(57)【要約】【課題】被検出対象物の表面に絶対位置検出用のパターンを形成することなく、また、被検出対象物の移動範囲が広い場合でも、正確な位置を検出することができる位置検出装置及び位置検出プログラム。【解決手段】読取部が、紙片を読み取り、読取画像を得る（１５０）。一辺を原点位置に一致させた比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出し（１５２，１５４）、比較処理を行う（１５６）。次に、相関値の最大値が閾値以上で、且つノーマライズド・スコアが閾値以上か否かにより比較による照合が成立したか否かを判定し（１５８）、否定された場合は、比較領域を更新し（１６０，１５４，１５６）、肯定された場合は、比較した皮革データが抽出された位置を読取部が読み取った紙片の位置として特定し（１６２）、特定された読取部の位置をディスプレイに表示する（１６４）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダム性を有する固有の特徴が表面に分布する対象物と、該表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段とを備え、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動するように配置された対象物・読取手段と、
前記対象物の表面に分布する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データに対応する前記対象物の表面上の位置を記憶した記憶手段と、
前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出手段と、
を含む位置検出装置。
【請求項２】
前記対象物を、所定形状の紙片、表面が透明な保護膜で保護された所定形状の紙片、又は所定形状の磨りガラスで構成した請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記所定形状を、長尺状又は円盤状とした請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記読取手段は、前記対象物の表面に照射された光の透過光又は反射光を受光することで前記読取領域を読み取る請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている特徴データから抽出される前記対象物の表面上の一部の領域に分布する特徴を表す比較データとの相関値が所定値以上であるか否かを判断する判断手段、及び前記判断手段により前記相関値が所定値以上であると判断された前記比較データに基づき、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を特定する特定手段を含む請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記判断手段は、前記読取データと前記比較データとの相関値が所定値以上となるまで、予め定められた位置から前記一部の領域を所定画素ピッチずつ前記相対移動方向に対応する往路方向及び復路方向の少なくとも一方の方向に移動させ、
前記特定手段は、前記予め定められた位置から、前記読取データと前記比較データとの相関値が所定値以上となった前記位置までの画素数と１画素の長さとの積から、前記基準位置を基準とした前記読取領域の位置を特定する請求項５記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記所定画素ピッチは、前記一部の領域の移動方向の幅に相当する画素以下である請求項６記載の位置検出装置。
【請求項８】
対象物の表面に分布するランダム性を有する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データと対応する前記対象物の表面上の位置を予め記憶する記憶ステップと、
前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記予め記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び該対象物の表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出ステップと、
を有する処理をコンピュータに実行させる位置検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出装置及び位置検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学式、磁気式等の絶対位置を検出するアブソリュート方式のエンコーダが知られている。これらのアブソリュート方式のエンコーダは、回転板又はスケールに形成された位置検出用パターンをセンサで読み取ることで絶対位置を検出する。絶対位置を検出するためのパターンは、例えば光学式の場合、パターンが形成された原版をガラス等に転写することにより形成される。しかし、このように絶対位置を検出するためのパターンの形成は、被位置検出物である回転板又はスケールの移動範囲が広くなるほど、また位置検出精度が高くなるほど困難になる。
