(57)【要約】【課題】ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測において、実際の計測時の誤差を自動的に補正することで計測精度を向上させる寸法計測システムおよび寸法計測方法を提供する。【解決手段】載置面２０ａを有する載置台２０と、光を照射する投光部１１と、前記光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素Ｐ毎に有する距離画像Ｇを取得する撮像部１２と、前記光の照射を制御するとともに距離画像Ｇに基づいて計測対象物の寸法情報を算出する演算制御部１３とを備える。載置面２０ａまでの撮像距離が基準距離Ｚ０となるように配置され、載置面２０ａには前記光の反射率が異なる部分が隣接するような距離補正用パターン２１が形成され、演算制御部１３は載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差に基づいてその誤差を相殺するように距離画像Ｇの各画素Ｐの距離情報を補正する。【選択図】図２
2014163833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物を載置する載置面を有する載置台と、
前記載置面へ光を照射する投光部と、
前記投光部から照射された前記光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、
前記投光部からの前記光の照射を制御するとともに、前記距離画像に基づいて前記計測対象物の寸法情報を算出する演算制御部とを備え、
前記投光部および前記撮像部は、前記撮像部による前記載置面までの撮像距離が予め定められた基準距離となるように配置され、
前記載置面には、前記光の反射率が異なる部分が隣接するような距離補正用パターンが形成されており、
前記演算制御部は、前記距離画像内で前記載置面に対応する領域の画素が有する距離情報である載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差に基づいて、その誤差を相殺するように前記距離画像の各画素の距離情報を補正することを特徴とする寸法計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の寸法計測システムにおいて、
前記演算制御部は、
前記撮像部によって前記距離画像を連続的または間欠的に取得して前記距離画像の各画素の前記距離情報の変化を監視しており、
前記距離画像内で前記載置面に対応する載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報が前記基準距離情報近傍に集中分布していれば、前記載置面には前記計測対象物は載置されていないと判断するとともに、そのときの前記載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差を補正情報として記憶し、
前記距離画像内で前記載置面に対応する載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報の変化が予め定められた所定程度以上になったときに前記載置面へ前記計測対象物が載置されたと判断し、その後に前記撮像部によって取得された前記距離画像の各画素が有する前記距離情報を前記補正情報によって補正してから、前記計測対象物の寸法情報を算出することを特徴とする寸法計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載の寸法計測システムにおいて、
前記演算制御部は、
前記載置面へ前記計測対象物が載置された後で前記撮像部によって取得された前記距離画像内で前記載置面に対応する載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差を補正情報として記憶し、
前記距離画像の各画素が有する前記距離情報を前記補正情報によって補正してから、前記計測対象物の寸法情報を算出することを特徴とする寸法計測システム。
【請求項４】
請求項１に記載の寸法計測システムにおいて、
前記演算制御部は、
前記距離画像内で前記載置面に対応する領域の画素が有する距離情報である載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差を設置時に補正情報として記憶し、
前記載置面へ前記計測対象物が載置された後で前記撮像部によって取得された前記距離画像の各画素が有する前記距離情報を前記補正情報によって補正してから、前記計測対象物の寸法情報を算出することを特徴とする寸法計測システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の寸法計測システムにおいて、
前記演算制御部は、前記載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差が予め定められた所定値以下の場合には、補正を行わないことを特徴とする寸法計測システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の寸法計測システムにおいて、
前記演算制御部は、前記載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差が予め定められた所定範囲を逸脱するときは、異常と判断することを特徴とする寸法計測システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の寸法計測システムにおいて、
