(57)【要約】  本発明は、体積測定方法、システム、装置及びコンピュータ読取可能な記憶媒体に関し、３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報及び測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集する。異なる視野角下で収集した第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得る。測定対象物体の外側輪郭で画定される領域内を充填し、測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得る。第１深さ情報と、分割したブロックとの間の予め定めた関係に基づいて測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成する。ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の体積を得る。この方法は、３Ｄビジョンに基づいて測定を行い、測定対象物体を直接に測定し、測定速度が速く、測定精度が高く、測定範囲が広い。  【選択図】図１
2022501603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定領域の上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角下で測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報、及び、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集するステップと、
異なる視野角下で収集された、前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって、測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、前記測定対象物体の外側輪郭によって画定される領域内を充填することにより、測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得るステップと、
第１深さ情報と、分割されるブロックとの間の予め定めた関係に基づいて、前記測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成するステップと、
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報、及び、測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、前記測定対象物体の体積を得るステップと、
を含むことを特徴とする体積測定方法。
【請求項２】
３Ｄビジョンシステムは、第１カメラと、第２カメラと、構造化レーザ照射装置と、を含み、
前記構造化レーザ照射装置は、現在の視野下に測定対象物体がない場合の前記測定領域の第１情報を収集し、レーザグリッドに基づいて前記測定領域の深さ変化が、閾値を超えたか否かを測定し、超えている場合、前記測定領域に測定対象物体があると判定し、前記第１カメラを駆動して前記測定領域の第１深さ画像を収集し、前記第２カメラを駆動して、前記第１深さ画像を階調処理し、前記第１深さ画像情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の体積測定方法。
【請求項３】
前記第１カメラと、前記第２カメラの配置間隔に基づいて、前記測定対象物体の外側輪郭を３Ｄビジョンシステムの標準的な二層較正対象とマッチングし、前記測定対象物体の外側輪郭の寸法を得ることを特徴とする請求項２に記載の体積測定方法。
【請求項４】
前記第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の前記予め定めた関係は、下記の条件を満足する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の体積測定方法。
2022501603.tif 000013
式中、
Targetorgは、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表し、Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表し、Distance(Obstacles, Robot)は、深さと、分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。
【請求項５】
前記ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の前記予め定めた関係は、以下の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の体積測定方法。
2022501603.tif 000014
式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基礎高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値である。
【請求項６】
測定領域の上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報、及び、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集するように構成された測定領域情報取得部と、
異なる視野角下で収集された、前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって、測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、前記測定対象物体の外側輪郭で画定される領域内を充填し、前記測定対象物体及び前記測定対象物体の寸法情報を得るように構成されている測定対象物体取得部と、
第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の予め定めた関係に基づいて、前記測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成するように構成されたブロック分割部と、
