JPH1083454A - 赤外線タグ位置づけシステム及び識別タグ位置づけシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線信号送信デバイスを用いてタグ付けさ
れた物体の検出、識別及び空間的局所化を行う。 【解決手段】 本発明は第１フレームレートで画像シー
ケンスを提供するように構成された少なくとも２つのビ
デオカメラ２５を含む、識別タグ（例えば壁のタグ４０
や本のタグ５０）等を正確に位置づけるシステム１０で
ある。識別タグは、第１フレームレート未満となるよう
に定義された第２フレームレートで一連の間隔を置いた
信号を提供し、これらの信号はビデオカメラにより感知
される。コンピュータシステム６０は、画像シーケンス
から識別タグの３次元的空間位置づけを抽出するように
構成され、データ転送システムは、識別タグからのデー
タの転送に用いられる。このデータは、画像処理システ
ムにより決定される識別タグの３次元空間位置づけと関
連する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線信号送信デ
バイスを用いてタグ付けされた物体の検出、識別及び空
間的局所化を行うシステムに関する。より詳細には、本
発明はＣＣＤカメラを使用して、能動的又は受動的な赤
外線信号発射を通して、同一空間に配置され、タグを付
された複数の領域又は物体を検出、識別し、ＣＣＤビデ
オカメラにより生成されたビデオフレームの画像分析の
後に、識別された物体の空間的位置づけを決定すること
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】室内の
本、ツール又はポータブルコンピュータ等の容易に移動
できる物体を素早く捜し出すことは、多くの場合におい
て困難であり得る。本は棚に配置違いされたり不正確に
ファイルされたりする可能性があり、ポータブルコンピ
ュータは他の部屋へと移動されるおそれがあり、ツール
は部屋のコーナーのがらくたに紛れている可能性があ
る。この問題に対する１つの可能な解決法は、識別信号
を発することのできるローパワートランスミッタを用い
て物体にタグ付けすることに頼っている。このようなシ
ステムでは、特定のタグ付物体の有無を探知することが
できる。不具合なことに、一般に利用できる識別システ
ムの空間分解能は極めて低く、数メートル程度（例えば
ルームサイズ）での局所化しかできない。さらに、この
ようなシステムは一般に、限られた数の物体のトラッキ
ングと、（識別と局所化が実質的に並行するのではな
く）識別と局所化を連続的に行うことしかできず、多く
の場合において検出器（例えば、ペットや実験用動物に
タグ付けするための埋め込み識別デバイスやバーコード
読取りシステム）が近接して置かれていることが必要で
ある。物体の識別と正確な局所化とを両方支持する複雑
な又は顧客の設計したシステムを利用することはできる
ものの、かかる解決法は一般に、極めて高価であるか、
又はアプリケーションの範囲が限られている。

【０００３】移動する物体により使用される部屋の正確
な領域の識別の別の問題は、安価な解決法がないことに
よる。例えば、部屋のあらゆる特定の領域を指すように
自動的にカメラを（カメラマウントを回転させることに
より）向けることを望む場合がある。部屋の領域をタグ
付けしてカメラの焦点にあう可能な領域を画定する、広
く利用される安価なシステムが今のところ存在しない。

