特許 7602919 マーカ及びマーカ識別装置、並びに、それらのプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】マーカ及びマーカ識別装置、並びに、それらのプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20241212BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

G06K19/07 280

G06K19/077 108

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021001798

(22)【出願日】2021-01-08

(65)【公開番号】P2022107098

(43)【公開日】2022-07-21

【審査請求日】2023-12-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】三須 俊枝

(72)【発明者】

【氏名】三ツ峰 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】洗井 淳

【審査官】田名網 忠雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０５０７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８５５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０９４９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１３４０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０６８４０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｋ １９／０７

Ｇ０６Ｋ １９／０７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の切替タイミングで発光素子を点灯又は消灯させることで、固有の識別子に対応した発光パターンで発光するマーカであって、
異なるスペクトル特性で発光する第一発光素子、第二発光素子及び第三発光素子の３つの前記発光素子で構成された発光部と、
隣接する２つの切替タイミングにわたって、全ての前記発光素子が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子が点灯状態を継続しない前記発光パターンを前記識別子毎に格納した発光パターンテーブルが予め設定される発光パターンテーブル記憶部と、
前記発光パターンテーブルを参照し、外部から入力された前記識別子に対応した前記発光パターンを決定する発光パターン決定部と、
前記発光パターン決定部が決定した発光パターンに基づいて、前記切替タイミングで前記各発光素子の点灯又は消灯を制御する制御部と、
を備え、
前記発光部は、前記第一発光素子、前記第二発光素子及び前記第三発光素子の点灯状態又は消灯状態を組み合わせることで第一発光色又は第二発光色で発光可能であり、
前記発光パターンテーブル記憶部は、前記第一発光色又は前記第二発光色で前記発光部が発光する前記発光パターンテーブルが予め設定され、
前記第一発光素子、前記第二発光素子及び前記第三発光素子が全て消灯状態のとき発光色Ｋとなり、
前記第一発光素子が点灯状態、かつ、前記第二発光素子及び前記第三発光素子が消灯状態のとき発光色Ｒとなり、
前記第二発光素子が点灯状態、かつ、前記第一発光素子及び前記第三発光素子が消灯状態のとき発光色Ｇとなり、
前記第一発光素子及び前記第二発光素子が点灯状態、かつ、前記第三発光素子が消灯状態のとき発光色Ｙとなり、
前記第一発光素子及び前記第二発光素子が消灯状態、かつ、前記第三発光素子が点灯状態のとき発光色Ｂとなり、
前記第一発光素子及び前記第三発光素子が点灯状態、かつ、前記第二発光素子が消灯状態のとき発光色Ｍとなり、
前記第二発光素子及び前記第三発光素子が点灯状態、かつ、前記第一発光素子が消灯状態のとき発光色Ｃとなり、
前記第一発光素子、前記第二発光素子及び前記第三発光素子が全て点灯状態のとき発光色Ｗとなり、
前記発光パターンテーブルは、
前記識別子＋１に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｒ、
前記識別子＋２に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｒ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｇ、
前記識別子＋３に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｇ、
前記識別子＋４に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｙ、
前記識別子＋５に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｙ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｂ、
前記識別子＋６に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｇ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｂ、
前記識別子＋７に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｇ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｍ、
前記識別子＋８に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｒ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｂ、
前記識別子＋９に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｂ、
前記識別子＋１０に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｍ、
前記識別子＋１１に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｒ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｃ、
前記識別子＋１２に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｃ、
前記識別子＋１３に対して、前記第一発光色が前記発光色Ｋ、かつ、前記第二発光色が前記発光色Ｗと予め設定されていることを特徴とするマーカ。

【請求項2】

前記制御部は、前記切替タイミングを示す同期信号が入力され、前記発光パターン決定部が決定した発光パターンに基づいて、前記同期信号に同期するように前記各発光素子の点灯又は消灯を制御することを特徴とする請求項１に記載のマーカ。

【請求項3】

前記同期信号は、映像信号における奇数番目又は偶数番目のフィールド又はフレームであることを示す映像同期信号であり、
前記制御部は、前記映像同期信号が入力され、前記発光パターン決定部が決定した発光パターンに基づいて、前記映像同期信号に同期するように前記各発光素子の点灯又は消灯を制御することを特徴とする請求項２に記載のマーカ。

【請求項4】

前記切替タイミングを示すクロック信号を発生させるクロック発生部、をさらに備え、
前記制御部は、前記発光パターン決定部が決定した発光パターンに基づいて、前記クロック信号に同期するように前記各発光素子の点灯又は消灯を制御することを特徴とする請求項１に記載のマーカ。

【請求項5】

マーカの発光パターンを検出し、前記発光パターンに対応した固有の識別子を判定するマーカ識別装置であって、
前記マーカからの光を異なるスペクトル特性で受光する複数の受光素子で構成された受光部と、
隣接する２つの演算タイミングの間で、各受光素子の検出結果の差分値を演算する差分演算部と、
前記差分演算部が演算した差分値を正負の閾値により閾値処理し、前記閾値処理の結果を、点灯状態から消灯状態への変化と、前記消灯状態から前記点灯状態への変化と、前記消灯状態又は前記点灯状態の継続とを示す三値に分類する三値化部と、
前記三値化部が分類した三値を三進数の各桁に対応付けることで前記識別子を判定する識別子判定部と、
を備えることを特徴とするマーカ識別装置。

【請求項6】

前記差分演算部は、前記演算タイミングを示す同期信号が入力され、前記同期信号が示す２つの前記演算タイミングの間で、前記各受光素子が受光した受光レベルの差分値を演算することを特徴とする請求項５に記載のマーカ識別装置。

【請求項7】

前記同期信号は、映像信号において奇数番目又は偶数番目のフィールド又はフレームであることを示す映像同期信号であり、
前記差分演算部は、前記映像同期信号が入力され、前記映像同期信号が示す２つの前記演算タイミングの間で、前記各受光素子が受光した受光レベルの差分値を演算することを特徴とする請求項６に記載のマーカ識別装置。

【請求項8】

前記演算タイミングを示すクロック信号を発生させるクロック発生部、をさらに備え、
前記差分演算部は、前記クロック信号が示す２つの前記演算タイミングの間で、前記各受光素子が受光した受光レベルの差分値を演算することを特徴とする請求項５に記載のマーカ識別装置。

