(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパースな可変データ担持信号をデジタル画像に挿入するための方法であって、
第１の信号成分を提供するステップであり、前記第１の信号成分は、前記スパースな可変データ担持信号の同期機能に使用され、前記同期機能は、画像の向き及びスケールの補正を含み、前記第１の信号成分は、２次元ブロック内の座標に第１の信号成分値を含む、ステップと、
第２の信号成分を提供するステップであり、前記第２の信号成分は、可変データ信号を担持するように変調され、且つ前記２次元ブロック内の座標に第２の信号成分値を含む、ステップと、
前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを組み合わせ、前記第１及び第２の信号成分値が前記デジタル画像の互換性のある変調をもたらす前記２次元ブロック内の座標にスパース要素を設定することによって、前記スパースな可変データ担持信号を生み出すステップであり、前記互換性のある変調は、前記第１及び第２の信号成分値が、一貫した値の、又は、同じ量子化ビンに含まれる場合における変調を含む、ステップと、
前記スパースな可変データ担持信号を、デジタル画像設計の少なくとも第１のデジタル画像レイヤ又は第１のデジタル画像チャネルに挿入するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
互換性のある変調が、前記２次元ブロック内の座標における光学特性の一貫した変調方向を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
互換性のある変調が、少なくとも１つの閾値によって境界を画された共通範囲内に前記第１及び第２の信号成分の両方の値が含まれる、座標における変調を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記デジタル画像が２次元平面内の空間座標を含み、互換性のある変調が、前記第１及び第２の信号成分の両方の前記値が共通量子化値に量子化される、前記２次元平面内の空間座標における変調を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記デジタル画像が２次元平面内の空間座標を含み、前記第１及び第２の信号成分が、二値の形態で提供されるか又は二値の形態に変換され、互換性のある変調が、前記２次元平面内の空間座標における前記第１の信号成分の二値の値と前記第２の信号成分の二値の値との間に論理ＡＮＤ演算を適用することによって決定され、互換性のある変調が、前記第１の信号成分の前記二値の値と前記第２の信号成分の前記二値の値とが一致する、座標に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の信号成分又は前記第２の信号成分のうちの少なくとも１つが、閾値を適用することによって、二値の形態に変換される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の信号成分又は前記第２の信号成分のうちの少なくとも１つが、多値の信号であり、少なくとも第１の閾値を適用することによって、スパース信号成分に変換され、組み合わせる前記ステップが、前記スパース信号成分と、前記第１の信号成分又は前記第２の信号成分のうちのその他の成分の値とが一致している座標にスパース要素を設定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の信号成分が、多値の信号成分である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記多値の信号成分が、一組の周波数領域ピークによって形成された同期テンプレートを表す、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
スパースな可変データ担持信号をデジタル画像に挿入するためのシステムであって、
前記デジタル画像を表すデータを格納するためのメモリと、
第１の信号成分を提供するステップであり、前記第１の信号成分が、前記スパースな可変データ担持信号の同期機能に使用され、前記同期機能は、画像の向き及びスケールの補正を含み、前記第１の信号成分は、且つ２次元ブロック内の座標に第１の信号成分値を含む、ステップ、
第２の信号成分を提供するステップであり、前記第２の信号が、可変データ信号を担持するように変調され、且つ前記２次元ブロック内の座標に第２の信号成分値を含む、ステップ、
前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを組み合わせ、前記第１及び第２の信号成分値が前記デジタル画像の互換性のある変調をもたらす前記２次元ブロック内の座標にスパース要素を設定することによって、前記スパースな可変データ担持信号を生み出すステップであり、前記互換性のある変調は、前記第１及び第２の信号成分値が、一貫した値の、又は、同じ量子化ビンに含まれる場合における変調を含む、ステップ、及び
前記スパースな可変データ担持信号を、前記デジタル画像の少なくとも第１のデジタル画像レイヤ又は第１のデジタル画像チャネルに挿入するステップ、を行うようにプログラムされた、１つ又は複数のプロセッサと、を備える、システム。
【請求項１１】
互換性のある変調が、前記２次元ブロック内の座標における光学特性の一貫した変調方向を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
互換性のある変調が、前記第１及び第２の信号成分の両方の前記値が少なくとも１つの閾値によって境界を画された共通範囲内に含まれる、座標における変調を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記デジタル画像が２次元平面内の空間座標を含み、互換性のある変調が、前記第１及び第２の信号成分の両方の前記値が共通量子化値に量子化される、前記２次元平面内の空間座標における変調を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の信号成分又は前記第２の信号成分のうちの少なくとも１つが、多値の信号であり、少なくとも第１の閾値を適用することによって、スパース信号成分に変換され、組み合わせる前記ステップが、前記スパース信号成分と、前記第１の信号成分又は前記第２の信号成分のうちのその他の成分の値とが一致している座標にスパース要素を設定することを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
挿入する前記ステップの前に、前記スパースな可変データ担持信号を万線スクリーンで縮小するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の信号成分が、多値の信号成分である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記多値の信号成分が、一組の周波数領域ピークによって形成された同期テンプレートを表す、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
挿入する前記ステップの前に、前記スパースな可変データ担持信号を万線スクリーンで縮小するステップ、を行うようにプログラムされた、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズの多い環境下の信号通信に関し、特に、デジタルウォータマーキングなど、ホストメディア信号内のロバストな信号通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に関する機械可読情報を符号化するのに、多くの手法が開発されてきた。おそらく、最もよく知られている技法は、ユビキタスバーコードである。何年にもわたり、より明るい背景上のその名にちなんだ暗い線形バーパターンとは著しく異なる、様々なバーコードタイプが作成されてきた。これまで、「ｂａｒｃｏｄｅ（バーコード）」という用語は、様々な形状、サイズ、パターン及び色における機械シンボルを含むように使用されてきた。
【０００３】
これらのコードタイプは、第一に、多くの種類の対象物に対して、多様な印刷及びマーキング技法で適用され得る、確実なデータキャリア（ｄａｔａ  ｃａｒｒｉｅｒ）であるように開発された。これらのコードタイプは、ほとんどの場合、それが、製品のパッケージ、ラベル、又は表示上のグラフィックデザイン、文字などであろうとなかろうと、美的に感じが良いように、又はその他のイメージ（ｉｍａｇｅｒｙ）に組み込まれるようには設計されなかった。したがって、ほとんどの適用において、これらのコードは、対象物上に専用の場所を占め、そこでは、他の情報が何も置かれない。パッケージング、パーツ（「ダイレクトパーツマーキング」）などを含むこの手法は、対象物に識別情報を確実に付与するのに功を奏してきた。それでもやはり、専用の位置にコードを置くことは、コードを見付け、読み取る能力を制限する。消費財上で使用される場合、コードは、消費者へのメッセージや製品の美観を邪魔しないように、その品物の裏又は底に付けられることが多い。コードのこの配置は、コードの読み取りを遅くする傾向にあり、又は、対象物の複数の図を取り込むための追加の構成要素を必要とすることにより、スキャナの価格を上げる傾向にある。このコード配置はまた、従業員が、自動認識の際にコードを走査するのに、対象品を別の場所に置く必要があるため、ケガを負う危険性を高くする。明らかに、これは、自動認識の理論上の速度と信頼性の利点を損なうものである。
【０００４】
さらなる利点を提供しながら、これらの欠点に対処するのに有望である、データシグナリング技法が開発されてきた。このような技法の１つは、デジタルウォータマーキングと呼ばれている。デジタルウォータマーキングは、画像コンテンツ内の情報又は対象物の表面トポロジを符号化する方法を提供する。したがって、デジタルウォータマーキングは、最小限の費用内で対象物の全表面にわたって適用され得、作業の流れを変え、バーコードの欠点に対処する一方、バーコードと完全互換である。さらに、デジタルウォータマーキングは、アナログ形式及びデジタル形式の画像（映像を含む）やオーディオを含む、多くの様々なタイプのメディアに適用される。これは、企業に、物理メディア及びデジタルメディアを含む、彼らのアセットのすべてにわたって、自動認識及び補助データ符号化を実施することを可能にさせる。
【０００５】
ウォータマーキングは、その時にある画像情報又はオーディオ情報を、追加情報のキャリアとして利用する。この追加情報は、しばしば「ウォータマークペイロード」と呼ばれ、メッセージシンボルの可変シーケンスが、ホストコンテンツの単位ごとに挿入される。もちろん、このペイロードが、ホストの知覚品質に影響を及ぼすことなく、その時にある画像又はオーディオ（ホスト信号）に挿入される範囲には、制限がある。一般的に言えば、より多くの可変情報を有するホスト信号は、ペイロードを挿入する機会を増やすが、一様な（ｕｎｉｆｏｒｍ）又はべたの（ｓｏｌｉｄ）色調を有するホスト信号は、ペイロードの挿入機会をそれほど与えない。ホスト信号コンテンツがほとんどない場合、ペイロードを符号化することができない可能性があり、又は、符号化されるとしても、知覚品質により大きな影響を与えるように行われる。
【０００６】
知覚品質とは、人間が画像の変化に気付く程度に関する。知覚品質は、それがかなり主観的な要素を有することから、課題の多い測定基準である。それにも関わらず、人間視覚システムがモデル化されており、画像又は映像の変化が見えるようになるか、又は好ましくないと思われるかを、数量的方法で測定する分類子を構築するのに、ユーザテストからのデータが使用され得る。それらに基づく人間視覚システムモデル及び分類子は、画像になされた変更が見えるようになる可能性があるかどうかの測定値を提供し、また、丁度可知差異（ＪＮＤ：Ｊｕｓｔ  Ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）単位などの単位で、可視性を数量化することができる。画像が、データ信号を挿入するように修正される適用では、知覚品質は、データ信号設計及び符号化方策上の制約となる。信号設計及び符号化方法論上のこの制約の重要性は、適用によって変わる。ウォータマーク信号の柔軟性は、ウォータマーク信号が、対象物のデザインの視覚要素に様々な方法で変換されることを可能にし、したがって、画像及び適用のタイプごとに視覚品質制約を満たすように、信号を適合させる際の多くの選択肢を与える。
【０００７】
本発明者らの以前の研究を記録した論文は、データ符号化に適合する信号コンテンツを欠くホスト信号タイプに対処するための様々な方法を説明している。データ担持信号としての「スパース（疎な）」マーキングが、スパース信号要素配列として形成されるような１つの手法に言及する。視覚メディアでは、スパース要素配列は、一様な若しくはべたの色調であるか、又は大部分空白に見えるホスト画像の一部に功を奏する。シグナリングにおける一層の精巧化で、本発明者らのシグナリング方式がロバストデータ符号化方策を採用して、文字による妨げの影響を軽減するので、スパース要素配列は、文書、ラベル、視覚表示又はパッケージのテキストの周りの空白領域を符号化するのにも効果的である。一実施形態において、スパースマークは、インクが塗布されている、又は塗布されていない空間的位置パターンから成る。たとえば、スパース信号は、明るい背景上のインクドットから成ってもよく、それにより、この信号は、少しだけ暗い空間的位置パターンを形成する。信号は、明るい背景上のより暗い位置の離間によってスパースであるように設計される。対照的に、相対的に暗い背景上のより明るい「穴」配列として設計されてもよい。たとえば、米国特許第６，３４５，１０４号、米国特許第６，９９３，１５２号、及び米国特許第７，３４０，０７６号を参照されたい。
【０００８】
米国特許第６，３４５，１０４号において説明されているように、明るい要素及び暗い要素のパターンを形成するこの方策は、輝度を変調する本発明者らの以前のデジタルウォータマーキング方策と一致する。たとえば、明るい方の要素は、第１のメッセージシンボル（たとえば、二値の１）を符号化する一方、暗い方の要素は、第２のシンボル（たとえば、二値のゼロ）を符号化する。
【０００９】
スパース信号は、そのスパース構成により視覚品質に最小限の影響しか及ぼさない。しかしながら、自動対象物認識のような適用に対するトレードオフは、スパース信号内に担持されたデータが、多くの様々な、また課題の多い環境において、確実且つ効果的に再生され得ることを確実にするために、より一層の精巧化がデータシグナリング方法論に要求されるということである。信号のスパース性質は、対象物の表面面積の単位当たり、それほど多くのベイロードが符号化され得ないことを決定づける。さらに、スパース信号内には、信号をペイロード容量用に割り当てることと、信号をロバスト性に割り当てることとの間のトレードオフがある。後者のロバスト性の範疇では、シグナリング方式は、スパース信号が、データ信号を妨げる傾向にある様々なタイプのノイズがある中で、様々な角度、遠近、及び距離から画像表示される場合に起こる、幾何学的歪み環境における再生に対応している必要がある。
【００１０】
スパース信号においてペイロードを確実に再生するために対処される必要がある、様々な幾何学的歪み源がある。幾何学的歪みの例には、信号クロッピングや信号ワーピングが含まれる。たとえば、他の対象物による閉塞、又はスキャナによる不完全な取り込みにより一部のみが取り込まれる場合、クロッピングは、スパース信号の一部を切り詰める。スパース信号が印加される表面が湾曲している（カップ又は缶上）、又はしわが寄っている（バッグや可撓性プラスチック、又はホイルポーチ上）場合、またスパース信号が、様々な遠近で、面から画像表記される場合、ワーピングが起こる。
【００１１】
シグナリング方式の設計は、符号化及び復号の際のデジタル回路構成要素、プロセッサ及びメモリにおける制約によってもたらされる実際の課題も考慮する必要がある。これらの課題には、計算効率、電力消費量、メモリ消費量、メモリ帯域幅、ネットワーク帯域幅の使用、ハードウェア回路構成要素又はプログラマブルプロセッサ／回路構成要素の費用、信号伝送装置及び信号受信装置内の符号化装置及び復号装置の設計及び統合の費用、機器などが含まれる。たとえば、いくつかの符号化方式は、最適化された符号化又は復号を提供し得るが、この方式が、たとえば、複数の他の信号処理を同時に行う状態で、ホスト信号が伝送されている、受信されている、更新されている、又は処理されているようなリアルタイムで、符号化又は復号するには遅過ぎることから、適用可能ではないことがある。
【００１２】
この設計は、マーキング技術の実際の課題も考慮する必要がある。印刷技術は、信号を確実に再生することができなければならない。これには、ラスタイメージプロセッサにおけるデータ信号の変換とともに、対象物への画像の加工が含まれる。
【００１３】
この設計は、画像取り込み及び関連の光学的特性によってもたらされる実際の課題も考慮する必要がある。販売時点情報管理（ＰＯＳ：Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｓａｌｅ）におけるスキャナは、たとえば、黒バーコード及び白いバーコードを検出するように調整される傾向にあり（たとえば、６６０ｎｍ又は約６６０ｎｍの波長における画像コンテンツの周りの画像取り込みに焦点を合わせるスペクトル領域で）、したがって、照明タイプ及びセンサは、デバイスが検知することができるスペクトル帯域及びスペクトル分解能のより一層制限された領域を有することがある。
【００１４】
スパースシグナリングは、信号のスパース性質がペイロード及びロバスト性用の信号を含む機会をそれほど与えないという点で、特に課題の多いものである。具体的には、ペイロード及び同期を含む機会がそれほどない。同期に対する方策は、明示的同期（「ｓｙｎｃ」）成分又は暗黙的同期成分に依拠し得る。後者の場合、ペイロードの符号化は、検出及び同期を容易にするパターンをもたらすように、構成され得る。
【００１５】
いくつかの適用に対する別の重要な考慮事項は、その他のメッセージングプロトコルとの適合性及び相互運用性である。たとえば、対象物の面全体に同一性証明を施す場合、信号符号化及び信号復号の方策は、様々な画像タイプ、印刷技術、及びスキャナ技術に対処するために、様々なプロトコルに対応しているのが好ましいはずである。この設計上の考慮事項は、スパースシグナリングが、より古い対象品におけるレガシーエンコーディング方式、及びデンス（密な）ウォータマークシグナリング方策のような、その他のシグナリングを符号化、復号すること、また、様々なタイプのバーコードと互換性がある必要があることを決定づける。インストールされた復号装置技術の基礎は、新たなスパース信号構成を含む、様々なシグナリングタイプから信号を効果的に復号することができる必要があることが好ましい。
【発明の概要】
【００１６】
本開示の１つの態様は、スパースな可変データ担持信号を画像に挿入するための方法である。この方法は、スパース信号の同期機能を容易にする、第１の信号成分を提供する。方法は、可変データ信号を担持するように変調されている第２の信号成分も提供する。第１及び第２の信号成分は、２次元ブロック内の座標に位置する値を有する。方法は、第１の信号成分と第２の信号成分とを組み合わせ、第１及び第２の信号成分値が画像の互換性のある変調をもたらす２次元ブロック内の座標にスパース要素を設定することによって、スパースな可変データ担持信号を生み出す。方法は、スパースな可変データ担持信号を、画像設計の少なくとも第１の画像レイヤ又はチャネルに挿入する。
【００１７】
この方法では、スパース信号要素は、信号成分が互換性のある変調をもたらす座標に設定される。互換性のある変調では、２つの成分の信号が、一貫性ルールに従う。たとえば、信号は、２次元ブロック内の座標において、光学特性の一貫した変調方向を有する。１つの光学特性は、明るさ又は明度であり、この特性は、より明るい又はより暗い方向に変調される。光学特性のその他の例には、色差や色相がある。画像を同じ方向に、たとえば、両方がより暗く、又は両方がより明るく変調する成分は、互換性のある変調方向性を有する。
【００１８】
一貫性ルールは、変調量における一貫性によっても定められ得る。たとえば、信号成分の値が、少なくとも１つの閾値によって境界を画された共通範囲内に含まれる場合、成分の変調は、互換性がある。場合によっては、成分は、多値であり、これにより、量子化レベル又はビン（ｂｉｎ）に量子化される（ビンスペースに含まれる多次元値は、ビンに量子化される）。このことは、閾値を適用することによって実施され得、そこでは、範囲内の値が特定の値に設定される。多値の成分は、たとえば、二値レベル（たとえば、１又は０）、又は３つ以上のレベル（たとえば、１、０、−１）に変換される。一貫性ルールは、座標における信号成分の値を比較し、一貫性に基づき、スパース要素を座標に設定するか又はしないことによって、このプロセスの出力において評価される。信号成分が一貫性ルールを満たすか否かを判定し、たとえば、閾値によって境界を画された共通量子化レベル又は範囲に量子化するのに、論理ＡＮＤ演算又は同様の比較が使用され得る。
【００１９】
信号の量子化は、ブロックにおけるスパース要素の分布を決定するのに使用され得る。１つの実施形態において、たとえば、ブロック内のスパース分布をもたらすのに、信号成分（たとえば、同期成分）が量子化される。次に、どこで信号成分が一貫性ルールに従うかに基づき、スパース信号が形成される。一貫性ルールは、これらの位置にある信号成分を評価し、スパース要素を、それらが一貫している座標に設定する。
【００２０】
本開示の別の態様は、スパースな可変データ担持信号を、直交信号成分を採用する画像に挿入するための方法である。第１及び第２の直交成分が、それらのうちの少なくとも１つが可変データで変調されて提供される。第１及び第２の直交成分の一部を選択することによって、スパースな可変データ担持信号を生み出すのに、直交成分が組み合わされる。次に、このスパース信号が、画像設計の少なくとも第１の画像レイヤに挿入される。成分がスパース信号に量子化され、次に、組み合わされてもよい。或いは、成分が組み合わされ、次に、スパース信号に量子化されてもよい。
【００２１】
本開示の別の態様は、スパースな可変データ担持信号を、画像に挿入するための代替的な方法である。この方法では、２次元ブロック内の座標におけるスパース要素パターンが、可変データ信号を担持するように変調されている信号成分とともに提供される。方法は、スパース要素パターンの位置に基づき、２次元ブロック内に信号成分を分布させることによって、スパースな可変データ担持信号を生成する。このような手法の１つでは、信号成分がスパースパターンの座標と一致しない場合の座標にある信号成分の信号要素を取り除くことによって、信号成分が、スパースな可変データ担持信号に変換される。信号成分は、画像内で、２次元ブロックにおいて繰り返される。ブロックにおいて、違ったふうに信号成分を分布させるのに、様々なスパースパターンが使用され得る。
【００２２】
本文書では、信号を生成し、様々な対象物タイプ及び対象物マーキング技術において、その信号を符号化、復号するための方式を含む、様々なスパースシグナリング方式を詳しく述べる。知覚品質制約を実現するようにロバストで柔軟であり、またデータ容量改善をもたらす方法で、ホスト信号キャリア内にスパース信号を符号化する方式を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】データ信号をホスト信号に符号化するための信号符号化装置のブロック図である。
【図２】ホスト信号からデータ信号を抽出するための信号復号装置のブロック図である。
【図３】信号生成装置の動作を示すフロー図である。
【図４】スパース信号生成装置の例を示す図である。
【図５】図４の場合のようなスパース信号生成装置の精緻版を示す図である。
【図６】デジタルウォータマーク信号成分のヒストグラムである。
【図７】別のデジタルウォータマーク信号成分のヒストグラムである。
【図８】図６と図７のデジタルウォータマーク信号成分の組合せのヒストグラムであり、多値の画素から成る画像から、白画素及び黒画素を含む二値の画像を生成するのに使用される様々な閾値の例も描写する。
【図９】図４のスパース信号生成装置の別の精緻版を示す図である。
【図１０】ウォータマーク信号への閾値の適用、及び３つの異なる閾値に対する結果としてもたらされた出力を示す図である。
【図１１】スパース信号の一部を示す図である。
【図１２】万線スクリーン手法を使用して信号を縮小するように修正された、図１１のスパース信号を示す図である。
【図１３】ウォータマーク信号又はスパース信号を復号する方法を示す図である。
【図１４】疑わしい信号のテンプレート（「信号」と表示）及びフィルタ処理されたスペクトル（「測定済み」と表示）が、Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ（ＬＰ）座標システム系に変換され、互いに関連付けられ、ＬＰ相関を生み出す、１つのパターンクラスの検出方法を示す図である。
【図１５】符号化されたデータ信号の検出を高めるのに使用される添加剤の特性を描写する図である。
【図１６Ａ】印刷されたラベルを示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａからの拡大抜粋部分を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ａからの拡大抜粋部分を示す図である。
