(57)【要約】【課題】高い精度でエレベータ昇降路の形状を測定できるエレベータ昇降路内形状測定装置、エレベータ昇降路内形状測定方法、およびエレベータ昇降路内形状測定プログラムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、位置算出部と演算部とを含むエレベータ昇降路内形状測定装置が提供される。位置算出部は、昇降路内部の移動物の位置情報を導出する。演算部は、移動物に設置されレーザ距離計を保持しレーザ光の照射方向を変化させる保持部の動作と、レーザ距離計から得られる距離データと、移動物の位置情報と、に基づいて、昇降路の形状を算出する。保持部は、昇降路の第１領域にレーザ光が照射される第１状態と、昇降路の第２領域にレーザ光が照射される第２状態と、を移動物の位置に基づいて切り替える。【選択図】図１
2016098063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側面を有するエレベータ昇降路の内部を移動する移動物の位置に対応した位置情報を導出する位置算出部と、
前記移動物に設置されレーザ距離計を保持し前記レーザ距離計から前記内側面に照射されるレーザ光の照射方向を変化させる保持部の動作に関する動作情報と、前記レーザ距離計から得られる距離データと、前記位置情報と、に基づいて、前記エレベータ昇降路の形状を算出する演算部と、
を備え、
前記動作は、前記レーザ距離計が前記内側面の第１領域に前記レーザ光を照射する第１状態と、前記レーザ距離計が前記内側面の第２領域に前記レーザ光を照射する第２状態と、を前記位置情報に基づいて切り替える動作を含むエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項２】
前記第２状態における前記第２領域と前記レーザ距離計との間の距離は、前記第１状態における前記第２領域と前記レーザ距離計との間の距離よりも短い請求項１記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、さらに前記移動物の速度に基づいて、前記エレベータ昇降路の前記形状を算出する請求項１または２記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項４】
前記位置算出部は、前記エレベータ昇降路の内部を撮像する撮像機器から得られる画像に基づいて、前記位置情報を導出する請求項１〜３のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項５】
前記撮像機器は、ステレオカメラを含む請求項４記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記レーザ距離計を保持する回転部を含み、
前記回転部が前記位置情報に基づいて回転し、前記第１状態と前記第２状態とが切り替えられる請求項４または５に記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項７】
前記保持部は、前記レーザ距離計を保持する回転部を含み、
前記第２状態において前記第２領域中の前記レーザ光が照射される領域は、前記回転部の回転に応じて変化する請求項４または５に記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項８】
前記回転部は、前記第２領域と交差する軸を中心に回転する回転台を含み、
前記動作情報は、前記回転台の回転速度及び前記回転台が回転した角度の少なくともいずれかを含む請求項７記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項９】
前記レーザ距離計は、前記エレベータ昇降路内の複数の測定点のそれぞれと、前記レーザ距離計と、の間の距離を測定し、
前記画像中における前記複数の測定点の密度は、前記画像中の画素の密度よりも高い請求項８記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１０】
前記レーザ光が照射される範囲の少なくとも一部は、前記画像の撮像範囲の少なくとも一部と重複する請求項６〜９のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１１】
前記演算部は、前記位置情報と前記動作情報とに基づいて、前記距離データを、前記エレベータ昇降路内の３次元形状を表す形状データへ変換する１〜１０のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１２】
前記位置算出部は、前記位置情報に基づいて、前記移動物が移動した距離と、前記移動物の速度と、を導出し、
前記保持部は、前記移動物が移動した前記距離が予め定められた第１閾値以下であり、前記速度が予め定められた第２閾値以下であるときに、前記第１状態から前記第２状態に切り替える請求項１〜１１のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１３】
前記移動物は、前記エレベータ昇降路内を移動するエレベータかごである請求項１〜１２のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１４】
前記第１領域は、前記エレベータ昇降路が延在する方向に沿い、
前記第２領域は、前記延在する方向と交差する請求項１〜１３のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１５】
前記第１領域は、前記エレベータ昇降路内の側面であり、
前記第２領域は、前記エレベータ昇降路内の天井である請求項１〜１４のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１６】
前記レーザ距離計は、前記レーザ距離計の位置を固定したときに、平面上の複数の方向に前記レーザ光を照射する請求項１〜１５のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項１７】