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報、及び、測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の体積を得るように構成された測定対象物体体積取得部と、
を含むことを特徴とする体積測定システム。
【請求項７】
３Ｄビジョンシステムは、第１カメラ、第２カメラ及び構造化レーザ照射装置を含み、
構造化レーザ照射装置は、現在の視野下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報を収集し、レーザグリッドに基づいて前記測定領域の深さ変化が閾値を超えたか否かを測定し、超えている場合、前記測定領域に測定対象物体があると判定し、前記第１カメラを駆動して前記測定領域の第１深さ画像を収集し、第２カメラを駆動して前記第１深さ画像を階調処理し、前記第１深さ画像情報を生成するように構成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の体積測定システム。
【請求項８】
前記測定対象物体取得部は、さらに、前記第１カメラと前記第２カメラの配置間隔に基づいて、前記測定対象物体の外側輪郭を３Ｄビジョンシステムの標準的な二層較正の対象とマッチングし、前記測定対象物体の外側輪郭の寸法を得るように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の体積測定システム。
【請求項９】
３Ｄビジョンシステムは、前記測定領域の真上に配置されているか、あるいは前記測定領域内の前記測定対象物体の斜め上方に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の体積測定システム。
【請求項１０】
前記第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の前記予め定めた関係は下記の条件を満足することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の体積測定システム。
2022501603.tif 000015
式中、
Targetorgは、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表し、Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表し、Distance(Obstacles, Robot)は、深さと、分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。
【請求項１１】
前記ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の前記予め定めた関係は、下記の条件を満足することを特徴とする請求項１０に記載の体積測定システム。
2022501603.tif 000016
式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基礎高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値である。
【請求項１２】
１つ又は複数のプロセッサと、
１つ又は複数のプログラムを記憶するためのメモリと、
を含む装置であって、
前記１つ又は複数のプログラムは、前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されることにより、請求項１〜５のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されている装置。
【請求項１３】
プロセッサに、
請求項１〜５のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されたコンピュータプログラム
が記憶されているコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１８年９月２８日に中国国家知識産権局へ出願された特許出願番号第２０１８１１１４１０６６．７号、発明の名称が「体積測定方法及びシステム」の優先権を主張する。
【０００２】
本特許出願は、物流分野に関し、特に体積測定方法、システム、装置及びコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００３】
物流および輸送の迅速な発展につれて、物流および輸送リンクの効率は、従来の輸送のニーズを満足できなくなっている。物流リンクにおいて重要な部分の１つは、物流貨物に対して体積測定を行うことである。体積測定は、貨物の流通と輸送の基礎であり、適切な体積に応じて適切な輸送車両、船、または飛行機を選択することは極めて重要である。しかし、現在の物流体系において、パレットスタッキングの大体積測定では、物体の体積を測定する作業のほとんどは、依然として巻き尺という従来の方法で測定を行う。
【０００４】
このような測定方法は、測定誤差が大きく、測定後の体積推定及び適切な輸送手段の選択は、いずれも手動計算により行われる。従来の方法の測定効率は非常に低く、この欠点は輸送の効率を制限する大きな要素となっている。
【０００５】
この問題を解決するために、従来の自動化体積測定技術は、主にレーザスキャナ及びマルチビジョン融合技術を用いる。一般的な解決策は、１台のレーザスキャニング装置、及び４台の産業用カメラを用い、これらを測定対象の周囲に配置し、カメラによりレーザ装置から射出されたラインレーザを捉えることにより寸法測定を行うことである。このような方法は、手動測定よりも的確性及び効率が高い。しかし、このような測定方法の装置は、産業用カメラの視野が測定対象を覆う必要があり、その占有体積がほぼ測定対象の体積のほぼ２倍であるので、非常に広い面積を必要とし、また、装置全体を安定的なホルダーで固定する必要もある。その上、この装置セットは、比較的複雑であり、高価なレーザ装置及び産業用カメラ、および複雑なシステムが必要である。測定装置のハードウェアへの要求も高く、ビジョンシステムの組み立て及び処理能力への要求が非常に高い。
