WO2018150519A1

WO2018150519A1 - 物体照合装置

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Publication number: WO2018150519A1
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Inventors: 佑太工藤; 石山　塁; 高橋　徹
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Filing date: 2017-02-16
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Abstract

物体管理システムは、識別子生成装置と物体照合装置とを有する。識別子生成装置は、対象物体にインク層を形成する生成部と、インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、撮像された結果を記憶部に登録する登録部とを含む。物体照合装置は、対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、撮像して得られた凹凸パターンの画像に基づいて対象物体を認識する認識部とを含む。

Description

物体照合装置

　本発明は、物体照合装置、識別子生成装置、物体管理システム、物体照合方法、識別子生成方法、物体管理方法、プログラム、および撮像アダプタに関する。

　物の微小な凹凸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。

　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物体の認証や照合に利用することが記載されている。ここで、梨地紋様は、デザインとして形成されている場合のみならず、物体の識別又は照合のために、故意に照合領域に梨地紋様を形成した場合を含むとしている。さらに、梨地紋様は、金属や合成樹脂等への加工処理によって施された梨地紋様のみならず、皮革製品に表面処理（例えば、シボ加工）することにより得られたシワ紋様（シボ）等も含むとしている。そして特許文献１には、そのような微細な凹凸パターンをコントラスト良く撮影するための撮影補助具、撮影装置、撮影方法が記載されている。

　また、例えば特許文献２には、ブラスト加工やエッチングによるシボ加工によって鋳型の内表面に凹凸パターンを形成する方法が記載されている。また特許文献２には、凹凸パターンをコントラスト良く撮像するために、凹部に例えば黒色インクを充填して着色し、そのとき凸部に付着したインクをダミー鋳造によって除去する方法が記載されている。

ＷＯ２０１４／０２１４４９特開２０１６－２００４４６号公報

　しかしながら、金属や合成樹脂等への加工処理によって或いはブラスト加工やエッチングによるシボ加工によって、物体の表面に微細な凹凸パターンを形成するためには、大掛かりな加工装置が必要になる。そのため、物体の微小な凹凸パターンの個体差を認証や照合に手軽に利用するのが困難であった。

　本発明の目的は、上述した課題を解決する装置および方法を提供することにある。

　本発明の一形態に係る物体照合装置は、
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部と、
を含む。

　本発明の他の形態に係る識別子生成装置は、
　対象物体にインク層を形成する生成部と、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する登録部と、
を含む。

　本発明の他の形態に係る物体管理システムは、
　識別子生成装置と物体照合装置とを有する物体管理システムであって、
　前記識別子生成装置は、
　対象物体にインク層を形成する生成部と、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する登録部と、
を含み、
　前記物体照合装置は、
　前記対象物体に形成された前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部と、
を含む。

　本発明の他の形態に係る物体照合方法は、
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する。

　本発明の他の形態に係る識別子生成方法は、
　対象物体にインク層を形成し、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する。

　本発明の他の形態に係る物体管理方法は、
　識別子生成工程と物体照合工程とを有する物体管理方法であって、
　前記識別子生成工程では、
　対象物体にインク層を形成し、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像された結果を記憶部に登録し、
　前記物体照合工程では、
　前記対象物体に形成された前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する。

　本発明の他の形態に係るプログラムは、
　コンピュータを、
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部、
として機能させる。

　本発明の他の形態に係る撮像アダプタは、
　物体上に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像するカメラに装着可能な撮像アダプタであって、
　前記インク層に正対する法線方向から所定の角度の斜め四方から前記インク層の表面に光を投射する光源と、
　前記インク層から見て前記光源の方向以外の方向を暗領域とした筐体であって、前記光源から投射され、前記インク層の表面で鏡面反射した光を受光し、前記凹凸パターンを明暗像として観測するための開口を有する筐体と、
を備える。

　本発明は、上述した構成を有することにより、微小な凹凸パターンの個体差を認証や照合に利用できる簡便な装置および方法を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置の構成例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における生成部として使用可能なインク付与ユニットの一例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における生成部として使用可能なインク付与ユニットの他の例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における生成部の構成例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における生成部のインク付与ユニットがインク層生成位置まで降下した状態を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部の一例を示す構成図である。本発明を実現するためのコンピュータの一例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部に備わる判定部の構成例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部に備わる判定部に含まれる比較部の動作を説明するグラフの一例である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部に備わる判定部に含まれる照合部の動作を説明するグラフの一例である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部に備わる判定部に含まれる照合部の動作を説明するグラフの他の例である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部に備わる判定部の他の構成例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置における撮像部に備わる画像処理部の構成例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る識別子生成装置を用いて実行する識別子生成方法の手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る識別子生成装置の構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る識別子生成装置を用いて実行する識別子生成方法の手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施形態に係る識別子生成装置を斜め下から見た外観斜視図である。本発明の第３の実施形態に係る識別子生成装置を斜め上から見た外観斜視図である。本発明の第３の実施形態に係る識別子生成装置を用いて実行する識別子生成方法の手順を示すフローチャートである。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置の構成例を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置を用いて実行する物体照合方法の手順を示すフローチャートである。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部の構成例を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第１の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第１の構成例の筐体の平面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第１の構成例の作用を説明する図であって、インク層から撮像アダプタの内面を観測したときの明暗状態を示す模式図である。インク層に上方斜め四方から投射する光による鏡面反射光を模式的に示す図である。特許文献１に記載された撮影補助具の作用を説明する図であって、インク層から撮像補助具の内面を観測したときの明暗状態を示す模式図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第２の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第３の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第４の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第５の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第６の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第７の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる撮像アダプタの第８の構成例を示す側面図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる画像処理部の構成例を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置における撮像部に備わる画像処理部内の個体識別子抽出部の構成例を示す図である。本発明の第５の実施形態に係る物体管理システムの構成例を示す図である。本発明の第５の実施形態に係る物体管理システムを用いて実行する物体管理方法の手順を示すフローチャートである。本発明の第６の実施形態に係る物体照合装置の構成例を示す図である。

　物体上に形成されたインク層の表面は、完全な平でなく、微細な凹凸が存在する。特に、速乾性インクによるインク層、或いは非速乾性インクであっても乾燥過程の初期段階で強く加熱されたインク層の表面には、クレータリング（ｃｒａｔｅｒｉｎｇ）と呼ばれる現象によって噴火口（クレーター）状の凹凸が発生する。クレータリングは、インク皮膜の表層だけに乾燥皮膜が形成し、下層に溶剤分が閉じ込められ、この溶剤分が表面皮膜を突き破って吹き出すためにクレーター状の紋様（クレータリング紋様）ができる現象である。クレーターの直径（インク層平面方向のサイズ）は、発明者による観察によれば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であった。本発明は、このようにインク層の表面に形成される微細なクレータリング紋様を個体識別に用いる点を主たる特徴とする。以下、本発明を幾つかの実施の形態を挙げて説明する。なお、本明細書におけるインクは、狭義のインクを意味するだけでなく、塗料を含む。

[第１の実施形態]
　図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る個体識別装置１００は、物体１１０上にインク層１１１を生成する装置である。また個体識別装置１００は、生成したインク層１１１の表面の凹凸パターン１１２の画像を取得するために凹凸パターン１１２を撮像する装置である。また個体識別装置１００は、取得した凹凸パターン１１２の画像から物体１１０の個体識別に用いる個体識別子を生成する装置である。更に個体識別装置１００は、生成した個体識別子を記憶部１２０に登録する装置である。

　物体１１０は、個体識別のための凹凸パターン１１２を生成する対象物である。物体１１０は、例えば工業製品や商品パッケージである。また物体１１０は、個人の持ち物（名刺や手帳など）あるいは個人の身体の一部（例えば指など）であってもよい。

　個体識別装置１００は、主な機能部として、生成部１０１と撮像部１０２と登録部１０３とを有する。

　生成部１０１は、物体１１０上にインク層１１１を生成する機能を有する。生成部１０１は、例えば、物体１１０上にインクを一滴あるいは数滴だけ塗布することによってインク層１１１を生成する。生成部１０１は、例えば、市販のインクペンやインクジェットなどのインク付与ユニットを含むことができる。インク層１１１を形成するために使用するインクは、速乾性インクであることが好ましい。例えば、インクペンとして、寺西化学工業株式会社が製造販売している「速乾マーカー　ドライエース」が使用できるが、それに限定されないことは言うまでもない。本発明のために専用に設計されたインクペンを使用してもよい。

　生成部１０１は、物体１１０が、インクを吸収する吸収面とインクを吸収しない非吸収面とを有する場合、物体１１０の複数の面のうち非吸収面を選択し、非吸収面上にインク層１１１を形成する。こうすることにより、インク層の表面にクレータリング現象による凹凸を確実かつ多数発生させることができる。

　また生成部１０１は、物体１１０上にインク層１１１を生成する際、好ましくは、物体１１０上の同一箇所或いは近傍の箇所に、限られた短い時間以内に、複数回にわたってインクを塗布あるいは滴下させる。換言すれば、生成部１０１は、インクペンのペン先を物体１１０の面に連打する。こうすることによって、物体１１０上に塗布されるインク層の厚みが増大するために、インク層の表面にクレータリング現象による凹凸を確実かつ多数発生させることができる。また、こうすることによって、物体１１０上の非吸収面上にインク層１１１を形成した場合であってもインク層の表面にクレータリング現象による凹凸の発生を促進することが可能になる。

　図２は、生成部１０１として使用可能なインク付与ユニットの一例を示す。この例のインク付与ユニット１３１は、ペン状のハウジング１２２の先端部分に設けられた貫通孔にフェルト材で構成されたペン先部１２３が装着されている。また、ハウジング１２２内にインク１２４が充填されている。インク１２４は、速乾性であることが望ましい。インク１２４の色は黒色、赤色など、任意でよい。ハウジング１２２内に充填してあるインク１２４は、毛細管現象によりペン先部１２３に染み込む。ペン先部１２３の先端を物体に当接すると、ペン先部１２３から染み出るインクが物体上に塗布される。ハウジング１２２の後端に取り付けられたキャップ１２７は、インク１２４を補充できるように着脱自在になっている。

　図３は、生成部１０１として使用可能なインク付与ユニットの他の例を示す。この例のインク付与ユニット１４１は、インクジェットノズル１４２と駆動部１４３とインクタンク１４４とを備える。インクタンク１４４には、好ましくは速乾性インクが充填されている。駆動部１４３は、図示しない信号線を通じて出力指令を受けると、インクタンク１４４から供給されるインクを所定の圧力で一定時間だけインクジェットノズル１４２の先端から外部に噴出させる。外部に噴出したインクは、物体の面に付着し、インク層を形成する。

