(57)【要約】【課題】資材の認識精度を保ちつつ、資材の認識速度を向上させること。【解決手段】資材認識装置１は、計測部１３が計測するときの計測時間および計測場所のうちの少なくとも１つの情報を用いて、認識対象の資材の状態を特定する資材状態特定部１４と、資材状態特定部１４により特定された資材の状態に基づいて資材データベース２２から取得した特徴量を、認識するときに使用する特徴量として選択する特徴量選択部１５と、計測部１３が計測結果として出力した計測データから特徴量選択部１５が選択した特徴量を抽出することで資材を認識する資材認識部１７と、を有する。【選択図】  図１
2017199259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象の資材の状態ごとに、その資材を認識するときに使用する特徴量を対応付けている資材データベースと、
前記認識対象の資材を計測する計測部と、
前記計測部が計測するときの計測時間および計測位置のうちの少なくとも１つの情報を用いて、前記認識対象の資材の状態を特定する資材状態特定部と、
前記資材状態特定部により特定された資材の状態に基づいて前記資材データベースから取得した特徴量を、認識するときに使用する特徴量として選択する特徴量選択部と、
前記計測部が計測結果として出力した計測データから前記特徴量選択部が選択した特徴量を抽出することで資材を認識する資材認識部と、を有することを特徴とする
資材認識装置。
【請求項２】
前記資材データベースには、さらに、前記認識対象の資材の状態ごとに、その資材を計測するときの計測設定が対応付けられており、
前記資材認識装置は、さらに、計測設定部を有しており、
前記計測設定部は、前記資材状態特定部により特定された資材の状態から前記資材データベースを参照して取得した計測設定を、前記計測部が計測データを計測するために設定することを特徴とする
請求項１に記載の資材認識装置。
【請求項３】
前記計測設定部は、前記認識対象の資材の大きさの分布から、その資材の認識に要する計測精度を求め、その求めた計測精度を満たす計測設定を、前記計測部が計測データを計測するために設定することを特徴とする
請求項２に記載の資材認識装置。
【請求項４】
前記資材データベースには、前記認識対象の資材の状態として、前記認識対象の資材が別の材料で囲まれていない第１状態と、囲まれている第２状態とを区別して登録されており、
前記特徴量選択部は、前記第１状態においては認識するときに使用する特徴量として資材の色を選択し、一方、前記第２状態においては認識するときに使用する特徴量として資材の色を非選択とすることを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の資材認識装置。
【請求項５】
前記資材認識装置は、さらに、認識結果表示部を有しており、
前記認識結果表示部は、前記認識対象の資材に対する前記資材認識部の認識結果を表示するときに、その認識をするときに使用する特徴量の情報も併せて表示することを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の資材認識装置。
【請求項６】
資材認識装置は、資材データベースと、計測部と、資材状態特定部と、特徴量選択部と、資材認識部とを有しており、
前記資材データベースには、認識対象の資材の状態ごとに、その資材を認識するときに使用する特徴量を対応付けられており、
前記計測部は、前記認識対象の資材を計測し、
前記資材状態特定部は、前記計測部が計測するときの計測時間および計測位置のうちの少なくとも１つの情報を用いて、前記認識対象の資材の状態を特定し、
前記特徴量選択部は、前記資材状態特定部により特定された資材の状態に基づいて前記資材データベースから取得した特徴量を、認識するときに使用する特徴量として選択し、
前記資材認識部は、前記計測部が計測結果として出力した計測データから前記特徴量選択部が選択した特徴量を抽出することで資材を認識することを特徴とする
資材認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、資材認識装置、および、資材認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントや化学プラントなどの大規模建設プロジェクトにおいては、日々の作業効率を向上させることが工期遅延を防ぐために重要である。例えば、資材置き場に多数置かれている資材から、プラントに使用される配管などの資材を見つけ出す捜索作業にコンピュータを使用することで、作業効率が向上する。
【０００３】