【請求項9】

前記受光部は、三原色を受光するカラー受光素子であることを特徴とする請求項５から請求項８の何れか一項に記載のマーカ識別装置。

【請求項10】

コンピュータを、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のマーカとして機能させるためのプログラム。

【請求項11】

コンピュータを、請求項５から請求項９の何れか一項に記載のマーカ識別装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マーカ及びマーカ識別装置、並びに、それらのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

強校正とは、三次元的な形状および大きさが既知の物体や、三次元的な位置関係が既知の複数のマーカを用いて、カメラの位置、姿勢、画角などのカメラパラメータを推定する手法のことである。

【0003】

例えば、同一平面内に存在する位置関係が既知の４個以上の点を用いて、カメラパラメータを推定することが可能であり、透視４点問題（Ｐ４Ｐ問題：Perspective 4-Point Problem）と呼ばれている。このＰ４Ｐ問題の解法を用いる強校正では、カメラが撮影した画像上において、各点がどの像に対応するかを設定する必要がある。

【0004】

この強校正において、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの点状の光源である発光マーカや、形状及び大きさが既知の矩形状パターンを印刷した平面状の非発光マーカを区別する手法が知られている（以後、従来第１手法）。この従来第１手法では、発光ダイオードや矩形状パターンと共に、印刷した識別用パターンを併用することがある。

【0005】

三次元位置が既知の付近にあるパターンを用いて、カメラ校正を行う従来手法が知られている（非特許文献１）。この非特許文献１に記載の手法では、制御点近傍に存在する視覚的な特徴点を抽出し、これらの配置と見た目を手掛かりにして制御点の画像座標を推定する。

【0006】

小惑星探査機等の宇宙機の着陸時、再帰性反射素材によるマーカ（ターゲットマーカ）を着陸目標点近傍に投下し、該マーカを目印として誘導を行うことがある。このとき、マーカ近傍に向けて点滅光を照射し、光の照射時と非照射時の両時点で宇宙機搭載のカメラによる撮影を行い、両時点の画像の差分を演算することで、マーカを際立たせて抽出する手法が知られている（非特許文献２）。

【0007】

夜間における船舶の航法で用いる灯台は、緯度及び経度が既知の場所に設置されており、強校正のマーカに近い性質を有する。この灯台は、灯質と呼ばれる灯台固有の光り方が決められており、発光色、発光周期、時間パターン（不動光、明暗稿、閃光、急閃光、等明暗光、群閃光、モールス符号光など）、時間・色の組み合わせパターン（互光、互閃光など）によって、何れの灯台であるかを識別することが可能である（以後、従来第２手法）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【文献】三須俊枝、藤井真人、柴田正啓、“校正制御点近傍のＳＩＦＴ特徴を用いるカメラパラメータ推定法”、第８回情報科学技術フォーラム（FIT 2009）講演論文集、no.3、H-049、pp.207-212（2009年）

【文献】照井冬人、津田雄一、尾川順子、三枡裕也、“小惑星探査機「はやぶさ２」の航法誘導制御における自動・自律機能”、人工知能、vol.29，no.4、pp.327-334（2014 年7 月）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前記した従来第１手法では、非発光マーカに光が当たらない場合、その非発光マーカを強校正に用いることが困難になる。また、従来第１手法では、印刷した識別用パターンの一部が他の被写体に隠蔽される場合や、識別用パターンの一部に影が落ちる場合、均一な照明が得られず誤認識することがある。

【0010】

非特許文献１に記載の技術では、パターンに類似した模様の物体が校正対象のカメラの視野内に存在する場合、誤認別により校正精度や頑健性が低下することがある。パターンを複雑化すれば、周囲に類似したパターンが存在する可能性を減らせるが、パターンの識別精度が低下して校正の頑健性が低下するおそれがある。

【0011】

非特許文献２に記載の技術では、複数のターゲットマーカを識別することが考慮されていない。
従来第２手法では、灯台付近に明るい発光物体や点滅物体がある場合や、観視者の周囲の環境光の強度や色が顕著である場合、灯質の明暗や色を誤認識する可能性がある。
以上のように、被写体の色・模様及び外光の影響を抑制し、複数の識別子を頑健に判定できる従来技術は提案されていない。

【0012】

そこで、本発明は、被写体の色・模様及び外光の影響を抑制し、複数の識別子を頑健に判定できるマーカ及びマーカ識別装置、並びに、それらのプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記課題を解決するため、本発明に係るマーカは、所定の切替タイミングで発光素子を点灯又は消灯させることで、固有の識別子に対応した発光パターンで発光するマーカであって、異なるスペクトル特性で発光する第一発光素子、第二発光素子及び第三発光素子の３つの発光素子で構成された発光部と、発光パターンテーブル記憶部と、発光パターン決定部と、制御部と、を備える構成とした。

【0014】

かかる構成によれば、発光パターンテーブル記憶部は、隣接する２つの切替タイミングにわたって、全ての発光素子が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子が点灯状態を継続しない発光パターンを識別子毎に格納した発光パターンテーブルが予め設定される。
また、発光パターン決定部は、発光パターンテーブルを参照し、外部から入力された識別子に対応した発光パターンを決定する。
そして、制御部は、発光パターン決定部が決定した発光パターンに基づいて、切替タイミングで各発光素子の点灯又は消灯を制御する。
発光部は、第一発光素子、第二発光素子及び第三発光素子の点灯状態又は消灯状態を組み合わせることで第一発光色又は第二発光色で発光可能である。
発光パターンテーブル記憶部は、第一発光色又は第二発光色で発光部が発光する発光パターンテーブルが予め設定される。

【0015】

このように、マーカは、隣接する２つの切替タイミングにわたり、固有の識別子に対応した発光パターンで発光するので、マーカ識別装置で頑健な識別子判定が可能となる。このとき、マーカは、全ての発光素子が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子が点灯状態を継続しないので、マーカ識別装置で発光パターンを検出する際に外光の影響を抑制できる。

【0016】

また、前記課題を解決するため、本発明に係るマーカ識別装置は、マーカの発光パターンを検出し、発光パターンに対応した固有の識別子を判定するマーカ識別装置であって、マーカからの光を異なるスペクトル特性で受光する複数の受光素子で構成された受光部と、差分演算部と、閾値処理部と、識別子判定部と、を備える構成とした。

