(57)【要約】【課題】 識別情報が記録されたＩＣタグを貼付されている複数の対象物に対し、各物体を自動的に識別し個々の移動予測を行なう個別認識装置と個別認識システムを提供する。【解決手段】識別情報が記録されたＩＣタグを貼付されている複数の対象物に対し、各物体を自動的に識別し個々の移動予測を行なう個別認識装置であって、センシング中央にセットしてセンサ周囲の環境形状を測定するレーザーレンジファインダと、各物体に貼付されたＩＣタグに記録された情報を蓄積したデータベースと、システム中心から各物体の距離を読み取れるＩＣタグリーダと、レーザーレンジファインダで得た環境形状変化と、ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報と、システム中心から前記各物体までの距離変化から、データベースに蓄積した情報を元に、各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物の移動予測を行ない各対象物を認識する判別器から構成した個別認識装置及び個別認識システムである。【選択図】図１
2010025607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別情報が記録されたＩＣタグを貼付されている複数の対象物に対し、前記各物体を自動的に識別し個々の移動予測を行なう個別認識装置であって、センシング中央にセットしてセンサ周囲の環境形状を測定するレーザーレンジファインダと、前記各物体に貼付されたＩＣタグに記録された情報を蓄積したデータベースと、前記センシング中心から前記各物体の距離を読み取れるＩＣタグリーダと、前記レーザーレンジファインダで得た環境形状の変化と、前記ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報と、前記センシング中心から前記各物体までの距離変化から、前記データベースに蓄積した情報を元に、前記各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物の移動予測を行ない各対象物を認識する判別器から構成されることを特徴とする個別認識装置。
【請求項２】
識別情報が記録されたＩＣタグを貼付されている複数の対象物に対し、前記各物体を自動的に識別し個々の移動予測を行なう個別認識装置であって、センシング中央にセットしてセンサ周囲の環境形状を測定するレーザーレンジファインダと、前記各物体のＩＣタグに記録された情報を蓄積したデータベースと、前記センシング中心から前記各物体の距離を読み取れるＩＣタグリーダと、前記レーザーレンジファインダで得た環境形状の変化と、前記ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報と、前記センシング中心から前記各物体までの距離変化から、前記データベースに蓄積した情報を元に、前記各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物の移動予測を行ない各対象物を認識する判別器から構成される個別認識装置において、前記ＩＣタグの情報と、複数の前記対象物に添付したＩＣタグの対象物情報を前記データベースで管理し、前記レーザーレンジファインダで得た環境形状の変化と、前記ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報と、前記センシング中心からの距離の変化から、各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物を認識する移動予測をおこなうことを特徴とする個別認識システム。      
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のさまざまな対象物の現在位置および移動予測をおこなう個別認識装置及び個別認識システムに関する。    
【背景技術】
【０００２】
レーザーを発射し、物体面で反射して戻ってくる時間により距離を計測するセンサをある回転軸周りに回転させることで２次元環境形状を測定するレーザーレンジファインダが実現されている。このセンサを用いると動物体の個数や大きさをリアルタイムに計測可能であるが、対象物の種類、名前などを認識することは不可能である。
一方、ＩＣタグの情報と対象物の種類、名前などのデータをデータベースで関連付け、これを対象物に貼付し、ＩＣタグリーダでＩＣタグ情報および電波強度を読み取ることにより、物体の大まかな距離及び認識をおこなうシステムが考案されているが、精確な位置を認識することは不可能であった。
これを解決する為、レーザーレンジファインダと組み合わせた認識システムが提案されているが、複数の対象物を高速かつ同時に個別認識することはできない問題があった。
【特許文献１】特許公開２００７−１４８５９５公報（発明の名称：移動体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像処理による個別認識は、対象物の形、色などから個別認識を行うことができるが、カメラを対象物方向に向け、ピントを合わせ撮影後、画像処理を行なう為、多数の対象物を高速に個別認識させるのは困難である。