【０００３】
これに対し、絶対位置検出用パターンが描かれている複数の検出用スケールと、該検出用スケールと同数のピックアップを設けた検出ヘッドとを相対移動させ、各隣合う検出用スケールについて、２つのピックアップで重複検出可能な範囲（重複検出範囲）を確保し、この重複検出範囲において、検出出力に採用するピックアップデータの切り替えを行なうとともに、検出出力の連続性を担保する補正を行なうことで、検出スケールの接続に伴う誤差に影響されることなく、絶対位置を計測可能な長さを延ばす技術が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３７７５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した背景技術においてなされたもので、被検出対象物の表面に絶対位置検出用のパターンを形成することなく、また、被検出対象物の移動範囲が広い場合でも、正確な位置を検出することができる位置検出装置及び位置検出プログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ランダム性を有する固有の特徴が表面に分布する対象物と、該表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段とを備え、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動するように配置された対象物・読取手段と、前記対象物の表面に分布する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データに対応する前記対象物の表面上の位置を記憶した記憶手段と、前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び前記読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出手段と、を含んで構成されている。
【０００６】
この位置検出装置の構成は、読取手段が対象物に対して相対移動する構成、対象物が読取手段に対して相対移動する構成、及び対象物と読取手段との両方が互いに相対移動する構成の何れでもよい。
【０００７】
対象物は、所定形状の紙片、表面が透明な保護膜で保護された所定形状の紙片、又は所定形状の磨りガラスで構成することができ、この場合、所定形状は、長尺状又は円盤状とすることができる。
【０００８】
読取手段は、対象物の表面に照射された光の透過光又は反射光を受光することで読取領域を読み取ることができる。
【０００９】
検出手段は、読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記記憶手段に記憶されている特徴データから抽出される前記対象物の表面上の一部の領域に分布する特徴を表す比較データとの相関値が所定値以上であるか否かを判断する判断手段、及び前記判断手段により前記相関値が所定値以上であると判断された前記比較データに基づき、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を特定する特定手段を含んで構成することができる。
【００１０】
判断手段は、読取データと比較データとの相関値が所定値以上となるまで、予め定められた位置から前記一部の領域を所定画素ピッチずつ前記相対移動方向に対応する往路方向及び復路方向の少なくとも一方の方向に移動させ、特定手段は、予め定められた位置から、読取データと比較データとの相関値が所定値以上となった前記位置までの画素数と１画素の長さとの積から、基準位置を基準とした前記読取領域の位置を特定することができる。
【００１１】
この所定画素ピッチは、前記一部の領域の移動方向の幅に相当する画素以下のものであり、分解能の観点からは、１画素であることが望ましい。
【００１２】
また、所定画素ピッチは、前記一部の領域の移動の回数を減らすために、相関値が所定値に一定以上近づくまでは、前記一部の領域の移動方向の半分の幅として、相関値が所定値に近づくに従い、幅を狭めていくのでもよい。
【００１３】
請求項８の発明は、対象物の表面に分布するランダム性を有する固有の特徴を示す特徴データ及び予め定められた基準位置を基準とし、且つ前記特徴データと対応する前記対象物の表面上の位置を予め記憶する記憶ステップと、前記読取手段により読み取られた前記読取領域の固有の特徴を示す読取データと、前記予め記憶されている前記特徴データとの比較結果に基づいて、前記対象物及び該対象物の表面の一部を読取領域として該読取領域に分布する固有の特徴を読み取る読取手段の少なくとも一方が前記対象物及び前記読取手段の他方に対して相対移動したときに、前記基準位置を基準とした前記読取領域の前記対象物の表面上の位置を検出する検出ステップと、を有する処理をコンピュータに実行させる位置検出プログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、ランダム性を有する固有の特徴が分布した対象物を用いているので、表面に絶対位置検出用のパターンを形成することなく、また、被検出対象の移動範囲が広い場合でも、基準位置を基準とした検出対象の正確な位置を検出することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、システム１２の実施形態の概略を示している。