【図１７Ａ】機械符号化されたラベルを示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａからの拡大抜粋部分を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ａからの拡大抜粋部分を示す図である。
【図１８Ａ】印刷された文字の周りに画定されたガードバンド領域を示す図である。
【図１８Ｂ】図１６Ａのラベル全体に関連したガードバンド範囲を示す図である。
【図１９Ａ】機械符号化が、文字を取り囲むガードバンド領域内に適用されていない印刷されたラベルを示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａからの拡大抜粋部分を示す図である。
【図１９Ｃ】図１９Ａからの拡大抜粋部分を示す図である。
【図２０Ａ】図１７Ｂ及び図１９Ｂと同じ図を並べて示す図である。
【図２０Ｂ】図１７Ｂ及び図１９Ｂと同じ図を並べて示す図である。
【図２１】連続的に大きくなる領域が印刷された文字を取り囲み、機械マーキングが様々な強度レベルで適用されることを可能にし得ることを示す図である。
【図２２】マーキング要素を示す図である。
【図２３】それぞれ機械符号化の強さが異なる様々なゾーンを含む、ラベルアートワークの抜粋部分を示す図である。
【図２４Ａ】２つの異なる実施形態に関して、様々な閾値を下回る値を有する同期信号要素の割合を示す表である。
【図２４Ｂ】２つの異なる実施形態に関して、様々な閾値を下回る値を有する同期信号要素の割合を示す表である。
【図２５Ａ】２×２マーキングブロックを示す図である。
【図２５Ｂ】２×２マーキングブロックを示す図である。
【図２５Ｃ】２×２マーキングブロックを示す図である。
【図２５Ｄ】２×２マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ａ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｂ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｃ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｄ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｅ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｆ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｇ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｈ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２６Ｉ】代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２７】それぞれ機械符号化の強さが異なる様々なゾーンを含む、ラベルアートワークの抜粋部分を示す図である。
【図２８Ａ】暗くされたセルのいずれも別の暗くされたセルに端部隣接していない、代表的な３×３マーキングブロックを示す図である。
【図２８Ｂ】代表的な４×４マーキングブロックを別にすると、図２８Ａと同様の図である。
【図２９Ａ】２つの３×３マーキングブロックの異なる結合を示す図である。
【図２９Ｂ】２つの３×３マーキングブロックの異なる結合を示す図である。
【図３０】どのように機械符号化マーキングが、線形階調（ｇｒａｄｉｅｎｔ）の関数であり得るかを示す図である。
【図３１】階調関数に従って機械符号化の強さが変わる、ラベルアートワークの例を表す図である。
【図３２Ａ】空間領域における同期信号ブロックの要素を示す図である。
【図３２Ｂ】図３２Ａの同期要素に相当するより高い解像度の要素を示す図である。
【図３３】図３２Ｂの同期要素におけるセルのランク付けを詳細に示す図である。
【図３４Ａ】図３２Ｂにおける最も低い値のセルの、それぞれ１つ、２つ、３つ、４つが暗くされている、同期要素ブロックを示す図である。
【図３４Ｂ】図３２Ｂにおける最も低い値のセルの、それぞれ１つ、２つ、３つ、４つが暗くされている、同期要素ブロックを示す図である。
【図３４Ｃ】図３２Ｂにおける最も低い値のセルの、それぞれ１つ、２つ、３つ、４つが暗くされている、同期要素ブロックを示す図である。
【図３４Ｄ】図３２Ｂにおける最も低い値のセルの、それぞれ１つ、２つ、３つ、４つが暗くされている、同期要素ブロックを示す図である。
【図３５】端部隣接する暗セルを避けるために、図３４Ｄのブロックがどのように調整され得るかを示す図である。
【図３６】図３４Ｄの信号要素ブロックを調整して、端部隣接する暗セルを避けるための別の方法を説明するのに役立つ図である。
【図３７】図３６に関わるプロセスによる調整後の図３４Ｄのブロックを示す図である。
【図３８】２つの隣接する同期信号要素ブロックを示す図である。
【図３９】図３８の同期要素の右端にあるセルのランク付けの詳細を示す図である。
【図４０】個々に、端部隣接する暗セルを欠く信号要素ブロックが、並置されるとどのように端部隣接する暗セルを提示し得るかを示す図である。
【図４１】端部隣接する暗セルを避けるための調整後の図４０の信号要素ブロックを示す図である。
【図４２】図４０の対の要素ブロックを調整して、端部隣接する暗セルを避けるための別の方法を説明するのに役立つ図である。
【図４３】端部隣接する暗セルを避けるための図４２に関わるプロセスによる調整後の対の信号要素ブロックを示す図である。
【図４４】符号化及び復号が実施され得る電子デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
信号符号化装置及び信号復号装置
図１は、スパース信号を符号化するための信号符号化装置のブロック図である。図２は、対象物上に又は映像ディスプレイに表示された画像内に、符号化されたスパース信号からペイロードを抽出するための互換性のある信号復号装置のブロック図である。
【００２５】
符号化及び復号は、通常、デジタル方式で適用されるが、信号は、デジタル−アナログ変換及びアナログ−デジタル変換に耐えると予想される。たとえば、符号化装置は、印刷された画像、表示された画像又は映像など、レンダリングされた形式に変換されるスパース信号を含む画像を生成する。「ｐｒｉｎｔｉｎｇ（印刷）」という用語は、対象物にスパース信号を担持する画像を与えるための多様な方法があるように、エングレービング、エッチング、刻印などを含む、多種多様なマーキング技術を含むように使用される。復号の前に、受信デバイスは、カメラなどのイメージセンサ（たとえば、ＣＭＯＳ又はＣＣＤ）を通して、対象物の画像又は画像ストリームを取り込み、それを、信号復号モジュールによってデジタル化されて処理される電子信号に変換する。
【００２６】
信号符号化装置への入力は、ホスト信号１５０及び補助データ１５２を含む。符号化装置の目的は、知覚品質制約範囲に知覚品質を維持しながら、ホスト信号の単位当たり所望の容量を有するロバスト信号を符号化することを含む。場合によっては、ホスト信号の可変性又は存在が極めて少ないことがあるが、この場合、ほとんどホスト干渉がない一方、そこでデータチャネルの存在を視覚的にマスクするホストコンテンツもほとんどない。いくつかの例は、かなりの画像可変性を欠いているパッケージデザイン（たとえば、単一の一様な色）、部品の面、ラベル若しくはレシート、又は自然なイメージなしの映像表示（たとえば、単なるグラフィック、一様な又はべたの色調、及び文字）の領域を含む。
【００２７】
補助データ１５２は、場合によっては、通信を容易にするのに使用される他のプロトコルデータとともに、データチャネルにおいて伝達される可変データ情報（たとえば、ペイロード）を含む。
【００２８】
プロトコルは、信号が、ロバスト性、知覚品質又はデータ容量のために構造化され、符号化される方法を定める。どのような適用であっても、１つのプロトコル、又は１つより多いプロトコルがあり得る。複数のプロトコルの例には、チャネルの様々なバージョンである様々なチャネルタイプ（たとえば、ホスト内のいくつかのスパース信号レイヤ）がある場合が含まれる。一例は、パッケージデザイン又は文書であり、そこでは、豊かなイメージが、デンスウォータマーク信号プロトコルで符号化され、白紙又は一様な若しくはべたの色調の範囲が、淡色又はスパース信号プロトコルで符号化される。プロトコルバージョンごとに、異なるロバスト性の符号化技法又は異なるデータ容量を採用し得る。プロトコルセレクタモジュール１５４は、データ信号を生成する際、符号化装置によって使用されるべきプロトコルを決定する。プロトコルセレクタモジュール１５４は、ユーザ制御、特定用途向けパラメータ、又はホスト信号の分析に基づく導出などの入力変数に応じて、特定のプロトコルを採用するようにプログラムされ得る。
【００２９】
知覚分析装置モジュール１５６は、必要に応じて、入力ホスト信号を分析し、制御信号の生成及び埋め込み用のパラメータを決定する。知覚分析装置モジュール１５６は、特定の適用では必要ないが、その他の適用では、プロトコルを選択する、及び／又は信号の生成及び埋め込みの動作を修正するのに、知覚分析装置モジュール１５６が使用され得る。たとえば、印刷又は表示されることになるホストカラー画像における符号化の場合、ホスト画像の色内容及びマスキング能力を確かめるのに、知覚分析装置１５６が使用され得る。
【００３０】
スパースマークは、たとえば以下に対応する画像ファイルのレイヤ又はチャネルのうちの１つに含まれ得る：
・画像のカラーチャネル、たとえば、赤緑青（ＲＧＢ）
・カラーモデルの成分（Ｌａｂ、ＨＳＶ、ＨＳＬなど）
・画像を印刷するのに使用されるよう指定される、プリンタのインク（シアン、マゼンタ、イエロー、又はブラック（ＣＭＹＫ））、スポットカラーレイヤ（たとえば、Ｐａｎｔｏｎｅ（パントン）カラーに対応する）
・コーティング（ニス、ＵＶレイヤ、ラッカー）
・その他の材料レイヤ（金属物質、たとえばメタリックインク、又は、箔に穴を刻印する、又は箔のスパースドットを残すように箔を取り除くことによって、スパース信号が形成される場合のスタンプ箔）、など
【００３１】
上記は、通常、設計ファイル内に明示され、本発明者らの符号化装置によって操作される。たとえば、本発明者らの符号化装置は、Ａｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）（アドビフォトショップ）画像処理ソフトウェアへのプラグインのソフトウェアモジュールとして実装される。このソフトウェア内の設計ファイルは、画像レイヤ又は画像チャネルに関して指定される。符号化装置は、その時にあるレイヤ、チャネルを修正してもよく、又は新しいものを挿入してもよい。プラグインは、その他の画像処理ソフトウェア、たとえば、Ａｄｏｂｅ  Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒ（アドビイラストレーター）で利用され得る。
【００３２】
符号化装置において行われる知覚分析は、スパース信号を有する画像レイヤ（複数可）、スパース信号のレイヤ内のコンテンツ、スパース信号の下又は上のレイヤ内のコンテンツなどを印刷するのに使用される、スパース信号の１つ又は複数の色、スパース信号の解像度、ドット構造、及び画像角度を含む、様々な要素に左右される。知覚分析は、それにおいて、画像内に１つ又は複数のインクレイヤにおけるスパース信号を挿入することによる、視覚的な差を最小限に抑えるスパース信号を符号化すべき、色又は色の組合せの選択につながり得る。この選択は、各スパース信号要素の埋め込み位置ごとに変わることがある。同様に、位置ごとの信号量も、知覚品質を制御するのに変わることがある。符号化装置は、それにおいて符号化装置が採用される関連の印刷技術に応じ、以下などのパラメータを制御することによって、スパース信号を変える：
・ドット形状
・ドットにおける信号振幅
・ドットにおけるインク量（たとえば、インク濃度を薄めて、インクの割合を下げる）
・スパース信号要素又は要素領域の位置におけるドットクラスタ又は「バンプ」の形状の構造及び構成。近接する位置のｘｙ２次元配列に塗布されたインクの構成は、以下にさらに説明されるように、バラツキのある形状又は信号振幅の「バンプ」を形成するのに使用され得る。
【００３３】
印刷されたドットのサイズ及び形状を制御する能力は、特に課題の多い問題であり、印刷技術により変わってくる。ドットサイズは、ドットゲインと呼ばれる効果により変わる可能性がある。特定のサイズを下回るドットを確実に再生するプリンタの能力もまた、制約となる。
【００３４】
スパース信号はまた、スパース信号レイヤのインクと他のレイヤ及び基材とをブレンドする効果を示すブレンドモデルに従って構成され得る。
【００３５】
場合によっては、設計者が、スパース信号が特定のレイヤに挿入されることを明示してもよい。その他の場合、符号化装置が、そこにおいて、所望のロバスト性及び可視性（スパース信号が挿入される画像の視覚品質）を実現するようにスパース信号が符号化される、１つ又は複数のレイヤを選択してもよい。
【００３６】
レンダリング方法（表示又は印刷デバイス）及びレンダリングされた出力形式（たとえば、インク及び基材）とともに、この分析の出力が、符号化チャネル（たとえば、１つ又は複数の色チャネル）、知覚モデル、さらにそれらのチャネルで使用されるべき信号プロトコルを明示するのに使用され得る。たとえば、本発明者らの米国特許出願第１４／６１６，６８６号、米国特許出願第１４／５８８，６３６号、米国特許出願第１３／９７５，９１９号、米国特許出願公開第２０１００１５０４３４号、及び米国特許第７，３５２，８７８号における知覚分析に使用されている可視性モデル及び色モデルにおける本発明者らの研究を参照されたい。
【００３７】
信号生成装置モジュール１５８は、補助データに作用し、プロトコルに従ってデータ信号を生成する。信号生成装置モジュール１５８はまた、知覚分析装置モジュール１５６によって提供されたものなどのホスト信号から導出された情報を採用し、信号を生成し得る。たとえば、データコード信号及びパターンの選択、変調機能、所与の埋め込み位置に加える信号量が、知覚分析に、特に、知覚分析が生成する知覚モデル及び知覚マスクに応じて適合され得る。
【００３８】
埋め込み装置モジュール１６０は、データ信号を取り、そのデータ信号をホスト信号と組み合わせることによって、チャネル上にデータ信号を変調する。組み合わせる動作は、データ信号がホスト信号をデジタル方式で変調する場合などの、全くのデジタル信号処理動作であり得、混合されたデジタル−アナログプロセスであり得、又は、単にアナログプロセス（たとえば、レンダリングされた出力画像が組み合わされる場合）であり得る。述べられたように、スパース信号は、設計ファイルの別々のレイヤ又はチャネルを占有し得る。このレイヤ又はチャネルは、印刷の前にラスタイメージプロセッサ（ＲＩＰ：Ｒａｓｔｅｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）において、組み合わされて画像になり得るか、又は、レイヤが基材上のその他の画像レイヤの下又は上に印刷されるにつれて組み合わせられ得る。
【００３９】
デジタル演算においてデータとホストとを組み合わせるための様々な異なる関数がある。１つの手法は、埋め込み位置用の知覚モデル及びロバスト性モデルに従って制御される、その埋め込み位置における対応するデータ信号値の関数として、ホスト信号を調整することである。この調整は、スケーリングされたデータ信号を加えるか、又は埋め込み位置に対応するデータ信号値によって決定づけられたスケールファクタをホスト値に掛け合わせることによって、ホストチャネルを変更し得、この場合、重み又は閾値が、知覚モデル、ロバスト性モデル、使用可能なダイナミックレンジ、及び基本インク構造に適用可能な調整（たとえば、ＲＩＰによって生成されたハーフトーンドット構造を制御する）に従って調整量に対して設定される。調整はまた、画素の値を特定のスパース信号要素値に設定するか又は量子化することによって変わってくることがある。
【００４０】
以下にさらに詳細に述べられるように、信号生成装置は、データチャネル内の埋め込み位置にマッピングされるデータ要素を有するデータ信号を生み出す。これらのデータは、埋め込み位置においてチャネル上に変調される。
【００４１】
スパース信号とその他のイメージとを組み合わせる動作には、知覚品質又はロバスト性の制約に対して、被変調ホストを最適化するための１回又は複数回の調整が含まれ得る。１つの手法は、たとえば、ホストを、それが信号にわたる埋め込み位置に対して、知覚モデル（たとえば、可視性モデル）によって定められたような知覚品質測定基準を満たすように、変調することである。別の手法は、ホストを、それが信号にわたってロバスト性測定基準を満たすように、変調することである。さらに別の手法は、埋め込み位置ごとに導出されたロバスト性測定基準及び知覚品質測定基準の両方に従ってホストを変調することである。以下にいくつかの例を特記する。
【００４２】
カラー画像では、知覚分析装置は、埋め込み装置によるホストに対する調整の可視性を評価する知覚モデルを設定し、この調整を左右する制御レベル（たとえば、色方向ごと、またマスキング領域ごとの調整レベル）を設定する。この調整には、埋め込み位置における色の調整の可視性（たとえば、ＣＩＥ  Ｌａｂ値に関する、色方向の顕著な知覚差の単位）、コントラスト感度特性（ＣＳＦ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、空間マスキングモデル（たとえば、米国特許出願公開第２００６−０１６５３１１Ａ１号において、Ｗａｔｓｏｎによって説明されている技法を使用した）などを評価することが含まれ得る。埋め込み位置ごとの制約に対処するための１つの方法は、データと、埋め込み位置にあるホストとを組み合わせ、次に、符号化されたホストと元のホストとの間の差を分析することである。スパース信号のモデル化バーションを、それがレンダリングされると現れるようになるのに従って生み出すように、レンダリングプロセスがデジタル方式でモデル化され得る。次に、知覚モデルが、埋め込み位置に対して計算された可視性閾値関数と、その位置における埋め込みによる変化との間の差に基づき、調整が顕著であるが否かを明示する。次に、埋め込み装置は、埋め込み位置ごとの調整量を、可視性閾値関数を満たすように変更又は制限することができる。もちろん、様々な一連の動作で、可視性閾値を満たす調整を計算するための様々な方法がある。たとえば、本発明者らの米国特許出願第１４／６１６，６８６号、米国特許出願第１４／５８８，６３６号、米国特許出願第１３／９７５，９１９号、米国特許出願公開第２０１００１５０４３４号、及び米国特許第７，３５２，８７８号を参照されたい。
【００４３】
埋め込み装置は、いくつかの実施形態ではロバスト性モデルも計算する。ロバスト性モデルを計算することには、埋め込み位置又は埋め込み位置領域に対する検出測定基準を計算することが含まれ得る。この手法は、復号装置がその位置又は領域にデータ信号をどの程度うまく回復させることができるようになるかをモデル化することである。この手法は、１つ又は複数の復号動作、及び復号された信号の測定値を適用して、抽出された信号がどの程度強い又は確実であるかを判断することを含み得る。信頼性と強さは、抽出された信号と既知のデータ信号とを組み合わせることによって測定され得る。以下に、埋め込み装置内の検出測定基準の候補であるいくつかの復号動作を詳細に述べる。１つの例は、スパースドットと、隣接するコンテンツとの間の差分関係を利用して、ノイズ及びホスト信号干渉のある中でデータ信号を回復する抽出フィルタである。符号化のこの段階では、ホスト干渉は、抽出フィルタを被変調ホストに適用することによって導出可能である。抽出フィルタは、被変調ホストからのデータ信号抽出をモデル化し、検出測定基準が確実な復号に十分であるか否かを判断する。十分ではない場合、スパース信号が印加されるホスト画像内の領域ごとに検出測定基準が満たされるように、スパース信号は、様々な埋め込みパラメータで再挿入され得る。
【００４４】
検出測定基準は、被変調ホストと、ホストの領域内の可変又は固定データ成分との間の相関測定値として信号強度を測定すること、又は抽出フィルタの出力と可変又は固定データ成分との間の相関測定値として強度を測定すること、などによって評価され得る。位置又は領域における強度測定値に応じて、埋め込み装置は、ホスト信号改変の量及び位置を変更して相関測定値を改善する。これらの変更は、ホスト画像の特定の領域内のスパース信号のペイロード成分及び同期成分の両方に対して十分な検出測定基準が確立されるように特に合わせられ得る。
【００４５】
ロバスト性モデルはまた、被変調ホストによって被ることが予想される歪みをモデル化し、その歪みを被変調ホストに印加し、さらに可視性及び検出測定基準を測定し、データ信号がその歪みに耐えるように改変量を調整する、上記のプロセスを繰り返すことができる。たとえば、画像関連の処理に関して、米国特許出願第１４／６１６，６８６号、米国特許出願第１４／５８８，６３６号、及び米国特許出願第１３／９７５，９１９号を参照されたい。
【００４６】
この被変調ホストは、埋め込まれたデータチャネルとともに、出力信号１６２としての出力である。組み合わせる動作も、データ信号が、オーバープリント若しくはアンダープリント（ｕｎｄｅｒ  ｐｒｉｎｔ）、又は刻印加工の、エッチング加工の、若しくはエングレーブ加工の面のマーキングを含む、インクレイヤなど、レンダリングされた形式に変換される、アナログ領域において起こり得る。映像表示の場合、１つの例は、ディスプレイドライバによって映像ディスプレイ上のその他の映像コンテンツに、グラフィックオーバーレイとして結合されるデータ信号である。別の例は、基材にエングレーブ加工又はエッチング加工される材料レイヤとしてオーバープリントされる、データ信号であり、この場合、データ信号は、同様の又はその他のマーキング方法によって基材に印加されたその他の信号と混合され得る。これらの場合、埋め込み装置は、歪み及びホスト信号干渉の予測モデルを採用し、データ信号強度を、それがより確実に回復されることになるように調整する。予測モデル化は、ノイズ源のタイプ又はホスト信号のクラスを分類し、信号強度、及びデータパターンの構成をノイズ源及びホスト信号のクラスに対してより確実であるように適合する、分類子によって実行され得る。
【００４７】
埋め込み装置信号からの出力１６２は、通常、それの分布及び使用を通して、様々な形態の歪みを被る。この歪みは、データを確実に回復するのに、ロバストな符号化及び補足的な復号の動作を余儀なくさせるものである。
【００４８】
今度は図２を参照すると、信号復号装置は、疑わしいホスト信号２００を受信し、データ信号を検出する、それを同期させる、そしてデータを抽出するための１つ又は複数の処理段階でそれに作用する。復号装置は、それにおいてセンサ又はその他の形態の信号受信装置が、アナログ形式の信号を捕捉し、アナログ−デジタル変換装置がそれをデジタル信号処理のためにデジタル形式に変換する、入力デバイスと対にされる。復号装置の態様は、たとえば、ノイズに対してデータチャネルを隔離するか又は増幅させることを求める、前処理フィルタなどのアナログ構成要素として実装され得るが、信号復号装置のほとんどは、デジタル信号処理モジュールとして実装される。
【００４９】
検出装置２０２は、スパース信号やその他のシグナリングレイヤの存在を検出するモジュールである。上り画像は、それがデータチャネルを有していない可能性があるか、又は、検出不可能なデータチャネルをレンダリングするほど歪まされている可能性があることから、疑わしいホストとされる。復号装置は、データチャネルを検出するのに自分が使用するプロトコルを獲得するために、プロトコルセレクタ２０４と通信している。復号装置は、疑わしい信号内のプロトコルを検出することによっても及び／又はホスト信号の属性又はその他の検知されたコンテキスト情報に基づきプロトコルを推定することによっても、複数のプロトコルを検出するように構成され得る。データ信号のある部分が、データ信号の別の部分のプロトコルを示す目的を有してもよい。したがって、復号装置は、プロトコルインジケータ信号をプロトコルセレクタ２０４に戻すとして示される。
【００５０】
同期装置モジュール２０６は、上り信号を同期させ、データ抽出を可能にする。同期は、たとえば、ホスト信号に対する歪みを判定し、それを補償することを含む。このプロセスは、画像内のスパース信号の符号化されたデータ要素の位置及び構成を提供する。
【００５１】
データ抽出装置モジュール２０８は、この位置及び構成、並びに対応するプロトコルを獲得し、ホストからデータ信号を復調する。位置及び構成は、符号化されたデータ要素の位置を提供する。抽出装置は、符号化されたデータ要素の推定値を得て、一連の信号復号動作を行う。
【００５２】
以下の例において詳述されるように、検出装置、同期装置及びデータ抽出装置は、共通の動作を共有し得、場合によっては、組み合わされ得る。たとえば、同期用に使用されるデータ信号の一部の初期検出が、候補データ信号の存在を示し、その候補データ信号の同期の決定が、データ抽出装置に、正しい向き、スケール及び開始位置で抽出フィルタを適用することを可能にさせる同期パラメータを提供するように、復号装置と同期装置とが組み合わされてもよい。同様に、データ抽出装置内で使用されるデータ抽出フィルタが、検出装置モジュール又は同期装置モジュール内のデータ信号の一部を検出するのにも使用され得る。復号装置アーキテクチャは、そこにおいて共通動作が繰り返し再使用されるデータフローで設計されてもよく、又は、ホストデータの部分的に処理されたバージョンをＲＡＭメモリなどの共有メモリへ、又はそれから移動させる必要を最小限にして、ホストデータがデジタル信号動作のパイプラインを通って効果的に流れるように、バイプライン型デジタル論理回路における別々の段階で編成されてもよい。
