JP2001307072A - 認識システム、認識装置、認識方法および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の画像から得られる移動物体の軌跡を用
いて進行方向を検知する必要がなく、複数の移動物体の
位置認識、個体識別および進行方向の検知を容易かつ高
速に行うことができる認識システムを提供する。 【解決手段】 移動物体には、任意の回転角度に対して
非対称になるように赤外ＬＥＤが設けられている。映像
撮像装置１００で移動物体を撮像し（Ｓ１）、撮像され
た画像からパターンを構成する輝点を検出し、検出され
た輝点を基準点として特定領域の画像の切り出し、特定
領域内の特徴量を抽出する（Ｓ３）。抽出された画像お
よび特徴量を基に、個体識別を行う（Ｓ２２）。このと
き、輝点の位置情報（ピーク点の座標）から赤外ＬＥＤ
のオンオフを判定し、その判定結果を予め登録されてい
るパターンと比較することによって個体識別を行うとと
もに、パターンの回転角を計算し、進行方向を検知す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置から映像
信号を取り込み、複数の移動物体に設けられている特定
パターンを画像処理により解析することで、複数の移動
物体の位置認識、個体識別および進行方向の検知を行う
認識システム、認識装置、認識方法および記憶媒体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動物体の位置認識および個体識
別を行う場合、種々の方法が知られている。本願出願人
は、移動物体に発光体を配置し、この発光体から発せら
れるパターンをＣＣＤカメラで撮像して移動物体の位置
認識および個体識別を行う方法を提案している。

【０００３】このような方法で位置認識および個体識別
が行われた移動物体の位置を制御する場合、個々の物体
の位置情報に加えて進行方向の検知が必要になる。進行
方向が検知されると、壁などの障害物との衝突回避、個
々の移動物体同士の衝突回避、および衝突した際の復旧
を行うことが容易になる。一般的に、移動物体の進行方
向を検知する場合、複数の画像から得られる移動物体の
軌跡を用いる。

【０００４】また、上記方法で位置認識を行う際、その
位置情報を基に画像の領域を抽出し、抽出領域内だけで
個体識別処理を行うことで処理を軽減していた。この位
置認識処理では、位置認識用の発光体（発光素子）の輝
点を検知するため、ＣＣＤカメラで撮像した画像のラス
タスキャンを行っている。その際、認識パターンは、外
側に凸の多角形の各頂点に位置認識用の発光体があるの
で、ほとんどの場合、位置認識用の発光体（発光素子）
が先に検出される。

【０００５】さらに、上記方法で画像処理により位置認
識および個体識別を行う場合、テンプレートマッチング
や、特徴量を抽出して相関関数、ニューラルネットワー
クなどを用いて処理していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法で移動物体の進行方向を検知する場合、全ての
移動物体の軌跡をメモリなどに蓄えておく必要があり、
処理が複雑であった。また、移動物体が１ヶ所で回転運
動を行った場合、進行方向を検知できなかった。さら
に、個体識別を誤った場合、対応することができなかっ
た。

【０００７】また、画像のラスタスキャンを行って位置
認識用の発光体（発光素子）を先に検出する場合、パタ
ーンがある限られた角度で傾いていると、位置認識用の
発光体でなく、個体識別用の発光体が先に検知されてし
まうことがあり、その場合、誤った領域を抽出してしま
うおそれがあった。

【０００８】さらに、特徴量を抽出して相関関数、ニュ
ーラルネットワークなどを用いて処理する場合、変形・
回転したパターンの認識を可能にするためには、識別す
るための特徴量の数を多くとることが必要になるので、
計算量が非常に多くなり、リアルタイムで複数の移動物
体の位置認識および個体識別を行うことが難しかった。
また、複数の物体の位置認識および個体識別を行う方法
として、二次元バーコードを利用する方法も考えられる
が、二次元バーコードを利用するためには、認識物体に
照明光を照射する必要があり、安定した照明条件下では
有効であるが、安定していない照明条件下では画像を読
み取りにくいので、認識精度が著しく低下する。また、
認識対象が数メートル以上離れた場所にある場合など、
非常に強い照明光を照射する必要があるが、認識対象と
なる物体の位置により反射光が強すぎる場所、逆に弱す
ぎる場所が出てくる可能性があり、やはり認識精度が低
下する。

【０００９】そこで、本発明は、複数の画像から得られ
る移動物体の軌跡を用いて進行方向を検知する必要がな
く、複数の移動物体の位置認識、個体識別および進行方
向の検知を容易かつ高速に行うことができる認識システ
ム、認識装置、認識方法および記憶媒体を提供すること
を目的とする。

【００１０】また、本発明は、特徴量を抽出する領域や
画像を処理する領域を正しく特定できる認識システム、
認識装置、認識方法および記憶媒体を提供することを他
の目的とする。

