(57)【要約】      （修正有）【課題】紙上に大量なデータを保存できる技術に関し、特に、画像の中にデータを埋め込む時に画像の画質を落とさず、且つ、印刷情報漏えい防止に対して完全に対策できる方法及び装置を提供する。【解決手段】スクリーンコード埋め込み装置および読み取り装置により、紙上に大量なデータを保存できるシステムを構築することができる。スクリーンコード埋め込み装置は、コンピュータデータ処理モジュール、スクリーンコード埋め込みモジュール、暗号化モジュール及び印刷出力モジュールを含む。また、スクリーンコード読み取り装置は、スキャナー入力モジュール、復号化モジュール、スクリーンコード認識モジュール及びデータ登録モジュールを含む。【選択図】図１
2005102264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータデータ処理モジュール、スクリーンコード埋め込みモジュール、暗号キーによる暗号化モジュール、及び印刷出力モジュールを含むスクリーンコード埋め込み装置と、スキャン入力モジュール、暗号キーによる復号化モジュール、スクリーンコード識別モジュール、及びデータ情報登録モジュールを含むスクリーンコード読み取り装置とを備えたシステムの下で、紙の上で大量データ情報を記述し、読み取ることができるスクリーンコードの処理方法であって、
スクリーンコード埋め込み装置について、
(1)コンピュータデータ処理モジュールが、処理する対象になっている漢字、英数、仮名、符号等を含むコンピュータデータに対してその内容の違いによってメモリから対応した文字コードを読み取り、スクリーンコード埋め込みモジュールへ伝送するステップと、
(2)スクリーンコード埋め込みモジュールが、前記文字コードに対応するスクリーンコードに変換し、逐次に一つ画像を詰め込み配置し、メモリに登録するステップと、
(3)暗号化モジュールが、任意鍵をk∈K、ステップ(2)によってスクリーンコードを変換して配置された画像の中で、スクリーンコードの値または網点の配置場所をr∈R、鍵kに関する暗号化関数を¢(k, c)とした場合に、以下の式により暗号化の算出を行い、
R × K → C     r → ¢( k，c )
スクリーンコードを暗号化した新しい画像c∈Cを求め、該新しい画像をメモリに登録するステップと、
(4)印刷出力モジュールが、前記暗号化されたスクリーンコードの画像を印刷出力することにより、コンピュータデータ情報を紙の上に暗号化して記録するステップとを有し、
スクリーンコード読み取り装置について、
(5)スキャン入力モジュールが、コンピュータデータ情報を暗号化し、記録している紙に対して、画像入力装置を用いて暗号化されたスクリーンコードを読み出し、メモリに登録するステップと、
(6)復号化モジュールが、前記鍵k∈K、暗号化されたスクリーンコード画像をc∈C、逆関数である復号化関数を£(k, c)とした場合に、以下の式により復号化の算出を行い、
C × K → R    c →  £ ( k，c )  
復号化したスクリーンコードの元画像r∈Rを求めるステップと、
(7)スクリーンコード識別モジュールが、復号化されたスクリーンコード画像の中で各スクリーンコードを順番で認識し、コンピュータデータに変換するステップと、
(8)データ登録モジュールが、前記コンピュータデータ情報を登録するステップとを有することを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項２】
請求項1に記載のスクリーンコードの処理方法において、
紙の上に印刷された網点の配置、その形状、位置、方向、網点の数及び色の違いによってコンピュータデータコード0〜9，A〜Fをスクリーンコードとして直接記述することを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項３】
請求項2に記載のスクリーンコードの処理方法において、
均一諧調の場合、即ち網点の数と同じになった場合に、スクリーンの網点の配置、その形状、位置または方向の違いによってコンピュータデータコード0〜9，A〜Fに変換することを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項４】
請求項2に記載のスクリーンコードの処理方法において、
スクリーンコードに対して紙の中に印刷された網点の配置、その形状、位置、数及び色の違いによって、文字、数字、ローマ字、符号または図形を直接表わすことを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項５】
請求項２に記載のスクリーンコードの処理方法において、
画像の中でデータコードを埋め込む場合に、画像の各諧調に応じた網点の数を使って、画像元の各諧調の値を変わらないままで、網点の配置、その形状、位置、及び方向の違いによって、コンピュータデータコード0〜9，A〜Fを埋め込むことを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載のスクリーンコードの処理方法において、
スクリーンコードを用いて、コンピュータデータコードと同じ値及び形式によって記述し、電子ファイルと同様な符号化方法を用いて、紙に印刷されたスクリーンコードに対して暗号化及び複合化を行う際に、
スクリーンコードの値または配置の位置をr∈R、鍵をk∈K、暗号化関数を¢( k，c )とした場合に、以下の式
