(57)【要約】      （修正有）【課題】より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供する。【解決手段】物体測定装置１００は、物体１０６が搬送される搬送路１０３を挟むように設けられ、搬送路１０３により搬送されている物体１０６から距離画像を取得する複数の画像取得手段１０１と、複数の画像取得手段１０１により取得された距離画像に基づいて形状データを生成する形状データ生成手段と、形状データから物体１０６上の測定対象を検出する測定対象検出手段と、測定対象１０６を測定する測定手段と、を具備する。【選択図】図１
2014109464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が搬送される搬送路を挟むように設けられ、前記搬送路により搬送されている前記物体から距離画像を取得する複数の画像取得手段と、
前記複数の画像取得手段により取得された前記距離画像に基づいて形状データを生成する形状データ生成手段と、
前記形状データから前記物体上の測定対象を検出する測定対象検出手段と、
前記測定対象を測定する測定手段と、
を具備する物体測定装置。
【請求項２】
前記測定対象検出手段は、前記形状データに基づいて対向する平面を検出し、対向する平面間の距離を採寸する、請求項１に記載の物体測定装置。
【請求項３】
前記画像取得手段は、前記搬送路により搬送されている前記物体から連続して複数フレームの距離画像を取得し、
前記形状データ生成手段は、前記複数フレームの距離画像に基づいて複数の形状データを生成し、
前記測定手段は、前記複数の形状データで前記測定対象の前記搬送路の搬送方向と直交する方向における位置、または前記搬送方向に対する前記測定対象の角度が他のフレームと一致するフレームを特定し、特定したフレームから生成された前記形状データに基づいて、前記測定対象を測定する、
請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項４】
前記形状データ生成手段は、前記複数の画像取得手段により前記距離画像が取得されたタイミングの差と、前記搬送路の搬送速度とに基づいて、前記形状データの前記測定対象の座標を補正する、請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項５】
前記画像取得手段は、前記搬送路により搬送されている前記物体から連続して複数フレームの距離画像を取得し、
前記形状データ生成手段は、
前記複数フレームの距離画像に基づいて複数の形状データを生成し、
生成した形状データに基づいて、１フレーム間の移動量を推定し、
推定した移動量を予め設定された基準に基づいて量子化し、
前記物体の１フレーム間の移動量を特定し、
特定した１フレーム間の移動量に基づいて、前記形状データの前記測定対象の座標を補正する、
請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項６】
前記形状データ生成手段は、前記測定対象の前記搬送路の搬送方向と直交する方向における位置、または前記搬送方向に対する前記測定対象の角度と、予め設定された補正値に基づいて、前記測定手段による測定結果を補正する、請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項７】
前記画像取得手段は、前記搬送路により搬送されている前記物体から連続して複数フレームの距離画像を取得し、
前記形状データ生成手段は、異なるフレームの距離画像から形状データを生成し、生成した形状データの前記測定対象の座標を前記異なるフレームの間の移動量に基づいて補正する、
請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項８】
前記形状データ生成手段は、前記異なるフレームの間における前記距離画像が取得されたタイミングの差と、前記搬送路の搬送速度とに基づいて、前記移動量を算出する、請求項７に記載の物体測定装置。
【請求項９】
前記形状データ生成手段は、異なる画像取得手段により取得された複数の距離画像から生成された形状データで共通する平面の座標の差に基づいて、前記移動量を算出する、請求項５または７に記載の物体測定装置。
【請求項１０】
前記形状データ生成手段は、前記複数の画像取得手段により取得された前記距離画像であって、前記複数の画像取得手段の撮像範囲が重複しない範囲で取得された前記距離画像に基づいて形状データを生成する、請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項１１】
前記画像取得手段は、前記搬送路により搬送されている前記物体から連続して複数フレームの距離画像を取得し、
前記形状データ生成手段は、前記複数の画像取得手段で距離画像の取得の順序が入れ替えられた複数フレームの距離画像のそれぞれに基づいて第１及び第２の形状データを生成し、
前記測定手段は、前記第１の形状データの測定結果と、前記第２の形状データの測定結果との平均値を算出する、
請求項２に記載の物体測定装置。
【請求項１２】
前記画像取得手段は、前記距離画像と同時に可視画像を取得し、
前記形状データ生成手段は、前記画像取得手段により取得された前記可視画像を前記形状データに貼り付け、前記可視画像が貼り付けられた形状データを出力する、
請求項１に記載の物体測定装置。
【請求項１３】
物体が搬送される搬送路を挟むように設けられ、前記搬送路により搬送されている前記物体から距離画像を取得する複数の画像取得手段を備える物体測定装置に用いられる物体測定方法であって、
前記複数の画像取得手段により取得された前記距離画像に基づいて形状データを前記物体測定装置により生成し、
前記形状データから前記物体上の測定対象を前記物体測定装置により検出し、
前記測定対象を前記物体測定装置により測定する、
物体測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、物体測定装置、及び物体測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ方式のラインセンサにより荷物の体積を計測する装置が実用化されている。