レーザーを発射し、物体面で反射して戻ってくる時間により距離を計測するセンサをある回転軸周りに回転させることで２次元環境形状を測定するレーザーレンジファインダが実現されている。このセンサを用いるとセンサを中心として、動物体の個数や大きさをリアルタイムに計測可能であり、このセンサを用いて、人物、車両、荷物などの認識に利用可能である。しかしながら、対象物に対してある水平面でカットした断面のレーザー入射方向側の形状しか読み取ることができず、このデータだけでは対象物の種類、名前などを認識することは不可能である。
一方、ＩＣタグの情報と対象物の種類、名前などのデータをデータベースで関連付け、これを対象物に貼付し、ＩＣタグリーダでＩＣタグ情報および電波強度を読み取ることにより、システムから対象物までの大まかな距離及び認識をおこなうシステムが考案されているが、対象物の正確な位置、移動ベクトルを認識することは不可能であった。
これを解決する為、レーザーレンジファインダと組み合わせた認識システムが提案されているが、多数の対象物が存在した場合、個別認識できない問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、上記記載の問題点を解消し、多数の対象物を高速に認識する装置及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
かかる課題を解決した本発明の構成は
１）  識別情報が記録されたＩＣタグを貼付されている複数の対象物に対し、前記各物体を自動的に識別し個々の移動予測を行なう個別認識装置であって、センシング中央にセットしてセンサ周囲の環境形状を測定するレーザーレンジファインダと、前記各物体に貼付されたＩＣタグに記録された情報を蓄積したデータベースと、システム中心から前記各物体の距離を読み取れるＩＣタグリーダと、前記レーザーレンジファインダで得た環境形状の変化と、前記ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報と、前記システム中心から前記各物体までの距離変化から、前記データベースに蓄積した情報を元に、前記各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物の移動予測を行ない各対象物を認識する判別器から構成されることを特徴とする個別認識装置である。
２）  識別情報が記録されたＩＣタグを貼付されている複数の対象物に対し、前記各物体を自動的に識別し個々の移動予測を行なう個別認識装置であって、センシング中央にセットしてセンサ周囲の環境形状を測定するレーザーレンジファインダと、前記各物体のＩＣタグに記録された情報を蓄積したデータベースと、システム中心から前記各物体の距離を読み取れるＩＣタグリーダと、前記レーザーレンジファインダで得た環境形状の変化と、前記ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報と、前記システム中心から前記各物体までの距離変化から、前記データベースに蓄積した情報を元に、前記各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物の移動予測を行ない各対象物を認識する判別器から構成される個別認識装置において、前記ＩＣタグの情報と、複数の前記対象物に添付したＩＣタグの対象物情報を前記データベースで管理し、前記レーザーレンジファインダで得た環境形状の変化と、前記ＩＣタグリーダで得たＩＣタグ情報とシステム中心からの距離の変化から、各ＩＣタグが添付された対象物情報、位置、移動ベクトルを算出し、各対象物を認識する移動予測をおこなうことを特徴とする個別認識システムである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、物体の一部断面形状をリアルタイムに取得できるレーザーレンジファインダと、対象物識別情報が記録されたＩＣタグと、前記ＩＣタグの識別情報と対象物情報の関係を管理するデータベースを併用し、システムと対象物体との相対移動関係を計算することで、計算処理量が膨大な画像処理を行なわずに、ＩＣタグを添付された多数の対象物の個別認識および、移動ベクトルをリアルタイムに高速に認識することが実現可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
レーザーレンジファインダの測定中心とＩＣタグ情報の電波強度分布中心が一致するようにレーザーレンジファインダ中心軸上にＩＣタグリーダアンテナを設置した。これら２つのセンサデータを計算機に送り、計算機は複数対象物の個別認証と、移動予測を行なった。以下本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例】
【０００７】
