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「mIDoT」技術用市售筆描繪約1mm左右的點,就能做為判別標籤使用

只要使用一般市售筆,即可在極小的空間賦予“判別標籤”。

藉由逐一收集分析產品生產、流通、使用紀錄的方式,來提升品質管理、物流效率、維護檢查服務的效果,是近年來產業界逐漸流行的作法。要建構出這種機制,必須針對各個產品與零件進行個體判別。然而,像是小型電子零件,以及無法在表面加工的精密機械與材料,也不能印上條碼等標籤,因此要自動進行個體判別相當困難。

此外,針對消費者之間日益頻繁的商品買賣、共享經濟,要印刷出判別標籤並貼在商品上,既麻煩又需額外成本,因此普遍希望能有更為簡便安全的商品管理方式。

有鑑於此,NEC注意到市售的裝飾筆,是能夠取代IC標籤與條碼的個體判別工具。用筆描繪的點(Dot),在墨水內部呈現的粒子模樣各自不同,能呈現出獨一無二的圖樣。因此NEC運用這項特徵,研發出「mIDoT」技術,只要在各種物品上描繪出直徑1mm左右的小點(Dot),用攝影機放大拍攝,就能高度精準地判別出各個不同的點(Dot)。

從製造管理到二手拍賣、共享經濟等,廣泛用途倍受期待

「mIDoT」這項技術,同時兼具高度精準的個體判別能力、操作簡便、成本實惠等優點,因此預期將會獲得各行各業的採用。

首先是文章開頭所說,製造業的生產、庫存、流通管理。即使是僅有幾mm的小零件,也只要1支筆就能賦予判別標籤,因此不須再以整批為單位,而是能夠針對每一個零件進行管理,也能夠確保零件的可追溯性。

而在出租用的辦公室與會議室、民宿設施等使用者頻繁變動的商業型態中,只要用筆在顧客攜帶的物品或紙片劃上點(Dot),就能當作門禁卡或臨時的拋棄式鑰匙使用。

消費者彼此透過網路進行的商品買賣時,能確實判別不附條碼的拍賣商品,這項技術能夠作為判別標籤使用,與運送資訊、電子帳務與單據資訊串接。即使是個人的手工製品、原創商品,也能藉此運用資訊的方式而有效提升銷售效率與服務品質。

不僅如此,例如大型活動會場的工作人員管理,串接SNS網站資訊,以及共享經濟等用途,可望能夠運用在各式各樣的領域。此外,在支援物品登錄與判別的裝置方面,未來希望能研發出的技術是,只需用智慧型手機內建的鏡頭或一般相機,就能高度精準判別目標物品。

NEC至今已實際商用化的技術,自文字含意辨識技術、生物辨識技術後,希望能藉由「mIDoT」技術的普及,運用IoT與AI來辨識物體,進而為打造智慧型資訊社會而有所貢獻。

獨家研發出能判別細微粒子圖樣的演算法

一般用於辨識影像的演算法,做法是針對希望比對物品的尖角或邊緣部份,在輪廓明顯的部份篩選出特徵點,再使用其周邊的局部明←→暗「方向」,將方向調整一致後,比對其模樣(圖樣)與事先登錄的影像資料是否一致。

另一方面,影像辨識對象是用筆描繪簡單畫點(Dot)的情況下,由於墨水中含有隨機排列微粒子形成的圖樣影像,不易判定明暗方向,因此需篩選出大量類似形狀的特徵點。然而盡可能篩選出較多特徵點比對影像的處理方式,雖能夠確保較高的判別精準度,卻有著伺服器處理時間過多的缺點。


因此,NEC的研發團隊著眼於點(Dot)的內部自然產生「光澤粒子(照到光線時會反射出發光的部分)」。光澤粒子在某些部分的亮度變化極大,因此能作為判別其位置的特點。不僅如此,在決定每個點的位置基準「方向」時,NEC所研發出的演算法,從每一點的整體分佈中,自動篩選出從亮度差異就能輕鬆確認相對位置關係的部份,因此也能大幅減少伺服器處理所需要耗費的時間。

在驗證判別精準度的流程部分,首先考慮到以人工描繪點(Dot)的情況,因此將筆交給一般人來描繪點(Dot)。拍攝影像時,則在每次拍攝時皆委託不同的人員進行拍攝,因而確認即使每個人拍攝時都有固定習慣等偏好,也能獲得接近100%的判別性能(精準度)。

接著是設想到生產現場的運用情況,嘗試作出能直接大量生產mIDoT點的直驅式機構,驗證其判別精準度。結果,從平面木板上運用1萬數千多個圖樣的點,實驗結果證實即使是自動賦予一致的點,亦能毫無錯誤地辨識所有個體,維持相當高的判別精準度。(日文版原文發表日期:2017年11月)

研究者簡介

高橋 徹 NEC資訊科學研究所 主任

學生時期主修資訊基礎科學,包括影像位置調整技術、由多張拍攝影像還原被拍攝物體3D形狀的技術、攝影機用投影機之投影影像修正技術等,從事影像處理與電腦影像相關研究。進入NEC後,派任至資訊媒體處理研究所。持續研究物體指紋辨識(分辨物體表面粗糙圖樣等固有特徵的技術)。在mIDoT的研發中,主要負責影像辨識核心部分的演算法研發。

會在週末進行10km左右的跑步訓練,也參加過市民馬拉松與全程馬拉松比賽。他本人表示:「跑步時能讓自己平常不斷思考的各種事情變得更加清晰,讓腦袋更加清楚,這就是讓我持續跑步的動力。」

工藤 佑太 NEC 資訊科學研究所

學生時期主修資訊理工學。研究的「二次元通訊」技術,這種技術可藉由讓無線電波穿過薄板狀裝置的方式,實現穩定的資訊傳送接收。進入NEC後,加入物體指紋辨識的研究。在進入NEC後的第2年起,同時開始研究mIDoT。在這次的研究開發中,也嘗試作出能夠取得點的顯微鏡攝影機裝置及直驅式機構,並負責進行實驗:逐一判別出用筆描繪的1萬數千多種圖樣的點。

假日大多陪伴即將滿3歲的小孩。他表示:「我的小孩在2歲左右時,看兒童取向的卡通節目,在變身角色出現的場景,無法理解角色原本是誰。但過了3歲後沒多久,就能看出誰是變身的角色。這點讓我體認到人的成長,與影像辨識技術水準逐步提升的流程有點類似。」

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