内側面を有するエレベータ昇降路の内部を移動する移動物の位置に対応した位置情報を導出する工程と、
前記移動物に設置されレーザ距離計を保持し前記レーザ距離計から前記内側面に照射されるレーザ光の照射方向を変化させる保持部の動作に関する動作情報と、前記レーザ距離計から得られる距離データと、前記位置情報と、に基づいて、前記エレベータ昇降路の形状を算出する工程と、
を備え、
前記動作は、前記レーザ距離計が前記内側面の第１領域に前記レーザ光を照射する第１状態と、前記レーザ距離計が前記内側面の第２領域に前記レーザ光を照射する第２状態と、を前記位置情報に基づいて切り替える動作を含むエレベータ昇降路内形状測定方法。
【請求項１８】
前記第２状態における前記第２領域と前記レーザ距離計との間の距離は、前記第１状態における前記第２領域と前記レーザ距離計との間の距離よりも短い請求項１７記載のエレベータ昇降路内形状測定方法。
【請求項１９】
前記エレベータ昇降路の前記形状の算出は、さらに前記移動物の速度に基づく請求項１７または１８記載のエレベータ昇降路内形状測定装置。
【請求項２０】
前記位置情報は、前記エレベータ昇降路の内部を撮像する撮像機器から得られる画像に基づいて導出される請求項１７〜１９のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定方法。
【請求項２１】
内側面を有するエレベータ昇降路の内部を移動する移動物の位置に対応した位置情報を導出させる処理と、
前記移動物に設置されレーザ距離計を保持し前記レーザ距離計から前記内側面に照射されるレーザ光の照射方向を変化させる保持部の動作に関する動作情報と、前記レーザ距離計から得られる距離データと、前記位置情報と、に基づいて、前記エレベータ昇降路の形状を算出する処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記動作は、前記レーザ距離計が前記内側面の第１領域に前記レーザ光を照射する第１状態と、前記レーザ距離計が前記内側面の第２領域に前記レーザ光を照射する第２状態と、を前記位置情報に基づいて切り替える動作を含むエレベータ昇降路内形状測定プログラム。
【請求項２２】
前記第２状態における前記第２領域と前記レーザ距離計との間の距離は、前記第１状態における前記第２領域と前記レーザ距離計との間の距離よりも短い請求項２１記載のエレベータ昇降路内形状測定プログラム。
【請求項２３】
前記エレベータ昇降路の前記形状の算出は、さらに前記移動物の速度に基づく請求項２１または２２記載のエレベータ昇降路内形状測定プログラム。
【請求項２４】
前記位置情報は、前記エレベータ昇降路の内部を撮像する撮像機器から得られる画像に基づいて導出される請求項２１〜２３のいずれか１つに記載のエレベータ昇降路内形状測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、エレベータ昇降路内形状測定装置、エレベータ昇降路内形状測定方法、およびエレベータ昇降路内形状測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータの付け替え工事や改修工事を行う場合には、事前準備段階において、エレベータ昇降路内の状況を把握し、図面作成に必要なエレベータ昇降路内の各部の寸法を測定する作業が行われる。エレベータ昇降路の各部の形状の測定において、測定の精度を高めることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高い精度でエレベータ昇降路の形状を測定できるエレベータ昇降路内形状測定装置、エレベータ昇降路内形状測定方法、およびエレベータ昇降路内形状測定プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、位置算出部と演算部とを含むエレベータ昇降路内形状測定装置が提供される。前記位置算出部は、内側面を有するエレベータ昇降路の内部を移動する移動物の位置に対応した位置情報を導出する。前記演算部は、前記移動物に設置されレーザ距離計を保持し前記レーザ距離計から前記内側面に照射されるレーザ光の照射方向を変化させる保持部の動作に関する動作情報と、前記レーザ距離計から得られる距離データと、前記位置情報と、に基づいて、前記エレベータ昇降路の形状を算出する。前記動作は、前記レーザ距離計が前記内側面の第１領域に前記レーザ光を照射する第１状態と、前記レーザ距離計が前記内側面の第２領域に前記レーザ光を照射する第２状態と、を前記位置情報に基づいて切り替える動作を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置を例示するブロック図である。
【図２】実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定方法を例示するフローチャートである。
【図３】実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置を例示する模式図である。
【図４】実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置を例示する模式図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、撮像機器の運動の推定を例示する模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置の動作を例示する模式図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置の動作を例示する模式図である。
【図８】実施形態に係る回転台の回転を例示する模式図である。
【図９】実施形態に係る回転台の回転を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置を例示するブロック図である。  
図２は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定方法を例示するフローチャートである。  
