JP5670471B2 - 動画像認識装置及び動画像認識方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、入力された動画像中のデータコードと値引きラベルのようなラベルとを関連付けて認識する動画像認識装置及び動画像認識方法に関する。
商品に記されたデータコード(例えばバーコード)を処理するシステムとして、販売時点管理(POS)システムが知られている。POSシステムは、スーパーマーケットのような小売店で用いられるのが一般的である。POSシステムは、顧客が購入した商品それぞれに記されたデータコードを読み取って(デコードして)得られる商品コードに基づき、当該POSシステムに登録された当該商品の商品単価を取得して、その合計金額を算出する。
小売店で扱われる商品の中に、例えば値引き額が記されたラベル(以下、値引きラベルと称する)が貼付された商品が含まれることがある。このためPOSシステムには、値引きラベルが貼付された商品の値引き処理を効率的に行うことが要求される。そこで近年は、このような要求に応える技術が提案されている。この技術は、データコードが記された商品の面を撮影することにより取得される画像を利用する。つまり、この技術は、取得された同一画像内からデータコードと値引きラベルとが検出された場合に、前記データコードのデコード結果と前記値引きラベルの認識結果とを併せて出力する。
このような技術(以下、従来技術と称する)を適用するPOSシステムによれば、データコードのデコード結果と併せてラベルの認識結果が出力される場合に、前記値引きラベルに記された値引き額で商品単価を自動的に減額することができる。つまり、オペレータの操作を要することなく値引き操作ができる。また、値引きラベルに代えて、割引率が記された割引ラベルまたは付与されるポイント数が記されたポイント付与ラベルを用いる場合にも、POSシステムは同様に処理できる。
上述の従来技術は、値引きラベルのようなラベルが商品のデータコードと同時に撮影できる面に貼付されている必要がある。もし、商品のデータコードとは同時に撮影できない面にラベルが貼付されている場合、当該ラベルは、当該データコードを撮影することにより取得される画像に含まれない。例えば、牛乳パックの表側(第1の面)にデータコードが印刷され、当該牛乳パックの裏側(第1の面とは異なる第2の面)にラベルが貼付されている場合、同一画像内にデータコードとラベルの両方を含めることはできない。このように、ラベルが、商品のデータコードと一緒に同一画像に収まらないような配置で当該商品に貼付されている場合、従来技術では、データコードとラベルとを関連付けることは難しい。もし、このような関連付けができないならば、値引き処理(または割引処理またはポイント付与処理)を正しく行うことは難しい。
本発明が解決しようとする課題は、データコードとラベルとが、同一物体の異なる面に配置されている場合でも、動画像から両者の関連付けを行うことができる動画像認識装置及び動画像認識方法を提供することにある。
実施形態によれば、動画像認識装置は、動画像入力部と、バッファ部と、動物体検出部と、データコード読み取り部と、ラベル認識部と、関連付け部と、出力部とを具備する。動画像入力部は、動画像を入力する。バッファ部は、前記入力された動画像を格納する。前記動物体検出部は、前記バッファ部に格納された前記動画像から動物体を検出してその各々を識別する。前記データコード読み取り部は、前記動画像のフレームの各々からバーコードや二次元バーコード等のデータコードを検出して、当該検出されたデータコードをデコードする。前記ラベル認識部は、前記動画像のフレームの各々からラベルを検出して、当該検出されたラベルに記されたシンボルを認識する。前記関連付け部は、前記認識されたラベルと前記デコードされたデータコードとが、前記識別された動物体のうちの同一物体上にある場合に、前記ラベルの認識結果を前記データコードのデコード結果に関連付ける。前記出力部は、前記データコードのデコード結果と当該デコード結果に関連付けられた前記ラベルの認識結果とを併せて出力する。
以下、実施の形態につき図面を参照して説明する。
図1は、実施形態に係る動画像認識装置10の典型的なハードウェア構成を示すブロック図である。本実施形態において動画像認識装置10は、POSシステムの一要素として動作する。動画像認識装置10は、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)11を用いて実現される。PC11は、CPU12、記憶装置13、入出力コントローラ14及びシステムバス15を備えている。CPU12、記憶装置13及び入出力コントローラ14は、システムバス15によって相互接続されている。PC11はまた、ビデオ端子16を備えている。
図1は、実施形態に係る動画像認識装置10の典型的なハードウェア構成を示すブロック図である。本実施形態において動画像認識装置10は、POSシステムの一要素として動作する。動画像認識装置10は、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)11を用いて実現される。PC11は、CPU12、記憶装置13、入出力コントローラ14及びシステムバス15を備えている。CPU12、記憶装置13及び入出力コントローラ14は、システムバス15によって相互接続されている。PC11はまた、ビデオ端子16を備えている。
CPU12は、動物体の検出、データコードの読み取り(デコード)及びラベルの認識を含む情報処理を実行する。本実施形態では、データコードはバーコード(1次元バーコード)であるものとする。また、動物体は例えば商品である。この商品が動物体として検出されるためには、例えば、POSシステム内のPOS端末のオペレータには、次のような操作が要求される。この操作は、オペレータが前記商品をつかんで、後述するカメラ17の撮像範囲に移動する(つまりカメラ17にかざす)ことである。なお、セルフレジの場合には、顧客自身が上述の操作を行うことになる。
商品は、一般にバーコードが記されたバーコード面を有する。バーコードが記されたバーコード面は、バーコードが印刷された商品の面だけでなく、バーコードシールが貼付された商品の面をも指す。バーコードシールには、バーコードが印刷されている。また前記商品には、値引きラベル、割引ラベルまたはポイント付与ラベルのようなラベルが貼付されることもある。値引きラベルには値引き額が記され、割引ラベルには割引率が記され、ポイント付与ラベルには、付与されるポイント数が記される。
記憶装置13は、RAM部、ROM部及びフラッシュメモリ部から構成される。RAM部は少なくとも1つのRAMを用いて構成され、ROM部は少なくとも1つのROMを用いて構成され、フラッシュメモリ部は少なくとも1つのフラッシュメモリ(つまり、書き換え可能な不揮発性メモリ)を用いて構成される。
記憶装置13は、ソフトウェア領域13a、動画像領域13b、作業データ領域13c、設定データ領域13d及びラベル辞書領域13eを備えている。ソフトウェア領域13aは、例えばROM部内に確保される。動画像領域13b及び作業データ領域13cは、例えばRAM部内に確保される。設定データ領域13d及びラベル辞書領域13eは、例えばフラッシュメモリ部内に確保される。ROM部、RAM部及びフラッシュメモリ部の記憶領域は、CPU12によって認識される同一のアドレス空間内に割り当てられる。これによりCPU12は、ROM部、RAM部またはフラッシュメモリ部を意識することなく、用途に応じてソフトウェア領域13a、動画像領域13b、作業データ領域13c、設定データ領域13d及びラベル辞書領域13eにアクセスする。
ソフトウェア領域13aは、前記情報処理のためのソフトウェアを格納するのに用いられる。このソフトウェアは、命令コード、定数、各種テーブル、変数の初期値を含む。動画像領域13bは、動画像を格納するのに用いられる。動画像は、例えばビデオ端子16及び入出力コントローラ14を介して入力される。
作業データ領域13cは、前記情報処理のための作業データを格納するのに用いられる。作業データは、バーコードのデコード結果及びラベルの認識結果を含む。設定データ領域13dは、後述する設定データを格納するのに用いられる。ラベル辞書領域13eは、後述するラベル辞書を格納するのに用いられる。
入出力コントローラ14は、動画像を取得する撮像装置、例えばカメラ17と、ビデオ端子16を介して接続されている。入出力コントローラ14は、カメラ17によって取得された動画像を入力して、当該動画像を例えばダイレクトメモリアクセス(DMA)により記憶装置13に転送する。入出力コントローラ14はまた、入出力インタフェース、例えばシリアル入出力インタフェース18を介して、POS端末と接続されている。入出力コントローラ14は、CPU12(CPU12によって実行されるソフトウェア)の制御の下で、動画像認識装置10の処理結果を、シリアル入出力インタフェース18を介して出力する。動画像認識装置10の処理結果は、バーコードのデコード結果、ラベルの認識結果及び領域検出結果を含む。入出力コントローラ14はまた、POS端末から転送されるデータ(例えば、修正データ)を、シリアル入出力インタフェース18を介して入力する。入出力コントローラ14は更にスピーカ19と接続されている。入出力コントローラ14は、メッセージまたは警告音をスピーカ19から出力する。
