要素は、追加の光学要素の優先順に同様に形成され、この形成することが空間距離制約を忠実に守るという制約を伴う。結果として生じる出力画像は、次いで、例えば、印刷によって、基材上にレンダリングされ得る。より少ない、又はより大きい数の、連続した優先度の光学要素を見出すことによって、出力画像は、特定の用途によって必要とされるような、より明るい、又はより暗い外観を有するようにされ得る。
【０４７３】
特定のそのような方法は、可変データシンボルの配列を符号化された可変デジタルペイロードへと誤り訂正符号化すること、及び符号化されたペイロードを幾何学的同期信号と結合することを含む。この結合することは、符号化された可変デジタルペイロード又は幾何学的同期信号に信号重み付けを適用して、幾何学的同期信号に対する符号化された可変デジタルペイロードの相対的優先度を設定するようにすることを含む。
【０４７４】
いくつかのそのような実施形態において、光学コードの構築は、光学コード内の場所に従って、符号化された可変デジタルペイロードのデータシンボルに優先度を割り当てて、出力画像内のデータシンボルのインスタンスの冗長分散を制御することを含む。
【０４７５】
本方法の最適化は、（ａ）データ及び光学コードの同期構成要素に変化する相対的優先度を割り当てること、（ｂ）相対的優先度の各々における光学コードを有する出力画像を生成すること、（ｃ）出力画像内の光学コードの堅牢性を測定すること、並びに（ｄ）堅牢性制約を満たす相対的優先度を決定することに関与し得る。
【０４７６】
本方法の別の最適化は、（ａ）光学コードの要素の出力画像へのマッピングに変化する最小間隔距離を割り当てること、（ｂ）異なる最小空間距離に従ってマッピングされる光学コードを有する出力画像を生成すること、（ｃ）出力画像内の光学コードの堅牢性を測定すること、及び（ｄ）堅牢性制約を満たす最小空間距離を決定することに関与し得る。
【０４７７】
本技術の依然として別の態様は、メッセージ信号及び２Ｄ参照信号からスパースなマシン可読２Ｄコードを生成する方法に関する。（２Ｄ参照信号は、各々が値を有する、場所のアレイを含む。）そのような方法は、２Ｄ参照信号を含む要素の値を調べて、２Ｄ参照信号要素値内の極値に対応する、２Ｄ参照信号内の第１の場所のセットを識別することを含む。この第１の場所のセットのサブセットは、メッセージ信号に従って選択される。出力信号は、次いで、出力信号ブロック内の選択された場所のサブセットにマークを有して生成される。そのような構成により、出力信号は、スパースなマシン可読２Ｄコードとして機能し、マークはすべて、参照信号要素値の極値を表し、それらの選択は、メッセージ信号を表す。加えて、より大きい、又はより少ない、第１の場所のセットのサブセットを選択することによって、出力信号の空間密度は、特定の用途の要件に見合うように変更され得る。
【０４７８】
１つのそのような実施形態は、２Ｄ参照信号を含む少なくともいくつかの要素の値をソートして、要素暗さによるランク付けリストを識別することをさらに含む。このソートに基づいて、最も暗いＭ個の要素のＭ個の場所が識別され、Ｍ個のマークが、出力信号ブロック内において、これらのＭ個の識別された場所に対応するＭ個の場所に置かれる。これらのＭ個のマークは、２Ｄ参照信号を表し、メッセージ信号を表さない。同様にこのソートに基づいて、次に最も暗いＮ個の要素のＮ個の場所が識別され、Ｐ個のマークが、出力信号ブロック内において、これらの識別されたＮ個の場所に対応するＰ個の場所のサブセットに置かれ、Ｐ＜Ｎである。これらのＰ個のマークは、２Ｄ参照信号及びメッセージ信号の両方を表す。
【０４７９】
本技術のさらに別の態様は、（ａ）複数ビットメッセージを表現するデータ、及び（ｂ）復号のために出力スパースコードブロックを幾何学的に登録するのに有用なＮ×Ｎ要素２Ｄ参照信号から、出力スパースコードブロックを生成するための方法である。そのような方法は、（ａ）２Ｄ参照信号内の極値の場所を識別すること、（ｂ）出力スパースコードブロック内において、識別された２Ｄ参照信号極値の第１のサブセットの場所に対応する、第１の場所をマークして、参照信号のみを表すのを助け、メッセージを表すのを助けないこと、並びに（ｃ）出力スパースコードブロック内において、識別された２Ｄ参照信号極値の第２のサブセットの場所に対応する、第２の場所をマークして、（ａ）メッセージ及び（ｂ）参照信号の両方を表すのを助けることを含む。より大きい、又はより少ない数の、これらの第１及び／又は第２の場所をマークすることによって、出力信号の空間密度は、特定の用途の要件に見合うように変更され得る。
【０４８０】