信号生成装置
【００５３】
信号生成装置
図３は、信号生成装置の動作を示すフロー図である。図のブロックのそれぞれは、入力補助データ（たとえば、ペイロード）をデータ信号構造に変換する処理モジュールを描写する。所与のプロトコルに対して、各ブロックは、プロトコルに従って選択された１つ又は複数の処理段階選択肢を提供する。処理モジュール３００では、補助データが、たとえば、巡回冗長検査、パリティ、又は同様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ように処理される。同期信号など、プロトコルを特定し、検出を容易にするのに使用される追加的な固定メッセージ及び可変メッセージは、この段階又は後続の段階において加えられ得る。
【００５４】
誤り訂正符号化モジュール３０２は、誤り訂正方法を使用して、メッセージシンボルを、符号化されたメッセージ要素配列（たとえば、二値の又はＭ−ａｒｙの要素）に変換する。例には、ブロック符号、畳み込み符号などが含まれる。
【００５５】
反復符号化モジュール３０４は、前の段階からのシンボル列を繰り返してロバスト性を高める。たとえば、特定のメッセージシンボルが、それらのシンボルを、データチャネルの単位面積（たとえば、１単位面積は、以下にさらに説明されるように、ビットセル、バンプ、又は「ｗａｘｅｌ」のタイルである）内の複数の位置にマッピングすることによって、同じ又は異なる割合で繰り返され得る。
【００５６】
次に、搬送波変調モジュール３０６が、前の段階のメッセージ要素を取り、それらを対応する搬送波信号上に変調する。たとえば、搬送波は、擬似ランダム信号要素配列である可能性がある。スパース信号に対し、搬送波は、同じ個数の二値の１及び二値のゼロの要素を含み得る。これらの要素は、スパース信号の「ｉｎｋ」及び「ｎｏ  ｉｎｋ」の要素に対応し得る。スパース信号のデータ要素も、多値であり得る。この場合、Ｍ−ａｒｙの又は多値の符号化が、様々な色、インク品質、ドットパターン又は形状の使用を通して、各スパース信号要素において可能である。スパース信号の印加は、スパース信号位置にある対象物を明るくする又は暗くすることに限定されない（たとえば、輝度又は明るさの変更）。輝度のような光学特性の変化をもたらすために、様々な調整が行われ得る。これらの調整は、レイヤの厚み、面形状（面の凹凸）、レイヤの透光性などを変調することを含む。色度シフト、反射角の変化、偏光角、又はその他の形態の光学的変形形態など、その他の光学特性は、スパース要素を表すように修正され得る。上述のように、制限要素は、マーキング又はレンダリング技術の制限、及びスパース信号において符号化された光学特性の変化を検出するための捕捉デバイスの能力の制限の両方を含む。以下に、信号構成についてさらに詳しく述べる。
【００５７】
マッピングモジュール３０８は、それぞれの被変調搬送波信号の信号要素をチャネル内の位置にマッピングする。デジタルホスト信号が提供される場合、この位置は、ホスト信号内の埋め込み位置に対応する。埋め込み位置は、それにおいてホスト信号が信号符号化装置のメモリ内に表される、１つ又は複数の座標系領域にあり得る。この位置は、空間領域、時間領域、周波数領域、又はその他の何らかの変換領域における領域に対応し得る。別の言い方をすれば、位置は、それにおいてスパース信号要素が挿入される、ホスト信号特徴のベクトルに対応し得る。
【００５８】
プロトコル及びこれらのプロトコルの処理段階の様々な詳細な例が、本発明者らの米国特許第６，６１４，９１４号、米国特許第５，８６２，２６０号、米国特許第６，３４５，１０４号、米国特許第６，９９３，１５２号、米国特許第７，３４０，０７６号、及び米国特許出願公開第２０１００１５０４３４号など、本発明者らの以前の研究において提供されている。シグナリングプロトコルに関するさらなる背景、及びプロトコル間の互換性を管理するための方式は、米国特許第７，４１２，０７２号に提供されている。
【００５９】
信号生成装置モジュールの選択肢の上記説明は、補助データを伝達するのに使用されるスパース信号の形態が、その適用のニーズに合わせて変わることを明示している。本文書の冒頭で提示されたように、信号設計は、必要とされるロバスト性、データ容量、及び知覚品質のバランスを取ることを伴う。また、信号設計は、互換性、印刷の制約、スキャナの制約などを含む、その他の多くの設計上の考慮事項に取り組むことも伴う。ここで、信号生成方式、特に、スパースシグナリングを採用する方式、またホストチャネル内のデータ信号の検出、同期、及びデータ抽出を容易にするための方式を考察することにする。
【００６０】
米国特許第６，６１４，９１４号、及び米国特許第５，８６２，２６０号に詳述されている１つのシグナリング手法は、信号要素を、ホスト信号の領域によって画定されたチャネル内の擬似ランダム位置にマッピングすることである。たとえば、米国特許第６，６１４，９１４号の図９を参照されたい。具体的には、ウォータマーク信号の要素が、ブロック（「タイル」と呼ばれる）内のサブブロック構成内の擬似ランダム埋め込み位置に割り当てられている。このウォータ信号の要素は、図３の段階３０４の実施からの誤り訂正符号化ビットに対応する。これらのビットが、擬似ランダム搬送波上に変調され、ウォータマーク信号要素を生み出し（図３のブロック３０６）、次に、このウォータマーク信号要素が、サブブロック内の擬似ランダム埋め込み位置に割り当てられる（図３のブロック３０８）。埋め込み装置モジュールは、そのビットに対する被変調搬送波信号の対応する要素の値に従い、誤り訂正符号化ビットごとのそれらの位置におけるホスト信号値を調整することによって、この信号をホスト信号上に変調する。
【００６１】
信号復号装置は、疑わしいホスト画像を非線形フィルタ処理した後に得られた擬似ランダム位置にわたって証拠を積み上げることによって、各符号化ビットを推定する。スパース信号要素レベルにおける符号化ビットの推定値は、特定の埋め込み位置又は領域にあるスパース信号要素を推定する抽出フィルタを施すことによって、得られる。この推定値は、搬送波信号を復調し、誤り訂正復号を行い、次に、誤り検出で確証されるペイロードを再現することを通して、集計される。
【００６２】
この擬似ランダム構成は、データ信号を、それがタイルにわたる一様なスペクトルを有するように分散させる。しかしながら、この一様なスペクトルは、ホスト画像のエネルギーがＤＣの周りに集められる可能性があることから、信号通信の観点からすると最良の選択とはなり得ない。同様に、高周波数成分における補助データチャネルは、その他の周波数成分よりも、ボケ又はその他のローパスフィルタリングタイプの歪みによって一層邪魔される傾向にある。「ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＲＯＢＵＳＴ  ＳＩＧＮＡＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ」と題された、２０１５年５月２８日出願の本発明者らの同時係属の米国特許出願第１４／７２４，７２９号において、様々な信号構成を詳しく述べている。この出願は、本文書における技法と併せて、スパース信号の設計に活用され得るいくつかのシグナリング方策を詳しく述べている。スパース要素と、背景、ホスト画像、又はその他の信号成分（たとえば、同期成分）などのその他の信号との間の差分関係において符号化することにより、差分符号化がスパース信号に適用される。
【００６３】
米国特許第５，８６２，２６０号の開示を基にする、本発明者らの米国特許第６，３４５，１０４号は、インク滴をその位置に挿入して、その領域における輝度を下げるか、又は線画の厚み若しくは存在を変調することによって、埋め込み位置が変調され得ることを説明している。さらに、インクを取り除くか、又は近接するインクに比べて明るいインクを塗布することにより、輝度が上げられ得る。米国特許第６，３４５，１０４号は、同期パターンがメッセージペイロードの可変データ要素用のキャリアパターンとして機能し得ることも教示している。同期成分は、可視の設計であり得、その設計内にスパースデータ信号又はデンスデータ信号が併合される。また、同期成分は、米国特許第５，８６２，２６０号に開示されている方法論を使用して、気付かれないように設計され得る。
【００６４】
本文書では、スパース信号の設計、符号化及び復号をより詳細に再考する。上に提示されたように、スパース信号の設計における１つの考慮事項は、データ担持用と同期用への信号の割り当てである。別の考慮事項は、符号化装置及び復号装置両方の処理フローの観点から、その他のシグナリング方式との互換性である。符号化装置に関して、スパース符号化装置は、それぞれのシグナリング方式が、画像設計ファイル内に表されるような画像設計の様々な領域に、それらの領域の特性に従って最適に適用され得るように、デンスシグナリングを含む様々なシグナリング方式と互換性がある必要がある。この適応性のある手法は、符号化装置ツールのユーザに、領域ごとに異なる方法、及び／又は、様々な領域に対し、最もロバストな信号を提供し、なお最高の知覚品質を維持するようなシグナリング方策を自動的に選択するようプログラムされる符号化装置ツール、を選択することを可能にさせる。
【００６５】
この適応性のある手法の利点の１つの例は、パッケージデザインが様々な符号化方策を必要とする様々な領域を有する、製品パッケージにおいてである。１つの領域は白紙、別の領域は文字と白紙、また別の領域はべたの色調のグラフィック、また別の領域は特定のスポットカラー、さらに別の領域は不定の画像コンテンツ、であり得る。
【００６６】
復号装置に関して、この手法は、デンス信号及びスパース信号の両方を含む、様々なタイプのデータ信号を復号する普通の復号装置が配備され得るように、復号装置の配備を単純にする。
【００６７】
スパース信号設計に対する１つの手法は、レガシーデンスシグナリングプロトコルとの互換性を考慮せずに、ペイロード成分及び同期成分の最適な配分を有するように、信号を構築することである。このような手法において、スパース信号の可変データ担持機能と同期機能との間の干渉を最小限に抑えるために、データ及び同期用のシグナリング技法が開発されている。たとえば、デンスシグナリング方策と互換性がある必要なしに、スパース信号が設計されるようになる場合、スパース信号は、その開始から、スパース要素配列として、可変データ機能及び同期機能から成るように設計され得る。１つの利点は、信号の側面を取り除き、信号をスパース形式に変換するのに、閾値又は量子化装置を適用する必要のないことである。
【００６８】
別の手法は、スパース信号を、レガシーシグナリング方式と互換性があるように設計することである。このタイプの手法の範囲で、レガシーシグナリング方式をスパース信号に変換するための技法を採用することができる。具体的には、このような手法の１つにおいて、スパース信号を生成するプロセスは、デンスウォータマーク信号で始まり、十分なデータ量と同期機能性を維持しつつ、選択的にその信号の要素を取り除き、スパース信号を生み出す。
【００６９】
以下にさらに詳しく述べるように、デンス信号をスパース信号に変換するいくつかの方法がある。これらの方法を探る前に、スパース信号に対するデンス信号の特性をさらに考察することにより始める。ある場合、デンス信号は、ｍ×ｎ埋め込み位置のブロックである、多値のウォータマークタイル（たとえば、連続する信号に隣接する、画素当たり８ビットの画像）から成り、ここでは、ｍとｎは、タイル内の埋め込み位置の整数座標である（たとえば、ｍ＝ｎ＝１２８、２５６、５１２など）。各タイルにおける値は、ウォータマークを符号化するように、ホスト画像内の対応する位置になされる調整値に対応する。タイルは、ホスト画像の領域、場合によっては画像全体にわたり、水平及び垂直方向に連続して繰り返される。その信号要素がタイル内に離れて広がっている、スパース信号とは対照的に、調整の間隔が密な場合、その信号は、スパース信号に対して「デンス（密な）」と考えられる。デンス信号は、同様にデンスであり、バラツキがあり、また多値であるホスト信号に好まれ、埋め込み位置におけるホスト信号の値を調整することによって、埋め込みを可能にする。デンス埋め込みは、タイル内のデータ及び同期機能の両方に対して、より高い容量の埋め込みを可能にする。
【００７０】
スパース信号へのデンス信号の変換は、さらに、信号とホストとの特性の結合による確実なシグナリングの目的を達成する。第一に、信号は、タイル内で、また繰り返しのタイルにわたって冗長であり、したがって、各タイルから信号の一部を取り除くことによって、ペイロードの確実且つ完全な回復に十分な信号を残す。たとえば米国特許第６，６１４，９１４号において詳細に述べられているように、確実な回復をさらに補助するのに、信号検出がタイルにわたって集約される。第二に、スパースシグナリングが、ホスト信号コンテンツに干渉する可能性が低いように適応して適用され、したがって、このスパース性は、干渉に比較的影響を受けない。
【００７１】
デンス信号をスパース信号に変換するためのいくつかの手法は、以下を含むが、それらに限定されるものではない：
・多値の信号の配列を量子化し、その値のある一部をゼロに量子化することによって、スパースな要素配列を生み出す。
・デンス信号の一部を選択し、この場合、選択は、タイル内にデータ信号及び同期機能を保持するようになされる（確実な検出が、１つのタイルの面積よりも大きな面積からの抽出を用いて行われ得るように、このような選択が、タイル境界線にわたって実施され得ることに留意する）。
・タイルごとに可変又は固定であり得る、特定の信号パターンに基づき、保持すべき位置を選択する。
・データ信号又は同期信号のパターンに基づく選択又は位置
・たとえば、量子化が、本質的に、保持すべき値を選択するように働き、スパース要素の値を設定する場合の上記の組合せ
【００７２】
これらの方法は、相互に排他的ではなく、様々な方法で組み合わせられ得る。量子化を使用する場合には、多値のデンス信号をスパース信号に変換するのに、固定の又は適応性のある閾値演算を適用することも含まれ得る。スパース信号を生成するのに閾値演算を使用することは、たとえば、米国特許第６，９９３，１５２号に説明されている。以下に、様々な方法を示す例を通して、さらなる詳細を説明する。
【００７３】
スパース信号で開始しようと、デンス信号を変換することによりスパース信号を生成しようと、可変データをスパース信号に変調するための技法は、大いに変わり得るということに留意されるべきである。本発明者らの米国特許第５，８６２，２６０号、米国特許第６，６１４，９１４号、及び米国特許第６，３４５，１０４号は、画像コンテンツにおいて可変データを担持するための変調のいくつかの例を説明し、米国特許出願第１４／７２４，７２９号は、様々な変調方法を含む、またさらなる例を説明している。これらの文書は、明示的及び暗黙的同期信号も説明している。
【００７４】
図３に関連して上に提示されたように、符号化装置における変調／復調の段階があり、したがって、様々なタイプの変調を明らかにすることが有益である。１つの段階では、データシンボルが中間搬送波信号上に変調される。別の段階では、ホストの要素を変調することにより、その被変調搬送波がホストに挿入される。最初の場合、搬送波は、パターン、たとえば、空間領域又は変換領域（たとえば、周波数領域）におけるパターンである可能性がある。搬送波は、振幅、位相、周波数などにおいて変調され得る。搬送波は、述べられたように、ペイロード又は同期シンボルを担持するように反転される又は反転されない（たとえば、ＸＯＲ、又は符号の反転（ｆｌｉｐｐｅｄ  ｉｎ  ｓｉｇｎ））、１と０の、又は多値の要素の擬似ランダム列であり得る。
【００７５】
本発明者らの米国特許出願第１４／７２４，７２９号に述べられているように、搬送波信号は、同期及び可変データ担持の両方の容量を促進する構造を有し得る。両方の機能は、データがホストにおける信号要素間の関係において符号化されるように、信号要素をホストチャネルに配置することによって、符号化され得る。米国特許出願第１４／７２４，７２９号は、差分変調と呼ばれる、変調用の技法について特に詳しく述べている。差分変調では、データは、信号の要素間の差分関係に変調される。いくつかのウォータマーク実装形態では、この差分関係は、それが、符号化装置に、差分的に符号化された要素間の差分を計算することによって、ホスト信号の干渉を最小限に抑えることを可能にさせることから、特に有利である。スパースシグナリングでは、ホスト信号が埋め込み位置における情報を欠くことがあるので、ホスト干渉がほとんどない状態で始まり得る。
【００７６】
それにも関わらず、差分変調が利用され得るか、又は、その方式は、それがスパースシグナリング用に利用されるのを可能にするように構成され得る。たとえば、スパース要素は、それらが、スパース信号内（たとえば、同期成分）、又はホスト信号内（たとえば、各スパース要素の近接する背景）のいずれかで、その他の要素に対して差分関係を有するように、設計され得る。インクドットが塗布されるスパース要素は、たとえば、インクが塗布されていない近接要素との差分関係を有する。データ信号及び同期信号は、それらが、このような差分関係を有するようにインターリーブされ得る。スパース信号は、一様な又はべたの色調に対して、差分的に符号化され得、いくつかのスパース要素が、色調を暗くし（たとえば、より暗いドット）、その他の要素は、色調を明るくする（たとえば、より明るい穴）。
【００７７】
差分方式は、デンスな多値の信号を生成し、今度はその信号が、変換用の上に説明された方式を使用して、スパース信号に変換される、準備段階としてさらに採用され得る。次に、符号化装置は、このデンス信号をスパース信号に変換し、可能であれば、差分関係を維持する。
【００７８】
データを変調する別の形態は、個々のデータシンボルを担持するための様々な搬送波信号の選択を通してである。このような例の１つは、一組の周波数領域ピーク（たとえば、信号のフーリエマグニチュード領域におけるインパルス）又は正弦波である。このような構成では、各組は、メッセージシンボルを搬送する。可変データは、符号化されるデータシンボルに対応するいくつかの信号成分組を挿入することによって、符号化される。復号装置は、様々な搬送波信号と相関することによって、又は受信された信号を、各メッセージ搬送波に対応するフィルタバンクでフィルタ処理して、いずれのメッセージシンボル組が埋め込み位置において符号化されているかを確かめることによって、メッセージを抽出する。
【００７９】
データをウォータマーク（デンス又はスパース）に変調する方法を示したが、次に、同期用に設計することの問題点に進む。説明のために、同期を明示的又は暗黙的として分類する。明示的同期は、信号がデータ信号とは異なり、同期を容易にするように設計されるものである。インパルス関数、周波数領域ピーク又は正弦波のパターンから形成された信号は、このような例の１つである。暗黙的同期信号は、データ信号の構造に元々備わっているものである。
【００８０】
暗黙的同期信号は、データ信号の構成によって形成され得る。たとえば、１つの符号化プロトコルにおいて、信号生成装置は、データ要素を表すビットセルパターンを繰り返す。ビットセルパターンの繰り返しを、それが、埋め込み領域の座標系における少なくとも１つの次元に沿って互いに隣接する要素ブロックの連続的な繰り返しを意味することから、「タイリング」と言う場合がある。データタイルパターン又はタイルにわたるデータパターンの繰り返し（たとえば、本発明者らの米国特許第５，８６２，２６０号におけるビットセルパターン化）は、同期テンプレートを形成する変換領域における構造を作り出す。たとえば、冗長なパターンは、周波数領域若しくは自己相関領域、又は何らかのその他の変換領域におけるピークを作り出すことができ、それらのピークは、登録用のテンプレートの構成要素となる。たとえば、本発明者らの米国特許第７，１５２，０２１号を参照されたい。
【００８１】
両方の技法が、設計に含まれ得るので、明示的及び暗黙的シグナリングの概念は、容易に融合し、最終的には、両方の技法は、幾何学的歪みを判断するために、信号復号装置が検出する、予測信号構造を提供する。
【００８２】
１つの同期用構成では、同期信号は、可変データ用の搬送波を形成する。このような構成では、同期信号は、可変データで変調される。例には、データで変調された同期パターンが含まれる。
【００８３】
反対に、別の構成では、その被変調データ信号は、同期信号を形成するように構成される。例には、ビットセルパターン又はタイルの繰り返しが含まれる。
【００８４】
符号化装置において、可変ペイロードを搬送し、同期させるための共通構造が、これらの機能を提供する信号成分間の干渉を最小限に抑えながら、スパース設計において保持されることから、これらの技法は、スパース信号設計にさらに利用され得る。それにおいて１つの信号成分がその他の成分の搬送波である技法を開発したが、これらの技法では、スパース信号を生成するプロセスは、両方の機能を果たす信号を生み出す。
【００８５】
スパース信号の可変データ成分及び同期成分は、直交ベクトルを通して伝達されるように選ばれ得る。この手法は、データ担持要素と同期成分との間の干渉を制限する。このような構成では、復号装置は、受信された信号を直交同期成分と相関させ、信号を検出し、幾何学的歪みを判断する。その後、同期成分が、フィルタ処理で除かれる。次に、たとえば、直交データキャリアと相関させるか、又は直交データキャリアからデータ要素を抽出するように構成されたフィルタでフィルタ処理することによって、データ担持要素がサンプリングされる。相関及びフィルタ処理を採用する復号装置方策を含む、信号の符号化及び復号は、本発明者らの同時係属出願の米国特許出願第１４／７２４，７２９号に説明されており、これらの方策は、スパースシグナリング用のこの手法を実施するのに採用され得る。
【００８６】
明示的及び暗黙的同期信号のさらなる例が、本発明者らの先に挙げられた米国特許第６，６１４，９１４号及び米国特許第５，８６２，２６０号に提供されている。具体的には、明示的同期信号の１つの例は、疑わしい信号のフーリエ領域におけるピークとして現れる、擬似ランダム位相の一組の正弦波から成る信号である。ロバストデータ信号と併せた同期信号の使用を説明している、米国特許第６，６１４，９１４号、及び米国特許第５，８６２，２６０号を参照されたい。また、米国特許第７，９８６，８０７号も参照されたい。
【００８７】
本発明者らの米国特許出願公開第２０１２００７８９８９号は、これらの方法からのこのタイプの構造及び回復ローテーション、スケール、並びに変換を有する埋め込まれた信号を検出するためのさらなる方法を提供している。
【００８８】
暗黙的同期信号、及びそれらの使用のさらなる例は、米国特許第６，６１４，９１４号、米国特許第５，８６２，２６０号、及び米国特許出願第１４／７２４，７２９号とともに、米国特許第６，６２５，２９７号及び米国特許第７，０７２，４９０号に提供されている。
【００８９】
ここでスパース信号の設計に戻り、スパースシグナリング技法の詳細な例を提供する。図４は、スパース信号生成装置の実施形態を示す図である。信号生成装置は、１つが可変データ４００を担持し、もう１つが同期機能４０２を提供する、２つの信号成分のタイルで始める。同期信号は、画素当たり多値であり（たとえば、０〜２５５）、同期信号を画素当たりより少ないレベルの信号に変換するのに、同期信号が量子化装置４０４に通される。その最も簡単な形態では、量子化装置は、閾値演算によって、多値の信号を、黒画素及び白画素で表されている二値の信号に変換する。タイル内の画素ごとの閾値演算は、各値を閾値と比較する。二値の信号では、閾値を下回る要素は、ここでは黒で示されるが、閾値を上回る要素は、白で示される。述べられたように、これは、背景に比べて暗い又は明るいなど、スパース要素における光学特性の変調状態を簡単に示しているもので、特に、黒画素及び白画素をレンダリングすることに限定されるものではない。
【００９０】
可変データ信号４００は、２つの値のうちの１つ（たとえば、１又は０、Ａ、−Ａ）を有する要素から成る。先に説明されたように、ペイロード信号は、１つ又は複数の変調段階、たとえば、誤り訂正、及び、この実施形態に使用される手法である、誤り訂正符号化信号を二値の搬送波信号上に変調すること、を通してロバストデータ信号に変換され得る。データタイル４００を形成するのに、この被変調搬送波が、タイル内の画素位置にマッピングされる。
【００９１】
図４の信号生成装置は、データタイル４００の要素と量子化された同期信号４０６とを選択的に組み合わせることによって、スパース信号を生み出す。ここで示された実施形態では、信号生成装置は、スパース信号出力４１０を生み出しながら、データタイル及び同期タイルの成分を選択的に保持する、行列演算４０８を行う。より明るい背景上に暗いスパース要素を生成するための１つの特定の行列演算は、ここで示されるように、各タイル内の同じ座標において両方とも黒である画素が、出力において黒を保持するように、データタイル及び同期タイル内の対応する画素位置間の論理ＡＮＤ（論理積）演算を計算することである。その他の入力（白ＡＮＤ白、黒ＡＮＤ黒、又は白ＡＮＤ黒）に対して、出力画素は、その座標において白である。