図2は、動画像認識装置10の機能構成を主として示すブロック図である。この機能構成は、図1に示されるPC11のCPU12が前記ソフトウェアを実行することにより実現されるものとする。動画像認識装置10は、動画像入力部201、バッファ部202、動物体検出部203、データコード読み取り部204、ラベル認識部205、関連付け部206、更新部207、出力部208、警告部(第1の警告部)209(#1)、警告部(第2の警告部)210(#2)、修正入力部211、決定部212、警告部(第3の警告部)213(#3)、修正部214及び多数決選択部215を備えている。本実施形態では、これらの要素201乃至215のうち、バッファ部202を除く要素は、ソフトウェアモジュールにより構成される。しかし、これらのソフトウェアモジュールの一部または全部がハードウェアモジュールに置き換えられても構わない。バッファ部202は、記憶装置13の動画像領域13bを用いて構成される。
動画像入力部201は、入出力コントローラ14によって転送された動画像221を入力する。バッファ部202は、動画像221を格納するのに用いられる。より詳細に述べるならば、バッファ部202は、動画像221のフレームのうちの連続するN個のフレームを時系列順に一時格納するのに用いられる。動物体検出部203は、動画像221から動物体を検出して、当該動物体をそれぞれ識別する。これにより動物体検出部203は、動物体の検出結果222を取得する。動物体検出部203は、物体番号決定部203aを含む。物体番号決定部203aは、検出された動物体を識別するため番号を決定する。
データコード読み取り部204は、動画像221のフレームの各々からデータコードを検出して、当該データコードをデコードする。本実施形態においてデータコード読み取り部204で検出しデコードするデータコードはバーコードであるものとする。従って、本実施形態におけるデータコード読み取り部204は、動画像221のフレームの各々からバーコードを検出して、当該バーコードをデコードする。つまりデータコード読み取り部204は、動画像221のフレームの各々からバーコードを読み取る。これによりデータコード読み取り部204は、バーコードのデコード結果223を取得する。
ラベル認識部205は、動画像221のフレームの各々からラベルを検出して、当該ラベルに記された(例えば印刷された)シンボルを認識する。これによりラベル認識部205は、ラベル認識結果224を取得する。ラベル認識結果224は、ラベルが値引きラベル、割引ラベルまたはポイント付与ラベルのいずれであるかを示す種別(ラベル種別)と、値引き額、割引率またはポイント数とを含む。
関連付け部206は、ラベル認識結果224によって認識されたラベルとデータコード読み取り部204によってデコードされたバーコードとが同一物体上に存在するかを、動物体の検出結果222に基づいて判定する。この判定の手法については後述する。前記ラベル及び前記バーコードが同一物体上に存在する場合、関連付け部206は、前記ラベルに対応するラベル認識結果224を前記バーコードに対応するデコード結果223に関連付ける。これにより関連付け部206は、ラベル認識結果224がデコード結果223に関連付けられた関連付けデータ225を取得する。
更新部207は、履歴更新部207a及びリスト更新部207bを含む。履歴更新部207aは、関連付け部206による関連付けが完了する度に、作業データ226の一部を更新する。作業データ226については後述する。リスト更新部207bは、関連付け部206による関連付けが完了する度に、バーコードのデコード結果223のリストの配列Λ、及びラベル認識結果223のリストの配列Γを更新する。配列Λ及びΓについては後述する。
出力部208は、前記バーコードのデコード結果223と、当該デコード結果223に関連付けられたラベル認識結果224とを併せて出力する。警告部209は、デコード結果223、ラベル認識結果224及び関連付けデータ225に基づいて、第1の警告条件が成立しているかを判定する。第1の警告条件とは、動物体検出部203によって検出された動物体上でラベルが検出されているにも拘わらず、当該動物体が検出されなくなるまでに当該動物体上のバーコードが検出されなかった状態を指す。このため警告部209は、動物体検出部203によって検出されていた動物体が検出されなくなった際に、前記第1の警告条件が成立しているかを判定する。前記第1の警告条件が成立している場合、警告部209は、入出力コントローラ14を介してメッセージまたは警告音を発する。
警告部210は、ラベル認識結果224及び関連付けデータ225に基づいて、第2の警告条件が成立しているかを判定し、当該第2の警告条件が成立している場合に、入出力コントローラ14を介してメッセージまたは警告音を発する。第2の警告条件は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について、ラベル認識部205によって認識結果の異なるラベル(つまり異なるラベル認識結果224)が検出された状態を指す。
修正入力部211は、前記第2の警告条件が成立している場合に、POS端末のオペレータに修正されたラベル認識結果の入力を要求する。決定部212は、前記第2の警告条件が成立している場合に、前記ラベル種別と、値引き額または割引率またはポイント数とを、多数決により決定する。
警告部213は、デコード結果223及び関連付けデータ225に基づいて、第3の警告条件が成立しているかを判定し、当該第3の警告条件が成立している場合に、入出力コントローラ14を介してメッセージまたは警告音を発する。第3の警告条件は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について、データコード読み取り部204によってデコード結果223の異なるバーコード(つまり異なるデコード結果223)が検出された状態を指す。
修正部214は、前記第3の警告条件が成立している場合に、POS端末のオペレータにデコード結果(デコード内容)の修正を求める。多数決選択部215は、前記第3の警告条件が成立している場合に、多数決でデコード結果223を選択する。
次に本実施形態の動作を説明する。まず、POS端末のオペレータは、顧客が購入した商品を例えば買い物かごから取り出して、当該商品をカメラ17の撮像範囲に移動する。カメラ17は、前記商品(つまり動物体)を含む撮像範囲内の対象物の動画像を取得する。そこでオペレータは、前記商品のバーコード面に記されたバーコード及び前記商品に貼付されたラベルがカメラ17で撮像されるように、前記商品をカメラ17に向ける。もし、ラベルがバーコード面とは異なる面に貼付されているならば、バーコード面及びラベルが順次カメラ17の撮像範囲に入るように、オペレータは前記商品のカメラ17に対する向きを適宜変える。
入出力コントローラ14は、カメラ17によって取得された動画像を、ビデオ端子16を介して受け取る。入出力コントローラ14は、受け取った動画像を例えばDMAにより記憶装置13に転送する。動画像入力部201は、入出力コントローラ14によって転送された動画像が動画像領域13b内のバッファ部202にフレーム単位で格納されるように、入出力コントローラ14を制御する。
図3は図1に示される動画像領域13bの一例を示す。動画像領域13bには、バッファ部202が確保される。バッファ部202は、N個のバッファ(フレームバッファ)A1,A2,A3,…,AN−1,ANから構成される。バッファA1乃至ANは、動画像のフレームのうちの連続するN個のフレームを時系列順に一時格納するのに用いられる。このためバッファA1乃至ANは、リングバッファとして用いられる。
動画像領域13bにはまた、N個のポインタP1,P2,P3,…,PN−1,PNの領域が確保される。ポインタP1は、動画像の最新のフレームが格納されるバッファの位置(例えば先頭アドレス)を指し示す。ポインタP2は、最新のフレームよりも1フレームだけ前のフレームが格納されるバッファの位置を指し示す。同様に、ポインタPN−1は、最新のフレームよりもN−1フレームだけ前のフレームが格納されるバッファの位置を指し示す。ポインタPNは、現在読み込み中のフレームが格納されるバッファの位置を指し示す。
このように図3は、動画像領域13bにおけるポインタP1乃至PNとバッファA1乃至ANとの対応関係を示す。ポインタP1乃至PNは、動画像入力部201によって更新される。なお、ポインタP1乃至PNが、動画像領域13b以外の記憶領域、例えば作業データ領域13cに格納されていても構わない。
今、ポインタP1が、バッファAi(iは1乃至Nのいずれか)を指し示しているものとする。このとき、ポインタP2はAi+1 MOD Nを指し示す。ただし、x MOD y はxをyで割った剰余を示す。
