(57)【要約】      （修正有）【課題】  新規な光学タグシステムを提供する。【解決手段】  光学タグシステムでは、コンピュータは、ビデオカメラからのカメラ画像から光点を検出し、この光点を囲むように、テンプレート値を有するテンプレート領域を設定し、さらに、このテンプレート領域の周囲に探索領域を設定する。光学タグの認識に際しては、コンピュータは、フレーム毎に探索領域だけを探索して対象光点のテンプレート値と最も近いテンプレート値を有する領域の情報を光点軌跡として保持し、その光点軌跡が示す領域内で光学タグが点灯しているのか、消灯しているのかを検出する。【効果】  探索領域を設定し、その探索領域についてだけ光点追跡を実行し、しかも、光点追跡のためにテンプレート値によるテンプレートマッチングの手法を用いるので、簡単な構成で確実に光点（光学タグ）を追跡できる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の点滅が固有のＩＤを表す光学タグと、その光源の点滅を撮影するビデオカメラとを含み、ビデオカメラからのカメラ画像を処理することによってＩＤをデコードする、光学タグシステムであって、
前記カメラ画像に含まれる光点を囲むようにテンプレート領域を設定するテンプレート設定手段、
前記テンプレート領域の周囲に探索領域を設定する探索領域設定手段、
フレーム毎に前記探索領域を探索して対象光点のテンプレート値と最も近いテンプレート値を有する領域の情報を光点軌跡として保持する光点軌跡保持手段、
前記光点軌跡が示す範囲に閾値以上の光点があるかどうか判断する判断手段、
前記判断手段によって閾値以上の光点があると判断したとき第１値を、前記判断手段によって閾値以上の光点がないと判断したとき第２値をそれぞれ保持する値保持手段、および
前記値保持手段に保持された第１値および第２値をデコードして前記ＩＤを認識するＩＤ認識手段を備える、光学タグシステム。
【請求項２】
さらに、或るフレームにおいて同じ光点について前記第１値として認識した領域の画像を、直近のフレームにおいて前記第２値として認識した領域の画像と入れ替える入れ替え手段を備える、請求項１記載の光学タグシステム。
【請求項３】
前記テンプレート設定手段は、前記光学タグの消灯後点灯および／または点灯後消灯をどのように組み合わせても、点灯を必ず一度は撮像できる連続する一定数のフレームのカメラ画像から前記光点を検出する光点検出手段を含む、請求項１または２記載の光学タグシステム。
【請求項４】
光源の点滅が固有のＩＤを表す光学タグと、その光源の点滅を撮影するビデオカメラとを含む光学タグシステムにおけるタグ追跡方法であって、
前記カメラ画像に含まれる光点を囲むようにテンプレート領域を設定し、
前記テンプレート領域の周囲に探索領域を設定し、そして
フレーム毎に前記探索領域を探索して対象光点のテンプレート値と最も近いテンプレート値を有する領域の情報を光点軌跡として保持するようにした、タグ追跡方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学タグシステムに関し、特に、たとえば光の点滅によってＩＤを表現する光学タグの認識システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物体の識別とその位置検出のための光学タグに関する研究が活発である。これらの研究における光学タグは、一定時間内に光を点滅させることによってビット列を表現している。たとえば、光の明滅を２００Ｈｚとし、１５ビットのＩＤを送信するとすれば、約１／７秒かかる。したがって、少なくともその約１／７秒はタグを捉え続けなければならない。そのため、タグが移動物体に装着されている場合には、タグを追跡する必要がある。これに対して、タグの追跡を不要にするアプローチがある。
【０００３】
追跡不要とする従来のアプローチの１つとして、非特許文献１または非特許文献２によって提案されている、対象物体の移動速度に対して十分に高速な光の点滅と、これを捉える高速な専用カメラを使用するものがある。
【０００４】
