(57)【要約】多様な条件に対応しながら、デジタル情報を高密度に表示するとともに、該デジタル情報を正確に読み取ることを可能にした２次元コード読み取り方法、表示方法、および実行プログラムを提供する。  ２次元コードを含む画像データから、セルの表示を構成する周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出する。また、この画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて検出される。さらに、画像パターンの検出位置に基づいてセルの位置を算出し、該位置においてセルの表示を判定する。
2004097717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、２次元コードを含む画像データから、セルの表示を構成する周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出することを特徴とする２次元コード読取方法。
【請求項２】
前記画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて検出されることを特徴とする請求項１に記載の２次元コード読取方法。
【請求項３】
画像パターンの検出位置に基づいてセルの位置を算出し、該位置においてセルの表示を判定することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の２次元コード読取方法。
【請求項４】
２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、２次元コードを含む画像データから所定の画像パターンを検出して画像情報を取得するとともに、該画像情報を利用して画像を判定することを特徴とする２次元コード読取方法。
【請求項５】
２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、２次元コードを含む画像データから、複数のセルの表示を組み合せて構成された周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出することを特徴とする２次元コード読取方法。
【請求項６】
２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、セルの表示が周囲のセルから判別が可能な画像パターンによって構成されることを特徴とする２次元コード表示方法。
【請求項７】
前記画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域にコントラストを設けて表示されることを特徴とする請求項６に記載の２次元コード表示方法。
【請求項８】
マーク間の空白領域の距離は、少なくとも４２μｍ以上であるとともに、マークの幅に比べて１５％以上、１００％以下であることを特徴とする請求項７に記載の２次元コード表示方法。
【請求項９】
デジタル情報を表現するセル上のマークと同じ画像パターンからなる参照マークを、特定のセルに対して表示することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の２次元コード表示方法。
【請求項１０】
２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、複数の色成分で構成された２次元コードを含む画像データから、セルのカラー表示を構成する周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出することを特徴とする２次元コード読取方法。
【請求項１１】
前記画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて、画像データを構成する色成分ごとに検出されることを特徴とする請求項１０に記載の２次元コード読取方法。
【請求項１２】
２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、複数の色成分で構成された２次元コードを含む画像データに対し、画像データを構成する色成分ごとに画像の解析を行うことを特徴とする２次元コード読取方法。
【請求項１３】
２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、セルのカラー表示が周囲のセルから判別が可能な画像パターンによって構成されることを特徴とする２次元コード表示方法。
【請求項１４】
前記画像パターンは周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、出力装置が持つ色成分ごとに、マーク領域と空白領域にコントラストを設けて表示されることを特徴とする請求項１３に記載の２次元コード表示方法。
【請求項１５】
２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、デジタル情報を分離して得られる複数のデータ列を、出力装置が持つ色成分ごとに出力することを特徴とする２次元コード表示方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の２次元コード読取方法または表示方法を、コンピュータから実行することを特徴とする実行プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、記録装置からシート状記録媒体や固形物表面に出力された、もしくは、表示装置によりディスプレイに表示された２次元コードに関し、該２次元コードの画像データを、カメラやスキャナなどの撮像装置から取得し、コンピュータを用いて解析することによって、２次元コードに表現された所定のデジタル情報を復元することを可能にした２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】  ２次元コードは、一般に、格子状に配列した複数のセルと、その周囲に配置した位置決めシンボルによって構成され、平面上にデジタル情報を表現することに使われる。セルは白色の平面上に想定され、黒色のマークが印されたマークセルと、マークが印されずに白色が露出した空白セルの２種類で構成される。２次元コードでは、２種類のセルの表示によって配置のパターンを形成してデジタル情報を表現する。例えば、マークセルを１に、空白セルを０に対応させて、１と０の２進データ列によるデジタル情報を平面上に表現する。
このように表示された２次元コードに対し、光学的な撮像装置を用いて画像データを取得し、該画像データを解析することでデジタル情報を復元する。解析にはコンピュータを用い、画像データ上のセルの位置を求め、その位置でセルの表示を判定する。これにより、セルの表示を明らかにして、２次元コードに表現された２進データ列を復元する。
その際、セルの位置は、特定の位置に固定して表示された位置決めシンボルを基準にして算出する。例えば、検出された２以上の位置決めシンボル間の距離と角度から画像データ中の２次元コードのサイズと傾きを求め、これを基にして各セルの位置を算出する方法が知られている（特許文献１、非特許文献１）。
また、セルの表示は、セルの概ね中心位置における諧調（濃度）の値から判定する。すなわち、セルの中心画素の諧調を事前に用意されたしきい値と比較して、しきい値より諧調が高いセルをマークセル、低いセルを空白セルと見なす。【０００３】  ２次元コードは、表示面に対して情報を２次元的に表現することで、従来のバーコードに比べて高密度に表示することができる。すなわち、２次元コードでは、範囲が限られた表示面においても容量の大きい情報を表示することができる。この特徴から、近年、２次元コードは多方面で利用されている。
例えば、文字情報、数値情報、画像情報、音声情報、暗号情報、コンピュータ上の命令コードなどのデジタル情報を、用紙などのシート状記録媒体や電子部品などの固形物表面に記録することに使われている。また、表示装置上に表示するとともに、撮像装置から取得して情報を復元することにより、装置間での情報の受け渡しに使われている。【０００４】
【特許文献１】  特開７−２５４０３７号公報
【非特許文献１】  ＪＩＳ  Ｘ０５１０
２次元コードシンボル−ＱＲコード−基本仕様書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  近年、コンピュータの処理速度の向上や、記憶媒体の容量の増加などによる技術進歩により、従来に比べて大容量のデジタル情報が扱われるようになった。また、通信技術の進歩にともない、それらのデジタル情報を簡便に送受信できるネットワーク環境が整ってきた。そのため、時間的および地理的な条件に縛られることなく、様々な場面において情報をやり取りすることが可能となった。
２次元コードに対しても、従来以上に大容量なデジタル情報を、高密度に表示することが求められている。また、このように高密度な２次元コードを、様々な場面において、多様な入出力装置を介して扱うことが求められている。これにより、我々の周囲に存在する様々な種類の情報を、より簡便に、さらに快適に取り扱うことが望まれている。【０００６】  ２次元コードの表示を高密度化するには、個々のセルのサイズを微小にして、単位面積あたりのセル数を増加する必要がある。しかし、セルのサイズを微小にするに従い、表示を判定する際の位置のずれが起こりやすくなるという問題がある。同時に、セルの表示が不明確になり、判定する際の諧調のずれが発生しやすいという問題がある。この諧調のずれは、セルをカラーで表示したカラー２次元コードの場合に顕著に発生する。そのため、セルの表示を判定する際に判定エラーが発生し、デジタル情報を正確に復元することができない。
これらの位置および諧調のずれの原因としては、画像の入出力条件の変動によって生じる画像データ面内の乱れが考えられる。例えば、２次元コードの出力時において、出力装置による出力間隔のずれ、表示面の湾曲などが原因となる。また、入力時においては、カメラのレンズがもつ光学的な歪みや、撮像する際の撮像角度の傾きなどが原因となる。
また、入出力装置はそれぞれ固有の特性を持ち、使用する装置によってずれの程度や内容が全く異なる。例えば、出力装置として、用紙などの記録媒体上に画像を表示する記録装置を用いた場合と、ディスプレイ上に画像を表示する表示装置を用いた場合では異なる。また、撮像装置として、デジタルカメラを用いた場合と、フラットヘッドスキャナを用いた場合では異なる。【０００７】  セル表示を判定する際の位置ずれの問題を解決するため、セルを配置した領域（セル領域）の周囲にマークセルと空白セルを交互に配置したタイミングセルを表示し、タイミングセルの端部からデータセルの位置を補正する方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法においても、タイミングセルから離れたセルに対しては、上記のずれが生じやすいという問題がある。ずれが生じないようにタイミングセルの数を増加させた場合には、相対的に情報を表現するセルの数が減少するため、情報の高密度化にとって適切ではない。特に、タイミングセルの表示は、位置を明らかにするために複数のセルによって構成されるため好ましくない。
撮像条件の変動によって生じる諧調ずれの問題を解決するため、画像データ全体に対する諧調の平均を算出して、この値を用いて表示の判定のしきい値とする方法が知られている（非特許文献１参照）。この方法では、入出力条件の変動によって生じる画像全体の諧調変動を考慮して表示の判定を行うことができる。しかし、この方法では、面内に歪みが存在する場合には判定エラーが発生するため、上述の問題を解決する方法として好ましい方法ではない。【０００８】  本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、多様な条件に対応しながら、デジタル情報を高密度に表示すること、および該デジタル情報を正確に読み取ることを可能にした２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明に係る請求項１に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、２次元コードを含む画像データから、セルの表示を構成する周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出することを特徴とする。【００１０】  上記の画像パターンは、画像データ中の複数の画素によって構成された２次元のパターンからなり、セルの表示の一部、もしくは全部を含んでいる。画像パターンを検出するにあたって、予め想定したパターン（照合パターン）によって画像データの一定範囲を照合し、照合された画像が所望のパターンであるかを判定する。判定の際には、画像データに表示された所定の画像から得られる画像情報を利用するとよい。これらの照合と判定を繰り返しながら画像データを走査することによって、デジタル情報が表示されたセル領域において、前記画像パターンを検出していく。【００１１】  本発明に係る請求項２に記載の２次元コード読取方法は、請求項１に記載の２次元コード読取方法において、前記画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて検出されることを特徴とする。【００１２】  セル上のマークは周囲を空白な領域（空白領域）で囲まれることによって、各マークは周囲のマークから判別が可能で、仮にマークが連続して表示された場合でも個別に検出することができる。セル領域中の全てのマークを検出することによって、検出されなかったセルを空白セルと見なし、全てのセルの表示が明らかになる。
セルに表示されるマークは、その領域（マーク領域）が特定のパターンを形成している。パターンとしては、四角形のパターンや円形などが考えられる。また、マーク領域は、空白領域との間に諧調のコントラストを持って表示され、マーク領域の方が諧調は高くてもよいし、逆に低くてもよい。
画像データからマークを検出する際には、マークのパターンを含む照合パターンによって画像を照合し、マークとしての可否を判定する。このとき、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて判定を行う。すなわち、例えば、マーク領域の諧調が高く、空白領域の諧調が低いほどマークとしての適性が高いと見なして判定を行う。もしくは、予め想定した画像パターンの諧調に近いほどマークとして適性が高いと見なして判定を行ってもよく、この場合、判定される画像は３つ以上の領域によって構成されていてもよい。
照合された画像の各領域（マーク領域、空白領域）を代表する諧調の値としては、領域を構成する画素に対する平均や中央値など、所定の方法に基づいて算出する。その際、判定に要する時間を短縮するため、複数の画素を間引いて算出してもよい。【００１３】  本発明に係る請求項３に記載の２次元コード読取方法は、請求項１または２のいずれかに記載の２次元コード読取方法において、画像パターンの検出位置に基づいてセルの位置を算出し、該位置においてセルの表示を判定することを特徴とする。【００１４】  画像データからマークを検出すると、セルの表示が明らかになると同時にこのセルの画像データ上の位置が明らかになる。そこで、セル領域のマークのうち、比較的画像の乱れが少ないものを最初に検出し、それらを基準として他のセルの位置を算出するとよい。セル領域内には多数のマークが点在していることから、この方法によってセルの位置を精確に算出することができる。また、その位置で表示を判定することで、判定エラーを防止することができる。
画像データから検出されたマークには、多少の位置のずれを持つものが存在する。そのようなマークの検出位置は、セルの位置を算出する際の基準位置として適切ではない。そこで、セルの位置は、複数マークからセルの配列方向の回帰線を求め、この回帰線の交点として算出するとよい。この場合、複数の位置から総合的にセルの位置を算出するため、ずれを持つものが含まれていても精確に算出することができる。
セルは正方格子状に配列するとよく、この場合、隣接したセルとの境界からなるセルの形状は正方形となる。一方、セルは正六角格子状に配列してもよく、この場合、セル形状は正六角形となる。特に、正六角格子状のセル配列に円形のマークを表示した場合には、セルの表示密度は高くなる。
回帰線の算出には、公知の方法を用いることができ、例えば最小２乗法を用いるとよい。このとき、画像面内の歪みを考慮して、セルからの距離に応じて重み付けされた重み付き最小２乗法を用いるとよい。もしくは、画像の歪みに対処するため、２次曲線などの曲線に回帰して算出してもよい。【００１５】  本発明に係る請求項４に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、２次元コードを含む画像データから所定の画像パターンを検出して画像情報を取得するとともに、該画像情報を利用して画像を判定することを特徴とする。【００１６】  画像情報の取得は、画像データ中に存在する何れかの画像パターン（２次元）を検出することによってなされる。これによって、精度の高い情報を効果的に取得することができる。すなわち、情報を取得する画像パターンの表示サイズが小さくても、位置のずれを原因とした誤差が含まれることがない。また、画像情報を同じ画像データ内から取得するため、入出力時に生じる画像の変動を考慮して、それぞれの画像データに即した判定をすることができる。さらに、近くの画像から取得することによって、面内の歪みの影響を受けない判定を可能にする。画像情報としては、所定の画像から諧調の平均や中間値、標準偏差などを取得する。
画像情報の取得にあたり、参照マークを表示してこの画像から情報を取得するとよい。参照マークの表示は、所定のセルに対して、予め定めた種類の表示を設定することによってなされる。このとき、判定される画像の近くに表示されるという利点を持つ。この参照マークのパターンは、情報を表現するマークと同じパターンで構成するとよい。これによって、パターンのサイズおよび形状の違いを原因とした情報のずれが生じることがない。また、参照マークは、セルの位置を決める際の基準位置として用いてもよい。
一方、画像情報は、位置決めシンボルの画像から取得してもよい。この場合、画像情報を得るために特別に画像を表示する必要がなく、位置決めと画像情報の取得を兼ねるため、表示スペースを有効に活用することができる。さらに、画像情報は、検出したマークの画像から取得してもよい。すなわち、最初に乱れの少ないマークを検出し、これを利用して検出されていない他のマークの判定を行う。この場合、表示スペースを有効に活用するうえ、同じ領域内の同じパターンの画像から取得するので、精度の高い情報を得ることができる。
取得した画像情報は、セル上のマークを検出する際に利用する。すなわち、照合パターンによって画像を照合して、マークとしての可否を判定する際の指標として利用する。また、既に定められた位置において、セルの表示を判定する際の指標として利用する。【００１７】  本発明に係る請求項５に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、２次元コードを含む画像データから、複数のセルの表示を組み合せて構成された周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出することを特徴とする。【００１８】  画像データから検出する画像パターンは、周囲のセルから判別可能であればよい。すなわち、画像パターンには、セル上に表示されたマークを１つだけ含むものに限らず、複数のセルに表示された複数のマークの集合体によるパターンを含んでいてもよい。セル上に示されるマークはセルの全面積を占めていてもよく、この場合、連続して表示されたマークを個別に判別することはできないが、複数のセルによる集合体であればよく、例えば、周囲を空白セルで囲まれたマークセルであれば判別することができる。判別可能な表示の組み合せは、通常、セル領域に複数存在し、これらを検出して利用する。【００１９】  本発明に係る請求項６に記載の２次元コード表示方法は、２次元的に配置した複数のセルの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、セルの表示が周囲のセルから判別が可能な画像パターンによって構成されることを特徴とする。【００２０】  本発明に係る請求項７に記載の２次元コード表示方法は、請求項６に記載の２次元コード表示方法において、前記画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域にコントラストを設けて表示されることを特徴とする。【００２１】  記録媒体上に２次元コードを記録する場合、通常、セルは記録媒体自身の色である白色に想定され、該セル上に記録装置から黒色のマークを出力する。この場合、セルの表示はマークの有無の２種類（黒色、白色）によって表現される。また、セルに対して、諧調を調整して白色と黒色の間の諧調（灰色）のマークを出力してもよい。この場合、セル上のマークは、予め定めた間隔による複数種類の諧調で表現される。さらに、カラー用記録装置を用いてカラーのマークを出力してもよい。この場合、セル上のマークは、記録装置が持つ色成分によって構成された複数種類のカラーによって表現される。
一方、表示装置は、通常、複数の発光体の集合によって構成され、この発光体の発光によって画像を表示する。このような表示装置に２次元コードを表示する場合、記録装置の場合と同様、白色に想定されたセル上に黒色（灰色、カラー）のマークを表示するとよい。もしくは、これとは逆に、黒色に想定されたセルに白色（灰色、カラー）のマークを表示してもよい。表示装置は、白色では発光体の発光によってマークが拡大する傾向にある。そのため、セルを発光しない黒色で、またマークを発光色（白色など）で表現すると、表示の判定エラーが起こりにくいという利点を有する。記録媒体へ出力する場合はセルを白色に設定し、表示装置に表示する場合にはセルを黒色に設定（画像を反転）して、両者を使い分けてもよい。
マークの画像を検出する際の指標とするため、マーク領域と空白領域はコントラストを設けて表示する。コントラストが不十分な場合には、条件の変動によって画像の乱れが生じた状況では、マークを確実に検出することができない。また、セルの表示を判定する際にも正確な判定を行うことができない。
この問題を防止するため、マークが黒色の単色で表示されるモノクロ２次元コードの場合には、マーク領域は少なくとも１０％以上の諧調によって表示する。さらに望ましくは、少なくとも３０％以上の諧調によって表示する。この現象は、マークがカラーで表示されるカラー２次元コードの場合、判定の条件が厳しくなることでさらに顕著に発生する。カラーの場合には、マーク領域は少なくとも３０％以上の諧調によって表示する。さらに望ましくは、少なくとも５０％以上の諧調によって表示する。
同時に、マークが複数種類の諧調で表現される場合、モノクロ２次元コードでは、それらの諧調の間に少なくとも１０％以上の間隔を設けて表示する。さらに望ましくは、少なくとも３０％以上の間隔を設けて表示する。カラー２次元コードでは、少なくとも３０％以上の間隔を設けて表示する。さらに望ましくは、少なくとも５０％以上の間隔を設けて表示する。【００２２】  本発明に係る請求項８に記載の２次元コード表示方法は、請求項７に記載の２次元コード表示方法において、マーク間の空白領域の距離は、少なくとも４２μｍ以上であるとともに、マークの幅に比べて１５％以上、１００％以下であることを特徴とする。【００２３】  ２次元コードの表示は、記録装置から用紙に出力する際のにじみ、表示装置に表示する際のぼけなど、様々な要因によって本来の画像に対する乱れを持っている。また、２次元コードを撮像する際に、撮像装置における光学系の歪み、撮像時の焦点ぼけなど、画像の乱れを生させる。これらの乱れにより、画像データで表示されるマークは、サイズの拡大や縮小、位置のずれなどを含んでいる。そのため、画像が不明瞭になり、それぞれのマークを個別に検出することが難しくなる。また、サイズの拡大や位置のずれを原因として、マークの影響が周囲のセルまで及び、判定エラーを引き起こす原因となる。この現象は、カラー２次元コードの場合に、表示の種類が多く判定に精度が要求される上、色ずれなどのカラー特有の問題を持つことから顕著に発生する。
この問題を防止するため、マーク間の空白領域の距離を少なくとも４２μｍ以上離して表示する。さらに望ましくは、解像度が低い場合も考慮して１２７μｍ以上離して表示する。ここで言うマーク間の空白領域の距離とは、空白領域を隔てて連続した２つのマークの間に存在する空白領域の最短の距離を指す。また、マーク間の空白領域の距離をマークの幅に比べて１５％以上、１００％以下とする。さらに望ましくは、画像の変動が発生しやすい状況を考慮して、３０％以上、８０％以下とする。ここで言うマークの幅とは、周囲を空白領域で囲まれたマーク領域の最大の幅を指す。
マークの周囲に空白領域を設けて表現した場合、マーク領域（黒色、灰色、カラー）の面積が相対的に減少することになる。そのため、背景と同色の面積が増え、２次元コードは、周囲に対して違和感なく自然に表示される。このことは、表示が白色と黒色の２種類で表現される場合よりも、空白セルの割合が少ない多種類の表示を持つ場合に顕著に表れる。特に、カラー２次元コードの場合には、多様な色を用いてセルが表現されるため、この効果が顕著に表れる。【００２４】  本発明に係る請求項９に記載の２次元コード表示方法は、請求項６〜８のいずれかに記載の２次元コード表示方法において、デジタル情報を表現するセル上のマークと同じ画像パターンからなる参照マークを、特定のセルに対して表示することを特徴とする。【００２５】  参照マークは、該マークの画像から画像情報を得ることを目的として表示する。これにより、入出力時に生じる画像変動を考慮して、セル上のマークを検出することや、セルの表示を判定することに利用する。特に、複数種類の表示を持つカラー２次元コードの場合では、判定の際のしきい値は高い精度が要求されるため効果が大きい。また、セルの位置を決める際の基準位置として用いてもよい。
画像データでは、画像面内において形状の歪みが存在すると同時に、諧調の偏りが存在する。そのため、画像情報は近くに位置する画像から取得することが望ましく、参照マークでは、セル領域内部に配置されるという利点を持つ。参照マークは、セル領域において、所定の間隔で複数表示することが望ましく、この場合、諧調のずれの影響を受けない。
画像データでは、一般に、マーク領域と空白領域の境界付近で諧調のぼけが存在するため、得られる画像情報は、想定される面積によって差が存在する。そのため、参照マークは、情報を表現するマークと同じパターンであることが望ましい。さらに、この場合、周囲のデータマークと同じパターンで表示することから、参照マークの表示による違和感がなく、均一感の高いデザインを持つ。
参照マークとしては、全ての種類のセル表示（色、諧調）に対して用意するとよい。もしくは、情報を表現するセルの数を増やすため、出力装置が持つ色成分（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）の分だけ表示を行ってもよい。さらには、特に誤判定が起こりやすい色にだけ参照マークを用意してもよい。例えば、マゼンタとイエローだけ、もしくはマゼンタだけを表示してもよい。【００２６】  本発明に係る請求項１０に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、複数の色成分で構成された２次元コードを含む画像データから、セルのカラー表示を構成する周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出することを特徴とする。【００２７】  カラー画像データでは、一般に、各画素において色成分の数だけ諧調が保持され、これらの諧調の組み合せによってカラーが表現される。画像データの色成分は、レッド、グリーン、ブルーの加法混色の色成分であるとよい。もしくは、シアン、マゼンタ、イエローの減法混色の色成分や、その他の色成分で構成されていてもよい。セルのカラー表示は、各画素が持つ色成分の組み合せによって、例えば、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色の８種類が表現される。このように、カラー２次元コードでは、各画素の色成分を組み合せることによって、多くの種類のセル表示を持つことになる。
デジタル情報は、通常、１と０の２進データ列で表現され、２次元コードでは、それをセルの表示の組み合せによって表現する。そのため、表示の種類が多いカラー２次元コードは、セルの表示が２種類（黒色と白色）だけで表現されるモノクロ２次元コードに比べて、より多くのデジタル情報を表現することができる。また、色成分ごとに複数の諧調を持っていてもよく、その場合には、表現できる表示の種類はさらに増加し、さらに多くのデジタル情報を表現することができる。
カラー２次元コードの場合においても、モノクロ２次元コードの場合と同様、セルの表示を構成する全ての画像パターンを検出することによって、表示を明らかにすることができる。また、画像パターンの検出位置に基づいてセルの位置を算出し、該位置で表示を判定してもよい。実施手順としては、画像パターンの検出から表示の判定まで色成分ごとに個別に行うとよい。もしくは、色成分ごとの位置情報を集約してセルの位置を求め、その位置で色成分ごとに判定を行ってもよい。このとき、画像パターンの検出、およびセル表示の判定は、各色成分において、モノクロ２次元コードと同じ方法を用いることができる。【００２８】  本発明に係る請求項１１に記載の２次元コード読取方法は、請求項１０に記載の２次元コード読取方法において、前記画像パターンは、周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて、画像データを構成する色成分ごとに検出されることを特徴とする。【００２９】  セルのカラー表示を構成するマークは、各画素が持つ色成分の組み合せによりカラーで表現される。例えば、画素が持つレッド、グリーン、ブルーの色成分を用いて、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色の８種類のカラーを表現する。このとき、周囲の空白領域は、白色または黒色で表示する。このとき、マークに対して色成分ごとに諧調を用いてもよく、この場合、中間諧調によってカラーが表現される。
画像パターンの検出の際には、色成分ごとに周囲の領域とのコントラストを指標として画像の判定を行う。そのため、空白領域が白色の場合には、マーク領域は減法混色によるものを検出する。すなわち、各色成分において、シアン、マゼンタ、イエロー成分のマークを検出する。一方、空白領域が黒色の場合には、マーク領域は加法混色の色成分によるもの、すなわち、レッド、グリーン、ブルー成分のマークを検出する。【００３０】  本発明に係る請求項１２に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、複数の色成分で構成された２次元コードを含む画像データに対し、画像データを構成する色成分ごとに画像の解析を行うことを特徴とする。【００３１】  カラー２次元コードにおいて、色成分ごとに、モノクロ２次元コードと同じ方法を用いて解析する。このとき、画像パターンの検出において、色成分の組み合せからなる多数の表示に対して、色成分の回数だけ画像を走査すればよく、計算時間を短縮することができる。また、画像の判定において、複数の色成分の組み合せで構成された画像パターンに対して、色成分ごとに白黒の場合と同じ単純な方法を用いることで、計算時間を短縮することができる。画像の解析に際して、各画像データに対し、諧調の反転や、色変換などの所定の変換を事前に行ってもよい。【００３２】  本発明に係る請求項１３に記載の２次元コード表示方法は、２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、セルのカラー表示が周囲のセルから判別が可能な画像パターンによって構成されることを特徴とする。【００３３】  一般に、出力装置は複数の色成分を持ち、これらの色成分の組み合せによってカラー画像を表現する。出力装置としては、印刷装置、インクジェットプリンター、電子写真装置などの記録装置を用いる。これらは、通常、シアン、マゼンタ、イエローのインク（またはトナー）を重ねて出力し、減法混色でカラーを表現する。色成分は、上記の３種類以外のものを使ってもよい。出力装置は、この他、ディスプレイなどの表示装置を用いる。この場合には、通常、レッド、グリーン、ブルーなどの発光体の発光によって加法混色でカラーを表現する。
セルのカラー表示は、出力装置が持つ色成分の組み合せによって、多くの種類を持つことができる。出力装置が記録装置の場合には、例えば、白色の用紙上にシアン、マゼンタ、イエローの画像パターンを重ねて出力することで、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色の８種類のセルを表現する。また、出力装置が表示装置の場合には、レッド、グリーン、ブルーの発光体による発光を組み合せて、上記の８種類のセルを表現する。セルの表示は、諧調を用いて表現されてもよく、この場合、さらに多くの種類が表現される。【００３４】  本発明に係る請求項１４に記載の２次元コード表示方法は、請求項１３に記載の２次元コード表示方法において、前記画像パターンは周囲を空白領域で囲まれたマークのパターンを含み、出力装置が持つ色成分ごとに、マーク領域と空白領域にコントラストを設けて表示されることを特徴とする。【００３５】  記録装置から記録媒体上に出力する場合、セル上に表示されるカラーのマークは、記録装置が持つインク（またはトナー）による減法混色の色成分（シアン、マゼンタ、イエロー）を組み合せて出力する。このとき、周囲の空白領域には出力せず、従って用紙の地合の色である白色となる。これにより、マーク領域は空白領域に対してコントラストを設けて表示される。ただし、一般的な記録装置では、減法混色の色成分の他に黒色のインク（またはトナー）を持っており、黒色を出力する場合にはこれを用いてもよい。
一方、表示装置上に表示する場合、セル上に表示されるカラーのマークは、加法混色の色成分を持つ発光体による発光を組み合せて表示する。このとき、周囲の空白領域は、各色成分の発光体（レッド、グリーン、ブルー）を発光させて白色に表示する。この場合、各色成分において、マーク領域は発光体を発光させずに、空白領域に対してコントラストを設けて表示する。このとき、マーク領域は、発光体の補色である減法混色の色成分（シアン、マゼンタ、イエロー）で表示される。一方、空白領域は、発光体を発光させずに黒色に表示してもよい。この場合には、マーク領域は発光体を発光させて、発光体の色成分（レッド、グリーン、ブルー）で表示される。【００３６】  本発明に係る請求項１５に記載の２次元コード表示方法は、２次元的に配置した複数のセルのカラー表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、デジタル情報を分離して得られる複数のデータ列を、出力装置が持つ色成分ごとに出力することを特徴とする。【００３７】  ２次元コードで表現されるデジタル情報は、通常、１と０の配列によるデータ列で構成される。このデータ列を分離して、出力装置が持つ色成分に対応した複数のデータ列を取得する。データ列の分離は、色成分ごとに同数程度の配列が振り分けられればよく、例えば、出力装置が持つシアン、マゼンタ、イエローに対して順番に振り分けていくとよい。もしくは、最初の１／３の配列をシアンに、次の１／３の配列をマゼンタに、残りの１／３の配列をイエローに、まとめて振り分けてもよい。
分離して得られるデータ列は、モノクロ２次元コードの場合と同じ方法で画像データを生成するとよい。これによって、複数の色成分の組み合せで構成されるカラー表示を、白黒の場合と同じ単純な方法によって生成することができる。生成された画像データは、出力装置の色成分ごとに重ねて表示する。画像を出力する際には、色成分ごとの画像データを統合して、カラー画像データを作成してから出力するとよい。また、各画像データに対して、諧調の反転や、色変換などの所定の変換を行ってもよい。【００３８】  本発明に係る請求項１６に記載の実行プログラムは、請求項１〜１５のいずれかに記載の２次元コード読取方法または表示方法を、コンピュータから実行することを特徴とする。【００３９】  プログラムを実行するコンピュータとしては、一般的に普及しているものでよく、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームなどコンピュータの他、携帯電話やＰＤＡなどの電子機器に搭載したコンピュータであってもよい。また、このプログラムを実行するために特別に設けられたコンピュータであってもよい。
【発明の効果】
【００４０】  本発明に係る２次元コード読取方法によれば、各セル上に表示された画像パターンを個別に検出することによって、セルの表示が明らかになる。また、画像パターンが検出された位置からセルの位置を算出することによって、判定の際に位置のずれが生じることがない。また、画像を判定する際に、参照マーク等から取得した画像情報を利用することで、諧調のずれの影響を受けることがない。
本発明に係る２次元コード表示方法によれば、セルに対して、周囲のセルから判別が可能な画像パターンを表示することによって検出を可能にする。また、この画像パターンとして、空白領域で囲まれたマークを、周囲に対してコントラストを設けて表示することによって確実に検出される。
本発明に係る実行プログラムによれば、本発明に係る２次元コード読取方法および表示方法をコンピュータから実行することができる。
本発明に係る２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムを用いることによって、様々な要因によって生じる画像の乱れが存在する場合でも、２次元コードを高密度に表示し、該２次元コードからデジタル情報を正確に復元することができる。また、カラー２次元コードによって、情報をより高密度に表示した場合でも実現することができる。しかも、コンピュータによる計算時間が少なくて済み、短時間で実行することができる。さらに、この２次元コードは、周囲に対して違和感のない自然なデザインを持つ。
これらのことから、本発明を用いることによって、近年の技術進歩に応じた様々な種類の情報を、簡便・快適に取り扱うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について説明する。本実施形態における２次元コード読取方法の概要構成図を図１に示す。本実施形態における２次元コードの読取方法は、入力部１００、解読部２００、出力部３００によって構成される。
入力部１００では、記録媒体上に印された２次元コードの画像を光学的に取得して、該２次元コードの画像データをコンピュータに入力する。画像の取得には既知の装置を用いることができ、本実施形態において、カメラ付き携帯電話に付属したデジタルカメラ（５０万画素）、およびフラットヘッドスキャナ（６００ｄｐｉ）を用いた。
解読部２００では、入力された画像データを、コンピュータを用いて解析してデジタル情報を解読する。２次元コードに表現されたデジタル情報としては、氏名、住所、電話番号などの個人情報や、商品名とそのホームページアドレスなどの広告情報、商品名とその金額、契約者名などの契約情報など、様々な内容の情報を含めることが出来る。
出力部３００では、画像データの解読によって得られたデジタル情報を出力する。デジタル情報の出力には既知の方法を用い、解読された内容をディスプレイに表示したり、ハードディスク内にデータベースとして保存して利用する。【００４２】  以下、解読部２００の手段構成について記述する。解読部２００は、図１に示すように位置決め手段２１０、画像情報取得手段２２０、画像パターン検出手段２３０、セル判定手段２４０、デコード手段２５０からなる。解読部２００を構成する手段２１０〜２５０は、これらを実行するプログラムによってコンピュータ上で実現される。以下、これらの手段の内容について個別に記述する。
位置決め手段２１０では、入力部１００から入力された画像データにおいて、特定の位置に表示された位置決めシンボルの画像を検出し、該位置決めシンボルとの位置関係によって２次元コードの位置を特定する。
画像情報取得手段２２０では、画像パターンの検出や、セル表示の判定に利用するための画像情報を取得する。本実施形態において、位置決めシンボルの画像に対して、マーク領域とその周囲の空白領域から諧調の平均を取得し、画像情報として利用した。
画像パターン検出手段２３０では、セル上に表示されたマークの画像パターンを検出する。すなわち、画像データにおいて画像を照合しながら走査し、後述の方法によって判定する。これにより、画像データからマークの画像パターンを検出する。画像パターン検出手段２３０の詳細については後述する。
セル判定手段２４０では、検出された複数の画像パターンの位置を基に、セルの位置を求め、その位置でセルの表示を判定する。セル判定手段２４０の詳細についても後述する。
デコード手段２５０では、明らかになったセルの表示を、予め定められた規則に基づいて、１と０からなる２進データ列に復元する。これにより、セルの表示がデコードされ、２次元コードで表現されたデジタル情報が復元される。【００４３】  本実施形態における２次元コードの全体像を図２に示す。セルは記録媒体上にマトリックス状に配列され、本実施形態では１２×１２セルによって配列した。このとき、セルの数は、これより多くても少なくてもよい。また、各辺のセル数も縦と横が等しい正方形状場合に限らず、例えば図３に示すように、長方形状のものであってもよい。さらに、本実施形態のように、正方格子状に配列したセルに対して、正方形のマークを表示する場合に限らず、例えば図４に示すように、六角格子状に配列した六角形のセルに対して、円形のマークを表示してもよい。
本実施形態における２次元コードの拡大図を図５に示す。このように、セルの表示は、マークを有するマークセル００１とマーク有しない空白セル００２からなる。マークセルは、図６に示すように、セル上において、マーク００３が印された領域（マーク領域）とマークが印されない領域（空白領域）によって構成される。セルに表示されたマークは、周囲に空隙を設けて印すことで周囲のマークと分離する。
位置決めシンボル０１０は、他のマークから区別され易いパターンによって構成され、２次元コードの基準位置として特定の位置に表示される。このとき、位置決めシンボルは、画像面内の歪みに対応するため複数存在することが望ましく、本実施形態では、図２に示すように、セル領域の４隅にそれぞれ配置した。図２では、セルの配列の内部に位置決めシンボルの領域を設けたが、例えば図３のように、セルの配列の外側に配置してもよい。【００４４】  ２次元コード表示方法の概要構成図を図７に示す。２次元コード表示方法は、本実施形態において、入力部４００、生成部５００、出力部６００によって構成される。入力部４００では、デジタル情報を表現する２進データ列を取得し、コンピュータ内に入力する。生成部５００では、入力されたデータ列から２次元コードの画像データを生成する。出力部６００では、画像データ中の２次元コードの画像を、記録媒体上やディスプレイ上に表示する。以下、生成部５００を構成するエンコード手段５１０および画像データ生成手段５２０について記述する。
エンコード手段５１０では、入力部から得られるデータ列から、２次元コードにおける各セルの表示を決定する。このデータ列に対して、各桁を２次元的に配置したセルに割り当て、１をマークあり、０をマークなしとして定めた。
画像データ生成手段５２０では、エンコード手段で定めたセルの表示を、実際に出力装置から出力するための画像データを生成する。画像データ中のセルは、複数の画素によって構成され、本実施形態におけるセルと、そこで表示されるマークの画像を図８に示した。また、本実施形態において、画像データは、各画素が２５６階調であるものを用いた。諧調の値は、明るさを意味しており、黒色を０、白色を２５５として表す。
出力部３００では、上記の画像データを、既知の出力装置を用いて出力する。本実施形態において、記録装置としてインクジェットプリンター（６００ｄｐｉモード）を用いた。また、表示装置として液晶ディスプレイ（１６０ｄｐｉ）を用いた。これにより、マーク領域を黒色に、周囲の空白領域には白色に表示した。記録装置としては、印刷機を用いて印刷してもよく、また電子写真方式のプリンターを用いてもよい。
このとき、マーク領域を黒以外の色によって表示してもよい。また、マーク領域と空白領域の色を反転して、マーク領域を白色に、空白領域を黒色に表示してもよい。さらに、マーク領域の出力において、諧調を変動させて、セルに対して複数種類の表示を持たせてもよい。例えば、出力諧調として、上述のマークあり（１００％）とマークなし（０％）の他に、中間諧調（６６％、３３％）を持つとする。この場合、データ列の複数の桁を１つのセルに対応させて表示させる。例えば、２進データ列を２桁ずつ、００を０％諧調に、０１を３３％諧調に、１０を６６％諧調に、１１を１００％諧調に対応させてマークを出力する。
このとき、諧調は各出力装置に設けられた既知の方法によって形成すればよい。例えば、記録装置の場合には、インク（またはトナー）の出力による記録媒体上の面積諧調によって形成する。また、表示装置の場合には、画像を構成する複数の発光体の発光割合によって形成するる。【００４５】  本実施形態における２次元コード読取方法では、入力部２００において２次元コードの画像を含む画像データが取得される。以下、この画像データの詳細について記述する。画像データは、各画素は濃度に応じた諧調を持つ。本実施形態では、画像データは２５６階調で、この場合、各画素は濃度に応じて０〜２５５の諧調をとり、白色領域の画素は２５５に近い値を、黒色領域の画素は０に近い値をとる。ただし、諧調の刻みは２５６階調に限らず、例えば１０２４階調であってもよい。
本実施形態における画像データとして、画像データの一部であるマークセルの画像を図９に示す。このように、入出力時に発生するノイズの影響などを受け、画像データは出力前の画像データから変動を持つ。すなわち、画素の諧調として完全な黒色（０）や完全な白色（２５５）にはならず、マーク領域では８０程度、空白領域では２００程度の諧調の値を持つ。
画像データを解析するのにあたって、画像データの諧調を反転してもよい。反転することによって、白色の領域が０、黒色の領域が２５５に近い値をとる。さらに、諧調を０〜１に正規化した上で画像パターンを検出してもよい。本実施形態では、画像データの諧調ｄ’を、反転後正規化した０（白）〜１．０（黒）の諧調ｄを用いた。このとき、諧調ｄは、ｄ＝（２５５−ｄ’）／２５５、によって算出される。【００４６】本実施形態における２次元コード読取方法では、このような画像データに対し、画像パターン検出手段２３０において、セルに表示されたマークの画像パターンを検出する。以下、画像パターン検出手段２３０について詳細に記述する。
画像パターン検出手段２３０では、マーク領域とその周囲の空白領域で構成された照合パターンを照合しながら、画像データを走査する（図１０）。照合された画像は判定され、マークとして適合する場合には検出される。この一連のプロセスは、本実施形態において、図１１のフローチャートに示した手順により実施した。
照合パターンとしては、５×５画素のセル上に３×３画素のマーク領域を想定したものを用いた。照合パターンによって照合された画像の判定には、画像パターンのマーク領域および空白領域の諧調の平均（ＤｍおよびＤｖ）を用いる。すなわち、ＤｍとＤｖを判定式に代入し、条件を満たす場合にマークの画像であると見なす。本実施形態において、判定式としては数１を用いた。
【数１】
2004097717.tif 000003
数１のＲｍとＲｖは予め用意する定数で、本実施形態では、Ｒｍ＝Ｒｖ＝５、を用いた。また、Ｍｍ、Ｓｍ、Ｍｖ、Ｓｖは、判定に利用する画像情報で、画像情報取得手段によって画像データ内の画像から取得する。本実施形態では、位置決めシンボルの画像から画像情報を取得した。この他、他のマークと同じパターンからなる参照マークを所定のセルに表示して、この画像から取得してもよい（図１２）。また、セル領域において乱れの少ないマークを先に検出し、該マークの画像から画像情報を取得してもよい。この場合、得られた画像情報を用いて、未だ検出されていない他のマークを検出する。
画像情報としては、マーク領域において、諧調の平均Ｍｍと標準偏差Ｓｍ、その周囲の空白領域において、諧調の平均Ｍｖと標準偏差Ｓｖを求めた。各領域における諧調の平均Ｍと標準偏差Ｓは、公知の計算式（数２と数３）を用いて算出される。数２、数３において、ｎは画素数、ｉは画素番号、ｄｉは画素ｉの諧調、Σは各領域における画素の和、を意味する。
【数２】
2004097717.tif 000004
【数３】
2004097717.tif 000005
上記の方法によって、画像データに対して、画像の照合と判定を繰り返しながら画像を走査して、複数のマークの画像パターンを検出していくことができる。また、検出されたマークに対しては、位置決めシンボルとの位置関係から、そのマークが表示されるセルは特定される。これにより、マークが検出されたセルにおいて、その表示は明らかになる。このようにして、全てのマークを検出することで、マークが検出されないセルを空白セルと見なすことができる。この場合、画像パターン検出手段２３０によって全てのセルの表示が明らかになり、セル判定手段２４０は実施しなくてもよい。もしくは、画像パターン検出手段２３０では、比較的乱れの少ないものだけを検出してもよい。その場合、セル判定手段２４０において、検出された画像パターンの位置からセルの位置を算出し、該位置において表示を判定する。【００４７】  位置決めシンボルの検出は、マークの検出と同じ手順によって実施することができる。すなわち、照合パターンを照合しながら画像データを走査し、照合された画像を判定することによって検出される。位置決めシンボルを検出する際の画像の判定には、数１の左辺の値を適合性の指標として適用してもよい。数１では、左辺が小さい値をとるほど適合性が高いと見なす。図１３に、位置決めシンボルの照合パターン０１１を示す。照合パターン０１１を照合して得られる諧調平均Ｄｍ、Ｄｖを、数１に代入して行った。画像情報としては、予め用意した値（Ｍｍ＝１、Ｓｍ＝１、Ｍｖ＝０、Ｓｖ＝１）を用いた。また、係数Ｒｍ、ＲｖにはＲｍ＝１、Ｒｖ＝１を用いた。
本実施形態において、位置決めシンボルは、セル領域の周囲４隅に配置した（図２）。これら４種類の位置決めシンボルのそれぞれは、画像データ中に１つずつしか存在しない。そこで、位置決めシンボルとして、数１を満たす画像のうち最も適合性が高い画像、すなわち数１の左辺が最小の画像を選択した。これにより、４種類の位置決めシンボルを画像データから１つずつ検出した。【００４８】  本実施形態における２次元コード読取方法では、検出された画像パターンを基に、セル判定手段２４０によりセルの表示を明らかにする。以下、セル判定手段２４０について詳細に記述する。
セル判定手段２４０では、検出された複数の画像パターンの位置を基準としてセルの位置を算出する。また、該位置において表示を判定する。これを繰り返し行うことによって、全てのセルの表示を明らかにする。この一連のプロセスは、本実施形態において、図１４のフローチャートに示した手順により実施した。
セルの位置は、検出された複数のマークに対して回帰線を求め、これらの交点として算出した（図１５）。本実施形態では、セルは正方格子状に配列されているから、行と列の各軸方向に配置したマークに対して回帰して求めた。
回帰線としては、セルからの距離で重み付けされた重み付き最小２乗法（数４）を用いて、直線に回帰した。数４において、ｉはセル番号、Σは軸方向の画素の和、を意味する。また、（Ｘ，Ｙ）は画像データ上の位置座標、ｗｉは重みの係数（数５）、を意味する。数５において、ｎはセルからの距離で、重みの係数ｗｉは未検出セルに近いほど重みが大きい。算出された値（Ｘ，Ｙ）は、小数点以下を四捨五入して整数値とした。
【数４】
2004097717.tif 000006
【数５】
2004097717.tif 000007
セルの表示の判定は、セルの中心に位置する画素の諧調を、しきい値と比較して行った。本実施形態において、しきい値は、先に検出されたマークの画像から画像情報を取得して用いた。すなわち、検出された全てのマークに対し、マーク領域と空白領域の諧調の平均を求め（ＭｍとＭｖ）、これらの中間値（＝（Ｍｍ＋Ｍｖ）／２）をしきい値とした。このとき、セルの中心画素の値が大きい（諧調が高い）場合にマークが存在するとし、逆に小さい（諧調が低い）場合にはマークが存在しないとした。この他、しきい値としては、所定のセルに表示した参照マークの画像や、位置決めシンボルの画像から取得してもよい。
一方、セルの表示を判定する方法としては、画像パターン検出手段２３０と同じ照合パターンを照合し、判定式を満たす場合にはマークが存在するとし、満たさない場合には存在しないとする。判定式としては、画像パターン検出手段２３０と同様、数１を用いることができる。ただし、判定は画像パターン検出手段２３０ほど厳しくせず、Ｒｍ、Ｒｖはもっと大きい値（例えば、Ｒｍ＝Ｒｖ＝１２）を用いるとよい。また、画像情報であるＭｍ、Ｓｍ、Ｍｖ、Ｓｖは、上記と同様に、既に検出されたマークの画像から求めることができる。【００４９】  本実施形態における２次元コード読取方法で用いた、画像を判定する際の判定式（数１）について詳細に記述する。数１では、画像パターンの各領域の諧調を、画像情報の平均と標準偏差を考慮して適合性を判定する。数１において、各領域の諧調（Ｄ）は、画像情報の平均（Ｍ）とほぼ同じ値を持つと考えられる。また、諧調の分布が正規分布に従うとすると、そのばらつきの幅は、画像情報の標準偏差（Ｓ）を用いてＲＳと表される（Ｒは許容範囲を定める定数）。このことから、−１＜（Ｄ−Ｍ）／ＲＳ＜１、を満たす場合、各領域の諧調（Ｄ）がマークの画像として許容される。そこで、各領域の範囲を組み合せて、判定式として数１を導いた。数１による適合の範囲を、図１６に示す。図１６において、各領域の諧調（ＤｍとＤｖ）がＪ１の範囲に存在する場合に、マークの画像であると見なす。
一方、数１の左辺の値は、マークの画像を判定する際の適合性の指標として適用した。すなわち、照合された画像において、マーク領域の諧調Ｄｍが高く、空白領域の諧調Ｄｖが低いほど、数１の左辺は小さい値をとる。そこで、数１の左辺が小さい値をとるほど、マークの画像として適合性が高いと見なした。例えば、マークを検出する際に、同じマークに対して１画素だけずれた画像など、重複して数１を満たす場合がある。そのため、マークの検出にあたって、周囲の画像に対して適合性を調べ、それらの中から最も適合性の高い画像を選択した。
判定式としては、数１の代わりに数６を用いてもよい。数６では、数１と同様、各領域の諧調を代入して式を満たす場合にマークの画像であると見なす。数６による適合の範囲を、図１７に示す。
【数６】
2004097717.tif 000008
マークの画像を検出する際、画像パターンは３つ以上の領域で構成されていてもよい。図１８の例では、円形なパターンからなるマーク０５１に対して、３層で構成された画像パターンを示した。これに対し、上記と同様、各領域の諧調を判定式に代入して画像を判定する。判定式としては、例えば、数６を一般化して得られる数７を用いる。数７において、Ｎは画像パターンを構成する領域の数、ｉは各領域の番号を表す。画像情報としては、図１８に示す位置決めシンボル０５２の画像から得ることができる。
【数７】
2004097717.tif 000009
【００５０】（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、２次元コードのセル表示をカラーで行うカラー２次元コードに関する。２次元コードの出力は、カラー用記録装置を用いて、記録媒体である用紙上に記録した。また、カラー用表示装置を用いて、ディスプレイ上に表示した。これらの出力にあたり、本実施形態では、カラーインクジェットプリンター（６００ｄｐｉ）およびカラー液晶ディスプレイ（１６０ｄｐｉ、３２ビットカラー）を用いた。
本実施形態におけるカラー２次元コードの例を図１９に示す。図１９の表示は、図２０に示すセルの配列に対して、デジタル情報に基づいて構成されたカラーマークの組み合せを表示したものである。このとき、セルは、８×８セルの正方格子状に配列している。同様に、１２×１２セルの配列の例を、図２１に表示する。
カラー２次元コードにおいて位置決めシンボルは、出力装置が持つ全ての色成分において、周囲の空白領域との間にコントラストを持って表示される。すなわち、空白領域が白色で表示される本実施形態においては、位置決めシンボルは黒色で表示される。このとき、記録装置から出力する場合には、マークの出力と同様、減法混色の色成分を組み合せて黒色（シアン＋マゼンタ＋イエロー）を出力してもよく、また、黒色のインク（またはトナー）を用いて出力してもよい。
セル表示を判定する際の画像情報を取得するため、セル上のマークと同じパターンからなる参照マークを所定のセルに表示する。本実施形態において、図２２は、白色を除く全ての種類、すなわち黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルーの７種類の参照マークを表示したものである。白色に対する画像情報は、画像データ中の空白領域から取得した。【００５１】  本実施形態における２次元コード読取方法の概要構成図を図２３に示す。本実施形態における２次元コードの読取方法は、実施形態１と同様、入力部１００、解読部２００、出力部３００によって構成される。入力部１００および出力部３００は、本実施形態ではカラー画像を扱う以外、実施形態１と同一である。
解読部２００では、入力部１００で取得されたカラー画像を解析し、２次元コードに表現されたデジタル情報を得る。解読部２００は、位置決め手段２１０の前に画像データ分離手段２６０が、デコード手段２５０の後にデータ列統合手段２７０が、それぞれ設けてある以外は、実施形態１と同一である。
入力部１００で取得されるカラーの画像データは、加法混色の場合、各画素の値を（レッドの諧調，グリーンの諧調，ブルーの諧調）と表される。２５６階調において、黒色は（０，０，０）、レッドは（２５５，０，０）、レッドの補色であるシアンは（０，２５５，２５５）、白色は（２５５，２５５，２５５）などとして表される。また、カラー画像は、シアン、マゼンタ、イエローの減法混色で表現されるものであってもよい。ここでは便宜上、各画素の諧調を０や２５５として表したが、実際の画像データではだれによる変動を含んでいる。
画像分離手段２６０は、このような画像データを、色成分ごとに分離するものである。これにより、各色成分において、それぞれが２５６階調の単色の画像データと同じ構成を持つ。そのため、各画像データに対して、モノクロ２次元コードにおける実施形態１と同じ方法を用いて、画像を解析することができる。図２４に、このときの概念図を示す。
一方、データ列統合手段２７０は、色成分ごとの画像データの解析によって取得されるデータ列に対し、それらを統合するものである（図２４）。この統合は、デジタル情報を分離する際に用いた規則に基づいて行われる。これにより、カラー２次元コードに表現されたデジタル情報を解読することができる。ただし、上記における画像データの分離および統合は、概念上のものであり、画像データを３つのファイルに分離して解析してもよく、また、同じ画像データに対して、色成分ごとに解析するものであってもよい。【００５２】  本実施形態における２次元コード表示方法の概要構成図を図２５に示す。本実施形態における２次元コードの表示方法は、実施形態１と同様、入力部４００、生成部５００、出力部６００によって構成される。入力部４００および出力部６００は、本実施形態ではカラー画像を扱う以外、実施形態１と同一である。
解読部５００では、入力部４００で取得されたデジタル情報から、２次元コードの画像データを生成する。解読部５００は、デンコード手段５１０の前にデータ列分離手段５３０が、画像データ生成手段５２０の前に画像データ統合手段５４０が設けてある以外は、実施形態１と同一である。
データ列分離手段５３０は、入力部４００から得られる２進データ列を、色成分ごとに分離するものである。これにより、各色成分においてデータ列の集まりが得られ、各データ列に対して実施形態１と同一の方法によって画像を生成することができる。図２６に、このときの概念図を示す。
画像データ統合手段５４０は、各色成分に対応した１成分ごとの画像データを生成し、これらをカラー画像データとして統合するものである（図２６）。これにより、２進データ列によるデジタル情報から、カラー２次元コードを生成することができる。
一方、生成部５００では、２進データ列を、セルの表示の種類に応じた進数のデータ列に変換し、これに基づいてセルを表示してもよい。すなわち、セルが８種類の表示（黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色）を持つ場合、２進データを既知の計算式によって８進データに変換する。この８進データに対して、例えば、８を「黒色」、７を「シアン」、６を「マゼンタ」、…、０を「白色」として対応付けし、各桁の数（色）をセルに配分することによって表示する。
本実施形態におけるその他の事柄の説明は、上記実施形態１と同一であるため省略する。【００５３】（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３について説明する。本実施形態における２次元コードは、セルの表示をマークの有無で構成し、このマークを周囲に空白領域を設けずに印す。すなわち、セルの全面積にマークを印す（図２７）。このような２次元コードでは、マークが連続する箇所において、隣接したマークどうしが繋がって印される。そのため、マークの間に境界が存在せず、セル上のマークを個々に判別することができない。
一方、容量の大きいデジタル情報を表示する場合、２次元コードは無数のセルで構成され、セルに表示されるマークの様々な組み合せによって情報が表現される。そのため、マークの配置の中には、マークセルとその周囲が空白セルで構成された配置が存在する。この配置のマークは、周囲が空白領域であるため他のマークから判別することができる。
本実施形態の２次元コード読取方法では、図２８に示すように、周囲が空白セルで囲まれたマークの画像０６１を検出する。画像の照合には、照合パターン０６２を用いる。また、この場合とは逆に、周囲がマークで囲まれた空白セルの画像０６３を検出してもよい。この場合には、照合パターン０６４を用いる。検出された画像の位置を用いて、実施形態１と同様、セルの位置を算出する。この位置で表示を判定することで、全てのセルの表示を明らかにする。
上記の配置以外にも、図２９に示すように、マークが２つ連続するとともに周囲を空白なセルで囲まれた配置０７１，０７３を検出してもよい。この場合、照合パターン０７２，０７４を用いる。また、マークが３つ連続するとともに周囲を空白なセルで囲まれた配置（図３０）や、さらに多数のマークが連続した配置を検出してもよい。その他、これらを反転した配置の画像検出してもよい。
本実施形態におけるその他の事柄の説明は、上記第１および実施形態２と同一であるため省略する。
【実施例】
【実施例１】
【００５４】  本実施例は、実施形態１（モノクロ２次元コード）および実施形態２（カラー２次元コード）の構成において、マーク領域と空白領域のコントラストと、表示媒体の種類との関係において、本件の効果をデジタル情報の復元精度によって評価確認したものである。
マーク領域と空白領域のコントラストは、諧調が０％の空白領域に対してマーク領域を、５〜５０％の６水準とした。また、表示媒体としては、インクジェットプリンター（６００ｄｐｉモード）から用紙（普通紙）上に表示した場合と、液晶ディスプレイ（１６０ｄｐｉ、３２ビットカラー）上に表示した場合の２水準とした。このとき、デジタル情報が正確に復元された場合を○、正確に復元されなかった場合を×とした。
得られた結果は、図３１に示す。このことから、次のことが確認された。
（１）マーク領域と空白領域のコントラストが大きい方が、デジタル情報の復元精度がよい。
（２）カラー２次元コードは、モノクロ２次元コードに比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
（３）用紙に記録する場合は、液晶ディスプレイに表示する場合に比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
以上のように、本実施例では、モノクロ２次元コードの場合、マーク領域が１０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、２０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報を正確に復元することができた。また、カラー２次元コードの場合、マーク領域が３０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、５０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報を正確に復元することができた。【００５５】  同時に、マークが複数の諧調で表現される場合についても評価確認を行った。上記において、マーク領域と空白領域のコントラストの替わりに、諧調の間の差を、５〜５０％の６水準とした。得られた結果は、図３１と同じであるため省略する。このことから、次のことが確認された。
（４）マークが複数の諧調で表現される場合、諧調間の差が大きい方が、デジタル情報の復元精度がよい。
以上のように、モノクロ２次元コードの場合、諧調間の差が１０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、２０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報は正確に復元された。また、カラー２次元コードの場合、諧調間の差が３０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、５０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報は正確に復元された。
【実施例２】
【００５６】  本実施例は、実施形態２（カラー２次元コード）の構成において、マーク間の空白領域の距離と、画像データを取得する撮像装置の種類との関係において、本件の効果をデジタル情報の復元精度によって評価確認したものである。
マーク間の空白領域の距離は、１０〜２５４μｍの６水準とした。また、撮像装置としては、フラットヘッドスキャナ（６００ｄｐｉモード）による高解像度の場合と、デジタルカメラ（５０万画素）による低解像度の場合の２水準とした。このとき、デジタル情報が正確に復元された場合を○、正確に復元されなかった場合を×とした。
得られた結果は、図３２に示す。このことから、次のことが確認された。
（１）マーク間の空白領域の距離が広い方が、デジタル情報の復元精度がよい。
（２）低解像度の画像の方が、高解像度の画像に比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
以上のように、マーク間の空白領域の距離を少なくとも４２μｍ以上離して表示することの有効性が確認された。さらに望ましくは、１２７μｍ以上であれば、低解像度の画像の場合でもデジタル情報は正確に復元された。
【実施例３】
【００５７】  本実施例は、実施形態２（カラー２次元コード）の構成において、マーク間の空白領域の距離をマークの幅に比べた割合と、記録媒体の種類との関係において、本件の効果をデジタル情報の復元精度によって評価確認したものである。
空白領域の距離をマークの幅に比べた割合は、１０〜１２５％の１０水準とした。また、インクジェットプリンター（６００ｄｐｉモード）を用いて、記録媒体の種類は光沢紙と普通紙の２水準とした。このとき、デジタル情報が正確に復元された場合を○、正確に復元されなかった場合を×とした。
得られた結果は、図３３に示す。このことから、次のことが確認された。
（１）空白領域の距離をマークの幅に比べた割合は、特定の範囲内において、デジタル情報の復元精度がよい。
（２）普通紙上に表示した場合の方が、光沢紙上に表示した場合に比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
以上のように、マーク間の空白領域の距離をマークの幅に比べて１５％以上及至１００％以下として表示することの有効性が確認された。さらに望ましくは、３０％以上及至８０％以下とすれば、普通紙上に表示した場合でもデジタル情報は正確に復元された。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】  実施形態１における２次元コード読取方法の概要構成図である。
【図２】  実施形態１における２次元コード全体を示した図である。
【図３】  長方形状の２次元コード全体を示した図である。
【図４】  六角形のセルからなる２次元コードを示した図である。
【図５】  実施形態１における２次元コードの一部を示した図である。
【図６】  実施形態１におけるマークセルを示した図である。
【図７】  実施形態１における２次元コード作成方法の概要構成図である。
【図８】  ２次元コード作成時の画像データを画素単位で示した図である。
【図９】  ２次元コード読取時の画像データを画素単位で示した図である。
【図１０】  画像データから画像パターンを検出する様子を示した図である。
【図１１】  画像パターンを検出する際のフローチャートである。
【図１２】  セル上に表示された参照マークを示した図である。
【図１３】  位置決めシンボルの照合パターンを示した図である。
【図１４】  実施形態１におけるセル判定手段のフローチャートである。
【図１５】  回帰線の交点からセルの位置を算出する様子を示した図である。
【図１６】  判定式（数１）による判定の領域を示した図である。
【図１７】  判定式（数６）による判定の領域を示した図である。
【図１８】  ３層で構成された画像パターンを示した図である。
【図１９】  実施形態２におけるカラーの二次元コードを表した図である。
【図２０】  カラーの二次元コードのフォームを表した図である。
【図２１】  実施形態２におけるカラーの二次元コードを表した図である。
【図２２】  セル上に表示されたカラーの参照マークを示した図である。
【図２３】  カラーの２次元コード読取方法の概要構成図である。
【図２４】  カラー２次元コード読取方法を示した模式図である。
【図２５】  カラー２次元コード作成方法の概要構成図である。
【図２６】  カラー２次元コード作成方法を示した模式図である。
【図２７】  実施形態３における２次元コード全体を示した図である。
【図２８】  実施形態３における照合パターンを示した図である。
【図２９】  実施形態３における照合パターンを示した図である。
【図３０】  実施形態３における照合パターンを示した図である。
【図３１】  マーク／空白領域の諧調差に対する復元精度を表した図である。
【図３２】  マーク間の空白領域の距離に対する復元精度を表した図である。
【図３３】  マークと空白の割合に対する復元精度を表した図である。
【符号の説明】
【００５９】００１，０６１…マークセル、００２，０６３…空白セル、
００３，００５…セル上のマーク、００４…セル上の空白領域、
００６…画素、００７…諧調、０１０…位置決めシンボル、
００９，０１１，０５１，０５２，０６２，０６４…画像パターン、
０２１，０２２，０２３，０３１，０３２，０３３…カラーのマーク
０４１，０４２…画像情報算出用マーク、
０７１，０７３，０８１，０８３…連続した複数のマークセル、
０７２，０７４，０８２，０８４…複数のセルを含む画像パターン、
１００…２次元コード入力部、１１０…入力手段、
１２０…記録媒体上の２次元コード、２００…解読部、２１０…位置決め手段、
２２０…画像情報取得手段、２３０…画像パターン検出手段、
２４０…セル判定手段、２５０…デコード手段、２６０…画像データ分離手段、
２７０…データ列統合手段、３００…出力部、３１０…出力手段、
４００…入力部、４１０…入力手段、５００…生成部、５１０…エンコード手段、
５２０…画像データ生成手段、５３０…データ列分離手段、
５４０…画像データ統合手段、６００…出力部、６１０…出力手段、
Ｊ０…空白セルと判定する領域、Ｊ１…マークセルと判定する領域、
Ｃ…シアン色のマークセル、Ｍ…マゼンダ色のマークセル、
Ｙ…イエロー色のマークセル、Ｒ…赤色のマークセル、Ｇ…緑色のマークセル、
Ｂ…青色のマークセル、Ｋ…黒色のマークセル、
Ｃ１…シアンプレーン、Ｍ１…マゼンダプレーン、Ｙ１…イエロープレーン
【図１】
2004097717.tif 000010
【図２】
2004097717.tif 000011
【図３】
2004097717.tif 000012
【図４】
2004097717.tif 000013
【図５】
2004097717.tif 000014
【図６】
2004097717.tif 000015
【図７】
2004097717.tif 000016
【図８】
2004097717.tif 000017
【図９】
2004097717.tif 000018
【図１０】
2004097717.tif 000019
【図１１】
2004097717.tif 000020
【図１２】
2004097717.tif 000021
【図１３】
2004097717.tif 000022
【図１４】
2004097717.tif 000023
【図１５】
2004097717.tif 000024
【図１６】
2004097717.tif 000025
【図１７】
2004097717.tif 000026
【図１８】
2004097717.tif 000027
【図１９】
2004097717.tif 000028
【図２０】
2004097717.tif 000029
【図２１】
2004097717.tif 000030
【図２２】
2004097717.tif 000031
【図２３】
2004097717.tif 000032
【図２４】
2004097717.tif 000033
【図２５】
2004097717.tif 000034
【図２６】
2004097717.tif 000035
【図２７】
2004097717.tif 000036
【図２８】
2004097717.tif 000037
【図２９】
2004097717.tif 000038
【図３０】
2004097717.tif 000039
【図３１】
2004097717.tif 000040
【図３２】
2004097717.tif 000041
【図３３】
2004097717.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月20日(2005.7.20)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置からシート状記録媒体や固形物表面に出力された、もしくは、表示装置によりディスプレイに表示された２次元コードに関し、該２次元コードの画像データを、カメラやスキャナなどの撮像装置から取得し、コンピュータを用いて解析することによって、２次元コードに表現された所定のデジタル情報を復元することを可能にした２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元コードは、一般に、格子状に配列した複数のセルと、その周囲に配置した位置決めシンボルによって構成され、平面上にデジタル情報を表現することに使われる。セルは白色の平面上に想定され、黒色のデータマークが印されたマークセルと、データマークが印されずに白色が露出した空白セルの２種類で構成される。２次元コードでは、２種類のセルの表示によって配置のパターンを形成してデジタル情報を表現する。例えば、マークセルを１に、空白セルを０に対応させて、１と０の２進データ列によるデジタル情報を平面上に表現する。
このように表示された２次元コードに対し、光学的な撮像装置を用いて画像データを取得し、該画像データを解析することでデジタル情報を復元する。解析にはコンピュータを用い、画像データ上のセルの位置を求め、その位置でセルの表示を判定する。これにより、セルの表示を明らかにして、２次元コードに表現された２進データ列を復元する。
その際、セルの位置は、特定の位置に固定して表示された位置決めシンボルを基準にして算出する。例えば、検出された２以上の位置決めシンボル間の距離と角度から画像データ中の２次元コードのサイズと傾きを求め、これを基にして各セルの位置を算出する方法が知られている（特許文献１、非特許文献１）。
また、セルの表示は、セルの概ね中心位置における諧調（濃度）の値から判定する。すなわち、セルの中心画素の諧調を事前に用意されたしきい値と比較して、


