(57)【要約】【課題】中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、マークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供する。【解決手段】本発明のカラーコードターゲットＴＡ１は、計測位置を示すための位置マークＰ１からなる位置マーク部と、色彩の基準として用いる基準色マークＰ２からなる基準色部と、当該カラーコードターゲットＴＡ１を識別するためのカラーコードマークＰ３からなるカラーコード部と、マーク間を区切る区切マークからなるマーク区切部とを面内に備え、位置マークＰ１と基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３が、基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状に配置され、基準位置Ｃ０には開孔Ｈが設けられ、区切マークは、第１の所定数の基準色マークＰ２を挟み、第２の所定数のカラーコードマークＰ３を挟むように配置される。【選択図】図１
2011053030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測位置を示すための位置マークからなる位置マーク部と；
色彩の基準として用いる色彩が施された基準色マークからなる基準色部と；
当該カラーコードターゲットを識別するための色彩が施されたカラーコードマークからなるカラーコード部と；
前記基準色マークと前記カラーコードマークの間、前記基準色マーク同士の間又は前記カラーコードマーク同士の間を区切る区切マークからなるマーク区切部とを面内に備え；
前記位置マークと前記基準色マークと前記カラーコードマークが、基準位置を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置され；
前記基準位置には開孔が設けられ；
前記区切マークは、第１の所定数の前記基準色マークを挟み、第２の所定数の前記カラーコードマークを挟むように配置される；
カラーコードターゲット。
【請求項２】
前記位置マークは前記区切マークを兼ねる；
請求項１に記載のカラーコードターゲット。
【請求項３】
前記第１の所定数は１であり、前記第２の所定数は２以上の定数である；
請求項１又は請求項２に記載のカラーコードターゲット。
【請求項４】
前記カラーコードマークのマーク数とカラーコードに用いる色彩の数とが一致し、前記カラーコード部を構成する各カラーコードマークの色彩が全て異なる；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のカラーコードターゲット。
【請求項５】
前記基準色マークと前記カラーコードマークは前記基準位置に対して所定の位置関係に配置される；
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のカラーコードターゲット。
【請求項６】
前記位置マークは少なくとも６個で構成され、前記位置マークの中心を結んで形成される三角形の中から、合同又は反転対称な２つの三角形を抽出できるように配置される；
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のカラーコードターゲット。
【請求項７】
前記円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されるマークの環は単数である；
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のカラーコードターゲット。
【請求項８】
前記円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されるマークの環は複数であり、各前記マークの環はいずれも前記基準位置を中心とする；
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のカラーコードターゲット。
【請求項９】
１つの前記マークの環上に配置される前記位置マークと前記基準色マークと前記カラーコードマークは同じ形状及び寸法で統一されている；
請求項７又は請求項８に記載のカラーコードターゲット。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のカラーコードターゲットを複数組み合わせて構成される１組のカラーコードターゲットであって；
各カラーコードターゲットは、前記位置マーク、前記基準色マーク及び前記カラーコードマークが前記マークの環上の同一位置に配置され、前記基準色マークの色彩の配置が同一であり、前記カラーコードマークの色彩の配置が全て異なるように構成される；
１組のカラーコードターゲット。
【請求項１１】
少なくとも異なる２方向から請求項１に記載のカラーコードターゲットの画像を取得するターゲット画像取得部と；
前記ターゲット画像取得部で少なくとも異なる２方向から取得されたカラーコードターゲットの画像からそれぞれ前記位置マークを順次検出する位置マーク検出部と；
前記位置マーク検出部でそれぞれ順次検出された位置マークの配置から前記カラーコードターゲットの前記基準位置を求める基準位置算定部と；
前記基準位置算定部で求められた基準位置を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを順次検出するマーク配置検出部と；
前記マーク配置検出部で検出されたマークの環から前記基準色マークを順次抽出する基準色マーク抽出部と；
前記マーク配置検出部で検出されたマークの環から前記カラーコードマークを順次抽出するカラーコードマーク抽出部と；
前記基準色マーク抽出部で抽出された各基準色マークの色彩と前記カラーコードマーク抽出部で抽出された各カラーコードマークの色彩を比較して、前記カラーコードマークの色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別部と；
前記基準位置算定部で求められた基準位置と前記カラーコード判別部で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶するカラーコード記憶部とを備える；
カラーコード判別装置。
【請求項１２】
前記位置マーク検出部で順次検出された位置マークの配置に基づいて前記マーク配置検出部で前記環状に配置されたマークを検出する起点を求める起点算定部を備え；
前記マーク配置検出部は前記起点算定部で求められた起点から前記マークを順次検出する；
請求項１１に記載のカラーコード判別装置。
【請求項１３】
少なくとも異なる２方向から請求項１に記載のカラーコードターゲットの画像を取得するターゲット画像取得工程と；
前記ターゲット画像取得工程で少なくとも異なる２方向から取得されたカラーコードターゲットの画像からそれぞれ前記位置マークを順次検出する位置マーク検出工程と；
前記位置マーク検出工程でそれぞれ順次検出された位置マークの配置から前記カラーコードターゲットの前記基準位置を求める基準位置算定工程と；
前記基準位置算定工程で求められた基準位置を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを順次検出するマーク配置検出工程と；
前記マーク配置検出工程で検出されたマークの環から各前記基準色マークを順次抽出する基準色マーク抽出工程と；
前記マーク配置検出工程で検出されたマークの環から前記カラーコードマークを順次抽出するカラーコードマーク抽出工程と；
前記基準色マーク抽出工程で抽出された各基準色マークの色彩と前記カラーコードマーク抽出工程で抽出された各カラーコードマークの色彩を比較して、前記カラーコードマークの色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別工程と；
前記基準位置算定工程で求められた基準位置と前記カラーコード判別工程で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶するカラーコード記憶工程とを備える；
カラーコード判別方法。
【請求項１４】
前記位置マーク検出工程で順次検出された位置マークの配置に基づいて前記マーク配置検出工程で前記環状に配置されたマークを検出する起点を求める起点算定工程を備え；
前記マーク配置検出工程は前記起点算定工程で求められた起点から前記マークを順次検出する；
請求項１３に記載のカラーコード判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーコードターゲット、カラーコード判別装置及びカラーコード判別方法に関する。詳しくは、自他識別可能なカラーコードマークが環状に配置されたカラーコードターゲット、かかるカラーコードターゲットのカラーコード判別装置及びカラーコード判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーコードターゲットとは、三次元計測のために発明者達により提案されたターゲットで、面内に、計測位置を示すための位置マークと、ターゲットを識別するための色彩が施されたカラーコードマークとを備える。三次元計測に用いるターゲットを個々に識別できるようにし、これにより撮像から三次元計測までの工程の全自動化に寄与するようにしたものである（特許文献１参照）。また、カラーコードターゲットのカラーコードを判別するための装置及び方法も発明者達により提案された（特許文献２参照）。これらのカラーコードターゲット、カラーコード判別装置及びカラーコード判別方法は、ターゲットを個々に識別可能であるという特徴を活かして、様々な対象物の三次元計測に用いられてきた。特に広大な対象物、複雑な形状の対象物など、多数のターゲットを要する三次元計測において、コンピュータによる自動処理に適しており、効率の良い計測が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０１２７７号公報（段落００２４〜００７６、図１〜図２０）