【００１１】さらに、本発明は、画像処理の負荷を軽減
してリアルタイムで画像処理を行うことができる認識シ
ステム、認識装置、認識方法および記憶媒体を提供する
ことを他の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の認識システムは、物体の
位置認識および個体識別を行う認識システムにおいて、
前記物体に設けられ、発光により位置認識用のパターン
および個体識別用のパターンを生成する発光体と、該生
成されたパターンの画像を撮像する撮像装置と、該撮像
されたパターンの画像を処理する画像処理装置とを備
え、前記発光体を複数の発光部から構成し、該複数の発
光部のうち、前記個体識別用のパターンを生成する発光
部を、前記位置認識用のパターンを生成する発光部によ
って形成される図形の内側に配置するとともに、前記個
体識別用のパターンを任意の回転角度に対して非対称な
パターンに生成し、該生成された個体識別用のパターン
の向きによって、前記物体の進行方向を検知することを
特徴とする。

【００１３】請求項２に記載の認識システムでは、請求
項１に係る認識システムにおいて、前記撮像装置は、複
数の前記物体を一括して撮像し、前記画像処理装置は、
前記撮像された複数の物体の位置認識、個体識別および
進行方向の検知をリアルタイムで行うことを特徴とす
る。

【００１４】請求項３に記載の認識システムは、請求項
１または請求項２に係る認識システムにおいて、前記個
体識別用のパターンを生成する発光部を、前記位置認識
用のパターンを生成する発光部によって形成される多角
形の辺の上に存在しないように配置したことを特徴とす
る。

【００１５】請求項４に記載の認識システムは、請求項
３に係る認識システムにおいて、前記撮像装置で撮影さ
れた画像上で、前記個体識別用のパターンが前記位置認
識用のパターンの少なくとも１ドット画素分内側に位置
するように、前記個体識別用のパターンを生成する発光
部を配置したことを特徴とする。

【００１６】請求項５に記載の認識システムでは、請求
項１に係る認識システムにおいて、前記画像処理装置
は、前記位置認識用のパターンを生成する発光部の位置
を認識し、該認識された位置情報を基に、前記個体識別
パターンを用いて個体識別を行うための領域を設定する
領域設定手段を備えたことを特徴とする。

【００１７】請求項６に記載の認識システムでは、請求
項１に係る認識システムにおいて、前記発光体は非可視
光を発することを特徴とする。

【００１８】請求項７に記載の認識システムは、請求項
１に係る認識システムにおいて、前記撮像装置の前面に
特定の透過波長領域を有するフィルタを設けたことを特
徴とする。

【００１９】請求項８に記載の認識システムでは、請求
項１に係る認識システムにおいて、前記発光体は、前記
位置認識用のパターンを生成する２つの発光部を有し、
該２つの発光部の間に、前記個体識別用のパターンを生
成する発光部を配置したことを特徴とする。

【００２０】請求項９に記載の認識システムでは、請求
項１に係る認識システムにおいて、前記発光体は、前記
位置認識用のパターンを生成する３つの発光部を有し、
該３つの発光部で形成される三角形の内側に、前記個体
識別用のパターンを生成する発光部を配置したことを特
徴とする。

【００２１】請求項１０に記載の認識システムでは、請
求項１に係る認識システムにおいて、前記発光体は、前
記位置認識用のパターンを生成する４つの発光部を有
し、該４つの発光部で形成される四角形の内側に、前記
個体識別用のパターンを生成する発光部を配置したこと
を特徴とする。

【００２２】請求項１１に記載の認識システムでは、請
求項１に係る認識システムにおいて、前記発光体は、前
記位置認識用のパターンを生成する５つ以上の発光部を
有し、該５つ以上の発光部で形成される多角形の内側
に、前記個体識別用のパターンを生成する発光部を配置
したことを特徴とする。

【００２３】請求項１２に記載の認識装置は、物体の位
置認識および個体識別を行う認識装置において、前記物
体に設けられた発光体の発光により生成された位置認識
用のパターンおよび個体識別用のパターンの画像を撮像
する撮像手段と、該撮像されたパターンの画像を処理す
る画像処理手段とを備え、前記位置認識用のパターンを
生成する発光部によって形成される図形の内側に配置さ
れた発光部によって生成され、任意の回転角度に対して
非対称な前記個体識別用のパターンの向きによって、前
記物体の進行方向を検知することを特徴とする。

【００２４】請求項１３に記載の認識方法は、物体の位
置認識および個体識別を行う認識方法において、前記物
体に設けられた複数の発光部からなる発光体の発光によ
り位置認識用のパターンおよび個体識別用のパターンを
生成する際、前記位置認識用のパターンを生成する発光
部によって形成される図形の内側に配置された発光部に
よって生成される前記個体識別用のパターンを任意の回
転角度に対して非対称なパターンに生成する工程と、前
記生成されたパターンの画像を撮像する工程と、該撮像
されたパターンの画像を処理する工程と、前記個体識別
用のパターンの向きによって、前記物体の進行方向を検
知する工程とを有することを特徴とする。