【0017】

かかる構成によれば、差分演算部は、隣接する２つの演算タイミングの間で、各受光素子の検出結果の差分値を演算する。
また、閾値処理部は、差分演算部が演算した差分値を正負の閾値により閾値処理し、閾値処理の結果を、点灯状態から消灯状態への変化と、消灯状態から点灯状態への変化と、消灯状態又は点灯状態の継続とを示す三値に分類する。
そして、識別子判定部は、三値化部が分類した三値を三進数の各桁に対応付けることで識別子を判定する。

【0018】

このように、マーカ識別装置は、隣接する２つの演算タイミングの間で受光レベルの差分を演算するので、複数の識別子を頑健に判定できる。このとき、全ての発光素子が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子が点灯状態を継続しないので、マーカ識別装置は、発光パターンを検出する際に外光の影響を抑制できる。

【0019】

なお、本発明は、コンピュータを、前記したマーカとして機能させるためのプログラムで実現することもできる。
また、本発明は、コンピュータを、前記したマーカ識別装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、被写体の色・模様及び外光の影響を抑制し、複数の識別子を頑健に判定できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】各実施形態に係るマーカ識別システムの概略構成図である。

【図2】第１実施形態に係るマーカの構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態において、発光部の発光色を説明する説明図である。

【図4】第１実施形態において、発光パターンテーブルを説明する説明図である。

【図5】第１実施形態において、同期信号の一例を説明する説明図である。

【図6】第１実施形態において、同期信号の一例を説明する説明図である。

【図7】第１実施形態において、同期信号の一例を説明する説明図である。

【図8】第１実施形態において、制御部の動作を示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態に係るマーカ識別装置の構成を示すブロック図である。

【図10】第２実施形態に係るマーカ識別装置の動作を示すフローチャートである。

【図11】第３実施形態に係るマーカの構成を示すブロック図である。

【図12】第３実施形態において、発光パターンテーブルを説明する説明図である。

【図13】第４実施形態に係るマーカ識別装置の構成を示すブロック図である。

【図14】変形例に係るマーカ識別システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

【0023】

［マーカ識別システムの概要］
図１を参照し、各実施形態に係るマーカ識別システム１００の概要について説明する。
例えば、マーカ識別システム１００は、撮影スタジオに設置されており、被写体である計測対象αに取り付けられた各マーカ１の三次元位置を計測すると共に、各マーカ１に固有の識別子を判定するものである。そして、マーカ識別システム１００は、各マーカ１の三次元位置及び識別子に基づいて、所望の画像処理（例えば、カメラキャリブレーションや三次元モデルの生成）を行う。図１に示すように、マーカ識別システム１００は、マーカ１と、マーカ識別装置２と、画像処理装置３と、撮影カメラＣとを備える。

【0024】

マーカ１は、所定の切替タイミングで発光素子を点灯又は消灯させることで、固有の識別子に対応した発光パターンで発光するものである。この発光パターンとは、マーカ１が発光する色の時間変化（パターン）のことである。つまり、マーカ１は、固有の識別子が予め割り当てられており、その識別子を示す発光パターンで発光する。本実施形態では、３個のマーカが、計測対象αである人物の頭部及び両膝に取り付けられており、異なる発光パターンで発光するものとする。なお、各マーカ１は、同一構成であり、その詳細を後記する。

【0025】

マーカ識別装置２は、各マーカ１の発光パターンを検出し、発光パターンに対応した固有の識別子を判定するものである。本実施形態では、マーカ識別装置２は、撮影カメラＣに内蔵されているものとする。ここでは、撮影カメラＣは、計測対象αの撮影画像と、撮影画像内での各マーカ１の座標及び識別子とを対応付けて、画像処理装置３に出力する。なお、マーカ識別装置２の詳細は、後記する。

【0026】

画像処理装置３は、撮影カメラＣから入力された計測対象αの撮影画像と、撮影画像内での各マーカ１の座標及び識別子とを用いて、任意の画像処理を行うものである。例えば、画像処理装置３は、画像処理として、撮影カメラＣのキャリブレーション処理、又は、計測対象αの三次元モデル生成処理を行う。
撮影カメラＣは、前記したマーカ識別装置２を内蔵している以外、一般的な放送番組撮影用カメラと同様である。

【0027】

なお、マーカ識別システム１００は、その構成や用途が図１の例に限定されないことは言うまでもない。
また、第１実施形態に係るマーカ１を用いた場合、第２実施形態に係るマーカ識別装置２を用いるものとする。一方、第３実施形態に係るマーカ１Ａを用いた場合、第４実施形態に係るマーカ識別装置２Ａを用いるものとする。

【0028】

（第１実施形態）
［マーカの構成］
図２を参照し、第１実施形態に係るマーカ１の構成について説明する。
図２に示すように、マーカ１は、発光パターンテーブル記憶部１０と、発光パターン決定部１２と、制御部１３と、発光部１４とを備える。

【0029】

発光パターンテーブル記憶部１０は、発光パターンテーブル１１（図４）を記憶するメモリなどの記憶装置である。この発光パターンテーブル１１は、隣接する２つの切替タイミング（同期信号）にわたって、全ての発光素子１５が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子１５が点灯する状態を継続しない発光パターンを識別子毎に格納する。例えば、発光パターンテーブル１１は、マーカ識別システム１００の管理者が予め設定するものであり、その詳細を後記する。

【0030】

発光パターン決定部１２は、発光パターンテーブル記憶部１０が記憶する発光パターンテーブル１１を参照し、外部から入力された識別子に対応した発光パターンを決定するものである。そして、発光パターン決定部１２は、決定した発光パターンを制御部１３に出力する。

【0031】

制御部１３は、発光パターン決定部１２が決定した発光パターンに基づいて、各発光素子１５の点灯又は消灯を制御するものである。すなわち、制御部１３は、発光部１４の発光色を時間的に切り替える。ここで、時間的な切り替えは、予め設定された周期で繰り返すものであってもよいし、任意のタイミングで自動又は手動で切り替えるものであってもよい。本実施形態では、この時間的な切り替えが、各発光素子１５の点灯又は消灯の切替タイミングを示す同期信号に基づいて行われるものとする。

【0032】

発光部１４は、異なるスペクトル特性で発光する複数の発光素子１５で構成されたものである。すなわち、発光部１４は、可視光線又はその他の電磁波を発する（以下、「点灯」する）こと、及び、電磁波を停止する（以下、「消灯」する）ことが可能である。本実施形態では、発光部１４は、第一発光素子１５_１、第二発光素子１５_２及び第三発光素子１５_３という３つの発光素子１５で構成されている。