R × K → C     r → ¢ ( k，c )
により暗号化の算出を行い、
暗号化されたスクリーンコードをc∈C、鍵をk∈K、復号化関数を£( k，c )とした場合に、以下の式
C × K → R    £ ( k，c )  k∈K
により復号化の算出を行うことを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項７】
請求項１に記載のスクリーンコードの処理方法において、
スクリーンコードの網点にあったドットを紙の上に、鍵k∈Kを用いてランダムで配置し、スクリーンコードを読み取ることを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項８】
請求項１に記載のスクリーンコードの処理方法において、
フルカラー画像に対応したスクリーンコードを埋め込む場合は、
C、M、Y、K４色に対して、別々にスクリーンコードを埋め込み、埋め込まれた画像のスクリーンコードの網点の配置場所をRc、Rm、Ry、Rk、鍵をk∈K、rn∈Rn、cn∈Cn及び¢( k，cn )を色nに対した配置場所、暗号化されたスクリーンコード及び暗号化関数として、以下の式によりC、M、Y、Kのカラー合成を算出し、
Rc × K→Cc     rc → ¢( k，cc )
Rm × K→Cm     rm → ¢( k，cm )
Ry × K→Cy     ry → ¢( k，cy )
Rk × K→Ck     rk → ¢( k，ck )
C、M、Y、K４色のスクリーンコードのランターム配置の解cc、 cm、 cy 、ck を求め、
スクリーンコードを認識する場合は、
鍵をk∈K、£( k，cn ) を色nに対した復号化関数として、４色のスクリーンコードのランダム配置をcc、 cm、 cy 、ck とすると、以下の式により算出し、
Cc × K → Rc     £( k，cc )
Cm × K → Rm    £( k，cm )
Cy × K → Ry     £( k，cy )
Ck × K → Rk     £( k，ck )
スクリーンコードの複号化した網点の配置状態を求め、スクリーンコードを認識することを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項９】
請求項６に記載のスクリーンコードの処理方法において、
印刷する機密文書に対して暗号化、復号化を行う場合に、
機密文書の中の文字等のコードをスクリーンコードに変換し、前記符号化を用いて、そのスクリーンコードを鍵によって暗号化し、機密文書をスクリーンコードに暗号化した画像を求め、該画像を出力し、紙の上に暗号化した機密印刷物を生成し、
機密印刷物を読み取る場合に、暗号化された機密文章を含む印刷物をスキャナーで読み取り、暗号化された機密文書の画像を鍵によって複合化し、スクリーンコードの認識を行い、機密文章の元の文字等のコードを求めることを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項１０】
請求項２に記載のスクリーンコードの処理方法において、
印刷設備または読み取り設備の精度が低い場合に、スクリーンコードの図形を分割し、スクリーンコードの図形の黒い部分と白い部分との各網点を、それぞれに分割した部分図形の網点が表わされる印刷諧調の値と同じ数になっている集合体網点及び分離体網点によって表現することを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のスクリーンコードの処理方法において、
集合体網点及び分離体網点の数を変え、画像の各諧調を表現し、スクリーンコードを認識する場合に、網点の数（網点の諧調数）と関係なく、集合体網点または分離体網点を識別し、データコードに変換することを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のスクリーンコードの処理方法において、
紙の上に印刷内容とデータコードを埋め込んだスクリーンコードとが混在する場合に、スクリーンコードを印刷内容の背景として埋め込むことを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のスクリーンコードの処理方法において、
スクリーンコードを埋め込んだ印刷領域及び方向の判断を、該印刷領域の４つ角の中で３つ角のところに印刷トンボを付け、該３つの印刷トンボによって行うことを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のスクリーンコードの処理方法において、
紙の上に印刷内容とデータコードを埋め込んだスクリーンコードとが混在する場合に、該印刷内容の周りでスクリーンコードを囲み込むようにしたことを特徴とするスクリーンコードの処理方法。
【請求項１５】
コンピュータデータ処理モジュール、スクリーンコード埋め込みモジュール、暗号キーによる暗号化モジュール、及び印刷出力モジュールを含むスクリーンコード埋め込み装置と、スキャン入力モジュール、暗号キーによる復号化モジュール、スクリーンコード識別モジュール、及びデータ情報登録モジュールを含むスクリーンコード読み取り装置とを備え、紙の上で大量データ情報を記述し、読み取ることができるスクリーンコードの処理システムであって、