【０００６】
本発明は、手動測定及び従来の自動化測定装置の欠点を解決するために、モジュール化された３Ｄビジョン技術を用いて、体積測定を解決する方法を提供する。
【発明の概要】
【０００７】
上記の技術課題を解決するために、本特許出願の目的は、体積測定方法及びシステムを提供することにある。
【０００８】
本特許出願の一態様によれば、以下のステップを含む体積測定方法が提供される。測定領域の上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角の下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報、及び、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集するステップと、
異なる視野角の下で収集された、前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって、測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、前記測定対象物体の外側輪郭で画定された領域内を充填することにより測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得るステップと、
第１深さ情報と、分割されるブロックとの間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成するステップと、
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の体積を得るステップと、
を含む体積測定方法を提供する。
【０００９】
さらに、３Ｄビジョンシステムは、第１カメラと、第２カメラと、構造化レーザ照射装置と、を含む。構造化レーザ照射装置は、現在の視野角の下に測定対象物体がない場合に、測定領域の第１情報を収集し、レーザグリッドに基づいて前記測定領域の深さ変化が、閾値を超えたか否かを測定する。超えている場合、前記測定領域に測定対象物体があると判断し、前記測定領域の第１深さ画像を取得するよう第１カメラを駆動する。第2カメラを駆動して第1の深度を変更した画像を取得し、これに基づいて第１深さ画像を階調処理し、前記第１深さ画像情報を生成する。
【００１０】
さらに、第１カメラと、第２カメラの配置間隔に基づいて、前記測定対象物体の外側輪郭を３Ｄビジョンシステムの標準的な二層較正対象とマッチングし、前記測定対象物体の外側輪郭の寸法を得る。
【００１１】
前記第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の前記予め定めた関係は下記の条件を満足する。
2022501603.tif 000003
［式中、
Targetorgは、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表し、Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表し、Distance(Obstacles, Robot)は、深さと、分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。］
【００１２】
前記ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の前記予め定めた関係は、以下の条件を満足する。
2022501603.tif 000004
［式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基礎高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値である。］
【００１３】
本特許出願の別の態様によれば、以下の体積測定システムが提供される。この体積測定システムは、
測定領域の上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報を収集し、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集するように構成された測定領域情報取得部と、
異なる視野角下で収集した前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって、測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、前記測定対象物体の外側輪郭で画定される領域内を充填し、測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得るように構成された測定対象物体取得部と、
第１深さ情報と分割されたブロックとの間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成するように構成されているブロック分割部と、
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報、及び、測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の体積を得るように構成されている測定対象物体体積取得部と、
を含む。
【００１４】
さらに、３Ｄビジョンシステムは、第１カメラ、第２カメラ及び構造化レーザ照射装置を含む。
ここで、構造化レーザ照射装置は、現在の視野の下に測定対象物体がない場合に測定領域の第１情報を収集し、レーザ格子に基づいて前記測定領域の深さ変化が閾値を超えたか否かを測定し、超えた場合、前記測定領域に測定対象物体があると判定し、前記測定領域の第１深さ画像を収集するよう第１カメラを駆動する。第２カメラを駆動し、第１深さ画像を階調処理し、前記第１深さ画像情報を生成する。
【００１５】
さらに、測定対象物体取得部は、さらに、第１カメラ、第２カメラの配置間隔に基づいて、前記測定対象物体の外側輪郭を３Ｄビジョンシステムの標準的な二層較正対象とマッチングし、前記測定対象物体の外側輪郭の寸法を得る。
【００１６】
３Ｄビジョンシステムは、測定領域の真上に位置するか、あるいは測定領域内の測定対象物体の斜め上方に位置する。
【００１７】
