JP7215491B2 - 個体識別装置 - Google Patents
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Description
ランダムに形成された凹凸のパターンを表面に有する製品の個体を識別する個体識別装置であって、
前記製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮影手段と、
前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する抽出手段と、
を備える。
ランダムに形成された凹凸のパターンを表面に有する製品の個体を識別する個体識別方法であって、
前記製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得し、
前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する。
ランダムに形成された凹凸のパターンを表面に有する製品の個体を識別するコンピュータに、
前記製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する処理と、
前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する処理と、
を行わせるためのプログラムを記録する。
金型デートマークの型番毎に、前記金型デートマークを使用して製造された製品のデートマークを撮像する条件に係る撮像パラメータ、および前記デートマークを撮像した画像から凹凸のパターンに係る特徴量を抽出する条件に係る画像処理パラメータを、前記金型デートマークの型番に対応付けて記憶するパラメータデータベースから、登録対象製品の製造に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータおよび前記画像処理パラメータを取得し、前記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータで定まる撮像条件および画像処理条件を設定する条件設定手段と、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮影手段と、
前記設定された画像処理条件の下で、前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記登録対象製品の特徴量として抽出し、特徴量データベースに登録する特徴量抽出手段と、
を備える。
金型デートマークの型番毎に、前記金型デートマークを使用して製造された製品のデートマークを撮像する条件に係る撮像パラメータ、および前記デートマークを撮像した画像から凹凸のパターンに係る特徴量を抽出する条件に係る画像処理パラメータを、前記金型デートマークの型番に対応付けて記憶するパラメータデータベースから、照合対象製品の製造に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータおよび前記画像処理パラメータを取得し、前記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータで定まる撮像条件および画像処理条件を設定する条件設定手段と、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮影手段と、
前記設定された画像処理条件の下で、前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記照合対象製品の特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、
前記照合対象製品の特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、
を備える。
次に、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。先ず、図1A~図1Dを参照して、本実施形態による個体識別の概要を説明する。
撮像パラメータの1つの例は、照明角度である。照明角度は、照明光が物体の表面に入射する角度である。
画像処理パラメータは、前処理パラメータと特徴抽出パラメータとに大別される。
次に、特徴抽出処理の概要を説明し、特徴抽出処理で使用する幾つかのパラメータについて説明する。
(a)特定の撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を決定する事前処理の動作
(b)個体登録の動作
(c)個体識別および個体照合の動作
本実施形態では、照明角度および画像解像度の2つの画像パラメータの値を事前に決定する。また、本実施形態では、特定の画像処理パラメータとして予め定められた前処理パラメータのセットおよび特徴抽出パラメータのセットを事前に決定する。前処理パラメータのセットは、少なくとも1つの前処理パラメータを含む。特徴抽出パラメータのセットは、少なくとも1つの特徴抽出パラメータを含む。