【特許文献２】特開２００７−１０１２７６号公報（段落００２７〜０１３２、図１〜図３０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、科学や医療の分野ではプローブ位置を測定したい場合があり、例えばＥＥＧ（脳波：ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ）やｆＮＩＲＳ（機能的ＮＩＲＳ：ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）では検出用のプローブを被検者の頭部に多数取り付け、様々な刺激に対する脳波の反応や、脳機能の活性度分布等を測定する。その際に多数のプローブの位置を高精度に測定するために、個々のターゲットを識別できるカラーコードターゲットを使用したいのであるが、プローブの位置を避けてターゲットを配置する必要がある。そこで、ターゲットの中心にプローブを挿入可能な開孔を設け、その周囲に位置マーク及びカラーコードマークを配置することが考えられるが、その場合に、プローブの位置すなわちターゲットの中心（基準位置）をどのように計測するか、位置マーク及びカラーコードマークをどのように配置し、どのように検出すべきか等が未解決であった。
【０００５】
本発明は、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、位置マークとカラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供することを目的とする。また、かかるカラーコードターゲットのカラーコードの判別に適するカラーコード判別装置及びカラーコード判別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】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、例えば図１〜図３に示すように、計測位置を示すための位置マークＰ１からなる位置マーク部と、色彩の基準として用いる色彩が施された基準色マークＰ２からなる基準色部と、当該カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３を識別するための色彩が施されたカラーコードマークＰ３からなるカラーコード部と、基準色マークＰ１とカラーコードマークＰ２の間、基準色マークＰ２同士の間又はカラーコードマークＰ３同士の間を区切る区切マークからなるマーク区切部とを面内に備え、位置マークＰ１と基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３が、基準位置Ｃ０を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置され、基準位置Ｃ０には開孔Ｈが設けられ、区切マークは、第１の所定数の基準色マークＰ２を挟み、第２の所定数のカラーコードマークＰ３を挟むように配置される。
【０００７】
ここにおいて、カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３に含まれる位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３は単数でも複数でも良い。また、位置マークＰ１は区切マークを兼用しても良い。また、位置マークＰ１には典型的にはレトロターゲットを含むマークが用いられるが、位置（点）を特定できれば、テンプレートマーク等他のマークでも良い。基準色マークＰ２には典型的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光三原色が使用されるが、色相差が均等であれば他の色彩でも良い。また、カラーコードマークＰ３はそれぞれ色彩を有し、カラーコード部はこれを構成する単数又は複数のカラーコードマークＰ３の色彩の配置（配列を含む）の差異により識別性を有する。カラーコードマークＰ３の色彩には基準色マークＰ２の色彩を含めるのが判別を容易、確実にするので好ましいが、その他の色彩だけを用いても良い。また、カラーコードマークＰ３に使用する色彩の色相差を均等になるよう選択するのが使用する色彩間の差異を明確にする上で好ましい。また、各マークの円周方向の幅を同一にするとマーク検出のスキャン時間が同じになり、マークの位置を検出するのに便宜であるが、例えばマーク間の区切りを明確にできれば区切マークの幅を小さくしても良い。また、マークが環状に配置されとは、基準位置Ｃ０の周りを円周方向に一周して配置されれば、円環状に限られず多角形環状に配置されても良い。また、円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを連ねて構成される環をマークの環と称する。そして、開孔Ｈは典型的にはマークの環に内接して配置されるが、カラーコードターゲットはマークの環と開孔Ｈの間に内枠領域を有しても良く、マークの環の外側に外枠領域を有しても良い。
【０００８】
本態様のように構成すると、位置マークＰ１が基準位置Ｃ０を中心とする円周等に沿って環状に配置されるので、基準位置Ｃ０を位置マークＰ１を結ぶ円等の中心として容易に求めることができる。また、位置マークＰ１としてレトロターゲットを含むマークを円環等上の定位置に所定の位置関係で配置することにより位置マークＰ１の検出が容易になる。また、基準色マークＰ２を用いてカラーコードマークＰ３の色彩の判別を正確かつ容易にできる。また、区切マークを用いて基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３を区切り、それぞれを円環等上の定位置に配置することにより基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３の検出が容易になる。したがって、カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の中心に開孔Ｈを設ける場合に、ターゲットの基準位置Ｃ０の測定が容易であり、位置マークＰ１とカラーコードマークＰ３の検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供することができる。
【０００９】
また、第２の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第１の態様において、例えば図１〜図３に示すように、位置マークＰ１は区切マークを兼ねる。
このように構成すると、区切マークを改めて設ける必要がなく、その分、位置マークＰ１、基準色マークＰ２やカラーコードマークＰ３を大きくでき、これらのマークを検出し易くなる。
【００１０】
また、第３の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第１又は第２の態様において、例えば図１〜図３に示すように、第１の所定数は１であり、第２の所定数は２以上の定数である。
このように構成すると、区切マークに挟まれる基準色マーク数とカラーコードマーク数を異にすることにより、基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３を容易に区別できる。
【００１１】
また、第４の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第１ないし第３のいずれかの態様において、例えば図１〜図３に示すように、カラーコードマークＰ３のマーク数とカラーコードに用いる色彩の数とが一致し、カラーコード部を構成する各カラーコードマークＰ３の色彩が全て異なる。
このように構成すると、全てのコード色がカラーコードマークＰ３に使用されるため、基準色マークＰ２との比較のみで無く、各カラーコードマークＰ３間で色彩を相対比較することにより、各マークの色彩を確認して識別コードを決定することができ、カラーコード判別の信頼性を上げることができる。
【００１２】
また、第５の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第１ないし第４のいずれかの態様において、例えば図１〜図３に示すように、基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３は基準位置Ｃ０に対して所定の位置関係に配置される。
ここにおいて、所定の位置関係とは典型的には基準位置Ｃ０からの距離及び方向が一定の距離、一定の方向にあることをいう。本態様のように構成すると、基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３は円環等上の定位置に配置されるので、これらの検出が容易になる。
【００１３】
また、第６の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第１ないし第５のいずれかの態様において、例えば図１〜図３に示すように、位置マークＰ１は少なくとも６個で構成され、位置マークＰ１の中心を結んで形成される三角形の中から、合同又は反転対称な２つの三角形を抽出できるように配置される。
ここにおいて、位置マークが７以上であっても、２つの三角形を抽出できれば良い。本態様のように構成すると、位置マークＰ１の中心（レトロターゲットの位置）を結ぶと合同又は反転対称な２つの三角形を抽出できるので、計測中のカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３において、三角形を形成した点が求めるべき位置マークＰ１のレトロターゲットであるか否かを容易に判断できる。