この装置は、ある１点の距離を計測するセンサで計測し続け、センサの時系列情報に基づいて、コンベアにより搬送される物体の寸法を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６７１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の装置は、物体の位置及び角度が一定でない場合に物体の正しい寸法を得ることができないという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る物体測定装置は、物体が搬送される搬送路を挟むように設けられ、前記搬送路により搬送されている前記物体から距離画像を取得する複数の画像取得手段と、前記複数の画像取得手段により取得された前記距離画像に基づいて形状データを生成する形状データ生成手段と、前記形状データから前記物体上の測定対象を検出する測定対象検出手段と、前記測定対象を測定する測定手段と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図９】図９は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１０】図１０は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１２】図１２は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１３】図１３は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１４】図１４は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１５】図１５は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１６】図１６は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１７】図１７は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【図１８】図１８は、一実施形態に係る物体測定装置の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る物体測定装置、及び物体測定方法について詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る物体測定装置１００の構成例を示す。  
物体測定装置１００は、距離画像センサ１０１、データ処理部１０２、及びベルトコンベア（搬送路）１０３を備える、物体測定装置１００は、ベルトコンベア１０３により搬送される物体１０６の幅、高さ、及び奥行きなどを測定する。
【００１０】
距離画像センサ１０１は、ベルトコンベア１０３により方向１０４に向かって搬送される物体１０６の距離画像を取得する。距離画像センサ１０１は、取得した距離画像をデータ処理部１０２に入力する。距離画像センサ１０１は、例えば、距離画像を取得するための構成として、複数視点画像の対応点をとるステレオ画像方式のセンサ、パターン光投影方式のセンサ、またはＴＯＦ方式のセンサ（３次元距離画像センサ）を備える。なお、距離画像センサ１０１は、図に示される画角１０５から距離画像を取得する。なお、ベルトコンベア１０３を挟んで対向するように距離画像センサ１０１は設けられる。これにより、複数の距離画像センサ１０１は、物体１０６の前面と背面との両方を撮影できる。
【００１１】
また、距離画像センサ１０１は、例えば、物体１０６のカラー画像または輝度画像などの可視画像を取得するための構成として、光を電気信号に変換する光学センサを備える。光学センサは、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）などの受光素子と光学系（レンズ）を備える。光学センサは、物体１０６で反射した反射光を光学系により受光し、ＣＣＤに結像させ、電気信号（画像）を取得する。
【００１２】
データ処理部１０２は、距離画像に基づいて物体１０６の幅、高さ、及び奥行きなどを算出する。データ処理部１０２は、ＣＰＵ、バッファメモリ、プログラムメモリ、及び不揮発性メモリなどを備える。ＣＰＵは、種々の演算処理を行う。バッファメモリは、ＣＰＵにより行われる演算の結果を一時的に記憶する。プログラムメモリ及び不揮発性メモリは、ＣＰＵが実行する種々のプログラム及び制御データなどを記憶する。データ処理部１０２は、ＣＰＵによりプログラムメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の処理を行うことができる。
【００１３】
図２は、データ処理部１０２の構成の例を示す。また、図３は、データ処理部１０２の処理の例を示す。
【００１４】
データ処理部１０２は、距離画像を受け取る為の入力インターフェース２０１を備える。さらに、データ処理部１０２は、プログラムを実行する事により、形状データ生成部２０２、位置合わせ部２０３、平面検出部２０４、平面選出部２０５、及び採寸処理部２０６として機能する。また、データ処理部１０２は、距離画像、３次元形状データ、採寸結果、及び他の種々の情報を保存することができるメモリ（図示せず）を備える。
【００１５】
データ処理部１０２は、入力インターフェース２０１により距離画像を受け取る（ブロックＢ３０１）。
【００１６】
形状データ生成部２０２は、距離画像を座標変換して形状データを生成する（ブロックＢ３０２）。形状データとは、物体１０６の表面に対応する３次元空間中の座標値をもつ点の集合によって、物体の３次元的な形状を表す点群データである。
【００１７】
図４は、距離画像８０１の例を示す。形状データ生成部２０２は、距離画像８０１の各画素８０２の画像中の位置（ｕ，ｖ）、その画素の距離値（ｄ）、カメラの焦点距離（ｆ）、及び光軸中心（ｃｘ、ｃｙ）を含むカメラの内部パラメータに基づいて各点の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。形状データ生成部２０２は、ｘ＝（ｄ／ｆ）×（ｕ−ｃｘ）｝、ｙ＝（ｄ／ｆ）×（ｖ−ｃｙ）、ｚ＝ｄに基づいて、各点の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。これにより、形状データ生成部２０２は、形状データ８０４を生成することができる。
【００１８】
なお、撮影された距離画像にレンズ歪がある場合、形状データ生成部２０２は、レンズ歪補正を行う。即ち、形状データ生成部２０２は、予め設定されたレンズ歪補正用のパラメータに基づいて、距離画像を補正する。なお、形状データ生成部２０２は、レンズ歪補正用のパラメータ、焦点距離、などのパラメータを予め記憶する。なお、形状データ生成部２０２は、チェッカーボードパターンを用いた方法などにより予め算出されたパラメータを記憶する。
【００１９】
形状データは、物体の表面を、微小な面の集合として表現するメッシュデータとして扱ってもよい。この場合、形状データ生成部２０２は、もとの距離画像の画素の隣接情報８０３を用いて、隣接する２画素から変換された２点の間を辺でつなぐ。形状データ生成部２０２は、繋がれた辺で囲まれた多角形を面として形状データを生成する。また、形状データ生成部２０２は、必要に応じて、辺でつながれた隣接点、及び隣接する面に基づいて、各点、各面の法線を算出する構成であってもよい。形状データ生成部２０２は、ｏｂｊ、またはｐｌｙなどのファイル形式で出力できるデータ構造の点群データ、またはメッシュデータを生成する。
【００２０】
位置合わせ部２０３は、複数の距離画像センサ１０１により取得された距離画像に基づいて生成された形状データの位置角度を合わせる（ブロックＢ３０３）。なお、距離画像センサ１０１の設置位置及び角度は、固定である。この為、複数の距離画像センサ１０１間の相対的な位置及び角度は、事前のキャリブレーション作業により予め取得される。
【００２１】