【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
しきい値より諧調が高いセルをマークセル、低いセルを空白セルと見なす。
その際、しきい値としては、所定の領域に参照用の画像を表示しておき、その画像の諧調を基に算出する方法が知られている（特許文献３）。この方法では、しきい値の信頼性が上がることで、判定の精度を向上させることができる。
【０００３】
２次元コードは、表示面に対して情報を２次元的に表現することで、従来のバーコードに比べて高密度に表示することができる。すなわち、２次元コードでは、範囲が限られた表示面においても容量の大きい情報を表示することができる。この特徴から、近年、２次元コードは多方面で利用されている。
例えば、文字情報、数値情報、画像情報、音声情報、暗号情報、コンピュータ上の命令コードなどのデジタル情報を、用紙などのシート状記録媒体や電子部品などの固形物表面に記録することに使われている。また、表示装置上に表示するとともに、撮像装置から取得して情報を復元することにより、装置間での情報の受け渡しに使われている。
さらに、近年、上記の２次元コードを発展させたものとして、セルの表示をカラーで表現したカラー２次元コードが提案されている（特許文献４、特許文献５）。この場合、セルの表示を複数種類の色彩を用いて表現することで、白色と黒色の２種類だけからなるモノクロ２次元コードに比べ、デジタル情報をさらに高密度に表示することが可能となる。そのため、カラー２次元コードに対して、従来の２次元コードと同様、多方面での活用が期待されている。
【０００４】
【特許文献１】  特開平７−２５４０３７号公報
【特許文献２】  特開２０００−２３５６１７号公報
【特許文献３】  特開平８−３０９７７号公報
【特許文献４】  特開平５−５４２１４号公報
【特許文献５】  特開平３−２４５２８３号公報
【非特許文献１】  ＪＩＳ  Ｘ０５１０  ２次元コードシンボル−ＱＲコード−基本仕様書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、コンピュータの処理速度の向上や、記憶媒体の容量の増加などによる技術進歩により、従来に比べて大容量のデジタル情報が扱われるようになった。また、通信技術の進歩にともない、それらのデジタル情報を簡便に送受信できるネットワーク環境が整ってきた。そのため、時間的および地理的な条件に縛られることなく、様々な場面において情報をやり取りすることが可能となった。
２次元コードに対しても、従来以上に大容量なデジタル情報を、高密度に表示することが求められている。また、このように高密度な２次元コードを、様々な場面において、多様な入出力装置を介して扱うことが求められている。これにより、我々の周囲に存在する様々な種類の情報を、より簡便に、さらに快適に取り扱うことが望まれている。
【０００６】
２次元コードの表示を高密度化するには、個々のセルのサイズを微小にして、