前記距離補正用パターンは、前記載置面上で直交する２方向のいずれについても、前記光の反射率が相対的に高い部分と低い部分とが交互に隣接するように形成されていることを特徴とする寸法計測システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の寸法計測システムにおいて、
前記光は赤外光であり、
前記距離補正用パターンは、赤外領域の反射率に基づいて形成されることを特徴とする寸法計測システム。
【請求項９】
ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測方法であって、
光の反射率が異なる部分が隣接するような距離補正用パターンが形成されており、計測対象物を載置する載置面へ前記光を照射する投光工程と、
前記投光工程で照射された前記光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を、前記載置面までの撮像距離が予め定められた基準距離となるように取得する撮像工程と、
前記投光工程での前記光の照射を制御するとともに、前記距離画像内で前記載置面に対応する領域の画素が有する距離情報である載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差に基づいてその誤差を相殺するように前記距離画像の各画素の距離情報を補正し、この補正後の前記距離画像に基づいて前記計測対象物の寸法情報を算出する演算制御工程と
を含むことを特徴とする、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寸法計測システムおよび寸法計測方法に関し、特に、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測において、実際の計測時の誤差を自動的に補正することで計測精度を向上させる寸法計測システムおよび寸法計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三次元形状の大まかな大きさを簡単に計測できる三次元形状表示装置（例えば、特許文献１参照）や、対象物の濃淡画像と距離画像との少なくとも一方を用いてその対象物のエッジを抽出してその形状を推定するとともに、距離画像内での計測点に対応する部位の三次元位置から２個の計測点に対応する部位間の実寸を求めることが可能な計測装置（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００３】
また、これらの従来技術で段ボール箱などの寸法測定を精密に行う場合の課題を解決するものとして、特別な配置治具などを必要とせずに距離画像カメラを配置するだけでよく、しかもその距離画像カメラの解像度を超える寸法測定精度を実現可能な物体寸法測定方法および物体寸法測定装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
さらに、１つ以上の物体までの距離や表面反射率に関わらず、距離画像のほぼ全体にわたって良好な距離精度を得ることが可能な距離画像カメラおよび距離画像合成方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０２９７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３７７１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９６８６０号公報
【特許文献４】特開２０１２−２２５８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献３や特許文献４などに開示されているようなＴＯＦ方式の距離画像カメラでは、自ら発したパルスレーザ光などがターゲット（計測対象物）に反射されて戻るまでの時間あるいは位相ずれを精密測定することで距離計測を行う。
【０００７】
外乱光やターゲット以外で反射した光がターゲットで再度反射して入光するものや、ターゲットで反射した光が再度ターゲット以外の物体で反射して入光するものなどが、本来の計測光に混ざって入光する場合があり、それによって距離精度が低下することもあった。また、機器の温度特性によって計測誤差が生じる場合もあった。設置場所に起因する誤差要因は、設置時の距離補正で取り除くことができるが、実際の計測時の環境要因によって発生する計測誤差は残存することもあった。
【０００８】
これらの技術の具体的な適用例としては、例えば、宅配便の受付窓口などにおける段ボール箱などの寸法計測が挙げられる。現在は、人手によって計測された縦・横・高さの寸法に基づいて輸送料金が決められている。不慣れな人が限られた短時間で寸法を計測するとかなり誤差が生じることがあり、寸法を過小に計測した場合には適正料金を請求できなくなるため、結果的に店舗の売り上げや利益に悪影響を与えるおそれがある。