例えば、大きさが既知の箱型の基準物体を、平面上に静止状態で配置し、これを複数の距離画像センサ１０１で撮影する。物体測定装置１００は、撮影した距離画像に基づいて基準物体の形状データを生成し、平面検出を行う。物体測定装置１００を操作するオペレータさらに、次に、２組の基準物体の反対側にあたる１対の側面、基準物体の上面、及び基準物体が置かれた床面を複数のセンサから取得される複数の形状データの中から、目視で選出する。即ち、オペレータは、２組の基準物体の反対側にあたる１対の側面、基準物体の上面、及び基準物体が置かれた床面を特定する為の情報を入力手段を用いて物体測定装置１００に入力する。物体測定装置１００は、入力された情報に基づいて、２組の基準物体の反対側にあたる側面の対、基準物体の上面、及び基準物体が置かれた床面を認識する。
【００２２】
物体測定装置１００は、２組の側面の対の法線方向が逆になり、且つ上面及び床面の法線方向が一致する回転変換を算出する。物体測定装置１００は、１つの距離画像センサ１０１から得られた形状データを、この回転変換によって回転させる。これにより、物体測定装置１００は、３組の平面の対がそれぞれ平行になるように形状データを配置する。
【００２３】
次に、物体測定装置１００は、３組の平面の平面間距離が、基準物体の寸法と一致するような、平行移動量を算出する。また、物体測定装置１００は、回転変換と平行移動とに基づいて、異なる距離画像センサ１０１間の位置角度を算出することができる。即ち、物体測定装置１００は、異なる距離画像センサ１０１により取得された距離画像に基づいて生成された３次元形状データを、同一の座標系に合わせるための座標変換を算出することができる。
【００２４】
位置合わせ部２０３は、上記のようなキャリブレーションにより算出された座標変換に基づいて、複数の距離画像センサ１０１により取得された距離画像に基づいて生成された形状データの位置角度を合わせる。
【００２５】
なお、位置合わせの必要がない場合、複数の距離画像センサ１０１から取得された形状データの位置合わせを行わなくてもよい。例えば、高さ採寸用センサが、幅、奥行き採寸用のセンサとは別に設置されており、採寸処理がそれぞれのセンサのデータに基づいて個別に行われる場合、形状データの位置合わせが行われなくてもよい。
【００２６】
平面検出部２０４は、３次元形状データに基づいて、平面を検出する（ブロックＢ３０４）。平面検出部２０４は、例えば、隣接する点の位置関係に基づいて、点群の平面近似により形状データの各点の法線方向を算出する。平面検出部２０４は、法線方向によって点群を分類する。平面検出部２０４は、同じ法線方向に分類された点群で構成される連続領域を平面として検出する。平面検出部２０４は、検出した領域内の点群の３次元座標値を用いて最小二乗法により平面のパラメータを推定する。これにより、平面検出部２０４は、法線方向と原点からの距離を推定する。また、平面検出部２０４は、３次元形状データから点をランダムにサンプリングする。平面検出部２０４は、サンプリングした点を近似する平面パラメータを算出する。平面検出部２０４は、算出した平面パラメータの投票空間に投票し、投票値が高い平面パラメータを平面として検出する。
【００２７】
平面選出部２０５は、検出された平面から、採寸対象の両端となる平面の対を選出する。採寸対象の両端とは、法線方向が採寸方向と平行で、採寸対象の両端に位置する平面である。なお、平面選出部２０５は、物体の高さの算出に用いられる平面を選出する場合、ブロックＢ３０５の処理に移行する。また、平面選出部２０５は、物体の奥行きまたは幅の算出に用いられる平面を選出する場合、ブロックＢ３０８の処理に移行する。
【００２８】
例えば、図５に示されるように、物体の高さ９０４を採寸する場合、平面選出部２０５は、物体が置かれた床面９０１を選出し（ブロックＢ３０５）、物体上面９０２を選出する（ブロックＢ３０６）。
【００２９】
平面選出部２０５は、例えば、予め定められた距離画像センサ１０１と床面とが成す位置及び角度に近い平面を床面として選出する。また、平面選出部２０５は、床面と平行な平面で床面より一定以上高い位置にある平面を、物体の上面として選出する。
【００３０】
また、平面選出部２０５は、物体の幅９０５または物体の奥行き９０６を採寸する場合、箱の対向する位置の側面９０３を選出する。即ち、平面選出部２０５は、物体の側面を選出し（ブロックＢ３０８）、選出した側面の中から対向する側面の対を選出する（ブロックＢ３０９）。
【００３１】
平面選出部２０５は、たとえば、床面と直交する複数の平面を側面の候補として選出する。さらに、平面選出部２０５は、選出した面の中から対面する２つの平面を選出する。即ち、平面選出部２０５は、法線方向の向きが逆で、且つ平行な２枚の平面を選出する。平面選出部２０５は、選出した２対の平面の一方を幅測定用の面、他方を奥行き測定用の面として選出する。
【００３２】
採寸処理部２０６は、２枚の平行な平面の平面間距離を算出する。即ち、採寸処理部２０６は、物体の床面９０１と上面９０２とに基づいて、物体の高さを算出する（ブロックＢ３０７）。また、採寸処理部２０６は、物体の側面９０３の対に基づいて、物体の幅及び奥行きを算出する（ブロックＢ３１０）。
【００３３】
これにより、採寸処理部２０６は、物体の高さ、幅、奥行きをそれぞれ算出する。採寸処理部２０６は、例えば各平面上に位置する代表点間のユークリッド距離を、平面の法線方向に射影する。これにより、採寸処理部２０６は、物体の高さ、幅、奥行きをそれぞれ算出する。
【００３４】
物体測定装置１００は、物体１０６がコンベア上を搬送される間に距離画像センサ１０１により複数回距離画像を取得する。物体測定装置１００は、取得された複数の距離画像からそれぞれ形状データを生成する。物体測定装置１００は、生成した形状データに基づいて、各フレーム毎に物体１０６の高さ、幅、及び奥行きを算出する（ブロックＢ３１１）。物体測定装置１００は、各フレーム毎に算出した物体１０６の高さ、幅、及び奥行きをそれぞれ記憶する（ブロックＢ３１４及びブロックＢ３１５）。
【００３５】
さらに、物体測定装置１００は、フレーム毎の物体１０６の高さ、幅、及び奥行きを統合し、最終的な物体１０６の高さ、幅、及び奥行きを決定する（ブロックＢ３１２）。物体測定装置１００は、決定した物体１０６の高さ、幅、及び奥行きを出力する（ブロックＢ３１３）。
【００３６】
例えば、物体測定装置１００は、フレーム毎の物体１０６の高さ、幅、及び奥行きの平均、または外れ値を除去した平均、中間値などを最終的な物体１０６の高さ、幅、及び奥行きとして決定してもよい。
【００３７】
上記したように、物体測定装置１００は、ベルトコンベア等で搬送中の物体から距離画像を複数フレーム取得する。物体測定装置１００は、複数フレームの距離画像から複数の３次元形状データを生成する。さらに、物体測定装置１００は、複数の３次元形状データに基づいて物体１０６の高さ、幅、及び奥行きを算出する。これにより、物体測定装置１００は、より高い精度で物体を測定することができる。この結果、より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供することができる。
【００３８】
