(57)【要約】  個体識別システムは、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段と、照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、該入力されたデータと記憶手段に記憶されている各データとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを記憶手段から取得する取得手段と、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、設定された撮像条件の下で、照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む。
2020065798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段と、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、該入力されたデータと前記記憶手段に記憶されている各データとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む
個体識別システム。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて、さらに、画像処理パラメータを記憶するように構成され、
前記取得手段は、さらに、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記画像処理パラメータを前記記憶手段から取得するように構成され、
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するように構成され、
前記抽出手段は、前記設定された画像処理条件の下で、前記画像に対して画像処理を行って前記画像から特徴量を抽出するように構成されている
請求項１に記載の個体識別システム。
【請求項３】
前記抽出手段は、前記画像処理では、前記画像に対する前処理と前記前処理後の画像に対する特徴抽出処理とを行うように構成され、
前記画像処理パラメータは、前記前処理で使用する１以上のパラメータおよび前記特徴抽出処理で使用する１以上のパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項２に記載の個体識別システム。
【請求項４】
前記撮像パラメータは、照明光が前記照合対象物体の表面に入射する角度である照明角度を表すパラメータ、および前記画像の画像解像度を表すパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項１乃至３の何れかに記載の個体識別システム。
【請求項５】
前記表面を特徴付けるデータは、表面の素材の種類を表すデータ、表面の粗さの程度を表すデータ、および、表面の形状を表すデータのうちの少なくとも１つのデータを含む、
請求項１乃至４の何れかに記載の個体識別システム。
【請求項６】
前記撮像パラメータの値を或る候補値として複数種類の前記基準物体の表面のそれぞれを複数回撮像して得られた複数の画像のそれぞれから抽出された特徴量を入力し、ペアを構成する２つの特徴量が同一の種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物体の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種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物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する特徴量ペア生成手段と、
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パラメータ決定手段と、を含む
請求項１乃至５の何れかに記載の個体識別システム。
【請求項７】
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む
個体識別装置。
【請求項８】
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する登録手段と、を含む
個体登録装置。
【請求項９】
コンピュータを、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、
して機能させる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。
【請求項１０】
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得し、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する
個体識別方法。
【請求項１１】
前記記憶手段は、前記基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて、さらに、画像処理パラメータを記憶するように構成され、
前記取得では、さらに、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記画像処理パラメータを前記記憶手段から取得し、
前記設定では、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、
前記抽出では、前記設定された画像処理条件の下で、前記画像に対して画像処理を行って前記画像から特徴量を抽出する、
請求項１０に記載の個体識別方法。
【請求項１２】
前記画像処理では、前記画像に対する前処理と前記前処理後の画像に対する特徴抽出処理とを行い、
前記画像処理パラメータは、前記前処理で使用する１以上のパラメータおよび前記特徴抽出処理で使用する１以上のパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項１１に記載の個体識別方法。
【請求項１３】
前記撮像パラメータは、照明光が前記照合対象物体の表面に入射する角度である照明角度を表すパラメータ、および前記画像の画像解像度を表すパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項１０乃至１２の何れかに記載の個体識別方法。
【請求項１４】
前記表面を特徴付けるデータは、表面の素材の種類を表すデータ、表面の粗さの程度を表すデータ、および、表面の形状を表すデータのうちの少なくとも１つのデータを含む、
請求項１０乃至１３の何れかに記載の個体識別方法。
【請求項１５】
さらに、
前記撮像パラメータの値を或る候補値として複数種類の前記基準物体の表面のそれぞれを複数回撮像して得られた複数の画像のそれぞれから抽出された特徴量を入力し、ペアを構成する２つの特徴量が同一の種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物体の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種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物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１０乃至１４の何れかに記載の個体識別方法。
【請求項１６】
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する、
個体登録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個体識別システム、個体識別装置、個体登録装置、個体識別方法、個体登録方法、および、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体を撮像して得られた画像から物体固有のランダムパターンを抽出し、このランダムパターンの個体差を認証や照合に利用する試みがなされている。【０００３】
例えば特許文献１には、物体の表面に形成された梨地紋様による凹凸パターンをコントラスト良く撮像するための照明角度を有する撮影補助具を使用して、上記凹凸パターンを撮像し、物体の認証や照合に利用することが記載されている。また特許文献２には、付与した微細物質の光学的特徴に応じた光の照明角度を特定し、その照明角度で照明された状態で基準物品を光学的に読み取ることで基準画像データを取得し、その基準画像データから基準特徴量データを算出し、記憶部に記憶することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再特ＷＯ２０１４／０２１４４９号公報
【特許文献２】特開２０１３−６４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
物体を撮像して得られた画像から物体固有のランダムパターンを抽出するためには、物体固有のランダムパターンを安定して読み取れる画像を撮影する必要がある。そのため、特許文献１および特許文献２において、事前に特定した照明角度を撮像パラメータの値として記憶しておき、その撮像パラメータの値で定まる撮像条件を設定し、その撮像条件の下で認証や照合を行う物体を撮像することが考えられる。しかしながら、認証や照合を行う物体の種類が多い場合、個々の種類の物体毎に事前に撮像パラメータの値を特定しておくことは時間的かつコスト的に困難である。また新製品など新しい物体の場合、そもそも事前に撮像パラメータの値を特定することは不可能である。そのため、撮像パラメータの値が事前に特定されていない物体には、適切な撮像条件を設定することができない、という課題がある。【０００６】
本発明の目的は、上述した課題を解決する個体識別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】
【０００７】
本発明の一形態に係る個体識別システムは、
基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段と、
個体識別対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、該入力されたデータと前記記憶手段に記憶されている各データとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記個体識別対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記個体識別対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む。【０００８】
本発明の他の形態に係る個体識別装置は、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む。【０００９】
本発明の他の形態に係る個体登録装置は、
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する登録手段と、を含む。【００１０】
本発明の他の形態に係る記録媒体は、
コンピュータを、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、
して機能させる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である。【００１１】
本発明の他の形態に係る個体識別方法は、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得し、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する。【００１２】
本発明の他の形態に係る個体登録方法は、
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上述したような構成を有することにより、撮像パラメータの値が事前に特定されていない物体であっても、撮像パラメータの値が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体であれば、撮像条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における物体の表面を特徴付ける形状の例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態において、個体識別対象の物体の画像に対して行われる前処理の概要を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における特徴抽出処理の概要を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置のブロック図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置の撮像部の構造の例を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置の撮像部の構造の例を示す上面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置のハードウェアの一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるサンプル対象物のグループの例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置において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処理の一例を示す動作フローである。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置において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処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置におけるパラメータ記憶部の内容例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置におけるパラメータセットＡの値の候補の例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置におけるパラメータセットＢの値の候補の例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における画像記憶部の内容例を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における特徴量記憶部の内容例を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における第１の特徴量ペア記憶部の内容例を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における第２の特徴量ペア記憶部の内容例を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における分布記憶部の内容例を示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置で使用する分離度の尺度の一例を示す図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置で使用する分離度の尺度の他の例を示す図である。