【００９２】
この手法では、メッセージ信号の黒画素は、そこにおいて同期信号も黒画素を有するタイル内のすべての座標に保持される。この技法は、同期信号の空間分布に従って、タイル内にスパースメッセージ要素を分布させる。技法は、同期用の十分な信号エネルギーを保存しながら、ペイロードをロバストに担持するための十分な信号エネルギーがあることを確実にする。技法は、同期信号がスパースメッセージ要素に干渉しないことも確実にする。目的が、適切に設定された量子化レベルで、より暗い背景に対する明るい穴を有するスパース信号を生成することにある場合、この手法が逆にされ得る（暗い背景における穴に対して閾値を設定することの後の説明を参照されたい）。
【００９３】
この手法は、それにおいて多値の成分が二値の成分と効果的に融合される、信号生成方法も実証する。多値の同期タイルは、周波数領域内のピークによって形成された同期テンプレートの空間領域表現である。二値のペイロード担持成分は、冗長に符号化され、タイル全体に分布させられる。具体的には、同じ個数の二値の０及び１の値の被変調担持要素が、タイル内の空間位置全体に均等に広がる。
【００９４】
方法の原理は、代替的な信号成分入力に適用され得る。同期成分及び信号成分が、両方とも多値であり、タイル位置ごとの成分の選択的組合せと融合する前に、二値の又はＭ−ａｒｙの形態に選択的に量子化され得る。或いは、同期成分及びデータ成分の両方が、二値であり、論理演算により融合され得る。最後に、データ成分が多値で、同期成分が二値であり得、この場合、データ成分は、同期成分と融合される前に量子化される。タイル座標における要素を組み合わせるための行列演算は、互換性のある（たとえば、一貫した値の、又は同じ量子化ビンに含まれる）同期成分及びデータ成分を保持するようになされ得る。この手法は、より明るい背景上の暗い要素、より暗い背景上のより明るい要素、又は中間レベルの色調の背景に対してより明るいスパース要素とより暗いスパースな要素との組合せ、のスパースなマークを形成することを、生成装置に可能にさせる。
【００９５】
スパース信号をデータ要素又は同期要素側に偏倚させるために、量子化レベル（閾値を含む）及び融合関数が、適応性のあるパラメータで設定され得る。
【００９６】
図５は、図４の場合と同様のスパース信号生成装置の精緻版を示す図である。この精緻版では、スパース信号生成装置の出力は、スパース信号要素を変換するようにさらに処理される。スパース信号生成装置からのスパース信号タイル出力は、ｍ×ｎ次元を有し、ここで、ｍとｎは、整数座標である。説明上、ｍ＝ｎ＝１２８の例を使用する。対象物への適用の準備において、タイル座標が、通常、ドット毎インチ（ＤＰＩ：Ｄｏｔｓ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）で表現される、目標空間解像度において座標にマッピングされる。図５では、タイル座標のマッピングは、タイルの効果的なＤＰＩが、目標画像解像度の４分の１ＤＰＩであることを意味する、４×４ブロックに対応する。たとえば、スパースマークタイルは、３００ＤＰＩの画像座標系における４×４画素ブロック（ｗａｘｅｌ領域）である各タイル座標（ｗａｘｅｌと呼ばれる）に変わる、３００ＤＰＩの画像への挿入に対して７５ＤＰＩであるように生成され得る。この領域を「バンプ」と呼び、ｗａｘｅｌ解像度に対する目標画像解像度の比率をバンプサイズと呼ぶ。
【００９７】
図５の精緻版では、スパースタイルの明るいｗａｘｅｌと暗いｗａｘｅｌ（５００、５０２）は、より高い出力解像度に変換される。この変換は、各スパース要素の成形及び位置におけるさらなる柔軟性を可能にする。明るい要素５００は、ｗａｘｅｌ座標における明るい要素の４×４領域（５０４）に簡単に移行する。明るい背景上の暗いスパース要素のこの例では、暗い要素の位置の選択において柔軟性がある。図５の技法では、暗い要素の位置は、ｗａｘｅｌの４×４画素領域内の中央の２×２正方形内の４位置の中から擬似ランダムに選択される。これらの４つの代替的な位置は、ブロック５０６、５０８、５１０、及び５１２に描写される。結果としての変換されたスパース信号出力は、出力タイル５１４として示される。目標解像度（たとえば、３００ＤＰＩ）のスパース出力画像信号へのスパース入力信号（たとえば、７５ＤＰＩの）のこの変換は、以下のように行う：
・スパース信号をよりスパースにする。
・スパース要素がタイルの水平な行及び垂直な列に途切れなく位置していないように、埋め込み位置ごとのスパース要素の位置を変え、スパース信号を視覚的にそれほど分からないようにする。
・印刷プロセスのドットゲインによって持ち込まれる誤りに対する何らかの防護を提供する。ドットゲインによるドットのサイズ及び位置における誤りの場合でも、結果としてもたらされるスパース要素は、なお正しいタイル領域内に位置する。
【００９８】
以下にさらに説明するように、このスパース出力信号はまた、ＲＩＰプロセスにおいて、また、対象物面に印刷又はマークされるか、或いは画面上の表示又は投写画像用にレンダリングされるときに印加されるように、さらに変換され得る。
【００９９】
図６〜図８は、様々なタイプの信号からのスパース信号生成の態様を示すのに役立つよう、信号成分のヒストグラムを描写する。図６は、２つの異なるレベル（−１、１）のうちの１つにあるｗａｘｅｌ値を有するデジタルウォータマーク信号成分のヒストグラムである。図６は、シンボルを二値の対蹠的な搬送波上に変調し、タイルにわたる位置に擬似ランダムにマッピングされるメッセージチップ（たとえば、チッピングシーケンス）を作り出すことによって生成される、二値の対蹠的なウォータマークタイルのヒストグラムの例である。
【０１００】
図７は、多レベルの値を有する別のデジタルウォータマーク信号成分のヒストグラムである。図７は、擬似ランダム位相の周波数領域ピークとして形成された同期信号タイルの空間領域変換の例である。
【０１０１】
図８は、図６及び図７のデジタルウォータマーク信号成分の組合せのヒストグラムであり、多値の画素から成る画像からの黒画素及び白画素を含む二値の画像を生成するための閾値演算の例も描写する。この例では、二値の対蹠的な信号要素は、１０のスケールファクタが掛けられ、次に、図７の分布の多値の信号成分に加算される。より明るい背景上のより暗いドットのスパース信号を作り出すために、閾値演算が、たとえば、破線の閾値レベルで適用される。閾値を下回る値を有するタイル要素は、暗（「黒」）に設定され、閾値を上回る値を有するタイル要素は、明（「白」）に設定される。この図は、データ担持成分及び同期成分の両方の信号を保持する、スパース信号生成プロセスのグラフ描写を提供する。それにおいてペイロードが、正と負の値が半分ずつの搬送波上に変調される方法は、完全な信号が正の値のｗａｘｅｌ又は負の値のｗａｘｅｌから回復され得ることを確実にする。ここでは、明るい背景上の暗に対して、負の値のｗａｘｅｌが保持される。また、同期信号の十分な信号エネルギーも保持される。
【０１０２】
図９は、図４のスパース信号生成装置の別の精緻版を示す図である。この精緻版は、バンプ領域内にスパースドットを確立することにおいて、図５に関連して述べられたとの同じ柔軟性を活用する。この場合、スパースドットは、同期信号レベルがその最も低いレベル（明るい背景上の暗いスパースマーク）である、バンプ領域に位置する。より暗い背景内のスパース穴に対して同様の手法が使用され得、この場合、スパース穴は、同期信号レベルがバンプ領域内で最も高い位置にある。起こり得るドットゲイン誤りのため、この手法は、図５における手法のように、バンプ領域の中央の４つの画素に対するドット位置の選択を制限する。
【０１０３】
スパース信号生成のこの変形形態では、多値の同期タイル（６００）が、目標画像の解像度で提供される（たとえば、ｗａｘｅｌが７５ＤＰＩの解像度である、後続の例では３００ＤＰＩ）。ｗａｘｅｌの中央の４×４領域内の最下点は、位置６０２にある。信号生成装置は、スパースドットを、信号生成装置によって選択可能である、４つの候補位置、６０４、６０６、６０８、６１０のうちの１つ（６０６）である、この位置６０２に置く。この変形形態は、スパース信号が、ｗａｘｅｌ内の同期信号レベルのより詳細な分析に基づき生成されるに従い、一層の同期信号強度をもたらす。
【０１０４】
図１０は、連続するウォータマーク信号への閾値の適用、及び３つの異なる閾値に対する結果として生じた出力を示す図である。上の３つのグラフ６２０、６２２、及び６２４は、連続するウォータマーク信号（ここでは、同期信号）のヒストグラムを示し、ここでは、３つの異なる閾値設定「Ｔ」が破線として示される。閾値を下回る値を有するｗａｘｅｌは、黒（より暗い画素）に設定される一方、閾値を上回る値を有するｗａｘｅｌは、白（より明るい画素）に設定される。これらの３つの異なる設定における閾値の選択は、各ヒストグラムの下に示される、二値の画像信号４０６ａ、４０６ｂ及び４０６ｃに対応する。これらのヒストグラムは、閾値Ｔが、量子化された連続する信号の分布（スパース性）を制御するように（そして次に、最終出力信号のスパース性を制御するように）調整され得る。量子化された連続する信号に対する最も強い信号出力は、閾値Ｔが、連続する信号の中間点に設定される場合である。
【０１０５】
論理ＡＮＤ演算を使用した、二値のデータ信号と連続する同期信号との組合せは、同期信号に従って、データ信号を分布させる効果を有する。
【０１０６】
詳述された構成は、いくつかの点で有利である。たとえば、２つの信号成分（同期データ及び二値のデータ）のうちの１つの無表現は、もう一方を損なう。暗い画素が形成されてもされなくても、この構成は、両方の信号成分の表現の助けとなる。
【０１０７】
これに関連して、同期信号は、二値のデータ信号にノイズを何も加えることなしに表現される。
【０１０８】
さらに、いくつの暗い画素であっても、二値のデータ信号をこれ以上強く埋め込むことは可能ではない。
【０１０９】
図１１は、スパース信号の一部を拡大した状態で示し、ドット構造をより詳細に表し、スパース信号のさらなる変換の本発明者らの説明を提示する。この特定の例では、画像解像度は、３００ＤＰＩであり、黒の正方形は、４×４ｗａｘｅｌ領域の中央にある２×２黒画素である（ｗａｘｅｌの「バンプ」領域で、ここでは、ｗａｘｅｌは、７５ＤＰＩにある）。スパースドットが、中央の２×２画素の４つの画素の中から選択される図５及び図９の例とは対照的に、ここでは、２×２画素の４つすべてが黒に設定される。
【０１１０】
図１２は、万線スクリーン手法を使用して、信号を縮小するように修正された、図１１のスパース信号を示す。図１２のスパース信号は、黒ドットを、１７５万線スクリーンで、１００％から１５％にスクリーンバックすることによって、図１１の信号から導出される。これは、スパース要素を縮小することによって、どのようにスパース信号が分かりにくくされ得るかの単なる１つの例である。この場合、信号は、スクリーンバックされる。もう１つの方法は、スパース要素を印刷するのに使用されるインクを薄めることによって、スパース要素を縮小することである（たとえば、インクを薄めて、１５％のインクドットを作り出す）。
【０１１１】
明るい背景上の黒画素又は暗い画素の場合のいくつかの例を示しているが、スポットカラーを含む、様々なカラーインクに同じ手法が適応され得る。スパース信号にシアンインクを塗布することは、信号が、ほとんどの市販のバーコードスキャナのような、約６６０ｎｍ波長の画像信号を主に捕捉するスキャナを用いて捕捉される場合、特に効果的である。スパース要素は、スクリーニング、希釈インク、或いは、ＲＩＰにおいて及び／又はスパース要素を基材に加える時点で、適用されるその他の縮小技法によって、縮小され得る。
【０１１２】
上記の例は、スパース信号が、連続する又は多値の信号成分及び二値の信号成分から構築されることを示す。１つの成分は、可変データキャリアである一方、もう一方、同期信号である。成分の機能は、逆になることがある。或いは、データ成分及び同期成分の両方が、選択的に量子化又は組み合わされる連続する信号であり得る。
【０１１３】
代替的なスパース信号生成プロセスは、たとえば、周波数領域におけるピークである同期成分及びデータ成分で始まるプロセスである。同期ピークは、同期テンプレートを形成するように固定されるが、データピークは、データシンボルが符号化されるのに従って、周波数座標における位置が変わる。これらの信号成分は、組み合わされたピーク信号が空間領域に変換されると、連続する空間領域信号を形成する。次に、この連続する信号は、上に説明された手法を使用し、閾値演算でスパース信号に変換され、データ成分及び同期成分の両方でスパース画像信号を生成する。この手法は、同期及びデータ用の周波数成分が、２つの成分間の干渉を最小限に抑えるように選択されることを可能にする。
【０１１４】
具体的には、周波数は、ある部分は同期用、ある部分はデータ用、またある部分は同期及びデータの両方用である、直交搬送波信号であるように選ばれ得る。搬送波は、たとえば、周波数シフト、位相シフトなどを使用し、可変データで変調され得る。
【０１１５】
上記技法の１つの利益は、それらが、スパース信号のデンスウォータマーク信号相対方式用に設計された信号復号装置と互換性があることにある。同期方法を含む、復号装置に関する詳細については、米国特許第６，６１４，９１４号、米国特許第５，８６２，２６０号及び米国特許第６，３４５，１０４号に詳細に述べられている、本発明者らの復号装置、また米国特許出願公開第２０１２００７８９８９号における同期方法を参照されたい。同期方法及び可変データ復調は、デンスウォータマーク方式と同様に作動する。しかしながら、述べられたように、抽出フィルタは、スパースマーク抽出用に最適化されるように構成され得る。
【０１１６】
二値の、多値の、及び連続するウォータマーク信号成分は、様々なウォータマーク信号構成、差分変調方策、及び同期手法を説明している、本発明者らの同時係属出願の米国特許出願第１４／７２４，７２９号における様々な技法説明を使用しても、生成され得る。次に、これらの二値の信号成分、及び多値の信号成分は、本文書に説明されている技法を使用して、スパース信号に変換され得る。このようなスパース信号の復号は、デンス復号相対方式に従うが、以下に、処理フローの例を提供する。
【０１１７】
図１３は、埋め込みウォータマーク信号及び互換性のあるスパース信号を復号する方法を示すフロー図である。この方法は、米国特許出願第１４／７２４，７２９号における差分変調方法用に特に設計されており、以下の説明は、その文書に端を発する。
【０１１８】
処理モジュール７００では、方法は、この場合、回転及び拡大縮小を含む、最初の変換パラメータの近似値を求めることにより始まる。このモジュールは、疑わしい信号に関する前処理動作を含み、その信号を検出するよう準備する。これらの動作は、データ信号が符号化される領域に信号を変換することと、ホスト及びその他のノイズへの干渉を軽減するように、信号をフィルタ処理することを含む。たとえば、データチャネルが、特定の解像度及び周波数範囲の特定の１つ又は複数の色チャネルにおいて符号化される場合、モジュール７００は、信号をチャネルに変換する。このことは、スパース信号が検出されるチャネルの外側のノイズ及びホスト信号コンテンツを取り除くための１つ又は複数のフィルタ処理段階を含み得る。
【０１１９】
モジュール７００は、パターン認識方法を利用して、符号化された信号の構造の最初の回転及び拡大縮小のパラメータの近似値を求める。符号化された信号の構造は、信号スペクトルにおいてテンプレートを形成する構成を有する。疑わしい信号におけるこのテンプレートの回転及び拡大縮小の近似値を求めるのに採用され得る方法に適合する様々なパターンがある。図１４は、テンプレート（「信号」と表示）及び疑わしい信号のフィルタ処理されたスペクトル（「測定済み」と表示）が、Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ（ＬＰ）座標系に変換され、相関される、このような方法の１つのクラスを示す。ＬＰ座標系内の相関における最大相関ピークが置かれる。このピークの位置は、テンプレートのおおよその回転及び拡大縮小に対応する。
【０１２０】
画像シグナリング用の１つの実施形態では、モジュール７００は、以下を採用する：
【０１２１】
１．符号化されたデータ信号を保存しながら、画像コンテンツを取り除くためのバイラテラルフィルタ及びガウシアンフィルタ
【０１２２】
２．空間周波数を推定するための階調変換、平均減算、及び２Ｄ  ＦＦＴ
【０１２３】
３．２Ｄシフトを回転及び拡大縮小と等しくするためのマグニチュード（勾配の大きさ）及びＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換
【０１２４】
４．処理アーチファクト及びノイズを取り除くためのクリップマグニチュード及びガウシアンフィルタ
【０１２５】
図１３に戻ると、信号抽出モジュール７０２は、最初の回転及び拡大縮小の推定値を使用して、補助データ信号の近似値を抽出し、回転及び拡大縮小を補正する。モジュール７０２は、最初の回転及び拡大縮小により訂正されるような、疑わしい信号内の埋め込み位置をサンプリングするためのサンプリングオペレータ（たとえば、補間装置）を含む。モジュール７０２は、先に説明されたような信号要素を符号化するのに使用される関係を利用して、データ信号の推定値を復元する、抽出フィルタも含む。
【０１２６】
モジュール７０４は、復元されたデータ信号を入手し、それをテンプレートに合わせる精緻な回転及び拡大縮小のパラメータを決定する。モジュール７０４は、データ信号の復元された推定値からスペクトルを計算する。このスペクトルから、モジュール７０２は、回転及び拡大縮小のより正確な推定値を得る。特に、復元されたデータ信号におけるスペクトルピークの位置が、回転及び拡大縮小を、それらをテンプレートに合わせる幾何学的変換を決定することによって、決定するのに使用される。上記のＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ方法、及び／又は前に言及された米国特許出願公開第２０１２００７８９８９号の最小二乗手法を含む、様々なパターンマッチング技法が、このプロセスに使用され得る。
【０１２７】
データを抽出する前に、米国特許出願公開第２０１２００７８９８９号及び米国特許第６，６１４，９１４号に説明されているように、疑わしい信号におけるタイルの変換の推定値を決定するのに、さらなる精緻化モジュールが含まれ得る。変換は、疑わしい信号のタイル内の埋め込み位置の座標をもたらす（たとえば、タイルの始まりやタイルの始まりに対するビットセルの位置）。また、変換を元に戻すのに、オーバーサンプリングが使用され得る。
【０１２８】
ここで、データ抽出モジュール７０６は、正確な幾何変換パラメータ（正確な回転、拡大縮小、及び変換）に基づきサンプリングされる、タイル内の埋め込み位置からデータシーケンスを抽出する。データシーケンス抽出は、抽出フィルタを適用し、必要に応じて符号化関係を再度利用するが、しかしこの時は、スパース埋め込み位置のより正確な決定の場合である。
【０１２９】
ペイロード抽出に対して、復号装置は、スパースデータ要素とその他の信号コンテンツとの間の関係からデータ要素の推定値を抽出するように構成されたフィルタを採用する。フィルタは、各データ要素を符号化する信号間の差分関係を活用することにより、ノイズに対するデータ信号の信号対ノイズ比を上げる。このフィルタは、同期プロセスにもデータ抽出プロセスにも採用され得る。フィルタの形状は、そこからフィルタが信号値をサンプリングする範囲と、関係を活用するのにフィルタが評価する、埋め込み位置の位置的関係とに対応する。
【０１３０】
いくつかの実施形態において、スパース信号復号装置は、干渉を抑制しながらスパース信号の推定値を抽出するのに、ｏｃｔａｘｉｓと呼ばれる抽出フィルタを適用する。このようなフィルタに関する詳細については、本発明者らの米国特許第７，０７６，０８２号及び米国特許第８，６８７，８３９号を参照されたい。ＯＣＴ軸は、ビットセルを８つの近接するビットセルと比較し、比較値（たとえば、正の差では＋１、−１又は負の差）を与え、比較値を合計する。様々な機能に従ってフィルタを成形するのに、近接ビットセルの様々な構成及び重みが、適用され得る。他では、十字形のフィルタで、そこでは、米国特許第６，６１４，９１４号に説明されているように、関心サンプルが、水平方向の近接ビットセル及び垂直方向の近接ビットセルの平均値と比較される。
【０１３１】
抽出フィルタの出力は、スパース要素ごとの推定値を与える。推定値は、搬送波信号を復調することによって集計される。被復調ペイロードが、誤り訂正復号装置プロセスに入力される。畳み込み符号化された信号では、これは、ビタビ復号装置である。結果は、ペイロードの可変データフィールドを有効にするのに使用される、誤りチェックビットを含む可変データペイロードである。
【０１３２】
上記説明は、そこから多くの様々なシグナリング方策が開発され得る、様々な技法を提供している。以下に、上記の枠組みを基にして、どのように様々なタイプのスパース信号を導出するかをさらに説明する。
【０１３３】
差分変調及びスパース性
差分変調が同期信号成分に関連して使用される場合、同期成分及びメッセージ成分からスパースマークを生成するのに使用される上記の手法も適用される。
【０１３４】
可変データ成分の差分変調が、自己同期能力をもたらすにそれ自体で使用される場合、明示的同期成分はない。画素のすべてが、メッセージ信号を担持する。これらの画素は、二値（−１又は＋１）、又は多値（たとえば、連続する信号に近似する）を有するように形成され得る。
【０１３５】
二値の画素の場合、タイル内にデータ値を分布させる手段を提供するのに、連続する同期成分が導入され得る。
【０１３６】
多値の画素の場合、デンス被差分変調入力信号からスパース信号を生成するのに、量子化（閾値演算を含む）が使用され得る。直交差分変調（たとえば、同時係属出願の米国特許出願第１４／７２４，７２９号を参照）は、メッセージ信号値が多くの値（−１又は＋１だけではなく）を呈することができることから、スパース性をもたらす方法を提供する。ここで、スパース性をもたらすのに閾値処理手法が使用され得る。
【０１３７】
明示的同期成分なしのスパース性
いくつかの実施形態において、可変データ信号には、明示的同期成分が何もなく、二値の画素を有することがある。可変データ信号は、以下などの様々な方法によりスパースにされ得る：
・メッセージの様々な部分を無作為に白で塗りつぶす（或いは、黒で塗りつぶす）。
・同期信号分布と同様の役割を果たすノイズ分布を使用する。
−追加情報が、このノイズ分布を通して伝達される可能性がある。
−ノイズ分布は、画像内のブロックにより異なる可能性がある（スパースパターンに何らかのランダム性をもたらす）。
−特定のブロックがいずれのノイズ分布から来ているのかは、検出後に条件付き確率を計算することによって判断され得る。
−プロトコルの知識（バージョン、誤り訂正符号、誤り検出符号、反復符号、及び搬送波による分散又は変調）を使用し、所与のスパース性に対して最適なＳＮＲを得るために、どこにスパースシグナリング成分（すなわち、より明るい背景上のインクスポット）を置くべきかを決定する。
−任意の位置のメッセージ信号値に摂動を印加し、目的関数（たとえば、メッセージ相関）を使用して、いずれの摂動を保持し、いずれを捨てるべきかを決定する。
【０１３８】
スパース信号についての一般事項
要約して、ここで、さらなる所見及び設計の変形形態を提供する。空間領域における多値の信号成分の分布は、スパース性を調整するための制御パラメータ（たとえば、閾値）を提供する。この信号成分は、スパース性を決定するのに支配的な役割を果たし、この場合、スパース性量が閾値によって制御される。この信号の強度は、スパース性を制御するためのさらなるパラメータを提供する。
【０１３９】
スパース信号は、多ビット値を使用することにより符号化され得る。これらのスパース信号は、複数のインク（普通の場合の１つだけのインク又はインクなしよりむしろ）を使用して印刷されてもよい。このことは、ヒストグラム（たとえば、図１０のヒストグラム）における複数の閾値又は量子化レベルを使用して実現され得る。
【０１４０】
タイル化構成におけるスパースマークに対して、符号化装置は、タイルごとにわずかに異なる閾値を選ぶことによって（又は、画素位置最適化技法、たとえば図５に何らかのランダム化を導入することによって）、タイルごとにスパース要素パターンも変えることができる。
【０１４１】
スパースマークは、１つ又は複数のインクレイヤにおいて符号化され得る。インクレイヤは、すでに設計ファイル内にあるスポットカラー、又は加えられる、しかし、設計ファイル内に規定されたインクに最も適合するように選択される、インクであり得る。たとえば、米国特許出願第１４／６１６，６８６号のカラーマッチ最適化を参照されたい。その他の実装形態において、本特許文書に開示されているスパースマークは、米国特許出願第１４／６１６，６８６号の図７における「ウォータマークタイル」として使用され得る。スパースマークは、プロセスカラー、たとえばＣＭＹＫの重み付き組合せとしても形成され得る。
【０１４２】
スパース要素は、スパース信号要素値に従って、スパース要素位置にある対象物の光学特性を変調することによって適用され得る。上記で、背景に対してより暗い又はより明るい変調にたびたび言及したが、このような変調を作るための多くの方法がある。例には、インクを加える若しくは取り除くこと、又はコーティングすること、又は基材面をエングレービング若しくはエッチングすること、が含まれる。スパース要素位置にある材料の形状、厚み又は半透明性は、スパース要素を適用するように修正され得る。
