JPWO2018216813A1 - 識別装置、識別方法、および、識別プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1が示すように、識別対象110は、光学的な機能を備える光学シートである。識別対象110は、識別対象110の表面に、表示部111を備える。表示部111は、表示部111を観察する角度によって、表示部111の形成する像の色、形状、模様などを変える。識別対象110の表面と対向する方向から識別対象110が撮像される場合に、表示部111の形成する星形の像を撮像部で記録不能とする。他方、識別対象110の表面に対して斜めに傾いた方向から識別対象110が撮像される場合に、表示部111の形成する星形の像を撮像部で記録可能とする。
識別対象110は、凸面232の規則的な並びによって回折光を射出する。凸面232の並ぶ方向と、撮像される方向の正射影ベクトルとがほぼ一致するとき、回折光の形成する像を撮像部で記録可能となる。撮像される方向の正射影ベクトルは、識別対象110を撮像する方向を、識別対象110の表面に投影したベクトルである。なお、回折格子231が備える各凸面232の形状は、半紡錘体形状、錐体形状、および、切頭錐体形状などである。錐体形状は、円錐形状あるいは角錐形状を含み、切頭錐体形状は、切頭円錐形状あるいは切頭角錐形状を含む。また、回折格子231は、図3に示したように、凸面232の並ぶ方向が2つ以上の方向に指向性を有した構成に限らず、凹面の並ぶ方向が2つ以上の方向に指向性を有した構成、凹面の連なる方向が単一の方向である指向性を有した構成とすることも可能である。
式(1)の周期dは、回折格子で単位格子が並ぶ周期であり、定数mは回折次数であり、波長λは、照射光ILに含まれる光の波長、および、回折光に含まれる光の波長である。照射角θは、照射光ILの入射角であり、0次回折光である正反射光の射出される角度の絶対値と等しい。照射角θは、0°以上90°未満である。正反射光の射出される角度は、正の角度範囲に含まれ、照射光ILの照射される角度は、負の角度範囲に含まれる。回折光の射出される方向が、正反射光の射出される方向と同じく、正の角度範囲に含まれるとき、撮像角βは正の値である。他方、回折光の射出される方向が、照射光ILの照射される方向と同じく、負の角度範囲に含まれるとき、撮像角βは負の値である。
次に、回折した光を負の角度範囲に射出する回折格子231を備える識別対象110と、光学デバイスが識別対象110に該当することを識別するための識別装置310との相対的な位置について、図7を参照して説明する。光学デバイスは、各種の物品に取付けられる。各種の物品は、株券、国債証券、手形、商品券、ギフト券、旅行券、貨物引換証などの有価証券、プリペイドカードなどの前払式証票、クレジットカード、医薬品、食料品、ブランド品、銀行券などの金券である。
tanα=kset/f ・・・式(3)
上記式(2)において、照射角θは、識別対象110の正面視方向と、照射光ILの進む方向である照射方向とが形成する角度である。また、光学デバイスが識別対象110に該当することの識別に際して、照射角θは、光学デバイスの正面視方向と、照射光ILの照射方向とが形成する角度である。なお、照射角θは、識別対象110の表面231Sと、識別装置310の搭載面310Sとが形成する角度に相当する。また、光学デバイスが識別対象110に該当することの識別に際して、光学デバイスの表面と、識別装置310の搭載面310Sとが形成する角度に相当する。
tanα=kset/f ・・・式(5)
次に、識別装置310が備える各処理部の構成について図7を参照して説明する。なお、以下では、光学デバイスが識別対象110に該当することを識別する例について説明する。識別対象110は、上述したように、負の角度範囲に回折光DLを射出するデバイスである。
次に、識別装置310が行う識別方法について説明する。なお、静止画モードでの識別は、動画モードでの識別と処理の流れがほぼ同様であるため、以下では、静止画モードでの識別について主に説明し、静止画モードでの処理の流れと、動画モードでの処理の流れとにおいて重複する処理の説明を割愛する。
(1)光学デバイスが識別対象110に該当することの識別に、光学デバイスの表面と搭載面310Sとが形成する角度に相当する撮像角βの適否、および、光学デバイスの表面と撮像部312との距離である作動距離fの適否が反映される。結果として、光学デバイスに対する撮像部312、および、照射部311の相対的な位置の適否が、識別の結果に反映される。それゆえに、光学デバイスが識別対象に該当することの識別の精度を高めることが可能となる。
[判定タイミング]
