ホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法
【課題】本発明はホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法を提供する。
【解決手段】本発明は、参照グレースケールフレームを利用し、受信したグレースケール画像上でグレースケールフレームの大きさと同じ領域画像をキャプチャしてキャプチャ画像とし、参照グレースケールフレームとキャプチャ画像の領域比較を行い複数数値を得ることで二次元オリジナルマトリクスを作成し、ゼロより小さい数値をゼロとし、二次元オリジナルマトリクスを二次元マトリクスに変換する。次元の大きさと参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスおよび二次元マトリクスより小さいまたは等しいことを利用して位置決めマトリクスを取得し、これに基づき二次元マトリクスの中心領域で見つけた最大の数値を位置決め値とし、位置決め値を利用してグレースケール画像上に対応する位置を見つけ位置決め点位置とすることで、歪んだまたはピンぼけのグレースケール画像を再生する。
【解決手段】本発明は、参照グレースケールフレームを利用し、受信したグレースケール画像上でグレースケールフレームの大きさと同じ領域画像をキャプチャしてキャプチャ画像とし、参照グレースケールフレームとキャプチャ画像の領域比較を行い複数数値を得ることで二次元オリジナルマトリクスを作成し、ゼロより小さい数値をゼロとし、二次元オリジナルマトリクスを二次元マトリクスに変換する。次元の大きさと参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスおよび二次元マトリクスより小さいまたは等しいことを利用して位置決めマトリクスを取得し、これに基づき二次元マトリクスの中心領域で見つけた最大の数値を位置決め値とし、位置決め値を利用してグレースケール画像上に対応する位置を見つけ位置決め点位置とすることで、歪んだまたはピンぼけのグレースケール画像を再生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置決め方法に関するものであって、特にホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックデータストレージ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ）は大容量と高速記録という特色を同時に備えており、次世代のデータストレージ装置の中でも極めて優勢な製品である。しかし、ホログラフィックデータストレージシステムは光学品質とシステム較正に対する要求が相当厳しく、ホログラフィックシステムは高速転送の際、通常は収差などのノイズの影響があるために、ホログラフィックデータストレージ装置は市販が難しい。
【０００３】
図１が示すように、一般的なホログラフィックデータストレージ装置の基本構造は、レーザー１０、空間フィルタ１２、第一レンズ１４、ビームスプリッタ１６、空間光変調器１８、第二レンズ２０、記録材料２２、第三レンズ２４、反射鏡２６および二次元センサ２８を含む。レーザビームがレーザ１０から発射された後、空間フィルタ１２、第一レンズ１４、ビームスプリッタ１６を順に通って、ビームスプリッタ１６によって参照ビーム３０と信号ビーム３２に分けられ、参照ビーム３０は反射鏡２６の方に進み、信号ビーム３２は空間光変調器１８の方へ進み、参照ビーム３０は反射鏡２６に反射して記録材料２２に入射し、また空間光変調器１８によって信号ビーム３２は符号化された情報を含み、信号ビーム３２は記録材料２２の方に進み、最後に信号ビーム３２は参照ビーム３０と１組の干渉パターンを形成して記録材料２２に記録される。その後、信号ビーム３２は遮られ、残った参照ビーム３０は読み取られ、参照ビーム３０が記録材料２２に入射した後の回折光は二次元センサ２８上に届くが、光学システムには収差等の影響があるため、二次元センサ２８上の画像に歪みが生じる。
【０００４】
二次元センサが受信した図形を再生するために、以下のように、画像を再生するいくつかの公知技術がある。特許文献１の技術は、参照ビームと入射ビームの角度を利用して画像の位置を計算するものであるが、焦点外画像の照準には用いることができない。非特許文献１で発表された技術は、二次元センサと空間光変調器の間は１つの比率を維持する必要があるが、任意のシステムに用いて画像処理の演算を行うことはできない。非特許文献２で発表された技術は、ピクセルマッチングのシステムであり、これは精確な照準、高品質の光学システムおよび収差がより小さいという条件を満たせば画像処理の演算ができるが、コストがより高い。非特許文献３で発表された技術は、画像を二値化するとき、システムノイズの影響で、単一の閾値によってマス内に多重領域が発生し、位置決め点を判定できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】アメリカ特許ＵＳ５９８２５１３
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Ｉｍａｇｅ ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ ｆｏｒ ｐａｇｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ」，Ｍ．Ａｙｒｅｓ等，２００６年
【非特許文献２】「Ｐｉｘｅｌ−ｍａｔｃｈｅｄ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ｗｉｔｈ ｍｅｇａｂｉｔ ｐａｇｅｓ」，Ｒ．Ｍ．Ｓｈｅｌｂｙ等，１９９７年
【非特許文献３】「Ａ Ｇｒａｙ Ｌｅｖｅｌ Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ」，Ｍ．Ｏｕ−Ｙａｎｇ等，２０１１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の欠点に対して、公知の問題を解決すべく、ホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法を提案する。本発明の主な目的は、内蔵された参照グレースケールフレームを利用して、グレースケール画像中の各キャプチャ画像に対して領域比較を行い、画像中の各ブロックは閉領域を形成する必要が無いようにし、また二次元方式を利用して迅速に精確な位置決め点を見つけ、システムのビット誤り率（ＢＥＲ）を低下させることで、低コストの光学システムを達成できる高品質なホログラフィックデータストレージの技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法は、まずグレースケール画像を受信し、次に参照グレースケールフレームを利用して、グレースケール画像上で参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域画像を順にキャプチャし、キャプチャ画像とし、かつ参照グレースケールフレームと各キャプチャ画像の領域比較を行って、複数数値を得て、これにより二次元オリジナルマトリクスを作成する。そして、ゼロより小さい数値をゼロとするとともに、その他残りの数値を残し、二次元オリジナルマトリクスを二次元マトリクスに変換する。次元の大きさと参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスおよび二次元マトリクスより小さいまたは等しいことを利用して、位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき二次元マトリクスの中心領域で最大の数値を見つけて、位置決め値とする。最後に、位置決め値を利用してそのグレースケール画像上に対応する位置を見つけ、位置決め点位置とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、参照グレースケールフレームを利用して、受信したグレースケール画像に対して領域比較を行うとともに、二次元方式を利用して位置決め点を迅速に見つけることで、高品質のホログラフィックデータストレージの技術というニーズを満たす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】先行技術のホログラフィックデータストレージ装置の構造を示す図。