また、上記のように構成された物体測定装置１００は、他視点から取得した距離画像に基づいて形状データを生成することができる。この為、物体測定装置１００は、従来のラインレーザ方式を用いた装置に比べて、より距離分解能の低いセンサを距離画像センサとして用いることができ、且つより高い精度で物体を測定することができる。
【００３９】
なお、物体測定装置１００は、個々の処理の間にデータの入出力の関係がない場合、上記の処理の順番を入れ換えて実行してもよい。たとえば、物体測定装置１００は、形状データからの平面検出を先に行い、その後で複数の距離画像の位置合わせを行っても良い。
【００４０】
また、物体測定装置１００は、物体１０６の高さ算出の結果に基づいて複数のフレームの情報を統合した後、物体１０６の側面を選出し、物体１０６の幅及び奥行きを算出する構成であってもよい。
【００４１】
物体測定装置１００は、必要に応じて、上記の採寸処理に用いた距離画像、３次元形状データ、距離画像と同時に撮影されたカラー画像などを出力する構成であってもよい。このように、物体の外観の画像などを出力することにより、オペレータが目視で同定、汚れ等の状態変化の検証などを行なう事ができる。
【００４２】
（第２の実施形態）  
図６は、データ処理部１０２の処理の他の例を示す。  
なお、ブロックＢ４０１乃至ブロックＢ４０３は、第１の実施形態のブロックＢ３０１乃至ブロックＢ３０３と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。また、ブロックＢ４０８乃至ブロックＢ４１７は、第１の実施形態のブロックＢ３０４乃至ブロックＢ３１５と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。
【００４３】
データ処理部１０２は、第１の実施形態と同様に、入力された距離画像から３次元形状データを生成し、複数のセンサデータの位置合わせを行う。
【００４４】
データ処理部１０２は、生成した３次元形状データに基づいて箱を検出する（ブロックＢ４０４）。データ処理部１０２は、箱の位置及び角度を推定し（ブロックＢ４０５）、推定した位置及び角度をブロックＢ４１８に保存する。データ処理部１０２は、ブロックＢ４０１乃至ブロックＢ４０５の処理を各フレーム毎に実行する（ブロックＢ４０６）。
【００４５】
データ処理部１０２は、例えば、３次元形状データから平面を検出し、床面、物体の上面、物体の側面の候補をそれぞれ選出する。データ処理部１０２は、互いに直交する３枚の平面がある場合に、箱型物体を検出する。データ処理部１０２は、箱型物体の平面の位置及び角度に基づいて、箱の位置及び角度を算出する。
【００４６】
データ処理部１０２は、全てのフレームについて箱検出、位置及び角度の推定、並びに結果の保存を実行した後、フレームを選出する（ブロックＢ４０７）。即ち、データ処理部１０２は、ブロックＢ４１８に格納されている各フレーム毎の箱検出の結果に基づいて、所定の条件を満たすフレームを選出する。データ処理部１０２は、例えば、複数のフレーム間で、位置が搬送速度に関連して連続的でないフレーム、及び、角度が異なるフレームを除外し、残りのフレームを選出する。なお、フレーム除外の基準は、角度だけでもよい。
【００４７】
データ処理部１０２は、選出されたフレームに対応する３次元形状データを用いて、第１の実施形態のブロックＢ３０４乃至ブロックＢ３１５と同様の処理で物体の高さ、幅、及び奥行きを算出する。
【００４８】
図７は、複数フレームの距離画像に基づいて生成された３次元形状データの例である。図７に示されるように、物体は、コンベア１０３上を方向１０４に向かって搬送されている。３次元形状データ１００３は、一定の速度及び角度で方向１０４に向かって移動している。しかし、３次元形状データ１００４は、３次元形状データ１００３と角度が異なる。即ち、３次元形状データ１００４では、角度ずれが発生している。データ処理部１０２は、大多数の角度を採用することにより、３次元形状データ１００４が生成されたフレームを測定対象のフレームから除外する。
【００４９】
上記したように、物体測定装置１００は、位置及び角度ずれのあるフレームを検知し、測定対象のフレームから除外することができる。この結果、より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）  
図８は、データ処理部１０２の処理の他の例を示す。  
なお、ブロックＢ５０３乃至ブロックＢ５１０は、第１の実施形態のブロックＢ３０２乃至ブロックＢ３０９と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。また、ブロックＢ５１２乃至ブロックＢ５１７は、第１の実施形態のブロックＢ３１０乃至ブロックＢ３１５と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。
【００５１】
データ処理部１０２は、ブロックＢ５０１で距離画像が入力された場合、距離画像に距離画像センサ１０１で撮像された時刻を示すタイムスタンプ（タイムスタンプ情報）を付加する（ブロックＢ５０２）。
【００５２】
データ処理部１０２は、第１の実施形態のブロックＢ３０２乃至ブロックＢ３０９と同様の処理で、距離画像から３次元形状データを生成する。さらに、データ処理部１０２は、位置合わせ、平面の検出、及び物体の高さの採寸を実行する。
【００５３】
さらに、データ処理部１０２は、物体の側面を選出し（ブロックＢ５０９）、対面する側面の対を選出する（ブロックＢ５１０）。
【００５４】
データ処理部１０２は、タイムスタンプ情報を利用して、物体側面の位置を修正する（ブロックＢ５１１）。異なる距離画像センサ１０１により撮影された距離画像は、距離画像センサ１０１間で同期していない場合、同フレームのものであっても同じタイミングで撮影されたものとは限らない。この為、図９に示されるように、異なる距離画像センサ１０１により撮影された物体の側面の位置が、同じフレームであってもずれる場合がある。
【００５５】
図９に示されるように、物体は、コンベア１０３上を方向１０４に向かって搬送されている。図９の例では、距離画像センサ１０１Ａにより撮影された物体の平面１２０５と、距離画像センサ１０１Ｂにより撮影された物体の平面１２０６との間に、ずれ１２０７が生じている。このずれ１２０７は、物体の搬送速度×距離画像センサ１０１Ａと距離画像センサ１０１Ｂとの撮像タイミングのずれである。このずれ１２０７により、算出された平面間距離１２０８と、本来の平面間距離１２０９との間に誤差が生じる。
【００５６】
そこで、データ処理部１０２は、タイムスタンプ情報と、物体の搬送速度とに基づいて、片方の平面の位置を補正する。即ち、データ処理部１０２は、一方の距離画像センサ１０１により距離画像に基づいて検出された平面の位置を、他方の距離画像センサ１０１により距離画像が取得されたタイミングでの平面の位置と一致するように補正する。
【００５７】
ここで、異なる距離画像センサ１０１間の撮影時刻の差は、距離画像センサ１０１間の撮影時刻のずれと、フレーム間の撮影時刻のずれから生じる。対象物体は時間とともに一定の方向１０４に移動していく。この為、データ処理部１０２は、物体の搬送速度が既知である場合、タイムスタンプ情報から得られるフレーム間の撮影時刻の差に基づいてフレーム間のずれを算出することができる。