【図２０Ａ】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置で使用する分離度の尺度の更に他の例を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置で使用する分離度の尺度の更に他の例を示す図である。
【図２１】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置において特定の撮像パラメータの値を決定する処理の他の例を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における個体登録の一例を示す動作フローである。
【図２３】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における個体登録の一例を示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における特徴量記憶部に保存された個体登録情報の内容例を示す図である。
【図２５】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における個体識別および個体照合の動作フローである。
【図２６】本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置における個体識別および個体照合の処理例を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の第２の実施形態に係る個体識別システムのブロック図である。
【図２８】本発明の第３の実施形態に係る個体識別装置のパラメータ記憶部の内容例を示す図である。
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る個体識別システムのブロック図である。
【図３０】本発明の第５の実施形態に係る個体識別装置のブロック図である。
【図３１】本発明の第６の実施形態に係る個体登録装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本実施形態では、基準物体毎に撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を事前に決定し、この決定した値を基準物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて記憶装置に記憶するように構成されている。また、本実施形態では、個体識別時、識別対象の物体の表面を特徴付けるデータの値に近似する、基準物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けられた撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を記憶装置から取得するように構成されている。また、本実施形態では、上記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値で定まる撮像条件および画像処理条件を設定し、上記撮像条件の下で個体識別対象物体の表面の画像を取得し、上記画像処理条件の下で画像処理を行って上記画像から特徴量を抽出し、その抽出した特徴量と登録特徴量とを照合するように構成されている。
【００１７】
最初に、物体の表面を特徴付けるデータ、撮像パラメータおよび画像処理パラメータについて説明する。
【００１８】
＜物体の表面を特徴付けるデータ＞
物体の表面を特徴付けるデータの１つの例は、物体表面の素材を表現するデータである。例えば、樹脂、金属、セラミック、炭素繊維、ガラス、紙、木材、鉄鋼などが素材を表現するデータの例である。
【００１９】
物体の表面を特徴付けるデータの他の１つの例は、物体表面の粗さを表現するデータである。例えば、算術平均粗さ（Ｒａ）は、物体表面の粗さを表現するデータの例である。
【００２０】
物体の表面を特徴付けるデータの更に他の１つの例は、撮像画像中の物体（個体識別対象）の形状である。図１に形状の幾つかの例を示す。外側の矩形が撮像画像であり、その内部のハッチングを施した部分が物体の形状である。図１には、形状として、平面（矩形）、多角形、円、リング（ドーナツ形状）が例示されているが、それ以外の形状もあり得る。形状は、撮像対象の面の２次元的な形であるとも言える。また、形状は、特徴量を抽出する物体表面の画像領域の形状であるとも言える。
【００２１】
物体の表面を特徴付けるデータは、上述した素材、粗さ、形状に限定されない。物体の表面の反射率、透過率、光物性、梨地加工・旋盤加工などの加工方法などが、物体の表面を特徴付けるデータの他の例である。
【００２２】
＜撮像パラメータ＞
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。
【００２３】
撮像パラメータの他の１つの例は、画像解像度である。画像解像度は、例えばＤＰＩ（Ｄｏｔ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）で表される。また、画像解像度と撮像倍率とには一定の因果関係があるため、画像解像度の代わりに撮像倍率を撮像パラメータとして使用してもよい。
【００２４】
撮像パラメータは、上述した照明角度、画像解像度に限定されない。対象物とカメラとの距離、照明光の強度、照明光の波長、照明の大きさなどが、撮像パラメータの他の例である。
【００２５】
＜画像処理パラメータ＞
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。
【００２６】
前処理パラメータは、個体識別対象の画像に対して、特徴抽出の前に実施される前処理で使用されるパラメータのことである。特徴抽出パラメータは、前処理が施された個体識別対象の画像に対して実施される特徴抽出処理で使用されるパラメータのことである。
【００２７】
先ず、前処理の概要を説明し、前処理で使用する幾つかのパラメータについて説明する。
【００２８】
図２は、個体識別対象の物体の画像に対して行われる前処理の概要を示す図である。前処理では、撮像画像に対してマスク処理、ノイズ除去、鮮明化の３つの処理がその順に実施される。
【００２９】
マスク処理では、撮像画像の領域を個体識別対象の物体の領域とそれ以外の領域（背景）とに分け、背景に属する画素を特定の画素値に置き換える。特定の画素値を定める方法は２通りある。１つの方法は、事前に与えられた画素値（一般にはゼロ）で置き換える方法である。他の１つの方法は、置き換え対象となる背景の画素毎に、その画素とその周辺の画素の値に基づいて置き換え後の画素の値を決定する方法である。周辺の画素の範囲は、事前に与えられる局所画像ブロックで決定される。例えば、局所画像ブロックとして３×３ブロックを使用する場合、注目画素とその周囲８画素との合計９画素の例えば平均値で置き換え後の画素の値が決定される。上記ゼロ等の特定の画素値、および上記局所画像ブロックを、マスク処理パラメータと呼ぶ。マスク処理パラメータは、前処理パラメータの一例である。
【００３０】
ノイズ除去では、マスク処理後の撮像画像における個体識別対象の領域に存在するノイズを、例えばメディアンフィルタによって除去する。或いは、上記ノイズを、平滑化フィルタによって除去する。或いは、バイラテラルフィルタによってノイズ（センサノイズ）を除去する。上記メディアンフィルタ、平滑化フィルタ、バイラテラルフィルタを、ノイズ除去パラメータと呼ぶ。ノイズ除去パラメータは、前処理パラメータの他の例である。
【００３１】
鮮明化では、撮像画像のコントラストを局所領域毎に最適化することにより、個体識別性のあるパターンを強調する。例えば、ノイズ除去後の撮像画像を、事前に与えられる画像ブロックサイズの局所領域に分割し、局所領域毎にＣＬＡＨＥ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）を適用する。上記画像ブロックサイズを、鮮明化処理パラメータと呼ぶ。鮮明化処理パラメータは、前処理パラメータの更に他の例である。
【００３２】
＜特徴抽出パラメータ＞
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。
【００３３】
図３は、特徴抽出処理の概要を示す図である。図３に示す特徴抽出処理では、前処理適用後の撮像画像に対して窓関数適用、周波数変換処理、周波数帯域選択、特徴量の各要素に対する重み付けの４つの処理がその順に実施される。
【００３４】
窓関数適用は、後段の周波数変換において、画像端の不連続に起因する特徴量へのノイズ混入を抑制するために実施する。窓関数適用では、撮像画像中の個体識別性のあるパターンを極力残せるような形状の窓関数（例えば一般化ハミング窓関数）を使用する。窓関数の形状を調整するパラメータを、窓関数適用パラメータと呼ぶ。窓関数適用パラメータは、特徴抽出パラメータの例である。
【００３５】
周波数変換処理は、例えばフーリエ変換である。
【００３６】
周波数帯域選択では、周波数変換後のデータである２次元データ配列（複素数）から、事前に与えられる配列ブロックのサイズと中心位置座標に従って、個体識別性を有する周波数帯域の要素を選択する。上記配列ブロックのサイズと中心位置座標を、周波数帯域選択パラメータと呼ぶ。周波数帯域選択パラメータは、特徴抽出パラメータの他の例である。
【００３７】
特徴量の各要素に対する重み付けは、周波数帯域選択で選択された周波数帯域の各要素に対して、例えば２次元ガウス関数を乗じることで行う。２次元ガウス関数の２次元それぞれの方向に対する形状を決めるパラメータを、特徴量の各要素に対する重みパラメータと呼ぶ。この重みパラメータは、特徴抽出パラメータの更に他の例である。
【００３８】
続いて、本実施形態に係る個体識別装置の構成について説明する。
【００３９】
図４は、本実施形態に係る個体識別装置のブロック図である。本実施形態に係る個体識別装置１００は、撮像部１０１と、条件制御部１０２と、画像記憶部１０３と、特徴量抽出部１０４と、特徴量記憶部１０５と、特徴量ペア生成部１０６と、第１の特徴量ペア記憶部１０７と、第２の特徴量ペア記憶部１０８と、スコア算出部１０９と、分布生成部１１０と、分布記憶部１１１と、パラメータ決定部１１３と、パラメータ記憶部１１４と、判定部１１５と、情報提示部１１６と、物体情報入力部１１７とを備える。
【００４０】
物体情報入力部１１７は、サンプル対象物（基準物体）および識別・照合対象物の表面を特徴付ける予め定められた種類のデータの値を入力するように構成されている。本実施形態では、予め定められた種類のデータとして、前述した素材、表面粗さ、および形状の３つのデータを使用する。但し、使用するデータの種類と数は、上記に限定されない。
【００４１】
条件制御部１０２は、撮像部１０１の撮像条件を制御するように構成されている。条件制御部１０２は、予め定められた１種類以上の撮像パラメータの値の組合せによって撮像条件を制御する。本実施形態では、予め定められた撮像パラメータとして、照明角度、画像解像度、および対象物とカメラとの相対的な姿勢の３つを使用する。このうち、照明角度と画像解像度の２つは、事前に決定しておく撮像パラメータである。対象物とカメラとの相対的な姿勢は、事前に決定しておく撮像パラメータではなく、外乱要因として使用する。但し、事前に決定しておく撮像パラメータの種類と数は、上記に限定されない。また、外乱要因として使用する撮像パラメータの種類と数は、上記に限定されない。
【００４２】
また、条件制御部１０２は、特徴量抽出部１０４における画像処理の条件を制御するように構成されている。条件制御部１０２は、予め定められた１種類以上の画像処理パラメータの値の組合せによって画像処理条件を制御する。本実施形態では、予め定められた画像処理パラメータとして、前処理パラメータセットと特徴抽出パラメータセットとの２つを使用する。前処理パラメータセットは、前述したマスク処理パラメータ、ノイズ除去パラメータ、および鮮明化処理パラメータに属する１つ、或いは２つ以上のパラメータを含む。また、特徴抽出パラメータセットは、前述した窓関数適用パラメータ、周波数帯域選択パラメータ、重みパラメータに属する１つ、或いは２つ以上のパラメータを含む。
【００４３】
撮像部１０１は、条件制御部１０２によって設定された撮像条件に基づいて、管理対象である対象物の表面の凹凸パターンの画像をカメラによって撮像するように構成されている。対象物の表面の凹凸パターンは、対象物である製品表面に形成された梨地紋様、製造過程で生じる自然発生的な微小な凹凸や紋様などであってよい。
【００４４】
図５Ａおよび図５Ｂは、撮像部１０１の構造の例を示す。図５ＡはＸ−Ｘ線に沿う断面図、図５Ｂは上面図である。この例の撮像部１０１は、ズームレンズ１６２を有するカメラ１６１を備える。カメラ１６１は、例えばデジタルカメラであってよい。カメラ１６１の光軸は、識別対象物１６４の面に対して垂直な方向である。識別対象物１６４は、テーブル１６５の上に置かれている。テーブル１６５を傾け、或いは、回転させることにより、カメラ１６１に対する識別対象物１６４の姿勢を変えることができる。カメラ１６１と識別対象物１６４との距離はほぼ一定である。ズームレンズ１６２により撮像倍率を変化させることで、画像解像度を制御することができる。また、撮像部１０１は、照明角度可変な照明器１６３を備える。照明器１６３は、緯度方向（高さ方向）の位置が異なるＬＥＤ等の照明部１６６を経度方向（周方向）８方位に備える。点灯する照明部１６６の位置を変化させることで、照明角度を制御することができる。