水平配置されたテーブル１４には、矢印’＋’方向及び矢印’−’方向に可動な状態で読取部２０が支持されている。読取部２０の移動は、読取部２０に固定されたナットと、ナットに螺合されたボールネジと、ボールネジを回転させるサーボモータを含む駆動部１６とＣＮＣ（数値制御装置）１８とによって行なわれる。この読取部２０は、所定の解像度（例えば４００ｄｐｉ）で対象物を読み取る機能を備えている。
【００１６】
ＣＮＣ１８には操作盤２２が接続されている。操作盤２２は、ディスプレイ、キーボード、電源スイッチ等（図示省略）を具備している。
【００１７】
また、テーブル１４と平行に、読み取り対象の対象物が固定された対象物載置台２４が設けられており、読取部２０によって対象物の一部の領域が読み取られるようになっている。
【００１８】
さらに、システム１２は、アナログ信号をディジタル信号に変換する読取部２０に接続されたアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２６、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、及び入出力インターフェイス等を備えたコンピュータで構成された信号処理部２８で構成されている。信号処理部２８は、読取部２０と接続しており、読取部２０の読取処理の制御も行なっている。また、信号処理部２８は読み取られた対象物を所定の階調（例えば８ビットグレイスケール）で表す機能を備えている。
【００１９】
システム１２では、対象物を読み取って読取部２０から出力された信号が、Ａ／Ｄ変換器２６及び信号処理部２８により処理され、基準位置である原点位置を基準とした読取部２０の絶対位置が検出されるようになっている。この読取部２０の絶対位置は、ＣＮＣ１８のフィードバック制御等に利用される。
【００２０】
図２に示されるように、対象物載置台２４には、対象物としての透明の保護膜で覆われた紙片３０が固定されている。この紙片３０は、少なくとも、読取部２０が移動により読み取り可能な領域の全範囲を含む大きさである。
【００２１】
読取部２０の読取方式は、反射光読取式であり、読取部２０は、紙片３０に光を照射する発光素子２０Ａと、該発光素子２０Ａから射出され紙片３０で反射された光を受光し、受光量に応じた信号を出力する多数の受光素子が配列されたＣＣＤ等で構成された撮像素子２０Ｂとで構成されている。
【００２２】
紙片３０の全表面に渡って分布するランダム性を有する特徴は、予め、図３に示されるようなフラットベッド型のスキャナ３２によって読み取られて、信号処理部１８に設けられた不揮発性メモリに記憶されている。即ち、このスキャナ３２は、原稿台（図示省略）上に載置された紙片３０の、例えば３２ドット（約２ｍｍ）×テーブル１４の全長の特徴を前述の読取部２０と同一の解像度、且つ信号処理部１８と同一の階調（例えば８ビットグレイスケール）で読み取る機能を備えている。読み取ることによって得られた紙片３０の表面に分布するランダム性を有する固有の特徴を表す特徴データと、特徴の位置を示すデータとを対応付けた登録画像データは、信号処理部１８に設けられた不揮発性メモリに記憶される。この特徴データに対応する画素の端部に原点位置が定められている。
【００２３】
次に、図４のフローチャートを参照して、読取部２０の位置検出ルーチンについて説明する。この位置検出ルーチンは、例えばシステム１２の電源投入直後等の、当該位置検出ルーチン直前の読取部２０の位置が不明な場合に実行される。この位置検出ルーチンのプログラムは、信号処理部１８のＲＯＭに記憶されている。
【００２４】
ステップ１５０では、読取部２０を移動し、読取部２０によって、紙片３０の表面を読み取ることに得られた、例えば図５に示すような６４×６４ドット（約４ｍｍ×約４ｍｍ）のサイズの読取画像データを取り込む。
【００２５】
ステップ１５２では、比較領域の一辺を登録画像データの原点Ｏ位置に一致させる。
【００２６】
ステップ１５４では、図５に示すような一辺を原点Ｏ位置に一致させた比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出する。
【００２７】
図６（Ａ）に示されるのは、比較データを視覚化（目視での確認が容易なようにコントラストを補正）した画像である。
【００２８】
