JP2021169875A - Heating state identification device, heating control device, heating control method, heating state identification system, and heating control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、加熱状態識別装置、加熱制御装置、加熱制御方法、加熱状態識別システム、及び加熱制御システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a heating state identification device, a heating control device, a heating control method, a heating state identification system, and a heating control system.
従来から飲食店では、店舗の従業員は、加熱量を判断し、より美味しく加熱調理された調理物を顧客に提供できるように努めている。例えば、沸騰しないように鍋の温度調整を行う調理方法がある。ところが、鍋などを加熱する加熱装置の加熱調整は、従業員の経験に左右される場合がある。 Traditionally, in restaurants, store employees have endeavored to determine the amount of heat and provide customers with more delicious cooked food. For example, there is a cooking method in which the temperature of the pot is adjusted so that it does not boil. However, the heating adjustment of the heating device that heats the pot or the like may depend on the experience of the employee.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、調理者の経験に左右されることなくより適切な加熱制御で調理を行うことが可能な加熱状態識別装置、加熱制御装置、加熱制御方法、加熱状態識別システム、及び加熱制御システムを提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is a heating state identification device, a heating control device, a heating control method, and a heating state capable of performing cooking with more appropriate heating control without being influenced by the experience of the cook. It is to provide an identification system and a heating control system.
一実施形態に係る加熱状態識別装置は、被加熱物と液体とを有する容器内を時系列に撮影した複数の時系列画像を取得する取得部と、
複数の時系列画像に基づき取得された時系列な特徴量を用いて、液体における複数の容器内状態を識別する識別部と、
を備える。
The heating state identification device according to one embodiment includes an acquisition unit that acquires a plurality of time-series images of the inside of a container having a heated object and a liquid taken in time series.
An identification unit that identifies multiple container states in a liquid using time-series features acquired based on multiple time-series images.
To be equipped.
複数の時系列画像の画像毎に画像特徴量を生成して時系列に並べ、時系列な画像特徴量を生成する畳み込みニューラルネットワークを有する特徴量生成部を更に備え、
識別部は、畳み込みニューラルネットワークが生成した時系列な画像特徴量に基づき、複数の加熱状態を識別する再帰型ニューラルネットワークを、
有してもよい。
A feature amount generator having a convolutional neural network that generates an image feature amount for each image of a plurality of time-series images and arranges them in a time series to generate a time-series image feature amount is further provided.
The identification unit uses a recurrent neural network that identifies multiple heating states based on the time-series image features generated by the convolutional neural network.
You may have.
被加熱物及び液体の状態に対応する正解ラベルと、畳み込みニューラルネットワークが生成した時系列な画像特徴量とを含む学習セットを用いて機械学習を行う学習部を、更に備え、
識別部は、機械学習の結果に基づき、状態を識別してもよい。
Further equipped with a learning unit that performs machine learning using a learning set including a correct label corresponding to the state of the object to be heated and the state of the liquid and a time-series image feature amount generated by the convolutional neural network.
The identification unit may identify the state based on the result of machine learning.
加熱制御装置は、上述の加熱状態識別装置の識別部の識別結果に基づいて、容器を加熱する加熱装置の火力を制御する火力制御部してもよい。 The heating control device may be a thermal power control unit that controls the thermal power of the heating device that heats the container based on the identification result of the identification unit of the heating state identification device described above.
火力制御部は、液体の沸騰前の所定の状態に応じて、所定の状態を維持する時間を変更する制御を行ってもよい。 The thermal power control unit may perform control to change the time for maintaining the predetermined state according to the predetermined state before boiling of the liquid.
識別部が、液体の液状態に依らず、被加熱物を投入している状態を識別した場合に、火力制御部は、被加熱物を投入している状態を識別した時刻から所定時刻が経過した後に、容器内の被加熱物の廃棄を促す表示画像を表示装置に表示させてもよい。 When the identification unit identifies the state in which the object to be heated is charged regardless of the liquid state of the liquid, the thermal power control unit elapses a predetermined time from the time when the state in which the object to be heated is input is identified. After that, a display image prompting the disposal of the object to be heated in the container may be displayed on the display device.
一実施形態に係る加熱制御方法は、被加熱物と液体とを有する容器内を時系列に撮像撮影した複数の時系列画像を取得する取得工程と、
複数の時系列画像に基づき時系列な画像特徴量を取得した、時系列な画像特徴量を用いて、液体における複数の加熱状態を識別する識別工程と、
を備える。
The heating control method according to one embodiment includes an acquisition step of acquiring a plurality of time-series images obtained by taking time-series images of the inside of a container having an object to be heated and a liquid.
An identification step of identifying a plurality of heating states in a liquid by using a time-series image feature amount obtained by acquiring a time-series image feature amount based on a plurality of time-series images.
To be equipped.
加熱状態識別方法の識別工程の識別結果に基づいて、容器を加熱する加熱装置の火力を制御する火力制御工程と、
を備えてもよい。
A thermal power control step that controls the thermal power of the heating device that heats the container based on the identification result of the identification process of the heating state identification method, and
May be provided.