【００２５】請求項１４に記載の記憶媒体は、認識装置
を制御するコンピュータによって実行され、物体の位置
認識および個体識別を行うプログラムが格納された記憶
媒体において、前記プログラムは、前記物体に設けられ
た複数の発光部からなる発光体の発光により位置認識用
のパターンおよび個体識別用のパターンを生成する際、
前記位置認識用のパターンを生成する発光部によって形
成される図形の内側に配置された発光部によって生成さ
れる前記個体識別用のパターンを任意の回転角度に対し
て非対称なパターンに生成する手順と、前記生成された
パターンの画像を撮像する手順と、該撮像されたパター
ンの画像を処理する手順と、前記個体識別用のパターン
の向きによって、前記物体の進行方向を検知する手順と
を含むことを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の認識システム、認識装
置、認識方法および記憶媒体の実施の形態について説明
する。

【００２７】［第１の実施形態］本実施形態では、識別
対象である移動物体に設けられた赤外ＬＥＤによって認
識パターンを生成し、その認識パターンを赤外光透過フ
ィルタ（可視光カットフィルタ）が前面に取り付けられ
たＣＣＤカメラで撮像し、撮像された認識パターンを画
像処理することによって複数の移動物体の位置認識、固
体識別および進行方向の検知を行う。

【００２８】移動物体には、３×３＝９個の赤外ＬＥＤ
が設けられており、そのうちの４つで正方形の位置認識
用パターンを生成し、残りの５つで位置認識用パターン
によって形成された正方形の内接領域（内側）に配置さ
れるように個体識別用パターンを生成する。特に、任意
の回転角度に対して非対称になるように、個体識別用パ
ターンを生成して移動物体の進行方向を検知可能にす
る。

【００２９】図１は第１の実施形態における認識システ
ムの構成を概略的に示す図である。図において、１００
は映像撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）であり、位置
認識および個体識別の対象となる移動物体を撮像する。
１０１は映像撮像装置１００に取り付けられたレンズで
ある。１０２はレンズ１０１の前面に取り付けられた赤
外光透過光学フィルタである。

【００３０】２００は位置認識および個体識別を行うた
めの画像処理を行う認識装置であり、主にコンピュータ
システムで構成されている。２０１は認識装置２００内
のＣＰＵである。２０２はモニタである。２０３は認識
装置２００内のハードディスク（ＨＤ）である。２０４
は認識装置２００内のメインメモリである。２０５は認
識装置２００内の画像メモリである。２１０は映像撮像
装置１００で撮像した映像を取り込む映像入力部（例え
ば、キャプチャカード）である。２２０は映像入力部２
１０を介して取り込んだ映像から移動物体の位置を検出
する位置検出部である。この位置検出部２２０は、ＣＰ
Ｕ２０１がハードディスク２０３に格納された位置認識
処理プログラムを実行することにより実現されるもので
あってもよいし、別体のハードウェアおよびソフトウェ
アにより構成されるものであってもよい。

【００３１】２３０は位置検出部２２０で検出された位
置を基に個体識別（パターンマッチング）を行う個体識
別部である。この個体識別部２３０は、位置検出部２２
０と同様、ＣＰＵ２０１がハードディスク２０３に格納
された個体識別処理プログラムを実行することにより実
現されるものであってもよいし、別体のハードウェアお
よびソフトウェアにより構成されるものであってもよ
い。

【００３２】図２は位置検出部２２０で位置認識用の赤
外ＬＥＤによる輝点を検出する際の輝点検索順序を示す
図である。本実施形態では、画像の左下を原点として横
方向に、順次、上のラインに向けて輝点を検知するため
のラスタスキャンを行う。また、輝点を検知する手段と
してピーク検出を用い、そのピーク点の座標値を特徴量
とする。

【００３３】図３は認識パターンを生成する９個の赤外
ＬＥＤの配置を示す図である。９個の赤外ＬＥＤ１５
１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５
７、１５８、１５９のうち、正方形の各頂点に配置され
た４つの赤外ＬＥＤ１５１、１５３、１５７、１５９で
位置認識用パターンを生成し、残りの５つの赤外ＬＥＤ
１５２、１５４、１５５、１５６、１５８で位置認識用
パターンによって形成された正方形の内接領域（内側）
に配置されるように個体識別用パターンを生成する。位
置認識用パターンを生成する各赤外ＬＥＤ１５１、１５
３、１５７、１５９は常に点灯しておく（図中、黒丸は
点灯していることを示す）。一方、個体識別用パターン
を生成する各赤外ＬＥＤ１５２、１５４、１５５、１５
６、１５８には、それぞれスイッチが設けられており、
このスイッチによって赤外ＬＥＤはオンオフ可能であ
る。このような認識パターンを用いて位置認識および個
体識別が行われる。

