(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラと、
前記カメラに対して角度が異なる複数の平面または曲面を備え前記平面または前記曲面に複数のシンボルが配置された対象物であって、前記複数のシンボルのうち前記カメラで撮影可能な一部の隣接するシンボルがシンボルパターンを構成しており、前記カメラの位置または前記対象物の向きが変化し前記隣接するシンボルを構成するシンボルの一部が入れ替わっても前記シンボルパターンが前記対象物に固有であるように、前記複数のシンボルが配置されている前記対象物と、
前記カメラが撮影した複数のシンボルから前記シンボルパターンを特定し、前記シンボルパターンに紐づけられた前記対象物の情報を取得する取得部と、
を備え、
前記複数のシンボルは、一つの前記シンボルパターンが周期的に繰り返されるように配置されており、
前記取得部は、前記カメラが撮影した複数のシンボルから一周期分の前記シンボルパターンを特定し、前記シンボルパターンに紐づけられた前記対象物の情報を取得する
ことを特徴とするコード読取システム。
【請求項２】
前記対象物は、前記複数のシンボルの間に、前記シンボルパターンの開始位置または終了位置を示すためのシンボルを含まないことを特徴とする請求項１に記載のコード読取システム。
【請求項３】
平行ではない複数の平面または曲面を備え前記平面または前記曲面に複数のシンボルが配置された対象物を撮影し、前記複数のシンボルのうち一部のシンボルの画像を取得するカメラと、
前記カメラが取得した前記画像に含まれる前記一部のシンボルのうち、端部に位置する１または複数のシンボルを反対側の端部に移動させたシンボルパターンを特定し、前記シンボルを移動させたシンボルパターンと紐づけられた前記対象物の情報を取得する取得部と、
を備えたコード読取装置。
【請求項４】
前記複数のシンボルは、予め定められた数の隣接するシンボルで構成される一つのシンボルパターンが周期的に繰り返されるように前記対象物に配置されており、
前記取得部は、前記カメラが取得した前記画像に含まれる複数のシンボルのうち前記予め定められた数の隣接するシンボルで構成されるシンボルパターンの端部に位置する１または複数のシンボルを反対側の端部に移動させたシンボルパターンを特定することを特徴とする請求項３に記載のコード読取装置。
【請求項５】
前記カメラが取得した前記画像に前記シンボルパターンに含まれるシンボルの数を超える複数のシンボルが含まれる場合、前記取得部は、前記画像に含まれる前記シンボルごとに前記シンボルの特徴量を算出し、算出した前記特徴量と予め定められた基準となる特徴量との相違度を算出し、前記複数のシンボルで構成される複数のシンボルパターンのうち、前記シンボルパターンを構成する前記シンボルの前記相違度が低いシンボルパターンを用いて前記対象物の情報を取得することを特徴とする請求項３に記載のコード読取装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記複数のシンボルパターンのうち、前記シンボルパターンを構成する前記シンボルの前記相違度の平均値が低いシンボルパターンを用いて前記対象物の情報を取得することを特徴とする請求項５に記載のコード読取装置。
【請求項７】
前記取得部は、前記複数のシンボルパターンのうち、前記シンボルパターンを構成する前記シンボルの前記相違度の最大値が低いシンボルパターンを用いて前記対象物の情報を取得することを特徴とする請求項５に記載のコード読取装置。
【請求項８】
前記特徴量は、撮影された前記シンボルの色を示す量であることを特徴とする請求項５に記載のコード読取装置。
【請求項９】
前記特徴量は、撮影された前記シンボルの形状を示す量であることを特徴とする請求項５に記載のコード読取装置。
【請求項１０】
前記特徴量は、撮影された前記シンボルの周辺の色を示す量であることを特徴とする請求項５に記載のコード読取装置。
【請求項１１】
前記カメラが取得した前記画像に複数の前記対象物が含まれる場合、前記取得部は、前記画像に含まれる前記複数のシンボルの間の距離を算出し、前記距離がクラスタリングを行うか否かを判断するための閾値を下回る前記シンボル同士をクラスタリングして複数のクラスタを生成し、前記クラスタごとに前記対象物の情報を取得することを特徴とする請求項３に記載のコード読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に付与されたコードを読取るコード読取システムおよびコード読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場内の作業者の作業を効率化するために、特定の作業を行う作業者をカメラで撮影し作業者の動きを分析することが行われている。この分析を行うためには、カメラ画像の中で特定の作業を行う作業者を識別できなければならない。そのため、作業者のＩＤ（Identification）情報と紐づいたコードを作業者の保護具などの対象物に付与しておき、カメラ画像からコードを読取る必要がある。例えば、バーコードまたはサークルコード（下記特許文献１）を対象物に付与しておくことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、作業者は作業中に向きを変えることがあり、それに伴って対象物に付与したコードの向きも変わる。その結果、コードがカメラの正面から外れてしまい、カメラでコードを撮影できない場合があり、作業者の動きを分析できないという問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、対象物の向きが変化してもコードを読取可能なコード読取システムおよびコード読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るコード読取システムは、カメラと、カメラに対して角度が異なる複数の平面または曲面を備え平面または曲面に複数のシンボルが配置された対象物であって、複数のシンボルのうちカメラで撮影可能な一部の隣接するシンボルがシンボルパターンを構成しており、カメラの位置または対象物の向きが変化しカメラで撮影可能なシンボルパターンのシンボルの一部が他のシンボルに入れ替わってもシンボルパターンが対象物に固有であるように、複数のシンボルが配置されている対象物と、カメラが撮影したシンボルパターンを特定し、シンボルパターンに紐づけられた対象物の情報を取得する取得部と、を備えたものである。【０００６】
