(57)【要約】同一の平面上にない２点の間の距離を非接触で計測可能な寸法計測装置を得る。フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部（１１０）と、複数フレームの３次元画像を合成して物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部（１２０）と、３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部（１３０ａ）と、３次元画像または３次元モデルにおける複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部（１６０ａ）と、使用者に選択された２個の特徴部の間の距離を算出する寸法計測部（１５０ａ）とを備える。
2017056567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、
複数フレームの前記３次元画像を合成して前記物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、
前記３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、
前記３次元画像または前記３次元モデルにおいて前記複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、前記複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、
前記使用者に選択された前記２個の特徴部の間の前記３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部と
を備えることを特徴とする寸法計測装置。
【請求項２】
前記３次元画像を撮影する３Ｄ画像撮影部を備え、
前記３Ｄ画像取得部は、前記３Ｄ画像撮影部から前記３次元画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の寸法計測装置。
【請求項３】
前記特徴抽出部は、前記複数の特徴部のそれぞれの信頼度を算出し、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部のそれぞれに対して前記信頼度に応じて異なる画像を生成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の寸法計測装置。
【請求項４】
前記特徴抽出部は、前記複数の特徴部の周辺における前記３次元モデルを構成する点群の密度に基づいて前記信頼度を算出することを特徴とする請求項３に記載の寸法計測装置。
【請求項５】
前記複数の特徴部は、前記物体の頂点を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項６】
前記複数の特徴部は、前記物体の頂点を結んで得られる線分を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項７】
前記複数の特徴部は、前記物体の頂点で囲まれる平面を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項８】
前記寸法計測部は、前記２個の特徴部の間の最短距離を算出することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項９】
前記特徴抽出部は、前記使用者に指定された不要領域の外に位置する特徴部のみを抽出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１０】
前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記１個目の特徴部からの距離を計測可能な特徴部を前記複数の特徴部の中から抽出して、２個目の特徴部の選択候補とする候補抽出部を備え、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記選択候補のそれぞれの位置を示す画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１１】
前記３Ｄ画像撮影部の位置および姿勢に基づいて前記３次元モデルにおける注目領域を設定する領域設定部を備え、
前記特徴抽出部は、前記注目領域の内部に存在する特徴部のみを抽出する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１２】
前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後の３Ｄ画像撮影部の位置または姿勢の変化を検出し、検出した前記変化に基づいて前記複数の特徴部の中から２個目の特徴部の選択候補を抽出する候補抽出部を備え、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記選択候補のそれぞれの位置を示す画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１３】
前記候補抽出部は、前記１個目の特徴部に対して前記変化の方向に位置する特徴部を抽出して前記選択候補とすることを特徴とする請求項１２に記載の寸法計測装置。
【請求項１４】
前記寸法計測部は、前記使用者に選択された前記２個の特徴部に関連する複数の特徴部を予め設定されるルールに従って抽出し、抽出された複数の特徴部の間の距離も算出することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１５】
前記寸法計測部は、前記２個の特徴部として前記使用者に２個の頂点が選択された場合には、前記使用者に選択された前記２個の頂点を結ぶ線分に対して垂直な線分の端点となる頂点を前記関連する特徴部として抽出することを特徴とする請求項１４に記載の寸法計測装置。
【請求項１６】
前記寸法計測部は、前記２個の特徴部として前記使用者に２個の頂点が選択された場合には、前記使用者に選択された前記２個の頂点を結ぶ線分に対して平行な平面を前記関連する特徴部として抽出することを特徴とする請求項１４に記載の寸法計測装置。
【請求項１７】
前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、予め設定されるルールに従って前記１個目の特徴部に関連する特徴部を前記複数の特徴部の中から抽出して、２個目の特徴部の選択候補とする候補抽出部を備え、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記選択候補のそれぞれの位置を示す画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体の寸法を非接触で計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デプス画像撮像手段で対象物を撮影し、二次元画像の画素ごとに深さ情報を備えたデプス画像を取得し、取得されたデプス画像に含まれる平面領域の縦横の辺の長さを求める寸法計測装置が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の寸法計測装置は、取得されたデプス画像から平面領域を抽出し、抽出された平面領域を二次元画像に射影した領域を四角形に近似した輪郭を抽出し、二次元画像上の輪郭をデプス画像の平面上の輪郭に変換して、平面領域の縦横の辺の長さを求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／１４７８６３号公報（要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の寸法計測装置では、抽出した平面領域の縦横の辺の長さは求めることができるが、同一の平面上にない２点の間の距離を計測できないという問題があった。【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、同一の平面上にない２点の間の距離を非接触で計測可能な寸法計測装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明における寸法計測装置は、フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、複数フレームの３次元画像を合成して物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、３次元画像または３次元モデルにおいて複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、使用者に選択された２個の特徴部の間の３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明における寸法計測装置は、フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、複数フレームの３次元画像を合成して物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、３次元画像または３次元モデルにおいて複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、使用者に選択された２個の特徴部の間の３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部とを備えるので、同一の平面上にない２点の間の距離を非接触で計測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１による寸法計測装置の構成を表す図。
【図２】本発明の実施の形態１による寸法計測装置の動作の流れを表す図。
【図３】本発明の実施の形態１による寸法計測装置のハードウェア構成の一例を表す図。
【図４】本発明の実施の形態１による寸法計測装置のハードウェア構成の別の例を表す図。
【図５】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において３Ｄモデル作成部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図６Ａ】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において３Ｄモデル作成部の動作を説明するための模式図。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において３Ｄモデル作成部の動作を説明するための模式図。
【図６Ｃ】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において３Ｄモデル作成部の動作を説明するための模式図。
【図７】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において特徴抽出部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図８】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において頂点データ記憶部に記憶されるデータの構造の一例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において寸法計測部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図１０】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において表示制御部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図１１】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において特徴部を表すグラフィックの一例を表す模式図。
【図１２】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において特徴部を表すグラフィックの別の例を表す模式図。
【図１３】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において特徴部を表すグラフィックの別の例を表す模式図。
【図１４】本発明の実施の形態１による寸法計測装置において特徴部を表すグラフィックの別の例を表す模式図。
【図１５】本発明の実施の形態２による寸法計測装置の構成を表す図。
【図１６】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において特徴抽出部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図１７】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において表示制御部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図１８】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において入力イベント処理部の動作を説明する図。
【図１９】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において寸法計測部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図２０】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において寸法計算部の動作を説明する図。
【図２１】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において寸法計算部の動作を説明する模式図。
【図２２】本発明の実施の形態２による寸法計測装置において寸法計算部の動作を説明する模式図。
【図２３】本発明の実施の形態３による寸法計測装置の構成を表す図。
【図２４】本発明の実施の形態３による寸法計測装置において特徴抽出部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図２５】本発明の実施の形態３による寸法計測装置において特徴部を表すグラフィックの一例を表す模式図。
【図２６】本発明の実施の形態４による寸法計測装置の構成を表す図。
【図２７】本発明の実施の形態４による寸法計測装置の動作の流れを表す図。
【図２８】本発明の実施の形態４による寸法計測装置において候補抽出部の動作を説明する図。