紙片３０を形成する繊維質材料の絡み具合を製造時に制御することは不可能であるので、紙片３０を形成する繊維質材料の絡み具合はランダムと見なすことができ、各紙片において固有な特徴である。紙片３０を形成する繊維質材料の絡み具合いは透過光顕微鏡を用いれば観察できる。図６（Ａ）に示す「比較画像」では、繊維質材料の絡み具合いまでは確認できないものの、繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因する（紙を漉くときの諸条件により生ずる紙表面の凸凹も影響している可能性もある）紙の透明度のランダムな変化を反映したランダムな明暗のパターンが生じているので、「比較画像」に対応する比較データが、紙片３０上の比較領域内における固有の特徴、即ち紙片３０上の比較領域内の透明度のランダムな変化を表す情報となっていることが確認できる。
【００２９】
図６（Ｂ）に示されるのは、位置検出に用いられる読取部２０により読み取られた読取領域の読取データを視覚化した画像である。この読取データは、読取領域内における紙片３０の透明度のランダムな変化を表している。
【００３０】
ステップ１５６では、比較処理を行う。以下、この比較処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】
第１実施形態に係る比較処理では、読取領域の読取画像（例として図６（Ｂ）に図示）のデータから比較領域と同サイズの領域（演算対象領域）に相当するデータを抽出し、該データと比較画像（例として図６（Ａ）に図示）の比較データとの相関値を演算することを、演算対象領域の位置を移動させながら繰り返す。このため、次のステップ１７０では読取領域内におけるデータ抽出位置（演算対象領域の位置）を初期化する。
【００３２】
ステップ１７２では、読取領域のデータから、設定したデータ抽出位置に位置している比較領域と同サイズの領域のデータ（演算対象データ）を抽出する。そしてステップ１７４では以下に示す（１）式に従い、比較データとステップ１７２で抽出した演算対象データとの相関値を正規化相関法により演算し、演算によって得られた相関値をＲＡＭ等に記憶させる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
但し、Ｆは比較画像（比較データの集合）、ｆiは比較画像の個々の画素の明度値、Ｎは比較画像（及び読取画像の部分領域）の総画素数、Ｇは読取画像の部分領域（の集合）、ｇiは読取画像の部分領域の個々の画素の明度値、ｆAVEは比較画像の個々の画素の明度値の平均値、ｇAVEは読取画像の部分領域の個々の画素の明度値の平均値である。
【００３５】
次のステップ１７６では、演算対象領域が読取領域の全面をスキャンしたか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１７８へ移行し、データ抽出位置を１ドットだけ縦又は横に移動させた後にステップ１７２に戻る。これにより、ステップ１７６の判定が肯定されるまでの間ステップ１７２〜ステップ１７８が繰り返される。第１実施形態では比較領域を３２×３２ドット、読取領域を６４×６４ドットとして説明しているので、相関値の演算は(６４−３２＋１)×(６４−３２＋１)＝１０８９回行われ、１０８９個の相関値が得られることになる。
【００３６】
相関値の演算が終了するとステップ１７６の判定が肯定されてステップ１８０へ移行し、上記の演算によって得られた多数個の相関値の中からその最大値を抽出する。また、次のステップ１８２では、多数個の相関値の標準偏差及び平均値を演算した後に、演算した標準偏差・平均値及びステップ１８０で求めた相関値の最大値を次の(２)式に各々代入することで、相関値の最大値のノーマライズド・スコアを演算する。
ノーマライズド・スコア＝（相関値の最大値−相関値の平均値）÷相関値の標準偏差    …(２)
なお、一般に比較領域（詳しくは相関値の演算対象とする領域）のサイズが大きくなるに従って一致の判断の精度は向上する。第１実施形態では、読取解像度４００ｄｐｉにおける比較領域のサイズを３２×３２ドット（約２ｍｍ×約２ｍｍ）としている。比較領域を上記サイズよりも小さくすると一致の判断の精度は低下することが実験結果から分かっているおり、比較領域を上記サイズより大きくしても精度向上の程度は僅かである。従って、読み取りにあたって高価で取り扱いが面倒な顕微鏡を使う必要はなく、４００ｄｐｉ程度の解像度での読み取りが可能な読取装置（市販されている安価なスキャナ等）を使用するのが実用的である。
【００３７】
また、比較領域の読み取りにおいて、受光器に過大な光量の光が入射された等により受光器の出力信号が飽和してしまうと、読み取りによって得られる比較データが表す比較領域内の透明度の変化が部分的に白くとんでしまう等のように、比較領域内の透明度の変化を正確に表す比較データが得られないので、比較領域の読み取りに際しては露出を適度に抑えることが望ましい。
【００３８】
次に、判断手段であるステップ１５８では、ステップ１８０で求めた相関値の最大値が閾値以上で、且つステップ１８２で演算したノーマライズド・スコアが閾値以上か否かにより比較による照合が成立したか否かを判定する。否定された場合はステップ１６０へ移行し、比較領域を更新する。比較領域は図８（Ａ）に示されるように、原点Ｏから離れる方向へ、所定の移動幅移動させた領域である。この所定の移動幅は、１ドットの幅であることが望ましい。
【００３９】
