(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元スキャニングによって多数のポイントデータを含む室内空間のポイントクラウドを獲得することと、
前記ポイントクラウドから障害物データと通路データを獲得することと、
前記障害物データにおいて障害物がある箇所と前記通路データにおいて通路がある箇所を除く箇所を、物品を置くことができる箇所として判断するように、前記物品の設置空間を探索することと、を含む物品の設置空間の探索方法。
【請求項２】
前記障害物データは、前記室内空間の底面から上側に一定間隔のポイントデータを２次元データとして集合して獲得される２次元データである、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項３】
前記障害物データは、底面から離れる一定高さ以上のポイントデータを集合する、請求項２に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項４】
前記通路データは、底面と同一または類似する高さのポイントデータを２次元データとして集合して獲得される２次元データである、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項５】
前記物品はＢＷＭＳである、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項６】
前記障害物データと前記通路データが併合されて併合データを提供し、前記併合データから一度に前記物品の設置空間を探索する、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項７】
前記障害物データ及び前記通路データは、二進数で区分される、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項８】
探索された前記物品の設置空間は、前記ポイントクラウドで３次元にモデリングされて表示される、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項９】
前記ポイントクラウドの獲得段階で獲得されるポイントクラウドには色情報が含まれる、請求項１に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項１０】
前記通路データは、通路として確定できるポイントデータの色と判定が要求されるポイントデータと色が同一または類似している時通路として判定して、２次元データとして集合して獲得される２次元データである、請求項９に記載の物品の設置空間の探索方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法が収録される物品の設置空間を探索するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の設置空間の探索方法及びそのためのプログラムが記録されたコンピュータで読取り可能な記録媒体に関するものである。好ましい一例として、船舶の内部にバラスト水管理システム(ＢＷＭＳ：Ballast Water Management System、以下単に「ＢＷＭＳ」ともいう)を設置できる空間を探索する方法及びその探索方法のためのプログラムが記録されたコンピュータで読取り可能な記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バラスト水(Ballast water)は、船舶の運航安全性を高めるために船舶に貯蔵する水をいう。前記バラスト水は、出発地で船舶に載せ、遠距離を移動した後到着地で排出する。例えば、Ａ地点(例えば、アメリカのポートランド港)で海水を載せ、Ｂ地点(例えば、韓国の仁川港)に移動してＡ地点の海水を排出する。ところで、海水が前記Ａ地点から前記Ｂ地点に移動すると、海水と共に海洋生物が一緒に移動して、環境攪乱及び環境破壊の主な要因となる問題点がある。
【０００３】
このような問題点から、最近新たに建造される船舶にはバラスト水管理システムが装着されている。前記バラスト水管理システムは、バラスト水として船舶の内部に導入される海水を浄化して海洋生物を除去する装置を通称することができる。前記バラスト水管理システムは、新たに製造される船舶への設置が義務化される事例が増えているが、従来に製造された船舶には前記バラスト水管理システムが設置されていない場合が多い。そのために、バラスト水管理システムが設置されていない船舶は、バラスト水管理システムが義務化されている国家の海洋の通過または停泊ができない事例が増えている。船舶の寿命が概３０年としたとき、まだ使用年限がたくさん残っている船舶は、前記バラスト水管理システムを新たに設置しないと、海を利用する国際交易に使用できなくなる。従って、既に建造された船舶に対しても前記バラスト水管理システムを設置しなければならない場合が増えている。