【図２９】本発明の実施の形態４による寸法計測装置において特徴抽出部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図３０】本発明の実施の形態４による寸法計測装置において寸法計測部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図３１】本発明の実施の形態４による寸法計測装置において寸法計算部の動作を説明する図。
【図３２】本発明の実施の形態５による寸法計測装置の構成を表す図。
【図３３】本発明の実施の形態５による寸法計測装置において領域設定部の動作を説明するための模式図。
【図３４】本発明の実施の形態５による寸法計測装置において特徴抽出部の構成と関連するブロックとを表す図。
【図３５】本発明の実施の形態６による寸法計測装置の構成を表す図。
【図３６Ａ】本発明の実施の形態６による寸法計測装置において特徴抽出部の動作を説明するための模式図。
【図３６Ｂ】本発明の実施の形態６による寸法計測装置において特徴抽出部の動作を説明するための模式図。
【図３７】本発明の実施の形態７による寸法計測装置の構成を表す図。
【図３８】本発明の実施の形態７による寸法計測装置において寸法計測部およびルールデータ記憶部の動作を説明するための模式図。
【図３９】本発明の実施の形態７による寸法計測装置の動作の流れを表す図。
【図４０】本発明の実施の形態８による寸法計測装置の構成を表す図。
【図４１】本発明の実施の形態８による寸法計測装置において候補抽出部およびルールデータ記憶部の動作を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による寸法計測装置の構成を表す図である。なお、図１は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。本実施の形態の寸法計測装置は、計測処理部１００ａと、３Ｄ画像撮影部２００と、入力部３００と、出力部４００とを備える。計測処理部１００ａは、３Ｄ画像取得部１１０と、３Ｄモデル作成部１２０と、特徴抽出部１３０ａと、入力イベント処理部１４０ａと、寸法計測部１５０ａと、表示制御部１６０ａとを備える。また、３Ｄ画像撮影部２００は、距離センサ２０１と、ＲＧＢ画像センサ２０２とを備える。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態１による寸法計測装置の動作の流れを表す図である。なお、図２に示す動作の流れは、一例を示したものであり、一部の動作の順序が入れ替わる場合もあり、一部の動作が同時に並列して行われる場合もある。以下、図１および図２を用いて、本実施の形態の寸法計測装置の動作について説明する。本実施の形態の寸法計測装置の動作は、図示していない動作制御部によって制御さる。
【００１１】
寸法計測装置の動作が開始されると、寸法測定装置の動作はステップＳ１００へと移行する。ステップＳ１００では、３Ｄ画像撮影部２００が、物体の３次元画像をフレーム単位で撮影する。以下では、３次元画像を３Ｄ画像と称する。ここで、３Ｄ画像撮影部２００で撮影される物体は、単数の物体に限定されず、多くの場合では複数の物体となる。言い換えると、３Ｄ画像撮影部２００は、１つ以上の物体が存在する光景を撮影する。例えば、３Ｄ画像撮影部２００が室内を撮影する場合には、室内に置かれた机などの他、壁、扉、床や天井も物体となる。３Ｄ画像撮影部２００で複数の物体が撮影された場合、寸法計測装置は、同一の物体上にある２点間の距離または異なる物体上にある２点間の距離を計測する。
【００１２】
３Ｄ画像とは、物体の同じ位置を撮影した２次元画像（２Ｄ画像）と距離画像とがセットになった画像である。また、２Ｄ画像とは、物体の各位置の明るさを２次元に配列された各画素で取得した画像である。２Ｄ画像には、白黒画像とカラー画像とがある。カラー画像は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の明るさで表現されるＲＧＢ画像が一般的である。また、距離画像とは、撮影素子から物体の各位置までの距離情報を画素ごとに取得した画像である。３Ｄ画像撮影部２００において、距離センサ２０１は距離画像を取得し、ＲＧＢ画像センサはＲＧＢ画像を取得する。
【００１３】
距離センサ２０１とＲＧＢ画像センサ２０２とは、一体化されていても構わない。また、３Ｄ画像撮影部２００は、距離画像とＲＧＢ画像とを個別の画像ではなく、１つの画像として出力しても構わない。本実施の形態の寸法計測装置においては、３Ｄ画像撮影部２００は、距離画像とＲＧＢ画像とを個別の画像として出力するものとして説明する。ただし、距離画像とＲＧＢ画像とは、同期して撮影されたものとする。３Ｄ画像撮影部２００は、撮影した３Ｄ画像をフレーム毎に計測処理部１００ａへと出力する。より詳細には、距離センサ２０１は、距離画像を３Ｄ画像取得部１１０へとフレーム毎に出力し、ＲＧＢ画像センサ２０２は、ＲＧＢ画像を３Ｄ画像取得部１１０および表示制御部１６０ａへとフレーム毎に出力する。距離画像とＲＧＢ画像の出力は同期している。ステップＳ１００の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１１０へと移行する。
【００１４】
ステップＳ１１０では、３Ｄ画像取得部１１０が、３Ｄ画像撮影部２００から３Ｄ画像をフレーム単位で取得し、３Ｄモデル作成部１２０へと出力する。ステップＳ１１０の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１２０へと移行する。
【００１５】
ステップＳ１２０では、３Ｄモデル作成部１２０が、フレーム単位で入力された複数の３Ｄ画像を位置合わせして合成し（つなぎ合わせ）、撮影された物体の３次元モデル（３Ｄモデル）を作成または更新する。なお、３Ｄモデル作成部１２０で作成または更新される３Ｄモデルは、必ずしも単一の物体の３Ｄモデルではなく、多くの場合は、複数の物体を含んだ３Ｄモデルとなる。撮影位置が異なり、撮影範囲の一部が重なっている複数フレームの３Ｄ画像を合成することで、１フレームの３Ｄ画像に比べて高解像度の３Ｄモデルを作成することが可能となる。
【００１６】
なお、最初の処理では、入力された３Ｄ画像と同等の３Ｄモデルが作成されることになるが、続いて入力される３Ｄ画像を順次、作成済みの３Ｄモデルに合成していくことで、より高解像度の３Ｄモデルに更新されることになる。複数の３Ｄ画像を位置合わせする手法は、従来から報告されており、これらの手法を用いることができる。例えば、３Ｄ画像に含まれる特徴点を抽出し、各３Ｄ画像に含まれる特徴点を手掛かりにする手法がある。また、別の手法としては、３Ｄ画像に含まれる平面を抽出し、各３Ｄ画像に含まれる平面を手掛かりにする手法がある。
【００１７】
３Ｄモデル作成部１２０は、入力された最新の３Ｄ画像における座標と、更新された３Ｄモデルにおける座標との対応付けを表す座標変換用の情報も作成する。３Ｄ画像における座標とは、３Ｄ画像に写った各点の３次元位置を表す座標とする。３Ｄ画像における座標は、３Ｄ画像の各画素の位置および各画素で取得された距離と相互に変換できる。また、３Ｄモデルにおける座標とは、３Ｄモデルが作成された空間において、３Ｄモデルにおける各点の３次元位置を表す座標となる。座標変換用の情報とは、例えば、３Ｄ画像の座標と３Ｄモデルの座標とを相互に変換する行列式である。３Ｄ画像の座標と３Ｄモデルの座標とを変換することは、３Ｄ画像の視点（撮影箇所）と３Ｄモデルの基準視点（例えば、最初に撮影した３Ｄ画像の撮影箇所）とを変換することと同等である。したがって、座標変換用の情報としては、３Ｄ画像を撮影した際の３Ｄ画像撮影部の位置、姿勢の情報であってもよい。
【００１８】
座標変換用の情報は、入力された３Ｄ画像と３Ｄモデルとを位置合わせする際に得られる。３Ｄモデル作成部１２０は、更新された３Ｄモデルを特徴抽出部１３０ａへと出力する。また、３Ｄモデル作成部１２０は、更新された３Ｄモデルおよび座標変換用の情報を表示制御部１６０ａへと出力する。ステップＳ１２０の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１３０へと移行する。
【００１９】
ステップＳ１３０では、特徴抽出部１３０ａが、入力された３Ｄモデルにおける１つ以上の特徴部を抽出する。ここで、特徴部とは、寸法を計測する際の端点（始点または終点）となる可能性がある点、または端点となる可能性がある点を含むと推測される領域である。また、特徴抽出部１３０ａは、抽出した特徴部の識別番号と関連付けて、抽出した特徴部の３Ｄモデルにおける座標を記憶する。本実施の形態の寸法計測装置では、後述の通り、特徴部として頂点を抽出する。
【００２０】
したがって、特徴抽出部１３０ａが出力する特徴部の座標は、点の座標となる。一方、特徴部として平面など領域を抽出する場合には、特徴抽出部１３０ａが出力する特徴部の座標は、特徴部が存在する範囲を表す情報となる。さらに、特徴抽出部１３０ａは、抽出した特徴部の信頼度も算出する。特徴部の信頼度とは、抽出された特徴部の座標の正確度を表す指標となる。特徴抽出部１３０ａは、算出した信頼度も抽出した特徴部の識別番号と関連付けて記憶する。ステップＳ１３０の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１４０へと移行する。
【００２１】
ステップＳ１４０では、表示制御部１６０ａが、入力されたＲＧＢ画像または３Ｄモデルに、特徴部を表すグラフィックを重ね合わせた表示画像を作成または更新する。表示制御部１６０ａは、特徴抽出部１３０ａに記憶された特徴部の識別番号、座標および信頼度を読み出す。グラフィックを重ね合わせる際には、表示制御部１６０ａは、特徴抽出部１３０ａから取得した特徴部の座標と、３Ｄモデル作成部１２０から入力された座標変換用の情報とを使用する。また、表示制御部１６０ａは、特徴抽出部１３０ａから取得した特徴部の信頼度に合わせて、グラフィックの表示を変更してもよい。表示制御部１６０ａは、特徴部の３Ｄモデルにおける座標を入力イベント処理部１４０ａへと出力する。また、表示制御部１６０ａは、ＲＧＢ画像にグラフィックを重ね合わせた場合、重ね合わせた位置を対応する特徴部の識別番号と関連付けて特徴抽出部に記憶させる。
【００２２】
また、表示制御部１６０ａは、作成または更新した表示画像を出力部４００へと出力する。出力部４００は、画像表示装置である。本実施の形態の寸法測定装置の使用者は、出力部４００に表示された画像を確認し、表示された特徴部の中から寸法測定の端点となる特徴部を選択することができる。すなわち、出力部４００に表示された特徴部は、寸法測定における端点の候補となる。ステップＳ１４０の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１５０へと移行する。
【００２３】
ステップＳ１５０では、図示していない動作制御部が、寸法測定装置の使用者によって、入力部３００を介した入力操作が行われたかどうかを判断する。入力操作が行われなかった場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１００へと戻る。一方、入力操作が行われた場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１６０へと移行する。ステップＳ１６０、Ｓ１６１およびＳ１６２では、入力イベント処理部１４０ａが、使用者が入力部３００を介して行った入力操作の内容を判別し、判別結果に応じた処理を行う。ステップＳ１６０では、入力イベント処理部１４０ａは、使用者の入力操作が特徴部の選択か否かを判断する。
【００２４】
使用者の入力操作が、特徴部の選択ではない他の操作（例えば、メニュー操作）であった場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１６１へと移行する。ステップＳ１６１では、
入力イベント処理部１４０ａが、使用者の入力操作に合わせた処理を行う。この際、必要に応じて、表示制御部１６０ａが、入力イベント処理部１４０ａにおける処理結果を表示画像に反映する。ステップＳ１６１の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１５０へと戻る。一方、使用者の入力操作が、特徴部の選択であった場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１６２へと移行する。ステップＳ１６２では、入力イベント処理部１４０ａは、１個目の特徴部が選択されたのか、２個目が選択されたのかの判断を行う。
【００２５】
１個目の特徴部が選択された場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１６３へと移行する。ステップＳ１６３では、表示制御部１６０ａが、１個目の特徴部が選択されたことを使用者に通知し、２個目の特徴部の選択を促すように、表示画像を更新する。ステップＳ１６３の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１５０へと戻る。一方、２個目の特徴部が選択された場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１６４へと移行する。ステップＳ１６４では、表示制御部１６０ａが、２個目の特徴部が選択されたことを使用者に通知するように、表示画像を更新する。ステップＳ１６４の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１７０へと移行する。
【００２６】
ステップＳ１７０では、寸法計測部１５０ａが、選択された２個の特徴部の座標の情報を入力イベント処理部１４０ａから取得し、寸法の計測を行う。ステップＳ１７０の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１８０へと移行する。ステップＳ１８０では、表示制御部１６０ａが、寸法計測部１５０ａにおける寸法測定結果を使用者に通知するとともに、計測を終了するか否かの選択を促すように、表示画像を更新する。ステップＳ１８０の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１９０へと移行する。ステップＳ１９０では、入力イベント処理部１４０ａが、計測の終了が選択された否かを判断する。計測の終了が選択されなかった場合、寸法測定装置の動作はステップＳ１００へと戻る。一方、計測の終了が選択された場合、寸法測定装置の動作は終了する。以上が本実施の形態の寸法測定装置の動作である。
【００２７】
次に本実施の形態の寸法測定装置を実現するためのハードウェア構成について述べる。図３は、本発明の実施の形態１による寸法計測装置のハードウェア構成の一例を表す図である。図３は、専用の処理回路５０１を用いた場合のハードウェア構成を表している。計測処理部１００ａは、処理回路５０１で実現される。３Ｄ画像撮影部２００は、３Ｄ画像撮影装置５０２で実現される。入力部３００は、入力装置５０３で実現される。入力装置５０３としては、タッチパネル、マウス、ペン型デバイス、視線センサなど、選択した点を指定できる手段を備えた装置を用いることができる。また、入力装置５０３は、音声識別装置、ハンドジェスチャを識別するセンサなどを備えてもよい。