また、本発明に係るコード読取装置は、平行ではない複数の平面または曲面を備え平面または曲面に複数のシンボルが配置された対象物を撮影し、複数のシンボルのうち一部のシンボルの画像を取得するカメラと、カメラが取得した画像に含まれる一部のシンボルのうち、端部に位置する１または複数のシンボルを反対側の端部に移動させたシンボルパターンを特定し、シンボルを移動させたシンボルパターンと紐づけられた対象物の情報を取得する取得部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、対象物の向きが変化しても、カメラが撮影したシンボルから対象物に固有のシンボルパターンを特定でき、対象物に付されたコードを読取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコード読取システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るコードの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＩＤ情報とシンボルパターンのテーブルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るコード読取装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るコード読取システムの処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係るコード読取システムの切出し画像の生成処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係るコード読取システムの切出し画像の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るコード読取システムのＩＤ情報の取得処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係るコード読取システムのＩＤ情報の取得処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るコード読取システムの切出し画像の生成処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１、２、３における対象物の形状の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１、２、３におけるＩＤ情報とシンボルパターンのテーブルの変形例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１、２、３におけるＩＤ情報とシンボルパターンのテーブルの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１、２、３におけるコードの構成の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１、２、３におけるコードの構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。図中の同一の符号は、同一または相当する部分を表す。
【００１０】
実施の形態１
本発明の実施の形態１に係るコード読取システム１００は、工場またはオフィスなどで作業する作業者の動きを分析するためのものであり、コード２を付した対象物１と、コード２を読取るコード読取装置１０を備えている（図１）。対象物１は、複数のシンボル２２が配置された曲面を備えており、コード読取装置１０に対して向きを変えることがある。対象物１の向きが変わるとコード読取装置１０で撮影されるシンボル２２は他のシンボル２２と入れ替わる。
本発明の実施の形態１に係るコード２を構成する複数のシンボル２２は、どのシンボル２２を始点としても、隣接するシンボル２２で構成されるシンボルパターンが対象物１に固有のものとなるように配置されている。よって、コード読取装置１０は、対象物１の向きが変化しても対象物１に固有のシンボルパターンを特定でき、撮影された対象物１を識別することができる。
【００１１】
上述の本発明の実施の形態１のコード読取システム１００の構成について図１から図４を用いて説明する。
図１に示されるように、コード読取システム１００は、コード２が付与された対象物１と、カメラ１１、計算機１２および出力装置１８により構成されるコード読取装置１０とを含む。
【００１２】
図１に示される対象物１は、作業者の頭部を保護する保護具であり、具体的にはヘルメットまたは作業帽子である。対象物１は、作業者の頭部に合わせた半球形状のものであり、対象物１の外側は曲面で構成されている。
【００１３】
対象物１に付与されるコード２は、複数のシンボル２２が直線状に並んだ一次元コードであり、略直線状のシール２１（図２）に印刷されている。このシール２１は半球形状の対象物１の全周にわたって貼り付けられている。すなわち、対象物１の曲面にコード２が付与されている。
コード２を構成する各シンボル２２は色付けされており、コード２は、隣接したシンボル２２の色のパターン（シンボルパターン）によりＩＤ情報を表している。
【００１４】
ここで、コード２の構成について図２および図３を用いて説明する。
図２に示されるように、コード２は、略直線状のシール２１に沿って配置された複数の円形状のシンボル２２により構成されている。シンボル２２には白、グレー、ダークグレーの三色が用いられる。シール２１上でシンボル２２が配置されない領域である背景領域２３は、黒で着色されている。また、シンボル２２は、シール２１上に等間隔で配置されており、コード２は、シンボル２２の間にシンボルパターンの開始位置または終了位置を示すためのシンボルを含まない。なお、図中では、便宜上、グレーを複数の横線により構成される模様で表し、ダークグレーをチェックの模様で表している。
コード２のシンボルパターンは隣接する４つのシンボルで構成されており、コード２は任意のシンボル２２を始点とする隣接する４つのシンボル２２により構成される複数のシンボルパターンを含んでいる。複数のシンボル２２は、複数のシンボルパターンがすべて、対象物１に固有のパターンとなるように配置されている。例えば、図２では、左端から白、グレー、ダークグレー、グレーの４つのシンボル２２が対象物１に固有のシンボルパターンの一つを構成している。また左端から２番目のシンボル（グレー）を始点とした４つのシンボル２２により構成されるシンボルパターン（グレー、ダークグレー、グレー、白）も対象物１に固有のシンボルパターンの一つであり、さらに左端からＮ番目のシンボル２２を始点として４つのシンボル２２により構成されるシンボルパターンについても同様である（Ｎは自然数である）。なお、コード２は対象物１の全周を囲うように付与されているので、シール２１の右端のシンボル２２と左端のシンボル２２とは隣接するシンボルである。