【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
単位面積あたりのセル数を増加する必要がある。しかし、セルのサイズを微小にするに従い、表示を判定する際の位置のずれが起こりやすくなるという問題がある。同時に、セルの表示が不明確になり、判定する際の諧調のずれが発生しやすいという問題がある。この諧調のずれは、セルをカラーで表示したカラー２次元コードの場合に顕著に発生する。そのため、セルの表示を判定する際に判定エラーが発生し、デジタル情報を正確に復元することができない。
これらの位置および諧調のずれの原因としては、画像の入出力条件の変動によって生じる画像データ面内の乱れが考えられる。例えば、２次元コードの出力時において、出力装置による出力間隔のずれ、表示面の湾曲などが原因となる。また、入力時においては、カメラのレンズがもつ光学的な歪みや、撮像する際の撮像角度の傾きなどが原因となる。
また、入出力装置はそれぞれ固有の特性を持ち、使用する装置によってずれの程度や内容が全く異なる。例えば、出力装置として、用紙などの記録媒体上に画像を表示する記録装置を用いた場合と、ディスプレイ上に画像を表示する表示装置を用いた場合では異なる。また、撮像装置として、デジタルカメラを用いた場合と、フラットヘッドスキャナを用いた場合では異なる。
【０００７】
セル表示を判定する際の位置ずれの問題を解決するため、セルを配置した領域（セル領域）の周囲にマークセルと空白セルを交互に配置したタイミングセルを表示し、タイミングセルの端部からデータセルの位置を補正する方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法においても、タイミングセルから離れたセルに対しては、上記のずれが生じやすいという問題がある。ずれが生じないようにタイミングセルの数を増加させた場合には、相対的に情報を表現するセルの数が減少するため、情報の高密度化にとって適切ではない。特に、タイミングセルの表示は、位置を明らかにするために複数のセルによって構成されるため好ましくない。
また、同じく位置ずれの問題を解決するため、所定の位置に印されたマーカとパターンドットの画像を検出し、これを基に、データが表現されたデータドットの位置を求める方法が知られている（特許文献２参照）。この方法では、パターンドットの位置によりマーカの位置を補正することで、マーカ位置の精度を向上させている。しかし、この方法においても、文献１に記載の方法と同様、マーカから離れた位置では位置ずれの問題が生じやすいという問題がある。また、マーカおよびパターンドットの数を増加させることも、文献１に記載の方法と同様、情報の高密度化にとって適切ではない。
撮像条件の変動によって生じる諧調ずれの問題を解決するため、画像データ全体に対する諧調の平均を算出して、この値を用いて表示の判定のしきい値とする方法が知られている（非特許文献１参照）。この方法では、入出力条件の変動によって生じる画像全体の諧調変動を考慮して表示の判定を行うことができる。し