スクリーンコード埋め込み装置は、
(1)処理する対象になっている漢字、英数、仮名、符号等を含むコンピュータデータに対してその内容の違いによってメモリから対応した文字コードを読み取り、スクリーンコード埋め込みモジュールへ伝送するコンピュータデータ処理モジュールと、
(2)前記文字コードに対応するスクリーンコードに変換し、逐次に一つ画像を詰め込み配置し、メモリに登録するスクリーンコード埋め込みモジュールと、
(3)任意鍵をk∈K、ステップ(2)によってスクリーンコードを変換して配置された画像の中で、スクリーンコードの値または網点の配置場所をr∈R、鍵kに関する暗号化関数を¢(k, c)とした場合に、以下の式により暗号化の算出を行い、
R × K → C     r → ¢( k，c )
スクリーンコードを暗号化した新しい画像c∈Cを求め、該新しい画像をメモリに登録する暗号化モジュールと、
(4)前記暗号化されたスクリーンコードの画像を印刷出力することにより、コンピュータデータ情報を紙の上に暗号化して記録する印刷出力モジュールとを備え、
スクリーンコード読み取り装置は、
(5)コンピュータデータ情報を暗号化し、記録している紙に対して、画像入力装置を用いて暗号化されたスクリーンコードを読み出し、メモリに登録するスキャン入力モジュールと、
(6)前記鍵k∈K、暗号化されたスクリーンコード画像をc∈C、逆関数である復号化関数を£(k, c)とした場合に、以下の式により復号化の算出を行い、
C × K → R    c →  £ ( k，c )  
復号化したスクリーンコードの元画像r∈Rを求める復号化モジュールと、
(7)復号化されたスクリーンコード画像の中で各スクリーンコードを順番で認識し、コンピュータデータに変換するスクリーンコード識別モジュールと、
(8)前記コンピュータデータ情報を登録するデータ登録モジュールとを備えたことを特徴とするスクリーンコードの処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ図形コード及び印刷スクリーン技術に関し、特に、普通紙上に網点を印刷することによって、大量データを保存するスクリーンコードの埋め込み技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ技術が急速に発展している。その中で、情報記述の媒体は、磁気媒体から光ディスク、フラッシュメモリ等へと進化してきた。その一方で、普通紙を媒体として情報を記述する方法は、従来と変わったところはあまり見受けられない。
【０００３】
１９３２年に、スーパーマーケットのチェッキングを安価に行うため、バーコードがハーバード大学により提案された。１９８０年後半に入ると、宝石や半導体、薬剤、機械部品等の特殊分野において、より多くの情報をより小さく印字したいという要求が出てきた。この要求に対応するため、１９８７年に、Code49の二次元コードがアメリカのインターメック社により発表された。その後、Code16K、DataMatrix (DataCode)及びMaxiCodeが開発され、続いてArrayTag、Code1等が開発された。また、日本でも、CPCodeやQRCode等が提案され、国際規格として認定された。
【０００４】
しかし、二次元コードはバーコードから発展してきたコードであるため、バーコードの欠点を克服することは難しい。まず、全ての二次元コードでは、黒いセルを「１」、白いセルを「０」と定義している。つまり、図形の変化によりコンピュータ情報コード（例えば、０〜９，Ａ〜Ｆ）を直接記述できることが考慮されていなかったため、情報の記述が冗長になるという問題が残されている。また、二次元コード及びバーコードは共に、紙に印刷されると、その紙上でスペースが取られてしまう。このため、簡単に複写ができるので、セキュリティ上の問題もある。さらに、二次元コードは、紙汚れにより正確に読み取ることができないという欠点がある。
【０００５】
近年、プリンタやスキャナーの精度向上と共に、１５年前の二次元コードを発表した当時と比較して、そのハード設備は格段に発展している。1200dpi、2400dpiの高精度プリンタやスキャナー等も現在はどこでも簡単に手に入れることができる。
【０００６】
金融、保険関係業界は、紙でより多くのデータを記述でき、且つ小さい印字の要望が生じてきている。特に、金融関係では、データを出力し紙として残すという法律上の義務付けがあり、印刷した後、紙上で印刷された内容はコンピュータでは復元不可能であるため、データベース上のデータをハードディスク中に保存する必要が生じる。もし、上述のデータを紙で登録することができれば、紙と情報が一体化し、ハードディスクへの保存の必要はなくなるので、安全性と利便性の両メリットを図ることができる。従って、上述のような金融関係等の需要に対して、二次元コードよりも大量なデータを紙上に登録できる方法が期待される。
【０００７】
一方、OCR文字認識によって印刷した文字を認識する手法で伝票情報を読み取る提案が一時期待されていた。しかし、この手法では、文字数が多いので、OCR文字認識の精度を１００％満たすことができないことが明らかである。従って、実用的な範囲を広げるのは困難な面が多い。
【０００８】