　図４は、生成部１０１の一例を示す構成図である。この例の生成部１０１は、プレート１５１に設けられた貫通孔にインク付与ユニット１５２が着脱自在に装着されている。インク付与ユニット１５２は、例えばインクペンである。インク付与ユニット１５２は、インク付与ユニット１５２を常時上方へ弾性力を付与するリターンスプリング１５３を備えている。インク付与ユニット１５２の上方には、外部から所定のコマンドを受信すると、シリンダのピストンロッド１５４を上下動させる駆動部１５５が設けられている。駆動部１５５の筐体とプレート１５１とは連結部材１５７によって連結されている。図５に示すように、駆動部１５５によりピストンロッド１５４を下方にストロークさせてインク付与ユニット１５２を押圧すると、インク付与ユニット１５２がリターンスプリング１５３の弾性力に抗して、待機位置からインク付与位置まで降下する。これにより、インク付与ユニット１５２がインクペンの場合、ペン先が物体１１０の面に当接し、物体１１０の面にインクが一滴だけ付与される。また、インク付与ユニット１５２がインクジェットの場合、インクジェットノズルの先端部がインクを噴射するための適切な高さに位置決めされ、その位置からインクを噴射すると物体１１０の面にインクが付与される。他方、駆動部１５５によりピストンロッド１５４を上昇させると、インク付与ユニット１５２がリターンスプリング１５３の弾性力により待機位置まで上昇する。

　図４および図５に示した生成部１０１では、インク付与ユニット１５２を待機位置からインク付与位置まで移動させ、またインク付与位置から待機位置まで移動させるために、シリンダのピストンロッド１５４を使ったシリンダストローク機構を使用した。しかし、インク付与ユニット１５２を上下動させる機構は、シリンダストローク機構に限定されず、その他の機構、例えばリニアガイドとボールねじによる直動機構を使用してもよい。

　再び図１を参照すると、撮像部１０２は、生成部１０１によるインク層１１１の生成に連動して、インク層１１１の表面の凹凸パターン１１２を撮像する機能を有する。また、撮像部１０２は、凹凸パターン１１２の安定後、凹凸パターン１１２の画像を取得する機能を有する。更に、撮像部１０２は、取得した凹凸パターン１１２の画像から、凹凸パターン１１２に依存する特徴量を、物体１１０の個体識別子として抽出する機能を有する。

　図６は撮像部１０２の一例を示す構成図である。この例の撮像部１０２は、カメラ１６１と検出部１６２と判定部１６３と画像処理部１６４とを備える。検出部１６２と判定部１６３と画像処理部１６４は、専用のハードウェアで実現することができる以外に、図７に示すような演算処理部５０１と記憶部５０２とを有するコンピュータ５００とプログラム５０３とで実現することができる。プログラム５０３は、コンピュータ５００の立ち上げ時等にコンピュータ５００に読み取られ、コンピュータ５００の動作を制御することにより、コンピュータ５００上に検出部１６２と判定部１６３と画像処理部１６４とを実現する。

　カメラ１６１は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅｓ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ）イメージセンサを使用したカメラで構成することができる。

　検出部１６２は、生成部１０１によってインク層１１１の生成が行われたか否かを検出する機能を有する。判定部１６３は、インク層１１１の表面の凹凸パターン１１２が安定したか否かを判定する機能を有する。画像処理部１６４は、凹凸パターン１１２が安定したと判定された後の凹凸パターン１１２の画像を取得する機能を有する。また画像処理部１６４は、取得した画像から個体識別のための特徴量を抽出して登録部１０３に出力する機能を有する。以下、検出部１６２、判定部１６３、および画像取得部１６４の構成例について詳細に説明する。

　まず、検出部１６２の構成例について説明する。

　検出部１６２は、インク層１１１を生成する際の生成部１０１の動きをセンサによって検出することによって、インク層１１１の生成が行われたか否かを検出するように構成することができる。例えば、生成部１０１がインク層１１１を生成する際に所定の動き行う場合、検出部１６２は、生成部１０１の上記所定の動きを検出するように構成することができる。例えば、生成部１０１が図４および図５に示した構成を有する場合、インク付与ユニット１５２がインク付与位置まで降下したことをリミットスイッチ１５６によって検出するように構成することができる。

　また検出部１６２は、生成部１０１との間で信号を授受することによって、生成部１０１によってインク層１１１の生成が行われたか否かを検出するように構成することができる。例えば、生成部１０１が図４および図５に示した構成を有する場合、駆動部１５５に対して外部から与えられるコマンドを検出部１６２にも同時に与える。検出部１６２は、コマンドを受信したときに生成部１０１によるインク層１１１の生成が行われたことを検出する。

　また検出部１６２は、物体１１０上の所定の領域の視覚的な変化を画像認識によって検出することによって、インク層１１１の生成が行われたか否かを検出するように構成することができる。例えば、検出部１６２は、画像処理部１６４を通じてカメラ１６１によって物体１１０上の所定領域の画像を一定の時間間隔で取得する。所定領域としては、インク層１１１が生成される予定の箇所を含む領域が望ましい。次に、検出部１６２は、取得した１枚の画像から抽出した所定の特徴量と直前に取得した１枚の画像から抽出した所定の特徴量との差分を算出し、算出した差分の絶対値を閾値と比較する。ここで、特徴量としては、画像の輝度値の平均値を使用することができるが、それに限定されない。次に、検出部１６２は、差分の絶対値が閾値より大きければ、生成部１０１がインク層の生成を行ったと判断し、そうでなければ生成部１０１によるインク層の生成は行われていないと判断する。一般に、インク層１１１の生成前後でインク層Ｔ１１１が生成される予定の領域は、視覚的に大きく変化する。そのため、そのような視覚的な変化を検出することにより、生成部１０１がインク層１１１の生成を行ったか否かを検出することができる。

　次に、判定部１６３の構成例について説明する。

　図８は、判定部１６３の一例を示す構成図である。この例の判定部１６３は、物体１１０上に生成されたインク層１１１の表面の凹凸パターン１１２を時系列で撮像して得た時系列画像に基づいて、凹凸パターン１１２が安定したか否かを画像処理により判定する。この判定部１６３は、画像取得部１７１、特徴点抽出部１７２、局所特徴量算出部１７３、基準値記憶部１７４、特徴点記憶部１７５、局所特徴量記憶部１７６、比較部１７７、照合部１７８～１７９、および判定結果出力部１８０を備えている。

　画像取得部１７１は、物体１１０上に生成された凹凸パターン１１２の時系列画像をカメラ１６１から直接あるいは画像処理部１６４を介して間接的に取得する。取得された画像には画像番号のような画像識別子ｉが付与される。

　特徴点抽出部１７２は、画像取得部１７１によって取得された画像の２次元の輝度分布に対して微分フィルタ（ｓｏｂｅｌ等）を作用させることにより、画像からエッジやコーナなどにある特徴的な点（特徴点）を抽出する。局所特徴量算出部１７３は、抽出された特徴点とその近傍の画素の画素値とから、その特徴点に関する特徴量（局所特徴量）を算出する。局所特徴量としては、例えば、２次元配列における画素値の分布の勾配や勾配方向に基づいて特徴点ごとにオリエンテーション（方向）を割当てる方法、例えばＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｖａｒｉａｎｔ　Ｆｅａｔｕｒｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴量、ＢＲＩＥＦ（Ｂｉｎａｒｙ　Ｒｏｂｕｓｔ　Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ）を使用することができるが、それに限定されない。

　基準値記憶部１７４は、時系列画像の各画像から抽出された特徴点の数と比較するための基準値を記憶する。この基準値は、所定の照合精度を得るために必要な特徴点の数に基づいて決定される。特徴点記憶部１７５は、時系列画像の各画像から抽出された特徴点の情報（特徴点の数や画像における位置など）を画像識別子ｉに関連付けて記憶する。局所特徴量記憶部１７６は、時系列画像の各画像の各特徴点から算出された局所特徴量を画像識別子ｉに関連付けて記憶する。

　比較部１７７は、特徴点抽出部１７２において画像識別子ｉを有する画像から特徴点が抽出される毎に、その画像から抽出された特徴点の数と基準値記憶部１７４に記憶された基準値とを比較し、抽出された特徴点の数が基準値を超えていれば、画像識別子ｉと値１との組を出力し、そうでなければ画像識別子ｉと値０との組を出力する。

　照合部１７８は、特徴点抽出部１７２において画像識別子ｉを有する画像から特徴点が抽出される毎に、その抽出された特徴点の情報と特徴点記憶部１７５に記憶されている時間的に１つ前の画像（画像識別子ｉ－１）から抽出された特徴点の情報とを照合し、両者が類似している程度を表すスコアを算出する。例えば、照合部１７８は、双方の画像間で対応する特徴点の数を用いてスコアを算出する。或いは照合部１７８は、双方の画像間で対応する特徴点の数を照合画像の特徴点数で正規化してスコアを算出する。但し、スコアの算出方法はこれらに限定されない。照合部１７８は、算出したスコアを閾値と比較し、閾値に比べてより類似していれば、画像識別子ｉと値１との組を出力し、そうでなければ画像識別子ｉと値０との組を出力する。

　照合部１７９は、局所特徴量算出部１７３において画像識別子ｉを有する画像から局所特徴量が抽出される毎に、その抽出された局所特徴量と局所特徴量記憶部１７６に記憶されている時間的に１つ前の画像（画像識別子ｉ－１）から抽出された局所特徴量とを照合し、両者が類似している程度を表すスコアを算出する。例えば、照合部１７９は、双方の画像間で対応する局所特徴量の数を用いてスコアを算出する。或いは照合部１７９は、双方の画像間で対応する局所特徴量の数を照合画像の局所特徴量の数で正規化してスコアを算出する。或いは照合部１７９は、双方の局所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。但し、スコアの算出方法はこれらに限定されない。照合部１７９は、算出したスコアを閾値と比較し、閾値に比べてより類似していれば、画像識別子ｉと値１との組を出力し、そうでなければ画像識別子ｉと値０との組を出力する。

　図９は、判定部１６３における比較部１７７の動作を説明するグラフであり、横軸はインク付与後の経過時間を示し、縦軸は特徴点の検出数を示し、黒丸は時系列画像を構成する個々の画像から取得した特徴点の数を示している。また、一点鎖線は基準値記憶部１７４に記憶された基準値である。図９に示されるように、一般に、インク付与後の時間が経過するに従って画像から抽出される特徴点の数が増加していく。その理由は、インクが乾燥するまでの間、クレータリング現象によって特徴点の数を増やす方向に変化するためである。そこで、或る基準値を定め、抽出される特徴点の数が基準値を超えた時点で、パターンが安定したと判定する。図９の例では、時刻ｔ１と時刻ｔ２に撮像された２枚の画像から抽出された特徴点の数は何れも基準値を下回っているが、時刻ｔ３に撮像された画像から抽出された特徴点の数が基準値を超えている。そのため、比較部１７７は、時刻ｔ１、ｔ２で撮像された画像についてはその画像識別子と値０との組を出力し、時刻ｔ３で撮像された画像についてはその画像識別子と値１との組を出力する。

