(57)【要約】【課題】簡易な構成で、立方体や直方体形状のパッケージの外形サイズを精度よく測定することが可能なサイズ測定装置を提供すること。【解決手段】パッケージの外形サイズを測定するサイズ測定装置であって、パッケージＯｂに光パターン２を投光するパターン投光部３と、このパターン投光部によって投光された光パターン２及びパッケージＯｂの全体像を同時に撮影する第１、第２のカメラ４と、この第１、第２のカメラ４で撮影された画像から得た視差情報に基づいて、パッケージＯｂの辺の長さを算出する画像処理部６を備え、光パターン２をパッケージＯｂの頂点Ｐ０に集まる３辺に特徴点を同時に投光する形状とした。【選択図】図１
2013253799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体のパッケージの外形サイズを測定するサイズ測定装置であって、
幾何学的形状の光パターンを前記パッケージに投光するパターン投光部と、
前記パッケージの全体像を異なる角度から同時に撮影するべく所定の間隔で並べて配置された第１、第２のカメラと、
前記第１、第２のカメラで撮影された各画像から得た視差情報に基づいて画像処理を行って前記パッケージの辺の長さを算出する画像処理部とを備え、
前記パターン投光部によって投光された前記光パターンが前記パッケージの３面により形成される頂点を外囲することにより、前記パッケージの前記頂点に集まる３辺上に、前記光パターンの前記辺で折れ曲がる屈曲点からなる辺上特徴点がそれぞれ形成され、
前記画像処理部は、前記辺上特徴点の座標に基づいて前記パッケージの辺を抽出することを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項２】
請求項１記載のサイズ測定装置であって、
前記光パターンは、前記３辺のうち２辺で規定される面の少なくとも１つに、面上特徴点を有し、
前記画像処理部は、
前記面を規定する２辺に投光された前記辺上特徴点と前記面に投光された前記面上特徴点との各座標から、前記面の平面の式を求め、
更に、前記３辺のうち前記２辺とは異なる辺に投光された前記辺上特徴点から前記面に降ろした垂線の前記面と交わる点を前記パッケージの３辺の共通頂点として抽出することを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項３】
請求項２記載のサイズ測定装置であって、
前記画像処理部は、
前記共通頂点から前記３辺の前記辺上特徴点を通る各線に沿って前記パッケージの３辺のエッジを追跡して前記共通頂点とは相反する側の３頂点を検出し、
前記共通頂点の座標と前記３頂点の座標とから前記パッケージの３辺の長さを求めることを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３いずれか１項記載のサイズ測定装置であって、
前記光パターンを三角形形状とし、
前記三角形形状の光パターンの各頂点を前記パッケージの各面に投光するようにしたことを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のサイズ測定装置であって、
前記光パターンを円形及び当該円形とは異なる位置に前記面上特徴点を形成する光点を備える形状としたことを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項３いずれか１項記載のサイズ測定装置であって、
前記光パターンを４つ以上の頂点を有する多角形形状としたことを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項３いずれか１項記載のサイズ測定装置であって、
前記光パターンは、前記パッケージの頂点に集まる３辺のうち少なくとも２辺のそれぞれについて、複数個所に前記辺上特徴点を形成するようにされていることを特徴とするサイズ測定装置。
【請求項８】
請求項７記載のサイズ測定装置であって、
前記光パターンを、大きさの異なる複数の円または多角形を、それぞれの重心を略一致させて配置した形状としたことを特徴とするサイズ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直方体や立方体といった特定の形状を有するパッケージ（箱、梱包材等）の外形サイズを非接触で測定するサイズ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物流や生産工程等において、物品のパッケージにバーコード等を印刷した帳票を付し、物品の配送を管理する事例が幅広い分野で知られている。例えば、物品を輸送する際、集荷配送拠点において、物品を包装するパッケージに添付された帳票情報をバーコードリーダを備えるハンディターミナル等で読み取って物品を識別し、識別情報に基づく当該物品の流通経路の決定や授受の確認等に利用されている。このとき、帳票情報を読み取って各物品を宛先毎に仕分けする他、輸送のための運搬車の容量や台数を決定するために、個々のパッケージのサイズを測定する必要がある。パッケージサイズの測定に関して、カメラで撮像した画像に基づき非接触で物品の三次元形状を測定する技術として、例えば特許文献１（引用文献１）又は特許文献２（引用文献２）に開示された技術が知られている。
【０００３】
引用文献１には、ステレオ画像取得部で取得された一対のステレオ画像に含まれている特徴要素を指定する特徴要素指定部と、特徴要素指定部で指定された特徴要素のステレオ画像中の位置に基づきステレオ画像の標定を行う画像標定部と、標定の済んだステレオ画像を立体表示する表示部とを備えた立体画像表示装置が開示されている。引用文献１は、ステレオカメラ等で取得された左右の画像の特徴点マッチングに際して、オペレータが例えば左画像に対して指定した特徴点を、右画像で発見した場合に、当該対象位置に左画像と同一の特徴点が検出された旨を表示するというものである。
【０００４】
また、引用文献２には、物品を包装するパッケージが立方体や直方体であるという前提で、パッケージ及びこれに貼り付けられた帳票を同時に撮影して、撮影画像において帳票を基準長としてパッケージサイズを測定するサイズ測定装置が開示されている。引用文献２に開示されたサイズ測定装置は、帳票の撮像結果をサイズの基準とすることで単眼であってもパッケージのサイズを測定できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６４８５２号公報
【特許文献２】特許第４３３８４０５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、引用文献１では、ステレオカメラ等で撮像された画像に対して、立体視に際してマッチングをとるべき特徴点をピンポイントでユーザが指定することを前提としている。引用文献１のように三次元表示を伴う場合に限らず、例えばカメラ位置から指定点までの距離や、指定した２点間の距離を測定する測定装置の場合、一般的にはユーザが何らかのインタフェースを利用して、測定すべき点や部位を測定装置に指示することが行われる。つまり、この種の測定装置は、例えば左右画像のいずれか一方、あるいは立体画像を表示するディスプレイデバイス（表示手段）と、この表示手段に対して特徴点などの座標を指示するポインティングデバイス（指示手段）を備えていることが多い。ここで、表示手段としては液晶パネル、指示手段としてはタッチ位置の静電容量や抵抗値の変化を検出して座標変換を行うタッチパネル等が知られているが、これらのデバイスは一般的に高価であり、これらを組み込むことでサイズ測定装置のコストを上昇させてしまう。
【０００７】
一方、サイズ測定装置が表示装置や指示装置といった構成を具備することによって、ユーザは測定すべき点や部位を指定することができるが、指定が適切に行われているか（即ち、測定点の座標が正確に指示されているか）否かは別問題であり、当然、測定点を正確に指定できていない場合は、測定精度が低下する要因となる。特にステレオカメラでは指定された点が本来の測定点からずれてバックグラウンド（背景）を示したような場合、測定される視差は大幅に異なるものとなり、信頼性が極めて低いものとなってしまう。
【０００８】
また、引用文献２では、測定に際してパッケージの３辺の共通の頂点をレーザ光で指定することとなっているが、パッケージの頂点もレーザ光も理想的には点であるべきものであり、例えば現場で、段ボール箱の頂点にレーザ光を正確に照射するのはさほど簡単なことではない。引用文献２では指定された頂点がサイズ測定の始点となるため、指定の誤差がそのまま測定誤差に繋がることになる。また、引用文献２では、サイズが既知である帳票がパッケージに予め貼り付けられていることを測定の前提としているが、この前提がある限り、市場において流通する様々なパッケージのサイズを簡易に測定することは困難である。また、この帳票のサイズ（撮像素子における画素数に換算される）を検出すること自体も、照明条件などによっては誤差要因となってしまう。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、簡易な構成で、立方体や直方体形状のパッケージの外形サイズを精度よく測定することが可能なサイズ測定装置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】
【００１０】
本発明のサイズ測定装置は、直方体のパッケージの外形サイズを測定するサイズ測定装置であって、幾何学的形状の光パターンを前記パッケージに投光するパターン投光部と、前記パッケージの全体像を異なる角度から同時に撮影するべく所定の間隔で並べて配置された第１、第２のカメラと、前記第１、第２のカメラで撮影された各画像から得た視差情報に基づいて画像処理を行って前記パッケージの辺の長さを算出する画像処理部とを備え、前記パターン投光部によって投光された前記光パターンが前記パッケージの３面により形成される頂点を外囲することにより、前記パッケージの前記頂点に集まる３辺上に、前記光パターンの前記辺で折れ曲がる屈曲点からなる辺上特徴点がそれぞれ形成され、前記画像処理部は、前記辺上特徴点の座標に基づいて前記パッケージの辺を抽出する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来技術のようにユーザは光パターンでパッケージの測定すべき点や部位（例えば頂点）を測定装置に指示する必要はなく、長さの測定対象である３辺が交わる共通頂点の方向から、パッケージの３辺を跨ぐように光パターンを投光すればよい。即ち本発明においては、ユーザは頂点（即ち点）を指定することなく、共通頂点の周囲を粗く投光するだけでよく、光パターンを投光する行為そのものに精度が要求されない。また、上述のように基準点としての頂点の指定が不要となるので、指定行為そのものに起因する誤差の発生がなくなる。
【００１２】