【手続補正００４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
かし、この方法では、面内に歪みが存在する場合には判定エラーが発生するため、上述の問題を解決する方法として好ましい方法ではない。
また、同じく諧調のずれの問題を解決するため、所定の位置に特定の色彩による参照コードを印しておき、データドットの有無を判定する際の基準として利用する方法が知られている（特許文献３参照）。しかし、この方法では、データドットのサイズを微小に表示した場合に、形状のだれやぼけなどの乱れが顕著に表れる。また、画像面内に諧調に対する歪みが存在する場合には、参照コードから離れるに従って諧調のずれが大きくなる。そのため、この方法では、上記の問題を完全に解決することができない。
これら位置ずれ、および、諧調ずれの問題は、カラー２次元コードの場合に顕著に発生する。例えば、特許文献４、特許文献５に記載の方法では、データマークを複数の色成分を用いて表示するとともに、色成分ごとに処理を行って情報を復元する。しかし、この方法では、読み取り処理の際に他の色成分の影響によるノイズが発生し、セル表示の判定に誤りが発生しやすい。カラー２次元コードでは、この問題を回避するため、判定する位置や判定のしきい値に高い精度が求められる。そのため、特許文献４、特許文献５の方法では、画像面内歪みなどの乱れが存在する場合に、情報を正しく復元することができない。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、多様な条件に対応しながら、デジタル情報を高密度に表示すること、および該デジタル情報を正確に読み取ることを可能にした２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る請求項１に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルに対するデータマークの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、前記２次元コードを含む画像データにおいて、予め定めた照合パターンを用いて前記画像データ上の画像を照合することにより周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出すること、および、検出される前記画像パターンに前記データマークの画像が含まれることを特徴とする。
【００１０】
上記の画像パターンは、画像データ中の複数の画素によって構成された２次元のパターンからなり、セルの表示の一部、もしくは全部を含んでいる。画像パターンを検出するにあたって、予め想定したパターン（照合パターン）によって画像データの一定範囲を照合し、照合された画像が所望のパターンであるかを判定する。判定の際には、画像データに表示された所定の画像から得られる画像情報を利用するとよい。これらの照合と判定を繰り返しながら画像データを走査することによって、デジタル情報が表示されたセル領域において、前記画像パターンを検出していく（図１０）。
画像データから検出する画像パターンは、周囲のセルから判別可能であればよい。すなわち、画像パターンには、セル上に表示されたデータマークを１つだけ含むものに限らず、複数のセルに表示された複数のデータマークの集合体によるパターンを含んでいてもよい。セル上に示されるデータマークはセルの全面積を占めていてもよく、この場合、連続して表示されたデータマークを個別に判別することはできないが、複数のセルによる集合体であればよく、例えば、周囲を空白セルで囲まれたマークセルであれば判別することができる（図２８〜３０）。判別可能な表示の組み合せは、通常、セル領域に複数存在し、これらを検出して利用する。
【００１１】
本発明に係る請求項２に記載の２次元コード読取方法は、請求項１に記載の２次元コード読取方法において、前記画像パターンの検出は、セルごとに周囲を空白領域で囲まれて表示されたデータマークに対して個別に実施されることを特徴とする。
【００１２】
セル上のデータマークは周囲を空白な領域（空白領域）で囲まれることによって、各データマークは周囲のデータマークから判別が可能で、仮にデータマークが連続して表示された場合