【００１５】
三色のシンボル２２を用いた４つのシンボル２２で構成されるシンボルパターンがすべて、対象物１に固有のものとなるようにするため、シンボル２２は次のルールに従って配置されている。以下では、説明の便宜上、三色のシンボルをそれぞれ、”Ａ”、”Ｂ”、”Ｃ”と呼び、４つのシンボル２２で構成されるシンボルパターンを”ＡＢＣＡ”などと表記する。
まず、シール２１の左端に並ぶ４つのシンボル２２のシンボルパターンを”ＡＢＣＢ”として、これを対象物１のＩＤ情報と紐づけ、対象物１でのみ使用するパターンとする。このシンボルパターンを基本シンボルパターンと呼ぶ。そして、この基本シンボルパターン”ＡＢＣＢ”が複数回繰り返すようにシンボル２２を配置する。すなわち、対象物１には、このシンボルパターン”ＡＢＣＢ”が周期的に繰り返されるようにシンボル２２が配置される。
また、シール２１の左端から２番目のシンボル２２を先頭とするシンボルパターン”ＢＣＢＡ”、３番目のシンボル２２を先頭とする”ＣＢＡＢ”、および４番目のシンボル２２を先頭とする”ＢＡＢＣ”についても、対象物１でのみ使用するパターンとする。言い換えれば、任意のシンボル２２を始点とするシンボルパターンの端部に位置する１または複数のシンボル２２をシンボルパターンの反対側の端部に移動させたシンボルパターンすべてについて、対象物１に固有のパターンとする。このようにすることで、対象物１の向きが変わって、撮影されるシンボルパターンを構成するシンボル２２の一部が他のシンボル２２に入れ替わっても、コード読取装置１０は、対象物１に固有のシンボルパターンを撮影することができる。
【００１６】
なお、他の対象物１に付与するコードを作成する際には、上述の基本シンボルパターンおよび基本シンボルパターンの端部に位置する１または複数のシンボル２２を反対側の端部に移動させたシンボルパターン以外のシンボルパターン、例えば”ＡＣＢＣ”などのシンボルパターンを用意する。このシンボルパターンを基本シンボルパターンとし、基本シンボルパターンが周期的に繰り返されるようにシンボルを配置すればよい。このようにすることで、他の対象物に付与されたコード２に含まれるすべてのシンボルパターンは、対象物１に付与されたコードに含まれるいずれのシンボルパターンとも重複しない。
【００１７】
上述のように、シンボルパターンを構成するシンボルの数を４つ、シンボルを三色とした場合、対象物１に固有の基本シンボルパターンとして取りうるシンボルパターンは２４通りある。図３には、この２４通りの基本シンボルパターンが示されている。図２で説明した基本シンボルパターン”ＡＢＣＢ”はＩＤ２１に紐づけられている。また、上述した他の対象物に付与するコードの基本シンボルパターン”ＡＣＢＣ”はＩＤ２２に紐づけられている。この図３に示される基本シンボルパターンを用いて２４名の作業者に個別にコードを付与することができる。
【００１８】
上述のように対象物１に固有のシンボルパターンで構成されるコード２は、曲面により構成される対象物１に付与されるため、次のように構成される。
コード読取装置１０のカメラ１１が少なくとも一つのシンボルパターンを構成する４つのシンボル２２を撮影可能なように、シンボル２２は配置される。具体的には、対象物１は半球形状なので、一方向からカメラ１１で撮影されると、対象物１の円周の１/２から１/４程度しか撮影されない。さらに、対象物１の円周の１/２から１/４程度に含まれるシンボル２２であっても、カメラ１１の正面以外に配置されたシンボル２２は円の形状が変形して撮影されるため、コード読取装置１０による読取精度が低下する。そのため、シンボルパターンを構成する少なくとも４つのシンボルは、対象物１の円周の１/４から１/８程度の範囲に収まるように配置される。
また、基本シンボルパターンは、シール２１の左端から始まって、複数個が連続して繰り返し、シール２１の右端で終わるように配置されている。言い換えれば、シール２１上で基本シンボルパターンはちょうどＮ個配置されている（Ｎは自然数）。そして、このシール２１は左端と右端が重複しないように、対象物１に貼り付けられている。これによって、基本シンボルパターンとその端部のシンボルを移動したシンボルパターンだけが対象物１上で現れる。
【００１９】
上述のように構成されたコード２が付与された対象物１を撮影し、コード２を読取るためのコード読取装置１０は、図１に示すように構成されている。
コード読取装置１０に含まれるカメラ１１は、工場内部の柱または壁面に設置され、工場の内部を撮影するものである。作業者の動きを分析するため、少なくとも作業者が作業する上で移動する範囲を撮影できるように設置されている。
カメラ１１は、通信線１９を介して、計算機１２と接続されており、撮影した画像のデータを、静止画であればＪＰＥＧ２０００、動画であればＨ．２６４などの規格に従って符号化し、計算機１２へ送信する。
【００２０】
計算機１２は、カメラ１１から受信した画像のデータを解析して、画像に含まれるコード２を読取る機能を有する。
計算機１２は、プロセッサ１３、メモリ１４、記憶装置１５およびネットワークインタフェース１６を備えている。これらの構成は、データバス１７で接続され、互いに通信を行う。
プロセッサ１３は、記憶装置１５に記憶されたコード２を読取るための各種プログラムを読み出し、メモリ１４に展開して、当該プログラムを実行する。
メモリ１４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記憶媒体であり、プロセッサ１３がプログラムを実行する際にプログラムを展開する領域、各種キャッシュおよびバッファとして用いられる。
記憶装置１５は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Disk）などの大容量の不揮発性の記録媒体であり、コード２を読取るための各種プログラム、シンボル２２の色を判定するための基準色の情報（例えばＲＧＢ値など）などを記憶している。また、基本シンボルコードの情報と作業者のＩＤ情報とを紐づけたテーブル（図３）を記憶している。基本シンボルコードの情報は、図３では”ＡＢＣＢ”などとしているが、基本シンボルコードを構成するシンボルの基準色の情報（ＲＧＢ値など）と基準色の順番よりなる情報である。
