JP2017215067A - 在庫管理装置および在庫管理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(発明が解決しようとする課題および発明の目的)
特許文献1の技術では、ドアの開閉時に連続して撮影された多数の画像に対してベクトル演算を施す必要があるため、冷蔵庫に処理能力の高いプロセッサを搭載しなければならない。画像に対する演算処理をクラウドサーバなどの外部装置に担わせるにしても、冷蔵庫からクラウドサーバに対して短時間に多数の画像を転送する必要がある。このように、冷蔵庫に搭載する装置に対して高い処理能力、あるいは、高性能な通信機能および通信環境が要求されるため、冷蔵庫そのものの製造コスト、または、通信環境を整えるための初期コストが増大し、実用的ではない。実施形態1では、多数の画像を短時間で処理することなく、かつ、ユーザの利便性を損なわずに品物の入出庫を判定することが可能な在庫管理装置または在庫管理システムを実現する。
図2は、本発明の実施形態1および2に係る在庫管理システム100の概要を示す図である。本発明の一実施形態において、本発明の在庫管理装置は、食品などの品物の貯蔵を行う冷蔵庫の在庫管理を行う在庫管理装置であって、該在庫管理装置は、冷蔵庫1として実現される。なお、本発明の在庫管理装置にて在庫管理の対象となる品物は、食品に限定されず、医薬品、化粧品など、貯蔵庫にて貯蔵され得るあらゆる品物が想定されている。本実施形態では、冷蔵庫1は、在庫管理システム100の一部を構成している。
図3の(a)は、冷蔵庫1の冷蔵室1cのドア部1dを開いた状態の正面図であり、(b)は、冷蔵庫1の冷蔵室ドア部を開いた状態の上面図である。なお、図3の(b)では、食品の出し入れが容易に理解できるように、冷蔵室1cの天板を除いて示している。また、冷蔵庫1を示した各図は、明瞭化と簡略化のために適宜に変更された模式図である。すなわち、各図に示された冷蔵庫1各部のサイズ(長さ、大きさ、幅)、サイズ比率、および、形状などは、実際の冷蔵庫1のものと異なる。また、各図は、発明と無関係な細部を描写することを省略している。その他の冷蔵庫1または冷蔵庫301の図についても同様である。
図1は、本発明の実施形態1および2に係る冷蔵庫1の要部構成を示すブロック図である。該ブロック図は、冷蔵庫1のブロック図ではあるが、本図において、本発明に直接関係の無い部分、例えば、冷却または冷凍機能を実現する部分などの記載を省略した。冷蔵庫1は、図1に示すように、少なくとも、制御部10、記憶部11、センサ13およびカメラ14を備えている構成であり、必要に応じてさらに、通信部12、マイク15、スピーカ16およびディスプレイ17を備えていてもよい。通信部12は、上述の家電アダプタを含み、広域通信ネットワーク4を介してクラウドサーバ2と相互通信を行う。マイク15は、ユーザが制御部10に対して入力する音声を取得する。マイク15によって取得された音声は、図示しない音声制御部によって入力音声データとして処理される。スピーカ16は、上記音声制御部によって処理された出力音声データを、ユーザが聴取する音声として出力する。ディスプレイ17は、記憶部11に記憶されている各種データをユーザが視認可能なように表示するものであり、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)、有機ELD(エレクトロルミネセンスディスプレイ)などの表示装置で構成される。
画像取得部20は、1回の手の出し入れにつき、少なくとも、2枚の静止画を取得することを特徴とする。2枚の静止画を、1回の手の出し入れのどのタイミングで取得するのかについて説明する。
図10は、画像記憶部31に記憶される画像データベースのデータ構造の一例を示す図である。なお、図10において、画像のデータベースをデータ構造をテーブル形式にて示したことは一例であって、当該データ構造を、テーブル形式に限定する意図はない。以降、データ構造を説明するためのその他の図においても同様である。
図11および図12は、特徴量抽出部21によって実行される画像処理の一例を説明する図である。まず、特徴量抽出部21は、処理対象のドア開閉回の参照画像(例えば、図10に示す「ref01.jpg」)と、処理対象の手の出し入れ回の第1画像および第2画像を画像記憶部31から読み出す。そして、特徴量抽出部21は、参照画像と第1画像との差分、および、参照画像と第2画像との差分を抽出する。これにより、参照画像に写っていなかった前景(ユーザの手および手に把持された品物)領域が特定される。