動画像入力部201は、動画像の入力が1フレーム完了する毎にポインタP1乃至PNを更新する。このような入力フレームの完了は、ビデオ端子16を通して得られる垂直同期信号でトリガーされる入出力コントローラ14からの割り込みによって、動画像入力部201に通知される。動画像入力部201は、入出力コントローラ14からの割り込みの都度、ポインタP1乃至PNを更新する。動画像入力部201はまた、ポインタP1乃至PNを更新する都度、入出力コントローラ14によるDMA転送のための設定を行う。つまり動画像入力部201は、ビデオ端子16を介して入力される動画像を1フレームだけポインタPNの指し示すバッファに、入出力コントローラ14によってDMAにより転送させる。動画像入力部201はまた、ポインタP1乃至PNを更新する都度、後述するフレーム処理を行うスレッドを生成し、CPU12に実行させる。
ここで、ポインタP1乃至PNの更新においては、1乃至Nの各々について、以下の規則でポインタPjを更新する。ポインタPjが指しているバッファの番号をiとすると(ポインタPjがバッファAiを指しているものとすると)、更新後のバッファの番号はi+1 MOD Nである。ただし、x MOD yはxをyで割った場合の剰余を表すものとする。
ここで、ポインタP1乃至PNとバッファA1乃至ANとの関係の具体例について、図3及び図4を参照して説明する。図3は、前述の説明から明らかなように、バッファANが現在読み込み中のフレームの格納に用いられている状態における、ポインタP1乃至PNとバッファA1乃至ANとの対応関係の例を示す。図4は、図3の状態から1フレーム後の、ポインタP1乃至PNとバッファA1乃至ANとの対応関係の例を示す。
図3の例では、ポインタP1はバッファA1を、ポインタP2はバッファA2を、そしてポインタP3はバッファA3を、それぞれ指し示している。同様に、ポインタPN−1はバッファAN−1を、そしてポインタPNはバッファANを、それぞれ指し示している。このとき、ポインタPNの指し示すバッファANは、現在読み込み中のフレームを格納するのに用いられている。このバッファANへのフレームの読み込みが完了したものとする。
この場合、動画像入力部201は、ポインタP1を、図4に示すように、バッファA1を示すアドレスからバッファANを示すアドレスに更新する。この更新されたポインタP1により、バッファAN(つまり直前に読み込みの完了したバッファAN)が、最新のフレームを格納するバッファであることが示される。また動画像入力部201は、ポインタP2を、バッファA2を示すアドレスからバッファA1を示すアドレスに更新し、ポインタP3を、バッファA3を示すアドレスからバッファA2を示すアドレスに更新する。同様に動画像入力部201は、図4では省略されているが、ポインタP4乃至PN−2を、それぞれバッファA3乃至AN−3を示すアドレスに更新する。動画像入力部201はまた、ポインタPN−1を、バッファAN−1を示すアドレスからバッファAN−2を示すアドレスに更新し、ポインタPNを、バッファANを示すアドレスからバッファAN−1を示すアドレスに更新する。これにより、バッファAN−1は、新たなフレームの読み込みに用いられる。バッファAN−1は、バッファANへのフレームの読み込みが完了した時点で最も古いフレームを格納していたバッファである。
上述のポインタP1乃至PNの更新により、バッファA1乃至AN−2に格納されているフレームは、バッファANに読み込まれた最新のフレームよりも、それぞれ1フレーム乃至N−2フレーム前となる。このように本実施形態では、バッファA1乃至ANはリング状に順番に用いられ、フレーム入力に応じて更新されるポインタP1によって指し示されるバッファを起点に時間的に連続するフレームがバッファ部202に格納される。つまりバッファA1乃至ANはリングバッファとして用いられる。
図5は、動画像のフレーム(つまりフレーム画像)を格納するバッファAi(i=1,2,…,N)の大きさと当該バッファAi内の座標系の例を示す。バッファAiは、横幅がW画素、高さがH画素の2次元バッファである。ここでは、バッファAiは、フレームと同サイズであるものとする。つまりバッファAiに格納されるフレームのサイズは、横幅がW画素、高さがH画素である。バッファAi(フレーム)の左上角の画素(画素位置)の座標は(0,0)であり、当該バッファAi(フレーム)の右下角の画素(画素位置)の座標は(W−1、H−1)であるものとする
ここで、設定データ領域13dに格納される設定データについて説明する。動画像認識装置10では、前記設定データの内容に応じて動作が切り替えられる。前記設定データは、変数C1,C2及びC3を含む。変数C1は、出力部208による出力のタイミングを切り替えるのに用いられる。変数C2は、同一物体についてラベル認識結果224の異なるラベルが検出された場合の動作を切り替えるのに用いられる。変数C3は、同一物体についてデコード結果223の異なるバーコードが検出された場合の動作を切り替えるのに用いられる。
ここで、設定データ領域13dに格納される設定データについて説明する。動画像認識装置10では、前記設定データの内容に応じて動作が切り替えられる。前記設定データは、変数C1,C2及びC3を含む。変数C1は、出力部208による出力のタイミングを切り替えるのに用いられる。変数C2は、同一物体についてラベル認識結果224の異なるラベルが検出された場合の動作を切り替えるのに用いられる。変数C3は、同一物体についてデコード結果223の異なるバーコードが検出された場合の動作を切り替えるのに用いられる。
変数C1,C2及びC3は前記設定データとして例えばフラッシュメモリ部内に格納され、本発明に基づく動画像認識装置の製造時にフラッシュメモリに書き込まれる他のデータと共に設定される。
出力部208による出力を、バーコードの検出から一定の時間またはフレーム数が経過した後に行わせる場合、変数C1には例えば1を設定する。また、出力部208による出力を、バーコードを含む物体が検出されなくなるまで待ってから行わせる場合、変数C1には例えば2を設定する。また、出力部208による出力を、バーコードの検出から一定の時間またはフレーム数が経過するか、或いはバーコードを含む物体が検出されなくなくなってから行わせる場合、変数C1には例えば3を設定する。
また、前記第2の警告条件が成立したために警告部210によりメッセージまたは警告音を発行させた上で、修正された認識結果の入力を修正入力部211によりオペレータに求めさせる場合、変数C2には例えば1を設定する。また、前記第2の警告条件が成立したために、ラベルの種別と値引き額または割引率またはポイント数を決定部212により多数決で決定させる場合、変数C2には例えば2を設定する。
また、前記第3の警告条件が成立したために警告部213によりメッセージまたは警告音を発行させた上で、デコード内容の修正を修正部214によりオペレータに求めさせる場合、変数C3には例えば1を設定する。また、前記第3の警告条件が成立したために多数決選択部215により多数決でデコード結果223を選択させる場合、変数C3には例えば2を設定する。
以上の説明では、変数C1,C2及びC3を製造時に設定するものとしたが、フラッシュメモリを取り出してフラッシュライターでこれらの変数を再設定するなどして、本装置の動作を変更しても良い。
次に、記憶装置13の作業データ領域13cに格納される作業データについて説明する。前記作業データは、予め定められたサイズKの配列(配列データ)Eを含む。配列Eは、物体番号決定部203aによって決定される動物体の番号に対応する当該動物体の有無を記録するのに用いられる。動物体の番号は、番号jに対応する動物体が有る場合、配列Eのj番目の要素E[j]には、例えば1が設定される。そうでない場合、要素E[j]には、例えば0が設定される。
前記作業データは、サイズKの配列P及びQを更に含む。配列P及びQは、動物体の番号に対応するバーコードの番号及びラベルの番号を格納するのに用いられる。番号jの動物体が存在し、且つ当該動物体上にバーコードが存在する場合、配列Pのj番目の要素P[j]には、当該バーコードの番号が設定される。そうでない場合、要素P[j]には、例えば0が設定される。また、番号jの動物体が存在し、且つ当該動物体上にラベルが存在する場合、配列Qのj番目の要素Q[j]には、当該ラベルの番号が設定される。そうでない場合、要素Q[j]には、例えば0が設定される。
前記作業データは、配列dを更に含む。配列dは、バーコードの番号に対応するデコード結果を収めるのに用いられる。
前記作業データは、変数Lと、配列(配列変数)s及びtとを更に含む。変数Lは、ラベル認識部205によって検出されたラベルの個数を表すのに用いられる。配列s及びtは、検出されたラベルの座標を格納するのに用いられる。配列s及びtのi番目の要素s[i]及びt[i]には、i番目(i=1,…,L)のラベルのX座標及びY座標が格納される。ここでは、i番目のラベルのX座標及びY座標として、当該ラベルの外接矩形の中心の座標が用いられる。
前記作業データは、変数Lと、配列(配列変数)s及びtとを更に含む。変数Lは、ラベル認識部205によって検出されたラベルの個数を表すのに用いられる。配列s及びtは、検出されたラベルの座標を格納するのに用いられる。配列s及びtのi番目の要素s[i]及びt[i]には、i番目(i=1,…,L)のラベルのX座標及びY座標が格納される。ここでは、i番目のラベルのX座標及びY座標として、当該ラベルの外接矩形の中心の座標が用いられる。