【０００４】
前記ＢＷＭＳが設置されていない船舶にＢＷＭＳを設置するためには、まず作業者が前記ＢＷＭＳの設置が可能な候補空間を船舶の設計図面から把握し、該当する室内空間を肉眼で識別し、設置空間を探して設置する過程が必要であった。このような方法では、設計図面の変更があった場合に適切に対応できない場合が多い。また、高い技術レベルの作業者が室内空間を点検することになるので、コストと時間が多くかかる問題点がある。このように、前記ＢＷＭＳを新たに設置するためには多くの時間が必要とされるので、船舶の運用時間がそれだけ減少し、船舶の運用収益が落ちる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、熟練していない作業者でも容易にＢＷＭＳの設置空間を把握でき、迅速かつ正確にＢＷＭＳの設置空間を見出せるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の物品の設置空間の探索方法には、３次元スキャニングによって多数のポイントデータを含む室内空間のポイントクラウドを獲得することと、前記ポイントクラウドから障害物データと通路データを獲得することと、前記障害物データにおいて障害物がある箇所と前記通路データにおいて通路がある箇所を除く箇所を、物品を置くことができる箇所として判断するように、前記物品の設置空間を探索することとを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、誰でも迅速かつ正確に低コストでＢＷＭＳの設置空間を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例に係る物品の設置空間の探索方法を説明するフローチャートである。
【図２】スキャニングされたポイントクラウドを示す図である。
【図３】ノイズ除去を説明する図である。
【図４】障害物データを説明する図である。
【図５】通路データを示す図である。
【図６】併合データを示す図である。
【図７】３Ｄモデリングを示す図である。
【図８】第２実施例に係る物品の設置空間の探索方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳しく説明する。しかし、本発明の思想は、以下に提示される実施例に制限されるものではなく、本発明の思想を理解する当業者は、同じ思想の範囲内に含まれる他の実施例を、構成要素の付加、変更、削除及び追加などによって容易に提案することができ、これもまた本発明の思想の範囲内に含まれると解釈されるべきである。
【００１０】
以下に提示される実施例で、コンピュータは、少なくとも演算装置が含まれ、その他に好ましく貯蔵装置、入力装置及び出力装置が含まれる自動化されたシステムとして、外部からの入力によって収録されるプログラムが動作し、人間に有用な情報を提供するすべてのシステムをいうことができる。
【００１１】
以下の説明においては、既に多数のステムが設置されている船舶の内部空間にＢＷＭＳを設置できる空間を把握することを例に説明するが、これに制限されものではなく、既に所定の物が設置されている空間に新しい物体を設置できる空間を把握することに適用することも可能である。なお、本発明は、既に建造された船舶にＢＷＭＳを設置する部分において、もっとも好ましい適用可能性を有することは、以下に説明される多様な側面から明確となる。
【００１２】
<第１実施例>
【００１３】
図１は、物品の設置空間の探索方法を説明するフローチャートである。
【００１４】
図１に示すように、内部空間に対して３次元スキャニングを行う(Ｓ１)。３次元スキャニングは、レーザーなどを利用した３次元スキャナを利用して、光を対象物に投射して対象物の形状情報を取得し、デジタル情報に変換することを通称する。
【００１５】
前記３次元スキャニング技術を利用すれば、ボルトとナットを含む超小型対象物はもちろん、航空機、船舶、ビルディング、橋梁及び地形などのような超大型対象物の形状情報を容易に取得することができる。前記３次元スキャニングは、物体の形状を測定することが従来の主な用途であるが、実施例では、所定の境界情報を有する室内に設置されている物体を把握するために用いることに、その一特徴がある。
【００１６】
前記３次元スキャニングは、ある１つの室内に対して多数の位置からそれぞれ実行することができる。例えば、室内空間が複雑で障害物が多い場合には、それぞれ異なる位置で３次元スキャニングを行い、後で併合することができる。このとき、３次元スキャナから取得されたポイントクラウドは、(ｘ、ｙ、ｚ)座標から構成されるポイントと角度情報からなることができ、空間に対する正確な情報を取得するために、３次元スキャナの位置を変えながら測定することで、スキャニングされない空間を最小化することができる。
【００１７】