特許文献１には、プラント建設用の製品資材をカメラで撮影した画像情報と、あらかじめ設計時に作成した三次元モデル情報とを照合することで、画像情報に映っている製品資材を特定する旨が記載されている。
特許文献２には、３次元レーザスキャナのレーザビームを鉄筋に照射して、鉄筋の形状データを点群データとして取得して検査に活用する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８０１９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラントの建設現場では、ばらばらに地面に置かれていた配管の断片（スプール）が１本に組み立てられるなど、時間経過とともに状況が変化する。そのため、正確で迅速な建設作業を支援するためには、現在目の前に存在する資材がどの資材であるのかを認識する処理を、低負荷（高速）で例えばリアルタイムに実行し続ける必要がある。
【０００６】
一方、特許文献１などの従来の技術では、資材の認識精度を高める工夫はいくつかなされているものの、認識処理を高速に行うための工夫については考慮されてこなかった。そのため、各作業者それぞれが把持するタブレット端末を用いて、作業者の目線の先に存在する資材をリアルタイムで認識するなどの、低性能な計算機であっても手軽な認識処理を実現することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、資材の認識精度を保ちつつ、資材の認識速度を向上させることを、主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の資材認識装置は、
認識対象の資材の状態ごとに、その資材を認識するときに使用する特徴量を対応付けている資材データベースと、
前記認識対象の資材を計測する計測部と、
前記計測部が計測するときの計測時間および計測位置のうちの少なくとも１つの情報を用いて、前記認識対象の資材の状態を特定する資材状態特定部と、
前記資材状態特定部により特定された資材の状態に基づいて前記資材データベースから取得した特徴量を、認識するときに使用する特徴量として選択する特徴量選択部と、
前記計測部が計測結果として出力した計測データから前記特徴量選択部が選択した特徴量を抽出することで資材を認識する資材認識部と、を有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、資材の認識精度を保ちつつ、資材の認識速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に関する資材認識装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に関する工程データベースの構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に関する資材データベースの構成図である。
【図４】図４（ａ）は、資材認識のメイン処理を示すフローチャートである。図４（ｂ）は、資材認識処理の一例についての詳細を示すフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は、２回の曲がり点を持つ配管の撮影画像である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の直管部の口径の計算方法を示す。
【図６】図６（ａ）は、図５（ａ）の直管部の長さを求める処理の第１段階を示す説明図である。図６（ｂ）は、図５（ａ）の直管部の長さを求める処理の第２段階を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、認識結果表示部の表示画面における撮影時の画面図である。図７（ｂ）は、認識結果表示部の表示画面における認識時の画面図である。
【図８】図８（ａ）は、認識結果表示部の表示画面における第１資材に着目した画面図である。図８（ｂ）は、認識結果表示部の表示画面における第２資材に着目した画面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、資材認識装置１の構成図である。この資材認識装置１は、大規模なプラント建設などに用いられる配管などの資材を認識することで、建設作業を支援する。
資材認識装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部により構成される制御部（制御手段）を動作させる。
【００１３】
資材認識装置１は、処理部として、計測位置取得部１１と、計測時刻取得部１２と、計測部１３と、資材状態特定部１４と、特徴量選択部１５と、計測設定部１６と、資材認識部１７と、認識結果表示部１８とを有する。