画像取得部20によって取得された画像対(第1画像および第2画像)、または、特徴量抽出部21によって抽出された各画像の特徴量に基づいて、入出庫判定部22は、入出庫判定処理を実行する。図13は、入出庫判定部22によって実行される入出庫判定処理の流れを示すフローチャートである。なお、本フローチャートには、品物識別部23によって実行される品物識別処理、および、在庫管理部24によって実行される在庫管理処理も含まれている。
品物識別部23は、入出庫判定部22によって品物ありと判定された画像について、該画像に含まれる品物を識別するものである。具体的には、ありと判定された上記品物を在庫管理するために、該品物を識別するための品物識別情報を生成する。
図14(a)〜(c)は、在庫表記憶部32に記憶される在庫表の具体例を示す図である。在庫表は、少なくとも、品物識別情報のカラムと入庫日時のカラムとを含む。後述するが、在庫表は、さらに、出庫日時のカラムを含んでいてもよい。
本発明の他の実施形態について、図15〜図21に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図15の(a)は、実施形態2に係る冷蔵庫1の、ドア部1dを開いた状態の上面図であり、(b)は、冷蔵室1c内部の斜視図である。図16の(a)は、冷蔵室1cのドア部1dを除いた部分の概略側面図であり、(b)は、他の例における冷蔵室1c内部の斜視図である。
図17に、実施形態2の冷蔵庫1に対してユーザが手を出し入れするケース5において見られる複数のシーンと、シーンごとの画像取得部20の撮像制御処理の内容およびそのトリガを示す。実施形態1に係る撮像制御処理と異なる点は、冷蔵庫1は、手を入れてから出すまでの間のシーンSC5−3において、3枚目の画像を撮像する点である。具体的には、シーンSC5−2において、ユーザが冷蔵室1c開口部に手を差し入れた後、シーンSC5−4において、ユーザが手を引き抜くまでの間に、ユーザが手を冷蔵室1c庫内に手をのばすシーンSC5−3が起こることが想定される。画像取得部20は、シーンSC5−3の発生を、フロントセンサ13fがオフのまま、バックセンサ13bがオフからオンに切り替わったことによって、検知することができる。画像取得部20は、このタイミングでカメラ14を制御して画像を撮像させる。以下では、ユーザが手を入れて出すまでの間の中間のシーンSC5−3で撮像された画像を中間画像と称する。中間画像には、ユーザが手を冷蔵室1cの奥まで差し入れたときの様子が写っており、該中画像により、ユーザの手が、どの棚板1rの下または上に差し入れられたのかが判別できる。
入出庫判定部22は、図13の入出庫判定処理において品物が入庫されたことを判定した場合(S207またはS210)、さらに、中間画像を分析して、上記品物の入庫先を判定する。なお、図15の(b)に示す例では、冷蔵室1cの空間を仕切る棚板1rは、3枚設けられているので、冷蔵室1cには、貯蔵スペースが合計4つ、すなわち、入庫先が計4段、形成される。以下では、仕切られた4つの入庫先を上から順に、1段目(または最上段)、2段目(または上から2段目)、3段目(または下から2段目)、4段目(または最下段)と称する。
図21は、実施形態2に係る在庫表記憶部32に記憶される在庫表の具体例を示す図である。実施形態2の在庫表の、実施形態1の在庫表(図14の(a)〜(d))と異なる点は、さらに、在庫表がさらに入庫先のカラムを含んでいる点である。在庫管理部24は、入庫先のカラムに、入出庫判定部22によって判定された、品物の入庫先を格納する。なお、品物識別情報は、実施形態1と同様に、テキストデータであってもよいし、品物の領域のトリミング画像であってもよいし、第1画像そのものであってもよい。
なお、図14および図21に例示されたように、実施形態1および2において、在庫表は、出庫日時のカラムを含んでいてもよい。この場合、在庫管理部24は、入出庫判定部22によって出庫と判定された品物のレコードをすぐに削除しない。その代わりに、在庫管理部24は、出庫された品物のレコードの出庫日時のカラムに、第2画像、すなわち、品物が取り出されるときの様子が写っている画像の撮像日時を出庫日時として格納する。
