光学マーカーを使用した物体の識別

マテリアルオブジェクトを識別するためのさまざまな方法が発明されています。 これらは2つの主要なグループに分けることができます。

1. 何らかの方法で登録/測定の対象となるオブジェクトに固有の特性の一意性のプロパティを使用し、エラーの範囲内で一定期間変更されないメソッド。
   
   このグループには、生体認証方法、光学的識別、空間座標による識別、「アヒル」テストなどが含まれます。
   
   
2. さまざまな方法でオブジェクトの表面に適用される識別情報でオブジェクトをマークすることに基づく方法：碑文および/または画像の形で、バーコードでラベルを接着する、番号でタグを結ぶなど、この情報を使用してオブジェクトの後続の識別。

この出版物で検討されている光学マーカーを使用してオブジェクトを識別する新しい方法は、正式な特徴に基づいて第2グループに起因しますが、その中の最初のグループの方法の兆候を見つけることもできます。

それがすべて始まった方法

奇妙なことに、ロシア連邦の森林法に興味深い変更を導入したロシアの法律415-FZの規定を熟考する過程で、物質的な物体を識別する別の方法が社会に必要であるという考えが生まれました。



これについては、記事50.2を参照してください。 「木材マーキング」、より具体的には次のような段落3について：

「 この記事のパート1で言及されている木材のマーキングは、 技術的な手段を使用して、マーキングされた木材に関する情報を適用および読み取る機能を提供します 。

上記の文言から理解を深めるために、「技術的手段を使用してマークされた木材に関する情報」を適用および読み取ることを可能にする工業的に適用可能な技術はそれほど多くないことを言う必要があります。



個人的には、この定式化に従って使用する資格を得ることができる技術は2つだけです。



最初の技術は、視覚的な英数字情報とバーコードが特殊なハンマーでログの端に取り付けられた特殊なプラスチックタグの使用に基づいています。



2番目の技術は、ログの端に打ち込まれる釘の形で作られた特別なRFIDタグの使用に基づいています。 タグは無線透過素材で作られており、RFIDトランスポンダーが装備されているため、データを保存し、無線送信を実行できます。



明らかに、どちらの場合でも、ラベリングテクノロジーの導入と使用のコストは、軽度の大幅な材料コストを意味し、偽造防止、物流、タグ付けなどに関連するさまざまなニュアンスをすべて追加すると、特にロシア連邦でマークされる木材の収穫量を考慮すると、写真はまったくバラ色ではありません。

ソリューションオプション

上記のすべてを考慮して、新しい法律の要件がどのように実施されるかをテーマに考えて同僚と話し合う過程で、とりわけ、フィンガープリンティングで使用されるのと同じ原理に従ってログを識別するオプションが議論されました。実際には、年輪のパターン各ログの末尾は一意であり、視覚的に指紋パターンに似ています。



しかし、指紋識別の基礎を研究する過程で、この技術を使用することはほとんど不可能であることが判明しました。なぜなら、最初に指紋を読み取るために必要な条件は、リーダーに対する一定の方向であるためです（指はリーダーに1つの位置でのみ適用されます）ログの終端の実際の動作条件では、提供することはほとんど不可能であり、第二に、技術の重要な要素は、いわゆる 「畳み込み」（ Google ）は、乳頭状の皮膚パターンの特徴的な交差点の相対座標のセットであり、ログの終わりの年輪alasには実質的に交差点がありません。



さらに、年輪の暗いバンドと明るいバンドが交互に並ぶ特性を考慮して、従来のレーザーバーコードスキャナーを識別するためのユースケースが検討されました。



ご存知のように、その動作原理は、スキャナーのレーザービームの反射光で光学センサーを登録することにより、ストロークとスペースの幅を正確に決定することにあります（この場合、これは年輪の交代です）（説明はここにあります ）。



ただし、最終的に、このアプローチでは、リーダーに対してエンドを一定の方向に向けることが必要であることが明らかになりました。



その瞬間、私は職場でQRコードを処理し、より詳細な調査に時間を割かなければならなかったのです。 勉強の過程で、私はHabréでこのトピックに関する優れた記事を見つけました。そこでは、 検出領域の使用を説明する「 ステップ0 」が特に印象的でした。



