JP2018084429A - 間接照明光源を備える物品識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックライト照明を用いて、物品の輪郭を識別できるようにすると共に、物品に間接照明を施し、さらに環境光の影響を小さくする。【構成】 物品識別装置は、天井と壁とを備え、かつ天井の内面と壁の内面とが拡散反射面で、さらに物品を出し入れするに適した開口を備えるケースと、物品を下方から照明するバックライト光源と、バックライト光源上の物品を撮像するカメラと、カメラの画像からバックライト光源上の物品の個数と種類とを識別する、画像識別装置とを有する。【選択図】 図２

Description

この発明は間接照明光源を備える物品識別装置に関する。

特許文献１（特開2015-65494）は、パンの画像識別のために、バックライト照明を用いることを記載している。即ち、識別対象のパンを乳白色で半透明のトレイに載せ、バックライト光源の上部に載置する。そしてトレイの上部からパンを撮像し、画像識別によりパンの種類と個数を識別する。

特許文献２（特開2004-167158）は、薬品を識別するため、間接照明を用いることを記載している。即ち、薬品を底部から間接照明光により照らし、カメラにより撮像する。

特開2015-65494 特開2004-167158

雑貨や、錠剤、カプセル等の薬品、機械部品、電子部品等の部品、パン等の食品の識別では、これらの物品が互いに接触していることがある。そして例えば２個の物品が接触していると、まとまった１個の物品のように見えるため、識別が難しくなる。このため特許文献１のように、物品の後方からバックライト照明を施すと、物品の境界が強調され、個々の物品を切り分けることが容易になる。

物品の識別では、間接照明を施すことが好ましい（特許文献２）。そこでバックライト光源と、これ以外の間接照明光源とを設けると、照明装置が大がかりになる。

この発明の課題は、バックライト光源を用いて、物品の輪郭を識別できるようにすると共に物品に間接照明を施し、さらに環境光の影響を小さくすることにある。

この発明の間接照明光源を備える物品識別装置は、
不透明な天井と不透明な壁とを備え、かつ天井の内面と壁の内面とが拡散反射面で、さらに物品を出し入れするに適した開口を備えるケースと、
ケースの下部に設けられ、物品を下方から照明するバックライト光源と、
天井または壁に設けられ、バックライト光源上の物品を撮像するカメラと、
カメラの画像から、バックライト光源上の物品の個数と種類とを識別する、画像識別装置とを有する。

この発明では、バックライト光源により物品を下方から照明する。このため、物品と物品とが互いに接触している場合でも、物品と物品との隙間を光が通り、物品の輪郭を推定できる。従って、重なっている物品を個々の物品へ切り分けることができる。また物品が周囲に落とす影を消失させ、物品と背景とを切り分けることができる。バックライト光源からの光の多くは物品に遮られずに、天井の内面あるいは壁の内面で拡散反射され、間接照明光として物品を照明する。このため、バックライト光源を間接照明の光源に兼用できる。環境光は物品の明暗、色調などを乱し、識別を困難にする。特に物品が透明な袋などに覆われている場合、環境光が袋の表面で鏡面反射すると、物品の識別が特に困難になる。この発明では不透明な天井と不透明な壁により環境光を遮断し、間接照明光を用いて撮像する。このため環境光の影響を極く小さくできる。

好ましくは、開口をケースの側面の１個所にのみ設け、環境光の影響をより小さくする。環境光の影響が小さくなれば、より正確に物品を識別できる。

実施例の物品識別装置の鉛直方向断面図 実施例の物品識別装置の正面図 識別対象の例として、お守りと薬品袋とを示す図 第２の実施例の物品識別装置の正面図 第２の実施例の物品識別装置の平面図

以下に最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。

図１〜図５に実施例の物品識別装置２，４２を示す。図１，図２は第１の実施例を示し、物品識別装置２はお守り等の物品を識別するため、神殿等の建物を模したお社形の不透明なケース４を備え、天井５とその下方の３方を囲む壁７を備え、天井の内面６及び壁の内面８は例えば乳白色の拡散反射面で、側面の一方に開口９を備えて、トレイ１４、あるいはトレイ１４無しで物品のみを出し入れできる。