【００５８】
また、両方の距離画像センサ１０１が同じ撮影間隔を持つ場合、距離画像センサ１０１間の撮影時刻の差は、常に一定である。この為、データ処理部１０２は、基準物体を予めベルトコンベアに流すことにより、距離画像センサ１０１間の撮影時刻の差を算出することができる。
【００５９】
たとえば、平面で構成される基準物体をベルトコンベアで移動させながら距離画像センサ１０１により撮影する。データ処理部１０２は、２台の距離画像センサ１０１で同じ面が撮影されたフレームを選ぶ。データ処理部１０２は、片方の距離画像センサ１０１により取得されたデータに基づいて検出された平面を、物体の搬送方向に沿ってずらす。データ処理部１０２は、検出された平面が、他方の距離画像センサ１０１により取得されたデータに基づいて検出された平面と一致する移動量を算出する。これにより、データ処理部１０２は、距離画像センサ１０１間の撮影時刻の差に起因するずれを補正する為の移動量を算出することができる。
【００６０】
また、サイズが既知の箱型の基準物体をベルトコンベアで移動させながら距離画像センサ１０１により撮影する。データ処理部１０２は、２台の距離画像センサ１０１により検出された対向する１対の側面が撮影されたフレームを選ぶ。データ処理部１０２は、選んだ平面を物体の搬送方向に沿ってずらすことによって平面間距離が既知である基準物体の寸法と一致する移動量を算出する。データ処理部１０２は、この移動速度に基づいて、距離画像センサ１０１間の撮影時刻の差を算出することができる。
【００６１】
また、データ処理部１０２は、ベルトコンベア１０３により搬送される物体の撮影中に、２台の距離画像センサ１０１で共通する平面または点が撮影されたフレームが検出された場合、距離画像センサ１０１間の撮影時刻の差を上記の方法により逐次算出する構成であってもよい。この場合、データ処理部１０２は、算出された撮影時刻の差を逐次更新することができる。さらに、データ処理部１０２は、この撮影時刻の差に起因する移動量を対応付けて記憶する構成であってもよい。この場合、データ処理部１０２は、補正に用いる移動量を直接メモリから読出し、補正を行うことができる。即ち、データ処理部１０２は、異なる距離画像センサ１０１で取得された距離画像から生成された複数の形状データで共通する平面または点などの座標の差に基づいて、異なるフレームの間、またはセンサ間の物体の移動量を算出する。データ処理部１０２は、算出した移動量に基づいて、平面の位置を補正することができる。
【００６２】
データ処理部１０２は、補正後の平面の位置に基づいて、第１の実施形態のブロックＢ３１０乃至ブロックＢ３１５と同様の処理により平面間の距離を算出する。これにより、データ処理部１０２は、より正確に物体の幅、及び奥行きを算出することができる。
【００６３】
なお、タイムスタンプ情報が得られない場合、データ処理部１０２は、タイムスタンプ情報の代わりに、３次元形状データを用いて撮影の時間差に起因する移動量を算出する構成であってもよい。
【００６４】
まず、データ処理部１０２は、各フレームで検出された物体の側面、または側面のエッジを抽出する。即ち、データ処理部１０２は、移動方向の位置が一意に決まる要素を抽出する。法線方向と移動方向が平行に近い平面の場合、データ処理部１０２は、平面パラメータから平面自体の移動量を算出することができる。
【００６５】
また、法線方向と移動方向が垂直に近い場合、データ処理部１０２は、平面の端の位置を用いることにより、平面の移動量を算出することができる。
【００６６】
例えば、図１０に示されるように、データ処理部１０２は、それぞれの平面、及び平面の端などの要素１３０４、１３０５及び１３０６を、フレーム間で対応づける。データ処理部１０２は、フレーム間での上記の要素１３０４、１３０５及び１３０６の移動量１３０７、１３０８、及び１３０９をそれぞれ算出する。
【００６７】
即ち、データ処理部１０２は、要素１３０４のフレーム間における移動量１３０７を算出する。また、データ処理部１０２は、要素１３０５のフレーム間における移動量１３０８を算出する。また、データ処理部１０２は、要素１３０６のフレーム間における移動量１３０９を算出する。
【００６８】
さらに、データ処理部１０２は、複数の要素の移動量を用いて、物体のフレーム間の移動量１３１０を算出する。例えば、データ処理部１０２は、移動量１３０７、１３０８、及び１３０９の平均、外れ値を除去した平均、または中間値などを物体のフレーム間の移動量１３１０として算出する。
【００６９】
さらに、データ処理部１０２は、物体の移動量を既知である撮影間隔当りの移動量１３１１の倍数に量子化する。これにより、データ処理部１０２は、要素１３０４、１３０５、及び１３０６の検出の誤差の影響を除くことができる。この結果、データ処理部１０２は、より正確なフレーム間の移動量１３１２を算出することができる。なお、撮影間隔は、１つの距離画像センサ１０１により距離画像をキャプチャするタイミングの間隔を示す。即ち、撮影間隔はほぼ等間隔である。この為、物体の搬送速度が一定であり、且つ既知である場合、撮影間隔あたりの移動量１３１１は、一定である。
【００７０】
また、フレーム間隔は、データ処理部１０２が入力インターフェース２０１を介して距離画像センサ１０１から距離画像を取得する間隔である。なお、データ処理部１０２のリソースの配分によっては、データ処理部１０２は、距離画像センサ１０１がキャプチャしたすべての距離画像を取得するわけではない。即ち、データ処理部１０２は、取得した画像から推定された移動量１３１０が距離画像センサ１０１の撮影間隔の何個分かを推定する。データ処理部１０２は、推定した値を正しいフレーム間隔として、物体の移動量１３１１を算出する。
【００７１】
上記したように、物体測定装置１００は、既知の撮影間隔あたりの移動量を用いてフレーム間の移動量を量子化することにより、距離画像センサ１０１間の同期ずれにより発生する採寸誤差を低減することができる。この結果、より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供することができる。
【００７２】
（第４の実施形態）  
図１１は、データ処理部１０２の処理の他の例を示す。  
なお、ブロックＢ６０３乃至ブロックＢ６１２は、第１の実施形態のブロックＢ３０２乃至ブロックＢ３１１と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。
【００７３】
データ処理部１０２は、ブロックＢ６０１で距離画像が入力された場合、距離画像に距離画像センサ１０１で撮像された時刻を示すタイムスタンプ（タイムスタンプ情報）を付加する（ブロックＢ６０２）。
【００７４】
データ処理部１０２は、第１の実施形態のブロックＢ３０２乃至ブロックＢ３１１と同様の処理で、距離画像から３次元形状データを生成する。さらに、データ処理部１０２は、位置合わせ、平面の検出、及び物体の高さの採寸を実行する。データ処理部１０２は、各フレームに基づいて実行された高さの採寸の結果をメモリに保存する（ブロックＢ３１９）。
【００７５】
