ARマーカを用いた通過判定および寸法計測手法の開発
Development of a Method for Determining Passage
and Measuring Dimensions Using AR Markers

升井 洋志
北見工業大学 工学部
地域未来デザイン工学科 情報デザイン・コミュニケーション工学コース

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Table of contents
1. はじめに

2. 通過判定
3. 通過物体の大きさ判定
4. 測定結果（適用例）
5. まとめ2

1. はじめに通過判定と大きさ認識
・通過判定
店舗入口、公共交通機関の乗降口
人数・流量の把握

・大きさ認識一定の速度で通過する物体の大きさ認識3

2. 通過判定
通過判定の方式
・光学センサによる測定
光学センサからの測定情報をもとにした方法 [1][2]センサが複数必要な場合も・画像認識
カメラ映像を画像処理し、通過方向、個体数等を認識 [3]
処理にかかる計算機負荷およびネットワーク負荷[1] 秦 淑彦, “焦電型赤外線センサを用いた1人用ゲートにおける 通行判定”,
日本知能情報ファジィ学会誌, Vol. 28, No. 6, pp.887- 898 (2016).
[2] 山田 優馬, 廣森 聡仁, 山口 弘純, 東野 輝夫, “測域センサを利用 した高精度なバス乗降計測システム”,
第 25 回マルチメディア 通信と分散処理ワークショップ論文集, pp.24-31 (2017).
[3] 山田 優馬, 廣森 聡仁, 山口 弘純, 東野 輝夫, “路線バスにおける カメラ画像を用いた OD 計測システムの提案”,
研究報告高度交 通システムとスマートコミュニティ(ITS),2019-ITS-79(18), pp.1-8 (2019).

42. 通過判定
通過判定の条件
本研究における通過判定の要件定義(1) 通過物体の検知(2) 通過方向の検知
さらに、実際の導入における追加要件(3) 導入および運用コスト削減(4) 導入機器の汎用性

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2. 通過判定提案手法
本研究では、以下の方法による通過判定手法を提案する(1) 通過判定のトリガとしてARマーカを配置・使用(2) 検知手法はカメラによるARマーカ撮影(3) RaspberryPi等のシングルボードPCでも駆動可能なシステム

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2. 通過判定
ARマーカによる通過判定

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2. 通過判定
本提案手法の利点(1) 通過判定のトリガとしてARマーカを配置・使用
自由度の高いARマーカの配置(2) 検知手法はカメラによるARマーカ撮影
単一カメラによる画像処理・軽い処理(3) RaspberryPi等のシングルボードPCでも駆動可能
安価なシステム導入が可能(4) Open CV + Python
汎用性の高いシステム
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2. 通過判定
ARマーカによる通過判定

物体が通過すると、IDの違うマーカが順に隠れる

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2. 通過判定

大きさの違う場合を想定して、いくつかの通過パターンを用意する

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2. 通過判定
複数人数の場合
遷移前

遷移後「２人目」の通過[N1] (1, 1, 0)(1, 0, 1)

通過方向

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2. 通過判定
複数人数の場合

12

2. 通過判定
複数人数の場合
遷移後

遷移前
(a)

極端な遷移の禁止(b)を禁止[N1] (1, 1, 0)(b)[N’] (1, 0, 0)(a) と(c)では、(a)を優先(c)[N2] (0, 0, 0)

優先する遷移の指定(d)[N’] (0, 0, 1)

スレッド追加13

2. 通過判定
複数人数の場合
遷移後遷移前(a)

極端な遷移の禁止(b)を禁止[N’] (1, 0, 0)[N1] (1, 1, 0)

優先する遷移の指定(a) と(c)では、(a)を優先[N2] (0, 0, 0)(d)[N’] (0, 0, 1)

スレッド追加14

2. 通過判定「引き返し」への対応（0, 0, 0)（0, 0, 1)（0, 1, 0)（0, 0, 1)（0, 0, 0)
このような遷移をした場合はカウントをキャンセル

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3. 通過物体の大きさ判定
通過方向と垂直方向の大きさ判定（0, 0, 0)（0, 1, 1)（0, 0, 0)

コンビニの入口等に設置することで防犯対策に
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3. 通過物体の大きさ判定
通過方向に並行な方向の大きさ判定
ARマーカ