なお、当該所定の移動幅は、相関値の最大値が所定の値以上で、且つノーマライズド・スコアが所定の値以上となるまでは、例えば比較領域の半分の幅（１６ドット（約１ｍｍ））として、相関値の最大値及びノーマライズド・スコアが大きくなるに従い、幅を狭めていくのでもよい。
【００４０】
次にステップ１５４へ移行し、例えば図８（Ａ）の網掛け領域で示される、一辺を、’１’の位置に一致させた比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出する。
【００４１】
ステップ１５６では、更新された比較データとの比較が行われる。
【００４２】
ステップ１６０，１５４，１５６の処理は、ステップ１５８の判定で肯定されるまで行われる。例えば、比較領域を原点Ｏから離れる方向へ１２ドット移動させた場合は、図８（Ｂ）の網掛けの領域のように示される。
【００４３】
一方、ステップ１５８の判定で肯定された場合は、ステップ１６２，１６４へ移行する。特定手段であるステップ１６２では、比較領域の位置に基づき、読取部２０が読み取った紙片３０の位置を特定し、ステップ１６４では、特定された読取部２０の位置をディスプレイに表示する。
【００４４】
読取部２０の位置は、相関値が所定値以上となるまでの、比較領域の、原点Ｏから離れる方向への移動回数と前記所定の移動幅との積の演算により求めればよい。
【００４５】
次に、図９のフローチャートを参照して、第１実施形態の読取部２０の移動時の位置検出ルーチンについて説明する。この位置検出ルーチンのプログラムは、信号処理部１８のＲＯＭに記憶されている。
【００４６】
ステップ２００では、読取部２０を移動し、読取部２０によって、紙片３０の表面を読み取ることによって得られた、例えば６４×６４ドット（約４ｍｍ×約４ｍｍ）のサイズの読取領域データを取り込む。
【００４７】
ステップ２０２では、比較領域（＋）及び比較領域（−）を直前の位置検出時に照合が成立した比較領域と一致させる。
【００４８】
ステップ２０４，２０６，２０８では、比較領域（＋）を矢印’＋’方向に所定の移動幅移動させ、移動後の比較領域（＋）に対応する比較データを登録画像データから抽出し、前述の比較処理を行なう。
【００４９】
ステップ２１０では、比較による照合が成立したか否かが判定され、否定されるとステップ２１２，２１４，２１６へ移行する。ステップ２１２，２１４，２１６では、比較領域（−）を矢印’−’方向に所定の移動幅移動させ、移動後の比較領域（−）に対応する比較データを登録画像データから抽出し、前述の比較処理を行なう。
【００５０】
なお、この所定の移動幅は、１ドットの幅であることが望ましいが、当該所定の移動幅は、相関値の最大値が所定の値以上で、且つノーマライズド・スコアが所定の値以上となるまでは、例えば比較領域の半分の幅（１６ドット（約１ｍｍ））として、相関値の最大値及びノーマライズド・スコアが大きくなるに従い、幅を狭めていくのでもよい。
【００５１】
ステップ２１８では、比較による照合が成立したか否かが判定され、肯定されるまでステップ２０４〜ステップ２１６の処理が行なわれる。ステップ２１０，２１８の判定で肯定された場合は、ステップ２２０，２２２へ移行する。ステップ２２０では、照合が成立した比較領域（＋）又は比較領域（−）の位置を読取部２０が読み取った紙片３０の位置として特定し、ステップ２２２では、特定された読取部２０の位置をディスプレイに表示する。
【００５２】
以上説明したように、第１実施形態では、読取部２０により読み取られた読取領域の固有の特徴を示す読取データと、比較データとの相関値が所定値以上であるか否かを判断することにより、読取部２０の位置を特定するので、紙片３０が絶対位置検出用のパターンを備えることなく、また、読取部２０と紙片３０との相対移動の範囲が広い場合でも、対象物載置台２４に固定された紙片３０が読み取られた読取領域の正確な平行方向の移動位置を特定できる。
【００５３】
また、紙片３０は光学的に読取可能であるので、第１実施形態は容易に実施で可能である。
（第２実施形態）
第２実施形態では、読取部２０の移動方向及び移動速度が検知可能な場合について説明する。
【００５４】
なお、この場合のシステム１２の構成は、第１実施形態に示したシステム１２（図１及び図２参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５５】
また、第２実施形態に係るシステム１２でも、位置検出ルーチン直前の読取部２０の位置が不明な場合に実行される位置検出は、第１実施形態と同様に行なわれるので、ここでの説明は省略する。
【００５６】
第２実施形態の読取部２０移動時の位置検出ルーチンについて、図１０のフローチャートを参照して説明する。この位置検出ルーチンのプログラムは、信号処理部１８のＲＯＭに記憶されている。
【００５７】
ステップ３００では、読取部２０を移動し、読取部２０により、紙片３０の表面を読み取ることに得られた、例えば６４×６４ドット（約４ｍｍ×約４ｍｍ）のサイズの読取領域データを取り込む。
【００５８】
ステップ３０２では、比較領域を直前の位置検出時に照合が成立した比較領域と一致させる。
【００５９】