他のアプローチとして、非特許文献３のように、タグの配置形状を利用するものがある。
【非特許文献１】松下伸行、日原大輔、後輝行、吉村真一、暦本純一。ＩＤＣａｍ:シーンとＩＤを同時に取得可能なイメージセンサ。インタラクション２００２ｐｐ．９−１６
【非特許文献２】伊藤禎宣、角康之、間瀬健二。赤外線ＩＤセンサ用いた設置・着用型インタラクション記録装置。インタラクション２００３ｐｐ.２３７-２３８
【非特許文献３】青木恒。カメラで読み取る赤外線タグとその応用。インタラクティブシステムとソフトウェアVIIIｐｐ.１３１-１３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１および非特許文献２の方法では、たとえば光の明滅が２００Ｈｚとした場合、４００Ｈｚで動作する特殊なカメラなどの専用機材が必要となり、それによってシステムの煩雑化、高コスト化を招来する。
【０００６】
また、非特許文献３の方法では、タグの認識はタグの配置形状の検出に依存するため、その形状を認識できないような想定範囲外にあるタグの認識は困難である。また、ビデオカメラ１台でタグ認識と通常映像の撮像とを行う場合は、タグの明滅がそのまま映像に記録されてしまう。用途によっては、この通常映像におけるタグの明滅は目障りとなる。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な光学タグシステムを提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、簡単でかつ安価な構成によってタグおよびカメラのどちらが動いても認識できる、光学タグシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、光源の点滅が固有のＩＤを表す光学タグと、その光源の点滅を撮影するビデオカメラとを含み、ビデオカメラからのカメラ画像を処理することによってＩＤをデコードする、光学タグシステムであって、カメラ画像に含まれる光点を囲むようにテンプレート領域を設定するテンプレート設定手段、テンプレート領域の周囲に探索領域を設定する探索領域設定手段、フレーム毎に探索領域を探索して対象光点のテンプレート値と最も近いテンプレート値を有する領域の情報を光点軌跡として保持する光点軌跡保持手段、光点軌跡が示す範囲に閾値以上の光点があるかどうか判断する判断手段、判断手段によって閾値以上の光点があると判断したとき第１値を、判断手段によって閾値以上の光点がないと判断したとき第２値をそれぞれ保持する値保持手段、および値保持手段に保持された第１値および第２値をデコードしてＩＤを認識するＩＤ認識手段を備える、光学タグシステムである。
【００１０】
請求項１の発明では、テンプレート設定手段（２２，Ｓ５，Ｓ３１-Ｓ３９：実施例において該当するまたは相当する部分の参照符号。以下同様。）は、具体的には、まず、一定数フレーム分のカメラ画像から、輝度の平均値または最大値を用いて、解像度が同一の１枚の画像（光点フレーム）を組み立てる。ついで、その光点フレーム画像の輝度を２値化して輝点と暗点とに二分し、ノイズ分を除去した後の輝点をすべて光点とする。そして、各光点を包み込むたとえば長方形をテンプレート領域としてそれぞれの光点に設定する。
【００１１】
ただし、このテンプレート領域のテンプレート値は次のようにして求める。たとえば、そのテンプレート領域内において画素値を可能な限り多い諧調でグレースケール化して輝度成分だけとし、その輝度値の算術平均を取り、その平均値をテンプレート値とする。
【００１２】
探索領域設定手段（２２，Ｓ５，Ｓ４１）は、テンプレート領域を含む或る大きさの領域を探索領域として設定する。各フレーム毎に光学タグを検出するとき、この探索領域内だけを探索して光点の有無を検出する。
【００１３】
光点軌跡保持手段（２２，Ｓ５，Ｓ５１-Ｓ６３）は、具体的には、まず、探索領域内の画素値を可能な限り多階調にグレースケール化する。そして、その探索領域のＹ方向最小値と最大値との間およびＸ方向最小値と最大値との間でそれぞれたとえば１ドット毎に、テンプレートマッチングを繰り返し実行する。