【００４５】
画像記憶部１０３は、撮像部１０１によって撮像して得られた対象物の表面の凹凸パターンの画像を記憶するように構成されている。
【００４６】
特徴量抽出部１０４は、条件制御部１０２によって設定された画像処理の条件に基づいて、画像記憶部１０３に記憶された対象物の表面の凹凸パターンの画像に対して画像処理を行うように構成されている。即ち、先ず、特徴量抽出部１０４は、上記画像に対して図２を参照して説明した前処理を行う。次に特徴量抽出部１０４は、図３を参照して説明した特徴抽出処理を行う。
【００４７】
特徴量記憶部１０５は、特徴量抽出部１０４によって抽出された特徴量を記憶するように構成されている。
【００４８】
特徴量ペア生成部１０６は、特徴量記憶部１０５に記憶された複数の対象物の複数の特徴量から、対象物のそれぞれについて、第１の特徴量ペアを生成するように構成されている。第１の特徴量ペアは、ペアを構成する２つの特徴量が同一の対象物の複数の画像から抽出された特徴量のペアを意味する。また、特徴量ペア生成部１０６は、特徴量記憶部１０５に記憶された複数の対象物の複数の特徴量から、対象物の全ての組み合わせについて、第２の特徴量ペアを生成するように構成されている。第２の特徴量ペアは、ペアを構成する２つの特徴量が互いに異なる対象物の複数の画像から抽出された特徴量のペアを意味する。
【００４９】
第１の特徴量ペア記憶部１０７は、特徴量ペア生成部１０６によって生成された複数の第１の特徴量ペアを記憶するように構成されている。第２の特徴量ペア記憶部１０８は、特徴量ペア生成部１０６によって生成された複数の第２の特徴量ペアを記憶するように構成されている。
【００５０】
スコア算出部１０９は、２つの特徴量間の相関を計算し、２つの特徴量が類似している程度を表す照合スコアを算出するように構成されている。スコアを算出する対象となる２つの特徴量ペアは、第１の特徴量ペア、第２の特徴量ペア、及び、特徴量抽出部１０４で抽出された識別・照合対象とする特徴量と特徴量記憶部１０５に記憶された基準の特徴量とから成るペアである。スコア算出部１０９は、例えば、双方の特徴量間で対応する特徴量の要素数を用いてスコアを算出する。或いはスコア算出部１０９は、例えば、双方の特徴量を表すコード間のハミング距離によりスコアを算出する。スコアは、２つの特徴量が類似している程、即ち２つの特徴量の距離が小さい程、大きくなる値であってもよいし、その反対に小さくなる値であってもよい。但し、スコアの算出方法は上記の例に限定されない。
【００５１】
分布生成部１１０は、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の分布を生成するように構成されている。また分布生成部１１０は、複数の第２の特徴量ペアの照合スコアの分布である第２の分布を生成するように構成されている。ここで、第１の分布および第２の分布は、スコアの範囲を幾つかの区間に分けて、各区間に出現する第１の特徴量ペアおよび第２の特徴量ペアの数を表形式あるいはグラフ形式で表現した情報である。
【００５２】
分布記憶部１１１は、分布生成部１１０によって生成された第１の分布および第２の分布を記憶するように構成されている。
【００５３】
パラメータ決定部１１３は、分布記憶部１１１に記憶された第１の分布と第２の分布との分離度を算出するように構成されている。またパラメータ決定部１１３は、算出した分離度に基づいて、予め定められた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ように構成されている。
【００５４】
パラメータ記憶部１１４は、物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて、パラメータ決定部１１３によって決定された撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を記憶するように構成されている。
【００５５】
判定部１１５は、特徴量抽出部１０４で抽出された識別・照合対象とする特徴量と特徴量記憶部１０５に記憶された基準の特徴量とから成るペアについてスコア算出部１０９によって算出されたスコアに基づき、識別および照合の判定結果を生成するように構成されている。
【００５６】
情報提示部１１６は、判定部１１５の判定結果に基づき物体管理情報を提示するように構成されている。
【００５７】
個体識別装置１００は、例えば図６に示すように、カメラ等の撮影部１５１と、キーボードやマウスなどの操作入力部１５２と、液晶ディスプレイ等の画面表示部１５３と、通信インタフェース部１５４と、メモリやハードディスク等の記憶部１５５と、１以上のマイクロプロセッサ等の演算処理部１５６とを有するパーソナルコンピュータ等の情報処理装置１５０と、プログラム１５７とで実現することができる。
【００５８】
プログラム１５７は、情報処理装置１５０の立ち上げ時等に外部のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体からメモリに読み込まれ、演算処理部１５６の動作を制御することにより、演算処理部１５６上に、撮像部１０１、条件制御部１０２、画像記憶部１０３、特徴量抽出部１０４、特徴量記憶部１０５、特徴量ペア生成部１０６、第１の特徴量ペア記憶部１０７、第２の特徴量ペア記憶部１０８、スコア算出部１０９、分布生成部１１０、分布記憶部１１１、パラメータ決定部１１３、パラメータ記憶部１１４、判定部１１５、情報提示部１１６、物体情報入力部１１７といった機能的手段を実現する。
【００５９】
次に、本実施形態に係る個体識別装置１００の動作を説明する。個体識別装置１００の動作は、以下の三つに大別される。
（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
【００６０】
［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］
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。
【００６１】
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処理は、物体表面を特徴付けるデータの値に基づいてサンプル対象物を複数のグループに分類し、個々のグループ毎に実施する。本実施形態では、物体表面を特徴付けるデータとして、素材、表面粗さ、および形状の３つを使用する。
【００６２】
図７はサンプル対象物のグループの例を示す。この例では、素材が金属で、表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍで、形状がドーナツ形状であるサンプル対象物が１つのグループを形成している。また、素材が金属で、表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍで、形状が平面であるサンプル対象物が別の１つのグループを形成している。また、素材が樹脂で、表面粗さ（Ｒａ）が０．４５μｍで、形状が円であるサンプル対象物がさらに別の１つのグループを形成している。
【００６３】
図８は、グループ毎に実施される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処理の一例を示す動作フローである。また、図９は、グループ毎に実施される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処理の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
先ず、事前処理を管理するオペレータは、物体情報入力部１１７を通じてパラメータ記憶部１１４に、これから処理するサンプル対象物のグループに関するデータを登録する（ステップＳ１０１）。
【００６５】
図１０は、パラメータ記憶部１１４の内容例を示す。図１０を参照すると、パラメータ記憶部１１４は、サンプル対象物のグループ毎に、物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて、パラメータ決定部１１３によって決定された撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を記憶する。例えば、１つのグループに関するデータは、グループ番号、物体表面を特徴付けるデータ、および、パラメータから構成される。また、物体表面を特徴付けるデータは、素材、表面粗さ、および、形状の３つのデータから構成される。また、パラメータは、撮像パラメータと画像処理パラメータとに大別される。また、撮像パラメータは、照明角度、および、画像解像度の２つのパラメータから構成される。また、画像処理パラメータは、前処理パラメータセット、および、特徴抽出パラメータセットの２つから構成されている。オペレータの入力時点では、各パラメータセットの値は規定値となっている。この規定値は、パラメータ決定部１１３で決定された値で更新されることとなる。
【００６６】
次に、条件制御部１０２は、事前に定められた撮像パラメータ（本例では、照明角度と画像解像度）および事前に定められた画像処理パラメータ（本例では、前処理パラメータセットと特徴抽出パラメータセット）をパラメータセットＡとし、事前に定められた外乱要因として使用する撮像パラメータ（本例では、対象物とカメラとの相対的な姿勢）をパラメータセットＢとし、パラメータセットＡの値の候補及びパラメータセットＢの値の候補を網羅的に生成する（ステップＳ１０２）。例えば、条件制御部１０２は、事前に定められた照明角度、画像解像度、前処理パラメータセット、特徴抽出パラメータセットの値を含み、少なくとも１つのパラメータの値が他の候補と相違するパラメータセットＡの値の候補を網羅的に生成する。また、条件制御部１０２は、対象物とカメラとの相対的な姿勢をパラメータセットＢの値の候補として生成する。
【００６７】
図１１は、パラメータセットＡの値の候補の例を示す。この例では、条件制御部１０２は、照明角度をθ１からθａまでａ通りに変化させ、画像解像度をｍ１からｍｂまでｂ通りに変化させ、前処理パラメータセットをｐｒ１からｐｒｃまでｃ通りに変化させ、特徴抽出パラメータセットをｅｑ１からｅｑｄまでｄ通りに変化させることによって、ａ×ｂ×ｃ×ｄ通りのパラメータセットＡの値の候補ａ１〜ａｎを生成している。
【００６８】
図１２は、パラメータセットＢの値の候補の例を示す。この例では、条件制御部１０２は、撮像する際の対象物の姿勢をｍ通りに変化させることによって、ｍ通りのパラメータセットＢの値の候補ｂ１〜ｂｍを生成している。
【００６９】
次に条件制御部１０２は、パラメータセットＡの値の候補を選択するための変数ｉを１にし（ステップＳ１０３）、パラメータセットＡの値の候補ａ１を選択する（ステップＳ１０４）。次に条件制御部１０２は、パラメータセットＢの値の候補を選択するための変数ｊを１にし（ステップＳ１０５）、パラメータセットＢとして候補ｂ１を選択する（ステップＳ１０６）。次に、条件制御部１０２は、上記選択した候補ａ１と候補ｂ１とで定まる撮像条件（照明角度、画像解像度、姿勢）を撮像部１０１に設定すると共に、上記選択した候補ａ１で定まる画像処理条件（前処理パラメータセット、特徴抽出パラメータセット）を特徴量抽出部１０４に設定する（ステップＳ１０７）。撮像条件の撮像部１０１への設定は、自動化されていてもよいし、撮像パラメータを画面表示部１５３に表示してユーザの手動によって設定してもよい。画像処理条件の特徴量抽出部１０４への設定は、自動化されていてもよいし、画像処理パラメータを画面表示部１５３に表示してユーザの手動によって設定してもよい。
【００７０】
次に、撮像部１０１は、グループ番号１のグループからＮ（≧２、好ましくは≧３）個のサンプル対象物の画像を少なくとも１回ずつ撮像し、画像記憶部１０３に保存する（ステップＳ１０８）。上記動作により、画像記憶部１０３には、例えば図１３に示す画像Ｇ１１１、Ｇ２１１、…、ＧＮ１１のＮ枚の画像が、サンプル対象物のＩＤおよび候補ａ１、ｂ１で定まる撮像・画像処理条件に対応付けて保存される。
【００７１】
次に特徴量抽出部１０４は、候補ａ１、ｂ１で定まる撮像・画像処理条件の下で撮像されて得られたＮ個のサンプル対象物の画像を画像記憶部１０３から読み出し、候補ａ１で定まる画像処理条件に基づいて、それぞれの画像から特徴量を抽出し、特徴量記憶部１０５に保存する（ステップＳ１０９）。これにより、特徴量記憶部１０５には、例えば図１４に示す特徴量Ｖ１１１、Ｖ２１１、…、ＶＮ１１のＮ個の特徴量が、サンプル対象物のＩＤおよび候補ａ１、ｂ１で定まる撮像・画像処理条件に対応付けて保存される。
【００７２】
次に条件制御部１０２は、変数ｊをインクリメントし（ステップＳ１１０）、変数ｊがｍより大きくなければ、ステップＳ１０６に戻って、上述した処理と同様の処理を繰り返す。これにより、上記と同じＮ個のサンプル対象物の画像が、候補ａ１、ｂ２で定まる撮像・画像処理条件の下で撮像され、且つそれぞれの画像から特徴量が抽出される。同様の動作が、変数ｊがｍより大きくなるまで繰り返される（ステップＳ１１１）。これにより、パラメータセットＡの値をａ１に固定し、パラメータセットＢの値をｂ１、ｂ２、…、ｂｍと順番に変えてＮ個のサンプル対象物のそれぞれが複数回撮像され、またそれぞれの画像から特徴量が抽出されることになる。図１３に示す画像Ｇ１１１、Ｇ２１１、…、ＧＮ１１、Ｇ１１２、Ｇ２１２、…、ＧＮ１２、…、Ｇ１１ｍ、Ｇ２１ｍ、…、ＧＮ１ｍ、および図１４に示す特徴量Ｖ１１１、Ｖ２１１、…、ＶＮ１１、Ｖ１１２、Ｖ２１２、…、ＶＮ１２、…、Ｖ１１ｍ、Ｖ２１ｍ、…、ＶＮ１ｍは、このようにして撮像して得られた画像および特徴量である。
【００７３】
次に特徴量ペア生成部１０６は、特徴量記憶部１０５から特徴量Ｖ１１１、Ｖ２１１、…、ＶＮ１１、Ｖ１１２、Ｖ２１２、…、ＶＮ１２、…、Ｖ１１ｍ、Ｖ２１ｍ、…、ＶＮ１ｍを読み出し、第１の特徴量ペアおよび第２の特徴量ペアを生成し、第１の特徴量ペア記憶部１０７および第２の特徴量ペア記憶部１０８に保存する（ステップＳ１１２）。これにより、第１の特徴量ペア記憶部１０７には、例えば図１５に示す、ｍ個の特徴量（Ｖ１１１、Ｖ１１２、…、Ｖ１１ｍ）の中から２つを選ぶ組み合わせ、ｍ個の特徴量（Ｖ２１１、Ｖ２１２、…、Ｖ２１ｍ）の中から２つを選ぶ組み合わせ、…、ｍ個の特徴量（ＶＮ１１、ＶＮ１２、…、ＶＮ１ｍ）の中から２つを選ぶ組み合わせ、から構成される第１の特徴量ペアが、パラメータセットＡの候補ａ１に対応付けて保存される。また、第２の特徴量ペア記憶部１０８には、例えば図１６に示す、特徴量Ｖ１１ｘ（ｘ＝１、２、…、ｍ）と特徴量Ｖｉｙｙ（ｉ≠１、ｙは任意）との組み合わせ、特徴量Ｖ２１ｘ（ｘ＝１、２、…、ｍ）と特徴量Ｖｉｙｙ（ｉ≠２、ｙは任意）との組み合わせ、…、特徴量ＶＮ１ｘ（ｘ＝１、２、…、ｍ）と特徴量Ｖｉｙｙ（ｉ≠Ｎ、ｙは任意）との組み合わせ、から構成される第２の特徴量ペアが、パラメータセットＡの候補ａ１に対応付けて保存される。
