(57)【要約】【課題】計測対象物の３次元モデルの高精度化に寄与する。【解決手段】実施形態の計測支援装置は、計測部と、撮像部と、第１算出部と、第２算出部と、判定部と、報知制御部と、を備える。計測部は、光線を照射し、計測対象物の被照射点の方向及び距離を計測する。撮像部は、光線が照射された計測対象物の画像を撮像する。第１算出部は、被照射点の方向及び距離並びに校正情報を用いて、当該被照射点の画像上の投影位置を算出する。第２算出部は、撮像された各画像に基づく３次元位置を当該各画像に再投影して、再投影位置の集合を算出する。判定部は、再投影位置の集合から、投影位置の算出元の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、当該再投影位置と投影位置との距離が属するカテゴリを判定する。報知制御部は、判定されたカテゴリが計測続行を示す場合、距離を小さくする方向への計測部による光線の照射を促す。【選択図】図１
2015059914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を計測対象物に順次照射し、当該計測対象物の被照射点の方向、及び当該被照射点までの距離を順次計測する計測部と、
前記光線が照射された前記計測対象物の画像を順次撮像する撮像部と、
前記被照射点の前記方向及び前記距離が計測されると、当該方向及び当該距離、並びに予め行われた前記計測部と前記撮像部との校正に基づく校正情報を用いて、当該被照射点が前記画像上で投影される投影位置を算出する第１算出部と、
順次撮像された前記各画像に基づく３次元位置を当該各画像に再投影して、再投影位置の集合を算出する第２算出部と、
前記再投影位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、当該再投影位置と前記投影位置との距離を算出し、当該距離が属するカテゴリを判定する判定部と、
判定されたカテゴリが計測続行を示す場合、前記距離を小さくする方向への前記計測部による前記光線の照射を促す報知情報を報知部に報知させる報知制御部と、
を備える計測支援装置。
【請求項２】
前記報知制御部は、判定されたカテゴリが計測完了を示す場合、抽出された前記再投影位置に対する計測が完了したことを示す報知情報を前記報知部に報知させる請求項１に記載の計測支援装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記距離が閾値よりも大きい場合、前記計測続行を示すカテゴリに属すると判定し、前記距離が閾値以下の場合、前記計測完了を示すカテゴリに属すると判定する請求項１又は２に記載の計測支援装置。
【請求項４】
前記第２算出部は、前記各画像に基づく複数の３次元位置を当該各画像に再投影して、複数の再投影位置の集合を算出し、
前記判定部は、前記複数の再投影位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の前記複数の再投影位置を抽出し、当該再投影位置毎に前記投影位置との最小距離を算出し、当該最小距離が属するカテゴリを判定する請求項１〜３のいずれか１つに記載の計測支援装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記複数の再投影位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の前記複数の再投影位置のうち再投影位置の数が多い領域に含まれる１以上の再投影位置を抽出する請求項４に記載の計測支援装置。
【請求項６】
前記複数の再投影位置の集合から、計測精度が高い３次元位置を再投影した再投影位置である候補位置を選択し、候補位置の集合を得る選択部を更に備え、
前記判定部は、前記候補位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の前記候補位置を抽出し、当該候補位置と前記投影位置との距離を算出する請求項４又は５に記載の計測支援装置。
【請求項７】
前記計測精度が高い３次元位置は、前記撮像部による計測精度又は前記計測部による計測精度が所定値よりも高い３次元位置である請求項６に記載の計測支援装置。
【請求項８】
前記計測部は、複数の光線を前記計測対象物に照射し、当該光線毎に、当該計測対象物の被照射点の方向、及び当該被照射点までの距離を計測し、
前記第１算出部は、前記複数の被照射点が前記画像上で投影される複数の投影位置を算出し、