図３は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置を例示する模式図である。
【０００９】
図１に表したように、本実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置１は、位置算出部（自装置位置算出装置）１３と、演算部（取得データ演算装置）１５と、を含む。  
この例では、エレベータ昇降路内形状測定装置１は、レーザ距離計１２と、保持部（回転機構）１４と、撮像機器１１と、をさらに含む。
【００１０】
図３に表したように、エレベータ昇降路内形状測定装置１は、昇降路３の内部を移動する移動物４に取り付けられる。移動物４は、昇降路３が延在する方向Ｄｚに沿って、昇降路３内を移動するエレベータかごである。昇降路３は、側面２ａと天井２ｂとを含む内側面を有する。側面２ａ（第１領域）は、方向Ｄｚに沿った面であり、天井２ｂ（第２領域）は、方向Ｄｚと交差する面である。
【００１１】
撮像機器１１は、移動物４の上に設けられる。撮像機器１１は、例えば、ステレオカメラである。ステレオカメラには、２台のデジタルカメラが用いられる。デジタルカメラは、例えば、可視光を受光できるデジタルカメラ、または、赤外線を受光できるデジタルカメラ、である。一方のデジタルカメラの撮像範囲の一部と、他方のデジタルカメラの撮像範囲の一部と、は、互いに重複する。撮像機器１１は、一定の画角の範囲を撮像するカメラでもよく、全方位（カメラを中心とした３６０度にわたる範囲）を撮像可能な全方位カメラでもよい。  
撮像機器１１は、移動物４と共に昇降路３内を移動し、昇降路３の内部を撮像する。
【００１２】
保持部１４は、移動物４に設置されレーザ距離計１２を保持する。保持部１４は、回転機構を有する回転部を含み、この回転部が、レーザ距離計１２を保持する。例えば、回転部は、移動物４の上に設置された回転台である。
【００１３】
レーザ距離計１２は、保持部１４を介して、移動物４の上に設けられる。レーザ距離計１２は、撮像機器１１が撮像した昇降路３内の内側面（例えば側面２ａ）レーザ光を照射し、照射したレーザ光の反射光を測定する。これにより、レーザ距離計１２は、レーザ光が照射された昇降路３内の領域と、レーザ距離計１２と、の間の距離を測定する。レーザ距離計１２は、移動物４と共に移動しながら、昇降路３内の複数の領域（複数の測定点）までの距離を測定する。
【００１４】
レーザ距離計１２として、例えば、時間差方式のレーザ距離計、または、位相差方式のレーザ距離計、が用いられる。時間差方式のレーザ距離計は、レーザ光が照射されてから測定対象物で反射しレーザ距離計自身に帰ってくるまでの時間を計測して、レーザ距離計と測定対象物との間の距離を算出する。位相差方式のレーザ距離計は、複数に変調させたレーザ光を照射し、レーザ光が測定対象物に当たってレーザ距離計自身に戻ってきた拡散反射成分の位相差に基づいて、レーザ距離計と測定対象物との間の距離を求める。
【００１５】
レーザ距離計１２は、例えば、水平レーザである。水平レーザは、レーザ距離計の位置を固定したときに、空間内の第１平面（レーザ照射平面）に含まれる複数の方向にレーザを照射できる。例えば、水平レーザは、水平方向の全周３６０度にわたってレーザ光を照射できる。
【００１６】
レーザ光の照射方向（レーザ照射平面）は、保持部１４によって制御される。例えば、保持部１４の回転部の回転に応じて、レーザ光の照射方向（出射方向）が変更される。
【００１７】
この例では、位置算出部１３及び演算部１５は、移動物４の上に設けられている。  
位置算出部１３は、撮像機器１１から得られる画像に基づいて、昇降路３内の撮像機器１１の位置を推定する。なお、位置算出部１３が算出する位置情報は、移動物４の位置に対応した位置情報であってもよい。位置算出部１３は、撮像機器１１の位置に基づいて、移動物４の移動量（移動した距離）および移動物４の速度を算出する。
【００１８】
演算部１５は、レーザ距離計１２から得られる距離データと、保持部１４の動作に関する動作情報（例えば回転角）と、位置算出部１３から得られる位置情報と、に基づいて、昇降路３内の３次元形状を算出する。３次元形状の算出には、さらに移動物４の速度を用いてもよい。
【００１９】
なお、撮像機器１１の焦点距離などを算出する校正、ステレオカメラ間の位置関係（回転と並進）を算出する校正、撮像機器１１とレーザ距離計１２との間の位置関係（回転と並進）を算出する校正などは、予め行われているものとする。撮像機器１１とレーザ距離計１２との間の校正方法は、文献”Reliable Automatic Camera-Laser Calibration (Australasian Conference on Robotics and Automation 2010)”で用いられている方法などで算出することができる。
【００２０】
なお、エレベータ昇降路内形状測定装置１に含まれる位置算出部１３及び演算部１５には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを含む演算装置を用いることができる。位置算出部１３の一部又は全部、及び、演算部１５の一部又は全部、には、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路またはＩＣ（Integrated Circuit）チップセットを用いることができる。各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。
【００２１】
図１に表した各ブロックは、通信網を介して、直接的、又は間接的に、相互に通信可能な形態であってもよい。通信網は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、またはインターネット等のネットワーク（クラウド）等である。なお、図１に表したブロック図は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置１の一例であり、必ずしも実際のプログラムモジュールの構成とは一致しない場合がある。図１の各ブロックは、別々の装置であって、別々に設置されていてもよい。
