JP6864267B2 - 照合システム、照合装置、照合方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、照合システム、照合方法、照合装置及びプログラムに関する。

近年、品質管理や、流通管理のために、生産品を照合・識別するニーズが高まっている。

そこで、無線通信方式によってデータ通信を行うＲＦＩＤを生産品に内蔵し、生産品の生産から物流、販売等にいたる総合的な商品管理や、商品の紛失防止、盗難防止、偽造防止等が行われている。例えば、物品にＲＦＩＤチップを配置し、ＲＦＩＤチップ内のメモリに格納されているデータを用いて物品の物流管理や真贋判定等のための照合を行う技術が提案されている。

しかしながら、物品一つ一つにＲＦＩＤチップを内蔵させるため多大なコストがかかるという問題があった。また、小さな物品の場合、ＲＦＩＤチップ等の特別の装置は疎か、通常のタグすら装着できない場合が多い。

そこで、物品に施された紋様が個体毎に微妙に異なること、又は、同一の金型等から生産された同一種類の物品であるならば、紋様がある程度の共通性を持つことを利用し、紋様が施された物品の所定の照合領域の紋様により、物品の照合（又は個体の識別）を行う技術が提案されている（特許文献１）。

また、表面の凹凸の有無を判定することにより物品の表面の性質・種別を認識する技術として、物体に照明光を照射し、その反射光に関する特徴量について空間方向の変化の度合いを算出し、これら算出した値と予め算出された辞書データとを照合する技術が提案されている（特許文献２）。

国際公開２０１３／１９１２８２号公報 特開２００２−１７４５９５号公報

しかしながら、物品又は個体の識別に用いる紋様（物体指紋）を撮影環境の違いによらずに安定して照合・識別するためには、物品固有の凹凸パターン(紋様（物体指紋）)を、カメラノイズや、照明条件等の撮影環境の相違によって生じる変動に対して、分離可能な十分高いコントラストの輝度パターン（陰影）の画像として取得する必要があった。特に、照合のための基本（マスターデータ）となる登録画像、及び、照合物の検査時に撮影する照合画像の両者ともに取得する必要があった。登録は製品・部品を製造・出荷・管理する特定の場所で行うので、高画質な撮影が可能な専用の撮影装置を用意することも可能である。しかし、照合画像の撮影は、照合対象となる製品や部品が出荷、流通、使用される様々な場所で、様々な立場のユーザが行うことが必要であり、照合時には、登録時のような専用の撮影装置あるいは高画質なカメラや長時間露光を用いることは、一般に困難で、照合の利便性を損なうものであった。

また、特許文献２の技術は、表面の凹凸の有無を判定することにより物品の表面の性質・種別を認識する技術であり、微細な凹凸のパターンを照合して登録物品と照合物品の同一性の判断をするまでの精度はない。また、照合画像の撮影にも特別な機材や撮影条件が課され、登録画像と同様な撮影条件下で撮影しなければならず、更に、観測角度を変化させた何枚もの画像が必要であり、照合の利便性を損なうものであった。

そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、登録画像と照合画像との照合の利便性を高める照合システム、照合装置、照合方法及びプログラムを提供することにある。

本発明は、照合物の所定の照合領域の照合画像を撮影する撮影手段を備える携帯端末と、前記携帯端末が撮影した照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合手段を備えるサーバとを有する照合システムである。

本発明は、照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合手段を有する照合装置である。

本発明は、照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合方法である。

本発明は、照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合処理をコンピュータに実行させるプログラムである。

本発明は、利便性を損なうことなく、登録画像と照合画像とを照合することができる。

図１は第１の実施の形態のブロック図である。 図２は照合部２０のブロック図である。 図３は第１の実施の形態のフローチャートである。 図４は第１の実施の形態の動作を説明するための図である。 図５は第２の実施の形態のブロック図である。 図６は第２の実施の形態の動作を説明するための図である。 図７は第２の実施の形態の動作を説明するための図である。 図８は第２の実施の形態の動作を説明するための図である。 図９は第２の実施の形態の動作を説明するための図である。 図１０はプログラムで動作するコンピュータシステムの一例を示す図である。

まず、本発明の理解を容易にするために、本発明の背景と概要を説明する。

以下の説明では、照合の基本となる物品(例えば、正規品等であり、以下、登録物品と記載する)に微小な凹凸（例えば、梨地模様や素材自身の模様）が施された照合領域の画像（以下、登録画像と記載する）と、照合を行う物品(例えば、物品の購買者等が正規品等であるかを判断する物品であり、以下、照合物品と記載する)に微小な凹凸（例えば、梨地模様や素材自身の模様）が施された照合領域の画像（以下、照合画像と記載する）とを照合し、登録物品と照合物品との同一性を判定する場合について説明する。