そのような方法の特定の実施形態において、複数ビットメッセージを表現するデータは、各々が第１の値又は第２の値のいずれかを有するＮ×Ｎ要素のメッセージブロックを含む。（Ｎ×Ｎ要素２Ｄ参照信号内の各場所は、上記Ｎ×Ｎメッセージブロックのそれぞれの要素に対応する。）第２の場所は、メッセージブロック内の対応する要素の値が第１の値であるＮ×Ｎ要素２Ｄ参照信号内の識別された極値の場所である。
【０４８１】
本技術のさらなる態様は、（ａ）複数ビットメッセージを表現するデータ、及び（ｂ）復号のために出力スパースコードブロックを幾何学的に登録するのに有用なＮ×Ｎ要素２Ｄ参照信号から、マーキング要素の可変空間密度を可能にする出力スパースコードブロックを生成する方法である。そのような方法は、ここでも、２Ｄ参照信号内の極値の場所を識別すること、及び、出力スパースコードブロック内において、識別された２Ｄ参照信号極値の第１のサブセットの場所に対応する、第１の場所をマークして、参照信号のみを表すのを助け、メッセージを表すのを助けないことを含む。本方法は、メッセージの各ビットについて、ビットの値に基づいて、各々が識別された極値場所に対応する出力スパースコードブロック内の２つの第２の場所のうちの一方をマークして、（ａ）メッセージ及び（ｂ）参照信号の両方を表すのを助けることをさらに含む。より大きい、又はより少ない数の、第１の場所をマークすることによって、出力信号の前記空間密度は、特定の用途の要件に見合うように変更され得る。
【０４８２】
本技術の別の態様は、（ａ）複数ビットメッセージ、及び（ｂ）スパースコードの幾何学的登録を支援するための参照信号を表すスパースな２Ｄコードブロックを復号するための方法に関する。そのような方法は、参照信号に基づいてスパースコードタイルを幾何学的に変換して、Ｎ×Ｎアレイ内の場所にスパースな信号要素を得ることを含む。次いで、複数ビットメッセージは、幾何学的に変換されたスパースコードタイルから抽出され、この抽出がＮ×Ｎアレイ内の場所の大部分を無視するということを特徴とする。
【０４８３】
本技術の依然として別の態様は、画像内に描写される光学コードによって表されるＭビットペイロードを復号する方法に関する。そのような方法は、光学コード内のマークによって表される参照信号を参照して、画像内の光学コードの幾何学的登録を決定することを含む。（例示的な実施形態において、これらのマークは、参照信号として機能する複数の空間領域正弦波の総集合内の極値に対応する。）画像内のＮ個の場所からのデータ（Ｎ＞Ｍ）は、マークがこれらの場所の各々に存在するかどうかを決定するために処理される。しかしながら、データは、これらＮ個の場所の間の場所においては同様に処理されない（即ち、これら他の中間の場所におけるマークの存在又は不在は無視される）。Ｐビットストリングは、Ｎ個の場所におけるマークの存在又は不在を参照して生成される。このＰビットストリングが、誤り訂正デコーダに適用され、Ｍ個の復号されたビットを得る。上記Ｎ個の場所の間の場所からのマークの存在又は不在を無視することによって、誤りの潜在的なソースが最小限にされる。
【０４８４】
本技術のさらに別の態様は、各要素が、ブロック内の場所を有し、複数ビットペイロードのうちの１ビットと関連付けられる、複数の要素からなる２Ｄ光学コードブロックを規定するデータを受信することに関与する。ペイロードの各ビットは、光学コードブロック内の複数の要素と関連付けられる。この方法は、スパースな出力信号ブロック内の対応するマークを形成するための要素の場所のすべてより少なく選択することを、スパースな出力信号ブロック内の実質的に等しい強度を有するペイロードビットの各々を表すように、行うステップを含む（実質的とは、すべてのペイロードビットの平均強度値の５０％＜、又は２０％、又は１０％＞以内を意味する）。
【０４８５】
本技術の依然として別の態様は、４つ以上の空間周波数波形を規定すること、及び上記波形のうちの１つ又は複数の振幅を、波形がすべて同じ振幅を有さないように制御することを含む方法である。次いで、波形は、空間領域内にパターンを生成するために結合される（そのような動作を構成するためのハードウェアプロセッサによって）。このパターンは、複数の離散空間点に値を含む（例えば、１０００点超）。このパターンの少なくとも部分は、次いで、参照パターンとして２Ｄ光学コード出力信号ブロック内に組み込まれて、２Ｄ光学コードの幾何学的登録を可能にする。
【０４８６】
本技術のさらなる態様は、異なる空間周波数を有する４つ以上の波形によって規定される参照パターンを含む印刷ラベルである。これらの波形のうちの少なくとも２つは、不均等な振幅を有する。このパターンは、スケールスキャナの一点と関連付けられたプロセッサが、ラベルがスキャナによって捕捉される像において描写される回転及びスケールを決定することを可能にして、スケールスキャナの一点が、ラベルによって同じく伝達されるマシン可読データを正しく復号するようにする参照信号として機能する。