【０００９】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測において、実際の計測時の誤差を自動的に補正することで計測精度を向上させる寸法計測システムおよび寸法計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の寸法計測システムは、計測対象物を載置する載置面を有する載置台と、前記載置面へ光を照射する投光部と、前記投光部から照射された前記光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、前記投光部からの前記光の照射を制御するとともに、前記距離画像に基づいて前記計測対象物の寸法情報を算出する演算制御部とを備え、前記投光部および前記撮像部は、前記撮像部による前記載置面までの撮像距離が予め定められた基準距離となるように配置され、前記載置面には、前記光の反射率が異なる部分が隣接するような距離補正用パターンが形成されており、前記演算制御部は、前記距離画像内で前記載置面に対応する領域の画素が有する距離情報である載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差に基づいて、その誤差を相殺するように前記距離画像の各画素の距離情報を補正することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記距離補正用パターンは、前記載置面上で直交する２方向のいずれについても、前記光の反射率が相対的に高い部分と低い部分とが交互に隣接するように形成されていてもよい。また、前記光としては赤外光が好適であり、その場合は、前記距離補正用パターンは赤外領域の反射率に基づいて形成されることが好ましい。
【００１２】
このような構成の寸法計測システムによれば、実際の寸法計測時の誤差を自動的に補正する。これにより、環境要因によって発生する計測誤差を極力抑制して計測精度を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の寸法計測システムにおいて、前記演算制御部は、前記撮像部によって前記距離画像を連続的または間欠的に取得して前記距離画像の各画素の前記距離情報の変化を監視しており、前記距離画像内で前記載置面に対応する載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報が前記基準距離情報近傍に集中分布していれば、前記載置面には前記計測対象物は載置されていないと判断するとともに、そのときの前記載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差を補正情報として記憶し、前記距離画像内で前記載置面に対応する載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報の変化が予め定められた所定程度以上になったときに前記載置面へ前記計測対象物が載置されたと判断し、その後に前記撮像部によって取得された前記距離画像の各画素が有する前記距離情報を前記補正情報によって補正してから、前記計測対象物の寸法情報を算出してもよい。
【００１４】
このような構成の寸法計測システムによれば、計測対象物までの距離計測の直前に載置面までの距離計測を行って求めた補正情報を用いることができる。これにより、実際の計測対象物の寸法計測のための距離測定と補正情報を求めるための距離測定をほぼ同時に行えるので、それらの環境条件もほぼ同一とすることができ、距離情報の補正精度が高まるので、計測対象物の寸法計測精度が向上する。
【００１５】
また、本発明の寸法計測システムにおいて、前記演算制御部は、前記載置面へ前記計測対象物が載置された後で前記撮像部によって取得された前記距離画像内で前記載置面に対応する載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差を補正情報として記憶し、前記距離画像の各画素が有する前記距離情報を前記補正情報によって補正してから、前記計測対象物の寸法情報を算出してもよい。
【００１６】
このような構成の寸法計測システムによれば、計測対象物までの距離計測と同時に載置面までの距離計測を行って求めた補正情報を用いることができる。これにより、実際の計測対象物の寸法計測のための距離測定と補正情報を求めるための距離測定を同時に行えるので、それらの環境条件も同一とすることができ、距離情報の補正精度がより高まるので、計測対象物の寸法計測精度がより向上する。
【００１７】
また、本発明の寸法計測システムにおいて、前記演算制御部は、前記距離画像内で前記載置面に対応する領域の画素が有する距離情報である載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差を設置時に補正情報として記憶し、前記載置面へ前記計測対象物が載置された後で前記撮像部によって取得された前記距離画像の各画素が有する前記距離情報を前記補正情報によって補正してから、前記計測対象物の寸法情報を算出してもよい。
【００１８】
このような構成の寸法計測システムによれば、たとえば、カメラの画角内に反射物などがあってこの影響で距離値がずれる場合など、設置場所特有の計測誤差を生む要因によって却って計測誤差が偶発的に増えたりする可能性を極力抑制できる。
【００１９】
また、本発明の寸法計測システムにおいて、前記演算制御部は、前記載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差が予め定められた所定値以下の場合には、補正を行わないようにしてもよい。
【００２０】
このような構成の寸法計測システムによれば、例えば、連続的に計測対象物の寸法計測を行う場合などに、計測値が不用意に変動したりすることを極力防止できる。
【００２１】
