JPH1069579A

JPH1069579A - 飲食代金自動精算装置

Info

Publication number: JPH1069579A
Application number: JP22673196A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sarugaku; 信一猿楽; Hideo Kato; 英夫加藤; Koichi Mochida; 幸一持田
Original assignee: Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-10
Anticipated expiration: 2016-08-28
Also published as: JP3544793B2

Abstract

(57)【要約】【課題】食器に特別な加工を要することなく、判別可
能な食器の種類が充分に増やせるようにした食堂用代金
自動精算装置を提供すること。【解決手段】トレイ６に載置された椀や皿などの食器
８ａ、８ｂに斜め方向からスリット光９ａ、９ｂを照射
し、矢印Ａに示すように、左側から右側に走査しながら
テレビカメラ２で撮像して画像データを得る。そして、
この画像データから３角測量の原理を用い、食器８ａ、
８ｂのトレイ６の表面からの高さ画像を生成する。その
画像を元に食器の平面形状だけでなく、高さ情報も用い
て食器の種類を判別するようにしたもの。【効果】食器の３次元情報を用いることによって、食
器に特別な標識を付加することなく、識別可能な食器の
種類を増やすことができ、メニューの種類を多くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、食堂などにおけ
る飲食代金の自動精算装置に係り、特にカフェテリア方
式の食堂に好適な飲食代金の自動精算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カフェテリア形式の食堂においては、多
種類用意してある総菜などの調理済み食品を利用者が自
由に選択して食事に供するようになっており、このた
め、利用者が選択した食品の種類に応じて代金(料金)が
異なってくるため、代金精算の自動化が困難である。

【０００３】しかして、この命題に取組み、代金の精算
を自動的に行うようにした自動精算装置が、従来から種
々提案されているが、これらの従来技術は、いずれも食
品の種類に応じて使用する食器の種類を決め、それに価
格を設定しておき、食器を判別することにより代金の自
動精算を行うようになっていた。

【０００４】例えば特開昭５５−４７５５８号公報で
は、食器を取り分けるトレイ(盆)の材質を透明体、或い
は半透明体とし、このトレイに乗せられている食器を下
からテレビカメラによって撮像し、食器の底面(糸じり)
の大きさを検出することにより食器を判別し、食器毎に
予め設定されている価格によって代金を精算する方法に
ついて提案している。

【０００５】しかして、このように、底面の大きさだけ
に頼っていたのでは、判別可能な食器の種類が限られて
しまう。そこで、特公平５−７７４５号公報では、使用
する食器の糸じりに識別可能な標識を付加し、これによ
り識別可能な食器の種類を増やすことができるようにし
た装置について提案している。

【０００６】一方、特開平４−３０４５９７号公報で
は、トレイの上に乗せられている食器を、上方からテレ
ビカメラによって撮像し、食器の平面形状によって食器
を判別し、食器毎に予め設定されている価格によって代
金を精算する装置について提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、判別可能
な食器の種類を多くする点についての配慮がされておら
ず、メニュー(総菜の種類)が多い食堂の代金自動精算に
は適用が困難になるという問題があった。すなわち、従
来技術では、食器の２次元的な形状にだけ着目して識別
していたので、識別可能な食器の種類に限度があり、こ
のため、食器の種別多様化に対応するのが困難になって
しまうのである。

【０００８】一方、食器に標識を付加する方法では、そ
のために食器に加工を施す必要があり、この結果、以下
の問題があった。すなわち、食器に標識を付加するため
には余分なコストが掛かり、特に利用者数の多い食堂で
は、使用している食器数が多いため、多大のコストを要
する。さらに、この方法では、食器の洗浄により標識が
消失してゆく虞れがあり、食器の反復利用回数に制限が
生じ、さらにコストの上昇がもたらされてしまうという
問題があった。

【０００９】本発明の目的は、食器に特別な加工を要す
ることなく、判別可能な食器の種類が充分に増やせるよ
うにした食堂用代金自動精算装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、食器の識別
に立体形状情報、つまり３次元情報を用いることにより
達成される。すなわち、食器の平面的な形状だけでな
く、更にその高さを情報として取り込むことにより、例
えばラーメン用の食器と大きな平皿といった、２次元形
状が同じでも、高さが異なった食器の識別が可能になる
ので、判別可能な食器の種類が充分に増やせるのであ
る。