前記第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の前記予め定めた関係は、下記の条件を満足する。
2022501603.tif 000005
［式中、
Targetorgは、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表し、Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表し、Distance(Obstacles, Robot)は、深さと、分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。］
【００１８】
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報、及び、測定対象物体の体積の間の前記予め定めた関係は、下記の条件を満足する。
2022501603.tif 000006
［式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基礎な高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値である。］
【００１９】
本特許出願の別の態様によれば、以下の装置が提供される。
この装置は、
１つ又は複数のプロセッサと、
１つ又は複数のプログラムを記憶するためのメモリと、
を含み、
前記１つ又は複数のプログラムは、前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されることにより、上記のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されている。
【００２０】
本特許出願の別の態様によれば、コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読取可能な記憶媒体が提供される。このコンピュータプログラムは、プロセッサにより実行される場合に上述したいずれかに記載の方法を実現する。
【００２１】
本特許出願は、従来技術に比べて、以下の有益な効果を有する。
【００２２】
１．本特許出願で例示されている体積測定方法は、測定領域の上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角の下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報と、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集するステップと、異なる視野角下で収集した前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、前記測定対象物体の外側輪郭で画定される領域内を充填し、測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得るステップと、第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の予め定めた関係に基づいて測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成するステップと、前記ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の体積を得るステップと、を含む。この方法は、３Ｄビジョンシステムに基づいて測定を行い、測定対象物体の体積を直接に測定することができる。また、測定速度が速く、測定精度が高く、測定範囲が広い。
【００２３】
２．本特許出願で例示されている体積測定システムは、各部の構成が簡単であり、相互に組み合わせることにより、３Ｄビジョンシステムに基づいて測定を行うことができ、この上、ビジョンシステムのレイアウト構成により、その占用空間が大幅に低減できる。また、測定対象物体を直接に体積測定することができ、測定速度が速く、測定精度が高く、測定範囲が広い。よって、従来の測定装置が占用空間体積が大きく、構造が複雑で、装置性能への要求が高いというデメリットを解消することができる。
【００２４】
３．本特許出願で例示されている装置、及びコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読取可能な記憶媒体を使用して、占有する空間が小さく、装置性能への要求が低い３Ｄビジョンシステムによって、測定対象物体の体積測定を行うことができる。この測定方法は、測定速度が速く、測定精度が高く、測定範囲が広く、普及させる価値がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施例１のフローチャートである。
【図２】図２は、実施例１の３Ｄビジョン収集モジュールを測定対象物体の上部に設置した状態の模式図である。
【図３】図３は、実施例１の画像における測定対象物体の外側輪郭を示す模式図である。
【図４】図４は、実施例１の画像における測定対象物体の外側輪郭内の領域を充填した模式図である。
【図５】図５は、実施例１の測定対象物体の外側輪郭内の領域をブロック分割した模式図である。
【図６】図６は、実施例１の３Ｄビジョン収集モジュールを測定対象物体の斜め上方向に設置した状態の実装模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本特許出願の技術的解決手段をより良く理解するために、以下、具体的な実施例、図面を参照しながら、本特許出願をさらに説明する。
実施例１
【００２７】
本実施例は、測定領域の上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角の下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報、及び、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集するように構成された測定領域情報取得部と、
【００２８】