物品又は個体の識別に用いる物品固有の凹凸パターン(紋様（物体指紋）)を撮影環境の違いによらずに安定して照合・識別するためには、物品固有の凹凸パターン(紋様（物体指紋）)を、カメラノイズや、照明条件等の撮影環境の相違によって生じる変動に対して分離可能な、十分高いコントラストの輝度パターン（陰影）の画像を、照合のための基本（マスターデータ）となる登録画像、及び、照合物の検査時に撮影する照合画像の両者ともに取得する必要があった。登録は製品・部品を製造・出荷・管理する特定の場所で行うので専用の撮影装置を用意することも可能である。しかし、照合画像の撮影は、照合対象となる製品や部品が出荷、流通、使用される様々な場所で、様々な立場のユーザが行うことが必要であり、照合時には、登録時のような専用の撮影装置あるいは高画質なカメラや長時間露光を用いることは、一般に困難で、照合の利便性を損なうものであった。

また、照合する物品の材質がプラスチック樹脂などの素材自身が光を透過する場合や、表面の反射率が高く相互反射が多重に発生しうる表面を持つ物品では、凹部であっても影が打ち消され、画像における物品固有の凹凸を反映した陰影のコントラストが低くなり、予め登録されている登録画像と、照合時に撮影した照合画像との照合精度が劣化してしまう。場合によっては、そもそも照合領域として設定した領域に陰影が発生せず、識別のための特徴量を得ることができない場合もあった。

そこで、本発明は、以下の特徴に着目し、照合の利便性を図るものである。

まず、同一の撮影条件で撮影された場合、物品が同一のものであるならば、登録画像と照合画像との各微小領域における反射光における同一法線ベクトルの画像上の２次元分布は同じになる。従って、登録画像の各微小領域の法線ベクトルの画像上の２次元分布と、同一の法線ベクトルの２次元分布を持つ照合画像の照合物品は、登録画像の登録物品と同一である。

ところで、どのような照明条件の下で撮影を行っても、対象物の任意の部分に対して環境光の照射が一定であるとみなせる条件（対象物の大きさに対して光源が十分遠方にある場合）においては、同一画像中において、物品の表面上で同一の法線ベクトルに対応する画素の輝度値は、同じ値になるという特質を持つ。例えば、ある法線ベクトルＸがあるとすると、画像中の法線ベクトルＸに対応する画素の輝度値は全てＡとなり、法線ベクトルＹがあるとすると、画像中の法線ベクトルＹに対応する画素の輝度値は全てＢとなるということである。更に、照明条件が異なると、それぞれの条件で撮影された画像の同一の法線ベクトルに対応する画素の輝度値A、Bは異なる値になるが、同一画像内でみれば、各画素に対応する被写体の表面領域の照明条件は同一であるから、同一画像内の同一法線ベクトルに対応する画素の輝度値は同一となるということである。具体的に説明すると、照明条件１で物品を撮影した画像の法線ベクトルＸに対応する全て画素の輝度値がＡである場合、同一物品を照明条件２で撮影した画像の法線ベクトルＸに対応する全ての画素の輝度値は必ずしもＡとはならないが、全て同じ値Cになるということである。同様に、法線ベクトルYの画素は、照明条件１で輝度Bを持ち、照明条件２では必ずしもBとならないがすべて同じ値Dを持つ。

従って、登録画像と照合画像とが異なる照明条件で撮影されたとしても、照合画像の同一法線ベクトルの画面上の２次元分布に対応する、登録画像の画素群の輝度値が同一、又は、ノイズの影響によるある一定の範囲の散らばりに収まっているならば、登録画像と照合画像とが一致するということである。具体的に説明すると、照合画像の法線ベクトルＸの２次元分布に対応する登録画像の画素群（法線ベクトルＸの画素）の輝度値が全てE、又は、Eと近い範囲内に収まる値であれば、登録画像と照合画像とが同一又は極めて類似していると判断できるということである。