【0033】

発光素子１５は、固有かつ異なるスペクトル（以下、「原色」と呼ぶ）で発光するものであり、点灯状態及び消灯状態の２状態をとるものとする。例えば、発光素子１５としては、フルカラーの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）があげられる。具体的には、第一発光素子１５_１、第二発光素子１５_２及び第三発光素子１５_３は、それぞれ、フルカラーＬＥＤに内蔵されている赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤとなる。この場合、発光素子１５は、黒色（Ｋ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、青色（Ｂ）、赤紫色（Ｍ）、青緑色（Ｃ）、白色（Ｗ）の８色で発光可能である（図３参照）。

【0034】

＜マーカの発光＞
マーカ１の発光について具体的に説明する。
以下、発光部１４の発光状態を、発光色（消灯状態も含む）と呼ぶものとする。発光部１４の発光色は、前記した各原色の消灯及び点灯を区別する２値を各成分に持つベクトルＶ^（１），Ｖ^（２）で表すことができる。すなわち、発光部１４は、３つの発光素子１５の点灯状態又は消灯状態を組み合わせることで、第一発光色Ｖ^（１）又は第二発光色Ｖ^（２）で発光可能である。また、発光部１４における発光状態の切り替えは、第一発光色Ｖ^（１）と第二発光色Ｖ^（２）とを交互に繰り返すものとする。

【0035】

第一発光色Ｖ^（１）は、以下の式（１）に示すように、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１ ^（１）、第二発光素子１５_２の原色Ｖ_２ ^（１）、及び、第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３ ^（１）からなる三原色成分を含むベクトルとして表記する。

【0036】

【数1】

【0037】

これと同様、第二発光色Ｖ^（２）は、以下の式（２）に示すように、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１ ^（２）、第二発光素子１５_２の原色Ｖ_２ ^（２）、及び、第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３ ^（２）からなる三原色成分を含むベクトルとして表記する。なお、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の各成分は、「０」が消灯を表し、「１」が点灯を表すものとする。

【0038】

【数2】

【0039】

原色Ｖ_１が赤色を表し、原色Ｖ_２が緑色を表し、原色Ｖ_３が青色を表すものとする。図３に示すように、発光色Ｖ＝［０，０，０］^Ｔは、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１、第２光素子１４_２の原色Ｖ_２、第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３が全て消灯のため、黒色（Ｋ）を表す。また、発光色Ｖ＝［１，０，０］^Ｔは、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１のみが点灯のため、赤色（Ｒ）を表す。また、発光色Ｖ＝［０，１，０］^Ｔは、第二発光素子１５_２の原色Ｖ_２のみが点灯のため、緑色（Ｇ）を表す。また、発光色Ｖ＝［１，１，０］^Ｔは、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１及び第二発光素子１５_２の原色Ｖ_２が点灯のため、黄色（Ｙ）を表す。また、発光色Ｖ＝［０，０，１］^Ｔは、第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３のみが点灯のため、青色（Ｂ）を表す。また、発光色Ｖ＝［１，０，１］^Ｔは、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１及び第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３が点灯のため、赤紫色（Ｍ）を表す。また、発光色Ｖ＝［０，１，１］^Ｔは、第二発光素子１５_２の原色Ｖ_２及び第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３が点灯のため、青緑色（Ｃ）を表す。また、発光色Ｖ＝［１，１，１］^Ｔは、第一発光素子１５_１の原色Ｖ_１、第２光素子１４_２の原色Ｖ_２、第三発光素子１５_３の原色Ｖ_３が全て点灯のため、白色（Ｗ）を表す。

【0040】

図４に示すように、発光パターンテーブル記憶部１０には、第一発光色Ｖ^（１）又は第二発光色Ｖ^（２）で発光部１４が発光する発光パターンテーブル１１が予め設定されている。つまり、発光パターンテーブル１１は、外部から入力された識別子に応じて、発光部１４の第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）を決定するためのルックアップテーブルである。この発光パターンテーブル１１において、各識別子ＩＤに対応する第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）は、以下の２つの条件を満たすものとする。

【0041】

（条件１）第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）がともに消灯状態とならないこと（すなわち、Ｖ^（１）≠０又はＶ^（２）≠０）
（条件２）第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）において、同一の原色がともに点灯状態とならないこと（すなわち、Ｖ^（１）・Ｖ^（２）＝０）

【0042】

前記した２つの条件を満たすことにより、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の差分ベクトルＶ^（２）－Ｖ^（１）は、必ず０以外のベクトル値をとり、かつ、各識別子に関して固有となる。

【0043】

例えば、発光素子１５が、赤色、緑色及び青色を原色とするフルカラーの発光ダイオードの場合を考える。この場合、図４に示すように、発光パターンテーブル１１には、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序を区別し、発光パターンを２６通り設定できる。ここで、識別子とは、各発光パターンに一意に割り当てた番号のことであり、本実施形態では、「＋１～＋１３」及び「－１～－１３」の整数値である（但し、「０」以外）。

【0044】

図４の発光パターンテーブル１１において、番号＋ｋの発光パターンと番号－ｋの発光パターンは、互いに第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序を入れ替えたものになっている。なお、図４では説明を簡易にするため、発光パターンテーブル１１を２つに分けて図示したが、実際には１つのテーブルである。

【0045】

後記するマーカ識別装置２が同期信号を用いるため、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序が区別可能である。このため、マーカ１は、同一の整数値で正負の符号が異なる番号の発光パターンテーブル１１を用いることが可能となり、２６通りの発光パターンを表現できる。

【0046】

ここで、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序が区別可能な場合とは、撮影カメラＣの撮影タイミングと、発光素子１５の点滅・変色のタイミングとが同期しており、奇数番目及び偶数番目の撮影画像に対応して第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）が切り替わる場合のことである。例えば、映像信号における奇数番目又は偶数番目の画像（フィールド又はフレーム）を示す識別信号を映像同期信号から抽出し、この識別信号に同期して第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）を切り替えることができる。従って、マーカ１は、映像同期信号の取得が容易な環境に適している。

【0047】

発光パターン決定部１２は、外部から識別子が入力されると、発光パターンテーブル１１から識別子（番号）に対応した発光パターン（第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２））を取得する。そして、発光パターン決定部１２は、取得した発光パターンを制御部１３に出力する。