前記作業データは、配列(配列変数)α及びβとを更に含む。配列αは、ラベルの番号に対応するラベルの種別を表す番号を格納するのに用いられる。ラベルの種別を表す番号は、値引きラベルの場合1、割引ラベルの場合2、そしてポイント付与ラベルの場合3である。配列αのi番目の要素α[i]には、i番目(i=1,…,L)のラベルの種別の番号が格納される。配列βは、ラベルの番号に対応する値引き額または割引率またはポイント数を格納するのに用いられる。配列βのi番目の要素β[i]には、i番目のラベルの値引き額または割引率またはポイント数が格納される。
前記作業データは、配列(配列変数)E2,P2,d2,α2及びβ2を更に含む。配列E2,P2,d2,α2及びβ2は、1フレーム前における、前述の配列E,P,d,α及びβの内容を保持するのに用いられる。
前記作業データは、配列gを更に含む。配列gは、動物体毎に最初に検出されたバーコードのデコード結果を示す文字列変数の配列である。番号jの動物体が存在し、且つ当該動物体上に存在するバーコードが以前のフレームから検出されている場合、配列gのj番目の要素g[j]には、当該動物体について最初に検出されたバーコードのデコード結果が設定される。そうでない場合、要素g[j]には、例えば空文字列が設定される。
前記作業データは、配列(配列変数)h,f及びg2を更に含む。配列hは、動物体毎に最初に検出されたバーコードが、何フレーム前で検出されたかを示す。番号jの動物体が存在し、且つ当該動物体上のバーコードが以前のフレームで検出されている場合、配列hのj番目の要素h[j]には、正の整数が設定される。そうでない場合、要素h[j]には、例えば、−1が設定される。h[j]に正の整数が設定されている場合、数値h[j]は、番号jの動物体上のバーコードがh[j]フレーム前で検出されたことを示す。
配列fは、動物体上のバーコードが既に出力されたか否かを示す。番号jの動物体上のバーコードが出力済みの場合、配列fのj番目の要素f[j]には、例えば1が設定される。そうでない場合、要素f[j]には、例えば0が設定される。
配列g2は、動物体上でラベルが既に検出されているか否かを示す。番号jの動物体が存在し、且つ当該動物体上のラベルが以前のフレームで検出されている場合、配列g2のj番目の要素g2[j]には、例えば1が設定される。そうでない場合、要素g2[j]には、例えば0が設定される。
前記作業データは、配列(配列変数)Λ及Γを更に含む。配列Λは、動物体上で検出されたバーコードの認識結果のリストを格納するのに用いられるリスト(リスト変数)の配列である。リストの配列Λにおけるj番目のリスト(リスト変数)Λ[j]の各要素は、番号jの動物体上で検出されたバーコードのデコード結果を格納した構造体である。配列Γは、動物体上で検出されたラベルの認識結果のリストを格納するのに用いられるリスト(リスト変数)の配列である。リストの配列Γにおけるj番目のリスト(リスト変数)Γ[j]の各要素は、番号jの動物体上で検出されたラベルの種別を表す番号と値引き額または割引率またはポイント数とを格納した構造体である。前記作業データは、配列(配列変数)Λ2及びΓ2を更に含む。配列Λ2及びΓ2は、1フレーム前における、上述の配列Λ及びΓの内容を格納するのに用いられる。
次に、本実施形態の動作について、動画像認識装置10によって実行される動画像認識処理を例に説明する。まず、動画像認識装置10の起動時には、作業データ領域13c内の配列E,P,Q,α,β,d,g,h,f及びg2の要素は全て初期化される。具体的には、配列E,P,Q,α及びβの全要素に0が設定され、配列d及びgの全要素に空文字列が設定される。また配列hの全要素に−1が設定され、配列f及びg2の全要素に0が設定される。同様に、リストの配列Λ,Γ,Λ2及びΓ2の全要素も初期化される。具体的には、配列Λ,Γ,Λ2及びΓ2の全要素に空リストが設定される。
以下に続く本実施形態の残りの記述では、動画像入力部201が、入出力コントローラ14によって動画像221を1フレームだけ転送し、ポインタP1乃至PNを更新する毎に本実施形態に基づく動画像認識装置10で行うフレーム処理について説明する。
フレーム処理では、配列E,P,d,α,β,Λ及びΓの内容を配列E2,P2,d2,α2,β2,Λ2及びΓ2にそれぞれ複写する。
フレーム処理では次に、動物体検出部203、データコード読み取り部204、ラベル認識部205、関連付け部206、更新部207、出力部208、警告部209、警告部210、修正入力部211、決定部212、警告部213、修正部214及び多数決選択部215が、以下に述べるように動作する。
フレーム処理では次に、動物体検出部203、データコード読み取り部204、ラベル認識部205、関連付け部206、更新部207、出力部208、警告部209、警告部210、修正入力部211、決定部212、警告部213、修正部214及び多数決選択部215が、以下に述べるように動作する。
説明を簡略化するため以降の説明では、ポインタP1が指し示すバッファに格納された最新のフレームをフレームF1、ポインタP2が指し示すバッファに格納され、前記最新のフレームに先行して格納されたフレームをフレームF2と称するものとする。
フレーム処理では次に、後述する方法で、動物体検出部203による動画像221からの動物体の検出、データコード読み取り部204による、フレームF1からのバーコードの検出、ラベル認識部205によるフレームF1からのラベル画像の検出と認識を行う。
動物体検出部203は、バッファ部202に格納された動画像221から動物体を検出する。動物体検出部203は、検出された動物体の各々を識別する。この動物体検出部203の動作の詳細を、以下で説明する。
動物体検出部203は、フレームF1(フレーム画像)を間隔Z画素の格子状の小区画に分割する。そして動物体検出部203は、前記小区画の各々について、フレームF2(フレーム画像)から前記小区画と最も類似した(つまりマッチングした)領域を探索するための、いわゆるブロックマッチングを行う。
図6は、フレームと小区画との関係の例を示す。図6の例では、フレームは、間隔がZ画素のA×B個の格子状の小区画に分割される。つまりフレームは、A列、B行のマトリクス状に、A×B個の小区画に分割される。各小区画の位置は、列番号a及び行番号bによって表される。列番号aは、フレームの左端の小区画を起点の番号(=0)として横方向(つまりフレームの右側の方向)に小区画毎にシーケンシャルに付与される番号である。行番号bは、フレームの上端の小区画を起点の番号(=0)として縦方向(つまりフレームの下側の方向)に小区画毎にシーケンシャルに付与される番号である。例えば、フレームの左上角において、小区画の位置(a,b)は(0,0)、フレームの右上角の小区画において(a,b)は(A−1,0)である。また、フレームの左下角の小区画において(a,b)は(0,B−1)、フレームの右下角の小区画において(a,b)は(A−1,B−1)である。
図7は、フレーム内の位置(a,b)の小区画の大きさと座標の例を示す。ここでは、フレームの左上角の画素の座標が、図5に示したように(0,0)であるものとする。この場合、フレーム内の位置(a,b)に存在する小区画の左上角の画素の座標は、図7に示されるように(aZ,bZ)で表される。この小区画の右下角の画素の座標は、図7に示されるように((a+1)Z−1,(b+1)Z−1)で表される。
作業データ領域13cに格納される作業データは、前述のような種々の配列に加えて、2つの2次元配列M1及びM2を含む。2次元配列M1及びM2は、前記小区画の各々について動物体の番号を格納するのに用いられる。より具体的に述べるならば、2次元配列M1は、ポインタP1の指し示すバッファに格納されたフレームF1から検出された動物体の番号を小区画毎に格納するのに用いられる。一方、2次元配列M2は、ポインタP2の指し示すバッファに格納された一つ前のフレーム(フレームF2)から検出された動物体の番号を小区画毎に格納するのに用いられる。
図8は、動物体の番号を格納する2次元配列Mr(r=1,2)の例を模式的に示す。図8において、数値0が記載された領域81及び82は、数値0が設定された2次元配列Mrの要素の集合である。位置(a,b)の小区画に対応する動物体が無い場合、当該小区画に対応する2次元配列Mrの要素には0が設定される。したがって、領域81及び82は、当該領域81及び82に対応する小区画の集合に動物体が無いことを示す。本実施形態において動物体検出部203は、動画像認識装置10の起動時に、2次元配列M1及びM2の全要素を0に初期化する。したがって2次元配列M1及びM2は、初期状態では、動物体が検出されていないことを示す。以下の説明では、位置(a,b)の小区画を、小区画(a,b)と表記することもある。
図8において、数値1,2及び3が記載された領域83,84及び85は、それぞれ数値1,2及び3が設定された2次元配列Mrの要素の集合である。小区画(a,b)に対応する動物体が有る場合、当該小区画(a,b)に対応する2次元配列Mrの要素には、当該動物体の番号が設定される。したがって、領域83,84及び85は、当該領域83,84及び85に対応する小区画の集合に、それぞれ番号が1,2及び3の動物体が有ることを示す。なお、領域85は、フレーム内の背景画像に対応する。本実施形態では、背景画像は動物体として検出されるものとする。