資材認識装置１の記憶手段には、工程データベース２１と、資材データベース２２と、計測設定用ナレッジデータ２３とが格納される。
資材状態特定部１４は、計測位置取得部１１が取得した資材認識装置１の計測位置と、計測時刻取得部１２が取得した計測時刻とを元に、資材認識装置１の認識対象である配管９などの資材の現時点での状態（詳細は図２）を特定する。その状態特定処理のために参照される工程データベース２１には、資材データベース２２が管理する資材の３Ｄ形状に対して、その資材における各工程（各状態）が対応付けられている。換言すると、資材データは、３Ｄの形状データと、１つの時間軸データ（工程データ）とで表現される４Ｄデータとも言える。
【００１４】
計測部１３は、資材状態特定部１４が特定した状態を元に計測設定部１６が決定した計測設定に基づき、配管９を計測する。この計測とは、例えば、カメラによる画像撮影である。計測設定部１６は、資材の状態ごとに、その状態に適した計測設定を求めるための計測設定用ナレッジデータ２３を参照して、資材の現時点での状態に適した計測設定を求める。
資材認識部１７は、計測部１３の計測結果（撮影画像など）に含まれる配管９の特徴量を元に、その配管９が何であるかを認識する。ここで、資材認識部１７は認識処理で使用する特徴量を、資材状態特定部１４が特定した状態を元に特徴量選択部１５が選択した特徴量の種類と値の範囲に絞り込むことで、計算量を削減することができる。
認識結果表示部１８は、資材認識部１７の認識結果を表示する。
【００１５】
図２は、工程データベース２１の構成図である。
工程データベース２１には、プラント建設計画などに含まれる個々の概略工程が「状態」として登録される。例えば配管の「溶接」という工程を行った結果が「溶接」された配管の状態である。そして、工程データベース２１には、当該作業工程の日時と、その作業を行う場所と、その作業対象である資材のＩＤとが、「状態」ごとに登録される。
工程データベース２１の第１列「日時」は、例えば、「2016/04/10」（年/月/日）などの日付データであり、作業開始日と作業完了日との組み合わせで期間を表現してもよい。
【００１６】
工程データベース２１の第２列「場所」は、例えば、空き地などの作業が行われる場所の情報を施設の名前や、住所や、その場所を特定するための緯度経度などの座標値情報などの表現で示される。なお、「場所」に限定されず、各作業工程と作業対象の資材とを対応づけるための「属性」の情報を工程データベース２１に登録してもよい。属性の一例として、作業名「１Ｆ−ポンプ搬入」の作業工程であれば、フロア名「１Ｆ」や機器名「Ｐｕｍｐ１」が挙げられる。
属性の別の一例として、当該工程が属するプロジェクト名やプロジェクトＩＤ、１Ｆ−壁建築、１Ｆ−天井建築などの工程表などに記載されるような人間が作業内容を判別するための作業名も、工程データベース２１に登録してもよい。
【００１７】
工程データベース２１の第３列「資材ＩＤ」は、各作業工程の作業対象となる資材や、その資材から作業を行った結果の製品を、個々の物体として識別するＩＤである。なお、２つの配管断片を互いに溶接して１つの配管とする場合、その配管断片のことを「スプール」とも呼ぶ。なお、資材や製品の構造物としての種類（配管など）も、資材ＩＤに関連づけて工程データベース２１に登録してもよい。
工程データベース２１の第４列「状態」は、各作業工程が行われた後の資材の状態を示すので、各作業工程の作業内容とも言える。なお、個々の「状態」を識別するためのＩＤ（作業工程ＩＤ）も、工程データベース２１に登録してもよい。
【００１８】
このように、各作業工程（状態）ごとに、その作業を特定するための情報（第１列、第２列）と、その作業対象を特定するための情報（第３列）とが対応付けられているので、例えば、４月１０日に空き地で撮影された画像には、配管ＸのスプールＸ１，Ｘ２、または、配管ＹのスプールＹ１，Ｙ２、または、配管ＺのスプールＺ１，Ｚ２が映っている可能性がある、などの大まかな資材認識が可能となる。
【００１９】
図３は、資材データベース２２の構成図である。
資材データベース２２には、工程データベース２１の「資材ＩＤ」が示す資材の３Ｄ形状（第１列）と、その工程データベース２１の「状態」（第２列）とが対応付けて登録されている。
【００２０】
資材データベース２２の第１列「３Ｄ形状」は、工程データベース２１の「資材ＩＤ」が示す資材の状態ごとの３Ｄ形状（ＣＡＤ部品など）であり、その３Ｄ形状と資材ＩＤとが対応付けられている。さらに、資材ＩＤに対応付けて資材データベース２２に格納される情報として、以下の情報が例示される。
