加速度センサ付 RFID と動画像処理を用いた位置検出手法の提案

加速度センサ付RFIDと動画像処理を用いた位置検出手法の提案加速度センサ付RFIDと動画像処理を用いた位置検出手法の提案同志社大学大学院　工学研究科知識工学専攻森　本　　訓　貴

発表の流れ • 研究の背景および目的 • 提案する位置検出法の概要 • 提案手法で用いる画像処理法 • 評価実験 • まとめ

研究の背景 • ユビキタスコンピューティングのコンセプトが提唱されて以降、実現に向けさまざまな試みがなされ続けている • 人､物体の位置情報は基礎技術であり重要 • さまざまな位置検出法の提唱 • GPS（屋外） • 光や音、無線（屋内）　など

RFID（Radio Frequency Identification） • 読み取り機に対して，自己の識別コードを電波を用いて送信 • 個体識別手段として利用 • 位置検出の基本的な考え方 • ID信号を受信している限り、読み取り機の近くにタグが存在する

RFID（Radio Frequency Identification） • RFIDによる位置検出法 • 受信電波の強度から３点測量 • 電波の到達時間を比較して物理的な位置を判定する位置精度：数メートル（１～３メートル）

本研究の目的 • 人手によって持ち運び可能な物体の位置を、既存技術で実現されているよりも高精度で検出 • 高精度の位置検出サービスの実現 • 工具が使用後に所定の位置に置かれたかどうか • 家庭内での物品（マグカップ、髭剃り等）の検索 • 視覚障がい者の日常生活支援のための物体移動通知システム

提案手法の概要 カメラ位置検出処理識別ID、位置座標取得移動・停止情報識別コード RFIDリーダー加速度センサ付RFIDタグ撮影範囲

提案手法に用いるタグ • 通常の識別コードを読み取り機(受信機)に送信する機能 • 加速度センサを具備させる • 自身が停止しているか否かの判定が可能 • 物体が動き出した、停止したといった情報をそのタイミングで識別コードとともに送信 ⇒位置検出において利用

位置検出法の概念図 物体移動開始物体停止動き出しから停止までの画像を平均停止後一定期間の画像を平均差分、２値化処理により物体検出

位置検出法の特徴 • 平均化、差分といった基本的かつ簡明な処理で構成 • 処理量が負担となることない • 短時間かつ少ないハードウェア量で処理可能 • 物体を動かす際の手の動きを平均化により除去

位置検出法の特徴 • 外光の変化に対してロバスト移動前の位置

位置検出法の具体例―手で物体を新たに机上に置く―位置検出法の具体例―手で物体を新たに机上に置く― 　前半（100フレーム）　　　後半（100フレーム）

位置検出法の具体例―手で物体を新たに机上に置く―位置検出法の具体例―手で物体を新たに机上に置く― 　差分処理　　　　　　　　　　　　　　　2値化処理

位置検出法の具体例―机上の物体を机上の別の場所に移動する―位置検出法の具体例―机上の物体を机上の別の場所に移動する― 　前半（30フレーム）　　　後半（100フレーム）

位置検出法の具体例―机上の物体を机上の別の場所に移動する―位置検出法の具体例―机上の物体を机上の別の場所に移動する― 　差分処理　　　　　　　　　　　　　　　2値化処理

評価実験の概要 • 加速度センサ付RFIDタグ及び受信機 • RFCode社製 222,00003475,8,Reader,10/23/04 12:45:49PM,H,RFCDAA,SSI=70,,, ダグID 状態（停止：H、移動：M)

評価実験の概要 タグデータ取得ソフトビデオキャプチャ動画ファイルタグデータ H M フレームに変換 M H 画像処理位置を出力

実験結果 新たに物体を置く別の場所へ物体を移動検出回数４５回（４７回）２０回（３４回）検出率９０％（９４％）４０％（７２％） (注)：（　）付の数値は人手で動き出し、停止判断した際の検出率で提案した画　　　像処理手法の本来の検出率であるといえる。詳しくは考察で述べる。

実験結果―失敗事例― • 差分結果および２値化、重心計算結果　差分結果2値化、重心計算結果物体の実際の位置検出結果

検出失敗の原因 • RFIDの性能上の問題 • 停止情報に前後がある • 正確に動き出しから停止までと停止後一定期間のフレームが処理できていない • 人手で停止を判断し再度画像処理 • 検出率が94%、72％に改善 • 残りは手の動きが緩やかであったため失敗 • 手の影響が深刻さが明確に • 今後、パターンマッチング等の併用により検出率向上が必須

まとめ • 高精度の位置検出方法として、加速度センサ付RFIDと動画像処理を用いた位置検出法を提案 • 評価実験を実施 • 新たに物体を置くケースでは、高い確率で位置検出に成功、別の場所に動かすケースでは低い検出率 • タグの性能向上により検出率9４％、72％まで可能 • 精度向上に向けパターンマッチング等を併用

加速度センサ付 RFID と動画像処理を用いた位置検出手法の提案