【図２】本発明の重み付き重心法のフローチャート。
【図３ａ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｂ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｃ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｄ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｅ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の構造的特徴と達成する効果の更なる理解と認識のために、以下に好ましい実施例と図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例】
【００１２】
一般的なホログラフィックデータストレージ装置の構造においては、二次元センサを使用して受信するのはシステム拡大後のグレースケール図形であるが、二次元センサが受信する図形はシステム倍率、システムノイズ、ランダムエラーの影響を受けるため、どのようにこのグレースケール図形を正確に再生するかという問題に遭遇する。再生におけるステップでは、まず受信する図形の位置決め点位置の座標を確定して、各信号の画素サイズ（ｐｉｘｅｌ ｓｉｚｅ）を再生する必要がある。以下に紹介するのは本発明の画像位置決め方法であり、この方法は同軸系または軸はずし系のホログラフィックデータストレージ装置に用いられ、上述の位置決め点を取得するとともに、グレースケール図形を正確に再生するのに役立つ。
【００１３】
図２と図３ａ乃至図３ｅを参照されたい。まず、ステップＳ１０が示すように、二次元センサは複数ブロックを有するグレースケール画像を受信し、グレースケール画像のグレースケール深度はＮビットであり、グレースケールの最大値は２N−１であり、各ブロックはｎ×ｎ画素を有し、ｎは自然数である。ブロックは黒色ブロックまたは白色ブロックであり、グレースケール画像は複数の黒色ブロックと複数の白色ブロックを含み、かつ黒色ブロックと白色ブロックの個数は同じであるとともに、チェスボード式の配列を例とする。また、上述のグレースケール画像はＨ×Ｗの正方行列であり、ＨもＷも自然数である。たとえば、図３ａが示すグレースケール画像３４は、６×６の正方行列であるとともに、３６個のブロック３６を有し、ブロック３６は黒色ブロックまたは白色ブロックである。黒色ブロックは図中の斜線塗りのブロックであり、白色ブロックは白塗りのブロックであり、かつ黒色ブロックと白色ブロックはチェスボード式の配列である。
【００１４】
次にステップＳ１２が示すように、内蔵された第一参照グレースケールフレームを利用し、グレースケール画像上で第一参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域の画像を順にキャプチャして、第一キャプチャ画像とする。言い換えると、第一キャプチャ画像は上述のブロックの第一列の第一行から始まり、画素を単位とし、順に最後の一列の最後の一行に向かってキャプチャが行われる。同時に第一参照グレースケールフレームと各第一キャプチャ画像の領域比較を行い、複数の第一数値を得て、第一二次元オリジナルマトリクスを作成する。第一参照グレースケールフレームは正方形、直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形または多辺形であり、ここでは正方形を例とする。第一参照グレースケールフレームの次元はｍ×ｍ、ｍ≧２であり、ｍは自然数であり、ｍの大きさと受信した画像の倍率は関係があり、かつ第一参照グレースケールフレームは複数の第一黒マスと複数の第一白マスを有し、第一黒マスと第一白マスのグレースケール値はシステムによって設定が異なる、またはプリセットの０と２２５を別々に表示したものである。また、第一黒マスと第一白マスもチェスボード式の配列である。さらに、第一参照グレースケールフレームと各第一キャプチャ画像については相似構造（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ＳＳＩＭ）演算法を利用して領域比較が行われ、グレースケール画像中の各ブロックは閉領域を形成する必要がなく、各第一数値Ｖ１は次の数式１で求められる。
【００１５】
【数１】
【００１６】
ここで、ｘはグレースケール画像であり、ｙＩは第一キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1I＜０．１、０＜Ｃ2I＜０．１、Ｃ1I、Ｃ2Iはそれぞれグレースケール画像と第一キャプチャ画像の明度とコントラスト比と構造性関数であり、μxはグレースケール画像の画像強度であり数式２で表し、μyIは第一キャプチャ画像の画像強度であり数式３で表す。σxはグレースケール画像の画像標準偏差であり数式４で表し、σyIは第一キャプチャ画像の画像標準偏差であり数式５で表す。σxyIはグレースケール画像と第一キャプチャ画像の共分散であり数式６で表す。
【００１７】
【数２】
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】
たとえば、図３ｂが示すように、第一参照グレースケールフレーム３８の次元は２×２を例とし、かつ第一参照グレースケールフレームは２つの第一黒マスと２つの第一白マスを有し、第一黒マスは図中の斜線塗りのブロックで、第一白マスは白塗りのブロックであり、第一黒マスと第一白マスはチェスボード式の配列である。ｎが１のとき、各ブロック３６は１画素を有する。図中の太い黒枠の大きさと第一参照グレースケールフレームの大きさは同じであるため、太い黒枠の大きさを利用して領域画像をキャプチャし、第一キャプチャ画像とする。太い黒枠はまずブロック３６の第一列の第一行から移動を開始し、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ11が得られる。この類推に基づいて、右方向へ移動し、ａ12、ａ13、ａ14が得られる。太い黒枠がブロック３６の第一列の第五行まで移動したとき、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ15が得られる。続いて、図３ｃが示すように、太い黒枠はブロック３６の第二列の第一行に移動し、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ21が得られる。最後に太い黒枠はブロック３６の第五列の第五行まで移動し、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ55が得られる。ａ11・・・ａ55は即ち第一数値であり、−１〜１の間に介在し、ゼロより大きい数値は正関数であり、ゼロより小さい数値は負関数である。数式７が示すように、第一数値を新しい二次元マトリックス内に当てはめ、第一二次元オリジナルマトリクスを作成する。
【００２３】
【数７】
【００２４】
ステップＳ１４が示すように、ゼロより小さい第一数値をゼロとし、その他の第一数値を残し、第一二次元オリジナルマトリクスを第一二次元マトリクスに変換する。たとえば、ａ15、ａ23、ａ32、ａ41、ａ53が負の値であるとき、第一二次元マトリクスは数式８で示したようになる。
【００２５】
【数８】
【００２６】