・「形状名称」は、資材の３Ｄ形状を示す文字列であり、例えば、直管・エルボー・直方体などである。
・「座標情報」は、作業領域内における３Ｄ形状の空間的な位置を示すものであり、例えば、形状名称が直管・エルボーであれば２つの端面（例えば、上面と底面）を形成する円の中心座標とその半径である。一方、形状名称が直方体であれば１２本の線分の情報（線分の情報は２点の座標で与えられる）から座標情報が構成される。
・「プロジェクトＩＤ」は、プロジェクトの名称を表す文字列であり、例えばプラントの名称等の文字列が入る。
・「構造物種類（種別）」は、資材の３Ｄ形状が表す構造物の種類を示すものであり、例えば、躯体、鉄骨、鉄筋、機器、配管などである。
・「属性」は、各オブジェクトに付与される製品情報で、例えば機器や配管であれば系統名（プラント運転時の機能別にグループ化された単位）や施工図番号、躯体であれば床・壁、フロア等が付与される。
【００２１】
資材データベース２２の第２列「状態」は、工程データベース２１の第４列「状態」と対応する。図３では、２本のＬ型スプールを１本の配管に溶接するときの以下の５つの状態を例示している。
・スプール１０１ａ、１０２ａが建屋外の仮置場に仮置きされている「外仮置き」状態
・スプール１０１ａ、１０２ａが建屋内に搬入され床等に仮置きされている「内仮置き」状態
・スプール１０１ｂ、１０２ｂが据付位置に持ちあげられて向きが固定され、仮留めされた「仮留め」状態
・スプール１０１ｂ、１０２ｂが溶接点１０３ｂにて１本の配管として溶接完了した「溶接」状態
・溶接された１本の配管（破線で図示）の周囲に保温材が巻かれた符号１０４の「保温」状態
【００２２】
なお、資材の３Ｄ形状と状態との組み合わせによって、配管の位置、構成単位、口径などの見た目が異なる。例えば、構成単位については、溶接前は配管スプールというバラバラの配管部品単位で存在するが、溶接後には複数の配管スプールが一本の配管ラインとなる。また、口径については保温材が巻かれた後は見た目として太くなる。
そこで、資材認識装置１は、この状態ごとに見た目が変わるという特性に着目して、資材認識部１７が資材を認識するときに用いる「特徴量」（第３列）と、計測部１３が資材を計測（カメラ撮影など）するときに用いる「計測設定」（第４列）とを資材の状態ごとに変化させて、資材データベース２２に個別に登録してもよい。
【００２３】
例えば、特徴量選択部１５は、外仮置きや内仮置きの状態では、２本の配管スプールが別々に存在していたが、それ以降の仮留め→溶接→保温の状態では、１本の配管に見えることを利用し、資材の数（配管の本数）を資材認識に用いる特徴量とする。このように採用する特徴量を示すため、図３では特徴量の前に「●」印を示しており、この「●」印は事前に管理者などにより個別に登録されている。
【００２４】
一方、外仮置き〜溶接までの各状態では、配管の表面が外にむき出しになっており、その表面の色が黄色という他の配管と区別するための特徴的な色となっている。しかし、保温の状態では配管の外側が銀色の保温材で囲まれてしまい、この銀色の保温材は他の配管にも使われるため、特徴的な色とはならない。
よって、特徴量選択部１５は、溶接までの各状態で配管を認識するときには、「色」という特徴量を用いるが、保温の状態で配管を認識するときには、「色」という特徴量を用いない。これにより、今回の撮影画像に映る配管の色と、認識対象の候補となる各配管の色とで、保温の状態では認識に貢献しない「色のマッチング処理」を行う必要がなくなるため、資材認識部１７による認識時の計算量を削減することができる。
【００２５】
さらに、前記した銀色のありふれた保温材が配管に巻かれるという事象から、「保温材が配管に巻かれた後の状態では、配管の色や口径が保温材に隠れてしまい撮影されなくなるので、低解像度の撮影や白黒（モノクロ）撮影にしてもよい」などの計測設定用ナレッジデータ２３が事前登録されている。よって、計測設定部１６は、この計測設定用ナレッジデータ２３を参照することにより、保温状態での計測部１３の撮影処理の設定（計測設定）として「低解像度、白黒撮影」を採用する。
なお、計測設定とは、例えばカメラの解像度や計測距離、撮影回数、撮影範囲である。
これにより、撮影データのデータ量が削減されるので、計測部１３の計算量や記憶量に加え、その撮影データを入力とする資材認識部１７による認識時の計算量を削減することができる。
【００２６】
なお、図３で例示した特徴量の他に、以下に列挙するような状態ごとの特徴量を用いてもよい。
状態「外仮置き、内仮置き」で用いられる特徴量は、例えば、表面の色、配管の口径、長さ、曲がり部分の数である。