一実施形態に係る、加熱状態識別システムは、被加熱物と液体とを有する容器の上部から容器内を撮影する撮影装置と、
撮影装置が時系列に撮影した複数の画像を取得する取得部と、
複数の時系列画像に基づき取得した時系列な画像特徴量を用いて、液体における複数の加熱状態を識別する識別部と、
を備える。
The heating state identification system according to the embodiment includes a photographing device that photographs the inside of the container from the upper part of the container having the object to be heated and the liquid.
An acquisition unit that acquires multiple images taken by the imaging device in chronological order,
An identification unit that identifies multiple heating states in a liquid using time-series image features acquired based on multiple time-series images.
To be equipped.
加熱制御システムは、上述の加熱状態識別システムの識別部の識別結果に基づいて、容器を加熱する加熱装置の火力を制御する火力制御部と、
を備えてもよい。
The heating control system includes a thermal power control unit that controls the thermal power of the heating device that heats the container based on the identification result of the identification unit of the heating state identification system described above.
May be provided.
本発明によれば、調理者の経験に左右されることなくより適切な加熱制御で調理を行うことが可能な加熱制御装置、加熱制御方法、及び加熱制御システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a heating control device, a heating control method, and a heating control system capable of performing cooking with more appropriate heating control without being influenced by the experience of the cook.
以下、本発明の実施形態に係る加熱状態識別装置、加熱制御装置、加熱制御方法、加熱状態識別システム、及び加熱制御システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。 Hereinafter, the heating state identification device, the heating control device, the heating control method, the heating state identification system, and the heating control system according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments shown below are examples of the embodiments of the present invention, and the present invention is not construed as being limited to these embodiments. Further, in the drawings referred to in the present embodiment, the same parts or parts having similar functions are designated by the same reference numerals or similar reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted. In addition, the dimensional ratio of the drawing may differ from the actual ratio for convenience of explanation, or a part of the configuration may be omitted from the drawing.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による加熱制御システム1の構成を示すブロック図である。図1の加熱制御システム1は、加熱装置の火力を制御可能なシステムである。図1に示すように、本実施形態による加熱制御システム1は、加熱装置10と、調理容器20と、撮影装置30と、表示装置40、操作部50と、加熱制御装置60とを備えて構成される。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図2は、加熱装置10上に載置された調理容器20の内部を上方から撮影している撮影装置30の位置の一例を示す図である。図2に示すように、加熱装置10は、例えばガスコンロであり、その筐体の上面部に発熱部としてのバーナを有する。また、バーナ操作ボタンのモータによる回転操作によって、バーナの火力調整(発熱量の調整)を行うことが可能である。なお、本実施形態に係る加熱装置10は、ガスコンロであるが、これに限定されない。例えば、電気コンロでもよい。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the position of the
調理容器20は、例えば鍋であり、内部に被加熱物である食材と、水と調味料が混合された調理用水とを蓄える。
撮影装置30は、例えばカメラであり、調理容器20の上部から調理容器20内の状態を示す画像を時系列に撮影可能である。撮影装置30は、例えば、赤色画像(R画像)、緑色画像(G画像)、青色画像(B画像)の3種のデジタル画像データを加熱制御装置60に出力する。3種のデジタル画像データのそれぞれは、例えば縦1080×横1920の画素で構成される。
The
The photographing
再び図1に示すように、表示装置40は、例えば、モニターである。表示装置40は、加熱制御装置60が生成した画像を表示する。
As shown again in FIG. 1, the