【００１４】
テンプレートマッチングの一例として、そのときの座標位置における仮のテンプレート値を設定し、対象としている光点のテンプレート値からその仮のテンプレート値を引いた差分値を計算し、その差分値が前に計算した差分値より小さいとき、領域座標と最小差分値とを更新する。つまり、前フレームと後フレームとの間でテンプレートマッチングがとられ、テンプレート値が最も近い領域座標が光点軌跡として格納される。このようなテンプレートマッチングは一定数フレームの各フレーム毎に行われ、すべてのフレームの処理の後、光点軌跡が対応領域のリストとして保持される。この対応領域のリストは、対応付けされた光点の中心座標と高さと幅との情報を含む。
【００１５】
判断手段（２２，Ｓ９）は、各フレームに対応した光点軌跡の座標、高さおよび幅からなる情報に基づいてそのフレーム内の対応する範囲を探索して、光学タグが光っていたかどうか、すなわち閾値以上の光点があったかどうか判断する。光っていたか否かの判断は、たとえば、この範囲内に輝点が、ある一定割合以上で存在しているかどうかを判断することによって行う。
【００１６】
そして、値保持手段（２２，Ｓ１１，Ｓ１３）が、判断手段によって閾値以上の光点があると判断したとき第１値（「１」）を、判断手段によって閾値以上の光点がないと判断したとき第２値（「０」）をそれぞれ保持し、ＩＤ認識手段（２２，Ｓ１５）がその第１値および第２値をデコードしてＩＤを認識する。
【００１７】
このように、請求項１の発明によれば、探索領域を設定し、その探索領域についてだけ光点追跡を実行し、しかも、光点追跡のためにテンプレート値によるテンプレートマッチングの手法を用いるので、簡単な構成で確実に光点（光学タグ）を追跡できる。
【００１８】
請求項２の発明は、さらに、或るフレームにおいて同じ光点について第１値として認識した領域の画像を、直近のフレームにおいて第２値として認識した領域の画像と入れ替える入れ替え手段を（２２，Ｓ１９）備える、請求項１記載の光学タグシステムである。
【００１９】
請求項２の発明では、たとえば、或るフレームでＩＤ組み立て時に「１」であった光点軌跡範囲の画像を直近のフレームで「０」であった同じ光点軌跡範囲の画像と入れ替えることによって、ＩＤすなわちタグの明滅が除去された映像を得ることが可能となる。
【００２０】
請求項３の発明は、テンプレート設定手段は、光学タグの消灯後点灯および／または点灯後消灯をどのように組み合わせても、点灯を必ず一度は撮像できる連続する一定数のフレームのカメラ画像から光点を検出する光点検出手段を含む、請求項１または２記載の光学タグシステムである。
【００２１】
請求項３の発明では、必ず光点（光学タグ）を撮影できることになる。
【００２２】
請求項４の発明は、光源の点滅が固有のＩＤを表す光学タグと、その光源の点滅を撮影するビデオカメラとを含む光学タグシステムにおけるタグ追跡方法であって、カメラ画像に含まれる光点を囲むように、テンプレート値を有するテンプレート領域を設定し（Ｓ５，Ｓ３１-Ｓ３９）、テンプレート領域の周囲に探索領域を設定し（Ｓ５，Ｓ４１）、そしてフレーム毎に探索領域を探索して対象光点のテンプレート値と最も近いテンプレート値を有する領域の情報を光点軌跡として保持するようにした（Ｓ５，Ｓ５１-Ｓ６３）、タグ追跡方法である。
【００２３】
請求項４の発明でも、請求項１の発明と同様に、簡単な構成で確実に光点（光学タグ）を追跡できる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、探索領域を設定し、その探索領域についてだけ光点追跡を実行し、しかも、光点追跡のためにテンプレート値によるテンプレートマッチングの手法を用いるので、簡単な構成で確実に光点（光学タグ）を追跡できる。
【００２５】
また、この発明では、光学タグを追跡するので、非追跡の従来技術に比べて構成を簡単かつ安価にできるもとともに、身体動作のキャプチャリングシステムなどに適用可能である。
【００２６】