図17に示すように、第1の特徴量ペアのスコアの分布(第1の分布)の平均をmg、分散をσg、ペア数をωgとし、第2の特徴量ペアのスコアの分布(第2の分布)の平均をmi、分散をσi、ペア数をωiとするとき、クラス内分散σw、クラス間分散σbは、それぞれ次式で与えられる。
σw=(ωgσg 2+ωiσi 2)/(ωg+ωi) …(1)
σb=ωgωi(mg-mi)2/(ωg+ωi)2 …(2)
そして、次式で与えられるクラス内分散・クラス間分散比を分離度の尺度とすることができる。
分離度=クラス内分散・クラス間分散比=σb 2/σw 2 …(3)
図18に示すように、第1の特徴量ペアのスコアの分布(第1の分布)の最小値をSg、第2の特徴量ペアのスコアの分布(第2の分布)の最大値をSiとするとき、次式で与えられる、最小値Sgに対する最大値Siの比率を分離度の尺度とすることができる。
分離度=第1の分布の最小値に対する第2の分布の最大値の比率=Si/Sg
…(4)
第1の特徴量ペアのスコアの分布から求められるFRR(False Rejection Rate)と第2の特徴量ペアのスコアの分布から求められるFAR(False Acceptance Rate)とが等しくなるEER(Equal Error Rate)を、分離度の尺度とする。例えば、FRRは、図19Aに示すように、第1の特徴量ペアのスコアの累積ヒストグラム(第1の特徴量ペアの総数で正規化)として求めることができる。また、FARは、図19Aに示すように、第2の特徴量ペアのスコアの累積ヒストグラム(第2の特徴量ペアの総数で正規化)として求めることができる。さらに、EERは、図19Aに示すように、EERとFRRの交点の頻度(確率)として求めることができる。また、図19Bに示すように、第1のスコアの累積ヒストグラムと第2のスコアのヒストグラムとが完全に分離する場合は、それぞれの累積ヒストグラムを近似する累積分布関数による外挿によって、EERを算出することができる。
次に、管理対象の製品個々を登録する個体登録の動作について説明する。
次に、製品個々を識別および照合する動作について説明する。
図27を参照すると、本発明の第2の実施形態に係る個体識別システム200は、パラメータ学習装置210と、パラメータ管理装置230と、個体登録装置240と、特徴量管理装置250と、個体照合装置260と、これらを相互に通信可能に接続するネットワーク270とから構成されている。これらの各装置210、230、240、250、260のそれぞれは、1台または複数台のコンピュータなどの情報処理装置で構成される。
(a)特定の撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を決定する事前処理の動作
(b)個体登録の動作
(c)個体識別および個体照合の動作
この動作は、パラメータ学習装置210により行われる。このときのパラメータ学習装置210の動作は、パラメータ登録部228の動作を除き、個体識別装置100における事前処理の動作と基本的に同じである。パラメータ登録部228は、パラメータ記憶部224から読み出した金型デートマークの型番とそれに対応する撮像パラメータおよび画像処理パラメータとで構成されるレコードを付加した追加要求をパラメータ管理装置230に送信する。パラメータ管理装置230のコントローラ232は、上記追加要求を受信すると、付加されているレコードをパラメータデータベース231のテーブルに追加する。これによって、パラメータデータベース231には、例えば図9に示したデータと同様なデータが記憶されることになる。
この動作は、個体登録装置240により行われる。このときの個体登録装置240の動作は、個体識別装置100における個体登録の動作と以下の点を除いて基本的に同じである。条件制御部242は、デートマーク情報入力部247から入力された金型デートマークの型番を指定した選択処理要求をパタメータ管理装置230へ送信する。パラメータ管理装置230のコントローラ232は、選択処理要求で指定された金型デートマークの型番を有するレコードをパラメータデータベース231から取得し、この取得したレコードを条件制御部242に返却する。条件制御部242は、返却されたレコードから撮像パラメータと画像処理パラメータを取得する。また、特徴量抽出部244は、抽出した特徴量と付帯情報とを含むレコードを付加した追加処理要求を特徴量管理装置250へ送信する。特徴量管理装置250のコントローラ252は、追加処理要求に付加されたレコードを特徴量データベース251のテーブルに追加する。これによって、特徴量データベース251には、例えば図23に示されるデータと同様なデータ、即ち、登録対象の製品に1対1に対応する特徴量および付帯情報が登録されることになる。