操作部50は、例えばキーボード、ポインティングデバイス等で構成される。表示装置40にタッチパネルとして統合することも可能である。操作部50は、加熱制御装置60を使用するユーザの操作に応じた指示信号を出力する。
The
加熱制御装置60は、加熱装置10の火力を制御することが可能な装置であり、取得部600と、記憶部602と、特徴量生成部603と、学習部604と、識別部607と、火力制御部608と、画像生成部610と、を備えている。このような加熱制御装置60は、例えばパーソナルコンピュータによって実現される。すなわち、加熱制御装置60は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を含んで構成される。また、本実施形態に係る加熱状態識別装置61は、取得部600と、特徴量生成部603と、学習部604と、識別部607とを備え、本実施形態に係る加熱状態識別システム62は、撮影装置30と、加熱状態識別装置61と、を備える。なお、本実施形態に係る加熱状態識別装置61は、学習部604を備えるが、これに限定されない。例えば、加熱状態識別装置61は、学習部604を備えずに構成してもよい。
The
取得部600は、撮影装置30が撮影した時系列な画像を取得し、記憶部602に記憶することもできる。取得部600は、例えばネットワークにも接続されており、ネットワークを介して、サーバなどから画像を取得することも可能である。
The
記憶部602は、例えばHDD(ハードディスクドライブ)やSSD(ソリッドステートドライブ)等で構成される。記憶部602は、取得部600が取得した画像を学習のために記憶することもできる。また、記憶部602は、加熱制御を実行するための各種のプログラムを記憶している。これにより、加熱制御装置60は、例えば記憶部602に記憶されるプログラムを実行することにより、各処理部を構成する。また、記憶部602は、識別用の機械学習モデルを記憶する。なお、本実施形態では学習済の機械学習モデルを学習済みモデルと呼ぶ場合がある。
The
特徴量生成部603は、例えば、取得部600が取得した時系列画像それぞれから時系列に画像特徴量を生成する。学習データは、例えば特徴量生成部603が生成した時系列な画像特徴量に調理容器20内の被加熱物と液体の状態に対応する正解ラベルを関連付けたデータである。特徴量生成部603の詳細は後述する。
The feature
学習部604は、記憶部602に記憶された学習データを用いて機械学習、例えば教師あり学習を行う。この学習部604は、例えばニューラルネットワークで機械学習を行う。また、学習部604は、加熱制御装置60外の例えば学習用のより計算能力の高い計算機内で演算処理してもよい。学習されたモデル(学習済みモデル)は、例えばネットワークを介して記憶部602に格納され識別部607が使用する。なお、学習部604は、本実施形態では加熱制御装置60外の計算機内で演算処理されるが、これに限定されない。例えば、学習部604は、加熱制御装置60内に設けてもよい。この場合には、現場で得られたデータを学習に即時に反映させることも可能である。
The
また、学習部604が機械学習する機械学習モデルは、ニューラルネットワークに限定されない。例えば、K−means法などの一般的なクラスタリング方法により識別関数などを機械学習モデルとして学習してもよい。なお、学習部604の詳細は後述する。
Further, the machine learning model that the
識別部607は、学習部604での機械学習結果を用いて、調理容器20内における液体の所定状態を識別する。本実施形態に係る識別部607は、学習部604で学習されたニューラルネットワークを用いる。このニューラルネットワークは、撮影装置30で撮影された複数の時系列画像に基づいて特徴量生成部603により生成された時系列な特徴量を用いて、調理容器20内の液体の沸騰前の所定の状態を含む、複数の加熱状態を識別することが可能である。識別部607の詳細は後述する。
The
火力制御部608は、識別部607の識別結果に基づいて、加熱装置10の火力を制御する。例えば、火力制御部608は、加熱装置10のモータの回転を制御して、加熱装置10の火力を制御する。火力制御部608の詳細も後述する。
The thermal
画像生成部610は、識別部607の識別結果に基づいて、調理容器20内の状態を示す画像を生成し、表示装置40に出力する。また、画像生成部610は、識別部607の識別結果に基づいて、操作指示を示す画像を生成してもよい。
The
ここで、図3を用いて特徴量生成部603及び学習部604の詳細を説明する。
図3は、特徴量生成部603の構成例を示す図である。図3に示すように、特徴量生成部603は、複数の画像特徴量抽出部603aを有する。画像特徴量抽出部603aは、例えば畳み込みニューラルネットワーク(CNN、convolutional neurl network、以下では単にCNNと記す場合がある。)である。なお、本実施形態では複数の画像特徴量抽出部603aを用いているがこれに限定されない。例えば、一つの画像特徴量抽出部603aに順に画像t1〜tnを入力し、画像特徴量t1〜tnを順に生成してもよい。
Here, the details of the feature
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the feature
このCNNは、各レイヤのニューロンがフィルタにグループ化され、各フィルタが入力データの中の異なる重複する特徴を検出する。畳み込みニューラルネットワークにおける複数レイヤのニューラルネットワークアーキテクチャは、例えば複数の畳み込みレイヤ、複数のサンプリングレイヤ、及び複数の完全に接続されたレイヤを有する。また、このCNNは、既存のラベル付き画像によって学習させた学習済みのCNN(例えばImageNet pre−trained net
work)である。すなわち、特徴量抽出部603aは、畳み込みニューラルネットワークを固定し、入力画像をフィードフォワードし、中間層の出力する値を特徴量として生成する。
In this CNN, neurons in each layer are grouped into filters, and each filter detects different overlapping features in the input data. A multi-layer neural network architecture in a convolutional neural network has, for example, a plurality of convolutional layers, a plurality of sampling layers, and a plurality of fully connected layers. In addition, this CNN is a trained CNN (for example, ImageNet pre-trained net) trained by an existing labeled image.