前記判定部は、前記再投影位置の集合から、前記複数の投影位置の算出元の前記複数の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、前記投影位置毎に当該再投影位置との最小距離を算出し、当該最小距離が属するカテゴリを判定する請求項１〜７のいずれか１つに記載の計測支援装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記再投影位置の集合のうち、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一致する画像上の前記１以上の再投影位置を抽出する請求項１〜８のいずれか１つに記載の計測支援装置。
【請求項１０】
前記報知制御部は、前記報知部に、画像出力による報知、音声出力による報知、光出力による報知、及び振動による報知の少なくともいずれかを行わせる請求項１〜９のいずれか１つに記載の計測支援装置。
【請求項１１】
光線を計測対象物に順次照射し、当該計測対象物の被照射点の方向、及び当該被照射点までの距離を計測部に順次計測させる計測ステップと、
前記光線が照射された前記計測対象物の画像を撮像部に順次撮像させる撮像ステップと、
前記被照射点の前記方向及び前記距離が計測されると、当該方向及び当該距離、並びに予め行われた前記計測部と前記撮像部との校正に基づく校正情報を用いて、当該被照射点が前記画像上で投影される投影位置を算出する第１算出ステップと、
順次撮像された前記各画像に基づく３次元位置を当該各画像に再投影して、再投影位置の集合を算出する第２算出ステップと、
前記再投影位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、当該再投影位置と前記投影位置との距離を算出し、当該距離が属するカテゴリを判定する判定ステップと、
判定されたカテゴリが計測続行を示す場合、前記距離を小さくする方向への前記計測部による前記光線の照射を促す報知情報を報知部に報知させる報知制御ステップと、
を含む計測支援方法。
【請求項１２】
光線を計測対象物に順次照射し、当該計測対象物の被照射点の方向、及び当該被照射点までの距離を計測部に順次計測させる計測ステップと、
前記光線が照射された前記計測対象物の画像を撮像部に順次撮像させる撮像ステップと、
前記被照射点の前記方向及び前記距離が計測されると、当該方向及び当該距離、並びに予め行われた前記計測部と前記撮像部との校正に基づく校正情報を用いて、当該被照射点が前記画像上で投影される投影位置を算出する第１算出ステップと、
順次撮像された前記各画像に基づく３次元位置を当該各画像に再投影して、再投影位置の集合を算出する第２算出ステップと、
前記再投影位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、当該再投影位置と前記投影位置との距離を算出し、当該距離が属するカテゴリを判定する判定ステップと、
判定されたカテゴリが計測続行を示す場合、前記距離を小さくする方向への前記計測部による前記光線の照射を促す報知情報を報知部に報知させる報知制御ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、計測支援装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどの撮像部及びＬＲＦ（Laser  Range  Finder：レーザ距離計）などの計測部を有する計測装置では、撮像部により撮像された画像から得られる計測対象物の位置、計測部により計測された計測対象物までの距離、及び計測部と撮像部との校正情報を利用することで、計測対象物の３次元モデルを算出（構築）する。
【０００３】
このような計測装置において、計測対象物の３次元モデルを精度よく算出するためには、計測部が、撮像部により撮像された画像から得られる計測対象物の位置までの距離を精度よく計測する必要がある。しかしながら、計測部に、当該位置に一致するようにレーザ光を照射させることは困難であるため、当該位置までの実際の距離と計測された距離とにずれが生じ、精度の悪化を招いてしまう。
【０００４】
このため、撮像部が、計測部、計測対象物、及び当該計測部が当該計測対象物に照射したレーザ光の被照射点を含めて撮像し、計測部により計測された距離と、画像上の計測部と被照射点との距離と、の評価関数が最小となるように、計測対象物の３次元モデル（３次元モデルの位置座標）を修正する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７０２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来技術では、計測対象物の３次元モデルの算出に、画像から推定した距離を用いているため、当該距離に誤差が生じやすく、精度の悪化を招いてしまう恐れがある。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測対象物の３次元モデルの高精度化に寄与できる計測支援装置、方法及びプログラム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】