【００７４】
次にスコア算出部１０９は、第１の特徴量ペア記憶部１０７からパラメータセットＡの候補ａ１に対応付けられた第１の特徴量ペアを読み出し、ペアを構成する特徴量間の相関を計算して照合スコアを算出し、分布生成部１１０はその算出された第１の特徴量ペアの照合スコアから第１の分布を生成して分布記憶部１１１に保存する（ステップＳ１１３）。これにより、分布記憶部１１１には、例えば図１７に示すように、パラメータセットＡの候補ａ１に対応つけて、第１の特徴量ペアの分布Ｄ１１が保存される。
【００７５】
またスコア算出部１０９は、第２の特徴量ペア記憶部１０８からパラメータセットＡの候補ａ１に対応付けられた第２の特徴量ペアを読み出し、ペアを構成する特徴量間の相関を計算して照合スコアを算出し、分布生成部１１０はその算出された第２の特徴量ペアの照合スコアから第２の分布を生成して分布記憶部１１１に保存する（ステップＳ１１４）。これにより、分布記憶部１１１には、例えば図１７に示すように、パラメータセットＡの候補ａ１に対応つけて、第２の特徴量ペアの分布Ｄ１２が保存される。
【００７６】
次にパラメータ決定部１１３は、分布記憶部１１１から第１の分布Ｄ１１および第２の分布Ｄ１２を読み出し、それらの分離度を計算して、分布記憶部１１１に保存する（ステップＳ１１５）。これにより、分布記憶部１１１には、例えば図１７に示すように、パラメータセットＡの候補ａ１に対応つけて、分離度ＳＰ１が保存される。
【００７７】
ここで、２つの分布の分離度ＳＰ１は、２つの分布Ｄ１１、Ｄ１２がどの程度分離しているかを表す尺度あるいは指標値である。分離度には、例えば以下に例示するような尺度を用いることができる。
【００７８】
＜分離度の尺度の例１＞
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＝（ωgσg2＋ωiσi2）／（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＝σb2／σw2      …（３）
【００７９】
＜分離度の尺度の例２＞
図１９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）
【００８０】
＜分離度の尺度の例３＞
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２０Ａ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２０Ａ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２０Ａ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２０Ｂ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。
【００８１】
次にパラメータ決定部１１３は、算出した分離度ＳＰ１を予め定められた閾値と比較することにより、第１の特徴量ペアに基づく第１の分布Ｄ１１と第２の特徴量ペアに基づく第２の分布Ｄ１２とが閾値以上、分離しているか否かを判定する（ステップＳ１１６）。そして、パラメータ決定部１１３は、第１の分布Ｄ１１と第２の分布Ｄ１２との分離度ＳＰ１が閾値以上であれば、そのときのパラメータセットＡの候補ａ１が表す撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値をグループ番号１に対応付けてパラメータ記憶部１１４に保存し（ステップＳ１１８）、図９に示す処理を終了する。
【００８２】
他方、パラメータ決定部１１３は、第１の分布Ｄ１１と第２の分布Ｄ１２との分離度ＳＰ１が閾値未満であれば、そのときのパラメータセットＡの候補ａ１が表す撮像パラメータおよび画像処理パラメータによる撮像条件・画像処理条件では、Ｎ個のサンプル対象物相互間を識別できないと判断する。そして、パラメータ決定部１１３は、変数ｉをインクリメントし（ステップＳ１１７）、ｉがｎより大きくないことを確認して（ステップＳ１１９でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。これにより、上述した処理と同様の処理が、パラメータセットＡの値を候補ａ２に固定して繰り返される（ステップＳ１０４〜Ｓ１１６）。
【００８３】
以後、第１の分布と第２の分布との分離度が閾値以上となるパラメータセットＡの候補が見つかるか、変数ｉがｎより大きくなるか、何れかの条件が最初に成立するまで、図９に示す処理が実行される。なお、変数ｉがｎより大きくなるまでに分離度が閾値以上となるパラメータセットＡの候補が発見されなかった場合、パラメータ決定部１１３はエラーメッセージを出力し（ステップＳ１２０）、図９に示す処理を終了する。
【００８４】
図２１は、グループ毎に実施される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処理の他の例を示すフローチャートである。図２１に示す処理は、図９に示した処理と比較して、ステップＳ１１６、Ｓ１１８、Ｓ１２０がステップＳ１１６Ａ、Ｓ１１８Ａ、Ｓ１２０Ａで置換されている点で相違し、それ以外は図９に示した処理と同じである。
【００８５】
ステップＳ１１６Ａでは、パラメータ決定部１１３は、算出した分離度が閾値以上かつパラメータ記憶部１１４に保存されている同一グループのパラメータセットＡの候補の分離度以上であるか否かを判定する。パラメータ決定部１１３は、算出した分離度が閾値以上かつパラメータ記憶部１１４に保存されている同一グループのパラメータセットＡの候補の分離度以上であれば、パラメータ記憶部１１４に保存されている同一グループのパラメータセットＡの候補およびその分離度を、今回のパラメータセットＡの候補およびその分離度で上書きする（ステップＳ１１８Ａ）。そして、ステップＳ１１７に進む。他方、パラメータ決定部１１３は、算出した分離度が閾値以上でないか、或いは閾値以上であってもパラメータ記憶部１１４に保存されている同一グループのパラメータセットＡの分離度以上でなければ、ステップＳ１１８Ａをスキップして、ステップＳ１１７へ進む。
【００８６】
そして、パラメータ決定部１１３は、ステップＳ１１９において変数ｉがｎより大きくなったと判定すると、パラメータ記憶部１１４にパラメータセットＡの候補が保存されていなければエラーメッセージを出力し（ステップＳ１２０Ａ）、図２１の処理を終える。パラメータ記憶部１１４にパラメータセットＡの候補が保存されているときは、その保存された候補が、閾値以上かつ最大の分離度を与えるパラメータセットＡの候補、即ち事前に決定した撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値となる。
【００８７】
［個体登録の動作］
次に、管理対象の物体個々を登録する個体登録の動作について説明する。
【００８８】
図２２および図２３は、個体登録の動作の処理フローおよびフローチャートである。先ず、個体登録を管理するオペレータは、物体情報入力部１１７を通じて条件制御部１０２に対して、これから登録する物体の表面を特徴付けるデータの値を入力する（ステップＳ１２１）。本実施形態の場合、物体表面の素材、物体表面の粗さ、形状の３つのデータを入力する。
【００８９】
条件制御部１０２は、物体情報入力部１１７から入力された登録する物体の表面を特徴付けるデータの値と、パラメータ記憶部１１４に記憶された各グループの物体表面を特徴付けるデータの値との近似度を算出し、その近似度に基づいて、登録する物体の表面を特徴付けるデータの値に最も近似するデータの値を有するグループ番号を決定する（ステップＳ１２２）。表面を特徴付けるデータ間の近似度を計算する方法は、データ間の近似度を定量的に比較し得るものであれば如何なるものであってもよい。例えば、以下のような方法を採用することができるが、それに限定されない。ここで、登録する物体の表面を特徴付ける素材、表面粗さ、および、形状をそれぞれ第１の素材、第１の表面粗さ、第２の形状と記す。また、パラメータ記憶部１１４に記憶された各グループの物体表面を特徴付ける素材、表面粗さ、および、形状をそれぞれ第２の素材、第２の表面粗さ、第２の形状と記す。また、近似度は０に近い程、より近似していることを表すものとする。
【００９０】
＜近似度の計算方法１＞
第１の素材と第２の素材とを比較した結果に基づいて素材ポイントを付与し、第１の表面粗さと第２の表面粗さとを比較した結果に基づいて表面粗さポイントを付与し、第１の形状と第２の形状とを比較した結果に基づいて形状ポイントを付与し、素材ポイントと表面粗さポイントと形状ポイントの合計を近似度とする。素材ポイントには、第１の素材と第２の素材とが一致するときは素材ポイントの最大値（例えば１ポイント）を付与し、不一致のときは最小値（例えば０ポイント）を付与する。表面粗さポイントには、第１の表面粗さと第２の表面粗さとが一致するときは表面粗さポイントの最大値（例えば１ポイント）を付与し、一致しないときは一致しない程度に応じて０〜０．９ポイントを付与する。例えば、両者の差あるいは比が既定の閾値の範囲内に入っていなければ０ポイント、入っていれば、両者の差が０に近いほど或いは両者の比が１に近いほど、より０．９に近いポイントを付与する。また、形状ポイントには、第１の形状と第２の形状とが一致するときは素材ポイントの最大値（例えば１ポイント）を付与し、不一致のときは最小値（例えば０ポイント）を付与する。そして、素材ポイントと表面粗さポイントと形状ポイントとを合計した近似度が最も小さなグループ番号を決定する。
【００９１】
＜近似度の計算方法２＞
近似度の計算方法１と同じ方法で計算した素材ポイント、表面粗さポイント、および、形状ポイントのそれぞれに、素材重み、表面粗さ重み、形状重みを乗じたポイントを加算したものを近似度とする。このとき、重要視する要素ほど、重みの値を大きくする。例えば、素材重みを一番大きくし、次に表面粗さ重みを大きくし、形状重みは一番小さくする。或いは、表面粗さ重みを一番大きくし、次に素材重みを大きくし、形状重みは一番小さくする。
【００９２】
次に条件制御部１０２は、上記決定したグループ番号に対応する撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値をパラメータ記憶部１１４から読み出し、その撮像パラメータの値で定まる撮像条件を撮像部１０１に設定し、また、その画像処理パラメータの値で定まる画像処理条件を特徴量抽出部１０４に設定する（ステップＳ１２３）。例えば、グループ番号１に決定した場合、条件制御部１０２は、グループ番号１に対応付けて記憶されている照明角度と画像解像度を撮像部１０１に設定し、グループ番号１に対応付けて記憶されている前処理パラメータと特徴抽出パラメータの値を特徴量抽出部１０４に設定する。上記撮像条件の撮像部１０１への設定は、自動化されていてもよいし、撮像条件を画面表示部１５３に表示してオペレータの手動によって設定してもよい。また、上記画像処理条件の特徴量抽出部１０４への設定は、自動化されていてもよいし、画像処理条件を画面表示部１５３に表示してオペレータの手動によって設定してもよい。
【００９３】
次に、撮像部１０１は、設定された撮像条件の下で、識別および照合する物体の表面の凹凸パターンの画像を少なくとも１回撮像し、画像記憶部１０３に保存する（ステップＳ１２４）。
【００９４】
次に、特徴量抽出部１０４は、画像記憶部１０３に保存された登録する物体の表面の凹凸パターンの画像を読み出し、設定された画像処理条件に基づいて、その画像に対して画像処理を行って特徴量を抽出し、この抽出した特徴量を登録特徴量として特徴量記憶部１０５に保存する（ステップＳ１２５）。このとき、特徴量記憶部１０５は、登録対象の個体のＩＤ番号、登録日時、寸法、製品仕様等といった当該登録対象の物体に関わる情報（付帯情報とも称す）と紐付けて（対応付けて）、個体固有の特徴量を登録する。こうしておくことで、後述する個体識別や固体認証の判定結果に基づき、製造物等の対象物の個体管理情報を提示することが可能になる。
【００９５】
他の個体をさらに登録する場合、ステップＳ１２１〜Ｓ１２５の動作が登録する個体の数だけ繰り返される。
【００９６】
図２４は、特徴量記憶部１０５に保存された個体登録情報の内容例を示す。特徴量ＰＦ１、ＰＦ２、…、ＰＦｎおよび付帯情報ＳＩ１、ＳＩ２、…、ＳＩｎは、登録対象の個体に１対１に対応する特徴量および付帯情報である。
【００９７】
［個体識別および個体照合の動作］
次に、物体個々を識別および照合する動作について説明する。
【００９８】
図２５および図２６は、個体識別および個体照合時の動作の処理フローおよびフローチャートである。先ず、個体識別および照合を管理するオペレータは、物体情報入力部１１７を通じて条件制御部１０２に対して、これから識別および照合する物体の表面を特徴付けるデータの値を入力する（ステップＳ１３１）。本実施形態の場合、物体表面の素材、物体表面の粗さ、形状の３つのデータを入力する。
【００９９】
条件制御部１０２は、物体情報入力部１１７から入力された識別および照合する物体の表面を特徴付けるデータの値と、パラメータ記憶部１１４に記憶された各グループの物体表面を特徴付けるデータの値との近似度を算出し、その近似度に基づいて、識別および照合する物体の表面を特徴付けるデータの値に最も近似するデータの値を有するグループ番号を決定する（ステップＳ１３２）。表面を特徴付けるデータ間の近似度を計算する方法は、個体登録時と同じ方法を利用することができる。
【０１００】
次に条件制御部１０２は、上記決定したグループ番号に対応する撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値をパラメータ記憶部１１４から読み出し、その撮像パラメータの値で定まる撮像条件を撮像部１０１に設定し、また、その画像処理パラメータの値で定まる画像処理条件を特徴量抽出部１０４に設定する（ステップＳ１３３）。例えば、グループ番号１に決定した場合、条件制御部１０２は、グループ番号１に対応付けて記憶されている照明角度と画像解像度を撮像部１０１に設定し、グループ番号１に対応付けて記憶されている前処理パラメータと特徴抽出パラメータの値を特徴量抽出部１０４に設定する。上記撮像条件の撮像部１０１への設定は、自動化されていてもよいし、撮像条件を画面表示部１５３に表示してオペレータの手動によって設定してもよい。また、上記画像処理条件の特徴量抽出部１０４への設定は、自動化されていてもよいし、画像処理条件を画面表示部１５３に表示してオペレータの手動によって設定してもよい。