【0048】

制御部１３は、発光パターン決定部１２から入力された発光パターン（Ｖ^（１），Ｖ^（２））に相当する発光状態を発光部１４が交互にとるよう制御する。すなわち、制御部１３は、切替タイミングを示す同期信号Ｓ（ｔ）が入力され、発光パターン決定部１２が決定した発光パターン（Ｖ^（１），Ｖ^（２））に基づいて、同期信号Ｓ（ｔ）に同期するように各発光素子１５の点灯又は消灯を制御する。

【0049】

例えば、制御部１３は、同期信号Ｓ（ｔ）のレベルが２値（０，１）である場合、以下の式（３）に示すように、発光部１４の発光状態Ｌ（ｔ）を制御できる（ｔは時間）。ここでは、制御部１３は、同期信号Ｓ（ｔ）のレベルが「０」の場合、発光部１４を第一発光色Ｖ^（１）で発光させる一方、同期信号Ｓ（ｔ）のレベルが「１」の場合、発光部１４を第二発光色Ｖ^（２）で発光させる。

【0050】

【数3】

【0051】

同期信号Ｓ（ｔ）は、図５に示すように、一定の時間周期で２値（０，１）のレベルを交互に示す信号であってもよい。例えば、同期信号Ｓ（ｔ）は、ＮＴＳＣ（National Television Committee）のブラックバースト信号など映像同期信号から、同期分離回路４が生成したものであってもよい。例えば、同期分離回路４が、ＮＴＳＣのブラックバースト信号から生成した奇数番目又は偶数番目の画像を示す識別信号を同期信号Ｓ（ｔ）として制御部１３に出力する。

【0052】

また、同期信号Ｓ（ｔ）は、図６に示すように、任意のタイミングで２値「０，１」のレベルを交互に示す信号であってもよい。
また、同期信号Ｓ（ｔ）は、図７に示すように、撮影カメラＣで撮影の都度生じるトリガ信号Ｔ（ｔ）をトリガとして、２値「０，１」のレベルを交互に示す信号であってもよい。例えば、トリガ信号Ｔ（ｔ）としては、レリーズ信号（電磁レリーズの接点信号）、シンクロ接点信号（フラッシュ等の発光のトリガに用いるＸ接点やＦＰ接点）、又は、フィルム巻き上げ用のモータドライブ制御信号があげられる。

【0053】

発光部１４は、制御部１３から入力された発光状態Ｌ（ｔ）となるように、各発光素子１５を点灯又は消灯させる。ここで、発光部１４は、以下の式（４）で表される発光状態Ｌ（ｔ）に応じて、第一発光素子１５_１、第二発光素子１５_２及び第三発光素子１５_３を点灯又は消灯させる。

【0054】

【数4】

【0055】

ここで、第一発光素子１５_１は、式（４）の第一成分Ｌ_１（ｔ）が「０」のときに消灯し、「１」のときに点灯する。また、第二発光素子１５_２は、式（４）の第二成分Ｌ_２（ｔ）が「０」のときに消灯し、「１」のときに点灯する。また、第三発光素子１５_３は、式（４）の第三成分Ｌ_３（ｔ）が「０」のときに消灯し、「１」のときに点灯する。

【0056】

［制御部の動作］
図８を参照し、制御部１３の動作を説明する。
なお、制御部１３には、発光パターン決定部１２から発光パターン（Ｖ^（１），Ｖ^（２））が入力されているものとする。

【0057】

図８に示すように、ステップＳ１において、制御部１３は、１つ前の切替タイミングの同期信号レベルを、変数Ｓ（ｔ－１）に代入する。
ステップＳ２において、制御部１３は、現在の切替タイミングの同期信号レベルを、変数Ｓ（ｔ）に代入する。

【0058】

ステップＳ３において、制御部１３は、同期信号Ｓ（ｔ）と同期信号Ｓ（ｔ－１）とが等しいか否かを判定する。すなわち、制御部１３は、切替タイミングが隣接する２つの同期信号レベルが変化したか否かを判定する。

【0059】

２つの同期信号Ｓ（ｔ）と同期信号Ｓ（ｔ－１）とが等しい場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部１３は、ステップＳ２の処理に戻る。
２つの同期信号Ｓ（ｔ）と同期信号Ｓ（ｔ－１）とが異なる場合（ステップＳ３でＮｏ）、制御部１３は、ステップＳ４の処理に進む。

【0060】

ステップＳ４において、制御部１３は、同期信号Ｓ（ｔ）が「０」であるか否かを判定する。すなわち、制御部１３は、発光部１４を第一発光色Ｖ^（１）で発光させるか否かを判定する。

【0061】

同期信号Ｓ（ｔ）が「０」の場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部１３は、ステップＳ５の処理に進む。
同期信号Ｓ（ｔ）が「０」でない場合（ステップＳ４でＮｏ）、制御部１３は、ステップＳ６の処理に進む。

【0062】

ステップＳ５において、制御部１３は、発光部１４の発光状態Ｌ（ｔ）を第一発光色Ｖ^（１）に設定する。
ステップＳ６において、制御部１３は、発光部１４の発光状態Ｌ（ｔ）を第二発光色Ｖ^（２）に設定する。
ステップＳ７において、制御部１３は、ステップＳ５又はステップＳ６で設定した発光状態Ｌ（ｔ）で発光部１４を発光させる。
ステップＳ８において、制御部１３は、同期信号Ｓ（ｔ－１）に同期信号Ｓ（ｔ）を代入した後、ステップＳ２の処理に戻る。

【0063】

［作用・効果］
以上のように、マーカ１は、隣接する２つの切替タイミングにわたり、固有の識別子に対応した発光パターンで発光するので、マーカ識別装置２で頑健な識別子判定が可能となる。このとき、マーカ１は、全ての発光素子１５が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子１５が点灯状態を継続しないので、マーカ識別装置２で発光パターンを検出する際、計測対象αの色・模様及び外光の影響を抑制できる。

【0064】

さらに、マーカ１は、奇数番目及び偶数番目の撮影画像に対応して第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２））の順序を区別できるので、発光パターンで表現可能な識別子の総数を倍増することができる。このとき、マーカ１は、ＮＴＳＣのブラックバースト信号のような従来の映像同期信号を利用できるので、利便性を向上させることができる。