【０００４】必要なものは、検出器の近辺にある必要が
なく、タグを付された多くの物体又は領域の識別を並行
して支持することができ、メートル単位ではなくセンチ
メートル又はミリメートル程度のメートル以下の空間的
局所化を行い、ルームサイズ未満の領域での識別及び局
所化を行うことのできる、対象とする領域を画定したり
物体にタグを付したりする安価なシステムである。この
システムは、個々の物体（例えば特定の本）や物体のグ
ループ（例えば或る特定の著者による本）を迅速に識別
し、位置づけすることができる。かかるシステムには、
検出器として作用するＣＣＤ（電荷結合素子）ビデオカ
メラ等の安価なコンポーネント、識別タグの安価な受動
的又は能動的赤外線デバイス、及びタグ付き物体又は画
定された領域の識別及び空間的局所化を決定する画像処
理コンピュータを必要とするだけである。理想的には、
かかるシステムはまた、ゆっくりと移動する物体又は物
体のグループ（例えば識別タグを取り付けられた人、又
はこのような人の保持するタグ付きラップトップコンピ
ュータ）をトラッキングし、空間的に局所化する能力を
有している。高速なビデオカメラや他の高性能コンピュ
ータを用いて、かかるシステムは、ペンチップ等の素早
く動く物体の空間的局所化を提供し、トラッキングする
ことさえでき、これにより自動的に手書きの解釈を行う
ことができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従って、ある好適な実施
の形態では、本発明は赤外線タグを正確に位置づけるシ
ステムを提供する。広く市販されている従来のＣＣＤビ
デオカメラを、視野をオーバーラップさせて少なくとも
２つ使用する。ビデオカメラは、可視光及び赤外線光の
両方を検出でき、さらに予め規定されたフレームレート
で画像シーケンスを提供するように構成される。変調さ
れた赤外線信号を提供する１つ以上の赤外線識別タグ
が、ビデオカメラのオーバーラップした視野内の領域内
又は室内に配置される。画像処理システムが用いられ、
画像シーケンスから変調された赤外線信号が抽出され、
可視光画像及び赤外線画像の両方から得た情報を用いて
赤外線タグの空間的位置が識別される。

【０００６】種々の可能な赤外線信号送信モードのオペ
レーションが考えられる。或る好適な実施形態では、赤
外線識別タグは、ビデオカメラのフレームレート未満の
レートで赤外線検出信号を断続的に発射して、空間的位
置づけを確立する。ビデオカメラの複数のフレームの比
較を通して見られる赤外線ブリンクのパターンを使用し
て、赤外線タグを明確に識別し、識別情報又は他のデー
タを転送することができる。有利なことに、複数の赤外
線識別タグがビデオカメラの同一フレーム内で空間的に
離間配置されるので、複数のタグの識別及びトラッキン
グを並行して行うことができる。実際、部屋からのデー
タ取得は、物体に取り付けられた多数の識別赤外線タグ
を用いる。物体に加えて、赤外線タグは、室内の特定の
位置、場所又は領域を示すように用いられることができ
たり、テレメトリ及び位置依存型データを提供する遠隔
センサ（例えば温度計や動作検出器）として使用される
こともできる。

【０００７】或る実施の形態では、移動物体に取り付け
られた複数のタグを使用して、物体の位置ばかりでなく
方向付けを決定し、トラッキングすることができる。例
えば、物体が回転する場合には、２つ以上のタグを取り
付けることにより、回転角度を決定できる。複数のタグ
を使用することで、物体の曖昧さに関する問題を軽減で
き、位置決定の正確さも高められる。さらに、複数の識
別タグを用いて、データ転送速度を高めることもでき
る。

【０００８】赤外線の代わりに可視光を使用したり、赤
外線信号の異なる位置及びデータ符号化スキームを使用
することを含む別の実施形態も、本発明の範囲であると
意図される。例えば、赤外線タグの空間的位置を確立す
るために使用される赤外線検出信号と略同時に発射され
る赤外線識別信号を受信する別個の赤外線通信チャネル
レシーバを用いることが可能である。同時方法を用いる
ことにより、ビデオカメラだけからの複数のフレーム比
較を用いた場合に可能な比較的低速なデータ転送速度よ
りも高い速度でデータを転送することができる。さら
に、電力消費量を減少するために、（オンデマンドで赤
外線光を提供する、室内に取り付けられた別個の赤外線
フラッシャと共に）タグとして受動的な赤外線レフレク
タを用いたり、識別要求に応じてのみ作動される赤外線
識別タグを使用したりすることもできる。

【０００９】広い実施形態では、本発明は第１フレーム
レートで画像シーケンスを提供するように構成された少
なくとも２つのビデオカメラを含む、識別タグを正確に
位置づけるシステムである。識別タグは、第１フレーム
レート未満となるように定義された第２フレームレート
で一連の間隔を置いた信号を提供し、これらの信号はビ
デオカメラにより感知される。画像処理システムは、画
像シーケンスから識別タグの３次元的空間位置づけを抽
出するように構成され、データ転送システムは、識別タ
グからのデータの転送に用いられる。このデータは、画
像処理システムにより決定される識別タグの３次元空間
位置づけと関連する。