【０１０１】
次に、撮像部１０１は、設定された撮像条件の下で、識別および照合する物体の表面の凹凸パターンの画像を少なくとも１回撮像し、画像記憶部１０３に保存する（ステップＳ１３４）。
【０１０２】
次に、特徴量抽出部１０４は、画像記憶部１０３に保存された識別および照合する物体の表面の凹凸パターンの画像を読み出し、設定された画像処理条件に基づいて、その画像に対して画像処理を行って特徴量を抽出し、スコア算出部１０９へ出力する（ステップＳ１３５）。このとき、特徴量抽出部１０４からスコア算出部１０９へ出力される特徴量を、以下、個体識別・照合対象の特徴量と記す。
【０１０３】
次に、スコア算出部１０９は、個体識別・照合対象の特徴量と、特徴量記憶部１０５に登録されている全ての特徴量ＰＦ１〜ＰＦｎとの間の相関を計算して、全ての特徴量ＰＦ１〜ＰＦｎに対する照合スコアを算出する（ステップＳ１３６）。次に、判定部１１５は、スコア算出部１０９が算出した照合スコアに基づき、個体識別・照合対象の特徴量が、特徴量記憶部１０５に記憶されている、どの特徴量と合致するかを判定する。例えば、判定部１１５は、個体識別・照合対象の特徴量と登録されている全特徴量との照合スコアをソートし、照合スコアが最大（相関が最大）となる特徴量を選択する（ステップＳ１３７）。そして、判定部１１５は、選択した特徴量に紐付いた付帯情報を特徴量記憶部１０５から読み出して、識別および照合対象の製品の生産物情報として出力する。
【０１０４】
また、判定部１１５は、個体識別・照合対象の特徴量と特徴量記憶部１０５に記憶された全特徴量との照合スコアが、予め設定された閾値を超えるかどうかの判定を行ってもよい。そして、判定部１１５は、個体識別・照合対象の特徴量と特徴量記憶部１０５に記憶された全特徴量との照合スコアの何れも閾値を超えない場合、識別および照合対象の製品は、登録されていないと判断し、認証エラーを表す情報を出力する。このように動作する判定部１１５は、識別対象物の真贋判定といった、個体認証目的で使用することができる。
【０１０５】
続いて、情報提示部１１６は、判定部１１５から得た生産物情報や、認証エラー情報を受け、識別および照合対象の製品の個体識別結果である生産物情報や、個体認証情報を図示しない表示装置に表示し或いは外部の端末へ出力する（ステップＳ１３８）。
【０１０６】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【０１０７】
本実施形態によれば、撮像条件が事前に特定されていない物体であっても、撮像条件が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体であれば、撮像条件を設定することができる。その理由は、撮像条件を事前に特定した物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて、撮像パラメータの値を記憶するパラメータ記憶部１１４と、個体識別の対象となる物体の表面を特徴付けるデータの値を入力すると、その入力されたデータの値に近似するデータの値に対応付けられた撮像パラメータの値をパラメータ記憶部１１４から取得して撮像条件を設定する条件制御部１０２とを備えているためである。即ち、物体の表面を特徴付ける素材、粗さ、形状といったデータの値がよく似ている物体どうしは、その最適な撮像条件が同じであることを利用しているためである。
【０１０８】
また本実施形態によれば、画像処理条件が事前に特定されていない物体であっても、画像処理条件が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体であれば、画像処理条件を設定することができる。その理由は、画像処理条件を事前に特定した物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて、画像処理パラメータの値を記憶するパラメータ記憶部１１４と、個体識別の対象となる物体の表面を特徴付けるデータの値を入力すると、その入力されたデータの値に近似するデータの値に対応付けられた画像処理パラメータの値をパラメータ記憶部１１４から取得して画像処理条件を設定する条件制御部１０２とを備えているためである。即ち、物体の表面を特徴付ける素材、粗さ、形状といったデータの値がよく似ている物体どうしは、その最適な画像処理条件が同じであることを利用しているためである。
【０１０９】
また本実施形態によれば、互いに類似する複数種類の対象物間の識別に有用な撮像条件および画像処理条件を決定することができる。その理由は、複数種類の撮像パラメータおよび画像処理パラメータのうちの特定のパラメータセットＡの値を或る候補値とし、物体の撮像時の姿勢などの外乱要因であるパラメータセットＢの値を変えてＮ（Ｎ≧２、好ましくはＮ≧３）種類の対象物のそれぞれを複数回撮像して得られた複数の画像を取得する撮像部１０１と、上記複数の画像のそれぞれから特徴量を抽出する特徴量抽出部１０４と、ペアを構成する２つの特徴量が同一の種類の対象物の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、Ｎ種類の対象物の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種類の対象物の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、Ｎ種類の対象物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する特徴量ペア生成部１０６と、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、第２の特徴量ペアの照合スコアの分布である第２の分布を生成する分布生成部１１０と、第１の分布と第２の分布との分離度に基づいて、パラメータセットＡの上記候補値の採用可否を決定するパラメータ決定部１１３とを備えているためである。
【０１１０】
＜本実施形態の変形例１＞
ところで、上記の説明では、第１の特徴量ペアを構成する２つの特徴量は、物理的に同じ対象物について撮像した複数の画像から抽出した特徴量であった。また、上記の説明では、第２の特徴量ペアを構成する２つの特徴量は、物理的に互いに異なる対象物について撮像した複数の画像から抽出した特徴量であった。これに対して、本実施形態の変形例として、第１の特徴量ペアを構成する２つの特徴量を、同じ生産ラインまたは製造金型で製造された物理的に同一または異なる対象物について撮像した複数の画像から抽出した特徴量とし、第２の特徴量ペアを構成する２つの特徴量を、互いに異なる生産ラインまたは製造金型で製造された物理的に互いに異なる対象物について撮像した複数の画像から抽出した特徴量とするようにしてもよい。
【０１１１】
ここで、製造金型とは、鋳造もしくは圧造、あるいは切断等によって製品を製造するために使用する金型や切断機器を意味する。また、生産ラインとは、１以上の製造金型を使用して流れ作業で製品を製造する工程を意味する。
【０１１２】
例えば、製造金型Ｘ１を使用して鋳造もしくは圧造によって製品を大量生産し、これと並行して、製造金型Ｘ１と同一の金型である製造金型Ｘ２を使用して鋳造もしくは圧造によって製品を大量生産するものとする。このとき、製造金型Ｘ１によって製造された製品には、製造金型Ｘ１に固有のパターンが表面全体に転写されている。また、製造金型Ｘ２によって製造された製品には、製造金型Ｘ２に固有のパターンが表面全体に転写されている。
【０１１３】
また例えば、切断機器Ｙ１を使用して素材を切断することによって製品を大量生産し、これと並行して切断機器Ｙ１と同一の切断機器である切断機器Ｙ２を使用して素材を切断することによって製品を大量生産するものとする。このとき、切断機器Ｙ１によって製造された製品には、切断機器Ｙ１が有する切断に用いる刃の断面に固有の表面粗さの微細凹凸が切断面に現れる。また、切断機器Ｙ２によって製造された製品には、切断機器Ｙ２が有する切断に用いる刃の断面に固有の表面粗さの微細凹凸が切断面に現れる。ここで挙げた同一加工方法や機器はあくまで一例であり、その他の同一製造工程や加工機器も同様に扱うことができる。
【０１１４】
この変形例によれば、対象物を製造した生産ラインまたは製造金型の識別に有用な撮像条件を決定することができる。また、決定した撮像条件の下で対象物を撮像して得た画像から抽出される特徴量は、その対象物を製造した生産ラインまたは製造金型に固有のものとなる。従って、そのような特徴量を識別および照合に使用することにより、製品がどの生産ラインまたは製造金型で製造されたものであるかを識別、照合することが可能になる。
【０１１５】
＜本実施形態の変形例２＞
個体識別装置１００は、特定の撮像パラメータおよび画像処理パラメータを図９または図２１に示す処理によって決定するように構成されている。しかし、他の変形例として、個体識別装置１００は、特定の撮像パラメータを図９または図２１に示す処理によって決定し、画像処理パラメータは予め定められた固定の値を使用するように構成されていてもよい。
【０１１６】
［第２の実施形態］
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、個体識別装置２１０と、パラメータ記憶装置２２０と、個体登録装置２３０と、特徴量記憶装置２４０と、個体照合装置２５０と、これらの装置を相互に通信可能に接続するネットワーク２６０とから構成されている。
【０１１７】
個体識別装置２１０は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る個体識別装置１００と比較して、パラメータ記憶部１１４を備えていないことと、通信部２１１を備えていることで相違し、それ以外は個体識別装置１００と同様な構成を有する。通信部２１１は、ネットワーク２６０に接続されたパラメータ記憶装置２２０等の他の装置との間でデータの送受信を行うように構成されている。
【０１１８】
パラメータ記憶装置２２０は、通信部２２１とパラメータ記憶部２２２とパラメータ提供部２２３とを備えている。通信部２２１は、ネットワーク２６０に接続された個体識別装置２１０等の他の装置との間でデータの送受信を行うように構成されている。パラメータ記憶部２２２は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る個体識別装置１００のパラメータ記憶部１１４と同様に、物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて、撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を記憶するように構成されている。パラメータ提供部２２３は、通信部２２１を通じて個体登録装置２３０等の他の装置から、物体の表面を特徴付けるデータの値を指定したパラメータ問合せ要求を受信するように構成されている。またパラメータ提供部２２３は、上記パラメータ問合せ要求を受信すると、指定された物体の表面を特徴付けるデータの値に近似する、物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて記憶されている撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値をパラメータ記憶部２２２から取得するように構成されている。またパラメータ提供部２２３は、上記取得した撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を含む応答を、通信部２２１を通じてパラメータ問合せ要求元の装置へ送信するように構成されている。
【０１１９】
個体登録装置２３０は、通信部２３１と物体情報入力部２３２と条件制御部２３３と撮像部２３４と画像記憶部２３５と特徴量抽出部２３６とを備えている。通信部２３１は、ネットワーク２６０に接続された特徴量記憶装置２４０等の他の装置との間でデータの送受信を行うように構成されている。物体情報入力部２３２、条件制御部２３３、撮像部２３４、画像記憶部２３５、および特徴量抽出部２３６は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る個体識別装置１００における物体情報入力部１１７、条件制御部１０２、撮像部１０１、画像記憶部１０３、および特徴量抽出部１０４と同様に構成されている。
【０１２０】
特徴量記憶装置２４０は、通信部２４１と特徴量記憶部２４２とを備えている。通信部２４１は、ネットワーク２６０に接続された個体登録装置２３０等の他の装置との間でデータの送受信を行うように構成されている。特徴量記憶部２４２は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る個体識別装置１００の特徴量記憶部１０５と同様に、物体を撮像して得られた画像から抽出された特徴量を記憶するように構成されている。
【０１２１】
個体照合装置２５０は、通信部２５１と物体情報入力部２５２と条件制御部２５３と撮像部２５４と画像記憶部２５５と特徴量抽出部２５６とスコア算出部２５７と判定部２５８と情報提示部２５９とを備えている。通信部２５１は、ネットワーク２６０に接続された特徴量記憶装置２４０等の他の装置との間でデータの送受信を行うように構成されている。物体情報入力部２５２と条件制御部２５３と撮像部２５４と画像記憶部２５５と特徴量抽出部２５６とスコア算出部２５７と判定部２５８と情報提示部２５９は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る個体識別装置１００における物体情報入力部１１７と条件制御部１０２と撮像部１０１と画像記憶部１０３と特徴量抽出部１０４とスコア算出部１０９と判定部１１５と情報提示部１１６と同様に構成されている。
【０１２２】
次に、本実施形態に係る個体識別システム２００の動作を説明する。個体識別システム２００の動作は、以下の三つに大別される。
（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