しかし、様々な場所やユーザが照合を行うために使用可能な一般的な端末、一例としてスマートフォン内蔵カメラなどでは、各微小領域の法線ベクトルの算出は難しい。

そこで、本発明では、法線ベクトルの２次元分布に代えて、ある特定の１方向の法線ベクトルの２次元分布を取得する。具体的には、照合画像から正反射を生じている画素の照合画像上の位置を取得し、その正反射を生じている画素の照合画像上の２次元分布を、所定の同一法線ベクトルの２次元分布とみなす。特に、特定の１方向に強い光源が存在する場合において、カメラ・光源との相対的な方向が特定の１方向である法線ベクトルを持つ画素のみが正反射を強く生じるため、ある特定の１方向の法線ベクトルの２次元分布を抽出することができる。

そして、照合画像の正反射を生じている画素の照合画像上の位置に対応する登録画像の画素の輝度値を取得し、その輝度値の統計値を算出する。この統計値は、例えば、画素の輝度値の散らばりの具合を示すものであり、例えば、輝度値の標準偏差や分散等である。

そして、計算された統計値が一定の範囲に収まっている場合には、登録画像と照合画像とが一致又は極めて類似していると判定し、その結果、登録物品と照合物品とが同一又は極めて類似していると判定する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態のブロック図である。

図１は、第１の実施の形態における照合システムのブロック図である。

第１の実施の形態の照合システムは、照合物の所定の照合領域の照合画像を撮影する撮影部１１を備える携帯端末１と、携帯端末１が撮影した照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、照合物と登録物とを照合する照合部２０を備えるサーバ２とを有する照合システムである。

更に、照合部２０は、図２に示す如く、凹凸の紋様（模様）が施された照合物品の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じている画素の照合画像上の位置を取得する正反射画素位置取得部２１と、取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値に関する統計値を算出し、照合物と登録物との同一性を判定する判定部２２とを有する。

ここで、物品とは、製造業者により生産される生産物をいい、テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォンやバック等のように、一般消費者がひとつの完成品として購入するものや、ひとつの完成品に使用される部品、例えば、ファスニング部品（ライドファスナー、面ファスナー、スナップファスナー、レールファスナー、バックル、コードストッパー、ベルトアジャスター、ナス環、スナップボタン、ボタン等）や、ネジ、釘、ギヤ、ベアリング、パイプ、バルブ、シャフト、半導体チップ、プラスチック製の商品タグや部品、陶磁器等がある。

また、紋様又は模様とは物品に施された凹凸のランダムパターンであり、梨地加工や、シボ加工等によって施される。尚、紋様又は模様は、例えば、デザインとして模様が形成されている場合のみならず、物品の識別又は照合のために、故意に照合領域に模様を形成した場合も含む。更に、模様は、金属や合成樹脂（プラスチック等）等への加工処理によって施された梨地模様や、サンドブラスト加工された表面、あるいは、鋳造物の表面のみならず、皮革製品に表面処理（例えば、シボ加工）することにより得られたシワ模様（シボ）等も含む概念である。さらに、表面にランダムな凹凸を生じる塗装も含む概念である。本塗装とは、粘土の異なる塗料や固形粒子を混合した塗料や、ハンマーネット、ハンマートンと呼ばれる塗装法による塗装面を含む。塗装面にサンドブラスト加工を加えて梨地紋様を与える場合も含む。また、紋様又は模様は、物品の生産過程で、自然に形成された固有の凹凸のランダムパターンでも良い。

更に、物品の材質は特に問わないが、プラスチック樹脂などの素材自身が光を透過する材質や、表面の反射率が高く相互反射が多重に発生しうる表面を持つ物品では、凹部であっても影が打ち消され、画像における物品固有の凹凸を反映した陰影のコントラストが低くなり、従来の方法では照合処理が困難であるので、特に、本発明は有用である。

次に、照合領域であるが、模様が施された領域であれば、特に限定されないが、照合処理の容易さを考慮し、予め照合領域を定めておくことが望ましい。照合領域としては、物品に共通して存在する基準部位を基準として定められる位置の領域を照合領域とすることが考えられる。例えば、物品の基準部位とは、物品に貼付、印刷、刻印、焼印された製品の商標、ロゴ、製造者名、製造会社、ブランド名、製品名、製品番号、あるいは特定の図形、輪郭線等である。これらの基準部位は、同一物品であれば個体に寄らず、同一のパターンを共通に保有しており、外観上の特徴的な見え方をする。照明条件によらず、視認性が良いように加工されているのが一般的である。そして、これらの基準部位の位置姿勢を基準として定め、その特徴を記憶しておけば、物品の照合領域を自動的に検出することができる。このような、外観上の特徴的な見え方の画像特徴を用いて、撮影された画像の位置・向きを補正する技術は一般的であり、テンプレートマッチングをはじめとする多種多様な技術が利用可能である。