【０４８７】
本技術のさらに別の態様は、例えば食品の包装に適用され得る、ラベルである。ラベルは、印刷されたテキスト及びマシン可読コードを含む。このコードは、ランダム性の外観を回避する構造化パターンでマークを含む。より詳細には、Ｘインチの長さ及びＹインチの幅を有するラベルの第１の矩形領域は、上記マークのうちのＩ個を包含し、同じ寸法の、縁が隣接する第２の領域は、上記マークのうちのＪ個を包含し、Ｉは、少なくとも１０、Ｉは、Ｊの少なくとも２００％である。
【０４８８】
本技術の依然として別の態様は、各ブロックが共通ペイロードを符号化するが、異なる印刷密度を有する、複数の参照光学コード信号ブロックのライブラリを提供することを含む方法である。画素からなる画像が受信され、各画素が場所及び値を有する。画像内の複数の画素の各々について、本方法は、（ａ）画素の値に対応する印刷密度を有する１つの光学コード信号ブロックをライブラリから識別すること、（ｂ）画素の場所に対応する識別された光学コード信号ブロック内の場所を識別すること、及び（ｃ）上記識別された光学コード信号ブロック内の識別された場所からの出力要素を出力画像フレームにコピーすることをさらに含む。そのような構成により、符号化された出力画像は、複数の参照光学コード信号ブロックの要素から組み立てられる。
【０４８９】
本技術のさらなる態様は、販売時点管理端末と関連付けられたスキャナを動作させる方法である。そのような方法は、ドットの第１のスパースなパターンを包装の対比的な背景上に描写する第１の像を受信することを含む。この第１の像が分析され、それにより描写されるドットの第１のスパースなパターンが、第１の符号化方法によって符号化されるデータストリングを表すことを決定する。この第１のデータストリングは、第１の符号化方法に対応する第１の復号方法を適用することによって、第１の像から復号される。本方法は、ドットの第２のスパースなパターンを包装の対比的な背景上に描写する第２の像を受信することをさらに含む。この第２の像が分析され、それにより描写されるドットの第２のスパースなパターンが、第２の符号化方法によって符号化されるデータストリングを表すことを決定する。この後者のデータストリングは、第２の符号化方法に対応する第２の復号方法を適用することによって、第２の像から復号され、第２の復号方法は、第１の復号方法とは異なる。述べられた分析する動作は、第１及び第２の像を空間周波数領域表現に変換すること、並びに上記第１又は第２の像のうちの一方が、他方に欠如している１つ又は複数の参照信号構成要素を含むことを決定することを含む。
【０４９０】
本技術の別の態様は、２Ｄブロック内の異なるそれぞれの場所に異なる値の要素を有する高密度マシン可読コードからスパースなマシン可読コードを作成する方法である。そのような方法は、要素の１番目について、出力信号ブロック内において、２Ｄブロック内の上記第１の要素の場所に対応する第１の場所に第１のマークを提供することを含む。そのような方法は、複数の要素の２番目について、第２の要素の場所が、第１のマークに隣接する除外された画素場所の領域内に入らないことを決定すること、及び結果として、出力信号ブロック内において、２Ｄブロック内の上記第２の要素の場所に対応する第２の場所に第２のマークを提供することをさらに含む。そのような方法は、複数の要素のうちの３番目について、上記第３の要素の場所が、第１又は第２のマークにそれぞれ隣接する除外された画素場所の第１又は第２の領域内に入ることを決定すること、及び結果として、出力信号ブロック内において、２Ｄブロック内の第３の要素の場所に対応する第３の場所に第３のマークを提供しないことをさらに含む。この方法では、上記第１の領域又は第２の領域のうちの少なくとも一方は、縦軸又は横軸を中心にして非対称である。
【０４９１】
本技術のさらなる態様は、商品に印刷するためのスパースなドットパターンを生成して、商品上の情報を符号化する方法であり、印刷は、複数の熱要素を含む感熱印刷ヘッドを有するプリンタによって実施されることになる。この方法は、スパースなドットパターンが、垂直隣接及び水平隣接を含む複数の代替案から引き出される空間関係で印刷され得る互いに隣接する２つのドットを含むことを決定することを含む。本方法は、上記代替案のうち、上記印刷ヘッド熱要素の熱的加熱及び冷却イベントの数を低減するものを選択することをさらに含む。
【０４９２】