続いて、ステップＳ１６が示すように、次元の大きさと第一参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスの各要素より等しいまたは小さいことを利用し、キャプチャマトリクスの各要素を第一二次元マトリクスの各要素に乗じて、第一位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき第一二次元マトリクスの中心領域で最大の第一数値を見つけて、第一位置決め値とする。キャプチャマトリクス中の各要素は任意の自然数である。この実施例においては、キャプチャマトリクスの次元の大きさをｐ×ｐとし、ｐは隣り合う２つの黒色ブロックの中心点の互いの距離である。上述の実施例では、第一参照グレースケールフレーム３８の次元が２×２のとき、キャプチャマトリクスの次元も２×２である。しかし、第一参照グレースケールフレームがｍ≧６のとき、キャプチャマトリクスの次元はｒ×ｒであり、ｒは自然数であり、ｍ≧ｒ≧（ｍ／２）−１となる。
【００２７】
第一位置決め値を見つけ出した後、ステップＳ１８が示すように、第一位置決め値を利用してグレースケール画像上に対応する第一位置を見つけて、第一位置決め点位置とする。本発明は上述の二次元方式を利用して精確な位置決め点を迅速に見つけ、システムのビット誤り率（ＢＥＲ）を低下させる。この方法は精密で高価な光学システムへの応用に限られないので、低コストの光学システムを利用して満足できる高品質なホログラフィックデータストレージの技術を達成できる。
【００２８】
上述の第一位置決め点位置は即ち白色ブロックの位置決め点位置であり、続いて、上述の方法にならった黒色ブロックの位置決め点位置の計算について、以下に詳述する。
【００２９】
まず、ステップＳ２０が示すように、第二参照グレースケールフレームを利用し、グレースケール画像上で第二参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域の画像を順にキャプチャし、第二キャプチャ画像とする。言い換えると、第二キャプチャ画像は上述のブロックの第一列の第一行から始まり、画素を単位とし、順に最後の一列の最後の一行に向かってキャプチャが行われる。同時に第二参照グレースケールフレームと各第二キャプチャ画像の領域比較を行い、複数の第二数値を得て、第二二次元オリジナルマトリクスを作成する。第二参照グレースケールフレームは正方形、直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形または多辺形であり、ここでは正方形を例とする。第二参照グレースケールフレームの次元の大きさは第一参照グレースケールフレームと同じであり、ｍ×ｍ、ｍ≧２であり、ｍは自然数であり、ｍの大きさと受信した画像の倍率は関係があり、かつ第二参照グレースケールフレームは複数の第二黒マスと複数の第二白マスを有し、前述の第一白マスと第二黒マスの位置は同じであり、前述の第一黒マスと第二白マスの位置は同じである。第二黒マスと第二白マスのグレースケール値はシステムによって設定が異なる、またはプリセットの０と２２５を別々に表示したものである。また、第二黒マスと第二白マスもチェスボード式の配列である。この第二グレースケールフレームはシステムに内蔵され、または第一参照グレースケールフレームによってその中の第一黒マス、第一白マスの位置と交替互換できる。さらに、第二グレースケールフレームと各第二キャプチャ画像については相似構造（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ＳＳＩＭ）演算法を利用して領域比較が行われ、各第二数値Ｖ2は次の数式９で求められる。
【００３０】
【数９】
【００３１】
ここで、ｘはグレースケール画像であり、ｙＩＩは第二キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1II＜０．１、０＜Ｃ2II＜０．１、Ｃ1II、Ｃ2IIはそれぞれグレースケール画像と第二キャプチャ画像の明度とコントラスト比と構造性関数であり、μxはグレースケール画像の画像強度であり数式１０で表し、μyIIは第二キャプチャ画像の画像強度であり数式１１で表す。σxはグレースケール画像の画像標準偏差であり数式１２で表し、σyIIは第二キャプチャ画像の画像標準偏差であり数式１３で表す。σxyIIはグレースケール画像と第二キャプチャ画像の共分散であり数式１４で表す。
【００３２】
【数１０】
【００３３】
【数１１】
【００３４】
【数１２】
【００３５】
【数１３】
【００３６】
【数１４】
【００３７】
たとえば、図３ｄが示すように、第二参照グレースケールフレーム４０の次元は２×２を例とし、かつ第二参照グレースケールフレームは２つの第二黒マスと２つの第二白マスを有し、第二黒マスは図中の斜線塗りのブロックで、第二白マスは白塗りのブロックであり、第二黒マスと第二白マスもチェスボード式の配列である。ｎが１のとき、各ブロック３６は１画素を有する。図中の太い黒枠の大きさと第二参照グレースケールフレームの大きさは同じであるため、太い黒枠の大きさを利用して領域画像をキャプチャし、第二キャプチャ画像とする。太い黒枠はまずブロック３６の第一列の第一行から移動を開始し、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ11が得られる。この類推に基づいて、右方向へ移動し、ｂ12、ｂ13、ｂ14が得られる。太い黒枠がブロック３６の第一列の第五行まで移動したとき、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ15が得られる。続いて、図３ｅが示すように、太い黒枠はブロック３６の第二列の第一行に移動し、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ21が得られる。最後に太い黒枠はブロック３６の第五列の第五行まで移動し、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ55が得られる。ｂ11・・・ｂ55は即ち第二数値であり、−１〜１の間に介在し、ゼロより大きい数値は正関数であり、ゼロより小さい数値は負関数である。数式１５が示すように、第二数値を新しい二次元マトリックス内に当てはめ、第二二次元オリジナルマトリクスを作成する。
【００３８】
【数１５】
【００３９】
ステップＳ２２が示すように、ゼロより小さい第二数値をゼロとし、その他の第二数値を残し、第二二次元オリジナルマトリクスを第二二次元マトリクスに変換する。たとえば、ｂ15、ｂ23、ｂ32、ｂ41、ｂ53が負の値であるとき、第二二次元マトリクスは数式１６で示したようになる。
【００４０】
【数１６】
【００４１】
続いて、ステップＳ２４が示すように、上述のキャプチャマトリクスの各要素を利用して、各要素を第二二次元マトリクスの各要素に乗じて、第二位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき第二二次元マトリクスの中心領域で最大の第二数値を見つけて、第二位置決め値とする。
【００４２】
最後に、ステップＳ２６が示すように、第二位置決め値を利用してグレースケール画像上に対応する第二位置を見つけて、第二位置決め点位置とする。
【００４３】
上述の第二位置決め点位置は即ち黒色ブロックの位置決め点位置である。計算理論によると、本発明はＳＳＩＭ演算法を利用して第一、第二位置決め点位置の精密度を得る。距離の正確な位置決め点は±５０％内であるので、画像の歪みやピンぼけの発生を避けられ、二次元センサが受信したグレースケール図形を正確に再生できる。
【００４４】
上述のステップＳ１０乃至ステップＳ２６中において、ステップＳ２０乃至ステップＳ２６は省略でき、第一位置決め点位置を算出して二次元センサが受信した画像の位置決め点とでき、同様に画像の歪みやピンぼけの発生を避ける効果がある。
【００４５】
以上に述べた内容は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明の精神と領域を脱しない範囲で加えられた構造、形状、特徴などの変更や潤色は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ レーザー
１２ 空間フィルタ
１４ 第一レンズ
１６ ビームスプリッタ
１８ 空間光変調器
２０ 第二レンズ
２２ 記録材料
２４ 第三レンズ