【００１０】有利なことに、本発明は赤外線トランスミ
ッタ及びＣＣＤビデオカメラ等の比較的安価で一般に市
販されているコンポーネントを用いて、識別タグの非常
に正確な空間位置づけを提供する。適切な高品質のＣＣ
Ｄビデオカメラは市販のセキュリティシステムに広く使
用されている。市場規模により、かかるＣＣＤビデオカ
メラ等は極めて安価であり、このアプリケーションに対
して理想的である。

【００１１】赤外線信号は人間の目には見えないがＣＣ
Ｄビデオカメラには容易に見えるので、赤外線信号送信
システムは、本質的にユーザには不可視であるが、自動
システムが精巧な画像処理技術を用いることなく位置づ
け及び解釈を行うのは容易なことである。本発明は、コ
ンピュータネットワークに接続されたビデオカメラをイ
ンストールした後すぐに実行されることができ、複雑な
ステップアップや初期化等は必要ない。限られた数の安
価なビデオカメラを用いることにより、本発明は限られ
た量の物体データを伝送できる多くの赤外線タグをトラ
ッキングすることができると共に、セルラー移動通信に
典型的な帯幅問題を実質的に回避できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１で示されるように、赤外線信
号源４５（赤外線タグ）を正確に位置づけるシステム１
０は、部屋１２内に配置される複数のＣＣＤカメラ２５
を備える。これらのビデオカメラ２５は、ＣＣＤビデオ
カメラ２０、２１、２２及び６２等の固定された視野を
有するものでも、可動式ＣＣＤビデオカメラ２４により
提供される移動性の視野を有するものでもよい。空間的
局所化、識別及びデータ転送に適切な赤外線信号源４５
は、壁（タグ４０、４１及び４２）やデスク（タグ４
４）等の固定した又は本質的に不動の物体の上に配置す
ることができる。赤外線信号源４５はまた、本５５（タ
グ５０及び５１）、ポータブル電子デバイス７０（タグ
７２）や、ペン７５（タグ７６及び７７）のような記述
道具等の容易に移動できる物体の上にも配置することが
できる。空間的局所化及びデータの画像処理には、この
例ではコンピュータシステム６０で示されるコンピュー
タシステムを用いる。コンピュータシステム６０は、も
ちろん部屋１２の外に位置されてもよく、ローカルコン
ピュータプロセス制御を特に必要としない。コンピュー
タシステムは、ビデオカメラ２５にワイヤレスで又はワ
イヤリンクにより接続され、スタンドアロン型であって
もよいし、画像処理作業を分配して高速データ転送を行
うためにコンピュータネットワークに接続されてもよ
い。

【００１３】このシステム１０は、発射された赤外線信
号を使用する。この赤外線信号は、人間の目には見えな
いがＣＣＤカメラ２５には容易に見える。適切な画像処
理の後、複数の赤外線タグから発射された赤外線信号
は、それら複数の赤外線タグの各々に対する３次元空間
的局所化を提供する。発射される赤外線信号は典型的
に、可視光画像と共にＣＣＤビデオカメラのフレームに
現れる赤外線光の断続的なポイントソースフラッシュ
（赤外線ブリンク）である。カメラ２５は典型的に画像
データを約１０〜３０フレーム／秒で提供するので、ブ
リンクレートは、約５〜１５ブリンク／秒未満であるよ
うに選択され、問題を生じることなく赤外線画像を捕獲
することを保証される。隣接する画像フレーム同士の間
の減算的画像処理技術又は他の適切な画像処理技術を用
いて、赤外線信号を強調して可視背景から分離させ、各
画像処理フレーム中の赤外線ブリンクの２次元的空間パ
ターンを決定することができる。有利なことに、本シス
テムの操作のための、優先的な可視光画像中で赤外線ポ
イントソースを強調して差別化するのに必要な画像処理
技術は比較的簡単であり、精巧な画像理解アルゴリズム
は必要ない。