この動作は、個体照合装置260により行われる。このときの個体照合装置260の動作は、個体識別装置100における個体識別および個体照合の動作と以下の点を除いて基本的に同じである。条件制御部262は、デートマーク情報入力部267から入力された金型デートマークの型番を指定した選択処理要求をパタメータ管理装置230へ送信する。パラメータ管理装置230のコントローラ232は、選択処理要求で指定された金型デートマークの型番を有するレコードをパラメータデータベース231から取得し、この取得したレコードを条件制御部262に返却する。条件制御部262は、返却されたレコードから撮像パラメータと画像処理パラメータを取得する。また、スコア算出部269は、全レコードの取得を要求する処理要求を特徴量管理装置250へ送信する。特徴量管理装置250のコントローラ252は、特徴量データベース251のテーブルの全レコードを応答としてスコア算出部269へ返却する。スコア算出部269は、各レコードから登録特徴量および付帯情報を取得する。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る個体識別装置について説明する。図33は、本実施の形態における個体識別装置300の構成を示すブロック図である。
次に、本発明の第4の実施の形態に係る個体登録装置について説明する。図34は、本実施形態に係る個体登録装置400の構成を示すブロック図である。
次に、本発明の第5の実施の形態に係る個体照合装置について説明する。図35は、本実施形態に係る個体照合装置500の構成を示すブロック図である。
上記の実施形態では、事前に決定(学習)した撮像パラメータおよび画像処理パラメータを金型デートマークの型番に対応付けてデータベース等の記憶手段に記憶した。しかし、事前に決定(学習)した画像処理パラメータおよび画像処理パラメータを、金型デートマークの画像或いはその画像上の表示に対応付けてデータベース等の記憶手段に記憶するようにしてもよい。このような構成によれば、例えば照合対象とする製品のデートマークの画像或いはその画像上の表示をキーにデータベース等の記憶手段を検索することにより、そのデートマークの製造に使用した金型デートマークの型番に対応する撮像パラメータおよび画像処理パラメータを取得することができる。
[付記1]
ランダムに形成された凹凸のパターンを表面に有する製品の個体を識別する個体識別装置であって、
前記製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮影手段と、
前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する抽出手段と、
を備える個体識別装置。
[付記2]
金型デートマークの型番毎に撮像パラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記デートマークの形成に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータを前記パラメータ記憶手段から取得するパラメータ取得手段と、
前記取得された撮像パラメータで定まる撮像条件を設定する条件設定手段と、
をさらに備え、
前記撮影手段は、前記設定された撮像条件の下で、前記画像を取得する、
付記1に記載の個体識別装置。
[付記3]
前記パラメータ記憶手段は、前記金型デートマークの型番毎に、さらに、画像処理パラメータを記憶し、
前記パラメータ取得手段は、さらに、前記金型デートマークの型番に対応する前記画像処理パラメータを前記パラメータ記憶手段から取得し、
前記条件設定手段は、さらに、前記取得された画像処理パラメータで定まる画像処理条件を設定し、
前記抽出手段は、前記設定された画像処理条件の下で、前記特徴量を抽出する、
付記2に記載の個体識別装置。
[付記4]
金型デートマークの型番毎に前記撮像パラメータおよび前記画像処理パラメータを、前記金型デートマークを使用して製造されたデートマークのサンプルを撮像した画像を用いて学習する学習手段を、さらに備える、
付記3に記載の個体識別装置。
[付記5]
前記特徴量を登録特徴量として記憶する特徴量記憶手段を、さらに備える、
付記1乃至4の何れかに記載の個体識別装置。
[付記6]
前記特徴量を照合に係る特徴量として登録特徴量と照合する照合手段を、さらに備える、
付記1乃至5の何れかに記載の個体識別装置。
[付記7]
ランダムに形成された凹凸のパターンを表面に有する製品の個体を識別する個体識別方法であって、
前記製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得し、
前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する、
個体識別方法。
[付記8]
金型デートマークの型番毎に撮像パラメータを記憶するパラメータ記憶手段から、前記デートマークの形成に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータを取得し、
前記取得した撮像パラメータで定まる撮像条件を設定し、
前記画像の取得では、前記設定された撮像条件の下で、前記画像を取得する、
付記7に記載の個体識別方法。
[付記9]
金型デートマークの型番毎に撮像パラメータおよび画像処理パラメータを記憶するパラメータ記憶手段から、前記デートマークの形成に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータおよび画像処理パラメータを取得し、
前記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータで定まる撮像条件および画像処理条件を設定し、
前記画像の取得では、前記設定された撮像条件の下で、前記画像を取得し、