また、近年、アメリカでは電子透かし理論の研究が盛んになってきている。この理論については、毎年多くの論文が発表されているが、その殆どは画像の中でマークを埋め込み、書類の改ざんを防止する等のセキュリティを課題として応用したものである。日本の代表的な成果としては、「電子透かしを利用して印刷文書の改ざんを検出するセキュアプリント技術」が発表されているが（特許文献１を参照。）、金融関係では実用上大量なデータ情報を埋め込みむことが不可能に近く、情報をカラー画像へ埋め込むことも難しい。電子透かし技術より一歩進んでいた「印刷画像に見えないデータを埋め込む」というSteganography技術も発表されているが（特許文献２を参照。）、基本的には電子透かし技術と同様に印刷スクリーン原理を十分に考慮していないため、現在の印刷物に対して埋め込み情報量が少なかった。
【０００９】
最近、印刷スクリーンを用いて情報を記述することに関して、日本の発明者木内らは、「個人識別情報作成装置及び個人識別情報読み取り装置からなる個人識別情報システム」という技術を発表している（特許文献３を参照。）。この内容の要点は、個人身分証明のような印刷物の顔写真背景に対して個人固有の印刷スクリーン形状からなるIDパターン情報を作成し、登録ができる。登録したIDパターンと写真入り印刷物とを比較照合することにより、印刷物の真偽を判断することができる。しかし、この技術は、その解決課題や実施手法などについて紙でコンピュータデータコードを大量に記録し、読み取る目的とは異なる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２０９６７６号公報
【特許文献２】特開２００４−９６４０５号公報
【特許文献３】特開２０００−７９７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、普通紙上で印刷またはプリンタ出力することによって大量なコンピュータデータを保存し、読み取ることが可能なスクリーンコード埋め込み方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明が解決しようとする印刷情報のセキュリティ課題は、印刷情報漏えい防止問題を解決するために印刷内容の暗号化、復号化を実現することにある。また、スクリーンコードと印刷内容とが混在した場合に、印刷内容の改ざん場所を特定することが可能な新しい改ざん防止方法及び装置を提供することにある。さらに、スクリーンコードを導入した複写機コピー防止方法及び装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、画像の中にコンピュータデータを埋め込む場合、画像の画質を落としてしまうという従来改善していない問題を解決することにある。
【００１４】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、二次元コードと同様な条件によって、二次元コードより情報密度が数倍以上高いスクリーンコードの形式を提供することにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする他の重要な課題は、普通二次元コードのような紙汚れによって情報が正確に読めない問題を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するために、本発明の技術方案としては、紙上で大量データ情報を記述し、読み取ることができるスクリーンコードの処理方法を提出することである。コンピュータデータ処理モジュール、スクリーンコード埋め込みモジュール、暗号キーによる暗号化モジュール、及び印刷出力モジュールを含むスクリーンコード埋め込み装置と、スキャン入力モジュール、暗号キーによる復号化モジュール、スクリーンコード識別モジュール、及びデータ情報登録モジュールを含むスクリーンコード読み取り装置とを用いて、大量データ情報を記録し、読み取ることができるシステムを構築する。各モジュールの具体的な処理は次のようになる.
【００１７】
(1)スクリーンコード埋め込み装置の中で、コンピュータデータ処理モジュールは、処理する対象になっている漢字、英数、仮名、符号等を含むコンピュータデータに対してその内容の違いによってメモリから対応した文字コードを読み取ってから、スクリーンコード埋め込みモジュールへ伝送する。
【００１８】
(2)スクリーンコード埋め込みモジュールは、前記文字コードを対応するスクリーンコードに変換し、逐次に一つ画像を配置し、メモリに登録する。
【００１９】
(3)暗号化モジュールは、任意鍵k∈Kに対し、操作(2)によったスクリーンコードを変換し配置された画像の中で、スクリーンコードの値や網点の配置場所をr∈Rとし、暗号化の算出結果は、
R × K → C     r → ¢( k，c )
になり、スクリーンコードを暗号化して新しい画像c∈Cを得る。ここで、¢(k, c)は暗号鍵kに関する暗号化関数(Encryption Function)である。新しい画像をメモリに登録する。
【００２０】
(4)印刷出力モジュールは、前記暗号化されたスクリーンコードの画像を印刷出力することにより、コンピュータデータ情報を紙の上に暗号化して記録できる。
【００２１】
(5)スクリーンコード読み取り装置の中で、スキャン入力モジュールは、コンピュータデータ情報が暗号化され記録されている紙に対して、画像入力装置を用いて暗号化されたスクリーンコードを読み出し、メモリに登録する。
【００２２】
(6)復号化モジュールは、前記鍵k∈K、暗号化されたスクリーンコード画像c∈Cを用いて、