図１はレーザーレンジファインダとＩＣタグリーダアンテナと判別器を組み合わせたシステムを真上から見た説明図で、図２はレーザーレンジファインダとＩＣタグリーダアンテナと判別器を組み合わせたシステムを真横から見た説明図である。図３はこのシステムを真上から見たときのシステムと、ＩＣタグリーダ読み取り強度分布の説明図である。図４は複数対象物がシステムに対し相対移動している例の移動前状態において、レーザーレンジファインダの形状情報と、ＩＣタグリーダ読み取り強度の説明図である。図５は複数対象物がシステムに対し相対移動している例の移動後状態において、レーザーレンジファインダの形状情報と、ＩＣタグリーダ読み取り強度の説明図である。表１は対象物名と各対象物に貼付されたＩＣタグのＩＣタグコードを関連付けるデータベースを示す説明表である。表２は５つの対象物が個別認識装置に対して図４、図５に示す相対移動をしたとき、各対象物に添付されたＩＣタグコードの読み取り強度変化を説明してある。表３は５つの対象物が個別認識装置に対して図４、図５に示す相対移動をしたとき、移動前後のレーザーレンジファインダ形状情報の各凸形状がＩＣタグリーダ読み取り強度分布のどの領域に存在したかを示している。以下、図と表を参照して本発明に係る実施例を説明する。
【表１】
2010025607.tif 000003
【表２】
2010025607.tif 000004
【表３】
2010025607.tif 000005
【０００８】
本実施例の対象物認識装置は、図２に示すように、レーザーを発射し対象物までの距離を測定する検出部を３６０度方向に回転させることでシステム周囲の環境形状情報を計測する手段を備えたレーザーレンジファインダ４の真上に、各対象物２a〜２eに貼付されたＩＣタグ内部のＩＣタグ情報と、読み取り電波強度を取得可能な手段を備えたＩＣタグリーダアンテナ５が配置され、対象物の名前、属性、形状、重量などの情報とＩＣタグ情報を関連付けたデータベースを記録管理する手段と、これらの情報を統合し対象物認識と各対象物移動ベクトルを計算する手段を備えた判別器６で構成した。
【０００９】
図３はシステムを真上から見たときのＩＣタグ情報読み取り強度分布を示している。ＩＣタグリーダアンテナ５を中心としてＩＣタグ読み取り強度１の領域境界３aまでがＩＣタグ読み取り強度１、 ＩＣタグ読み取り強度１の領域境界３aからＩＣタグ読み取り強度２の領域境界３bまでがＩＣタグ読み取り強度２、ＩＣタグ読み取り強度２の領域境界３bからＩＣタグ読み取り強度３の領域境界３cまでがＩＣタグ読み取り強度３と定義する。
【００１０】
例として対象物５つを認識させるとする。あらかじめ各対象物２a、２b、２c、２ｄ、２eそれぞれにＩＣタグを貼付した。また表１に示す各対象物２a、２b、２c、２ｄ、２eのＩＣタグ情報データベースを判別器６内部に登録しておく。
【００１１】
先ず、各対象物２a、２b、２c、２d、２eがシステム認識範囲内にあると、図４に図示するようにレーザーレンジファインダ４によって各対象物２a、２b、２c、２d、２eの存在する位置がそれぞれレーザーレンジファインダ検出形状１a、１b、１c、１d、１eとして検出され、あらかじめ図３に図示するとおりＩＣタグ読み取り強度分布はわかっている為、各レーザーレンジファインダ検出形状位置でのＩＣタグ読み取り強度が推定できた。また同時に各ＩＣタグ情報と前記各ＩＣタグの読み取り強度がＩＣタグリーダアンテナ５によって計測できた。
次に対象物がシステムに対して相対移動すると、図５に示すように対象物のレーザーレンジファインダ検出形状１a、１b、１c、１d、１eの移動後位置が計測でき、図４に図示するレーザーレンジファインダ検出形状の移動前位置と比較することで各対象物２a、２b、２c、２d、２eの移動ベクトルが測定できた。同時に各レーザーレンジファインダ検出形状位置でのＩＣタグ読み取り強度が推定され、またＩＣタグ情報とＩＣタグ読み取り強度がＩＣタグリーダアンテナ５によって計測された。上記の計測によって、表２、表３に示すように、対象物の移動前後の、各ＩＣタグの読み取り強度と、対象物のレーザーレンジファインダ検出形状１a、１b、1c、１d、１eでの各ＩＣタグ読み取り強度が判明された。
【００１２】
測定結果から各対象物２a、２b、２c、２d、２eを特定するには、表２、表３に示すように、各対象物２a、２b、２c、２d、２eに貼付されている各ＩＣタグの読み取り強度変化と、対象物凸形状１a、１b、1c、１d、１eの各読み取り強度変化から、読み取り強度変化が一致するものを選び出すことによって、各レーザーレンジファインダ検出形状とＩＣタグの相関を得た。更にこの結果と、表１に示すＩＣタグ情報データベースから、各対象物名称を得ることができた。この結果、全対象物の名称、位置、移動ベクトルが判明した。
【００１３】
例として第２の対象物２bの位置、移動ベクトルを特定するには、まず表１を参照し、第２の対象物２bに貼付しているＩＣタグのＩＣタグコードを検索すると、ＩＤ５であることが判明する。
つぎに表２を参照し、ＩＣタグコードがＩＤ５の相対移動前後のＩＣタグ読み取り強度を検索すると、移動前読み取り強度が３、移動後読み取り強度が１であることが判明する。