また、本発明の寸法計測システムにおいて、前記演算制御部は、前記載置面対応領域の各画素が有する前記距離情報と前記基準距離情報との誤差が予め定められた所定範囲を逸脱するときは、異常と判断してもよい。
【００２２】
このような構成の寸法計測システムによれば、計測対象物の寸法計測が正常に行えない状態であることを早期に把握することができる。
【００２３】
あるいは、上記目的を達成するため、本発明の寸法計測方法は、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測方法であって、光の反射率が異なる部分が隣接するような距離補正用パターンが形成されており、計測対象物を載置する載置面へ前記光を照射する投光工程と、前記投光工程で照射された前記光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を、前記載置面までの撮像距離が予め定められた基準距離となるように取得する撮像工程と、前記投光工程での前記光の照射を制御するとともに、前記距離画像内で前記載置面に対応する領域の画素が有する距離情報である載置面対応距離情報と基準距離情報との誤差に基づいてその誤差を相殺するように前記距離画像の各画素の距離情報を補正し、この補正後の前記距離画像に基づいて前記計測対象物の寸法情報を算出する演算制御工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
このような構成の寸法計測方法によれば、実際の寸法計測時の誤差を自動的に補正する。これにより、環境要因によって発生する計測誤差を極力抑制して計測精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の寸法計測システムおよび寸法計測方法によれば、実際の寸法計測時の誤差を自動的に補正する。これにより、環境要因によって発生する計測誤差を極力抑制して計測精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る寸法計測システム１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】寸法計測システム１の外観を示す概略斜視図であって、図２（ａ）は荷物計測台２０に何も載置されていない場合を示す図であり、図２（ｂ）は荷物計測台２０に荷物３０が載置された場合を示す図である。
【図３】距離画像Ｇの説明図である。
【図４】荷物計測台２０の荷物載置面２０ａに形成される距離補正用パターン２１の例示であって、図４（ａ）は規則的パターンの一例であり、図４（ｂ）は不規則パターンの一例である。
【図５】寸法計測システム１の演算制御ユニット１３による制御・演算処理の概略を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例に係る寸法計測システムの演算制御ユニットによる制御・演算処理の概略を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る寸法計測システム１Ａの外観を示す概略斜視図であって、荷物計測台２０に荷物３０が載置された場合を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る寸法計測システム１Ｂの外観を示す概略斜視図であって、図８（ａ）は荷物計測台２０に何も載置されていない場合を示す図であり、図８（ｂ）は荷物計測台２０に荷物３０が載置された場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
１．１  概略構成
図１は本発明の第１実施形態に係る寸法計測システム１の概略構成を示すブロック図である。図２はこの寸法計測システム１の外観を示す概略斜視図であって、図２（ａ）は荷物計測台２０に何も載置されていない場合を示す説明図であり、図２（ｂ）は荷物計測台２０に荷物３０が載置された場合を示す説明図である。図３は距離画像Ｇの説明図である。図４は荷物計測台２０の荷物載置面２０ａに形成される距離補正用パターン２１の例示であって、図４（ａ）は規則的パターンの一例であり、図４（ｂ）は不規則パターンの一例である。
【００２９】
図１および図２（ａ）に示すように、この寸法計測システム１は、段ボール箱などの荷物３０（計測対象物）を載置するための平坦な荷物載置面２０ａを有する矩形厚板状の荷物計測台２０と、荷物載置面２０ａの奥側辺から上部へ延伸するように形成された支持アーム２５によって荷物載置面２０ａまでの撮像距離が基準距離Ｚ０となるように荷物載置面２０ａの中央上方で下方へ向けて固定支持される箱形の距離画像カメラ１０とを備えている。
【００３０】
そして、距離画像カメラ１０は、荷物載置面２０ａに載置された荷物３０が含まれるような撮像範囲Ａ１２へ赤外光Ｌ１１を照射する投光ユニット１１と、投光ユニット１１から照射された赤外光Ｌ１１が反射されて反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離値Ｚおよび前記反射光量を示す反射光量レベルＲを格子状に２次元配置された画素Ｐ毎にそれぞれ有する距離画像Ｇ（図３参照）を取得可能な測距用イメージセンサ１２と、投光ユニット１１からの赤外光照射（照射強度、照射時間やタイミングなど）を制御するとともに、投光ユニット１１からの赤外光照射時の距離画像Ｇに基づいて荷物３０の寸法値（横幅、奥行きおよび高さなど）を算出する演算を行う演算制御ユニット１３とを備えている。