C × K → R    c →  £ ( k，c )  
によって、復号化されたスクリーンコードの画像r∈Rを求める。ここで、逆関数£(k, c)は復号化関数(Decrytption Function)である。
【００２３】
(7)スクリーンコード識別モジュールは、復号化されたスクリーンコード画像の中で各スクリーンコードを順番で認識し、コンピュータデータを変換する。
【００２４】
(8)データ登録モジュールは、前記コンピュータデータ情報を登録する。これにより、紙上で記述されたデータ情報を読み取る過程は完成したことになる。
【００２５】
前記スクリーンコードとは、紙の上に印刷された網点の配置、その形状、位置、方向、網点の数及び色の違いによってデータコード0〜9，A〜Fを直接に記述するコードである。
【００２６】
画像諧調を現す従来のようなFM変調スクリーンとAM変幅スクリーン網点の数によってそれぞれ0〜9，A〜Fを表すことができる。
【００２７】
均一諧調を表わす場合に、即ち網点の数と同じになった時に、スクリーンの網点の配置、その形状、位置、方向の違いによってコンピュータデータコード0〜9，A〜Fと変換することができる。
【００２８】
スクリーンコードに対して、紙の中に印刷された網点の配置、その形状、位置、数及び色の違いによって、文字、数字、ローマ字、符号、図形などを直接表わすこともできる。
【００２９】
画像の中でデータコードを埋め込む場合に、画像の各諧調の値を変換しないままで、網点の配置、その形状、位置、及び方向の違いによって、コンピュータデータコード0〜9，A〜Fと変換することができる。スクリーンコードを埋め込む画像の異なる諧調と隣接された場合に諧調度合いは区別しにくい問題を考慮すると、スクリーンコードの定義は異なる諧調の度合いに対して矩形、平行線、縦線、左斜め線、右斜め線などの網点によってスクリーンコードを埋め込むことができる。
【００３０】
スクリーンコードを用いて、コンピュータデータコードと同じの値及び形式によって記述することができるので、一般の電子ファイルの暗号化の方法を使って、紙に印刷されたスクリーンコードに対して暗号化、復号化を行うことができる。具体的な方法はスクリーンコードの値或いは配置場所をr∈R，鍵をk∈K、及暗号化関数(Encryption Function)を¢ ( k，c )とすると、
R × K → C     r → ¢ ( k，c )
によって、スクリーンコードに関した暗号化が行える。逆に暗号化されたスクリーンコードをc∈C，暗号鍵をk∈K、及復号化関数(Decrytption Function)を£ ( k，c )とし、
C × K → R    £ ( k，c )  k∈K
を計算することによって暗号化されたスクリーンコードに対して複合化することができる。
【００３１】
スクリーンコードの網点にあったドットを紙の上に、鍵k∈Kを用いてランダムに配置されていることによって、紙の局所が汚れても、スクリーンコードを読み取ることができる。
【００３２】
フルカラー画像に対したスクリーンコードを埋め込む場合には、まず、C、M、Y、K四色に対して、別々にスクリーンコードを埋め込み、次は埋め込まれた画像のスクリーンコードの網点の配置場所をRc、Rm、Ry、Rkとし、鍵をk∈Kとすると、C、M、Y、Kカラー合成は、
Rc × K→Cc     rc → ¢( k，cc )
Rm × K→Cm    rm → ¢( k，cm )
Ry × K→Cy     ry → ¢( k，cy )
Rk × K→Ck     rk → ¢( k，ck )
によって算出すれば、C、M、Y、K四色のスクリーンコードのランダム配置の解cc、 cm、 cy 、ck を得ることによって、従来のFM変調スクリーンのCMYKフルカラー合成の効果を実現できる。
【００３３】
スクリーンコードを認識する場合は、四色のスクリーンコードのランダム配置cc、 cm、 cy 、ck を鍵k∈Kによって次のように、
Cc × K → Rc     £( k，cc )
Cm × K → Rm    £( k，cm )
Cy × K → Ry     £( k，cy )
Ck × K → Rk     £( k，ck )
によって算出すれば、スクリーンコードを複号化された網点の配置状態を求め、スクリーンコードを認識することができる。ここで、rn∈Rn、cn∈n、¢( k，cn )を色nに対した暗号化関数とし、£( k，cn ) を色nに対した復号化関数，n=c，m，y，kとする。
【００３４】
印刷しようとする機密文書に対して暗号化、復号化を行う時に、機密文書中の文字コードをスクリーンコードに変換して、上述の符号化の方法を用いて、そのスクリーンコードを鍵によって暗号化することを行い、機密文書をスクリーンコードに暗号化された画像を求め、この画像を出力すれば、紙の上に暗号化された印刷物を得ることができる。
【００３５】
機密文章を読み取る時に、暗号化された機密文章の印刷物をスキャナーに読み取り、暗号化された機密文書の画像を暗号鍵によって複合化し、スクリーンコードの認識を行うことにより、機密文章元の文字などのコードを求めることができる。最後に読む者に対して本人かどうかの人体認証を行ってから、本人と確認できれば、この機密文章をディスプレイ上に表示する。
【００３６】