【００２２】
次に、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置１の処理の詳細について説明する。  
図４は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置を例示する模式図である。図４は、図３に表したエレベータ昇降路内形状測定装置１が、移動物４とともに移動し、天井２ｂ付近に位置する場合を示す。
【００２３】
まず、ステップＳ１１１において、移動物４に設置された撮像機器１１は、昇降路３内を撮像して画像を取得する。実施形態においては、撮像機器１１に含まれるカメラの数は最低１台であるが、以下の説明においては、撮像機器１１が２台のカメラを有するステレオカメラである場合について説明する。撮像機器１１は、撮像機器１１からみて、移動物４の進行方向に位置する昇降路３の内部を撮像することが望ましい。すなわち、撮像機器１１は、移動物４の進行方向に向けて設置されることが望ましい。撮像機器１１は、移動物４の進行方向に対して垂直な方向（水平方向）に向けて設置されなくてもよい。
【００２４】
例えば、図３に表したように、エレベータ昇降路内形状測定装置１を移動物４の上部に設置した場合には、撮像機器１１は、移動物４の上部よりも上に位置する側面２ａ及び天井２ｂを撮像する。また、図４に表したように、移動物４が天井２ｂ付近に移動した場合は、撮像機器１１は、天井２ｂを撮像する。
【００２５】
ステップＳ１１２において、レーザ距離計１２は、昇降路３内にレーザ光を照射して、照射点（レーザ光が照射された領域）までの距離を測定する。
【００２６】
レーザ光が照射される範囲の少なくとも一部が、ステップＳ１１１において撮像された画像の撮像範囲と、重複するように、レーザ光の照射方向（照射角度）が設定される。例えば、撮像機器１１のレンズの特性によって、画像に歪みが生じる場合がある。画像上において、画像の中心点に近い領域の歪みは、中心点から遠い領域の歪みに比べて小さい。このため、照射点を画像上に投影した投影点が画像の中心点に近くなるように、レーザ光の照射方向（照射角度）を設定することが望ましい。すなわち、レーザ光の照射点は、撮像機器１１によって撮像された画像上において、画像の中心点に近いことが望ましい。これにより、撮像機器１１とレーザ距離計１２との間の位置関係（回転と並進）を算出する校正の精度を高くすることができる。
【００２７】
ステップＳ１１３において、位置算出部１３は、ステップＳ１１１で撮像した画像に基づいて、移動物４（自装置）の位置を算出する。
【００２８】
まず、位置算出部１３は、画像データに基づいて、撮像機器１１の運動（回転および並進）を推定する。さらに、位置算出部１３は、事前に校正したステレオカメラ間の位置関係に基づいて実スケールを取得する。これにより、位置算出部１３は、昇降路３内の撮像機器１１の位置を算出する。
【００２９】
昇降路３内の撮像機器１１の位置を算出する処理は、例えば２つの処理を含む。  
１つ目の処理（第１の処理）は、撮像機器１１の位置を算出する処理の最初において、ステレオカメラで撮像された画像が位置算出部１３に初めて入力されたときに実行される。例えば、第１時刻において、ステレオカメラのうち一方のカメラ（第１のカメラ）で第１画像１１７ａが撮像され、他方のカメラ（第２のカメラ）で第２画像１１７ｂが撮像される。この２枚の画像（ステレオ画像）が位置算出部１３に入力される。第１の処理では、位置算出部１３は、まず、ステレオ画像から特徴点を検出し、ステレオ画像間（第１画像と第２画像との間）で対応位置の探索を行う。「特徴点」とは、撮像機器１１が撮像した画像の中で特徴的な部分をいう。続いて、特徴点の対応関係と、事前に校正されたステレオカメラ間の位置関係と、に基づいて三角測量の原理によって、特徴点に対応する３次元空間内の位置（以下、特徴点の３次元位置）を算出する。
【００３０】
２つ目の処理（第２の処理）は、特徴点の３次元位置が分かっている状態で、第１の処理における２枚の画像とは異なる時刻（位置）で撮像されたステレオ画像が位置算出部１３に入力されたときに実行される。例えば、第１時刻とは異なる第２時刻において、一方のカメラで第３画像１１７ｃが撮像され、他方のカメラで第４画像１１７ｄが撮像される。この第２時刻におけるステレオ画像が位置算出部１３に入力される。このときには、特徴点の画像上の位置と、特徴点の３次元位置と、に基づいて撮像機器１１の運動を推定する。位置算出部１３は、第２の処理を繰り返し行うことで、毎時刻の昇降路３内の移動物４の位置を推定することができる。
【００３１】
第１の処理および第２の処理について、さらに説明する。  
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、撮像機器の運動の推定を例示する模式図である。
【００３２】
図５（ａ）は、撮像機器１１によって撮像される対象物２４０を例示する模式図である。対象物２４０は、例えば、点２４１を有する。点２４１は、画像上において、特徴点となる点である。例えば、点２４１は、昇降路３内の形状の特徴的な点である。
【００３３】
第１の処理では、特徴点の３次元位置、撮像機器１１の位置、及び、撮像機器１１の姿勢の情報、が分からない。そのため、図５（ｂ）に表したように、位置算出部１３は、まずは、第１時刻におけるステレオ画像（第１画像１１７ａ及び第２画像１１７ｂ）に基づいて、撮像機器１１の位置および撮像機器１１の姿勢（回転行列）を決める処理を行う。そこで、位置算出部１３は、入力されたステレオ画像に基づいて特徴点を抽出する。
【００３４】
例えば、画像から複数の特徴点が抽出される。１つの特徴点のまわりの一定範囲内において、別の特徴点が抽出されないことが望ましい。これにより、画像の一部に特徴点が集中することを抑制することができる。
【００３５】
例えば、特徴点２４１ａは、点２４１に対応する第１画像１１７ａ上の特徴点である。特徴点２４１ｂは、点２４１に対応する第２画像１１７ｂ上の位置である。