本発明の他の実施形態について、図22〜図29に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態1および2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
特許文献2の技術では、ユーザが、食物情報を定義してICタグを製作し、該ICタグを食物に取り付ける必要がある。冷蔵庫に食物を収納する際に、このような煩わしい作業をユーザに行わせることは、実用的ではない。実施形態3では、入出庫時にユーザに煩わしい作業を強いることなく品物の在庫管理を実施する在庫管理装置または在庫管理システムを実現する。
図2は、本発明の実施形態3に係る在庫管理システム300の概要を示す図である。本発明の一実施形態において、本発明の在庫管理装置は、食品などの品物の貯蔵を行う冷蔵庫の在庫管理を行う在庫管理装置であって、該在庫管理装置は、冷蔵庫301として実現される。なお、本発明の在庫管理装置にて在庫管理の対象となる品物は、食品に限定されず、医薬品、化粧品など、貯蔵庫にて貯蔵され得るあらゆる品物が想定されている。本実施形態では、冷蔵庫301は、在庫管理システム300の一部を構成している。
図22は、冷蔵庫301の冷蔵室301cのドア部301dを開いた状態の一部透過斜視図である。図22に示すとおり、冷蔵庫301は、一例として、3つの貯蔵庫からなり、各庫は、上から順に、冷蔵室301c、冷凍室301f、および、野菜室301vを構成する。冷蔵庫301の各庫の構成は、上記に限定されず、さらに、製氷室またはチルド室を有していてもよいし、冷蔵庫301は、冷蔵室301cのみ、冷凍室301fのみで構成されていてもよい。また、各庫の位置は、上下逆でも構わない。
図23は、本発明の実施形態3に係る冷蔵庫301の要部構成を示すブロック図である。該ブロック図は、冷蔵庫301のブロック図ではあるが、本図において、本発明に直接関係の無い部分、例えば、冷却または冷凍機能を実現する部分などの記載を省略した。冷蔵庫301は、図23に示すように、少なくとも、制御部310、記憶部311、重量センサ314およびマイク315を備えている構成であり、必要に応じてさらに、通信部312、センサ313、スピーカ316およびディスプレイ317を備えていてもよい。通信部312は、上述の家電アダプタを含み、広域通信ネットワーク4を介してクラウドサーバ302と相互通信を行う。マイク315は、ユーザが制御部310に対して入力する音声を取得する。マイク315によって取得された音声は、図示しない音声制御部によって入力音声データに変換され、音声認識部320によって、音声認識処理される。スピーカ316は、上記音声制御部によって処理された出力音声データを、ユーザが聴取する音声として出力する。ディスプレイ317は、記憶部311に記憶されている各種データをユーザが視認可能なように表示するものであり、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)、有機ELD(エレクトロルミネセンスディスプレイ)などの表示装置で構成される。
図24は、1つの重量センサ314にマトリクス状に配置された圧力センサの一例を示す図である。同図に示す例では、重量センサ314は、計64個の圧力センサからなり、圧力センサは、x軸方向に8列、y軸方向に8列でマトリクス状に配置されている。
W1=W * (Lx−x)/Lx * (Ly−y)/Ly
W2=W * x/Lx * (Ly−y)/Ly
W3=W * (Lx−x)/Lx * y/Ly
W4=W * x/Lx * y/Ly
したがって、各圧力センサ314aから、センサ値W1〜W4が得られた場合、測定部321は、品物Obの重量W(品物Obが置かれたときの重量変化量W)を以下のようにして求める。
W=W1+W2+W3+W4
Wが正の値であれば、入庫と判断され、Wが負の値であれば出庫と判断される。
x=Lx * (W2+W4)/W
y=Ly * (W3+W4)/W
すなわち、ここでは、変化位置は、棚板301rの最左下端を原点とし、棚板301rの幅をx軸、奥行きをy軸とする座標系におけるx座標およびy座標(変化位置(x、y))によって表される。
図27は、在庫管理部324によって実行される入庫時の在庫管理処理の流れを示すフローチャートである。図28は、在庫管理部324によって実行される出庫時または再入庫時の在庫管理処理の流れを示すフローチャートである。なお、上述の各フローチャートには、入出庫判定部322によって実行される入出庫判定処理も含まれている。