本技術のさらに別の態様は、画像データが、連続階調透かしではなくスパースコードに対応することを決定するための方法である。この方法は、（ａ）画像データを空間周波数領域に変換すること、（ｂ）変換された前記画像データを、第１の参照信号を表すテンプレートと相関させて、第１の値を生成すること、（ｃ）変換された画像データを、第２の参照信号を表すテンプレートと相関させて、第２の値を生成すること、（ｄ）第２の値が第１の値よりも大きいことを決定すること、及び（ｅ）そのような決定に基づいて、画像データが、連続階調透かしではなくスパースコードに対応すると結論付けることを含む。次いで、スパースコードに特化した復号ルーチンが結果として開始され得る。
【０４９３】
本技術の依然として別の態様は、画像データが、１インチあたり３００ドットで印刷されるスパースコードではなく、１インチあたり２０３ドットで印刷されるスパースコードに対応することを決定するための方法である。そのような方法は、（ａ）画像データを空間周波数領域に変換すること、（ｂ）変換された画像データを、第１の参照信号構成要素を表すテンプレートと相関させて、第１の値を生成すること、（ｃ）変換された画像データを、第２の参照信号構成要素を表すテンプレートと相関させて、第２の値を生成すること、（ｄ）第２の値が第１の値よりも大きいことを決定すること、及び（ｅ）そのような決定に基づいて、画像データが、１インチあたり２０３ドットで印刷されるスパースコードに対応すると結論付けることを含む。同様にそのような決定に基づいて、画像データは、復号のために１インチあたり２０３ドットの解像度に戻すように変換され得る。
【０４９４】
複合コードに作用する構成は、特定の可視性又は堅牢性目標を達成するように、１：１とは異なる比率で参照信号及びペイロード信号を重み付けすることをさらに含み得る。
【０４９５】
これらの構成の各々は、マークの凝集を防ぐために、スパースブロック内の候補マークに間隔制約を適用する動作をさらに含み得る。間隔制約は、円形、楕円形、又は他の（例えば、不規則な）形状である侵入禁止ゾーンの形態をとり得る。侵入禁止ゾーンは、２つ以上、又は２つ以下の対称軸を有し得る（又は有さない）。間隔制約の実施は、スパースブロック内の各場所について１つの要素を有する関連付けられたデータ構造を用いることができる。暗いマークがスパースブロックに追加されると、対応するデータが、間隔制約に起因して潜在的なマーキングのためにもはや利用可能でない場所を識別するデータ構造で記憶される。
【０４９６】
これらの構成の各々において、参照信号は、空間周波数ピークの相対振幅を、それらがすべて等しい振幅でないように変化させることによって、非ランダムな外観を有するように調整され得る。参照信号外観のそのような変化は、スパースな信号外観に対して結果的に影響を有する。
【０４９７】
これらの構成はまた、非線形フィルタを多階層コード（例えば、元の高密度コード）に適用して、スパースブロック内に最も効果的にマークを形成することにより、印刷されないスパースな要素によって表される情報を表現する場所を識別する動作を含み得る。次いで、これらの場所は、スパースブロック内にマークを付けるための場所を選択することにおいて優先される。
【０４９８】
たった今再考した構成は、本開示の他の場所でより完全に詳述される。
【０４９９】
高密度コードからスパースコードを形成するための手段は、詳述したアルゴリズムのいずれかを実施するように構成される、本明細書に（即ち、動作環境と表題の付いた議論において）詳述されるハードウェア構成のいずれかを用いることができる。
【０５００】
本明細書は、いくつかの異なる実施形態について論じた。１つの実施形態と関連して詳述される方法、要素、及び概念は、他の実施形態と関連して詳述される方法、要素、及び概念と組み合わされ得るということを理解されたい。一部のそのような構成が、具対的に説明されているが、一部は、並べ替え及び組み合わせの数に起因して、説明されていない。出願者は、本明細書の方法、要素、及び概念が、それらの中から、及びそれらの間に限らず、引用された先行技術から知られているものとも、組み合わされ得る、代用され得る、及び交換され得るということを同様に認識し、意図する。さらには、詳述した技術は、現在及び将来の他の技術と一緒に、有利な効果に含まれ得るということを認識されたい。そのような組み合わせの実装形態は、本開示に提供される教示から、当業者にとっては簡単である。
【０５０１】
本開示は、動作の特定の順序及び要素の特定の組み合わせについて詳述しているが、他の企図される方法は、動作を並べ変えてもよく（おそらくはいくつかを省略し、他を追加する）、他の企図される組み合わせは、いくつかの要素を省略し、他を追加してもよいなど、ということを理解されたい。一例を挙げると、１：１以外の重み付け構成でペイロード及び参照信号を結合すると説明される実施形態において、１：１の重み付けが代替的に使用され得る。
【０５０２】
完全なシステムとして開示されるが、詳述した構成の部分組み合わせもまた、別個に企図される（例えば、完全なシステムの様々な特徴を省略する）。
【０５０３】