バックライト光源１２はケース４の床面１３上に有り、トレイ１４の背面及びその周囲から例えば白色光を照明し、照明光はトレイ１４を透過して、識別対象の物品１６の輪郭、特に互いに接触している物品の隙間を通過して、物品１６の輪郭を明瞭にする。バックライト光源１２は白色ＬＥＤ、白色の蛍光灯等を内蔵し、上面は透明あるいは半透明（外見上は乳白色）で、内部のＬＥＤ等からの光を取り出せるようにしてある。またバックライト光源１２からの照明は、天井の内面５，壁の内面８等で拡散反射され、間接照明光として物品１６を照らす。そしてトレイ１４上の物品１６を、カラーのカメラ２０により撮像する。

壁７及び開口９に関しては、トレイ１４の出し入れが可能で、かつ壁の内面８の面積を大きくすることが好ましい。これ以外の点は任意で、例えば開口９に対して、図２の鎖線１７よりも上の部分に壁１８を設けてその内側を反射面にしても良い。さらに開口９を閉じるための不透明なカーテン、扉などを設けても良い。これとは逆に、壁７の下部に隙間を設けて、コンベヤ等によりトレイ１４をケース４内に出し入れできるようにしても良い。

トレイ１４は透明あるいは半透明（外見上は乳白色）で、バックライト光源１２からの光を透過させることにより、物品１６を背面（底面）側から照明する。これによって、物品１６の輪郭に沿って明暗の変化が生じ、カメラ２０の画像から、物品１６の輪郭を容易に切り出すことができる。そして物品１６が互いに重なっていると、重なり部にＶ字型等の切れ込んだ輪郭が生じるので、切り込みの先端をつなぐなどにより、個々の物品に分離できる。

バックライト光源１２からの光の内で、物品１６で遮られなかったものは、天井の内面６，壁の内面８により拡散反射されて、間接照明としてトレイ１４を再度照明する。そして外部の光は開口９以外からは入らないので、外部からの環境光がトレイ１４及び物品１６を照らすことは少ない。このため、環境光の強弱、色調等の影響を受けにくい。また外部の照明等からの光が、物品１６で鏡面反射されて、物品の識別を困難にすることを避けることができる。

実施例では、バックライト光源１２により、物品１６の輪郭の識別を容易にし、天井５と壁７により環境光を遮断すると共に、天井の内面５，壁の内面８を用いた間接照明により、物品１６を撮像する。このようにして、環境光の影響を弱め、特に環境光が物品１６などで鏡面反射されることを防止する。また物品１６を間接照明により一様に照明する。

カメラ２０からのカラー画像は、画像識別装置２２により画像識別され、物品１６の個数と種類を識別する。バックライト光源１２により、物品１６の背面を照明するので、物品１６が互いに接触しているような場合にも、個々の物品を切り出すことができる。さらに物品が周囲に落とす影を消失させ、物品の輪郭をより正確に識別できる。そして物品１６は、環境光の影響をほぼ受けずに、バックライト光源１２からの光を用いて間接照明され、同じ物品であればほぼ同じ特徴を持つ画像を撮像できる。このため、物品１６の種類毎の画像を記憶しておき、記憶した画像との類似度から、物品１６の種類と個数を識別できる。

画像識別装置２２がレジ装置、ＰＯＳシステム等に接続されている場合、画像識別装置２２からこれらの装置あるいはシステムへ、物品の種類と個数を出力する。また好ましくは、ディスプレイ２４を画像識別装置２２に接続し、例えばトレイ１４と物品１６の画像、及び識別した物品の種類と個数を表示し、物品１６の購入者等と販売員等が識別結果を確認できるようにする。

パンや野菜などの識別では、これらの物品がトレイ１４に多数置かれると、トレイ１４を透過した光が遮られ、物品の画像が暗くなることがある。これに対し、バックライト光源１２の光量分布を工夫し、周辺部を明るくしても良い。また画像識別装置２２で、カメラ２０からのカラー画像にヒストグラム変換を施し、画像の明度の分布範囲を一定に保つことにより、暗い画像を明るくしても良い。

図３は識別対象の物品３０，３４を示し、左のお守り３０では、お守り本体３１にお札３２が貼られ、お守り本体３１は透明包装３３に収められている。どのお守りが何個あるかが、この場合の識別の目標である。右の薬品袋３４では、透明袋３５内に、錠剤３６，３７，カプセル３８など、例えば１回分の薬が収められている。どの薬剤が何個あるかが、この場合の識別目標である。お守り３０でも、薬品袋３４でも、複数個が互いに接触して、トレイに置かれていることがあり、このような場合にも、正しい識別が要求される。