【手続補正００５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
でも個別に検出することができる（図４、図５）。セル領域中の全てのデータマークを検出することによって、検出されなかったセルを空白セルと見なし、全てのセルの表示が明らかになる。
セルに表示されるデータマークは、その領域（マーク領域）が特定のパターンを形成している。パターンとしては、四角形のパターン（図４）や円形（図６）などが考えられる。また、マーク領域は、空白領域との間に諧調のコントラストを持って表示され、マーク領域の方が諧調は高くてもよいし、逆に低くてもよい。
画像データからデータマークを検出する際には、データマークのパターンを含む照合パターンによって画像を照合し、データマークとしての可否を判定する。このとき、マーク領域と空白領域のコントラストに基づいて判定を行う。すなわち、例えば、マーク領域の諧調が高く、空白領域の諧調が低いほどデータマークとしての適性が高いと見なして判定を行う。もしくは、予め想定した画像パターンの諧調に近いほどデータマークとして適性が高いと見なして判定を行ってもよく、この場合、判定される画像は３つ以上の領域によって構成されていてもよい（図１８）。
照合された画像の各領域（マーク領域、空白領域）を代表する諧調の値としては、領域を構成する画素に対する平均や中央値など、所定の方法に基づいて算出する。その際、判定に要する時間を短縮するため、複数の画素を間引いて算出してもよい。
【００１３】
本発明に係る請求項３に記載の２次元コード読取方法は、請求項１または２のいずれかに記載の２次元コード読取方法において、前記画像パターンを検出するプロセスは、予め定めた照合パターンを用いて、前記画像データを走査しながら当該画像データ上の画像を照合するステップと、照合された前記画像データ上の画像を所定の判定式に基づいて判定するステップを有することを特徴とする。
本発明に係る請求項４に記載の２次元コード読取方法は、請求項３に記載の２次元コード読取方法において、前記画像データ上の画像の照合は、想定される諧調に応じて定められた少なくとも二つ以上の画像領域からなる照合パターンを用いて実施されること、および、前記画像データ上の画像の判定は、前記照合パターンの各画像領域に対応して算出された諧調の値を前記判定式に代入して実施されることを特徴とする。
本発明に係る請求項５に記載の２次元コード読取方法は、請求項３に記載の２次元コード読取方法において、前記データマークの画像を含んで検出された前記画像パターンの検出位置を用いて、当該画像パターンの領域外に存在するセルの位置を算出するステップと、算出された前記セルの位置においてセルの表示を判定するステップと、判定された前記セルの表示を基に２次元コードに表現されたデジタル情報を復元するステップを有することを特徴とする。
【００１４】
画像データからデータマークを検出すると、セルの表示が明らかになると同時にこのセルの画像データ上の位置が明らかになる。そこで、セル領域のデータマークのうち、比較的画像の乱れが少ないものを最初に検出し、それらを基準として他のセルの位置を算出するとよい。セル領域内には多数のデータマークが点在していることから、この方法によってセルの位置を精確に算出することができる。また、その位置で表示を判定することで、判定エラーを防止することができる。


【手続補正００６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
画像データから検出されたデータマークには、多少の位置のずれを持つものが存在する。そのようなデータマークの検出位置は、セルの位置を算出する際の基準位置として適切ではない。そこで、セルの位置は、複数データマークからセルの配列方向の回帰線を求め、この回帰線の交点として算出するとよい。この場合、複数の位置から総合的にセルの位置を算出するため、ずれを持つものが含まれていても精確に算出することができる。
セルは正方格子状に配列するとよく、この場合、隣接したセルとの境界からなるセルの形状は正方形となる。一方、セルは正六角格子状に配列してもよく、この場合、セル形状は正六角形となる。特に、正六角格子状のセル配列に円形のデータマークを表示した場合には、セルの表示密度は高くなる（図６）。
回帰線の算出には、公知の方法を用いることができ、例えば最小２乗法を用いるとよい。このとき、画像面内の歪みを考慮して、セルからの距離に応じて重み付けされた重み付き最小２乗法を用いるとよい。もしくは、画像の歪みに対処するため、２次曲線などの曲線に回帰して算出してもよい。
【００１５】
本発明に係る請求項６に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルに対するデータマークの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、各画素が複数の色成分を保持して構成された前記２次元コードを含むカラー画像データにおいて、各画素が保持する色成分ごとに、予め定めた照合パターンを用いて前記画像データ上の画像を照合することで周囲のセルから判別が可能な画像パターンを検出すること、および、検出される前記画像パターンに前記データマークの画像が含まれることを特徴とする。
【００１６】
カラー画像データでは、一般に、各画素において色成分の数だけ諧調が保持され、これらの諧調の組み合せによってカラーが表現される。画像データの色成分は、レッド、グリーン、ブルーの加法混色の色成分であるとよい。もしくは、シアン、マゼンタ、イエローの減法混色の色成分や、その他の色成分で構成されていてもよい。セルのカラー表示は、各画素が持つ色成分の組み合せによって、例えば、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色の８種類が表現される。このように、カラー２次元コードでは、各画素の色成分を組み合せることによって、多くの種類のセル表示を持つことになる。
デジタル情報は、通常、１と０の２進データ列で表現され、２次元コードでは、それをセルの表示の組み合せによって表現する。そのため、表示の種類が多いカラー２次元コードは、セルの表示が２種類（黒色と白色）だけで表現されるモノクロ２次元コードに比べて、より多くのデジタル情報を表現することができる。また、色成分ごとに複数の諧調を持っていてもよく、その場合には、表現できる表示の種類はさらに増加し、さらに多くのデジタル情報を表現することができる。
カラー２次元コードの場合においても、モノクロ２次元コードの場合と同様、セルの表示を構成する全ての画像パターンを検出することによって、表示を明らかにすることができる。また、画像パターンの検出位置に基づいてセルの位置を算出し、該位置で表示を判定してもよい。実施手順としては、画像パターンの検出から表示の判定まで色成分ごとに個別に行うとよい。もしくは、色成分ごとの位置情報を集約してセルの位置を求め、その位置で色成分ごとに判定を行ってもよい。このとき、画像パターンの検出、およびセル表示の判定は、各色成分において、モノクロ２次元コードと同じ方法を用いることができる。
セルのカラー表示を構成するデータマークは、各画素が持つ色成分の組み合せによりカラーで表現される。例えば、画素が持つレッド、グリーン、ブルーの色成分を用いて、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色の８種類のカラーを表現する。このとき、周囲の空白領域は、白色または黒色で表示する。このとき、データマークに対して色成分ごとに諧調を用いてもよく、この場合、中間諧調によってカラーが表現される。
画像パターンの検出の際には、色成分ごとに周囲の領域とのコントラストを指標として画像の判定を行う。そのため、空白領域が白色の場合には、マーク領域は減法混色によるものを検出する。すなわち、各色成分において、シアン、マゼンタ、イエロー成分のデータマークを検出する。一方、空白領域が黒色の場合には、マーク領域は加法混色の色成分によるもの、すなわち、レッド、グリーン、ブルー成分のデータマークを検出する。
カラー２次元コードにおいて、色成分ごとに、モノクロ２次元コードと同じ方法を用いて解析する。このとき、画像パターンの検出において、色成分の組み合せからなる多数の表示に対して、色成分の回数だけ画像を走査すればよく、計算時間を短縮することができる。また、画像の判定において、複数の色成分の組み合せで構成された画像パターンに対して、色成分ごとに白黒の場合と同じ単純な方法を用いることで、計算時間を短縮することができる。画像の解析に際して、各画像データに対し、諧調の反転や、色変換などの所定の変換を事前に行ってもよい。