また、本発明によれば、ディスプレイやポインティングデバイスを用いることなく、パッケージの外形サイズを測定できるから、サイズ測定装置を低コストで提供することが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、２つのカメラで得た画像の視差に基づきサイズを測定するから、パッケージに長さの基準となる帳票を貼り付けることなく、パッケージサイズを測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置の使用状態を説明する説明図
【図２】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置の構成を示すブロック構成図
【図３】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置で動作するサイズ測定タスクの処理の概要を示すフローチャート
【図４】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置で動作するサイズ測定停止タスクの処理の概要を示すフローチャート
【図５】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置の光学的測定部の構成を示す構成図
【図６】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置におけるパッケージサイズ測定処理の流れを示すフローチャート
【図７】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置が投光する光パターンを示す説明図
【図８】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置によってパッケージに照射された光パターンの状態を示す説明図
【図９】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置のパターン投光部の光軸とカメラの光軸をずらして配置した場合の左カメラ、右カメラで撮影される画像を説明する説明図
【図１０】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置のパターン投光部とカメラとの位置関係において、パターン投光部とカメラの光軸がｘ１方向に一直線上に配置された場合に、左カメラによって撮影される画像を示す説明図
【図１１】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置が投光する光パターンの変形例の説明図
【図１２】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置から光パターンをパッケージＯｂの頂点近傍に投光し、これをカメラで撮影した状態を示す説明図
【図１３】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置の特徴点マッチング手法を説明する説明図
【図１４】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置に関して、ステレオ視によってカメラと被写体Ｐとの距離Ｚｐを取得（測距）する原理を説明する説明図
【図１５】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置に関して、二次元的に示した測距原理を三次元空間に拡張して説明する説明図
【図１６】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置において、パッケージＯｂの所定面の平面の式及び頂点Ｐ０の座標を求める過程を説明する説明図
【図１７】本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置において、パッケージＯｂに投光する光パターンの形状が三角形である場合の問題点を説明する説明図
【図１８】本発明の第２実施形態に係るサイズ測定装置が投光する光パターンを示す説明図
【図１９】本発明の第３実施形態に係るサイズ測定装置が投光する光パターンを示す説明図
【図２０】本発明の第３実施形態に係るサイズ測定装置によってパッケージに照射された光パターンの状態を示す説明図
【図２１】本発明の第４実施形態に係るサイズ測定装置の構成を示すブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、直方体のパッケージの外形サイズを測定するサイズ測定装置であって、幾何学的形状の光パターンを前記パッケージに投光するパターン投光部と、前記パッケージの全体像を異なる角度から同時に撮影するべく所定の間隔で並べて配置された第１、第２のカメラと、前記第１、第２のカメラで撮影された各画像から得た視差情報に基づいて画像処理を行って前記パッケージの辺の長さを算出する画像処理部とを備え、前記パターン投光部によって投光された前記光パターンが前記パッケージの３面により形成される頂点を外囲することにより、前記パッケージの前記頂点に集まる３辺上に、前記光パターンの前記辺で折れ曲がる屈曲点からなる辺上特徴点がそれぞれ形成され、前記画像処理部は、前記辺上特徴点の座標に基づいて前記パッケージの辺を抽出する構成とする。
【００１６】
これによると、従来技術のようにユーザは光パターンでパッケージの測定すべき点や部位（例えば頂点）を測定装置に指示する必要はなく、長さの測定対象である３辺が交わる共通頂点の方向から、パッケージの３辺を跨ぐように光パターンを投光すればよい。即ち本発明においては、ユーザは頂点（即ち点）を指定することなく、共通頂点の周囲を粗く投光するだけでよく、光パターンを投光する行為そのものに精度が要求されない。また、上述のように基準点としての頂点の指定が不要となるので、指定行為そのものに起因する誤差の発生がなくなる。このようにして、３辺の長さを求めるのに必要な各辺を容易かつ高精度に抽出することができ、辺の長さを決めるべくエッジ処理を行う場合の画像処理を低減し得る。
【００１７】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記光パターンは、前記３辺のうち２辺で規定される面の少なくとも１つに、面上特徴点を有し、前記画像処理部は、前記面を規定する２辺に投光された前記辺上特徴点と前記面に投光された前記面上特徴点との各座標から、前記面の平面の式を求め、更に、前記３辺のうち前記２辺とは異なる辺に投光された前記辺上特徴点から前記面に降ろした垂線の前記面と交わる点を前記パッケージの３辺の共通頂点として抽出する構成とする。
【００１８】
これによると、２辺で規定される面上に特徴点を投光することから、２辺で規定される面を容易に求めることができ、その面に異なる辺の辺上特徴点から垂線を降ろすことにより、パッケージの３辺の共通頂点を容易に抽出することができる。
【００１９】
また、第３の発明は、前記第２の発明において、前記画像処理部は、前記共通頂点から前記３辺の前記辺上特徴点を通る各線に沿って前記パッケージの３辺のエッジを追跡して前記共通頂点とは相反する画の３頂点を検出し、前記共通頂点の座標と前記３頂点の座標とから前記パッケージの３辺の長さを求める構成とする。
【００２０】
これによると、共通頂点から３辺の各辺上特徴点を通る線の延長線上に各辺の共通頂点とは相反する側の頂点が存在することから、各辺のエッジを検出しかつ追跡することにより、エッジが途切れた位置に共通頂点以外の頂点を求めることができるため、各辺の長さを求めることができる。
【００２１】
また、第４の発明は、前記第１乃至第３のいずれかの発明において、前記光パターンを三角形形状とし、前記三角形形状の光パターンの各頂点を前記パッケージの各面に投光するようにした構成とする。
【００２２】
これによると、第１、第２カメラが共通頂点に対して正対せずに、共通頂点を挟んで両側方から撮像することにより、三角形形状の光パターンの各頂点が３面のそれぞれに投光されることから、三角形の各辺がパッケージの３辺で屈曲するようになり、各辺上特徴点を確実に現出させることができる。
【００２３】
また、第５の発明は、前記第２または第３の発明において、前記光パターンを円形及び当該円形とは異なる位置に前記面上特徴点を形成する光点を備える形状とした構成とする。これによると、円形の光パターンによる円環がパッケージの３辺で屈曲するようになり、屈曲点での曲率の変化により辺上特徴点を求めることができる。
【００２４】
また、第６の発明は、前記第１乃至第３のいずれかの発明において、前記光パターンを４つ以上の頂点を有する多角形形状とした構成とする。これによると、多角形のいずれか３辺がパッケージの３辺で屈曲するようになり、各辺上特徴点を確実に現出させることができる。
【００２５】
また、第７の発明は、前記第１乃至第３のいずれかの発明において、前記光パターンは、前記パッケージの頂点に集まる３辺のうち少なくとも２辺のそれぞれについて、複数個所に前記辺上特徴点を形成するようにされている構成とする。
【００２６】
これによると、例えば少なくとも２辺にそれぞれ複数箇所に辺上特徴点が現出することから、各辺の延長線を容易に求めることができる。
【００２７】
また、第８の発明は、前記第７の発明において、前記光パターンを、大きさの異なる複数の円または多角形を、それぞれの重心を略一致させて配置した形状とした構成とする。
【００２８】
これによると、複数の円または多角形が相似形となり、相似形において予め定められている所定の間隔と、撮像画像における光パターンの相似形間の間隔とにより、パッケージの３辺の位置や延在方向をより一層確実に特定することができる。
（第１実施形態）
【００２９】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１の使用状態を説明する説明図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１の構成を示すブロック構成図である。以降、図１と図２を用いてサイズ測定装置１の構成及び使用状態について説明する。
【００３１】
本発明のサイズ測定装置１は、サイズ測定端末１２と制御装置１３とにより構成されている。サイズ測定端末１２は、ハンディターミナルといった例えば物流現場における入荷、入庫、在庫、出庫、出荷といった物流過程において物品の管理を行う機器に組み込まれて、それらの利用に供される。図１に示すように、ユーザはサイズ測定装置１を用いてパッケージＯｂのサイズを測定し、このサイズ情報は図示しない管理センターに設置された制御装置１３のデータベース等に蓄積されると共に、例えば個々の輸送料金の決定や、複数のパッケージを最適に組み合わせて輸送に必要なトラックの種類や台数の決定に利用され、運送業務における資源の有効活用が図られる。サイズ測定端末１２は製品の梱包等に用いる六面体、即ち略直方体や略立方体形状を有するパッケージ（例えば、段ボール箱など）Ｏｂの外形寸法、つまりパッケージＯｂを構成する３辺（Ｗ：Ｗｉｄｔｈ，Ｌ：Ｌｅｎｇｔｈ，Ｈ：Ｈｉｇｈｔ）の寸法を非接触で測定する。