【００３１】
投光ユニット１１としては、例えば、赤外光を発する発光ダイオードや半導体レーザなどが挙げられるが、これらに限られない。
【００３２】
測距用イメージセンサ１２としては、例えば、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）方式の距離画像センサなどが挙げられる。
【００３３】
なお、図１では、距離画像カメラ１０の構成説明などの都合上、荷物計測台２０や荷物３０などに対して距離画像カメラ１０をかなり拡大して図示しているため、投光ユニット１１および測距用イメージセンサ１２の各光軸がかなり離れているように見えるが、実際のこれらの相対的位置関係を反映しているわけではない。たとえ、これらの各光軸が近接していなくても、キャリブレーションにより利用することができる。
【００３４】
演算制御ユニット１３としては、例えば、機器組み込み用マイコンなどのＣＰＵが挙げられるが、これに限られない。寸法計測システム１としては、演算制御ユニット１３は必ずしも距離画像カメラ１０に内蔵する必要はなく、距離画像カメラ１０外部に配置してもよい。例えば、投光ユニット１１および測距用イメージセンサ１２を必要なインターフェイスを介してパーソナルコンピュータと接続し、このパーソナルコンピュータが備えるマイクロプロセッサを用いてもよい。
【００３５】
荷物計測台２０の荷物載置面２０ａには、横幅方向および奥行き方向のいずれについても、投光ユニット１１から照射される赤外光Ｌ１１の反射率が異なる部分が隣接するような距離補正用パターン２１が形成されている。
【００３６】
具体例としては、図４（ａ）に示すように、反射率が相対的に高い（例えば９０％以上）小正方形２１ａと、同じ大きさで反射率が相対的に低い（例えば５〜１０％）小正方形２１ｂを交互に隣接（全体として市松模様状）するように配置した規則的パターンが挙げられる。あるいは、図４（ｂ）に示すように、反射率が異なる部分の隣接間隔を中央部ではより狭くし、周辺部に行くほど広くするような不規則パターンとしてもよい。
【００３７】
これらの距離補正用パターン２１は、赤外光の反射率が異なる部分が隣接するように形成すればよいので、必ずしも可視光でも同様のパターンに見えなくてもよい。例えば、可視光ではほぼ透明で赤外光のみを強く反射するような塗料を用いれば、荷物載置面２０ａの塗装や標記はほぼ自由となるので、例えば、広告表示などに利用可能である。また、距離補正用パターン２１は、荷物載置面２０ａに直接印刷してもよいし、シートなどに印刷して荷物載置面２０ａに貼り付けてもよい。
【００３８】
１．２  距離値Ｚの補正方法
この寸法計測システム１では、距離画像カメラ１０による距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚの変化の有無を常に監視しており、荷物３０が載置されていないと判断できるときに距離値Ｚの補正値αを求める。
【００３９】
（１）荷物計測台２０に荷物３０が載置されていないときは、距離画像Ｇの少なくとも中央部は荷物載置面２０ａに対応しており、その中央部の各画素Ｐの距離値Ｚは荷物載置面２０ａまでの距離とほぼ一致するはずである。ということは逆に言えば、距離画像Ｇ中央部の各画素Ｐの距離値Ｚが荷物載置面２０ａまでの距離とほぼ一致するのであれば、荷物計測台２０には荷物３０が載置されていないと判断できる。
【００４０】
ここで、距離画像カメラ１０は、荷物載置面２０ａまでの撮像距離が基準距離Ｚ０となるように固定支持されているのであるから、距離画像Ｇ中央部の各画素Ｐの距離値Ｚは全て基準距離Ｚ０と一致するはずである。ところが、距離画像カメラ１０が設置されている環境条件などによって実際の計測時には各画素Ｐの距離値Ｚに誤差が発生している可能性がある。そこで、距離画像Ｇ中央部の各画素Ｐの距離値Ｚが基準距離Ｚ０近傍に集中（例えば標準偏差σが一定値以下）していれば、荷物計測台２０には荷物３０が載置されていないと判断する。
【００４１】
（２）そのときの基準距離計測値Ｚｍ（基準距離面を計測した距離値）と基準距離Ｚ０との誤差（ずれ量）を、距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚ用の補正値αとして記憶する。
【００４２】
このように、寸法計測システム１では、距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚの変化の有無を監視するとともに、距離値Ｚ用の補正値αを記憶（更新）する処理を連続的または間欠的に繰り返す。
【００４３】
（３）距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚが上述した条件を外れる程に変化したとき（距離値Ｚが小さくなったとき）には、荷物計測台２０に荷物３０が載置されたと判断して、その荷物３０の天面３０ａまでの距離値Ｚを計測するために距離画像カメラ１０によって距離画像Ｇの取得を行う。
【００４４】
（４）取得された距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚに対しては、（２）で記憶された補正値αをそれぞれ加算した補正後距離値Ｚ’（最終計測値）を求める。なお、ここでは補正値αを「加算」すると表現しているが、これに限るわけではない。距離値Ｚの単位系などにも依存するが、乗算その他の様々な演算を用いてもよいのは言うまでもない。
【００４５】