さらに、この発明では、光学タグの候補の近傍（探索領域）をテンプレートとして追跡するので、あまり画素数の多くないカメラでも確実に追跡でき、したがって、カメラの小型化が図れ、たとえば小型ロボットなどにも搭載できる。
【００２７】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に示すこの発明の実施例の光学タグシステム１０は、光学タグ１２およびその光学タグ１２の光の点滅ないしは明滅を撮影するビデオカメラ１４を含む。
【００２９】
従来のこの種のシステムでは、光学タグに赤外線ＬＥＤを用いる場合と、可視光ＬＥＤを用いる場合があるが、この発明の実施例は、そのどちらかに依存するわけではなく、可視画像とタグの明滅とを同時に取得することができるビデオカメラとタグとの組合せがあればよい。最も単純な組合せは、可視光タグと通常のビデオカメラという組合せであるが、ビデオカメラ側に赤外カットフィルタがついていない場合は、赤外線タグと通常のビデオカメラとの組合せでも利用できる。
【００３０】
発明者等が実装した例では、光学タグ１２として赤外線タグを用い、ビデオカメラ１４として赤外線カットフィルタがついていない（通常の）カメラを用いた。
【００３１】
したがって、光学タグ１２は、赤外ＬＥＤ１６と、その赤外ＬＥＤ１６の点滅を制御する点滅制御ユニット１８とを含む。ただし、赤外ＬＥＤに代えて可視光ＬＥＤを用いてもよいことは上述のとおりである。そして、点滅制御ユニット１８は、図２に例示したパターンに従って、その光学タグ１２に固有に割り当てられたＩＤを送信するように、赤外ＬＥＤ１６の点滅または明滅を制御する。
【００３２】
なお、この図１の実施例ではカメラ画像を無線でコンピュータ２２に送るようにしたため、光学タグ１２の光の明滅を撮影するカメラとして、送信機付ビデオカメラ１４を用いた。送信機付ビデオカメラ１４からは、カメラ画像信号（またはカメラ画像データ）が無線で送信される。この無線送信されるカメラ画像信号を受信するために、受信機２０が設けられる。そして、受信機２０で受信したカメラ画像信号が、映像キャプチャモジュール付コンピュータ２２に与えられる。
【００３３】
図２に例示したＩＤの送信パターンでは、スタート点灯に後続してＩＤが送信され、最後に、誤り検出ビット（チェックサム）が送信される。
【００３４】
具体的には、光学タグ１２は、後述するフレームレートに対して１／２のタイミングでのＬＥＤ１６を点滅させることによってＩＤを送信する。ＬＥＤ１６の点滅の態様としては、ＩＤを表現するための点灯後消灯もしくは消灯後点灯か、ＩＤ送信開始時を表すフレームレートの７倍以上の一定時間の点灯維持(これを「スタート点灯」と呼ぶ。)の３種類が存在する。ここで、点灯後消灯が或る情報たとえば「０」を表すとすると、消灯後点灯はその反対の情報たとえば「１」を表現するものとする。
【００３５】
送信すべきＩＤのビット数はシステムによって一義的に決定され、このビット数をＩＤビット数と呼ぶ。このＩＤビット数を送信するには、「フレームレート×(ＩＤビット数×ｎ＋チェックサム用ビット数)＋スタート点灯の長さ」だけの時間がかかる。この送信にかかるフレーム数をＩＤフレーム数と呼ぶ。
【００３６】
図１の実施例の動作を説明すると、この実施例においては、上述のように、ビデオカメラ１４としては、可視光帯域と赤外線帯域の両方を撮像できるものを用い、カメラ画像信号がインタレース信号である場合は、可能なシステムであれば、コンピュータ２２は、ステップＳ１で、奇数フィールドと偶数フィールドをそれぞれ別の連続した画像として扱い、単位時間当たりのフレーム数を倍化する。ただし、この倍化処理は省略してもよい。ここでの説明では、この倍化した最大のフレームレートを、単に「フレームレート」と呼ぶ。
【００３７】
ついで、ステップＳ３において、コンピュータ２２は、画像キャプチャモジュールから取り込んだカメラ画像データから、少なくともＩＤフレーム数の２倍以上である一定数フレーム分の画像を保持する。これをＩＤキャプチャフレーム群と呼ぶ。
【００３８】