印刷設備や読み取り設備などの精度は低い場合にスクリーンコードの図形を分割でき、スクリーンコードの図形の黒い部分と白い部分の各網点をそれぞれに、分割された部分図形の網点或いは表わされる印刷諧調の値と同じ数になっている集合体網点と分離体網点によって表現することができる。
【００３７】
集合体網点と分離体網点の数が変わることによって画像の各諧調を表現することができる。この場合、スクリーンコードを認識する時に、網点の数即ち網点の諧調数と関係なく、集合体網点か、分離体網点かどうかだけを識別すれば、データコードに変換することができる。
【００３８】
紙上に印刷内容(例えば文字や伝票など)とデータコードを埋め込んだスクリーンコードと混在する場合、スクリーンコードを印刷内容の背景として埋め込むことができる。
【００３９】
スクリーンコードを埋め込んだ印刷領域や方向の判断は、その印刷領域の四角のうち三つ角のところに、印刷トンボを付け、その三つトンボによって、スクリーンコードの領域と方向を判断することができる。
【００４０】
紙上に印刷内容(例えば文字や伝票など)とデータコードを埋め込んだスクリーンコードを混在する場合、その印刷内容の周りでスクリーンコードを囲み込んでいるので、印刷の内容を改ざんすれば、周りのスクリーンの変動の判断によって改ざん場所を特定することが可能になり、改ざん防止システムとして応用できる。同じ理屈で、マークシートやアンケートの自動読み取りなど分野への応用に対して、スクリーンの変動の判断によってチェックマークを識別することもできる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の効果は、紙の上に印刷する画像の中でデータ情報を埋め込む場合に、従来の電子透かし技術と比べると、スクリーンコードの著しい特徴は、大量な情報を埋め込むことができ、且つ画像の画質を落とさないことである。
【００４２】
紙を情報記録媒体として使う観点から見ると、スクリーンコードの特徴は、網点の図形の区別、方向の区別、場所の区別、色の区別によってデータコードを直接記述することである。従って、二次元コードと比べると、同じコード値、同じ識別値、同じセル値などの条件下では、スクリーンコードの情報密度が二次元コードの数倍以上になっている。以下にスクリーンコードの具体的な特徴を表に示す。
【００４３】
【表１】
2005102264.tif 000003
【００４４】
印刷情報のセキュリティ対応についてスクリーンコードを導入することによって、印刷物に対して電子ファイルと同様に暗号鍵を用いて印刷物の暗号化、復号化が実現可能になる。また、印刷物に対して新しい改ざん防止やコピー防止への応用効果を確認できる。
【００４５】
携帯電話を用いた場合には、スクリーンコードを埋め込んでいる画像への読み取り効果も確認できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るスクリーンコード埋め込み装置、スクリーンコードの読取装置、スクリーンコード埋め込み方法、及びスクリーンコードの読取方法の最適な実施形態について詳細に説明する。
【００４７】
本発明では、普通紙に対して、図１のような埋め込み装置と読み取り装置を用いて、紙上に大量データを記録する方法を提案する。ここで、埋め込み装置は文字、数字、ローマ字や符号などを含んだコンピュータデータコードをそのデータ値の違いによってスクリーンコードに変換し、任意鍵k∈Kと暗号化関数¢( k，c )に対して、スクリーンコードの値または配置場所r∈Rにより、
R × K → C    r → ¢ ( k，c )
を算出すると、スクリーンコードの暗号化の解を求めることができ、プリンタを用いて出力すると、紙の上に暗号化されたコンピュータデータを記録することができる。紙上に暗号化されたコンピュータデータでは、読み取り装置のスキャナーを通って紙の上に暗号化されたスクリーンコードを読み取り、復号化モジュールを通じて、上述の鍵と復号関数£ ( k，c )を用いて、暗号化されたスクリーンコードの結果c∈Cでは、
C × K → R    £ ( k，c )  k∈K
によって計算すれば、スクリーンコードの復号化解Rを得ることができる。復号化されたスクリーンコードをスクリーンコード認識モジュールによってコンピュータデータコードに変換して、コンピュータデータベースに登録する、普通紙の上にデータコードを読み取る手順を行った。
【００４８】
（スクリーンコードの定義）
印刷スクリーン理論に基づいて、スクリーンコードの定義とは、普通紙の上に印刷された網点の配置、その形状、場所、方向、網点の数、色などの違いによって、データコード0〜9、A〜Fまたは、文字、数字、符号、図形を直接に表わすことができる。
【００４９】
（スクリーンコードの形態と特徴）
(1)スクリーンコード網点配置のコード値及び識別値はできる限り高い。
(2)セル分割し易い。スクリーンの密度は高く、スクリーンコードの大きさも小さく、割合に高速でセルを分割することがもっとも重要な課題である。
(3)スクリーンコードは位置ずれの影響がない。
(4)情報を含むスクリーンコードの一つ網点に対して、網点分離しない。
(5)認識しやすいスクリーンコードの形式を考慮すべきである。
【００５０】