【００３６】
続いて、第１画像１１７ａと第２画像１１７ｂと間で、特徴点の対応位置の探索を行う。対応位置の探索は、特徴点のまわりに小領域を設定して、画像の輝度パターンに基づいてSSD(Sum of Squared Difference)などによって類似度を評価することで行われる。これにより、第１画像１１７ａの特徴点２４１ａと、第２画像１１７ｂの特徴点２４１ｂが、対応づけられる。
【００３７】
ステレオカメラに含まれる２台のカメラ同士の相対的な位置および姿勢は、あらかじめ校正されている。このため、画像上の対応づいた特徴点の位置関係と、カメラ同士の空間的な位置関係と、に基づいて特徴点の３次元位置を求めることができる。また、第１の処理の最初の画像（第１画像１１７ａ）が、世界座標と一致するとする。回転行列は単位行列であるとし、並進ベクトルは零ベクトルであるとする。
【００３８】
第２の処理では、第１の処理によって特徴点の３次元位置が求められている状態において、撮像機器１１（昇降路３内の移動物４）の位置および撮像機器１１の姿勢の推定を行う。
【００３９】
まず、第２時刻におけるステレオ画像において、第１の処理で検出した特徴点と一致する特徴点を見つけ、対応付けを行う（特徴点追跡）。
【００４０】
例えば、特徴点２４１ｃは、点２４１に対応する第３画像１１７ｃ上の特徴点である。このとき、特徴点追跡によって、特徴点２４１ｃが、特徴点２４１ａまたは特徴点２４１ｂと、対応づけられる。
【００４１】
前の時刻（第１時刻）から撮像機器１１が大きく動いていない場合には、前の時刻の画像で見つけた特徴点の周囲に対応した範囲を探索することで、特徴点追跡をすることができる。位置算出部１３は、追跡した特徴点の３次元位置と、特徴点の画像上の座標と、に基づいて、撮像機器１１の位置および撮像機器１１の姿勢を推定する。
【００４２】
追跡した特徴点の画像上での位置と、当該特徴点の３次元位置と、を第１のカメラ（撮像機器１１）の回転行列Ｒおよび第１のカメラの並進ベクトルｔに基づいて画像に投影する。追跡した特徴点の画像上での位置と、当該特徴点の３次元位置を画像に投影した位置と、の間の差分が小さくなるように回転行列および並進ベクトルｔを推定する。この処理は、次の式で表される。
【数１】
2016098063.tif 000003
ここで、ｘｉは、見つけることができたｉ番目の特徴点の画像上での位置を表す。Ｐ（Ｒ、ｔ）は、透視投影行列を表しており、回転行列Ｒと並進ベクトルｔとを含む。Ｘｉは、特徴点の３次元位置を同次座標で表現したものである。
【００４３】
式（１）に表したコスト関数を最小化するため、非線形最適化を行うことによって回転行列Ｒおよび並進ベクトルｔを求める。隣接する画像間で撮像機器１１の運動は大きく変わらないため、初期値として前の時刻で推定された運動推定結果を利用することができる。また、求められた並進ベクトルｔのスケールは、事前に校正した第１のカメラと第２のカメラとの間の位置関係に基づいて、実スケール化されている。
【００４４】
以上説明したように、位置算出部１３は、撮像機器１１から得られる画像に基づいて、撮像機器１１の運動および撮像機器１１の位置を推定する。これにより、位置算出部１３は、撮像機器１１が設置された移動物４の位置に対応した位置情報を算出する。
【００４５】
この例では、撮像機器１１が撮像する画像に基づいて、移動物４の運動や位置を算出したが、加速度センサおよびジャイロなどの慣性計測装置（Inertial Measurement Unit：ＩＭＵ）を用いてもよい。
【００４６】
ステップＳ１１４において、保持部１４は、位置算出部１３が算出した移動物４の位置に基づいて、レーザ距離計１２がレーザ光を照射する方向を変更する。
【００４７】
例えば、保持部１４は、移動物４が天井に近づいて停止した際に、天井にレーザ光が照射されるように、レーザ距離計１２の角度を変更する。
【００４８】
移動物４の移動量（移動した距離）が予め定められた閾値（第１閾値）以下であり、かつ、移動物４の速度が予め定められた閾値（第２閾値）以下の場合に、移動物４が停止していると判定することができる。例えば、エレベータの階数から、昇降路３内の地面から天井までのおよそ距離が分かる。さらに、昇降するエレベータかご（移動物４）が停止した際に、エレベータが天井付近で停止したことが分かる。
【００４９】
保持部１４は、レーザ距離計１２が昇降路３内の第１領域（側面２ａ）にレーザ光を照射する第１状態ＳＴ１と、レーザ距離計１２が昇降路３内の第２領域（天井２ｂ）にレーザ光を照射する第２状態ＳＴ２と、を切り替える動作を実施可能である。保持部１４は、移動物４が停止していると判定されたときに、上記の切り替え動作を実施する。
【００５０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置の動作を例示する模式図である。  
図６（ａ）は、第１状態ＳＴ１におけるエレベータ昇降路内形状測定装置１を例示している。図６（ｂ）は、第２状態ＳＴ２におけるエレベータ昇降路内形状測定装置１を例示している。
【００５１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に表したように、保持部１４は、回転部１４ｐ（第１の回転部）を含む。レーザ距離計１２は、回転部１４ｐに保持されている。
【００５２】
第２状態ＳＴ２における天井２ｂとレーザ距離計１２との間の距離Ｌ２は、第１状態ＳＴ１における天井２ｂとレーザ距離計１２との間の距離Ｌ１よりも短い。第１状態ＳＴ１においては、移動物４は、天井２ｂから離れた位置に位置する。第２状態ＳＴ２においては、移動物４は、天井２ｂに近い位置で停止している。
【００５３】
図６（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１において、レーザ光の進行方向（レーザ照射平面２０）と、移動物４の進行方向２１と、の間の角度は、例えば４５度程度である。但し、４５度程度でなくてもよい。  