【００３４】図４は種々の認識パターンを示す図であ
る。９つの赤外ＬＥＤから認識パターンとしては、１２
種類（図１２参照）のパターンが存在するが、ここで
は、任意の回転角度に対して非対称である認識パターン
が選択される。すなわち、本実施形態では、図４に示す
６種類のパターンによって個体識別および個々の移動物
体の進行方向の検知が可能である。尚、図４では進行方
向を上向きとする。

【００３５】図５は全体動作処理手順を示すフローチャ
ートである。この処理プログラムは、認識装置２００内
のハードディスク（ＨＤ）２０３に格納されており、Ｃ
ＰＵ２０１によって一旦、メインメモリ２０４にロード
された後、実行される。

【００３６】まず、映像撮像装置１００で認識対象であ
る移動物体を撮像する（ステップＳ１）。ＣＰＵ２０１
は、ハードディスク２０３に格納されているプログラム
および映像入力部（キャプチャカード）２１０のドライ
バにしたがってキャプチャボード２１０を制御し、映像
撮像装置１００で撮像した映像を取り込み、画像メモリ
２０５に格納する（ステップＳ２）。

【００３７】画像メモリ２０５に格納されている画像か
らパターンを構成する輝点を検出し、検出された輝点を
基準点として特定領域（検索領域、抽出領域、部分領域
ともいう）の画像の切り出し、特定領域内の特徴量を抽
出する（ステップＳ３）。ここで切り出した画像、抽出
した特徴量および位置情報はメインメモリ２０４に格納
される。この位置認識処理の詳細については後述する。
本実施形態では、位置検出部２２０は、前述したように
ＣＰＵ２０１がハードディスク２０３に格納されている
位置認識処理プログラムを実行することにより実現され
ている。

【００３８】ステップＳ３で切り出されてメインメモリ
２０４に格納されている特定領域の画像または特徴量を
基に、個体識別（パターンマッチング）および進行方向
の検知を行い（ステップＳ４）、処理を終了する。ここ
で識別されたパターンや進行方向はメインメモリ２０４
に格納される。この個体識別処理の詳細については後述
する。本実施形態では、個体識別装置２３０は、前述し
たようにＣＰＵ２０１がハードディスク２０３に格納さ
れている個体識別プログラムを実行することにより実現
されている。

【００３９】このような処理を繰り返し行うことで、リ
アルタイムに複数の移動物体の位置認識、個体識別およ
び進行方向の検知を行うことが可能である。

【００４０】図６は位置認識処理手順を示すフローチャ
ートである。この位置認識処理プログラムは、認識装置
２００内のハードディスク（ＨＤ）２０３に格納されて
おり、ＣＰＵ２０１によって一旦、メインメモリ２０４
にロードされた後、実行される。

【００４１】まず、輝点を検知する（ステップＳ１
１）。輝点検知方法として、２値化、エッジ検出、ピー
ク検出などの方法を用いることで、輝点を簡単に検知す
ることが可能である。これらの方法は、周知の技術であ
るので、ここでは詳細な説明を省略する。本実施形態で
は、画像の左下を原点として横方向に、順次、上のライ
ンに向けて輝点検知のためのラスタスキャンを行う（図
２参照）。

【００４２】ステップＳ１１で検出した輝点を基準点と
して特定領域（部分領域）の抽出を行う（ステップＳ１
２）。この抽出は、画像自体の抽出であってもよいし、
特徴量の抽出であってもよい。ここでいう特徴量とは、
輝点やエッジ検出などで得られた線、平面の位置（座
標）や輝度情報である。抽出された画像、特徴量および
位置情報は、メインメモリ２０４に格納される。

【００４３】そして、すべての輝点を検出したか否かを
判別する（ステップＳ１３）。すべての輝点を検出して
いない場合、ステップＳ１１の処理に戻り、すべての輝
点を検出した場合、処理を終了する。

【００４４】図７は個体識別処理手順を示すフローチャ
ートである。この個体識別処理プログラムは、認識装置
２００内のハードディスク（ＨＤ）２０３に格納されて
おり、ＣＰＵ２０１によって一旦、メインメモリ２０４
にロードされた後、実行される。

【００４５】まず、ステップＳ１２で抽出された画像お
よび特徴量をメインメモリ２０４から読み込む（ステッ
プＳ２１）。読み込んだ画像および特徴量の情報を基
に、個体識別を行う（ステップＳ２２）。個体識別を行
う方法としては、画像を抽出した場合、テンプレートマ
ッチングで個体識別を行う方法、特徴量を抽出した場
合、相関関数やニューラルネットワークを利用した手法
で個体識別を行う方法、輝点だけで構成されるパターン
である場合、輝点の位置情報から個体識別を行う方法な
どがある。本実施形態では、輝点の位置情報（ピーク点
の座標）から赤外ＬＥＤのオンオフを判定し、その判定
結果を用いて予めハードディスク２０３に登録されてい
るパターンと比較することによって個体識別を行う方法
（パターンマッチング）を用いる。