【００１４】赤外線信号ソースの２次元検出が完了した
後、複数のカメラ２５からのフレームは、従来の画像処
理技術を用いて部屋１２内の各赤外線信号源の３次元空
間局所化を得るために、空間的に多重化されることがで
きる。カバーを最大限にして３次元的位置づけを保証す
るために、カメラ２５は、部屋１２の部分毎に、少なく
とも２つのカメラを視界をだぶらせるように組み合わせ
て配置される。各カメラ２５は、基準物体の使用やカメ
ラプラットフォームの制御を通して空間的局所化を行う
ように較正されることができる。例えば、固定された焦
点距離を有する固定カメラ２０は、その画像中の２つの
スポットの位置に基づいてそのレンズに入射する２つの
光線の角度を計算できるように較正される。当業者は理
解するように、この角度はレンズの焦点距離から計算で
きる。必要であれば、焦点距離及びレンズの歪曲を違え
るように補償する正確なマッピングを決定するために、
限られた実験を行うことができる。光線の角度を計算で
きるように永久的又は半永久的な基準ソースとして使用
されるカメラの配置からわかっている距離のところに適
切な赤外線信号源を設けることにより、較正は継続す
る。典型的には、これらの基準ソースは部屋の隅に配置
される（例えばタグ４０及び４２が使用される）。少な
くとも１つのカメラが新たな物体と２つの基準ソースと
を提供することができ、第２のカメラが新たな物体と少
なくとも１つの基準ソースの画像をとらえることができ
るようにすることで、新たな物体（例えば、赤外線タグ
４１）を位置づけることができる。複数のカメラにより
検出可能な赤外線源を追加することで、基準ソースに対
するカメラ位置を最初からわかっていなくてもよいよう
に方法を拡大することさえ可能である。

【００１５】非常に多様な赤外線信号源４５を使用し
て、カメラ補償、空間的局所化、識別、及びデータ転送
を行うことができる。本発明の目的のために、赤外線光
５２を内部から生成する能動的赤外線タグ５０（例えば
ポータブル電子デバイス７０上のタグ７２）や、赤外線
光源３０により提供される入射赤外線光３２に応答して
入射赤外線光５４をコントロールして反射する受動的赤
外線タグ５１に、赤外線信号源４５を概念的に分けるこ
とができる。能動的赤外線タグは一般に、バッテリ又は
他の電源、赤外線ＬＥＤ等の赤外線エミッタ、及び適切
なデジタルコントローラを必要とするので、受動的赤外
線タグよりも大きく高価であるのが一般的である。例え
ば、図７を参照してわかるように、能動的赤外線タグ１
１０は、ＩＲトランスミッタＬＥＤ１２２を有するバッ
ファ１１２、ＩＲ検出器１２４を有する増幅器１１４、
マイクロコントローラ１１６、及びトリガ回路１１８を
含む、従来の広く利用されている４つのモジュールを相
互接続することにより構築されることができる。リチウ
ムバッテリ、光電セルは他の寿命の長い電源１２０が低
電圧電源を供給して、モジュールを駆動する。デフォル
ト状態では、モジュール１１２、１１４、１１６はパワ
ーダウンモードに保持される。４番目のモジュールであ
るトリガ回路１１８は、常に能動的であるが、非常に小
さい消費電力で動作するように設計されている。トリガ
回路１１８が赤外線又は光パルス等の外部信号１３０に
より作動されると、モジュール１１２、１１４及び１１
６が作動される。アドレッシング信号１３１は、モジュ
ール１１４で受信されて、モジュール１１６により解読
され、次いで応答信号１３２がモジュール１１２からト
ランシミッタＬＥＤ１２２を用いて送り返される。マイ
クロコントローラモジュール１１６は、時間を記録し、
数ミリ秒後又はレシーバが動作しなくなった後、モジュ
ール１１２及び１１４と共にそれ自身をパワーダウン状
態に戻す。応答信号１３２（赤外線パルス）は、任意の
所望のデータと共に能動的な赤外線タグの識別を含む。