また、物品の模様が施された側に嵌合する部材（アダプター）を用意し、その部材の一部に外部より模様が視認（撮影）できる空壁（穴）を設け、その視認（撮影）できる領域を照合領域としても良い。このようにすれば、照合領域の位置姿勢を識別の都度、認識する必要はなく、確実に照合領域を特定することができる。

次に、照合システムに入力される登録画像と照合画像について説明する。

まず、登録画像であるが、照合処理の前に登録物品（正規品等）における照合範囲の紋様の画像を登録画像として登録しておく。登録画像の撮影は、高画質のカメラや長時間露光等を用い、透過光・相互反射・ノイズの影響がない、陰影のコントラストの高い画像を得ておくことが望ましい。一般に、登録画像の撮影は、特定の設備や場所で限定的に行うことが多く、このような制限を置いても利便性を損なわない。また、対象物とカメラを固定し、光源を切り替えて複数の画像を撮影することにより、複数の照明条件の異なる登録画像を得ることも、認証性能の向上に有効である。

一方、照合画像の撮影は、登録画像を撮影した照明条件と異なっていても良い。照合は様々な場所、ユーザが行うことが必要であり、照合時には、登録時のような高画質カメラや長時間露光を用いることは、一般に困難で、システムの利便性を損なう。そこで、携帯端末１の撮影部１１（スマートフォンカメラ等）を用いて、通常の方法で、照合画像の撮影を行う。さらに、携帯端末１（スマートフォン等）内蔵のLEDを点灯させることで、特定の１方向に光源がある状態を作り出し、正反射を特定の１方向の法線ベクトルを持つ画素に限定することは、本発明にとって好適である。市販のカメラでフラッシュ撮影を行うこともこれと同等である。ただし、環境中に特定方向の光源がある場合や、外部光源を用いるなど、その方法はこれに限られない。

次に、照合部２０の各部の動作について説明する。

正反射画素位置取得部２１は、照合する照合範囲の照合画像から正反射を生じている画素の位置を取得する。撮影条件によっては、透過光・相互反射・ノイズの影響により、陰影のコントラストが低い画像となりがちであるが、正反射は強いコントラストを持つので容易に抽出できる。また、撮影時にフラッシュ等を用いて撮影すれば、この状況はさらに顕著となる。正反射を生じている画素の取得する手法としては、フラッシュ等の光源を照射した画像と照射しない画像との差分から正反射を生じている画素を選択して位置を取得する方法や、照合画像中の輝度が飽和した画素を検出してその画素の位置を取得する方法、色成分（白と物体色）、局所輝度ピーク検出などを用いることができる。このような方法を用いて、正反射を生じている推定される画素の照合画像における画素の位置を取得する。

判定部２２は、正反射画素位置取得部２１で取得した照合画像における画素の位置に対応する、登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値の統計値を算出する。この統計値は、例えば、画素の輝度値の散らばりの具合を示すものであり、例えば、輝度値の標準偏差や分散等である。ひとつの登録物品について照明条件が異なる複数の登録画像が利用可能である場合は、各画像毎にこの統計値を算出し、複数の統計値を得ることができる。そして、計算された統計値が一定の範囲に収まっている場合には、登録画像と照合画像とが一致又は極めて類似していると判定し、その結果、登録物品と照合物品とが同一又は極めて類似しており、同一性があると判定する。一方、算出した統計値が一定の範囲内にない場合は、登録画像と照合画像とは不一致であり、この場合、照合物品（照合品）は登録物品（正規品）でないと判定することができる。尚、統計値と比較される閾値であるが、例えば、予め所定の値を設定していても良いし、照合毎に登録画像に基づいて設定しても良い。また、閾値の算出は、例えば、登録画像における正反射を生じていると推定される画素の輝度値とその画素数との二次元分布から算出される値等が考えられる。

次に、第１の実施の形態における照合システムの動作を、図３のフローチャートを参照して説明する。

まず、照合物品の照合範囲における照合画像が、正反射画素取得部１に入力される。正反射画素取得部１は、照合する照合範囲の照合画像から正反射を生じている画素の位置を取得し、それらの画素の照合画像上の位置を取得する（Ｓｔｅｐ１）。

次に、判定部２は、正反射画素位置取得部１で取得した画素位置に対応する、登録画像の画素の輝度値を取得する（Ｓｔｅｐ２）。そして、取得した輝度値の統計値を算出する（Ｓｔｅｐ３）。