【0065】

（第２実施形態）
［マーカ識別装置の構成］
図９を参照し、第２実施形態に係るマーカ識別装置２の構成について説明する。
図９に示すように、マーカ識別装置２は、受光部２０と、差分演算部２２と、識別部２５とを備える。

【0066】

受光部２０は、マーカ１（図２）からの光を異なるスペクトル特性で受光する複数の受光素子２１で構成されたものである。すなわち、受光部２０は、マーカ１からの光を受光し、複数のスペクトル分布における検出結果（受光レベル）を差分演算部２２に出力する。本実施形態では、受光部２０は、第一受光素子２１_１、第二受光素子２１_２及び第三受光素子２１_３という３つの受光素子２１で構成されている。

【0067】

受光素子２１は、撮影カメラＣに備えられた、三原色を受光するカラー受光素子である。例えば、受光素子２１としては、三板型の撮像センサや単板型の撮像センサがあげられる。また、受光素子２１は、色付きフィルタ、干渉フィルタなどの光学的フィルタ、又は、分光用プリズム、ダイクロイックプリズムなどプリズムによって、光の波長に対する感度特性を調整してもよい。

【0068】

第一受光素子２１_１、第二受光素子２１_２及び第三受光素子２１_３の分光感度特性は、第一発光素子１５_１、第二発光素子１５_２及び第三発光素子１５_３の発光を直接的又は間接的に分離できるものとする。なお、間接的に分離とは、線形又は非線形の変換により分離するものである。

【0069】

以下、第一受光素子２１_１、第二受光素子２１_２及び第三受光素子２１_３のそれぞれが、図２の第一発光素子１５_１、第二発光素子１５_２及び第三発光素子１５_３に対応するものとして説明する。すなわち、第一受光素子２１_１が第一発光素子１５_１の発光を検出し、第二受光素子２１_２が第二発光素子１５_２の発光を検出し、第三受光素子２１_３が第三発光素子１５_３の発光を検出する。

【0070】

差分演算部２２は、隣接する２つの演算タイミングの間で、各受光素子２１の検出結果の差分値を演算するものである。本実施形態では、差分演算部２２は、演算タイミングを示す同期信号が入力され、同期信号が示す２つの演算タイミングの間で、各受光素子２１が受光した受光レベルの差分値を演算する。ここで、受光レベルは、多値の輝度値であり、例えば「０～２５５」の範囲で表される。

【0071】

図９に示すように、差分演算部２２は、遅延部２３と、減算部２４とを備える。本実施形態では、差分演算部２２は、第一受光素子２１_１、第二受光素子２１_２及び第三受光素子２１_３に対応するように、３つの遅延部２３_１～２３_３と、３つの減算部２４_１～２４_３とを備える。

【0072】

遅延部２３_ｋは、同期分離回路５から入力された同期信号に従って、第ｋ受光素子２１_ｋから入力された受光レベルを１周期分だけ遅延するものである（但し、ｋは１以上３以下の整数）。例えば、同期分離回路５が、ＮＴＳＣのブラックバースト信号から生成した識別信号を同期信号として遅延部２３_ｋに出力する。また、同期分離回路５は、図２の同期分離回路４と共通化してもよい。

【0073】

減算部２４_ｋは、以下の式（５）に示すように、第ｋ受光素子２１_ｋから入力された受光レベルＪ_ｋ（ｔ）と、遅延部２３_ｋが遅延させた受光レベルＪ_ｋ（ｔ－１）との差分値Ｄ_ｋ（ｔ）を算出する。

【0074】

【数5】

【0075】

識別部２５は、差分演算部２２から入力された差分値Ｄ_ｋ（ｔ）に基づいて、検出した発光パターンに固有の識別子を認識するものであり、三値化部２６と、識別子判定部２７とを備える。本実施形態では、識別部２５は、第一受光素子２１_１、第二受光素子２１_２及び第三受光素子２１_３に対応するように、３つの三値化部２６_１～２６_３を備える。

【0076】

三値化部２６_ｋは、差分演算部２２から入力された受光レベルの差分値Ｄ_ｋ（ｔ）を正負の閾値ｐ_ｋ，ｑ_ｋにより閾値処理し、閾値処理の結果を三値に分類するものである。本実施形態では、この閾値処理は、以下の式（６）で表されるものとする。すなわち、三値化部２６_ｋは、正の閾値ｐ_ｋ及び負の閾値ｑ_ｋを用いて、入力された差分値Ｄ_ｋ（ｔ）を「０」，「１」，「２」の三値に分類し、三値分類Ｅ_ｋ（ｔ）として識別子判定部２７に出力する。このとき、受光素子２１の検出結果が受光レベルを表す場合、正の閾値ｐ_ｋを「１２８」、負の閾値ｑ_ｋを「－１２８」のように予め設定しておく。

【0077】

【数6】

【0078】

なお、三値分類Ｅ_ｋは、点灯状態から消灯状態への変化と、消灯状態から点灯状態への変化と、消灯状態又は点灯状態の継続とを示す。例えば、式（６）の三値分類Ｅ_ｋでは、「０」が点灯状態から消灯状態への変化を示し、「１」が消灯状態又は点灯状態の継続を示し、「２」が消灯状態から点灯状態への変化を示す。

【0079】

識別子判定部２７は、三値化部２６_ｋが分類した三値を三進数の各桁に対応付けることで識別子を判定するものである。そして、識別子判定部２７は、判定した識別子を外部（例えば、画像処理装置３）に出力する。

【0080】

具体的には、識別子判定部２７は、以下の式（７）に示すように、三値化部２６_１～２６_３から入力された三値分類Ｅ_１（ｔ）～Ｅ_３（ｔ）を三進数の各桁とみなした整数値Ｆ（ｔ）を求める。つまり、この三進数は、１桁目が三値分類Ｅ_１（ｔ）を表し、２桁目が三値分類Ｅ_２（ｔ）を表し、３桁目が三値分類Ｅ_３（ｔ）を表す。これにより、番号Ｆ（ｔ）と番号（２６－Ｆ（ｔ））が示す発光パターンは、互いに奇数番目・偶数番目の発光色を入れ替えたものとなる。