【手続補正００７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【００１７】
一般に、出力装置は複数の色成分を持ち、これらの色成分の組み合せによってカラー画像を表現する。出力装置としては、印刷装置、インクジェットプリンター、電子写真装置などの記録装置を用いる。これらは、通常、シアン、マゼンタ、イエローのインク（またはトナー）を重ねて出力し、減法混色でカラーを表現する。色成分は、上記の３種類以外のものを使ってもよい。出力装置は、この他、ディスプレイなどの表示装置を用いる。この場合には、通常、レッド、グリーン、ブルーなどの発光体の発光によって加法混色でカラーを表現する。
セルのカラー表示は、出力装置が持つ色成分の組み合せによって、多くの種類を持つことができる。出力装置が記録装置の場合には、例えば、白色の用紙上にシアン、マゼンタ、イエローの画像パターンを重ねて出力することで、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色の８種類のセルを表現する。また、出力装置が表示装置の場合には、レッド、グリーン、ブルーの発光体による発光を組み合せて、上記の８種類のセルを表現する。セルの表示は、諧調を用いて表現されてもよく、この場合、さらに多くの種類が表現される。
【００１８】
記録装置から記録媒体上に出力する場合、セル上に表示されるカラーのデータマークは、記録装置が持つインク（またはトナー）による減法混色の色成分（シアン、マゼンタ、イエロー）を組み合せて出力する。このとき、周囲の空白領域には出力せず、従って用紙の地合の色である白色となる。これにより、マーク領域は空白領域に対してコントラストを設けて表示される。ただし、一般的な記録装置では、減法混色の色成分の他に黒色のインク（またはトナー）を持っており、黒色を出力する場合にはこれを用いてもよい。
一方、表示装置上に表示する場合、セル上に表示されるカラーのデータマークは、加法混色の色成分を持つ発光体による発光を組み合せて表示する。このとき、周囲の空白領域は、各色成分の発光体（レッド、グリーン、ブルー）を発光させて白色に表示する。この場合、各色成分において、マーク領域は発光体を発光させずに、空白領域に対してコントラストを設けて表示する。このとき、マーク領域は、発光体の補色である減法混色の色成分（シアン、マゼンタ、イエロー）で表示される。一方、空白領域は、発光体を発光させずに黒色に表示してもよい。この場合には、マーク領域は発光体を発光させて、発光体の色成分（レッド、グリーン、ブルー）で表示される。
２次元コードで表現されるデジタル情報は、通常、１と０の配列によるデータ列で構成される。このデータ列を分離して、出力装置が持つ色成分に対応した複数のデータ列を取得する。データ列の分離は、色成分ごとに同数程度の配列が振り分けられればよく、例えば、出力装置が持つシアン、マゼンタ、イエローに対して順番に振り分けていくとよい。もしくは、最初の１／３の配列をシアンに、次の１／３の配列をマゼンタに、残りの１／３の配列をイエローに、まとめて振り分けてもよい。
分離して得られるデータ列は、モノクロ２次元コードの場合と同じ方法で画像データを生成するとよい。これによって、複数の色成分の組み合せで構成されるカラー表示を、白黒の場合と同じ単純な方法によって生成することができる。生成された画像データは、出力装置の色成分ごとに重ねて表示する。画像を出力する際には、色成分ごとの画像データを統合して、カラー画像データを作成してから出力するとよい。また、各画像データに対して、諧調の反転や、色変換などの所定の変換を行ってもよい。


【手続補正００８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【００２０】
本発明に係る請求項７に記載の２次元コード表示方法は、２次元的に配置した複数のセルに対するデータマークの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの表示方法であって、各セルに表示される前記データマークは、出力装置が保持する複数の色成分を用いて重ねて表示されること、および、出力装置が保持する何れの色成分をも出力しない空白領域に囲まれて表示されることを特徴とする２次元コード表示プログラム。
本発明に係る請求項８に記載の２次元コード表示方法は、請求項７に記載の２次元コード表示方法において、各セルに表示される全てのデータマークは、特定の形状および大きさによる画像パターンを有し、表示に用いられる全ての色成分に対してマーク領域を一致させて表示されること、および、出力装置が保持する何れの色成分も出力しない空白領域に常に囲まれて表示されることを特徴とする。
本発明に係る請求項９に記載の２次元コード表示方法は、請求項７に記載の２次元コード表示方法において、前記データマークは、特定の形状および大きさによる画像パターンを有し、連続して表示された２つのデータマーク間に存在する空白領域の距離を、当該データマークの幅に対して３０％以上、及至８０％以下とすることを特徴とする。
本発明に係る請求項１０に記載の２次元コード表示方法は、請求項７に記載の２次元コード表示方法において、前記データマークは、特定の形状および大きさによる画像パターンを有し、連続して表示された２つのデータマーク間に存在する空白領域の距離を１２７μｍ以上とすることを特徴とする。
本発明に係る請求項１１に記載の２次元コード表示方法は、請求項７に記載の２次元コード表示方法において、前記データマークを表示するプロセスは、前記デジタル情報を構成するデータ列を出力装置が持つ複数の色成分に対応させて分離するステップと、分離された前記データ列ごとにセルに対するデータマークの配置を決定するステップと、決定された前記データマークの配置に対して出力装置が保持する複数の色成分を用いてデータマークを重ねて表示するステップを有することを特徴とする。
【００２１】
記録媒体上に２次元コードを記録する場合、通常、セルは記録媒体自身の色である白色に想定され、該セル上に記録装置から黒色のデータマークを出力する。この場合、セルの表示はデータマークの有無の２種類（黒色、白色）によって表現される。また、セルに対して、諧調を調整して白色と黒色の間の諧調（灰色）のデータマークを出力してもよい。この場合、セル上のデータマークは、予め定めた間隔による複数種類の諧調で表現される。さらに、カラー用記録装置を用いてカラーのデータマークを出力してもよい。この場合、セル上のデータマークは、記録装置が持つ色成分によって構成された複数種類のカラーによって表現される。
一方、表示装置は、通常、複数の発光体の集合によって構成され、この発光体の発光によって画像を表示する。このような表示装置に２次元コードを表示する場合、記録装置の場合と同様、白色に想定されたセル上に黒色（灰色、カラー）のデータマークを表示するとよい。もしくは、これとは逆に、黒色に想定されたセルに白色（灰色、カラー）のデータマークを表示してもよい。表示装置は、白色では発光体の発光によってデータマークが拡大する傾向にある。そのため、セルを発光しない黒色で、またデータマークを発光色（白色など）で表現すると、表示の判定エラーが起こりにくいという利点を有する。記録媒体へ出力する場合はセルを白色に設定し、表示装置に表示する場合にはセルを黒色に設定（画像を反転）して、両者を使い分けてもよい。


【手続補正００９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【００２２】
データマークの画像を検出する際の指標とするため、マーク領域と空白領域はコントラストを設けて表示する。コントラストが不十分な場合には、条件の変動によって画像の乱れが生じた状況では、データマークを確実に検出することができない。また、セルの表示を判定する際にも正確な判定を行うことができない。
この問題を防止するため、データマークが黒色の単色で表示されるモノクロ２次元コードの場合には、マーク領域は少なくとも１０％以上の諧調によって表示する。さらに望ましくは、少なくとも３０％以上の諧調によって表示する。この現象は、データマークがカラーで表示されるカラー２次元コードの場合、判定の条件が厳しくなることでさらに顕著に発生する。カラーの場合には、マーク領域は少なくとも３０％以上の諧調によって表示する。さらに望ましくは、少なくとも５０％以上の諧調によって表示する。
同時に、データマークが複数種類の諧調で表現される場合、モノクロ２次元コードでは、それらの諧調の間に少なくとも１０％以上の間隔を設けて表示する。さらに望ましくは、少なくとも３０％以上の間隔を設けて表示する。カラー２次元コードでは、少なくとも３０％以上の間隔を設けて表示する。さらに望ましくは、少なくとも５０％以上の間隔を設けて表示する。
各色成分のデータマークが全く重ならずに表示された場合、一方の色成分のデータマークが、他の色成分の空白領域にノイズとして混入するという問題が生じる。その結果、マーク領域と空白領域のコントラストが十分に確保し難くなり、データマークの検出が正しく行われない。各色成分のデータマークに重なる箇所があったとしても、それらがずれて表示された場合には、全く重ならない場合と同様、空白領域に他のデータマークのノイズが混入するため好ましくない。そのため、本発明のように、各色成分のデータマークの位置を一致させて重ねて表示するとよい。これにより、空白領域に他の色成分からデータマークのノイズが混入することがなく、データマークを正確に検出することが可能となる。
【００２３】
２次元コードの表示は、記録装置から用紙に出力する際のにじみ、表示装置に表示する際のぼけなど、様々な要因によって本来の画像に対する乱れを持っている。また、２次元コードを撮像する際に、撮像装置における光学系の歪み、撮像時の焦点ぼけなど、画像の乱れを生させる。これらの乱れにより、画像データで表示されるデータマークは、サイズの拡大や縮小、位置のずれなどを含んでいる。そのため、画像が不明瞭になり、それぞれのデータマークを個別に検出することが難しくなる。また、サイズの拡大や位置のずれを原因として、データマークの影響が周囲のセルまで及び、判定エラーを引き起こす原因となる。この現象は、カラー２次元コードの場合に、表示の種類が多く判定に精度が要求される上、色ずれなどのカラー


【手続補正０１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
特有の問題を持つことから顕著に発生する。
この問題を防止するため、データマーク間の空白領域の距離を少なくとも４２μｍ以上離して表示する。さらに望ましくは、解像度が低い場合も考慮して１２７μｍ以上離して表示する。ここで言うデータマーク間の空白領域の距離とは、空白領域を隔てて連続した２つのデータマークの間に存在する空白領域の最短の距離を指す。また、データマーク間の空白領域の距離をデータマークの幅に比べて１５％以上、１００％以下とする（計算式：空白領域の距離／データマークの幅×１００％）。さらに望ましくは、画像の変動が発生しやすい状況を考慮して、３０％以上、８０％以下とする。ここで言うデータマークの幅とは、周囲を空白領域で囲まれたマーク領域の最大の幅を指す。
このように表示することで、画像の乱れが存在する場合でも、セル上のデータマークを個別に検出することが可能となる。すなわち、この比率が１５％以下（もしくは３０％以下）である場合、画像の乱れによって隣接したセルどうしのデータマークの境界が不明瞭になり、セルごとに個別に判別することができない。しかし、１５％以上（もしくは３０％以上）とすることで、データマーク間の空白領域が明確になり、この問題を回避することできる。また、この比率が１００％以上（もしくは８０％以上）である場合、高密度を維持するには相対的にデータマークのサイズを小さくする必要があるため、画像の乱れによりデータマークの画像パターン自体が不明瞭になり、画像を正確に特定することができない。これに対し、１００％以下（もしくは、８０％以下）とすることで、データマークの画像パターンが明確になり、このような問題を回避することができる。
データマークの周囲に空白領域を設けて表現した場合、マーク領域（黒色、灰色、カラー）の面積が相対的に減少することになる。そのため、背景と同色の面積が増え、２次元コードは、周囲に対して違和感なく自然に表示される。このことは、表示が白色と黒色の２種類で表現される場合よりも、空白セルの割合が少ない多種類の表示を持つ場合に顕著に表れる。特に、カラー２次元コードの場合には、多様な色を用いてセルが表現されるため、この効果が顕著に表れる。
【００２４】
本発明に係る請求項１２に記載の２次元コード読取方法は、２次元的に配置した複数のセルに対するデータマークの表示によりデジタル情報が表現された２次元コードの読取方法であって、前記２次元コードを含む画像データにおいて、予め定めた照合パターンを用いて前記画像データ上の画像を照合することにより、特定の位置に常に表示された画像パターンを検出すること、および、検出される前記画像パターンの画像から画像情報を取得してセルの表示を判定する際に利用することを特徴とする。
画像情報の取得は、画像データ中に存在する何れかの画像パターン（２次元）を検出することによってなされる。これによって、精度の高い情報を効果的に取得することができる。すなわち、情報を取得する画像パターンの表示サイズが小さくても、位置のずれを原因とした誤差が含まれることがない。また、画像情報を同じ画像データ内から取得するため、入出力時に生じる画像の変動を考慮して、それぞれの画像データに即した判定をすることができる。さらに、近くの画像から取得することによって、面内の歪みの影響を受けない判定を可能にする。画像情報としては、所定の画像から諧調の平均や中間値、標準偏差などを取得する。
画像情報の取得にあたり、参照マークを表示してこの画像から情報を取得するとよい。参照マークの表示は、所定のセルに対して、予め定めた種類の表示を設定することによってなされる。このとき、判定される画像の近くに表示されるという利点を持つ。この参照マークのパターンは、情報を表現するデータマークと同じパターンで構成するとよい。これによって、パターンのサイズおよび形状の違いを原因とした情報のずれが生じることがない。また、参照マークは、セルの位置を決める際の基準位置として用いてもよい。
一方、画像情報は、位置決めシンボルの画像から取得してもよい。この場合、画像情報を得るために特別に画像を表示する必要がなく、位置決めと画像情報の取得を兼ねるため、表示スペースを有効に活用することができる。さらに、画像情報は、検出したデータマークの画像から取得してもよい。すなわち、最初に乱れの少ないデータマークを検出し、これを利用して検出されていない他のデータマークの判定を行う。この場合、表示スペースを有効に活用するうえ、同じ領域内の同じパターンの画像から取得するので、精度の高い情報を得ることができる。
取得した画像情報は、セル上のデータマークを検出する際に利用する。すなわち、照合パターンによって画像を照合して、データマークとしての可否を判定する際の指標として利用する。また、既に定められた位置において、セルの表示を判定する際の指標として利用する。
【００２５】
本発明に係る請求項１３に記載の２次元コード読取方法は、請求項１２に記載の２次元コード読取方法において、前記データマークは、セルごとに周囲を空白領域で囲まれて表示された特定の画像パターンを用いて表示されること、および、当該データマークと同じ形状および大きさで表示された参照マークの画像から、前記画像情報を取得することを特徴とする。
本発明に係る請求項１４に記載の２次元コード読取方法は、請求項１３に記載の２次元コード読取方法において、参照マークの画像から取得される前記画像情報は、想定される諧調に応じて定められた少なくとも二つ以上の画像領域に対し、各画像領域を構成する複数の画素から諧調の値を統計的に処理して得られる値を含むことを特徴とする。
参照マークは、該マークの画像から画像情報を得ることを目的として表示する。これにより、入出力時に生じる画像変動を考慮して、セル上のデータマークを検出することや、セルの表示を判定することに利用する。特に、複数種類の表示を持つカラー２次元コードの場合では、判定の際のしきい値は高い精度が要求されるため効果が大きい。また、セルの位置を決める際の基準位置として用いてもよい。
画像データでは、画像面内において形状の歪みが存在すると同時に、諧調の偏りが存在する。そのため、画像情報は近くに位置する画像から取得することが望ましく、参照マークでは、セル領域内部に配置されるという利点を持つ。参照マークは、セル領域において、所定の間隔で複数表示することが望ましく、この場


【手続補正０１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
合、諧調のずれの影響を受けない。
画像データでは、一般に、マーク領域と空白領域の境界付近で諧調のぼけが存在するため、得られる画像情報は、想定される面積によって差が存在する。そのため、参照マークは、情報を表現するデータマークと同じパターンであることが望ましい。さらに、この場合、周囲のデータマークと同じパターンで表示することから、参照マークの表示による違和感がなく、均一感の高いデザインを持つ。
参照マークとしては、全ての種類のセル表示（色、諧調）に対して用意するとよい。もしくは、情報を表現するセルの数を増やすため、出力装置が持つ色成分（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）の分だけ表示を行ってもよい。さらには、特に誤判定が起こりやすい色にだけ参照マークを用意してもよい。例えば、マゼンタとイエローだけ、もしくはマゼンタだけを表示してもよい。


【手続補正０１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【００３８】
以上、本発明に係る請求項１〜１４に記載の２次元コード読取プログラムおよび表示プログラムは、上述の読取方法または表示方法を、コンピュータを用いて実行する実行プログラムである。
【００３９】
プログラムを実行するコンピュータとしては、一般的に普及しているものでよく、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームなどコンピュータの他、携帯電話やＰＤＡなどの電子機器に搭載したコンピュータであってもよい。また、このプログラムを実行するために特別に設けられたコンピュータであってもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る２次元コード読取方法によれば、各セル上に表示された画像パターンを個別に検出することによって、セルの表示が明らかになる。また、画像パターンが検出された位置からセルの位置を算出することによって、判定の際に位置のずれが生じることがない。また、画像を判定する際に、参照マーク等から取


【手続補正０１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
得した画像情報を利用することで、諧調のずれの影響を受けることがない。
本発明に係る２次元コード表示方法によれば、セルに対して、周囲のセルから判別が可能な画像パターンを表示することによって検出を可能にする。また、この画像パターンとして、空白領域で囲まれたデータマークを、周囲に対してコントラストを設けて表示することによって確実に検出される。
本発明に係る実行プログラムによれば、本発明に係る２次元コード読取方法および表示方法をコンピュータから実行することができる。
本発明に係る２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムを用いることによって、様々な要因によって生じる画像の乱れが存在する場合でも、２次元コードを高密度に表示し、該２次元コードからデジタル情報を正確に復元することができる。また、カラー２次元コードによって、情報をより高密度に表示した場合でも実現することができる。しかも、コンピュータによる計算時間が少なくて済み、短時間で実行することができる。さらに、この２次元コードは、周囲に対して違和感のない自然なデザインを持つ。
これらのことから、本発明を用いることによって、近年の技術進歩に応じた様々な種類の情報を、簡便・快適に取り扱うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について説明する。本実施形態における２次元コード読取方法の概要構成図を図１に示す。本実施形態における２次元コードの読取方法は、入力部１００、解読部２００、出力部３００によって構成される。
入力部１００では、記録媒体上に印された２次元コードの画像を光学的に取得して、該２次元コードの画像データをコンピュータに入力する。画像の取得には既知の装置を用いることができ、本実施形態において、カメラ付き携帯電話に付属したデジタルカメラ（５０万画素）、およびフラットヘッドスキャナ（６００ｄｐｉ）を用いた。
解読部２００では、入力された画像データを、コンピュータを用いて解析してデジタル情報を解読する。２次元コードに表現されたデジタル情報としては、氏名、住所、電話番号などの個人情報や、商品名とそのホームページアドレスなど