work). That is, the feature
複数の特徴量抽出部603aのそれぞれには、時系列に撮影された画像t1〜tnが入力される。例えば1枚の画像は、赤色画像(R画像)、緑色画像(G画像)、青色画像(B画像)の3種のデジタル画像をそれぞれ224×224画素に縮小した画像を用いる。本実施形態では、R、G、Bの三原色を各8ビット(256階調)の数値で保持する。これにより、224×224×3の画素データがCNNの初段の畳み込みレイヤに入力される。そして、時系列な画像特徴量t1〜tnが生成される。例えばnは60であり、一秒間に撮影された60枚分の時系列な画像が学習部604又は識別部607に入力される。また、特徴量抽出部603aが生成する画像特徴量は例えば1024次元である。このように、CNNにより、画像t1〜tnごとに画像特徴量t1〜tnを生成する。そして、特徴量生成部603は、時系列に並べた画像特徴量t1〜tnを出力する。
Images t1 to tn taken in time series are input to each of the plurality of feature
図4を用いて、学習用のデータについて詳細に説明する。
図4は、被加熱物と液体の状態を文章で説明する表である。調理容器20内の被加熱物と液体の状態は、加熱時間の経過にしたがい時系列に変化する。すなわち、調理容器20の加熱が進むに従い、例えば第1状態から第4状態に時系列に変化する。例えば、第1状態は、「沸騰しておらず、何も操作していない状態」である。第2状態は、「液面が安定しており、泡が所々上がってくる状態」である。第3状態は、「液面が盛り上がっているが、泡は出ていないか目立たたない状態」である。第4状態は、「沸騰している状態」である。例えば、第1状態から第3状態は、沸騰前の状態を示している。学習用のデータには、第1状態のときに取得部600に得られた時系列な画像又は特徴量生成部603に得られた時系列な画像特徴量に、正解ラベルとして第1状態を示すラベルを付与し、第2状態のときに取得部600に得られた時系列な画像又は特徴量生成部603に得られた時系列な画像特徴量に、正解ラベルとして第2状態を示すラベルを付与し、第3状態のときに取得部600に得られた時系列な画像又は特徴量生成部603に得られた時系列な画像特徴量に、正解ラベルとして第3状態を示すラベルを付与し、第4状態のときに取得部600に得られた時系列な画像又は特徴量生成部603に得られた時系列な画像特徴量に、正解ラベルとして第4状態を示すラベルを付与する。これらのラベルは例えば人手により付与することが可能である。これらのラベル付きの時系列な画像又は時系列な画像特徴量は、学習データとして記憶部602に記憶される。
The data for learning will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 4 is a table for explaining the states of the object to be heated and the liquid in text. The state of the object to be heated and the liquid in the
再び図3に戻り学習部604について説明する。この学習部604は、上述の学習データを用いて、機械学習モデルの例であるニューラルネットワークを学習する。学習部604が学習するニューラルネットワークは、例えば、ラベル付きの時系列な画像特徴量を学習し、入力された時系列な画像特徴量に対するラベル(第1〜第4状態)を出力するように学習する。例えば、このニューラルネットワークは、複数のノードを有する層を多段に接続したニューラルネットワーク(LSTM:Long Short-term Memory)である。LSTMは、時系列データを学習する再帰型ニューラルネットワーク(リカレントニューラルネットワーク)の一形態である。
Returning to FIG. 3, the
例えば、このニューラルネットワークは、各ノードの間の接続係数が初期化され、ラベル付きの時系列な画像特徴量が順に入力される。そして、ニューラルネットワークは、ニューラルネットワークにおける出力と、入力した時系列な画像特徴量に付与されたラベルとの誤差が少なくなるように接続係数を補正するバックプロパゲーション(誤差逆伝播法)等の処理により生成される。例えば、学習済のニューラルネットワークは、所定の損失関数を最小化するようにバックプロパゲーション等の処理を行うことにより生成される。上述のような処理を繰り返すことで、ニューラルネットワークは、入力された特徴量に対するラベルをより良く再現して出力することが可能となる。なお、ニューラルネットワークの学習方法については、上述した方法に限定されるものではなく、任意の公知技術が適用可能である。 For example, in this neural network, the connection coefficient between each node is initialized, and labeled time-series image features are input in order. Then, the neural network performs processing such as backpropagation (error backpropagation method) that corrects the connection coefficient so that the error between the output in the neural network and the label given to the input time-series image feature amount is reduced. Is generated by. For example, a trained neural network is generated by performing processing such as backpropagation so as to minimize a predetermined loss function. By repeating the above-mentioned processing, the neural network can better reproduce and output the label for the input feature amount. The learning method of the neural network is not limited to the above-mentioned method, and any known technique can be applied.
識別部607は、上述のような学習を行ったニューラルネットワークを有する。このニューラルネットワークは、従来では判別が困難であった沸騰前の状態を複数の状態に識別可能となっている。例えば第1状態である「沸騰しておらず、何も操作していない状態」であれば、時系列な画像特徴量に変動がなく、ニューラルネットワークは、第1状態であると識別可能となる。
The
また、例えば、第2状態である「液面が安定しており、泡が所々上がってくる状態」であれば、泡に相当する画素データの値の時系列な変動が時系列な画像特徴量として捉えられる。このように、例えば泡に相当する画像特徴量の時系列な変動が捉えられる場合に、ニューラルネットワークは、第2状態であると識別可能となる。 Further, for example, in the second state, "the liquid level is stable and bubbles rise in places", the time-series fluctuation of the pixel data value corresponding to the bubbles is a time-series image feature amount. Is caught as. In this way, for example, when the time-series fluctuation of the image feature amount corresponding to the bubble is captured, the neural network can be identified as the second state.