記事の最後に記載されたQRコード生成標準を検討した結果、これらの領域を使用することで、たとえば私のような完全な予算のスマートフォンでもQRコードが非常に迅速かつ効率的に検出され、読み取られることがわかりました5 MPカメラを搭載したSony Walkman Liveスマートフォン。



実際には、さらに、何らかの方法で、上記の要因（年輪のパターンの一意性、QRコードでの検出領域の使用、線形バーコードのレーザースキャナーの原理）がすべて集まり、最終的には適切な新しい識別方法で形になりました、木材および木材の識別を含む。

新しいメソッドの説明

メソッドの本質

この方法の本質は、材料オブジェクトの表面のパターンまたはテクスチャの一意性と、その表面に光学マーカーを適用することによりその表面の画像を処理する元の方法を使用することです。

たとえば、木材の場合、光学マーカーを適用するための表面領域として、丸太または梁の端面の表面を選択できます。通常は、平らなカットまたはノコギリの切れ目を表し、年輪の形の木製構造の自然なパターンがはっきりと見えます。



光学マーカーは、条件付きの非正三角形の頂点である3つのポイントであり、そのうちの1つは90度です。



マーカーは、特殊なハンマーで丸太の端に付けることができます。



衝撃後、同じ深さと形状の3つの凹部が端面の表面に残るはずです。





マーカーポイントの位置に基づいて、サーフェスの領域を正確に決定することができます。これは、後で識別データのセットを形成するために使用されます（網掛け領域を参照）。

一連の識別データ（ID）の形成

IDのセットは、年輪の線と光学マーカーで強調表示された表面領域を通過するベクトルの線の交点の相対座標のリストに基づいて形成されます。



意味を明確にするために、IDのセットを作成する手順を例として検討してください。



たとえば、 6つのベクトルのセットを使用します。





各ベクトルについて、年輪のパターンとそれらの相対座標（ベクトルの全長が100の等しい部分に分割される）との交点は、次のように決定されます。







その結果、この例で生成されるIDのセットは次のとおりです。

[7,15,35,60]、

[10,38,90]

[10,19,31,50,90]

[3,9,19,40,50,90,97]

[3、10、25、45、62、90]

[10,35,50,60,72,80,88,95]



このようにして取得されたIDのセットはデータベースに保存され、その後、識別手順で使用されます。



識別は、識別可能なセットをデータベースに保存されている他のセットと比較することにより実行されます。



照合セットの検索プロセスをより柔軟にアプローチし、たとえば識別手順中に表面のデジタル画像を取得するときに干渉の可能性を考慮するために、取得したIDセットとデータベース内のセットの1つとの一致の程度を評価できる複雑な基準を使用できます



たとえば、 包括的な基準は次のようになります。

• 識別されたセットのすべての配列に記録された交差点の総数は、元の位置と2つを超えて異なるべきではありません。
• セットの配列の1つに記録された交差点の総数は、元のセットの交差点の数と複数の位置で異なるべきではありません。
• 交点の相対座標は、元のIDのセットの類似点の相対座標と、両方向に複数の部分が異なるべきではありません。

識別データのセットが3つの副基準すべてに対応する場合、セットは同一と見なせる程度に一致すると結論付けることができます。



また、取得された識別データセットは最小サイズと明確な構造を持っているため、データベース内のIDセットの検索を大幅に高速化できます。

なぜこれがすべて必要なのか

重要な問題は、なぜもう1つの識別方法が必要なのかということです。



答えは非常に簡単です -検討中の方法は、マーキングとマークされたオブジェクトの識別の両方の低コストを伴います。 資格のある人員をマークして引き付けるために、消耗品、複雑な技術装置の使用を必要としません。



それとは別に、この方法は非常に普遍的であり、ほとんどすべての材料オブジェクトに非常にうまく適用できることに注意することができます 。 オブジェクトの表面に光学マーカーを配置し、表面の視覚的に区別できる要素とベクトルのセットの交差点の相対座標を修正するだけで十分です。 識別手順は、木材の識別方法の枠組みで考慮される手順と大きく異ならないでしょう。