ステップ３０４では、検知された読取部２０の移動方向及び移動速度に基づいて、比較領域の移動方向及び移動量が決定される。
【００６０】
移動方向が矢印’＋’方向の場合は、ステップ３０６へ移行し、移動速度に応じて比較領域を矢印’＋’方向に移動し、ステップ３１０へ移行する。移動方向が矢印’−’方向の場合は、ステップ３０８へ移行し、移動速度に応じて比較領域を矢印’−’方向に移動し、ステップ３１０へ移行する。移動がない場合は、比較領域を変更せずにステップ３１０へ移行する。
【００６１】
ステップ３１０では、比較領域内のデータを比較データとして登録画像データから抽出し、ステップ３１２では、前述の比較処理を行なう。
【００６２】
ステップ３１４では、比較による照合が成立したか否かが判定され、肯定されるとステップ３１６，３１８へ移行する。ステップ３１６では、比較領域の位置を読取部２０が読み取った紙片３０の位置として特定し、ステップ３１８では、特定された読取部２０の位置をディスプレイに表示する。
【００６３】
ステップ３１４の判定で否定された場合は、ステップ３２０へ移行し、前述の位置検出ルーチン直前の読取部２０の位置が不明な場合に実行される位置検出（図４のフローチャート参照）を行なう。なお、ステップ３１４の判定が否定されるのは、読取部２０の移動方向及び移動速度の検知エラーが起きた場合、紙片３０に汚れが付着している場合等である。
（第３実施形態）
次に、第１実施形態及び第２実施形態の信号処理部１８において実行される位置検出ルーチンをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で実行した場合の実施形態を説明する。
【００６４】
図１１に示すように、ＰＣ５５は、各種情報を表示するディスプレイ５８と、ＰＣ本体５９と、を含んで構成されている。ＰＣ本体５９の表面側には、記憶媒体５２を装着するための記憶装置５４が設けられている。
【００６５】
ここで、読取部２０の位置検出の機能は、ＰＣ５５において実行可能なプログラム５０によって実現することができる。
【００６６】
このＰＣ５５により実行可能なプログラム５０としては、信号処理部１８で用いた位置検出ルーチンのプログラムをＰＣ５５により実行可能なコードに変換して用いればよい。
【００６７】
プログラム５０およびそのプログラム５０が用いるデータなどは、予めＰＣ５５が読み取り可能な、記憶媒体５２に記憶することも可能であり、ＰＣ５５内の後述するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）６２やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６１に予め記憶するようにしてもよい。
【００６８】
記憶媒体５２とは、ＰＣ５５のハードウェア資源に備えられている読取装置５４に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こし、それに対応する信号の形式で読取装置５４にプログラムの記述内容を伝達できるものである。
【００６９】
このような記憶媒体５２としては、光磁気ディスク５２Ａ、光ディスク５２Ｂ、磁気ディスク５２Ｃ、及びＰＣ本体５９に装着可能なメモリ５２Ｄ等がある。メモリ５２Ｄの一例には、ＩＣカードやメモリカード等が挙げられる。これらの記憶媒体５２は、可搬型、及び非可搬型の何れであってもよい。
【００７０】
上記読取装置５４には、上記光磁気ディスク５２Ａに記憶されている各種データを読み取るための光磁気ディスク装置５４Ａ、光ディスク５２Ｂに記憶されている各種データを読み取るための光ディスク装置５４Ｂ、及び磁気ディスク５２Ｃに記憶されている各種データを読み取るための磁気ディスク装置５４Ｃ等がある。
【００７１】
ＰＣ５５は、図１２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６０、ＲＯＭ６１、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６３を含んで構成されている。これらのＣＰＵ６０、ＲＯＭ６１、及びＲＡＭ６３は、ＣＰＵバス等から構成されるホストバス７１により信号授受可能に接続されている。これらＣＰＵ６０、ＲＯＭ６１、及びＲＡＭ６３からなる構成が、上記説明した信号処理部１８と同様の機能を有する。
【００７２】
ＣＰＵ６０は、上記説明した信号処理部１８のＣＰＵと同様の機能を有し、上記プログラム５０に従った処理を実行する。ＲＯＭ６１は、ＣＰＵ６０が使用するプログラムや、演算パラメータや、プログラム５０等を格納する。ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６０の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を格納する。なお、ＲＯＭ６１及びＲＡＭ６３が、上記説明した信号処理部１８のＲＯＭ及びＲＡＭとして機能する。
【００７３】
ホストバス７１は、ブリッジ６４を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス６６にデータや信号を授受可能に接続されている。