２６ 反射鏡
２８ 二次元センサ
３０ 参照ビーム
３２ 信号ビーム
３４ グレースケール画像
３６ ブロック
３８ 第一参照グレースケールフレーム
４０ 第二参照グレースケールフレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置決め方法に関するものであって、特にホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックデータストレージ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ）は大容量と高速記録という特色を同時に備えており、次世代のデータストレージ装置の中でも極めて優勢な製品である。しかし、ホログラフィックデータストレージシステムは光学品質とシステム較正に対する要求が相当厳しく、ホログラフィックシステムは高速転送の際、通常は収差などのノイズの影響があるために、ホログラフィックデータストレージ装置は市販が難しい。
【０００３】
図１が示すように、一般的なホログラフィックデータストレージ装置の基本構造は、レーザー１０、空間フィルタ１２、第一レンズ１４、ビームスプリッタ１６、空間光変調器１８、第二レンズ２０、記録材料２２、第三レンズ２４、反射鏡２６および二次元センサ２８を含む。レーザビームがレーザ１０から発射された後、空間フィルタ１２、第一レンズ１４、ビームスプリッタ１６を順に通って、ビームスプリッタ１６によって参照ビーム３０と信号ビーム３２に分けられ、参照ビーム３０は反射鏡２６の方に進み、信号ビーム３２は空間光変調器１８の方へ進み、参照ビーム３０は反射鏡２６に反射して記録材料２２に入射し、また空間光変調器１８によって信号ビーム３２は符号化された情報を含み、信号ビーム３２は記録材料２２の方に進み、最後に信号ビーム３２は参照ビーム３０と１組の干渉パターンを形成して記録材料２２に記録される。その後、信号ビーム３２は遮られ、残った参照ビーム３０は読み取られ、参照ビーム３０が記録材料２２に入射した後の回折光は二次元センサ２８上に届くが、光学システムには収差等の影響があるため、二次元センサ２８上の画像に歪みが生じる。
【０００４】
二次元センサが受信した図形を再生するために、以下のように、画像を再生するいくつかの公知技術がある。特許文献１の技術は、参照ビームと入射ビームの角度を利用して画像の位置を計算するものであるが、焦点外画像の照準には用いることができない。非特許文献１で発表された技術は、二次元センサと空間光変調器の間は１つの比率を維持する必要があるが、任意のシステムに用いて画像処理の演算を行うことはできない。非特許文献２で発表された技術は、ピクセルマッチングのシステムであり、これは精確な照準、高品質の光学システムおよび収差がより小さいという条件を満たせば画像処理の演算ができるが、コストがより高い。非特許文献３で発表された技術は、画像を二値化するとき、システムノイズの影響で、単一の閾値によってマス内に多重領域が発生し、位置決め点を判定できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】アメリカ特許ＵＳ５９８２５１３
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Ｉｍａｇｅ ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ ｆｏｒ ｐａｇｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ」，Ｍ．Ａｙｒｅｓ等，２００６年
【非特許文献２】「Ｐｉｘｅｌ−ｍａｔｃｈｅｄ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ｗｉｔｈ ｍｅｇａｂｉｔ ｐａｇｅｓ」，Ｒ．Ｍ．Ｓｈｅｌｂｙ等，１９９７年
【非特許文献３】「Ａ Ｇｒａｙ Ｌｅｖｅｌ Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ」，Ｍ．Ｏｕ−Ｙａｎｇ等，２０１１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の欠点に対して、公知の問題を解決すべく、ホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法を提案する。本発明の主な目的は、内蔵された参照グレースケールフレームを利用して、グレースケール画像中の各キャプチャ画像に対して領域比較を行い、画像中の各ブロックは閉領域を形成する必要が無いようにし、また二次元方式を利用して迅速に精確な位置決め点を見つけ、システムのビット誤り率（ＢＥＲ）を低下させることで、低コストの光学システムを達成できる高品質なホログラフィックデータストレージの技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法は、まずグレースケール画像を受信し、次に参照グレースケールフレームを利用して、グレースケール画像上で参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域画像を順にキャプチャし、キャプチャ画像とし、かつ参照グレースケールフレームと各キャプチャ画像の領域比較を行って、複数数値を得て、これにより二次元オリジナルマトリクスを作成する。そして、ゼロより小さい数値をゼロとするとともに、その他残りの数値を残し、二次元オリジナルマトリクスを二次元マトリクスに変換する。次元の大きさと参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスおよび二次元マトリクスより小さいまたは等しいことを利用して、位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき二次元マトリクスの中心領域で最大の数値を見つけて、位置決め値とする。最後に、位置決め値を利用してそのグレースケール画像上に対応する位置を見つけ、位置決め点位置とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、参照グレースケールフレームを利用して、受信したグレースケール画像に対して領域比較を行うとともに、二次元方式を利用して位置決め点を迅速に見つけることで、高品質のホログラフィックデータストレージの技術というニーズを満たす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】先行技術のホログラフィックデータストレージ装置の構造を示す図。
【図２】本発明の重み付き重心法のフローチャート。
【図３ａ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｂ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｃ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｄ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【図３ｅ】本発明の各ステップの画像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の構造的特徴と達成する効果の更なる理解と認識のために、以下に好ましい実施例と図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例】
【００１２】
一般的なホログラフィックデータストレージ装置の構造においては、二次元センサを使用して受信するのはシステム拡大後のグレースケール図形であるが、二次元センサが受信する図形はシステム倍率、システムノイズ、ランダムエラーの影響を受けるため、どのようにこのグレースケール図形を正確に再生するかという問題に遭遇する。再生におけるステップでは、まず受信する図形の位置決め点位置の座標を確定して、各信号の画素サイズ（ｐｉｘｅｌ ｓｉｚｅ）を再生する必要がある。以下に紹介するのは本発明の画像位置決め方法であり、この方法は同軸系または軸はずし系のホログラフィックデータストレージ装置に用いられ、上述の位置決め点を取得するとともに、グレースケール図形を正確に再生するのに役立つ。