状態「仮留め」で用いられる特徴量は、例えば、表面の色、配管の口径、保温材が巻かれた後の口径、長さ、曲がり部分の数、向き（角度）、床・壁・天井からの距離、複数の配管の間の距離である。
状態「溶接」で用いられる特徴量は、例えば、表面の色、配管口径、直管部の長さ、向き、床・壁・天井からの距離、複数の配管直管部の間の最短距離である。
状態「保温」で用いられる特徴量は、例えば、「溶接」の特徴量について、配管口径を保温材が巻かれた後の口径に置き換える。
【００２７】
図４（ａ）は、資材認識のメイン処理を示すフローチャートである。
Ｓ１１として、資材認識装置１（計測位置取得部１１、計測時刻取得部１２）は、自身の計測条件（計測位置および計測時刻のうちの少なくとも一方）を取得する。
計測位置取得部１１は、緯度と経度などで表現される座標値や、事前に定義された部屋名などで表現される文字列として、資材認識装置１の位置を取得する。そのため、ユーザに手動で位置情報を入力させてもよいし、携帯電話機やタブレットなどに内蔵されているＧＰＳなどの屋外測位システムや、ＷｉＦｉ（登録商標）などを用いた屋内測位システムを用いて自動的に位置情報を取得してもよい。
計測時刻取得部１２は、携帯電話機やタブレットに内蔵されている時計の時刻や、ユーザが手動で入力する時刻データを取得する。
【００２８】
Ｓ１２として、資材状態特定部１４は、Ｓ１１の計測条件から工程データベース２１を参照して、対応する配管の状態を取得する。また、資材状態特定部１４は、Ｓ１１の計測位置の周辺に存在する配管の位置や据付作業状態を工程データベース２１から取得する。周辺とは、例えば、Ｓ１１の計測位置を中心とする半径5mの円の内側、当該位置の10m四方、または、同一部屋内などである。
【００２９】
Ｓ１３として、計測部１３は、Ｓ１２の状態に応じた設定で計測を行う。計測部１３は、単眼カメラ、ステレオカメラ、デプスセンサ、レーザスキャナといった計測機器から得られるデプス画像（各ピクセルに深度値を付与したもの）や色付き点群データを取得する。
そのため、計測設定部１６は、図３の資材データベース２２（計測設定列）を参照して、状態に応じた計測設定を特定して、その計測設定を計測部１３に設定する。前記したように、この計測設定列のデータは、計測設定用ナレッジデータ２３を用いて適宜作成される。以下、計測設定用ナレッジデータ２３から計測設定列のデータを作成する例を挙げる。
【００３０】
まず、資材認識装置１は、計測設定用ナレッジデータ２３として、計測精度（＝計測誤差）から計測距離と解像度とを求めるための関係データまたは関係式を登録しておく。関係データは、例えば、事前の計測実験によって導出された［計測誤差、計測距離、解像度］の組み合わせを複数個保持しておいてもよい。関係式は、例えば、許容される計測誤差が大きいほど、計測時に必要とされる計測距離は長くなり、計測時の解像度は荒く（小さく）なるような一次関数である。換言すると、許容される計測誤差が小さいほど、計測に要する精度は高くしておく必要がある。
【００３１】
次に、周辺に存在する配管の口径（などの資材の大きさ）の分布から、各口径を一意に同定するために必要な計測精度を導出する。
一般的に、配管の口径はＪＩＳ規格等により規定される離散的な値を取る。例えば、周囲に存在する配管の口径の分布を調べた時、その間隔が最小でも20mm（すなわち80mm口径の配管と100mm口径の配管が存在する）であることが分かったとする。このとき、計測誤差の大きさが10mm未満であれば、口径を一意に同定できると考えられる。
換言すると、80mm口径の配管を計測した場合は、計測値xは70mm < x < 90mm、100mm口径の配管を計測した場合は、90mm < x < 110mmとなり、計測値xの範囲が重ならない。このようにして求まった計測誤差の値を用いて、前記計測距離と計測精度と解像度の関係から、計測距離と解像度の関係を導出することができる。
これにより、必要以上の解像度を設定することを回避できるので、計測負荷を低減することができる。
【００３２】
Ｓ１４として、資材認識部１７は、Ｓ１２の状態に応じた特徴量で、Ｓ１３の計測結果（撮影画像）に映っている配管がどの配管であるのかを認識する。つまり、資材認識部１７は、計測した画像・点群データの中に含まれる配管の形状を算出し、３Ｄモデルとマッチングさせることで配管の属性を特定する。配管の属性とは、例えば系統名・ライン番号・施工図番号・口径などである。
【００３３】
このように、配管の属性は複数種別存在するので、口径などの１つの属性だけからでは事前に登録された配管リストの候補から１つの配管に絞り込むことが困難なこともある。よって、複数の属性を組み合わせて、候補から絞り込んで配管の認識精度を向上することができる。しかし、複数の属性それぞれのマッチング処理を行うと計算量が増えてしまう。