【００３２】
本発明に係るサイズ測定装置１のサイズ測定端末１２は、光の幾何学的模様の所定の図形状投光パターン（以降、光パターン２と呼称する）を生成するパターン投光部３、光パターン２が投光されたパッケージＯｂ全体を異なる角度から撮影する左カメラ（第１のカメラ）４Ｌ及び右カメラ（第２のカメラ）４Ｒ（なお、左右を区別しないときは、単にカメラ４と呼称する）、例えば液晶ディスプレイで構成され少なくともキャラクタ表示によって算出結果を表示可能な表示部７、撮影時のシャッタ動作等、スイッチや押下ボタンで構成されユーザの指示を入力する入力部１０を備える。
【００３３】
なお、ここでいう「異なる角度から撮影する」とは、被写体に対して２つのカメラの光軸が輻輳角を形成する場合に限らず、２つのカメラの光軸を平行にすると共に被写体と２つのカメラの位置が三角形を形成している場合も含まれる。即ち、「異なる角度から撮影する」は「異なる位置から撮影する」と言い換えてもよい。なお、以降、２つのカメラの光軸を平行にした構成例について説明する。制御装置１３は、カメラ４で撮影された左右の画像データを一時的に格納するメモリ５、メモリ５に格納された画像データを処理してパッケージＯｂの３辺のサイズを算出する画像処理部６、画像処理部６で視差演算に用いられ測定結果のベースとなった画像データを記録しておく不揮発性メモリ８、サイズ測定装置１の動作全体を制御する全体制御部９で構成されている。ここで画像処理部６は図示しない高速ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、メモリ等で構成されており、後に詳細に説明するようにパッケージサイズを測定する主体として位置づけられる。
【００３４】
全体制御部９は図示しないＣＰＵ、プログラムを格納したＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、作業メモリ（Work Memory）を有している。全体制御部９は、所定のＲＴＯＳ（Real-time operating system）によって管理されたタスクを単位として、画像処理部６を含むサイズ測定装置１の全体の管理を行っている。
【００３５】
なお、以降の説明において、パターン投光部３とカメラ４とをあわせて光学的測定部１１と呼称する。
【００３６】
図３は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１で動作するサイズ測定実行タスクの処理の概要を示すフローチャートである。また、図４は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１で動作するサイズ測定終了タスクの処理の概要を示すフローチャートである。以降、図１、図２に図３及び図４を参照して、サイズ測定装置１の全体的な動作について説明する。
【００３７】
パッケージＯｂの外形サイズ測定のプロセスは、プログラムにより実行されるサイズ測定実行タスクが管理している。サイズ測定実行タスクは、全体制御部９を介して入力部１０をモニターする。そして入力されたユーザの指示を解析し、光パターン２の点灯指示の有無をチェックする（ＳＴＥＰ００１）。点灯指示があれば（ＳＴＥＰ００１でＹｅｓ）パターン投光部３を制御し、パターン投光部３に内蔵するＬＥＤ光源（図５（ａ）の２３）をＯＮにして光パターン２を点灯する（ＳＴＥＰ００２）。一方、点灯指示がない間（ＳＴＥＰ００１でＮｏ）は、点灯指示の有無の確認を定期的に実行する（ＳＴＥＰ００１を繰り返す）。
【００３８】
ＳＴＥＰ００２の次に、サイズ測定実行タスクはサイズ測定終了タスク（図４のフロー）を起動する（ＳＴＥＰ００３）。これによって、図４に示すようにサイズ測定終了タスクは光パターンの消灯指示の監視を行うことになる（ＳＴＥＰ１０１）。なお、サイズ測定実行タスクのＳＴＥＰ００１やサイズ測定終了タスクのＳＴＥＰ１０１等には、フローの上で無限ループが含まれるが、これらのタスクの実行はＲＴＯＳによって時分割でスケジューリングされておりリソースを占有してしまう訳ではない。
【００３９】
次に、サイズ測定実行タスクは画像処理部６に対して撮像開始指示を行なう（ＳＴＥＰ００４）。この撮像開始指示に基づき、画像処理部６は図示しない制御パスを用いてカメラ４及びメモリ５を制御し、例えば３０フレーム／秒といった所定のフレームレートで、左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒで撮影された画像データをそれぞれのカメラ４に対応したメモリ５に取り込む。なお、２つのカメラ４で撮像される範囲は左撮像範囲２００Ｌと右撮像範囲２００Ｒと異なっており（図１参照）、メモリ５に取り込まれた画像にはサイズ測定端末１２と被写体としてのパッケージＯｂとの間の距離に応じて視差が発生している。
【００４０】
次に、サイズ測定実行タスクは、入力部１０で画像取り込み指示（例えば、シャッタボタンＯＮ）の有無を検出し（ＳＴＥＰ００５）、画像取り込み指示があった場合は（ＳＴＥＰ００５でＹｅｓ）、その時点でメモリ５に取り込まれていた画像データ（左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒで撮影された左右の画像データ）を不揮発性メモリ８に転送して記憶するとともに、画像処理部６に対してパッケージサイズの測定開始を指示する（ＳＴＥＰ００６）。一方、画像取り込み指示がない間（ＳＴＥＰ００５でＮｏ）は、画像取り込み指示の有無を定期的に実行する（ＳＴＥＰ００５を繰り返す）。
【００４１】
ＳＴＥＰ００６の次に、パッケージサイズの測定開始の指示によって画像処理部６でパッケージの頂点検出処理等が実行され、パッケージサイズが計算され（詳細は後述する）、その結果が表示部７に表示される（ＳＴＥＰ００７）。
【００４２】
そしてサイズ測定実行タスクは所定時間をカウントした後、光パターン２を消灯し、カメラ４やメモリ５の動作を停止し、ＳＴＥＰ００３で行なったサイズ測定終了タスクを停止する終了処理を実行し（ＳＴＥＰ００８）、サイズ測定実行タスクの処理を終了する。
【００４３】
なお、このＳＴＥＰ００８の終了処理が実行される前（例えば、ＳＴＥＰ００５の画像取り込み指示の有無の検出中）に、ユーザが光パターン２の消灯を指示した場合（図４のＳＴＥＰ１０１）、サイズ測定終了タスクはサイズ測定実行タスクを停止するとともに、サイズ測定実行タスクが新たに実行すべきプログラムの格納アドレス（プログラムカウンタ）の値を初期化する（ＳＴＥＰ１０２）。次に、既にＳＴＥＰ００８で説明したのと同様の終了処理を実行し（ＳＴＥＰ１０３）、サイズ測定終了タスクの処理を終了する。
【００４４】
図５は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定端末１２の光学的測定部１１の構成を示す構成図である。図５（ａ）は、光学的測定部１１の上面図を、図５（ｂ）は同正面図を、図５（ｃ）は光学的測定部１１の変形例（正面図）を示している。なお、図５（ａ）乃至（ｃ）に示す座標系は図１のものと同一であって、ｘは基線長Ｂの方向（例えば、ラスタ方向）を、ｙは撮像素子２０の撮像面において基線長Ｂ方向と直交する方向を、ｚはカメラ４から被写体に向かう方向、即ち撮影した画像の奥行き方向を示す。
【００４５】
光学的測定部１１内に設けられたカメラ４において、図５（ａ）の符号２０は例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子（二次元イメージセンサ）であり、符号２１は撮像素子２０の撮像面に光像を結像するレンズ、即ち結像光学系である（焦点距離はｆｃ）。上述したように、第１実施形態のサイズ測定装置１は、左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒの２つのカメラを有しており、各カメラ４は同一の撮像素子２０と同一の結像光学系２１を備えている。そして、左カメラ４Ｌの光軸をＣＡｘＬ、右カメラ４Ｒの光軸をＣＡｘＲとするとき、これらの光軸間の距離（基線長Ｂ）は、例えば５０ｍｍに設定されている。なお、撮像素子２０としては単板式のカラーセンサーやカラーフィルタを除去したモノクロセンサーを用いることができるが、バーコードリーダ機能や、パッケージサイズ測定等、解像度を必要とするアプリケーションに利用する場合はモノクロセンサーを用いるとよい。
【００４６】
また、光学的測定部１１にはパターン投光部３が設けられている。パターン投光部３において、図５（ａ）の符号２２は投光光学系であり、例えば樹脂性のコリメータレンズが採用されている。投光光学系２２の光源２３には、例えば発効効率に優れる赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられるが、パッケージＯｂに投光した際の光パターン２の視認性を良好にするため白色ＬＥＤを用いてもよい。ここで、ＬＥＤ２３の発光点（ジャンクション）は小さいので、これを点光源とみなしてコリメータレンズで構成した投光光学系２２の焦点位置に配置すると、簡易な構成で略平行な光を得ることができる。ただし、第１実施形態においては、ＬＥＤ２３は投光光学系２２の光軸上ＬＡｘにあって、その発光点を投光光学系２２の焦点距離ｆＬよりも投光光学系２２に若干近くなる位置に配置している。これによって、図示するようにＬＥＤ２３から出射された光は、パターン投光部３から遠ざかるにつれて、光軸ＬＡｘから徐々に離れるように広がっていく。
【００４７】
このように第１実施形態では投光光学系２２にはコリメータレンズを、光源２３にはＬＥＤを用いているが、投光光学系２３として２軸方向に微小な反射鏡を独立走査可能に構成した、いわゆるガルバノミラーを用いたＭＥＭＳを採用し、光源２３として半導体レーザを用いるようにしてもよい。このようにすると、光パターン２の形状を任意に変更できるようになり、例えば被測定物であるパッケージＯｂとパターン投光部３の位置関係に応じて光パターン２を切り替えることが可能となる。また、光源２３は豆電球などの白熱灯としてもよい。このようにすると、パターン投光部３からパッケージＯｂの距離が離れると光パターン２の形状が不安定になるものの、パターン投光部３のコストを極めて低廉化することができる。
【００４８】