【０１４３】
レーザエングレービングを含むレーザマーキングは、幅広い対象物タイプ及び材料にスパースマークを適用するのに特に効果的な方法である。このようなマーキングは、携帯電話部品（たとえば、キーパッド）、プラスチック製半透明部品、電子構成要素、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、電気器具、通信製品、衛生陶器、道具、アクセサリ、ナイフ、眼鏡、時計、宝石、自動車部品、旅行かばんバックル、調理具、ステンレス鋼製品及びその他の工業製品を含む、多くの様々な工業製品に適用される。マーキングは、金属（レアメタルを含む）、エンジニアリングプラスチック、電気メッキ材料、コーティング材料、コーティング材料、プラスチック、ゴム、エポキシ樹脂、セラミック、プラスチック、ＡＢＳ、ＰＶＣ、ＰＥＳ、鋼鉄、チタン、銅及びその他の材料、を含む様々な基材タイプに施される。
【０１４４】
レーザマーキングは、Ｂｏｄｏｒ社からのハンドヘルドレーザマーキングマシンモデルＢＭＬ−ＦＨなどのハンドヘルドデバイスを介して施され得る。レーザマーキングは、その後に、たとえば、小売店状況において、ＧＴＩＮを抽出するのに、ハンドヘルドスキャナによって読み取られ得る、識別情報を有する様々なタイプの対象物をマーキングする際に、特に有用である。
【０１４５】
スパースマークは、ディスプレイドライバの表示バッファにおける合成を介して表示画像と融合され得る。スパースマークは、グラフィックオーバーレイとして実装され得、ラスタオペレータを使用してビットマップを組み合わせるための動作である、ビットブリット（ビット境界ブロック転送）動作を介して、その他のビットマップされた画像と組み合わされ得る。
【０１４６】
スパースマークは、ハーフトーン変換動作において、生成、挿入又は変換され得る。上記で、万線スクリーンをスパース要素に適応することの例を示した。スパース要素は、ハーフトーン変換において生成され得るか、又はハーフトーン変換プロセス範囲で様々なドット構造構成に変換され得る。ハーフトーン変換は、ドットクラスタ又はドットパターンとして、スパース要素を生成するのに使用され得る。この変換プロセスは、スパースドットを色、画面角度、及びドットパターンの組合せにおけるハーフトーンドットに変換し得る。ハーフトーン変換は、このような挿入に適合している画像の範囲（たとえば、一様な又はべたの色調範囲、明るい背景、暗い背景、テキストフォントの周りの範囲など）にスパースマーク要素を挿入するように構成され得る。
【０１４７】
これらの動作は、図１１及び図１２の例のように、スパースマークを縮小し得るが、これらの動作は、信号が、ｗａｘｅｌ解像度に適合する画像スキャナを使用して、保持、捕捉されるように行われる。本発明者らの例では、スパース要素は、ｗａｘｅｌ解像度（たとえば、７５ＤＰＩ）よりも高い画像レンダリング解像度（たとえば、３００ＤＰＩ以上）で適用されるが、スパース要素が、より低い解像度読み取り値においてボケているが、それでもなお背景に対するスパース要素の基本的な符号化関係が損なわれていないことから、依然として回復可能であるので、復号装置は、より低い解像度の画像からスパース信号を抽出することができる。
【０１４８】
スパースマーキングは、多くの印刷技術と互換性がある。それらをすべて列挙することは実際にはしないが、フレキソ印刷、グラビア、オフセット（ドライオフセットを含む）、デジタル、インクジェット、昇華、サーマル（ダイレクトサーマル及びサーマルトランスファを含む）、レーザ、３Ｄ印刷、インタグリオ及びレリーフ印刷、エンボス印刷、フォトリソグラフィック、リソグラフィック、レーザエングレービングを含むレーザマーキング、及びレーザエッチングが挙げられる。
【０１４９】
スパースマークは、小売業で使用されるラベル及びレシートプリンタに関連して使用するのに特に効果的である。これらのプリンタは、白ラベル又はレシート用のペーパーストックに文字を印刷するのに、通常、サーマル印刷を使用する。スパースマークは、文字と一体化され、このタイプの印刷基材にサーマルプリンタを用いて印刷され得る。プリンタは、スパースマークに符号化されるか又はスパースマーク内に符号化された識別子にリンクされ、次に、品物用の接着ラベル又はレシートにサーマルプリンタを用いて印刷される、製品ＳＫＵ及び重量など、生鮮食品及び調理済み品についての可変情報を可能にする。この識別子は、ＰＯＳスキャナが、品物の識別子及びその可変情報を調べて、小売勘定（ｒｅｔａｉｌ  ｃｈｅｃｋ  ｏｕｔ）時に値段を割り当てることができるように、その品物に対して取り込まれた可変情報に動的にリンクされ得る。
【０１５０】
スパース信号と、アンダープリント又はオーバープリントされたレイヤとの混合が可能であり、その他の色又はインク間へのスパース信号の挿入は、ブレンドモデルによって制御される。ブレンドモデルは、パッケージデザインにおけるその他のインクを考慮して、スパース要素に所望の出力色を実現するのに使用され得る。ブレンドモデルに関するさらなる詳細、またウォータマーク信号符号化へのそれらの使用については、本発明者らの同時係属出願の米国特許出願第１４／６１６，６８６号を参照されたい。これらの技法は、所望のカラーマッチング又は色修正を実現して（たとえば、カラーマッチ誤りを制限する）、設計におけるその他のレイヤ又はチャネル間にスパース信号要素を符号化するのに使用され得る（たとえば、スパース要素によって導入された修正が、スパース要素の近くの周囲背景に比べて、スキャナに見えていることを確実にするために）。
【０１５１】
本発明者らのスパース信号符号化は、本発明者らの米国特許出願公開第２０１５−００７１４８５号「ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＣＯＤＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＣＯＤＩＮＧ  ＩＮ  ＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥＳ」に詳述されている技術など、様々なスペクトル符号化及び読み取り技術も巧みに利用し得る。スパース信号は、スパース要素又は穴を印刷するのに使用される材料と背景の材料との間のスペクトル差において符号化され得る。
【０１５２】
スパース要素は、「ＳＥＮＳＯＲ−ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥＤ  ＳＰＥＣＴＲＡＬＬＹ−ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ−ＬＩＧＨＴ  ＩＭＡＧＩＮＧ」と題された、国際公開第２０１５／０７７４９３号として公開された、本発明者らの国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１４／６６６８９に説明されているものなどのマルチスペクトル画像、並びに米国特許出願公開第２０１３−０３２９００６号、及び本発明者らの米国特許出願第１４／６１６，６８６号に説明されているような調整照明、に関連して使用される場合にも、より効果的に符号化、復号され得る。後者の文書は、様々なスペクトル帯域の捕捉を可能にするのに、パルス光源及び／又はスペクトルフィルタ処理を採用するイメージングデバイスを説明している。スパースマークは、これらのデバイスがそれを検出するようにうまく構成されている、スペクトル帯域において符号化され得、スパース信号を増幅するために（たとえば、スパース要素とその近接する背景との間の差を増幅するために）、様々な帯域における画像を処理するのに、さらなる処理がまた使用され得る。スパースマークは、本発明者らの米国特許出願公開第２０１０−０１５０４３４号に説明されているように、複数の色差方向におけるスパース信号の符号化も活用し得る。
【０１５３】
スパースマークはまた、対象物に、それらの検出を高めるマークを施すための材料を使用して、適用され得る。スパースマークは、そこにおいて顔料などの添加剤が染料であるコーティング又はインクレイヤに適用され得、背景に対するスパース要素の検出性を高めるように加えられる。このような添加剤は、スパースマークを適用するのに使用されるレイヤ、背景、又はその両方に挿入され得る。例示として、６６０ｎｍの波長の周りのスペクトル範囲にある、又はスペクトル範囲でバーコードを検出するように設計されている、典型的なバーコード走査機器のスペクトル応答用に最適化された実施形態を説明する。このタイプのスキャナは、明るい基材、また白、赤又は黄色の対象物など、６６０ｎｍにおいて低吸収の色において符号化された信号を検出するのが難しい。さらに、このタイプのスキャナは、青、緑及び黒など、６６０ｎｍにおいて反射のないアートワークにおいて難しさがある。
【０１５４】
解決策は、好ましくない視覚的な差を加えず、なおスキャナの狭帯域において又はその周りで吸収するか、或いはスキャナが暗い背景内で光を確認するように反射する、添加剤を見付けることにある（たとえば、暗い背景内にスパース穴をマーキングするために）。低吸収の対象物用に使用される添加剤は、鮮明に見えてくる（たとえば、明るい色を汚さない）が、なおスキャナの狭帯域における吸収性を有するのが好ましい。
【０１５５】
この場合では、狭帯域吸収染料が、可視領域におけるスキャナの狭帯域照明の中央の波長及び幅に適合するマーキング材料に加えられる。通常、狭帯域の照明は、バーコードスキャナ用のＬＥＤ照明（たとえば、赤い照明）によって作り出される。図１５は、スキャナの狭帯域の周りの添加剤（たとえば、染料）の吸収特性を示す図である。
【０１５６】
低反射性のアートワークのその他の場合、プロセスブルー又は飽和色のようないくつかのスポットインクは、スキャナの狭帯域において低反射率を有する。この状況では、スキャナ光源の照明下で一層の光をもたらすように、添加剤が、１つ又は複数のスパース信号マーキングレイヤに挿入され得る。具体的には、図１５に示されるように、６６０ｎｍにおいてスキャナの照明を吸収し、次に、より高い波長において蛍光を発する異なる染料が加えられる。
【０１５７】
染料を含む領域は、低反射性領域の上部に印刷されると、より明るく見えてくる。このことは、より暗い背景にスパース穴を付けるのによく適している。現在利用可能なイメージングバーコードデバイスでは、この手法は、蛍光波長＜９００ｎｍを有する添加剤を提供することにより効果を上げる。
【０１５８】
これらの特性を有するインク、コーティング及び添加剤は、Ｇａｎｓ  Ｉｎｋ  ａｎｄ  Ｓｕｐｐｌｙ社のような供給業者から入手され得る。
【０１５９】
上に説明された構成についてのさらなる詳細は、２０１５年１２月４日に出願された、同時係属出願の米国特許出願第６２／２６３，３６９号に提供されている。
【０１６０】
さらなる開示
図１６Ａは、チーズ又は肉の紙包みパッケージ、又はその他の食料品を含むプラスチックタブなど、調理済み食品に接着貼付され得るようなラベルを示す。このようなラベルは、通常、サーマルラベルプリンタによって、感熱性ラベル媒体上に店内で印刷される。代表的なプリンタは、Ｄｙｍｏ  ＳＥ４５０である。ＳＥ４５０は、媒体が垂直方向に進むに従って、近接するラベル媒体上の対応するドットを変色させるように選択的に熱せられる、寸分たがわず２３０に間隔が空けられた、水平方向線形要素配列を有する。図１６Ｂは、図１６Ａの拡大抜粋部分を示す。図１６Ｃは、図１６Ｂの拡大抜粋部分を示す。
【０１６１】
図１６Ａのラベル上に印刷されたアートワークは、複数ビットのメッセージを冗長に符号化する、上に説明された種類のスパースマークを含むように修正され得る。このようなスパースにマーキングされたラベルが図１７Ａに示される。しかしながら、拡大された図１７Ｂ及び１７Ｃに示されるように、ラベルの判読性が、マーキングによって損なわれている（このようなマーキングは、図１７Ａの左下に示されるバーコードの機械復号も妨げる可能性がある）。
【０１６２】
本技術のさらなる態様によれば、ガードバンドが、ラベルアートワークに含まれているテキスト文字（及びバーコード）を取り囲むように画定される。サンプルの実施形態において、スパースマークは、ガードバンドの外側の領域にあるアートワークのみに加えられる。
【０１６３】
１つの特定の実施形態において、膨張プロセスが、従来の画像処理ソフトウェア（たとえば、ＧＩＭＰ又はＡｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）を使用してなど、テキスト（及びバーコード）のアートワークの画素表現に適用される。図１８Ａは、その例証である。領域成長プロセスが、各テキスト文字の各画素から始まって、適用される。このプロセスは、基本的に、テキスト（及びバーコード）の各グリフを膨張させ、元のラベルファイルのこのような要素を含む画素の周りのガードバンド（安全範囲）１８１を広げる。この拡大されたガードバンド内に加えられるデータマーキングはない。
【０１６４】
ガードバンドの幅は、その適用、及び所望の美観により決まる。ガードバンドが大きくなればなるほど（ある程度まで）、ラベルテキストは読みやすくなる。いくつかの実施形態において、テキストは、全方向にただ１つの画素によって膨張させられ得る。その他の実施形態において、テキストは、３つ、５つ、又はそれ以上の画素によって拡大され得る。
【０１６５】
いくつかの実装形態において、ガードバンドのサイズは、行高さ（図１８Ａのｈ）に関係付けられることになる。より大きなガードバンドが使用される場合があるが、ガードバンドは、このような高さよりも低くてもよい（又は、このような高さの半分より低くてもよい）。
【０１６６】
ガードバンドの幅に関係なく、テキスト文字グリフ内のいずれの囲み領域（たとえば、図１８Ａの「ｏ」及び「ａ」の囲み部分内部）も、ガードバンド内に含まれるのが望ましい。
【０１６７】
図１８Ａのガードバンドの境界線は、非線形であり、境界線は、字の輪郭を真似ていることが分かるであろう。境界線は、「Ｎ」の左に直線部分を有するが、境界線は、その範囲のほとんどに沿って非線形である（それほど好ましくない実施形態では、文字ブロック全体を取り囲むのに、長方形のガードバンドが使用され得る）。
【０１６８】
図１８Ｂは、図１６Ａのラベル全体に対するガードバンド領域を示す。
【０１６９】
図１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、それぞれ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃに対応するが、図１８Ｂのガードバンド領域の場合、今説明したようなマーキングから保護されている。
【０１７０】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、図１７Ｂと図１９Ｂとを並べて提示し、それらのそれぞれの判読性の比較を可能にしている。
【０１７１】
その他の実施形態において、マーキングは、境界線の外側では簡単には適用されず、その範囲にはない。むしろ、マーキングは、彩度（濃さ）において変調される。テキスト文字の近くでは、マーキングは、より淡くなる。テキスト文字からの距離が離れるにつれて、より密なマーキングが適用される。
【０１７２】
このことは、図２１に概念的に示される。ガードバンド領域２１１では、マーキングが適用されない。領域２１２（カードバンド領域を隙間なく囲むか又は取り囲む）では、淡い形態のマーキングが適用される（強度１としてもよい）。領域２１３（領域２１２を隙間なく囲む）では、わずかに強いマーキングが適用される（強度２としてもよい）。領域２１４（領域２１３を隙間なく囲む）では、やや強いマーキングが適用される（強度３としてもよい）。領域２１４を越えると、最も強いマーキングが適用される（強度４としてもよい）。このように、マーキングの強度は、様々な階調に沿って上がる（図２１の暗い矢印によって示される）。
【０１７３】
様々な強度のマーキングが、様々な方法で実現され得る（そのいくつかは、先に考察されている）。
【０１７４】
１つの方法は、マーキングの空間密度を変えることである。図２２は、スパースマークがなければならないラベルアートワーク内の各位置に含まれ得る暗い要素２２１を示す。このような要素の場合（サーマルプリンタ例の１つの印刷ドット、又は画素、或いは、いくつかのこのような暗い画素の正方形配列、たとえば、２×２、又は３×３、であり得る）、様々な強度のマーキングが、様々な空間密度で分布される要素２２１を含むことによって実現され得る。
【０１７５】
図２３は、ラベルアートワークの抜粋部分を示す。一番上は、いくつかの印刷されたテキスト（図示せず）に隣接するガードバンドである。このカードバンドには、マーキング要素が何も含まれていない。下の「ゾーン１」は、マーキング（すなわち、スパースウォータマーク）信号が強度１、たとえば、約１％の密度で表されている範囲である。すなわち、範囲の約１％が、要素２２１によって暗くされている。その下の「ゾーン２」は、ウォータマーク信号が強度２、たとえば、約２．５％の密度で含まれている範囲である（すなわち、範囲の約２．５％が、要素２２１によって暗くされている）。その下は、強度３、たとえば、約４％の密度でマーキングされている「ゾーン３」である。
【０１７６】
したがって、様々な強度のマーキングを実現することの１つの方法は、様々な局部密度でラベルに空間的にわたって分布された、一様なマークを採用することによってである。
【０１７７】
マークは、先に説明された手順（たとえば、図４、図５などに関連した）から結果としてもたらされたスパースマークの位置に従って、アートワーク内に置かれる。図１０に示されるように、様々な閾値Ｔを同期信号に適用することによって、様々な密度が実現される。
【０１７８】
閾値Ｔによって選択されている同期信号要素の半分は、二値のデータ信号（それの要素は、その２つの値間で５０％−５０％に分けられる）との論理積をとることにより、印刷された暗いマークをもたらさないことになる。したがって、１％印刷密度のマーキングを実現するためには、閾値Ｔは、最も低い値を有する同期信号要素のうちの２％を選択する必要がある（同様に、２．５％及び４％印刷密度のマーキングを実現するためには、閾値Ｔは、最も低い値を有する同期信号要素のうちの、それぞれ５％、８％を選択するように設定される必要がある）。
【０１７９】
述べられたように、同期信号は、通常、１２８×１２８要素タイルであり、したがって、１６，３８４個の要素を含み、それぞれが０〜２５５の値を有する。代表的な同期信号は、同期要素値のほとんどを約９０〜１６０で固く密集させる、合計何十もの正弦関数である。
【０１８０】
同期機能の統計データが分かっている場合（普通そうであるように）、その要素のたとえば２％がそれを下回る値である、数値的閾値が、数学的に決定され得る。しかし、それらの閾値は、０〜２５５の範囲にわたって閾値を段階付け、このような閾値のそれぞれと等しい又はそれよりも低い値を有する同期信号サンプルの累積割合を示すことによって、ヒューリスティックにも決定され得る。代表的な１２８×１２８要素の同期信号タイルに対して収集されたこのようなデータが、図２４Ａに示される。
【０１８１】
図２４Ａを参照すると、閾値の値を１０２に設定することが、同期信号タイル内の要素のうちの１．８％を特定するよう働くことが分かる（それらのすべてが１０２以下の値を有する）。これらの特定された要素が黒に設定され（図１０の４０６ａのように）、１２８×１２８データ信号タイルの対応する要素との論理積がとられる場合（図４の４０８のように）、合成ウォータマークブロック内の１６，３８４個の要素のうちの０．９％は、暗くするものとして選択される。このように特定されたスパースマーキング要素は、図２３のゾーン１における印刷に使用される。
【０１８２】
同様に、同期信号閾値の値を１０７に設定することによって、同期信号内の要素のうちの４．６％が、選択される。これは、図２３のゾーン２における印刷に適する、合成ウォータマークブロック内の要素のうちの２．３％を暗くする結果となる。
【０１８３】
同じく、同期信号閾値の値を１１０に設定することによって、同期信号要素のうちの７．５％が特定され、図２３のゾーン３における印刷に適する、３．７５％の印刷密度をもたらす。
【０１８４】
ほとんどの実施形態において、スパース１２８×１２８合成ウォータマークブロックは、ラベルの左上角で始まって、タイル化することによってラベルに空間的にマッピングされる。ラベル上の各位置は、スパースブロックの要素に対応する（スパースブロックのいくつかの要素は、タイル化により、ラベル上の複数の位置に対応する）。
【０１８５】
同期信号は、通常、すべてのラベルで固定されている。したがって、同期信号の統計データが、いったん分かると、様々なラベルアートワーク用にスパース信号を生成するのに関連して再使用され得る。いくつかの実施形態において、図２４Ａの表のようなデータ構造が、スパースマークを生成するのに使用されるソフトウェアに格納され、また、様々な印刷密度を実現するのに必要とされる閾値の値Ｔを特定するよう働く。
【０１８６】
図２３において（図４のように）、マーキングを表す要素は、すべて同一である。ウォータマーク信号は、２色形式で表され、そこにあるか又はない。
【０１８７】
このような表現は、成分要素の値のバラツキを何も表すことができない。このような表現が、スパースマーキングの際の同期信号のバラツキを表すのに有用である場合もある。このような構成の１つは、ディザ処理されたマーキングブロックを採用し、たとえば、２×２又は３×３の要素ブロックを採用する。
【０１８８】
図２５Ａは、４つの２×２ブロックを示し、ブロックのそれぞれは、１つの暗いセルと３つの明るいセルを含む。図２５Ｂは、このようなブロックのさらに６つを示し、ブロックのそれぞれは、２つの暗いセルを含む。図２５Ｃは、３つの暗いセルを含む４つのブロックを示す（すなわち、図２５Ａの逆）。図２５Ｄは、すべて暗いセルから成るブロックを示す（破線は、単にブロックをグループに視覚的にまとめるだけのもので、印刷されたマーキングのいずれの部分も形成するものではない）。
【０１８９】
図２６Ａ〜図２６Ｉは、３×３要素配列の場合に可能なブロックのうちのいくつかを示す。図２６Ａは、１つの要素が暗くされている９つの異なるブロックを示す。図２６Ｂは、２つの要素が暗くされている３６個の異なるブロックを示す。
【０１９０】
図２６Ｃは、３つの要素が暗くされている多くの異なる３×３ブロックのうちのいくつかを示す。同じく、図２６Ｄ、図２６Ｅ、図２６Ｆ、図２６Ｇ、図２６Ｈは、それぞれ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つの要素が暗くされている代表的なブロックを示す。図２６Ｉは、９つの要素すべてが暗くされている１つの３×３ブロックを示す。
【０１９１】
（考えられるブロックのうちの多くが、単に回転的な変形形態、又は、水平軸、垂直軸、又は対角軸にわたる、互いの鏡像であることが認められるであろう。たとえば、図２６Ａを見てみると、最初の３つのブロック、２６１、２６２及び２６３は、独特であるが、続く６つのブロックは、ブロック２６２及び２６３の単に回転的な変形形態であることが認められるであろう。）
【０１９２】
ディザ処理されたマーキングブロックの使用は、印刷されたラベルに、ウォータマーク信号の様々な要素間の値のバラツキのいくつかを表すことを可能にさせる。示された特定の例では、データ信号は、二値レベルであるが、同期信号は、連続的である。その成分要素の値間のバラツキに対応する、階調度合いで同期信号を表現することは、時には、結果としてもたらされたマーキングの復号可能性を高めることができる。
【０１９３】
ちょうど今説明されている構成では、暗いラベルマーキングに対応する同期信号要素は、通常、約１００〜約１１０の範囲にわたる値を有する。しかし、その他の実施形態では、かなり大きな可変性がある。図２４Ｂは、図２４Ａの表と同様であるが、４つの正弦波から成る同期信号に対応する表を示す。このような実施形態では、暗いマーキングに対応する同期信号要素は、通常、２：１バラツキより多い、約２８〜約６４の範囲にわたる値を有する。このバラツキのうちのいくつかを表すのに、様々なマーキングが、合成ウォータマーク信号の様々な部分に使用され得る。
【０１９４】
図２７は、図２３に描写されたラベル抜粋部分と同様であるが、スパース信号要素のうちのいくつかに関するディザ処理された表現を使用した、ラベル抜粋部分を示す。
【０１９５】
図２７のゾーン１では、１つの暗いマーク２７１が描写される。このマークは、図２３と同じ要素２２１であり得る（マークは、図２５Ａのブロック２５１又は図２６Ａのブロック２６１など、２×２又は３×３のブロック内の１つの暗くされた要素でもあり得る）。
【０１９６】
ゾーン２は、様々なタイプのマーキングを含む。いくつか（２７２ｂ、２７２ｃ）は、ゾーン１に使用されたような１つの要素である。対角線上にある２つの暗くされたセルを有する、２×２ブロック２７２ａもある（このブロックは、４セル配列からの暗くされた２つのセルを示す、２／４重み付きマーキングブロックと呼ばれてもよい）。この後者のマーキングは、特定の低い値の同期信号（たとえば、値３０の）とのデータ信号の論理積に対応する空間位置で使用され得るが、前者のマーキングは、より高い値の同期信号（たとえば、値５８及び６２の）に対応する位置で使用され得る。
【０１９７】
図２３と図２７とを比較すると、図２３のマーク２３２ｄは、図２７に相対マークを持たないことが分かるであろう。ブロック２７２ａが２つの暗くされたセルを含むことから、１％印刷密度を維持するために、ゾーン２内の別の位置では、暗くされたセルが省略され得る。