以後は、スキャニングされた前記ポイントクラウドを併合する(Ｓ２)。図２は、スキャニングされたポイントクラウドを示している。前記ポイントクラウドの特性によって多数のポイントが併合されることで、より正確な３Ｄモデルになることを確認できる。併合する方法によって、異なるポイントクラウドの同一点を一致させて併合することで、以後の段階の計算結果による誤差を減らす効果を得ることができる。
【００１８】
以後は、併合されたポイントクラウドからノイズを除去する(Ｓ３)。ノイズを除去するのは、例えば船舶の室内空間の天井に設置される配管などは、実際にはＢＷＭＳを設置できない空間として、これをデータに含めて空間を検索すると、計算量が増えることになる問題が発生する。従って、これをノイズと見なし除去して演算速度を高める過程と、実際のスキャナの測定エラーによるノイズポイントデータを除去する過程を例示できる。
【００１９】
図３は、ノイズ除去を説明する図面として、図３に示すように、ポイントクラウドにおいて、底部分にＢＷＭＳを設置できる空間を関心領域２として用い、天井の空間を非関心領域１として除去していることがわかる。なお、図３は図２のポイントクラウドを側面から観察したものである。
【００２０】
上記説明において、前記ポイントクラウドの併合ステップＳ２と、前記ポイントクラウドからノイズの除去ステップＳ３は、違う形態で適用することもできる。例えば、特定位置でスキャニングされたポイントクラウドからノイズを除去した後、ノイズが除去されたポイントクラウドを相互併合することもできる。また他の例として、ノイズを除去しなくてもよいが、演算量の負荷増加を抑制するためにはノイズを除去することが好ましい。
【００２１】
併合されてノイズが除去されたポイントクラウドを利用して、ＢＷＭＳを設置できる空間を探知する。前記ＢＷＭＳは、所定の体積を有するものとして、既にどの程度の横／縦／高(Ｘ１／Ｙ１／Ｚ１)で与えられるのかが知られている。従って、長方形の空間を設置できる空間を探知する形態で行うことができる。以下、より具体的にＢＷＭＳの設置空間の探索過程を説明する。
【００２２】
まず、設定高さで提供される障害物データを作成する(Ｓ４)。ここで、前記障害物データは、２次元データで作成される。前記障害物データの作成過程は、前記ＢＷＭＳが室内空間の底面から一定高さ(Ｚ２)に設置されることを仮定し、前記ＢＷＭＳの高さ(Ｚ１)を足した高さ(Ｚ３=Ｚ１＋Ｚ２)まで位置するポイントクラウドを重ね、２次元データで表示することで行われる。ここで、底面とは、３次元スキャナの高さ値(Ｚ)と同一または一定誤差範囲内のＺ値を有する平面である。例えば、３次元スキャナの高さ値が１である場合、(ｘ、ｙ、１)で表現される平面を底面といえる。即ち、底面から一定高さにＢＷＭＳが設置されると想定して、設置が予想される空間に既存の設備があるのかを２次元で表示することである。これによれば、所定の間隔(Ｚ２〜Ｚ３)の間にあるすべてのポイントクラウドを、２次元で提供される障害物データに全部表示することができる。前記過程によって、ＢＷＭＳが室内空間の既存の設備と干渉を起こすのか否かを知ることができる。例えば、前記障害物データにおいて、ポイントクラウドが内部に含まれずに描かれる２次元長方形が(Ｘ１、Ｙ１)の面積を有する場合には、その面積内にＢＷＭＳを置くことができるはずである。
【００２３】
前記ＢＷＭＳが設置される前記一定高さ(Ｚ２)は、底面を領域とした場合、領域よりは大きい所定の値で与えられる。これは、底面は通路である可能性が高いので、ＢＷＭＳの設置マージンを得るためである。
【００２４】
図４は、障害物データを示す図面として、赤色はポイントクラウドを示し、青色は高さ方向に空いていることを示す。
【００２５】
前記障害物データは、３次元で作成されてもよいが、３次元よりも２次元で作成された方が演算量を画期的に減らすことができ、ユーザインタフェースを適用する場合に直観性を向上させることができるので好ましい。
【００２６】
一方、例え所定の高さに空間が空いておりＢＷＭＳを設置できるとしても、船舶には安全上の理由、運搬の理由及び移動の理由から通路が必ず確保されなければならない。このために、通路にはＢＷＭＳを設置することができないので、ＢＷＭＳの設置位置としては排除されなければならない。
【００２７】
前記通路を確保するために通路データを作成する(Ｓ５)。前記通路データは、前記ポイントクラウドから前記３次元スキャナが位置する高さのポイントを排除することで実行される。次に詳しく説明する。前記ポイントクラウドを獲得するために、３次元スキャナを複数の箇所に設置してポイントクラウドを得ることは上述している。このとき、３次元スキャナが位置する底面は円形に提供され、底面の高さを示すことができる。このとき、底面は通路である可能性が高い。もちろん、レーザーが及ばない領域は、円形とは異なる形態で現れることもあるが、レーザーの照射方式によって円形のホール５として現れる可能性が高い。