そこで、図３の「保温」状態で前記したように、特徴量選択部１５が候補の絞り込むときに貢献が少ない属性（特徴量）を事前にマッチングから除外するように選択することで、配管の認識精度を保ちつつ、その計算量を適切に削減できる。
【００３４】
Ｓ１５として、認識結果表示部１８は、Ｓ１４の配管認識の結果を画面表示する。画面表示の例は、図７，図８にて後記する。
以上により、特徴量選択部１５が絞り込んだ特徴量で資材認識部１７に資材を認識させたり、計測設定部１６が決定した計測設定で計測部１３に資材を計測させたりすることで、特徴量や計測設定を配管状態に特化させない一般的な処理を行うよりも、計算量を削減することができる。
【００３５】
図４（ｂ）は、資材認識処理（Ｓ１４）の一例についての詳細を示すフローチャートである。
Ｓ１４１として、資材認識部１７は、Ｓ１３で計測した画像データの中から配管領域を判定する。これは、配管の表面を事前にカメラで撮影しておき、当該画像データから配管を表すピクセルの色の分布を計算する。例えば各ピクセルの色をＨＳＶ（色相・彩度・明度）値で計算し、配管表面の色が取りうる色相の範囲を前記計測設定用ナレッジデータ２３に格納しておき、前記画像データから当該色相範囲を取るピクセルのみ抽出することで、画像内の配管部分を取り出すことができる。
【００３６】
Ｓ１４２として、資材認識部１７は、Ｓ１４１で取り出した配管部分のピクセルから配管の直管部を判定する。そのために、まず配管の境界を構成するピクセルを判定する。画像領域の周囲長を計算する一般的な方法により実現可能である。そして、得られた配管の境界領域の中から、直線を構成するピクセルを抽出する。これは確率的ハフ変換などの一般的な手法により実現可能である。得られた複数の直線の中から傾きの値に基づいて平行となる直線の組を計算する。
ここで、図５（ａ）に示すように、２回の曲がり点を持つ配管の場合には、４本の平行な直線の組［Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ］がそれぞれ抽出される。
【００３７】
Ｓ１４３として、資材認識部１７は、直管部の口径と長さとをそれぞれ計算する。
図５（ｂ）は、直管部の口径の計算方法を示す。以下、資材認識部１７は、（手順１）〜（手順３）を実行する。
（手順１）平行な直線の組［Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ］以外の直線の中から、交差する１本の直線Ｌｘを抽出し、それらの交点［Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ］を全て算出する。
（手順２）いずれかの端から順に２つずつ交点を選択していき、順番に２点１組とする。例えば、交点［Ｐａ，Ｐｂ］の組ＰＡと、交点［Ｐｃ，Ｐｄ］の組ＰＣとをそれぞれ抽出する。組ＰＡは直管部１０１ｂのエッジであり、組ＰＣは直管部１０２ｂのエッジである。なお、端から順に選択するためには、特定の軸（Ｘ軸やＹ軸）の座標値が小さい点から大きい点へ、または、その逆方向へ選択していけばよい。また、ここで計算された点の組の数が配管の曲がり点の数と一致する。
（手順３）組ＰＡ、組ＰＣそれぞれの２点間の距離を、各直管部の口径とする。
【００３８】
図６（ａ）は、直管部の長さを求める処理の第１段階を示す説明図である。以下、資材認識部１７は、（手順１１）〜（手順１３）を実行する。
（手順１１）図５（ａ）の４本の垂直線［Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ］と、１本の水平線Ｌｘに加え、図５（ｂ）で同じ直管部として組み合わされた［Ｌａ，Ｌｂ］の中心線Ｌｅと、［Ｌｃ，Ｌｄ］の中心線Ｌｆと、水平線Ｌｘが属する直管部のもう片方の水平線Ｌｙと、［Ｌｘ，Ｌｙ］の中心線Ｌｇとを追加する。
（手順１２）中心線Ｌｅに着目し、直管部１０１ｂの端点Ｐ１と、中心線Ｌｇとの交点Ｐ２を求める。中心線Ｌｆも同様に着目し、中心線Ｌｇとの交点Ｐ３と、直管部１０２ｂの端点Ｐ４とを求める。
（手順１３）図６（ｂ）は、直管部の長さを求める処理の第２段階を示す説明図である。直管部１０１ｂの垂直長さＤ１＝点Ｐ１，Ｐ２間の距離とし、直管部１０１ｂ＋１０２ｂの水平長さＤ２＝点Ｐ２，Ｐ３間の距離とし、直管部１０２ｂの垂直長さＤ３＝点Ｐ３，Ｐ４間の距離とする。そして、距離Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３を配管の距離とする。
【００３９】