【０１９８】
図２７のゾーン３は、ここでは、３×３ブロック２７３ａ及び２７３ｂを含む、様々なタイプのその他のマーキングを含む（ブロック２７３ａは、３／９重み付きマーキングブロックと呼ばれてもよく、ブロック２７３ｂは、２／９重み付きマーキングブロックと呼ばれてもよい）。ブロック２７３ａが３つの暗くされた要素を含み、ブロック２７３ｂが２つの暗くされた要素を含むことから、図２３と比べ、図２７のゾーン３内の別の位置では、合計３つの暗くされた要素が省略され得る。さらに、様々な値の同期信号要素に対応するウォータマーク要素を表すのに、様々な重みのディザ処理されたブロックが使用される。
【０１９９】
ディザ処理されたブロックは、ウォータマーク要素値のバラツキを表す以外の理由で採用され得る。たとえば、ディザ処理された要素の使用は、ラベル上のマーキングを、人間である見る者にそれほど分からなくすることができる。
【０２００】
戻って、印刷されたラベルからウォータマーク情報を見分けるのに使用されるカメラシステムは、普通、バーコードを読み取るように設計される。よく知られているように、バーコードは、通常、細線と太線の配列を含む。細線は、幅がほんの数千分の１インチであることがある。通常の読み取り距離からこのような線を見分けるためには、カメラシステムは、非常に高い解像度を有する必要がある。
【０２０１】
このような高解像度画像は、ウォータマーク復号には必要とされない。確かに、ほとんどのウォータマーク復号装置は、バーコード対応カメラシステムによってもたらされる解像度よりも低い解像度でウォータマークの描写を受信することを期待する。このような解像度低減を実現するために、取り込まれたイメージは、通常、ウォータマーク復号の前に、ダウンサンプリングされる。１つの例示的な実施形態では、２：１ダウンサンプリングが適用される。したがって、１６００×１２００解像度で取り込まれた元の画像は、８００×６００解像度に変換される。このことは、元の画像内の２×２近隣画素を組み合わせて、ダウンサンプリングされた画像において１つの画素を生み出すことによって行われる（たとえば、平均することによって）。その他のシステムは、３：１ダウンサンプリング、たとえば、元の画像内の３×３近隣画素の組合せを採用して、ダウンサンプリングされた画像において１つの画素を生み出し得る。
【０２０２】
したがって、図２５Ａ〜図２５Ｄのディザ処理された２×２ブロックは、１つの画素にダウンサンプリングされ得る。図２６Ａ〜図２６Ｉの３×３ブロックの場合も同様である。
【０２０３】
２×２又は３×３の近隣要素を１つの画素にダウンサンプリングすることからもたらされる信号値は、元の近隣要素内の暗くされた要素の特定の分布にそれほど左右されず、暗くされた要素の個数のみが、大抵、重要である。しかしながら、要素の分布が、人間の目にとっては重要である。
【０２０４】
図２６Ｃは、３つのセルが暗くされている、５３個の異なる３×３ブロックを示す（たとえば、３／９重み付きマーキングブロック）。これ以上の３／９重み付きブロックは、示されない。それぞれは、同じ集合的にディザ処理された暗さ（たとえば、１／３）をもたらすが、出願者は、暗くされたセルが端部隣接していないブロックは、人間である見る者にはそれほど分からないということを確認している。暗くされたセルが白いスペースによって分けられているブロックは、人間の美観の観点からは一番であり（たとえば、図２６Ｃのブロック２６４）、暗くされたセルが対角線上のみで（すなわち、図２６Ｃのブロック２６５のような、それらの角において）隣り合うブロックが、これに続く。このようなブロックのいくつかが、図２８Ａ及び図２８Ｂに示される。
【０２０５】
したがって、ディザ処理されたブロックは、可変情報も表されるか否かに関係なく、単により良い美観のためにラベルマーキングに使用され得る。
【０２０６】
（２つのディザ処理されたブロックが、隣り合って置かれるべきである場合、暗くされたセルがブロック境界線にわたり隣り合わないように、それらのブロックが選択されるのが望ましい。たとえば、３／９重み付きマーキングブロックと２／９重み付きマーキングブロックとの間の図２９Ａに示されている結合は、右ブロックが時計回りに９０度回されている、図２９Ｂに示されている同じブロックの結合ほどは好まれない。）
【０２０７】
先の考察において、ラベルの様々なゾーンが、様々な印刷密度で、たとえば、１％から２．５％、次に４％と段階を踏んで、マーキングされた。その他の実施形態では、連続した階調が採用され得る。図３０は、その説明の助けとなる。
【０２０８】
図３０は、同期信号の１つの行からの抜粋部分を示す。傾斜している破線は、線形的に変わる階調である。その値が階調ラインを下回る、同期信号のそれらの要素のみがマーキングの候補である（データ信号との論理積をとる対象となる）。その他の位置では、ラベル上に、対応するマークは何も見えてこない。
【０２０９】
一様な要素２９１が使用される場合、プロセスは、矢印「Ａ」に沿って示されるように、対応する暗いマーキング行をもたらす。同期信号がどれほど閾値を下回るかは、重要ではなく、マーキングのすべてについて、同じである。
【０２１０】
ディザ処理されたブロックが使用される場合、候補マーキングの対応する行は、矢印「Ｂ」に沿って示されるような結果をもたらす。ここでは、同期信号がどれほど階調閾値を下回るかが、重要である。閾値が、同期信号値をかろうじて上回る場合、１／９重み付きマーキングブロックが使用される。より実質的な偏位（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）のためには、それに対応して、よりデンスなマーキングブロックが使用される（たとえば、２／９、３／９、４／９及び５／９重み付きマーキングブロック）。このような構成によって、同じ同期信号値が、ラベル上の位置ごとに、そのような位置における階調の対応する値に応じて、様々に表され得る。
【０２１１】
代替的な構成において、マーキングブロックの密度は、閾値からの同期信号値の差に左右されず、むしろ同期信号の値のみに左右される。このような構成では、同じ同期信号値が、常にラベル上の同じ重みのマーキングによって表されることになる（論理積演算に基づき、マーキングがなされる場合）。
【０２１２】
図３０はまた、印刷解像度の変数を特に示す。代表的な実施形態では、インチ当たり２０３ドット解像度のラベルプリンタが使用される。しかし、ここでは、対応するウォータマーク復号装置は、３：１ダウンサンプリングを採用する。したがって、スパースマークの各要素は、３×３ドットパターンに対応するように作られるのが望ましい（ダウンサンプリングの後、１つの要素をもたらす）。すなわち、スパースマークは、インチ当たり約６７ｗａｘｅｌにレンダリングされる。
【０２１３】
スパースマーキング信号の各要素は、ブロック２９１により示されるように、暗い３×３ドットブロックによって表され得る。しかし、代替として、各要素は、矢印「Ｃ」、「Ｄ」に沿って、ブロック２９２、２９３により示されるように、暗い２×２ドットブロック、又は１つの１×１ドットブロックにより表されることがある。
【０２１４】
図３１は、それ上に連続する階調のウォータマークが、３×３のディザ処理されたブロックを採用して形成された、ラベルアートワークの白い抜粋部分を示す。それにおいて３×３ブロックが見えてくる空間密度（すなわち、単位面積当たりのこのようなブロックの個数）は、いくつのウォータマーク要素が、アートワークのその部分における閾値階調を下回るかの関数である。それぞれのディザ処理されたブロックの重み（たとえば、２／９、３／９など）は、ラベルのその部分における閾値階調がどのくらい対応する同期信号要素を超えるかにより決まる。
【０２１５】
（多くは）複数の使用可能な選択肢の中からの、所望の重みの特定のマーキングブロックの選択は、無作為になされ得る。結果は、端部隣接する暗いセル（図２９Ａに描写されているセルなど）に関してチェックされ得、見付けられた場合、別のマーキングブロックが、無作為に選択され得る（又は、図２９Ａの状態が避けられる場合、チェックするのに、元々選択されていたマーキングブロックが、回され得るか又は反転され得る）。或いは、このような重み付けが必要とされるときはいつでも、各重みの１つのマーキングブロックが、一貫して選択、使用され得る（再度、図２９Ａの状態についてのチェックがなされ得、見付かった場合、１つのマーキングブロックの様々な向きが試され得る）。
【０２１６】
所望の重みの特定のマーキングブロックの選択（複数の候補の中からの）に対する別の手法は、理想的なアナログ同期信号のより細かな項目を一番よく真似ている、マーキングブロックを選択することである。このような選択が不適切な場合（たとえば、端隣接する黒い範囲により）、理想的なアナログ信号を２番目に真似ている、又は理想的な信号を３番目に真似ている、などのブロックが使用され得る。
【０２１７】
図では、同期信号は、大抵、画素化された２Ｄ信号として説明される。たとえば、２Ｄ信号は、それらのそれぞれがそれぞれの値を有する、１６，３８４個のセルの１２８×１２８ブロックとして言及された。しかし、このような表現は、理想に及ばない。このような表現は、信号値が変わらない空間範囲を含み（すなわち、各画素の空間範囲）、また、画素境界線における信号値の段階的変化を含む。これらの表現は、数学的な理想の堕落である。
【０２１８】
数学的な理想（そこから、空間量子化及び振幅量子化によって、画素化されたバージョンが導出される）は、２Ｄにおいて連続的にバラツキのある信号である。その連続する信号は、空間周波数領域、すなわち、ランダム位相の多くの（時には何十もの）異なる周波数ピークにおいて画定された信号の空間領域相対信号である。空間領域では、このような信号は、言わば、池に一握りの小石をばら撒くことから生じる（複雑に干渉する）波紋のような、２次元において連続的に変わる波動の形態をとる。
【０２１９】
大まかに言えば、上で考察された２Ｄブロックは、この連続的にバラツキのある理想的な関数の値である、空間領域内の１２８×１２８の均一に間隔の空いた位置のそれぞれに、計算することによって画定される。次に、それぞれの結果としてもたらされたサンプル値が、量子化され（たとえば、８ビット値に）、小さいがしかし特定の空間範囲に及ぶ画素の値として割り当てられる。このような手順は、たとえば、図４のブロック４０２の画素範囲のそれぞれに対する値を生成した。
【０２２０】
１２８×１２８点グリッド上の連続的にバラツキのある理想のサンプル値を計算することに代わって、両方向において４倍デンスであるグリッド、すなわち５１２×５１２グリッド上に、このような値が計算されてもよい。計算上の負担は、大きいが、結果としてもたらされたデータの忠実度もまた高い。
【０２２１】
図３２Ａは、１２８×１２８同期信号における１つの画素を示す。この画素は、１１９の値を有する。この同期値は、空間周波数領域における既知の基準周波数の複数のランダム位相ピーク（すなわち、空間周波数領域内の同期信号の連続する表現）を合計し、次に、逆フーリエ変換を行い、空間領域における対応する一組の１２８×１２８値をもたらすことから生じた（すなわち、空間領域内の同期信号の量子化された表現）。１１９は、それらの値のうちの１つである。
【０２２２】
図３２Ｂは、同じ空間範囲を示すが、ここでは、同期信号がより高い空間解像度に量子化されている。空間周波数領域内の同期信号の連続する表現に、１２８×１２８逆フーリエ変換をかける代わりに、５１２×５１２逆フーリエ変換が行われる。結果は、それに代わり１６の値である。それらの平均値は、１１９であるが、結果は、その平均値付近でバラツキがある。
【０２２３】
重み１／１６のブロックが望まれる場合、最も低い値を有するセルが暗くされ、その他のすべてのセルは、白のままにされ得る。このことは、図３４Ａに示される。同様に、重み２／１６又は３／１６のブロックが望まれる場合、図３４Ｂ及び図３４Ｃに示されるように、最も低い値を有する２つ又は３つのセルが暗くされ得る。
【０２２４】
４／１６の重みが望まれる場合、４つの最も低い値のセルを暗くすることは、図３４Ｄに示されるブロックをもたらす結果となるであろう。このような構成は、大抵、端部同士で隣接する２つの暗いセルにより望ましくない。
【０２２５】
この環境においては、様々な手法が使用され得る。参照文字Ａ、Ｂ、Ｃ．．．により、ブロック内の様々なセルを特定することによって、説明が助けられ得、ここでは、セル値を昇順にするように文字が割り当てられている。図３２Ｂのセルに対するこのような特定は、図３３に示される。
【０２２６】
この環境における１つの手法は、４番目に低い値（すなわち、セルＡ、Ｂ、及びＣとともにセルＤ）を暗くしない代わりに、５番目に低い値（セルＥ）を試し、それが暗い端部同士の状態（すなわち、セルＡ、Ｂ、Ｃ及びＥ）を回避するかどうかを調べることである。これを行うと、図３５に示される４／１６重み付きブロックをもたらす。セルＥの選択が、依然として、端部同士の暗くされたセルの結果をもたらす場合、セルＦ、Ｇなどが、その代わりに試され得る。
【０２２７】
第５位のセルを第４位の代わりにするよりもむしろ、代替的な手法は、暗いセルの端部同士隣接の制約に違反することなく暗くされ得る、セルＤに隣接するセルがあるか否かを判断することである。
【０２２８】
図３６に示されるように、セルＤは、９４の値を有し、５つのセルがそれに隣接している。西側のセル（値５５を有する）は、すでに暗くされており（それは、セルＡである）、したがって、暗くするのに利用することはできない。北西側のセルは、制約に違反することなしでは、暗くされ得ない。
【０２２９】
北側のセルは、暗くされ得るが、北東側のセルは、また制約に違反すると考えられるため、暗くされ得ない。最後に、東側のセルは、暗くされ得る。
【０２３０】
このように、暗くするのに複数の近接する候補セルがある場合（すなわち、北側セル及び東側セル）、最も低い値のセル、すなわち、１４９の値を有するセルＨが選ばれる。暗くされたセルＡ、Ｂ、Ｃ及びＨを含む、結果としてもたらされた４／１６重み付きブロックが、図３７に示される。
【０２３１】
この同じ技法は、複数の隣接する４×４ブロックに及ぼされ得る。図３８は、その好例である。左側は、図３２Ｂに示され、上で考察されたのと同じブロックである。右側に並ぶのは、第２のブロックである。第２のブロック内のセルは、図３９に示されるようにランク付けされている。
【０２３２】
図４０を参照すると、第１の手法が、第１のブロックにおいて暗くするセルを特定することによって始まる。上で考察されたように、このことは、そのセルＡ、Ｂ、Ｃ及びＥを暗くする結果をもたらす。同じ手順は、第２のブロックに別個に適用され、そのセルＡ、Ｂ、Ｅ及びＦを暗くする結果をもたらす（セルＣ及びＤは、暗い端部同士制約の違反により、暗くするのに対して不適格とされる）。図で分かるように、２つの暗いセル、第１のブロック内のセルＥと第２のブロック内のセルＡとが、ブロック境界線にわたり端部隣接している。
【０２３３】
このような場合、端部隣接する暗いセル間では、最も低い値を有するセルが、優先権を与えられ、そこに残るべきである。この場合、第１のブロック内のセルＥは、値１０８を有するが、第２のブロック内のセルＡは、値５７を有する。したがって、第１のブロック内のセルＥが、変えられる必要がある。
【０２３４】
第１のブロック内のいずれのセルをセルＥの代わりに暗くするかの決定では、上に説明された２つの手法のうちのいずれかが使用され得る。第１の手法は、ランク付け順序に、すなわち、セルＦから始め、次々にセルを試すことである（このような方法は、「ランクによる試み」と呼ばれてもよい）。セルＦは、左下角にあり、それを暗くすることは、制約に違反すると考えられる。次にセルＧが試される。これも制約に違反する。しかしながらセルＨは、制約を満たす。第１のブロック内のセルＨがセルＥの代わりに暗くされた、調整された一対のブロックが、図４１に示される。
【０２３５】
図４０の制約違反を解決するためのその他の手法は、上に考察された近接手法（「近接セルによる試み」と呼ばれてもよい）を使用することである。図４２に示されるように、取り替えられるべき、暗いセルに近接するセルが特定される。それが制約に違反するかどうかを判断するのに、最初に最も低い値のセルが検討される。ここでは、最も低い値の近接するセルは、北西側にあるが（値１３１を有する）、それを暗くすることは、そのセルを値８４の暗くされたセルとの端部同士隣接状態にすると考えられる。２番目に低い値の近接するセルは、北側のセルである（値１５９を有する）。このセルは、制約に違反することなく暗くされ得るので、元々暗くされているセルＥの代わりに、暗くするのに選択される。このことは、図４３に示される２つのブロックの結果をもたらす。
【０２３６】
図３８〜図４３は、独立した第１のブロック及び第２のブロック内の暗いセルが、最初に第１の手法、すなわち、ランクによる試み手法によって選ばれたと想定した。その他の実施形態において、独立したブロック内の暗いセルが、第２の近隣セルによる試み手法（たとえば、第１のブロックに対して、図３７に示されるブロックを結果としてもたらした）により選ばれ得る。さらに、ブロックが並置されるときに起こる制約違反は、ランクによる試み、又は近接セルによる試み、のいずれかの手法によって対処され得る。
【０２３７】
ブロックの重みが増えるに従って（たとえば、６／１６に、１０／１６に、など）、非端部隣接する暗いセル制約を満たすのが、益々難しくなり、遂には不可能になる。
【０２３８】
１つの手法は、必要に応じて制約を緩めることである。制約が、上記の方法によって満たされ得ない場合、手順を繰り返し、この時、制約の１つの違反を許す。その制約が満たされ得ない場合、制約の２つの違反を許す、などとなる。この目的は、できる限り少ない制約違反回数で済む、所望の重みのブロックを実現することである。複数のブロックの集合体に対しても同様である。
【０２３９】
所与のブロックに対して、重みが制約の１つの違反を必要とする場合、適任である、いくつかの考えられる暗いセル構成があり得る。このような場合、好都合なブロック構成は、それらの値の合計が最も小さな数になる、一対の隣接するセル間に１つの制約違反がある、構成であることが多い（暗いセルの視覚的に分かりやすい対形成があるべきである場合、このような逸脱は、償いとして、同期信号の最も重要な部分、最も極端な値を少なくとも忠実に描写する必要がある）。
【０２４０】
したがって、図３２Ｂのブロックでは、制約の１つの違反があるべきである場合、それは、一番下の行のセルＡ、セルＤ（５５、９４の値を有する）の両方を暗くするとすべきである。端部隣接するセルのその他の対形成はいずれも、より低い合計値にはならない。
【０２４１】
同じく、ブロックの重み要件を満たすのに、２つの制約違反が必要とされる場合、第１の違反は、最も低い合計値を有する２つの隣接するセルを含む必要があり、第２の違反は、２番目に低い合計値を有する２つのセルを含む必要がある（１つのセルが、両方の対形成に共通な場合、このような手法は、２×２セル範囲内の４つのうちの３つを埋める、暗いセルの見た目の「Ｌ」字形をもたらす。このような場合、第２の違反は、代わりに、最も低い合計値を有する２つの隣接するセルを対形成し、第１の違反によってすでに暗くされている２つのセルを不適格としてもよい）。
【０２４２】
最初の場合の制約は、端部隣接する暗いセルであるが、同じ方法が、対角線上に隣接する暗いセルの第２の場合をチェックし、また補正するのに適用され得る。
【０２４３】
同期信号は、その他の暗くされたセルとのそれらの空間的関係（たとえば、端部隣接する）に関係なく、最も低い値のセルが暗くされるときに、最大の忠実度で再生されることが認められるだろう。対照的に、美観は、最小限の個数のセルの隣接で済むように暗くされたセルを配置することによって、最もよくもたらされる。このように、信号の忠実度と美観とは、緊張状態にあり、一方の向上が、もう一方を低下させることが多い。
【０２４４】
上に説明されたアルゴリズムは、美観を信号の忠実度の上に位置付ける傾向にある。場合によっては、信号の忠実度がかなり損なわれるという点に対して、これらの方法が追及されることがある（たとえば、８／１６重みブロックを実現するために、美観の見地から選択された最適パターンは、黒／白のチェッカーボード空間的交差である。しかしながら、このようなパターンで可能であるのは、ただ２つしかなく、同期信号は、普通、何にも真似されない）。
【０２４５】
これらのアルゴリズムの信号劣化の側面を和らげるために、試み調整回数が固定回数に制限され得る。たとえば、１つのブロックにおいてセルを暗くするためのランクによる試み手法では、セルが暗くするのに適さないと確認されると（別の暗にセルに端部隣接している理由により）、残っているセルのうちの連続するセルが試される。たとえば、セルＤが、セルＡ、Ｂ及びＣとともに使用され得ない場合、セルＥ、Ｆなどが試される。これらの試みは、たとえば２回又は４回に制限され得る。その試み回数内で制約が満たされない場合、端部隣接する暗いセルの元の対形成が使用される。
【０２４６】
同様に、このような方法が適用される、ブロック内のセル個数も制限され得る（述べられたように、制約違反が持続されるべきである場合、それは、最も低い信号値のセルに関与することが望ましく、それは、このような極値が、大抵、同期信号の最も重要な部分であるからである。この理由により、アルゴリズムのうちの１つによって処理されるセルの個数の上限が定められる場合、相対的に高い値を有するセルで始めるのが大体において一番よい。たとえば、６／１６重みブロックを得るためには、セルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦを暗くすることが理想であると考えられる。２個の上限が、その他のセルと取り替えられてもよいセルの個数に課される場合、セルＦで始め、逆に進んで行くのが、大抵において一番よい。このように、上限付きのプロセスによって対処されない残りのいずれの制約違反も、セルＡ、Ｂなどにおけるより重要な同期信号値に関与することになる）。
【０２４７】
ブロック境界線にわたる制約違反を正すのにアルゴリズムを適用することにも、このような上限が課される（すなわち、１つのセルに対する再配置試み回数に上限を定めるとともに、再配置が試みられるセルの個数にも上限を定める）。
【０２４８】
このようにアルゴリズムの適用を制限することは、その視覚的な影響に関わらず、信号忠実度のある限度を保つ。試み回数の制限（たとえば、上限）は、特定の適用の要件に従って、設計者によって設定され得る。
【０２４９】
上に詳述された特定の構成は、代表的なものであり、限定するものではないということが認められるであろう。
【０２５０】
たとえば、本考察は、最も低い値の同期信号要素を暗くすることを検討しているが、その他の実施形態では、最も高い値の同期信号要素が代わりに暗くされてもよいということが認められるであろう。すなわち、いずれかの変形形態の極値が暗くされ得る。同様に、暗くされている可変データブロック（たとえば、図４の４００）における要素値は、説明された構成から反転され得る。
【０２５１】
同様に、上記の例のうちのいくつかは、線形階調に関係していたが、非線形階調、たとえば、以下の指数関数及びその他の関数が、代替的に採用され得るということが認められるであろう。同様に、２次元階調（たとえば、水平方向及び垂直方向の両方において変わる）も使用され得るということが認められるであろう。
【０２５２】
「ｇｒａｄｉｅｎｔ（階調）」という用語は、必ずしもラベルマーキングの密度が上がる方向を指すものではない。マーキングの密度が下がる方向を指すのにも、この用語が使用され得る。
【０２５３】
示されたディザ処理されたマーキング特徴は、正方形であるが、そのようである必要はない。長方形又はその他の形など、非正方形特徴が代替的に使用され得る。
【０２５４】
四角形について言えば、尖角を有する四角形の要素が、暗い印刷マーキングを表すのに、図のすべてに使用されていることが分かるであろう。実践では、尖角の正方形は生み出されない。代わりに、印刷プロセスは、より丸みのある構成のドットを出力する。また、前述されたように、マーキングの可視性を下げるのに、万線スクリーニングが適用され得る。
【０２５５】
代表的なラベルでは、１０，０００画素に及ぶのに十分な１インチの幅及び高さの第１の水平方向に印刷されたスワスのスパースウォータマーク符号化が、１００〜２００画素、又はスワス範囲の１％〜２％を暗くしていることがある。同じラベル上の第２のこのようなスワスのスパースウォータマーク符号化が、２２５〜３５０画素を暗くすることがある。第３のこのようなスワスが、３７５〜５００画素を暗くすることがある。段階付けられた又は連続する様々な階調関数が、マーキングのこのような様々な密度を実現するのに採用され得る。
【０２５６】
「ｗａｔｅｒｍａｒｋ（ウォータマーク）」と言う用語は、通常、人間である見る者に気付かれないほどであるマーキングを指すのに使用される。上に考察されたマーキングは、この種類のものではないことが多い。たとえば、観察者は、印刷されたラベル上の分散する印刷されたドット、又は灰色がかった色合いに気付く可能性がある。
【０２５７】
詳述されたマーキング、また実現され得る階調グレーマーキングによって生み出される灰色がかった色合いは、ラベルアートワークを組む際に、それからグラフィックアーティストが描くことができるパターンパレットの中にあり得る。たとえば、アートワークの青範囲が、同じ色差の明るい青と暗い青との間の輝度で推移すべきである場合、階調グレーマーキングが加えられ、それに従って、アートワークの輝度を変えることができる（いわゆる「シグナルリッチアート」は、出願人が公開した米国特許出願公開第２０１１／０２１４０４４号に、さらに詳細に述べられている）。