ネットワークインタフェース１６は、カメラ１１から送信される画像のデータを受信し、プロセッサ１３がコード２を読取った結果を出力装置１８へ送信するものである。
データバス１７は、プロセッサ１３、メモリ１４、記憶装置１５およびネットワークインタフェース１６を通信可能に接続する伝送路である。
【００２１】
計算機１２は、図４に示すように、画像復号部１２１、画像前処理部１２２、シンボルパターン検出部１２３、シンボルパターン読取部１２４および読取結果出力部１２５により構成されている。画像復号部１２１、画像前処理部１２２、シンボルパターン検出部１２３、およびシンボルパターン読取部１２４は、プロセッサ１３が各種プログラムを実行することにより実現されている。また読取結果出力部１２５はネットワークインタフェース１６により構成されている。
画像復号部１２１は、ネットワークインタフェース１６を介して受信したカメラ１１の画像のデータを復号する機能を有しており、具体的にはデコーダである。
画像前処理部１２２は、復号された画像のデータを受け取り、コード２を読取る精度または速度を向上させるための前処理を行う機能を有している。前処理の例として、画像の輝度値を補正する処理、色味を補正する処理、およびノイズを除去する処理が含まれる。
【００２２】
シンボルパターン検出部１２３は、前処理された画像のデータを受け取り、画像を、同一色を持つ領域ごとに分割する機能を有する。また、分割された領域のうち、シンボル２２により構成される領域（シンボル候補領域）を抽出する機能を有する。さらに、抽出した複数のシンボル候補領域を含む切出し画像を生成する機能を有する。
シンボルパターン読取部１２４は、複数のシンボル候補領域を含む切出し画像から４つのシンボル（一周期分のシンボル）で構成されるシンボルパターンを特定し、当該シンボルパターンと紐づけられたＩＤ情報を取得する機能を有する。また、シンボルパターンと紐づけられたＩＤ情報がない場合、４つのシンボル（一周期分のシンボル）で構成されるシンボルパターンの端部に位置する１または複数のシンボル２２を反対側の端部へ移動させて基本シンボルパターンを生成し、基本シンボルパターンと紐づけられたＩＤ情報を取得する機能を有する。
読取結果出力部１２５は、取得したＩＤ情報を外部の出力装置１８へ出力する機能を有する。読取結果出力部１２５はネットワークインタフェース１６により構成される。
【００２３】
図１および図４に示したように、コード読取装置１０は、さらに出力装置１８を備えている。出力装置１８は、通信線１９を介して計算機１２と接続されており、ＩＤ情報および画像のデータを順次受信して、コード２が付与されている作業者の軌跡を生成し、ディスプレイなどに出力する。
また、カメラ１１、計算機１２および出力装置１８を接続する通信線１９は、各機器間でデータ通信を行うＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルにより構成される。
【００２４】
ここまでコード読取システム１００の構成について説明した。次に、図５から図８を用いて、コード読取システム１００の動作について説明する。
コード読取システム１００によるコード２の読取処理は図５のフローチャートに従って行われる。
コード読取システム１００に含まれるカメラ１１は、一定の間隔で工場内を撮影し、撮影した画像のデータを、通信線１９を介して計算機１２へ送信する。図５のフローチャートに示されるコード２の読取処理は、計算機１２が画像のデータを受信するたびに開始される。
【００２５】
まず、画像復号部１２１（具体的にはプロセッサ１３）が、カメラ１１から受信した画像のデータを読み込み、その後の処理が行えるように画像のデータの復号処理を行う（ステップＳ１１）。
具体的には、プロセッサ１３は、カメラ１１から受信した画像のデータをメモリ１４または記憶装置１５へ記憶し、画像のデータに対して復号処理を行う。復号処理は、カメラ１１の符号化形式に対応した形式で行われる。例えば、静止画であればＪＰＥＧ２０００、動画であればＨ．２６４などの規格に従って復号処理が行われる。
【００２６】
次に、画像前処理部１２２（具体的にはプロセッサ１３）が、復号された画像のデータに対して前処理を行う（ステップＳ１２）。
カメラ１１の露光時間が長い場合または対象物１に強い光が当たっている場合、対象物１の輝度が高くなるため、記憶装置１５に記憶されているシンボル２２の基準色と撮影されたシンボル２２の色とが一致しなくなる。この不一致を防止するため、プロセッサ１３は、画像のデータの輝度値を補正する処理を行う。例えば、画像の各画素の輝度値からヒストグラムを生成し、ヒストグラムが記憶装置１５に予め記憶されている範囲に収まるように画像全体の輝度値を増減させる。
また、工場に設置された光源の色の影響で画像の色味が変動すると、シンボル２２の基準色と撮影されたシンボル２２の色とが一致しなくなる。この不一致を防止するため、プロセッサ１３は、例えば、画像のデータの各画素におけるＲＧＢ値の平均値を算出し、当該平均値が記憶装置１５に記憶された標準的なＲＧＢ値の平均値に近づくように、画像全体で各画素のＲＧＢ値を増減する処理を行う。
また、プロセッサ１３は、画像内のノイズを除去するため、平均化フィルタあるいはガウシアンフィルタなどの平滑化フィルタ、またはメディアンフィルタなどのノイズ除去フィルタを用いて、ノイズを除去する処理を行う。
【００２７】
次に、シンボルパターン検出部１２３（具体的にはプロセッサ１３）が、シンボルパターンを構成するシンボル２２が含まれる切出し画像を生成する（ステップＳ１３）。切出し画像を生成するための詳細な処理は、図６に示されている。
切出し画像を生成するために、プロセッサ１３は、多値のラベリング処理を用いて、前処理後の画像を同一色の領域ごとに分割する分割処理を行う（ステップＳ１３１）。例えば、プロセッサ１３は、画像のデータが記憶されたメモリ１４または記憶装置１５からある画素の輝度値と隣接する画素の輝度値を読み出し、その差分を算出する。そして、記憶装置１５に記憶されている隣接画素の関連性を判定するための閾値を読み出し、算出した差分と比較する。差分が閾値以下である場合は、ある画素と隣接する画素とをグルーピングする。プロセッサ１３は、この処理をすべての画素で行い、グルーピングされた画素の集合を一つの領域とする。例えば、一つのシンボル２２内の画素は同一色なので輝度値が近い。そのため、シンボル２２内の画素の集合は一つの領域として設定される。同様に、シール２１の背景領域、対象物１（ヘルメット）のシール２１が付与されていない部分、および作業員の衣服などが、同一色であれば、領域として設定される。