【００１４】
また、第７の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第１ないし第６のいずれかの態様において、例えば図１〜図３に示すように、円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されるマークの環は単数である。
このように構成すると、計測点が比較的少ない場合に（例えば７２０点以下）、構成が簡素なカラーコードターゲットを使用でき、マーク検出及びコード判別の処理が簡素になり、適切である。
【００１５】
また、第８の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ４〜７は、第１ないし第６のいずれかの態様において、例えば図１２〜図１５に示すように、円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されるマークの環は複数であり、各マークの環はいずれも基準位置Ｃ０を中心とする。
このように構成すると、計測点が比較的多い場合に（例えば７２０点より多い）、識別可能なコード数を乗算的に増加でき（２重環の場合、第１の環のコード数がＡ、第２の環のコード数がＢのとき、全体のコード数はＡ×Ｂとなる、３重環の場合は全体のコード数はさらに多くなる）、適切である。
【００１６】
また、第９の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３は、第７又は第８の態様において、例えば図１〜図３に示すように、１つのマークの環上に配置される位置マークＰ１と基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３は同じ形状及び寸法で統一されている。
このように構成すると、円環等上に配置される各マークの形状及び寸法が等しいので、各マークの検出が容易かつ確実になる。
【００１７】
また、第１０の態様に係る１組のカラーコードターゲットは、第１ないし第９のいずれかの態様のカラーコードターゲットＴＡを複数組み合わせて構成される１組のカラーコードターゲットであって、各カラーコードターゲットＴＡは、位置マークＰ１、基準色マークＰ２及びカラーコードマークＰ３がマークの環上の同一位置に配置され、基準色マークＰ２の色彩の配置が同一であり、カラーコードマークＰ３の色彩の配置が全て異なるように構成される。
このように構成すると、１組のカラーコードターゲットを構成する各カラーコードターゲットＴＡは、カラーコードマークＰ３の色彩の配置のみが異なるので、同一の処理手順でカラーコードの判別が可能であり、カラーコード判別処理の自動化に適している。なお、符号ＴＡは本発明に係るカラーコードターゲットを総称的に示す場合に使用される。
【００１８】
また、第１１の態様に係るカラーコード判別装置１は、例えば図６に示すように、少なくとも異なる２方向から第１の態様に係るカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像を取得するターゲット画像取得部３１と、ターゲット画像取得部３１で少なくとも異なる２方向から取得されたカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像からそれぞれ位置マークＰ１を順次検出する位置マーク検出部５１と、位置マーク検出部５１でそれぞれ順次検出された位置マークＰ１の配置からカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置Ｃ０を求める基準位置算定部６３と、基準位置算定部６３で求められた基準位置Ｃ０を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを順次検出するマーク配置検出部７２と、マーク配置検出部７２で検出されたマークの環から基準色マークＰ２を順次抽出する基準色マーク抽出部７３と、マーク配置検出部７２で検出されたマークの環からカラーコードマークＰ３を順次抽出するカラーコードマーク抽出部７４と、基準色マーク抽出部７３で抽出された各基準色マークＰ２の色彩とカラーコードマーク抽出部７４で抽出された各カラーコードマークＰ３の色彩を比較して、カラーコードマークＰ３の色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別部７５と、基準位置算定部６３で求められた基準位置Ｃ０とカラーコード判別部７５で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶するカラーコード記憶部８５とを備える。
【００１９】
ここにおいて、マークの環から順次抽出するとは、マークの環の指定された又は設計で定められた位置から配列順に抽出することをいう。また、色彩の比較は典型的には光三原色の検出光の強度比で比較するが、スペクトルを比較しても良い。本態様のように構成すると、位置マーク検出部５１にて基準位置Ｃ０を中心とする円周等に沿って環状に配置された位置マークＰ１を検出し、基準位置算定部６３にて位置マークＰ１から基準位置Ｃ０を求めるので、基準位置Ｃ０を位置マークＰ１を結ぶ円等の中心として容易に求めることができる。また、基準色マーク抽出部７３及びカラーコードマーク抽出部７４にて環状に配置された基準色マークＰ２及びカラーコードマークＰ３を抽出し、カラーコード判別部７５にてこれらのマークの色彩を比較してカラーコードを判別するので、カラーコードを正確かつ容易に判別することができる。したがって、本発明に係るカラーコードターゲットＴＡのカラーコードの判別に適したカラーコード判別装置を提供することができる。
【００２０】
また、第１２の態様に係るカラーコード判別装置１は、第１１の態様において、例えば図６に示すように、位置マーク検出部５１で順次検出された位置マークＰ１の配置に基づいてマーク配置検出部７２で環状に配置されたマークを検出する起点を求める起点算定部７１を備え、マーク配置検出部７２は起点算定部７１で求められた起点からマークを順次検出する。
このように構成すると、マーク検出の起点と順序を容易に決められ、効率的なマーク検出ができる。また、この起点はカラーコードマークの配列の起点としても使用できる。
【００２１】
また、第１３の態様に係るカラーコード判別方法は、例えば図７に示すように、少なくとも異なる２方向から第１の態様に係るカラーコードターゲットの画像を取得するターゲット画像取得工程（Ｓ１００）と、ターゲット画像取得工程（Ｓ１００）で少なくとも異なる２方向から取得されたカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像からそれぞれ位置マークＰ１を順次検出する位置マーク検出工程（Ｓ１１０）と、位置マーク検出工程（Ｓ１１０）でそれぞれ順次検出された位置マークＰ１の配置からカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置Ｃ０を求める基準位置算定工程（Ｓ１２０）と、基準位置算定工程（Ｓ１２０）で求められた基準位置Ｃ０を中心とする円周又は正多角形の外周に沿って環状に配置されたマークを順次検出するマーク配置検出工程（Ｓ１４０）と、マーク配置検出工程（Ｓ１４０）で検出されたマークの環から各基準色マークＰ２を順次抽出する基準色マーク抽出工程（Ｓ１５０）と、マーク配置検出工程（Ｓ１４０）で検出されたマークの環からカラーコードマークＰ３を順次抽出するカラーコードマーク抽出工程（Ｓ１６０）と、基準色マーク抽出工程（Ｓ１５０）で抽出された各基準色マークＰ２の色彩とカラーコードマーク抽出工程（Ｓ１６０）で抽出された各カラーコードマークＰ３の色彩を比較して、カラーコードマークＰ３の色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別工程（Ｓ１７０）と、基準位置算定工程（Ｓ１２０）で求められた基準位置Ｃ０とカラーコード判別工程（Ｓ１７０）で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶するカラーコード記憶工程（Ｓ１８０）とを備える。
【００２２】
本態様のように構成すると、位置マーク検出工程（Ｓ１１０）にて基準位置Ｃ０を中心とする円周等に沿って環状に配置された位置マークＰ１を検出し、基準位置算定工程（Ｓ１２０）にて位置マークから基準位置Ｃ０を求めるので、基準位置Ｃ０を位置マークＰ１を結ぶ円等の中心として容易に求めることができる。また、基準色マーク抽出工程（Ｓ１５０）及びカラーコードマーク抽出工程（Ｓ１６０）にて環状に配置された基準色マークＰ２及びカラーコードマークＰ３を抽出し、カラーコード判別工程（Ｓ１７０）にてこれらのマークの色彩を比較してカラーコードを判別するので、カラーコードを正確かつ容易に判別することができる。したがって、本発明に係るカラーコードターゲットＴＡのカラーコードの判別に適したカラーコード判別方法を提供することができる。
【００２３】
また、第１４の態様に係るカラーコード判別方法は、第１３の態様において、例えば図７に示すように、位置マーク検出工程で順次検出された位置マークＰ１の配置に基づいてマーク配置検出工程（Ｓ１４０）で環状に配置されたマークを検出する起点を求める起点算定工程（Ｓ１３０）を備え、マーク配置検出工程（Ｓ１４０）は起点算定工程（Ｓ１３０）で求められた起点からマークを順次検出する。
このように構成すると、マーク検出の起点と順序を容易に決められ、効率的なマーク検出ができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、位置マークとカラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。また、かかるカラーコードターゲットのカラーコードの判別に適するカラーコード判別装置及びカラーコード判別方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１におけるカラーコードターゲットＴＡ１の例を示す図である。