【０２５８】
好ましい構成は、連続する同期信号の閾値処理、続いて、二値のデータ信号とのブール結合をもたらすが、その他の実施形態は、違うように処理することができる。たとえば、いくつかのウォータマーク信号は、自己同期しており、同期信号成分なしに動作する。この場合、またその他のこのような場合、スパースマーキングを生み出すのに、二値のデータを符号化する連続する信号が、上に説明されたように処理され得る。
【０２５９】
「連続する」データへの本明細書の言及は、複数ビット量子化式で表されたデータ、たとえば、８ビットサンプルの配列として表された同期信号、を含むと理解されるべきである。
【０２６０】
代表的な実装形態は、水平方向及び垂直方向に、インチ当たり２０３ドットの解像度を有するプリンタを使用するが、この技術は、当然ながらそのようには制限されない。サーマルプリンタは、通常、はるかに高い解像度（たとえば、３００×６００ｄｐｉ）で使用可能であり、さらに高い解像度が使用可能になってきている。
【０２６１】
また、詳述された構成は、サーマル以外の印刷技術での使用に適しており、熱により暗くされるドット以外のマーキングを結果としてもたらす。たとえば、インクが媒体に塗布される代替的な実施形態では、赤、青、シアン又は黄色などの有色インクが、詳述されたマーキングを形成するのに適用され得る。いくつかの実施形態において、基材は、マーキングよりも明るいというより、むしろ暗くてもよく、この場合、上に説明された構成が、反転して使用され得る。
【０２６２】
本考察は、調理済み食料品への接着貼付に、要求に応じて印刷されるラベルに特に焦点を合わせたが、同じ原理が、缶入り食料に貼付される、また箱入り小売品上に印刷される、ラベルに同様に適用可能である。
【０２６３】
このような構成の１つの特定の構成では、上に説明された形態のスパースマーキングは、複数の印刷板を採用するオフセット印刷機によって、箱に、また缶用の紙ラベルにインク印刷される。たとえば、１つの板が、ラベルのいくつかの範囲に青インクのパターン化された背景フラッドを定めてもよく、３枚のその他の板が、ラベルの別の範囲に印刷されている写真イメージ及びその他のアートワークのシアン、マゼンタ及びイエローのレイヤを画定してもよい。またさらなる板が、栄養上の情報及びその他の黒印刷のテキストのパネルを画定してもよい。この後者のプレートは、テキストグリフの周りのガードバンドを有する、上に説明されたスパースマーキングを含んでもよい。或いは、たとえばシアン用の、板のうちの別の板にスパースマーキングが含まれてもよい。このような後者の構成では、テキストレイヤから導出されたガードバンドが、ウォータマークキングが省略される安全な範囲を画定するのに、シアン板に適用され得る（詳述されたウォータマークマーキングによって符号化された特定の複数ビット情報が、このようなパーケージの人間である観察者にははっきり分からないのは当然である）。
【０２６４】
よく知られているように、機械可読コード化は、品物を勘定集計（ｃｈｅｃｋｏｕｔ  ｔａｌｌｙ）に加える、クーポン量によって合計を調整するなど、対応する機械に、特定の動作をとるよう命令する働きをすることができる。これらの動作は、顧客の清算に関わる必要はなく、いくつかの動作は、製品の検査及び診断に関係する。たとえば、スキャナは、様々なセルフチェックルーチン及び診断テストを開始することによって、特定の符号化されたマーキング（たとえば、印刷されたスパースウォータマークのペイロード内に符号化された命令）の復号に応答するように構成され得る。
【０２６５】
詳述された構成は、機械符号化が、ラベルのテキストの可読性にほとんど影響を与えることなく、ラベルの範囲の大きな広がり（たとえば、通常５０％超、時には７５％、９０％、又はそれ以上）にわたって適用されることを可能にするということが認められるであろう（図１８Ｂに描写されているガードバンド領域は、機械符号化に使用可能なラベル範囲の６３％を残す）。さらに、符号化の強度を空間的に変えることによって、人間である見る者の注意が、完全強度の符号化が突然始まる、はっきりした境界線に引かれることはない。このような気を散らすものがないことは、印刷されたテキストを素早く理解するのに、見る者をさらに助ける。
【０２６６】
ラベルの範囲の大きな広がりが符号化されることから、このような情報の復号は、たとえば、販売時点情報管理システムにおいて、より確実なものにされる。現在あるバーコードマーキングに比べ、情報が符号化された大きな範囲は、より高い割合の一回スワイプ読み取りをもたらす。対照的に、バーコード付きの品物は、小さなバーコードマーキングが、復号のために適切に位置付けられるために、２回以上、より頻繁にスキャナシステムに通過させられる必要がある（図１６Ａのバーコードは、ラベル範囲の約７％に及ぶ。述べられたように、ウォータマーク符号化は、ラベル範囲の６０％にわたって広がる）。
【０２６７】
ウォータマーク化されたデータを復号することのできる販売時点情報管理スキャナが激増するに従って（たとえば、Ｄａｔａｌｏｇｉｃ  Ｍａｇｅｌｌａｎ  ９８００ｉスキャナ、Ｚｅｂｒａ  ＭＰ６０００スキャナ）、すべて向上した性能により、ラベル上のバーコードは、不必要になっていき、より小さな接着ラベルが使用されるのを可能にし、材料経費を縮小する。
【０２６８】
動作環境
符号化装置及び復号装置の構成要素及び動作は、モジュールにおいて実装される。本明細書に提示された実施形態の特定の考察があったとしても、「ｍｏｄｕｌｅ（モジュール）」という用語は、本明細書に説明されている方法、プロセス、機能又は動作のいずれかを行うように構成されたソフトウェア、ファームウェア、又は回路構成要素を指すことができる。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記録された、ソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット又はデータとして具体化され得る。詳細された機能性を実装するためのソフトウェア命令は、本明細書に提供された説明から、必要以上の実験なしに、当業者によって作成され、関連データに関連して、たとえば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ、Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｔｃｌ、Ｐｅｒｌ、Ｓｃｈｅｍｅ、Ｒｕｂｙなどで書かれ得る。ファームウェアは、メモリデバイス内にハードコード化される、コード、命令若しくは命令セット、又はデータとして具体化され得る（たとえば、不揮発性）。本明細書において使用される際、「ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ（回路構成要素）」という用語は、たとえば、単独で又は任意の組合せで、ハードワイヤードの回路構成要素、１つ又は複数の個々の命令処理コアを備える１つ又は複数のコンピュータプロセッサなどのプログラム可能な回路構成要素、ステートマシン回路構成要素、又はプログラム可能な回路構成要素によって実行される命令を格納するファームウェア、を含み得る。
【０２６９】
説明用として、図４４は、上記の符号化装置及び復号装置の実施形態の構成要素が実装され得る、電子デバイスの図である。実施形態が、その他のデバイスアーキテクチャ又は電子回路構成要素において実装され得るように、これは、限定することを目的とするものではない。
【０２７０】
図１６を参照すると、電子デバイス用のシステムは、多くのデバイス、モジュールなどが（それらのそれぞれは、「構成要素」と一般に呼ばれ得る）、通信可能に結合されている、バス１００を含む。バス１００は、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ）バス及びプログラム制御方式（ＰＩＯ：Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）バスの機能性を組み合わせ得る。言い換えれば、バス１００は、ＤＭＡ転送と、ダイレクトＣＰＵ読み取り及び書き込み命令との両方を容易にし得る。１つの実施形態において、バス１００は、先進マイクロコントローラバスアーキテクチャ（ＡＭＢＡ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｂｕｓ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）対応データバスのうちの１つである。図１６は、すべての構成要素がバス１００に通信可能に結合されている実施形態を示すが、構成要素の１つ又は複数のサブセットが、任意の適切な又は有益な方法で別個のバスに通信可能に結合され得、任意の構成要素が、任意の適切な又は有益な方法で２つ以上のバスに通信可能に結合され得るということが、理解されるであろう。示されていないが、電子デバイスは、そこを通してデータが構成要素のうちのいくつかの間で送られる、１つ又は複数のバスコントローラ（たとえば、ＤＭＡコントローラ、Ｉ２Ｃバスコントローラ、又は同様のコントローラ、或いはそれらの任意の組合せ）を任意選択で含むことができる。
【０２７１】
電子デバイスは、ＣＰＵ１０２も含む。ＣＰＵ１０２は、当技術分野において知られている、任意の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り得る（たとえば、ＡＲＭ社からの縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ：Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、Ｋｒａｉｔ  ＣＰＵ製品ファミリ、またＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｘｅｏｎ、Ｉｔａｎｉｕｍ、Ｃｅｌｅｒｏｎ、Ａｔｏｍ、Ｃｏｒｅ  ｉ−シリーズ製品ファミリなどにおけるマイクロプロセッサを含む、Ｉｎｔｅｌ社から入手可能な任意のＸ８６ベースのマイクロプロセッサ）。ＣＰＵ１０２は、電子デバイスのオペレーティングシステムを作動させ、アプリケーションプログラム（たとえば、Ａｐｐｌｅ  Ａｐｐ  Ｓｔｏｒｅ、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｐｌａｙなどのアプリケーション分散プラットフォームを通して入手可能なものなどのモバイルアプリ）を作動させ、また任意選択で、電子デバイスの様々な機能を管理する。ＣＰＵ１０２は、オペレーティングシステム（たとえば、「ハイレベル」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、又は同様のシステム、或いはそれらの任意の組合せ）又は電子デバイス上で作動するその他のデバイスファームウェアを保持し得る、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）（図示せず）を含み得るか又はそれらに結合され得る。電子デバイスは、バス１００に電気的に結合されている揮発性メモリ１０４も含み得る。揮発性メモリ１０４には、たとえば、任意のタイプのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）が含まれ得る。示されていないが、電子デバイスは、揮発性メモリ１０４への、また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。電子デバイスは、バスに接続されている記憶メモリ１０６も含み得る。記憶メモリ１０６には、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、ＮＯＲ若しくはＮＡＮＤフラッシュメモリ、又は同様のメモリ、或いはそれらの任意の組合せなど、１つ又は複数の不揮発性半導体メモリデバイスが通常含まれ、さらに、たとえば、磁気ディスク又は光ディスクなど、任意の種類の電子記憶デバイスも含まれ得る。本発明の実施形態において、記憶メモリ１０６は、１つ又は複数のソフトウェアアイテムを格納するのに使用される。ソフトウェアには、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（たとえば、リアルタイムシステム用のデータ分散サービス（ＤＤＳ：Ｄａｔａ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、ＭＥＲなど）、１つ又は複数のコンピュータファイル（たとえば、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、アーカイブファイブなど）、１つ又は複数のソフトウェア構成要素、又は同様のもの、或いはそれらの任意のスタック又は組合せが含まれ得る。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（たとえば、１つ又は複数のハイ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、又は同様のシステム、或いはそれら���任意の組合せ）、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（たとえば、電子デバイスの１つ又は複数の構成要素を分析する、構成する、最適化する、維持するなどに役立つ）、及び同様のシステムを含む。アプリケーションソフトウェアは、ユーザが、問題を解決し、作業を行い、メディアコンテンツをレンダリングし、ネットワーク（たとえば、Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ（ワールドワイドウェブ、ＷＷＷ））、Ｗｅｂサーバ、ファイルシステム、データベースなどにおける情報又は情報資源を検索する（たとえば、アクセスする、提示する、トラバースする、クエリ（問い合わせ）を行う、作成する、編成するなど）のを手助けする、任意のアプリケーションプログラムを通常含む。ソフトウェア構成要素の例には、デバイスドライバ、ソフトウェアＣＯＤＥＣ、メッセージキュー又はメールボックス、データベースなどが含まれる。ソフトウェア構成要素は、アプリケーションソフトウェア、Ｗｅｂアプリケーション、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せに提供される、任意のその他のデータ又はパラメータも含むことができる。データファイルの例には、画像ファイル、テキストファイル、オーディオファイル、映像ファイル、触覚署名ファイル、及び同様のファイルが含まれる。
【０２７２】
バス１００には、ユーザインターフェースモジュール１０８も接続される。ユーザインターフェースモジュール１０８は、電子デバイスのユーザ制御を容易に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１０８は、１つ又は複数のユーザ入力デバイス１１０に通信可能に結合され得る。ユーザ入力デバイス１１０には、たとえば、ボタン、ノブ、タッチスクリーン、トラックボール、マウス、マイクロフォン（たとえば、エレクトレットマイクロフォン、ＭＥＭＳマイクロフォン、又は同様のマイクロフォン、或いはそれらの任意の組合せ）、ＩＲ又は超音波放射スタイラス、超音波放射体（たとえば、ユーザジェスチャを検出するためなどの）、１つ又は複数の構造化発光体（たとえば、構造化ＩＲ光を投射して、ユーザジェスチャを検出するためなどの）、１つ又は複数の超音波トランスデューサ、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。
【０２７３】
ユーザインターフェースモジュール１０８は、電子デバイスのユーザの制御の効果、或いは、電子デバイスか、そうでなければ電子デバイスによってサポートされている機能によって行われている動作に関係付けられた任意のその他の情報を、ユーザに示すようにも構成され得る。したがって、ユーザインターフェースモジュール１０８は、１つ又は複数のユーザ出力デバイス１１２にも通信可能に結合され得る。ユーザ出力デバイス１１２には、たとえば、ディスプレイ（たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、アクティブマトリクス式有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ：Ａｃｔｉｖｅ−Ｍａｔｒｉｘ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、Ｅ−Ｉｎｋディスプレイなど）、光、ブザー、触覚アクチュエータ、スピーカ、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。
【０２７４】
一般に、ユーザ入力デバイス１１０及びユーザ出力デバイス１１２は、電子デバイスの不可欠な部分であるが、代替的な実施形態では、いずれのユーザ入力デバイス１１０（たとえば、マイクロフォンなど）又はユーザ出力デバイス１１２（たとえば、スピーカ、触覚アクチュエータ、光、ディスプレイ、又はプリンタ）も、電子デバイスに通信可能に結合されている（たとえば、通信モジュール１１４を介して）物理的に別個のデバイスであり得る。プリンタは、２Ｄプリンタ、３Ｄプリンタ、エッチング、エングレービング、エンボス加工、レーザマーキングなど、本発明者らの符号化された信号を対象物に印加するための多くの様々なデバイスを含む。
【０２７５】
ユーザインターフェースモジュール１０８は、個々の構成部品として示されているが、ユーザインターフェースモジュール１０８（又は、それの一部）は、電子デバイス（たとえば、ＣＰＵ１０２、センサインターフェースモジュール１３０など）の１つ又は複数のその他の構成要素に、機能上、一体化され得るということが理解されるであろう。
【０２７６】
バス１００には、画像信号プロセッサ１１６及びグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１８も接続される。画像信号プロセッサ（ＩＳＰ：Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１１６は、１つ又は複数のカメラ１２０によって、又は任意のその他の画像センサによって、取り込まれたイメージ（静止フレームイメージ、映像イメージ、又は同様のイメージ、或いはそれらの任意の組合せを含む）を処理し、以て画像データを生成するように構成される。通常ＩＳＰ１１６によって行われる一般的な機能には、ベイヤー変換、デモザイキング、ノイズ低減、画像鮮鋭化、又は同様の機能、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。ＧＰＵ１１８は、ＩＳＰ１１６によって生成された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。通常ＧＰＵ１１８によって行われる一般的な機能には、画像データを圧縮すること（たとえば、ＪＰＥＧ形式、ＭＰＥＧ形式、又は同様の形式、或いはそれらの任意の組合せに）、照明効果をもたらすこと、３Ｄグラフィックスをレンダリングすること、テクスチャマッピングを行うこと、様々な座標系への幾何学的変換（たとえば、回転、平行移動など）などを計算すること、及び圧縮された映像データをバス１００を介して電子デバイスのその他の構成要素（たとえば、揮発性メモリ１０４）に送信すること、が含まれる。ＧＰＵ１１８は、１つ又は複数の映像解凍若しくは復号のプロセスを行うようにも構成され得る。ＩＳＰ１１６によって生成された画像データ、又はＧＰＵ１１８によって生成された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１０８によってアクセスされ得、そのモジュールでは、それらのデータは、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１１２に送信され得る、１つ又は複数の適切な信号に変換される。
【０２７７】
バス１００には、データを符号化する、データを復号する、また、データを１つ又は複数のマイクロフォン（複数可）１２４（それらのいずれもユーザ入力デバイス１１０と考えられ得る）、及びスピーカ（複数可）１２６（それらのいずれもユーザ出力デバイス１１０と考えられ得る）へ、またそれらから送るように、構成されている、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２も結合される。たとえば、電子デバイスを取り囲む周囲の聴覚環境（たとえば、１つ又は複数の伝播する音波）内に、音が存在し得る。このような周囲音のサンプルは、１つ又は複数のマイクロフォン１２４を使用して、伝播する音波（複数可）を検知することによって得られ得、次に、マイクロフォン（複数可）１２４は、検知された音を、１つ又は複数の対応するアナログオーディオ信号（通常、電気信号）に変換し、以て検知された音を捕捉する。次に、マイクロフォン（複数可）１２４によって生成された信号（複数可）は、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２によって処理され（たとえば、アナログオーディオ信号をデジタルオーディオ信号に変換するように）、その後、結果であるデジタルオーディオ信号を出力することができる（たとえば、オーディオＤＳＰ１２８などのオーディオデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に、歌認識モジュール、音声認識モジュール、話者認識モジュールなどの別のモジュールに、また揮発性メモリ１０４、記憶メモリ１０６、又は同様のメモリ、或いはそれらの任意の組合せに）。オーディオＩ／Ｏモジュール１２２は、オーディオＤＳＰ１２８からデジタルオーディオ信号を受信し、それぞれの受信されたデジタルオーディオ信号を、１つ又は複数の対応するアナログオーディオ信号に変換し、さらに、アナログオーディオ信号を１つ又は複数のスピーカ１２６に送信することもできる。１つの実施形態において、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２は、２つの通信チャネルを含む（たとえば、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２が、生成されたオーディオデータを伝送し、同時にオーディオデータを受信することができるように）。オーディオＤＳＰ１２８は、圧縮、解凍、等化、様々な音源からのオーディオのミキシングなど、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２によって生成されたデジタルオーディオ信号の様々な処理を行い、その後、処理済みデジタルオーディオ信号を出力する（たとえば、オーディＩ／Ｏモジュール１２２に、歌認識モジュール、音声認識モジュール、話者認識モジュールなどの別のモジュールに、また揮発性メモリ１０４、記憶メモリ１０６、又は同様のメモリ、或いはそれらの任意の組合せに）。一般に、オーディオＤＳＰ１２８には、１つ又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その他のマイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。オーディオＤＳＰ１２８には、キャッシュ又はその他のローカルメモリデバイス（たとえば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又はそれらの組合せ）、ＤＭＡチャネル、１つ又は複数の入力バッファ、１つ又は複数の出力バッファ、さらに、オーディオＤＳＰ１２８がサポートする機��を容易にする任意のその他の構成要素（たとえば、以下に説明されるような）も任意選択で含まれ得る。１つの実施形態において、オーディオＤＳＰ１２８には、コアプロセッサ（たとえば、ＡＲＭ（登録商標）ＡｕｄｉｏＤＥ（商標）プロセッサ、Ｈｅｘａｇｏｎプロセッサ（たとえば、ＱＤＳＰ６Ｖ５Ａ））とともに、データメモリ、プログラムメモリ、ＤＭＡチャネル、１つ又は複数の入力バッファ、１つ又は複数の出力バッファなどが含まれる。オーディオＩ／Ｏモジュール１２２及びオーディオＤＳＰ１２８は、別個の構成要素として示されているが、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２とオーディオＤＳＰ１２８とが、機能的に一体化され得るということが理解されるであろう。さらに、オーディオＤＳＰ１２８と、ユーザインターフェースモジュール１０８などのその他の構成要素とが、機能的に一体化され得る（少なくとも部分的に）ということが理解されるであろう。
【０２７８】