【００２８】
併合されたポイントクラウドにおいて、前記ホール５と直近隣接する地点の高さと同じ高さを有するポイントクラウドを取ると、これは通路データとなることができる。前記通路データも、所定の高さ間隔を有する全てのポイントクラウドが２次元で提供される１つの面にマッピングすることで、通路データを全部表示することができる。これは、通路と若干量の高さ差を有する場合に、実質的に通路と同じ高さとして取扱うことができる場合を含むものである。このために、前記若干量の高さ差は数ｃｍ単位の差として、この場合には通路の高さと同一であると見なすことができる
【００２９】
図５は、前記通路データを示す図面である。図５に示すように、ホール５を基準にすべての通路データが赤色で表示されたことを確認することができる。
【００３０】
以後は、通路データと障害物データを併合して併合データを提供する(Ｓ６)。
【００３１】
図６は、併合データを示す図面である。図６に示すように、障害物データにおける赤色地点と通路データにおける赤色地点は、ＢＷＭＳを設置しにくい地点であることを確認することができる。前記併合データは、赤色と青色に区分されているが、このマッピングされた２Ｄポイントデータをグリッド化して空間を分けることができる。グリッドを定義する方法を詳しく説明すると、まずマッピングされた２Ｄポイントデータの横長と縦長をシステムが知能的に認知する。そして、そのうちの短い長さを選択し、使用者が入力する値に分けてグリッドの間隔を設定することができる。このとき、使用者の入力値が小さければ小さいほど２Ｄポイントデータの解像度が高くなり、空間を検索したときに正確度が上昇することになる。このように生成されたセクション内にポイントデータの存在有無を条件として、０と１の２とおりの場合に分けて設定する。すなわち、二進数に区分して表示できることを示す。例えば、赤色領域に置かれるポイントデータは１として、ＢＷＭＳを設置できない箇所であり、青色領域はポイントデータがない箇所として、ＢＷＭＳを設置できる箇所として表示することができる。
【００３２】
以後は、ＢＷＭＳの設置空間を探索する(Ｓ７)。詳しく説明すると、前記併合データを探索して、青色領域、すなわちポイントデータがない箇所のうちＢＷＭＳの大きさである横／縦(Ｘ１／Ｙ１)が入る箇所を見出し、これをＢＷＭＳの設置空間とすることができる。この場合には、最大長方形法(maximum rectangle method)を利用して青色領域のうち一番広い領域を捜し出し、ＢＷＭＳの設置空間として決定することができる。
【００３３】
最後に、ポイントクラウドにおいてＢＷＭＳの設置空間として定義された領域を３次元で表示することができる(Ｓ８)。これは、ＣＡＤ(computer aided design)システムにおいて設置空間を表示することで実行される。前記ＢＷＭＳの設置空間の探索ステップＳ７では、２次元で前記設置空間が定義される。従って、前記ＢＷＭＳの設置空間の探索ステップＳ７で得た設置空間の横／縦情報(ｘ、ｙ)と、障害物データの作成ステップＳ４で設定したＢＷＭＳが設置される底面の高さ(Ｚ２)を利用して、ＢＷＭＳの設置空間を３次元でポイントクラウド上に表示することができる。このステップでは、ＢＷＭＳを設置できるのかをもう一度検証することができる。
【００３４】
図７は、３Ｄモデリングされた図面を示す。図７に示すように、設置空間３が現れることを見ることができる。
【００３５】
以上に説明された物品の設置空間の探索方法によれば、ＢＷＭＳの規格さえ提供されれば、３次元スキャナを利用して獲得されたポイントクラウドから、自動化された方法によってＢＷＭＳの設置空間を得ることができる。実施例によれば、従来一週間以上が必要とされるＢＷＭＳの設置作業を一日に短縮できるので、修理による時間浪費、及びそれによる船舶の運用収益減少に対応することができる。
【００３６】
前記物品の設置空間の探索方法は、コーディングを経てプログラムの形態でコンピュータに搭載され、ポイントデータを入力を受けて、適切な演算を経てＢＷＭＳの設置空間を提供することができる。この作業は、完全に自動化されることで、作業者の苦労を画期的に減らすことができる長所がある。
【００３７】
<第２実施例>
【００３８】
第２実施例は、前記通路データの不正確性に対応して、より正確な通路データを獲得する方法をさらに開示する。例えば、既存の設備が必要以上に広い面積を占めていることで、通路ではないにも係らず通路としてＢＷＭＳを設置できない空間として排除されることがある。この場合には、有用な空間資源を浪費することになる。この問題を改善できる物品の設置空間の探索方法の実施例を提示する。なお、第２実施例は、前記第１実施例の多くの部分を引用している。従って、同じ説明が適用される部分はその説明を省略し、第２実施例で特徴的に変わる部分に対してのみ説明することにする。