一番シンプルなスクリーンコードは網点の数即ち十六階調をデータコード0〜9、A〜Fという十六個データコードに表わす。ここで、このスクリーンコードは一般的スクリーン原理と同様に図２のようなFMスクリーンコードと図３のようなAMスクリーンコードを分けている。スクリーンの網点の数はデータコードの値と一致しているので、あるセルの諧調値を認識すれば、データコードの値を求めることができる。認識しやすく、精度も高い。例えば文字の”字”という文字コートはD7D6であり、AMスクリーンコードによって図４のように示す。
【００５１】
紙上に均一諧調の印刷効果を考えると、スクリーンコードは紙の上にある諧調を表現することができる。その特徴を利用して、図５のように、均一諧調スクリーンコードを示す。このスクリーンコードは網点の形状、場所及び方向の違いによってデータコード0〜9、A〜Fを定義している。ここで、データコード0〜9、A〜Fは対応されているそのスクリーンコードの網点の数は同様であるので、均一諧調の印刷効果を得ることが可能である。
【００５２】
印刷や読み取りなど設備の精度が低い場合にはスクリーンの網点の数が少なくするため、図６のように均一諧調スクリーンコードのもう一つの形式を示す。ここでは情報を記述するために、スクリーンの集合体網点と分離体網点の形状の違いを利用している。図５のスクリーンコードを分割して黒い部分を集合体網点、白い部分を分離体網点として表わすことができる。図７のようにスクリーンコードのコードDを集合体網点と分離体網点によって表現する例である。この形式のスクリーンコードの認識は集合体網点か、分離体網点かどうかだけを識別すれば、データコードに変換することができる。
【００５３】
網点の色情報を用いて図８のようにスクリーンコードを定義できる。ここで、CMYK四色の数の違い、合成された色の違いによって、データコード0〜9、A〜Fを定義している。その特徴はスクリーンコードが認識しやすい点である。つまり、スクリーンコードの色だけを認識すればいいのである。
【００５４】
図９のようにそのスクリーンコードは”認識しない”の文字列、”スペース”の符号或いは”白いセル”の図形と定義できる。
【００５５】
データコードに対応されたスクリーンコードの網点数をスクリーンコードのコード値とすると、図５のようなスクリーンコードのコード値は８である。各スクリーンコード間の最小可識別網点の数をスクリーンコードの識別値とし、セルの中で網点全部配置した網点の数をセル値とすると、スクリーンコードのコード値及び識別値は大きいほど認識の精度は高い、逆に認識精度は低くなる。スクリーンコードのコード値と識別値の関係は同じセル値によって、コード値が小さいほど識別値は大きい、逆にコード値が大きいほど識別値は小さい。セル値は小さいほど情報密度は高くなり、逆に情報密度は小さくなる。
【００５６】
例えば、図１０は、”字”という文字を均一諧調スクリーンコードによって示している。
【００５７】
ここで、セル間の網点数をセル間隔値とする、セル間隔値は大きいほど、セル分割しやすいが、情報密度は小さくなる。逆にセル間隔値は小さいほど、セル分割しにくいが、情報密度は高くなる。よって適当なセルの間隔値を選ぶことが重要である。図１１はセル間隔値が２になったスクリーンコードである。
【００５８】
紙上に局所的に汚れたことによって、情報が失う問題を解決するために、図１の中で暗号化及び復号化モジュールの機能は、印刷文書に対して暗号化、復号化を行うだけではなく、紙汚れの対策にも役立っている。具体的な原理を次のように述べる。スクリーンコードの配置Rは鍵k∈Kによって、図１３のようにランダムで紙の各ところに配置されると、紙が局所的に汚れても、スクリーンコードの全体像は崩さないので、統計的な認識方法を用いて正確に識別することができる。
【００５９】
そこで、スキャナーで読める最小網点の概念を示す、SNminをスキャナーで読み取ることができる最小網点のコード値とすると、情報を画像の中に埋め込むことができる最小諧調値をSNmin値以上とする。
【００６０】
ある画像に対して、SNmin以上の各諧調に対し、元の諧調値を持ったまま、即ち画像の画質に影響しないままで、スクリーンの網点の配置、その形状、場所、方向など情報だけを利用すれば、図１３〜１７のようにスクリーンコードの情報の埋め込みができる。その長所は画像の中で情報を埋め込むことができ、しかも画質を落とさない。スクリーンコードの埋め込みをされた画像の近傍の異なる諧調に対して諧調度合いの区別は難しいため、図１３〜１７のように、異なる諧調にとって、矩形、平行線、縦線、左斜め線、右斜め線など異なる図形の網点の配置を用いて、スクリーンコードを埋め込むことができる。図１８のようなスクリーンコードの集合体網点と分離体網点形の場合に、集合体網点と分離体網点の数を変わることによって画像の各諧調を表現することができる。しかも、画質も落とさない。認識時に、網点の数即ち、網点の諧調数に関係なく、集合体網点か、分離体網点かどうかだけを識別すれば、データコードに変換することができる。
【００６１】
スクリーンコードの集合体網点と分離体網点の形を用いて、図１８のように集合体網点と分離体網点の数を変えることによって画像の各諧調を表現することができる。しかも、画質も落とさない。スクリーンコードの認識時には、網点の数即ち網点の諧調数と関係なく、集合体網点か、分離体網点かどうかだけを識別すれば、データコードに変換することができる。
【００６２】
カラー画像に関したスクリーンコードの埋め込みの場合は、図１９のように、まずRIPされたC、M、Y、K四色に別々にスクリーンコードを埋め込み、次は、埋め込んだスクリーンコードの配置Rc、Rm、Ry、Rkは鍵k∈Kによって、