【００４６】さらに、ステップＳ２２で個体識別のパタ
ーンマッチングを行った際、パターンの回転角を計算
し、進行方向を検知する。ここで識別されたパターン
（図４のＰａｔｔｅｒｎ ＩＤ）はメインメモリ２０４
に格納される。

【００４７】そして、全ての個体識別を終了したか否か
を判別し（ステップＳ２３）、全ての個体識別を終了し
ていない場合、ステップＳ２１の処理に戻り、全ての個
体識別を終了した場合、処理を終了する。

【００４８】このように発光体によるパターンを生成す
ることで、複数の画像を用いて認識物体の軌跡から進行
方向を検知する必要がなく、複数の移動物体の位置認
識、個体識別および進行方向の検知を高速に処理するこ
とができる。

【００４９】［第２の実施形態］第２の実施形態におけ
る識別システムは、前記第１の実施形態と同様の構成を
有するので、ここでは第１の実施形態と異なる構成およ
び動作についてだけ説明する。

【００５０】第２の実施形態では、識別対象である移動
物体に設けられた赤外ＬＥＤによって認識パターンを生
成し、そのパターンを可視光カットフィルタを取り付け
たＣＣＤカメラで撮像することで、複数の移動物体の位
置認識、個体識別および進行方向の検知を行う。

【００５１】認識対象である移動物体には、３×３＝９
個の赤外ＬＥＤが設けられており、そのうちの４つで位
置認識用パターンを生成し、残りの５つで位置認識用パ
ターンによって形成される正方形の内接領域（内側）に
配置されるように個体識別用パターンを生成する。すな
わち、個体識別用の赤外ＬＥＤを、位置認識用の赤外Ｌ
ＥＤで形成される正方形の各辺から、撮像した画像で１
ドット画素分以上内側に位置するように、配置する。

【００５２】ここで、図３に示すように赤外ＬＥＤを配
置した場合の不具合について説明する。図８は前述した
図２に示す順序で検索を行った際に検知される赤外ＬＥ
Ｄの順番を示す図である。位置検出用の赤外ＬＥＤとし
て、図８（Ａ）の右下もしくは左下に位置する赤外ＬＥ
Ｄが先に検出されなければならないが、図８（Ａ）では
認識パターンが微妙に傾いて撮像されているため、同図
（Ｂ）に示すように中央下に位置する個体識別用の赤外
ＬＥＤが１番目に検出されている。

【００５３】図９は図８に示したように先に個体識別用
の赤外ＬＥＤが検知されてしまう不具合を回避するため
にキャプチャ画像上で見た赤外ＬＥＤの配置修正方法を
示す図である。ここで、碁盤の目のように示される１つ
の正方形（セル）は、画像の１ドット（ｄｏｔ）の画素
に対応している。修正された個体識別用の赤外ＬＥＤ
は、位置認識用の赤外ＬＥＤによって形成される正方形
の各辺から１ドット以上内側に配置されている。

【００５４】図１０は図９に示す赤外ＬＥＤの配置修正
方法を行うことによって配置された赤外ＬＥＤを図８と
同程度に傾けて撮像した状態を示す図である。図１１は
図１０に示す修正後の画像に対して輝点検知処理を行っ
た際に検知された輝点の順番を示す図である。１番目に
右下の位置認識用の赤外ＬＥＤが検知され、２番目に左
下の位置認識用の赤外ＬＥＤが検知され、３番目に中央
下の個体識別用の赤外ＬＥＤが検知される。このよう
に、先に個体識別用の赤外ＬＥＤが検知されてしまう不
具合を回避できる。

【００５５】［第３の実施形態］前記第１および第２の
実施形態では、移動物体に設けられた発光体は、３×３
＝９個の赤外ＬＥＤを有し、そのうちの４つの位置認識
用の赤外ＬＥＤで正方形となる認識パターンを生成して
いたが、赤外ＬＥＤの数および位置認識用の赤外ＬＥＤ
で生成される認識パターンは正方形に限らず、種々変更
可能である。

【００５６】この場合、多角形の各頂点に配置された位
置認識用の赤外ＬＥＤを常に点灯しておき、その他の赤
外ＬＥＤをスイッチによってオンオフ可能として、任意
のパターンを生成できるようにしておく。

【００５７】図１２は識別パターンを示す図である。本
実施形態では、１２種類のパターンが識別可能である。
このうち、移動方向の検知が可能なように、任意の回転
角度に対して非対称になるパターンは、前述した図４に
示す通り５つである。