【００３９】
船舶の室内空間などにおいては、空間の区画のために、通路は緑色で塗り、設備が置かれる所は黄色で塗るなどして空間の区画をしている。従って、このような３次元スキャナから獲得されるポイントクラウドに含まれている色情報を活用して、通路データをより正確に獲得することができる。より正確に獲得される通路データは、より多くのＢＷＭＳの設置空間の候補を得ることができる作用をすることができる。
【００４０】
図８は、第２実施例に係る物品の設置空間の探索方法を説明するフローチャートである。
【００４１】
図８に示すように、まず、内部空間に対して３次元スキャニングを行うが、このとき、色情報を一緒に獲得する(Ｓ１１)。色情報は、３次元スキャナがある位置から３次元スキャナのスキャニング方向に連動してイメージを獲得し、イメージと位置情報を相互結合させる過程によって実行される。以後、ポイントクラウドは、位置情報だけでなく色情報も一緒に有することになる。もちろん、色情報の獲得方法、色情報と位置情報の結合は、その他にも多様な他の方法によって実行することができる。
【００４２】
以後、ポイントクラウドの併合ステップＳ１２、ノイズ除去ステップＳ１３、障害物データの作成ステップＳ１４、通路データの作成ステップＳ１５は、実施例１と同様な過程を経ることで行われる。
【００４３】
第２実施例では、前記通路データの作成ステップＳ１５の後に、色データで通路データを検証するステップＳ１６をさらに経ることを一特徴とする。前記色データは、ポイントクラウドに含まれる各ポイントデータの色情報を分析することで実行される。ここで、ポイントデータの色情報は、ＲＧＢの三種類に表示することができ、前記色データは、ポイントデータのＲＧＢ情報の集合からなることができる。
【００４４】
各ポイントデータの色情報は、次のような方法で分析することができる。前記ホール５に隣接することで通路として確定できる地点(１地点)のポイントデータの色情報をＲＧＢ形式(Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１)で表示し、前記通路データにおいて通路として決定された地点(２地点)のポイントデータの色情報をＲＧＢ形式(Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２)で表示する。例えば、１地点と２地点の色情報のユークリッド距離(
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)が所定範囲内である場合には通路として判断し、所定範囲を外れる場合には通路ではないと判断することができる。色が前記所定範囲内であるということは、色が通路と同一であると判断できる範囲内のものであり、色が同一であるということは、一定レベルのユークリッド距離の差の値が小さいということに具体化することができる。
【００４５】
ここで、ユークリッド距離以外の他の方法を利用することもできるが、第２実施例においては、通路として確定できるポイントデータの色情報と、検証が要求されるポイントデータの色情報との差の値を比較して、通路であるのか否かを検証できるものとして、明確に理解することができる。
【００４６】
上記した過程を経ることで通路データの検証を行い、通路であるが通路ではないと判断されたり、通路ではないが通路であると判断される場合を修正することができる。よって、より正確な空間をＢＷＭＳの設置可能空間として確保することができる。
【００４７】
以後、障害物データと通路データの併合ステップＳ１７、設置空間の探索ステップＳ１８及び３次元モデリングステップＳ１９は、第１実施例と同様な過程で実行される。
【００４８】
本発明の他の実施例をさらに説明する。
【００４９】
上記では色データを利用して通路データを検証することを例に説明したが、色データが明確である場合(例えば、特定の船舶で、正確に通路にのみ特定の色が与えられている場合)には、色データを介して通路を確定し、高さを利用して獲得する通路データによってこれを検証することもできる。場合によっては、色データのみを利用して通路を確定することもでき、この場合には、通路として決められたポイントデータの色情報を基準に色の差の値を区分して通路を見出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、速かに物品、特にＢＷＭＳを設置することができ、追加物品の設置期間を画期的に短縮することができる。これによって、コストを節約でき、全体物品の稼動時間を増やし収益を増加させることができるので、産業的適用を期待できる。
【符号の説明】
【００５１】
５：ホール
【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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