　図１０は、判定部１６３における照合部１７８、１７９の動作を説明するグラフであり、横軸はインク付与後の経過時間を示し、縦軸は照合スコアを示し、黒丸は時系列画像を構成する個々の画像とその直前画像との間の照合スコアを示している。また、一点鎖線は閾値である。図１０に示す例は、照合スコアがより大きいほど、２つの画像の特徴点の情報、局所特徴量がより類似しているケースである。図１０に示されるように、一般に、インク付与後の時間が経過するに従って直前画像との間の照合スコアはより高くなる。その理由は、インクの乾燥過程の初期の段階ではクレータリング現象が活発に発生するために凹凸パターンの時間的な変化が激しいが、インクがほぼ乾燥していってクレータリング現象の発生が徐々に減少するとそのような変化が起きないためである。そこで、或る閾値を定め、直前画像との間のスコアが閾値を超えた時点で、パターンが安定したと判定する。図１０の例では、時刻ｔ１と時刻ｔ２に撮像された２枚の画像間の照合スコアは閾値を下回っているが、時刻ｔ３に撮像された画像と時刻ｔ２に撮像された画像間の照合スコアは閾値を超えている。そのため、照合部１７８、１７９は、時刻ｔ２で撮像された画像についてはその画像識別子と値０との組を出力し、時刻ｔ３で撮像された画像についてはその画像識別子と値１との組を出力する。また、照合部１７８、１７９は、インク付与後に最初に撮像された時刻ｔ１の画像については無条件に値０を出力する。

　図１１は、判定部１６３における照合部１７８、１７９の動作を説明するグラフであり、横軸はインク付与後の経過時間を示し、縦軸は照合スコアを示し、黒丸は時系列画像を構成する個々の画像と直前画像との間の照合スコアを示している。また、一点鎖線は閾値である。図１１に示す例は、照合スコアがより小さいほど、２つの画像の特徴点の情報、局所特徴量がより類似しているケースである。図１１の例では、時刻ｔ１と時刻ｔ２に撮像された２枚の画像間の照合スコアは閾値を上回っているが、時刻ｔ３に撮像された画像と時刻ｔ２に撮像された画像間の照合スコアは閾値を下回っている。そのため、照合部１７８、１７９は、時刻ｔ２で撮像された画像についてはその画像識別子と値０との組を出力し、時刻ｔ３で撮像された画像についてはその画像識別子と値１との組を出力する。また、照合部１７８、１７９は、インク付与後に最初に撮像された時刻ｔ１の画像については無条件に値０を出力する。

　図１２は、判定部１６３の別の例を示す構成図である。この例の判定部１６３は、タイマ１８１を備えている。

　タイマ１８１は、検出部１６２によってインク層１１１の生成が行われたことが検出された時点で起動され、その後の所定期間の経過後に、凹凸パターン１１２が安定した状態になった旨の信号を出力する。上記所定期間は、物体１１０にインクを付与してインク層１１１を生成してから凹凸パターン１１２が安定するまでに要した時間を実際に計測した結果に基づいて定められている。

　次に、画像処理部１６４について説明する。

　図１３は、画像処理部１６４の一例を示す構成図である。この例の画像処理部１６４は、画像取得部１９１、特徴点抽出部１９２、局所特徴量算出部１９３、および局所特徴量出力部１９４を備えている。

　画像取得部１９１は、カメラ１６１を使用して物体１１０上に形成されたインク層１１１の表面の凹凸パターン１１２の画像を取得する機能を有する。画像取得部１９１は、例えば、シャッターを切るコマンドをカメラ１６１へ送信し、そのコマンドに従ってカメラ１６１が撮像して得た画像をカメラ１６１から読み取ることで、１枚の画像を取得する。画像取得部１９１は、取得した画像を後段の処理部に伝達し、或いは検出部１６２や判定部１６３に出力する。

　特徴点抽出部１９２と局所特徴量算出部１９３は、図８に示した特徴点抽出部１７２と局所特徴量算出部１７３と同様の機能を有する。即ち、特徴点抽出部１９２は、画像取得部１９１によって取得された画像からエッジやコーナなどにある特徴的な点（特徴点）を抽出する。また局所特徴量算出部１９３は、抽出された特徴点とその近傍の画素の画素値とから、その特徴点に関する特徴量（局所特徴量）を算出する。

　局所特徴量出力部１９４は、局所特徴量算出部１９３で算出された局所特徴量を物体１１０の個体識別子として登録部１０３に出力する。

　再び図１を参照すると、登録部１０３は、撮影部１０２から入力した物体１１０の個体識別子を、記憶部１２０に登録する機能を有する。登録部１０３は、好ましくは、物体１１０の個体識別子を物体１１０の属性情報（物体１１０の名前や番号など）と関連付けて、記憶部１２０に登録する。記憶部１２０は、識別子生成装置１００を構成するコンピュータのローカルメモリであっても良いし、インターネット等のネットワークを介して接続されたリモートメモリであっても良い。

　図１４は識別子生成装置１００を用いて実行する識別子生成方法の手順を示すフローチャートである。以下、図１４を参照して本実施形態に係る識別子生成方法について説明する。

　まず、識別子生成装置１００の生成部１０１は、物体１１０上にインクを塗布することによってインク層１１１を生成する（ステップＳ１０１）。例えば、図４に示した生成部１０１の場合、駆動部１５５によりピストンロッド１５４を下方にストロークさせてインク付与ユニット１５２を待機位置からインク付与位置まで降下させる。これにより、インク付与ユニット１５２がインクペンの場合、ペン先が物体１１０の面に当接し、物体１１０の面にインクが１滴だけ付与される。また、インク付与ユニット１５２がインクジェット型の場合、インクジェットノズルの先端部がインクを噴射するための適切な高さに位置決めされ、その位置からインクを噴射すると物体１１０の面にインクが付与される。その後、駆動部１５５によりピストンロッド１５４を上昇させることにより、インク付与ユニット１５２を待機位置まで上昇させる。

　次に、識別子生成装置１００の撮像部１０２は、生成部１０１によってインク層の生成が行われたか否かを検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、撮像部１０２は、検出部１６２を使用して、生成部１０１の所定の動きを検出することにより、インク層の生成が行われたか否かを検出する。或いは、撮像部１０２は、検出部１６２を使用して、物体１１０上のインク層生成予定領域の視覚的な変化を画像認識によって検出することにより、インク層の生成が行われたか否かを検出する。或いは、撮像部１０２は、検出部１６２を使用して、生成部１０１との間で駆動部１５５へのコマンドを授受することにより、インク層の生成が行われたか否かを検出する。

　次に、撮像部１０２は、インク層の生成が行われたことを検出すると、生成されたインク層の表面の凹凸パターン１１２が安定した状態になったか否かを判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、撮像部１０２は、判定部１６３を使用して、インク層生成後に凹凸パターンを時系列で撮像して得た凹凸パターンの時系列画像を構成する複数の画像から抽出した特徴点の数を基準値と比較し、基準値より特徴点の数が多くなった画像が得られた時点で、パターンが安定した状態になったと判定する。或いは、撮像部１０２は、判定部１６３を使用して、インク層の生成後に凹凸パターンを時系列で撮像して得た凹凸パターンの時系列画像を構成する複数の画像から抽出した複数の特徴点に関する情報を互いに比較し、時間的に先行する画像から抽出した複数の特徴点に関する情報とほぼ等しい複数の特徴点に関する情報を抽出した時間的に後続する画像が得られた時点で、凹凸パターンが安定した状態になったと判定する。或いは、撮像部１０２は、判定部１６３を使用して、インク層の生成から所定時間が経過した時点で、凹凸パターンが安定した状態になったと判定する。

　次に、撮像部１０２は、凹凸パターン１１１が安定した状態になったことを検出すると、パターン安定後の凹凸パターン１１１の画像を取得する（ステップＳ１０４）。具体的には、撮像部１０２は、画像処理部１６４を使用して、凹凸パターン１１１が安定した状態になったことが検出された後、カメラ１６１を使用して凹凸パターン１１１の画像を取得する。或いは、撮像部１０２は、判定部１６３が図８に示した構成を有する場合、安定化した後のパターンが画像取得部１７１により既に取得されているので、あらためて取得する動作を省略する。

　次に、撮像部１０２は、取得した凹凸パターンの画像から個体識別のための局所特徴量を抽出する（ステップＳ１０５）。具体的には、撮像部１０２は、画像処理部１６４を使用して、安定した状態の凹凸パターンの画像から個体識別のための局所特徴量を抽出する。或いは、撮像部１０２は、判定部１６３が図８に示した構成を有する場合、安定化した後のパターンの画像から画像取得部１７１により既に個体識別のための局所特徴量が抽出されているので、あらためて抽出する動作を省略する。

　次に、登録部１０３は、撮像部１０２が抽出した個体識別子を記憶部１２０へ登録する（ステップＳ１０６）。具体的には、登録部１０３は、物体１１０の局所特徴量を物体１１０の属性情報（物体１１０の名前や番号など）に関連付けて記憶部１２０に登録する。判定部１６３が図８に示した構成を有する場合、登録部１０３は、画像処理部１６４の局所特徴量記憶部１７６から安定した状態のパターンの画像から抽出した局所特徴量を読み出して、物体１１０の属性情報に関連付けて記憶部１２０に登録する。

　このように本実施形態によれば、微小な凹凸パターンの個体差を認証や照合に利用できる簡便な装置および方法を実現することができる。その理由は、インク層の表面の微細な凹凸パターンを物体の個体識別に利用するためである。これにより、対象物体にインクを塗布するといった極めて簡単な方法によって、対象物体の個体識別が可能になる。

　また、一般的に不安定な状態の凹凸パターンの画像は、その後の安定した状態の凹凸パターンの画像と完全に同一ではなく相違している。そのため、不安定な状態の凹凸パターンの画像を物体の個体識別に使用すると、個体識別の精度が劣化する。しかし、本実施形態によれば、撮像部１０２は、生成部１０１によって生成されたインク層表面の凹凸パターンが安定した状態になった後の凹凸パターンの画像を取得する。そのため、本実施形態によれば、不安定な状態の凹凸パターンの画像が取得されるのを防止することができ、それによって個体識別の精度を高めることができる。

　また、生成部１０１と撮像部１０２を対応付けておくことで、撮像時にパターンに対して適切な倍率、焦点合わせ、照明の点灯、撮影の距離、露出等の設定をあらかじめ最適に設定しておくことが可能であり、適時調整が不要で撮像ミスを防ぐことができる。

[第２の実施形態]
　図１５を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る識別子生成装置２００は、ベルトコンベア２０５の上面で送りピッチ毎に物体２１０上へのインク層２１１の生成とインク層２１１表面の凹凸パターンの画像の取得とを実施する。物体２１０およびインク層２１１は、図１に示した物体１１０およびインク層１１１と同じである。ベルトコンベア２０５は、搬送路とも呼ばれる。

　識別子生成装置２００は、生成器２０１と撮像器２０２と乾燥器２０３と制御器２０４とベルトコンベア駆動器２０６と光スイッチ２０７、２０８と記憶装置２０９とを備えている。生成器２０１と撮像器２０２は、ベルトコンベア２０５の上方に、ベルトコンベア２０５の長手方向に間隔を置いて配置されている。

　ベルトコンベア駆動器２０６は、ベルトコンベア２０５をピッチ送りするステッピングモータなどで構成されている。光スイッチ２０７は、生成器２０１直下のベルトコンベア２０５上に物体２１１が存在するか否かを検出するセンサである。光スイッチ２０８は、撮像器２０２直下のベルトコンベア２０５上に物体２１１が存在するか否かを検出するセンサである。

　生成器２０１は、生成器２０１直下に位置決めされたコンベアベルト２０５上の物体２１０に対してインク層２１１を生成するユニットである。生成器２０１は、例えば図４に示したような生成部１０１によって実現することができる。