【図２】実施例１におけるカラーコードターゲットＴＡ２の例を示す図である。
【図３】実施例１におけるカラーコードターゲットＴＡ３の例を示す図である。
【図４】カラーコードターゲットの基準位置と位置マークとの関係を示す図である。
【図５】各位置マーク間の位置関係を示す図である。
【図６】カラーコード判別装置の構成例を示す図である。
【図７】カラーコード判別方法の処理フロー例を示す図である。
【図８】レトロターゲットを用いた重心位置検出の説明図である。
【図９】カラーコードターゲットのマーク配置検出を主とした処理フロー例を示す図である。
【図１０】ＤＬＴ法による位置マークの確認を説明するための図である。
【図１１】相互標定を説明するための図である。
【図１２】実施例２におけるカラーコードターゲットＴＡ４の例を示す図である。
【図１３】実施例３におけるカラーコードターゲットＴＡ５の例を示す図である。
【図１４】実施例４におけるカラーコードターゲットＴＡ６の例を示す図である。
【図１５】実施例５におけるカラーコードターゲットＴＡ７の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において、互いに同一又は相当する部分には同一符号を付し，重複した説明は省略する。
【実施例１】
【００２７】
［カラーコードターゲット］
図１〜図３に実施例１におけるカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の例を示す。本実施例では、形状が円形のターゲットであり、基準位置Ｃ０である中心には基準位置Ｃ０を中心とする円形の開孔Ｈが開けられ、基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３が環状に配置される例を説明する。図１〜図３は円周に沿って環状に配置されるマークの半径方向の幅が異なるが、マークの配置は同じである。環（リング）の幅は、図１が小、図２が中、図３が大である。また、位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３が基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状（リング状）に配置されている。円周に沿って環状に配置されるマークを連ねて形成される環をマークの環（リング）（単に円環ともいう）と称する。また、マークがこのように環状に配置されているカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３をリングカラーターゲットと称する。位置マークＰ１は計測位置を示すマーク、基準色マークＰ２は色彩の基準として用いる色彩が施されたマーク、カラーコードマークＰ３はターゲットを識別するための色彩が施されたマークである。また、区切マークは基準色マークとカラーコードマークの間、基準色マーク同士の間又はカラーコードマーク同士の間を区切るマークである。この例では位置マークＰ１が区切マークを兼ねている。また、この例では第１の所定数が１、第２の所定数が２の場合を示す。
【００２８】
マークの環の内径は孔に挿入するプローブ等の外径により定まり、プローブにより様々である。また、マークの環の外径も内径に対応して様々である。また円環については、円周に沿って配置される各マークを充分認識できるようにマークの環の幅をとることが好ましく、例えば幅１〜１００ｍｍとする。例えば、図１の例として、円環の外径５０ｍｍ、内径４５ｍｍ、図２の例として、円環の外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、図３の例として、円環の外径６０ｍｍ、内径２５ｍｍが挙げられる。なお、図２、図３では円環の近傍に円の中心に向かう複数の線分マーク又は十字マーク（無くても良い）が見られるが、これは中心を見付け易くするためのものである。
【００２９】
位置マーク部は単数又は複数の位置マークＰ１により構成される。位置マークＰ１は計測位置を示すためのマークである。本実施例では、円形の開孔Ｈが基準位置Ｃ０である円の中心に配置され、位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３が基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状（リング状）に配置されている。位置マークＰ１には、黒（図中ＢＬで示す）地のマークの中心（円周方向には対称線上で半径方向には内径と外径の中間）に小型で円形の再帰反射機能を有するターゲット（レトロターゲット）が設けられている。小型のレトロターゲットは位置検出を可能にするため、或る程度以上の寸法とすることが好ましく、例えば外径をマークの環の半径方向の幅の半分程度とする。本実施例では、位置マークＰ１は区切マークを兼ねている。黒地とするのは、レトロターゲットとの差異を明確にして位置検出を容易にするため、また、区切マークとして、単数又は複数のマーク間の区切を明確にするためである。位置マークＰ１は６個あり、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて１，３，５，８，１０，１３番目に配置されている。本実施例では、位置マークＰ１がレトロターゲットを含む例を説明するが、レトロターゲットに代えて、黒地に白の塗装で形成された小型で円形の白色のマークを用いてもよい。
【００３０】
図４にカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置Ｃ０と位置マークＰ１との関係を示す。位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３が基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状（リング状）に配置されている。円の中心には開孔Ｈがある。基準位置Ｃ０は、これらのマークを含む平面上で、円の中心に位置する。
【００３１】
図５に各位置マークＰ１間の位置関係を示す。開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて１，３，１３番目のマークのレトロターゲットの中心を結ぶ第１の三角形Ｔ１と、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて５，８，１０番目のマークのレトロターゲットの中心を結ぶ第２の三角形Ｔ２が形成されている。第１の三角形Ｔ１と第２の三角形Ｔ２の形状は合同であり、第１の三角形Ｔ１の最長辺と第２の三角形Ｔ２の最長辺とはマークの環を上下半分に仕切る直線（水平方向の直径）に対して向かい合うように配置されている。したがって、位置マークＰ１の検出に際して、かかる関係の２つの三角形Ｔ１，Ｔ２を見出すことにより、検出が容易になる。なお、合同な三角形の代わりに反転対称の三角形を用いても良い。各位置マークＰ１は基準位置Ｃ０に対して所定の位置関係（一定の距離、一定の方向）に配置される。したがって、第１の三角形Ｔ１（頂点、辺）と第２の三角形Ｔ２（頂点、辺）との位置関係（距離と方向）も一定になる。
【００３２】
円環（リング）上に６個の位置マークＰ１が配置されている。これにより、単写真標定又はＤＬＴ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）法、又はＤＬＴ法とバンドル調整を併用した方法を用いて、撮影画像上の多数の候補点から円環（リング）上の６点（位置マークＰ１の中心点）を高精度に検出することができる。これらの６点のうち、上側の３点で第１の三角形Ｔ１が、下側の３点で第２の三角形Ｔ２が形成され、第１の三角形Ｔ１と第２の三角形Ｔ２の形状は合同であり、第１の三角形Ｔ１の最長辺と第２の三角形Ｔ２の最長辺とは向かい合うように配置されている。このため、６点を一括探索するより、上側の３点と下側の３点に分割して探索すると、１つの三角形を探索するだけで良く、効率的な探索ができる。例えば、候補点が１０の場合、６点を一括探索すると、最大１００，０００通りから２つの三角形を探索することになるが、３点・３点に分割して探索すると、最大１００通りから１つの三角形の探索を行ない、その後これに対応する三角形を探索すれば良い。対応する三角形の形状は合同であり、両者の最長辺は向かい合っているので、その探索の候補点はかなり絞られ、効率良く探索できる。標定とＤＬＴ法については後述する。
【００３３】
基準色部は単数又は複数の基準色マークＰ２により構成される。基準色マークＰ２は色彩の基準として用いる色彩が施されたマークであり、本実施例では、赤（図中Ｒで示す）、緑（図中Ｇで示す）、青（図中Ｂで示す）の３色が使用されている。また、ここでは、両側を位置マーク（区切マーク）Ｐ１で挟まれており、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて２，４，９番目に配置されている。基準色マークＰ２は、照明やカメラ等の撮影条件による色のズレに対応するために、相対比較時の参照用、色ズレを補正するためのカラーキャリブレーション用として使用される。さらに、基準色マークＰ２は、簡易な方法で作成されたカラーコードターゲットの色彩補正用として使用できる。例えば、色管理がなされていないカラープリンター（インクジェット・レーザー・昇華型等のプリンタ）で印刷したカラーコードターゲットを使用する場合は、使用プリンタ等で色彩に個体差が出るが、基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３の色を相対比較し補正することで、個体差の影響を抑さえることができる。このように、基準色マークＰ２の色彩はカラーコードマークＰ３の色彩の補正の他に、測定対象物２の色彩の補正にも使用できる。