前記特徴量の抽出では、前記設定された画像処理条件の下で、前記特徴量を抽出する、
付記7に記載の個体識別方法。
[付記10]
金型デートマークの型番毎に前記撮像パラメータおよび前記画像処理パラメータを、前記金型デートマークを使用して製造されたデートマークのサンプルを撮像した画像を用いて学習する、
付記9に記載の個体識別方法。
[付記11]
前記特徴量を登録特徴量として記憶する、
付記7乃至10の何れかに記載の個体識別方法。
[付記12]
前記特徴量を照合に係る特徴量として登録特徴量と照合する、
付記7乃至11の何れかに記載の個体識別方法。
[付記13]
ランダムに形成された凹凸のパターンを表面に有する製品の個体を識別するコンピュータに、
前記製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する処理と、
前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する処理と、
を行わせるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
[付記14]
金型デートマークの型番毎に、前記金型デートマークを使用して製造された製品のデートマークを撮像する条件に係る撮像パラメータ、および前記デートマークを撮像した画像から凹凸のパターンに係る特徴量を抽出する条件に係る画像処理パラメータを、前記金型デートマークの型番に対応付けて記憶するパラメータデータベースから、登録対象製品の製造に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータおよび前記画像処理パラメータを取得し、前記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータで定まる撮像条件および画像処理条件を設定する条件設定手段と、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮影手段と、
前記設定された画像処理条件の下で、前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記登録対象製品の特徴量として抽出し、特徴量データベースに登録する特徴量抽出手段と、
を備える個体登録装置。
[付記15]
金型デートマークの型番毎に、前記金型デートマークを使用して製造された製品のデートマークを撮像する条件に係る撮像パラメータ、および前記デートマークを撮像した画像から凹凸のパターンに係る特徴量を抽出する条件に係る画像処理パラメータを、前記金型デートマークの型番に対応付けて記憶するパラメータデータベースから、照合対象製品の製造に使用された金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータおよび前記画像処理パラメータを取得し、前記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータで定まる撮像条件および画像処理条件を設定する条件設定手段と、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象製品に形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮像手段と、
前記設定された画像処理条件の下で、前記デートマークを撮影した画像から前記凹凸のパターンに係る特徴量を前記照合対象製品の特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、
前記照合対象製品の特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、
を備える個体照合装置。
11…デートマーク
11a~11e…凹凸
12、13…ロゴ
20…製品
21…デートマーク
100…個体識別装置
101…撮像部
102…条件制御部
103…画像記憶部
104…特徴量抽出部
105…特徴量記憶部
106…特徴量ペア生成部
107…第1の特徴量ペア記憶部
108…第2の特徴量ペア記憶部
109…スコア算出部
110…分布生成部
111…分布記憶部
113…パラメータ決定部
114…パラメータ記憶部
115…判定部
116…情報提示部
117…デートマーク情報入力部
150…情報処理装置
151…撮影部
152…操作入力部
153…画面表示部
154…通信インタフェース部
155…記憶部
156…演算処理部
157…プログラム
161…カメラ
162…ズームレンズ
163…照明器
164…製品
165…テーブル
166…照明部
171~176…分布
200…個体識別システム
210…パラメータ学習装置
211…撮像部
212…条件制御部
213…画像記憶部
214…特徴量抽出部
215…特徴量記憶部
216…特徴量ペア生成部
217…第1の特徴量ペア記憶部
218…第2の特徴量ペア記憶部
219…スコア算出部
220…分布生成部
221…分布記憶部
223…パラメータ決定部
224…パラメータ記憶部
227…デートマーク情報入力部
228…パラメータ登録部
229…学習手段
230…パラメータ管理装置
231…パラメータデータベース
232…コントローラ