最後に、判定部２は、算出した輝度値の統計値に基づいて、登録画像と照合画像との同一性を判定する（Ｓｔｅｐ４）。

更に、第１の実施の形態における照合システムの照合動作の具体的な説明を、図４を参照して説明する。

まず、照合物品の照合範囲における照合画像が、正反射画素取得部２１に入力される。正反射画素取得部２１は、照合する照合範囲の照合画像から正反射を生じている画素の位置を取得し、それらの画素の照合画像上の位置を取得する。

次に、判定部２２は、正反射画素位置取得部２１で取得した画素位置に対応する、登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値の統計値を算出する。

判定部２２は、算出した輝度値の統計値が所定の閾値内、又は、下回るかを判断する。統計値が所定の閾値内、又は、下回る場合、登録画像と照合画像とは一致又は極めて類似すると判断することができる。そして、その結果、登録物品（正規品）と照合物品（照合品）とは同一性があると判定することができる。一方、算出した統計値(分散や標準偏差)が一定の範囲内、又は、下回らない場合は、登録画像と照合画像とは不一致であり、この場合、照合物品（照合品）は登録物品（正規品、または、特定の登録されている個体）でないと判定することができる。複数の登録画像が利用可能な場合は、この判定を各画像について複数回行うことができ、すべてまたは一定割合以上の登録画像において一致判定となった場合に、最終的な一致と判定することで、より判定制度を高めることが可能である。

第１の実施の形態の照合システムは、登録画像と同一の照明条件でなくても、登録画像と照合画像とを照合することができる。さらに、照合画像を特別な機材・長時間露光等の制約なく、一般的な撮影で得ることができ、システムの利用場面を制限しない。

また、第１の実施の形態の照合システムは、拡散反射成分の陰影ではなく正反射成分を用いているので、プラスチック樹脂などの素材自身が光を透過する場合や、表面の反射率が高く相互反射(拡散光)が多重に発生しうる表面を持つ対象物であっても、その影響を受けることなく、登録画像と照合画像とを照合することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態を説明する。図５は、第２の実施の形態における照合システムのブロック図である。

第２の実施の形態における照合システムは、撮像部１０１と、ヒストグラム計算部１０２と、登録画像データベース１０３と、撮像部１０４と、照合画像位置補正部１０５と、正反射画素位置取得部１０６と、判定部１０７とを備える。尚、照合画像位置補正部１０５と、正反射画素位置取得部１０６と、判定部１０７とから、照合装置３０は構成される。

撮像部１０１は、物品１００の生産に係る者（例えば、物品１００の生産業者等）や、物品１００の品質管理を行う者側に存在し、生産者等により、物品１００の照合領域の登録画像を撮像するものである。撮像部１０１による登録画像Ｘの撮影は、長時間露光や、HDR等で撮影し、透過光・相互反射・ノイズの影響がない、陰影のコントラストの高い画像を得ておくようにする。また、照合領域についても、基準となる物品のロゴ等を基準部位として位置を正確に撮影することが望ましい。また、撮像された画像のファイル形式も問わず、ＪＰＥＧ等で良い。尚、本例では、１００×１００画素の登録画像を撮影したものとする。

ヒストグラム計算部１０２は、撮影した登録画像Ｘから、登録画像データベース１０３に登録するヒストグラムを計算する。図６はヒストグラムの計算を説明するための図である。ヒストグラム計算部１０２は、登録画像Ｘの全画素（本例では、１００００個）について、画素の輝度値とその輝度値を持つ画素数のヒストグラムを計算する。そして、計算したヒストグラムと登録画像Ｘとを対応づけて、登録画像データベース１０３に登録する。

登録画像データベース１０３は、登録画像とヒストグラムとが対応付けられて記憶されたデータベースである。尚、生産場所、品種、生産日時の生産情報や、出荷先や出荷日等の流通情報等と関連付けて記憶させても良い。このようにすることにより、照合された物品の履歴情報も取得できる。

撮像部１０４は、物品１０８の検査部門や、物品１０８の出荷先、物品１０８を購入した購入者側に存在し、物品１０８の照合を必要とする者側に存在する。撮像部１０４は、撮像部１０１とは異なり、特殊な条件を必要とするような撮影装置でなくても良く、例えば、スマートフォンのカメラ等で良い。照合画像の撮影は、予め定められた基準となる部位（例えば、ロゴ等）を基準にして撮影する。そして、撮影された照合画像は、照合画像位置補正部１０５に送信される。