【0081】

【数7】

【0082】

次に、識別子判定部２７は、以下の式（８）に示すように、整数値Ｆ（ｔ）を引数とする関数Ｇに基づいて識別子ＩＤ＾を推定する。

【0083】

【数8】

【0084】

本実施形態では、差分演算部２２の演算タイミングが発光部１４の切替タイミングに同期し、かつ、発光部１４の発光状態が奇数番目又は偶数番目であるかを区別可能なため、関数Ｇ（Ｆ（ｔ））が任意の全射であってもよい。さらに、関数Ｇ（Ｆ（ｔ））は、以下の式（９）に示すように、全単射としてもよい。

【0085】

【数9】

【0086】

なお、ＩＤ＾（ｔ）＝０の場合、「識別子なし」を意味するものとする。これにより、識別子判定部２７は、発光部１４の発光状態が奇数番目又は偶数番目であるかを区別し、図４の発光パターンテーブル１１と対応させて、２６個の識別子を判定できる。

【0087】

［マーカ識別装置の動作］
図１０を参照し、マーカ識別装置２の動作について説明する。
図１０に示すように、ステップＳ１０において、マーカ識別装置２は、変数ｋを１で初期化する。
ステップＳ１１において、差分演算部２２は、同期信号に同期させて、第ｋ受光素子２１_ｋの受光レベルを変数Ｊ_ｋ（ｔ）に代入する。

【0088】

ステップＳ１２において、減算部２４_ｋは、式（５）に示すように、受光レベルＪ_ｋ（ｔ），Ｊ_ｋ（ｔ－１）の差分値Ｄ_ｋ（ｔ）を算出する。
ステップＳ１３において、遅延部２３_ｋは、受光レベルＪ_ｋ（ｔ）を１周期分だけ遅延させ、受光レベルＪ_ｋ（ｔ－１）とする。

【0089】

ステップＳ１４において、三値化部２６_ｋは、差分値Ｄ_ｋ（ｔ）が負の閾値ｑ_ｋ未満であるか否かを判定する。
差分値Ｄ_ｋ（ｔ）が負の閾値ｑ_ｋ未満の場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、マーカ識別装置２は、ステップＳ１６の処理に進む。
差分値Ｄ_ｋ（ｔ）が負の閾値ｑ_ｋ未満でない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、マーカ識別装置２は、ステップＳ１５の処理に進む。

【0090】

ステップＳ１５において、三値化部２６_ｋは、差分値Ｄ_ｋ（ｔ）が正の閾値ｐ_ｋを超えるか否かを判定する。
差分値Ｄ_ｋ（ｔ）が正の閾値ｐ_ｋを超える場合（ステップＳ１５でＹｅｓ）、マーカ識別装置２は、ステップＳ１７の処理に進む。
差分値Ｄ_ｋ（ｔ）が正の閾値ｐ_ｋを超えない場合（ステップＳ１５でＮｏ）、マーカ識別装置２は、ステップＳ１８の処理に進む。

【0091】

ステップＳ１６において、三値化部２６_ｋは、三値分類Ｅ_ｋ（ｔ）を「０」とする。
ステップＳ１７において、三値化部２６_ｋは、三値分類Ｅ_ｋ（ｔ）を「２」とする。
ステップＳ１８において、三値化部２６_ｋは、三値分類Ｅ_ｋ（ｔ）を「１」とする。

【0092】

ステップＳ１９において、マーカ識別装置２は、変数ｋが「３」であるか否かを判定する。
変数ｋが「３」の場合（ステップＳ１９でＹｅｓ）、マーカ識別装置２は、ステップＳ２０の処理に進む。
変数ｋが「３」でない場合（ステップＳ１９でＮｏ）、マーカ識別装置２は、ステップＳ２３の処理に進む。

【0093】

ステップＳ２０において、識別子判定部２７は、式（７）に示すように、三値分類Ｅ_ｋ（ｔ）を三進数の各桁とみなした整数値Ｆ（ｔ）を求める。
ステップＳ２１において、識別子判定部２７は、式（８）に示すように、整数値Ｆ（ｔ）を引数とする関数Ｇに基づいて識別子ＩＤ＾を推定する。
ステップＳ２２において、識別子判定部２７は、推定した識別子ＩＤ＾を外部に出力した後、ステップＳ１０の処理に戻る。

【0094】

ステップＳ２３において、マーカ識別装置２は、変数ｋをインクリメントした後、ステップＳ１１の処理に戻る。

【0095】

［作用・効果］
以上のように、マーカ識別装置２は、隣接する２つの演算タイミングの間で受光レベルの差分を演算するので、複数の識別子を頑健に判定できる。このとき、全ての発光素子１５が消灯状態を継続せず、かつ、各発光素子１５が点灯状態を継続しないので、マーカ識別装置２は、発光パターンを検出する際、計測対象αの色・模様及び外光の影響を抑制できる。

【0096】

さらに、マーカ識別装置２は、奇数番目及び偶数番目の撮影画像に対応して第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２））の順序を区別できるので、発光パターンで表現可能な識別子の総数を倍増することができる。このとき、マーカ識別装置２は、ＮＴＳＣのブラックバースト信号のような従来の映像同期信号を利用できるので、利便性を向上させることができる。

【0097】

（第３実施形態）
［マーカの構成］
図１１を参照し、第３実施形態に係るマーカ１Ａの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
マーカ１Ａは、同期信号の代わりにクロック信号を用いる点が、第１実施形態と異なる。図１１に示すように、マーカ１Ａは、発光パターンテーブル記憶部１０Ａと、発光パターン決定部１２と、制御部１３Ａと、発光部１４と、クロック発生部１６とを備える。
なお、発光パターン決定部１２及び発光部１４は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

【0098】

発光パターンテーブル記憶部１０Ａは、発光パターンテーブル１１Ａ（図１２）を記憶するメモリなどの記憶装置である。後記するマーカ識別装置２Ａにおいて、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序が区別不可能なため、発光パターンテーブル１１Ａには、同一の整数値で正負の符号が異なる番号を混在させることができない。このため、発光パターンテーブル１１Ａには、図１２に示すように、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序を区別せず、発光素子１５の発光パターンを１３通り設定できる。本実施形態では、識別子は、「＋１～＋１３」の整数値である。

【0099】

制御部１３Ａは、発光パターン決定部１２が決定した発光パターン（Ｖ^（１），Ｖ^（２））に基づいて、クロック発生部１６から入力されたクロック信号Ｓ（ｔ）に同期するように各発光素子１５の点灯又は消灯を制御するものである。なお、制御部１３Ａは、各発光素子１５の点灯又は消灯の切替タイミングを示す信号としてクロック信号Ｓ（ｔ）を用いる以外、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。