図５（ａ）の符号２４は樹脂材料で構成され、光を透過する部分を透明にし、遮断する部分を黒色にマスクしたパターンプレートである。パターンプレート２４は、投光光学系２２の光出射側に配置されており、パターン投光部３によって投光されるパターンが描かれている。上述したように投光光学系２２と光源２３の位置関係によって、パターンプレート２４に描かれたパターンは、サイズ測定端末１２から離れるにつれて大きく拡大されて投光される。ユーザは被測定物であるパッケージＯｂとの距離を適宜調整することで、パッケージＯｂと光パターン２の位置関係を最適化（即ち、光パターン２が検出しやすくなるように調整）することができる。
【００４９】
以降、図５に示したｘｙｚ座標系を用いて、光学的測定部１１の構成について説明する。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、光学的測定部１１を上面から（ｙ方向に）見た場合、ｘ方向において、パターン投光部３の光軸ＬＡｘは、左カメラ４Ｌの光軸ＣＡｘＬと右カメラ４Ｒの光軸ＣＡｘＲのちょうど中間に位置しており、基線長をＢとするとパターン投光部３の光軸ＬＡｘとカメラ４の光軸ＣＡｘＬ及びＣＡｘＲとはそれぞれＢ／２だけ離間している。
【００５１】
更に、図５（ｂ）に示すように、光学的測定部１１を正面（ｚ方向）から見た場合、ｙ方向において、パターン投光部３（光軸ＬＡｘ）とカメラ４（光軸ＣＡｘＬ、光軸ＣＡｘＲ）とはＬｙだけ離間している。このようにパターン投光部３の光軸ＬＡｘとカメラ４の光軸（ＣＡｘＬ及びＣＡｘＲ）とは、基線長Ｂ方向（ｘ方向）において、位置が異なるように配置され、かつ撮像面に沿う基線長Ｂ方向と垂直の方向（ｙ方向）においても、位置が異なるように配置されている。
【００５２】
図５（ｂ）と同じ配置規則によって、パターン投光部３と右カメラ４Ｒ、左カメラ４Ｌを図５（ｃ）に示すように配置してもよい。図５（ｃ）は、光学的測定部１１を正面（ｚ方向）から見た場合の変形例を示すものである。図５（ｃ）では、ｘ方向において、パターン投光部３の光軸ＬＡｘは、左カメラ４Ｌの光軸ＣＡｘＬとＢだけ離間し、右カメラ４Ｒの光軸ＣＡｘＲとはＢ／２だけ離間している。そして左右のカメラ４の光軸はＢ／２だけ離間している（即ち、基線長＝Ｂ／２）また、ｙ方向において、パターン投光部３（光軸ＬＡｘ）とカメラ４（光軸ＣＡｘＬ、光軸ＣＡｘＲ）はＬｙだけ離間している。
【００５３】
このように図５（ｂ）、図５（ｃ）いずれの場合も、パターン投光部３とカメラ４の各光軸をｘ及びｙの２軸方向に相対的にずらして配置しているが、このようにすると、パッケージＯｂの角（共通頂点）の周囲に（角を囲むように）光パターン２を投光することで、パッケージＯｂの上記共通頂点から延出される各辺上において、サイズ測定に利用する特徴点（後に説明する屈曲点）を検出できるようになる。
【００５４】
図６は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１におけるパッケージサイズ測定処理の流れを示すフローチャートである。パッケージサイズの測定は、図３のＳＴＥＰ００６で実行される処理である。以降、パッケージサイズ測定処理について概略を説明する。なお、当該測定処理を行なう主体は画像処理部６（図２参照）である。
【００５５】
画像処理部６は、まず、左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒで撮像した２つの画像のそれぞれから光パターン２が投光された部分を抽出し、光パターン２のうち直線が屈曲している位置（屈曲点）を検出する（ＳＴＥＰ２０１）。なお、光パターン２の検出では、光源２３の色彩に関する情報（例えば、撮像素子２０がカラーセンサーである場合は、検出されたＲＧＢ値やこれをＬａｂ表色系に変換した値）や、輝度情報（例えば、撮像素子２０がモノクロセンサーである場合は、周囲に比べて明らかに輝度が大きい値）を利用できる。この屈曲点が画像内においてパッケージＯｂの辺上の位置をマーキングする特徴的な点、即ち辺上特徴点となる。
【００５６】
次に、検出した屈曲点、即ち辺上特徴点について左右の画像で、例えばＳＡＤ（Sum of Absolute Differences）やＳＳＤ（Sum of Squared Differences）といった公知の画像処理におけるマッチング処理を行って、左右の画像において同一位置にある点を対応づける（ＳＴＥＰ２０２）。次に、同一と判断された特徴点について、左右の画像の視差に基づき特徴点の空間座標（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を求める（ＳＴＥＰ２０３）。次に、パッケージＯｂの特定の面に存在する特徴点を３点選択し、各特徴点の空間座標から当該３点を含む平面（即ち、パッケージの１面）の式を求める（ＳＥＴＰ２０４）。次に、この平面の外にある点であって、当該平面に直交する辺上に存在する点の空間座標を求める（ＳＥＴＰ２０５）。次に、当該平面と当該辺の交点を求め、これをパッケージＯｂの共通頂点Ｐ０（長さの測定対象である３つの辺が集合する共通頂点。以降、単に頂点Ｐ０ということがある）の空間座標とする（ＳＴＥＰ２０６）。次に、頂点Ｐ０で交差する３辺について、頂点Ｐ０と反対側にある他端頂点の座標を検出する（ＳＴＥＰ２０７）。次に、頂点Ｐ０と他端頂点との座標から３辺の長さを計算し（ＳＴＥＰ２０８）、最後にその計算結果（３辺長さの合計値）を表示部７（図２参照）により表示する（ＳＴＥＰ２０９）。
【００５７】
以下、これら各ステップについて詳細に説明する。
【００５８】
まず、屈曲点の検出（ＳＴＥＰ２０１）について詳細に説明する。
【００５９】
図７は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１が投光する光パターン２を示す説明図である。
【００６０】
上述したように、パターン投光部３は光源としてＬＥＤ２３を有し、このＬＥＤ２３でパターンプレート２４を照射し、パターンプレート２４を透過した光が測定対象であるパッケージＯｂに投光される。以降、パターンプレート２４に描かれたパターンについて説明する。なお、図７においても図５と同じ座標系を用いている。また、図７においてハッチングで描かれた部分は光を遮断する部分であり、パターンプレート２４中の破線で描かれた円は、実際に投光光学系２２によって投光される有効領域を示している（図１１、図１９も同様である）。このように、第１実施形態では三角形形状の透過領域２５ａを有するパターンプレート２４を採用している。
【００６１】
図８は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１によってパッケージＯｂに照射された光パターン２（図７の三角形）の状態を示す説明図である。図８において、パッケージＯｂは辺ｘ１、辺ｙ１、辺ｚ１と、これらの辺で構成される面ｘ１ｙ１、面ｙ１ｚ１、面ｚ１ｘ１とを有している（図９、図１０、図１２、図１３、図１６、図１７、図１８、図２０も同様）。
【００６２】
ここで、図８（ａ）はパターン投光部３の光軸ＬＡｘとカメラ４の光軸（ＣＡｘＬ，ＣＡｘＲ）とが完全に一致したと仮定した場合にカメラ４で撮像される画像を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の要部拡大図である。なお、図７ではパターンプレート２４の光が透過する部分を白、光を遮断する部分をハッチングで描いたが、説明の便宜上、図８では光パターンが投光された部分を破線で描いている（図９、図１０、図１２、図１３、図１６、図１７、図１８、図２０も同様）。
【００６３】
さて、パターン投光部３の光軸ＬＡｘとカメラ４の光軸（ＣＡｘＬ，ＣＡｘＲ）とが完全に一致する状態は、現実には考えにくいものではあるが、各光軸が一致すると仮定すると、パターンプレート２４によってパッケージＯｂに投光された光パターン２において、三角形の頂点Ｐ２と点Ｐ６を結ぶ線分は辺ｘ１との交点Ｐ１を単純に通る直線として観測されるため、辺ｘ１上に直線の折れ曲がりによる屈曲点は表れず、これを特徴点として採用することができない（図８（ｂ）参照）。頂点Ｐ２と頂点Ｐ４を結ぶ線分が辺ｚ１と交わる交点Ｐ３、頂点Ｐ４と頂点Ｐ６を結ぶ線分が辺ｙ１と交わる交点Ｐ５においても同様である。
【００６４】
図９は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１のパターン投光部３の光軸とカメラ４の光軸をずらして配置した場合の左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒで撮影される画像を説明する説明図である。図９（ａ）はパターン投光部３の左側から左カメラ４Ｌが撮影した画像を示し、図９（ｂ）はパターン投光部３の右側から右カメラ４Ｒが撮影した画像を示している。なお、ここでいう右側、左側とは図５（ａ）におけるパターン投光部３の位置を基準としている。
【００６５】
パターン投光部３によって投光される光パターン２は図８のものと同一であっても、パターン投光部３の光軸とカメラ４の光軸をずらすことで、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、パッケージＯｂの頂点Ｐ０の正面に対峙する位置から投光された三角形の光パターン２は、左右のカメラ４によって変則的な六角形として撮影される。このとき、光パターン２の三角形の頂点Ｐ２と点Ｐ６を結ぶ線分は辺ｘ１との交点Ｐ１において屈曲点を有するものとして観測され、これは特別な形状を備えるため、左右の画像のマッチング（位置合わせ）を図る際の特徴点として利用することが可能である。頂点Ｐ２と頂点Ｐ４を結ぶ線分が辺ｚ１と交わる交点Ｐ３、頂点Ｐ４と頂点Ｐ６を結ぶ線分が辺ｙ１と交わる交点Ｐ５においても同様に各線分の屈曲点が観測され、結果的に３辺上に投光された光パターン２は屈曲点として点Ｐ１、点Ｐ３、点Ｐ５を生成する。
【００６６】
このように、本実施形態では、パターン投光部３によって投光された光パターン２がパッケージＯｂの３面により形成される頂点Ｐ０を外囲することにより、パッケージＯｂの頂点Ｐ０に集まる３辺（辺ｘ１，辺ｙ１，辺ｚ１）上に、光パターン２が折れ曲がった屈曲点からなる辺上特徴点（点Ｐ１，点Ｐ３，点Ｐ５）がそれぞれ形成される。
【００６７】
また、パッケージＯｂの面上に投光された点Ｐ２（面ｚ１ｘ１上にマーキング）、点Ｐ４（面ｙ１ｚ１上にマーキング）、点Ｐ６（面ｘ１ｙ１上にマーキング）は投光された三角形の３頂点であって、もともと屈曲点であるから、結局、図７のパターンプレート２４によって生成された光パターン２でマーキングされた点Ｐ１〜点Ｐ６はすべて特徴点として利用できることになる。
【００６８】