通過方向に並行な方向のARマーカが何個隠れるか17

3. 通過物体の大きさ判定
ARマーカ配置の改良

測定精度:

A+G

測定可能な最小寸法:

A+G>（全体を調整する必要あり）

SM（個別に調整可能）18

4. 測定結果
複数物体の通過判定
場所：北見工業大学生活協同組合 食堂入口

協力: 令和元年度・令和２年度北見工業大学卒業研究19

4. 測定結果
複数物体の通過判定
場所：北見工業大学生活協同組合 食堂入口
測定期間:
多人数対応前：2020-12-15 11:45 ～ 2020-12-15 12:40
多人数対応後：2020-12-22 11:45 ～ 2020-12-22 12:40
測定結果:
対応前
通過人数（人）：154
誤判定数（回）： 36
誤判定率（％）：16.88対応後
150
149.33
協力: 令和元年度・令和２年度北見工業大学卒業研究20

方向カウンタの処理の修正• 初期状態が関わるパターンの変化の場合、±1.0の範囲では極一部のパターンでしか方向カウンタの値が変化していないため、正しく方向カウンタの処理が行えていない• IDの変化量が初期状態+1.5以下の場合、方向カウンタを+1行う
初期状態の絶対値-1.5以上の場合、方向カウンタを-1行う

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4. 測定結果
複数物体の通過判定（修正後）
場所：生活協同組合 食堂
測定期間:2021-01-19 11:45 ～ 2020-01-19 12:40
測定結果:
対応前
通過人数（人）：154
誤判定数（回）： 36
誤判定率（％）：16.88

対応後
150
149.33

修正後
160
31.88
協力: 令和元年度・令和２年度北見工業大学卒業研究22

4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定
サイズ計測用マーカ

測定対象

通過認識用マーカ

進行方向23

4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定

測定対象がARマーカパターンの通過を開始すると速度計測用のタイマーカウントが始まる
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4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定

測定対象がARマーカパターン通過中の様子
このとき行われる処理等はない
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4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定

測定対象が通過判定用マーカを通過したときの様子
速度計測用のタイマーはカウントを止め、システムが寸法計測に必要な計算を開始する
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4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定
ARマーカ設置側

ベルトコンベヤ
測定対象

カメラ視点

Webカメラ27

4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定
ARマーカ設置側

ベルトコンベヤ
測定対象

カメラ視点

Webカメラ28

全長：Ｗ１

長さ：L1

ARマーカ設置ボード

幅：W２

長さ : L2

全長：Ｗ１

速度 : v

コンベヤ速度 : v
通過に掛かった時間 : t
W１ : W２ = L１ : L２29

4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定

通過物体のサイズと測定誤差

だいたい20mmくらい

・実施環境
測定用マーカサイズ : 42mm
撮影フレームレート: 30FPS
使用カメラ : Logitech C980GR
協力: 令和３年度 北見工業大学卒業研究30

4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定

通過物体の速度と測定誤差速度が高すぎるとカメラのFPSが追いつかない・実施環境
測定用マーカサイズ : 42mm
撮影フレームレート: 30FPS
使用カメラ : Logitech C980GR
協力: 令和３年度 北見工業大学卒業研究31

4. 測定結果
通過物体の大きさ判定に関する測定

カメラのFPSと測定誤差

カメラのFPSが小さすぎると測定が追いつかない・実施環境
測定用マーカサイズ : 42mm
撮影フレームレート: 30FPS
使用カメラ : Logitech C980GR
協力: 令和３年度 北見工業大学卒業研究32

5. まとめ
本提案システム(1) 通過判定のトリガとしてARマーカを配置・使用(2) 検知手法はカメラによるARマーカ撮影(3) RaspberryPi等のシングルボードPCでも駆動可能なシステム

通過判定および大きさ判定
・通過判定に関しては十分な精度が得られた・通過物体の大きさ判定は、カメラのFPSと通過速度に相関があるため、被写体の動作の性質によって調整が必要
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本技術に関する知的財産権

発明の名称：移動体通過判定システム及び判定方法
出願番号：特願2021-091103 (2021-5-31 出願)

出願人：国立大学法人北海道国立大学機構
発明者：升井 洋志

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お問い合わせ先

北見工業大学 知的財産センター（研究協力課）
TEL
0157-26-9152
FAX
0157-26-9155
E-mail chizai@desk.kitami-it.ac.jp

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