【００１６】理解されるように、多くの異なるタイプの
トリガ回路を使用することができる。トリガ回路の単純
な実施は、（反復されるタグ信号の衝突を回避するため
に）わずかにランダムな長い周期を有し、識別及びデー
タ転送目的のために断続的又は実質的に周期的なビーコ
ンを提供するローパワー非安定振動子を含む。トリガ回
路はまた、外部信号に応答して作動されるように設計さ
れてもよい。例えば、特定強度のＩＲフラッシュや特定
のラジオ周波数の受信を用いて、トリガ回路を作動させ
ることができる。或る実施形態では、トリガ回路はＩＲ
検出／増幅モジュール１１４を不要とするように設計さ
れることさえ可能である。

【００１７】受動的赤外線タグ５１は、能動的赤外線タ
グ５０の安価な代替物である。受動的赤外線タグ５１
は、赤外線光源３０により提供される赤外線光３２をコ
ントロールして反射する。赤外線光源３０は、必要に応
じて、連続的、断続的又は周期的に作動されることがで
きる。示される実施形態では、受動的赤外線タグ５１の
各々は、光を交互に伝送、吸収するシャッタによりカバ
ーされる赤外線反射材料を含む。典型的には、シャッタ
は、通常は実質量の赤外線光を伝送しないように電気的
に制御される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。シャ
ッタを赤外線非伝送状態から実質的な伝送状態へと変換
するために、ローパワー電気信号が与えられる。赤外線
光伝送状態と非伝送状態の間での適切なスイッチングに
より、カメラ２５により検出される赤外線タグからの赤
外線反射５４のパターンで情報をコード化することがで
きる。

【００１８】当業者には理解されるように、赤外線光源
３０及び受動的赤外線タグ５１の両方に対する種々の作
動、データ転送及びタイミング変調により、情報の転送
及び保存パワーの信頼性を高めることができる。能動的
赤外線タグ５０と共に前述した技術と同様の技術を用い
て、受動的赤外線タグ５１が作動されて、赤外線トリガ
信号に応答して識別コード及び他のデータを伝送するこ
とができる。これにより、ＬＣＤシャッタメカニズムを
連続して作動させる必要がなくなり、長期にわたって消
費電力が大幅に減少する。能動的赤外線タグ５０を用い
た場合と同じように、複数の受動的タグが同時に動作さ
れることができる。なぜなら、本発明の空間的局所化を
行うカメラシステムは、同一の作動信号に応答して情報
を転送する複数の受動的タグ５１をはっきり見分けるこ
とができるからである。

【００１９】種々の情報伝送及び信号送信スキームが本
発明での使用に適している。特に図３及び図４を参照し
て示される好適なスキームは、必要に応じて、能動的赤
外線タグ５０又は受動的赤外線タグ５１により使用され
ることができる。図３は、ＩＲパルス検出対時間を示す
グラフであり、３つの異なるモードのパルス化オペレー
ションを示している。位置づけ又は初期化モードでのタ
グ５０又は５１のオペレーションは、括弧１０６により
識別される、検出された一連の周期的赤外線パルスによ
り示される。パワー保存のために、これらのパルス１０
４は実際に、各パルス１０４を通じてのカメラによる赤
外線信号の明らかに連続的な検出を保証するのに十分高
い速度の、複数の短い赤外線スパイク又はパルスを含み
得る。もちろん、パワーが限られていない場合には、Ｉ
Ｒ強度はパルス化されるのではなく各パルス１０４を持
続させるように連続的に維持されることができる。

【００２０】周期的に検出される赤外線パルス１０４
は、カメラ２５によるタグ付き物体（例えば本５５）の
３次元的位置の検出と、連続パルス１０４の間のパルス
間隔１０３の決定とを可能にする。理解されるように、
エラーの発生を防止し、正確に決定されたパルス間隔を
行うために、カメラ２５はパルス間隔１０３よりも実質
的に高速のフレームレート１０２で動作され、これはパ
ルス間隔１０３の２〜３倍のフレームレートである。