【０００７】
実施形態の計測支援装置は、計測部と、撮像部と、第１算出部と、第２算出部と、判定部と、報知制御部と、を備える。計測部は、光線を計測対象物に順次照射し、当該計測対象物の被照射点の方向、及び当該被照射点までの距離を順次計測する。撮像部は、前記光線が照射された前記計測対象物の画像を順次撮像する。第１算出部は、前記被照射点の前記方向及び前記距離が計測されると、当該方向及び当該距離、並びに予め行われた前記計測部と前記撮像部との校正に基づく校正情報を用いて、当該被照射点が前記画像上で投影される投影位置を算出する。第２算出部は、順次撮像された前記各画像に基づく３次元位置を当該各画像に再投影して、再投影位置の集合を算出する。判定部は、前記再投影位置の集合から、前記投影位置の算出元の前記被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、当該再投影位置と前記投影位置との距離を算出し、当該距離が属するカテゴリを判定する。報知制御部は、判定されたカテゴリが計測続行を示す場合、前記距離を小さくする方向への前記計測部による前記光線の照射を促す報知情報を報知部に報知させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の計測支援装置の一例を示す構成図。
【図２】本実施形態の計測部及び撮像部による観測の例の説明図。
【図３】本実施形態の領域の分割手法の例の説明図。
【図４】本実施形態の報知の例を示す説明図。
【図５】本実施形態の計測支援装置で行われる処理例を示すフローチャート。
【図６】本実施形態の計測支援装置のハードウェア構成の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の計測支援装置１０の一例を示す構成図である。図１に示すように、計測支援装置１０は、計測部１１と、撮像部１２と、記憶部１３と、第１算出部２１と、第２算出部２２と、選択部２３と、判定部２４と、報知制御部２５と、報知部２６とを、備える。
【００１１】
計測部１１は、例えば、ＬＲＦ（Laser  Range  Finder）などの計測装置により実現できる。本実施形態では、計測部１１がＬＲＦである場合を想定して説明するが、これに限定されず、例えば、位相差方式のＴｏＦ(Time  of  Flight)カメラなど、計測対象物の三次元座標を取得できる装置であればよい。ここで、ＴｏＦとは照射したレーザが対象まで往復するのにかかる時間から距離を計測する方法である。撮像部１２は、例えば、光学カメラなどの撮像装置により実現できる。
【００１２】
記憶部１３は、例えば、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）、ＳＳＤ（Solid  State  Drive）、メモリカード、光ディスク、及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの磁気的、光学的、又は電気的に記憶可能な記憶装置により実現できる。
【００１３】
第１算出部２１、第２算出部２２、選択部２３、判定部２４、及び報知制御部２５は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などの処理装置にプログラムを実行させること、即ち、ソフトウェアにより実現できる。報知部２６は、例えば、ディスプレイなどの表示装置、スピーカなどの音声出力装置、及びランプやＬＥＤなどの発光装置の少なくともいずれか等により実現できる。
【００１４】
計測部１１は、光線を計測対象物に順次照射し、計測対象物の被照射点の方向、及び被照射点までの距離を順次計測する。被照射点は、照射した光線が当たる計測対象物上の位置である。
【００１５】
なお計測部１１は、１度に複数の光線を計測対象物に照射してもよい。この場合、計測部１１は、複数の光線を計測対象物に照射し、当該光線毎に、計測対象物の被照射点の方向、及び被照射点までの距離を計測する。
【００１６】
撮像部１２は、計測部１１により光線が照射された計測対象物の画像を順次撮像する。例えば、撮像部１２は、計測対象物を含む空間の可視光を撮像し、撮像対象の輝度を記録した画像を得る。
【００１７】
但し、計測部１１及び撮像部１２は、計測部１１による光線の照射範囲と撮像部１２による撮像範囲とが重複するように固定配置されているものとする。また撮像部１２は、計測部１１から計測対象物に対して光線が照射されている状態で、計測対象物を撮像するものとする。
【００１８】
図２は、本実施形態の計測部１１及び撮像部１２による観測の一例の説明図である。図２に示すように、計測部１１は、計測対象物１０３上に光線１０４を照射し、光線１０４の被照射点１０５からの反射光を計測することで、被照射点１０５の方向、及び被照射点１０５までの距離を計測する。また、撮像部１２は、撮像した画像１０７上に計測対象物１０３を捉えており、計測対象物１０３等の撮像対象の輝度を画像１０７に記録している。