【００１３】
図２と図３ａ乃至図３ｅを参照されたい。まず、ステップＳ１０が示すように、二次元センサは複数ブロックを有するグレースケール画像を受信し、グレースケール画像のグレースケール深度はＮビットであり、グレースケールの最大値は２N−１であり、各ブロックはｎ×ｎ画素を有し、ｎは自然数である。ブロックは黒色ブロックまたは白色ブロックであり、グレースケール画像は複数の黒色ブロックと複数の白色ブロックを含み、かつ黒色ブロックと白色ブロックの個数は同じであるとともに、チェスボード式の配列を例とする。また、上述のグレースケール画像はＨ×Ｗの正方行列であり、ＨもＷも自然数である。たとえば、図３ａが示すグレースケール画像３４は、６×６の正方行列であるとともに、３６個のブロック３６を有し、ブロック３６は黒色ブロックまたは白色ブロックである。黒色ブロックは図中の斜線塗りのブロックであり、白色ブロックは白塗りのブロックであり、かつ黒色ブロックと白色ブロックはチェスボード式の配列である。
【００１４】
次にステップＳ１２が示すように、内蔵された第一参照グレースケールフレームを利用し、グレースケール画像上で第一参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域の画像を順にキャプチャして、第一キャプチャ画像とする。言い換えると、第一キャプチャ画像は上述のブロックの第一列の第一行から始まり、画素を単位とし、順に最後の一列の最後の一行に向かってキャプチャが行われる。同時に第一参照グレースケールフレームと各第一キャプチャ画像の領域比較を行い、複数の第一数値を得て、第一二次元オリジナルマトリクスを作成する。第一参照グレースケールフレームは正方形、直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形または多辺形であり、ここでは正方形を例とする。第一参照グレースケールフレームの次元はｍ×ｍ、ｍ≧２であり、ｍは自然数であり、ｍの大きさと受信した画像の倍率は関係があり、かつ第一参照グレースケールフレームは複数の第一黒マスと複数の第一白マスを有し、第一黒マスと第一白マスのグレースケール値はシステムによって設定が異なる、またはプリセットの０と２２５を別々に表示したものである。また、第一黒マスと第一白マスもチェスボード式の配列である。さらに、第一参照グレースケールフレームと各第一キャプチャ画像については相似構造（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ＳＳＩＭ）演算法を利用して領域比較が行われ、グレースケール画像中の各ブロックは閉領域を形成する必要がなく、各第一数値Ｖ１は次の数式１で求められる。
【００１５】
【数１】
【００１６】
ここで、ｘはグレースケール画像であり、ｙＩは第一キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1I＜０．１、０＜Ｃ2I＜０．１、Ｃ1I、Ｃ2Iはそれぞれグレースケール画像と第一キャプチャ画像の明度とコントラスト比と構造性関数であり、μxはグレースケール画像の画像強度であり数式２で表し、μyIは第一キャプチャ画像の画像強度であり数式３で表す。σxはグレースケール画像の画像標準偏差であり数式４で表し、σyIは第一キャプチャ画像の画像標準偏差であり数式５で表す。σxyIはグレースケール画像と第一キャプチャ画像の共分散であり数式６で表す。
【００１７】
【数２】
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】
たとえば、図３ｂが示すように、第一参照グレースケールフレーム３８の次元は２×２を例とし、かつ第一参照グレースケールフレームは２つの第一黒マスと２つの第一白マスを有し、第一黒マスは図中の斜線塗りのブロックで、第一白マスは白塗りのブロックであり、第一黒マスと第一白マスはチェスボード式の配列である。ｎが１のとき、各ブロック３６は１画素を有する。図中の太い黒枠の大きさと第一参照グレースケールフレームの大きさは同じであるため、太い黒枠の大きさを利用して領域画像をキャプチャし、第一キャプチャ画像とする。太い黒枠はまずブロック３６の第一列の第一行から移動を開始し、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ11が得られる。この類推に基づいて、右方向へ移動し、ａ12、ａ13、ａ14が得られる。太い黒枠がブロック３６の第一列の第五行まで移動したとき、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ15が得られる。続いて、図３ｃが示すように、太い黒枠はブロック３６の第二列の第一行に移動し、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ21が得られる。最後に太い黒枠はブロック３６の第五列の第五行まで移動し、このときキャプチャした第一キャプチャ画像については数式１を利用して第一参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ａ55が得られる。ａ11・・・ａ55は即ち第一数値であり、−１〜１の間に介在し、ゼロより大きい数値は正関数であり、ゼロより小さい数値は負関数である。数式７が示すように、第一数値を新しい二次元マトリックス内に当てはめ、第一二次元オリジナルマトリクスを作成する。
【００２３】
【数７】
【００２４】
ステップＳ１４が示すように、ゼロより小さい第一数値をゼロとし、その他の第一数値を残し、第一二次元オリジナルマトリクスを第一二次元マトリクスに変換する。たとえば、ａ15、ａ23、ａ32、ａ41、ａ53が負の値であるとき、第一二次元マトリクスは数式８で示したようになる。
【００２５】
【数８】
【００２６】
続いて、ステップＳ１６が示すように、次元の大きさと第一参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスの各要素より等しいまたは小さいことを利用し、キャプチャマトリクスの各要素を第一二次元マトリクスの各要素に乗じて、第一位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき第一二次元マトリクスの中心領域で最大の第一数値を見つけて、第一位置決め値とする。キャプチャマトリクス中の各要素は任意の自然数である。この実施例においては、キャプチャマトリクスの次元の大きさをｐ×ｐとし、ｐは隣り合う２つの黒色ブロックの中心点の互いの距離である。上述の実施例では、第一参照グレースケールフレーム３８の次元が２×２のとき、キャプチャマトリクスの次元も２×２である。しかし、第一参照グレースケールフレームがｍ≧６のとき、キャプチャマトリクスの次元はｒ×ｒであり、ｒは自然数であり、ｍ≧ｒ≧（ｍ／２）−１となる。
【００２７】
第一位置決め値を見つけ出した後、ステップＳ１８が示すように、第一位置決め値を利用してグレースケール画像上に対応する第一位置を見つけて、第一位置決め点位置とする。本発明は上述の二次元方式を利用して精確な位置決め点を迅速に見つけ、システムのビット誤り率（ＢＥＲ）を低下させる。この方法は精密で高価な光学システムへの応用に限られないので、低コストの光学システムを利用して満足できる高品質なホログラフィックデータストレージの技術を達成できる。
【００２８】
上述の第一位置決め点位置は即ち白色ブロックの位置決め点位置であり、続いて、上述の方法にならった黒色ブロックの位置決め点位置の計算について、以下に詳述する。
【００２９】