【手続補正０１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
の広告情報、商品名とその金額、契約者名などの契約情報など、様々な内容の情報を含めることが出来る。
出力部３００では、画像データの解読によって得られたデジタル情報を出力する。デジタル情報の出力には既知の方法を用い、解読された内容をディスプレイに表示したり、ハードディスク内にデータベースとして保存して利用する。
【００４２】
以下、解読部２００の手段構成について記述する。解読部２００は、図１に示すように位置決め手段２１０、画像情報取得手段２２０、画像パターン検出手段２３０、セル判定手段２４０、デコード手段２５０からなる。解読部２００を構成する手段２１０〜２５０は、これらを実行するプログラムによってコンピュータ上で実現される。以下、これらの手段の内容について個別に記述する。
位置決め手段２１０では、入力部１００から入力された画像データにおいて、特定の位置に表示された位置決めシンボルの画像を検出し、該位置決めシンボルとの位置関係によって２次元コードの位置を特定する。
画像情報取得手段２２０では、画像パターンの検出や、セル表示の判定に利用するための画像情報を取得する。本実施形態において、位置決めシンボルの画像に対して、マーク領域とその周囲の空白領域から諧調の平均を取得し、画像情報として利用した。
画像パターン検出手段２３０では、セル上に表示されたデータマークの画像パターンを検出する。すなわち、画像データにおいて画像を照合しながら走査し、後述の方法によって判定する。これにより、画像データからデータマークの画像パターンを検出する。画像パターン検出手段２３０の詳細については後述する。
セル判定手段２４０では、検出された複数の画像パターンの位置を基に、セルの位置を求め、その位置でセルの表示を判定する。セル判定手段２４０の詳細についても後述する。
デコード手段２５０では、明らかになったセルの表示を、予め定められた規則に基づいて、１と０からなる２進データ列に復元する。これにより、セルの表示がデコードされ、２次元コードで表現されたデジタル情報が復元される。
【００４３】
本実施形態における２次元コードの全体像を図２に示す。セルは記録媒体上に


【手続補正０１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
マトリックス状に配列され、本実施形態では１２×１２セルによって配列した。このとき、セルの数は、これより多くても少なくてもよい。また、各辺のセル数も縦と横が等しい正方形状場合に限らず、例えば図３に示すように、長方形状のものであってもよい。さらに、本実施形態のように、正方格子状に配列したセルに対して、正方形のマークを表示する場合に限らず、例えば図６に示すように、六角格子状に配列した六角形のセルに対して、円形のマークを表示してもよい。
本実施形態における２次元コードの拡大図を図４に示す。このように、セルの表示は、データマークを有するマークセル００１とデータマークを有しない空白セル００２からなる。マークセルは、図５に示すように、セル上において、データマーク００３が印された領域（マーク領域）とデータマークが印されない領域（空白領域）によって構成される。セルに表示されたデータマークは、周囲に空隙を設けて印すことで周囲のデータマークと分離する。
位置決めシンボル０１０は、他のデータマークから区別され易いパターンによって構成され、２次元コードの基準位置として特定の位置に表示される。このとき、位置決めシンボルは、画像面内の歪みに対応するため複数存在することが望ましく、本実施形態では、図２に示すように、セル領域の４隅にそれぞれ配置した。図２では、セルの配列の内部に位置決めシンボルの領域を設けたが、例えば図３のように、セルの配列の外側に配置してもよい。
【００４４】
２次元コード表示方法の概要構成図を図７に示す。２次元コード表示方法は、本実施形態において、入力部４００、生成部５００、出力部６００によって構成される。入力部４００では、デジタル情報を表現する２進データ列を取得し、コンピュータ内に入力する。生成部５００では、入力されたデータ列から２次元コードの画像データを生成する。出力部６００では、画像データ中の２次元コードの画像を、記録媒体上やディスプレイ上に表示する。以下、生成部５００を構成するエンコード手段５１０および画像データ生成手段５２０について記述する。
エンコード手段５１０では、入力部から得られるデータ列から、２次元コードにおける各セルの表示を決定する。このデータ列に対して、各桁を２次元的に配置したセルに割り当て、１をマークあり、０をマークなしとして定めた。
画像データ生成手段５２０では、エンコード手段で定めたセルの表示を、実際


【手続補正０１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
に出力装置から出力するための画像データを生成する。画像データ中のセルは、複数の画素によって構成され、本実施形態におけるセルと、そこで表示されるデータマークの画像を図８に示した。また、本実施形態において、画像データは、各画素が２５６階調であるものを用いた。諧調の値は、明るさを意味しており、黒色を０、白色を２５５として表す。
出力部６００では、上記の画像データを、既知の出力装置を用いて出力する。本実施形態において、記録装置としてインクジェットプリンター（６００ｄｐｉモード）を用いた。また、表示装置として液晶ディスプレイ（１６０ｄｐｉ）を用いた。これにより、マーク領域を黒色に、周囲の空白領域には白色に表示した。記録装置としては、印刷機を用いて印刷してもよく、また電子写真方式のプリンターを用いてもよい。
このとき、マーク領域を黒以外の色によって表示してもよい。また、マーク領域と空白領域の色を反転して、マーク領域を白色に、空白領域を黒色に表示してもよい。さらに、マーク領域の出力において、諧調を変動させて、セルに対して複数種類の表示を持たせてもよい。例えば、出力諧調として、上述のマークあり（１００％）とマークなし（０％）の他に、中間諧調（６６％、３３％）を持つとする。この場合、データ列の複数の桁を１つのセルに対応させて表示させる。例えば、２進データ列を２桁ずつ、００を０％諧調に、０１を３３％諧調に、１０を６６％諧調に、１１を１００％諧調に対応させてデータマークを出力する。
このとき、諧調は各出力装置に設けられた既知の方法によって形成すればよい。例えば、記録装置の場合には、インク（またはトナー）の出力による記録媒体上の面積諧調によって形成する。また、表示装置の場合には、画像を構成する複数の発光体の発光割合によって形成するる。
【００４５】
本実施形態における２次元コード読取方法では、入力部１００において２次元コードの画像を含む画像データが取得される。以下、この画像データの詳細について記述する。画像データは、各画素は濃度に応じた諧調を持つ。本実施形態では、画像データは２５６階調で、この場合、各画素は濃度に応じて０〜２５５の諧調をとり、白色領域の画素は２５５に近い値を、黒色領域の画素は０に近い値をとる。ただし、諧調の刻みは２５６階調に限らず、例えば１０２４階調であっ


【手続補正０１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
てもよい。
本実施形態における画像データとして、画像データの一部であるマークセルの画像を図９に示す。このように、入出力時に発生するノイズの影響などを受け、画像データは出力前の画像データから変動を持つ。すなわち、画素の諧調として完全な黒色（０）や完全な白色（２５５）にはならず、マーク領域では８０程度、空白領域では２００程度の諧調の値を持つ。
画像データを解析するのにあたって、画像データの諧調を反転してもよい。反転することによって、白色の領域が０、黒色の領域が２５５に近い値をとる。さらに、諧調を０〜１に正規化した上で画像パターンを検出してもよい。本実施形態では、画像データの諧調ｄ’を、反転後正規化した０（白）〜１．０（黒）の諧調ｄを用いた。このとき、諧調ｄは、ｄ＝（２５５−ｄ’）／２５５、によって算出される。
【００４６】
本実施形態における２次元コード読取方法では、このような画像データに対し、画像パターン検出手段２３０において、セルに表示されたデータマークの画像パターンを検出する。以下、画像パターン検出手段２３０について詳細に記述する。
画像パターン検出手段２３０では、マーク領域とその周囲の空白領域で構成された照合パターンを照合しながら、画像データを走査する（図１０）。照合された画像は判定され、データマークとして適合する場合には検出される。この一連のプロセスは、本実施形態において、図１１のフローチャートに示した手順により実施した。
照合パターンとしては、５×５画素のセル上に３×３画素のマーク領域を想定したものを用いた。照合パターンによって照合された画像の判定には、画像パターンのマーク領域および空白領域の諧調の平均（ＤｍおよびＤｖ）を用いる。すなわち、ＤｍとＤｖを判定式に代入し、条件を満たす場合にデータマークの画像であると見なす。本実施形態において、判定式としては数１を用いた。
【数１】
2004097717.tif 000043
数１のＲｍとＲｖは予め用意する定数で、本実施形態では、Ｒｍ＝Ｒｖ＝５、


【手続補正０１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
を用いた。また、Ｍｍ、Ｓｍ、Ｍｖ、Ｓｖは、判定に利用する画像情報で、画像情報取得手段によって画像データ内の画像から取得する。本実施形態では、位置決めシンボルの画像から画像情報を取得した。この他、他のデータマークと同じパターンからなる参照マークを所定のセルに表示して、この画像から取得してもよい（図１２）。また、セル領域において乱れの少ないデータマークを先に検出し、該データマークの画像から画像情報を取得してもよい。この場合、得られた画像情報を用いて、未だ検出されていない他のデータマークを検出する。
画像情報としては、マーク領域において、諧調の平均Ｍｍと標準偏差Ｓｍ、その周囲の空白領域において、諧調の平均Ｍｖと標準偏差Ｓｖを求めた。各領域における諧調の平均Ｍと標準偏差Ｓは、公知の計算式（数２と数３）を用いて算出される。数２、数３において、ｎは画素数、ｉは画素番号、ｄｉは画素ｉの諧調、Σは各領域における画素の和、を意味する。
【数２】
2004097717.tif 000044
【数３】
2004097717.tif 000045
上記の方法によって、画像データに対して、画像の照合と判定を繰り返しながら画像を走査して、複数のデータマークの画像パターンを検出していくことができる。また、検出されたデータマークに対しては、位置決めシンボルとの位置関係から、そのデータマークが表示されるセルは特定される。これにより、マークが検出されたセルにおいて、その表示は明らかになる。このようにして、全てのデータマークを検出することで、データマークが検出されないセルを空白セルと見なすことができる。この場合、画像パターン検出手段２３０によって全てのセルの表示が明らかになり、セル判定手段２４０は実施しなくてもよい。もしくは、画像パターン検出手段２３０では、比較的乱れの少ないものだけを検出してもよい。その場合、セル判定手段２４０において、検出された画像パターンの位置からセルの位置を算出し、該位置において表示を判定する。
【００４７】


【手続補正０１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
位置決めシンボルの検出は、データマークの検出と同じ手順によって実施することができる。すなわち、照合パターンを照合しながら画像データを走査し、照合された画像を判定することによって検出される。位置決めシンボルを検出する際の画像の判定には、数１の左辺の値を適合性の指標として適用してもよい。数１では、左辺が小さい値をとるほど適合性が高いと見なす。図１３に、位置決めシンボルの照合パターン０１１を示す。照合パターン０１１を照合して得られる諧調平均Ｄｍ、Ｄｖを、数１に代入して行った。画像情報としては、予め用意した値（Ｍｍ＝１、Ｓｍ＝１、Ｍｖ＝０、Ｓｖ＝１）を用いた。また、係数Ｒｍ、ＲｖにはＲｍ＝１、Ｒｖ＝１を用いた。
本実施形態において、位置決めシンボルは、セル領域の周囲４隅に配置した（図２）。これら４種類の位置決めシンボルのそれぞれは、画像データ中に１つずつしか存在しない。そこで、位置決めシンボルとして、数１を満たす画像のうち最も適合性が高い画像、すなわち数１の左辺が最小の画像を選択した。これにより、４種類の位置決めシンボルを画像データから１つずつ検出した。
【００４８】
本実施形態における２次元コード読取方法では、検出された画像パターンを基に、セル判定手段２４０によりセルの表示を明らかにする。以下、セル判定手段２４０について詳細に記述する。
セル判定手段２４０では、検出された複数の画像パターンの位置を基準としてセルの位置を算出する。また、該位置において表示を判定する。これを繰り返し行うことによって、全てのセルの表示を明らかにする。この一連のプロセスは、本実施形態において、図１４のフローチャートに示した手順により実施した。
セルの位置は、検出された複数のデータマークに対して回帰線を求め、これらの交点として算出した（図１５）。本実施形態では、セルは正方格子状に配列されているから、行と列の各軸方向に配置したマークに対して回帰して求めた。
回帰線としては、セルからの距離で重み付けされた重み付き最小２乗法（数４）を用いて、直線に回帰した。数４において、ｉはセル番号、Σは軸方向の画素の和、を意味する。また、（Ｘ，Ｙ）は画像データ上の位置座標、ｗｉは重みの係数（数５）、を意味する。数５において、ｎはセルからの距離で、重みの係数ｗｉは未検出セルに近いほど重みが大きい。算出された値（Ｘ，Ｙ）は、小数点


【手続補正０２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
以下を四捨五入して整数値とした。
【数４】
2004097717.tif 000046
【数５】
2004097717.tif 000047
セルの表示の判定は、セルの中心に位置する画素の諧調を、しきい値と比較して行った。本実施形態において、しきい値は、先に検出されたデータマークの画像から画像情報を取得して用いた。すなわち、検出された全てのデータマークに対し、マーク領域と空白領域の諧調の平均を求め（ＭｍとＭｖ）、これらの中間値（＝（Ｍｍ＋Ｍｖ）／２）をしきい値とした。このとき、セルの中心画素の値が大きい（諧調が高い）場合にマークが存在するとし、逆に小さい（諧調が低い）場合にはマークが存在しないとした。この他、しきい値としては、所定のセルに表示した参照マークの画像や、位置決めシンボルの画像から取得してもよい。
一方、セルの表示を判定する方法としては、画像パターン検出手段２３０と同じ照合パターンを照合し、判定式を満たす場合にはデータマークが存在するとし、満たさない場合には存在しないとする。判定式としては、画像パターン検出手段２３０と同様、数１を用いることができる。ただし、判定は画像パターン検出手段２３０ほど厳しくせず、Ｒｍ、Ｒｖはもっと大きい値（例えば、Ｒｍ＝Ｒｖ＝１２）を用いるとよい。また、画像情報であるＭｍ、Ｓｍ、Ｍｖ、Ｓｖは、上記と同様に、既に検出されたデータマークの画像から求めることができる。
【００４９】
本実施形態における２次元コード読取方法で用いた、画像を判定する際の判定式（数１）について詳細に記述する。数１では、画像パターンの各領域の諧調を、画像情報の平均と標準儒差を考慮して適合性を判定する。数１において、各領域の諧調（Ｄ）は、画像情報の平均（Ｍ）とほぼ同じ値を持つと考えられる。また、


【手続補正０２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
諧調の分布が正規分布に従うとすると、そのばらつきの幅は、画像情報の標準偏差（Ｓ）を用いてＲＳと表される（Ｒは許容範囲を定める定数）。このことから、−１＜（Ｄ−Ｍ）／ＲＳ＜１、を満たす場合、各領域の諧調（Ｄ）がマークの画像として許容される。そこで、各領域の範囲を組み合せて、判定式として数１を導いた。数１による適合の範囲を、図１６に示す。図１６において、各領域の諧調（ＤｍとＤｖ）がＪ１の範囲に存在する場合に、マークの画像であると見なす。
一方、数１の左辺の値は、マークの画像を判定する際の適合性の指標として適用した。すなわち、照合された画像において、マーク領域の諧調Ｄｍが高く、空白領域の諧調Ｄｖが低いほど、数１の左辺は小さい値をとる。そこで、数１の左辺が小さい値をとるほど、マークの画像として適合性が高いと見なした。例えば、マークを検出する際に、同じマークに対して１画素だけずれた画像など、重複して数１を満たす場合がある。そのため、マークの検出にあたって、周囲の画像に対して適合性を調べ、それらの中から最も適合性の高い画像を選択した。
判定式としては、数１の代わりに数６を用いてもよい。数６では、数１と同様、各領域の諧調を代入して式を満たす場合にマークの画像であると見なす。数６による適合の範囲を、図１７に示す。
【数６】
2004097717.tif 000048
マークの画像を検出する際、画像パターンは３つ以上の領域で構成されていてもよい。図１８の例では、円形なパターンからなるデータマーク０５１に対して、３層で構成された画像パターンを示した。これに対し、上記と同様、各領域の諧調を判定式に代入して画像を判定する。判定式としては、例えば、数６を一般化して得られる数７を用いる。数７において、Ｎは画像パターンを構成する領域の数、ｉは各領域の番号を表す。画像情報としては、図１８に示す位置決めシンボル０５２の画像から得ることができる。
【数７】
2004097717.tif 000049
【手続補正０２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【００５０】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、２次元コードのセル表示をカラーで行うカラー２次元コードに関する。２次元コードの出力は、カラー用記録装置を用いて、記録媒体である用紙上に記録した。また、カラー用表示装置を用いて、ディスプレイ上に表示した。これらの出力にあたり、本実施形態では、カラーインクジェットプリンター（６００ｄｐｉ）およびカラー液晶ディスプレイ（１６０ｄｐｉ、３２ビットカラー）を用いた。
本実施形態におけるカラー２次元コードの例を図１９に示す。図１９の表示は、図２０に示すセルの配列に対して、デジタル情報に基づいて構成されたカラーマークの組み合せを表示したものである。このとき、セルは、８×８セルの正方格子状に配列している。同様に、１２×１２セルの配列の例を、図２１に表示する。
カラー２次元コードにおいて位置決めシンボルは、出力装置が持つ全ての色成分において、周囲の空白領域との間にコントラストを持って表示される。すなわち、空白領域が白色で表示される本実施形態においては、位置決めシンボルは黒色で表示される。このとき、記録装置から出力する場合には、マークの出力と同様、減法混色の色成分を組み合せて黒色（シアン＋マゼンタ＋イエロー）を出力してもよく、また、黒色のインク（またはトナー）を用いて出力してもよい。
セル表示を判定する際の画像情報を取得するため、セル上のデータマークと同じパターンからなる参照マークを所定のセルに表示する。本実施形態において、図２２は、白色を除く全ての種類、すなわち黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルーの７種類の参照マークを表示したものである。白色に対する画像情報は、画像データ中の空白領域から取得した。
【００５１】
本実施形態における２次元コード読取方法の概要構成図を図２３に示す。本実施形態における２次元コードの読取方法は、実施形態１と同様、入力部１００、解読部２００、出力部３００によって構成される。入力部１００および出力部３００は、本実施形態ではカラー画像を扱う以外、実施形態１と同一である。
解読部２００では、入力部１００で取得されたカラー画像を解析し、２次元コードに表現されたデジタル情報を得る。解読部２００は、位置決め手段２１０の