【００１９】
なお、計測部１１及び撮像部１２は、複数の時刻にわたって計測対象物を個別に観測してもよいし、複数の時刻にわたって計測対象物を同時に観測してもよい。ここで、個別とは、計測部１１と撮像部１２とが同期せずに観測することを含み、同時とは計測部１１と撮像部１２とが同期して観測することを含む。
【００２０】
記憶部１３は、予め行われた計測部１１と撮像部１２との校正に基づく校正情報を記憶する。校正情報は、計測部１１と撮像部１２との相対的な位置及び姿勢の少なくとも一方を示す。例えば、校正情報は、計測部１１の光学中心及び光軸方向によって定義される計測座標系Ｏｒから、撮像部１２の光学中心及び光軸方向によって定義される撮像座標系Ｏｃへの、回転及び並進による幾何変換パラメータ（Ｒｒｃ，Ｔｒｃ）が挙げられる。
【００２１】
第１算出部２１は、計測部１１により被照射点の方向及び距離が計測されると、当該方向及び当該距離、並びに記憶部１３に記憶されている校正情報を用いて、当該被照射点が画像上で投影される投影位置を算出する。以下では、投影位置を投影点と称する場合がある。
【００２２】
例えば、第１算出部１１は、計測座標系Ｏｒにおける被照射点の３次元位置Ｘｒ、校正情報（Ｒｒｃ，Ｔｒｃ）、撮像部１２の歪みモデルの係数、及び投影関数を用いて、撮像部１２により撮像された画像上の投影点ｘを算出する。
【００２３】
３次元位置Ｘｒは、計測部２１により計測された被照射点の方向及び距離により定まる。歪みモデルの係数は、撮像部１２において既知であり、例えば、焦点距離と画像中心を表す内部パラメータ行列Ｋ及びレンズ歪み関数などが該当する。本実施形態では、レンズ歪み関数として、放射歪曲３パラメータ及び接線歪み２パラメータの計５パラメータで表現される歪みモデルを用いるものとするが、これに限定されず、撮像部１２のレンズモデルに応じてより複雑な歪みモデルを用いることもできる。投影関数は、例えば、Ｗｅｎｇ，  Ｊ．  ａｎｄ  Ｃｏｈｅｎ，  Ｐ．  ａｎｄ  Ｈｅｒｎｉｏｕ，  Ｍ．，  “Ｃａｍｅｒａ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌｓ  ａｎｄ  ａｃｃｕｒａｃｙ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，  ｖｏｌｕｍｅ  １４，  ｎｕｍｂｅｒ  １０，  １９９２，  ｐｐ．  ９６５−９８０．の式（１６）を用いて定義できる。
【００２４】
なお第１算出部２１は、計測部１１が１度に複数の光線を計測対象物に照射する場合、複数の被照射点が画像上で投影される複数の投影位置を算出する。
【００２５】
第２算出部２２は、撮像部１２により順次撮像された各画像に基づく３次元位置を当該各画像に再投影して、再投影位置の集合を算出する。以下では、再投影位置を再投影点と称する場合がある。
【００２６】
例えば、第２算出部２２は、ＳＬＡＭ（Simultaneous  Localization  and  Mapping）を用いることで、撮像部１２により撮像された２枚以上の時系列の画像から、各画像が撮影された時刻での撮像部１２の視点位置、視線方向、及び３次元位置Ｘ＿Ｔを算出する。そして第２算出部２２は、前述した第１算出部２１と同様の手法で、３次元位置Ｘ＿Ｔを撮像部１２により撮像された各画像に再投影し、各画像上の再投影点を算出し、再投影点の集合Ｔとする。但し、第２算出部２２は、画像内に収まらない再投影点については、再投影点の集合Ｔに含まなくてもよい。画像内に収まらないとは、対象とする画像に撮像されない、ということを意味する。これは、複数枚の画像を用いて３次元位置Ｘ＿Ｔを算出したときに、３次元位置Ｘ＿Ｔが撮像できている画像と出来ていない画像が存在する場合に生じる。
【００２７】
また、第２算出部２２は、撮像部１２により新たな画像が撮像された場合には、撮像部１２により既に撮像された画像に加え新たな画像も用いて、３次元位置Ｘ＿Ｔを再度算出（更新）する。そして第２算出部２２は、当該３次元位置Ｘ＿Ｔを撮像部１２により撮像された各画像に再投影し、各画像上の再投影点を算出し、再投影点の集合Ｔも更新する。このような再投影点の集合Ｔの再帰的更新には、例えば、Ｂ．  Ｄ．  Ｌｕｃａｓ  ａｎｄ  Ｔ．  Ｋａｎａｄｅ，  “Ａｎ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｗｉｔｈ  ａｎ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ−  Ｓｔｅｒｅｏ  Ｖｉｓｉｏｎ，”  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  Ｉｎｔ．  Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，  ｐｐ．  ６７４−６７９，  Ａｕｇ．  １９８１．に開示された手法を用いることができる。