また、例えば、第3状態である「液面が盛り上がっているが、泡は出ていないか目立たたない状態」であれば、液面の盛り上がりに相当する画素データの値の時系列な変動が時系列な画像特徴量として捉えられる。このように、例えば液面の盛り上がりに相当する画像特徴量の時系列な変動が捉えられる場合に、ニューラルネットワークは、第3状態であると識別可能となる。 Further, for example, in the third state, "the liquid level is raised, but bubbles are not generated or are inconspicuous", the value of the pixel data corresponding to the liquid level rise is changed over time. It is captured as a time-series image feature amount. In this way, for example, when the time-series fluctuation of the image feature amount corresponding to the swelling of the liquid level is captured, the neural network can be identified as the third state.
また、例えば、第4状態である「沸騰している状態」であれば、液面の盛り上がりと泡に相当する画素データの値の時系列な変動が画像の全体領域から捉えられる。この場合、泡に相当する画素データの値の時系列な変動が第3状態よりもより大きくなる。このように、液面の盛り上がりに相当する画素データの値の時系列な変動が時系列な画像特徴量として捉えられる。これにより、例えば液面及び泡に相当する画素データの値のより大きな時系列な変動が時系列な画像特徴量として捉えられる場合に、ニューラルネットワークは、第4状態であると識別可能となる。 Further, for example, in the fourth state of "boiling state", the swelling of the liquid level and the time-series fluctuation of the pixel data value corresponding to the bubble can be captured from the entire area of the image. In this case, the time-series fluctuation of the value of the pixel data corresponding to the bubble becomes larger than that in the third state. In this way, the time-series fluctuation of the pixel data value corresponding to the swelling of the liquid level is captured as the time-series image feature amount. This makes it possible for the neural network to be identified as the fourth state, for example, when a larger time-series variation in the pixel data values corresponding to the liquid level and bubbles is captured as a time-series image feature amount.
このように、被加熱物と液体とを有する調理容器20内を時系列に撮影した複数の時系列画像に基づき取得した時系列な画像特徴量により、沸騰前の微少変化を捉えることが可能となる。これにより、これらの時系列な画像特徴量を用いて、液体における複数の加熱状態を識別することができる。なお、本実施形態では、加熱状態を4分類としているがこれに限定されない。例えば、5分類や、10分類でもよい。
In this way, it is possible to capture minute changes before boiling by the time-series image features acquired based on a plurality of time-series images of the inside of the
ここで、図5を用いて、学習部604の学習処理例を説明する。図5は、学習部604の学習処理例を示すフローチャートである。図5に示すように、まず、学習部604は、記憶部602から学習データのセットを取得する(ステップS100)。学習データが時系列な画像の場合は、ここで特徴量生成部603を用いて時系列な画像特徴量に変換する。次に、学習部604は、ニューラルネットワークの学習を開始する(ステップS102)。この場合、入力として時系列な画像特徴量を与え、教師信号として時系列な画像特徴量に対応する1から4のいずれかのラベルを与えた学習を行う(ステップS104)。すなわち、入力した特徴量に対応するラベルとニューラルネットワークの出力値との誤差が少なくなるように接続係数を補正するバックプロパゲーションによる学習を行う。
Here, an example of learning processing of the
次に、学習部604は、学習の終了条件を満たすか否かを判定し(ステップS106)、
終了条件を満たしていない場合(ステップS106のNO)、ステップS104からの処理を繰り返す。終了条件は、例えば学習回数である。
Next, the
If the end condition is not satisfied (NO in step S106), the process from step S104 is repeated. The end condition is, for example, the number of learnings.
一方で、終了条件を満たした場合(ステップS106のYES)、全体処理を終了する。このようにして、時系列な複数の画像から得られた時系列な画像特徴量に対する状態を出力するニューラルネットワークが学習される。 On the other hand, when the end condition is satisfied (YES in step S106), the entire process is terminated. In this way, a neural network that outputs a state for a time-series image feature amount obtained from a plurality of time-series images is learned.