上述の通信モジュール１１４には、回路構成要素、アンテナ、センサ、さらに、１つ又は複数の有線リンク（たとえば、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）などを介する）、或いは、１つ又は複数の無線リンク（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＥＤＧＥ、セルラー３Ｇ又はＬＴＥ、Ｌｉ−Ｆｉ（たとえば、ＩＲ光通信又は可視光通信）、音波通信又は超音波通信など、任意の標準の、或いは所望の又は適切な無線プロトコル若しくは無線技法に従って構成された）、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せを通して、データを伝送又は受信する（たとえば、ネットワーク内で）のを容易にする、任意のその他の適切な又は所望の技術が含まれる。１つの実施形態において、通信モジュール１１４には、１つ又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その他のマイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。任意選択で、通信モジュール１１４には、キャッシュ又はその他のローカルメモリデバイス（たとえば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又はそれらの組合せ）、ＤＭＡチャネル、１つ又は複数の入力バッファ、１つ又は複数の出力バッファ、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せが含まれる。１つの実施形態において、通信モジュール１１４には、ベースバンドプロセッサ（たとえば、信号処理を行い、電子デバイスに対してリアルタイム無線伝送動作を実施する）が含まれる。
【０２７９】
バス１００には、１つ又は複数のセンサ１３２に通信可能に結合されたセンサインターフェースモジュール１３０も接続される。センサ１３２には、たとえば、加速度計（たとえば、加速度、向き、振動などを検知するための）、磁力計（たとえば、磁場の方向を検知するための）、ジャイロスコープ（たとえば、回転又はねじれを探知するための）、気圧計（たとえば、高度を検知するための）、水分センサ、環境光センサ、ＩＲ若しくはＵＶセンサ又はその他の受光素子、圧力センサ、温度センサ、音響ベクトルセンサ（たとえば、粒子速度を検知するための）、ガルバニック皮膚反応（ＧＳＲ：Ｇａｌｖａｎｉｃ  Ｓｋｉｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）センサ、超音波センサ、位置センサ（たとえば、ＧＰＳ受信装置モジュールなど）、ガス若しくはその他の化学センサ、又は同様のセンサ、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。図１６では別々に示されているが、いずれのカメラ１２０又はマイクロフォン１２４も、センサ１３２とも考えられ得る。大抵、センサ１３２は、ある種の刺激（たとえば、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、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せにおける変化に反応して、１つ又は複数の信号（通常、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１３０に結合されたすべてのセンサ１３２は、電子デバイスの不可欠な部分であるが、代替的な形態では、センサのうちの１つ又は複数は、電子デバイスに通信可能に結合された（たとえば、通信モジュール１１４を介して）物理的に別個のデバイスであり得る。ユーザ入力を検知する機能を果たすことができるほどのセンサ１３２であれば、このようなセンサ１３２は、ユーザ入力デバイス１１０とも考えられ得る。センサインターフェースモジュール１３０は、１つ又は複数のセンサ１３２の動作（たとえば、レートをサンプリングする、範囲をサンプリングするなど）を作動させる、止める、或いは制御するように構成される（たとえば、揮発性メモリ１０４又は記憶メモリ１０６、ＲＯＭなどの内部又は外部に格納された命令に従って、また、ＣＰＵ１０２、ユーザインターフェースモジュール１０８、オーディオＤＳＰ１２８、キュー検出装置モジュール１３４、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せなど、１つ又は複数の構成要素によって発行されたコマンドに従って）。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１３０は、１つ又は複数のセンサ１３２によって生成された信号を、符号化する、復号する、サンプリングする、フィルタにかける、或いは処理することができる。１つの例では、センサインターフェースモジュール１３０は、複数のセンサ１３２によって生成された信号を統合し、任意選択で、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１３０から、電子デバイスの前述の構成要素のうちの１つ又は複数に送られ得る（たとえば、バス１００を介して）。しかしながら、別の実施形態において、センサ１３２によって生成されたいずれの信号も、処理される前に送られ得る（たとえば、ＣＰＵ１０２に）。
【０２８０】
一般に、センサインターフェースモジュール１３０には、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ又はその他のマイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、又は同様のもの、或いはそれらの任意の組合せが含まれ得る。センサインターフェースモジュール１３０には、キャッシュ若しくはその他のローカルメモリデバイス（たとえば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ又はそれらの組合せ）、ＤＭＡチャネル、１つ又は複数の入力バッファ、１つ又は複数の出力バッファ、さらに、センサインターフェースモジュール１３０がサポートする機能を容易にする任意のその他の構成要素（たとえば、上に説明されたような）も、任意選択で含まれ得る。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１３０は、Ｑｕａｌｃｏｍｍからの「センサコア」（センサプロセッササブシステム（ＳＰＳ：Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ））、Ｍｅｇａｃｈｉｐｓからの「ｆｒｉｚｚ」、又は同様のもの、或いはそれらの組合せとして提供され得る。センサインターフェースモジュール１３０は、単独の構成要素として示されているが、センサインターフェースモジュール１３０（又は、その一部）は、１つ又は複数のその他の構成要素（たとえば、ＣＰＵ１０２、通信モジュール１１４、オーディオＩ／Ｏモジュール１２２、オーディオＤＳＰ１２８、キュー検出モジュール１３４、又は同様の構成要素、或いはそれらの任意の組合せ）に、機能的に一体化され得るということが理解されるであろう。
再検討
【０２８１】
再検討
上に詳述された本発明の構成のうちのいくつかが、以下の考察において、再検討される。
【０２８２】
本技術の１つの態様は、スパースな可変データ担持信号をデジタル画像に挿入するための方法である。このような方法は、スパースな可変データ担持信号の同期機能を容易にし、また、２次元ブロック内の座標に第１の信号成分値を含む、第１の信号成分を提供することを含む。可変データ信号を担持するように変調されるような、第２の信号成分も提供される。また、この第２の信号も、２次元ブロック内の座標に成分値を含む。第１の信号成分と第２の信号成分とが組み合わされ、第１及び第２の信号成分値が画像の互換性のある変調をもたらす２次元ブロック内の座標にスパース要素を設定することによって、スパースな可変データ担持信号を生み出す。結果としてもたらされたスパースな可変データ担持信号は、デジタル画像設計の少なくとも第１のデジタル画像レイヤ又は第１のデジタル画像チャネルに挿入される。
【０２８３】
本技術の別の態様は、スパースな可変データ担持信号を画像に挿入するための方法である。この方法は、２次元ブロック内の座標に第１の信号成分値を含む第１の直交信号成分を提供することを含む。可変データ担持信号を担持するように変調され、また２次元ブロック内の座標に第２の信号成分値を含む、第２の直交信号成分も提供される。第１の信号成分と第２の信号成分とが組み合わされ、第１及び第２の直交成分の一部を選択することによって、スパースな可変データ担持信号を生み出す。次に、結果としてもたらされたスパースな可変データ担持信号は、画像設計の少なくとも第１の画像レイヤ又は第１の画像チャネルに挿入される。
【０２８４】
本技術のさらなる態様は、スパースな可変データ担持信号を画像に挿入するための方法である。このような方法は、２次元ブロック内の座標にスパース要素パターンを設け、また可変データ信号を担持するように変調される信号成分も提供することを含む。スパースな可変データ担持信号は、スパース要素パターンの位置に基づき、２次元ブロック内に信号成分を分布させることによって生成される。次に、結果として生じたスパースな可変データ担持信号が、画像の少なくとも第１の画像レイヤ又は第１の画像チャネルに挿入される。
【０２８５】
本技術のまた別の態様は、スパースな可変データ担持信号をデジタル画像に挿入するためのシステムである。このシステムは、デジタル画像を表すデータを格納するためのメモリ、及び１つ又は複数のプロセッサを含む。プロセッサは、スパースな可変データ担持信号の同期機能を容易にし、且つ２次元ブロック内の座標に第１の信号成分値を含む、第１の信号成分を提供するようにプログラムされる。プロセッサは、可変データ信号を担持するように変調される第２の信号成分を提供するようにもプログラムされる。第１の信号成分のように、この第２の信号成分は、２次元ブロック内の座標に成分値を含む。プロセッサは、第１の信号成分と第２の信号成分とを組み合わせて、第１及び第２の信号成分値が画像の互換性のある変調をもたらす２次元ブロック内の座標にスパース要素を設定することによって、スパースな可変データ担持信号を生み出すように、さらにプログラムされる。最後に、プロセッサは、デジタル画像の少なくとも第１のデジタル画像レイヤ又は第１のデジタル画像チャネルに、スパースな可変データ担持信号を挿入する。
【０２８６】
本技術のさらに別の態様は、スパースな可変データ担持信号をデジタル画像に挿入するための装置である。この装置は、第１のデジタル画像レイヤ又は第１のデジタル画像チャネルの表現を含む、デジタル画像を表すデータを格納するためのメモリを含む。装置は、２次元ブロック内の座標に第１の信号成分値を含む、第１の直交信号成分を提供するための手段をさらに含む。装置は、可変データ担持信号を担持するように変調され、且つ２次元ブロック内の座標に第２の信号成分値を含む、第２の直交信号成分を提供するための手段も含む。装置は、第１の信号成分と第２の信号成分とを組み合わせ、第１及び第２の直交成分の一部を選択することによって、スパースな可変データ担持信号を生み出すための手段も含む。最後に、装置は、スパースな可変データ担持信号を、少なくとも第１のデジタル画像レイヤ又は第１のデジタル画像チャネルに挿入するための手段を備える。
【０２８７】
本技術のさらなる態様は、スパースな可変データ担持信号をデジタル画像に挿入するための装置である。この装置は、デジタル画像を表すデータを格納するためのメモリを含む。装置は、２次元ブロック内の座標にスパース要素パターンを設けるための手段、可変データ信号を担持するように変調される信号成分を提供するための手段、スパース要素パターンの位置に基づき、２次元ブロック内に信号成分を分布させることによって、スパースな可変データ担持信号を生成するための手段、スパースな可変データ担持信号をデジタル画像の少なくとも第１の画像レイヤ又は第１の画像チャネルに挿入し、以て変換されたデジタル画像をもたらすための手段、そして最後に、変換されたデジタル画像を表示するためのディスプレイをさらに含む。
【０２８８】
このような構成のそれぞれでは、信号成分がスパースパターンの座標と一致しない座標にある信号成分から、信号要素が取り除かれ得る。
【０２８９】
このような構成は、デジタル画像内に、２次元ブロックにおいて信号成分を繰り返すようにも装備され得、この場合、様々な２次元ブロックにおいて信号成分を分布させるのに、様々なスパースパターンが使用される。
【０２９０】
いくつかの実施形態において、スパースな可変データ担持信号は、万線スクリーンなどのスクリーンの使用によって縮小される。
【０２９１】
互換性のある変調を採用する実施形態では、互換性とは、２次元ブロック内の座標における光学特性の一貫した変調方向を指すことができる。また、互換性とは、第１及び第２の信号成分の両方の値が、少なくとも１つの閾値によって境界を画された共通範囲に含まれる、座標における変調を指してもよい。互換性とは、第１及び第２の信号成分の両方の値が、共通量子化値に量子化される、座標における変調を指すこともできる。
【０２９２】
第１及び第２の信号成分が二値の形態で提供される（又は二値の形態に変換される）、実施形態では、互換性のある変調は、座標における第１の成分の二値の値と第２の成分の二値の値との間に、論理ＡＮＤ演算を適用することによって、決定され得る。このような場合、互換性のある変調は、第１の成分の二値の値と第２の成分の二値の値とが一致する、座標に対応する（二値への変換は、閾値を適用することによるものとすることができる）。
【０２９３】
いくつかの実施形態において、第１又は第２の成分のうちの少なくとも１つは、多値の信号であり、少なくとも第１の閾値を適用することによって、スパース信号成分に変換される。次に、組み合わせる動作は、スパース信号成分と、第１又は第２の成分のうちのその他の成分の値とが一致している座標にスパース要素を設定することを含むことができる。
【０２９４】
代表的な実施形態において、多値の信号成分は、変換領域における一組のピークによって形成された同期テンプレートを表す。
【０２９５】
本技術のまた別の態様は、画素から成る、製品包装アートワークのデジタル表現を受信することで始まる。次に、アートワークに含まれているテキスト文字を取り囲む、ガードバンド領域が画定される。次に、アートワークが、アートワークの様々な領域にわたり、機械可読複数ビットのペイロードを冗長に符号化するように変えられる。このような変える動作は、ガードバンドの外側のアートワークのみを変える。
【０２９６】
このような実施形態のいくつかでは、ガードバンドを画定することは、テキスト文字に膨張プロセスを適用することを伴う。いくつかの実施形態において、ガードバンドの外側では、機械可読符号化の強度は、テキスト文字から離れて延びる階調に沿って上がる。いくつかの実施形態において、第１の領域は、ガードバンド領域を隙間なく囲み、第２の領域は、第１の領域を隙間なく囲む。このような構成によって、機械可読符号化の強度は、第１の領域に第１の値を有し、第２の領域に第２のより強い値を有する。
【０２９７】
ガードバンドは、テキスト文字のうちの１つのテキスト文字の非線形輪郭を真似ている部分を含む境界線を画定することが多い。
【０２９８】
画素のそれぞれが、暗い色と背景色とに対応する、第１の値又は第２の値のいずれかを有する実装形態において、変える動作は、画素のうちの特定の画素を、第１の値と第２の値との間で切り替えることを含む。
【０２９９】
いくつかの実施形態において、変える動作は、アートワークに複数のディザ処理されたブロックを作り出すことを伴い、この場合、ブロックのそれぞれは、連続する２次元のＮ個要素領域を含み、Ｎ＞２であり、ブロックのうちの少なくともいくつかのブロック内の要素のうちのＭ個は、暗く、１＞Ｍ＞Ｎである。
【０３００】
逆の構成も同様に可能であるが、アートワークにおける階調方向に沿って、Ｍが増加し、暗く変えることの階調方向に沿って大きくなる密度をもたらす場合がある。
【０３０１】
アートワーク内のディザ処理されたブロックのすべてが、共通のサイズである場合がある。その他の構成では、アートワーク内のディザ処理された第１のブロックと第２のブロックとが、異なるサイズである。
【０３０２】
膨張プロセスは、画素のそれぞれからＮ個の画素だけ外側に延びる領域成長プロセスを含むことができ、この場合、Ｎは、２、３、４、又は５である。
【０３０３】
符号化された機械可読複数ビットのペイロードは、デジタルウォータマークを含むことが多い。
【０３０４】
本技術のさらに別の態様は、製品包装アートワークのデジタル表現を受信することでまた始まる。複数ビットのメッセージを冗長に符号化する、２次元データ信号が生成される。データ信号は、それらのそれぞれが２つの値のうちの１つの値を有する、複数の要素を含む。それらのそれぞれが複数ビットの値を有する、複数の要素を含む、２次元同期信号が受信される。データ信号の各要素は、それに対応する同期信号の要素を有する。（ａ）第１の閾値で同期信号の第１の２次元部分を量子化することであって、第１の閾値を下回る値を有する第１の部分の要素には、第１の値が割り当てられ、第１の閾値を上回る値を有する第１の部分の要素には、第２の異なる値が割り当てられる、ことと、（ｂ）第１の閾値とは異なる第２の閾値で同期信号の第２の２次元部分を量子化することであって、第２の閾値を下回る値を有する第２の部分の要素には、第１の値が割り当てられ、第２の閾値を上回る値を有する第２の部分の要素には、第２の値が割り当てられる、ことと、を含み、同期信号が量子化される。次に、データ信号の要素の値と、量子化された同期信号における対応する要素の値との論理積をとることによって、複数要素の２次元マーキング信号が生成され、マーキング信号の各要素は、アートワーク内の位置に対応する。真の値を有するマーキング信号の要素に対応するアートワーク内の位置ごとに、輝度又は色差が異なる状態に変えられる。
【０３０５】
このような実施形態の１つにおいて、輝度又は色差の変更は、ディザ処理されたパターンをアートワークに導入することによってもたらされる。ディザ処理されたパターンは、Ｎ個の連続する要素の２次元配列を含み、この場合、Ｎは少なくとも４であり、領域のうちの少なくともいくつかの領域内の要素のうちのＭ個は、暗く、この場合、１＞Ｍ＞Ｎである。
【０３０６】
本技術の別の態様によれは、アートワークのデジタル表現が受信され、この場合、アートワークは、一様な色の範囲を有する。複数ビットのメッセージを冗長に符号化する、２次元データ信号が生成される。このデータ信号は、それらのそれぞれが１ビットの値を有する、複数の要素を含む。複数の要素を含む、２次元同期信号が受信される。これらの要素のそれぞれは、複数ビットの値を有する。データ信号の各要素は、それに対応する同期信号の要素を有する。２次元データ信号は、２次元同期信号で処理され、さらに、２次元階調マーキング信号をもたらすように階調関数で処理される。次に、階調マーキング信号のインク相手方が、アートワークで媒体上に印刷され得る。このような印刷は、少なくとも４つの連続する要素の複数のディザ処理された２次元ブロックのそれぞれを印刷することを含むことができ、各ブロックの１つ又は複数の要素は、暗くなるように印刷される。このような構成において、印刷された媒体の第１のゾーンでは、一様な色の範囲内で、ブロックのうちの第１のブロック内のＭ個の要素が、暗くなるように印刷され、印刷された媒体の第２のゾーンでは、一様な色の範囲内で、ブロックのうちの第２のブロック内のＰ個の要素が、暗くなるように印刷され、この場合、Ｐ＞Ｍであり、ブロックのそれぞれは、同期信号の１つの要素に対応する。
【０３０７】
第２のブロックは、第１のブロックよりも大きいことがあり得る。たとえば、第１のブロックは、３×３要素ブロックとすることができ、第１のブロックは、２×２要素ブロックとすることができる。又は、４×４に対して３×３とすることができる。ほとんどの実施形態において、Ｍは、少なくとも２であり、Ｐは、少なくとも３である。多くの実施形態において、Ｍは、少なくとも３であり、Ｐは、少なくとも４である。
【０３０８】
本技術の別の態様は、食料を入れる円筒形の金属筐体を含む食品の缶である。円筒形の筐体は、印刷が載った紙ラベルに包まれる。この印刷は、第１のパターンでラベル上に塗布された、第１の色の第１のインクレイヤ、及び第２のパターンでラベル上に塗布された、第２の色の第２のインクレイヤを含む。インク付きパターンのうちの１つは、図２８Ａ又は図２８Ｂから選択されたマーキングブロックを含む。パターンは、カメラ装備のコンピュータシステムによって画像処理され、このようなコンピュータシステムによって復号されると、コンピュータシステムに、対応する動作をとることによってそれに応答させる、複数ビットのペイロードを符号化する。
【０３０９】
いくつかの実装形態において、インク付きパターンのうちの１つは、図２８Ａから選択された複数の異なる３×３マーキングブロックを含む。その他の実装形態では、インク付きパターンのうちの１つは、図２８Ｂから選出された複数の異なる４×４マーキングブロックを含む。
【０３１０】
本技術のさらに別の態様は、基材上に印刷するためのシグナリングパターンを生成する方法を含む。２Ｄ同期信号が、空間周波数領域に画定される。空間領域にＮＭ×ＮＭ同期信号値配列をもたらすのに、ＮＭ×ＮＭ逆フーリエ変換が同期信号にかけられる。空間領域内のこのＮＭ×ＮＭ同期信号値配列は、Ｎ×Ｎ可変データ配列と論理的に組み合わされる。このような構成によって、可変データの各データは、パターンを画定するＮＭ×ＮＭ合成値配列をもたらすＭ×Ｍ同期信号値サブブロックに対応する。ＮＭ×ＮＭ合成値配列内の１つのＭ×Ｍサブブロックでは、第１のＰ個要素組が、暗くする候補として特定される。この特定動作は、その値が合成値配列からのＭ×Ｍサブブロック中で最も極値である、Ｐ個要素を決定することを含む。最後に、印刷の際暗くされる第２のＰ個要素組を含む、パターンが生み出される。
【０３１１】
その後、ラベルがパターンで印刷され得る。
【０３１２】
いくつかの実施形態において、第１のＰ個要素組と第２のＰ要素組とは、同一である。その他の実施形態では、それらは同一ではない。たとえば、方法は、第１のＰ個要素組中の端部隣接する要素の存在を判断し、第１のＰ個要素組を、端部隣接する要素を回避するように改めることによって、第２のＰ個要素組を特定することをさらに含むことができる。
【０３１３】
代表的な実施形態では、Ｎは１２８であり、Ｍは４である。Ｍが４である場合、パターンは、図２８Ｂから選択された少なくとも１つのブロックを含むことができる。
【０３１４】
終わりに
特定の実装形態に関連して、本技術の原理を説明し、図示したが、本技術は、多くのその他の異なる形態で実装され得るということが理解されるであろう。
【０３１５】
上に説明された方法、プロセス、及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せにおいて実装され得る。たとえば、上に説明された信号処理動作は、メモリに格納され、また、専用デジタル回路内のデジタル論理回路構成要素として実装される、プログラム可能なコンピュータ内で実行される、命令として（ソフトウェア及びファームウェアの両方の命令を含む）、或いは、１つ又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合せとして、実装され得る。上に説明された方法及びプロセスは、システムのメモリ（電子、光学又は磁気の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おいて実装され得る。方法、命令及び回路構成要素は、電子信号、又はその他の電磁形態の信号に作用する。これらの信号は、画像センサ内に捕捉される画像信号、オーディオセンサ内に捕捉されるオーディオとともに、そのタイプ用のセンサ内に捕捉されるその他の物理信号タイプのような、物理信号をさらに表す。これらの電磁信号表現は、信号属性を検出する、パターン認識及びマッチングを行う、デジタルデータ信号を符号化、復号する、様々なソースからソース信号の相対的属性を計算するなど、上に説明されたような様々な状態に変換される。
【０３１６】
上記の方法、命令、及びハードウェアは、基準信号成分及び疑わしい信号成分に作用する。信号は、信号を基底関数に投射することによって形成された信号成分の和として表され得るので、上記の方法は、大抵、様々な信号タイプに適用される。フーリエ変換は、たとえば、一組の基底関数への信号の投射の和として信号を表す。
【０３１７】
上に説明された実施形態における要素及び特徴の特定の組合せは、代表的なものにすぎず、この、また上述の特許及び出願におけるその他の教示とこれらの教示の交換や代替も考えられる。
【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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２６Ｅ】
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【図２６Ｆ】
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【図２６Ｇ】
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【図２６Ｈ】
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【図２６Ｉ】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３４Ｄ】
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【図３５】
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【図３６】
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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４４】
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