・処理統括部321は、推定値を用いた判定と、取得画像332を用いた判定との順序を変えることも可能である。こうした判定の順序であっても、上記(1)から(3)に準じた効果を得ることは可能である。また、推定値が基準距離331であるか否かの判定と、記録された像が基準画像333と一致するか否かの判定とが、各像について行われる構成と比べて、光学デバイスが識別対象110に該当することの識別に要する時間の短縮を図ることが可能となる。また、取得画像332が基準画像333と一致すると判定された取得画像332に基づく識別の精度を、推定値を用いた判定を反映させることによって、さらに高めることが可能ともなる。
・表示制御部323は、取得画像332と基準画像333とを並べて表示することも可能である。識別装置310の利用者は、表示装置313において、取得画像332と基準画像333とを比較することによって、取得画像332が基準画像333と一致するか否かの判定の結果を見直すことが可能となる。なお、取得画像332と基準画像333とは、表示装置313において左右に並列に並べることも、上下に並べることも可能である。
・距離推定部325が行う推定は、上述したパッシブ型の推定に限らず、アクティブ型の推定とすることも可能である。アクティブ型の推定は、例えば、タイムオブフライト法を用いる推定である。タイムオブフライト法では、識別装置310は、レーザー発振源と、レーザーを検出する検出部とを備えて、識別対象110や光学デバイスで反射されたレーザーが検出部に届くまでの時間を用いて作動距離fを推定する。
・基準距離331は、識別対象110が備える周期dを識別装置310に入力し、それによって、距離判定部326がリアルタイムで算出することも可能である。ただし、距離判定部326が基準距離331を予め保持する構成であれば、推定値が基準距離331であるか否かの判定の高速化を図ることができる。
・識別装置310は、撮像角βと作動距離fとの2つのパラメータが上記式(4)(5)を満たすか否かの判定を行い、当該判定の結果に基づいて識別を行うことも可能である。すなわち、上記実施形態では、識別装置310は、撮像角βが所定の基準角度であるものとして取り扱ったが、これに限定されず、識別装置310は、撮像角βを推定する角度推定部を備えることも可能である。例えば、図11が示すように、画像判定部328は、上述した角度推定部としての機能を備え、撮像部312に記録された像から俯角を算出するための画像処理を用い、それによって、撮像角βを推定することも可能である。
・図11が示すように、処理統括部321は、案内部の一例である誘導処理部329を備えることも可能である。誘導処理部329は、記録時における識別装置310の姿勢の案内を、表示制御部323の制御を通じ、表示装置313に表示させる。
・回折光DLの形成する像は、図形や模様などの画像の他に、コードを含むことも可能である。また、回折光DLの形成する像そのものが、コードであることも可能である。コードは、光学デバイスが取り付けられる商品の種類、光学デバイスが取付けられる商品の識別番号、光学デバイスそのものの種類、光学デバイスそのものの識別番号などを示す情報である。コードは、数字などの文字、幾何学形状によるコード、平面形状によるコード、バーコード、2次元バーコードなどの機械読み取りが可能な情報である。この際、識別装置310は、商品の種類や光学デバイスの種類をコードから特定する機能を、別途備えることも可能である。また、識別装置310は、商品の種類や光学デバイスの種類をコードから特定する機能を備えた外部装置に、回折光が形成する像から得たコードを送信可能である。
・識別対象110の表示部111は、回折格子231の他に、球状構造による再帰反射特性を用いた構成を備えることも可能である。また、識別対象110の表示部111は、勾配を有した微細な斜面を備え、当該斜面が、回折した光を負の角度範囲に射出する周期で並び、斜面が有する反射特性が、負の角度範囲や正の角度範囲に光を射出する構成を備えることも可能である。また、識別対象110は、表面プラズモンの伝搬を用いて構造色を示す構成を備えることも可能である。また、識別対象110は、相互に屈折率が異なる複数の薄膜が重なる多層干渉膜、多層干渉膜が破砕されたフレーク状の顔料、薄膜が被覆されることによって干渉現象を発現する微小粒子、液晶材料、銀ナノ粒子などの量子ドット、これらによる光学的な機能部をさらに備えることも可能である。
・図12が示すように、識別装置は、端末装置350と、処理サーバ360とによって構成可能である。端末装置350は、照射部311、撮像部312、表示装置313、処理統括部321、照射制御部322、表示制御部323、撮像制御部324、および、通信部320(第1通信部)を備える。また、端末装置350は、距離推定部325、距離判定部326、画像取得部327、画像判定部328を備える。照射部311、撮像部312、表示装置313、照射制御部322、表示制御部323、撮像制御部324、距離推定部325、距離判定部326、画像取得部327、および、画像判定部328は、上記実施形態に記載された機能を備える。