【００１１】このとき、本発明では、食器の高さを情報
として取り込むため、３角測量の原理を用いた検出手段
を用いるようになっている。図２は、本発明で、食器の
高さを情報として取り込むために用いた光学系の一例
で、パターン照射装置３により、照射面にスリット状の
照明が得られるように平板状の光を発生させ、これによ
り、トレイ６の上に載置されている茶碗や皿などの食器
８ａ、８ｂにスリット光９ａ、９ｂを照射し、この照射
部分をテレビカメラ２により撮像して画像信号を得るよ
うになっている。

【００１２】このとき、テレビカメラ２の撮像光軸Ｘ
と、パターン照射装置３の照射光軸Ｙに、図示のよう
に、一定の角度θ₀を付けておき、この状態で撮像す
る。そうすると、その画像は図３に示すようになり、食
器の高い部分に照射された光は、トレイ６の表面の光か
らずれ、例えば図示のように、右側に観測される。

【００１３】そして、このときのスリット光の照射角度
と光のずれの程度により、光が照射された位置の高さ、
すなわち、食器の高さを計算することができる。この図
３の例では、茶碗などの食器８ａの部分の光のずれかた
が、皿などの食器８ｂより大きいので、食器８ａの高さ
の方が高いことが判別できる。

【００１４】そして、このとき、矢印Ａに示すように、
スリット光９ａ、９ｂを左から右に振りながら照射して
トレイ６全体を走査することにより、トレイ６の表面か
らの高さ方向の情報を含んだ画像データが生成され、従
って、この画像データの解析により３次元的な食器の種
別判別ができるようになり、メニューの多様化に容易に
対応することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による飲食代金自動
精算装置について、図示の実施形態により詳細に説明す
る。図１は、本発明の一実施形態を示す全体構成図で、
図において、１は認識装置で、コンピュータを備え、食
器の認識と代金の清算に必要な所定の処理を実行する。
テレビカメラ２とパターン照射装置３は、既に図２、図
３で説明した通りで、互いに角度をもってスリット光の
照射と画像データの取り込みを行う。

【００１６】この実施形態例では、このパターン照射装
置３として６４０×４８０ドットの光点の照射が可能な
液晶プロジェクタを用いており、これにより６４０本の
スリット光、すなわち、６４０種類の角度が異なった方
向にスリット光発生させるようになっている。そして、
このときのテレビカメラ２とパターン照射装置３の角度
θ₀は約２８°に設定配置されている。

【００１７】次に４はカードリーダで、食堂利用者が提
示したＩＤカードの読み取り用である。５はタッチパネ
ルで、認識した結果と清算された代金の表示を行うと共
に、画面上に設定されたタッチスイッチを備え、これに
より食堂利用者からのデータ入力を可能にしている。

【００１８】６はトレイで、上記したように、食堂利用
者は、総菜などの飲食物が盛りつけられた食器８ａ、８
ｂを選択し、それらをこのトレイ６に乗せ、食事に供す
るため持ち運ぶようになっている。７は精算用の台で、
食堂利用者は、この台７の上に持ち運び途中のトレイ６
を置き、精算を待つのである。

【００１９】次に、この実施形態例の動作について説明
する。まず、食堂利用者は、各種のメニューを選択し、
選んだ総菜などの食品が盛られた食器８ａ、８ｂをトレ
イ６に取り、台７の上に持ってきて置く。その後、自分
のＩＤカードをカードリーダ４に差し込む。そして、Ｉ
Ｄカードのデータが読み取られると食器の認識と代金の
清算が行われ、結果がタッチパネル５に表示される。そ
こで、食堂利用者は、表示された清算内容を確認し、結
果に間違いがなければ、ＩＤカードを抜き取り、これで
清算が完了する。

【００２０】次に認識装置１による処理について説明す
る。まず図４は、この認識装置１のハードウエア構成図
で、図において、１０はデータバスで、各機器を接続し
ている。１１はコンピュータのＣＰＵで、この装置での
全ての演算を行っている。

【００２１】１２はＲＯＭで、電源投入時の初期化プロ
グラムが格納されている。１３はＲＡＭで、この装置で
実行するプログラムと演算の途中結果、それにテレビカ
メラ２から取り込んだ画像データなどが格納されるもの
である。