移動物４が昇降路３内を昇り、天井２ｂ付近で停止すると、保持部１４の回転部１４ｐが回転する。このように回転部１４ｐは、位置算出部１３が算出した位置情報に基づいて回転し、これにより、レーザ距離計１２が回転し、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２とが切り替えられる。第２状態ＳＴ２においては、レーザ光の進行方向（レーザ照射平面２０）と、移動物４の進行方向２１と、の間の角度は、例えば０度程度である。但し、０度程度でなくてもよい。これにより、レーザ距離計１２は、天井２ｂに近い位置からレーザ光を天井２ｂに照射して距離を測定することができる。
【００５４】
このように、移動物４が昇降路３内の天井２ｂに近づいた際に、レーザ距離計１２を回転させ、天井２ｂにレーザ光が照射されるように、照射角度を変更する。これにより、天井２ｂに近い位置から天井２ｂまでの距離を測定することができる。
【００５５】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置の動作を例示する模式図である。  
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２状態ＳＴ２におけるエレベータ昇降路内形状測定装置１を例示している。  
図７（ａ）及び図７（ｂ）に表したように、保持部１４は、回転部１４Ａ（第２の回転部）をさらに含む。レーザ距離計１２は、回転部１４Ａに保持されている。なお、「保持」する状態は、直接接触して保持している状態の他に、他の部材を介して間接的に保持している状態も含む。
【００５６】
回転部１４Ａは、例えば、回転台であり、回転台の上にレーザ距離計１２が設置されている。レーザ光が天井２ｂに照射されている第２状態ＳＴ２においては、回転部１４Ａ（以下、回転台１４Ａ）が回転することにより、レーザ距離計１２が回転する。なお、回転台１４Ａは、レーザ光が側面２ａに照射されている第１状態ＳＴ１においては、回転していない。
【００５７】
レーザ距離計１２が回転する回転軸は、レーザ照射平面２０に含まれる軸（例えばレーザ距離計１２の光軸の直角座標軸など）である。これにより、レーザ照射平面２０を回転させることができる。  
例えば、回転台１４Ａは、天井２ｂと交差する軸を中心に回転する。これにより、天井２ｂのレーザ光が照射される領域は、回転台１４Ａの回転に応じて変化する。例えば、天井２ｂの全域に対してレーザ光を照射することができる。
【００５８】
図７（ａ）は、ある時刻Ｔａにおけるエレベータ昇降路内形状測定装置を例示している。このときのレーザ照射平面２０ａは、天井２ｂと交差する。  
図７（ｂ）は、時刻Ｔａとは異なる時刻Ｔｂにおけるエレベータ昇降路内形状測定装置を例示している。時刻Ｔｂにおけるレーザ照射平面２０ｂは、天井２ｂと交差する。回転台１４Ａが回転しているため、時刻Ｔｂにおけるレーザ照射平面２０ｂは、時刻Ｔａにおけるレーザ照射平面２０ａとは異なる。  
図７（ｃ）は、複数の時刻におけるレーザ照射平面を例示している。図７（ｃ）は、昇降路３を上から見たときの天井２ｂと、天井２ｂに照射されるレーザ光のレーザ照射平面２０と、を示す。図７（ｃ）に表したように、時刻Ｔａにおけるレーザ照射平面２０ａが回転し、時刻Ｔｂにおけるレーザ照射平面２０ｂとなる。このように水平レーザのレーザ照射平面２０を回転させることで、天井２ｂの例えば全域を測定することができる。
【００５９】
回転台１４Ａは、等速で回転する回転台、または、回転中の現在の回転角度を取得できるロータリエンコーダを搭載した回転台、である。ここで得られる回転角度は、ステップＳ１１５において３次元形状を算出する際に用いられる。
【００６０】
なお、回転台１４Ａの回転軸１４Ｂと、レーザ距離計１２の光軸（レーザ照射平面２０に含まれる軸）と、を一致させておくと、ステップＳ１１５における３次元形状の算出を簡略化することができる。
【００６１】
回転台１４Ａの回転速度は、レーザ距離計１２の照射点間距離（角度分解能・走査時間・照射角度より算出）が撮像機器１１の撮像画像の画素分解能よりも小さくなる回転速度であることが望ましい。例えば、回転台１４Ａの回転速度は、画像中における複数の測定点の密度が、画像中の画素の密度（解像度）よりも高くなるように定められる。
【００６２】
ステップＳ１１５において、演算部１５は、保持部１４の動作に関する動作情報と、位置算出部１３が算出した位置情報と、に基づいて、レーザ距離計１２の位置（並進ベクトル）及び姿勢（回転行列）を算出する。そして、レーザ距離計１２の位置及び姿勢に基づいて、レーザ距離計１２から得られる距離データを、エレベータ昇降路内の形状を表す形状データへ変換する。ここで、保持部１４の動作に関する動作情報は、回転台１４Ａの回転速度、および、回転台１４Ａが回転した角度（回転角度１４Ｅ）、の少なくともいずれかを含む。
【００６３】
具体的には、演算部１５は、レーザ距離計１２から得られる距離データ１２Ａを、位置算出部１３で算出した位置情報に基づいて、世界座標系での距離データ１２Ｂへ変換する。そして、変換した世界座標系での距離データ１２Ｂを、回転台１４Ａの回転軸１４Ｂを軸として、回転させる。
【００６４】
回転軸１４Ｂと、レーザ距離計１２の光軸と、が一致している場合、演算部１５は、レーザ距離計１２の光軸を軸として、距離データ１２Ｂを、回転台１４Ａの回転角度１４Ｅだけ回転させる。
【００６５】
図８は、実施形態に係る回転台の回転を例示する模式図である。図８に表した例は、回転台１４Ａの回転軸１４Ｂと、レーザ距離計１２の光軸と、が一致していない場合である。この場合には、回転台１４Ａの回転前(回転角度０度)におけるレーザ距離計１２の位置及び姿勢と、回転台１４Ａの回転後（回転角度１８０度）におけるレーザ距離計１２の位置及び姿勢と、に基づいて、回転台１４Ａの中心座標１４Ｃと、回転台１４Ａの半径１４Ｄと、回転台１４Ａの回転軸１４Ｂと、を求めることができる。
【００６６】
回転台１４Ａの中心座標１４Ｃ（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）は、回転台１４Ａの回転前(回転角度０度)のレーザ距離計１２の位置と、回転台１４Ａの回転後（回転角度１８０度）のレーザ距離計１２の位置と、中心座標である。