Claims (11)
- 光学デバイスが識別対象に該当することを識別する識別装置であって、前記識別対象が備える第1面に対する法線に対して、光の入射側が負の角度範囲であり、光の正反射側が正の角度範囲であり、前記識別対象は、回折した光を負の角度範囲に射出する回折格子を前記第1面に備え、
前記識別装置は、
前記光学デバイスに向く前記識別装置の第2面に位置して前記光学デバイスの表面に可視光を照射する照射部と、
前記識別対象の第1面と前記識別装置の第2面とが形成する角度であって、かつ、前記回折格子が回折した光を撮像部で記録可能となる角度が基準角度であり、前記第2面に位置して前記光学デバイスの表面と前記第2面とが形成する角度が前記基準角度である状態で前記光学デバイスの表面を撮像する前記撮像部と、
前記光学デバイスの表面と前記撮像部との距離を推定値として推定する推定部と、
前記識別対象の第1面と前記撮像部との距離であって、かつ、前記回折格子が回折した光を前記撮像部で記録可能となる距離が基準距離であり、前記推定値が前記基準距離であるか否かを判定する第1判定部と、
前記回折格子が回折した光が形成する像が基準像であり、前記撮像部が記録した像が前記基準像と一致するか否かを判定する第2判定部と、
前記推定値が基準距離であると前記第1判定部が判定すること、および、前記撮像部が記録した像が前記基準像と一致すると前記第2判定部が判定することを含む条件が満たされるとき、前記光学デバイスが前記識別対象に該当すると識別する識別部と、を備える
識別装置。 - 前記推定値が前記基準距離ではないと前記第1判定部が判定したときに、前記識別装置の外部に案内を出力する案内部をさらに備え、前記案内部が出力する案内は、前記推定値が前記基準距離となる位置に前記識別装置を誘導させるための案内である
請求項1に記載の識別装置。 - 前記撮像部は、前記光学デバイスの表面を撮像するための撮像光学系を備え、前記光学デバイスの像点を撮像面に合わせるように撮像光学系を駆動して、前記光学デバイスの像点を撮像面に合わせた状態で、前記光学デバイスの表面を撮像し、
前記推定部は、前記撮像部が前記光学デバイスの表面を撮像したときの前記撮像光学系の光学パラメータを用いて前記推定値を算出する
請求項1又は2に記載の識別装置。 - 前記照射部と前記撮像部との距離は、前記第2面において5mm以上20mm以下である
請求項1から3のいずれか一項に記載の識別装置。 - 前記撮像部は、前記光学デバイスの表面と前記第2面とが形成する角度が前記基準角度である状態、かつ、前記光学デバイスの表面と前記撮像部との距離が相互に異なる状態で、複数の像を記録し、
前記推定部は、前記各像の記録時での前記推定値を算出し、
前記第1判定部は、前記各推定値が前記基準距離であるか否かを判定し、
前記第2判定部は、前記推定値が前記基準距離であると前記第1判定部が判定した像を、前記基準像と一致するか否かの判定対象とする
請求項1から4のいずれか一項に記載の識別装置。 - 前記撮像部は、前記光学デバイスの表面と前記第2面とが形成する角度が前記基準角度である状態、かつ、前記光学デバイスの表面と前記撮像部との距離が相互に異なる状態で、複数の像を記録し、
前記第2判定部は、前記各像が前記基準像と一致するか否かを判定し、
前記推定部は、前記基準像であると前記第2判定部が判定した像の記録時での前記推定値を算出し、
前記第1判定部は、前記基準像であると前記第2判定部が判定した像の記録時での前記推定値を、前記基準距離であるか否かの判定対象とする
請求項1から4のいずれか一項に記載の識別装置。 - 前記識別装置は、端末装置とサーバとを含み、
前記端末装置は、前記照射部、前記撮像部、前記推定部、前記第1判定部、前記第2判定部、および、前記第1判定部の判定結果と前記第2判定部の判定結果とを送信する第1通信部を備え、
前記サーバは、前記第1通信部から各判定結果を受信する第2通信部と、前記第2通信部が受信した各判定結果を用いて識別を行う前記識別部と、を備える
請求項1に記載の識別装置。 - 前記識別装置は、端末装置とサーバとを含み、
前記端末装置は、前記照射部、前記撮像部、前記推定部、および、前記撮像部が撮像した像と前記推定値とを前記サーバに送信する第1通信部を備え、
前記サーバは、前記撮像部が撮像した像と前記推定値とを前記第1通信部から受信する第2通信部と、前記第2通信部が受信した前記推定値を用いて判定を行う前記第1判定部と、前記第2通信部が受信した像を用いて判定を行う前記第2判定部と、前記識別部とを備え、
前記第2通信部は、前記識別部による識別の結果を前記端末装置に送信する