　乾燥器２０３は、インク層２１１の乾燥を急激に促進するユニットである。乾燥器２０３は、撮像器２０２直下に位置決めされたコンベアベルト２０５上の物体２１０のインク層２１１に対して高温の温風を吹き付けることができるように取り付けられている。乾燥器２０３は、温風を吹き出すタイプでも良いし、ヒータのような加熱タイプであってもよい。

　撮像器２０２は、撮像器２０２直下に位置決めされたコンベアベルト２０５上の物体２１０のインク層表面の凹凸パターンが安定したか否かを判定し、安定した後の凹凸パターンの画像を取得するユニットである。また、撮像器２０２は、取得した凹凸パターンの画像から個体識別のための特徴量を抽出し、制御器２０４に出力するユニットである。

　制御器２０４は、識別子生成装置２００全体の制御を司るユニットである。制御器２０４は、生成器２０１、撮像器２０２、乾燥機２０３、ベルトコンベア駆動器２０６、光センサ２０７、２０８、および記憶装置２０９に有線または無線により接続され、それらに対してコマンドを送信することによりそれらの動作を制御し、或いはそれらから信号を受信する。

　図１６は、識別子生成装置２００が実行する識別子生成方法の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１６を参照して、本実施形態に係る識別子生成方法について説明する。

　ベルトコンベア２０５上には、生成器２０１と撮像器２０２との間隔に等しいピッチで複数の物体２１０が載せられる。制御器２０４は、ベルトコンベア駆動器２０６に対して指令を出すことによりベルトコンベア２０５を１ピッチだけ駆動し、生成器２０１の直下のベルトコンベア２０５上に一つの物体２１０を位置決めする（Ｓ２０１）。生成器２０１直下のベルトコンベア２０５上に物体２１０が位置決めされたことは、光スイッチ２０７によって検出される。このとき、それまで生成器２０１の直下に存在していた物体２１０は、インク層２１１の生成が行われた状態で撮像器２０２直下へ移動する。撮像器２０２直下のベルトコンベア２０５上に物体２１０が位置決めされたことは、光スイッチ２０８によって検出される。

　次に制御器２０４は、生成器２０１に指令を出すことにより生成器２０１直下のベルトコンベア２０５上の物体２１０に対してインク層２１１の生成を行う（Ｓ２０２）。具体的には、生成器２０１として図４に示した生成部１０１を使用する場合、駆動部１５５によりピストンロッド１５４を下方にストロークさせてインク付与ユニット１５２を待機位置からインク付与位置まで降下させる。これにより、インク付与ユニット１５２がインクペン型の場合、ペン先がベルトコンベア２０５上の物体２１０の面に当接し、物体２１０の面にインクが１滴だけ付与される。また、インク付与ユニット１５２がインクジェット型の場合、インクジェットノズルの先端部がインクを噴射するための適切な高さに位置決めされ、その位置からインクを噴射するとベルトコンベア２０５上の物体２１０の面にインクが付与される。その後、駆動部１５５によりピストンロッド１５４を上昇させることにより、インク付与ユニット１５２を待機位置まで上昇させる。

　次に制御器２０４は、その時点で撮像器２０２直下にインク層の生成が行われた物体２１０が存在しているか否かを検出する（Ｓ２０３）。例えば、制御器２０４は、光センサ２０８によって撮像器２０２直下に物体２１０が検出されており、１ピッチ移動前に光センサ２０７によって生成器２０１直下に物体２１０が検出されていて生成器２０１に対してインク層を生成する指令を送信していたのであれば、撮像器２０２直下にインク層の生成が行われた物体２１０が存在していると判断する。次に、制御部２０４は、その時点で撮像器２０２直下に物体２１０が存在していなければ（Ｓ２０３）、ステップＳ２０１の処理へ戻る。また、制御部２０４は、その時点で撮像器２０２直下に物体２１０が存在していれば（Ｓ２０３）、まず乾燥器２０３に指令を出すことにより撮像器２０２直下のベルトコンベア２０５上の物体２１０に生成されたインク層２１１に高温の温風を吹き付ける（ステップＳ２０４）。

　次に制御器２０４は、撮像器２０２に指令を出すことにより、まず撮像器２０２直下のベルトコンベア２０５上の物体２１０に生成されたインク層２１１表面の凹凸パターンが安定したか否かを判定する（Ｓ２０５）。次に制御器２０４は、凹凸パターンが安定したと判定すると（Ｓ２０６）、撮像器２０２に指令を出すことにより、撮像器２０２直下のベルトコンベア２０５上の物体２１０に生成された応答パターンの画像を取得する（Ｓ２０７）。次に制御器２０４は、撮像器２０２に指令を出すことにより、上記取得した凹凸パターン２１１の画像から個体識別のための特徴量を抽出する（Ｓ２０８）。次に制御器２０４は、撮像器２０２が抽出した個体識別のための特徴量を、物体２１０の個体識別子として、記憶装置２０９に登録する（Ｓ２０９）。そして、ステップＳ２０１の処理へ戻る。ステップＳ２０５における凹凸パターンが安定したか否かの判定、ステップＳ２０７における凹凸パターンの画像の取得、ステップＳ２０８における個体識別のための特徴量の抽出、ステップＳ２０９における個体識別子の登録は、第１の実施形態で説明した方法と同様の方法により実施される。

　このように本実施形態によれば、ベルトコンベア２０５の上面で送りピッチ毎に、パターンの生成、パターンの乾燥、パターンの画像の取得等の加工を行うことができる。

　また本実施形態によれば、乾燥器２０３によって物体２１０に生成されたインク層２１１を急激に加熱乾燥させるため、クレータリング現象が発現し易くなり、インク層２１０の表面にクレータリング現象による微細な凹凸パターンを十分に形成することができる。

[第３の実施形態]
　図１７および図１８を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る識別子生成装置３００は、小型で軽量な可搬型の識別子生成装置である。識別子生成装置３００は、３本の脚部３０１を有する中空構造の外装ケース３０２と、この外装ケース３０２に対して回転自在に設けられた円盤状のプレート３０３と、このプレート３０３に装着されたインク付与ユニット３０４、撮像器３０５、および乾燥器３０６とを備えている。インク付与ユニット３０４は、例えばインクペンあるいはインクジェットを使用することができる。

　インク付与ユニット３０４と撮像器３０５と乾燥器３０６とは、プレート３０３の外周部において円周方向に所定間隔で装着されている。具体的には、プレート３０３の外周部において円周方向に所定間隔で複数設けられた貫通孔にインク付与ユニット３０４、撮像器３０５および乾燥器３０６が着脱自在に装着されている。乾燥器３０６は、撮像器３０５直下に存在する物体上のインク層に対して高温の温風を吹き付けることができるように取り付けられている。またインク付与ユニット３０４は、インク付与ユニット３０４を常時上方へ弾性力を付与するリターンスプリング３０７を備えている。３本の脚部３０１を使用して外装ケース３０２を平面に載置した状態では、インク付与ユニット３０４、撮像器３０５、および乾燥器３０６の下端は、平面から所定の距離だけ離れた位置に来るように、３本の脚部３０１の長さと取り付け角度とが調整されている。

　外装ケース３０２の内部には、プレート３０３の回転軸３０８に連結されたステッピングモータ３０９、シリンダのピストンロッド３１０を上下動させる駆動部３１１、識別子生成装置３００全体の制御を司る制御器３１２、各部に電力を供給する電池３１５が設けられている。駆動部３１１のピストンロッド３１０は、インク付与ユニット３０４と回転軸３０８との間の距離と同じ距離だけ回転軸３０８から離れた箇所に装着されている。また外装ケース３０２の上面には、操作ボタン３１３とＬＥＤ３１４とが設けられている。

　制御器２０４は、インク付与ユニット３０４、撮像器３０５、乾燥器３０６、ステッピングモータ３０９、駆動部３１１、操作ボタン３１３およびＬＥＤ３１４に対して信号線により接続され、それらとの間で信号やコマンドを授受することによりそれらの動作を制御し、またそれらから信号を受信する。制御器２０４および電池３１５とインク付与ユニット３０４、撮像器３０５および乾燥器３０６とをつなぐ信号線および電力線は、例えば、回転軸３０８を中空構造とし、回転軸３０８の内部を経由して引き回すことができる。また、制御器２０４は、撮像器３０５によって抽出された物体の個体識別子を図示しない外部の記憶装置に登録するための無線インターフェイスを有している。

　図１９は、識別子生成装置３００が実行する識別子生成方法の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１９を参照して、本実施形態に係る識別子生成方法について説明する。

　物体に凹凸パターンを生成し、その生成した凹凸パターンの画像を取得し、その取得した凹凸パターンの画像から個体識別子を抽出する場合、利用者は、凹凸パターンを生成したい物体の面に外装ケース３０２の脚部３０１を載せる。そして、利用者は操作ボタン３１３をオンにする。

　制御器３１２は、操作ボタン３１３がオンされると（図１９のＳ３０１）、動作中である旨を利用者に知らせるためにＬＥＤ３１４を点灯する（Ｓ３０２）。次に制御器３１２は、ステッピングモータ３０９に指令を出してプレート３０３をパターン生成位置に位置決めする（Ｓ３０３）。パターン生成位置とは、ピストンロッド３１０の真下にインク付与ユニット３０４が来る位置である。次に制御器３１２は、インク付与ユニット３０４によって物体上にインク層を生成する（Ｓ３０４）。具体的には、駆動部３１１に指令を出してピストンロッド３１０を所定量だけ降下させる。これによりピストンロッド３１０に押されてインク付与ユニット１５２がリターンスプリング３０７の弾性力に抗して、インク付与位置まで降下する。そのため、インク付与ユニット３０４がインクペンの場合、ペン先が物体の面に当接し、物体の面にインクが付与される。また、インク付与ユニット３０４がインクジェット型の場合、インクジェットノズルの先端部がインクを噴射するための適切な高さに位置決めされ、制御器３１２からの指令に応じてインクジェットノズルからインクが噴射されると、物体の面にインクが付与される。また制御器３１２は、インク層の生成を終えると、駆動部３１１に指令を出してピストンロッド３１０を元の位置まで上昇させる。ピストンロッド３１０が上昇すると、インク付与ユニット３０４がリターンスプリング３０７の弾性力により上昇する。

　次に制御器３１２は、ステッピングモータ３０９に指令を出してプレート３０３をパターン撮像位置に位置決めする（Ｓ３０５）。パターン撮像位置は、ピストンロッド３１０の真下に撮像器３０５が来る位置である。次に制御器３１２は、乾燥器３０６を駆動して生成されたパターンに高温の温風を吹き付ける（Ｓ３０６）。次に制御器３１２は、撮像器３０５に指令を出すことにより、生成された凹凸パターンが安定したか否かを判定する（Ｓ３０７）。次に制御器３１２は、凹凸パターンが安定したと判定すると（Ｓ３０８）、撮像器３０５に指令を出すことにより、生成された凹凸パターンの画像を取得する（Ｓ３０９）。次に制御器３１２は、撮像器３０５に指令を出すことにより、上記取得したパターンの画像から個体識別のための特徴量を抽出する（Ｓ３１０）。次に制御器３１２は、抽出した特徴量を物体の個体識別子として、図示しない記憶装置に登録する（Ｓ３１１）。ステップＳ３０７における凹凸パターンが安定したか否かの判定、ステップＳ３０９における凹凸パターンの画像の取得、ステップＳ３１０における個体識別のための特徴量の抽出、ステップＳ３１１における個体識別子の登録は、第１の実施形態で説明した方法と同様の方法により実施される。