【００６７】
回転台１４Ａの半径１４Ｄ（ｒ）は、回転台１４Ａの回転前(回転角度０度)のレーザ距離計１２の位置と、回転台１４Ａの回転後(回転角度１８０度)のレーザ距離計１２の位置と、の間の距離の半分の長さである。
【００６８】
回転台１４Ａの回転軸１４Ｂ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）は、回転台１４Ａの回転前(回転角度０度)のレーザ距離計１２の姿勢と、回転台１４Ａの回転後(回転角度１８０度)のレーザ距離計１２の姿勢と、の中間（中心）の姿勢である。例えば、回転台１４Ａのレーザ距離計１２が設置された平面を、レーザ座標系（レーザ距離計１２の位置を中心とした座標系）のＸ軸およびＹ軸を含む平面と仮定すると、回転台１４Ａの回転軸１４Ｂは、レーザ座標系のＺ軸と一致する。
【００６９】
図９は、実施形態に係る回転台の回転を例示する模式図である。  
図９に表したように、世界座標系でのレーザ距離計１２から得られる距離データ１２Ｂを、回転台１４Ａから得られる回転角度１４Ｅ（θ）だけ回転する。このようにして、同一座標空間へと変換することで、昇降路３内の３次元形状を求めることができる。
【００７０】
具体的には、回転台１４Ａの回転軸１４Ｂ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）と、回転角度１４Ｅ（θ）と、に基づいて、以下のように回転行列Ｒ（θ）を計算する。
【数２】
2016098063.tif 000004
そして、回転台１４Ａの中心座標１４Ｃ（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）と、回転台の半径１４Ｄ（ｒ）と、回転角度１４Ｅ（θ）と、に基づいて、以下のように並進ベクトルＴ（θ）を計算する。
【数３】
2016098063.tif 000005
求めた回転行列Ｒ（θ）と、並進ベクトルＴ（θ）と、に基づき、レーザ距離計１２から得られる距離データ１２Ｂを剛体変換し、形状を回転させることで３次元形状を求めることができる。
【００７１】
レーザ距離計１２から得られる距離データ１２Ｂの３次元座標をＸｌ（θ）とし、回転行列Ｒ（θ）および並進ベクトルＴ（θ）に基づいて変換した距離データの３次元座標をＸｗ（θ）とする。このとき、３次元形状は、以下のように計算できる。
【００７２】
【数４】
2016098063.tif 000006
回転台１４Ａが等速で回転する回転台である場合は、以下のようにして、回転角度１４Ｅ（θ）を求めることができる。まず、回転台１４Ａが回転を開始してから停止するまでの間にレーザ距離計１２がレーザ光を照射した数（レーザ照射数）を数える。次に、回転台１４Ａが回転を開始してから停止するまでの間に、回転した角度（回転角度）を求める。回転角度は、例えば１８０度である。この回転角度をレーザ照射数で除することにより、レーザ照射１回あたりの回転角度１４Ｅ（θ）を算出することができる。求めた回転角度１４Ｅ（θ）を用いて、式（２）（３）および（４）より、昇降路内の３次元形状を算出することができる。
【００７３】
なお、エレベータ昇降路内の３次元形状は、エレベータ昇降路の壁面の形状だけでなく、昇降路内に取り付けられた部材の形状を含んでもよい。例えば、エレベータかごの進行方向を制御するために取り付けられるレールの形状、及び、レールを支えるために壁面に取り付けられるブラケットの形状なども含む。
【００７４】
なお、上記の３次元形状算出方法は、回転台１４Ａを回転させて昇降路内の天井２ｂを測定する場合の方法である。昇降路内の側面２ａの３次元形状を算出する際は、回転角度１４Ｅ（θ）を０度とする。
【００７５】
例えば、エレベータのリプレース時の現場サーベイにおいては、作業員が、メジャーを用いて、リプレース予定のエレベータの昇降路内の寸法を測定する。現場サーベイに十分な人員を確保することが難しい場合がある。このため、短い時間で、容易に、寸法を測定することが求められる。
【００７６】
そこで、移動物に取り付けられたレーザ距離計を用いて、移動物の周囲の形状を測定する。これにより、短い時間で、容易に、寸法を測定することができる。ここで、移動物に設置したＩＭＵやカメラを用いて、移動物の位置を算出することができる。しかし、移動物が移動しながらレーザ光を広範囲に照射して測定を行うと、測定対象までの距離が長い領域も、測定対象までの距離が短い領域も、測定される。
【００７７】
測定対象までの距離が短い場合には、レーザ光の強度は強く、レーザ光が照射される領域の精度や密度が高い。一方、測定対象までの距離が長い場合には、レーザ光の強度が弱く、レーザ光が照射される領域の精度および密度が低い。このため、移動物が移動しながらレーザ光を広範囲に照射する場合には、精度が高い測定だけを行うことが難しい。この方法では、エレベータ昇降路内の側面および天井に対して、レーザ光を近距離で照射し、高精度に測定することが難しい。
【００７８】
これに対して、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置１においては、移動物４が天井２ｂ（第２領域）に近い位置に移動した際に、保持部１４の回転部１４ｐによって、レーザ光の進行方向が変更される。すなわち、レーザ光が側面２ａ（第１領域）に照射される第１状態から、レーザ光が天井２ｂ（第２領域）に照射される第２状態に変更される。これにより、天井２ｂまでの距離を測定する際に、レーザ距離計１２と天井２ｂとの間の測定距離を短くすることができる。
【００７９】
測定距離が短いことによって、レーザ光の強度を高くすることができる。また、測定距離が短いことによって、レーザ光が照射される照射領域を高い精度で調節することができる。すなわち、高精度な計測点を得ることができる。さらに、測定距離が短いことによって、天井２ｂのうちレーザ光が照射される照射領域の割合を高くしやすい。すなわち、計測点の密度を高くすることができる。これにより、エレベータ昇降路内の形状を高い精度で測定することができる。