【００３４】
カラーコード部は単数又は複数のカラーコードマークＰ３により構成される。カラーコードマークＰ３はターゲットを識別するための色彩が施されたマークであり、本実施例では、赤（図中Ｒで示す）、緑（図中Ｇで示す）、青（図中Ｂで示す）、黄（図中Ｙで示す）、シアン（図中Ｃで示す）、マゼンタ（図中Ｍで示す）の６色が使用されている。また、それぞれ２個のカラーコードマークＰ３がその両側を位置マーク（区切マーク）Ｐ１で挟まれており、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて６，７番目、１１，１２番目、１４，１５番目に配置されている。カラーコードマーク部は、これを構成する各カラーコードマークの配色の組み合わせによってコードを表現する。コードに使用するコード色の数により表現可能なコード数が変化する。例えば、コード色数がｎの場合、カラーコードターゲットＴＡでは、カラーコードマークＰ３がｎ個のとき、ｎｎ通りのコードを表せる。信頼度を上げるため、他の単位マークに使用されている色を重複して使用しないという条件を課した場合でも、ｎ！通りのコードを表せる。そして、コード色数を増やせばコード数を増加できる。さらに、カラーコードマークＰ３の数とコード色数を等しくするという条件を課すと、全てのコード色がカラーコードマークＰ３に使用されるため、基準色マークＰ２との比較のみで無く、カラーコードマークＰ３間で色を相対比較することにより、各カラーコードマークＰ３の色彩を確認して識別コードを決定することができ、信頼性を上げることができる。さらに、各カラーコードマークＰ３の面積を全て同じにする条件を追加すると、カラーコードターゲットＴＡを画像中から検出する際にも有益である。これは、異なる識別コードをもつカラーコードターゲット間でも各色の占有する面積が同じになるため、カラーコードターゲットＴＡ全体からの検出光からはほぼ同様な分散値が得られるからである。また、カラーコードマークＰ３間の境界は等間隔に繰り返され、明確な色彩差が検出されるので、このような検出光の繰り返しからもカラーコードターゲットＴＡを画像中から検出することが可能である。
【００３５】
マーク区切部は複数の区切マークにより構成される。区切マークは基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３の間、基準色マークＰ２同士の間又はカラーコードマークＰ３同士の間を区切るマークである。本実施例では、区切マークは位置マークＰ１を兼ねている。中心にレトロターゲットを有し、黒（図中ＢＬで示す）地である。また、各基準色マークＰ２は両側を区切マークＰ１で挟まれており、また、それぞれ２個のカラーコードマークＰ３がその両側を区切マークＰ１で挟まれており、結果として、第１の所定数は１、第２の所定数は２になっている。区切マークＰ１は開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて１，３，５，８，１０，１３番目に配置されている。開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて１，５，８，１０番目の区切マークが、基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３の間を区切るマークに、３番目の区切マークが基準色マークＰ２同士の間を区切るマークに、１３番目の区切マークがカラーコードマークＰ３同士の間を区切るマークになっている。
【００３６】
かかるカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３で１組のカラーコードターゲットを構成する場合、各カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３について、同一の形状・寸法のターゲットが用いられる。また、中心に開孔Ｈが設けられ、位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３が円周に沿って環状に配置されるマークの環上の同一位置に配置される。また、基準色マークＰ２のカラー配置は同じであり、カラーコードマークＰ３のカラー配置の組み合わせが全て異なるように構成される。ｎ＝６の場合には１組は７２０個の異なるカラーコードターゲットＴＡを有する。これにより、ターゲットを識別可能であるという特徴を活かして、プローブなどを挿入できる開孔を有するターゲットで、多数のターゲットを要する三次元計測において、コンピュータによる自動処理に適し、効率の良い計測が可能となる。
【００３７】
〔カラーコード判別装置〕
図６にカラーコード判別装置１の構成例を示す。カラーコード判別装置１は、例えば、測定対象物２を撮影する撮影部３、撮影画像や画像処理した画像を表示したり、入出力操作を行う入出力部４、撮影画像から測定対象物２の特徴点を抽出する特徴抽出部５、測定対象物２の三次元位置や形状を測定する三次元位置計測部６、撮影画像に種々の画像処理を行う画像処理部７、撮影画像、マーク、計測位置等を記憶する記憶部８、カラーコード判別装置１及びその各部を制御して、カラーコード判別装置１として機能させる制御部９により構成される。このうち、特徴抽出部５、三次元位置計測部６、画像処理部７、制御部９はパーソナルコンピュータＰＣ１０の機能を用いて実現でき、ＰＣ１０内に構成される。
【００３８】
撮影部３は、測定対象物２を撮影するためのステレオカメラ又は単カメラ等を有し、また、撮影画像からカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像を取得するターゲット画像取得部３１を有する。本実施例ではターゲット画像取得部３１は少なくとも異なる２方向からの画像を取得する。入出力部４は、画像や操作画面を表示する表示部４１、プリンタやスピーカ等を有する出力部４２、マウスやキーボード等を有する入力部４３を有する。特徴抽出部５は、ターゲット画像取得部３１で取得されたカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像から位置マークＰ１を順次検出する位置マーク検出部５１、撮影画像から三次元計測のための特徴点を抽出する特徴点抽出部５２を有する。本実施例では位置マーク検出部５１は少なくとも異なる２方向から取得された画像からそれぞれ位置マークＰ１を順次検出する。特徴点には、例えば測定対象物２の中心位置、コーナー位置、他と異なる特徴を有する位置、測定対象物２に貼付された又は投影されたターゲットなどが含まれる。したがって、位置マークＰ１も特徴点の１つとして扱うことができるが、ここでは、位置マーク検出部５１を特定の処理を行うものとして区別した。したがって、特徴点抽出部５２は、カラーコードターゲット以外のもの、例えば測定対象物２における三次元計測用の特徴点の抽出を行うものである。三次元計測部６は、ステレオペアとなる撮影画像から一方の画像（基準画像）における特徴点に対応する対応点を他方の画像（探索画像）内で探索する（カラーコードターゲットの場合は、識別されたカラーコードに基づいて同一対応点（位置マークＰ１のレトロターゲット等）を探索する）対応点探索部６１、ステレオペアとなる撮影画像のカメラの位置と傾きを求める標定部６２、位置マーク検出部５１でそれぞれ順次検出された位置マークＰ１の配置からカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置Ｃ０の三次元座標を求める基準位置算定部６３、対応点探索部６１で対応付けされた特徴点（対応点）やカメラ位置の三次元座標を求める三次元座標演算部６４を有する。位置マークも特徴点（計測点）に含めて扱うことも可能であるが、ここでは基準位置算定部６３を基準位置Ｃ０の三次元座標を求めるものとして区別した。
【００３９】
画像処理部７は、マークを検出する起点を求める起点算定部７１、基準位置算定部６３で求められた基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状に配置されたマークを順次検出するマーク配置検出部７２、マーク配置検出部７２で検出されたマークの環から各基準色マークＰ２を順次抽出する基準色マーク抽出部７３、マーク配置検出部７２で検出されたマークの環からカラーコードマークＰ３を順次抽出するカラーコードマーク抽出部７４、基準色マーク抽出部７３で抽出された各基準色マークＰ２の色彩とカラーコードマーク抽出部７４で抽出された各カラーコードマークＰ３の色彩を比較して、カラーコードマークＰ３の色彩の配置からカラーコードを判別するカラーコード判別部７５を有する。記憶部８は、撮影画像を記憶する撮影画像記憶部８１、基準位置Ｃ０及び計測点（位置マークＰ１のレトロターゲットの中心を含む）の三次元位置座標を記憶する三次元位置記憶部８２、基準色マーク抽出部７３で順次抽出された各基準色マークＰ２の色彩データを記憶する基準色マーク記憶部８３、カラーコードマーク抽出部７４で順次抽出された各カラーコードマークＰ３の色彩データを記憶するカラーコードマーク記憶部８４、基準位置算定部６３で求められた基準位置Ｃ０とカラーコード判別部７５で判別されたカラーコードＰ３とを対応付けて記憶するカラーコード記憶部８５を有する。カラーコード判別部７５では、色彩データと各基準色及び各カラーコード色の単色コードとの対応関係を記録する色彩−コード対応表を有し、また、使用が予定される複数種類のカラーコードターゲットＴＡについて、カラーコードターゲットＴＡの種別を示す種別コード番号を記録し、さらに、各種のカラーコードターゲットＴＡについて、マーク配置（色彩の配列、すなわち単色コードの配列）とターゲットのコード番号の対応関係を記録するカラーコードターゲット対応表を有し、カラーコードの判別に使用する。