【００２１】短時間（１秒未満）の後、周期的ブリンキ
ングは停止され、識別情報及びデータの転送が始まる。
タグ５０又は５１のブリンキングを通してのデータ転送
は、括弧１０８により識別される。パルス１０４の欠如
は、バイナリ「０」と解釈され、パルス１０４の存在は
バイナリ「１」と解釈される。理解されるように、これ
により任意の数のバイナリ符号化スキームを通じての情
報の符号化が可能となる。最良の結果を得るために、１
つ以上の多くの利用可能な誤り訂正コードを使用するこ
とが好ましい。識別情報及びデータが伝送された後（複
数回の可能な反復送信の後）、タグ５０又は５１からの
赤外線パルス１０４は、括弧１１０により示されるよう
にパワー保存のために停止される。もちろんタグは、所
定の時間に、又はランダムな時間に、又は必要に応じて
作動信号に応答して、再作動されることができる。

【００２２】カメラ２５により赤外線パルスを検出して
空間的局所化及び情報転送を行うことは、図４で概略的
に示されている。処理された画像フレームの２つのシー
ケンス１２２（カメラ１）及び１２４（カメラ２）が示
されている。カメラは、３つの位置の赤外線パルス源に
よる部分的にオーバーラップした視野を有する。シーケ
ンス１２２及び１２４における各フレームは、いくつか
のフレームの複合画像であり、赤外線パルスを分離する
ために非赤外線背景可視情報がなくされている。

【００２３】カメラ１のフレーム１３０では、赤外線パ
ルスの潜在的位置１５０、１５１及び１５２（アスタリ
スクで示される）は点線のアウトラインにより示され
る。これらの位置は、違う場所に配置されたカメラ２の
フレーム１７０内の潜在的位置１６０、１６１及び１６
２に対応する。前述の画像処理技術を用いて、赤外線パ
ルスはカメラ１及びカメラ２のフレーム１２２及び１２
４内で分離され、基準点として使用される。各カメラか
ら２次元情報が取得され、赤外線パルスの３次元的位置
を得るために較正情報と併合される。

【００２４】３つの異なるモードのパルス化オペレーシ
ョンがフレーム１２２及び１２４で示される。赤外線タ
グ５０又は５１の位置づけ又は初期化モードでのオペレ
ーションは、位置１５０の周期的赤外線パルスにより示
される。単一のパルス間隔（図３のパルス間隔１０３に
対応する）を示す各複合画像処理フレーム１３０〜１３
８を見ると、赤外線パルスはフレームシーケンス１２２
の各フレーム１３０〜１３８内の位置１５０に見受けら
れる。もちろん対応する赤外線パルスは、カメラ２のフ
レームシーケンス１２４の位置１６０に見られる。これ
は、図３の括弧１０６により識別される一連の周期的赤
外線パルス１０４に等しい。

【００２５】別の赤外線タグからの情報伝送は、フレー
ムシーケンス１２２のフレーム１３０〜１３８中の位置
１５１（及びフレームシーケンス１２４中の対応する位
置１６１）における赤外線パルスの非周期的ブリンキン
グを通して示される。フレーム中の赤外線パルスの不在
はバイナリ「０」と解釈され（例えばフレーム１３１，
１３２及び１３７）、赤外線パルスの存在はバイナリ
「１」と解釈される（例えばフレーム１３０、１３３、
１３５、１３６、１３８）。従って、図４で示されるよ
うに、バイナリシーケンス「１００１... １１０１」が
決定できる。このバイナリシーケンスはヘッダ情報、デ
ータ、識別、パケット制御情報、誤り訂正情報、又はタ
グ５０若しくは５１から転送され得る他の任意の必要な
情報であることができる。

【００２６】前述のように、適切な識別情報及びデータ
が送信された後、赤外線パルスは電力保存のために停止
されることができる。もちろんタグを再び作動させて、
タグの位置を再度識別し、識別情報及び他のデータを伝
送することができる。図４では、これはフレームシーケ
ンス１２２中の位置１５２（及びフレームシーケンス１
２４中の対応する位置１６２）における赤外線パルスの
パターンにより示される。電力保存のために、フレーム
１３０〜１３６をカバーする時間の期間中には赤外線パ
ルスは発射されない。フレーム１３７及び１３８で示さ
れるように、作動信号に応答して、一周期の赤外線パル
スが局所化及び初期化目的のために発射される。