Rc × K→Cc     rc → ¢( k，cc )
Rm × K→Cm    rm → ¢( k，cm )
Ry × K→Cy     ry → ¢( k，cy )
Rk × K→Ck     rk → ¢( k，ck )
算出すると、C、M、Y、K四色にランダムで配置させると、従来のFMスクリーンのCMYKカラー合成効果を表現することができる。スクリーンコードの認識をする場合に、上述のように、スクリーンコードをランダムで配置されたcc、cm、cy、ck は鍵k∈Kによって、
Cc × K → Rc     £( k，cc )
Cm × K → Rm    £( k，cm )
Cy × K → Ry     £( k，cy )
Ck × K → Rk     £( k，ck )
計算すれば、元のスクリーンコードの配置に戻れる、スクリーンコードの認識を行うことができる。ここで、rn∈Rn，cn∈Cn，¢( k，cn )を色nに対した暗号化関数とし、£( k，cn )を色nに対した復号化関数、n=c，m，y，kとする。
【００６３】
上述原理を用いて、印刷情報の漏えい防止システムへの応用を行うことができる。具体的な例を図２０のように示す。印刷する機密文書中での文字などのデータコードをスクリーンコードへ変換し、鍵によってスクリーンコードの暗号化を行い、機密文書に対したスクリーンコードの暗号化画像になり、その画像を印刷すれば、紙の上に暗号化された機密文書の印刷物を出力することができる。機密文書を読み取る場合に、暗号化された機密文書をスキャナーに置いて、暗号化された機密文書の画像を読み取る。鍵によって復号化を行い、スクリーンコードを認識してから、機密文書の文字などコードを求める。最後に読む者にとって本人かどうかの人体認証をすると、本人の確認ができてから、機密文書をディスプレイの上に表示させる。ディスプレイの上に写真防止フィルターが掛けてあるので、デジタルカメラを持っても複写ができない。従って機密資料の流出問題に対して完全に解決することができる。その上、鍵の管理によって、機密資料の読める者や読める時間などの制限もできる。
【００６４】
図２１のように、紙上に印刷内容(例えば文字や伝票など)の紙の空白部分にデータコードを埋め込んだスクリーンコードを配置できるので、印刷内容とスクリーンコードを混在することができる。その長所は、スクリーンコードを印刷内容の背景として埋め込めることである。
【００６５】
スクリーンコードを印刷内容の背景として表現し、その背景のスクリーンの薄さを調整することもできるので、印刷している内容に関するデータ、別の独立したデータをコピー防止マークなどの情報を背景に埋め込むことができる。また、その印刷内容の周りでスクリーンコードを囲み込んでいるので、印刷の内容を改ざんすれば、周りのスクリーンの変動の判断によって改ざん場所を特定することが可能になり、改ざん防止システムとして応用できる。
【００６６】
同じ理屈で、マークシートやアンケートの自動読み取りなど分野への応用に対して、チェックマークをされたところにスクリーンの状態が変わるので、この方法を用いてチェックマークを識別することができる。
【００６７】
図２２のようにスクリーンコードを埋め込んだ印刷領域や方向の判断は、その印刷領域の四角のうちの三つの角のところに、印刷トンボを付け、そのトンボによって、スクリーンコードの領域と方向を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】紙上に大量なデータを保存できるスクリーンコードシステムを示す図である。
【図２】４×４セルによってＦＭスクリーンコードの表現を示す図である。
【図３】４×４セルによってＡＭスクリーンコードの表現を示す図である。
【図４】「字」という文字のＡＭスクリーンコードの表現を示す図である。
【図５】４×４セルによって均一諧調スクリーンコードの表現を示す図である。
【図６】集合体網点及び分離体網点を示す図である。
【図７】集合体網点及び分離体網点によってコードＤの表現を示す図である。
【図８】ＣＭＹＫ４色によってスクリーンコードの表現を示す図である。
【図９】文字列、符号、図形等を定義できるスクリーンコードを示す図である。
【図１０】「字」という文字のスクリーンコードの表現を示す図である。
【図１１】セル間隔を２としたスクリーンコードの表現を示す図である。
【図１２】紙汚れに対応したスクリーンコードの配置を示す図である。
【図１３】４階調のスクリーンコードを示す図である。
【図１４】５階調のスクリーンコードを示す図である。
【図１５】６階調のスクリーンコードを示す図である。
【図１６】７階調のスクリーンコードを示す図である。
【図１７】８階調のスクリーンコードを示す図である。
【図１８】各階調に対した集合体網点及び分離体網点の形式を示す図である。
【図１９】スクリーンコードによるCMYKカラー合成方法を示す図である。
【図２０】機密文書に対した暗号化・復号化を示す図である。
【図２１】スクリーンコードと印刷内容とが混在している例を示す図である。
【図２２】トンボを用いたスクリーンコード印刷範囲及び方向の表示を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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