【００２８】
出力部４００は、前述の通り、画像表示装置５０４で実現される。画像表示装置５０４は、例えば、液晶表示装置、プロジェクタなどである。画像表示装置５０４は、タッチパネルを搭載したタッチディスプレイであってもよい。また、画像表示装置５０４は、タブレット端末などの携帯端末に搭載されるディスプレイであってもよい。さらに、画像表示装置５０４は、メガネ型ディスプレイなど着用型のディスプレイであってもよい。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態１による寸法計測装置のハードウェア構成の別の例を表す図である。図４は、プロセッサ５０５とメモリ５０６とを用いた場合のハードウェア構成を表している。図４のハードウェア構成では、計測処理部１００ａは、メモリ５０６に記憶されたプログラムをプロセッサ５０５で処理することによって実現される。さらに、タブレット端末を用いれば、計測処理部１００ａ、入力部３００、出力部４００をすべて実現することも可能である。計測処理部１００ａは、タブレット端末に搭載されるプロセッサとメモリで実現することができる。また、入力部３００は、タブレット端末に搭載されるタッチパネルで実現でき、出力部４００は、タブレット端末に搭載されるディスプレイで実現できる。なお、他の実施の形態の寸法計測装置も、同様のハードウェア構成で実現できる。
【００３０】
次に、本実施の形態の寸法測定装置の動作について、さらに詳しく説明する。まず、３Ｄモデル作成部１２０の動作について説明する。３Ｄモデル作成部１２０の動作は、図２のステップＳ１２０に対応する。本実施の形態の寸法測定装置において、３Ｄモデル作成部１２０は、３Ｄ画像に含まれる特徴点および平面の情報を用いて、３Ｄモデルと３Ｄ画像とをつなぎ合わせ、３Ｄモデルを更新する。なお、３Ｄモデルと３Ｄ画像とをつなぎ合わせることで、結果的に複数の３Ｄ画像をつなぎ合わせることになる。例えば、特表２０１５−５１５６５５号公報には、３Ｄ画像に含まれる特徴点および面を抽出し、３Ｄモデルにおける特徴点および面と位置合わせする手法が記載されている。
【００３１】
図５は、本実施の形態の寸法計測装置において、３Ｄモデル作成部１２０の構成と関連するブロックとを表す図である。なお、図５において、３Ｄモデル作成部１２０と周辺のブロックとの間の情報の流れは図示しているが、周辺のブロック間の情報の流れは図示を省略している。これは、以降の図においても同様である。３Ｄモデル作成部１２０は、平面抽出部１２１と、照合部１２２と、モデル更新部１２３と、３Ｄモデル記憶部１２４とを備える。平面抽出部１２１は、３Ｄ画像取得部１１０から入力された３Ｄ画像から、３Ｄ画像のつなぎ合わせに有効な特徴点および平面を抽出する。なお、平面抽出部１２１で抽出される特徴点と、特徴抽出部１３０ａで抽出される特徴部とは、必ずしも同一のものではない。次に、照合部１２２は、３Ｄ画像から抽出された特徴点および平面と、３Ｄモデル記憶部に記憶されている３Ｄモデルに含まれる特徴点および平面とを照合し、一致する特徴点および平面を探索する。
【００３２】
一致する特徴点および平面が見つかった場合、照合部１２２は、見つけられた特徴点および平面の位置が一致するように、３Ｄ画像と３Ｄモデルとを位置合わせした後につなぎ合わせ、新たな３Ｄモデルを作成する。照合部１２２は、３Ｄ画像または３Ｄモデルを回転、平行移動などさせることで、位置合わせを行う。照合部１２２は、新たな３Ｄモデルをモデル更新部１２３へと出力する。位置合わせを行う際には、３Ｄ画像における座標（すなわち、ＲＧＢ画像における座標）と、新たな３Ｄモデルにおける座標とを対応付ける情報も得られるので、照合部１２２は、得られた情報を座標変換用の情報として表示制御部１６０ａへと出力する。
【００３３】
モデル更新部１２３は、３Ｄモデル記憶部１２４に記憶される３Ｄモデルを新たな３Ｄモデルに更新する。また、モデル更新部１２３は、新たな３Ｄモデルにおける特徴点および平面の情報も３Ｄモデル記憶部１２４に記憶する。また、モデル更新部１２３は、新たな３Ｄモデルを特徴抽出部１３０ａおよび表示制御部１６０ａへと出力する。さらに、モデル更新部１２３は、新たな３Ｄモデルにおける平面の情報を特徴抽出部１３０ａへと出力する。図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、本実施の形態の寸法計測装置において、３Ｄモデル作成部１２０の動作を説明するための模式図である。図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、室内を撮影した場合を表す模式図である。なお、ここでは、２枚の３Ｄ画像を位置合わせする場合について説明する。３Ｄモデル作成部１２０は、実際には３Ｄ画像と３Ｄモデルとの位置合わせを行うのであるが、この場合でも考え方は同様である。
【００３４】
図６Ａの破線は、１回目の撮影範囲を表しており、図６Ｂの破線は、２回目の撮影範囲を表している。左側の壁際にある机の上面の一部と、正面の壁の一部とは、両方の撮影範囲内となっている。平面抽出部１２１は、これらの平面を抽出し、照合部１２２は、抽出された平面が一致するように、２枚の３Ｄ画像の位置合わせを行う。図６Ｃの破線は、２回の撮影において、撮影範囲が重なっている範囲を表している。２枚の３Ｄ画像をつなぎ合わせることで、この範囲については情報が増加し、解像度が向上することになる。さらに多数の３Ｄ画像をつなぎ合わせれば、高解像度の３Ｄモデルを作成可能となる。３Ｄモデル作成部１２０は、以上のように動作する。
【００３５】
次に、特徴抽出部１３０ａの動作について説明する。特徴抽出部１３０ａの動作は、図２のステップＳ１３０に対応する。本実施の形態の寸法計測装置において、特徴抽出部１３０ａは、特徴部として物体の頂点を抽出する。物体には壁なども含まれる。図７は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴抽出部１３０ａの構成と関連するブロックとを表す図である。特徴抽出部１３０ａは、頂点抽出部１３１ａと、信頼度算出部１３２と、頂点データ記憶部１３３ａとを備える。頂点抽出部１３１ａは、３Ｄモデル作成部１２０から入力された３Ｄモデルに含まれる頂点を抽出する。頂点抽出部１３１ａは、３Ｄモデルに含まれる平面のうち３つ以上の平面が交わる点を頂点として抽出する。例えば、頂点抽出部１３１ａは、３Ｄモデルに含まれる平面のパラメータを用いて頂点の位置を算出する。別の例としては、頂点抽出部１３１ａは、角形状をモデル化したパターンとの３Ｄ照合処理を行って頂点を抽出する。頂点抽出部１３１ａは、抽出した頂点の３Ｄモデルにおける座標を頂点データ記憶部１３３ａに記憶する。
【００３６】
信頼度算出部１３２は、頂点抽出部１３１ａで抽出された頂点のそれぞれに対し、信頼度を算出する。各頂点の信頼度は、その頂点の周辺における３Ｄモデルの解像度に基づいて求められる。ここで、３Ｄ画像撮影部２００で取得される３Ｄ画像は、３次元空間の各点における明るさの情報の集まりである。すなわち、３Ｄ画像における物体の形状は、３次元空間における点群の分布として取得されている。３Ｄ画像から作成される３Ｄモデルにおける物体の形状も、３次元空間における点群の分布で表現される。これらの点群の密度が、３Ｄモデルの解像度となる。３Ｄモデルがより高密度の点群で構成されているほど、３Ｄモデルに含まれる各頂点の位置はより正確となる。
【００３７】
信頼度算出部１３２は、各頂点の周辺の点群の密度を計算し、点群の密度が高いほどその頂点の信頼度を高くし、点群の密度が低いほどその頂点の信頼度を低くする。なお、点群の密度を計算する範囲の広さは、適宜設定される。また、頂点の信頼度は、点群の密度に対して線形の関係としてもよいし、非線形の関係としてもよい。信頼度算出部１３２は、算出した頂点の信頼度を頂点データ記憶部１３３ａに記憶する。頂点データ記憶部１３３ａは、頂点の識別番号と対応付けて、頂点抽出部１３１ａで抽出された頂点の３Ｄモデルにおける座標、信頼度算出部１３２で算出された頂点の信頼度、および表示制御部１６０ａから入力されたグラフィックを重ね合わせたＲＧＢ画像上の位置を記憶する。
【００３８】
図８は、頂点データ記憶部１３３ａに記憶されるデータの構造の一例を示す図である。図８において、Ｎは、抽出された頂点の数を表す。また、図８では記載を省略しているが、実際には、頂点データ記憶部１３３ａには、求められた各数値が記憶される。頂点データ記憶部１３３ａに記憶されたデータは、入力イベント処理部１４０ａ、寸法計測部１５０ａおよび表示制御部１６０ａによって読み出される。特徴抽出部１３０ａは、以上のように動作する。
【００３９】
次に、入力イベント処理部１４０ａの動作について説明する。入力イベント処理部１４０ａの動作は、図２のステップＳ１６０、Ｓ１６１およびＳ１６２に対応する。入力イベント処理部１４０ａは、入力装置を介して入力されたイベントを判別して、イベントに対応した処理を行う。入力イベント処理部１４０ａは、使用者による入力種別（タッチ・ドラッグなど）および入力箇所（画面上の位置）を判別し、入力種別および座標に紐付けられたイベントを判別する。入力イベント処理部１４０ａは、イベントの１つとして、特徴部の選択イベントを判別する。これは、使用者が特徴部の選択を行った場合のイベントである。特徴部が選択されたか否かは、使用者による入力箇所に基づいて判断する。
【００４０】
入力イベント処理部１４０ａは、特徴抽出部１３０ａに記憶されるデータを参照して、特徴部を表すグラフィックが表示画像上のどの位置に描画されたかの情報を取得する。使用者による入力箇所がグラフィックの位置から所定の範囲内であれば、入力イベント処理部１４０ａは、使用者が特徴部の選択を行ったと判別する（図２のステップＳ１６０）。また、特徴部の選択が行われた場合、入力イベント処理部１４０ａは、１個目の特徴部が選択されたのか、２個目が選択されたのかを判断する（図２のステップＳ１６２）。同時に、入力イベント処理部１４０ａは、選択された特徴部の識別番号を記憶する。
【００４１】
１個目の特徴部が選択された場合、入力イベント処理部１４０ａは、表示制御部１６０ａに、１個目の特徴部が選択されたことを使用者に通知し、２個目の特徴部の選択を使用者に促す画像を描画するようにコマンドを送る。一方、２個目の特徴部が選択された場合、入力イベント処理部１４０ａは、表示制御部１６０ａに、２個目の特徴部が選択されたことを使用者に通知する画像を描画するようにコマンドを送る。同時に、入力イベント処理部１４０ａは、寸法計測部１５０ａに、選択された２つの特徴部の間の距離を計測するようにコマンドを送る。このコマンドには、選択された２つの特徴部の識別番号も含まれている。なお、図２のステップＳ１６１の動作は、上述した通りである。入力イベント処理部１４０ａは、以上のように動作する。
【００４２】
次に、寸法計測部１５０ａの動作について説明する。寸法計測部１５０ａの動作は、図２のステップＳ１７０に対応する。図９は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計測部１５０ａの構成と関連するブロックとを表す図である。寸法計測部１５０ａは、寸法計算部１５１ａと、寸法データ記憶部１５２とを備える。寸法計算部１５１ａは、選択された２個の特徴部の３Ｄモデルにおける座標を特徴抽出部１３０ａから取得し、寸法の計測を行う。寸法計算部１５１ａは、２つの特徴部の３次元座標から、２つの特徴部のユークリッド距離を算出する。寸法計算部１５１ａは、算出した寸法データと、２つの特徴部の３次元座標とを寸法データ記憶部１５２に格納する。また、寸法計算部１５１ａは、計測結果の表示制御を行う信号を、表示制御部１６０ａへと出力する。寸法データ記憶部１５２は、寸法データの識別番号と対応付けて、寸法データおよび２つの特徴部の３次元座標を記憶する。寸法データ記憶部１５２に記憶された情報は、表示制御部１６０ａによって読み出される。寸法計測部１５０ａは、以上のように動作する。
【００４３】
次に、表示制御部１６０ａの動作について説明する。表示制御部１６０ａの動作は、図２のステップＳ１４０、Ｓ１６３、Ｓ１６４およびＳ１８０に対応する。図１０は、本実施の形態の寸法計測装置において、表示制御部１６０ａの構成と関連するブロックとを表す図である。表示制御部１６０ａは、頂点表示制御部１６１と、寸法表示制御部１６２と、描画部１６３とを備える。頂点表示制御部１６１は、それぞれの特徴部の３Ｄモデルにおける座標と、信頼度とを特徴抽出部１３０ａから取得し、信頼度が所定の閾値以上である特徴部については、特徴部を表すグラフィックをＲＧＢ画像または３Ｄモデル上に描画させるコマンドを描画部に送る。このコマンドには、ＲＧＢ画像または３Ｄモデルにおける描画位置も含まれる。特徴部を表すグラフィックをＲＧＢ画像上に描画する場合には、頂点表示制御部１６１は、３Ｄモデル作成部１２０から入力される座標変換用の情報を用いて、ＲＧＢ画像上の描画位置を求める。なお、頂点表示制御部１６１は、信頼度が所定の閾値以上である特徴部に限定せず、全ての特徴部についてグラフィックを描画させても良い。
【００４４】
図１１は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴部を表すグラフィックの一例を表す模式図である。図１１の例では、特徴部を表すグラフィックは黒色の丸型のグラフィックとなっている。なお、図１１は簡略化されているが、机６０１の天板および脚は、厚みを持っており、側面を有している。この点は、以降の図においても同様である。また、頂点表示制御部１６１は、各特徴部の信頼度に応じて異なるグラフィックを描画させてもよい。図１２は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴部を表すグラフィックの別の例を表す模式図である。図１２の例では、特徴部を表すグラフィックの大きさが、特徴部の信頼度に応じて変化しており、信頼度が高い特徴部ほど大きな黒色の丸型のグラフィックで表示されている。このように表示することで、使用者は各特徴部の信頼度を容易に把握することができる。
【００４５】
頂点表示制御部１６１は、各特徴部の信頼度に応じて、グラフィックの大きさを変化させる他に、グラフィックの色、透明度または形を変化させてもよい。図１３は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴部を表すグラフィックの別の例を表す模式図である。図１３の例では、所定の信頼度を基準として、信頼度の高い特徴部が黒色の丸型のグラフィック、信頼度の低い特徴部が白色の丸型のグラフィックで表示されている。このように表示することでも、使用者は各特徴部の信頼度を容易に把握することができる。また、頂点表示制御部１６１は、特徴部を表すグラフィックの近くに、各特徴部の信頼度を表示しても良い。
【００４６】