異なる視野角下で収集された、前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、前記測定対象物体の外側輪郭によって画定される領域内を充填することにより、測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得るように構成されている測定対象物体取得部と、
【００２９】
第１深さ情報と、分割されるブロックとの間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成するように構成されているブロック分割部と、
【００３０】
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報、及び、測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の体積を得るように構成されている測定対象物体体積取得部と、
を含む体積測定システムを提供する。
【００３１】
その中で、３Ｄビジョンシステムは、第１カメラ、第２カメラ、及び、構造化レーザ照射装置を含む。構造化レーザ照射装置は、現在の視野角の下に測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報を収集する。レーザグリッドに基づいて前記測定領域の深さ変化が閾値を超えたか否かを測定し、超えている場合、前記測定領域に測定対象物体があると判定し、前記測定領域の第１深さ画像を収集するよう第１カメラを駆動する。第２カメラを駆動し、第１深さ画像に階調処理を実行し、第１深さ画像情報を生成する。
【００３２】
測定対象物体取得部は、さらに、第１カメラと第２カメラの配置間隔に基づいて、測定対象物体の外側輪郭を３Ｄビジョンシステムの標準的な二層較正対象とマッチングし、前記測定対象物体の外側輪郭の寸法を得る。
【００３３】
具体的には、第１カメラは、カラーカメラであり、測定対象物体の全貌を撮影するために用いられ。第２カメラは、具体的には、白黒カメラであり、主にグレー処理のために用いられる。この２つのカメラは予め定めた間隔を空けて設置されている。これらによって観察される赤外レーザは、距離測定を補助する。構造化レーザ照射装置は、具体的にエンコード機能を有する構造化レーザ照射装置であり、距離測定の最も直接なセンサーである。エンコード機能は、可視光などの同一種類の他の光との干渉を有効に避けることができる。
【００３４】
３Ｄビジョンシステムは、測定領域の真上に設定されているか、あるいは測定領域内の測定対象物体の斜め上方に設置されている。
【００３５】
前記第１深さ情報と、分割したブロックとの間の予め定めた関係は下記の条件を満足する。
2022501603.tif 000007
［式中、
Targetorgは、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表し、Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表し、Distance(Obstacles, Robot)は、深さと、分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。］
【００３６】
ブロック情報、測定対象物体の寸法情報、及び、測定対象物体の体積の間の予め定めた関係は、下記の条件を満足する。
2022501603.tif 000008
［式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基礎高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値である。］
【００３７】
本実施例は、体積測定方法を提供し、図１に示すように、下記のステップを含む。
【００３８】
ステップＳ１
測定領域の上方に位置し、具体的に、測定領域の真上に位置するか、あるいは測定対象物体の斜め上方に位置する３Ｄビジョンシステムに基づいて、現在の視野角下で測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報、及び、測定対象物体がある場合の測定領域の第１深さ画像情報を収集する。
３Ｄビジョンシステムは、第１カメラと、第２カメラと、構造化レーザ照射装置と、を含む。構造化レーザ照射装置は、現在の視野角下で測定対象物体がない場合の測定領域の第１情報を収集し、レーザグリッドに基づいて測定領域の深さ変化が閾値を超えたか否かを測定し、超えている場合、測定領域に測定対象物体があると判定し、測定領域の第１深さ画像を収集するよう第１カメラを駆動する。第２カメラを駆動し、第１深さ画像を階調処理し、第１深さ画像情報を生成する。
【００３９】
ステップＳ２
異なる視野角下で収集された前記第１情報と第１深さ画像情報の階調値を比較することによって測定対象物体の外側輪郭を識別し、測定対象物体の外側輪郭に関する第１深さ情報を得、測定対象物体の外側輪郭で画定される領域内を充填し、測定対象物体及び測定対象物体の寸法情報を得る。
第１カメラと、第２カメラの配置間隔に基づいて、測定対象物体の外側輪郭を３Ｄビジョンシステムの標準的な二層較正の対象とマッチングし、前記測定対象物体の外側輪郭の寸法を得る。
【００４０】
ステップＳ３
第１深さ情報と、分割されたブロックとの間の予め定めた関係に基づいて、測定対象物体の外側輪郭領域に対してブロック分割を行い、ブロック情報を生成する。
第１深さ情報と、分割したブロックとの間の予め定めた関係は下記の条件を満足する。
2022501603.tif 000009
［式中、
Targetorgは、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表し、Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表し、Distance(Obstacles, Robot)は、深さと、分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。］
【００４１】
ステップＳ４
前記ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の予め定めた関係に基づいて測定対象物体の体積を得る。
前記ブロック情報、測定対象物体の寸法情報及び測定対象物体の体積の間の予め定めた関係は下記の条件を満足する。
【００４２】
2022501603.tif 000010