【００８０】
このように、レーザ距離計１２の位置に応じて、レーザ光の照射方向を変更することで、昇降路３内を高精度に測定することができる。
【００８１】
天井２ｂにレーザ光が照射される状態において、レーザ光が天井に照射される角度を固定した場合、天井２ｂの全領域を測定することはできない。  
これに対して、実施形態に係るエレベータ昇降路内形状測定装置１においては、レーザ距離計１２は、保持部１４の回転台１４Ａに保持される。回転台１４Ａが回転することで、天井２ｂにレーザ光が照射される領域を変化させることができる。これにより、天井２ｂの例えば全域を測定することができる。
【００８２】
なお、レーザ照射面に対して回転するミラーを用いることで、レーザ光の進行方向を変化させて、天井２ｂの広い領域を測定する方法も考えられる。しかしながら、この場合には、装置構成が複雑になる。
【００８３】
回転台１４Ａの回転速度は、撮像機器１１が撮像する画像中における複数の測定点の密度が、画像の解像度よりも高くなるように定められる。これにより、撮像画像の各画素に対応して、レーザ光を照射することができる。例えば、撮像機器１１が撮像した画像と、演算部１５が算出した３次元形状と、を重畳させた画像を利用して、高い精度で寸法を測定することができる。
【００８４】
以上では、エレベータ昇降路内形状測定装置１を、エレベータかごの上に設置して、昇降路３内の側面及び天井を測定する場合について説明した。但し、実施形態においては、エレベータかごの上に限らず、例えば、エレベータ昇降路内形状測定装置１を、エレベータかごの下に設置してもよい。これにより、昇降路３内の床を高精度で測定することができる。昇降路３の地面を測定する場合は、エレベータ昇降路内形状測定装置１を床面に置いて設置する。レーザ距離計１２を回転台１４Ａによって回転させることで床面を測定することが可能となる。
【００８５】
なお、実施形態に係る位置算出部及び演算部には、ＣＰＵなどの制御装置、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やＳＳＤ(Solid State Drive)などの外部記憶装置、ディスプレイなどの表示装置、などを用いてもよい。汎用のコンピュータ装置をハードウェアとして用いてもよい。また、各ブロックをソフトウェア的に実現してもハードウェア的に実現してもよい。
【００８６】
以上、実施形態として、エレベータ昇降路内形状測定装置及びエレベータ昇降路内形状測定方法について説明した。但し、実施形態は、上述の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態、あるいは、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の形態、であってもよい。
【００８７】
記録媒体としては、例えば、ＣＤ-ＲＯＭ（-Ｒ／-ＲＷ）、光磁気ディスク、ＨＤ（ハードディスク）、ＤＶＤ-ＲＯＭ（-Ｒ／-ＲＷ／-ＲＡＭ）、ＦＤ（フレキシブルディスク）、フラッシュメモリ、メモリカード、メモリスティック、及び、その他各種ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いることができる。
【００８８】
実施形態によれば、高い精度でエレベータ昇降路内の寸法を測定できるエレベータ昇降路内形状測定装置、エレベータ昇降路内形状測定方法、およびエレベータ昇降路内形状測定プログラムが提供できる。
【００８９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、位置算出部、演算部、保持部、回転部、撮像機器、レーザ距離計などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００９０】
その他、本発明の実施の形態として上述したエレベータ昇降路内形状測定装置、エレベータ昇降路内形状測定方法、およびエレベータ昇降路内形状測定プログラムを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのエレベータ昇降路内形状測定装置、エレベータ昇降路内形状測定方法、およびエレベータ昇降路内形状測定プログラムも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００９１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００９２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１…エレベータ昇降路内形状測定装置、  ２ａ…側面、  ２ｂ…天井、  ３…エレベータ昇降路、  ４…移動物、  １１…撮像機器、  １２…レーザ距離計、  １２Ａ、１２Ｂ…距離データ、  １３…位置算出部、  １４…保持部、  １４Ａ…回転部（回転台）、  １４Ｂ…回転軸、  １４Ｃ…中心座標、  １４Ｄ…半径、  １４Ｅ…回転角度、  １４ｐ…回転部、  １５…演算部、  ２０、２０ａ、２０ｂ…レーザ照射平面、  ２１…進行方向、  １１７ａ…第１画像、  １１７ｂ…第２画像、  １１７ｃ…第３画像、  １１７ｄ…第４画像、  ２４０…対象物、  ２４１…点、  ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ…特徴点、  Ｌ１、Ｌ２…距離、  Ｓ１１１〜Ｓ１１５…ステップ、  ＳＴ１…第１状態、  ＳＴ２…第２状態、  Ｔａ、Ｔｂ…時刻
【図１】
2016098063.tif 000007
【図２】
2016098063.tif 000008
【図３】
2016098063.tif 000009
【図４】
2016098063.tif 000010
【図６】
2016098063.tif 000011
【図７】
2016098063.tif 000012
【図８】
2016098063.tif 000013
【図９】
2016098063.tif 000014
【図５】
2016098063.tif 000015