　次に制御器３１２は、動作が終了したことを利用者に通知するためにＬＥＤ３１４を消灯する（Ｓ３１２）。そして制御器３１２は、図１９の処理を終える。なお、図１９の処理を終える前に、制御器３１２は、ステッピングモータ３０９に指令を出してプレート３０３をパターン生成位置に位置決めするように構成してもよい。

　このように本実施形態によれば、時と場所を選ばす簡単な操作で物体上に凹凸パターンを生成し且つその凹凸パターンを撮像して得た画像から個体識別のための特徴量を抽出することができる携帯可能な個体識別装置３００を提供することができる。

[第４の実施形態]
　図２０を参照すると、本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置４００は、物体４１０の識別・照合を行う機能を有する。

　物体４１０は、工業製品や商品パッケージなど、識別・照合の対象となる物体である。図２０では、識別・照合を行う物体４１０は、１個のみ図示しているが、一般には多数の物体４１０が識別・照合の対象となる。その場合、多数の物体４１０は、同じ外形を有する同じ種類の物体（例えば或る生産ラインで生産されている特定の電子部品など）の集合であってもよいし、異なる外形・サイズを有する異なる種類の物体（例えば異なる複数の生産ラインで生産されている異なる外形、機能を有する電子部品など）の集合が混在していてもよい。

　物体４１０の何れかの面上には、インク層４１１が形成されている。このようなインク層４１１は、例えば、本発明の第１乃至第３の実施形態に係る識別子生成装置１００、２００或いは３００によって物体４１０上に形成されたものである。

　物体照合装置４００は、主な機能部として、撮像部４０１と認識部４０２とを有する。

　撮像部４０１は、物体４１０上に形成されたインク層４１１の表面の凹凸パターン４１２の画像を取得するために凹凸パターン４１２を撮像する機能を有する。また撮像部４０１は、撮像して得られた凹凸パターン４１２の画像から個体識別子を抽出する機能を有する。

　認識部４０２は、撮像部４０１により抽出された物体４１０の個体識別子と記憶部４２０に記憶されている登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて、物体の識別・照合の判定を行う機能を有する。記憶部４２０には、例えば、本発明の第１乃至第３の実施形態に係る個体識別子登録装置１００、２００或いは３００を使用して、登録済みの物体の個体識別子が予め記憶されている。

　図２１は物体照合装置４００を用いて実行する物体照合方法の手順を示すフローチャートである。以下、図２０及び図２１を参照して本実施形態に係る物体照合方法について説明する。

　まず、物体照合装置４００の撮像部４０１は、物体４１０上に形成されたインク層４１１の表面の凹凸パターン４１２を撮像して、凹凸パターン４１２の画像を取得する（ステップＳ３０１）。次に撮像部４０１は、取得した凹凸パターン４１２の画像から、凹凸パターン４１２に依存する特徴量を、物体４１０の個体識別子として抽出する（ステップＳ３０２）。

　次に、物体照合装置４００の認識部４０２は、上記抽出された物体４１０の個体識別子と記憶部４２０に記憶されている登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて、物体の識別・照合を行う（ステップＳ３０３）。認識部４０２は、例えば、個体識別子がＮ次元のベクトルである場合、物体４１０の個体識別子と登録済みの物体の個体識別子のベクトル間の類似度（あるいは距離）を算出し、類似度が閾値以上であれば（距離が閾値以下であれば）、２つの個体識別子は同一と判定し、それ以外は同一でないと判定する。認識部４０２は、物体４１０の個体識別子と同一の登録済みの物体の個体識別子が発見されるか、または、全ての登録済みの物体の個体識別子との比較を終えるか、何れか早く成立した方を条件として、物体の識別・照合処理の繰り返しを終了する。そして、認識部４０２は、認識結果４３０を出力する。認識結果４３０は、識別・照合の成功の有無を表すものであってよい。また認識結果４３０は、成功の場合、同一と判定した登録済みの物体の個体識別子に対応して記憶部３２０に記憶されている物体の属性値を有していてよい。また認識結果４３０は、図示しない表示装置に表示し、また図示しない記憶装置に保存してよい。

　図２２は撮像部４０１の一例を示す構成図である。この例の撮像部４０１は、カメラ４３１と撮像アダプタ４３２と画像処理部４３３とを備える。画像処理部４３３は、専用のハードウェアで実現することができる以外に、図７に示すような演算処理部５０１と記憶部５０２とを有するコンピュータ５００とプログラム５０３とで実現することができる。プログラム５０３は、コンピュータ５００の立ち上げ時等にコンピュータ５００に読み取られ、コンピュータ５００の動作を制御することにより、コンピュータ５００上に画像処理部４３３を実現する。

　撮像アダプタ４３２は、インク層４１１の表面の凹凸パターン４１２の局所的な傾きを陰影として強調し、凹凸パターン４１２を安定して撮像できるようにするためにカメラ４３１に装着して使用する撮影補助具である。撮像アダプタ４３２として、例えば特許文献１に記載された撮影補助具を使用することができる。撮像アダプタ４３２の他の好ましい構成例については後述する。

　カメラ４３１は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを使用したカメラで構成することができる。カメラ４３１は、装着された撮像アダプタ４３２を通じて、物体４１０上に形成されたインク層４１１の表面の凹凸パターン４１２をカラー画像あるいはモノクロ画像として撮像する。カメラ４３１は、撮像して得られた凹凸パターン４１２の画像を画像処理部４３３へ出力する。

　画像処理部４３３は、カメラ４３１を使用して物体４１０上のインク層４１１表面の凹凸パターン４１２の画像を取得し、その凹凸パターン４１２に依存する特徴量を、物体４１０の個体識別子として抽出する機能を有する。

　以下、撮像アダプタ４３２および画像処理部４３３について詳細に説明する。

＜撮像アダプタの構成例１＞
　図２３は、撮像アダプタ４１２の第１の構成例を示す側面図である。この例の撮像アダプタ４１２は、下端に開口がある円筒状の黒色プラスチックで作られた筐体４４１を有する。筐体４４１の内径は略２８ｍｍ、筐体４４１の下端から上面の内側までの距離は略２５ｍｍである。筐体４４１の上面には、筐体４４１の平面の一例を示す図２４に示すように、中央部に開口４４２があり、また中心から半径８～１２ｍｍの部分を幅４ｍｍのドーナツ状開口４４３としてくり抜かれている。そして、中央部の開口４４２から下方を撮像する向きにカメラ４３１が装着されている。また、ドーナツ状開口４４３を覆うように乳白色プラスチックで作られた拡散板４４４が筐体４４１の上面に貼り付けられている。さらに、拡散板４４４の上面に、拡散板４４４に向かって光を放射するリング状光源４４５が取り付けられている。これによって、図２４に示すドーナツ状開口４４３の部分が明るく光る回転対称な光源が実現されている。

　カメラ４３１によって物体４１０上に形成されたインク層４１１を撮像する場合、インク層４１１が筐体４４１の下端中央部に位置するように筐体４４１を物体４１０に押し当てる。インク層４１１のサイズは、最大２ｍｍ程度である。このとき、リング状光源４４５によるドーナツ状開口４４３からの投射光によって、インク層４１１の中心部に対して天頂角ａｒｃｔａｎ（８．０／２５）～ａｒｃｔａｎ（１２．０／２５）、即ち、１７．７°～２５．６°の角度範囲が明るくなり、それ以外は暗くなる。また、筐体４４１の上面の開口４４２はカメラ４３１で塞がれており、ドーナツ状開口４４３以外の筐体４４１の内面は黒色プラスチックによって黒色領域となっている。そのため、インク層４１１から筐体４４１の内面を観測すると、内面の明暗状態は図２５の模式図に示すようになる。これによって、インク層４１１にローアングルから入射する光を遮断して、そのようなローアングル光に起因する拡散反射光を低減することができる。その結果、図２６の模式図に示すように、インク層４１１に上方斜め四方から投射する光による鏡面反射光を相対的に強調することができる。

　これに対して、特許文献１に記載される撮影補助具は、物体表面の所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に該当する面が光源部から照射された光を拡散して発する光源領域面からなる覆蓋部を使用している。そのため、特許文献１に記載される撮影補助部を使用すると、インク層４１１から観測した明暗状態は図２７の模式図に示すようになり、インク層４１１にローアングルから入射する光を遮断することは困難になる。

　図２３の構成例では、カメラ４３１は、略２５ｍｍの距離からインク層４１１を撮像する。例えば、撮像画像のサイズをＶＧＡ（６４０×４８０ピクセル）とし、撮像解像度を１００～１６０ピクセル／ｍｍとすると、１～１．６ピクセル／１０μｍとなる。従って、直径１０μｍ以上のクレータリング模様は少なくとも１ピクセル以上の画素で捉えられる。即ち、クレータリング紋様を明暗パターンとして撮像できる。

　図２３では、筐体４４１に黒色プラスチックを使用したが、光を透過および反射しない素材であれば黒色プラスチックに限定されず、紙等の他の素材であってもよい。また透明または半透明なプラスチック等の素材で筐体４４１を作り、図２３の黒色プラスチックに相当する部分を黒く塗装することで、図２３の筐体４４１と同等の機能を有する構造としてもよい。更に、筐体４４１の全面に乳白色プラスチックを用い、図２３の黒色プラスチックに相当する部分を黒く塗装することで同様の構造を実現してもよく、その場合、乳白色プラスチック４４４を省略してよい。

　光源４４５としては、例えばＬＥＤリングライトを使用することができるが、それに限定されない。また、光源４４５から放射する光の波長帯は、インク層４１１の反射率が低い波長帯であることが望ましい。即ち、光源４４５は、インク層４１１の分光反射率特性において分光反射率が相対的に低い波長帯に、相対的に分光分布の高い放射強度を有する光源が望ましい。具体的には、インク層４１１が青インクを使用して形成されている場合、赤色光源が望ましい。こうすることにより、インク層４１１で拡散反射された光成分の影響を抑えることができ、結果的に、インク層４１１の表面で鏡面反射した光成分を強調することができる。インク層４１１の反射率が低い波長帯の光源４４５と組み合わせるカメラ４３１は、モノクロカメラであることが望ましい。

＜撮像アダプタの構成例２＞
　図２８は、撮像アダプタ４１２の第２の構成例を示す側面図である。図２８に示す撮像アダプタ４１２は、筐体４４１を下端に向かって細くなる円錐台形状とした点で、下端と上端との幅が同じになっている図２３に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図２３に示した撮像アダプタと同じである。

　図２８に示す撮像アダプタ４１２は、撮像時、インク層４１１と撮像アダプタ４１２の先端（下端）の位置合わせが容易であり、また、物体４１０の面が曲面であっても押し当てて撮像できる利点がある。