【００２８】
このように、３次元位置Ｘ＿Ｔ及び再投影点の集合Ｔは、時間の進行に応じて値が変化するので、３次元位置Ｘ＿Ｔ又は再投影点の集合Ｔを用いた処理を行う際には、最新の３次元位置Ｘ＿Ｔ又は再投影点の集合Ｔを用いることとなる。但し、３次元位置Ｘ＿Ｔ及び再投影点の集合Ｔの更新手法はこれに限定されず、第２算出部２２は、３次元位置Ｘ＿Ｔ及び再投影点の集合Ｔを更新する際に、過去の３次元位置Ｘ＿Ｔ及び再投影点の集合Ｔのペアを例えば記憶部１３などに保存しておいてもよい。このようにすれば、過去の３次元位置Ｘ＿Ｔ及び再投影点の集合Ｔのペアを用いた処理を行うこともできる。
【００２９】
なお第２算出部２２は、３次元位置Ｘ＿Ｔを複数算出する場合、当該複数の３次元位置Ｘ＿Ｔを当該各画像に再投影して、複数の再投影位置の集合Ｔを算出する。
【００３０】
選択部２３は、複数の再投影位置の集合Ｔから、計測精度が高い３次元位置を再投影した再投影位置である候補位置を選択し、候補位置の集合ＴＣを得る。以下では、候補位置を候補点と称する場合がある。計測精度が高い３次元位置は、例えば、撮像部１２による計測精度又は計測部１１による計測精度が所定値よりも高い３次元位置が該当する。
【００３１】
ここで、選択部２３は、再投影点の集合Ｔにおける最も古い時刻から時刻ｔまでの再投影点の数をＬｅｎｇｔｈ＿ｎｕｍ（Ｔ，ｔ）、再投影点の集合Ｔにおける最も古い時刻から時刻ｔまでの時間をＬｅｎｇｔｈ＿ｔｉｍｅ（Ｔ，ｔ）と定義する。
【００３２】
また選択部２３は、時刻ｔの画像から、３次元位置Ｘ＿Ｔの鏡面反射率Ｒｅｆ＿ｒａｔｅ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）及び拡散反射率Ｄｉｆ＿ｒａｔｅ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）を推定する。鏡面反射率Ｒｅｆ＿ｒａｔｅ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）及び拡散反射率Ｄｉｆ＿ｒａｔｅ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）の推定には、例えば、肥後  智昭，宮崎  大輔，池内  克史，“二色性反射モデルに基づくリアルタイム鏡面反射成分除去（一般セッション５），”  情報処理学会研究報告．  CVIM，  ［コンピュータビジョンとイメージメディア］，一般社団法人情報処理学会，２００６−０９−０８，２００６年度９３号，２１１−２１８ページに開示された手法を用いることができる。
【００３３】
また選択部２３は、時刻ｔにおける撮像部１２の視点位置（ＳＬＡＭにより算出）を用いて、時刻ｔにおける撮像部１２から三次元点Ｘ＿Ｔまでの相対距離Ｒｅｌ＿ｄｉｓ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）を算出する。なお、時刻ｔにおける三次元点Ｘ＿Ｔ、撮像部１２の視点位置及び視線方向は、ＳＬＡＭを開始した画像の撮像時刻における撮像部１２の位置を原点とした縮尺が不定な座標系で表現されている。また、ＳＬＡＭを開始する画像は、例えば、再投影点の集合Ｔの算出に最初に与えられた画像とする。
【００３４】
また選択部２３は、撮像部１２の視点位置と視線方向の組を２組、撮像部１２の光学素子のピクセルサイズ、及び撮像部１２の内部パラメータを用いて、計測対象物に対する撮像部１２の相対距離Ｒｅｌ＿ｄｉｓ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）の予測誤差Ｒｅｌ＿ｅｒｒ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）を算出する。予測誤差Ｒｅｌ＿ｅｒｒ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）の算出には、例えば、Ｊ．Ｊ．  Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ  ａｎｄ  Ｊ．Ｋ．  Ａｇｇａｒｗａｌ，  “Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｓｔｅｒｅｏ  ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ  ｅｒｒｏｒ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，  １２：４６７  −  ４７０，  １９９０．に開示された手法を用いることができる。ここで、撮像部１２の視点位置と視線方向の組２組には、例えば、再投影点の集合Ｔにおける要素の中で最も古い時刻及び時刻ｔそれぞれにおける撮像部１２の視点位置及び視線方向を用いればよい。