照合画像位置補正部１０５は、撮像部１０４から送信されてきた照合画像の位置補正を行う。位置補正は、登録画像と照合画像との位置を補正し、正しい画素の位置を習得するために行われる。この位置補正は、図７に示す如く、ロゴ等の基準となる部位を検出し、照合画像を登録画像と、同じ方向、位置になるように補正する。

正反射画素位置取得部１０６は、位置補正された照合画像から正反射を生じている画素の位置を取得する。撮影条件によっては、透過光・相互反射・ノイズの影響により、陰影のコントラストが低い画像となりがちであるが、正反射は強いコントラストを持つので容易に抽出できる。また、照合画像中の輝度が飽和した画素を検出してその画素の位置を取得する方法、色成分（白と物体色）、局所輝度ピーク検出などを用いることができる。また、照合画像の画素を特定のブロックに分け（例えば、５×５）、そのブロックの平均の輝度と標準偏差を求め、平均よりも標準偏差の数倍（例えば、２倍）以上、輝度が高い画素を正反射として抽出する方法も考えられる。このような方法を用いて、正反射を生じている推定される画素の照合画像における画素の位置を取得する。

判定部１０７は、図８に示す如く、正反射画素位置取得部１０６で取得された照合画像Ｚにおける画素の画素数Ｍ（例えば、Ｍ＝６７８）と、その位置に対応する、登録画像Ｘの画素の輝度値を取得する。そして、画素数Ｍの輝度値の平均値ｕと、標準偏差σ（例えば、３．４）を計算する。

次に、照合する照合画像に対応する登録画像のヒストグラムを、登録画像データベース１０３から読みだし、図９に示すように、そのヒストグラムに対して、輝度μの区間に、その前後の輝度の区間を追加していき、当該連結区間に含まれる画素数の合計がＭ（本例では、画素数が６７８）を超えるような、最小の区間（黒領域）を決定する。そして、当該区間（黒）内の画素についての標準偏差Σを求める。

最後に、照合画像を基に算出された標準偏差σと、登録画像を基に算出された標準偏差Σとを比較し、
標準偏差σ＜標準偏差Σ×α
を満たす場合、照合画像と登録画像とは一致している判定する。尚、αは、判定の厳しさを決める定数であり、あらかじめ設定する（例えば、１．５等）。そして、一致している場合、登録物品と照合物品とが同一又は極めて類似しており、同一性があると判定する。複数の登録画像が利用可能な場合は、この判定を各画像について複数回行うことができる。すなわち、登録画像iに対し、上述した標準偏差Σiを計算し、σ＜Σi×αであるかどうかで一致判定を行う。すべてまたは全体の一定割合以上の数の登録画像において、一致判定となった場合に、最終的な一致と判定することで、より判定制度を高めることが可能である。

なお、登録物体が複数あり、それぞれの登録物体jと照合を行った結果、複数の物体に対してσ＜Σj×αとなり、一致判定がなされた場合、Σjの値が最も小さい物体jに一致すると判定することで、最も類似する登録物体を検索することもできる。各登録物体jについて複数の登録画像kが利用可能である場合は、Σj,kの最小値に該当する物体jに一致すると判定できる。

尚、上述した、撮像部、ヒストグラム計算部と、登録画像データベース、照合画像位置補正部と、正反射画素位置取得部と、判定部は、それぞれ単独で存在し、互いにネットワークで接続されていても良いし、いくつかの部がまとめられて存在しても良い。

以上の如く、本実施の形態によれば、登録画像と同一の照明条件でなくても、登録画像と照合画像とを照合することができる。さらに、照合画像を特別な機材・長時間露光等の制約なく、一般的な撮影で得ることができ、システムの利用場面を制限しない。

また、照合画像位置補正部も備えているので、照合画像を撮影するときに、特別な位置合わせも不要となる。

更に、正反射成分を用いているので、プラスチック樹脂などの素材自身が光を透過する場合や、表面の反射率が高く相互反射(拡散光)が多重に発生しうる表面を持つ対象物であっても、その影響を受けることなく、登録画像と照合画像とを照合することができる。

また、上述した説明からも明らかなように、各部をハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、プログラムメモリに格納されているプログラムで動作するプロセッサによって、上述した実施の形態と同様の機能、動作を実現させる。