動物体検出部203はポインタP1の指し示すバッファに格納されたフレームF1及びポインタP2の指し示すバッファに格納されたフレームF2に基づいてブロックマッチングを行う。つまり動物体検出部203は、フレームF1内の小区画(a,b)の各々について、当該小区画(a,b)がマッチングするフレームF2内の領域を探索する。
図9は、本実施形態で適用されるブロックマッチングの様子を示す。図9の例では、動物体検出部203は、フレームF1内の小区画(a,b)について、矢印90によって示されるフレームF2内の領域がマッチングしているかを、フレームF2内を探索することにより調べる。もし、フレームF1内の小区画(a,b)にマッチングする領域をフレームF2から見つけられなかった場合、動物体検出部203は、変数Mへ値0を設定する。これに対し、マッチングする領域が見つかった場合、動物体検出部203は、前記変数Mへ値1を設定し、且つ変数X[a,b]及びY[a,b]へ当該領域の左上角のX座標及びY座標をそれぞれ設定する。変数Mと変数X[a,b]及びY[a,b]は、前記作業データの一部である。
前記ブロックマッチングにおいて動物体検出部203は、フレームF2内の変数Xの値(つまりX座標)の候補x(x=0,…,W−Z)及びフレームF2内の変数Yの値(つまりY座標)の候補y(y=0,…,H−Z)の組み合わせ(x,y)の各々について、次の処理を実行する。即ち動物体検出部203は、フレームF1内の小区画(a,b)とフレームF2内の左上角の画素の座標が(x,y)で且つ横幅と高さがZの矩形領域とを重ねて画素値の平均二乗誤差を算出する。動物体検出部203は、算出された平均二乗誤差を、小区画(a,b)と前記矩形領域(つまり、組み合わせの座標(x,y)に対応する矩形領域)とのマッチングのコストとする。
もし、前記コストが予め定められた閾値θ以下となる座標(x,y)が存在する場合、動物体検出部203は、小区画(a,b)にマッチングする領域が見つかったと判定する。この場合、動物体検出部203は、変数F[a,b]へ値1を設定する。変数F[a,b]は前記作業データの一部であり、変数F[a,b]が1の場合、小区画(a,b)にマッチングする領域が存在することを示す。一方、前記コストが閾値θ以下となる座標(x,y)が存在しない場合、動物体検出部203は、小区画(a,b)にマッチングする領域が見つからなかったと判定する。この場合、動物体検出部203は、F[a,b]へ値0を設定する。これにより、小区画(a,b)にマッチングする領域が存在しないことが示される。前記コストが閾値θ以下となる座標(x,y)が存在する場合、動物体検出部203は、これらの座標(x,y)のうち、前記コストが最小となる座標を、変数(X[a,b],Y[a,b])に設定する。
動物体検出部203は、前記ブロックマッチングでマッチングする領域が見つからなかった小区画(a,b)、つまりF[a,b]=0の小区画について、2次元配列M1中の対応する要素M1[a,b]に0を設定する。また動物体検出部203は、マッチングする領域が見つかった小区画(a,b)、つまりF[a,b]≠0の小区画については、動物体の番号を要素M1[a,b]に設定する。そのため動物体検出部203の物体番号決定部203aは、動物体の番号を次のように決定する。
物体番号決定部203aは、前記ブロックマッチングで求められた座標(X[a,b],Y[a,b])に基づき、次式
a0=FLOOR(X[a,b]/Z)
a1=MAX(0,a0−S)
a2=MIN(A−1,a0+S)
b0=FLOOR(Y[a,b]/Z)
b1=MAX(0,b0−S)
b2=MIN(B−1,b0+S)
により、a0乃至a2及びb0乃至b2を取得する。ここで、FLOOR(ξ)はξ以下の最大の整数を返す関数、MAX(x,y)は引数xとyを比較して大きい方を返す関数、MIN(x,y)は引数xとyを比較して小さい方を返す関数、Sは予め任意に定めた定数とする。
a0=FLOOR(X[a,b]/Z)
a1=MAX(0,a0−S)
a2=MIN(A−1,a0+S)
b0=FLOOR(Y[a,b]/Z)
b1=MAX(0,b0−S)
b2=MIN(B−1,b0+S)
により、a0乃至a2及びb0乃至b2を取得する。ここで、FLOOR(ξ)はξ以下の最大の整数を返す関数、MAX(x,y)は引数xとyを比較して大きい方を返す関数、MIN(x,y)は引数xとyを比較して小さい方を返す関数、Sは予め任意に定めた定数とする。
次に物体番号決定部203aは2次元配列M2を参照して、a=a1,…,a2で且つb=b1,…,b2の範囲の小区画の集合の中に、M2[a,b]≠0の小区画が有るか否かを判定する。もし、M2[a,b]≠0の小区画が無い場合、物体番号決定部203aは、配列Eから値が0の要素を検索する。もし、値が0の要素が見つかった場合、物体番号決定部203aは、配列Eの当該値が0の要素の番号を、小区画(a,b)に対応する動物体の番号としてM1[a,b]に設定する。これに対し、配列Eに値が0の要素が無い場合、物体番号決定部203aは0をM1[a,b]に設定する。
一方、M2[a,b]≠0の小区画が有る場合、物体番号決定部203aは、当該M2[a,b]≠0の小区画の集合における動物体の番号M2[a,b]の最頻値を求める。動物体検出部203は、この最頻値を、小区画(a,b)に対応する動物体の番号としてM1[a,b]に代入する。
その後、物体番号決定部203aは、配列Eの要素全てに0を設定する。そして物体番号決定部203aは、a=a1,…,a2で且つb=b1,…,b2の範囲の小区画の各々について、E[M1[a,b]]に1を設定する。
上述した動物体検出部203(つまり物体番号決定部203aを含む動物体検出部203)の一連の動作により、2次元配列M1に動物体の検出結果222が格納される。しかし、動物体を検出して、前記小区画に相当する場所毎に対応する動物体が特定できるのであれば、本実施形態で適用されたのとは異なる方法で動物体が検出されても良い。
次に、データコード読み取り部204及びラベル認識部205の動作について説明する。
データコード読み取り部204は、フレームF1からバーコードを検出する。データコード読み取り部204は、検出されたバーコードの個数を変数Mに代入する。またデータコード読み取り部204は、検出されたバーコードの各々について、当該バーコードの外接矩形の中心のX座標及びY座標を変数u[i]及びv[i]に設定する。変数u[i]及びv[i]は、前記作業データの一部である。
データコード読み取り部204は、フレームF1からバーコードを検出する。データコード読み取り部204は、検出されたバーコードの個数を変数Mに代入する。またデータコード読み取り部204は、検出されたバーコードの各々について、当該バーコードの外接矩形の中心のX座標及びY座標を変数u[i]及びv[i]に設定する。変数u[i]及びv[i]は、前記作業データの一部である。
また、データコード読み取り部204は、検出されたバーコードの各々の画像を解析することで、当該バーコードに記録された情報をデコードする(つまり読み取る)。データコード読み取り部204は、デコード結果223を配列dの要素(文字列変数)d[i]に代入する。但し、iは検出されたバーコードの識別に用いられる番号である。
ラベル認識部205は、記憶装置13のラベル辞書領域13eに格納されているラベル辞書を用いたテンプレートマッチングにより、フレームF1から当該ラベル辞書に登録されたラベル画像を検出し且つ認識する。図10は、本実施形態で適用されるラベル辞書の典型的なデータ構造を模式的に示す。図10に示すように、ラベル辞書は、認識対象のラベルの各々について、当該ラベルの基準となる画像(つまり参照画像)と当該ラベルの種別を表す番号と、値引き額または割引率またはポイント数とを予め格納している。
ここで、上述のテンプレートマッチングにより、ラベル認識部205が、フレームF1から参照画像とマッチングする領域を検出したものとする。即ちラベル認識部205が、ラベルを検出したものとする。この場合、ラベル認識部205は、検出されたラベルの各々について、当該ラベルに関するラベル認識結果224を取得する。ラベル認識結果224は、検出されたラベルの種別(より詳細には、種別を表す番号)と値引き額または割引率またはポイント数との組を含む。またラベル認識結果224は、検出されたラベルの座標、例えば当該ラベルの中心座標を更に含む。本実施形態において、ラベルの中心座標は、当該ラベルの外接矩形の中心のX座標及びY座標である。
ラベル認識部205は、検出されたラベルの個数及び取得されたラベル認識結果224を作業データ領域13cに次のように格納する。まずラベル認識部205は、検出されたラベルの個数を、変数Lに設定する。またラベル認識部205は、検出されたラベルの各々について、当該ラベルの外接矩形の中心のX座標及びY座標を、配列s及びtの要素(変数)s[i],t[i]に設定する。但し、iは、前述のデータコード読み取り部204の動作の場合と異なり、検出されたラベルの識別に用いられる番号である。またラベル認識部205は、検出されたラベルの各々について、当該ラベルの種別を表す番号を配列αの要素α[i]に、当該ラベルの値引き額または割引率またはポイント数を配列βの要素β[i]に、それぞれ設定する。