＜撮像アダプタの構成例３＞
　図２９は、撮像アダプタ４１２の第３の構成例を示す側面図である。図２９に示す撮像アダプタ４１２は、カメラ４３１とインク層４１１との距離を保ったまま、光源４４５の位置をインク層４１１に近づけ、それに合わせて筐体４４１を外形および内径の異なる２つの下側筐体４４１－１と上側筐体４４１－２とによって構成した点で、１つの筐体で構成される図２３に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図２３に示した撮像アダプタと同じである。

　下側筐体４４１－１は、下端と上端に開口を有する円筒状の形状を有し、その高さは略１２．５ｍｍである。下側筐体４４１－１の上端には、外形が下側筐体４４１－１の外形に等しいドーナツ形状の拡散板４４４が水平に取り付けられている。また、拡散板４４４の内側には、外形が拡散板４４４の内径に等しい上側筐体４４１－２が、下側筐体４４１－１内に突出しないように立設されている。そして、拡散板４４４の上にドーナツ形状の光源４４５が取り付けられている。拡散板４４４の下面のうち少なくとも幅２ｍｍの部分が下側筐体４４１－１内に露出している。

　図２９に示す撮像アダプタ４１２は、図２３に示す撮像アダプタ４１２と比較してアダプタを小型化できる利点がある。

＜撮像アダプタの構成例４＞
　図３０は、撮像アダプタ４１２の第４の構成例を示す側面図である。図３０に示す撮像アダプタ４１２は、下側筐体４４１－１を下端に向かって細くなる円錐台形状とした点で、下端と上端との幅が同じになっている図２９に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図２９に示した撮像アダプタと同じである。

　図３０に示す撮像アダプタ４１２は、撮像時、インク層４１１と撮像アダプタ４１２の先端（下端）の位置合わせが容易であり、また、物体４１０の面が曲面であっても押し当てて撮像できる利点がある。

＜撮像アダプタの構成例５＞
　図３１は、撮像アダプタ４１２の第５の構成例を示す側面図である。図３１に示す撮像アダプタ４１２は、円筒状の筐体４４１の側面の一部を拡散板４４４で構成し、拡散板４４４の外周面にリング状の光源４４５を取り付けた構造を有する点で、円筒状の筐体４４１の上面の周辺部に拡散板４４４とリング状の光源４４５とを取り付けた図２３に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図２３に示した撮像アダプタと同じである。

　図３１に示す撮像アダプタ４１２は、外形を細くできる利点がある。なお、拡散板４４４が円筒状の筐体４４１の側面に取り付けるため、拡散板４４４からカメラ４３１に直接入射する光が増大するが、そのような直接入射光は常に一定量であるため、バイアスとして容易に取り除くことが可能である。

＜撮像アダプタの構成例６＞
　図３２は、撮像アダプタ４１２の第６の構成例を示す側面図である。図３２に示す撮像アダプタ４１２は、開口４４２、４４３を覆うように、筐体４４１の上面の内側に、円形の偏光フィルタ４４６を取り付けた構造を有する点で、そのような偏光フィルタ４４６がない図２３に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図２３に示した撮像アダプタと同じである。

　偏光フィルタ４４６は、通過した光を或る１方向にだけ振動している光に変換する直線偏光板である。偏光フィルタ４４６を、開口４４２を覆うように筐体４４１に取り付けることにより、光源４４５から拡散板４４４を通じて投射された光は、偏光フィルタ４４６を通過して直線偏光となってインク層４１１に投射する。また偏光フィルタ４４６を、開口４４２を覆うように筐体４４１に取り付けることにより、カメラ４３１は、インク層４１１の表面で鏡面反射し、偏光フィルタ４４６を通過した光を受光する。このとき、偏光フィルタ４４６の開口４４３を覆う部分は偏光子として作用し、開口４４２を覆う部分は検光子として作用し、偏光子と検光子は平行ニコルの条件を満足する。従って、光源４４５から偏光フィルタ４４６を介して投射された光のうち、インク層４１１で鏡面反射した光成分は偏光フィルタ４４６を通過してカメラ４３１に受光されるが、拡散反射した光成分は偏光フィルタ４４６で遮断されてカメラ４３１で受光されないようにすることができる。

　図３２に示す撮像アダプタは、偏光フィルタ４４６を有することにより、カメラ４３１に入力される拡散反射光を低減することができ、結果としてインク層４１１による鏡面反射光を相対的に強調することができる。

　また、１枚の偏光フィルタ４４６を、平行ニコルを満たす偏光子と検光子に利用しているため、構成が簡易になる。但し、１枚の偏光フィルタ４４６の代わりに、開口４４３を覆うドーナツ形状の偏光子と、開口４４２を覆う検光子とを使用してもよい。

＜撮像アダプタの構成例７＞
　図３３は、撮像アダプタ４１２の第７の構成例を示す側面図である。図３３に示す撮像アダプタ４１２は、拡散板４４４と上側筐体４４１－２の下端開口を覆うように、円形の偏光フィルタ４４６を取り付けた構造を有する点で、そのような偏光フィルタ４４６がない図３０に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図３０に示した撮像アダプタと同じである。

　拡散板４４４を覆うように拡散板４４４の下面直下に平行に偏光フィルタ４４６を取り付けることにより、光源４４５から拡散板４４４を通じて投射された光は、偏光フィルタ４４６を通過して直線偏光となってインク層４１１に投射する。また偏光フィルタ４４６を、上側筐体４４１－２の下端開口を覆うように取り付けることにより、カメラ４３１は、インク層４１１の表面で鏡面反射し、偏光フィルタ４４６を通過した光を受光する。従って、光源４４５から偏光フィルタ４４６を介して投射された光のうち、インク層４１１で鏡面反射した光成分は偏光フィルタ４４６を通過してカメラ４３１に受光されるが、拡散反射した光成分は偏光フィルタ４４６で遮断されてカメラ４３１で受光されないようにすることができる。

　図３３に示す撮像アダプタは、偏光フィルタ４４６を有することにより、カメラ４３１に入力される拡散反射光を低減することができ、結果としてインク層４１１による鏡面反射光を相対的に強調することができる。

　また、１枚の偏光フィルタ４４６を、平行ニコルを満たす偏光子と検光子に利用しているため、構成が簡易になる。但し、１枚の偏光フィルタ４４６の代わりに、拡散板４４４を覆うドーナツ形状の偏光子と、上側筐体４４１－２の開口を任意の位置で覆う検光子とを使用してもよい。

＜撮像アダプタの構成例８＞
　図３４は、撮像アダプタ４１２の第８の構成例を示す側面図である。図３４に示す撮像アダプタ４１２は、円筒状の筐体４４１の側面に形成された拡散板４４４よりインク層４１１に近い側に、筐体４４１の開口を覆うように、円形の偏光フィルタ４４６を取り付けた構造を有する点で、そのような偏光フィルタ４４６がない図３１に示した撮像アダプタと相違し、それ以外の構成は図３１に示した撮像アダプタと同じである。

　拡散板４４４よりインク層４１１に近い側に筐体４４１の開口を覆うように円形の偏光フィルタ４４６を取り付けることにより、光源４４５から拡散板４４４を通じて投射された光は、偏光フィルタ４４６を通過して直線偏光となってインク層４１１に投射する。またカメラ４３１は、インク層４１１の表面で鏡面反射し、偏光フィルタ４４６を通過した光を受光する。従って、光源４４５から偏光フィルタ４４６を介して投射された光のうち、インク層４１１で鏡面反射した光成分は偏光フィルタ４４６を通過してカメラ４３１に受光されるが、拡散反射した光成分は偏光フィルタ４４６で遮断されてカメラ４３１で受光されないようにすることができる。

　図３４に示す撮像アダプタは、偏光フィルタ４４６を有することにより、カメラ４３１に入力される拡散反射光を低減することができ、結果としてインク層４１１による鏡面反射光を相対的に強調することができる。

　また、１枚の偏光フィルタ４４６を、平行ニコルを満たす偏光子と検光子に利用しているため、構成が簡易になる。但し、１枚の偏光フィルタ４４６の代わりに、拡散板４４４よりインク層４１１に近い側に水平に配置されたドーナツ形状の偏光子と、拡散板４４４よりインク層４１１に近い側に筐体４４１の開口を覆う検光子とを使用してもよい。

＜その他の撮像アダプタの構成例＞
　図２８に示した撮像アダプタに、図３２に示した撮像アダプタと同様な偏光フィルタ４４６を取り付けるようにしてもよい。また、図２９に示した撮像アダプタに、図３３に示した撮像アダプタと同様な偏光フィルタ４４６を取り付けるようにしてもよい。

　次に、図２２の画像処理部４３３の構成例について説明する。

　図３５は、画像処理部４３３の構成の一例を示す。この例の画像処理部４３３は、画面メモリ４５１、インク層抽出部４５２、画像メモリ４５３、露出制御部４５４、および個体識別子抽出部４５５を備えている。

　画面メモリ４５１は、カメラ４３１で撮像されたインク層４１１の画像を含むフレーム画像を記憶する機能を有する。

　インク層抽出部４５２は、画面メモリ４５１に記憶されたフレーム画像からインク層４１１の領域に対応する部分画像を抽出する機能を有する。インク層抽出部４５２は、例えば、インク層４１１が形成される物体４１０の面の色や色相とインク層４１１の色や色相との相違に基づいて、両者を分割する色や色相によるしきい値処理（２値化処理）によってインク層４１１の画像部分を抽出する。但し、そのような方法に限定されず、画像の領域分割手法として知られている、特徴空間におけるクラスタリング、分割併合法等を使用してよい。

　画像メモリ４５３は、インク層抽出部４５２によって抽出されたインク層４１１の領域に対応する部分画像を記憶する機能を有する。

　露出制御部４５４は、画像メモリ４５３に記憶されたインク層４１１の領域に対応する部分画像の明るさに基づいて、カメラ４３１の露出を制御する機能を有する。例えば、露出制御部４５４は、インク層４１１の領域内の画素値を平均化して、部分画像の平均輝度を算出する。次に露出制御部４５４は、上記平均輝度が所定値であれば、露出制御量を現状の露出制御量のまま保持し、所定値から外れる場合には、所定値に一致するための露出制御量を算出する。上記所定値としては、画素の輝度の値が０～２５６である場合、例えば１２８とすることができる。こうすることにより、インク層４１１の表面の凹凸パターンのコントラストを増大させることができる。次に露出制御部４５４は、上記算出した露出制御量に応じた露出制御信号４５６をカメラ４３１へ送出する。露出制御信号４５６は、カメラ４３１のレンズの絞り量、シャッタースピード、フレームレート、映像信号を増幅する増幅部のゲインの何れか１つ、または２つ、または３つ、あるいは全てを調整するための信号であってよい。

　個体識別子抽出部４５５は、露出制御部４５４による露出制御後のインク層４１１の領域に対応する部分画像を画像メモリ４５３から取得し、この取得した部分画像から物体４１０の個体識別子を抽出する機能を有する。

　図３６は個体識別子抽出部４５５の構成の一例を示す。この例の個体識別子抽出部４５５は、前処理部４６１、特徴点抽出部４６２、局所特徴量算出部４６３、および局所特徴量出力部４６４を有する。