また、頂点表示制御部１６１は、表示するＲＧＢ画像または３Ｄモデルの視点となる位置から各特徴点までの距離を反映して、グラフィックの大きさを変化させてもよい。図１４は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴部を表すグラフィックの別の例を表す模式図である。図１４の例では、特徴部を表すグラフィックの大きさが、表示するＲＧＢ画像の視点となる位置からの距離を反映して変化しており、距離が近い特徴部ほど大きな黒色の丸型のグラフィックで表示されている。このように表示することで、使用者は各特徴部の位置関係を容易に把握することができる。
【００４７】
また、頂点表示制御部１６１は、表示するＲＧＢ画像または３Ｄモデルの視点から各特徴部への角度を反映して、グラフィックの形状を変化させてもよい。例えば、頂点表示制御部１６１は、角度により見え方が異なるグラフィックを使用し、表示するＲＧＢ画像または３Ｄモデルの視点から各特徴部への角度を反映して、グラフィックを表示する角度を変化させる。このように表示することでも、使用者は各特徴部の位置関係を容易に把握することができる。また、頂点表示制御部１６１は、表示するＲＧＢ画像または３Ｄモデルの輝度や色を考慮して、特徴部を表すグラフィックの色や輝度を変化させてもよい。頂点表示制御部１６１が、各特徴部の位置において、見分けやすい色や輝度のグラフィックを表示させることで、使用者の視認性を向上することができる。
【００４８】
さらに、頂点表示制御部１６１は、使用者によって１個目または２個目の特徴部が選択された際には、選択された特徴部を表すグラフィックの色、大きさまたは形を変化させてもよい。この結果、使用者は、選択済みの特徴部と、未選択の特徴部とを識別可能となる。
【００４９】
次に、寸法表示制御部１６２について述べる。寸法表示制御部１６２は、寸法計測部１５０ａから、寸法データと２つの特徴部の３次元座標とを取得する。また、寸法表示制御部１６２は、２つの特徴部の間の寸法を示す画像を描画するように、描画部１６３にコマンドを送る。この際、寸法表示制御部１６２は、２つの特徴部の間に直線などを描画するように、描画部１６３にコマンドを送ってもよい。このような描画を行うことで、使用者は、寸法が計測された箇所を識別することが容易となる。
【００５０】
また、寸法表示制御部１６２は、使用者によって１個目の特徴部が選択された際には、２個目の特徴部の選択を使用者に促すメッセージを描画するように、描画部１６３にコマンドを送る。また、寸法表示制御部１６２は、使用者によって２個目の特徴部が選択された際には、２個目の特徴部が選択されたことを通知するメッセージを描画するように、描画部１６３にコマンドを送る。描画部１６３は、頂点表示制御部１６１または頂点表示制御部１６１からのコマンドに従って、ＲＧＢ画像または３Ｄモデルの上に、グラフィックまたはメッセージを描画し、出力部４００へと出力する。描画部１６３が、ＲＧＢ画像または３Ｄモデルのいずれの画像の上に描画するかは、メニュー操作などで使用者が選択できるように構成してもよい。表示制御部１６０ａは、以上のように動作する。
【００５１】
本実施の形態の寸法計測装置は、以上のように動作する。本実施の形態の寸法計測装置によれば、３Ｄ画像撮影部は、空間または物体の３次元画像をフレーム単位で撮影する。また、３Ｄモデル作成部は、複数フレームの３次元画像を合成して空間または物体の３次元モデルを作成する。また、特徴抽出部は、３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する。また、表示制御部は、３次元画像または３次元モデルにおける複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、複数の特徴部のうち２つ特徴部の選択を使用者に促す。また、寸法計測部は、選択された２つの特徴部の間の距離を計算する。
【００５２】
したがって、本実施の形態の寸法計測装置によれば、同一の平面上にない２点の間の距離を計測可能となる。例えば、２点間の距離を測定する場合に、その２点の間に、空間または障害物が存在するような場合でも、２点間の距離を測定可能である。また、本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者は、測定の端点を容易に指定することができる。一般に、タブレット端末に表示された点をタッチパネルなどで指定する場合、使用者が測定の端点を正確に指定することが困難であった。本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者は、表示された特徴点の中から測定の端点を選択すれば良いので、測定の端点を容易に指定することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者は、測定の端点に実際に触れることなく、寸法を測定することが可能となる。この結果、使用者が直接触れられない場所にある箇所、または安全上の問題から近付けない箇所についても、寸法を測定することが可能となる。また、本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者は、物体または空間を撮影しながら、その物体または空間内の寸法を測定することができる。したがって、実在する物体または空間も参照して、出力部４００に表示される特徴部が意図に合ったものかどうかを確認できる。もし、使用者の意図に合った特徴部が表示されていない場合、撮影条件などを変更して再計測することも可能である。
【００５４】
また、本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者は、計測された寸法と、実在する物体または空間とを見比べることができ、明らかにおかしな測定結果は除外できるとともに、再計測も可能となる。さらに、予め想定していた寸法と、計測結果とが大きく異なる場合、再計測も可能となる。使用者は、撮影条件を変更して再計測を行っても良いし、特徴点も信頼度が十分高くなってから再計測を行っても良い。また、本実施の形態の寸法計測装置は、信頼度算出部１３２を備えているので、使用者は、必要な計測精度と計測時間とを考慮して、特徴部を選択するタイミングを決定することができる。例えば、高い測定精度を必要としない場合には、使用者は、特徴部の信頼度が十分高くなる前に特徴部を選択することも可能であり、その場合には撮影開始から計測完了までの時間を短縮することができる。なお、信頼度算出部１３２は、本発明の寸法計測装置に必須の構成ではなく、省略することも可能である。
【００５５】
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２による寸法計測装置の構成を表す図である。上記の実施の形態１による寸法計測装置は、３Ｄモデルにおける頂点を特徴部として抽出するものであった。一方、図１５に示す本実施の形態の寸法計測装置は、頂点に加えて、３Ｄモデルにおける平面および線分も特徴部として抽出する。なお、図１５は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。なお、図１５に示す寸法計測装置において、図１に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。図１５に示す寸法計測装置は、図１に示すものとは、計測処理部１００ｂに備える特徴抽出部１３０ｂ、入力イベント処理部１４０ｂ、寸法計測部１５０ｂおよび表示制御部１６０ｂの構成又は動作が異なる。また、本実施の形態の寸法計測装置の動作の流れは、図２に示したものと同様となるが、一部のステップにおける詳細な動作が異なる。
【００５６】
以下、本実施の形態の寸法計測装置の構成および動作について、実施の形態１で述べたものとの差異を説明する。まず、特徴抽出部１３０ｂについて述べる。特徴抽出部１３０ｂの動作は、図２のステップＳ１３０に対応する。図１６は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴抽出部１３０ｂの構成と関連するブロックとを表す図である。特徴抽出部１３０ｂは、頂点抽出部１３１ａと、信頼度算出部１３２と、平面及び線分選択部１３４と、特徴データ記憶部１３５ａとを備える。また、特徴データ記憶部１３５ａは、頂点データ記憶部１３３ａと平面及び線分データ記憶部１３６ａとを備える。頂点抽出部１３１ａ、信頼度算出部１３２および頂点データ記憶部１３３ａは、実施の形態１におけるものと同様である。
【００５７】
平面及び線分選択部１３４は、３Ｄモデル作成部１２０で抽出された平面のうち、信頼度の高い平面を選択する。また、平面及び線分選択部１３４は、３Ｄモデル作成部１２０で抽出された平面に基づいて、信頼度の高い線分を抽出する。平面及び線分選択部１３４は、信頼度算出部１３２で算出された頂点の信頼度に基づいて、平面の信頼度および線分の信頼度を算出する。平面及び線分選択部１３４は、３Ｄモデル作成部１２０で抽出された各平面に対して、各平面を囲う頂点の信頼度を頂点データ記憶部１３３ａから取得し、各平面の信頼度を算出する。例えば、平面及び線分選択部１３４は、頂点の信頼度の平均値を算出して平面の信頼度とする。平面及び線分選択部１３４は、頂点の信頼度の最小値を算出して平面の信頼度としても良い。平面及び線分選択部１３４は、算出した平面の信頼度が、あらかじめ設定される閾値以上である場合には、その平面の識別番号と、その平面を囲う頂点の識別番号と、その平面の信頼度とを平面及び線分データとして平面及び線分データ記憶部１３６ａに記憶する。
【００５８】
また、平面及び線分選択部１３４は、３Ｄモデル作成部１２０で抽出された各平面の辺を線分として抽出する。平面及び線分選択部１３４は、抽出された各線分の両端となる頂点の信頼度を頂点データ記憶部１３３ａから取得し、各線分の信頼度を算出する。例えば、平面及び線分選択部１３４は、頂点の信頼度の平均値を算出して線分の信頼度とする。平面及び線分選択部１３４は、頂点の信頼度の最小値を算出して線分の信頼度としても良い。平面及び線分選択部１３４は、算出した線分の信頼度が、あらかじめ設定される閾値以上である場合には、その線分の識別番号と、その線分の両端となる頂点の識別番号と、その線分の信頼度とを線分データとして平面及び線分データ記憶部１３６ａに記憶する。
【００５９】
入力イベント処理部１４０ｂ、寸法計測部１５０ｂおよび表示制御部１６０ｂは、特徴データ記憶部１３５ａに記憶されるデータを参照することで、平面または線分が存在する範囲の座標を取得することができる。より具体的には、入力イベント処理部１４０ｂ、寸法計測部１５０ｂおよび表示制御部１６０ｂは、平面及び線分データ記憶部１３６ａに記憶されるデータと、頂点データ記憶部１３３ａに記憶されるデータとを参照することで、平面または線分が存在する範囲の座標を取得することができる。
【００６０】
次に、表示制御部１６０ｂについて述べる。図２のステップＳ１４０では、表示制御部１６０ｂが、入力されたＲＧＢ画像または３Ｄモデルに、特徴部を表すグラフィックを重ね合わせた表示画像を作成または更新する。ここで、本実施の形態の表示制御部１６０ｂの動作の一部は、実施の形態１における表示制御部１６０ａの動作とは異なる。以下では、実施の形態１における動作とは異なる動作に絞って説明する。図１７は、本実施の形態の寸法計測装置において、表示制御部１６０ｂの構成と関連するブロックとを表す図である。表示制御部１６０ｂは、寸法表示制御部１６２と、描画部１６３と、特徴表示制御部１６４とを備える。また、特徴表示制御部１６４は、頂点表示制御部１６１と、平面及び線分表示制御部１６５とを備える。なお、頂点表示制御部１６１、寸法表示制御部１６２および描画部１６３は、実施の形態１におけるものと同様である。
【００６１】
特徴表示制御部１６４は、それぞれの特徴部の３Ｄモデルにおける座標と、信頼度とを特徴抽出部１３０ａから取得し、信頼度が所定の閾値以上である特徴部については、特徴部を表すグラフィックをＲＧＢ画像または３Ｄモデル上に描画させるコマンドを描画部に送る。このコマンドには、ＲＧＢ画像または３Ｄモデルにおける描画位置も含まれる。特徴部を表すグラフィックをＲＧＢ画像上に描画する場合には、特徴表示制御部１６４は、３Ｄモデル作成部１２０から入力される座標変換用の情報を用いて、ＲＧＢ画像上の描画位置を求める。
【００６２】
頂点表示制御部１６１は、特徴抽出部で抽出された特徴部の中で、頂点に対して上記の処理を行う。一方、平面及び線分表示制御部１６５は、特徴抽出部で抽出された特徴部の中で、線分および平面に対して上記の処理を行う。特徴部が線分の場合、その線分の両端となる頂点の座標が、特徴部の座標となる。また、特徴部が線分の場合、平面及び線分表示制御部１６５は、所定の色の線分を描画させるコマンドを描画部に送る。描画させる線分の色は、透過色であっても良い。一方、特徴部が平面の場合、その平面を囲う頂点の座標が、特徴部の座標となる。また、特徴部が平面の場合、平面及び線分表示制御部１６５は、その平面の上に、所定の色で着色された平面を重ねて描画させるコマンドを描画部に送る。視認性を考慮すると、描画させる平面の色は、透過色である方が望ましい。また、描画させる線分の色と、描画させる平面の色とは、異なる色である方が、視認性を向上させる上では望ましい。また、描画させる線分および平面の色は、描画位置におけるＲＧＢ画像または３Ｄモデルの色と識別しやすい色であることが望ましい。ここで、色が異なるとは、色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つが異なることを意味する。
【００６３】
また、平面及び線分表示制御部１６５は、各特徴部の信頼度に応じて、描画に用いる色または透明度を変化させてもよい。さらに、平面及び線分表示制御部１６５は、使用者によって１個目または２個目の特徴部が選択された際には、選択された特徴部を表すグラフィックの色を変化させても良い。この結果、使用者は、選択済みの特徴部と、未選択の特徴部とを識別可能となる。なお、表示制御部１６０ｂは、特徴部を表すグラフィックを描画させる際に、平面の上に線分、線分の上に頂点が描画されるように制御する。このように制御することで、例えば、線分のグラフィックが、平面のグラフィックに隠されてしまうことを回避できる。上記以外の表示制御部１６０ｂの動作は、実施の形態１における表示制御部１６０ａの動作と同様である。
【００６４】
次に、入力イベント処理部１４０ｂについて述べる。図２のステップＳ１６０では、入力イベント処理部１４０ｂが、使用者による特徴部の選択が行われたか否かを判断する。入力イベント処理部１４０ｂは、使用者による入力操作が行われた箇所と、特徴部の表示箇所とに基づいて、特徴部が選択されたか否かを判断する。この点は、実施の形態１の入力イベント処理部１４０ａの動作と同様である。ただし、本実施の形態の寸法計測装置においては、特徴部が重なって表示される可能性がある。
【００６５】