【手続補正０２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
前に画像データ分離手段２６０が、デコード手段２５０の後にデータ列統合手段２７０が、それぞれ設けてある以外は、実施形態１と同一である。
入力部１００で取得されるカラーの画像データは、加法混色の場合、各画素の値を（レッドの諧調，グリーンの諧調，ブルーの諧調）と表される。２５６階調において、黒色は（０，０，０）、レッドは（２５５，０，０）、レッドの補色であるシアンは（０，２５５，２５５）、白色は（２５５，２５５，２５５）などとして表される。また、カラー画像は、シアン、マゼンタ、イエローの減法混色で表現されるものであってもよい。ここでは便宜上、各画素の諧調を０や２５５として表したが、実際の画像データではだれによる変動を含んでいる。
画像分離手段２６０は、このような画像データを、色成分ごとに分離するものである。これにより、各色成分において、それぞれが２５６階調の単色の画像データと同じ構成を持つ。そのため、各画像データに対して、モノクロ２次元コードにおける実施形態１と同じ方法を用いて、画像を解析することができる。図２４に、このときの概念図を示す。
一方、データ列統合手段２７０は、色成分ごとの画像データの解析によって取得されるデータ列に対し、それらを統合するものである（図２４）。この統合は、デジタル情報を分離する際に用いた規則に基づいて行われる。これにより、カラー２次元コードに表現されたデジタル情報を解読することができる。ただし、上記における画像データの分離および統合は、概念上のものであり、画像データを３つのファイルに分離して解析してもよく、また、同じ画像データに対して、色成分ごとに解析するものであってもよい。
【００５２】
本実施形態における２次元コード表示方法の概要構成図を図２５に示す。本実施形態における２次元コードの表示方法は、実施形態１と同様、入力部４００、生成部５００、出力部６００によって構成される。入力部４００および出力部６００は、本実施形態ではカラー画像を扱う以外、実施形態１と同一である。
生成部５００では、入力部４００で取得されたデジタル情報から、２次元コードの画像データを生成する。生成部５００は、デンコード手段５１０の前にデータ列分離手段５３０が、画像データ生成手段５２０の前に画像データ統合手段５４０が設けてある以外は、実施形態１と同一である。


【手続補正０２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
データ列分離手段５３０は、入力部４００から得られる２進データ列を、色成分ごとに分離するものである。これにより、各色成分においてデータ列の集まりが得られ、各データ列に対して実施形態１と同一の方法によって画像を生成することができる。図２６に、このときの概念図を示す。
画像データ統合手段５４０は、各色成分に対応した１成分ごとの画像データを生成し、これらをカラー画像データとして統合するものである（図２６）。これにより、２進データ列によるデジタル情報から、カラー２次元コードを生成することができる。
一方、生成部５００では、２進データ列を、セルの表示の種類に応じた進数のデータ列に変換し、これに基づいてセルを表示してもよい。すなわち、セルが８種類の表示（黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、白色）を持つ場合、２進データを既知の計算式によって８進データに変換する。この８進データに対して、例えば、８を「黒色」、７を「シアン」、６を「マゼンタ」、…、０を「白色」として対応付けし、各桁の数（色）をセルに配分することによって表示する。
本実施形態におけるその他の事柄の説明は、上記実施形態１と同一であるため省略する。
【００５３】
（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３について説明する。本実施形態における２次元コードは、セルの表示をデータマークの有無で構成し、このデータマークを周囲に空白領域を設けずに印す。すなわち、セルの全面積にデータマークを印す（図２７）。このような２次元コードでは、データマークが連続する箇所において、隣接したデータマークどうしが繋がって印される。そのため、データマークの間に境界が存在せず、セル上のデータマークを個々に判別することができない。
一方、容量の大きいデジタル情報を表示する場合、２次元コードは無数のセルで構成され、セルに表示されるマークの様々な組み合せによって情報が表現される。そのため、データマークの配置の中には、マークセルとその周囲が空白セルで構成された配置が存在する。この配置のデータマークは、周囲が空白領域であるため他のマークから判別することができる。


【手続補正０２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本実施形態の２次元コード読取方法では、図２８に示すように、周囲が空白セルで囲まれたデータマークの画像０６１を検出する。画像の照合には、照合パターン０６２を用いる。また、この場合とは逆に、周囲がデータマークで囲まれた空白セルの画像０６３を検出してもよい。この場合には、照合パターン０６４を用いる。検出された画像の位置を用いて、実施形態１と同様、セルの位置を算出する。この位置で表示を判定することで、全てのセルの表示を明らかにする。
上記の配置以外にも、図２９に示すように、マークが２つ連続するとともに周囲を空白なセルで囲まれた配置０７１，０７３を検出してもよい。この場合、照合パターン０７２，０７４を用いる。また、マークが３つ連続するとともに周囲を空白なセルで囲まれた配置（図３０）や、さらに多数のマークが連続した配置を検出してもよい。その他、これらを反転した配置の画像検出してもよい。
本実施形態におけるその他の事柄の説明は、上記第１および実施形態２と同一であるため省略する。
【実施例】
【００５４】
［実施例１］
本実施例は、実施形態１（モノクロ２次元コード）および実施形態２（カラー２次元コード）の構成において、マーク領域と空白領域のコントラストと、表示媒体の種類との関係において、本件の効果をデジタル情報の復元精度によって評価確認したものである。
マーク領域と空白領域のコントラストは、諧調が０％の空白領域に対してマーク領域を、５〜５０％の６水準とした。また、表示媒体としては、インクジェットプリンター（６００ｄｐｉモード）から用紙（普通紙）上に表示した場合と、液晶ディスプレイ（１６０ｄｐｉ、３２ビットカラー）上に表示した場合の２水準とした。このとき、デジタル情報が正確に復元された場合を○、正確に復元されなかった場合を×とした。
得られた結果は、図３１に示す。このことから、次のことが確認された。
（１）マーク領域と空白領域のコントラストが大きい方が、デジタル情報の復元精度がよい。
（２）カラー２次元コードは、モノクロ２次元コードに比べて、デジタル情報


【手続補正０２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
の復元が難しい（条件が厳しい）。
（３）用紙に記録する場合は、液晶ディスプレイに表示する場合に比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
以上のように、本実施例では、モノクロ２次元コードの場合、マーク領域が１０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、２０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報を正確に復元することができた。また、カラー２次元コードの場合、マーク領域が３０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、５０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報を正確に復元することができた。
【００５５】
同時に、データマークが複数の諧調で表現される場合についても評価確認を行った。上記において、マーク領域と空白領域のコントラストの替わりに、諧調の間の差を、５〜５０％の６水準とした。得られた結果は、図３１と同じであるため省略する。このことから、次のことが確認された。
（４）データマークが複数の諧調で表現される場合、諧調間の差が大きい方が、デジタル情報の復元精度がよい。
以上のように、モノクロ２次元コードの場合、諧調間の差が１０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、２０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報は正確に復元された。また、カラー２次元コードの場合、諧調間の差が３０％以上の場合の有効性が確認された。さらに望ましくは、５０％以上であれば、用紙に記録した場合でもデジタル情報は正確に復元された。
【００５６】
［実施例２］
本実施例は、実施形態２（カラー２次元コード）の構成において、データマーク間の空白領域の距離と、画像データを取得する撮像装置の種類との関係において、本件の効果をデジタル情報の復元精度によって評価確認したものである。
マーク間の空白領域の距離は、１０〜２５４μｍの６水準とした。また、撮像装置としては、フラットヘッドスキャナ（６００ｄｐｉモード）による高解像度の場合と、デジタルカメラ（５０万画素）による低解像度の場合の２水準とした。このとき、デジタル情報が正確に復元された場合を○、正確に復元されなかった


【手続補正０２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
場合を×とした。
得られた結果は、図３２に示す。このことから、次のことが確認された。
（１）データマーク間の空白領域の距離が広い方が、デジタル情報の復元精度がよい。
（２）低解像度の画像の方が、高解像度の画像に比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
以上のように、データマーク間の空白領域の距離を少なくとも４２μｍ以上離して表示することの有効性が確認された。さらに望ましくは、１２７μｍ以上であれば、低解像度の画像の場合でもデジタル情報は正確に復元された。
【００５７】
［実施例３］
本実施例は、実施形態２（カラー２次元コード）の構成において、データマーク間の空白領域の距離をデータマークの幅に比べた割合（計算式：空白領域の距離／データマークの幅×１００％）と、記録媒体の種類との関係において、本件の効果をデジタル情報の復元精度によって評価確認したものである。
空白領域の距離をデータマークの幅に比べた割合は、１０〜１２５％の１０水準とした。また、インクジェットプリンター（６００ｄｐｉモード）を用いて、記録媒体の種類は光沢紙と普通紙の２水準とした。このとき、デジタル情報が正確に復元された場合を○、正確に復元されなかった場合を×とした。
得られた結果は、図３３に示す。このことから、次のことが確認された。
（１）空白領域の距離をデータマークの幅に比べた割合は、特定の範囲内において、デジタル情報の復元精度がよい。
（２）普通紙上に表示した場合の方が、光沢紙上に表示した場合に比べて、デジタル情報の復元が難しい（条件が厳しい）。
以上のように、データマーク間の空白領域の距離をデータマークの幅に比べて１５％以上及至１００％以下として表示することの有効性が確認された。さらに望ましくは、３０％以上及至８０％以下とすれば、普通紙上に表示した場合でもデジタル情報は正確に復元された。
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明に係る２次元コード読取方法、表示方法、および実行プログラムは、文字情報、数値情報、画像情報、音声情報、暗号情報、コンピュータ上の命令コードなどのデジタル情報を、用紙などのシート状記録媒体や電子部品などの固形物表面に記録するとともに、カメラやスキャナなどの撮像装置から取得して復元するのに適している。また、表示装置上に表示するとともに、撮像装置から取得して情報を復元することによる装置間でのデジタル情報の受け渡しに適している。
特に、本発明の２次元コード読取方法、表示方法、実行プログラムでは、２次元コードに表現された大容量のデジタル情報を、固有の特性を持つ多様な入出力装置を介して、様々な条件の変動の影響を受けることなく扱うことに適している。そのため、ネットワークを介して送受信されるデジタル情報を入出力する際の使用に適している。これにより、時間的および地理的な条件に縛られることなく、様々な場面において情報をやり取りすることができ、我々の周囲に存在する様々な種類の情報を簡便・快適に取り扱うことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】  実施形態１における２次元コード読取方法の概要構成図である。
【図２】  実施形態１における２次元コード全体を示した図である。


【手続補正０２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【図３】  長方形状の２次元コード全体を示した図である。
【図４】  実施形態１における２次元コードの一部を示した図である。
【図５】  実施形態１におけるマークセルを示した図である。
【図６】  六角形のセルからなる２次元コードを示した図である。
【図７】  実施形態１における２次元コード作成方法の概要構成図である。
【図８】  ２次元コード作成時の画像データを画素単位で示した図である。
【図９】  ２次元コード読取時の画像データを画素単位で示した図である。
【図１０】  画像データから画像パターンを検出する様子を示した図である。
【図１１】  画像パターンを検出する際のフローチャートである。
【図１２】  セル上に表示された参照マークを示した図である。
【図１３】  位置決めシンボルの照合パターンを示した図である。
【図１４】  実施形態１におけるセル判定手段のフローチャートである。
【図１５】  回帰線の交点からセルの位置を算出する様子を示した図である。
【図１６】  判定式（数１）による判定の領域を示した図である。
【図１７】  判定式（数６）による判定の領域を示した図である。
【図１８】  ３層で構成された照合パターンを示した図である。
【図１９】  実施形態２におけるカラーの二次元コードを表した図である。
【図２０】  カラーの二次元コードのフォームを表した図である。
【図２１】  実施形態２におけるカラーの二次元コードを表した図である。
【図２２】  セル上に表示されたカラーの参照マークを示した図である。
【図２３】  カラーの２次元コード読取方法の概要構成図である。
【図２４】  カラー２次元コード読取方法を示した模式図である。
【図２５】  カラー２次元コード作成方法の概要構成図である。
【図２６】  カラー２次元コード作成方法を示した模式図である。
【図２７】  実施形態３における２次元コード全体を示した図である。
【図２８】  実施形態３における照合パターンを示した図である。
【図２９】  実施形態３における照合パターンを示した図である。
【図３０】  実施形態３における照合パターンを示した図である。
【図３１】  マーク／空白領域の諧調差に対する復元精度を表した図である。
【図３２】  マーク間の空白領域の距離に対する復元精度を表した図である。


【手続補正０２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
【図３３】  データマークと空白の割合に対する復元精度を表した図である。
【符号の説明】
【００５９】
００１，０６１…マークセル、００２，０６３…空白セル、
００３，００５…セル上のデータマーク、００４…セル上の空白領域、
００６…画素、００７…諧調、０１０…位置決めシンボル、
００８，０１１，０５１，０５２，０６２，０６４…照合パターン、
０２１，０２２，０２３，０３１，０３２，０３３…カラーのデータマーク
０４１，０４２…画像情報算出用マーク、
０７１，０７３，０８１，０８３…連続した複数のマークセル、
０７２，０７４，０８２，０８４…複数のセルを含む画像パターン、
１００…２次元コード入力部、１１０…入力手段、
１２０…記録媒体上の２次元コード、２００…解読部、２１０…位置決め手段、
２２０…画像情報取得手段、２３０…画像パターン検出手段、
２４０…セル判定手段、２５０…デコード手段、２６０…画像データ分離手段、
２７０…データ列統合手段、３００…出力部、３１０…出力手段、
４００…入力部、４１０…入力手段、５００…生成部、５１０…エンコード手段、
５２０…画像データ生成手段、５３０…データ列分離手段、
５４０…画像データ統合手段、６００…出力部、６１０…出力手段、
Ｊ０…空白セルと判定する領域、Ｊ１…マークセルと判定する領域、
Ｃ…シアン色のデータマーク、Ｍ…マゼンダ色のデータマーク、
Ｙ…イエロー色のデータマーク、Ｒ…赤色のデータマーク、
Ｇ…緑色のデータマーク、Ｂ…青色のデータマーク、Ｋ…黒色のデータマーク、
Ｃ１…シアンプレーン、Ｍ１…マゼンダプレーン、Ｙ１…イエロープレーン


【手続補正０３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004097717.tif 000050
【手続補正０３１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004097717.tif 000051
【手続補正０３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004097717.tif 000052
【手続補正０３３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004097717.tif 000053
【手続補正０３４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2004097717.tif 000054
【手続補正０３５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004097717.tif 000055
【手続補正０３６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004097717.tif 000056
【手続補正０３７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004097717.tif 000057
【手続補正０３８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2004097717.tif 000058
【手続補正０３９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2004097717.tif 000059
【国際調査報告】
2004097717.tif 000060
2004097717.tif 000061
2004097717.tif 000062
2004097717.tif 000063