ここで、火力制御部608の処理プログラムの一例を説明する。火力制御部608の処理プログラムは、料理別に、例えば第1から第4状態の継続時間がプログラムされている。ここでは、沸騰をさせない状態で調理する場合、火力制御部608は、例えば沸騰直前の第3状態の時間を最長とし、被加熱物と液体の加熱状態と冷却状態を制御する。
Here, an example of the processing program of the thermal
例えば、火力制御部608は、識別部607の識別結果を用いて、プログラムされた状態を遷移するように加熱装置10の火力の強弱、及び火力の維持時間を制御する。
For example, the thermal
図6を用いて、火力制御部608の制御例を説明する。図6は、火力制御部608の制御例を示すフローチャートである。図6に示すように、まず、取得部600は、撮影装置30から時系列な複数の画像を取得する(ステップS200)。
A control example of the thermal
次に、特徴量生成部605は、60×60×3の60枚の時系列な画素データから時系列な画像特徴量を生成し、識別器607に入力し、時系列な複数の画像の状態を識別する(ステップS202)。
次に、火力制御部608は、識別部の識別した状態により加熱装置10の火力を制御する(ステップS204)。例えば、現状の状態を維持する場合には、火力を変更しないように、加熱装置10の火力を制御し、状態を次の状態まで加熱する場合には、加熱装置10の火力を増加する。一方で、状態を次の状態まで冷却する場合には、加熱装置10の火力を減少する。
Next, the feature amount generation unit 605 generates a time-series image feature amount from 60 time-series pixel data of 60 × 60 × 3, inputs it to the
Next, the thermal
次に、火力制御部608は、プログラムされた調理が終了したか否かを判定し(ステップS206)、終了していない場合(ステップS206のNo)、ステップS200からの処理を繰り返す。一方で、終了した場合(ステップS206のYES)、加熱装置10を停止し、全体処理を終了する。温度計を用いた加熱制御の場合には、被加熱物の位置や、対流の発生状態により、温度にむらが生じてしまう。これに対して、時系列な画像による識別では、画像全体の状態変化の情報を用いるので、状態の識別がより高精度になる。このため、火力制御部608による加熱制御もより高精度に行うことが可能となる。
Next, the thermal
以上のように、本実施形態によれば、被加熱物と液体とを有する容器を時系列に撮影した複数の時系列画像により、学習部604が液体の沸騰前の所定の状態を機械学習することとした。これにより、識別部607は、学習部604の学習結果に基づき、液体の表面画像の微少変化を画像特徴量の時系列な変動として捉えることが可能となり、沸騰前の所定状態を識別可能となる。また、識別部607が、沸騰前の所定の状態を識別するので、火力制御部608が、例えば被加熱物と液体とを有する容器を沸騰させないように調理する加熱制御が可能となる
As described above, according to the present embodiment, the
(第1実施形態の第1変形例)
第1実施形態に係る加熱制御システム1は、加熱装置10による調理容器20の加熱状態を識別していたが、第1実施形態の第1変形例に係る加熱制御システム1は、調理容器20に対する人的操作も識別可能である点で第1実施形態に加熱制御システム1と相違する。以下では、第1実施形態と相違する点に関して説明する。
(First Modified Example of First Embodiment)
The
図7は、調理者の人的操作に対応させた正解ラベル例を示す表である。例えば、第5状態は、「液状態に依らず、道具でかき混ぜている状態」である。第6状態は、「液状態に依らず、道具を用いて灰汁取り等を行っている状態」である。第7状態は、「液状態に依らず、食材を投入している状態」である。 FIG. 7 is a table showing an example of a correct label corresponding to a human operation of a cook. For example, the fifth state is "a state of stirring with a tool regardless of the liquid state". The sixth state is "a state in which lye is removed using a tool regardless of the liquid state". The seventh state is "a state in which ingredients are added regardless of the liquid state".
すなわち、第1実施形態の変形例に係る加熱制御システム1では、第1状態から第4状態に加えて、第5状態から第7状態の時系列な画像を用いて識別部607で使用する機械学習モデルを学習する。この場合、例えば第5状態に5、第6状態に6、第7状態に7の正解ラベルを付与し、識別部607で使用する機械学習モデルを学習する。
That is, in the
これにより、鍋の状態を認知して操作している調理者の動作を優先して検出することも可能となる。例えば、識別部607が第7状態を識別した場合には、第7状態を識別した時刻から所定時刻が経過した後に、火力制御部608は、調理容器20内の被加熱物の廃棄を促す表示画像を表示装置40に表示させる。これにより、調理容器20内の被加熱物の品質を維持できる、このように、識別部607は、時系列に撮影した複数の時系列画像を用いて、第1状態から第4状態に加えて、第5状態から第7状態のいずれかを識別可能となる。
This makes it possible to preferentially detect the movement of the cook who recognizes and operates the state of the pot. For example, when the
(第1実施形態の第2変形例)
第1実施形態の第2変形例に係る加熱制御システム1は、調理容器20の加熱状態が所定状態になると、警告を発して加熱を停止する機能を更に有する。
(Second modification of the first embodiment)
The
図8は、「沸騰状態になっている」第4状態となった後に「液面が盛り上がっているが、泡は出ていないか目立たたない」第3状態となる状態が複数回発生した例を示す図である。 FIG. 8 shows an example in which the third state of “the liquid level is rising but no bubbles or inconspicuous” occurs multiple times after the fourth state of “being in a boiling state”. It is a figure which shows.