そこで、本実施の形態の寸法計測装置において、入力イベント処理部１４０ｂは、頂点、線分、平面の順に優先順位を付けて、特徴部が選択されたか否かを判断する。図１８は、本実施の形態の寸法計測装置において、入力イベント処理部１４０ｂの動作を説明する図である。図１８は、本実施の形態の寸法計測装置において、図２のステップＳ１６０の動作の詳細を示している。まず、ステップＳ１６０Ａにおいて、入力イベント処理部１４０ｂは、頂点が選択されたか否かを判断する。頂点が選択された場合には、入力イベント処理部１４０ｂの動作は、ステップＳ１６０Ｄへと移行し、入力イベント処理部１４０ｂは、その頂点が特徴部として選択されたと判断する。頂点が選択されなかった場合には、入力イベント処理部１４０ｂの動作は、ステップＳ１６０Ｂへと移行する。
【００６６】
次に、ステップＳ１６０Ｂにおいて、入力イベント処理部１４０ｂは、線分が選択されたか否かを判断する。線分が選択された場合には、入力イベント処理部１４０ｂの動作は、ステップＳ１６０Ｄへと移行し、入力イベント処理部１４０ｂは、その線分が特徴部として選択されたと判断する。線分が選択されなかった場合には、入力イベント処理部１４０ｂの動作は、ステップＳ１６０Ｃへと移行する。次に、ステップＳ１６０Ｃにおいて、入力イベント処理部１４０ｂは、平面が選択されたか否かを判断する。平面が選択された場合には、入力イベント処理部１４０ｂの動作は、ステップＳ１６０Ｄへと移行し、入力イベント処理部１４０ｂは、その平面が特徴部として選択されたと判断する。平面が選択されなかった場合には、入力イベント処理部１４０ｂの動作は、ステップＳ１６０Ｅへと移行し、入力イベント処理部１４０ｂは、特徴部が選択されなかったと判断する。入力イベント処理部１４０ｂは、以上のように動作して、特徴部が選択されたか否かを判断する。上記以外の入力イベント処理部１４０ｂの動作は、実施の形態１における入力イベント処理部１４０ａの動作と同様である。
【００６７】
次に、寸法計測部１５０ｂについて述べる。図１９は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計測部１５０ｂの構成と関連するブロックとを表す図である。図１９に示す寸法計測部１５０ｂの構成は、実施の形態１の寸法計測部１５０ａの構成と基本的には同じである。ただし、寸法計算部１５１ｂの動作が、実施の形態１における寸法計算部１５１ａと異なる。本実施の形態の寸法計測装置では、選択された特徴部は、頂点に限定されず、線分または平面の可能性もある。したがって、寸法計算部１５１ｂは、２つの特徴部の間の最短距離を計算する。
【００６８】
図２０は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計算部１５１ｂの動作を説明する図である。図２０は、本実施の形態の寸法計測装置において、図２のステップＳ１７０の動作の詳細を示している。まず、ステップＳ１７１において、寸法計算部１５１ｂは、選択された特徴部に頂点が含まれているか否かを判断する。言い換えると、ステップＳ１７１において、寸法計算部１５１ｂは、選択された２個の特徴部のうちの少なくとも一方が頂点であるか否かを判断する。特徴部に頂点が含まれている場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７２へと移行する。一方、特徴部に頂点が含まれていない場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７７へと移行する。
【００６９】
ステップＳ１７２では、寸法計算部１５１ｂは、選択された２個の特徴部が両方とも頂点であるか否かを判断する。特徴部が両方とも頂点である場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７３へと移行する。一方、特徴部の片方が頂点ではない場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７４へと移行する。ステップＳ１７３では、選択された特徴部は２個とも頂点であるので、寸法計算部１５１ｂは、実施の形態１における寸法計算部１５１ａと同様に、選択された２個の頂点のユークリッド距離を算出し、寸法データとして出力する。
【００７０】
ステップＳ１７４では、選択された特徴部の一方は頂点であり、他方は線分または平面となる。ステップＳ１７４では、寸法計算部１５１ｂは、一方の特徴部として選択された頂点を通り、他方の特徴部として選択された線分または平面に対して垂線となる直線が存在するか否かを判断する。垂線が存在する場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７５へと移行する。一方、垂線が存在しない場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７６へと移行する。
【００７１】
ステップＳ１７５では、寸法計算部１５１ｂは、上記の垂線における頂点から平面または線分までの長さを算出し、選択された特徴部の間の寸法として出力する。図２１は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計算部１５１ｂの動作を説明する模式図である。図２１は、ステップＳ１７５における寸法計算部１５１ｂの動作を説明する模式図となっている。一方の特徴部として頂点６０２ａが選択され、他方の特徴部として平面６０３ａが選択された場合には、頂点６０２ａを通り、平面６０３ａに対して垂線６０４が存在する。なお、図２１において、頂点６０２ａは黒色の丸、平面６０３ａは斜線、垂線６０４は点線で表示している。したがって、ステップＳ１７５では、寸法計算部１５１ｂは、垂線６０４の長さを算出し、寸法データとして出力する。
【００７２】
ステップＳ１７６では、寸法計算部１５１ｂは、一方の特徴部として選択された頂点から、他方の特徴部として選択された線分または平面までの最短距離を探索し、選択された特徴部の間の寸法として出力する。図２２は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計算部１５１ｂの動作を説明する模式図である。図２２は、ステップＳ１７６における寸法計算部１５１ｂの動作を説明する模式図となっている。一方の特徴部として頂点６０２ｂが選択され、他方の特徴部として平面６０３ｂが選択された場合には、頂点６０２ｂを通り、平面６０３ｂに対して垂線となる直線は存在しない。なお、図２２において、頂点６０２ｂは黒色の丸、平面６０３ｂは斜線で表示している。したがって、ステップＳ１７６では、寸法計算部１５１ｂは、平面６０３ｂ内の各位置から、頂点６０２ｂへのユークリッド距離を求め、最短となる距離を見つけ出して、寸法データとして出力する。
【００７３】
ステップＳ１７７では、選択された特徴部は両方とも、線分または平面となる。ステップＳ１７７では、寸法計算部１５１ｂは、選択された２個の特徴部を結ぶ垂線が存在するか否かを判断する。言い換えると、ステップＳ１７７では、寸法計算部１５１ｂは、選択された２個の平面または線分の両方と垂直に交わる直線が存在するか否かを判断する。垂線が存在する場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７８へと移行する。一方、垂線が存在しない場合には、寸法計算部１５１ｂの動作は、ステップＳ１７９へと移行する。
【００７４】
ステップＳ１７８では、寸法計算部１５１ｂは、上記の垂線における特徴部間の長さを算出し、寸法データとして出力する。ステップＳ１７９では、寸法計算部１５１ｂは、一方の特徴部として選択された線分または平面から、他方の特徴部として選択された線分または平面までの最短距離を探索し、選択された特徴部の間の寸法として出力する。言い換えると、ステップＳ１７９では、寸法計算部１５１ｂは、一方の特徴部として選択された線分内または平面内の各位置から、他方の特徴部として選択された線分内または平面内の各位置へのユークリッド距離を求め、最短となる距離を見つけ出して、寸法データとして出力する。
【００７５】
寸法計算部１５１ｂは、算出した寸法データと、２つの特徴部の３次元座標とを寸法データ記憶部１５２に格納する。また、寸法計算部１５１ｂは、計測結果の表示制御を行う信号を、表示制御部１６０ｂへと出力する。寸法データ記憶部１５２は、寸法データの識別番号と対応付けて、寸法データおよび２つの特徴部の３次元座標を記憶する。寸法データ記憶部１５２に記憶された情報は、表示制御部１６０ｂによって読み出される。寸法計測部１５０ｂは、以上のように動作する。
【００７６】
本実施の形態の寸法計測装置において、上述した以外の動作は、実施の形態１におけるものと同様である。本実施の形態の寸法計測装置によれば、撮影された物体または空間に存在する線分または平面の間の距離も測定可能となる。したがって、例えば離れて配置されている２個の物体のそれぞれについて、他方の物体と向かい合う面を特徴部として選択することで、使用者は物体間の距離を容易に計測することができる。また、本実施の形態の寸法計測装置は、実施の形態１で述べたのと同様の効果も有する。
【００７７】
ここで、本実施の形態の寸法計測装置においては、使用者は、特徴部として頂点だけではなく、線分または平面も選択できる利点がある。一方で、全ての特徴部をグラフィックとして表示した場合には、使用者にとって視認性の悪い表示となる可能性もある。そこで、本実施の形態の寸法計測装置は、予め使用者に特徴部の種別（頂点、線分または平面）を選択させ、選択された種別の特徴部のみをグラフィックとして表示するように構成されても良い。例えば、特徴部を選択する前に、寸法計測装置は、使用者に特徴部の種別を選択させる。使用者が平面を選択した場合には、寸法計測装置は、平面を示すグラフィックのみを表示する。
【００７８】
別の例としては、寸法計測装置は、１個目の特徴部の選択と、２回目の特徴部の選択との際に、それぞれ使用者に特徴部の種別を選択させても良い。使用者が１個目の特徴部を選択する前に、寸法計測装置は、使用者に特徴部の種別を選択させる。使用者が平面を選択した場合には、寸法計測装置は、平面を示すグラフィックのみを表示する。次に、使用者が２個目の特徴部を選択する前に、寸法計測装置は、再び使用者に特徴部の種別を選択させる。使用者が線分を選択した場合には、寸法計測装置は、線分を示すグラフィックのみを表示する。このように構成することで、特徴部を選択する際の使用者の視認性を向上することができる。
【００７９】
実施の形態３．
撮影される空間に、多数の物体が存在するような場合、全ての特徴点を抽出し、グラフィックとして表示すると、寸法計測装置の処理の負荷が重くなり、寸法計測装置が高速に動作できない可能性が考えられる。また、使用者にとっても視認性が低下し、特徴部の選択の際の操作性も低下する可能性が考えられる。そこで、本実施の形態の寸法計測装置は、特徴部の抽出が不要な領域を使用者が指定可能な構成としたものである。以下では、特徴部の抽出が不要な領域を不要領域と呼ぶ。図２３は、本発明の実施の形態３による寸法計測装置の構成を表す図である。なお、図２３は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。図２３に示す寸法計測装置は、計測処理部１００ｃにおいて、不要領域を指定する信号が入力イベント処理部１４０ｃから特徴抽出部１３０ｃに入力される点で、実施の形態２における寸法計測装置とは異なる。なお、図２３に示す寸法計測装置において、図１または図１５に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。
【００８０】
入力部３００を介して、使用者から不要領域が指定されると、入力イベント処理部１４０ｃは、指定された不要領域の情報を特徴抽出部１３０ｃへと出力する。特徴抽出部１３０ｃは、入力された不要領域の情報も用いて、特徴部を抽出する。なお、不要領域は、寸法計測の端点が存在しない領域となる。図２４は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴抽出部１３０ｃの構成と関連するブロックとを表す図である。特徴抽出部１３０ｃにおいて、頂点抽出部１３１ｂのみが実施の形態２におけるものと異なる。
【００８１】
頂点抽出部１３１ｂには、不要領域の情報が入力イベント処理部１４０ｃから入力される。頂点抽出部１３１ｂは、入力された不要領域の情報を３Ｄモデルの座標に変換する。また、頂点抽出部１３１ｂは、３Ｄモデル作成部１２０から入力された３Ｄモデルに含まれる頂点を抽出する。次に、頂点抽出部１３１ｂは、抽出した頂点が不要領域内に存在するか否かを判定し、不要領域内に存在する頂点を除去し、不要領域外に存在する頂点のみを頂点データ記憶部１３３ａに記憶する。
【００８２】
本実施の形態の寸法計測装置の他の動作は、実施の形態２におけるものと同様である。図２５は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴部を表すグラフィックの一例を表す模式図である。図２５の例では、特徴部は頂点のみが表示されており、特徴部を表すグラフィックは黒色の丸型のグラフィックとなっている。図２５において、点線で囲まれた不要領域６０５の内部の特徴部に対してはグラフィックが表示されていない。
【００８３】
本実施の形態の寸法計測装置は、以上のように動作する。本実施の形態の寸法計測装置によれば、寸法計測装置の処理の負荷を軽減することができる。また、使用者の視認性を向上し、特徴部の選択の際の操作性も向上することが可能となる。また、本実施の形態の寸法計測装置は、実施の形態１で述べたのと同様の効果も有する。なお、本実施の形態の寸法計測装置において、使用者はタッチパネルを用いて不要領域の位置を指定するほか、撮影した画像における特定の色を指定し、その色の領域を不要領域として設定することも可能である。さらに、本実施の形態の寸法計測装置の変形例としては、使用者は不要領域の位置を指定するのではなく、不要領域ではない領域を指定するように構成しても良い。この構成においては、使用者は、間接的に不要領域の位置を指定することになる。
【００８４】
実施の形態４．
図２６は、本発明の実施の形態４による寸法計測装置の構成を表す図である。上記の実施の形態２による寸法計測装置は、選択された２つの特徴部を結ぶ垂線が存在しない場合には、２つの特徴部の間の最短距離を探索して寸法データとして出力するものであった。一方、図２６に示す本実施の形態の寸法計測装置は、１個目の特徴部が選択された後に、２個目の特徴部の選択候補として、寸法の計測が可能な特徴部を抽出し、抽出された選択候補に対してのみグラフィック描画する。本実施の形態の寸法計測装置は、１個目の特徴部との間に垂線が存在する特徴部を選択候補として抽出する。一般に、使用者が寸法を計測する場合には、２つの特徴部を結ぶ垂線が存在する場合が多いと考えられる。したがって、寸法計測装置が選択候補を抽出することで、使用者の操作性を向上させる効果が得られる。
【００８５】