【００２８】
次に、プロセッサ１３は、分割処理後の画像からシンボル候補領域を抽出する（ステップＳ１３２）。シンボル候補領域は、ステップＳ１３１で分割された領域のうち、シンボル２２により構成されると推定される領域である。コード２を構成するシンボル２２は、円形状（図２）なので、プロセッサ１３は、Ｈｏｕｇｈ変換により、画像の中で円形状の領域、または円を変形させた楕円形状の領域の抽出を行う。また、抽出した領域内のＲＧＢ値と記憶装置１５に記憶されたシンボル２２の基準色の情報であるＲＧＢ値との差分を算出する。この差分が、記憶装置１５に記憶されたシンボル候補領域を判定するための閾値より小さい場合、プロセッサ１３は当該領域をシンボル候補領域として抽出する。
【００２９】
次に、プロセッサ１３は、隣接する複数のシンボル候補領域を含む画像の切出しを行う（ステップＳ１３３）。プロセッサ１３は、例えば、図７に示されるような隣接するシンボル候補領域に外接する矩形状の領域を切出し、切出し画像を生成する。また、切出し画像におけるシンボル候補領域が連続して配置された方向（図７の矢印の方向）を読取り方向とする読取方向情報を合わせて生成する。
【００３０】
図５に戻って、最後に、シンボルパターン読取部１２４（具体的にはプロセッサ１３）が、切出し画像に含まれる４つのシンボル候補領域からシンボルパターンを特定し、シンボルパターンと紐づけられた作業者のＩＤ情報を取得する（ステップＳ１４）。ＩＤ情報を取得するための詳細な処理は図８に示されている。
記憶装置１５には一周期分のシンボルパターンを構成するシンボル２２の数として予め定められたシンボル数（本例では４）が記憶されており、プロセッサ１３は、このシンボル数を読み出して、読取方向情報で示される方向に切出し画像を走査し、シンボル数と一致する数の連続するシンボル候補領域のＲＧＢ値と、ＲＧＢ値の順序を特定する（ステップＳ１４１）。特定したＲＧＢ値とその順序に紐づけられたＩＤ情報を記憶装置１５に記憶されたテーブル内で検索し（ステップＳ１４２）、ＩＤ情報が存在する場合（ステップＳ１４２でＹＥＳの場合）は、当該ＩＤ情報を作業者のＩＤ情報として取得する（ステップＳ１４３）。
また、記憶装置１５にＩＤ情報が存在しない場合（ステップＳ１４２でＮＯの場合）、プロセッサ１３は、特定したＲＧＢ値の順序のうち、最後に読み取ったＲＧＢ値を最初のＲＧＢ値としてほかのＲＧＢ値の順序を一つずつずらすことで、シンボルパターンを変換し（ステップＳ１４４）、再び、ＩＤ情報をテーブル内で検索する（ステップＳ１４２）。さらに、ＩＤ情報が存在しない場合は、シンボルパターンの変換を繰り返して（ステップＳ１４４）、ＩＤ情報を取得する（ステップＳ１４３）。
なお、取得部は実施の形態１の計算機１２と対応する。より具体的には、取得部は実施の形態１のシンボルパターン検出部１２３およびシンボルパターン読取部１２４と対応する。
【００３１】
本発明の実施の形態１に係るコード読取システム１００およびコード読取装置１０は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
コード読取システム１００に含まれる対象物１の曲面には、複数のシンボル２２が配置されている。この複数のシンボル２２は、任意のシンボル２２を始点とする複数のシンボル２２で構成されるシンボルパターンがすべて、対象物１に固有のパターンとなるように、配置されている。
対象物１の向きが変わると、カメラ１１で撮影可能なシンボル２２の一部が他のシンボル２２と入れ替わるが、上記のようにシンボル２２を配置したことにより、コード読取システム１００は、撮影したシンボル２２から対象物１に固有のシンボルパターンを特定でき、対象物１のＩＤ情報を取得することができる。
【００３２】
コード２には、任意のシンボル２２を始点とする複数のシンボル２２で構成されるシンボルパターンの一つが周期的に繰り返されるように、複数のシンボル２２が配置されている。
シンボル２２をランダムに配置して、任意のシンボル２２を始点とするシンボルパターンすべてを対象物１に固有のものとしようとすると、すべてのシンボルパターンが複数の対象物の間で重複しないように管理しなければならない。これに対して、本発明の実施の形態１では、上記のようにシンボル２２の配置したことにより、基本シンボルパターンとそのシンボルパターンを変換したシンボルパターンを各対象物１に割り振るだけで、対象物１間でのシンボルパターンの重複を回避することができる。よって、容易にコード２を作成できる。
【００３３】
コード２はシンボルパターンの開始位置または終了位置を示すためのシンボルを含まず、コード読取システム１００は、任意のシンボル２２を始点とするシンボルパターンからＩＤ情報を取得できる。
上記のようなコード２を用いることによって、開始位置または終了位置を示すためのシンボルを含む従来のコードと比較して、シンボルパターンを構成するシンボル２２を大きくすることができ、コード読取装置１０でのシンボルパターンの特定の精度を向上させることができる。また、シンボル２２を大きくする代わりに、コード２に配置するシンボル２２の数を増やすことができる。これにより、コード読取システム１００は、シンボルパターンを構成するシンボル２２の数を増やすことができ、より多くの作業者にＩＤを付与することができる。
【００３４】
また、コード読取装置１０は、任意の４つの隣接するシンボル２２で構成されるシンボルパターンを変換して、対象物１に固有のシンボルパターンを特定することができる。よって、コード読取システム１００は、記憶装置１５にすべてのシンボルパターンを記憶しておく必要がなく、シンボルパターンとＩＤ情報の紐づけを変更することが容易である。
【００３５】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１で説明した構成および動作と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について以下に説明する。
実施の形態１のコード読取装置１０を用いて対象物１を撮影すると、シンボルパターンを構成する４つ（一周期分）のシンボル２２だけでなく、さらに４つのシンボル２２に隣接する複数のシンボル２２が撮影できる場合がある。この場合、コード読取装置１０は複数のシンボルパターンを特定することが可能である。