【００２７】動作上、本システムでは、複数の固定した
物体（例えばタグ４４を有する本５５又はデスク１
６）、又は物体のグループ、又は複数のゆっくりと移動
する物体（例えばタグを付された人間や、タグ７２を取
り付けられ、人間が保持して移動されるラップトップコ
ンピュータ７０若しくは人間とコンピュータの両方）を
トラッングすることが可能である。タグ７６及び７７を
有するペン７５等の移動の速い物体を空間的に局所化し
てトラッキングし、ペンの動作のトラッキングを通して
自動的に手書き解釈を行うことができるように、高速ビ
デオカメラを用いて本システムを修正することができ
る。有利なことに、複雑な時間や周波数を多重化させる
トラッキング技術を使用する必要なく、多数の物体を並
行してトラッキングできる。

【００２８】しかしながら、高速カメラを使用しなけれ
ば、以上の実施形態の大部分は比較的低いデータ転送率
となる。ビット転送はカメラのフレームレートと密接に
関係するので、広く利用されている低コストのカメラの
比較的低いフレームレートでは、理論上ではデータ転送
率が１０〜２０ビット／秒に制限される。実際、エラー
制御に関連する必要なオーバーヘッドのために、ビット
転送率は低くなるであろう。この問題を克服する１つの
可能な方法は、低いデータ転送率の赤外線パルス／カメ
ラ検出システムを空間的局所化に使用し、データ転送に
は第２の高速データ通信チャネルを使用することであ
る。二重通信チャネルシステムの一例を図５及び図６で
示す。

【００２９】図５は、２つの別個の赤外線通信チャネル
のＩＲ検出対時間を示すグラフである。通信チャネル１
の赤外線パルス２０４は、図３及び図４と共に述べたプ
ロセスを用いて、フレームレート２０２で動作するカメ
ラにより検出される。より短い赤外線パルスを有する別
の高速赤外線通信チャネル２は、別個の（カメラベース
でない）赤外線通信システムにより検出可能である。無
線通信又は光通信を含む任意の高速通信チャネルを使用
できるが、好適な実施の形態では、適応可能なＩＲＤＡ
（Infrared Data Association ；赤外線データ協会）基
準に従う赤外線パルスを使用してチャネル２でデータ転
送を行う。動作上、チャネル１の赤外線パルスは赤外線
タグの空間的局所化に用いられ、チャネル２における同
時通信は高速データ転送を提供する。例えば図１及び図
２では、約１９．２キロビット／秒で動作する高速赤外
線通信システムは、赤外線タグ５７と、コンピュータ６
０に取り付けられた高速赤外線検出器６４を含む。空間
的局所化は低速赤外線パルスを検出するカメラ２５によ
り提供され、高速チャネルにおいて受信される同時デー
タは、識別される空間的位置におけるタグと関連する。
もちろん、同時通信を使用することにより、統計的に決
定可能なデータの衝突により、データのスループットが
幾分減少される（２つ以上のタグが同時にデータを送信
することにより、有害なデータのオーバーラップが生じ
る時）が、同時通信はほとんどの状況に適切である。

【００３０】図６を参照して、本発明による同時データ
転送方法をより理解することができる。示されるフレー
ムにより同時に受信された高速データの一例（ボックス
２７０、２７２、２７４及び２７６）と共に、異なるカ
メラから得られた２つの画像処理フレームシーケンス２
２２及び２２４が示されている。３つの異なる空間位置
（フレームシーケンス２２２中の位置２５０、２５１及
び２５２、フレームシーケンス２２４中の位置２６０、
２６１、２６２）に位置づけられた３つの別個のタグか
らデータを受信できる。前述の技術を用いて、赤外線パ
ルス（アスタリスクで示される）は、２次元フレームシ
ーケンス２２２及び２２４をふまえて、３次元において
明確に位置づけられることができる。可能であれば、空
間位置づけデータが高速データと相関されて、特定的に
識別されたタグの空間的局所化が提供される。