【００３５】
そして選択部２３は、第２算出部２２により算出された複数の再投影位置の集合｛Ｔｊ｝（ｊ＝１，２…Ｍ）と対応する三次元点の集合｛Ｘ＿Ｔｊ｝において、例えば、Ｌｅｎｇｔｈ＿ｎｕｍ（Ｔ，ｔ）が所定値α１より大きく、Ｌｅｎｇｔｈ＿ｔｉｍｅ（Ｔ，ｔ）が所定値α２より大きく、Ｒｅｆ＿ｒａｔｅ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）が所定値α３より小さく、Ｄｉｆ＿ｒａｔｅ（Ｘ＿Ｔ，ｔ）が所定値α４より大きく、Ｒｅｌ＿ｄｉｓ（Ｘ＿Ｔｊ，ｔ）が所定値β１より小さくかつ最小、及びＲｅｌ＿ｅｒｒ（Ｘ＿Ｔｊ，ｔ）が所定値β２より小さくかつ最小という条件を満たす｛Ｘ＿Ｔｊ｝に対応する｛Ｔｊ｝を候補点として選択し、候補点の集合ＴＣを得る。
【００３６】
具体的には、選択部２３は、上記条件を満たす｛Ｘ＿Ｔｊ｝に対応する｛Ｔｊ｝の計測推奨フラグＧを１、上記条件を満たさない｛Ｘ＿Ｔｊ｝に対応する｛Ｔｊ｝の計測推奨フラグＧを０にすることで、候補点の集合ＴＣを得る。計測推奨フラグＧは、候補点（再投影点）が計測に適するか否かを示すフラグであり、１が計測に適することを示し、０が計測に適さないことを示す。なお、計測推奨フラグＧの初期値は０である。また、計測推奨フラグＧの値は、第２算出部２２により再投影点の集合Ｔが更新され、候補点の集合ＴＣが更新されてもそのまま引き継がれるものとする。
【００３７】
なお本実施形態では、上記条件を全て満たす再投影点を候補点とすることを想定しているが、これに限定されず、上記条件の少なくともいずれかを満たす再投影点を候補点としてもよい。また上記条件では、Ｒｅｌ＿ｄｉｓ（Ｘ＿Ｔｊ，ｔ）及びＲｅｌ＿ｅｒｒ（Ｘ＿Ｔｊ，ｔ）が最小であることを条件にしているが、これに限定されず、例えば、小さい順に並べた場合に上位の所定数分に含まれるという条件にしてもよい。
【００３８】
判定部２４は、第２算出部２２により算出された再投影位置の集合から、投影位置の算出元の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、当該再投影位置と投影位置との距離を算出し、当該距離が属するカテゴリを判定する。
【００３９】
なお判定部２４は、第２算出部２２により複数の再投影位置の集合Ｔが算出されている場合、複数の再投影位置の集合Ｔから、投影位置の算出元の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の複数の再投影位置を抽出し、当該再投影位置毎に投影位置との最小距離を算出し、当該最小距離が属するカテゴリを判定する。
【００４０】
また判定部２４は、複数の再投影位置の集合Ｔから、投影位置の算出元の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の複数の再投影位置のうち再投影位置の数が多い領域に含まれる１以上の再投影位置を抽出するようにしてもよい。
【００４１】
実際には、判定部２４は、選択部２３により選択された候補位置の集合ＴＣから、投影位置の算出元の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の候補位置を抽出し、当該候補位置と投影位置との距離を算出する。
【００４２】
また判定部２４は、計測部１１が複数の光線を計測対象物に照射する場合には、再投影位置の集合Ｔから、複数の投影位置の算出元の複数の被照射点の計測時刻と撮像時刻が一定範囲にある画像上の再投影位置を抽出し、投影位置毎に当該再投影位置との最小距離を算出し、当該最小距離が属するカテゴリを判定する。
【００４３】
なお本実施形態では、計測時刻と撮像時刻が一定範囲にあるとは、計測時刻と撮像時刻が一致することを想定しているが、これに限定されるものではなく、ある程度の誤差を許容してもよい。
【００４４】
そして判定部２４は、算出された距離が閾値よりも大きい場合、計測続行を示すカテゴリに属すると判定し、算出された距離が閾値以下の場合、計測完了を示すカテゴリに属すると判定する。
【００４５】
以下、判定部２４の処理を具体的に説明する。
【００４６】
判定部２４は、まず、選択部２３により選択された候補点の集合ＴＣから、時刻がｔの候補点の集合Ｃａｎｄを抽出する。そして判定部２４は、時刻ｔの画像を複数の領域に分割し、各領域において、集合Ｃａｎｄに属する候補点の数をカウントし、候補点の数が最も多い領域に属する候補点を、計測状況の判定に用いる。
【００４７】