ここで点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３はいずれも面ｚ１ｘ１上に存在し、かつ一直線上にないからこれらの点の座標が求まれば、面ｚ１ｘ１の平面の式を求めることができる。そして辺ｙ１上の点Ｐ５の座標が求まれば、点Ｐ５から面ｚ１ｘ１に降ろした垂線の交点をパッケージＯｂの頂点Ｐ０の座標として求めることができる。同様に、点Ｐ３、点Ｐ４、点Ｐ５から面ｙ１ｚ１の平面の式を求めることができ、辺ｘ１上の点Ｐ１の座標が求まれば、点Ｐ１から面ｙ１ｚ１に降ろした垂線の交点もパッケージＯｂの頂点Ｐ０の座標を示し、同様に点Ｐ１、点Ｐ５、点Ｐ６から面ｘ１ｙ１の平面の式を求めることができ、辺ｚ１上の点Ｐ３の座標が求まれば、点Ｐ３から面ｘ１ｙ１に降ろした垂線の交点もパッケージＯｂの頂点Ｐ０の座標を示す。このように光パターン２を三角形とし、三角形の頂点がパッケージＯｂの面を照射し、三角形の辺がパッケージＯｂの辺と交差するように投光することで、平面とこの平面の法線の関係を３通り用いてパッケージＯｂの頂点Ｐ０の座標を求めることができる。
【００６９】
また、上述のように点Ｐ１〜点Ｐ６の座標が検出できれば面ｚ１ｘ１、面ｙ１ｚ１、面ｘ１ｙ１の平面の式を求めることができるから、２つの平面の式から平面が交差する辺の式を３つ求めることができ、これらから２つの辺の式を用いることでその交点として頂点Ｐ０の座標を求めるようにしてもよい。
【００７０】
さて、図１０は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１のパターン投光部３とカメラ４との位置関係において、パターン投光部３とカメラ４の光軸がｘ方向に一直線上に配置された場合に、左カメラ４Ｌによって撮影される画像を示す説明図である。この場合、図５（ｂ）におけるＬｙの値は０となっている。
【００７１】
図１０に示すように、パッケージＯｂに投光される光パターン２の頂点Ｐ４と点Ｐ６を結ぶ線分は、もともと水平に近いものであるため、パターン投光部３とカメラ４の光軸に高さ方向（図５に示すｙ方向）の差がないと、辺ｙ１との交点において辺ｙ１を直線状に横切るようになる。そのため、点Ｐ５が屈曲点として観測されにくくなる場合が生じる。従って、第１実施形態のサイズ測定装置１は、図５（ｂ）又は図５（ｃ）に示すようにパターン投光部３とカメラ４をｘ軸とｙ軸の２軸についてずらして配置して、特徴点として採用する屈曲点の消滅を防止するようにしている。
【００７２】
図１１は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１が投光する光パターン２の変形例の説明図である。図１１に示すように、この変形例ではパターンプレート２４ｂは円環の透過領域２５ｂを有している。そして、このパターンプレート２４ｂでは円環の図における上部の外側に点パターンとなる点状透過領域２５ｃが配置されている。このパターンプレート２４ｂを介して光パターンをパッケージＯｂの頂点に投光すると、測定対象であるパッケージＯｂの頂点付近には、図１２に示すように、円環パターン２ｓと共に光スポットＰ２’が形成される。
【００７３】
図１２は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１から光パターン２ｓをパッケージＯｂの頂点近傍に投光し、これをカメラ４で撮影した状態を示す説明図である。図１２（ａ）はパターン投光部３の左側から左カメラ４Ｌが撮影した画像を示し、図１２（ｂ）はパターン投光部３の右側から右カメラ４Ｒが撮影した画像を示している。なお、ここでいう右側、左側とは図５（ａ）におけるパターン投光部３の位置を基準としている。
【００７４】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、光パターン２ｓの円環は辺ｘ１との交点Ｐ１において屈曲点として観測され、特別な形状を備えるため、左右の画像のマッチング処理（位置合わせ）を行う際の特徴点（辺上特徴点）として利用することが可能である。また、円環が辺ｚ１と交わる交点Ｐ３、辺ｙ１と交わる交点Ｐ５においても同様に屈曲点が観測される。ただし、光パターン２ｓとして円環を用いた場合の屈曲点は、図９を用いて説明した光パターン２が三角形による場合の屈曲点とは現れ方が異なる。そこで、光パターン２が三角形の場合は各辺上で直線が折れ線になること（即ち、直線をトレースした際に、前後の座標値が同一の直線上に存在しなくなること）、に基づき屈曲点を検出し、円環の場合は円環（２ｓ）をトレースし、各辺上で円の曲率が急激に変わることに基づき検出するとよい。
【００７５】
円環をベースとする光パターン２ｓは前述のように小さな光スポット（点Ｐ２’）が配置されており、パッケージＯｂ上において点Ｐ２’として観察される。この点Ｐ２’は円環（２ｓ）の周囲の特定の位置に配置されていることから特徴点として利用することができる。ここで点Ｐ１、点Ｐ２’、点Ｐ３はいずれも面ｚ１ｘ１上に存在しかつ一直線上にないから、これらの点の空間座標が求まれば、面ｚ１ｘ１の平面の式を求めることができる。そして辺ｙ１上の点Ｐ５の座標が求まれば、点Ｐ５から面ｚ１ｘ１に降ろした垂線の交点をパッケージＯｂの頂点Ｐ０の座標として求めることができる。もちろんＰ２’は面ｚ１ｘ１に投光される場合に限らず、他の面に投光されてもよく、また複数の面に対してそれぞれ１つの点を投光するようにしてもよい。
【００７６】
次に、マッチング処理（ＳＴＥＰ２０２）について詳細に説明する。
【００７７】
マッチング処理では、例えば左右のカメラ４の一方で取得した画像から特徴点を含む画像領域Ａを抽出し、他方で取得した画像から当該画像領域Ａに相当する範囲のウィンドウ領域を切り出し、各画素について評価関数の値（例えば、差分の絶対値の総和）を計算する。そして、評価関数の値が予め定めた値（評価関数を差分の絶対値の総和とすれば、評価関数値＝０）であれば画像領域Ａとウィンドウ領域の位置は同一、即ち画像領域Ａとウィンドウの中心画素（注目画素）が同一の位置にあると判断する。そして、評価関数の値が異なっていれば、ウィンドウ領域を移動させて上述の評価関数値を計算し、例えば評価関数の値が最小となったときのウィンドウ領域を、画像領域Ａと同一位置であると判定する。このとき、一般にウィンドウ領域を大きくすれば判定精度が向上するが、無制限に大きくすることはハードウェア規模及び処理時間の観点で非現実的である。発明者らの検討では７×７画素のウィンドウ領域を設定することで、誤判定が小さくなり良好な結果を得ることができる。
【００７８】
ただし、一般的には左右に離間したカメラ４で撮影した画像には視差が存在するため、対応する点の見え方が変わることが多い。特に図９に示すように被写体を左右から撮影する場合（即ち、パッケージＯｂの頂点Ｐ０の正面に対峙して、その左右から撮影する場合）は正しい対応の局所的な相関が低下することにより、対応誤りが発生する可能性が高くなる。そこで、撮像したシーンに関する何らかの「知識（拘束条件）」を利用して対応付けの精度を高めることが行われるが、このような拘束条件は一般的には未知である。このような場合、公知のＲＡＮＳＡＣや最小メディアン法と呼ばれるランダム投票法を用いると良好な結果が得られることが知られており、第１実施形態に利用することができる。
【００７９】
図１３は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１の特徴点マッチング手法を説明する説明図である。図１３（ａ）はパターン投光部３の左側から左カメラ４Ｌが撮影した画像を示し、図１３（ｂ）はパターン投光部３の右側から右カメラ４Ｒが撮影した画像を示している。
【００８０】
第１実施形態では、図１３（ａ）・（ｂ）に示すように、投光された光パターン２が左右の画像で対称な形状に表れやすいことを利用して、左カメラ４Ｌで得られた画像を撮像素子２０のｘ１方向について反転させてマッチング精度の向上を図っている。まず、図１３（ａ）の画像を左右方向（図５のｘ方向、即ち基線長Ｂの方向）において反転し、図１３（ｃ）の画像を生成する。そして図１３（ｂ）と図１３（ｃ）の画像の間で各屈曲点について特徴点マッチングを試みる。図１３（ｂ）と図１３（ｃ）は理想的には同一となるから、一般的に視差は小さくなってマッチングが成立しやすくなる。ここで各屈曲点が同一点であると認識された場合は、
図１３（ｂ）の点Ｐ１と図１３（ｃ）の点Ｐ３
図１３（ｂ）の点Ｐ３と図１３（ｃ）の点Ｐ１
図１３（ｂ）の点Ｐ４と図１３（ｃ）の点Ｐ６
図１３（ｂ）の点Ｐ６と図１３（ｃ）の点Ｐ４
図１３（ｂ）の点Ｐ２、点Ｐ５と図１３（ｃ）の点Ｐ２、点Ｐ５
の各点間でマッチングが図られることになり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）を単純に左右反転したものである、という拘束条件のもとでは、結局、
図１３（ｂ）の点Ｐ１と図１３（ａ）の点Ｐ１
図１３（ｂ）の点Ｐ３と図１３（ａ）の点Ｐ３
図１３（ｂ）の点Ｐ４と図１３（ａ）の点Ｐ４
図１３（ｂ）の点Ｐ６と図１３（ａ）の点Ｐ６
図１３（ｂ）の点Ｐ２、点Ｐ５と図１３（ａ）の点Ｐ２、点Ｐ５
の間で特徴点マッチングが図られた（即ち、２つの特徴点は対応しており、同一の場所に存在する）ものとみなされる。
【００８１】
次に、マッチングが行われた特徴点の空間座標の検出（ＳＴＥＰ２０３）について詳細に説明する。
【００８２】
図１４は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１に関して、ステレオ視によってカメラ４と被写体の任意の点Ｐとの距離Ｚｐを取得（測距）する原理を説明する説明図であり、図１４（ａ）はカメラ４と被写体との位置関係を示し、図１４（ｂ）は補助線としてエピポーラ線ＥＬを追加したものである。
【００８３】
また、図１５は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１に関して、二次元的に示した測距原理を三次元空間に拡張して説明する説明図である。
【００８４】
以降、図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１５を用いて三次元測距の原理と、注目点Ｐの空間座標（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を求める過程を説明する。なお、図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１５で用いる座標系は図１、図５等で用いたものと同じであるが、図１５では説明上、撮像素子２０における画像２００Ｌ・２００Ｒ（図１参照）を結像光学系２１に対して注目点Ｐ側に焦点距離ｆｃ（図５（ａ）参照）だけ移して示している。なお、以降の説明で焦点距離ｆというときは、焦点距離ｆｃのことを指す。
【００８５】
図１４（ａ）において左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒの撮像範囲には注目点Ｐが含まれているが、注目点Ｐは左カメラ４Ｌの光軸ＣＡｘＬ、右カメラ４Ｒの光軸ＣＡｘＲから図のｘ方向右側にずれており、各光軸と対応する各撮像素子２０の各交点２０ｃを基準とすると、注目点Ｐは各撮像素子２０の撮像面上で、左カメラ４ＬではｘＬだけ、右カメラ４ＲではｘＲだけ、図のｘ方向左側にシフトして撮影される。