なお、図２６は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。図２６に示す寸法計測装置において、図１５に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。図２６に示す寸法計測装置は、図１５に示すものとは、計測処理部１００ｄに候補抽出部１７０ａを備える点で異なる。また、図２６に示す寸法計測装置は、図１５に示すものとは、特徴抽出部１３０ｄ、入力イベント処理部１４０ｄ、寸法計測部１５０ｃおよび表示制御部１６０ｃの構成又は動作が異なる。
【００８６】
図２７は、本発明の実施の形態４による寸法計測装置の動作の流れを表す図である。なお、図２７に示す動作の流れは、一例を示したものであり、一部の動作の順序が入れ替わる場合もあり、一部の動作が同時に並列して行われる場合もある。図２７に示す動作の流れは、図２に示すものとは、ステップＳ１６５、Ｓ２００及びＳ２１０が追加されている点で異なる。また、本実施の形態における寸法計測装置は、一部のステップにおける動作が、実施の形態２で述べたものと異なる。以下、図２６および図２７を用いて、本実施の形態の寸法計測装置の動作について、実施の形態２で述べたものとの差異を説明する。
【００８７】
まず、ステップＳ１６２、ステップＳ１６３、ステップＳ２００およびステップＳ１６５における本実施の形態の寸法計測装置の動作について説明する。ステップＳ１６２では、入力イベント処理部１４０ｄは、１個目の特徴部が選択されたのか、２個目が選択されたのかの判断を行う。また、入力イベント処理部１４０ｄは、選択された特徴部の情報を候補抽出部１７０ａに出力する。ステップＳ１６３では、寸法計測装置は、表示制御部１６０ｃが、１個目の特徴部が選択されたことを使用者に通知するように、表示画像を更新する。ステップＳ１６３の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ２００へと移行する。ステップＳ２００では、候補抽出部１７０ａが、選択候補を抽出する。図２８は、本実施の形態の寸法計測装置において、候補抽出部１７０ａの動作を説明する図である。図２８は、本実施の形態の寸法計測装置において、図２７のステップＳ２００の動作の詳細を示している。
【００８８】
まず、ステップＳ２０１では、候補抽出部１７０ａは、使用者によって選択された１個目の特徴部が頂点であるか否かを判断する。１個目の特徴部が頂点である場合には、候補抽出部１７０ａの動作は、ステップＳ２０２へと移行する。一方、１個目の特徴部が頂点ではない場合には、候補抽出部１７０ａの動作は、ステップＳ２０４へと移行する。ステップＳ２０２では、候補抽出部１７０ａは、特徴抽出部１３０ｄで抽出された全ての頂点を選択候補として抽出し、特徴抽出部１３０ｄに記憶される全ての頂点の候補フラグを１にする。
【００８９】
ここで、本実施の形態の寸法計測装置における特徴抽出部１３０ｄについて説明する。図２９は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴抽出部１３０ｄの構成と関連するブロックとを表す図である。特徴抽出部１３０ｄは、頂点抽出部１３１ａと、信頼度算出部１３２と、平面及び線分選択部１３４と、特徴データ記憶部１３５ｂとを備える。また、特徴データ記憶部１３５ｂは、頂点データ記憶部１３３ｂと平面及び線分データ記憶部１３６ｂとを備える。特徴データ記憶部１３５ｂ、頂点データ記憶部１３３ｂおよび平面及び線分データ記憶部１３６ｂ以外の構成は、実施の形態２におけるものと同様である。
【００９０】
頂点データ記憶部１３３ｂ及び平面及び線分データ記憶部１３６ｂは、特徴部として抽出された頂点、平面または線分の識別番号に関連付けて、各特徴部の候補フラグを記憶している点で、実施の形態２におけるものとは異なる。また、頂点データ記憶部１３３ｂ及び平面及び線分データ記憶部１３６ｂは、候補抽出部１７０ａからもアクセス可能となっている点で、実施の形態２におけるものとは異なる。頂点データ記憶部１３３ｂ及び平面及び線分データ記憶部１３６ｂに記憶される候補フラグは、寸法測定装置の動作開始時には全て１となっている。候補フラグは、対応する特徴部が選択候補であるか否かを表している。候補フラグが１の場合には、対応する特徴部は選択候補であり、候補フラグが０の場合には、対応する特徴部は選択候補ではない。候補フラグを１にする動作は、選択候補を抽出する動作に相当する。
【００９１】
再び図２８を用いて、候補抽出部１７０ａの動作を説明する。ステップＳ２０２では、候補抽出部１７０ａは、頂点データ記憶部１３３ｂに記憶される全ての頂点の候補フラグを１にする。ステップＳ２０２における動作が完了すると、候補抽出部１７０ａの動作は、ステップＳ２０３へと移行する。ステップＳ２０３では、候補抽出部１７０ａは、平面及び線分データ記憶部１３６ｂに記憶される全ての平面および線分のそれぞれについて、１個目の特徴部として選択された頂点を通り、その平面または線分に対して垂線となる直線が存在するか否かを判定する。垂線が存在する場合には、候補抽出部１７０ａは、平面及び線分データ記憶部１３６ｂにアクセスし、その平面または線分に対応する候補フラグを１にする。一方、垂線が存在しない場合には、候補抽出部１７０ａは、平面及び線分データ記憶部１３６ｂにアクセスし、その平面または線分に対応する候補フラグを０にする。
【００９２】
ステップＳ２０４では、１個目に選択された特徴部は、平面または線分となる。ステップＳ２０４では、候補抽出部１７０ａは、平面及び線分データ記憶部１３６ｂに記憶される全ての平面および線分のそれぞれについて、その平面または線分と、１個目の特徴部として選択された平面または線分との両方に対して垂線となる直線が存在するか否かを判定する。垂線が存在する場合には、候補抽出部１７０ａは、平面及び線分データ記憶部１３６ｂにアクセスし、その平面または線分に対応する候補フラグを１にする。一方、垂線が存在しない場合には、候補抽出部１７０ａは、平面及び線分データ記憶部１３６ｂにアクセスし、その平面または線分に対応する候補フラグを０にする。以上が、ステップＳ２００における候補抽出部１７０ａの動作である。ステップＳ２００の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１６５へと移行する。
【００９３】
ステップＳ１６５では、表示制御部１６０ｃは、それぞれの特徴部の３Ｄモデルにおける座標と、信頼度と、候補フラグとを特徴抽出部１３０ｄから取得し、信頼度が所定の閾値以上であり、候補フラグが１である特徴部については、特徴部を表すグラフィックをＲＧＢ画像または３Ｄモデル上に描画させる。ステップＳ１６５の動作が完了すると、寸法測定装置の動作はステップＳ１５０へと戻る。使用者は、描画されたグラフィックを参照して、２個目の特徴部を選択することになる。
【００９４】
次に、図２７に示すステップＳ１７０における本実施の形態の寸法計測装置の動作について説明する。ステップＳ１７０では、寸法計測部１５０ｃが、選択された２個の特徴部の座標の情報を入力イベント処理部１４０ｄから取得し、寸法の計測を行う。図３０は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計測部１５０ｃの構成と関連するブロックとを表す図である。図３０に示す寸法計測部１５０ｃの構成は、図１９に示す実施の形態２の寸法計測部１５０ｂの構成と基本的には同じである。ただし、寸法計算部１５１ｃの動作が、実施の形態２における寸法計算部１５１ｂと異なる。
【００９５】
図３１は、本実施の形態の寸法計測装置において、寸法計算部１５１ｃの動作を説明する図である。図３１は、本実施の形態の寸法計測装置において、図２７のステップＳ１７０の動作の詳細を示している。本実施の形態の寸法計測装置においては、候補抽出部１７０ａが、１個目の特徴部との間に垂線が存在する特徴部を選択候補として抽出する。したがって、寸法計算部１５１ｃの動作は、実施の形態２における寸法計算部１５１ｂの動作に比べて、一部の処理が省略されたものとなる。なお、図３１に示す各ステップの動作は、実施の形態２で述べたものと同様である。
【００９６】
以下では、図３１に示す寸法計算部１５１ｃの動作を簡単に説明する。まず、ステップＳ１７１において、寸法計算部１５１ｃは、選択された特徴部に頂点が含まれているか否かを判断する。特徴部に頂点が含まれている場合には、寸法計算部１５１ｃの動作は、ステップＳ１７２へと移行する。一方、特徴部に頂点が含まれていない場合には、寸法計算部１５１ｃの動作は、ステップＳ１７８へと移行する。ステップＳ１７２では、寸法計算部１５１ｃは、選択された２個の特徴部が両方とも頂点であるか否かを判断する。特徴部が両方とも頂点である場合には、寸法計算部１５１ｃの動作は、ステップＳ１７３へと移行する。一方、特徴部の片方が頂点ではない場合には、寸法計算部１５１ｃの動作は、ステップＳ１７５へと移行する。
【００９７】
ステップＳ１７３では、寸法計算部１５１ｃは、選択された２個の頂点のユークリッド距離を算出し、寸法データとして出力する。ステップＳ１７５では、寸法計算部１５１ｂは、一方の特徴部として選択された頂点を通り、他方の特徴部として選択された線分または平面に対して垂線となる直線において、頂点から平面または線分までの長さを算出し、選択された特徴部の間の寸法として出力する。ステップＳ１７８では、寸法計算部１５１ｃは、選択された２個の特徴部を結ぶ垂線において、特徴部間の長さを算出し、寸法データとして出力する。図２７のステップＳ１７０において、寸法計測部１５０ｃは、以上のように動作する。
【００９８】
次に、図２７に示すステップＳ２１０における本実施の形態の寸法計測装置の動作について説明する。ステップＳ２１０では、図示していない動作制御部が、頂点データ記憶部１３３ｂに記憶される候補フラグと、平面及び線分データ記憶部１３６ｂに記憶される候補フラグとを全てリセットする。言い換えると、ステップＳ２１０では、図示していない動作制御部が、頂点データ記憶部１３３ｂに記憶される候補フラグと、平面及び線分データ記憶部１３６ｂに記憶される候補フラグとを全て１にする。候補フラグがすべてリセットされることによって、次に１個目の特徴部を選択する場合には、使用者は、信頼度が所定値以上の全ての特徴部を選択することが可能となる。
【００９９】
本実施の形態の寸法計測装置において、以上で述べた以外の動作は、実施の形態２で述べたものと同様である。本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者の操作性を向上させることができる。また、本実施の形態の寸法計測装置は、実施の形態１で述べたのと同様の効果も有する。
【０１００】
実施の形態５．
図３２は、本発明の実施の形態５による寸法計測装置の構成を表す図である。上記の実施の形態３による寸法計測装置は、特徴部の抽出が不要な領域を使用者が手動で指定するものであった。一方、図３２に示す本実施の形態の寸法計測装置は、使用者が注目している対象物を推定し、その対象物の近傍に設定した領域内の特徴部のみを抽出する。以下では、使用者が注目している対象物の近傍に設定した領域を注目領域と呼ぶ。すなわち、本実施の形態の寸法計測装置は、計測作業における使用者の行動に基づいて、自動的に特徴部を抽出する。
【０１０１】
なお、図３２は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。図３２に示す寸法計測装置において、図２３に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。図３２に示す寸法計測装置は、図２３に示すものとは、計測処理部１００ｅに領域設定部１８０を備える点で異なる。また、図３２に示す寸法計測装置は、入力イベント処理部１４０ｃではなく、入力イベント処理部１４０ｂを備える点で、図２３に示すものとは異なる。入力イベント処理部１４０ｂは、図１５に示すものと同一のものである。さらに、図３２に示す寸法計測装置は、図２３に示すものとは、特徴抽出部１３０ｅ、表示制御部１６０ｄの構成または動作が異なる。
【０１０２】
３Ｄモデル作成部１２０は、３Ｄ画像取得部１１０によって順次取得される３Ｄ画像の位置合わせのために、３Ｄ画像を撮影した際の３Ｄ画像撮影部２００の位置および姿勢を推定し、位置姿勢情報を生成する。位置姿勢情報は、３Ｄ画像を撮影した際の３Ｄ画像撮影部２００の位置である自己位置の推定結果と、３Ｄ画像を撮影した際の３Ｄ画像撮影部２００の姿勢である自己姿勢の推定結果とを含む。この位置姿勢情報は、３Ｄモデル作成部１２０が作成する３Ｄモデルの座標における、３Ｄ画像撮影部２００の位置および姿勢の情報である。領域設定部１８０は、３Ｄモデル作成部１２０から位置姿勢情報を受け取り、３Ｄモデルに対して注目領域を設定する。
【０１０３】
本実施の形態における領域設定部１８０の動作について、さらに詳しく述べる。図３３は、本実施の形態の寸法計測装置において、領域設定部１８０の動作を説明するための模式図である。図３３において、３Ｄモデル作成部１２０が推定した自己位置６０６を白色の丸型のグラフィックで記載している。ここで、３Ｄ画像取得部１１０は、矩形の距離画像とＲＧＢ画像を取得すると想定する。３Ｄ画像撮影部２００の計測可能な距離には一般に制限がある。したがって、３Ｄ画像撮影部２００が撮影可能な範囲は、図３３の点線で示すように仮想的な四角錐６０７で表現される。この四角錐６０７の形状は、３Ｄ画像撮影部２００の仕様に基づいてあらかじめ定義される。そして、前記の位置姿勢情報の生成によって、この四角錐６０７の位置と姿勢も決定される。このようにして、領域設定部１８０は３Ｄモデル内に四角錐６０７を配置することによって、注目領域を設定し、頂点抽出部１３１ｃへ出力する。すなわち、この四角錐６０７の内部が注目領域となる。
【０１０４】
なお、領域設定部１８０は、位置姿勢情報の変化を検出するようにし、位置姿勢情報が実質的に一定のまま継続する場合には、使用者が注目している対象物が、図３３に点線で示す四角錐６０７の中心付近に位置していると推定することができる。この場合、四角錐６０７を初期の注目領域とし、位置姿勢情報が一定である時間が長くなるに従って、四角錐６０７の底面を中心に向かって徐々に小さくした四角錐を注目領域としてもよい。また、３Ｄ画像撮影部２００の撮影視野が四角錐で表現されない場合には、その形状に応じて撮影可能な範囲を設定すればよい。領域設定部１８０は、注目領域の情報を特徴抽出部１３０ｅへと出力する。特徴抽出部１３０ｅは、入力された注目領域の情報も用いて、特徴部を抽出する。
【０１０５】
図３４は、本実施の形態の寸法計測装置において、特徴抽出部１３０ｅの構成と関連するブロックとを表す図である。特徴抽出部１３０ｅにおいて、頂点抽出部１３１ｃのみが実施の形態３におけるものと異なる。頂点抽出部１３１ｃには、領域設定部１８０から注目領域の情報が入力される。頂点抽出部１３１ｃは、入力された注目領域の内側に位置する特徴点のみを抽出する。図３３は、特徴点として頂点を抽出する場合を示しており、注目領域の内側に位置する特徴点を黒色の丸型のグラフィックで図示している。
【０１０６】