【００２２】１４はシリアルＩ／Ｏで、ＣＰＵ１１は、
このシリアルＩ／Ｏ１４を介してカードリーダ４及びタ
ッチパネル５と情報の授受を行う。１５はカメラインタ
ーフェースで、このカメラインターフェース１５は、Ｃ
ＰＵ１１からの撮像命令が発行されると、テレビカメラ
２の撮像制御を行い、取り込んだ画像データを、バス１
０を介してＲＡＭ１３に転送する。１６は照射制御部
で、ＣＰＵ１１の命令によりパターン照射装置３を制御
し、種々の角度のスリット光を発生させる。

【００２３】１７はＤＩＳＫインターフェース、８はハ
ードディスクで、まずＤＩＳＫインターフェース１７は
ハードディスク１８のインターフェース用で、次にハー
ドディスク１８には、この装置で実行すべきプログラム
と食器の判別に必要な教示データ、食器の金額テーブル
などの格納用である。そして、このハードディスク１８
に格納されているプログラムは、まず電源投入時、ＲＯ
Ｍ１２に格納されているプログラムによってＲＡＭ１３
に転送され、以後、ＣＰＵ１１によって実行される。

【００２４】１９はＬＡＮインターフェースで、上位コ
ンピュータとのデータのやりとりを行う。この実施形態
例では、清算結果は上位コンピュータに転送され、給与
からの天引きにより、或いは銀行などの預金からの引き
落しにより、実際の代金の決済が行われる。

【００２５】図５はＣＰＵ１１で実行されるプログラム
の全体処理フローである。この処理は、電源の投入によ
り開始され、まずステップ１０１で初期化が行われる。
そして、この初期化処理では、ハードディスク１８に格
納されているプログラムと教示データ、金額テーブルな
どをＲＡＭ１４に転送し、さらに、Ｉ／Ｏ１４、１５と
ＬＡＮインターフェース１９の初期化も行う。

【００２６】次にステップ１０２では、カードリーダ４
とタッチパネル５からの入力をチェックし、なんらかの
入力があるまで待つ。そして、タッチパネル５からの終
了キーの入力があったときには、ここで処理を終了す
る。そして、カードリーダ４からＩＤカードの読み取り
入力があったとき、ステップ１０３の処理に進む。

【００２７】ステップ１０３では食器の種別認識を行
う。なお、処理の詳細については後述する。認識結果
は、食器番号として出力される。ステップ１０４では認
識された食器番号から、その食器に決められた代金を計
算する。この代金計算では、図８に示す金額テーブルが
用いられる。そして、この金額テーブルには、図８に示
されているように、食器番号と食器の名称、それに、そ
の金額が表形式で格納されており、認識された食器番号
を用いて代金の合計金額を計算する。

【００２８】ステップ１０５ではタッチパネル５に金額
の表示を行う。表示内容は合計金額と認識した食器の名
称、それに、それぞれの金額である。そして、処理が終
了したら、ステップ１０２に戻る。このとき、カードリ
ーダ４で読み取ったＩＤカードの番号と合計金額が、清
算情報としてハードディスク１８に書き込まれ、要求に
応じて上位コンピュータに転送される。

【００２９】図６は、ステップ１０３での食器認識の処
理フローである。まずステップ２０１で高さ画像を生成
する。この高さ画像とは、通常の濃淡画像データでの濃
淡情報が食器の高さ情報になっているものである。な
お、この高さ画像の生成方法については後述する。

【００３０】生成された高さ画像の例を図１０に示す。
この図１０は、図２のトレイ６と食器８ａ、８ｂの画像
を対象としたもので、明るい部分が食器の高くなってい
る部分を表わしている。そして、この図１０のＡ−Ａ’
での断面図(断面輝度)を表したのが図１１であり、この
ようにして、画像の各部分の情報を取り出すことによっ
て、その位置と高さを求めることができる。

【００３１】次にステップ２０２では領域分離処理を行
う。この領域分離処理では、高さがトレイ６の表面から
１０ｍｍ以上の部分で２値化して連続領域を検出する。
ステップ２０３では分離された１区画の領域について特
徴量の計算を行う。この１区画は食器１個に対応した領
域であり、この特徴量として、ここでは、領域の縁の平
均高さと領域の面積、領域の周囲長が選ばれており、こ
れらを算出している。