まず、ステップＳ２０が示すように、第二参照グレースケールフレームを利用し、グレースケール画像上で第二参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域の画像を順にキャプチャし、第二キャプチャ画像とする。言い換えると、第二キャプチャ画像は上述のブロックの第一列の第一行から始まり、画素を単位とし、順に最後の一列の最後の一行に向かってキャプチャが行われる。同時に第二参照グレースケールフレームと各第二キャプチャ画像の領域比較を行い、複数の第二数値を得て、第二二次元オリジナルマトリクスを作成する。第二参照グレースケールフレームは正方形、直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形または多辺形であり、ここでは正方形を例とする。第二参照グレースケールフレームの次元の大きさは第一参照グレースケールフレームと同じであり、ｍ×ｍ、ｍ≧２であり、ｍは自然数であり、ｍの大きさと受信した画像の倍率は関係があり、かつ第二参照グレースケールフレームは複数の第二黒マスと複数の第二白マスを有し、前述の第一白マスと第二黒マスの位置は同じであり、前述の第一黒マスと第二白マスの位置は同じである。第二黒マスと第二白マスのグレースケール値はシステムによって設定が異なる、またはプリセットの０と２２５を別々に表示したものである。また、第二黒マスと第二白マスもチェスボード式の配列である。この第二グレースケールフレームはシステムに内蔵され、または第一参照グレースケールフレームによってその中の第一黒マス、第一白マスの位置と交替互換できる。さらに、第二グレースケールフレームと各第二キャプチャ画像については相似構造（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ＳＳＩＭ）演算法を利用して領域比較が行われ、各第二数値Ｖ2は次の数式９で求められる。
【００３０】
【数９】
【００３１】
ここで、ｘはグレースケール画像であり、ｙＩＩは第二キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1II＜０．１、０＜Ｃ2II＜０．１、Ｃ1II、Ｃ2IIはそれぞれグレースケール画像と第二キャプチャ画像の明度とコントラスト比と構造性関数であり、μxはグレースケール画像の画像強度であり数式１０で表し、μyIIは第二キャプチャ画像の画像強度であり数式１１で表す。σxはグレースケール画像の画像標準偏差であり数式１２で表し、σyIIは第二キャプチャ画像の画像標準偏差であり数式１３で表す。σxyIIはグレースケール画像と第二キャプチャ画像の共分散であり数式１４で表す。
【００３２】
【数１０】
【００３３】
【数１１】
【００３４】
【数１２】
【００３５】
【数１３】
【００３６】
【数１４】
【００３７】
たとえば、図３ｄが示すように、第二参照グレースケールフレーム４０の次元は２×２を例とし、かつ第二参照グレースケールフレームは２つの第二黒マスと２つの第二白マスを有し、第二黒マスは図中の斜線塗りのブロックで、第二白マスは白塗りのブロックであり、第二黒マスと第二白マスもチェスボード式の配列である。ｎが１のとき、各ブロック３６は１画素を有する。図中の太い黒枠の大きさと第二参照グレースケールフレームの大きさは同じであるため、太い黒枠の大きさを利用して領域画像をキャプチャし、第二キャプチャ画像とする。太い黒枠はまずブロック３６の第一列の第一行から移動を開始し、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ11が得られる。この類推に基づいて、右方向へ移動し、ｂ12、ｂ13、ｂ14が得られる。太い黒枠がブロック３６の第一列の第五行まで移動したとき、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ15が得られる。続いて、図３ｅが示すように、太い黒枠はブロック３６の第二列の第一行に移動し、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ21が得られる。最後に太い黒枠はブロック３６の第五列の第五行まで移動し、このときキャプチャした第二キャプチャ画像については数式９を利用して第二参照グレースケールフレームとの領域比較が行われ、ｂ55が得られる。ｂ11・・・ｂ55は即ち第二数値であり、−１〜１の間に介在し、ゼロより大きい数値は正関数であり、ゼロより小さい数値は負関数である。数式１５が示すように、第二数値を新しい二次元マトリックス内に当てはめ、第二二次元オリジナルマトリクスを作成する。
【００３８】
【数１５】
【００３９】
ステップＳ２２が示すように、ゼロより小さい第二数値をゼロとし、その他の第二数値を残し、第二二次元オリジナルマトリクスを第二二次元マトリクスに変換する。たとえば、ｂ15、ｂ23、ｂ32、ｂ41、ｂ53が負の値であるとき、第二二次元マトリクスは数式１６で示したようになる。
【００４０】
【数１６】
【００４１】
続いて、ステップＳ２４が示すように、上述のキャプチャマトリクスの各要素を利用して、各要素を第二二次元マトリクスの各要素に乗じて、第二位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき第二二次元マトリクスの中心領域で最大の第二数値を見つけて、第二位置決め値とする。
【００４２】
最後に、ステップＳ２６が示すように、第二位置決め値を利用してグレースケール画像上に対応する第二位置を見つけて、第二位置決め点位置とする。
【００４３】
上述の第二位置決め点位置は即ち黒色ブロックの位置決め点位置である。計算理論によると、本発明はＳＳＩＭ演算法を利用して第一、第二位置決め点位置の精密度を得る。距離の正確な位置決め点は±５０％内であるので、画像の歪みやピンぼけの発生を避けられ、二次元センサが受信したグレースケール図形を正確に再生できる。
【００４４】
上述のステップＳ１０乃至ステップＳ２６中において、ステップＳ２０乃至ステップＳ２６は省略でき、第一位置決め点位置を算出して二次元センサが受信した画像の位置決め点とでき、同様に画像の歪みやピンぼけの発生を避ける効果がある。
【００４５】
以上に述べた内容は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明の精神と領域を脱しない範囲で加えられた構造、形状、特徴などの変更や潤色は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ レーザー
１２ 空間フィルタ
１４ 第一レンズ
１６ ビームスプリッタ
１８ 空間光変調器
２０ 第二レンズ
２２ 記録材料
２４ 第三レンズ
２６ 反射鏡
２８ 二次元センサ
３０ 参照ビーム
３２ 信号ビーム
３４ グレースケール画像
３６ ブロック
３８ 第一参照グレースケールフレーム
４０ 第二参照グレースケールフレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グレースケール画像を受信するステップと、
第一参照グレースケールフレームを利用して、前記グレースケール画像上で前記第一参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域画像を順にキャプチャし、第一キャプチャ画像とし、かつ前記第一参照グレースケールフレームと各前記第一キャプチャ画像の領域比較を行って、複数の第一数値を得て、これにより第一二次元オリジナルマトリクスを作成するステップと、
ゼロより小さい前記第一数値をゼロとするとともに、その他残りの前記第一数値を残し、前記第一二次元オリジナルマトリクスを第一二次元マトリクスに変換するステップと、
次元の大きさと前記第一参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスおよび前記第一二次元マトリクスより小さいまたは等しいことを利用して、第一位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき前記第一二次元マトリクスの中心領域で最大の前記第一数値を見つけて、第一位置決め値とするステップと、
前記第一位置決め値を利用してその前記グレースケール画像上に対応する第一位置を見つけ、第一位置決め点位置とするステップと、
を含むことを特徴とする、ホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項２】