その後、このＩＤキャプチャフレーム群の終了まで、ステップＳ５−Ｓ１９のループ処理を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ５では、光点のテンプレートをすべて抽出する。このステップＳ５は、具体的には、図４で示すサブルーチンで処理される。
【００４０】
図４の最初のステップＳ３１において、コンピュータ２２は、上記一定数フレーム分の画像から、対応する各画素値同士の輝度平均値、または最大値等を用いて、解像度が同一の１枚の画像を組み立てる。この一定数フレームから作成した１フレームを光点フレームと呼ぶ。ただし、この光点フレームを構成するフレーム数は、光学タグ１２の消灯後点灯および／または点灯後消灯をどのように組み合わせても、ＬＥＤ１６の点灯を必ず一度は撮像できる連続する一定数（たとえば６フレーム）である。
【００４１】
そして、ステップＳ３３において、ステップＳ３１で作成した光点フレーム画像の輝度情報から２値化を行い、輝点と暗点とに二分化する。２値化の閾値は環境により変える必要があるが、最低でも取得したい距離に置いたＩＤ用ＬＥＤ１６（図１）が輝点として区分されるよう、予め計測しておく。
【００４２】
輝点を区分する際、上下左右の近傍に隣り合った輝点は、１つの輝点として扱うが、さまざまな大きさの輝点のうち、極端に小さい点(たとえば１画素)をノイズとして除去する。また、極端に大きな点も蛍光灯等のＩＤ以外の発光である可能性が高いのでノイズとして除去する。このようにして得られたさまざまな大きさの輝点1つ１つを光点と呼ぶ（図５）。
【００４３】
ステップＳ３５で、コンピュータ２２は、各光点を包み込む長方形を、図５に示すテンプレート領域としてそれぞれの光点に設定する。
【００４４】
続くステップＳ３７では、ステップＳ３５で設定したテンプレート領域内において、画素値を可能な限り多い諧調でグレースケール化する。つまり、このテンプレート領域内の色成分を除去して輝度成分だけにする。
【００４５】
そして、ステップＳ３９において、テンプレート領域内の各画素の輝度値の算術平均を取るなどのテンプレート作成する手法を用いてテンプレート値を計算する。つまり、テンプレート領域はここで計算したテンプレート値を持つ。
【００４６】
最後に、ステップＳ４１で、さらに、テンプレート領域を含む或る大きさの領域を図５に示すように探索領域として設定する。この探索領域の大きさは適宜設定できるが、この実施例では、図５に示すように、テンプレート領域の周囲の、テンプレート領域と同形同大のコマを含む、９つのテンプレート領域を含む大きさとする。
【００４７】
なお、図４においてループ処理として示すように、それぞれの光点フレームで上記処理を行い、すべての光点におけるそのテンプレートとその探索領域を設定する。１つの光点フレームにおけるこれらをそれぞれ光点群、テンプレート群、探索領域群と呼び、これらのデータが図３のステップＳ７に渡される。
【００４８】
図３のステップＳ７では、それぞれの光点の光点軌跡を得るための処理を行う。つまり、或る光点フレーム（これを前フレームと呼ぶ）での光点が次の光点フレーム（これを後フレームと呼ぶ）のどの光点に対応するのかを決める処理を行う。ある光点の対応関係は後フレームにおける光点群とのテンプレート同士のマッチングによって決定され、対応関係を探索する領域は前フレームの光点がもつ探索領域に限る。
【００４９】
このステップＳ７は具体的には、図６に示すサブルーチンとして実行される。図６の最初のステップＳ５１では、コンピュータ２２は、上記探索領域内の画素値を可能な限り多階調にグレースケール化する。そして、ループ１およびループ２を、探索領域のＹ方向最小値と最大値との間およびＸ方向最小値と最大値との間でそれぞれ１ドット毎に繰り返し実行し、対応領域を保持する。
【００５０】
具体的には、ステップＳ５３において、Ｘ、Ｙの仮のテンプレート値を「ｔ」として設定する。そして、ステップＳ５５で、コンピュータ２２は、対象としている光点のテンプレート値（ステップＳ３５：図４）からその仮のテンプレート値ｔを引いた差分ｄを計算する。そして、ステップＳ５７で１回目のループであれば無条件にステップＳ５９に進み、コンピュータ２２は、そのときのＸを領域座標ｒＸとして、そのときのＹを領域座標ｒＹとして、さらには、そのときのｄを最小差分Ｄとして、それぞれメモリまたはレジスタ（図示せず）に保持する。