実施の形態２に係るコード読取システム１００およびコード読取装置１０は、特定できる複数のシンボルパターンのうち、最も精度よくＩＤ情報を取得できるシンボルパターンを選択する。
【００３６】
実施の形態２に係るコード読取システム１００は、図８のステップＳ１４１の処理において実施の形態１とは異なる処理を行う。実施の形態２におけるＩＤ情報の取得処理（図５におけるステップＳ１４）は、図９のフローチャートに従って実行される。
まず、シンボルパターン読取部１２４（具体的にはプロセッサ１３）が、隣接する複数のシンボル候補領域に外接する矩形状の領域を切出した切出し画像をシンボルパターン検出部１２３から受け取り、切出し画像に含まれるシンボル候補領域ごとに変色度を算出する（ステップＳ１４１−１）。変色度は、撮影されたシンボル候補領域の色とシンボル２２の基準色の近さを表す指標であり、変色度が低いほど、シンボル候補領域を精度よく撮影できていることを表し、変色度が高いほど、撮影されたシンボル候補領域が変色していることを表す。
具体的には、プロセッサ１３は、シンボル候補領域ごとに、メモリ１４または記憶装置１５に記憶されたシンボル候補領域に含まれる各画素のＲＧＢ値を読み出し、ＲＧＢの成分ごとにシンボル候補領域全体での平均値を算出する。また、プロセッサ１３は、記憶装置１５からシンボル２２の基準色の情報であるＲＧＢ値を読み出し、読み出したＲＧＢ値の各成分の値と算出した各成分の平均値との差分を算出し、各成分の差分の絶対値の和をシンボル候補領域の変色度とする。
次に、プロセッサ１３が、切出し画像に含まれる連続する４つのシンボル候補領域ごとに、すなわち、シンボルパターンごとにシンボル候補領域の変色度の平均値を算出し、各シンボルパターンの変色度とする（ステップＳ１４１−２）。
【００３７】
次に、プロセッサ１３が、各シンボルパターンの変色度の大小関係を順次比較していき、最小の変色度のシンボルパターンを選択し、読取る（ステップＳ１４１−３）。この処理は、変色度が最も低いシンボルパターンを選択することを除き、実施の形態１の図７のステップＳ１４１と同様である。
以降のＩＤ情報を取得するための処理（ステップＳ１４２からステップＳ１４４）は、実施の形態１と同様である。
【００３８】
本発明の実施の形態２に係るコード読取システム１００およびコード読取装置１０は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
対象物の向く方向によって、シンボルパターンを構成する４つのシンボル２２だけでなく、さらに隣接する複数のシンボル２２が撮影でき、複数のシンボルパターンを特定できる場合がある。
コード読取システム１００およびコード読取装置１０は、複数のシンボルパターンを特定できる場合に、最も基準色と近い色で構成される変色度の低いシンボルパターンを選択し、ＩＤ情報を精度よく取得することができる。
【００３９】
本発明の実施の形態２の変形例および補足説明を以下に示す。
図９のステップＳ１４１−１では、プロセッサ１３は、撮影されたシンボル候補領域の色と記憶装置１５に記憶されている基準色とを比較して、シンボル候補領域の変色度を算出していたが、変色度に代えて、シンボル候補領域の形状と、記憶装置１５に記憶されたシンボルの基準形状である円形状とを比較して変形度を算出してもよい。具体的には、プロセッサ１３は、シンボル候補領域における中心座標からシンボル候補領域の輪郭までの距離を、一定の角度間隔で複数の方向で算出し、最も距離が長い角度を０°とする。また、基準形状である円形状についても同様に、各角度における距離を算出する。そして、シンボル候補領域と円形状における角度ごとの距離を成分とするベクトルのコサイン類似度を算出し、１からコサイン類似度を減算した値をシンボル候補領域の変形度とする。あるいは、シンボル候補領域におけるベクトルの各成分の分散値を算出し、円形状における分散値との差分を算出し、変形度としてもよい。なお、変形度は、撮影されたシンボル候補領域の形状とシンボル２２の基準形状の近さを表す指標である。変形度が小さいほど、シンボル候補領域の形状とシンボル２２の基準形状は近い。
また、プロセッサ１３は、シンボル候補領域の輪郭に隣接する画素または一定の距離だけ離れた画素の色を示すＲＧＢ値と、記憶装置１５に記憶された背景領域２３の基準色の情報に含まれるＲＧＢ値との差分を算出して、シンボル候補領域の変色度としてもよい。
なお、変色度または変形度を算出するために用いるシンボル候補領域のＲＧＢ値などの色の情報、シンボル候補領域の形状の情報、およびシンボル候補領域の周辺の色の情報を総称して、シンボル候補領域の特徴量と呼ぶ。また、記憶装置１５に記憶されているシンボル２２の基準色の情報、シンボル２２の基準形状の情報、および背景領域の基準色の情報を総称して、基準となる特徴量と呼ぶ。基準となる特徴量はシンボル２２を対象物１に配置する際に基準とした量である。
また、変色度および変形度を相違度と呼ぶ。
【００４０】
図９のステップＳ１４１−１では、プロセッサ１３は、撮影されたシンボル候補領域の色を示すＲＧＢ値を用いて、シンボル候補領域の変色度を算出していたが、ＲＧＢ値をＨＳＶ表現に変換し、色相値（Ｓ）と記憶装置１５に記憶された基準色の情報である色相値との差分を算出し、変色度としてもよい。
【００４１】
また、図９のステップＳ１４１−２では、プロセッサ１３は、シンボルパターンに含まれるシンボル候補領域の変色度の平均を取って、各シンボルパターンの変色度としていたが、シンボルパターンに含まれるシンボル候補領域の変色度の最大値を各シンボルパターンの変色度としてもよい。
【００４２】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１で説明した構成および動作と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について以下に説明する。なお、実施の形態３は実施の形態２またはその変形例と組み合わせて用いることができる。
工場の作業者の動きを分析する際、同時に複数の作業者が画像に写りこむことがある。このような場合に、実施の形態３のコード読取システム１００は、作業者ごとに別の切出し画像を生成し、同時に分析することが可能である。
【００４３】
実施の形態３に係るコード読取システム１００は、図６のステップＳ１３３の処理において実施の形態１とは異なる処理を行う。実施の形態３における切出し画像の生成処理（図５におけるステップＳ１３）は、図１０のフローチャートに従って実行される。