（５）このようにして求められた天面３０ａまでの補正後距離値Ｚ’に基づいて、荷物３０の天面３０ａの寸法値を算出する。なお、寸法値算出の具体的処理には、例えば上述した特許文献３に記載された従来技術が適用できる。
【００４６】
ところで、荷物３０が載置されている途中の過渡的な状態で距離画像Ｇの取得を行うと、天面３０ａまでの距離が正確に計測できない可能性がある。そこで、例えば、一定時間経過後（例えば荷物３０の載置作業に要すると想定される数秒後）に距離画像Ｇの取得を行うか、または、距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚの変化が再びほぼ無くなるまで（距離値Ｚが安定するまで）距離画像Ｇの取得を繰り返してもよい。
【００４７】
あるいは、距離値Ｚの変化によって荷物３０が載置されたと自動的に判断することなく、または、そのような自動的判断とともに、外部から寸法計測の開始が指令（例えば制御開始信号が入力）されたときに距離画像Ｇの取得を行うようにしてもよい。
【００４８】
１．３  演算制御ユニット１３による処理概略
図５は、演算制御ユニット１３による制御・演算処理の概略を示すフローチャートである。ここでは、例えば、宅配便の受付窓口などで直方体の荷物３０の寸法を自動計測する場合を想定している。
【００４９】
図５に示すように、まず、撮像距離が基準距離Ｚ０となる基準距離面である荷物載置面２０ａを含む距離画像Ｇを距離画像カメラ１０によって取得する。これにより、荷物載置面２０ａに確実に対応している距離画像Ｇ中央部では、画素Ｐ毎に、基準距離面の計測距離である基準距離計測値Ｚｍと反射光量レベルＲとが得られる（ステップＳ１）。
【００５０】
また、荷物載置面２０ａには距離補正用パターン２１が設けられていたから、距離画像Ｇ中央部における各画素Ｐの反射光量レベルＲには、反射率が相対的に高い小正方形２１ａに対応するものと、反射率が相対的に低い小正方形２１ｂに対応するものとが混在しているはずである。これらのうちから、小正方形２１ｂに対応すると判定される各画素Ｐの反射光量レベルＲの代表値（例えば平均値）を求め、反射光量レベルＲＬとする（ステップＳ２）。
【００５１】
この反射光量レベルＲＬは、通常時は基準値Ｒ０を中心とする一定範囲内（Ｒ０±β）にあるはずなので、その範囲の下限値である「Ｒ０−β」より反射光量レベルＲＬが小さいか否かを判別し（ステップＳ３）、判別結果がＹｅｓならばその反射光量レベルＲＬは低過ぎるので、異常（反射光量不足）とし（ステップＳ１０）、必要に応じてさらに警告などを行う。判別結果がＮｏならば次に基準距離計測値Ｚｍのチェックを基準距離Ｚ０および２つのパラメータγ、δを用いて行う。
【００５２】
ここで、δは、基準距離計測値Ｚｍの基準距離Ｚ０に対する計測誤差の上限を示す比較的小さな距離（例えば数ｃｍ）である。一方、γは、荷物３０の最大想定寸法（高さ）または荷物載置面２０ａに載置して計測可能な寸法の最大値などを示す比較的大きな距離（例えば数十ｃｍ）である。
【００５３】
まず、基準距離計測値Ｚｍが「基準距離Ｚ０−γ」より小さいか否かを判別し（ステップＳ４）、判別結果がＹｅｓならば寸法計測可能範囲を超えているか、または異常値であると考えられるので、異常（計測距離）とし（ステップＳ１２）、必要に応じてさらに警告などを行う。比較結果がＮｏならば基準距離計測値Ｚｍのチェックを続ける。
【００５４】
次に、基準距離計測値Ｚｍが「基準距離Ｚ０＋δ」より大きいか否かを判別し（ステップＳ５）、判別結果がＹｅｓならば計測誤差を考慮しても基準距離Ｚ０より明らかに大きくてあり得ない値であるから、やはり異常（計測距離）とし（ステップＳ１１）、必要に応じてさらに警告などを行う。比較結果がＮｏならば基準距離計測値Ｚｍのチェックを続ける。
【００５５】
さらに、基準距離計測値Ｚｍが「基準距離Ｚ０−δ」より小さいか否かを判別し（ステップＳ６）、判別結果がＮｏならば基準距離計測値Ｚｍは「基準距離Ｚ０±δ」の範囲内であって荷物載置面２０ａには何も載置されていないと考えられる。そこで、ステップＳ１で得られていた基準距離計測値Ｚｍと本来基準距離Ｚ０との誤差（ずれ量）を求め、距離値Ｚ用の補正値αとして記憶してから（ステップＳ７）、それ以降も距離画像Ｇの変化の有無の監視を継続するため、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ６での判別結果がＹｅｓならば計測可能な寸法の荷物３０が荷物載置面２０ａに載置されたと考えられる。
【００５６】
そこで、荷物載置面２０ａに載置された荷物３０を含む距離画像Ｇを距離画像カメラ１０によって改めて取得して、画素Ｐ毎に距離値Ｚを得る（ステップＳ８）。
【００５７】
そして、ステップＳ２で求めて記憶しておいた補正値αを距離値Ｚに加算することで、補正後距離値Ｚ’を算出する（ステップＳ９）。なお、ここでも「加算」と表現しているが、これに限るわけではなく、乗算その他の様々な演算を用いてもよい。その場合は、ステップＳ７における誤差（ずれ量）の算出式も対応して変更することになる。
【００５８】
以上で説明した第１実施形態によれば、荷物３０の天面３０ａまでの距離計測の直前に荷物計測台２０の荷物載置面２０ａまでの距離計測（基準距離Ｚ０）を行って求めた補正値αを用いることができる。つまり、実際の荷物３０の寸法計測のための距離測定と補正値αを求めるための距離測定をほぼ同時に行えるので、それらの環境条件もほぼ同一とすることができ、距離値Ｚの補正精度が高まるので、距離値Ｚの計測精度が向上する。