つぎに表３を参照し、移動前読み取り強度が３かつ移動後読み取り強度が１であるレーザーレンジファインダ検出形状を検索すると、第２のレーザーレンジファインダ検出形状１dが該当することがわかった。これによって第２の対象物２bが第２のレーザーレンジファインダ検出形状１dの位置にあることがわかり、位置が判明した。同時に図４、５から第２のレーザーレンジファインダ検出形状１ｄの移動ベクトルが算出でき、第２の対象物２bの移動ベクトルも判明した。
【００１４】
逆にレーザーレンジファインダ形状から対象物が何であるか特定する例として、第４のレーザーレンジファインダ形状１bの対象物名称を特定する。まず表３を参照し、移動前後のＩＣタグ読み取り強度を検索すると、移動前読み取り強度が３で移動後読み取り強度が２であることが判明する。
次に表２を参照し、移動前ＩＣタグ読みとり強度が３かつ移動後読みとり強度が２であるＩＣタグコードを検索するとＩＣタグコードがＩＤ１であることが判明する。
次に表１を参照し、ＩＣタグコードがＩＤ１であるタグを貼付されている対象物の名前を検索すると第２の対象物２ｄであることが判明する。これによって第４のレーザーレンジファインダ検出形状１bは第２の対象物２ｄであることが判明した。
【００１５】
各対象物２a、２b、２c、２d、２eに添付しているＩＣタグの読み取り強度は周囲の環境条件によって、同じ読み取り距離であっても変動することがある。各対象物２a、２b、２c、２d、２eの特定精度を向上させるため、表２と表３の相関計算を移動前と移動後だけでなく３回以上に拡張可能とした。また物理的に考えられない移動ベクトルを検出した場合、エラーとみなし相関計算から除外可能とした。また読み取り強度を絶対値でなくその前後も含んだ数値モデルで表記し微小な誤差で相関計算が破綻しないアルゴリズムとした。
【００１６】
レーザーレンジファインダ４の検出情報は対象物の表面反射率等の条件によって、瞬間的に実際と違った形状を出力することがある。各対象物２a、２b、２c、２d、２eの特定精度を向上させるためには、表２と表３の相関計算を移動前と移動後だけでなく３回以上に拡張した。また物理的に考えられない移動ベクトルを検出した場合、エラーとみなし相関計算から除外した。
【００１７】
認識装置周囲にＩＣタグを貼付していない静止物体がある場合は、レーザーレンジファインダ４の検出情報にその静止物体の形状が含まれる為、ＩＣタグを貼付した対象物と判別できないことがある。あらかじめレーザーレンジファインダ４で検出される静止物体の形状を判別器６に記録しておき、ＩＣタグを添付した対象物認識時には、レーザーレンジファインダ４で検出した形状情報から、記録されている静止物体の形状を差分することで、ＩＣタグを貼付した対象物形状のみを抽出可能とした。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の認識装置は、セキュリティレベルの高い屋内での個人認証や、移動ロボットに搭載することによる案内ロボット、ロボットハンドに搭載することによって多数の部品を認識するセル生産システム、車両、航空機、船舶の認識など多数の対象物を認識しなければならない分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】個別認識装置を上からみた平面図である。
【図２】個別認識装置の側面図である。
【図３】実施例の個別認識装置のセンサ部と、ＩＣタグ読み取り強度分布を上から見た説明図である。
【図４】実施例の個別認識装置のセンサ部と、センサ部に対して５つの対象物が相対移動しているときの移動前状態における、レーザーレンジファインダ検出形状と、ＩＣタグ読み取り強度分布の関係を上から見た説明図である。
【図５】実施例の個別認識装置のセンサ部と、センサ部に対して５つの対象物が相対移動しているときの移動後状態における、レーザーレンジファインダ検出形状と、ＩＣタグ読み取り強度分布の関係を上から見た説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１a  第５の対象物のレーザーレンジファインダ検出形状
１b  第４の対象物のレーザーレンジファインダ検出形状
１c  第１の対象物のレーザーレンジファインダ検出形状
１d  第２の対象物のレーザーレンジファインダ検出形状
１e  第３の対象物のレーザーレンジファインダ検出形状
２a  第１の対象物
２b  第２の対象物
２c  第３の対象物
２d  第４の対象物
２e  第５の対象物
３a  ＩＣタグ読み取り強度１の領域境界
３b  ＩＣタグ読み取り強度２の領域境界
３c  ＩＣタグ読み取り強度３の領域境界
４  レーザーレンジファインダ
５  ＩＣタグリーダ（アンテナ）
６  判別器
【図１】
2010025607.tif 000006
【図２】
2010025607.tif 000007
【図３】
2010025607.tif 000008
【図４】
2010025607.tif 000009
【図５】
2010025607.tif 000010