【００３１】図６は本発明による同時空間局所化方法の
幾つかの可能な結果を示している。フレーム２３０は位
置２５０における空間局所化可能な赤外線パルスを示し
ている。同時データ２７０は、データの衝突はないもの
として、位置２５０において赤外線パルスを発射するタ
グが存在することによっている。２つ以上のデータパケ
ットが同時に受信されるか、又は空間的に局所化可能な
赤外線パルスがオーバーラップした場合にデータの衝突
が発生するおそれがある。フレーム２３１はデータの衝
突のない１つの状況を示しており、位置２５２における
赤外線パルス識別データ２７２と相関している。しか
し、２つ以上のタグが同一時間中に作動すると、フレー
ム２３２で示されるように、受信信号２７４はデータパ
ケット衝突の混じった結果となり、信号は無視される。
予めプログラム化されたランダムな遅延（フレーム２３
３に見られる）又は再転送の作動要求の後、タグは再び
作動され、希望どおりデータ転送がオーバーラップする
こともなく独特の識別が行われることとなる。なお、赤
外線パルスがオーバーラップする場合にデータの衝突が
必ずしも発生するとは限らず、以前に受け取られた赤外
線空間位置づけを考慮することにより空間的位置づけと
データとをリンクすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＣＤビデオカメラを用いて赤外線識別タグを
正確に位置づけるシステムの概略的なアウトラインを示
す図である。

【図２】図１で示される検索領域の拡大図であり、単一
又は複数の赤外線タグを有する本発明が示されている。

【図３】赤外線パルス強度対時間を示すグラフであり、
位置を確立する周期パルスと、情報を転送するデータパ
ルスが示されている。

【図４】２つのビデオカメラの選択された画像処理フレ
ームを示す図であり、これらフレームは、空間的位置を
決定するために相関されることの可能な赤外線データ信
号のブリンキングを示している。

【図５】２つの略同時の通信チャネルを用いて位置を決
定し、データを転送する別法のパルススキームを示す図
である。

【図６】図５で示される別法のパルススキームに従って
動作する２つのビデオカメラの選択された画像処理フレ
ームを示す図であり、赤外線データ信号のブリンキング
を相関させて、第１通信チャネルにおいて空間的位置を
決定し、それと略同時に第２通信チャネルにおいてデー
タを提供することができる。

【図７】動的な赤外線タグの構成を概略的に示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ システム ２５ ＣＣＤビデオカメラ ４０、５０ タグ ４５ 赤外線信号源 ６０ コンピュータシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロイ ウォント アメリカ合衆国 94024 カリフォルニア 州 ロス アルトス モートン アベニュ ー 1541 (72)発明者 ウィリアム エム．ニューマン イギリス国 ケンブリッジ ジョージ ス トリート36

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線タグを正確に位置づけるシステム
   であって、 赤外線光を検出できる少なくとも２つのビデオカメラを
   含み、ビデオカメラの各々が画像シーケンスを提供する
   ように構成され、 変調された赤外線信号を提供する赤外線タグを含み、 画像シーケンスから変調された赤外線信号を抽出して赤
   外線タグの空間的位置を識別するように構成される画像
   処理システムを含む、ことを特徴とする赤外線タグ位置
   づけシステム。
2. 【請求項２】 識別タグを正確に位置づけるシステムで
   あって、 少なくとも２つのビデオカメラを含み、各ビデオカメラ
   が第１フレームレートで画像シーケンスを提供するよう
   に構成され、 第１フレームレート未満に規定される第２フレームレー
   トで間隔のあいた一連の信号を送信する識別タグを含
   み、この信号がビデオカメラにより感知され、 画像シーケンスから識別タグの３次元空間位置を抽出す
   るように構成される画像処理システムを含み、 識別タグからデータを転送するデータ転送システムを含
   み、このデータが、画像処理システムにより決定された
   識別タグの３次元空間位置と関連する、ことを特徴とす
   る識別タグ位置づけシステム。