お守り３０などの物品がトレイに複数個有る場合、これらが互いに接触して、物品の輪郭が不明になることがある。すると画像識別が難しくなる。また薬品袋３４内の錠剤３６，３７，カプセル３８が互いに接触しても、画像識別が難しくなる。３日分などの薬品袋３４を識別する場合、薬品袋３４が互いに接触することがある。バックライト光源からの光は物品と物品との隙間を通過するので、この隙間を用いて、重なった物品を分離して識別することができる。

環境光は、環境光が透明包装３３，透明袋３５などで鏡面反射し、カメラに入射することがある。鏡面反射光は画像識別でのノイズとなるので、天井５と壁７により環境光を遮断し、バックライト光源１２からの光を天井の内面６，壁の内面８で反射させた間接照明光を用いて撮像する。この間接照明光は色調と明度が一様で、鏡面反射を起こさないので、物品の識別が容易になる。

識別する物品は、例えば次のようなものがある。
・ お守り、お札、絵馬などの縁起物、
・ 固形の薬品、
・ ネジ、ギアなどの小さな部品、
・ ＩＣチップ、トランジスタ、表面実装用のコンデンサ、抵抗などの電子部品、
・ 透明あるいは半透明な袋入りの、おにぎり、パンなどの加工食品、
・ パン、野菜等。

これらの物品の内で、透明あるいは半透明の袋入りの物品の識別では、環境光の鏡面反射によるノイズを減らし、物品を正確に識別できる。袋に入っていない物品の識別でも、バックライト光により物品の輪郭が認識し易くなり、バックライト光を天井の内面、壁の内面で反射させた間接照明により、物品の画像を一定の照明条件で撮像できる。また天井、壁により環境光を遮断することができる。さらにバックライト光源を間接照明光源に兼用できる。パンなどの物品が多数トレイに置かれた場合、間接照明光は暗くなるが、画像識別装置でのヒストグラム変換により、あるいはトレイの周辺部でバックライト光源を明るくすることなどにより、対応できる。

図４，図５は第２の実施例での物品識別装置４２を示し、特に指摘する点以外は図１〜図３の実施例と同様である。不透明なケース４４は半球状のドーム４５と壁４７を備え、ケース４４の床面５３上にバックライト光源５４が配置され、開口４９からトレイ１４を出し入れする。ドーム４５により上方を覆い、壁４７によりバックライト光源５４の周囲（ドーム４５の下方）の４方中のほぼ３方を覆う。またドーム４５と壁４７の内面は例えば乳白色の拡散反射面４６，４８である。物品識別装置４２は、ケース４とケース４４のデザインの違いの他は、ほぼ同様である。

実施例でのトレイ１４は必須ではない。また手でトレイ１４を出し入れすることも必須ではない。例えばケース４４に一対の向かい合う開口４９，４９を設け、ベルトコンベヤ等により物品をケース４４内へ搬送し、小型部品、電子部品などを識別しても良い。この場合、小型部品、電子部品などをトレイ無しでコンベヤ上に載せても良い。

カメラ２０は、壁の内面８あるいは壁の拡散反射面４８に配置しても良いが、天井の内面６あるいは天井の拡散反射面４６に配置することが好ましい。また床面１３，５３を設けず、バックライト光源１２，５２をケース４，４４の下端に嵌め合わせても良い。

２，４２ 物品識別装置
４，４４ ケース
５ 天井
６ 天井の内面
７ 壁
８ 壁の内面
９ 開口
１２，５２ バックライト光源
１３，５３ 床面
１４ トレイ
１６ 物品
２０ カメラ
２２ 画像識別装置
２４ ディスプレイ
３０ お守り
３１ お守り本体
３２ お札
３３ 透明包装
３４ 薬品袋
３５ 透明袋
３６，３７ 錠剤
３８ カプセル
４５ ドーム
４６，４８ 拡散反射面
４７ 壁
４９ 開口

Claims (2)

1. 不透明な天井と不透明な壁とを備え、かつ天井の内面と壁の内面とが拡散反射面で、さらに物品を出し入れするに適した開口を備えるケースと、
   ケースの下部に設けられ、物品を下方から照明するバックライト光源と、
   天井または壁に設けられ、バックライト光源上の物品を撮像するカメラと、
   カメラの画像から、バックライト光源上の物品の個数と種類とを識別する、画像識別装置とを有する、間接照明光源を備える物品識別装置。
2. 前記開口が、ケースの側面の１個所にのみ設けられていることを特徴とする、請求項１の間接照明光源を備える物品識別装置。

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