［式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基礎高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値である。］
【００４３】
上記３Ｄビジョンシステムは、具体的に集積化３Ｄビジョンサンプリングモジュールである。サンプリングモジュールは、カラーカメラと、白黒カメラと、エンコード機能を有する構造化レーザ照射装置とを含む。モジュールが使用する部品は、市販されている部品であり、例えば、携帯電話業界で一般的に採用されるカメラ及びレーザモジュールであり、モジュール全体は非常に経済的である。
【００４４】
この３Ｄビジョン収集モジュールのレイアウトは、多次元で設計されている。最も一般的なレイアウトは、図２に示すように、測定対象物体の真上に配置することである。このように配置する利点は、単一の３Ｄビジョンモジュールで広い視野空間を覆うことができることにある。エンコードされた構造化光と組み合わせることで、測定の精度を最大限で高めることができる。上部の設置スペースは非常に小さく、天井に吊り下げられた立柱１本で設置可能である。この設置方法は、下部の空間が完全に開放され、クリアランススペースが従来になく大きくなる。
【００４５】
本特許出願の体積測定方法の核心は、３Ｄビジョンに現実の物理空間を組み合わせた体積測定方法であり、具体的なステップは以下の通りである。
【００４６】
ステップＳ１
測定対象物体は、視野内に現していない場合、この時の視野領域の深さ方向の光線モデルをモジュール化し、低電力消費モードを用い、低緯度でレーザグリッドをエンコードし、同時に、視野で限定している測定領域を階調化する。
物体は、測定領域に入ったら、深さ方向の光線が干渉されることとなり、当該タイミングで、測定システムを起動し、高緯度でレーザスペックルとレーザグリッドの変換を行い、領域のスキャニングの周波数を高める。
【００４７】
ステップＳ２：境界識別。
測定対象物体の境界をスキャニングし、階調値によって物体が入る前後の変化を比較し、測定対象物体の最大の外側輪郭を探し出す。その後、エッジ領域に囲まれる領域内を充填する。図３〜４に示すように、この情報により、可能な限り最大の物体体積情報を得ることができる。
その中、測定対象物体の最大の外側輪郭、即ち外形エッジの寸法は、標準的な二層較正の対象とマッチングすることにより、直接に取得することができる。この寸法の特定は、分割されたブロックの最大境界を特定することであり、較正対象は一度に２次元の精度で寸法を較正する。予め定めた深さに基づいて、寸法精度のズーム倍率は、同じ比率で計算される。深さが大きいほど、測定寸法が大きくなり、誤差も大きくなるので、上記のズーム倍率は、誤差を低減するためのものであり、工場出荷前に予め較正される必要がある。
深さ方向の光線は、レーザ距離測定センサTOF技術に基づくものであり、その動作は、領域内に物体の有無を検出してから、カメラをオンにして測定を行うことにより、カメラの長時間動作により発熱し過ぎることを避ける。TOF距離測定センサは、物体がない場合のパラメータに基づいて設定される。この場合、カメラがスリープ状態となり、画像を取得しない。測定対象物体の有無の検出は、低緯度でエンコードされたレーザーグリッドにより測定領域に深さ変化の有無を検出する。
【００４８】
ステップＳ３：測定対象物体の外側輪郭をブロック分割する。
測定対象物体を精確に識別することにより、測定精度を高めることができ、誤差±１０ｍｍで１ｍの長さ情報を認識できる識別精度を得られる。ステップ（１）で得られた測定対象物体の外側輪郭を利用して、ブロック分割を行う。ブロック分割は、深さ情報に基づいて、非線形的に増大させて分割することにより行う。非線形性は、カメラレンズの歪補正係数に応じて変化し、非線形的に増大する。補正係数は、工場出荷時にレンズに応じてシステム中に設定されており、最終的には関数Distance(Obstacles, Robot)  中に表れる。
2022501603.tif 000011
【００４９】
［式中、
Targetorgは、分割したブロックの境界寸法を表し、分割されたブロックのうちの１つの境界寸法を表す。Targetnewは、深さが変化した後に新たに分割されたブロックの境界寸法を表し、深さが変化した後に新たに分割された対応するブロックの境界寸法を表す。ブロック分割の相違に応じて、１つの新しいブロックは、１つの新しい深さとなり、隣接するブロック深さは同じではない。Distance(Obstacles, Robot)  は、深さと分割したブロックの大きさを計算する関数であり、W1、W2は、重み係数である。］
【００５０】
ステップＳ４
これにより分割されたブロックの例を図５に示す。各ブロック領域に深さ情報を充填し、体積分布を精確に測定する。これより、カメラに近い部分ほど、分割したブロックが大きくなり、ブロック数が少なくなる。カメラから離れた部分ほど、分割したブロックが小さくなり、ブロック数が大きくなる。分割した同一サイズのブロックについて、深さ情報の平均値を算出し、物体の体積情報は、全ての同一サイズのブロックの平均値と同一サイズのブロックが占める面積との積の合計である。
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【００５１】
［式中、
Horgは、ブロックを分割する前の画像における測定対象物体の基本的な高さの値であり、
Hは、画像における測定対象物体の外側輪郭領域内の分割したブロックの高さの値であり、
Ｖは、測定後の総体積である。］
【００５２】
本特許出願の体積測定方法は、新規で簡単なアルゴリズムを提供する。この方法は、限定的な正確な測定方法である。このような方法は、点群及び三角測定法に比べて、演算性能を大幅に向上させる。簡潔な空間レイアウトと組み合わせることで、迅速で正確な体積測定機能が実現される。本特許出願は、単独の測定システムモジュールとして単独で使用できる。物流業界の計量システム及びバーコード読取システムと組み合わせて、完全な貨物情報を出力することもできる。このような方法は、装置性能、物流能力を有効に向上させ、装置の複雑性を低下させ、設置のしやすさを良好にする。
【００５３】