【００５８】図１３は４つの輝点で認識パターンが正方
形である場合の抽出領域を示す図である。図１４は図１
３の抽出領域を設定する方法を示す図である。この抽出
（検索）領域３０１は、横方向に、基準点（基点）３０
２からＸ軸の正負両方向に正方形の一辺分の長さ、Ｙ軸
の正方向に対角線の長さ分の長方形の領域であり、この
領域内を抽出すればよいことが示されている。

【００５９】図１５は認識パターンが長方形である場合
の抽出領域を示す図である。認識パターンが長方形であ
る場合、抽出領域３０３は、横方向に基準点からＸ軸の
正負両方向に長方形の長い方の辺の長さ分、Ｙ軸の正方
向に対角線の長さ分の領域であり、この領域内を抽出す
ればよいことが示されている。

【００６０】図１６は認識パターンが台形である場合の
抽出領域を示す図である。認識パターンが台形である場
合、抽出領域３０４は、長い方の対角線の長さを半径と
し、検出した基準点（基点）３０５を中心とする半円領
域であり、これを抽出すればよいことが示されている。

【００６１】尚、上記実施形態では、輝点が４つである
場合の抽出領域の設定について示したが、これに限るも
のではない。以下に、輝点の数が２つである場合、３つ
である場合、５つ以上である場合の抽出領域の設定につ
いて示す。

【００６２】図１７は位置認識用の輝点の数が２つであ
る場合の抽出領域を示す図である。輝点の数が２つであ
る場合、検出された輝点を基点３１１として輝点間の距
離を半径とする半円が抽出領域３１２に設定される。

【００６３】図１８は位置認識用の輝点が３つである場
合の抽出領域を示す図である。この場合、基点３１５か
ら三角形の最も長い辺の長さを半径とする半円を抽出領
域３１６に設定する。

【００６４】図１９は位置認識用の輝点が５つである場
合の抽出領域を示す図である。５つ以上の全ての頂点が
外に凸である多角形である場合、基点３２１を中心とし
て、多角形の対角線の中で最も長い対角線の長さを半径
とする半円を抽出領域３２２に設定する。

【００６５】このように、個体識別パターンを認識する
際、位置認識用の輝点が２つである場合、２点間の直線
上だけスキャンすればよく、効率のよい認識が可能であ
る。さらに、その他の場合、三角形、四角形、多角形の
内側だけスキャンすればよく、効率のよい認識が可能で
ある。

【００６６】尚、上記実施形態では、非可視光領域の光
として、赤外光を発する赤外ＬＥＤを示したが、紫外光
を発する発光体を用いてもよい。

【００６７】また、発光素子としては、ＬＥＤに限ら
ず、電球、ＥＬ素子、プラズマ発光素子など種々のもの
を用いることができる。

【００６８】さらに、発光体の認識パターンとしては、
発光素子が碁盤の目ように配置されたパターンに限ら
ず、放射状に発光素子が配置されたパターンなど種々の
パターンに適用可能である。

【００６９】また、上記実施形態では、発光体を構成す
る複数の発光素子は平面的に配置されていたが、多少立
体的に構成されていてもよい。

【００７０】またさらに、上記実施形態では、移動物体
に設けられた発光体によって生成される個体識別パター
ンは赤外ＬＥＤに取り付けられたスイッチのオンオフで
変更可能であったが、このスイッチのオンオフを、認識
装置２００によって遠隔制御できるようにしてもよい。
例えば、認識装置および移動物体それぞれに通信装置を
設け、認識装置からの送信信号にしたがって、移動物体
に設けられた個体識別用の赤外ＬＥＤが任意の回転角度
に対して非対称となるような個体識別パターンを生成す
るようにしてもよい。また、このような制御を行うプロ
グラムを図５に示した全体動作処理プログラムモジュー
ルに含めてもよい。

【００７１】さらに、本発明は複数の装置からなるシス
テムに適用してもよいし、単一の機器からなる装置に適
用してもよい。また、本発明はシステムあるいは装置に
プログラムを供給することによって達成される場合にも
適用できることはいうまでもない。この場合、本発明を
達成するためのソフトウェアによって表されるプログラ
ムを格納した記憶媒体をシステムあるいは装置に読み出
すことによってそのシステムあるいは装置が本発明の効
果を享受することが可能となる。

【００７２】図２０は記憶媒体としてのハードディスク
２０３のメモリマップを示す図である。ハードディスク
２０３には、図５のフローチャートに示す全体動作処理
プログラムモジュール、図６のフローチャートに示す位
置認識処理プログラムモジュール、図７の個体識別処理
プログラムモジュールなどが格納されている。