【００８６】
図１４（ｂ）に示すように、右カメラ４Ｒの結像光学系２１の中心点を通る補助線としてエピポーラ線ＥＬを追加する。ここでエピポーラ線とは、左カメラ４Ｌの結像光学系２１と注目点Ｐを結ぶ直線ＢＬを右カメラ４Ｒに射影したものであり、直線ＢＬとエピポーラ線ＥＬは互いに平行である。このように作図すると、右カメラ４Ｒ側に形成される三角形Ｏαβと三角形Ｏυζは相似となる。右カメラ４Ｒで撮像した画像を基準画像、左カメラ４Ｌで撮像した画像を参照画像とすると、基準画像中の点（ｘＲ，ｙＲ）は参照画像では（ｘＬ，ｙＬ）に移動しているから、ｘ軸方向の移動量ｘＬ−ｘＲを基準画像における視差δｘと定義し、δｘ＝ｘＬ−ｘＲと表す。ここで、レンズの焦点距離をｆ、両カメラ４の光軸間の距離（基線長）をＢとするとき、距離（奥行き）Ｚｐは、
【００８７】
Ｚｐ＝ｆ×（Ｂ／δｘ）・・・（式１）
で計算される。
【００８８】
さて、図１４（ａ）、図１４（ｂ）では左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒを上面（ｙ軸方向）から見て、三次元測距の原理をｘ軸方向（基線長Ｂの方向）に発生する視差に基づいて説明を行ったが、図１５に示すように、実際の撮像素子２１は三次元空間内に位置し、注目点Ｐは撮像素子２０の撮像面（ｘ’ｙ’平面）に配置された画素に投影される。このｘ’ｙ’平面は撮像素子２０の撮像面であるから、図１４（ｂ）等から理解されるように、ｘｙｚ座標系と本質的に同じである。そして、注目点Ｐは、左カメラ４Ｌの撮像素子２０においては座標（ｘＬ，ｙＬ）に、右カメラ４Ｒの撮像素子２０においては座標（ｘＲ，ｙＲ）に投影され、カメラ４が出力する画像に基づいて具体的な座標値が取得される。
【００８９】
そして、（式１）に基づいて距離Ｚｐが求められれば、注目点Ｐの座標値ｘｐ，ｙｐ，ｚｐは、基準画像（例えば右カメラ４Ｒによって撮像された画像）で観測された注目点Ｐの座標（ｘＲ，ｙＲ）を用いて［数１］のようにして求められる。
【数１】
2013253799.tif 000003
【００９０】
さて、上述したようにサイズ測定装置１は２つのカメラ４を有しているが、サイズ測定装置１における左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒの位置は設計上一意に決定されている。即ち、左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒの光軸間の距離（基線長Ｂ）は設計上の固定値である。そして、左右のカメラ４に搭載される結像光学系２１が有する焦点距離ｆも固有の値である。従って左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒがそれぞれ撮影した画像、即ち左右の撮像素子２０の出力から同一の特徴点を検出できれば、左右の特徴点の座標値の差が視差δｘとなる。このようにして、基線長Ｂ、焦点距離ｆ、視差δｘが得られることにより、カメラ４（基準とするカメラ）から注目点Ｐまでの距離Ｚｐを計算できる。そして、図１４（ａ）、図１４（ｂ）と図１５を用いて説明したように、距離Ｚｐから注目点Ｐの空間座標（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を求めることができる。
【００９１】
次に、上述のようにして求めた特徴点の空間座標に基づいてパッケージＯｂを構成する面の平面の式を求める過程、及び頂点Ｐ０の座標を求める過程（ＳＥＴＰ２０４〜２０６）について詳細に説明する。
【００９２】
図１６は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１において、パッケージＯｂの所定面の平面の式及び頂点Ｐ０の座標を求める過程を説明する説明図である。
【００９３】
以降、パッケージＯｂの頂点Ｐ０の近傍に三角形の光パターン２を投影した状況において、点Ｐ１、点Ｐ６、点Ｐ５、点Ｐ３（いずれも既に説明した屈曲点＝特徴点として座標が検出されているものとする）の座標を用いて、頂点Ｐ０の座標を求める過程を詳細に説明する。
【００９４】
なお、以降の説明において、各点の座標をそれぞれ
点Ｐ１：（ｘｐ１，ｙｐ１，ｚｐ１）
点Ｐ６：（ｘｐ６，ｙｐ６，ｚｐ６）
点Ｐ５：（ｘｐ５，ｙｐ５，ｚｐ５）
点Ｐ３：（ｘｐ３，ｙｐ３，ｚｐ３）
頂点Ｐ０：（ｘｐ０，ｙｐ０，ｚｐ０）
とする。
【００９５】
なお、これらの座標は図１４、図１５に記載した座標系に属するものとする。また、図１６に示すように、同一平面（面ｘ１ｙ１）上の点Ｐ１、点Ｐ６、点Ｐ５は、同一直線上にはないものとする。また、頂点Ｐ０は、点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５で定まる平面（面ｘ１ｙ１）上に、点Ｐ３から垂線（辺ｚ１に相当する）を下ろしたときの交点である。
【００９６】
点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５で定まる平面上の任意の点の座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とすると、点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５を通る平面は（式２）で表される。（ａ，ｂ，ｃは変数）
ａ×ｘ＋ｂ×ｙ＋ｃ×ｚ＝１      ・・・（式２）
【００９７】
ここで、点Ｐ１は、（式２）の平面上の点であり、（式２）に点Ｐ１の座標値を代入すると（式３）となる。
ａ×ｘｐ１＋ｂ×ｙｐ１＋ｃ×ｚｐ１＝１      ・・・（式３）
【００９８】
同様に、点Ｐ６は、（式２）の平面上の点であり、（式２）に点Ｐ６の座標値を代入すると（式４）となる。
ａ×ｘｐ６＋ｂ×ｙｐ６＋ｃ×ｚｐ６＝１      ・・・（式４）
【００９９】
同様に、点Ｐ５は、（式２）の平面上の点であり、（式２）に点Ｐ５の座標値を代入すると（式５）となる。
ａ×ｘｐ５＋ｂ×ｙｐ５＋ｃ×ｚｐ５＝１      ・・・（式５）
【０１００】
ここで、（式３）、（式４）および（式５）は、［数２］のような行列式に置き換えることができる。
【数２】
2013253799.tif 000004
【０１０１】
更に、［数２］の左辺にある３×３行列を、行列Ａを用いて［数３］のように置くと、［数２］は［数４］のように置き換えることができる。
【数３】
2013253799.tif 000005
【数４】
2013253799.tif 000006
【０１０２】
また、［数４］に、行列Ａの逆行列Ａ−１を左から乗算することにより、［数５］のようになる。
【数５】
2013253799.tif 000007
【０１０３】
点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５は、互いに異なる点であり、かつこれら３点が直線上にないことから、［数３］の行列Ａの逆行列Ａ−１は存在し、かつ［数６］で表される。
【数６】
2013253799.tif 000008
【０１０４】
［数６］によって求められた逆行列Ａ−１を［数５］に代入すると、変数ａ，ｂ，ｃは（式７）、（式８）および（式９）のように求めることができる。
ａ＝
１／（ｘｐ１×ｙｐ６×ｚｐ５＋ｘｐ５×ｙｐ１×ｚｐ６＋ｘｐ６×ｙｐ５×ｚｐ１−ｘｐ５×ｙｐ６×ｚｐ１−ｘｐ６×ｙｐ１×ｚｐ５−ｘｐ１×ｙｐ５×ｚｐ６）
×
（ｙｐ６×ｚｐ５−ｚｐ６×ｙｐ５＋ｚｐ１×ｙｐ５−ｙｐ１×ｚｐ５＋ｙｐ１×ｚｐ６−ｚｐ１×ｙｐ６）
・・・（式７）
ｂ＝
１／（ｘｐ１×ｙｐ６×ｚｐ５＋ｘｐ５×ｙｐ１×ｚｐ６＋ｘｐ６×ｙｐ５×ｚｐ１−ｘｐ５×ｙｐ６×ｚｐ１−ｘｐ６×ｙｐ１×ｚｐ５−ｘｐ１×ｙｐ５×ｚｐ６）
×
（ｚｐ６×ｘｐ５−ｘｐ６×ｚｐ５＋ｘｐ１×ｚｐ５−ｚｐ１×ｘｐ５＋ｚｐ１×ｘｐ６−ｘｐ１×ｚｐ６）
・・・（式８）
ｃ＝
１／（ｘｐ１×ｙｐ６×ｚｐ５＋ｘｐ５×ｙｐ１×ｚｐ６＋ｘｐ６×ｙｐ５×ｚｐ１−ｘｐ５×ｙｐ６×ｚｐ１−ｘｐ６×ｙｐ１×ｚｐ５−ｘｐ１×ｙｐ５×ｚｐ６）
×
（ｘｐ６×ｙｐ５−ｙｐ６×ｘｐ５＋ｙｐ１×ｘｐ５−ｘｐ１×ｙｐ５＋ｘｐ１×ｙｐ６−ｙｐ１×ｘｐ６）
・・・（式９）
【０１０５】
求めたａ、ｂおよびｃの値を（式２）に代入することにより、点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５とを通る平面の式を求めることができる。この平面（ｘ１ｙ１）に点Ｐ３から垂線を下ろしたときの交点が頂点Ｐ０であることから、点Ｐ３と頂点Ｐ０を通る直線は、点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５とを通る平面（ｘ１ｙ１）に垂直に交わる。そこで、点Ｐ３と頂点Ｐ０を通る直線の方向ベクトルは、点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５を通る平面の法線ベクトルと等しいため、点Ｐ３と頂点Ｐ０を通る直線上の任意の点の座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とし、ａ、ｂ、ｃは上記（式７）、（式８）、（式９）で求めた値とすると、点Ｐ３と頂点Ｐ０を通る直線は、（式１０）で表される。ｔは変数である。
【０１０６】
（ｘ−ｘｐ３）／ａ＝（ｙ−ｙｐ３）／ｂ＝（ｚ−ｚｐ３）／ｃ＝ｔ  ・・（式１０）
【０１０７】
（式１０）より、点Ｐ３と頂点Ｐ０を通る直線上の任意の点の座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、（式１１）で表される。
【０１０８】
（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ａ×ｔ＋ｘｐ３，ｂ×ｔ＋ｙｐ３，ｃ×ｔ＋ｚｐ３）・・・（式１１）
【０１０９】
点Ｐ３と頂点Ｐ０を通る直線と点Ｐ１と点Ｐ６と点Ｐ５とを通る平面（ｘ１ｙ１）との交点が、頂点Ｐ０であり、（式１１）を（式２）に代入すると、（式１２）となる。
ａ×（ａ×ｔ＋ｘｐ３）＋ｂ×（ｂ×ｔ＋ｙｐ３）＋ｃ×（ｃ×ｔ＋ｚｐ３）＝１      ・・・（式１２）
【０１１０】
（式１２）より、ｔの値を求めると、（式１３）となる。
ｔ＝（１−ａ×ｘｐ３＋ｂ×ｙｐ３＋ｃ×ｚｐ３）／（ａ×ａ＋ｂ×ｂ＋ｃ×ｃ）      ・・・（式１３）
【０１１１】
（式１３）により求めたｔの値を（式１１）に代入することにより、頂点Ｐ０の座標（ｘｐ０，ｙｐ０，ｚｐ０）を（式１４）のようにして求めることができる。
【０１１２】
（ｘｐ０，ｙｐ０，ｚｐ０）＝（
ａ×（１−ａ×ｘｐ３＋ｂ×ｙｐ３＋ｃ×ｚｐ３）
／（ａ×ａ＋ｂ×ｂ＋ｃ×ｃ）＋ｘｐ３，
ｂ×（１−ａ×ｘｐ３＋ｂ×ｙｐ３＋ｃ×ｚｐ３）