【０１２３】
［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］
この動作は、個体識別装置２１０により行われる。このときの個体識別装置２１０の動作は、個体識別装置２１０において決定した特定の撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値と物体の表面を特徴付けるデータの値との対応情報を通信部２１１によりネットワーク２６０経由でパラメータ記憶装置２２０へ送信する動作が行われる点を除き、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。
【０１２４】
パラメータ記憶装置２２０におけるパラメータ記憶部２２２は、個体識別装置２１０から特定の撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値と物体の表面を特徴付けるデータの値との対応情報を通信部２２１を通じて受信すると、それを記憶する。これによって、パラメータ記憶部２２２には、例えば図１０に示されるデータと同様なデータ、即ち、物体表面を特徴付けるデータ（図１０の例では素材、表面粗さ、形状）に対応付けて、撮像パラメータの値（図１０の例では照明角度と画像解像度）と画像処理パラメータの値（図１０の例では前処理パラメータセットと特徴抽出パラメータセットの値）とが記憶されることになる。
【０１２５】
［個体登録の動作］
この動作は、個体登録装置２３０により行われる。先ず、個体登録を管理するオペレータは、物体情報入力部２３２を通じて条件制御部２３３に対して、個体登録する物体の表面を特徴付けるデータを入力する。例えば、物体の表面の素材、表面粗さ、形状のデータを入力する。次に条件制御部２３３は、物体情報入力部２３２から入力された物体の表面を特徴付けるデータを指定したパラメータ問合せ要求を、通信部２３１、ネットワーク２６０、および通信部２２１を通じてパラメータ記憶装置２２０のパラメータ提供部２２３へ送信する。パラメータ提供部２２３は、受信したパラメータ問合せ要求で指定された物体の表面を特徴付けるデータの値に近似するデータの値に対応付けて記憶されている画像パラメータおよび画像処理パラメータの値をパラメータ記憶部２２２から取得し、その取得した画像パラメータおよび画像処理パラメータの値を含む応答を通信部２２１、ネットワーク２６０、および通信部２３１を通じて条件制御部２３３へ送信する。条件制御部２３３は、受信した応答に含まれる撮像パラメータの値で定まる撮像条件を撮像部２３４に設定し、また、受信した応答に含まれる画像処理パラメータの値で定まる画像処理条件を特徴量抽出部２３６に設定する。次に撮像部２３４は、設定された撮像条件の下で、個体登録の対象とする物体の表面の凹凸パターンの画像を撮像し、画像記憶部２３５に保存する。次に特徴量抽出部２３６は、画像記憶部２３５に保存された個体登録の対象とする物体の表面の凹凸パターンの画像を読み出し、設定された画像処理条件に基づいて、その画像から特徴量を抽出する。次に特徴量抽出部２３６は、抽出した特徴量と登録対象の物体に関わる付帯情報とを、通信部２３１およびネットワーク２６０および通信部２４１を通じて特徴量記憶装置２４０の特徴量記憶部２４２へ送信する。特徴量記憶部２４２は、受信した特徴量と付帯情報とを対応付けて記憶する。これによって、特徴量記憶部２４２には、例えば図２３に示されるデータと同様なデータ、即ち、登録対象の個体に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。
【０１２６】
［個体識別および個体照合の動作］
この動作は、個体照合装置２５０により行われる。先ず、個体識別および個体照合を管理するオペレータは、物体情報入力部２５２を通じて条件制御部２５３に対して、個体識別および個体照合する物体の表面を特徴付けるデータを入力する。次に条件制御部２５３は、物体情報入力部２５２から入力された物体の表面を特徴付けるデータを指定したパラメータ問合せ要求を、通信部２５１、ネットワーク２６０、および通信部２２１を通じてパラメータ記憶装置２２０のパラメータ提供部２２３へ送信する。パラメータ提供部２２３は、受信したパラメータ問合せ要求で指定された物体の表面を特徴付けるデータの値に近似するデータの値に対応付けて記憶されている画像パラメータおよび画像処理パラメータの値をパラメータ記憶部２２２から取得し、その取得した画像パラメータおよび画像処理パラメータの値を含む応答を通信部２２１、ネットワーク２６０、および通信部２５１を通じて条件制御部２５３へ送信する。条件制御部２５３は、受信した応答に含まれる撮像パラメータの値で定まる撮像条件を撮像部２５４に設定し、また、受信した応答に含まれる画像処理パラメータの値で定まる画像処理条件を特徴量抽出部２５６に設定する。次に撮像部２５４は、設定された撮像条件の下で、個体識別および個体照合する物体の表面の凹凸パターンの画像を撮像し、画像記憶部２５５に保存する。次に特徴量抽出部２５６は、画像記憶部２５５に保存された個体識別および個体照合する物体の表面の凹凸パターンの画像を読み出し、設定された画像処理条件に基づいて、その画像から特徴量を抽出する。ここまでの処理は、個体登録の動作と基本的に同じである。
【０１２７】
次に特徴量抽出部２５６は、抽出した特徴量をスコア算出部２５７へ出力する。このとき、特徴量抽出部２５６からスコア算出部２５７へ出力される特徴量を、以下、個体識別・照合対象の特徴量と記す。次にスコア算出部２５７は、通信部２５１、ネットワーク２６０、および通信部２４１を通じて特徴量記憶装置２４０の特徴量記憶部２４２から全ての特徴量と付帯情報とを読み出す。次にスコア算出部２５７は、特徴量抽出部２５６から入力した個体識別・照合対象の特徴量と、特徴量記憶装置２４０の特徴量記憶部２４２から読み出した全ての特徴量との間の相関を計算して、全ての特徴量に対する照合スコアを算出する。次に、判定部２５８は、スコア算出部２５７が算出した照合スコアに基づき、個体識別・照合対象の特徴量が、特徴量記憶部２４２に記憶されている、どの特徴量と合致するかを判定する。例えば、判定部２５８は、個体識別・照合対象の特徴量と登録されている全特徴量との照合スコアをソートし、照合スコアが最大（相関が最大）となる特徴量を選択する。そして、判定部２５８は、選択した特徴量に紐付いた付帯情報を、識別および照合対象の製品の生産物情報として出力する。また、判定部２５８は、個体識別・照合対象の特徴量と特徴量記憶部２４２に記憶された全特徴量との照合スコアが、予め設定された閾値を超えるかどうかの判定を行ってもよい。そして、判定部２５８は、個体識別・照合対象の特徴量と特徴量記憶部２４２に記憶された全特徴量との照合スコアの何れも閾値を超えない場合、識別および照合対象の製品は、登録されていないと判断し、認証エラーを表す情報を出力する。このように動作する判定部２５８は、管理対象の真贋判定といった、個体認証目的で使用することができる。
【０１２８】
次に情報提示部２５９は、判定部２５８から得た生産物情報や、認証エラー情報を受け、識別および照合対象の製品の個体識別結果である生産物情報や、個体認証情報を図示しない表示装置に表示し或いは外部の端末へ出力する。
【０１２９】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、以下のような効果が得られる。
【０１３０】
個体登録装置２３０および個体照合装置２５０は、撮像条件および画像処理条件を事前に特定する機能を備えていなくても、個体識別装置２１０において撮像条件および画像処理条件が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体の個体登録および個体照合であれば、撮像条件および画像処理条件を設定することができる。その理由は、個体登録装置２３０および個体照合装置２５０は、個体識別装置２１０が事前に決定した画像パラメータおよび画像処理パラメータの値を記憶するパラメータ記憶装置２２０に、物体の表面を特徴付けるデータの値を指定したパラメータ問合せ要求を出せば、該当する撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を含む応答を取得することができるためである。
【０１３１】
［第３の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態と比較して、物体の表面を特徴付けるデータの種類と数が相違する。本実施形態では、物体の表面を特徴付けるデータは、素材名と反射率とで構成される素材情報と、加工名と表面平均粗さとで構成される表面粗さ情報と、形状名と内径・外形寸法とで構成される形状情報とを含む。
【０１３２】
図２８は、本実施形態に係る個体識別装置のパラメータ記憶部３１４の内容例を示す図である。パラメータ記憶部３１４は、図４のパラメータ記憶部１１４に相当する。図２８を参照すると、パラメータ記憶部３１４は、サンプル対象物のグループ毎に、物体の表面を特徴付けるデータの値に対応付けて、撮像パラメータおよび画像処理パラメータの値を記憶する。１つのグループに関するデータは、グループ番号、物体表面を特徴付けるデータ、および、パラメータから構成される。また、物体表面を特徴付けるデータは、素材情報、表面粗さ情報、および、形状情報から構成される。また、素材情報は、素材名と反射率とで構成され、表面粗さ情報は、加工名と表面平均粗さとで構成され、形状情報は、形状名と内径・外径寸法とで構成される。また、パラメータは、撮像パラメータと画像処理パラメータとに大別される。また、撮像パラメータは、照明角度、および、画像解像度の２つのパラメータから構成される。また、画像処理パラメータは、前処理パラメータセット、および、特徴抽出パラメータセットの２つから構成されている。
【０１３３】
素材名は、第１の実施形態における素材と同じであり、金属、樹脂といったカテゴリ名である。反射率は、７０％、３０％といった数値である。加工名は、梨地加工、旋盤加工、サンドブラスト加工といった加工方法を表すカテゴリ名である。表面平均粗さは、第１の実施形態における表面粗さと同じであり、２μｍ、０．３μｍといった数値データである。形状名は、第１の実施形態における形状と同じであり、矩形、円、リングといったカテゴリ名である。内径・外径寸法は、０ｍｍ、１５ｍｍといった数値データである。例えば、矩形の外径は、矩形の重心から端点までの長さである。円の外径は、円の半径である。リングの外径は、リングの中心からリング外周辺までの長さである。リングの内径は、リングの中心からリング内周辺までの長さである。
【０１３４】
また、素材名の欄に記載された「標準値」は、照合側の素材情報が不明あるいはパラメータ記憶部３１４に記憶された素材情報と一致しないときに選択する項目である。また、加工名の欄に記載された「標準値」は、照合側の表面粗さ情報が不明あるいはパラメータ記憶部３１４に記憶された表面粗さ情報と一致しないときに選択する項目である。また、形状名の欄に記載された「標準値」は、照合側の形状情報が不明あるいはパラメータ記憶部３１４に記憶された形状情報と一致しないときに選択する項目である。
【０１３５】
パラメータ記憶部３１４には、素材情報、表面粗さ情報、および、形状情報の全ての組み合わせについて、最適なパラメータ（画像解像度、照明角度、前処理パラメータセット、特徴抽出パラメータセット）が対応付けられている。
【０１３６】
次に、識別および照合する物体の表面を特徴付けるデータに近似するデータの値に対応するパラメータをパラメータ記憶部３１４から取得する動作について説明する。この動作は、図４の条件制御部１０２に相当する本実施形態に係る条件制御部で実施される。
【０１３７】
先ず、条件制御部は、識別および照合する物体の表面を特徴付けるデータを入力する。識別および照合する物体の表面を特徴付けるデータは、照合側素材情報、照合側表面粗さ情報、照合側形状情報から構成される。照合側素材情報は、素材名と反射率とを含む。また照合側表面粗さ情報は、加工法と表面平均粗さとを含む。また照合側形状情報は、形状名と内径・外径寸法とを含む。但し、照合側の素材名、反射率、加工法、表面平均粗さ、形状名、内径・外径寸法のうち、不明なものは入力が省略される。
【０１３８】
次に条件制御部は、検索結果のグループ番号を格納する集合を空に初期化する。次に条件制御部は、照合側素材情報の処理を行う。先ず条件制御部は、照合側素材情報の素材名に一致する素材名を有するグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索する。１以上のグループ番号が検索されたならば、条件制御部は検索されたグループ番号を集合に保存して、照合側素材情報の処理を終える。照合側素材情報の素材名に一致する素材名を有するグループが１つも検索されなかったか、或いは照合側素材情報の素材名が省略されている場合、条件制御部は、照合側素材情報の反射率に既定の閾値の範囲内で一致する反射率を有するグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索する。１以上のグループ番号が検索されたならば、条件制御部は検索されたグループ番号を集合に保存して、照合側素材情報の処理を終える。照合側素材情報の反射率に規定の閾値の範囲内で一致する反射率を有するグループ番号が１つも検索されなかったか、或いは照合側素材情報の反射率が省略されている場合、条件制御部は、素材名が標準値のグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索し、検索したグループ番号を集合に保存して照合側素材情報の処理を終える。
【０１３９】
条件制御部は、照合側素材情報の処理を終えると、照合側表面粗さ情報の処理を行う。まず条件制御部は、集合に保存されているグループ番号の何れかと一致し、且つ、照合側表面粗さ情報の表面平均粗さと既定の閾値の範囲内で一致する表面平均粗さを有するグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索する。１以上のグループ番号が検索されたならば、条件制御部は検索されたグループ番号で集合に保存されているグループ番号を上書きし、照合側表面粗さ情報の処理を終える。上記検索で該当するグループ番号が１つも検索されなかったか、或いは照合側表面粗さ情報の表面平均粗さが省略されている場合、条件制御部は、集合に保存されているグループ番号の何れかと一致し、且つ、照合側表面粗さ情報の加工法と一致する加工法を有するグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索する。１以上のグループ番号が検索されたならば、条件制御部は検索されたグループ番号で集合に保存されているグループ番号を上書きし、照合側表面粗さ情報の処理を終える。該当するグループ番号が１つも検索されなかったか、或いは照合側表面粗さ情報の加工法が省略されている場合、条件制御部は、集合に保存されているグループ番号の何れかと一致し、且つ、加工法が標準値のグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索し、検索されたグループ番号で集合に保存されているグループ番号を上書きし、照合側表面粗さ情報の処理を終える。