【００４０】
〔カラーコード判別処理フロー〕
図７にカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３のカラーコード判別方法の処理フロー例（概要）を示す。まず、ターゲット画像取得部３１にて、カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像を取得する（ターゲット画像取得工程：Ｓ１００）。本実施例では少なくとも異なる２方向からの画像を取得する。次に、位置マーク検出部５１にて、ターゲット画像取得工程（Ｓ１００）で取得されたカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の画像から位置マークＰ１を順次検出する（位置マーク検出工程：Ｓ１１０）。本実施例では少なくとも異なる２方向から取得された画像からそれぞれ位置マークＰ１を順次検出する。次に、基準位置算定部６３にて、位置マーク検出工程（Ｓ１１０）でそれぞれ順次検出された位置マークＰ１の配置からカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置Ｃ０を求める（基準位置算定工程：Ｓ１２０）。次に、起点算定部７１にて、位置マークＰ１の配置からマークを検出する起点を求める（起点算定工程：Ｓ１３０）。次に、マーク配置検出部７２にて、基準位置算定工程（Ｓ１２０）で求められた基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状に配置されたマークを起点から順次検出する（マーク配置検出工程：Ｓ１４０）。次に、基準色マーク抽出部７３にて、マーク配置検出工程（Ｓ１４０）で検出されたマークの環から基準色マークＰ２を順次抽出し（基準色マーク抽出工程：Ｓ１５０）、基準色マーク記憶部８３にて、順次抽出された各基準色マークＰ２の色彩データを記憶する（基準色マーク記憶工程：Ｓ１５５）。次に、カラーコードマーク抽出部７４にて、マーク配置検出工程（Ｓ１４０）で検出されたマークの環からカラーコードマークＰ３を順次抽出し（カラーコードマーク抽出工程：Ｓ１６０）、カラーコードマーク記憶部８４にて、順次抽出された各カラーコードマークＰ３の色彩データを記憶する（カラーコードマーク記憶工程：Ｓ１６５）。次に、カラーコード判別部７５にて、基準色マーク抽出工程（Ｓ１５０）で抽出された基準色マークＰ２の色彩とカラーコードマーク抽出工程（Ｓ１６０）で順次抽出されたカラーコードマークＰ３の色彩を比較してカラーコードマークＰ３の色彩の配置からカラーコードを判別する（カラーコード判別工程：Ｓ１７０）。次に、カラーコード記憶部８５にて、基準位置算定工程（Ｓ１２０）で求められた基準位置Ｃ０とカラーコード判別工程（Ｓ１７０）で判別されたカラーコードとを対応付けて記憶する（カラーコード記憶工程：Ｓ１８０）。
【００４１】
以下、フローの詳細について説明する。位置マーク検出工程（Ｓ１１０）では、円環上に配置された６個の位置マークＰ１を探索して検出する。位置マークＰ１には中心にレトロターゲット又は白色のターゲットが使用されている。なお、カラーコードターゲットＴＡのカラーコード部Ｐ３には多数のコード色が使用され、色の分散値が大であるという特徴があるので、カラーコード部Ｐ３の分散値の大きい箇所を画像中から見出すことにより、カラーコードターゲットＴＡを検出できる。その後にカラーコードターゲットＴＡの範囲で位置マークＰ１のレトロターゲットを検出しても良い。基準位置マーク算定工程（Ｓ１２０）では、位置マーク検出工程（Ｓ１１０）で順次検出された位置マークの配置からカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置Ｃ０を求める。
【００４２】
図８はレトロターゲットを用いた重心位置検出の説明図である。ただし、レトロターゲットでなく、黒地に白の塗装で形成した白色円形のターゲットでも処理は同様である。本実施例ではレトロターゲットは２つの同心円で形成されているが、外側が必ずしも円でなくとも良い。図８（Ａ１）は同心円のうち小円の内側である内円部２０４の明度が明るく、小円と大円との間に形成された円環状の部分である外円部２０６の明度が暗いレトロターゲット２００、図８（Ａ２）は（Ａ１）のレトロターゲット２００の直径方向の明度分布図、図８（Ｂ１）は内円部２０４の明度が暗く、外円部２０６の明度が明るいレトロターゲット２００、図８（Ｂ２）は（Ｂ１）のレトロターゲット２００の直径方向の明度分布図を示している。レトロターゲットが図８（Ａ１）のように内円部２０４の明度が明るい場合は、測定対象物２の撮影画像において重心位置での反射光量が多く明るい部分になっているため、画像の光量分布が図８（Ａ２）のようになり、光量分布の閾値Ｔｏからレトロターゲットの内円部２０４や中心位置を求めることが可能となる。なお、２つの同心円の中心に中心位置を示す小円が設けられているので、明度分布図の中央に小さいディップが生じている。レトロターゲットを使用すると、反射光量が大きく検出し易いという利点がある。白色円形のターゲットでは製作が容易である。
【００４３】
ターゲットの存在範囲が決定されると、例えばモーメント法によって重心位置を算出する。例えば、図８（Ａ１）に表記されたレトロターゲット２００の平面座標を（ｘ、ｙ）とする。そして、レトロターゲット２００の明度が、しきい値Ｔｏ以上のｘ、ｙ方向の点について、（式１）、（式２）を演算する（＊は乗算演算子）。
ｘｇ＝｛Σｘ＊ｆ（ｘ、ｙ）｝／Σｆ（ｘ、ｙ）  −−−−（式１）
ｙｇ＝｛Σｙ＊ｆ（ｘ、ｙ）｝／Σｆ（ｘ、ｙ）  −−−−（式２）
（ｘｇ、ｙｇ）：重心位置の座標、ｆ（ｘ、ｙ）：（ｘ、ｙ）座標上の濃度値
なお、図８（Ｂ１）に表記されたレトロターゲット２００の場合は、明度がしきい値Ｔｏ以下のｘ、ｙ方向の点について、（式１）、（式２）を演算する。これにより、レトロターゲット２００の重心位置すなわち、カラーコードターゲットＴＡの基準位置Ｃ０が求まる。
【００４４】
なお、三次元位置座標を得るには、少なくとも２方向から撮影した画像をステレオペアとして、特徴抽出部５で特徴点抽出（ここでは位置マークＰ１検出）を行い、カラーコード判別部７５での判別結果を用いて、対応点探索部６１で識別されたコードの対応点（位置マークＰ１のレトロターゲット等）を求め、標定部６２で標定によりカメラの位置と傾きを求め、三次元位置演算部６４（ここでは基準位置算定部６３）で三次元位置座標を求める。三次元位置座標の算出には典型的にはステレオ法が用いられる。カラーコードでない特徴点の三次元位置座標を得るには、ステレオカメラで撮影した画像を用いるか、少なくとも２方向から撮影した画像をステレオペアとして、特徴抽出部５で特徴点抽出を行い、対応点探索部６１で対応点探索を行い、標定部６２で標定によりカメラの位置と傾きを求め、三次元位置演算部６４で三次元位置座標を求める。
【００４５】
図９にカラーコードターゲットのマーク配置検出を主とした処理フロー例を示す。また、マーク配置検出について図５を参照されたい。また、図７を適時参照されたい。まず、カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の位置マークＰ１の候補を全てを検出する（Ｓ２１０）。位置マークＰ１の座標は中心の小型円形のレトロターゲットで検出する。但し本実施例では、１つのカラーコードターゲットＴＡの範囲に限定されず、計測した全ての範囲について検出する。この工程は位置マーク検出工程（Ｓ１１０）に該当する。この工程の詳細は図８で説明したようである。次に、（Ｓ２１０）で検出した位置マークの候補から三角形（第１の三角形Ｔ１及び第２の三角形Ｔ２の候補）を全て検出する（Ｓ２２０）。この際に、検出された位置マークの候補を結線して形成された三角形の辺の長さと２辺のなす角度から、求めるべき三角形（第１の三角形Ｔ１及び第２の三角形Ｔ２）の候補にそぐわないものは排除する。三角形の辺の長さ、２辺のなす角度から求めるべき三角形（第１の三角形Ｔ１又は第２の三角形Ｔ２）の候補と見なすことができれば、第１の三角形Ｔ１又は第２の三角形Ｔ２の候補と決定する。続いて、（Ｓ２２０）で検出した三角形（Ｔ１，Ｔ２の候補）から、対応する三角形（形状が合同であり、互いの最長辺が向かい合う関係にある）を検出し、カラーコードターゲット（リングカラーコードターゲット）ＴＡ１〜ＴＡ３の位置マークＰ１の候補の６点を検出する（Ｓ２３０）。これらの工程は基準位置算定工程（Ｓ１２０）の前段に該当する。すなわち、決定した三角形（Ｔ１，Ｔ２）の候補の中から任意の１つの三角形を選択して仮の三角形Ｔ１とし、次いで、決定した三角形（Ｔ１，Ｔ２）の候補の中から任意の他の１つの三角形を選択して仮の三角形Ｔ２とし、仮の三角形Ｔ１との位置関係（三角形Ｔ１からの距離と方向（向き））から、形状が合同であり、互いの最長辺が向かい合う関係にあるか否かをチェックする。各位置マークＰ１は基準位置Ｃ０に対して所定の位置関係（一定の距離、一定の方向）に配置される。したがって、第１の三角形Ｔ１（頂点、辺）と第２の三角形Ｔ２（頂点、辺）との位置関係も一定の関係（距離と方向（向き））になる。この関係から求めるべき第１の三角形Ｔ１及び対応する第２の三角形Ｔ２と見なすことができれば、形成された第１の三角形Ｔ１及び第２の三角形Ｔ２の頂点に位置する位置マークＰ１の中心として６点を検出する。
【００４６】
次に、単写真標定又はＤＬＴ法を用いて又はＤＬＴ法とバンドル調整を組み合わせて、位置マークＰ１の中心の６点の位置を確認する（Ｓ２４０）。この工程は基準位置算定工程（Ｓ１２０）の後段に該当する。カラーコードターゲットＴＡの位置マークＰ１の中心として検出された６点について、カラーコードターゲット（リングカラーコードターゲット）ＴＡの設計された位置に配置されているか否かを確認し、求めるべき三角形か否かを確認する。ＤＬＴ法とバンドル調整の演算は例えば三次元位置演算部６４で行ない、基準位置算定部６３がその演算結果を得る。