【００７４】
ＰＣ５５には、キーボード６０、マウス等のポインティングデバイス６５、ディスプレイ５８、ＨＤＤ６２、読取装置５４、接続ポート６７、通信部７０、読取部２０、及びデータ出力部５６が設けられている。
【００７５】
これらのキーボード６０、マウス等のポインティングデバイス６５、ディスプレイ５８、各種データを記憶するためのＨＤＤ６２、読取装置５４、接続ポート６７、通信部７０、読取部２０、及びデータ出力部５６は、インターフェース６８、外部バス６６、ブリッジ６４、及びホストバス７１を介して、ＣＰＵ６２に信号授受可能に接続されている。
【００７６】
キーボード６０及びポインティングデバイス６５は、操作者によって操作される入力デバイスである。また、ディスプレイ５８は、液晶表示装置またはＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などから成り、各種情報をテキストやイメージ情報として表示するデバイスである。これらは、上記システム１２の操作盤２２と同等の機能を有する。
【００７７】
なお、読取部２０は、物理的に異なる装置として構成され、ケーブル等により互いに信号授受可能に接続された構成であってもよい。
【００７８】
記憶媒体５２は、読取装置５４に装着されることで、格納しているプログラム５０等の各種データを読取装置５４によって読み取られる。ＣＰＵ６０の制御によって、読取装置５４は、装着された記憶媒体５２に記憶されているプログラム５０や各種データ等を読み出す。読取装置５４によって読み出された位置検出ルーチンのプログラム及びデータは、ＣＰＵ６０の制御によってインターフェース６８、外部バス６６、ブリッジ６４、及びホストバス７１を介してＲＡＭ６３に格納される。
【００７９】
接続ポート６７は、ＰＣ５５に接続するスキャナ等の外部接続機器６９を接続するためのポートであり、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等の接続部を有している。通信部７０は、図示を省略する有線通信網または無線通信網を介して外部装置とデータや信号授受を行うためのデバイスである。
【００８０】
データ出力部５６は、各種データを出力するための出力装置であって、例えば、プリンタを挙げることができる。
【００８１】
このようなＰＣ５５において、上記記憶媒体５２が読取装置５４に装着されると、ＣＰＵ６０は、記憶媒体５２に記憶されているプログラム５０を読み出してＲＡＭ６３に格納する。なお、プログラム５０がＨＤＤ６２またはＲＯＭ６１に記憶されている場合には、ＣＰＵ６０は、これらのＨＤＤ６２またはＲＯＭ６１に記憶されているプログラム５０を読み出してＲＡＭ６３に格納する。
【００８２】
ＣＰＵ６０では、このＲＡＭ６３に格納したプログラム５０の位置検出ルーチンのプログラムを実行する。このプログラム５０がＣＰＵ６０によって実行されることによって、上記図４、図９及び図１０に示す処理ルーチンがＣＰＵ６０において実行されて、ＰＣ５５において、上記信号処理部１８と同様にして位置検出が実行される。
【００８３】
なお、上記各実施形態では、読取部２０は反射光読取式としたが、透過光読取式であってもよい。この場合は、対象物載置台２４及び紙片３０は共に透過性の部材が用いられ、対象物載置台２４と紙片３０とが配置される。
【００８４】
また、対象物載置台２４に配置される対象物は、磨りガラス等のランダム性を有する特徴が表面に分布していれば、紙片３０でなくてもよく、紙片３０は透明の保護膜で覆われていなくてもよい。
【００８５】
また、スキャナ３２を用いた読み取りの代わりに、読取部２０の可動方向の全域に亘る移動に伴う読取部２０の移動によって、紙片３０の全表面に渡って分布するランダム性を有する特徴を読み取り、特徴の特徴データと、特徴の位置を示すデータとを対応付けた登録画像データを信号処理部１８に記憶してもよい。
【００８６】
また、上記では読取部２０を移動させる例について説明したが、紙片３０を移動させてもよい。
【００８７】
また、上記では比較領域及び読取領域を矩形状（詳しくは正方形状）とした例を説明したが、これに限定されるものではなく、長方形、台形、三角形、円形、楕円形、直線状（例えば１〜数ドット幅の非常に扁平な矩形状）等、任意の形状を採用可能である。但し、領域の形状を複雑にしたとしても真偽判定の精度向上には寄与しないので、特別の事情が無い限りは、比較領域及び読取領域の形状は単純な矩形や円形であることが望ましい。
【００８８】
比較領域及び読取領域を円形状にした場合は、読取領域の中心を何らかの方法で比較領域の中心と重ね合わせることができれば、極座標形式に変換することで矩形状の場合と同様の処理が行える。但し、一般にスキャナ等の読取装置はラインセンサと原稿を副走査方向（ラインセンサのセンサ配列と直交する方向）へ相対移動させて２次元の読み取りを行う構造であり、読取装置からのデータの出力順序も矩形状領域のデータの取込みに好適な順序であるため、比較領域及び読取領域をわざわざ円形状にするメリットは少なく、また双方の領域の中心を重ね合わせる処理も簡易な処理ではないので、実用的には、比較領域及び読取領域は矩形状とすることが妥当である。