カメラ１１で撮影された画像の領域を分割する処理（ステップＳ１３１）、および分割された領域からシンボル候補領域を抽出する処理（ステップＳ１３２）については、実施の形態１と同様である。
【００４４】
シンボル候補領域を抽出後、シンボルパターン検出部１２３（具体的にはプロセッサ１３）が、付与された対象物１が同じであるシンボル候補領域をまとめて、対象物１ごとにクラスタリングする（ステップＳ１３３−１）。
まず、プロセッサ１３は、画像に含まれるすべてのシンボル候補領域の中心座標を算出する。
次に、プロセッサ１３は、一つのシンボル候補領域を任意に選択し、このシンボル候補領域の中心座標と、他のすべてのシンボル候補領域の中心座標の距離を算出する。算出した距離が記憶装置１５に記憶されている同一のクラスタに属するか判断するための閾値を下回るシンボル候補領域を、選択したシンボル候補領域とともに同一の対象物１に付与されたシンボル候補領域としてクラスタリングする。
プロセッサ１３は、その他のシンボル候補領域についても同様の処理を行い、複数のクラスタを作成する。なお、このクラスタリングは任意のシンボル候補領域を選択して順次行われるが、クラスタリングする際に、クラスタリングするシンボル候補領域がいずれのクラスタにも属していない場合、プロセッサ１３は、それらのシンボル候補領域が属する新たなクラスタを作成する。クラスタリングするシンボル候補領域の一つがすでにあるクラスタに属している場合、プロセッサ１３は、クラスタリングするすべてのシンボル候補領域をそのクラスタに追加する。また、クラスタリングするシンボル候補領域が別々のクラスタに属している場合、プロセッサ１３は、別々のクラスタを統合して新たな一つのクラスタを作成する。
このようにして、プロセッサ１３は、各対象物１に付与されたシンボル候補領域をまとめた複数のクラスタを作成する。
【００４５】
次に、シンボルパターン検出部１２３（具体的にはプロセッサ１３）が、クラスタごとに、クラスタ内に含まれる複数のシンボル候補領域の切出し画像を生成する。この処理は、クラスタごとに行うことを除いて、実施の形態１の処理（図６のステップＳ１３３）と同様である。
【００４６】
本発明の実施の形態３に係るコード読取システム１００およびコード読取装置１０は、以上のように構成されており、次のような効果を奏する。
工場内に分析対象となる作業者が複数おり、画像に複数の作業者が含まれている場合、実施の形態３のコード読取システム１００およびコード読取装置１０は、撮影されたシンボル２２を作業者ごとにクラスタリングすることができる。よって、作業者が複数いる場合でも同時に動きの分析を行うことができる。
【００４７】
本発明の実施の形態３の変形例および補足説明を以下に示す。
図１０のステップＳ１３３−１では、プロセッサ１３は、距離が近いシンボル候補領域同士をクラスタリングしていたが、距離の近さに加えて、シンボル候補領域のサイズによってクラスタリングするか否かを判断してもよい。具体的には、選択したシンボル候補領域のサイズと他のシンボル候補領域のサイズとの差分が、記憶装置１５に記憶された同一のクラスタに属するか判断するための閾値より大きい場合に、プロセッサ１３は、たとえこれらのシンボル候補領域の距離が近くても、これらのシンボル候補領域同士をクラスタリングしないと判断してもよい。
作業者がカメラ１１の撮影方向に重なって位置する場合に、各作業者に付与されたシンボル候補領域同士の距離が近くなってしまうことがあるが、カメラ１１との距離が異なるため、シンボル候補領域のサイズは異なる。従って、上記のように距離に加えてサイズによってクラスタリングの判断をすることで、クラスタリングの精度を向上できる。
【００４８】
記憶装置１５に記憶された同一のクラスタに属するか判断するための閾値は固定値でもよいが、すでに作成したクラスタにシンボル候補領域を追加する場合には、閾値は、クラスタに属しているシンボル候補領域間の距離の平均値またはサイズの平均値に係数をかけた値を用いてもよい。閾値が固定値でないため、カメラ１１の撮影状態が変化しても精度よくクラスタリングすることができる。
【００４９】
また、クラスタリングする際に、プロセッサ１３は、距離の近さに加えて、シンボル候補領域が略直線状または円弧状に配置されているかによって、クラスタリングするか否かを判断してもよい。シンボル２２は直線状のシール２１に沿って配置されているので、略直線状または円弧状に配置されていないシンボル候補領域は同一のクラスタではないと判断できるからである。
具体的には、プロセッサ１３は、複数のシンボル候補領域を含むクラスタを作成後、さらに別のシンボル候補領域を同一クラスタにクラスタリングするか判断する際に、クラスタに含まれる任意の２つのシンボル候補領域の中心座標を結ぶ直線と、二つ目のシンボル候補領域の中心座標と最も近いシンボル候補領域の中心座標を結ぶ直線のなす角度を算出し、この角度が記憶装置１５に記憶された同一のクラスタに属するか判断するための閾値を超える場合、これらのシンボル候補領域同士をクラスタリングしないと判断してもよい。
【００５０】
図１０のステップＳ１３３−１では、シンボル候補領域を一つ一つクラスタに加えていくという階層的なクラスタリング方式を用いたが、予め撮影される作業者の数が分かっていれば、k-means法に代表されるような非階層的なクラスタリング方式を用いてもよい。
【００５１】
本発明の実施の形態１から実施の形態３に係るコード読取システム１００およびコード読取装置１０の変形例について説明する。
対象物１は、複数のシンボル２２が配置された曲面で構成されているとしたが、例えば図１１（ａ）に示されるように、平行でない複数の平面により構成されていてもよい。平行でない複数の平面で構成される場合であっても、従来のコードを付与した場合、カメラ１１でコードを撮影できない場合があることは同様である。なお、平行でない複数の平面で構成されるということは、カメラ１１に対して角度が異なる複数の平面で構成されると言い換えることができる。
対象物１は、ヘルメットまたは作業帽子などの半球形状の保護具としたが、例えば図１１（ｂ）に示されるように円筒形状のものであってもよい。円筒形状のものとして、コード２を付与した腕章などがある。またコード２を付与する面がある程度変形しないものであれば、衣服などでもよい。
【００５２】
コード２に含まれるシンボル２２の種類は白、グレー、ダークグレーの三色としたが、さらにこれらの色と区別可能な色のシンボル２２を加え四色としてもよい。シンボル２２の色を四色とすると、図１２に示されるように、７０通りの基本シンボルパターンを作成することができ、より多くの作業員にＩＤ情報を割り振ることができる。また、シンボル２２の種類を四色以上とすることもできる。