【００４７】
［ＤＬＴ法計算式］
３次元ＤＬＴ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）法とは、三角測量の原理に基づき、２台以上のカメラを用い多方面から計測したマークの位置を三次元座標に再構築する方法である。
ＤＬＴ法は、写真座標と被写体の３次元座標（対象点座標）との関係を３次の射影変換式で近似したものである。
ＤＬＴ法の基本式は（式３−１）となる。
【数１】
2011053030.tif 000003
（式３−１）に対し、分母を消去すると、次の線形式を導き出せる。
【数２】
2011053030.tif 000004
【数３】
2011053030.tif 000005
（式３−３）を直接、最小二乗法を用いて解くと、写真座標と対象点座標との関係を決定するＬ１〜Ｌ１１の１１個の未知変量を取得できる。
【００４８】
図１０はＤＬＴ法による位置マークＰ１の確認を説明するための図である。Ｌ１〜Ｌ１１の１１個の未知変量が分かると、これにより、写真座標（ｘ，ｙ）（ＣＣＤ面）と対象点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の関係が分かり、写真座標（ｘ，ｙ）と対象点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を結ぶ線上にあるカメラの位置と方向（０，０，０，κ，φ，ω）が求まる。これにより、位置マークＰ１は設計データよりあるべき位置（円環上の６点であること）が分かっているので、位置マークＰ１として検出された６点について求めるカラーコードターゲットＴＡ（リングカラーコードターゲット）の候補点かどうかの判定が可能となる。
【００４９】
［標定］
次に、相互標定法によってカメラの位置、傾きを求める方法について説明する。標定は標定部６２にて行なう。
モデル画像とは、２枚以上の立体写真から被写体が撮影されたときの状態に再現されたとき得られる立体像のことをいう。相対的に相似なモデル画像を形成することを、相互標定という。すなわち、相互標定とは、立体写真の対応する２本の光束が交会するように、左右それぞれのカメラの投影中心の位置および傾きを定めるものである。
【００５０】
図１１は相互標定を説明するための図である。次に，各モデル画像の標定計算の詳細について説明する。この計算により、左右それぞれのカメラの位置（三次元座標と三軸の傾き）が求められる。
以下の共面条件式によりこれらのカメラの位置に係るパラメータを求める。
【数４】
2011053030.tif 000006
【００５１】
モデル座標系の原点を左側の投影中心にとり、右側の投影中心を結ぶ線をＸ軸にとるようにする。縮尺は、基線長を単位長さにとる。このとき求めるパラメータは、左側のカメラのＺ軸の回転角κ１、Ｙ軸の回転角φ１、右側のカメラのＺ軸の回転角κ２、Ｙ軸の回転角φ２、Ｘ軸の回転角ω２の５つの回転角となる。この場合左側のカメラのＸ軸の回転角ω１は０なので、考慮する必要ない。
【００５２】
このような条件にすると、（式４）の共面条件式は（式５）のようになり、この式を解けば各パラメータが求まる。
【数５】
2011053030.tif 000007
【００５３】
ここで、モデル座標系ＸＹＺとカメラ座標系ｘｙｚの間には、次に示すような座標変換の関係式（式８）、（式７）が成り立つ。
【数６】
2011053030.tif 000008
【００５４】
これらの式を用いて、次の手順により、未知パラメータを求める。
（ａ）未知パラメータの初期近似値は通常０とする。
（ｂ）共面条件式（式５）を近似値のまわりにテーラー展開し、線形化したときの微分係数の値を（式６）、（式７）により求め、観測方程式をたてる。
（ｃ）最小二乗法をあてはめ、近似値に対する補正量を求める。
（ｄ）近似値を補正する。
（ｅ）補正された近似値を用いて、（ｂ）〜（ｄ）までの操作を収束するまで繰り返す。
未知パラメータ（κ１，φ１，κ２，φ２，ω２）を求めることにより、カメラの位置と傾きが求まる。
【００５５】
［バンドル調整］
バンドル調整は複数の撮影画像間における計測点の位置座標を適切に合わせるために行われる。投影中心、写真像および測定対象物が一直線上にあるというバンドル調整の基本式である共線条件式は次のようになる。
【数７】
2011053030.tif 000009
バンドル調整を用いることにより、ＤＬＴ法単独を用いるよりもさらに高精度の確認ができる。
【００５６】
ここで図９に戻る（図７参照）。起点算定工程（Ｓ１３０）では、起点算定部７１にて、位置マークＰ１の配置からマークを検出する起点を求める。例えば、位置マークＰ１を結ぶ第１の三角形Ｔ１に属し、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を検出の起点として定めることができる。なお、起点は開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０に限られず、例えば基準位置Ｃ０の右に位置する、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて４番目の基準色マークを起点としても良い。次に、検出された円環の配色から求めるべきカラーコードターゲット（リングカラーコードターゲット）ＴＡ１〜ＴＡ３か否かを判定し、基準色とカラーコード色を比較する（Ｓ２５０）。この工程はマーク配置検出工程（Ｓ１４０）からカラーコードマーク記憶工程（Ｓ１６５）に至る。マーク配置検出工程（Ｓ１４０）では、基準位置Ｃ０を中心とする円周に沿って環状に配置されたマークを順次検出する。例えば、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を検出の起点として円環上をスキャンし、円環上に配置された基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３、位置マークＰ１の色彩データを採集する。このとき、検出された６個の位置マークＰ１の座標に基づいて、基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３の位置座標を、カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の設計値に合わせて変換（例えばアフィン変換）して求める。そして、求められた基準色マークＰ２とカラーコードマークＰ３の位置が設計されたように彩色されているか否かをチェックする。設計上、基準色マークＰ２は開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて２，４，９番目に、赤、緑、青のマークが区切マークとしての位置マークＰ１に挟まれて配置され、カラーコードマークＰ３は開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて６，７，１１，１２，１４，１５番目に、６色のマークが２つずつ区切マークとしての位置マークＰ１に挟まれて配置されている。また、カラーコードマークＰ３の色彩（６色）の配列は様々に変化する。そこで、基準色マーク抽出工程（Ｓ１５０）では円環上をスキャンして採集された色彩データから開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて２，４，９番目の色彩データを順次抽出する。基準色マーク記憶工程（Ｓ１５５）では順次抽出された各基準色マークＰ２の色彩データを基準色マーク記憶部８３に記憶する。また、カラーコードマーク抽出工程（Ｓ１６０）では円環上をスキャンして採集された色彩データから開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて６，７，１１，１２，１４，１５番目の色彩データを順次抽出する。カラーコードマーク記憶工程（Ｓ１６５）では順次抽出された各カラーコードマークＰ３の色彩データをカラーコードマーク記憶部８４に記憶する。スキャンルートは変換（例えばアフィン変換）された位置データと照合される。円環上をスキャンして採集された色彩データが上記の設計データに合致すれば、採集された色彩データはカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３、位置マークＰ１の色彩データであると判定できる。判定は例えばカラーコードマーク抽出工程（Ｓ１６０）でカラーコードの抽出後に行なう。また、基準色マークＰ２の基準色の色相距離を比較、チェックする。また、カラーコードマークＰ３の６色の色相距離を比較、チェックする。このように、これらの配色から求めるべきカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３（リングカラーコードターゲット）であるか否かをチェックし、異なれば、（Ｓ２３０）に戻り別の三角形を調べる。求めるべきカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３であると判断されれば、次に進む。
【００５７】