【0100】

クロック発生部１６は、任意の切替タイミングを示すクロック信号Ｓ（ｔ）を発生させるものである。例えば、クロック発生部１６としては、一般的な発振回路があげられる。そして、クロック発生部１６は、発生させたクロック信号Ｓ（ｔ）を制御部１３Ａに出力する。

【0101】

ここで、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序が区別不可能な場合について補足する。これらの順序が区別不可能な場合とは、撮影カメラＣの撮影タイミングと、発光素子１５の点滅・変色のタイミングとが同期していない場合、又は、両タイミングが同期していても、映像同期信号で奇数番目又は偶数番目の撮影画像が区別できない場合のことである。従って、マーカ１Ａは、映像同期信号の取得が困難な環境に適している。

【0102】

［作用・効果］
以上のように、マーカ１Ａは、第１実施形態と同様、計測対象αの色・模様及び外光の影響を抑制し、複数の識別子を頑健に判定可能である。さらに、マーカ１Ａは、映像同期信号の取得が困難な環境でも利用できるので、汎用性を向上させることができる。

【0103】

（第４実施形態）
図１３を参照し、第４実施形態に係るマーカ識別装置２Ａの構成について、第２実施形態と異なる点を説明する。
マーカ識別装置２Ａは、同期信号の代わりにクロック信号を用いる点が、第２実施形態と異なる。図１３に示すように、マーカ識別装置２Ａは、受光部２０と、差分演算部２２Ａと、識別部２５Ａと、クロック発生部２８とを備える。
なお、差分演算部２２Ａの遅延部２３Ａ、識別部２５Ａの識別子判定部２７Ａ、及び、クロック発生部２８以外の各手段は、第２実施形態と同様のため、説明を省略する。

【0104】

遅延部２３Ａ_ｋは、クロック発生部２８から入力されたクロック信号に従って、第ｋ受光素子２１_ｋから入力された受光レベルをクロック信号１つ分遅延するものである。なお、遅延部２３Ａ_ｋは、差分値の演算タイミングを示す信号としてクロック信号を用いる以外、第２実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。

【0105】

識別子判定部２７Ａは、三値化部２６_ｋが分類したスペクトル特性毎の三値を三進数の各桁に対応付けることで識別子を判定するものである。本実施形態では、第一発光色Ｖ^（１）及び第二発光色Ｖ^（２）の順序が区別不可能なため、関数Ｇ（Ｆ（ｔ））が全射であり、かつ、Ｆ＝１３に関して線対称である。例えば、識別子判定部２７Ａは、以下の式（１０）で表される関数Ｇ（Ｆ（ｔ））を用いる。

【0106】

【数10】

【0107】

なお、ＩＤ＾（ｔ）＝０の場合、「識別子なし」を意味するものとする。これにより、識別子判定部２７Ａは、発光部１４の発光状態が奇数番目又は偶数番目であるかを区別せず、図１２の発光パターンテーブル１１Ａと対応させて、１３個の識別子を判定できる。

【0108】

クロック発生部２８は、任意の演算タイミングを示すクロック信号を発生させるものである。そして、クロック発生部２８は、発生させたクロック信号を遅延部２３Ａ_ｋに出力する。このとき、クロック発生部２８が発生させるクロック信号の周波数は、図１１のクロック発生部１６が発生させるクロック信号の周波数以上とする。すなわち、差分演算部２２Ａの演算タイミングは、マーカ１Ａにおける発光状態の切替タイミングの最小値以下となる。また、クロック発生部２８は、図１１のクロック発生部１６と共通化してもよい。

【0109】

［作用・効果］
以上のように、マーカ識別装置２Ａは、第２実施形態と同様、計測対象αの色・模様及び外光の影響を抑制し、複数の識別子を頑健に判定可能である。さらに、マーカ識別装置２Ａは、映像同期信号の取得が困難な環境でも利用できるので、汎用性を向上させることができる。

【0110】

（変形例）
以上、本発明の各実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0111】

前記した各実施形態では、マーカ識別装置が撮影カメラに内蔵されているものとして説明したが、これに限定されない。つまり、マーカ識別装置が独立した装置であってもよい。
前記した各実施形態では、マーカが３個であるものとして説明したが、マーカは４個以上であってもよい。また、マーカは、人物以外の計測対象に取り付けてもよいことは言うまでもない。

【0112】

前記した各実施形態では、受光素子の検出結果が受信レベル（輝度値）であるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、受光素子の検出結果は、発光の検出の成否を示す２値としてもよい。具体的には、受光素子の検出結果は、発光を検出できない場合を「０」、発光を検出できた場合を「１」とする。この場合、正の閾値ｐ_ｋを「０．５」、負の閾値ｑ_ｋを「－０．５」のように予め設定すればよい。さらに、三値化部は、式（６）の代わりに以下の式（１１）を用いることで、閾値処理を不要にできる。

【0113】

【数11】

【0114】

前記した各実施形態では、マーカを被写体に取り付けることとして説明したが、これに限定されない。図１４に示すように、マーカ識別システム１００Ｂでは、複数のマーカ１をスタジオの壁９０や台座９１に取り付けて、各マーカ１の検出結果に基づいて、カメラＣの位置、姿勢及び画角を算出してもよい。なお、図１４のマーカ識別システム１００Ｂでは、マーカ識別装置２がカメラＣから独立しているが、カメラＣに内蔵してもよい。

【0115】

前記した各実施形態では、マーカ及びマーカ識別装置をハードウェアとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記したマーカ及びマーカ識別装置として動作させるプログラムで実現することもできる。これらのプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

【符号の説明】

【0116】

１，１Ａ マーカ
２，２Ａ マーカ識別装置
３ 画像処理装置
４，５ 同期分離回路
１０，１０Ａ 発光パターンテーブル記憶部
１１，１１Ａ 発光パターンテーブル
１２ 発光パターン決定部
１３、１３Ａ 制御部
１４ 発光部
１５ 発光素子
１６ クロック発生部
２０ 受光部
２１ 受光素子
２２，２２Ａ 差分演算部
２３，２３Ａ 遅延部
２４ 減算部
２５，２５Ａ 識別部
２６ 三値化部
２７，２７Ａ 識別子判定部
２８ クロック発生部
１００ マーカ識別システム
Ｃ 撮影カメラ
α 計測対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】