【００７３】プログラムモジュールを供給する記憶媒体
としては、ハードディスクに限らず、例えばＲＯＭ、フ
ロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、光磁気デ
ィスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、磁気テー
プ、不揮発性のメモリカードなどを用いることができ
る。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、複数の画像から得られ
る移動物体の軌跡を用いて進行方向を検知する必要がな
く、複数の移動物体の位置認識、個体識別および進行方
向の検知を容易かつ高速に行うことができる。

【００７５】また、特徴量の抽出や画像を処理する領域
を正しく特定できる。特に、認識対象のパターンの形状
が正方形、正三角形、長方形などの特殊な形状である場
合、位置認識用の発光体が確実に検知されると、パター
ンの検索領域が非常に限定され、処理をより高速に行う
ことができる。

【００７６】さらに、画像処理の負荷を軽減してリアル
タイムで画像処理を容易に行うことができる。

【００７７】このように、特徴量の抽出処理を行う画像
の範囲を非常に容易に特定できる。また、範囲が特定さ
れることによって特徴量の数を減らすことができ、リア
ルタイムで複数の物体の位置認識および個体識別を簡単
に行うことができる。さらに、印刷物を識別する場合に
比べ、太陽光や照明光のない暗闇でも、つまり照明条件
に左右されることなく位置認識および個体識別を行うこ
とが可能である。また、電気的な発光体にオンオフスイ
ッチを設けることで認識パターンを容易に変更できる。

【００７８】また、非可視光を使うことで、認識用のパ
ターンが視認されなくなり、景観を損なうことなく認識
可能である。さらに、カラー情報が必要ないので、白黒
の撮像装置で撮像すればよく、撮像画像が白黒濃淡画像
になることにより、カラーに比べて早く処理できる。

【００７９】さらに、認識対象以外の光（ノイズ）をほ
とんどカットできるので、認識率を向上できる。また、
パターンを構成している点のラスタスキャンを行った場
合、パターンが回転しても、ほとんどの場合、先に位置
認識用のパターンが検知されるので、その点を基準点と
して範囲を限定してパターンマッチングを行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における認識システムの構成を
概略的に示す図である。

【図２】位置検出部２２０で位置認識用の赤外ＬＥＤに
よる輝点を検出する際の輝点検索順序を示す図である。

【図３】認識パターンを生成する９個の赤外ＬＥＤの配
置を示す図である。

【図４】種々の認識パターンを示す図である。

【図５】全体動作処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】位置認識処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】個体識別処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図８】前述した図２に示す順序で検索を行った際に検
知される赤外ＬＥＤの順番を示す図である。

【図９】図８に示したように先に個体識別用の赤外ＬＥ
Ｄが検知されてしまう不具合を回避するためにキャプチ
ャ画像上で見た赤外ＬＥＤの配置修正方法を示す図であ
る。

【図１０】図９に示す赤外ＬＥＤの配置修正方法を行う
ことによって配置された赤外ＬＥＤを図８と同程度に傾
けて撮像した状態を示す図である。

【図１１】図１０に示す修正後の画像に対して輝点検知
処理を行った際に検知された輝点の順番を示す図であ
る。

【図１２】識別パターンを示す図である。

【図１３】４つの輝点で認識パターンが正方形である場
合の抽出領域を示す図である。

【図１４】図１３の抽出領域を設定する方法を示す図で
ある。

【図１５】認識パターンが長方形である場合の抽出領域
を示す図である。

【図１６】認識パターンが台形である場合の抽出領域を
示す図である。

【図１７】位置認識用の輝点の数が２つである場合の抽
出領域を示す図である。

【図１８】位置認識用の輝点が３つである場合の抽出領
域を示す図である。

【図１９】位置認識用の輝点が５つである場合の抽出領
域を示す図である。

【図２０】記憶媒体としてのハードディスク２０３のメ
モリマップを示す図である。

【符号の説明】

１００ 映像撮像装置 １０１ レンズ １０２ 赤外光透過光学フィルタ １５１〜１５９ 赤外ＬＥＤ ２００ 認識装置 ２０１ ＣＰＵ ２０３ ハードディスク（ＨＤ） ２１０ 映像入力部（キャプチャカード） ２２０ 位置検出部 ２３０ 個体識別部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 好伯 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 秋定 浩和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 後藤 裕典 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 BA02 BA11 CH01 CH11 DA07 DA11 DC08 5C054 AA01 AA04 CA05 CC02 FC04 FC12 GC01 HA05 5L096 CA02 FA67 FA69 HA03