／（ａ×ａ＋ｂ×ｂ＋ｃ×ｃ）＋ｙｐ３，
ｃ×（１−ａ×ｘｐ３＋ｂ×ｙｐ３＋ｃ×ｚｐ３）
／（ａ×ａ＋ｂ×ｂ＋ｃ×ｃ）＋ｚｐ３）      ・・・（式１４）
【０１１３】
以上のように、第１実施形態では例示として、図１６の点Ｐ１、点Ｐ６、点Ｐ５で定まる平面と、垂線がこの平面と垂直に交わる点Ｐ３の座標に基づき頂点Ｐ０座標を求める過程を詳細に説明したが、全く同様に点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３で定まる平面（面ｚ１ｘ１）と点Ｐ５を用いて頂点Ｐ０座標を求めてもよいし、点Ｐ３、点Ｐ４、点Ｐ５で定まる平面（面ｙ１ｚ１）と点Ｐ１を用いてもよい。なお、平面を定める各点と平面外の点との組み合わせを異ならせて、複数のケースについて頂点Ｐ０の座標を求め、これらの平均を取得するようにしてもよい。
【０１１４】
また、第１実施形態ではパッケージＯｂに投光した光パターン２を利用して、光パターン２によって囲まれる頂点Ｐ０の座標を求めているが、光パターン２を投光することで６点の特徴点（点Ｐ１〜点Ｐ６）が得られることになる、従って、上述した方法以外にも、３つの平面（図１６において、点Ｐ１、点Ｐ５、点Ｐ６で定まる平面ｘ１ｙ１と、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３で定まる平面ｚ１ｘ１と、点Ｐ３、点Ｐ４、点Ｐ５で定まる平面ｙ１ｚ１）の交点座標を求め、これを頂点Ｐ０の座標としてもよい。ここで測定誤差によって頂点Ｐ０が一意に求まらない場合は、まず、２つの平面が交わる直線を求め、この直線と他の平面との交点を求めるようにしてもよい。
【０１１５】
次に、各辺について頂点Ｐ０と反対の位置にある他端頂点の座標検出と３辺長さ計測（ＳＴＥＰ２０７、ＳＴＥＰ２０８）の過程について図１６を用いて詳細に説明する。具体的には、頂点Ｐ０を共通の頂点とする辺（辺ｘ１、辺ｙ１、辺ｚ１）の他端頂点Ｐ１ｅ、Ｐ５ｅ、Ｐ３ｅの座標を求める過程について説明する。
【０１１６】
ここまでに既に頂点Ｐ０の座標は（ｘｐ０，ｙｐ０，ｚｐ０）として、パッケージＯｂにおける辺ｘ１上の点Ｐ１の座標は（ｘｐ１，ｙｐ１，ｚｐ１）として、辺ｙ１上の点Ｐ５の座標は（ｘｐ５，ｙｐ５，ｚｐ５）として、辺ｚ１上の点Ｐ３の座標は（ｘｐ３，ｙｐ３，ｚｐ３）として具体的に求められている。
【０１１７】
辺ｘ１上にあって頂点Ｐ０とは異なる他の端点である頂点を点Ｐ１ｅ、辺ｙ１上にあって頂点Ｐ０とは異なる他の端点である頂点を点Ｐ５ｅ、辺ｚ１上にあって頂点Ｐ０とは異なる他の端点である頂点を点Ｐ３ｅとすると、点Ｐ１ｅは頂点Ｐ０と点Ｐ１を結ぶ線分の延長線上、点Ｐ５ｅは頂点Ｐ０と点Ｐ５を結ぶ線分の延長線上、点Ｐ３ｅは頂点Ｐ０と点Ｐ３を結ぶ線分の延長線上に存在すると考えられる。但し、内容物によってはパッケージＯｂの形状が歪むことがあり、辺が完全な直線であるとは限らないため、他の端点は頂点Ｐ０を始点として点Ｐ１／点Ｐ３／点Ｐ５の各方向にトレースを行って求めるべきである。既に説明したように、左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒによって撮像された画像の任意の点は、図１５のｘｙｚ座標系に属するから、このうちｘｙ座標（即ち撮像素子２０の撮像面の座標）において図１６の辺ｘ１、辺ｙ１、辺ｚ１の方向に沿って、エッジを追跡（トレース）する。
【０１１８】
エッジの追跡方法としては、例えば特許第４３３８４０５号公報に開示されているように、１次差分オペレータを用い、３＊３のフィルタで、エッジの水平方向成分と垂直方向成分とを検出し、これらの処理結果を合算してエッジ画像を生成し、フィルタ処理後のエッジ画像を２値化して、２値化を行った後にエッジを追跡（トレース）する。エッジの終端の判定は、上記公報に開示されているように、エッジの連続性が途切れた位置から次のエッジが検出されるまでの画素数が所定値以上、または次のエッジの連続画素数が所定値未満の場合に、途切れた位置を終端として決定することができる。このようにしてエッジを検出しかつ追跡して、点Ｐ１ｅ、点Ｐ５ｅ、点Ｐ３ｅのｘｙ座標を検出することができる。また、カメラで撮影された平面座標上において、頂点Ｐ０と、これに集約する３辺上の点（ここでは、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５を指す）の座標値は既知であるから、これを利用して他の端点Ｐ１ｅ，Ｐ３ｅ，Ｐ５ｅの形状を推定することが可能である。例えば、Ｐ１ｅに集約する３辺のうち、上述したトレースの対象となっていない２辺の成す角度は、線分Ｐ０−Ｐ３と線分Ｐ０−Ｐ５によって形成される角度と略等しくなることから、トレースに先立って、比較用のパターンを作成しておけば、トレースの終点検出をパターンマッチングによって行うことが可能となる。
【０１１９】
そして、これらの操作を左カメラ４Ｌと右カメラ４Ｒで得た画像に対して行うことで、点Ｐ１ｅ、点Ｐ５ｅ、点Ｐ３ｅについて視差（δｘ、図１４参照）が求められ、視差に基づいて各点の空間座標を求めることができる。このようにして頂点Ｐ０、点Ｐ１ｅ、点Ｐ５ｅ、点Ｐ３ｅの座標から座標間の距離、即ち各辺の長さが計算される。最後にその計算結果（３辺長さの合計値）を表示部７（図２参照）により表示する（ＳＴＥＰ２０９）。
【０１２０】
このように第１実施形態では、パッケージＯｂに光パターン２を投光するパターン投光部３と、このパターン投光部３によって投光された光パターン２及びパッケージＯｂの全体像を同時に撮影する左右のカメラ４（ステレオカメラ）と、この左右のカメラ４で撮影された画像から得た視差情報δｘに基づいて、パッケージＯｂの３辺の長さを算出する画像処理部６を備え、光パターン２をパッケージＯｂの共通頂点Ｐ０に集まる３辺に特徴点を同時に投光する形状としている。
【０１２１】
さて、上述した点Ｐ１ｅ、点Ｐ５ｅ、点Ｐ３ｅを求める過程（直線成分をトレースする過程）で、探索位置が撮像素子２０の撮像範囲を超えてしまう場合がある。このような現象は、撮像したパッケージＯｂの明度が部分的に低くエッジを追跡できない場合や、例えばカメラ４によって撮影された範囲にパッケージＯｂの全体が写っていない場合に発生する。このような場合、サイズ測定装置１の画像処理部６は全体制御部９に対してエラーを通知し、全体制御部９では表示部７を通じて測定エラーが生じたことをユーザに通知する。一方、サイズ測定装置１は光パターン２が照射されている間はユーザによる明示の撮影指示がない場合でも左右のカメラ４の画像を連続して取り込み、他端頂点である点Ｐ１ｅ、点Ｐ５ｅ、点Ｐ３ｅが検出できない場合はパッケージサイズの検出ができない状態であることを通知するようにしてもよい。
（第２実施形態）
【０１２２】
以降、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と共通部分については説明を省略する。
【０１２３】
図１７は、本発明の第１実施形態に係るサイズ測定装置１において、パッケージＯｂに投光する光パターン２の形状が三角形である場合の問題点を説明する説明図である。第１実施形態で説明したように、例えば、床に置かれたパッケージＯｂの上面（図１６の面ｚ１ｘ１）に三角形の頂点が位置するように光パターン２を投光した場合は何ら問題とはならないが、図１７のように、パッケージＯｂの上面（面ｚ１ｘ１）に三角形の１辺が位置するように光パターン２を投光した場合、パッケージＯｂの一面に２点の特徴点しかマーキングされない事態が起こりえる。この場合は平面の式が計算できないため、頂点Ｐ０の座標を求めることができなくなる。光パターン２がこのような態様で投光されるのは、例えばサイズ測定装置１を上下逆（天地反転）にしてパッケージサイズを測定しようとした場合等であり、通常は考えにくい使用態様ではあるが、エラーの報知とは別にフェールセーフの観点からは回避しておくべきである。
【０１２４】
図１８は、本発明の第２実施形態に係るサイズ測定装置が投光する光パターン２を示す説明図である。図１８では投光する光パターン２の形状を四角形とし、図１８（ａ）は、光パターン２の４つの頂点のうち隣接する２つの頂点がパッケージＯｂの上面に照射されるようにした状況を示し、図１８（ｂ）は、光パターン２の４つの頂点のうち３つまでがパッケージＯｂの辺上に位置するよう投光した状況を示している。
【０１２５】
図１８（ａ）では、面ｘ１ｙ１、面ｙ１ｚ１、面ｚ１ｘ１のいずれにも３点以上の屈曲点が形成されており、既に説明した手法によって頂点Ｐ０の座標を計算することができる。図１８（ｂ）では、光パターン２の頂点を構成する４点のうち３点がパッケージＯｂの辺上に位置しているものの、面ｘ１ｙ１に屈曲点となって特徴付けられた点Ｐｘｙが形成されており、面ｘ１ｙ１上の３点（Ｐｘｙ、Ｐ１、Ｐ５）によって面ｘ１ｙ１の平面の式が計算され、辺ｚ１上の点（Ｐ３）から面ｘ１ｙ１に下ろした垂線との交点が頂点Ｐ０の座標となる。
【０１２６】
このように光パターン２として四角形を用いると、光パターン２を頂点Ｐ０の周囲にどのように回転させても、四角形の４頂点のいずれか１つは面上に位置し、必ず頂点Ｐ０の座標を求めることができる。即ち、光パターン２として用いる屈曲点の数ｎ＞３となるようにパターンプレート２４（図７参照）を構成すれば、パッケージＯｂの少なくとも一面に３つ以上の屈曲点、即ちマッチング用の特徴点を形成することができる。
（第３実施形態）
【０１２７】
以降、本発明の第４実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と共通部分については説明を省略する。
【０１２８】
図１９は、本発明の第３実施形態に係るサイズ測定装置１が投光する光パターン２を示す説明図であり、図２０は、本発明の第３実施形態に係るサイズ測定装置１によってパッケージＯｂに照射された光パターン２の状態を示す説明図である。
【０１２９】
図１９、図２０に示すように、第３実施形態における光パターン２は例えば互いに相似形となる大小の三角形のパターンを、それぞれの重心を略一致させて二重に投光させるように、パターンプレート２４に各三角形形状の透過領域２５ｄ・２５ｅを設けたものであり、この二重の光パターン２をパッケージＯｂの頂点Ｐ０の周囲を囲うように投光することで、辺ｘ１上には屈曲点として点Ｐ１と点Ｐ１’が、辺ｙ１上には屈曲点として点Ｐ５と点Ｐ５’が、辺ｚ１上には屈曲点として点Ｐ３と点Ｐ３’が形成される。これらの屈曲点は第１実施形態で説明したように、左右のカメラ４で撮影された画像でステレオマッチングを行う際の辺上特徴点として利用できる。複数の光パターンにおいて、各パターンの重心を一致させることで、各辺上に形成される屈曲点の距離が大きく変わらないため、特定の辺についての検出精度が極端に劣化することを防止できる。
【０１３０】