さらに、データ処理部１０２は、物体の側面を選出し（ブロックＢ６０９）、対面する側面の対を選出する（ブロックＢ６１０）。データ処理部１０２は、選出した側面を示す情報と、タイムスタンプ情報とをメモリに保存する（ブロックＢ３１８）。例えば、データ処理部１０２は、選出した側面の位置（座標）と、タイムスタンプ情報とを対応付けて側面情報としてメモリに保存する。
【００７６】
データ処理部１０２は、選出した対面する側面の対に基づいて、物体の奥行き及び幅を採寸する（ブロックＢ６１１）。データ処理部１０２は、各フレームに基づいて実行された物体の奥行き及び幅の採寸の結果をメモリに保存する（ブロックＢ３２０）。
【００７７】
データ処理部１０２は、ブロックＢ３１８で記憶されている複数の側面情報から、異なるフレームで検出され、且つ対面する側面の対を１組以上選出する（ブロックＢ６１３）。即ち、データ処理部１０２は、異なるフレームで検出され、且つ法線方向が逆向きで平行な平面の対を、対面する側面の対として選出する。
【００７８】
データ処理部１０２は、選出した側面の側面情報に対応付けられているタイムスタンプ情報に基づいて、側面の位置を修正する（ブロックＢ６１４）。
【００７９】
図１２に示されるように、コンベア１０３により搬送されている測定対象の物体は、時間とともに一定の方向１０４に搬送されている。搬送速度が既知である場合、データ処理部１０２は、距離画像毎のタイムスタンプ情報に基づいて、フレーム間の撮影時刻の差を認識する。さらにデータ処理部１０２は、フレーム間の撮影時刻の差に基づいて、フレーム間の移動量１１０７を算出することができる。
【００８０】
データ処理部１０２は、平面の位置を、方向１０４に沿って移動量１１０７だけ移動させることにより、異なるフレーム間の対面する平面の対の位置関係を推定することができる。たとえば、時刻ｔに撮影された平面１１０５は、時刻ｔ＋Δには、時刻の差Δ分の移動量を足した位置１１０８に存在すると推定される。
【００８１】
データ処理部１０２は、位置修正後の対面する側面の対を用いて、物体の幅、及び奥行きを算出する（ブロックＢ６１５）。即ち、データ処理部１０２は、平面１１０５と対面し、且つ時刻ｔ＋Δに撮影された平面１１０６を選出する。データ処理部１０２は、選出した平面１１０６と、平面１１０５の時刻ｔ＋Δにおける位置１１０８との距離を算出することにより、物体の幅、または奥行きなどの採寸値１１０９を算出することができる。データ処理部１０２は、算出した物体の幅、及び奥行きメモリに保存する（ブロックＢ３２０）。
【００８２】
データ処理部１０２は、ブロックＢ３１９及びブロックＢ３２０で保存された物体の高さ、幅、及び奥行きの採寸結果を統合し、最終的な物体の高さ、幅、及び奥行きを決定する（ブロックＢ６１６）。データ処理部１０２は、決定した物体の高さ、幅、及び奥行きを出力する（ブロックＢ６１７）。
【００８３】
上記したように、物体測定装置１００は、異なる複数のフレームから対となる側面を選出し、選出した側面の位置をタイムスタンプ情報に基づいて修正する。物体測定装置１００は、位置が修正された側面の対の間の距離から物体の幅または奥行きを算出する。この場合、物体測定装置１００は、より多くの方向から撮影されたデータに基いて側面の対を選出することができる。この結果、採寸対象をより確実に検出することができる。この結果、より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供することができる。
【００８４】
（第５の実施形態）  
図１３は、データ処理部１０２の処理の他の例を示す。  
なお、ブロックＢ７０１乃至ブロックＢ７１１は、第１の実施形態のブロックＢ３０１乃至ブロックＢ３１１と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。
【００８５】
データ処理部１０２は、第１の実施形態と同様に、入力された距離画像から３次元形状データを生成し、複数のセンサデータの位置合わせを行う。
【００８６】
さらに、データ処理部１０２は、平面を検出し、検出した平面のうちで対になる平面をそれぞれ選出し、平面間の距離に基づいて物体の高さ、奥行き、及び幅を算出する。データ処理部１０２は、各フレーム毎に物体の高さ、奥行き、及び幅を算出し、高さの採寸結果をブロックＢ７１５でメモリに保存し、奥行き及び幅の採寸結果をブロックＢ７１６でメモリに保存する。
【００８７】
さらに、データ処理部１０２は、フレームごとの高さの採寸結果と、幅及び奥行きの採寸結果と、を補正する（ブロックＢ７１２）。
【００８８】
物体は、図１４に示されるように、コンベア１０３上を方向１０４に向かって搬送される。物体は、コンベア１０３の端部からの距離１４０３、及びコンベア１０３による搬送方向１０４に対する角度１４０４がばらつく可能性が高い。また、物体の高さ、幅、及び奥行きの採寸結果は、距離１４０３及び／または角度１４０４に応じて一定の規則性を持ってばらつく可能性が高い。
【００８９】
そこで、データ処理部１０２は、物体のコンベア１０３に対する距離（位置）１４０３及び／または採寸対象の面の搬送方向１０４に対する角度１４０４に基づいて、物体の高さ、幅、及び奥行きの採寸結果を補正する。
【００９０】
データ処理部１０２は、位置１４０３及び角度１４０４を変数として、採寸値の補正量を出力する。データ処理部１０２は、例えば回帰分析などにより補正を実行する。
【００９１】
たとえば、寸法が既知の物体（サンプル）がコンベア１０３上を搬送方向１０４に沿って搬送された場合の採寸結果に基づいて、補正式を生成する。例えば、搬送方向１０４を軸とする物体の中心の座標値Ｘを説明変数とし、補正量Ｅを目的変数とする。即ち、データ処理部１０２は、高さ、幅、または奥行きの採寸結果と真値との差を目的変数として、３次の多項式Ｅ＝Ａ・Ｘ３＋Ｂ・Ｘ２＋Ｃ・Ｘ＋Ｄの係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを回帰分析により算出する。
【００９２】
例えば、サンプルの採寸結果がグラフ１４０５Ａのようにプロットされた場合、データ処理部１０２は、補正式１４０７を算出する。即ち、データ処理部１０２は、物体の位置１４０３に応じて３次関数的に変動する補正量を用いて、物体の高さ、幅、または奥行きの採寸結果を補正する。
【００９３】
また、例えば、サンプルの採寸結果がグラフ１４０５Ｂのようにプロットされた場合、データ処理部１０２は、補正式１４０８を算出する。即ち、データ処理部１０２は、物体の位置１４０３に応じて１次関数的に変動する補正量を用いて、物体の高さ、幅、または奥行きの採寸結果を補正する。
【００９４】
また、例えば、搬送方向１０４に対する採寸対象の面の角度θ１４０４を説明変数とし、補正量Ｅを目的変数とする。この場合、データ処理部１０２は、三角関数Ａ・ｓｉｎθ＋Ｂ・ｃｏｓθ＋Ｃの係数Ａ，Ｂ，Ｃを回帰分析により算出する。
【００９５】
例えば、サンプルの採寸結果がグラフ１４０６のようにプロットされた場合、データ処理部１０２は、補正式１４０９を算出する。即ち、データ処理部１０２は、採寸対象の面と搬送方向１０４とが成す角度１４０４に応じて三角関数に変動する補正量を用いて、物体の高さ、幅、または奥行きの採寸結果を補正する。