【００８９】
また、対象物載置台２４に配置される対象物（各実施形態では紙片３０）のランダム性を有する特徴が、色変化を伴う特徴である場合には、該特徴を光学的に読み取るに際して複数の色成分に分解して読み取ることが有効であるが、対象物としての紙片３０固有の特徴として、紙片３０を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因する紙の透明度のランダムな変化を用いる場合には色情報は不要であり、各実施形態のように単一色のグレイスケールで読み取れば十分である。また、読み取りにおける階調の分解能も、対象物が紙片３０であれば２５６階調（８ビット）あればよい。読み取りにおける階調分解能をこれ以上高くしたとしても、位置検出の精度は殆んど向上しない。
【００９０】
市販されている安価な読取装置でも大抵は最低８ビットの階調分解能で読み取れるが、何らかの事情で階調値のビット数の圧縮が求められる場合は、例えばシャドーからハイライトの間の階調値の変化に対して均等（線形）にビットを割当てることに代えて、紙の透明度のランダムな変化に対応する階調値の変化が分布している明度範囲（ハイライトに近い明度範囲）により多くのビットを割り当てれば、階調値のビット数を６ビット、或いは４ビットにしたとしても、階調値のビット数を８ビットとし階調値の変化に対して均等にビットを割り当てた場合と同等の検出精度を得ることができる。また、読み取りによって得られたデータに対してＪＰＥＧ等の非可逆圧縮を適用してもよい。
【００９１】
また、上記では登録画像データを信号処理部１８に記憶させる例を説明したが、これに限定されるものではなく、ネットワークを介して接続されたデータベースに登録画像データを記憶させてもよい。
【００９２】
更に、上記では読取領域のサイズを比較領域のサイズよりも大きくした例を説明したが、これに限定されるものではなく、比較領域のサイズを読取領域のサイズよりも大きくし、比較領域内における読取領域と同サイズの部分領域と読取領域との相関値を演算することを、比較領域内における部分領域の位置をずらしながら繰り返して位置検出を行うようにしてもよい。但し、この場合、比較データが大容量化するという欠点があり、読取領域のサイズを比較領域のサイズよりも大きくする方が比較データを記憶するための記憶容量を節減できるので好ましい。
【００９３】
また、各実施形態は、図１３に示すように、回転する円盤状の対象物載置台２４’の回転方向の円弧上の位置又は角度を検出する装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、対象物読取部を適用したシステム第１実施形態の構成の概略を示す。
【図２】図２は、対象物読取部の構成の概略を示す。
【図３】図３は、紙片を読み取るスキャナの概略構成図である。
【図４】図４は、位置検出ルーチン直前の読取部の位置が不明な場合の読取部の位置検出ルーチンを示す。
【図５】図５は、一辺を原点位置に一致させた比較領域を抽出するイメージである。
【図６】図６（Ａ）は比較画像、図６（Ｂ）は読取部に読み取られた読取画像のイメージである。
【図７】図７は、位置検出における比較ルーチンを示す。
【図８】図８（Ａ）は、原点から１ドット矢印’＋’方向に比較領域を移動して比較画像を抽出するイメージであり、図８（Ｂ）は、原点から１２ドット矢印’＋’方向に比較領域を移動して比較画像を抽出するイメージである。
【図９】図９は、第１実施形態の移動中の読取部の位置を検出する位置検出ルーチンを示す。
【図１０】図１０は、第２実施形態の移動中の読取部の位置を検出する位置検出ルーチンを示す。
【図１１】図１１は、位置検出をパーソナルコンピュータで実行した場合を示す模式図である。
【図１２】図１２は、位置検出を行うパーソナルコンピュータ内の構成を示す概略ブロック図である。
【図１３】図１３は、対象物の変形例の構成の概略を示す。
【符号の説明】
【００９５】
１２   システム
１４   テーブル
１６   駆動部
１８   信号処理部
２０   読取部
２０Ａ 発光素子
２０Ｂ 撮像素子
２２   操作盤
２４   対象物載置台
２６   変換器
３０   紙片
３２   スキャナ
５０   プログラム
５２   記憶媒体
５４   読取装置
５５   パーソナルコンピュータ
５８   ディスプレイ
６７   接続ポート
６９   外部接続機器
７１   ホストバス
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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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２】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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