本技術のいくつかの態様は、例証的な方法を参照して説明されているが、そのような方法の動作を実施するように構成される装置もまた、出願者の発明の成果の部分として企図される。同様に、他の態様は、例証的な装置を参照して説明されており、そのような装置によって実施される方法論は、同様に、本技術の範囲内である。依然としてさらに、そのような方法を実施するようにプロセッサ又は他のプログラマブルシステムを構成するための命令を含む有形コンピュータ可読媒体もまた、明示的に企図される。
【０５０４】
上に説明される方法、プロセス、及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、又は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実装され得る。例えば、光学コードを生成する、及び読み取るための信号処理動作は、メモリに記憶され、プログラマブルコンピュータ内で実行される命令（ソフトウェア命令及びファームウェア命令の両方を含む）として実装される。代替的に、動作は、特殊用途デジタル回路内のデジタル論理回路、又は、１つ若しくは複数のプロセッサ及びデジタル論理回路モジュール内で実行される命令の組み合わせとして実装される。上に説明される方法及びプロセスは、システムのメモリ（電子、光学、又は磁気記憶デバイスなどのコンピュータ可読媒体）から実行されるプログラムに実装され得る。
【０５０５】
包括的な開示を提供するため、米国特許法の簡潔性の要求に応じると同時に、出願者は、本明細書内で参照される文書の各々を参照により組み込む。（そのような資料は、たとえそれらの教示の特定のものに関連して上で引用されるとしても、それらの全体が組み込まれる。）これらの参考文献は、出願者が、本明細書内で詳述される構成に組み込まれることを意図する、また現在詳述される技術及び教示が組み込まれる、技術及び教示を開示する。
【０５０６】
上で論じられる原則及び特徴が適用され得る様々な実施形態の観点から、詳述した実施形態は、単に例証にすぎず、本発明の範囲を制限すると取られるべきではないことは明らかである。むしろ、出願者は、すべてのそのような修正が、以下の特許請求の範囲及びそれらの等価物の趣旨及び範囲内に入り得るものとして本発明を特許請求する。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３３Ａ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３６Ａ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４９】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【図５１】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７Ａ】
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【図５７Ｂ】
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【図５７Ｃ】
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【図５７Ｄ】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４Ａ】
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【図６５Ａ】
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【図６５Ｂ】
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【図６６Ａ】
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【図６６Ｂ】
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【図６６Ｃ】
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【図６６Ｄ】
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【図６７Ａ】
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【図６７Ｂ】
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【図６８Ａ】