【０１４０】
条件制御部は、照合側表面粗さ情報の処理を終えると、照合側形状情報の処理を行う。先ず条件制御部は、集合に保存されているグループ番号の何れかと一致し、且つ、照合側形状情報の内径・外径寸法と既定の閾値の範囲内で一致する内径・外径寸法を有するグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索する。１以上のグループ番号が検索されたならば、条件制御部は検索されたグループ番号で集合に保存されているグループ番号を上書きし、照合側形状情報の処理を終える。上記検索で該当するグループ番号が１つも検索されなかったか、或いは照合側形状情報の内径・外径寸法が省略されている場合、条件制御部は、集合に保存されているグループ番号の何れかと一致し、且つ、照合側形状の形状名と一致する形状名を有するグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索する。１以上のグループ番号が検索されたならば、条件制御部は検索されたグループ番号で集合に保存されているグループ番号を上書きし、照合側形状情報の処理を終える。該当するグループ番号が１つも検索されなかったか、或いは照合側形状情報の形状名が省略されている場合、条件制御部は、集合に保存されているグループ番号の何れかと一致し、且つ、形状名が標準値のグループ番号をパラメータ記憶部３１４から検索し、検索されたグループ番号で集合に保存されているグループ番号を上書きし、照合側形状情報の処理を終える。
【０１４１】
照合側形状情報の処理を終えると、条件制御部は、集合から１つのグループ番号を取り出し、そのグループ番号に対応してパラメータ記憶部３１４に記憶されているパラメータ、即ち、照明角度、画像解像度、前処理パラメータセット、特徴抽出パラメータセットを取り出す。以下、取り出したパラメータによる撮像条件の設定、画像処理条件の設定など第１の実施形態と同様の動作を行われる。
【０１４２】
［第４の実施形態］
図２９を参照すると、本発明の第４の実施形態に係る個体識別システム４００は、記憶手段４０１と取得手段４０２と条件設定手段４０３と撮像手段４０４と抽出手段４０５と照合手段４０６とを備えている。
【０１４３】
記憶手段４０１は、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶するように構成されている。記憶手段４０１は、例えば図４のパラメータ記憶部１１４と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１４４】
取得手段４０２は、照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、入力されたデータと記憶手段４０１に記憶されている各データとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを記憶手段４０１から取得するように構成されている。条件設定手段４０３は、取得手段４０２によって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ように構成されている。取得手段４０２および条件設定手段４０３は、例えば図４の条件制御部１０２と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１４５】
撮像手段４０４は、条件設定手段４０３によって設定された撮像条件の下で、照合対象物体の表面の画像を取得するように構成されている。撮像手段４０４は、例えば図４の撮像部１０１と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１４６】
抽出手段４０５は、撮像手段４０４によって取得された画像から特徴量を抽出するように構成されている。抽出手段４０５は、例えば図４の特徴量抽出部１０４と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１４７】
照合手段４０６は、抽出手段４０５によって抽出された特徴量と登録特徴量とを照合するように構成されている。照合手段４０６は、例えば図４のスコア算出部１０９および判定部１１５と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１４８】
このように構成された本実施形態に係る個体識別システム４００は、以下のように動作する。即ち、先ず、記憶手段４０１は、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを事前に記憶する。次に取得手段４０２は、照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、入力されたデータと記憶手段４０１に記憶されている各データとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを記憶手段４０１から取得する。次に条件設定手段４０３は、取得手段４０２によって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。次に撮像手段４０４は、条件設定手段４０３によって設定された撮像条件の下で、照合対象物体の表面の画像を取得する。次に抽出手段４０５は、撮像手段４０４によって取得された画像から特徴量を抽出する。次に照合手段４０６は、抽出手段４０５によって抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する。
【０１４９】
このように本実施形態に係る個体識別システム４００によれば、撮像パラメータの値が事前に特定されていない物体であっても、撮像パラメータの値が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体であれば、撮像条件を設定することができる。その理由は、記憶手段４０１が基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを事前に記憶し、取得手段４０２が照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、入力されたデータと記憶手段４０１に記憶されている各データとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを記憶手段４０１から取得し、条件設定手段４０３が取得手段４０２によって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ためである。
【０１５０】
［第５の実施形態］
図３０を参照すると、本発明の第５の実施形態に係る個体識別装置５００は、取得手段５０２と条件設定手段５０３と撮像手段５０４と抽出手段５０５と照合手段５０６とを備えている。
【０１５１】
取得手段５０２は、照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと入力されたデータとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを上記記憶手段から取得するように構成されている。条件設定手段５０３は、取得手段５０２によって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ように構成されている。取得手段５０２および条件設定手段５０３は、例えば図４の条件制御部１０２と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１５２】
撮像手段５０４は、条件設定手段５０３によって設定された撮像条件の下で、照合対象物体の表面の画像を取得するように構成されている。撮像手段５０４は、例えば図４の撮像部１０１と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１５３】
抽出手段５０５は、撮像手段５０４によって取得された画像から特徴量を抽出するように構成されている。抽出手段５０５は、例えば図４の特徴量抽出部１０４と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１５４】
照合手段５０６は、抽出手段５０５によって抽出された特徴量と登録特徴量とを照合するように構成されている。照合手段５０６は、例えば図４のスコア算出部１０９および判定部１１５と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１５５】
このように構成された本実施形態に係る個体識別装置５００は、以下のように動作する。即ち、先ず取得手段５０２は、照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを事前に記憶する記憶手段に記憶されている各データと入力されたデータとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを上記記憶手段から取得する。次に条件設定手段５０３は、取得手段５０２によって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。次に撮像手段５０４は、条件設定手段５０３によって設定された撮像条件の下で、照合対象物体の表面の画像を取得する。次に抽出手段５０５は、撮像手段５０４によって取得された画像から特徴量を抽出する。次に照合手段５０６は、抽出手段５０５によって抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する。
【０１５６】
このように本実施形態に係る個体識別装置５００によれば、撮像パラメータの値が事前に特定されていない物体であっても、撮像パラメータの値が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体であれば、撮像条件を設定することができる。その理由は、取得手段５０２が照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを事前に記憶する記憶手段に記憶されている各データと入力されたデータとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて照合対象物体に適用する撮像パラメータを上記記憶手段から取得し、条件設定手段５０３が取得手段５０２によって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ためである。
【０１５７】
［第６の実施形態］
図３１を参照すると、本発明の第６の実施形態に係る個体登録装置６００は、取得手段６０２と条件設定手段６０３と撮像手段６０４と抽出手段６０５と登録手段６０６とを備えている。
【０１５８】
取得手段６０２は、登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと入力されたデータとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて登録対象物体に適用する撮像パラメータを上記記憶手段から取得するように構成されている。条件設定手段６０３は、取得手段６０２によって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ように構成されている。取得手段６０２および条件設定手段６０３は、例えば図４の条件制御部１０２と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１５９】
撮像手段６０４は、条件設定手段６０３によって設定された撮像条件の下で、登録対象物体の表面の画像を取得するように構成されている。撮像手段６０４は、例えば図４の撮像部１０１と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１６０】
抽出手段６０５は、撮像手段６０４によって取得された画像から特徴量を抽出するように構成されている。登録手段６０６は、抽出手段６０５によって抽出された特徴量を登録特徴量として登録するように構成されている。抽出手段６０５および登録手段６０６は、例えば図４の特徴量抽出部１０４と同様に構成することができるが、それに限定されない。
【０１６１】
このように構成された本実施形態に係る個体登録装置６００は、以下のように動作する。即ち、先ず取得手段６０２は、登録物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを事前に記憶する記憶手段に記憶されている各データと入力されたデータとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて登録対象物体に適用する撮像パラメータを上記記憶手段から取得する。次に条件設定手段６０３は、取得手段６０２によって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。次に撮像手段６０４は、条件設定手段６０３によって設定された撮像条件の下で、登録対象物体の表面の画像を取得する。次に抽出手段６０５は、撮像手段６０４によって取得された画像から特徴量を抽出する。次に登録手段６０６は、抽出手段６０５によって抽出された特徴量を登録特徴量として登録する。
【０１６２】
このように本実施形態に係る個体登録装置６００によれば、撮像パラメータの値が事前に特定されていない物体であっても、撮像パラメータの値が事前に特定されている物体とよく似た表面を有する物体であれば、撮像条件を設定することができる。その理由は、取得手段６０２が登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを事前に記憶する記憶手段に記憶されている各データと入力されたデータとの近似度を算出し、算出した近似度に基づいて登録対象物体に適用する撮像パラメータを上記記憶手段から取得し、条件設定手段６０３が取得手段６０２によって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ためである。