以上で述べた、動物体検出部203による動画像221からの動物体の検出、データコード読み取り部204による、フレームF1からのバーコードの検出、ラベル認識部205によるフレームF1からのラベル画像の検出と認識は同一スレッド上で逐次実行しても良いし、複数のスレッドやCPUコアで並行して実行しても良く、それらの実行順序は任意に定めて良い。
フレーム処理では次に、後述する方法で関連付け部206により、動物体検出部203による動物体の検出結果222と、データコード読み取り部204によるデコード結果223と、ラベル認識部205によるラベル認識部205とに基づき、次のような関連付けを実行する。即ち関連付け部206は、ラベル認識部205によって認識されたラベル、データコード読み取り部204によってデコードされたバーコード、及び動物体検出部203によって検出された動物体の位置関係を調べる。そして関連付け部206は、バーコードと同一物体上のラベルを認識して得られたラベル認識結果を、当該バーコードのデコード結果に関連付ける。
次に関連付け部206の動作の詳細について説明する。まず関連付け部206は、配列P及びQの要素を全て0に初期化する。次に関連付け部206は、データコード読み取り部204によって検出されたバーコードの各々について、つまりi=1,…,Mについて、当該バーコードの中心座標(u[i],v[i])が位置する動物体の番号M1[u[i]/Z,v[i]/Z]を取得する。次に関連付け部206は、配列Pの要素P[M1[u[i]/Z,v[i]/Z]]にiを設定する。次に関連付け部206は、ラベル認識部205によって認識されたラベルの各々について、つまりi=1,…,Lについて、当該ラベルの中心座標(s[i],t[i])が位置する動物体の番号M1[s[i]/Z,t[i]/Z]を取得する。そして関連付け部206は、配列Qの要素Q[M1[s[i]/Z,t[i]/Z]]にiを設定する。
上述の関連付け部206による配列P及びQの操作によって、関連付けデータ225が作業データ領域13cに格納される。このように関連付け部206は、配列P及びQの操作により、検出された動物体の各々に、当該動物体上で検出されたバーコードのデコード結果と当該動物体上で検出されたラベルの認識結果とを関連付ける。これにより、バーコードのデコード結果が、当該バーコードが記された物体(つまり同一物体)上で検出されたラベルの認識結果と関連付けられる。ここで、バーコードが記された物体の面(つまりバーコード面)と、ラベルが貼付された当該物体の面が同一面である必要はないことに注意されるべきである。
フレーム処理では次に、後述する方法で更新部207により次のような作業データ更新処理(履歴更新処理)を行う。
以降では、更新部207の動作について説明する。更新部207の履歴更新部207aは、関連付け部206による関連付けが完了する度に、次のような作業データ更新処理(履歴更新処理)を行う。まず履歴更新部207aは、j=1,…,Kについて、E[j]が1(E[j]=1)で、且つP[j]が0以外(P[j]≠0)で、且つg[j]が空文字列ならば、g[j]にd[P[j]]を、f[j]に0を、それぞれ設定する。またE[j]が0(E[j]=0)ならば、履歴更新部207aは、g[j]に空文字列を設定する。
以降では、更新部207の動作について説明する。更新部207の履歴更新部207aは、関連付け部206による関連付けが完了する度に、次のような作業データ更新処理(履歴更新処理)を行う。まず履歴更新部207aは、j=1,…,Kについて、E[j]が1(E[j]=1)で、且つP[j]が0以外(P[j]≠0)で、且つg[j]が空文字列ならば、g[j]にd[P[j]]を、f[j]に0を、それぞれ設定する。またE[j]が0(E[j]=0)ならば、履歴更新部207aは、g[j]に空文字列を設定する。
履歴更新部207aはまた、j=1,…,Kについて、g[j]が空文字列でないならば、h[j]の値を1増やす。一方、g[j]が空文字列ならば、履歴更新部207aはh[j]に−1を設定する。履歴更新部207aは更に、j=1,…,Kについて、E[j]が1(E[j]=1)で、且つQ[j]が0以外(Q[j]≠0)ならば、g2[j]に1を設定する。
動画像入力部201による動画像221からのフレームの入力が一定の時間間隔で行われる場合、前述の履歴更新処理におけるh[j]の増分が1(一定値)であることから、h[j]は予め定められた時間の後に一定の値に達する。また、動画像221からのフレームの入力が一定間隔でない場合でも、履歴更新部207aが、h[j]の増分をフレーム間の時間間隔に比例させるように調整するならば、前記予め定められた時間の後に、h[j]を一定の値に達するようにすることができる。
一方、更新部207のリスト更新部207bも、関連付け部206による関連付けが完了する度に、作業データ更新処理を行う。この作業データ更新処理では、リストの配列Λ(つまり、バーコードのデコード結果223のリストの配列Λ)及びリストの配列Γ(つまり、ラベル認識結果224のリストの配列Γ)が更新される。そこで、リスト更新部207bによって実行される作業データ更新処理をリスト更新処理と呼ぶ。このリスト更新処理は次のように行われる。
まずリスト更新部207bは、動物体の番号j=1,…,Kについて、P[j]が0以外(P[j]≠0)ならば、リスト更新部207bは、デコード結果d[P[j]]をリストΛ[j]に追加する。
またリスト更新部207bは、動物体の番号j=1,…,Kについて、Q[j]が0以外(Q[j]≠0)ならば、j番目の動物体上で検出されたラベルの種別番号α[Q[j]]と値引き額または割引率またはポイント数β[Q[j]]との組からなるラベル認識結果をリストΓ[j]に追加する。
フレーム処理では次に、後述する方法で出力部208による前記バーコードのデコード結果223とラベル認識結果224の出力を行う。
以降では、出力部208の動作について説明する。出力部208は、変数C1の値によって決定されるタイミングで、前記バーコードのデコード結果223と、関連付けデータ225によって当該デコード結果223に関連付けられたラベル認識結果224とを併せて、入出力コントローラ14及びシリアル入出力インタフェース18を介してPOS端末に出力する。この出力部208の動作を更に詳細に説明する。
まず出力部208は、C1=2またはC1=3の場合、j=1,…,Kについて、E2[j]=1で且つE[j]=0であるかを判定する。即ち出力部208は、現在のフレームを境にj番目の動物体が検出されなくなったかを判定する。この判定の結果に基づき、出力部208は、現在のフレームを境に検出されなくなったj番目の動物体の各々について、リストの配列Λ(つまり、バーコードのデコード結果223のリストの配列Λ)におけるj番目のリストΛ[j]の最初の要素を入出力コントローラ14及びシリアル入出力インタフェース18を介して出力する。
次に出力部208は、リストの配列Γ(つまりラベル認識結果224のリストの配列Γ)におけるj番目のリストΓ[j]が空リストであるかを判定する。もし、リストΓ[j]が空リストでなく、したがってj番目の動物体に関連付けられたラベル(つまりバーコードに関連付けられたラベル)が有るならば、出力部208は、当該リストΓ[j]の最初の要素に格納されたラベルの種別の番号と値引き額または割引率またはポイント数とから構成される情報(つまりラベル認識結果224)を入出力コントローラ14及びシリアル入出力インタフェース18を介して出力する。
図11は、バーコードに関連付けられたラベルが無い場合の出力内容の例を示す。図12は、バーコードに関連付けられたラベルが有る場合の出力内容の例を示す。図11及び図12における「BARCODE=012345678」はバーコードのデコード結果が012345678であることを示す。図12の例では、ラベル認識結果が「LABEL=1,10」のように表されている。この「LABEL=1,10」は、ラベルの種別の番号が1であること(つまり当該ラベルが値引きラベルであること)、及び値引き額が10円であることを示す。
出力部208は、C1=1またはC1=3の場合、j=1,…,Kについて、予め任意に定められた定数(閾値)θに基づき、h[j]>θで且つf[j]=0であるかを判定する。即ち出力部208は、j番目の動物体上でバーコードが検出されてから予め定められた時間またはフレーム数が経過し、且つ当該検出されたバーコードのデコード結果223が未出力であるかを判定する。この判定の結果、バーコードのデコード結果223が未出力であると判定したならば、出力部208は、該当するj番目の動物体の各々について、バーコードのデコード結果223のリストΛ[j]の最初の要素を入出力コントローラ14及びシリアル入出力インタフェース18を介して出力する。