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【図６８Ｂ】
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【図６９Ａ】
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【図６９Ｂ】
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【図６９Ｃ】
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【図６９Ｄ】
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【図７０】
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【図７１Ａ】
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【図７１Ｂ】
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【図７２Ａ】
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【図７２Ｂ】
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【図７３】
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【図７４Ａ】
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【図７４Ｂ】
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【図７４Ｃ】
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【図７４Ｄ】
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【図７５】
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【図７６Ａ】
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【図７６Ｂ】
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【図７６Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年10月6日(2020.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーク付き要素の所望の空間密度の２値の２Ｄ光学コード出力信号ブロックを生成する方法であって、前記２Ｄ光学コード出力信号ブロックは、Ｎ×Ｎアレイの要素の場所を含み、各場所は、第１の２進値又は第２の反対の２進値を有し、前記コードは、参照信号構成要素及びペイロード信号構成要素を含み、前記参照信号構成要素は、カメラが捕捉した画像内に描写されたときに前記光学コードの幾何学的同期を可能にする構造を有し、前記方法は、入力として、（ａ）２Ｄペイロード信号ブロック及び（ｂ）２Ｄ参照信号ブロックを取ることを特徴とし、前記２Ｄペイロード信号ブロックは、各々が第１又は第２の値を有し、及び各々がＭ×Ｍペイロード信号ブロック内の関連付けられた場所を有する、Ｍ×Ｍ２値要素のアレイを備え、前記２Ｄ参照信号ブロックは、各要素が、値、及びＮ×Ｎブロック内の関連付けられた場所を有する、Ｎ×Ｎ要素のアレイを備え、前記参照信号ブロック内の要素は、多値化され、Ｎ＞Ｍであることを特徴とし、前記方法は、
前記Ｍ×Ｍペイロード信号ブロックを補間してＮ×Ｎ信号ブロックを得るステップであって、前記補間がまた、前記ペイロード信号ブロックの要素をＭ×Ｍ２値要素からＮ×Ｎ多値化要素に変える、ステップと、
前記Ｎ×Ｎ参照信号ブロック及び補間された前記Ｎ×Ｎペイロード信号ブロックを、前記参照信号ブロック及び前記ペイロード信号ブロックのうちの一つに、予め確立された重み付け因子を掛けて、前記信号ブロックのうちの他の一つに加算することにより、加重合計して結合して、Ｎ×Ｎ多値化要素からなる複合コードブロックを得るステップであって、前記複合コードブロックの各要素は、前記要素の優先度を確立する値を有し、前記出力信号ブロックの前記Ｎ×Ｎの場所のそれぞれは、Ｎ×Ｎの前記複合コードブロックの場所のそれぞれに空間的に対応する、ステップと、
最も高い優先度を有する前記複合コードブロックの要素を識別し、全ての場所が初めに第１の２進値を有する前記Ｎ×Ｎの場所の前記出力信号ブロックにおいて、識別された前記要素に対応する場所を第２の２進値でマークするステップと、