240…個体登録装置
241…撮像部
242…条件制御部
243…画像記憶部
244…特徴量抽出部
245…特徴量記憶部
250…特徴量管理装置
251…特徴量データベース
252…コントローラ
260…個体照合装置
261…撮像部
262…条件制御部
263…画像記憶部
264…特徴量抽出部
265…判定部
266…情報提示部
267…デートマーク情報入力部
270…ネットワーク
300…個体識別装置
301…撮像手段
302…抽出手段
400…個体登録装置
401…条件設定手段
402…撮像手段
403…特徴量抽出手段
500…個体照合装置
501…条件設定手段
502…撮像手段
503…特徴量抽出手段
504…照合手段
Claims (8)
- 金型デートマークが組み込まれた製品金型を用いて製造された製品の個体を識別する個体識別装置であって、
前記製品に前記金型デートマークによって形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する撮影手段と、
前記デートマークを撮影した画像から前記デートマークの表面に形成されたランダムな凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する抽出手段と、
を備える個体識別装置。 - 前記金型デートマークの型番毎に撮像パラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記デートマークの形成に使用された前記金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータを前記パラメータ記憶手段から取得するパラメータ取得手段と、
前記取得された撮像パラメータで定まる撮像条件を設定する条件設定手段と、
をさらに備え、
前記撮影手段は、前記設定された撮像条件の下で、前記画像を取得する、
請求項1に記載の個体識別装置。 - 前記パラメータ記憶手段は、前記金型デートマークの型番毎に、さらに、画像処理パラメータを記憶し、
前記パラメータ取得手段は、さらに、前記金型デートマークの型番に対応する前記画像処理パラメータを前記パラメータ記憶手段から取得し、
前記条件設定手段は、さらに、前記取得された画像処理パラメータで定まる画像処理条件を設定し、
前記抽出手段は、前記設定された画像処理条件の下で、前記特徴量を抽出する、
請求項2に記載の個体識別装置。 - 前記金型デートマークの型番毎に前記撮像パラメータを決定して前記パラメータ記憶手段に保存する条件制御手段を、さらに備え、
前記条件制御手段は、前記金型デートマークの型番に対応する前記撮像パラメータの決定では、
複数種類の撮像パラメータのうちの特定の撮像パラメータの値を或る候補値とし、残りの撮像パラメータの値を変えて、前記型番の金型デートマークが組み込まれた製品金型を用いて製造されたN(N≧2)種類の製品個体それぞれのデートマークをそれぞれ複数回撮像して得られた複数の画像を取得し、
前記複数の画像のそれぞれから特徴量を抽出し、
ペアを構成する2つの特徴量が同一の製品個体のデートマークの複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記N種類の製品個体それぞれについて第1の特徴量ペアとして生成し、ペアを構成する2つの特徴量が互いに異なる製品個体のデートマークの画像から抽出された特徴量ペアを、前記N種類の製品個体の全ての組み合わせについて第2の特徴量ペアとして生成し、
前記複数の第1の特徴量ペアの照合スコアの分布である第1の分布を生成し、前記第2の特徴量ペアの照合スコアの分布である第2の分布を生成し、前記第1の分布と前記第2の分布との分離度に基づいて、前記候補値の採用可否を決定する、
請求項2に記載の個体識別装置。 - 前記特徴量を登録特徴量として記憶する特徴量記憶手段を、さらに備える、
請求項1乃至4の何れかに記載の個体識別装置。 - 前記特徴量を照合に係る特徴量として登録特徴量と照合する照合手段を、さらに備える、
請求項1乃至5の何れかに記載の個体識別装置。 - 金型デートマークが組み込まれた製品金型を用いて製造された製品の個体を識別する個体識別方法であって、
前記製品に前記金型デートマークによって形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得し、
前記デートマークを撮影した画像から前記デートマークの表面に形成されたランダムな凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する、
個体識別方法。 - 金型デートマークが組み込まれた製品金型を用いて製造された製品の個体を識別するコンピュータに、
前記製品に前記金型デートマークによって形成されたデートマークを撮像して得られた画像を取得する処理と、
前記デートマークを撮影した画像から前記デートマークの表面に形成されたランダムな凹凸のパターンに係る特徴量を前記製品の個体を識別するデータとして抽出する処理と、
を行わせるためのプログラム。
Applications Claiming Priority (1)
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