第３実施形態では、同一の辺上に屈曲点が２点形成されており、３つの辺毎に２つの屈曲点を結ぶ線分が抽出できる。このうち２つの線分（例えば線分Ｐ１−Ｐ１’と線分Ｐ５−Ｐ５’の二つ）を選択して延長した際の交点を頂点Ｐ０の座標として計算することができる。ここで２つの線分が交点を持たない場合は、２つの線分が最も接近する点を求めてこれを頂点Ｐ０とすればよい。なお、第３実施形態においては、各辺上に複数の点を投光（マーキング）すれば足り、光パターン２は三角形である必要はなく、例えば円環や四つ以上の頂点を持つ多角形であってもよい。また、光パターン２は二重のものに限定されず、より複数のパターンをオーバーラップしたものであってもよい。また、光パターン２は少なくとも２辺について、それぞれ２箇所をマーキングすることができればよく、光パターン２の輝線全体が連続して頂点Ｐ０を囲う必要はない（一部が途切れていてもよい）。また、パッケージＯｂの頂点には３つの線分が集合しているから、これから２つの辺（線分）を選択する方法は３通りある。この３通りの組み合わせに基づいてそれぞれ頂点Ｐ０（交点が存在しない場合は、各線分の最も接近する点）の座標を求め、これらの値の平均値や中間値（メディアン）を真の座標値とみなしてもよい。
【０１３１】
また、上述した光パターンの二重構造では、内外のパターンを相似形としている。光パターンは相似形に限られないが、相似形の場合には、各辺における辺上特徴点間の間隔の比を比較することにより、パッケージＯｂに対するカメラの撮影角度を求めることができ、３辺の延在方向の特定を容易に行うことが可能となる。
【０１３２】
更に、上述したような２つの線分の式を用いず、１つの辺と、当該辺と頂点Ｐ０を共有する他の辺上にある１点の座標が分かればＰ０の座標を計算できる。例えば、辺ｘ１（線分Ｐ１−Ｐ１’）の式と、辺ｘ１と、頂点Ｐ０を共有する他の辺上（辺ｙ１）の点Ｐ５（あるいは点Ｐ５’）との各座標が既知であるとき、頂点Ｐ０は、線分Ｐ１−Ｐ１’の延長線と、この線分に点Ｐ５（或いは点Ｐ５’）から降ろした垂線の交点として求められる。この場合は、点から線分に垂線を下ろすので、頂点Ｐ０の座標は必ず計算できることになる。そして、この求め方の場合も、辺と点の採り方を３通り選択することができる。
【０１３３】
以上、第１実施形態乃至第３実施形態について説明したが、各実施形態において、パターンプレート２４は遮光部と光透過部（透過領域）を備えていればよく、材質的に特に限定されるものではない。またパターンプレート２４はサイズ測定装置１に着脱可能（あるいは他の投光パターンに取替え可能）に構成してもよく、更に回転可能に構成してもよい。また、光パターン２としては中央部を広範囲で明るく照明するようにしてもよい（つまり、輝線で構成した三角形ではなく、全体が明るい三角形を投光する）。このようにすると、投光領域は非常に明るくなることから、ハンディターミナルを非常時に懐中電灯として使用できる。また、このように光パターン２を懐中電灯として使用する場合、光パターン２は中心部を明るく周囲を暗くされているのみならず、明暗の境界が急峻に変化するように投光光学系２２の光学設計がなされていることが望ましい。こうすることで当該明度が急峻に変化するエッジ部分を特徴点として検出することが可能となる。
（第４実施形態）
【０１３４】
以降、本発明の第４実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１３５】
図２１は、本発明の第４実施形態に係るサイズ測定装置１の構成を示すブロック構成図である。第１実施形態乃至第３実施形態では、サイズ測定装置１をパッケージＯｂのサイズ測定機能の全てを備えるスタンドアロン型の装置として説明した。第４実施形態では、サイズ測定装置１をネットワーク４０を介してサーバと接続した構成例について説明する。なお、第４実施形態においても、サイズ測定装置１のカメラ４や光学的測定部１１の構成や、パッケージＯｂの頂点近傍に光パターン２を照射してサイズ測定を補助すること、視差に基づきサイズを測定すること等は第４実施形態でも同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１３６】
図２１において、符号３０は外部インタフェースである。サイズ測定装置１は、外部インタフェース３０を介してインターネット等のネットワーク４０に接続され、同じくネットワーク４０に接続されたサーバ４５との間でデータ送受信を行う。データ送受信は有線／無線いずれを用いてもよく、例えばサイズ測定装置１はいわゆるＷｉ−Ｆｉ（Wireless fidelity）を利用してネットワーク（インターネット）４０に接続してもよく、また、３Ｇ（3rd. Generation）に接続し電話回線を経由して画像データを伝送してもよい。
【０１３７】
第１実施形態等では、光パターン２によってサイズ測定対象であるパッケージＯｂ上に特徴点を形成し、左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒで撮影した画像から視差を求めることでパッケージＯｂのサイズを測定しているが、視差の検出以降の処理は画像処理部６で行なわれている。一方、第４実施形態においては、画像処理部６は主に左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒで撮影した画像データの圧縮処理及び、ネットワーク４０を介してサーバ４５に転送するためのプロトコル変換等を行っている。また、全体制御部９は、少なくともサイズ測定装置１の基線長Ｂ（図５参照）に関する情報を画像処理部６に渡し、画像処理部６はこれを外部インタフェース３０、ネットワーク４０を通じてサーバ４５に送信する。
【０１３８】
また、Ｗｉ−ｆｉによってインターネットに接続されている場合は高速伝送が可能であることから、サーバ４５に伝送する画像データは動画であってもよい。そしてサーバ４５側で、伝送された動画から特定の静止画を抽出してパッケージサイズの計測を行うことができる。即ち、頂点Ｐ０に投影した光パターン２の変形の状態から、各辺単位で検出精度に偏りが少ない画像を抽出することが可能となる。
【０１３９】
サーバ４５はサイズ測定装置１からネットワーク４０を介して左カメラ４Ｌ、右カメラ４Ｒで撮影した画像、基線長Ｂを取得し、既に説明した処理フローに従ってパッケージサイズを求める。即ち、第４実施形態では、サーバ４５上で動作するアプリケーションプログラムが第１実施形態で説明した画像処理部６の機能を果たしている。そして、サーバ４５はパッケージサイズの値を求め、そのデータをネットワーク４０あるいは電話回線に送信し、サイズ測定装置１は、外部インタフェース３０を介してパッケージサイズのデータを画像処理部６で受信し、受信した値を表示部７に表示する。
【０１４０】
なお、サーバ４５ではパッケージサイズに関する演算の他、撮影した画像に含まれるＧＴＩＮ（Global Trade Item Number）等の解析を並列して行うようにすると、ユーザの利便性を高めることができる。
【０１４１】
受信内容は、単にパッケージサイズの値のみならず、例えば左右のマッチングが図れた特徴点の座標値、各特徴点の視差の値（撮像素子２０の１画素単位ではなくサブピクセル表現された実数値としてもよい）、サイズ測定が失敗した場合の理由（エラーコード）等を含むことができる。いずれにせよ、これら測定に際して生成したデータ量は画像データと比較して極めて小さいため、転送速度がボトルネックになることはない。
【０１４２】
一般に左右の画像から視差を求める演算は、ブロックマッチング等のいわゆる探索処理を含み、処理負担が大きいものとなっているが、第４実施形態のように処理負担が重い演算について外部のサーバ４５に委ねることで、高度な演算処理であっても高速に処理することができる。
【０１４３】
また、サーバ４５は単数ではなく複数のサーバ４５で並列処理を行なってもよく、いわゆるクラウドコンピューティングのような機能分散を行ったシステムを構築してもよい。この第４実施形態によれば、サイズ測定装置１を使用する所がネットワークや電話回線に接続可能になっていればよく、サイズ測定装置１の設置場所の自由度が高まる。また、プログラムのアップデートやメンテナンス等が生じた場合に、サーバ４５側で対応させることができ、アップデート情報の各ユーザに対する提供や、個々にメンテナンスを行う等の煩雑さが生じることを解消でき、装置コストを低廉化し得る。
【０１４４】
以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により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適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、簡易な構成でパッケージサイズを高精度に測定することが可能であることから、運送業等の物流管理で用いるハンディターミナル等に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１  サイズ測定装置
２  光パターン
３  パターン投光部
４  カメラ
４Ｌ  左カメラ
４Ｒ  右カメラ
５  メモリ
６  画像処理部
７  表示部
９  全体制御部
１０  入力部
１１  光学的測定部
１２  サイズ測定端末
１３  制御装置
２０  撮像素子
２１  結像光学系
２２  投光光学系
２３  光源（ＬＥＤ）
２４  パターンプレート
２４ｂ  パターンプレート
２４ｘ  点パターン
３０  外部インタフェース
Ｏｂ  パッケージ
【図１】
2013253799.tif 000009
【図２】
2013253799.tif 000010
【図３】
2013253799.tif 000011
【図４】
2013253799.tif 000012
【図５】
2013253799.tif 000013
【図６】
2013253799.tif 000014
【図７】
2013253799.tif 000015
【図８】
2013253799.tif 000016
【図９】
2013253799.tif 000017
【図１０】
2013253799.tif 000018
【図１１】
2013253799.tif 000019
【図１２】
2013253799.tif 000020
【図１３】
2013253799.tif 000021
【図１４】
2013253799.tif 000022
【図１５】
2013253799.tif 000023
【図１６】
2013253799.tif 000024
【図１７】
2013253799.tif 000025
【図１８】
2013253799.tif 000026
【図１９】
2013253799.tif 000027
【図２０】
2013253799.tif 000028
【図２１】
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