【００５９】
＜第１実施形態の変形例＞
上述した第１実施形態では、図５のステップＳ６での判別結果がＹｅｓであれば、荷物３０が荷物載置面２０ａに載置されたと判断していたが、条件判別をさらに追加したものを第１実施形態の変形例として説明する。
【００６０】
図６は、そのような変形例に係る寸法計測システムの演算制御ユニットによる制御・演算処理の概略を示すフローチャートである。図５との相違は、ステップＳ１２およびステップＳ１３のみである。
【００６１】
この図６に示すように、距離補正用パターン２１全体が見えているかどうかの条件判別（ステップＳ１２）を追加するとともに、その判別結果がＹｅｓであれば異常（計測距離）としている（ステップＳ１３）。必要に応じてさらに警告などを行うようにしてもよい。
【００６２】
荷物３０が荷物載置面２０ａに載置されたのであれば、その荷物３０の大きさや載置された位置にもよるが、少なくとも距離補正用パターン２１の一部が隠されて、距離画像カメラ１０から見えなくなるはずであり、それにも関わらず、距離補正用パターン２１全体が依然として見えているのは、基準距離計測値Ｚｍが異常である可能性が高いからである。
【００６３】
このようにすれば、荷物３０が荷物載置面２０ａに載置されたことがより的確に検出することができる。
【００６４】
あるいは、荷物計測台２０に重量計測器を組み込んで、これによる計測結果に基づいて荷物３０が荷物載置面２０ａに載置されたか否かを判別するようにしてもよい。例えば、宅配便の受付窓口などで使用される場合には重量計測も必要であるから、寸法計測システムとしてもより好ましい構成となるからである。もちろん、このような判別手法と、図６のステップＳ１２のような判別手法を併用してもよい。
【００６５】
＜第２実施形態＞
図７は本発明の第２実施形態に係る寸法計測システム１Ａの外観を示す概略斜視図であって、荷物計測台２０に荷物３０が載置された場合を示す図である。なお、この第２実施形態は、次に述べる点を除いては、上述した第１実施形態と同一であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、主として相違点について説明する。
【００６６】
この寸法計測システム１Ａでは、距離画像カメラ１０Ａにおける演算制御内容が異なっており、外部から寸法計測の開始が指令されたときに距離画像Ｇの取得を行うが、そのとき同時に距離画像Ｇ内で荷物載置面２０ａ周辺部に対応する領域の各画素Ｐの距離値Ｚから補正値αを求める。
【００６７】
（１）荷物計測台２０に荷物３０を載置した後で、外部から寸法計測の開始が指令（例えば制御開始信号が入力）されたとき、荷物３０の天面３０ａまでの距離値Ｚを計測するために距離画像Ｇの取得を行う。
【００６８】
（２）このときに取得された距離画像Ｇでは、例えば荷物計測台２０の荷物載置面２０ａ周辺部に対応する領域の各画素Ｐの距離値Ｚは、本来は基準距離Ｚ０となるはずである。
【００６９】
（３）そこで、その領域の各画素Ｐの距離値Ｚと基準距離Ｚ０との誤差（ずれ量）を、各画素Ｐの距離値Ｚ用の補正値αとして記憶する。
【００７０】
（４）（１）で取得された距離画像Ｇの各画素Ｐの距離値Ｚに対して、（３）で記憶された補正値αをそれぞれ加算した補正後距離値Ｚ’（最終計測値）を求める。なお、ここでは補正値αを「加算」すると表現しているが、これに限るわけではない。距離値Ｚの単位系などにも依存するが、乗算その他の様々な演算を用いてもよいのは言うまでもない。
【００７１】
（５）このようにして求められた天面３０ａまでの補正後距離値Ｚ’に基づいて、荷物３０の天面３０ａの寸法値を算出する。なお、寸法値算出の具体的処理には、第１実施形態と同様に、例えば上述した特許文献３に記載された従来技術が適用できる。
【００７２】
以上で説明した第２実施形態によれば、荷物３０の天面３０ａまでの距離計測と同時に、荷物計測台２０の荷物載置面２０ａまでの距離計測（基準距離Ｚ０）を行って補正値αを求めることができる。つまり、実際の荷物３０の寸法計測のための距離測定と補正値αを求めるための距離測定を同時に行えるので、それらの環境条件を同一とすることができ、距離値Ｚの補正精度がより高まるので、距離値Ｚの計測精度がより向上する。
【００７３】
＜第３実施形態＞
図８は本発明の第３実施形態に係る寸法計測システム１Ｂの外観を示す概略斜視図であって、図８（ａ）は荷物計測台２０に何も載置されていない場合を示す図であり、図８（ｂ）は荷物計測台２０に荷物３０が載置された場合を示す図である。なお、この第３実施形態は、次に述べる点を除いては、上述した第１実施形態や第２実施形態と同一であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、主として相違点について説明する。
【００７４】
この寸法計測システム１Ｂでは、荷物載置面２０ａの左側辺から上部へ少し延伸するように形成されたガイド２６が設けられるとともに、そのガイド２６の上面２６ａが荷物載置面２０ａとは異なるもう１つの基準面となっており、その上面２６ａまでの撮像距離が基準距離Ｚ１となっている。この上面２６ａには、距離計測精度向上のため、距離補正用パターン２１と同様のパターンが設けられている。これらに伴い、距離画像カメラ１０Ｂにおける演算制御内容も異なっており、外部から寸法計測の開始が指令されたときに距離画像Ｇの取得を行うが、そのとき同時に距離画像Ｇ内で荷物載置面２０ａ周辺部に対応する領域の各画素Ｐの距離値Ｚから補正値α１を求めるとともに、ガイド２６の上面２６ａに対応する領域の各画素Ｐの距離値Ｚから補正値α２を求める。