前記グレースケール画像のグレースケール深度はＮビットであり、かつ各前記第一数値Ｖ１は次の式
によって求められ、ｘは前記グレースケール画像であり、ｙＩは前記第一キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1I＜０．１、０＜Ｃ2I＜０．１、μx、μyIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第一キャプチャ画像の画像強度であり、σx、σyIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第一キャプチャ画像の画像標準偏差であり、σxyIは前記グレースケール画像と前記第一キャプチャ画像の共分散であり、かつ
となることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項３】
前記キャプチャマトリクスと前記第一二次元マトリクスを利用して前記第一位置決めマトリクスを取得するステップ中では、前記キャプチャマトリクスの各要素を、前記第一二次元マトリクスの各要素に乗じて、前記第一位置決めマトリクスを取得し、かつ前記キャプチャマトリクスの各前記要素は任意の自然数であることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項４】
前記第一グレースケールフレームは直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形、正方形または多辺形であることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項５】
前記グレースケール画像は複数のブロックを有し、各前記ブロックはｎ×ｎ画素を有し、ｎは自然数であり、かつ前記第一キャプチャ画像は前記ブロックの第一列の第一行からは始まるとともに、前記画素を単位とし、最後の一列の最後の一行に向かって順にキャプチャを行うことを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項６】
前記ブロックは黒色ブロックまたは白色ブロックであり、前記グレースケール画像は複数の前記黒色ブロックと複数の前記白色ブロックを含み、かつ前記第一参照グレースケールフレームの次元はｍ×ｍであり、ｍ≧２であり、ｍは自然数であり、前記第一参照グレースケールフレームは複数の第一黒マスと複数の第一白マスを有することを特徴とする、請求項５に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項７】
前記第一参照グレースケールフレームの次元が２×２であるとき、前記キャプチャマトリクスの次元は２×２であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項８】
前記第一参照グレースケールフレームがｍ≧６のとき、前記キャプチャマトリクスの次元はｒ×ｒであり、ｒは自然数であり、ｍ≧ｒ≧（ｍ／２）−１であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項９】
前記黒色ブロックと前記白色ブロックはチェスボード式の配列であり、前記第一黒マスと前記第一白マスもまたチェスボード式の配列であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１０】
第二参照グレースケールフレームを利用して、前記グレースケール画像上で前記第二参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域画像を順にキャプチャし、第二キャプチャ画像とし、かつ前記第二参照グレースケールフレームと各前記第二キャプチャ画像をの領域比較を行って、複数の第二数値を得て、これにより第二二次元オリジナルマトリクスを作成し、前記第一参照グレースケールフレームと前記第二参照グレースケールフレームの次元の大きさは同じで、かつ、前記第二参照グレースケールフレームは複数の第二黒マスと複数の第二白マスを有し、また前記第一白マスと前記第二黒マスの位置は同じであり、前記第一黒マスと前記第二白マスの位置は同じであるステップと、
ゼロより小さい前記第二数値をゼロとするとともに、その他残りの前記第二数値を残し、前記第二二次元オリジナルマトリクスを第二二次元マトリクスに変換するステップと、
前記キャプチャマトリクスおよび前記第二二次元マトリクスを利用して、第二位置決めマトリクスを取得るとともに、これに基づき前記第二二次元マトリクスの中心領域で最大の前記第二数値を見つけて、第二位置決め値とするステップと、
前記第二位置決め値を利用してその前記グレースケール画像上に対応する第二位置を見つけ、第二位置決め点位置とするステップと、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１１】
前記グレースケール画像のグレースケール深度はＮビットであり、かつ各前記第二数値Ｖ２は次の式
によって求められ、Ｘは前記グレースケール画像であり、ｙＩＩは前記第二キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1II＜０．１、０＜Ｃ2II＜０．１、μx、μyIIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第二キャプチャ画像の画像強度であり、σx、σyIIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第二キャプチャ画像の画像標準偏差であり、σxyIIは前記グレースケール画像と前記第二キャプチャ画像の共分散であり、かつ
となることを特徴とする、請求項１０に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１２】
前記キャプチャマトリクスと前記第二二次元マトリクスを利用して前記第二位置決めマトリクスを取得するステップ中では、前記キャプチャマトリクスの各要素を、前記第二二次元マトリクスの各要素に乗じて、前記第二位置決めマトリクスを取得し、かつ前記キャプチャマトリクスの各前記要素は任意の自然数であることを特徴とする、請求項１０に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１３】
前記グレースケール画像は複数のブロックを有し、各前記ブロックはｎ×ｎ画素を有し、ｎは自然数であり、かつ前記第二キャプチャ画像は前記ブロックの第一列の第一行からは始まるとともに、前記画素を単位とし、最後の一列の最後の一行に向かって順にキャプチャを行うことを特徴とする、請求項１０に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１４】
前記第二グレースケールフレームは直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形、正方形または多辺形であることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１】
グレースケール画像を受信するステップと、
第一参照グレースケールフレームを利用して、前記グレースケール画像上で前記第一参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域画像を順にキャプチャし、第一キャプチャ画像とし、かつ前記第一参照グレースケールフレームと各前記第一キャプチャ画像の領域比較を行って、複数の第一数値を得て、これにより第一二次元オリジナルマトリクスを作成するステップと、
ゼロより小さい前記第一数値をゼロとするとともに、その他残りの前記第一数値を残し、前記第一二次元オリジナルマトリクスを第一二次元マトリクスに変換するステップと、
次元の大きさと前記第一参照グレースケールフレームがキャプチャマトリクスおよび前記第一二次元マトリクスより小さいまたは等しいことを利用して、第一位置決めマトリクスを取得するとともに、これに基づき前記第一二次元マトリクスの中心領域で最大の前記第一数値を見つけて、第一位置決め値とするステップと、