次に、カラーコードの判別を行なう（Ｓ２６０）。この工程はカラーコード判別工程（Ｓ１７０）に該当する。カラーコードマークＰ３の配色からコードを読み込み、カラーコードを判別する。カラーコード判別部７５は、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて６，７，１１，１２，１４，１５番目のカラーコードマークＰ３の色彩データ（色相、彩度、明度）を、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて２，４，９番目の基準色マークＰ２の色彩データ（色相、彩度、明度）と比較して、各カラーコードマークＰ３の色彩が赤、黄、緑、シアン、青、マゼンタのいずれであるかを判別する。このとき、カラーコードマークＰ３の数とコード色数を等しくするという条件を課すと、全てのコード色がカラーコードマークＰ３に使用されるため、基準色マークＰ２との比較のみで無く、カラーコードマークＰ３間で色を相対比較することにより、信頼性を上げることができる。なお、基準色マークＰ２の色彩はカラーコードマークＰ３の色彩の補正の他に、測定対象物２の色彩の補正にも使用できる。また、カラーコード判別部７５は、色彩−コード対応表とカラーコードターゲット対応表を用いて、色彩データをカラーコードに変換する。すなわち、開孔Ｈの上方に位置する位置マークＰ１０を１番目として時計回りに数えて６，７，１１，１２，１４，１５番目のカラーコードマークＰ３の色彩データをこの配列順の色彩配列データとし、この色彩配列データをカラーコードに変換する。次に、ラベリングを行なう（Ｓ２７０）。この工程はカラーコード記憶工程（Ｓ１８０）に該当する。すなわち、判別したカラーコードをカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置（中心）Ｃ０に対応付けてカラーコード記憶部８５に記憶する（Ｓ２７０）。これにより、カラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３の基準位置にカラーコードがラベルとして付される。ここで他に探索する三角形の組み合わせ（Ｔ１，Ｔ２の候補）が残っていれば、（Ｓ２３０）に戻って、これらの組み合わせについても同様に処理する。このことは、実質的には他のカラーコードターゲットＴＡ１〜ＴＡ３について探索を行うこととなる。なければ、処理を修了する。
【００５８】
以上により、本実施例によれば、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、カラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。また、かかるカラーコードターゲットのカラーコードの判別に適するカラーコード判別装置及びカラーコード判別方法を提供できる。
【実施例２】
【００５９】
図１２に実施例２におけるカラーコードターゲットＴＡ４の例を示す。実施例１では、円環（リング）が１つであったが、実施例２では円環が２重の例を示す。内側の円環は実施例１と同様であるが、外側に別の円環が設けられている。外側の円環では基準色マークＰ２及びカラーコードマークＰ３の円周方向の配置は内側の円環と同じであり、カラーコードマークＰ３の配色の順序が変更されている。また、位置マークＰ１が黒色の区切マークＰ４に変更されている。円環が２重のため、カラーコードマークＰ３の数が倍（ｎ＝１２個）になっており、識別可能なコード数が６１２と増大している。その他、基準位置Ｃ０、開孔Ｈは実施例１と同様であり、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、カラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。
【実施例３】
【００６０】
図１３に実施例３におけるカラーコードターゲットＴＡ５の例を示す。実施例２では位置マークＰ１が内側の円環に設けられているが、実施例３では位置マークＰ１が内側と外側の円環にまたがって設けられている。これにより、位置マークＰ１を大きくでき、検出し易くなる。その他、位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３の配置は実施例２と同様であり、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、カラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。
【実施例４】
【００６１】
図１４に実施例４におけるカラーコードターゲットＴＡ６の例を示す。実施例２に比して２つの円環が黒色の領域で区切られている。これにより、２つの円環を明確に区別できる。よって、円環スキャンの誤りをより少なくできる。その他、位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３、区切マークＰ４の配置は実施例２と同様であり、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、カラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。
【実施例５】
【００６２】
図１５に実施例５におけるカラーコードターゲットＴＡ７の例を示す。実施例４では位置マークＰ１が内側の円環に設けられているが、実施例５では位置マークＰ１が内側と外側の円環にまたがって設けられている。これにより、位置マークＰ１を大きくでき、検出し易くなる。その他、位置マークＰ１、基準色マークＰ２、カラーコードマークＰ３の配置は実施例２と同様であり、カラーコードターゲットの中心に開孔を設ける場合に、ターゲットの基準位置の測定が容易であり、カラーコードマークの検出及びカラーコードの判別が容易であるカラーコードターゲットを提供できる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施例に種々変更を加えられることは明白である。  
【００６４】
例えば、以上の実施例では、マークが基準位置を中心とする円周に沿って環状に配置される例を説明したが、正多角形の外周に沿って環状に配置されても良い。また、基準色が３色、カラーコード色が６色の例を説明したが、基準色が１色以上、カラーコード色が２色以上であれば良く、また、基準色マーク数が１以上、カラーコードマーク数が１以上であれば良い。なお、カラーコードマーク数が１の場合は基準色マークとカラーコードマークの円周方向又は半径方向の幅を変えれば両者の区別が可能である。カラーコード色数が多いほど使用できるコード数は多くなり、少ないほど色彩の差を判別し易く、処理を簡素にできる。基準色数は、典型的には光の３原色を使用するが、カラーコード色数に応じて変更可能である。また、以上の実施例では、マークの環の数が１重又は２重の例を説明したが、３重以上でも良い。環の数が多いほど使用できるコード数は多くなり、少ないほど簡素な構成で、処理も簡素になる。また、マークの環が２重の場合には基準色マークを内側の環に配置し、カラーコードマークを外側の環に配置して区別しても良い。また、以上の実施例では、開孔Ｈはマークの環に内接して配置される例を説明したが、カラーコードターゲットはマークの環と開孔の間に内枠領域を有しても良く、マークの環の外側に外枠領域を有しても良い。また、以上の実施例では開孔の中心が基準位置であり、カラーコードターゲットの中心と一致する例を説明したが、カラーコードターゲットの中心から或る程度偏心させても良い。また、以上の実施例では、位置マークの配置が合同な２つの三角形を抽出できる例を説明したが、反転対称な２つの三角形を抽出できるようにしても良い。また、計測範囲の複数のカラーコードターゲットにわたり対応する２つの三角形を抽出する例を説明したが、ターゲット毎に対応する２つの三角形を抽出しても良い。また、カラーコード識別装置については、例えば、入力部、出力部、起点算定部、対応点探索部、標定部等を省略し、簡素化した構成とすることも可能である。また、カラーコード識別方法については、工程の順序は変更可能であり、例えば、マークの環からの色彩データの採集は、起点の算定前に行なっても良く、マーク配置検出工程後、マーク抽出工程で改めて採集しても良い。また、以上の実施例では、円環上をスキャンして採集された色彩データが設計データに合致するか否かの判定はカラーコードマーク抽出工程で行なう例を説明したが、マーク配置検出工程で色彩データを採取して行なっても良い。また、基準色マーク抽出工程とカラーコードマーク抽出工程はどちらを先にしても良い。その他、マークの外形（４，６，８角形にする等）、区切マークが挟むマーク数、カラーコード色数、カラーコードマーク数等を適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は様々な三次元計測に用いられる。特にプローバ等を通す開孔を設けて多点の計測を行なう三次元計測に用いられる。
【符号の説明】
【００６６】
１    カラーコード判別装置
２    測定対象物
３    撮影部
４    入出力部
５    特徴抽出部
６    三次元位置計測部
７    画像処理部
８    記憶部
９    制御部
１０  ＰＣ
３１  ターゲット画像取得部
４１  表示部
４２  出力部
４３  入力部
５１  位置マーク検出部
５２  特徴点抽出部
６１  対応点探索部
６２  標定部
６３  基準位置算定部
６４  三次元位置演算部
７１  起点算定部
７２  マーク配置検出部
７３  基準色マーク抽出部
７４  カラーコードマーク抽出部
７５  カラーコード判別部
８１  撮影画像記憶部
８２  三次元位置記憶部
８３  基準色マーク記憶部
８４  カラーコードマーク記憶部
８５  カラーコード記憶部
２００  レトロターゲット
２０４  内円部
２０６  外円部
Ｃ０  基準位置
Ｈ    開孔
Ｐ０  基準位置マーク
Ｐ１，Ｐ１０  位置マーク（区切マーク）
Ｐ２  基準色マーク
Ｐ３  カラーコードマーク
Ｐ４  区切マーク
Ｔｏ  しきい値
Ｔ１  第１の三角形
Ｔ２  第２の三角形
ＴＡ，ＴＡ１〜７  カラーコードターゲット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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