図３は、本実施形態の領域の分割手法の一例の説明図である。図３に示す例では、判定部２４は、画像４６上の候補点４０に対し、重心点４１を算出し、候補点４０に主成分分析をかけ、主成分方向４２を算出している。そして判定部２４は、主成分方向４２に伸びる直線４３を考え、画像４６を二つの領域４４、４５に分割し、候補点４０の数が多い領域４４に属する候補点４０を、計測状況の判定に用いる。
【００４８】
続いて判定部２４は、投影点の集合Ｐｒｏｊに属する投影点ｘｐ毎に候補点の数が最も多い領域に属する候補点ｘｃとの距離が最小となるペアを算出するとともに、当該領域に属する候補点ｘｃ毎に集合Ｐｒｏｊに属するｘｐとの距離が最小となるペアを算出し、ペアの集合Ｐを得る。
【００４９】
そして判定部２４は、各ペアに対し、距離Ｄを算出し、当該距離Ｄが所定値γ１以下であれば、当該ペアの候補点の計測済フラグＦを１に更新する。なお本実施形態では、所定値γ１は、画像の縦幅ないし横幅の１％を想定しているが、これに限定されるものではない。計測済フラグＦは、候補点（再投影点）に対応する三次元点Ｘ＿Ｔが計測できているか否かを示すフラグであり、１が計測できていることを示し、０が計測できていないことを示す。なお、計測済フラグＦの初期値は０である。また、計測済フラグＦの値は、第２算出部２２により再投影点の集合Ｔが更新され、候補点の集合ＴＣが更新されてもそのまま引き継がれるものとする。
【００５０】
更に判定部２４は、各ペアに対し、距離Ｄが所定値γ１以下であれば、第１カテゴリに属し、距離Ｄが所定値γ１より大きく所定値γ２以下であれば、第２カテゴリに属し、距離Ｄが所定値γ２より大きければ、第３カテゴリに属すると判定する。所定値γ２は、例えば、画像の縦幅ないし横幅の５％とすることができるが、これに限定されるものではない。また、カテゴリは、３つに限定されるものではなく、適宜設定できる。
【００５１】
最後に判定部２４は、計測終了かどうかの判定を行う。例えば、判定部２４は、集合ＴＣのうち、計測済フラグＦが１である要素の数が所定値Φ１より大きければ、計測を終了すると判断する。
【００５２】
報知制御部２５は、判定されたカテゴリが計測続行を示す場合、距離を小さくする方向への計測部１１による光線の照射を促す報知情報を報知部２６に報知させる。また報知制御部２５は、判定されたカテゴリが計測完了を示す場合、抽出された再投影位置に対する計測が完了したことを示す報知情報を報知部２５に報知させる。報知制御部２５は、報知部２６に、画像出力による報知、音声出力による報知、光出力による報知、及び振動による報知の少なくともいずれかを行わせる。
【００５３】
図４は、本実施形態の報知の一例を示す説明図である。図４に示すように、計測指示画像３７は、計測対象物３６を撮像した画像３０に対して、集合Ｐｒｏｊに含まれる投影点３４と、Ｃａｎｄに含まれる候補点３３を、整数値に離散化して描写する。ここで、候補点３３と、投影点３４は異なる色であることが望ましい。加えて、候補点３３は、対応する計測済フラグが１の場合と０の場合とで、異なる色で描写するか、１の点を描写しないことが望ましい。更に、報知制御部２５は、計測指示画像３７に投影点３４と候補点３３とのペアを結んだ矢印３５を描写する。
【００５４】
そして図４に示す例では、報知制御部２５は、距離Ｄを用いて判定したカテゴリを計測者に報知するために、計測指示画像３７にカテゴリに応じて異なる文章を表示している。図４に示す例では、カテゴリが第２カテゴリ（計測続行）の場合を例示しており、文章３２として、「ゆっくり近づけてください」と描写されている。なお、第３カテゴリ（計測続行）の場合は、文章３２として、「近づけてください」と描写され、第１カテゴリ（計測完了）の場合は、文章３２として、「計測できました」と描写される。
【００５５】
但し、報知制御部２５は、第１カテゴリの時には計測できたことを伝え、第２カテゴリ又は第３カテゴリの場合にはカテゴリが小さいほど計測部１１を低速で動かすことを計測者に促すよう報知できればよい。従って、文章３２の描写に限らず、文章の代わりに周期的なビープ音を発生させ、カテゴリが小さくなるほど音量を大きくしたり、周期を早くしたりすることで報知してもよい。他にも、矢印３５の色をカテゴリ毎に所定の色で描写するなどして報知してもよい。他にも、装置にＬＥＤなどの照明装置を予め取り付け、カテゴリごとに異なる色を発光させるなどして報知してもよい。
【００５６】
図５は、本実施形態の計測支援装置１０で行われる処理の手順の流れの一例を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、計測部１１は計測対象物の計測を行い、撮像部１２は計測対象物の撮像を行う（ステップＳ１０１、Ｓ１０３）。
【００５８】
続いて、第１算出部２１は、投影点の集合Ｐｒｏｊを算出する（ステップＳ１０５）。
【００５９】