前記第一位置決め値を利用してその前記グレースケール画像上に対応する第一位置を見つけ、第一位置決め点位置とするステップと、
を含むことを特徴とする、ホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項２】
前記グレースケール画像のグレースケール深度はＮビットであり、かつ各前記第一数値Ｖ１は次の式
によって求められ、ｘは前記グレースケール画像であり、ｙＩは前記第一キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1I＜０．１、０＜Ｃ2I＜０．１、μx、μyIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第一キャプチャ画像の画像強度であり、σx、σyIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第一キャプチャ画像の画像標準偏差であり、σxyIは前記グレースケール画像と前記第一キャプチャ画像の共分散であり、かつ
となることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項３】
前記キャプチャマトリクスと前記第一二次元マトリクスを利用して前記第一位置決めマトリクスを取得するステップ中では、前記キャプチャマトリクスの各要素を、前記第一二次元マトリクスの各要素に乗じて、前記第一位置決めマトリクスを取得し、かつ前記キャプチャマトリクスの各前記要素は任意の自然数であることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項４】
前記第一グレースケールフレームは直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形、正方形または多辺形であることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項５】
前記グレースケール画像は複数のブロックを有し、各前記ブロックはｎ×ｎ画素を有し、ｎは自然数であり、かつ前記第一キャプチャ画像は前記ブロックの第一列の第一行からは始まるとともに、前記画素を単位とし、最後の一列の最後の一行に向かって順にキャプチャを行うことを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項６】
前記ブロックは黒色ブロックまたは白色ブロックであり、前記グレースケール画像は複数の前記黒色ブロックと複数の前記白色ブロックを含み、かつ前記第一参照グレースケールフレームの次元はｍ×ｍであり、ｍ≧２であり、ｍは自然数であり、前記第一参照グレースケールフレームは複数の第一黒マスと複数の第一白マスを有することを特徴とする、請求項５に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項７】
前記第一参照グレースケールフレームの次元が２×２であるとき、前記キャプチャマトリクスの次元は２×２であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項８】
前記第一参照グレースケールフレームがｍ≧６のとき、前記キャプチャマトリクスの次元はｒ×ｒであり、ｒは自然数であり、ｍ≧ｒ≧（ｍ／２）−１であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項９】
前記黒色ブロックと前記白色ブロックはチェスボード式の配列であり、前記第一黒マスと前記第一白マスもまたチェスボード式の配列であることを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１０】
第二参照グレースケールフレームを利用して、前記グレースケール画像上で前記第二参照グレースケールフレームの大きさと同じ領域画像を順にキャプチャし、第二キャプチャ画像とし、かつ前記第二参照グレースケールフレームと各前記第二キャプチャ画像をの領域比較を行って、複数の第二数値を得て、これにより第二二次元オリジナルマトリクスを作成し、前記第一参照グレースケールフレームと前記第二参照グレースケールフレームの次元の大きさは同じで、かつ、前記第二参照グレースケールフレームは複数の第二黒マスと複数の第二白マスを有し、また前記第一白マスと前記第二黒マスの位置は同じであり、前記第一黒マスと前記第二白マスの位置は同じであるステップと、
ゼロより小さい前記第二数値をゼロとするとともに、その他残りの前記第二数値を残し、前記第二二次元オリジナルマトリクスを第二二次元マトリクスに変換するステップと、
前記キャプチャマトリクスおよび前記第二二次元マトリクスを利用して、第二位置決めマトリクスを取得るとともに、これに基づき前記第二二次元マトリクスの中心領域で最大の前記第二数値を見つけて、第二位置決め値とするステップと、
前記第二位置決め値を利用してその前記グレースケール画像上に対応する第二位置を見つけ、第二位置決め点位置とするステップと、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１１】
前記グレースケール画像のグレースケール深度はＮビットであり、かつ各前記第二数値Ｖ２は次の式
によって求められ、Ｘは前記グレースケール画像であり、ｙＩＩは前記第二キャプチャ画像であり、０＜Ｃ1II＜０．１、０＜Ｃ2II＜０．１、μx、μyIIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第二キャプチャ画像の画像強度であり、σx、σyIIはそれぞれ前記グレースケール画像と前記第二キャプチャ画像の画像標準偏差であり、σxyIIは前記グレースケール画像と前記第二キャプチャ画像の共分散であり、かつ
となることを特徴とする、請求項１０に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１２】
前記キャプチャマトリクスと前記第二二次元マトリクスを利用して前記第二位置決めマトリクスを取得するステップ中では、前記キャプチャマトリクスの各要素を、前記第二二次元マトリクスの各要素に乗じて、前記第二位置決めマトリクスを取得し、かつ前記キャプチャマトリクスの各前記要素は任意の自然数であることを特徴とする、請求項１０に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１３】
前記グレースケール画像は複数のブロックを有し、各前記ブロックはｎ×ｎ画素を有し、ｎは自然数であり、かつ前記第二キャプチャ画像は前記ブロックの第一列の第一行からは始まるとともに、前記画素を単位とし、最後の一列の最後の一行に向かって順にキャプチャを行うことを特徴とする、請求項１０に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【請求項１４】
前記第二グレースケールフレームは直線形、十字形、交差線形、円形、三角形、菱形、正方形または多辺形であることを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィックデータストレージに用いる画像位置決め方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【公開番号】特開２０１３−８０１９５（Ｐ２０１３−８０１９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７３５０８（Ｐ２０１１−２７３５０８）
【出願日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（５９８１３９７４８）國立交通大學 (92)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（５９８１３９７４８）國立交通大學 (92)
【Ｆターム（参考）】
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