Ｓ１４４として、資材認識部１７は、Ｓ１４３の「直管部の口径」や「直管部の長さ」などの特徴量を用いて、Ｓ１４１の配管領域内に映っている配管と、候補として登録されている配管集合とをマッチングすることで、どの配管が映っているのかを認識（一意に特定）する。例えば、資材認識部１７は、特徴量が一致する配管について、多くの特徴量が一致する配管を認識結果とする。なお、各３Ｄオブジェクトには配管の属性（系統名、ライン番号、施工図番号、口径など）が紐づいているため、マッチした３Ｄオブジェクトの属性が、各配管領域に存在する配管の属性となる。
【００４０】
図７（ａ）は、認識結果表示部１８の表示画面における撮影時の画面図である。表示画面は、例えば、タブレットのタッチパネルや、ＰＣのディスプレイに出力される。その表示画面に対する入力手段は、タッチパネルやＰＣに接続されたマウスである。
表示欄２０３には、計測部１３の計測結果（画像データや点群データ）として、例えば、図３の３Ｄ形状（スプール１０１ｂ、１０２ｂ、溶接点１０３ｂ）が表示される。なお、撮影ボタン２０１の押下により図４（ａ）のＳ１１〜Ｓ１３が実行される。
【００４１】
図７（ｂ）は、認識結果表示部１８の表示画面における認識時の画面図である。図７（ａ）の表示状態から認識ボタン２０２が押下されると、図４（ａ）のＳ１４，Ｓ１５が実行される。
説明欄２０４には、表示欄２０３に映っている認識対象（配管）の認識結果として、系統名、施工図番号、部品番号などの配管を一意に特定する情報（配管に固有の設計情報）が表示される。
【００４２】
さらに、説明欄２０４には、上記の認識結果へと至る認識過程の情報として、Ｓ１２で資材状態特定部１４が取得した配管の状態や、Ｓ１４で特徴量選択部１５が選択した（または選択しなかった）配管の特徴量や、Ｓ１３で計測設定部１６が設定した（または設定しなかった）配管撮影時の計測設定（図７では図示省略）なども、併せて表示してもよい。
【００４３】
図８（ａ）は、認識結果表示部１８の表示画面における第１資材に着目した画面図である。１つの撮影データに３つの資材スプール２１１，２１２，２１３が映っている場合には、どの資材スプールの認識結果を表示するかをユーザに選択させる。例えば、資材スプール２１１が選択されたときには、その資材スプール２１１に関する認識結果や認識過程を説明欄２０４に表示する。なお、選択された資材は、色を変更したり文字や記号を表示したりすることで、選択中であることをユーザに示してもよい。
【００４４】
図８（ｂ）は、認識結果表示部１８の表示画面における第２資材に着目した画面図である。図８（ａ）の表示状態から資材スプール２１２が選択されたときには、その資材スプール２１２に関する認識結果や認識過程を説明欄２０４に表示するように、説明欄２０４を更新する。
なお、資材スプール２１１，２１２には異なる色が塗られていることで、認識に成功したことが示されている。一方、資材スプール２１３には色が塗られていないので、認識に失敗したことが示されている。この認識の成功／失敗を示す情報は、表示欄２０３に映っている資材を着色する形態の他にも、資材の周囲に文字や記号を表示するようにしてもよい。
【００４５】
以上説明した本実施形態では、工程データベース２１および資材データベース２２が管理する４Ｄデータ（３Ｄモデルに建設工程が反映された状態を加えたもの）と、計測位置取得部１１および計測時刻取得部１２が取得する計測条件とに基づいて、資材認識部１７が用いる特徴量や、計測部１３が用いる計測設定を適切に削減する。これにより、高速に（リアルタイムに）資材認識部１７が資材を認識できるので、建設作業の効率が向上する。
【００４６】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【００４７】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
さらに、各装置を繋ぐ通信手段は、無線ＬＡＮに限定せず、有線ＬＡＮやその他の通信手段に変更してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１      資材認識装置
１１    計測位置取得部
１２    計測時刻取得部
１３    計測部
１４    資材状態特定部
１５    特徴量選択部
１６    計測設定部
１７    資材認識部
１８    認識結果表示部
２１    工程データベース
２２    資材データベース
２３    計測設定用ナレッジデータ
【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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