【００５１】
その後、Ｘ、Ｙを１ドットずつ更新して、再度ステップＳ５３、Ｓ５５、Ｓ５７を実行する。２回目以降のループではステップＳ５７で“ＮＯ”となるので、次のステップＳ６１で、コンピュータ２２は、そのときステップＳ５５で計算した差分値ｄが先にステップＳ５９で保存した最小差分値Ｄより小さいかどうか、判断する。このステップＳ６１で“ＹＥＳ”が判断されると、ステップＳ５９で、領域座標と最小差分値とを更新する。つまり、前フレームと後フレームとの間でテンプレートマッチングがとられ、テンプレート値が最も近い領域座標が光点軌跡ｒＸ，ｒＹとして格納される。
【００５２】
そして、各光点フレーム毎にループ１およびループ２が実行されるので、最後のステップＳ６３で、光点フレーム毎の対応領域をリストとして、メモリ内に保持する。この対応領域のリストとしては、対応付けされた光点の中心座標ＸＹと高さと幅との情報がリスト化されて保持され、ステップＳ９（図３）以降のＩＤ組み立て時に利用する。このＸＹ座標と高さと幅との情報のリストを、光点軌跡と呼ぶ。
【００５３】
このような処理の結果として、前フレームにおいて存在する光点が後フレームにおいてどの光点とも対応しない場合は、その光点を無視する。また、前フレームの光点群すべての対応付けが終わった後も残っている後フレームの光点も同様に、これを無視する。
【００５４】
図３のステップＳ５およびＳ７を実行した結果、光点軌跡がコンピュータ２２のメモリに蓄積されているので、それ以後、実際のＩＤの解読（デコード）が行われる。
【００５５】
つまり、ＩＤを組み立てるには、任意の連続した、ＩＤフレーム数の２倍以上のフレーム群（この実施例では６フレームとした）をまとめて扱う必要がある。そして、このＩＤキャプチャフレーム群に対して、光点（光学タグ）の追跡を行い、ＩＤキャプチャフレーム群の開始フレームから終了フレームまで光点フレーム単位で追跡成功した光点を光学タグとみなし、そのＬＥＤ１６（図１）と思わしき光点の各光点フレームにおけるＸＹ座標を基にデコード処理を行う。
【００５６】
デコードはまず、光点フレーム単位での光点の追跡である光点軌跡からフレーム単位での光点追跡に変換する。具体的には、ある光点フレームでのＸＹ座標と次の光点フレームでのその光点のＸＹ座標と高さと幅とを均等に６分割して補間する。このようにしてできたフレーム単位の光点軌跡をフレーム単位光点軌跡と呼ぶ。
【００５７】
ＩＤ（光の点滅パターン）の組み立てには、ＬＥＤ１６がそのとき光っていたか（点灯していたか）否かの認識を行わなくてはならない。
【００５８】
そのために、各フレームに対応したフレーム単位光点軌跡のＸＹ座標、高さおよび幅からなる情報でフレーム内の対応する範囲を探索する。光っていたか否かの判定は、この範囲内に輝点が、ある一定割合以上で存在しているかどうかによって行う。「ある一定割合」の決定方法はいくらか存在するが、たとえば、ＩＤキャプチャフレーム群におけるフレーム単位光点軌跡中のすべての輝点の割合から閾値を決定することができる。
【００５９】
このようにして、ステップＳ９が実行され、このステップＳ９で“ＹＥＳ”が判断されたとき、つまり、ある光点に対するフレーム単位光点軌跡範囲内で光学タグすなわちＬＥＤの光点が閾値を超えた場合、「１」として保持し（ステップＳ１１）、超えない場合には、すなわちステップＳ９で“ＮＯ”のときには、「０」として保持する（ステップＳ１３）。それによって、ステップＳ１５およびステップＳ１７を経た後には、ＩＤキャプチャフレーム群の数と同じ長さのビット列を組み立てることができる。
【００６０】
ただし、ＩＤの送信開始を意味する点灯維持した数だけの「１」を検出すると、その後をＩＤとして組み立て、チェックサムの検定に合格すればその光点はＩＤとして成立することになる。点灯維持がない場合や、チェックサムの検定に合格しない場合はノイズとして除去する。
【００６１】