【０１６３】
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明は、製品表面の微細凹凸や紋様、素材表面のランダムパターン等の、同一製造過程で生じる自然発生的な微細なパターンの差異を、カメラ等の撮像装置を用いて画像として取得し、その微細なパターンを認識することで、製品個々の個体識別や管理を行う分野に利用できる。例えば、工場等における製造ラインでのトレーサビリティや、ブランド物のファスナ等によるトレーサビリティの管理に利用できる。【０１６５】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段と、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、該入力されたデータと前記記憶手段に記憶されている各データとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む
個体識別システム。
［付記２］
前記記憶手段は、前記基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて、さらに、画像処理パラメータを記憶するように構成され、
前記取得手段は、さらに、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記画像処理パラメータを前記記憶手段から取得するように構成され、
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するように構成され、
前記抽出手段は、前記設定された画像処理条件の下で、前記画像に対して画像処理を行って前記画像から特徴量を抽出するように構成されている
付記１に記載の個体識別システム。
［付記３］
前記抽出手段は、前記画像処理では、前記画像に対する前処理と前記前処理後の画像に対する特徴抽出処理とを行うように構成され、
前記画像処理パラメータは、前記前処理で使用する１以上のパラメータおよび前記特徴抽出処理で使用する１以上のパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
付記２に記載の個体識別システム。
［付記４］
前記撮像パラメータは、照明光が前記照合対象物体の表面に入射する角度である照明角度を表すパラメータ、および前記画像の画像解像度を表すパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
付記１乃至３の何れかに記載の個体識別システム。
［付記５］
前記表面を特徴付けるデータは、表面の素材の種類を表すデータ、表面の粗さの程度を表すデータ、および、表面の形状を表すデータのうちの少なくとも１つのデータを含む、
付記１乃至４の何れかに記載の個体識別システム。
［付記６］
前記撮像パラメータの値を或る候補値として複数種類の前記基準物体の表面のそれぞれを複数回撮像して得られた複数の画像のそれぞれから抽出された特徴量を入力し、ペアを構成する２つの特徴量が同一の種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物体の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種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物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する特徴量ペア生成手段と、
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パラメータ決定手段と、を含む
付記１乃至５の何れかに記載の個体識別システム。
［付記７］
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む
個体識別装置。
［付記８］
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する登録手段と、を含む
個体登録装置。
［付記９］
コンピュータを、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、
して機能させる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１０］
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得し、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する
個体識別方法。
［付記１１］
前記記憶手段は、前記基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて、さらに、画像処理パラメータを記憶するように構成され、
前記取得では、さらに、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記画像処理パラメータを前記記憶手段から取得し、
前記設定では、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、
前記抽出では、前記設定された画像処理条件の下で、前記画像に対して画像処理を行って前記画像から特徴量を抽出する、
付記１０に記載の個体識別方法。
［付記１２］
前記画像処理では、前記画像に対する前処理と前記前処理後の画像に対する特徴抽出処理とを行い、
前記画像処理パラメータは、前記前処理で使用する１以上のパラメータおよび前記特徴抽出処理で使用する１以上のパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
付記１１に記載の個体識別方法。
［付記１３］
前記撮像パラメータは、照明光が前記照合対象物体の表面に入射する角度である照明角度を表すパラメータ、および前記画像の画像解像度を表すパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
付記１０乃至１２の何れかに記載の個体識別方法。
［付記１４］
前記表面を特徴付けるデータは、表面の素材の種類を表すデータ、表面の粗さの程度を表すデータ、および、表面の形状を表すデータのうちの少なくとも１つのデータを含む、
付記１０乃至１３の何れかに記載の個体識別方法。
［付記１５］
さらに、
前記撮像パラメータの値を或る候補値として複数種類の前記基準物体の表面のそれぞれを複数回撮像して得られた複数の画像のそれぞれから抽出された特徴量を入力し、ペアを構成する２つの特徴量が同一の種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物体の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種類の前記基準物体の複数の画像から抽出された特徴量ペアを、前記複数種類の基準物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、
付記１０乃至１４の何れかに記載の個体識別方法。
［付記１６］
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する、
個体登録方法。
【符号の説明】
【０１６６】
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…物体情報入力部
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…識別対象物
１６５…テーブル
１６６…照明部
２００…個体識別システム
２１０…個体識別装置
２１１…通信部
２２０…パラメータ記憶装置
２２１…通信部
２２２…パラメータ記憶部
２２３…パラメータ提供部
２３０…個体登録装置
２３１…通信部
２３２…物体情報入力部
２３３…条件制御部
２３４…撮像部
２３５…画像記憶部
２３６…特徴量抽出部
２４０…特徴量記憶装置
２４１…通信部
２４２…特徴量記憶部
２５０…個体照合装置
２５１…通信部
２５２…物体情報入力部
２５３…条件制御部
２５４…撮像部
２５５…画像記憶部
２５６…特徴量抽出部
２５７…スコア算出部
２５８…判定部
２５９…情報提示部
４００…個体識別システム
４０１…記憶手段
４０２…取得手段
４０３…条件設定手段
４０４…撮像手段
４０５…抽出手段
４０６…照合手段
５００…個体識別装置
５０２…取得手段
５０３…条件設定手段
５０４…撮像手段
５０５…抽出手段
５０６…照合手段
６００…個体登録装置
６０２…取得手段
６０３…条件設定手段
６０４…撮像手段
６０５…抽出手段
６０６…登録手段
【図１】
2020065798.tif 000003
【図２】
2020065798.tif 000004
【図３】
2020065798.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2020065798.tif 000007
【図５Ｂ】
2020065798.tif 000008
【図６】
2020065798.tif 000009
【図７】
2020065798.tif 000010
【図８】
2020065798.tif 000011
【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】
2020065798.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
2020065798.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2020065798.tif 000029
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月26日(2021.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段と、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、該入力されたデータと前記記憶手段に記憶されている各データとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む
個体識別システム。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて、さらに、画像処理パラメータを記憶するように構成され、
前記取得手段は、さらに、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記画像処理パラメータを前記記憶手段から取得するように構成され、
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するように構成され、
前記抽出手段は、前記設定された画像処理条件の下で、前記画像に対して画像処理を行って前記画像から特徴量を抽出するように構成されている
請求項１に記載の個体識別システム。
【請求項３】
前記抽出手段は、前記画像処理では、前記画像に対する前処理と前記前処理後の画像に対する特徴抽出処理とを行うように構成され、
前記画像処理パラメータは、前記前処理で使用する１以上のパラメータおよび前記特徴抽出処理で使用する１以上のパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項２に記載の個体識別システム。
【請求項４】
前記撮像パラメータは、照明光が前記照合対象物体の表面に入射する角度である照明角度を表すパラメータ、および前記画像の画像解像度を表すパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項１乃至３の何れかに記載の個体識別システム。
【請求項５】
前記表面を特徴付けるデータは、表面の素材の種類を表すデータ、表面の粗さの程度を表すデータ、および、表面の形状を表すデータのうちの少なくとも１つのデータを含む、
請求項１乃至４の何れかに記載の個体識別システム。
【請求項６】
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、を含む
個体識別装置。
【請求項７】
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する登録手段と、を含む
個体登録装置。
【請求項８】
コンピュータを、
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得する取得手段と、
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、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する照合手段と、
して機能させるプログラム。
【請求項９】
照合対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記照合対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記照合対象物体の表面の画像を取得し、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量と登録特徴量とを照合する
個体識別方法。
【請求項１０】
登録対象物体の表面を特徴付けるデータが入力されると、基準物体の表面を特徴付けるデータに対応付けて撮像パラメータを記憶する記憶手段に記憶されている各データと前記入力されたデータとの近似度を算出し、前記算出した近似度に基づいて前記登録対象物体に適用する前記撮像パラメータを前記記憶手段から取得し、
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し、
前記設定された撮像条件の下で、前記登録対象物体の表面の画像を取得する撮像手段と、
前記取得された画像から特徴量を抽出し、
前記抽出された特徴量を登録特徴量として登録する、
個体登録方法。
【国際調査報告】
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