図8に示すように、加熱制御システム1では、第3状態で止める加熱制御を行っている場合に、第4状態となってしまう恐れがある。このように、第4状態の回数が、例えば所定回数である3回以上になると、表示装置40に警告を出すとともに、加熱を停止する。
As shown in FIG. 8, in the
被加熱物の中には、長時間の沸騰により品質が低下する可能性がある品が含まれている場合がある。このように、沸騰回数により警告を発することにより、品質の確認を促すことが可能となり、品質状態によれば、被加熱物を破棄させることも可能である。 The object to be heated may contain an item whose quality may deteriorate due to boiling for a long time. In this way, by issuing a warning based on the number of boiling times, it is possible to prompt confirmation of quality, and depending on the quality state, it is also possible to discard the object to be heated.
(第1実施形態の第3変形例)
第1実施形態の第3変形例に係る加熱制御装置60は、調理容器20内の液体温度を測定する液体温度測定部(不図示)、及び大気圧を測定する気圧測定部(不図示)を更に備える。識別部607は、複数の時系列画像に基づき取得した時系列な画像特徴量と、液体温度測定部が測定した液体温度、及び気圧測定部が測定した気圧の少なくとも一方とを用いて、液体における複数の加熱状態を識別する。例えば、識別部607は、複数の時系列画像に基づき取得した時系列な画像特徴量を用いて識別された液体における複数の加熱状態の識別結果を、液体温度測定部、及び気圧測定部の少なくとも一方によって測定された結果に基づいて補正することが可能となる。
(Third variant of the first embodiment)
The
火力制御部608は、液体温度測定部、及び気圧測定部の少なくとも一方によって測定された結果にも基づく識別部607の識別結果を用いて、調理容器20を加熱する加熱装置10の火力を制御する。例えば、加熱制御装置60が設置される場所の高度によって、気圧が変わり沸点も異なる。識別部607は、このような環境による変動を液体温度測定部、及び気圧測定部の少なくとも一方によって測定された結果に基づいて補正可能であり、加熱制御装置60は、より高精度な制御が可能となる。
The thermal
(第1実施形態の第4変形例)
第1実施形態の第4変形例に係る加熱制御装置60は、複数の加熱状態等の時間を計測する時間計測部(不図示)を更に備える。時間計測部は、各状態(例えば第1〜第4状態(図4)、後述する第5〜第7状態(図7))の経過時間を計測する。
(Fourth Modified Example of First Embodiment)
The
火力制御部608は、識別部607の識別結果と、時間計測部による被加熱物が投入されてからの経過時間に基づいて、調理容器20を加熱する加熱装置10の火力を制御する。例えば、一定時間煮込んだ後に加熱を停止、保温に移行等することができる。これにより火力制御部608は、特に食材(例えば肉)を投入してから特定の時間で加熱を停止する等の制御が可能となる。
The thermal
(第2実施形態)
第2実施形態に係る加熱制御システム1は、調理容器20の形状により識別部が使用するニューラルネットワークを変更する点で第1実施形態に加熱制御システム1と相違する。以下では、第1実施形態と相違する点に関して説明する。
(Second Embodiment)
The
図9は、第2実施形態に係る加熱制御システム1の構成を示すブロック図である。図9に示すように、本実施形態による加熱制御システム1は、加熱制御装置60の形状識別部612を更に備えて構成される。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the
調理容器20には、丸形、方形型などの異なる複数の形状が存在する。学習部604は、形状識別部612で用いる機械学習モデルを、形状識別用に学習する。この場合、入力データを調理容器20の上方から撮影した画像データとし、教師カテゴリーを形状とした学習データを用いる。
The
また、識別部607用の機械学習モデルも、丸形状の調理容器20を撮影した学習データ1と、方形形状の調理容器20を撮影した学習データ2と、をそれぞれ用いて学習する。すなわち、識別部607は、学習データ1で学習した学習結果1の機械学習モデル1と、学習データ2で学習した学習結果2の機械学習モデル2とを有する。
Further, the machine learning model for the
丸形状の調理容器20の対流は、円形状鍋の中心部を対流中心として対流が生じる。一方で方形形状の調理容器20の対流は、加熱位置の影響を受けた位置に対流中心がずれる傾向を示す。このため、調理容器20の形状により、機械学習モデル1と、機械学習モデル2とを使い分けた方が、より識別精度が向上する。
In the convection of the
図10を用いて、第2実施形態に係る火力制御部608の制御例を説明する。図10は、第2実施形態に係る火力制御部608の制御例を示すフローチャートである。図12に示すように、まず、取得部600は、撮影装置30から画像を取得する(ステップS300)。
A control example of the thermal
次に、形状識別部612は、60×60×3の画素データに変換し、形状識別部612で用いる機械学習モデルに入力し、画像の状態を識別し、丸形状か否かを判別する(ステップS302)。
次に、識別部607は、丸形状であれば(ステップS302のYES)、学習結果1の機械学習モデル1を使用し、方形形状であれば(ステップS302のNO)、学習結果2の機械学習モデル2を使用する。
Next, the
Next, if the
以上のように、本実施形態によれば、調理容器20の形状により識別部607で用いるニューラルネットを変更することとした。これにより、調理容器20の形状により容器内の状態が異なる場合にも、より高精度に容器内の状態を識別可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the neural network used in the
上述した実施形態で説明した加熱制御装置60、及び加熱制御システム1の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、加熱制御装置60、及び加熱制御システム1の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク部やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
At least a part of the
また、加熱制御装置60、及び加熱制御システム1の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
Further, a program that realizes at least a part of the functions of the
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法及びプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法及びプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。
Although some embodiments have been described above, these embodiments are presented only as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The novel devices, methods and programs described herein can be implemented in a variety of other forms. In addition, various omissions, substitutions, and changes can be made to the forms of the apparatus, method, and program described in the present specification without departing from the gist of the invention.