具体的には、図１０に示す如く、メモリ２００と、ＣＰＵ２０１と、出力部２０２と、入力部２０３と、通信部２０４とから構成されるコンピュータシステムによって実現可能である。この場合、メモリ２００には、上述した照合部２０に対応する処理（より具体的には、正反射画素位置取得部２１に対応する正反射画素位置取得処理と判定部２２に対応する判定処理）とを行うプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵ２０１がメモリ２００に格納されているプログラムを実行し、外部の登録画像データベースに格納されている登録画像を参照することで、照合部２０の機能が実現される。照合画像の受信は、入力部２０３や、通信部２０４を介して入力可能である。また、照合結果を、出力部２０２（例えば、ディスプレイ等）に出力したり、通信部２０４を介して外部の端末に送信可能である。

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
照合物の所定の照合領域の照合画像を撮影する撮影手段を備える携帯端末と、
前記携帯端末が撮影した照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合手段を備えるサーバと
を有する照合システム。

（付記２）
前記照合手段は、
前記照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する正反射画素位置取得手段と、
前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する判定部と
を有する付記１に記載の照合システム。

（付記３）
前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
付記１又は付記２に記載の照合システム。

（付記４）
前記画素の輝度値の散らばりの具合を示す値が、標準偏差、又は、分散である
付記３に記載の照合システム。

（付記５）
前記所定の閾値が、登録画像における正反射を生じていると推定される画素の輝度値と、その画素数との二次元分布から算出される値である
付記３又は付記４に記載の照合システム。

（付記６）
前記正反射画素位置取得手段は、光源を照射した画像と照射しない画像との差分、照合画像中の輝度が飽和した画素の検出、色成分、局所輝度ピーク検出の少なくともいずれかの方法を用いて、正反射を生じている推定される画素を特定する
付記２から付記５のいずれかに記載の照合システム。

（付記７）
前記サーバは、照合画像の照合領域の位置を登録画像と合致するように補正する補正手段を有する
付記１から付記５のいずれかに記載の照合システム。

（付記８）
前記所定の照合領域は、照合物に施された梨地またはランダムな凹凸パターンである
付記１から付記７のいずれかに記載の照合システム。

（付記９）
前記撮影手段は、照合物に対して特定方向に光源がある状態になるように、照合物に光を照射する
付記１から付記８のいずれかに記載の照合システム。

（付記１０）
照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合手段を
有する照合装置。

（付記１１）
前記照合手段は、
照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する正反射画素位置取得手段と、
前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する判定部と
を有する付記１０に記載の照合装置。

（付記１２）
照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する
照合方法。

（付記１３）
照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得し、
前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、
取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する
を有する付記１２に記載の照合方法。

（付記１４）
前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
付記１２又は付記１３に記載の照合方法。

（付記１５）
前記画素の輝度値の散らばりの具合を示す値が、標準偏差、又は、分散である
付記１４に記載の照合方法。

（付記１６）
前記所定の閾値が、登録画像における正反射を生じていると推定される画素の輝度値と、その画素数との二次元分布から算出される値である
付記１４又は付記１５に記載の照合方法。

（付記１７）
光源を照射した画像と照射しない画像との差分、照合画像中の輝度が飽和した画素の検出、色成分、局所輝度ピーク検出の少なくともいずれかの方法を用いて、正反射を生じている推定される画素を特定する
付記１２から付記１６のいずれかに記載の照合方法。

（付記１８）
照合画像の照合領域の位置を登録画像と合致するように補正する
付記１２から付記１７のいずれかに記載の照合方法。

（付記１９）
照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合処理をコンピュータに実行させるプログラム。

（付記２０）
前記照合処理は、
照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する処理と、
前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得する処理と、
取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する処理と
を有する付記１９に記載のプログラム。

（付記２１）
メモリとプロセッサとから構成され、
前記プロセッサは、
照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合機能を
有する照合装置。

（付記２２）
前記プロセッサは、
照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する正反射画素位置取得機能と、
前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する判定機能と
を有する付記２１に記載の照合装置。

（付記２３）
前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
付記２１又は付記２２に記載の照合装置。

（付記２４）
前記画素の輝度値の散らばりの具合を示す値が、標準偏差、又は、分散である
付記２３に記載の照合装置。

（付記２５）
前記所定の閾値が、登録画像における正反射を生じていると推定される画素の輝度値と、その画素数との二次元分布から算出される値である
付記２３又は付記２４に記載の照合装置。