　前処理部４６１は、画像メモリ４５３からインク層４１１の領域に対応する部分画像を読み出し、前処理を行う。具体的には、先ず前処理部４６１は、インク層４１１の領域内の画素値を平均化して、インク層４１１の平均色を算出する。例えば、赤、緑、青の３つの色情報の組み合わせで１つの画素の色が表現されるカラー画像の場合、前処理部４６１は、インク層４１１の領域内の全ての画素の赤、緑、青の色情報の平均値を算出する。次に前処理部４６１は、インク層４１１の領域内の画素毎に、その画素の赤、緑、青の色情報から、上記算出した赤、緑、青の色情報の平均値を減算する。こうすることにより、インク色と異なるカラーチャネルの重みが増し、インク層４１２の表面で鏡面反射した光成分を強調することができる。

　特徴点抽出部４６２、局所特徴量算出部４６３、および局所特徴量出力部４６４は、図１３の特徴点抽出部１９２、局所特徴量算出部１９３、および局所特徴量出力部１９４と同様の機能を有する。即ち、特徴点抽出部４６２は、前処理後のインク層４１１の領域に対応する部分画像からエッジやコーナなどにある特徴的な点（特徴点）を抽出する。また局所特徴量算出部４６３は、抽出された特徴点とその近傍の画素の画素値とから、その特徴点に関する特徴量（局所特徴量）を算出する。局所特徴量出力部４６４は、局所特徴量算出部４６３で算出された局所特徴量を物体４１０の個体識別子として認識部４０２に出力する。

　このように本実施形態によれば、微小な凹凸パターンの個体差を認証や照合に利用できる簡便な物体照合装置および方法を実現することができる。その理由は、インク層の表面の微細な凹凸パターンを物体の認識・照合に利用するためである。

[第５の実施形態]
　図３７を参照すると、本発明の第５の実施形態に係る物体管理システム６００は、物体６１０の識別・照合のための個体識別子を管理する機能を有する。

　物体６１０は、工業製品や商品パッケージなど、個体識別子を付与して管理する対象である。図３７では、個体識別子を付与して管理する物体６１０は、１個のみ図示しているが、一般には多数の物体６１０が管理対象となる。その場合、多数の物体６１０は、同じ外形を有する同じ種類の物体（例えば或る生産ラインで生産されている特定の電子部品など）の集合であってもよいし、異なる外形・サイズを有する異なる種類の物体（例えば異なる複数の生産ラインで生産されている異なる外形、機能を有する電子部品など）の集合が混在していてもよい。

　物体管理システム６００は、識別子生成装置６０１と物体照合装置６０２とから構成されている。

　識別子生成装置６０１は、物体６１０にインク層６１１を形成する機能と、インク層６１１の表面の凹凸パターン６１２を撮像する機能と、撮像された結果の個体識別子を記憶装置６２０に登録する機能とを有する。識別子生成装置６０１は、例えば、本発明の第1
の実施形態に係る識別子生成装置１００により構成されている。

　物体照合装置６０２は、物体６１０に形成されたインク層６１１の表面の凹凸パターン６１２を撮像する機能と、撮像して得られた凹凸パターン６１２の画像に基づいて物体６１０を認識する機能とを有する。物体照合装置６０２は、例えば、本発明の第４の実施形態に係る物体照合装置４００により構成されている。

　図３８は物体管理システム６００を用いて実行する個体識別子管理方法の手順を示すフローチャートである。以下、図３７及び図３８を参照して本実施形態に係る物体管理方法について説明する。

　まず、識別子生成装置６０１は、物体６１０上にインク層６１１を形成する（Ｓ４０１）。次に識別子生成装置６０１は、物体６１０上に形成したインク層６１１の表面の凹凸パターン６１２を撮像し、凹凸パターン６１２の画像を取得する（Ｓ４０２）。次に識別子生成装置６０１は、取得した凹凸パターンの画像から個体識別子を抽出する（Ｓ４０３）。次に識別子生成装置６０１は、抽出した個体識別子を物体６１０の個体識別子として記憶装置６２０に登録する。

　一方、物体照合装置６０２は、物体６１０に形成されたインク層６１１の表面の凹凸パターン６１２を撮像し、凹凸パターン６１２の画像を取得する（Ｓ４０５）。次に物体照合装置６０２は、取得した凹凸パターン６１２の画像から個体識別子を抽出する（Ｓ４０６）。次に物体照合装置６０２は、上記抽出した個体識別子と記憶装置６２０に登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて物体６１０の認識・照合を行う（Ｓ４０７）。次に物体照合装置６０２は、認識・照合の結果を出力する（Ｓ４０８）。

　図３８のフローチャートでは、識別子生成装置６０１によるステップＳ４０１～Ｓ４０４の処理に引き続いて、物体照合装置６０２によるステップＳ４０５～Ｓ４０８の処理を実行した。しかし、そのような手順に限定されず、識別子生成装置６０１によるステップＳ４０１～Ｓ４０４の処理を異なる物体６１０について複数回繰り返すようにしてよい。また、物体照合装置６０２によるステップＳ４０５～Ｓ４０８の処理を異なる物体６１０について複数回繰り返すようにしてよい。或いは、識別子生成装置６０１によるステップＳ４０１～Ｓ４０４の処理と物体照合装置６０２によるステップＳ４０５～Ｓ４０８の処理とを異なる物体６１０に対して並行して行うようにしてよい。

　このように本実施形態によれば、微小な凹凸パターンの個体差を認証や照合に利用できる簡便な物体管理システムおよび方法を実現することができる。その理由は、インク層の表面の微細な凹凸パターンを物体の個体識別に利用するためである。

[第６の実施形態]
　図３９を参照すると、本発明の第６の実施形態に係る物体照合装置７００は、撮像部７０１と認識部７０２とを有する。

　撮像部７０１は、図示しない物体上に形成されたインク層の表面の凹凸パターンの画像を取得するために凹凸パターンを撮像する機能を有する。また撮像部７０１は、撮像して得られた凹凸パターンの画像から個体識別子を抽出する機能を有する。撮像部７０１は、例えば図２０の撮像部４０１と同様に構成することができるが、それに限定されない。

　認識部７０２は、撮像部７０１により抽出された物体の個体識別子と図示しない記憶部に記憶されている登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて、物体の識別・照合の判定を行う機能を有する。認識部４０２は、例えば図２０の認識部４０２と同様に構成することができるが、それに限定されない。

　このように構成された本実施形態に係る物体照合装置７００は、以下のように動作する。即ち、物体照合装置７００の撮像部７０１は、図示しない物体上に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像して、その画像を取得する。次に撮像部７０１は、撮像して得られた凹凸パターンの画像から個体識別子を抽出する。次に認識部７０２は、撮像部７０１により抽出された物体の個体識別子と図示しない記憶部に記憶されている登録済みの物体の個体識別子とを比較し、比較結果に基づいて、物体の識別・照合の判定を行う。

　このように本実施形態によれば、微小な凹凸パターンの個体差を認証や照合に利用できる簡便な個体識別装置および方法を実現することができる。その理由は、インク層の表面の微細な凹凸パターンを物体の個体識別に利用するためである。

　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。

　本発明は、物体の認識、認証、照合の分野に利用でき、特に、物体上に凹凸パターンを形成し、その凹凸パターンによって物体の認証・照合を行う分野に適用できる。

　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］
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部と、
を含む物体照合装置。
［付記２］
　前記撮像部は、
　前記インク層に正対する法線方向から所定の角度の斜め四方から前記インク層の表面に光を投射する光源と、
　前記インク層から見て前記光源の方向以外の方向を暗領域とした筐体と、
　前記光源から投射され、前記インク層の表面で鏡面反射した光を受光し、前記凹凸パターンを明暗像として取得するカメラと、
を含む付記１に記載の物体照合装置。
［付記３］
　前記インク層から見た前記光源の方向は、前記法線方向から１７．７°～２５．６°の角度である、
付記２に記載の物体照合装置。
［付記４］
　前記光源として、リング状光源を使用する、
付記２または３に記載の物体照合装置。
［付記５］
　前記筐体は、前記カメラから前記インク層を観察するための開口と前記光源から前記インク層に光を投射するための開口とを有し、内面が黒色である筒状の形状を有する、
付記２乃至４の何れかに記載の物体照合装置。
［付記６］
　前記筐体は、下端に向かって細くなる円錐台形状を有する、
付記２乃至５の何れかに記載の物体照合装置。
［付記７］
　前記筐体は、前記光源から投射された光を直線偏光に変換して前記インク層に入射させる偏光子と、前記インク層の表面で鏡面反射した光を通過させて前記カメラに入射させる検光子とを、更に有する、
付記２乃至６の何れかに記載の物体照合装置。
［付記８］
　前記偏光子と前記検光子とは、１枚の偏光フィルタによって構成されている、
付記７に記載の物体照合装置。
［付記９］
　前記光源として、前記インク層の分光反射率特性において分光反射率の低い波長帯に分光分布の高い放射強度を有する光源を使用する、
付記２乃至８の何れかに記載の物体照合装置。
［付記１０］
　前記撮像部は、
　前記カメラで取得された前記凹凸パターンのカラー画像の各画素の値から、前記インク層の平均色に相当する値を減じる処理を行う画像処理部を、更に有する、
付記２乃至９の何れかに記載の物体照合装置。
［付記１１］
　前記撮像部は、
　前記カメラで取得された画像から前記インク層の領域に対応する部分画像を検出し、前記部分画像の明るさに基づいて前記カメラの露出制御を行う画像処理部を、更に有する、
付記２乃至１０の何れかに記載の物体照合装置。
［付記１２］
　前記凹凸パターンは、クレータリング現象によって前記インク層の表面にランダムに形成された直径１０μｍ以上、１００μｍ以下のクレーター状の凹凸を含む、
付記１乃至１１の何れかに記載の物体照合装置。
［付記１３］
　対象物体にインク層を形成する生成部と、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する登録部と、
を含む識別子生成装置。
［付記１４］
　前記生成部は、前記インク層を形成するために速乾性インクを使用する、
付記１３に記載の識別子生成装置。
［付記１５］
　前記生成部は、前記インク層を形成するために前記対象物体の同一箇所に短時間以内にインクを複数回塗布する、
付記１３または１４に記載の識別子生成装置。
［付記１６］
　前記生成部は、前記対象物体にインクを塗布した後、前記塗布した前記インクを急激に加熱する、
付記１３乃至１５の何れかに記載の識別子生成装置。
［付記１７］
　前記撮像部は、前記凹凸パターンの安定後の画像を取得する、
付記１３乃至１６の何れかに記載の識別子生成装置。
［付記１８］
　前記撮像部は、前記凹凸パターンが安定したか否かを判定する判定部を有する、
付記１３乃至１７の何れかに記載の識別子生成装置。
［付記１９］
　前記判定部は、前記インク層の生成後に前記凹凸パターンを時系列で撮像して得た前記凹凸パターンの時系列画像に基づいて前記判定を行う、
付記１８に記載の識別子生成装置。
［付記２０］
　前記判定部は、前記インク層の生成後に前記凹凸パターンを時系列で撮像して得た前記凹凸パターンの時系列画像を構成する複数の画像から抽出した特徴点の数を基準値と比較した結果に基づいて前記判定を行う、
付記１８に記載の識別子生成装置。
［付記２１］
　前記撮像部は、前記基準値より前記特徴点の数が多くなった前記画像を、前記凹凸パターンの安定後の画像として取得する、
付記２０に記載の識別子生成装置。
［付記２２］
　前記判定部は、前記インク層の生成後に前記凹凸パターンを時系列で撮像して得た前記凹凸パターンの時系列画像を構成する複数の画像から抽出した複数の特徴点に関する情報を互いに比較した結果に基づいて前記判定を行う、
付記１８に記載の識別子生成装置。
［付記２３］
　前記撮像部は、時間的に先行する画像から抽出した複数の特徴点に関する情報とほぼ等しい複数の特徴点に関する情報を抽出した時間的に後続する画像を、前記凹凸パターンの安定後の画像として取得する、
付記２２に記載の識別子生成装置。
［付記２４］
　前記判定部は、前記インク層の生成から所定時間が経過したか否かに基づいて前記判定を行う、
付記１８に記載の識別子生成装置。
［付記２５］
　識別子生成装置と物体照合装置とを有する物体管理システムであって、
　前記識別子生成装置は、
　対象物体にインク層を形成する生成部と、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する登録部と、
を含み、
　前記物体照合装置は、
　前記対象物体に形成された前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部と、
を含む物体管理システム。
［付記２６］
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する、
物体照合方法。
［付記２７］
　対象物体にインク層を形成し、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する、
識別子生成方法。
［付記２８］
　識別子生成工程と物体照合工程とを有する物体管理方法であって、
　前記識別子生成工程では、
　対象物体にインク層を形成し、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像された結果を記憶部に登録し、
　前記物体照合工程では、
　前記対象物体に形成された前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する、
物体管理方法。
［付記２９］
　コンピュータを、
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部、
として機能させるためのプログラム。
［付記３０］
　物体上に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像するカメラに装着可能な撮像アダプタであって、
　前記インク層に正対する法線方向から所定の角度の斜め四方から前記インク層の表面に光を投射する光源と、
　前記インク層から見て前記光源の方向以外の方向を暗領域とした筐体であって、前記光源から投射され、前記インク層の表面で鏡面反射した光を受光し、前記凹凸パターンを明暗像として観測するための開口を有する筐体と、
を備える撮像アダプタ。