そして、ステップＳ１９で、認識できたＩＤの光点軌跡範囲内のＸＹ座標をＩＤと共に保持する。ＩＤ組み立て時に「１」であったフレーム単位光点軌跡範囲の画像を直近の「０」であった同じＩＤのフレーム単位光点軌跡範囲の画像と入れ替える。こうすることによって、ＩＤの明滅が除去された映像を得ることが可能となる。したがって、ビデオカメラ１４を、タグ認識のために使用できるだけでなく、通常画像撮影のためにも利用可能である。
【００６２】
そして、ステップＳ２１において、コンピュータ２２は、認識したＩＤ番号とＸＹ座標とを図示しないモニタに映像として出力する。
【００６３】
このようにして、図１のシステム１０では、受信機２０から取り込んだ原画像から２値画像を生成し、光学タグ候補とする光点を抽出する。そして、光学タグの点滅周期において点灯を含む最小フレーム数毎に画像の平均をとり、追跡画像（光点フレーム）を生成する。
【００６４】
次に、このタグ候補の近傍を探索領域として次の追跡画像中での対応点を求める。このとき、単純なマッチングにより誤ったタグ候補に対応してしまうことを防ぐために、対象領域内の各タグ候補に対する次画像のタグ候補との類似度を算出し、類似度が最大（差分値が最小）となるタグ候補の組を対応させる。
【００６５】
このように追跡画像のタグ候補の近傍情報を用いて、タグ候補の追跡を行う。そして、連続する原画像の明滅情報（対応領域リスト）からデコードを行い、ＩＤ情報の組み立てに成功したものが光学タグであるとする。
【００６６】
そして、タグの点滅の状況から、最も時間的に近い消灯している状態の領域との画像置換を行い、光学タグの点灯を取り除く。この方法により、デコード中にカメラが移動しても光学タグの情報を取得すること、目障りな光学タグの明滅をなくした通常映像を取得することが可能となる。
【００６７】
発明者等の実験によれば、この実施例の方式では、探索領域の情報を用いて、タグの追跡を行うが、その追跡は、追跡画像毎に検出された光点の大きさに比例した範囲で対応点を求める。追跡できる最大速度ｖは追跡画像のフレームレートをｆ [Ｈｚ]、光点の大きさをｗ×ｈ [pixe1]とし、比例定数をaとすると、ｖ = (awf, ahf)[pixel/秒]となる。
【００６８】
実験では、ビデオカメラとして小型ロボットのイメージセンサを用いた。このイメージセンサのフレームレートは６０Ｈｚであり、光学タグの点滅周期は３０Ｈｚにした。この場合は８ビットのタグ情報を識別するためにカメラの視野内に最低でも約１秒は存在する必要があるが、視野内にタグが存在しさえすれば、タグの検出、追跡、さらに、明滅のない映像の取得も可能であった(図４)。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１はこの発明の一実施例の光学タグシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は図１実施例の光学タグから送信される光点滅パターンの一例を示す図解図である。
【図３】図３は図１実施例の動作を示すフロー図である。
【図４】図４は図３のステップＳ５のサブルーチンを示すフロー図である。
【図５】図５は光点、テンプレート領域、および探索領域の関係を示す図解図である。
【図６】図６は図３のステップＳ7のサブルーチンを示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  …光学タグシステム
１２  …光学タグ
１４  …ビデオカメラ
１６  …ＬＥＤ
１８  …点滅制御ユニット
２２  …コンピュータ
【図１】
2005252399.tif 000003
【図２】
2005252399.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005252399.tif 000006
【図５】
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【図６】
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