（付記２６）
前記正反射画素位置取得機能は、光源を照射した画像と照射しない画像との差分、照合画像中の輝度が飽和した画素の検出、色成分、局所輝度ピーク検出の少なくともいずれかの方法を用いて、正反射を生じている推定される画素を特定する
付記２２から付記２５のいずれかに記載の照合装置。

（付記２７）
前記プロセッサは、照合画像の照合領域の位置を登録画像と合致するように補正する補正機能を有する
付記２１から付記２６のいずれかに記載の照合装置。

（付記２８）
前記所定の照合領域は、照合物に施された梨地またはランダムな凹凸パターンである
付記２１から付記２７のいずれかに記載の照合装置。

以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。

本出願は、２０１５年２月２７日に出願された日本出願特願２０１５−３８６８２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 携帯端末
２ サーバ
１１ 撮影部
２０ 照合部
２１ 正反射画素位置取得部
２２ 判定部
３０ 照合装置
１０１ 撮像部
１０２ ヒストグラム計算部
１０３ 登録画像データベース
１０４ 撮像部
１０５ 照合画像位置補正部
１０６ 正反射画素位置取得部
１０７ 判定部
２００ メモリ
２０１ ＣＰＵ
２０２ 出力部
２０３ 入力部
２０４ 通信部

Claims (18)

1. 照合物の所定の照合領域の照合画像を撮影する撮影手段を備える携帯端末と、
   前記携帯端末が撮影した照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合手段を備えるサーバと
   を有し、
   前記照合手段は、前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
   照合システム。
2. 前記照合手段は、
   前記照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する正反射画素位置取得手段と、
   前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する判定部と
   を有する請求項１に記載の照合システム。
3. 前記画素の輝度値の散らばりの具合を示す値が、標準偏差、又は、分散である
   請求項１又は請求項２に記載の照合システム。
4. 前記所定の閾値が、登録画像における正反射を生じていると推定される画素の輝度値と、その画素数との二次元分布から算出される値である
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の照合システム。
5. 前記正反射画素位置取得手段は、光源を照射した画像と照射しない画像との差分、照合画像中の輝度が飽和した画素の検出、色成分、局所輝度ピーク検出の少なくともいずれかの方法を用いて、正反射を生じている推定される画素を特定する
   請求項２に記載の照合システム。
6. 前記サーバは、照合画像の照合領域の位置を登録画像と合致するように補正する補正手段を有する
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の照合システム。
7. 前記所定の照合領域は、照合物に施された梨地またはランダムな凹凸パターンである
   請求項１から請求項６のいずれかに記載の照合システム。
8. 前記撮影手段は、照合物に対して特定方向に光源がある状態になるように、照合物に光を照射する
   請求項１から請求項７のいずれかに記載の照合システム。
9. 照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合手段を有し、
   前記照合手段は、前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
   照合装置。
10. 前記照合手段は、
    照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する正反射画素位置取得手段と、
    前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する判定部と
    を有する請求項９に記載の照合装置。
11. 照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合し、
    前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
    照合方法。
12. 照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得し、
    前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得し、
    取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する
    を有する請求項１１に記載の照合方法。
13. 前記画素の輝度値の散らばりの具合を示す値が、標準偏差、又は、分散である
    請求項１１又は請求項１２に記載の照合方法。
14. 前記所定の閾値が、登録画像における正反射を生じていると推定される画素の輝度値と、その画素数との二次元分布から算出される値である
    請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の照合方法。
15. 光源を照射した画像と照射しない画像との差分、照合画像中の輝度が飽和した画素の検出、色成分、局所輝度ピーク検出の少なくともいずれかの方法を用いて、正反射を生じている推定される画素を特定する
    請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の照合方法。
16. 照合画像の照合領域の位置を登録画像と合致するように補正する
    請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の照合方法。
17. 照合物の所定の照合領域の照合画像の正反射を生じていると推定される画素位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値の統計値に基づいて、前記照合物と前記登録物とを照合する照合処理をコンピュータに実行させ、
    前記照合処理は、前記統計値として、画素の輝度値の散らばりの具合を示す値を算出し、前記値が所定の閾値を下回る場合、前記照合物と前記登録物とが同一性があると判定する
    プログラム。
18. 前記照合処理は、
    照合物の所定の照合領域の照合画像から正反射を生じていると推定される画素の位置を取得する処理と、
    前記取得した画素の位置に対応する、登録物の登録画像の画素の輝度値を取得する処理と、
    取得した輝度値に関する統計値を算出し、前記照合物と前記登録物との同一性を判定する処理と
    を有する請求項１７に記載のプログラム。

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