【００９６】
なお、回帰式は上記の形式に限られるものではなく、ｎ次の多項式、三角関数、及びそれらの組み合わせのどれでもよい。例えば、データ処理部１０２は、オペレータによりデータ分布が目視で確認された結果をインターフェースを介して受け取り、受け取った結果に基づいて補正式として用いる回帰式を決定する構成であってもよい。また、データ処理部１０２は、データ分布と複数の形式（基準モデル）とを比較し、最もフィッティグする形式を補正式に採用する構成であってもよい。
【００９７】
データ処理部１０２は、ブロックＢ７１２で補正された物体の高さ、幅、及び奥行きの採寸結果を統合し、最終的な物体の高さ、幅、及び奥行きを決定する（ブロックＢ７１３）。データ処理部１０２は、決定した物体の高さ、幅、及び奥行きを出力する（ブロックＢ７１４）。
【００９８】
上記したように、物体測定装置１００は、物体の位置及び／または角度に基づいて採寸結果を補正する。これにより、物体測定装置１００は、物体の搬送状態により発生する採寸結果の誤差を補正することができる。
【００９９】
また、物体の位置及び角度に基づいて採寸結果を補正する場合、物体測定装置１００は、距離画像センサ１０１の位置及び角度が変更されたとしても、変更前との差分を補正することができる。この為、物体測定装置１００は、設定値を調整することなく高い精度で物体を採寸することができる。
【０１００】
この結果、より高い精度で物体を測定することができる物体測定装置、及び物体測定方法を提供することができる。
【０１０１】
なお、データ処理部１０２は、補正式を用いて補正するのではなく、位置毎または角度毎に予め設定された補正量を用いて採寸結果を補正する構成であってもよい。
【０１０２】
また、データ処理部１０２は、角度１４０４に従って採寸結果を補正し、補正された採寸結果を位置１４０３に従ってさらに補正する構成であってもよい。なお、データ処理部１０２は、採寸結果を位置１４０３に従って補正し、補正された採寸結果を角度１４０４に従ってさらに補正する構成であってもよい。
【０１０３】
データ処理部１０２は、補正された採寸結果を用いて補正式の係数を逐次調整する構成であってもよい。例えば、データ処理部１０２は、補正された採寸結果と真値との差（補正量）をグラフ１４０５またはグラフ１４０６のようにプロットする。データ処理部１０２は、プロットの集合を近似する関数を抽出し、抽出した関数を補正式として用いる構成であってもよい。このような構成によると、データ処理部１０２は、より精度の高い補正式を算出することができる。
【０１０４】
次に、上記の各実施形態における物体測定装置１００の距離画像センサ１０１とコンベア１０３との配置の関係について説明する。
【０１０５】
図１５は、物体測定装置１００の構成の一部の例を示す。  
図１５の例によると、１対の距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂは、コンベア１０３の搬送方向１０４に対してそれぞれ所定の角度を成すように設けられている。この場合、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂの両方で撮影される範囲１５０３と、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂのいずれか一方でしか撮影されない範囲１５０４とが生じる。
【０１０６】
対の距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂとコンベア１０３の搬送方向１０４とがそれぞれ所定の角度（鋭角）を成すように設けられている場合、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂの両方で撮影される範囲１５０３がより大きくなる。これにより、物体測定装置１００は、少ない距離画像センサでより広く、且つ死角が少ない状態で距離画像を取得することができる。
【０１０７】
物体がコンベア１０３により搬送される場合、物体は、まず、距離画像センサ１０１Ａの撮像範囲１５０４に入る。距離画像センサ１０１Ａは、物体の距離画像を撮像することができる。次に、物体は、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂの共通の撮像範囲１５０３に入る。距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂは、物体の距離画像を撮像することができる。即ち、対抗するように設けられた距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂは、物体の両側を同時に撮影することができる。
【０１０８】
さらに、物体は、距離画像センサ１０１Ａの撮像範囲から出て距離画像センサ１０１Ｂの撮像範囲１５０４に入る。距離画像センサ１０１Ｂは、物体の距離画像を撮像することができる。
【０１０９】
図１５の例では、距離画像センサ１０１Ａは、形状１５０７から距離画像を取得することができる。また、距離画像センサ１０１Ｂは、形状１５０８から距離画像を取得することができる。上記したように、物体測定装置１００は、両センサにより取得された距離画像に基づいて対向する平面を選出し、物体の幅１５０１または奥行き１５０２を測定することができる。
【０１１０】
距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂがパターン光透過方式で距離画像を取得する構成である場合、共通の範囲１５０３には、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂの両方からパターン光が照射される。この為、検出の精度が低下する可能性がある。しかし、上記のように、物体が共通ではない範囲１５０４と共通の範囲１５０３との両方を通過するように距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂが設けられている場合、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂは、パターン光が重ならない範囲１５０４から距離画像を取得することができる。これにより、距離画像センサ１０１Ａ及び１０１Ｂは、距離画像の検出の精度を高めることができる。
【０１１１】
また、データ処理部１０２は、上記の第２の実施形態及び第３の実施形態とは異なる方法で平面の位置ずれを補正する構成であってもよい。
【０１１２】
例えば、図１６に示されるように、距離画像センサ１０１Ａが距離画像を取得し、所定時間後に距離画像センサ１０１Ｂが距離画像を取得する構成であるとする。この場合、データ処理部１０２は、距離画像センサ１０１Ａにより取得した距離画像に基づいて形状データ１６０７を生成することができる。また、データ処理部１０２は、距離画像センサ１０１Ｂにより取得した距離画像に基づいて形状データ１６０８を生成することができる。
【０１１３】