シンボルパターンは４つのシンボル２２で構成されることとしたが、シンボルパターンを構成するシンボル２２の数は５つであってもよい。例えば図１３に示されるように、シンボルパターンを構成するシンボルの数を５つとした場合、４５通りの基本シンボルパターンを作成することができ、より多くの作業員にＩＤ情報を割り振ることができる。シンボルパターンを構成するシンボル２２の数はさらに変更可能であるが、少なくともカメラ１１で、シンボルパターンを構成するすべてのシンボル２２（一周期分のシンボル２２）を撮影できる必要がある。
なお、記憶装置１５には、基本シンボルパターンとＩＤ情報とを紐づけたテーブルが記憶されていたが、基本シンボルパターンだけでなく、コード２に現れるすべてのシンボルパターンとＩＤ情報とを紐づけたテーブルが記憶されていてもよい。
【００５３】
コード２は、シール２１上にシンボル２２を配置したものとしたが、シンボル２２が対象物１に直接印刷、書き込みされていてもよい。
また、コード２の背景領域は黒としたが、シンボル２２と区別できる色であれば異なる色でもよい。シンボル２２は白、グレー、ダークグレーとしたが、これらも区別可能な色であれば異なる色でもよい。背景領域およびシンボル２２の色を選択する際にＨＳＶ表色系における明度、彩度および色相の値を利用することができる。例えば、背景領域にはＨＳＶ表色系における明度と彩度がゼロまたはゼロに近い色を採用し、各シンボル２２には明度と彩度が最大値または最大値に近い値を取る色を採用することで、シンボル２２の読取が容易である。また、各シンボル２２に対して、色相が最も異なる色を採用することで、シンボル２２の読取が容易である。例えば、三色のシンボル２２を用いる場合は、色相が１２０°異なる色を採用することができる。具体的には、シアン、マゼンダ、イエローなどを採用することができる。四色のシンボル２２を用いる場合は、色相が９０°異なる色を採用することができる。
【００５４】
シンボル２２は円形状としたが、色を読取るために十分な面積があれば他の形状であってもよい。例えば、図１４（ａ）に示される四角形状、図１４（ｂ）に示されるひし形形状としてもよい。さらに、図１４（ｃ）に示されるように、円形状、四角形状、ひし形形状、星形形状など様々な形状を組み合わせてもよい。
【００５５】
また、シンボルパターンはシンボル２２の色のパターンとしたが、各シンボル２２を同一色として、上記の図１４（ｃ）で示されるような形状のパターンであってもよい。
【００５６】
一つのシンボル２２の色は一色のみで構成したが、図１５に示されるように、円形状のシンボル２２の内部にさらに円を設け、内部の円で区分される２つの領域を異なる色としてもよい。このようにすることで、基本シンボルパターンをさらに増やすことができる。
【００５７】
カメラ１１から受信した画像のデータを計算機１２が処理することとしていたが、カメラ１１で撮影した画像のデータをいったん外部のサーバなどに保存し、計算機１２がサーバから画像のデータを受信して処理するようにしてもよい。
【００５８】
図５のステップＳ１２の前処理に含まれる色味の補正処理で、プロセッサ１３は、ガンマ補正による色の補正を行ってもよい。
また、図６のステップＳ１３１の領域分割の処理で、プロセッサ１３は、隣接する画素の輝度値の差分によって領域分割を行っていたが、画素の明度、彩度および色相それぞれの差分の重み付き和を用いて領域分割を行ってもよい。また、プロセッサ１３は、隣接する画素同士を比較する際に、すでに連結されている複数の画素の輝度値などの平均値を用いてもよい。また、watershedアルゴリズムまたはグラフカットアルゴリズムなどの公知のアルゴリズムを用いて領域分割してもよい。
また、領域分割は画像全体で行っていたが、プロセッサ１３は、シンボル２２の基準色と一致する色の画素だけを対象にして領域分割を行ってもよい。
【００５９】
図６のステップＳ１３２のシンボル候補領域の抽出処理で、分割された領域の形状が略円形状であること、および領域内の色が基準色と略一致することを条件としていたが、プロセッサ１３は、これらに加えて、分割された領域の境界に隣接する外側の画素または一定の距離だけ離れた画素の色が背景領域の基準色と略一致することを条件として抽出処理を行ってもよい。この場合、プロセッサ１３は、隣接する外側の画素などのＲＧＢ値と記憶装置１５に記憶された背景領域の基準色のＲＧＢ値との差分をとり、この差分が記憶装置１５に記憶された閾値を下回る場合に、分割された領域をシンボル候補領域と判断する。
また、コード２を遠距離から撮影する場合、ボケなどによりシンボルの形状が不明確になる場合があるため、プロセッサ１３は、上記の形状が略円形状であるという条件を用いなくてもよい。
【００６０】
図６のステップＳ１３３の切出し画像の生成処理で、プロセッサ１３は、シンボル候補領域の並ぶ方向を読取方向とする読取方向情報を生成していたが、カメラ１１の画像の上下方向が実空間での上下方向と一致し、シンボル２２が画像の横方向に配置されていると仮定して、画像の横方向を読取方向と予め設定しておいてもよい。
【００６１】
コード２は、基本シンボルパターンが周期的に繰り返されるものとしたが、シンボル２２をランダムに配置するなど、周期性のない配置を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係るコード読取システム１００およびコード読取装置１０は、作業者の保護具などにコード２を付与して、作業者の動きを分析する際に用いることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  対象物、２  コード、１０  コード読取装置、１１  カメラ、１２  計算機、１３  プロセッサ、１４  メモリ、１５  記憶装置、１６  ネットワークインタフェース、１７  データバス、１８  出力装置、１９  通信線、２１  シール、２２  シンボル、２３  背景領域、１００  コード読取システム、１２１  画像復号部、１２２  画像前処理部、１２３  シンボルパターン検出部、１２４  シンボルパターン読取部、１２５  読取結果出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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