本実施の形態の寸法計測装置において、以上で述べた以外の動作は、実施の形態３で述べたものと同様である。本実施の形態の寸法計測装置によれば、使用者が注目している対象物を推定し、その近傍のみから特徴部を抽出するため、直感的な操作が可能となる。また、計測したい対象物へ長時間３Ｄ画像撮影部を向ける操作を誘引できるため、その対象物の点群密度が上がり、特徴部の信頼度を向上させることができる。なお、本実施の形態の寸法計測装置は、実施の形態１で述べたのと同様の効果も有する。
【０１０７】
実施の形態６．
図３５は、本発明の実施の形態６による寸法計測装置の構成を表す図である。上記の実施の形態４による寸法計測装置は、１個目の特徴部が選択された後に、２個目の特徴部の選択候補として、寸法の計測が可能な特徴部のみを抽出するものであった。これに対して、本実施の形態の寸法計測装置は、１個目の特徴部が選択された後に、３Ｄ画像撮影部２００の位置および姿勢を表す位置姿勢情報の変化に基づいて、２個目の特徴部の選択候補を自動的に抽出する。
【０１０８】
なお、図３５は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。図３５に示す寸法計測装置において、図２６に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。図３５に示す寸法計測装置は、図２６に示すものとは、計測処理部１００ｆに備える候補抽出部１７０ｂの構成又は動作が異なる。
【０１０９】
使用者によって１個目の特徴部が選択された後、候補抽出部１７０ｂは、３Ｄモデル作成部１２０から出力される位置姿勢情報を受け取り、３Ｄ画像取得部１１０の位置または姿勢の変化を検出する。そして、この変化の方向に基づいて、２個目の特徴部の候補を抽出する。図３６Ａおよび図３６Ｂは、本実施の形態による候補抽出部１７０ｂの動作を説明するための模式図である。図３６Ａは、机６０１の天板の寸法を計測する場合において、特徴部の指定を説明するための模式図である。また、図３６Ｂは机６０１と壁６１２との間の距離を計測する場合において、特徴部の指定を説明するための模式図である。
【０１１０】
まず、図３６Ａを用いて、使用者が１個目の特徴部として頂点を選択してから、寸法計測装置が２個目の特徴部の候補を抽出するまでの流れを説明する。初めに、机６０１の複数の頂点のうち所定の１つの頂点６０２ｃが３Ｄ画像撮影部２００の視野に入るよう、使用者が３Ｄ画像撮影部２００を机６０１に向ける。この時の３Ｄ画像撮影部２００の視野である第１の視野６０８ａを図３６Ａに破線の四角形で示している。そして、使用者が、頂点６０２ｃを１個目の特徴部として指定する。その後、使用者が、３Ｄ画像撮影部２００の視野を図３６Ａの矢印で示す方向に動かす。図３６Ａでは、３Ｄ画像撮影部２００の視野が、第１の視野６０８ａから実線の四角形で示す第２の視野６０８ｂへと変化する様子を表している。
【０１１１】
この動作により、３Ｄモデル作成部１２０から出力される位置姿勢情報も変化する。候補抽出部１７０ｂは、この位置姿勢情報を３Ｄモデル作成部１２０から受け取り、その変化に基づいて、１個目の特徴部を基準位置として、３Ｄ画像撮影部２００の視野が変化した方向に沿う位置に存在する特徴部のみを抽出する。なお、３Ｄ画像撮影部２００の視野が変化した方向に沿う位置とは、３Ｄ画像撮影部２００の視野が移動した方向を基準として、所定の範囲内の方向にある位置を指す。図３６Ａでは、視野が変化した方向に存在する特徴部の候補として、机６０１の天板の２つの頂点６０２ｄおよび６０２ｅが抽出されており、一方、机６０１の奥に置かれている箱６１１の頂点は、３Ｄ画像撮影部２００の視野には含まれるが、特徴部としては抽出されていない様子を示している。
【０１１２】
別の例として、図３６Ｂを用いて、物体間の距離を計測するために、寸法計測装置が特徴部を抽出する処理を説明する。前の例と同様に、初めに、机６０１の複数の頂点のうち所定の１つの頂点６０２ｃが３Ｄ画像撮影部２００の視野に入るよう、使用者が３Ｄ画像撮影部２００を机６０１に向ける。この時の３Ｄ画像撮影部２００の視野である第１の視野６０８ａを図３６Ｂに破線の四角形で示している。そして、使用者が頂点６０２ｃを１個目の特徴部として指定する。その後、使用者が、３Ｄ画像撮影部２００の視野を図３６Ｂの矢印で示す方向に動かす。図３６Ｂでは、３Ｄ画像撮影部２００の視野が、第１の視野６０８ａから実線の四角形で示す第２の視野６０８ｂへと変化する様子を表している。
【０１１３】
候補抽出部１７０ｂは、位置姿勢情報を３Ｄモデル作成部１２０から受け取り、その変化に基づいて、１個目の特徴部を基準位置として、変化した方向に沿う位置に存在する特徴部のみを抽出する。図３６Ｂでは、視野が変化した方向に存在する特徴部の候補として、斜線で示す平面の壁６１２が抽出されている様子を示している。このような流れにより、本実施の形態による候補抽出部１７０ｂは２個目の特徴部の候補を抽出する。
【０１１４】
本実施の形態の寸法計測装置において、以上で述べた以外の動作は、実施の形態４で述べたものと同様である。本実施の形態による寸法計測装置は、1個目の特徴部が選択された後、３Ｄモデルを作成しながら２個目の特徴部の抽出を行うため、３Ｄ画像撮影部の視野に収まらない大きな物体や空間についても、寸法の計測が可能となる効果が得られる。また、本実施の形態の寸法計測装置は、実施の形態４で述べたのと同様の効果も有する。
【０１１５】
実施の形態７．
撮影される物体が人工物である場合、これらの大きさは、幅、奥行き、高さの３つの寸法で表現することが多い。これは、物体の形状によらず、直方体の物体とみなし、物体の大きさを直方体の大きさで近似することを意味する。この直方体の大きさは、幅、奥行き、高さに対応する互いに直交する３つの線分の長さによって表現される。つまり、物体の大きさを知りたい場合、これらの線分のうちの１つの長さを計測した後、残り２つの線分の長さも同時に計測することが一般的である。なお、ここでは物体の大きさについて説明したが、空間の広さについても同様に考えることができる。そこで、本発明の実施の形態による寸法計測装置は、使用者に指定された２個の特徴部を結ぶ線分の長さを算出した後に、これに関連する距離の算出までをまとめて、一連の動作として実行する。
【０１１６】
図３７は、本発明の実施の形態７による寸法計測装置の構成を表す図である。図３７は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。図３７に示す寸法計測装置は、計測処理部１００ｇにルールデータ記憶部１９０を備える点で、実施の形態２における寸法計測装置と異なる。また、図３７に示す寸法計測装置は、実施の形態２におけるものとは、寸法計測部１５０ｄの構成または動作が異なる。なお、図３７に示す寸法計測装置において、図１５に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。
【０１１７】
ルールデータ記憶部１９０は、予め関連寸法ルールを記憶している。関連寸法ルールは、計測済みの寸法に関連する寸法を定義するものである。言い換えると、関連寸法ルールは、使用者の操作によって所定の寸法が計測された場合に、使用者に指定された計測済みの寸法に加えて、寸法計測装置がどのような寸法を算出するかを定義するものである。ここで、計測済みの寸法とは、使用者に指定された２個の特徴部を結ぶ線分の長さを表す。以下では、関連寸法ルールに基づいて計算される距離を関連寸法と呼ぶ。
【０１１８】
図３８は、本実施の形態による寸法計測部１５０ｄおよびルールデータ記憶部１９０の動作を説明するための模式図である。図３８を用いて、関連寸法について説明する。ルールデータ記憶部１９０には、第１のルールおよび第２のルールの２つの関連寸法ルールが記憶されているとする。第１のルールは、選択済みの２個の頂点を結ぶ線分に対して垂直な線分を抽出し、抽出した線分の長さを関連寸法とするものである。第２のルールは、選択済みの２個の頂点を結ぶ線分に対して平行であり、その線分から最短距離にある平面を抽出し、抽出した平面と選択済みの頂点のいずれかとの距離を関連寸法とするものである。なお、ここで示した関連寸法ルールは例であり、その他のルールを定義することも可能である。
【０１１９】
寸法計測部１５０ｄは、ルールデータ記憶部１９０に格納されている関連寸法ルールに基づき、関連特徴部を抽出する。関連特徴部とは、使用者によって指定された２個の特徴部に関連する特徴部である。寸法計測部１５０ｄは、関連特徴部の間の距離を関連寸法として求める。ここで、図３８に示す机６０１の２個の頂点６０２ｆおよび６０２ｇが特徴部として指定され、２個の頂点６０２ｆおよび６０２ｇを結ぶ線分６０９ａの長さが算出済みであるとする。すると、第１のルールに対応して、図３８に点線で示す３本の線分６０９ｂ、６０９ｃ、６０９ｄの端点となる頂点が、関連特徴部として抽出される。３本の線分６０９ｂ、６０９ｃ、６０９ｄのそれぞれにおいて、一方の端点は特徴部として選択済みの頂点６０２ｆまたは６０２ｇである。他方の端点の位置は、特徴抽出部１３０ｂを参照することにより得られる。したがって、寸法計測部１５０ｄは、３本の線分６０９ｂ、６０９ｃ、６０９ｄの長さを関連寸法として求めることができる。
【０１２０】
一方、第２のルールに対応して、図３８に斜線で示す平面の壁６１２と、選択済みの２個の頂点６０２ｆ、６０２ｇのいずれかが、関連特徴部として抽出される。壁６１２の平面データは特徴抽出部１３０ｂを参照することにより得られるので、寸法計測部１５０ｄは、壁６１２と２個の頂点６０２ｆ、６０２ｇのいずれかとの距離を関連寸法として求めることができる。なお、平面の壁６１２は、線分６０９ａに対して平行であるので、壁６１２と頂点６０２ｆとの距離と、壁６１２と頂点６０２ｇとの距離とは同じであり、いずれも壁６１２と線分６０９ａとの距離となる。例えば、壁６１２と頂点６０２ｇとの距離は、壁６１２に対して垂線であり、頂点６０２ｇを通る線分６０９ｅの長さとなる。線分６０９ｅは、図３８に破線で図示されている。以上をまとめると、図３８で示した例では、寸法計測部１５０ｄは、頂点６０２ｆと６０２ｇとの間の距離を算出した後、関連寸法として３本の線分６０９ｂ、６０９ｃ、６０９ｄの長さと、線分６０９ｅの長さとを算出する。
【０１２１】
図３９は、本発明の実施の形態７による寸法計測装置の動作の流れを表す図である。なお、図３９に示す動作の流れは、一例を示したものであり、一部の動作の順序が入れ替わる場合もあり、一部の動作が同時に並列して行われる場合もある。図３９に示す動作の流れは、図２に示すものとは、ステップＳ３００、Ｓ３１０、Ｓ３２０およびＳ１８１が追加されている点で異なる。以下、図３７および図３９を用いて、本実施の形態の寸法計測装置の動作について、実施の形態２で述べたものとの差異を説明する。
【０１２２】
ステップＳ３００では、寸法計測部１５０ｄが、特徴抽出部１３０ｂに記憶されている特徴部のデータと、ルールデータ記憶部１９０に記憶されているルールデータとを参照する。ステップＳ３１０では、寸法計測部１５０ｄが、前のステップＳ３００にて参照したルールデータに基づき、ステップＳ１７０にて計測された寸法に合致する関連寸法ルールの有無を判定する。関連寸法ルールが存在する場合は、寸法計測装置の動作はステップＳ３２０に進む。一方、関連寸法ルールが存在しない場合は、寸法計測装置は関連寸法が存在しない旨を使用者に通知し、寸法計測装置の動作はステップＳ１９０に進む。ステップＳ３２０では、寸法計測部１５０ｄは、前のステップＳ３１０にて合致した関連寸法ルールに従い、関連寸法を計測する。ステップＳ１８１では、表示制御部１６０ｂが、ステップＳ１７０での寸法計測結果、およびステップＳ３２０での関連寸法測定結果を使用者に通知するとともに、計測を終了するか否かの選択を促すように、表示画像を更新する。
【０１２３】
本実施の形態の寸法計測装置において、上述した以外の動作は、実施の形態１におけるものと同様である。本実施の形態の寸法計測装置によれば、一度計測した寸法に関連する寸法を自動的に計測・表示することで、寸法計測の作業時間が短くなるという効果が得られる。実際の用途として、例えば、あらかじめ３Ｄモデル化した物品の搬入経路を検討する際に、通過可能な経路を探すことが可能になる。また、本実施の形態の寸法計測装置は、実施の形態１で述べたのと同様の効果も有する。
【０１２４】
実施の形態８．
上記の実施の形態４による寸法計測装置は、１個目の特徴部が選択された後に、２個目の特徴部の選択候補として、寸法の計測が可能な特徴部のみを抽出するものであった。また、上記の実施の形態７による寸法計測装置は、計測済みの寸法に関連して、どのような寸法を算出するかのルールをあらかじめ定義しておき、１箇所の寸法を計測した後に、ルールに従って、関連する寸法の算出までを一連の処理として実行するものであった。これらに対して、本実施の形態の寸法計測装置は、使用者に選択された特徴部に対して他の特徴部を関連付けるルールをあらかじめ定めておき、１個目の特徴部が選択された後に、選択された特徴点に対してルールに合致する特徴部のみを抽出し、２個目の特徴部の候補として使用者に提示する。
【０１２５】
図４０は、本発明の実施の形態８による寸法計測装置の構成を表す図である。なお、図４０は、機能ブロックによって本実施の形態の寸法計測装置の構成を表している。図４０に示す寸法計測装置において、図２６に示すものと同様のものには、同一の番号を付しており、詳細な説明を省略する。図４０に示す寸法計測装置は、図２６に示すものとは、計測処理部１００ｈにルールデータ記憶部１９０ｂを備える点で異なる。また、図４０に示す寸法計測装置は、図２６に示すものとは、候補抽出部１７０ｃの構成又は動作が異なる。
【０１２６】
ルールデータ記憶部１９０ｂは、関連特徴部ルールを予め記憶している。関連特徴部ルールは、実施の形態７におけるルールデータ記憶部１９０に記憶される関連寸法ルールとは異なるものである。関連特徴部ルールは、使用者によって１個目の特徴部が選択された場合に、１個目の特徴部に対応した２個目の特徴部の候補として、どの特徴部を抽出するかを定義したものである。候補抽出部１７０ｃは、関連特徴部ルールを参照して２個目の特徴部の選択候補を抽出する。
【０１２７】
本実施の形態の寸法計測装置の動作の流れは、実施の形態４で示した図２７と基本的には同様である。ただし、本実施の形態の寸法計測装置は、ステップＳ２００において、関連特徴部ルールを参照して２個目の特徴部の選択候補を抽出する。本実施の形態の寸法計測装置が、２個目の特徴部の候補を抽出する例を説明する。図４１は、本実施の形態による候補抽出部１７０ｃおよびルールデータ記憶部１９０ｂの動作を説明するための模式図である。ここで、１個目に選択された特徴部が頂点である場合に、選択された頂点と同一平面上に存在する頂点を抽出することが、関連特徴部ルールとして記憶されている場合を考える。図４１において、机６０１の天板の頂点のうちの１つの頂点６０２ｈが、１個目の特徴部として選択されているとする。この場合には、候補抽出部１７０ｃは、関連特徴部ルールを参照して、同一平面上に存在する３個の頂点６０２ｉ、６０２ｊ、６０２ｋを２個目の特徴部の選択候補として抽出する。
【０１２８】