【００７５】
なお、ガイド２６は、荷物３０の寸法計測時に荷物３０の１側面を当接させるガイド板としても機能する。また、荷物載置面２０ａの距離補正用パターン２１に可視光ではほぼ透明で赤外光のみを強く反射するような塗料を用いるとともに、荷物載置面２０ａに、例えば、配送料金が変わる境界毎にそのサイズを線画などで表示しておいてもよい。
【００７６】
（１）荷物計測台２０に荷物３０を載置した後で、外部から寸法計測の開始が指令（例えば制御開始信号が入力）されたとき、荷物３０の天面３０ａまでの距離値Ｚを計測するために距離画像Ｇの取得を行う。
【００７７】
（２）このときに取得された距離画像Ｇでは、例えば荷物計測台２０の荷物載置面２０ａ周辺部に対応する領域の各画素Ｐの距離値Ｚは、本来は基準距離Ｚ０となるはずである。
【００７８】
（３）そこで、その領域の各画素Ｐの距離値Ｚと基準距離Ｚ０との誤差（ずれ量）を、各画素Ｐの距離値Ｚ用の補正値α１として記憶する。
【００７９】
（４）（１）で取得された距離画像Ｇでは、ガイド２６の上面２６ａに対応する領域の各画素Ｐの距離値Ｚは、本来は基準距離Ｚ１となるはずである。
【００８０】
（５）そこで、その領域の各画素Ｐの距離値Ｚと基準距離Ｚ１との誤差（ずれ量）を、各画素Ｐの距離値Ｚ用の補正値α２として記憶する。
【００８１】
（６）（３）で記憶された補正値α１および（５）で記憶された補正値α２より、各画素Ｐの距離値Ｚに対する補正後距離値Ｚ’（最終計測値）の補正直線を作成する。
【００８２】
（７）（６）で作成された補正直線に基づいて、荷物３０の天面３０ａまでの距離値Ｚに対して補正を行い、補正後距離値Ｚ’（最終計測値）とする。
【００８３】
（８）このようにして求められた天面３０ａまでの補正後距離値Ｚ’に基づいて、荷物３０の天面３０ａの寸法値を算出する。なお、寸法値算出の具体的処理には、第１実施形態や第２実施形態と同様に、例えば上述した特許文献３に記載された従来技術が適用できる。
【００８４】
以上で説明した第３実施形態によれば、荷物３０の天面３０ａまでの距離計測と同時に、荷物計測台２０の荷物載置面２０ａまでの距離計測（基準距離Ｚ０）およびガイド２６の上面２６ａまでの距離計測（基準距離Ｚ１）を行って２つの補正値α１、α２を求めることができる。つまり、異なる２つの基準距離Ｚ０，Ｚ１で補正値α１、α２をそれぞれ求めて補正直線による距離値Ｚの補正が行えるとともに、実際の荷物３０の寸法計測のための距離測定と補正値α１、α２を求めるための距離測定を同時に行えるので、それらの環境条件を同一とすることができ、距離値Ｚの補正精度がさらに高まるので、距離値Ｚの計測精度がさらに向上する。
【００８５】
＜第４実施形態＞
第４実施形態では、寸法計測システムの設置時に、予め定められている複数の基準距離で距離画像Ｇの取得を行ってそれぞれ補正値を求めておき、これらの補正値群を用いて第３実施形態と同様の補正直線またはそれ以上の高次の補正を行う補正曲線を求め、それによって距離値Ｚの補正を行う。
【００８６】
（１）第１実施形態と同様の構成において、設置時、基準距離計測モードで、各基準距離を複数回計測する。
【００８７】
（２）計測の都度、基準となる距離値を変更し、異なる距離で補正値を計測する。
【００８８】
（３）計測値と、予め記憶していた別の手法で計測していた距離値を比較し、ずれ量を補正値群として記憶する。
【００８９】
（４）補正値群より、計測値に対する距離補正計算値（最終計測値）の補正直線、あるいは、曲線を作成する。
【００９０】
（５）補正直線、あるいは、曲線に基づいて、荷物の距離値に補正値を行い、距離補正計算値（最終計測値）とする。
【００９１】
このとき、計測する荷物は、基準箱など、寸法の予め分かっているものを使うと、設置時の精度確認を行うこともできる。
【００９２】
（６）この距離値において、映像に映っている荷物の天面の画素位置より計測台と平行な面の寸法を計測する。
【００９３】
以上で説明した第３実施形態によれば、基準距離の計測は設置時のみでよいため、計測アルゴリズムを簡略化することができる。
【００９４】
なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００９５】
１      寸法計測システム
１Ａ    寸法計測システム
１Ｂ    寸法計測システム
１０    距離画像カメラ
１０Ａ  距離画像カメラ
１０Ｂ  距離画像カメラ
１１    投光ユニット
Ｌ１１  赤外光
１２    測距用イメージセンサ
Ａ１２  撮像範囲
１３    演算制御ユニット
２０    荷物計測台
２０ａ  荷物載置面
２１    距離補正用パターン
２１ａ  小正方形
２１ｂ  小正方形
２５    支持アーム
２６    ガイド
２６ａ  上面
３０    荷物
３０ａ  天面
【図１】
2014163833.tif 000003
【図２】
2014163833.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014163833.tif 000007
【図６】
2014163833.tif 000008
【図７】
2014163833.tif 000009
【図８】
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