１００…識別子生成装置
１０１…生成部
１０２…撮像部
１０３…登録部
１１０…物体
１１１…インク層
１１２…凹凸パターン
１２０…記憶部
１２２…ハウジング
１２３…ペン先部
１２４…インク
１２７…キャップ
１３１…インク付与ユニット
１４２…インクジェットノズル
１４３…駆動部
１４４…インクタンク
１５１…プレート
１５２…インク付与ユニット
１５３…リターンスプリング
１５４…ピストンロッド
１５５…駆動部
１５６…リミットスイッチ
１５７…連結部材
１６１…カメラ
１６２…検出部
１６３…判定部
１６４…画像処理部
１７１…画像取得部
１７２…特徴点抽出部
１７３…局所特徴量算出部
１７４…基準値記憶部
１７５…特徴点記憶部
１７６…局所特徴量記憶部
１７７…比較部
１７８…照合部
１７９…照合部
１８０…判定結果出力部
１８１…タイマ
１９１…画像取得部
１９２…特徴点抽出部
１９３…局所特徴量算出部
１９４…局所特徴量出力部
２００…識別子生成装置
２０１…生成器
２０２…撮像器
２０３…乾燥器
２０４…制御器
２０５…ベルトコンベア
２０６…ベルトコンベア駆動器
２０７…光スイッチ
２０８…光スイッチ
２０９…記憶装置
２１０…物体
２１１…インク層
３００…識別子生成装置
３０１…脚部
３０２…外装ケース
３０３…プレート
３０４…インク付与ユニット
３０５…撮像器
３０６…乾燥器
３０７…リターンスプリング
３０８…回転軸
３０９…ステッピングモータ
３１０…ピストンロッド
３１１…駆動部
３１２…制御器
３１３…操作ボタン
３１４…ＬＥＤ
３１５…電源
４００…物体照合装置
４０１…撮像部
４０２…認識部
４１０…物体
４１１…インク層
４１２…凹凸パターン
４２０…記憶部
４３０…認識結果
４３１…カメラ
４３２…撮像アダプタ
４３３…画像処理部
４４１…筐体
４４１－１…下側筐体
４４１－２…上側筐体
４４２…開口
４４３…開口
４４４…拡散板
４４５…光源
４４６…偏光フィルタ
４５１…画面メモリ
４５２…インク層抽出部
４５３…画像メモリ
４５４…露出制御部
４５５…個体識別子抽出部
４６１…前処理部
４６２…特徴点抽出部
４６３…局所特徴量算出部
４６４…局所特徴量出力部
５００…コンピュータ
５０１…演算処理部
５０２…記憶部
５０３…プログラム
６００…物体管理システム
６０１…識別子生成装置
６０２…物体照合装置
６０３…認識結果
６１０…物体
６１１…インク層
６１２…凹凸パターン
６２０…記憶装置
７００…物体照合装置
７０１…撮像部
７０２…認識部

Claims

　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部と、
を含む物体照合装置。
　前記撮像部は、
　前記インク層に正対する法線方向から所定の角度の斜め四方から前記インク層の表面に光を投射する光源と、
　前記インク層から見て前記光源の方向以外の方向を暗領域とした筐体と、
　前記光源から投射され、前記インク層の表面で鏡面反射した光を受光し、前記凹凸パターンを明暗像として取得するカメラと、
を含む請求項１に記載の物体照合装置。
　前記インク層から見た前記光源の方向は、前記法線方向から１７．７°～２５．６°の角度である、
請求項２に記載の物体照合装置。
　前記光源として、リング状光源を使用する、
請求項２または３に記載の物体照合装置。
　前記筐体は、前記カメラから前記インク層を観察するための開口と前記光源から前記インク層に光を投射するための開口とを有し、内面が黒色である筒状の形状を有する、
請求項２乃至４の何れかに記載の物体照合装置。
　前記筐体は、下端に向かって細くなる円錐台形状を有する、
請求項２乃至５の何れかに記載の物体照合装置。
　前記筐体は、前記光源から投射された光を直線偏光に変換して前記インク層に入射させる偏光子と、前記インク層の表面で鏡面反射した光を通過させて前記カメラに入射させる検光子とを、更に有する、
請求項２乃至６の何れかに記載の物体照合装置。
　前記偏光子と前記検光子とは、１枚の偏光フィルタによって構成されている、
請求項７に記載の物体照合装置。
　前記光源として、前記インク層の分光反射率特性において分光反射率の低い波長帯に分光分布の高い放射強度を有する光源を使用する、
請求項２乃至８の何れかに記載の物体照合装置。
　前記撮像部は、
　前記カメラで取得された前記凹凸パターンのカラー画像の各画素の値から、前記インク層の平均色に相当する値を減じる処理を行う画像処理部を、更に有する、
請求項２乃至９の何れかに記載の物体照合装置。
　前記撮像部は、
　前記カメラで取得された画像から前記インク層の領域に対応する部分画像を検出し、前記部分画像の明るさに基づいて前記カメラの露出制御を行う画像処理部を、更に有する、
請求項２乃至１０の何れかに記載の物体照合装置。
　前記凹凸パターンは、クレータリング現象によって前記インク層の表面にランダムに形成された直径１０μｍ以上、１００μｍ以下のクレーター状の凹凸を含む、
請求項１乃至１１の何れかに記載の物体照合装置。
　対象物体にインク層を形成する生成部と、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する登録部と、
を含む識別子生成装置。
　前記生成部は、前記インク層を形成するために速乾性インクを使用する、
請求項１３に記載の識別子生成装置。
　前記生成部は、前記インク層を形成するために前記対象物体の同一箇所に短時間以内にインクを複数回塗布する、
請求項１３または１４に記載の識別子生成装置。
　前記生成部は、前記対象物体にインクを塗布した後、前記塗布した前記インクを急激に加熱する、
請求項１３乃至１５の何れかに記載の識別子生成装置。
　前記撮像部は、前記凹凸パターンの安定後の画像を取得する、
請求項１３乃至１６の何れかに記載の識別子生成装置。
　前記撮像部は、前記凹凸パターンが安定したか否かを判定する判定部を有する、
請求項１３乃至１７の何れかに記載の識別子生成装置。
　前記判定部は、前記インク層の生成後に前記凹凸パターンを時系列で撮像して得た前記凹凸パターンの時系列画像に基づいて前記判定を行う、
請求項１８に記載の識別子生成装置。
　前記判定部は、前記インク層の生成後に前記凹凸パターンを時系列で撮像して得た前記凹凸パターンの時系列画像を構成する複数の画像から抽出した特徴点の数を基準値と比較した結果に基づいて前記判定を行う、
請求項１８に記載の識別子生成装置。
　前記撮像部は、前記基準値より前記特徴点の数が多くなった前記画像を、前記凹凸パターンの安定後の画像として取得する、
請求項２０に記載の識別子生成装置。
　前記判定部は、前記インク層の生成後に前記凹凸パターンを時系列で撮像して得た前記凹凸パターンの時系列画像を構成する複数の画像から抽出した複数の特徴点に関する情報を互いに比較した結果に基づいて前記判定を行う、
請求項１８に記載の識別子生成装置。
　前記撮像部は、時間的に先行する画像から抽出した複数の特徴点に関する情報とほぼ等しい複数の特徴点に関する情報を抽出した時間的に後続する画像を、前記凹凸パターンの安定後の画像として取得する、
請求項２２に記載の識別子生成装置。
　前記判定部は、前記インク層の生成から所定時間が経過したか否かに基づいて前記判定を行う、
請求項１８に記載の識別子生成装置。
　識別子生成装置と物体照合装置とを有する物体管理システムであって、
　前記識別子生成装置は、
　対象物体にインク層を形成する生成部と、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する登録部と、
を含み、
　前記物体照合装置は、
　前記対象物体に形成された前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像する撮像部と、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部と、
を含む物体管理システム。
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する、
物体照合方法。
　対象物体にインク層を形成し、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像された結果を記憶部に登録する、
識別子生成方法。
　識別子生成工程と物体照合工程とを有する物体管理方法であって、
　前記識別子生成工程では、
　対象物体にインク層を形成し、
　前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像された結果を記憶部に登録し、
　前記物体照合工程では、
　前記対象物体に形成された前記インク層の表面の凹凸パターンを撮像し、
　前記撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する、
物体管理方法。
　コンピュータを、
　対象物体に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像して得られた前記凹凸パターンの画像に基づいて前記対象物体を認識する認識部、
として機能させるためのプログラム。
　物体上に形成されたインク層の表面の凹凸パターンを撮像するカメラに装着可能な撮像アダプタであって、
　前記インク層に正対する法線方向から所定の角度の斜め四方から前記インク層の表面に光を投射する光源と、
　前記インク層から見て前記光源の方向以外の方向を暗領域とした筐体であって、前記光源から投射され、前記インク層の表面で鏡面反射した光を受光し、前記凹凸パターンを明暗像として観測するための開口を有する筐体と、
を備える撮像アダプタ。