【００３２】次にステップ２０４では教示データとの比
較を行う。この教示データは、図７に示すテーブルとし
て予め登録してあり、このテーブルには、図示のよう
に、食器番号、食器の名称、縁の平均高さ、面積、周囲
長が登録されている。

【００３３】そして、算出した特徴量と、このテーブル
の各値とを比較し、差が所定の閾値以下になるものを探
して一致するものとする。そして、一致したものが見つ
かったら、ステップ２０５で食器番号の認識結果として
登録し、一致するものがなかったときは、ステップ２０
６に進む。

【００３４】ステップ２０６では分離した全領域につい
て処理が完了したかをチェックし、完了していなければ
ステップ２０３に戻り、完了していたときは、ここで処
理を終了する。以上の処理により、トレイ６上の全ての
食器についての認識が得られることにる。

【００３５】次に、図９はステップ２０１での高さ画像
生成の処理フローである。まずステップ３０１で角度θ
を０にする。この角度θはパターン照射装置３によるス
リット光の照射角度で、従って、角度０は検出領域の走
査開始点、つまり、図１の場合、台７の一方の端、例え
ば図の左端にスリット光の照射位置がくる角度に対応し
ている。

【００３６】次に、ステップ３０２で照射角度θでのス
リット光の照射を行い、ステップ３０３でスリット光が
照射された画像の取り込みを行う。このとき取り込まれ
た画像は、図３に示すようになる。なお、この図３で
は、説明を判り易くするため、２本のスリット光９ａ、
９ｂが示されているが、実際には、スリット光は１本だ
け照射され、順次移動してゆくものである。

【００３７】次にステップ３０４では高さの計算を行
う。この高さの計算は、スリット光による画像を抽出
し、スリット光の横方向の位置Ｘを、縦方向の各画素Ｙ
について検出して行う。すなわち、高さＨは、横方向の
位置Ｘとスリット光の照射角度θ、テレビカメラ２の位
置と傾き角度、パターン照射装置３の位置と傾き角度か
ら、幾何学的計算によって、縦方向の各画素Ｙについて
算出される。

【００３８】ステップ３０５では高さの計算結果を高さ
画像に書き込む。具体的には１ラインについて、縦方向
の各画素位置Ｙと、横方向の位置Ｘに対応するメモリ
に、計算した高さＨを書き込んでゆくのである。

【００３９】次にステップ３０６では角度θを或る微小
角度Δθだけ変化させる。この微小角度Δθの値によ
り、高さ画像の横方向分解能が決められる。ここでは、
この微小角度Δθとして、約２ｍｍの横方向分解能に対
応する値が設定してある。

【００４０】ステップ３０７では角度θと最大角度θＭ
axとを比較する。そして、この角度θが最大角度θＭax
よりも大きければ、検出領域の走査が終了していること
を意味するので、ここで処理を終了する。つまり、この
最大角度θＭaxは、スリット光による照射位置が台７の
もう片方の端、例えば、図１では台７の右端になる角度
に対応している。

【００４１】一方、角度θが最大角度θＭax未満のとき
には、ステップ３０２に戻り、再び微小角度Δθだけ変
化させて撮像する処理を繰り替えす。従って、以上の処
理により、微小角度Δθづつ照射角度を変えて画像を取
り込むという操作が繰り返され、この結果、例えば、図
１のトレイ６と食器８ａ、８ｂの場合には、図１０に示
した高さ画像を得ることができる。

【００４２】従って、以上の実施形態例によれば、以下
に列挙する効果が得られる。食器の認識を３次元情報によって行っているので、使
用する食器の種別についての制限が少なく、多種類のメ
ニューの設定が可能である。例えば、図７の食器番号１
の飯椀小と食器番号５の平皿小、食器番号２の飯椀大と
食器番号４の平皿中は、平面形状が同一なので、面積、
周囲長などの２次元情報だけでは判別できないが、上記
実施形態では、高さ情報を用いているので、明確に、し
かも確実に判別することができる。