本発明の他の実施形態について、図30〜図32に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態1〜3にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
(実施形態1および2について)
冷蔵庫1に適用された、本発明に係る在庫管理装置は、クラウドサーバ2によって実現されてもよい。すなわち、特徴量抽出部21、入出庫判定部22、品物識別部23および在庫管理部24を、クラウドサーバ2が備え、クラウドサーバ2は、冷蔵庫1のカメラ14が撮像した画像を冷蔵庫1から取得して、入出庫判定処理および在庫管理処理を実行すればよい。あるいは、特徴量抽出部21、入出庫判定部22、品物識別部23および在庫管理部24の各機能を、冷蔵庫1とクラウドサーバ2とに分散して設けることにより、本発明の在庫管理装置を実現してもよい。
冷蔵庫301に適用された、本発明に係る在庫管理装置は、クラウドサーバ302によって実現されてもよい。すなわち、音声認識部320、測定部321、入出庫判定部322、品物識別部323および在庫管理部324を、クラウドサーバ302が備えてもよい。この場合、クラウドサーバ302は、冷蔵庫301のマイク315が取得した入力音声データ(品物名を発話したユーザの音声)と、冷蔵庫301の重量センサ314が検知したセンサ値とを冷蔵庫301から取得して、入出庫判定処理および在庫管理処理を実行すればよい。あるいは、音声認識部320、測定部321、入出庫判定部322、品物識別部323および在庫管理部324の各機能を、冷蔵庫301とクラウドサーバ302とに分散して設けることにより、本発明の在庫管理装置を実現してもよい。
実施形態1に係る冷蔵庫1の各種機能を、実施形態3に係る冷蔵庫301に搭載することが可能である。上記構成によれば、入庫時の品物の識別は、カメラ14によって撮像された画像を処理することによって行われる。これにより、ユーザは、入庫時に品物の名前を発話することすら不要になり、さらに、ユーザの利便性が向上する。あるいは、音声入力と組み合わせて、音声認識または画像認識における誤認識をカバーし合い、品物の識別精度を向上させることも可能である。
冷蔵庫1の制御ブロック(特に、画像取得部20、特徴量抽出部21、入出庫判定部22、品物識別部23および在庫管理部24)、ならびに、冷蔵庫301の制御ブロック(特に、音声認識部320、測定部321、入出庫判定部322、品物識別部323および在庫管理部324)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る在庫管理装置(冷蔵庫1、クラウドサーバ2)は、カメラ(14)を制御して、貯蔵庫(冷蔵庫1)の、品物を入出庫するための開口部の画像を取得する画像取得部(20)と、上記画像に基づいて、品物の入出庫を判定する入出庫判定部(22)とを備え、上記画像取得部は、庫内に設けられた、品物を運搬する手の通過を検知するセンサ(センサ13、フロントセンサ13f、バックセンサ13b)のセンサ値に基づいて、庫外から庫内へ移動する手が写る第1画像と、庫内から庫外へ移動する手が写る第2画像とを取得するものであり、上記入出庫判定部は、上記第1画像に品物が写っている否かと、上記第2画像に上記品物が写っているか否かとに基づいて、該品物の入出庫を判定する。
1c、301c 冷蔵室(貯蔵庫/貯蔵スペース)
1d、301d ドア部
1f、301f 冷凍室(貯蔵庫/貯蔵スペース)
1r、1r−1、1r−2、1r−3、301r 棚板
1v、301v 野菜室(貯蔵庫/貯蔵スペース)
2、302 クラウドサーバ
3 通信端末
10、310 制御部
11、311 記憶部
12、312 通信部
13、313 センサ
13b バックセンサ(第2センサ)
13d 開閉センサ
13f フロントセンサ(第1センサ)
14 カメラ
15、315 マイク
16、316 スピーカ
17、317 ディスプレイ
20 画像取得部
21 特徴量抽出部
22 入出庫判定部
23 品物識別部
24 在庫管理部
30 パターン記憶部
31 画像記憶部
32 在庫表記憶部
100、300 在庫管理システム
314 重量センサ
314a 圧力センサ
314e 圧力センサ
314s 圧力センサ
320 音声認識部
321 測定部
322 入出庫判定部
323 品物識別部
324 在庫管理部