本実施の形態の寸法計測装置において、上述した以外の動作は、実施の形態４におけるものと同様である。本実施の形態の寸法計測装置によれば、あらかじめ定義したルールに従って２個目の特徴部の選択候補を抽出するため、使用者の計測の目的に応じて特徴部の選択肢の絞り込みが可能となり、操作性を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【０１２９】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ  計測処理部、１１０  ３Ｄ画像取得部、１２０  ３Ｄモデル作成部、１２１  平面抽出部、１２２  照合部、１２３  モデル更新部、１２４  ３Ｄモデル記憶部、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ  特徴抽出部、１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ  頂点抽出部、１３２  信頼度算出部、１３３ａ、１３３ｂ  頂点データ記憶部、１３４  平面及び線分選択部、１３５ａ、１３５ｂ  特徴データ記憶部、１３６ａ、１３６ｂ  平面及び線分データ記憶部、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ  入力イベント処理部、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ  寸法計測部、１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ  寸法計算部、１５２  寸法データ記憶部、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ  表示制御部、１６１  頂点表示制御部、１６２  寸法表示制御部、１６３  描画部、１６４  特徴表示制御部、１６５  平面及び線分表示制御部、１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ  候補抽出部、１８０  領域設定部、１９０  ルールデータ記憶部、２００  ３Ｄ画像撮影部、２０１  距離センサ、２０２  ＲＧＢ画像センサ、３００  入力部、４００  出力部、５０１  処理回路、５０２  ３Ｄ画像撮影装置、５０３  入力装置、５０４  画像表示装置、５０５  プロセッサ、５０６  メモリ、６０１  机、６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄ、６０２ｅ、６０２ｆ、６０２ｇ、６０２ｈ、６０２ｉ、６０２ｊ、６０２ｋ  頂点、６０３ａ、６０３ｂ  平面、６０４  垂線、６０５  不要領域、６０６  自己位置、６０７  四角錐、６０８ａ  第１の視野、６０８ｂ  第２の視野、６０９ａ、６０９ｂ、６０９ｃ、６０９ｄ、６０９ｅ  線分、６１１  箱、６１２  壁。
【図１】
2017056567.tif 000003
【図２】
2017056567.tif 000004
【図３】
2017056567.tif 000005
【図４】
2017056567.tif 000006
【図５】
2017056567.tif 000007
【図６Ａ】
2017056567.tif 000008
【図６Ｂ】
2017056567.tif 000009
【図６Ｃ】
2017056567.tif 000010
【図７】
2017056567.tif 000011
【図８】
2017056567.tif 000012
【図９】
2017056567.tif 000013
【図１０】
2017056567.tif 000014
【図１１】
2017056567.tif 000015
【図１２】
2017056567.tif 000016
【図１３】
2017056567.tif 000017
【図１４】
2017056567.tif 000018
【図１５】
2017056567.tif 000019
【図１６】
2017056567.tif 000020
【図１７】
2017056567.tif 000021
【図１８】
2017056567.tif 000022
【図１９】
2017056567.tif 000023
【図２０】
2017056567.tif 000024
【図２１】
2017056567.tif 000025
【図２２】
2017056567.tif 000026
【図２３】
2017056567.tif 000027
【図２４】
2017056567.tif 000028
【図２５】
2017056567.tif 000029
【図２６】
2017056567.tif 000030
【図２７】
2017056567.tif 000031
【図２８】
2017056567.tif 000032
【図２９】
2017056567.tif 000033
【図３０】
2017056567.tif 000034
【図３１】
2017056567.tif 000035
【図３２】
2017056567.tif 000036
【図３３】
2017056567.tif 000037
【図３４】
2017056567.tif 000038
【図３５】
2017056567.tif 000039
【図３６Ａ】
2017056567.tif 000040
【図３６Ｂ】
2017056567.tif 000041
【図３７】
2017056567.tif 000042
【図３８】
2017056567.tif 000043
【図３９】
2017056567.tif 000044
【図４０】
2017056567.tif 000045
【図４１】
2017056567.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月28日(2017.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、
複数フレームの前記３次元画像を合成して前記物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、
前記３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、
前記３次元画像または前記３次元モデルにおいて前記複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、前記複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、
前記使用者に選択された前記２個の特徴部の間の前記３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部と、
前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記１個目の特徴部からの距離を計測可能な特徴部を前記複数の特徴部の中から抽出して、２個目の特徴部の選択候補とする候補抽出部と
を備え、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記選択候補のそれぞれの位置を示す画像を生成することを特徴とする寸法計測装置。
【請求項２】
フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、
複数フレームの前記３次元画像を合成して前記物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、
前記３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、
前記３次元画像または前記３次元モデルにおいて前記複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、前記複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、
前記使用者に選択された前記２個の特徴部の間の前記３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部と、
前記３Ｄ画像撮影部の位置および姿勢に基づいて前記３次元モデルにおける注目領域を設定する領域設定部と
を備え、
前記特徴抽出部は、前記注目領域の内部に存在する特徴部のみを抽出することを特徴とする寸法計測装置。
【請求項３】
フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、
複数フレームの前記３次元画像を合成して前記物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、
前記３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、
前記３次元画像または前記３次元モデルにおいて前記複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、前記複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、
前記使用者に選択された前記２個の特徴部の間の前記３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部と、
前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後の３Ｄ画像撮影部の位置または姿勢の変化を検出し、検出した前記変化に基づいて前記複数の特徴部の中から２個目の特徴部の選択候補を抽出する候補抽出部と
を備え、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記選択候補のそれぞれの位置を示す画像を生成することを特徴とする寸法計測装置。
【請求項４】
前記候補抽出部は、前記１個目の特徴部に対して前記変化の方向に位置する特徴部を抽出して前記選択候補とすることを特徴とする請求項３に記載の寸法計測装置。
【請求項５】
フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、
複数フレームの前記３次元画像を合成して前記物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、
前記３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、
前記３次元画像または前記３次元モデルにおいて前記複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、前記複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、
前記使用者に選択された前記２個の特徴部の間の前記３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部と
を備え、
前記寸法計測部は、前記使用者に選択された前記２個の特徴部に関連する複数の特徴部を予め設定されるルールに従って抽出し、抽出された複数の特徴部の間の距離も算出することを特徴とする寸法計測装置。
【請求項６】
前記寸法計測部は、前記２個の特徴部として前記使用者に２個の頂点が選択された場合には、前記使用者に選択された前記２個の頂点を結ぶ線分に対して垂直な線分の端点となる頂点を前記関連する特徴部として抽出することを特徴とする請求項５に記載の寸法計測装置。
【請求項７】
前記寸法計測部は、前記２個の特徴部として前記使用者に２個の頂点が選択された場合には、前記使用者に選択された前記２個の頂点を結ぶ線分に対して平行な平面を前記関連する特徴部として抽出することを特徴とする請求項５に記載の寸法計測装置。
【請求項８】
フレーム単位で撮影された物体の３次元画像を取得する３Ｄ画像取得部と、
複数フレームの前記３次元画像を合成して前記物体の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成部と、
前記３次元モデルに含まれる複数の特徴部を抽出する特徴抽出部と、
前記３次元画像または前記３次元モデルにおいて前記複数の特徴部のそれぞれの位置を示す画像を生成し、前記複数の特徴部のうち２個の特徴部の選択を使用者に促す表示制御部と、
前記使用者に選択された前記２個の特徴部の間の前記３次元モデルにおける距離を算出する寸法計測部と、
前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、予め設定されるルールに従って前記１個目の特徴部に関連する特徴部を前記複数の特徴部の中から抽出して、２個目の特徴部の選択候補とする候補抽出部と
を備え、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部の中から１個目の特徴部が選択された後に、前記選択候補のそれぞれの位置を示す画像を生成することを特徴とする寸法計測装置。
【請求項９】
前記３次元画像を撮影する３Ｄ画像撮影部を備え、
前記３Ｄ画像取得部は、前記３Ｄ画像撮影部から前記３次元画像を取得することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１０】
前記特徴抽出部は、前記複数の特徴部のそれぞれの信頼度を算出し、
前記表示制御部は、前記複数の特徴部のそれぞれに対して前記信頼度に応じて異なる画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１１】
前記特徴抽出部は、前記複数の特徴部の周辺における前記３次元モデルを構成する点群の密度に基づいて前記信頼度を算出することを特徴とする請求項１０に記載の寸法計測装置。
【請求項１２】
前記複数の特徴部は、前記物体の頂点を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１３】
前記複数の特徴部は、前記物体の頂点を結んで得られる線分を含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１４】
前記複数の特徴部は、前記物体の頂点で囲まれる平面を含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１５】
前記寸法計測部は、前記２個の特徴部の間の最短距離を算出することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【請求項１６】
前記特徴抽出部は、前記使用者に指定された不要領域の外に位置する特徴部のみを抽出することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の寸法計測装置。
【国際調査報告】
2017056567.tif 000047
2017056567.tif 000048
2017056567.tif 000049
2017056567.tif 000050