請求項1に記載の識別装置。 - 光学デバイスが識別対象に該当することを識別する識別装置であって、前記識別対象の第1面に対する法線に対して、光の入射側が負の角度範囲であり、光の正反射側が正の角度範囲であり、前記識別対象は、回折した光を負の角度範囲に射出する回折格子を前記第1面に備え、
端末装置は、
前記光学デバイスに向く前記端末装置の第2面に位置して前記光学デバイスの表面に可視光を照射する照射部と、
前記識別対象の第1面と前記識別装置の第2面とが形成する角度であって、かつ、前記回折格子が回折した光を撮像部で記録可能となる角度が基準角度であり、前記第2面に位置して前記光学デバイスの表面と前記第2面とが形成する角度が前記基準角度である状態で前記光学デバイスの表面を撮像する前記撮像部と、
前記光学デバイスの表面と前記撮像部との距離を推定値として推定する推定部と、
前記撮像部が撮像した像と前記推定値とを前記識別装置に送信する第1通信部と、を備え、
前記識別装置は、
前記第1通信部から前記撮像部が撮像した像と前記推定値とを受信する第2通信部と、
前記識別対象の第1面と前記撮像部との距離であって、かつ、前記回折格子が回折した光を前記撮像部で記録可能となる距離が基準距離であり、前記第2通信部が受信した前記推定値が前記基準距離であるか否かを判定する第1判定部と、
前記回折格子が回折した光が形成する像が基準像であり、前記第2通信部が受信した像が前記基準像と一致するか否かを判定する第2判定部と、
前記推定値が基準距離であると前記第1判定部が判定すること、および、前記撮像部が記録した像が前記基準像と一致すると前記第2判定部が判定することを含む条件が満たされるとき、前記光学デバイスが前記識別対象に該当すると識別する識別部と、を備える
識別装置。 - 光学デバイスが識別対象に該当することを識別装置によって識別する識別方法であって、前記識別対象の第1面に対する法線に対して、光の入射側が負の角度範囲であり、光の正反射側が正の角度範囲であり、前記識別対象の第1面が、回折した光を負の角度範囲に射出する回折格子を備え、前記識別装置が、前記光学デバイスに向く該識別装置の第2面に照射部と撮像部とを備え、前記識別方法は、
前記光学デバイスの表面に可視光を照射することと、
前記識別対象の第1面と前記識別装置の第2面とが形成する角度であって、かつ、前記回折格子が回折した光を前記撮像部で記録可能となる角度が基準角度であり、前記光学デバイスの表面と前記第2面とが形成する角度が前記基準角度である状態で前記光学デバイスの表面を撮像することと、
前記光学デバイスの表面と前記撮像部との距離を推定値として推定することと、
前記識別対象の第1面と前記撮像部との距離であって、かつ、前記回折格子が回折した光を前記撮像部が記録可能とする距離が基準距離であり、前記推定値が前記基準距離であるか否かを判定することと、
前記回折格子が回折した光が形成する像が基準像であり、前記撮像部が記録した像が基準像と一致するか否かを判定することと、
前記推定値が基準距離であると判定すること、および、前記撮像部が記録した像が前記基準像と一致すると判定することを含む条件が満たされるとき、前記光学デバイスが前記識別対象に該当すると識別することと、を含む
識別方法。 - 照射部と撮像部とを備える装置を、光学デバイスが識別対象に該当することを識別する識別装置として機能させる識別プログラムであって、前記識別対象の第1面に対する法線に対して、光の入射側が負の角度範囲であり、光の正反射側が正の角度範囲であり、前記識別対象の第1面が、回折した光を負の角度範囲に射出する回折格子を備え、前記照射部および前記撮像部が、前記光学デバイスに向く前記装置の第2面に備えられ、前記識別プログラムは、
前記装置に、
前記光学デバイスの表面に可視光を照射することと、
前記識別対象の第1面と前記装置の第2面とが形成する角度であって、かつ、前記回折格子が回折した光を前記撮像部で記録可能となる角度が基準角度であり、前記光学デバイスの表面と前記第2面とが形成する角度が基準角度である状態で前記光学デバイスの表面を撮像することと、
前記光学デバイスの表面と前記撮像部との距離を推定値として推定することと、
前記識別対象の第1面と前記撮像部との距離であって、前記回折格子が回折した光を前記撮像部で記録可能となる距離が基準距離であり、前記推定値が前記基準距離であるか否かを判定することと、
前記回折格子が回折した光の形成する像が基準像であり、前記撮像部が記録した像が基準像と一致するか否かを判定することと、
前記推定値が基準距離であると判定すること、および、前記撮像部が記録した像が前記基準像と一致すると判定することを含む条件が満たされるとき、前記光学デバイスが前記識別対象に該当すると識別することと、を実行させる
識別プログラム。
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