上述した体積測定アルゴリズムは、ビジョンシステムにおける２次元座標を現実の３次元空間座標に変換する必要がなく、有限の情報を利用して、測定対象物体の体積を直接に算出することができ、方法が簡単で実用性を有する。
【００５４】
もう１つの態様として、本実施例は、本願の実施例の方法の実現に適した装置をさらに提供する。この装置は、コンピュータシステムを含む。前記コンピュータシステムは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されているプログラム又は記憶部からランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に読み込まれたプログラムに基づいて、各種の適切な動作及び処理を行うことができる中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。ＲＡＭには、さらに、システム操作に必要な種々のプログラム及びデータが記憶されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭは、バスを介して互いに接続されている。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースもバスに接続されている。
【００５５】
Ｉ／Ｏインタフェースには、キーボード、マウス等を含む入力部と、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等及びスピーカーなどを含む出力部と、ハードディスク等を含む記憶部と、ＬＡＮカード、モデム等のネットワークインターフェースカードを含む通信部と、が接続されている。通信部は、インターネットなどのネットワークを介して通信処理を実行する。ドライバーも必要に応じてＩ／Ｏインターフェースに接続されている。磁気ディスク、光ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリなどのようなリムーバブルメディアは、必要に応じてドライバーに実装されており、その中から読み出されたコンピュータプログラムは必要に応じて記憶部にインストールされる。
【００５６】
特に、本願が開示する実施例によれば、図１を参照して説明した上記過程は、コンピュータソフトウェアプログラムとして実現可能である。例えば、本願が開示する実施例は、機械可読記憶デバイスにおいて明白に具現化されるコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品を含む。前記コンピュータプログラムは、図１の方法を実行するためのプログラムコードを含む。このような実施例において、該コンピュータプログラムは、通信部を介してネットワークからダウンロード及びインストールされてもよく、及び／又はリムーバブルメディアからインストールされてもよい。
【００５７】
図中のフローチャートは、本特許出願の種々の実施例に従ったシステム、方法及びコンピュータプログラム製品により実現可能なアーキテクチャ、機能及び操作を示している。この点で、フローチャートにおける各枠は、１つのモジュール、プログラムのブロック、又はコードの一部を表してもよく、前記モジュール、プログラムのブロック、又はコードの一部は、所定の論理機能を実現するための実行可能な命令を１つ又は複数含んでいる。注意すべき点として、幾つかの代替としての実現において、枠中で表記した機能は、図中で表記した順序とは別の順序で実行されてもよい。例えば、２つの連続する枠は、実際は基本的に並行して実行されてもよく、場合によって逆の順序で実行されてもよく、これは関連機能により決められる。注意すべき点として、フローチャート中の各枠、及びフローチャート中の枠の組み合わせは、所定機能又は操作を実行するための専用ハードウェアに基づいたシステムにより実現されてもよく、あるいは、専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせにより実現されてもよい。
【００５８】
本願実施例の説明に係るユニット又はモジュールは、ソフトウェアの方式で実現されてもよく、ハードウェアの方式により実現されてもよい。説明したユニット又はモジュールは、プロセッサに設置されてもよい。これらのユニット又はモジュールの名称は、幾つかの場合に該ユニット又はモジュールそのものに対する限定を構成しない。
【００５９】
他方、本実施例は、コンピュータ読取可能な記憶媒体をさらに提供し、該コンピュータ読取可能な記憶媒体は、上記実施例に記載のシステムに含まれるコンピュータ読取可能な記憶媒体であってもよいし、単独で存在して装置に組み込まれていないコンピュータ読取可能な記憶媒体であってもよい。コンピュータ読取可能な記憶媒体には、１つ又は複数のプログラムが記憶されており、前記プログラムは、１つ又は複数のプロセッサにより本願の体積測定方法を実行するために用いられる。
【００６０】
実施例２
本実施例の実施例１と同じ特徴については省略し、本実施例の実施例１と異なる特徴は以下の通りである。
【００６１】
３Ｄビジョン収集モジュールは、測定対象物体の３次元空間の対角線の斜め上方に配置されてもよい。図６に示すように、カメラの観測視野角は、測定対象物体の３つの主な面全体を覆い、３つの面の情報に向かって解を求めることにより、より多くの体積詳細を取得し、測定精度を高めることができる。同様に、このような実装方式は簡便であり、占有する空間位置が小さい。体積を測定すると同時に、測定対象物体の写真を撮影することができる。
【００６２】
以上の説明は、本願の好適な実施例及び運用する技術原理についての説明に過ぎない。当業者であれば理解され得るように、本願に係る発明の範囲は、上記技術的特徴の特定の組み合わせによる技術的解決手段に限られず、上記発明構想から逸脱しない限り、上記技術的特徴又は同等特徴を任意に組み合わせたその他の技術的解決手段をも含んでいる。例えば、上記特徴は、本願に開示された（これに限られない）と類似する機能を有する。
【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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【国際調査報告】
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