1:調理システム、10:加熱装置、20:調理容器、30:撮影装置、40:表示装置、60:加熱制御装置、61:加熱状態識別装置、62:加熱状態識別システム、600:取得部、603:特徴量生成部、604:学習部、606:識別器学習部、607:識別部、608:火力制御部、612:形状識別部。 1: Cooking system, 10: Heating device, 20: Cooking container, 30: Imaging device, 40: Display device, 60: Heating control device, 61: Heating state identification device, 62: Heating state identification system, 600: Acquisition unit, 603: Feature amount generation unit, 604: Learning unit, 606: Discriminator learning unit, 607: Identification unit, 608: Thermal power control unit, 612: Shape identification unit.
Claims (11)
前記複数の時系列画像に基づき取得した前記時系列な画像特徴量を用いて、前記液体における複数の加熱状態を識別する識別部と、
を備える加熱状態識別装置。 An acquisition unit that acquires a plurality of time-series images of the inside of a container having a heated object and a liquid taken in chronological order.
Using the time-series image feature amount acquired based on the plurality of time-series images, an identification unit for identifying a plurality of heating states in the liquid, and an identification unit.
A heating state identification device comprising.
前記識別部は、前記畳み込みニューラルネットワークが生成した時系列な画像特徴量に基づき、前記複数の加熱状態を識別する再帰型ニューラルネットワークを、
有する、請求項1に記載の加熱状態識別装置。 A feature amount generation unit having a convolutional neural network that generates an image feature amount for each of the images of the plurality of time-series images and arranges them in a time series to generate the time-series image feature amount is further provided.
The identification unit uses a recurrent neural network that identifies the plurality of heating states based on the time-series image features generated by the convolutional neural network.
The heating state identification device according to claim 1.
前記識別部は、前記機械学習の結果に基づき、状態を識別する、請求項1又は2に記載の加熱状態識別装置。 A learning unit that performs machine learning using a learning set including a correct label corresponding to the state of the object to be heated and the state of the liquid and a time-series image feature amount generated by the convolutional neural network is further provided.
The heated state identification device according to claim 1 or 2, wherein the identification unit identifies a state based on the result of the machine learning.
前記識別部は、前記容器の形状に応じた前記機械学習の結果に基づき、状態を識別する、請求項3に記載の加熱状態識別装置。 The learning unit performs the machine learning using different learning sets according to the shape of the container.
The heating state identification device according to claim 3, wherein the identification unit identifies a state based on the result of the machine learning according to the shape of the container.
を備える、加熱制御装置。 A thermal power control unit that controls the thermal power of the heating device that heats the container based on the identification result of the identification unit of the heating state identification device according to claims 1 to 5.
A heating control device.
前記複数の時系列画像に基づき時系列な画像特徴量を取得した、前記時系列な画像特徴量を用いて、前記液体における複数の加熱状態を識別する識別工程と、
を備える、加熱状態識別方法。 An acquisition process for acquiring a plurality of time-series images obtained by taking time-series images of the inside of a container having a heated object and a liquid, and
An identification step of identifying a plurality of heated states in the liquid by using the time-series image feature amount obtained by acquiring the time-series image feature amount based on the plurality of time-series images.
A heating state identification method.
を備える、加熱制御方法。 A thermal power control step of controlling the thermal power of the heating device for heating the container based on the identification result of the identification step of the heating state identification method according to claim 8.
A heating control method.
前記撮影装置が時系列に撮影した複数の画像を取得する取得部と、
前記複数の時系列画像に基づき取得した前記時系列な画像特徴量を用いて、前記液体における複数の加熱状態を識別する識別部と、
を備える、加熱状態識別システム。 An imaging device that photographs the inside of the container from the top of the container that has the object to be heated and the liquid,
An acquisition unit that acquires a plurality of images captured by the imaging device in time series, and
Using the time-series image feature amount acquired based on the plurality of time-series images, an identification unit for identifying a plurality of heating states in the liquid, and an identification unit.
A heating state identification system.
を備える、加熱制御システム。 A thermal power control unit that controls the thermal power of the heating device that heats the container based on the identification result of the identification unit of the heating state identification system according to claim 10.
A heating control system.
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