次に出力部208は、リストの配列Γ(つまりラベル認識結果224のリストの配列Γ)におけるj番目のリストΓ[j]が空リストであるかを判定する。もし、リストΓ[j]が空リストでなく、したがってj番目の動物体に関連付けられたラベル(つまりバーコードに関連付けられたラベル)が有るならば、出力部208は、当該リストΓ[j]の最初の要素に格納されたラベルの種別の番号と値引き額または割引率またはポイント数とから構成される情報を入出力コントローラ14及びシリアル入出力インタフェース18を介して出力する。このとき出力部208は、f[j]に1を設定する。これにより、同じ動物体(同一物体)のバーコードのデコード結果、更には同じ動物体のラベルの認識結果が2回以上出力されるのを防止できる。
次に、警告部209及び210の動作について説明する。警告部209は、動物体検出部203によって検出されていた動物体が検出されなくなった際に、当該動物体上でラベルは検出されていたにも拘わらず、当該動物体上でバーコードが検出されていない状態を、第1の警告条件を満たす状態として検出する。具体的には、警告部209は、E[j]=0、且つE2[j]=1、且つg[j]=空文字列、且つg2[j]=1となるjをj=1,…,Kについて検索する。このようなjを検索できた場合、警告部209は、第1の警告条件が成立したと判定する。この場合、警告部209は、メッセージまたは警告音をスピーカ19から出力する。本実施形態では、例えば「バーコードをかざして下さい。」など、商品のバーコード面をカメラ17にかざすようにPOS端末のオペレータ(または顧客)に促す音声メッセージが用いられるものとする。しかし、メッセージが文字列から構成されており、シリアル入出力インタフェース18を介してPOS端末に送出されて、当該POS端末の表示画面に表示されても良い。
一方、警告部210は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について、認識結果の異なるラベルが検出された状態を、第2の警告条件を満たす状態として検出する。具体的には、警告部210は、リストΓ[j]の相異なる要素の数が2以上の場合に、第2の警告条件が成立したと判定する。この場合、警告部210は、メッセージまたは警告音をスピーカ19から出力する。ここで、スピーカ19からメッセージまたは警告音が出力される状態が不必要に続くのを防止するため、上述の判定が、リストΓ[j]及びΓ2[j]の両方に基づいて、次のように行われても良い。つまり警告部210は、1フレーム前の認識結果のリストΓ2[j]と現在の認識結果のリストΓ[j]とを比較し、相異なる要素の数が1から2に変わったフレームが検出された場合だけ、第2の警告条件が成立したと判定しても良い。
次に修正入力部211の動作について説明する。修正入力部211は、C2=1で、且つ警告部210によって前記第2の警告条件が成立したと判定された場合、修正されたラベル認識結果の入力を求める。即ち修正入力部211は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について、ラベル認識結果の異なるラベルが検出された場合、POS端末のオペレータに修正されたラベル認識結果の入力を要求する。具体的には、修正入力部211は、修正されたラベル認識結果の入力を促すための第1の要求メッセージを、シリアル入出力インタフェース18を介してPOS端末に送出する。この第1の要求メッセージはPOS端末の表示画面に表示される。
POS端末のオペレータは、前記第1の要求メッセージに応じて、当該POS端末を操作することにより修正されたラベル認識結果を入力する。修正されたラベル認識結果は、修正されたラベルの種別を表す番号と修正された値引き額または割引率またはポイント数の組を含む。POS端末は、修正されたラベル認識結果を含む第1の応答メッセージを、シリアル入出力インタフェース18を介して動画像認識装置10に返す。修正入力部211は、このPOS端末から返された第1の応答メッセージを、入出力コントローラ14を介して受信する。すると修正入力部211は、第1の応答メッセージを解読することにより、修正されたラベル認識結果、即ち修正されたラベルの種別を表す番号と修正された値引き額または割引率またはポイント数の組を取得する。修正入力部211は、取得されたラベル認識結果を収めた構造体一つのみが含まれたリストで、該当する物体(番号がjの物体)のラベル認識結果のリストΓ[j]を置き換える。
図13は、前記第1の要求メッセージの例を示し、図14は前記第1の応答メッセージの例を示す。図13及び図14における「OBJECT=1」は動物体の番号jが1であることを示す。図14における「LABEL=1,10」は、図12の例と同様に、ラベルの種別の番号が1であること(つまり当該ラベルが値引きラベルであること)、及び値引き額が10円であることを示す。
さて、修正されたラベル認識結果の入力の要求が不必要に繰り返されるのを防止するため、該当する動物体に関するバーコードのデコード結果とラベル認識結果の組を出力部208が出力する直前に、警告部210が上述の判定を行っても良い。また、このタイミングでの前記判定を、修正入力部211が行っても良い。但し、このタイミングでの判定は、Γ[j]の相異なる要素の数ではなくてΓ2[i]の相異なる要素の数に基づいて行われる必要がある。つまり、Γ2[i]の相異なる要素の数が2以上の場合に、修正されたラベル認識結果の入力が要求されれば良い。
次に決定部212の動作について説明する。決定部212は、C2=2で、且つ前述の第2の警告条件が成立している場合、前記種別と値引き額または割引率またはポイント数とを多数決により決定する。つまり決定部212は、C2=2で、且つ検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について、ラベル認識結果224の異なるラベルが検出された場合、上述の多数決による決定を行う。この多数決による決定は、例えば、出力部208が前記同一物体に関するバーコードのデコード結果とラベル認識結果とを出力する直前のタイミングで行われる。このタイミングで決定部212は、リストΓ2[i]内で最多数のラベル認識結果を、新しいラベル認識結果として決定する。そして決定部212は、この新しいラベル認識結果のみを含むリストをΓ[i]及びΓ2[i]に設定する。
次に警告部213の動作について説明する。警告部213は、リストΛ[j]の相異なる要素の数が2以上の場合に、前記第3の警告条件が成立していると判定する。即ち警告部213は、リストΛ[j]の相異なる要素の数が2以上の場合に、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について、データコード読み取り部204によってデコード結果223の異なるバーコードが検出された判定する。この場合、警告部213は、メッセージまたは警告音をスピーカ19から出力する。ここで、スピーカ19からメッセージまたは警告音が出力される状態が不必要に続くのを防止するため、上述の判定が、リストΛ[j]及びΛ2[j]の両方に基づいて、次のように行われても良い。つまり警告部210は、1フレーム前の認識結果のリストΛ2[j]と現在の認識結果のリストΛ[j]とを比較し、相異なる要素の数が1から2に変わったフレームが検出された場合だけ、第2の警告条件が成立したと判定しても良い。
次に、修正部214の動作について説明する。修正部214は、C3=1で、且つ警告部213によって前記第3の警告条件が成立したと判定された場合、修正されたデコード結果の入力を求める。即ち修正部214は、C3=1で、且つ検出された動物体のうちの同一物体についてデコード結果223の異なるバーコードが検出された場合(つまり、リストΛ[j]の相異なる要素の数が2以上の場合)、POS端末のオペレータに修正されたデコード結果の入力を要求する。具体的には、修正部214は、修正されたデコード結果の入力を促すための第2の要求メッセージを、シリアル入出力インタフェース18を介してPOS端末に送出する。この第2の要求メッセージはPOS端末の表示画面に表示される。
POS端末のオペレータは、前記第2の要求メッセージに応じて、当該POS端末を操作することにより修正されたデコード結果(つまり単一のバーコードのデコード結果)を入力する。POS端末は、修正されたデコード結果を含む第2の応答メッセージを、シリアル入出力インタフェース18を介して動画像認識装置10に返す。修正部214は、このPOS端末から返された第2の応答メッセージを、入出力コントローラ14を介して受信する。すると修正部214は、第2の応答メッセージを解読することにより、修正されたデコード結果を取得する。修正部214は、取得されたデコード結果を収めた構造体一つのみが含まれたリストで、該当する物体のバーコードのデコード結果のリストを置き換える。
図15は、前記第2の要求メッセージの例を示し、図16は前記第2の応答メッセージの例を示す。図15及び図16における「OBJECT=1」は動物体の番号jが1であることを示す。図15における「BARCODE=987654321」は入力されたデコード結果が987654321であることを示す。
さて、修正されたデコード結果の入力の要求が不必要に繰り返されるのを防止するため、該当する動物体に関するバーコードのデコード結果とラベル認識結果の組を出力部208が出力する直前に、警告部213が上述の判定を行っても良い。また、このタイミングでの前記判定を、修正部214が行っても良い。但し、このタイミングでの判定は、はΛ[j]の相異なる要素の数ではなくてΛ2[i]の相異なる要素の数に基づいて行われる必要がある。つまり、Λ2[i]の相異なる要素の数が2以上の場合に、修正されたデコード結果の入力が要求されれば良い。