330 認識結果記憶部
331 測定結果記憶部
332 在庫表記憶部
Claims (7)
- カメラを制御して、貯蔵庫の、品物を入出庫するための開口部の画像を取得する画像取得部と、
上記画像に基づいて、品物の入出庫を判定する入出庫判定部とを備え、
上記画像取得部は、庫内に設けられた、品物を運搬する手の通過を検知するセンサのセンサ値に基づいて、庫外から庫内へ移動する手が写る第1画像と、庫内から庫外へ移動する手が写る第2画像とを取得するものであり、
上記入出庫判定部は、上記第1画像に品物が写っている否かと、上記第2画像に上記品物が写っているか否かとに基づいて、該品物の入出庫を判定することを特徴とする在庫管理装置。 - 上記センサは、手が上記開口部を通過したことを検知する第1センサと、手が上記開口部より奥の庫内の所定場所を通過したことを検知する第2センサとを含み、
上記画像取得部は、第2センサが通過非検知であって、第1センサが通過非検知から通過検知に切り替わった時に、上記第1画像を取得するとともに、第1センサが通過検知であって、第2センサが通過検知から通過非検知に切り替わった時に、上記第2画像を取得することを特徴とする請求項1に記載の在庫管理装置。 - 上記貯蔵庫は、1以上の棚板で仕切られる複数の貯蔵スペースを有し、
上記画像取得部は、上記第1画像を撮像してから上記第2画像を撮像するまでの間に、手がいずれかの貯蔵スペースにある時に、上記棚板の少なくとも一部と上記手の少なくとも一部とが写る中間画像を取得し、
上記入出庫判定部は、上記中間画像に写る手と棚板との位置関係に基づいて、品物が入出庫された貯蔵スペースを特定することを特徴とする請求項1または2に記載の在庫管理装置。 - 品物を貯蔵庫に入庫する際にマイクを介して入力された、該品物の名称を発話した音声をテキストデータに変換する音声認識部と、
上記貯蔵庫の1以上の貯蔵スペースの床面に設けられた重量センサから出力されるセンサ値に基づいて、上記床面にかかる負荷を測定し、該負荷に変化が生じた場合に該負荷の変化量および変化位置を特定する測定部と、
上記負荷に変化が生じた時点と最も近い時点で入力された発話音声のテキストデータと、上記負荷の変化量と、上記変化位置と、上記負荷に変化が生じた時点とを含む、上記品物のレコードを、上記貯蔵庫の在庫を示す在庫表に登録する在庫管理部とを備えていることを特徴とする在庫管理装置。 - 上記在庫管理部は、上記負荷が減少した場合に、上記負荷の減少量および減少位置に基づいて、出庫された品物のレコードを上記在庫表から特定するとともに、上記負荷が減少した時点を出庫日時として該レコードに記録し、
上記出庫日時から所定時間以内に、負荷の増加が、上記減少量以下の増加量で、上記減少位置にて計測された場合に、上記品物のレコードの上記出庫日時をクリアして該レコードを維持する一方、負荷の増加が計測されることなく上記出庫日時から所定時間が経過した場合に、上記品物のレコードを削除することを特徴とする請求項4に記載の在庫管理装置。 - カメラを制御して、貯蔵庫の、品物を入出庫するための開口部の画像を取得する画像取得ステップと、
上記画像に基づいて、品物の入出庫を判定する入出庫判定ステップとを含み、
上記画像取得ステップでは、庫内に設けられた、品物を運搬する手の通過を検知するセンサのセンサ値に基づいて、庫外から庫内へ移動する手が写る第1画像と、庫内から庫外へ移動する手が写る第2画像とを取得し、
上記入出庫判定ステップでは、上記第1画像に品物が写っている否かと、上記第2画像に上記品物が写っているか否かとに基づいて、該品物の入出庫を判定することを特徴とする在庫管理方法。 - 品物を貯蔵庫に入庫する際にマイクを介して入力された、該品物の名称を発話した音声を認識してテキストデータに変換する音声認識ステップと、
上記貯蔵庫の1以上の貯蔵スペースの床面に設けられた重量センサから出力されるセンサ値に基づいて、上記床面にかかる負荷を測定し、該負荷に変化が生じた場合に該負荷の変化量および変化位置を特定する測定ステップと、
上記負荷に変化が生じた時点と最も近い時点で入力された発話音声のテキストデータと、上記負荷の変化量と、上記変化位置と、上記負荷に変化が生じた時点とを含む、上記品物のレコードを、上記貯蔵庫の在庫を示す在庫表に登録する在庫管理ステップとを含むことを特徴とする在庫管理方法。
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