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の位置認識および個体識別を行う認
   識システムにおいて、 前記物体に設けられ、発光により位置認識用のパターン
   および個体識別用のパターンを生成する発光体と、 該生成されたパターンの画像を撮像する撮像装置と、 該撮像されたパターンの画像を処理する画像処理装置と
   を備え、 前記発光体を複数の発光部から構成し、該複数の発光部
   のうち、前記個体識別用のパターンを生成する発光部
   を、前記位置認識用のパターンを生成する発光部によっ
   て形成される図形の内側に配置するとともに、 前記個体識別用のパターンを任意の回転角度に対して非
   対称なパターンに生成し、該生成された個体識別用のパ
   ターンの向きによって、前記物体の進行方向を検知する
   ことを特徴とする認識システム。
2. 【請求項２】 前記撮像装置は、複数の前記物体を一括
   して撮像し、 前記画像処理装置は、前記撮像された複数の物体の位置
   認識、個体識別および進行方向の検知をリアルタイムで
   行うことを特徴とする請求項１記載の認識システム。
3. 【請求項３】 前記個体識別用のパターンを生成する発
   光部を、前記位置認識用のパターンを生成する発光部に
   よって形成される多角形の辺の上に存在しないように配
   置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   認識システム。
4. 【請求項４】 前記撮像装置で撮影された画像上で、前
   記個体識別用のパターンが前記位置認識用のパターンの
   少なくとも１ドット画素分内側に位置するように、前記
   個体識別用のパターンを生成する発光部を配置したこと
   を特徴とする請求項３記載の認識システム。
5. 【請求項５】 前記画像処理装置は、前記位置認識用の
   パターンを生成する発光部の位置を認識し、該認識され
   た位置情報を基に、前記個体識別パターンを用いて個体
   識別を行うための領域を設定する領域設定手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の認識システム。
6. 【請求項６】 前記発光体は非可視光を発することを特
   徴とする請求項１記載の認識システム。
7. 【請求項７】 前記撮像装置の前面に特定の透過波長領
   域を有するフィルタを設けたことを特徴とする請求項１
   記載の認識システム。
8. 【請求項８】 前記発光体は、前記位置認識用のパター
   ンを生成する２つの発光部を有し、該２つの発光部の間
   に、前記個体識別用のパターンを生成する発光部を配置
   したことを特徴とする請求項１記載の認識システム。
9. 【請求項９】 前記発光体は、前記位置認識用のパター
   ンを生成する３つの発光部を有し、該３つの発光部で形
   成される三角形の内側に、前記個体識別用のパターンを
   生成する発光部を配置したことを特徴とする請求項１記
   載の認識システム。
10. 【請求項１０】 前記発光体は、前記位置認識用のパタ
    ーンを生成する４つの発光部を有し、該４つの発光部で
    形成される四角形の内側に、前記個体識別用のパターン
    を生成する発光部を配置したことを特徴とする請求項１
    記載の認識システム。
11. 【請求項１１】 前記発光体は、前記位置認識用のパタ
    ーンを生成する５つ以上の発光部を有し、該５つ以上の
    発光部で形成される多角形の内側に、前記個体識別用の
    パターンを生成する発光部を配置したことを特徴とする
    請求項１記載の認識システム。
12. 【請求項１２】 物体の位置認識および個体識別を行う
    認識装置において、 前記物体に設けられた発光体の発光により生成された位
    置認識用のパターンおよび個体識別用のパターンの画像
    を撮像する撮像手段と、 該撮像されたパターンの画像を処理する画像処理手段と
    を備え、 前記位置認識用のパターンを生成する発光部によって形
    成される図形の内側に配置された発光部によって生成さ
    れ、任意の回転角度に対して非対称な前記個体識別用の
    パターンの向きによって、前記物体の進行方向を検知す
    ることを特徴とする認識装置。
13. 【請求項１３】 物体の位置認識および個体識別を行う
    認識方法において、 前記物体に設けられた複数の発光部からなる発光体の発
    光により位置認識用のパターンおよび個体識別用のパタ
    ーンを生成する際、前記位置認識用のパターンを生成す
    る発光部によって形成される図形の内側に配置された発
    光部によって生成される前記個体識別用のパターンを任
    意の回転角度に対して非対称なパターンに生成する工程
    と、 前記生成されたパターンの画像を撮像する工程と、 該撮像されたパターンの画像を処理する工程と、 前記個体識別用のパターンの向きによって、前記物体の
    進行方向を検知する工程とを有することを特徴とする認
    識方法。
14. 【請求項１４】 認識装置を制御するコンピュータによ
    って実行され、物体の位置認識および個体識別を行うプ
    ログラムが格納された記憶媒体において、 前記プログラムは、 前記物体に設けられた複数の発光部からなる発光体の発
    光により位置認識用のパターンおよび個体識別用のパタ
    ーンを生成する際、前記位置認識用のパターンを生成す
    る発光部によって形成される図形の内側に配置された発
    光部によって生成される前記個体識別用のパターンを任
    意の回転角度に対して非対称なパターンに生成する手順
    と、 前記生成されたパターンの画像を撮像する手順と、 該撮像されたパターンの画像を処理する手順と、 前記個体識別用のパターンの向きによって、前記物体の
    進行方向を検知する手順とを含むことを特徴とする記憶
    媒体。