次に、多数決選択部215の動作について説明する。多数決選択部215は、C3=2で、且つ前述の第3の警告条件が成立している場合、多数決でデコード内容を選択する。即ち多数決選択部215は、C3=2で、且つ検出された動物体のうちの同一物体についてデコード結果223の異なるバーコードが検出された場合(つまり、Γ[j]の相異なる要素の数が2以上の場合)、に多数決でデコード内容を選択する。この多数決によるデコード内容の選択は、例えば、出力部208が前記同一物体に関するバーコードのデコード結果とラベル認識結果とを出力する直前のタイミングで行われる。このタイミングで多数決選択部215は、リストΛ2[i]で最多数のデコード結果を新しいデコード結果とする。そして多数決選択部215は、この新しいデコード結果のみを含むリストをΛ[i]およびΛ2[i]に設定する。
本実施形態によれば、次に列挙されるような効果を得ることできる。
a)関連付け部206は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体上から検出されたバーコードのデコード結果とラベルの認識結果とを関連付ける。これにより、バーコード及びラベル(つまり値引きラベルのようなラベル)の両者が同一フレーム内に収まらないような箇所に配置されている場合でも、その両者を関連付けることができる。
a)関連付け部206は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体上から検出されたバーコードのデコード結果とラベルの認識結果とを関連付ける。これにより、バーコード及びラベル(つまり値引きラベルのようなラベル)の両者が同一フレーム内に収まらないような箇所に配置されている場合でも、その両者を関連付けることができる。
b)警告部209は、動物体が検出されなくなった時点で、当該動物体上でラベルは検出されているにも拘わらず、当該動物体上のバーコードが検出されていない場合に、当該バーコード(バーコード面)をカメラ17(動画像撮像装置)にかざすのをオペレータに促すメッセージまたは警告音を発する。これにより、オペレータがバーコードをカメラ17にかざすのを忘れる頻度を減らすことができる。
c)警告部210(修正入力部211)は、動物体検出部203によって検出された動物体のうちの同一物体について認識結果の異なるラベルが検出された場合に、メッセージまたは警告音(修正されたラベル認識結果の入力を促すためのメッセージまたは警告音)を発する。このメッセージまたは警告音により、オペレータに対して修正されたラベル認識結果の入力が促される。これにより、ラベルに関する正しい情報(より詳細には、ラベルに示されたシンボルの表す正しい情報)が入力されることが期待される。よって、ラベルの誤認識があっても、金額またはポイントの計算への悪影響を防止できる。
d)決定部212は、前記同一物体について認識結果の異なるラベルが検出された場合に、多数決により認識結果を決定する。これにより、ラベルの誤認識の影響を低減することができる。
e)警告部213(入力部214)は、前記同一物体についてデコード結果の異なるバーコードが検出された場合に、メッセージまたは警告音(修正されたデコード結果の入力を促すためのメッセージまたは警告音)を発する。これにより、バーコードに関する正しい情報が入力されることが期待される。よって、バーコードのデコード誤りの影響を低減することができる。
f)多数決選択部214は、前記同一物体についてデコード結果の異なるバーコードが検出された場合に、多数決でデコード内容を選択する。これにより、バーコードのデコード誤りの影響を低減することができる。
前記実施形態では、データコードとしてバーコード(1次元バーコード)が適用されている。しかし、他のデータコード、例えばQRコード(登録商標)のような2次元バーコードが適用されても良い。
前記実施形態では、データコードとしてバーコード(1次元バーコード)が適用されている。しかし、他のデータコード、例えばQRコード(登録商標)のような2次元バーコードが適用されても良い。
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、データコードとラベルとが、同一フレーム内に収まらないような配置となっている場合でも、動画像から両者の関連付けを行うことができる動画像認識装置及び動画像認識方法を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (10)
- 動画像を入力する動画像入力部と、
前記入力された動画像を格納するバッファ部と、
前記バッファ部に格納された前記動画像から動物体を検出してその各々を識別する動物体検出部と、
前記動画像のフレームの各々からデータコードを検出して、当該検出されたデータコードをデコードするデータコード読み取り部と、
前記動画像のフレームの各々からラベルを検出して、当該検出されたラベルに記されたシンボルを認識するラベル認識部と、
前記認識されたラベルと前記デコードされたデータコードとが、前記識別された動物体のうちの同一物体上にある場合に、前記ラベルの認識結果を前記データコードのデコード結果に関連付ける関連付け部と、
前記データコードのデコード結果と当該デコード結果に関連付けられた前記ラベルの認識結果とを併せて出力する出力部と
を具備し、
前記出力部は、前記データコードが検出されてから、予め定められた時間またはフレーム数が経過した後に、前記データコードのデコード結果及び前記ラベルの認識結果を出力する動画像認識装置。 - 前記出力部は、前記検出されたデータコードを含む動物体が前記動物体検出部によって検出されなくなった後に、前記データコードのデコード結果及び前記ラベルの認識結果を出力する請求項1記載の動画像認識装置。
- 前記動物体検出部によって検出された動物体のうちの同一物体について認識結果の異なるラベルが検出された場合に、多数決により認識結果を決定する決定部を更に具備する請求項1記載の動画像認識装置。
- 前記ラベルが、値引き額を表すシンボルが記された値引きラベル、割引率を表すシンボルが記された割引ラベル、または付与されるポイント数を表すポイント付与ラベルであり、
前記ラベルの認識結果は、前記ラベルの種別と、前記引き額、前記割引率または前記ポイント数とを含み、
前記決定部は、前記ラベルの前記種別と、前記引き額、前記割引率または前記ポイント数とを、前記異なる認識結果に基づき多数決により決定する
請求項3記載の動画像認識装置。 - 前記動物体検出部によって検出された動物体のうちの同一物体についてデコード結果の異なるデータコードが検出された場合に、多数決によりデコード結果を選択する多数決選択部を更に具備する請求項1記載の動画像認識装置。
- 動画像を入力する工程と、
前記入力された動画像をバッファ部に格納する工程と、
前記バッファ部に格納された前記動画像から動物体を検出してその各々を識別する動物体検出工程と、
前記動画像のフレームの各々からデータコードを検出する工程と、
前記検出されたデータコードをデコードする工程と、
前記動画像のフレームの各々からラベルを検出する工程と、
前記検出されたラベルに記されたシンボルを認識する工程と、
前記認識されたラベルと前記デコードされたデータコードとが、前記識別された動物体のうちの同一物体上にある場合に、前記ラベルの認識結果を前記データコードのデコード結果に関連付ける工程と、
前記データコードのデコード結果と当該デコード結果に関連付けられた前記ラベルの認識結果とを併せて出力する出力工程と
を具備し、
前記出力工程は、前記データコードが検出されてから、予め定められた時間またはフレーム数が経過した後に、前記データコードのデコード結果及び前記ラベルの認識結果を出力する動画像認識方法。 - 前記出力工程は、前記検出されたデータコードを含む動物体が前記動物体検出工程によって検出されなくなった後に、前記データコードのデコード結果及び前記ラベルの認識結果を出力する請求項6記載の動画像認識方法。
- 前記動物体検出工程によって検出された動物体のうちの同一物体について認識結果の異なるラベルが検出された場合に、多数決により認識結果を決定する決定工程を更に具備する請求項6記載の動画像認識方法。
- 前記ラベルが、値引き額を表すシンボルが記された値引きラベル、割引率を表すシンボルが記された割引ラベル、または付与されるポイント数を表すポイント付与ラベルであり、
前記ラベルの認識結果は、前記ラベルの種別と、前記引き額、前記割引率または前記ポイント数とを含み、
前記決定工程は、前記ラベルの前記種別と、前記引き額、前記割引率または前記ポイント数とを、前記異なる認識結果に基づき多数決により決定する
請求項8記載の動画像認識方法。 - 前記動物体検出工程によって検出された動物体のうちの同一物体についてデコード結果の異なるデータコードが検出された場合に、多数決によりデコード結果を選択する多数決選択工程を更に具備する請求項6記載の動画像認識方法。
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