なお、距離画像センサ１０１Ａと距離画像センサ１０１Ｂとは、距離画像の取得タイミングがずれている為、コンベア１０３の搬送速度×差分時間に応じた座標ずれ１６０１が形状データ１６０７と形状データ１６０８との間に生じる。なお、距離画像センサ１０１Ａと距離画像センサ１０１Ｂとの撮像タイミングの差は常に一定である。データ処理部１０２は、距離画像を取得する順番を距離画像センサ１０１Ａと距離画像センサ１０１Ｂとでフレーム毎に交互に入れ替え、採寸結果を統合することにより、撮像タイミングの差に起因する位置ずれを補正することができる。
【０１１４】
まず第１のフレームで、データ処理部１０２は、距離画像センサ１０１Ａから距離画像を取得し、次に距離画像センサ１０１Ｂから距離画像を取得する。
【０１１５】
図１７に示されるように、データ処理部１０２は、第１のフレームで距離画像センサ１０１Ａから取得した距離画像に基づいて、形状データ１７０７Ａを生成する。また、データ処理部１０２は、第１のフレームで距離画像センサ１０１Ｂから取得した距離画像に基づいて、形状データ１７０８Ａを生成する。データ処理部１０２は、形状データ１７０７Ａと形状データ１７０８Ａとに基づいて、奥行き１３０６Ａ及び幅１３０７Ａを算出する。
【０１１６】
さらに、データ処理部１０２は、第２のフレームで、まず距離画像センサ１０１Ｂから距離画像を取得し、次に距離画像センサ１０１Ａから距離画像を取得する。
【０１１７】
データ処理部１０２は、第２のフレームで距離画像センサ１０１Ａから取得した距離画像に基づいて、形状データ１７０７Ｂを生成する。また、データ処理部１０２は、第２のフレームで距離画像センサ１０１Ｂから取得した距離画像に基づいて、形状データ１７０８Ｂを生成する。データ処理部１０２は、形状データ１７０７Ｂと形状データ１７０８Ｂとに基づいて、奥行き１３０６Ｂ及び幅１３０７Ｂを算出する。
【０１１８】
形状データは、第１のフレームと第２のフレームとでずれる方向が逆方向になる。そこで、データ処理部１０２は、第１のフレームに基づいて算出した採寸結果と、第２のフレームに基づいて算出した採寸結果との平均を算出する。即ち、データ処理部１０２は、奥行き１３０６Ａと奥行き１３０６Ｂとの平均値を、物体の奥行き１３０６として決定する。また、データ処理部１０２は、幅１３０７Ａと幅１３０７Ｂとの平均値を、物体の幅１３０７として決定する。このように、データ処理部１０２は、フレーム間における撮像タイミングのずれに起因する位置ずれを補正することができる。
【０１１９】
さらに、データ処理部１０２は、３次元形状データにカラー画像または輝度画像などのテクスチャを貼り付ける構成であってもよい。
【０１２０】
データ処理部１０２は、上記のいずれかの実施形態の方法により、３次元形状データを生成する。さらに、データ処理部１０２は、３次元形状データの生成に用いられた距離画像と同時に撮像されたカラー画像を読み出す。データ処理部１０２は、３次元形状データの平面に対応する領域の画像を読み出したカラー画像から切り出す。これにより、データ処理部１０２は、３次元形状データの各平面に貼り付けるテクスチャデータを生成することができる。データ処理部１０２は、生成したテクスチャデータを３次元形状データに貼り付ける。これにより、データ処理部１０２は、図１８に示されるように、操作により回転可能な３次元オブジェクト１８０１を生成することができる。
【０１２１】
データ処理部１０２は、例えば、レジストレーションを実行することにより、テクスチャデータと３次元形状データとで重なる位置を特定することができる。即ち、データ処理部１０２は、テクスチャデータ上で特徴点を検出し、検出した特徴点に対応する点を３次元形状データ上で検出する。これにより、データ処理部１０２は、テクスチャデータを貼り付ける位置を特定することができる。
【０１２２】
また、データ処理部１０２は、生成した３次元オブジェクトを何らかのインターフェースを介して出力しても良い。さらに、データ処理部１０２は、３次元オブジェクト上に算出した幅、高さ、及び奥行きなどを示す情報を付加して出力する構成であってもよい。これにより、物体測定装置１００は、物体上で幅、奥行き、及び高さとして採寸された箇所をオペレータに容易に認識させることができる。
【０１２３】
なお、処理の順番は、入れ替わっても良い。即ち、データ処理部１０２は、上記説明のように平面が検出された後で、平面に対応するカラー画像を抽出する構成であってもよい。また、データ処理部１０２は、形状データを生成する段階で、カラー画像の画素に対応する３次元空間中の点の座標を特定し、特定した座標に上記のカラー画像の画素を貼り付ける構成であってもよい。
【０１２４】
また、データ処理部１０２は、平面の検出後であれば、どのタイミングで平面のフレーム間の位置合わせを行う構成であってもよい。たとえば、データ処理部１０２は、物体上面が選出された直後に、物体上面の位置とテクスチャ情報とを用いて位置合わせを行う構成であってもよい。また、２組以上の平面を使う場合、計測誤差等により求められる位置角度が同じでない場合がある。この場合、データ処理部１０２は、位置角度の平均を用いることにより、形状データの全体の位置（座標）を算出することができる。
【０１２５】
なお、上記の第２及び第３の実施形態では、データ処理部１０２は、タイムスタンプ情報に基づいてフレーム間または撮影間隔当たりの移動量を算出し、この移動量に基づいて測定対象の平面の位置を補正し、補正された平面に基づいて採寸を行う構成であると説明したが、この構成に限定されない。データ処理部１０２は、移動量に基づく補正を行わずに採寸を行い、採寸結果を上記の移動量に基づいて補正する構成であってもよい。
【０１２６】
例えば、図１４の角度１４０４をθとした場合、データ処理部１０２は、ｃｏｓθ×移動量（移動量＝搬送速度×撮影時刻の差）を採寸結果に加算または減算することにより、平面の位置を補正した場合と同様の補正結果を算出することができる。なお、データ処理部１０２は、基準となる平面によって、採寸結果からｃｏｓθ×移動量を加算するか減算するか切り替える。即ち、データ処理部１０２は、移動させる平面に応じて採寸結果からｃｏｓθ×移動量を加算するか減算するか切り替える。
【０１２７】
なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウエアを用いて構成するに留まらず、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【０１２８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１００…物体測定装置、１０１…距離画像センサ、１０２…データ処理部、１０３…コンベア、２０１…入力インターフェース、２０２…形状データ生成部、２０３…位置合わせ部、２０４…平面検出部、２０５…平面選出部、２０６…採寸処理部。
【図１】
2014109464.tif 000003
【図２】
2014109464.tif 000004
【図３】
2014109464.tif 000005
【図４】
2014109464.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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