前記マークされた要素の前記所望の空間密度が達成されるまで、次に高い優先順位を有する前記複合コードブロックの連続する要素を識別し、前記識別された要素に対応する前記出力信号ブロック内の連続する場所を前記第２の２進値でマークするステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記出力信号ブロック内の各連続する場所をテストして、前記場所が所定の進入禁止ゾーン内に入るか否かを決定し、前記連続する場所が前記進入禁止ゾーン内に入らない場合にのみ前記連続する場所をマークすることによって、マークの凝集を制限するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記重み付け因子は０．７であり、
前記進入禁止ゾーンは、前記第２の２進値を有する任意の他の場所からの前記出力信号ブロック内の４つの場所の距離である、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
プリンタを使用して、前記Ｎ×Ｎの２Ｄ光学コード出力信号ブロックを含む粘着ラベルを印刷するステップをさらに含み、前記プリンタが、印刷ヘッド要素の線形アレイを含み、前記Ｎ×Ｎの２Ｄ光学コード出力信号ブロックの行又は列内のＮ個の要素と、前記印刷ヘッド要素の線形アレイ内のＮ個の隣接印刷ヘッド要素との間に１：１マッピングが存在する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記印刷ヘッド要素が、１インチあたり２０３の間隔を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
Ｎ×Ｎの前記複合コードブロック内の要素を値によってソートして優先順位を確立するステップと、
前記優先順位で前記要素をステップスルーさせるステップと、
マークされた要素の前記所望の空間密度が達成されるまで、前記出力信号ブロック内の対応する場所にマークを付けるステップと、を含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
当該方法により生成された出力信号ブロックが付いた食品を包装すること、を含む、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
レーザ彫刻、エンボス加工、またはアブレーションによって、前記出力信号ブロックに従って物品表面を３Ｄ成形するためにレーザを使用すること、をさらに含む、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
局所的に隆起した又は凹んだ特徴部によって、３Ｄ形式で物品表面に前記出力信号ブロックを形成するステップ、を更に含む、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記出力信号ブロックの場所の２〜１５％が前記第２の２進値でマークされる、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
プリンタを使用して、前記Ｎ×Ｎの２Ｄ光学コード出力信号ブロックを含むラベルをドットパターンとして印刷するステップ、を更に含み、
前記出力信号ブロックの前記第２の２進値のマークは、２つ、３つまたは４つのドットの凝集でラベルに印刷される、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
第１の空間密度で生成された出力信号ブロックを用いて、基材の第１の領域にマークするステップと、
前記第１の空間密度より大きい第２の空間密度で生成された出力信号ブロックを用いて、前記基材の第２の領域にマークするステップと、を更に含む、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の領域は、会社ロゴの形状を有する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
プロセッサ及びメモリを含む装置であって、
前記メモリは、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を前記装置に実行させる命令を含む、装置。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を、プロセッサに実装された装置に実行させるプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
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