【００４３】上記実施形態例では、高さの判別性能を約
１０ｍｍに調整している。一方、通常使用される食器の
高さは２０ｍｍから１００ｍｍ程度であるので、従来技
術のように、平面形状だけに頼っていた場合に比べて、
本発明の場合には約９倍のメニューが設定できる。

【００４４】食器の３次元形状だけで、種別の判別が
可能なので、食器に別途、標識などの識別情報を付加す
る必要がなく、従来から使用していた汎用の食器がその
まま使用できる。

【００４５】トレイの上側からの撮像だけで済むの
で、トレイの材質が問わないることはなく、また、単純
な濃淡画像情報による識別ではないので、トレイと食器
の画像にコントラストを必要としないため、使用するト
レイ、食器の相対的な色の制限がなく、従来から使用し
ていた汎用のトレイがそのまま使用できる。

【００４６】スリット光の照射に液晶プロジェクタを
用いているため、可動部が全くなく、保守が容易であ
る。食器の外形に着目して認識を行っているため、食器に
盛られている料理の影響がなく、食前、食後、いずれの
清算処理も可能である。カードによる清算方式になっているので、現金を扱う
必要がない。

【００４７】教示データテーブルと金額テーブルが分
離されているため、メニューの設定に際しても、金額テ
ーブルのデータのみを設定すればよく、金額の変更が容
易である。高さ画像を用いているので、例えば高さが１０ｍｍ以
上のものだけを検出するようにでき、この結果、特別な
処理や設定無しで、箸、スプーンなど、食器以外の物を
清算対象外にする処理が得られる。従って、上記本発明
の実施形態によれば、以上のような効果により、カフェ
テリア方式の食堂において、容易に清算の自動化を図る
ことができる。

【００４８】なお、上記実施形態では、スリット光で走
査しているが、撮像を高速化するため、光のパターンを
コード化し、空間コード法という手法を用いて本発明を
実施してもよく、これによれば、精算時間の短縮を図る
ことができる。また、上記実施形態では、利用者識別用
にＩＤカードを用いているが、カードリーダの変更によ
り、プリペイドカードによる精算にも容易に対応可能な
ことは言うまでもない。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、食器の識別に立体形状
情報を用いているので、食器の形状の違いを確実に識別
でき、従って、食器に特別な標識を付加することなく、
多種類の食器の識別が可能になり、この結果、メニュー
の数を大幅に増加させることができる。

【００５０】そして、この結果、本発明によれば、利用
者数の多いカフェテリア方式の食堂にも容易に適用可能
な飲食代金自動精算装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による飲食代金自動精算装置の一実施形
態における全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態の動作原理を示す光学系配
置図である。

【図３】本発明の一実施形態による撮像画像の説明図で
ある。

【図４】本発明の一実施形態のハードウエア構成図。

【図５】本発明の一実施形態による全体処理フローの説
明図である。

【図６】本発明の一実施形態での食器認識処理フローの
説明図である。

【図７】本発明の一実施形態で使用する教示データテー
ブルの説明図である。

【図８】本発明の一実施形態で使用する金額テーブルの
説明図である。

【図９】本発明の一実施形態による高さ画像生成処理フ
ローの説明図である。

【図１０】本発明の一実施形態により得られた高さ画像
の一例を示す説明図である。

【図１１】本発明の一実施形態により得られた高さ画像
の一例における断面図である。

【符号の説明】

１認識装置２テレビカメラ３パターン照射装置４カードリーダ５タッチパネル６トレイ(盆）７精算用の台８ａ、８ｂ食器

【手続補正書】

【提出日】平成９年１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】食器取り分け用の盆を上方から撮像した
画像データに基づいて、当該盆に載置された食器の種別
と個数を判別して飲食代金を自動的に精算する方式の飲
食代金自動精算装置に置いて、上記画像データに上記食器の高さ情報が含まれるように
して、該画像データを取り込む検出手段を設け、上記高さ情報に基づいて上記食器の種別を判定識別する
ように構成したことを特徴とする飲食代金自動精選装
置。
【請求項２】請求項１の発明において、上記検出手段が照明手段と撮像手段を含み、該照明手段
による照明光軸と、該撮像手段による撮像光軸に角度を
持たせ、上記画像データから３角測量の原理により上記
高さ情報を検出するように構成されていること特徴とす
る飲食代金自動精算装置。