続いて、第２算出部２２は、再投影点の集合Ｔを算出する（ステップＳ１０７）。
【００６０】
続いて、選択部２３は、再投影点の集合Ｔから、候補点の集合ＴＣを選択する（ステップＳ１０９）。
【００６１】
続いて、判定部２４は、候補点の集合ＴＣから時刻がｔの集合Ｃａｎｄを抽出し、投影点の集合Ｐｒｏｊに属する投影点ｘｐ毎に集合Ｃａｎｄに属する候補点ｘｃとの距離が最小となるペアを算出するとともに、集合Ｃａｎｄに属する候補点ｘｃ毎に集合Ｐｒｏｊに属する投影点ｘｐとの距離が最小となるペアを算出し、計測状況の判定対象のペアの集合Ｐを算出する（ステップＳ１１１）。
【００６２】
続いて、判定部２４は、各ペアに対し、距離Ｄを算出し、計測状況としてカテゴリや終了条件を判定する（ステップＳ１１２）。
【００６３】
そして判定部２４は、終了条件を満たす場合には、計測を終了する（ステップＳ１１３でＹｅｓ）。
【００６４】
一方、終了条件を満たさない場合には、報知制御部２５は、カテゴリに応じた報知を行い（ステップＳ１１５）、ステップ１０３に戻る。
【００６５】
以上のように本実施形態によれば、撮像部により撮像された画像から得られる計測対象物の位置への計測部による光線の照射を促す報知が行われるため、当該位置までの距離を精度よく計測することができる。この結果、計測対象物の３次元モデルの縮尺を精度よく算出できるため、計測対象物の３次元モデルの高精度化に寄与できる。
【００６６】
また本実施形態によれば、計測装置の配置制限等は課されないため、簡易に計測対象物の３次元モデルの高精度化に寄与できる。
【００６７】
（ハードウェア構成）
図６は、本実施形態の計測支援装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、上記各実施形態の計測支援装置１０は、ＣＰＵなどの制御装置９１と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの記憶装置９２と、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やＳＳＤ（Solid  State  Drive）などの外部記憶装置９３と、ディスプレイなどの表示装置９４と、マウスやキーボードなどの入力装置９５と、通信Ｉ／Ｆ９６と、レーザセンサなどの計測装置９７と、デジタルカメラなどの撮像装置９８とを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
【００６８】
本実施形態の計測支援装置１０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。また、本実施形態の計測支援装置１０で実行されるプログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。また、本実施形態の計測支援装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。
【００６９】
本実施形態の計測支援装置１０で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、例えば、制御装置９１が外部記憶装置９３からプログラムを記憶装置９２上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現されるようになっている。
【００７０】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、計測対象物の３次元モデルの高精度化に寄与できる。
【００７１】
なお本発明は、上記各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することができる。また上記各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わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００７２】
例えば、上記実施形態のフローチャートにおける各ステップを、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実施し、あるいは実施毎に異なった順序で実施してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０  計測支援装置
１１  計測部
１２  撮像部
１３  記憶部
２１  第１算出部
２２  第２算出部
２３  選択部
２４  判定部
２５  報知制御部
２６  報知部
【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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