(57)【要約】【課題】容易に形状を測定することができる形状測定装置、形状測定システムおよび形状測定方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、形状測定装置は、データ取得部及び処理部を含む。データ取得部は、計測器から、複数の画像、距離情報、回転情報、を取得する。計測器は、第１領域を含む空間内に設置され、撮像機器、回転部、回転部に設置され回転部の回転によってレーザ光の出射方向が変化するレーザ距離計、を含む。複数の画像は、第１領域の第１画像を含む。距離情報は、レーザ距離計によって測定され第１領域までの距離に関する第１距離データを含む。回転情報は、第１距離データを測定したときの回転量に関する情報を含む。処理部は、計測器の第１位置関係及び回転量に基づいて計測器の第１状態を判定する。【選択図】図１
2017026487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測器から、複数の画像と、距離情報と、回転情報と、を取得するデータ取得部であって、前記計測器は、第１領域を含む空間内に設置され、撮像機器と、回転部と、前記回転部に設置され前記回転部の回転によってレーザ光の出射方向が変化するレーザ距離計と、を含み、前記複数の画像は、前記撮像機器によって撮像された前記第１領域の第１画像を含み、前記距離情報は、前記レーザ距離計によって測定され前記レーザ距離計と前記第１領域の少なくとも一部との間の距離に関する第１距離データを含み、前記回転情報は、前記第１距離データを測定したときの前記回転部の第１回転量に関する情報を含む、前記データ取得部と、
前記複数の画像に基づいて前記第１画像が撮像されたときの前記計測器の前記空間に対する第１位置関係を算出し、前記第１距離データが測定されたときの前記計測器の第１状態を、前記第１位置関係及び前記第１回転量に基づいて判定するモード判定処理を行う処理部と、
を備えた形状測定装置。
【請求項２】
前記モード判定処理は、前記第１位置関係の変化量が所定の第１閾値よりも大きく前記第１回転量が所定の第２閾値よりも小さいときに前記第１状態を第１モードと判定し、前記第１位置関係の前記変化量が前記第１閾値よりも大きく前記第２閾値以上であるときに前記第１状態を第２モードと判定することを含む、請求項１記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記モード判定処理は、前記第１位置関係の前記変化量が前記第１閾値以下であり前記第１回転量が前記第２閾値よりも小さいときに前記第１状態を第３モードと判定し、前記第１位置関係の前記変化量が前記第１閾値以下であり前記第１回転量が前記第２閾値以上であるときに前記第１状態を第４モードと判定することを含む請求項２記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記空間は、第２領域を含み、
前記複数の画像は、前記撮像機器によって撮像された前記第２領域の第２画像を含み、
前記距離情報は、前記レーザ距離計によって測定され前記レーザ距離計と前記第２領域の少なくとも一部との間の距離に関する第２距離データを含み、
前記回転情報は、前記第２距離データを測定したときの前記回転部の第２回転量に関する情報を含み、
前記モード判定処理は、
前記第２画像に基づいて前記第２画像が撮像されたときの前記計測器の前記空間に対する第２位置関係を算出し、
前記第２位置関係の変化量が前記第１閾値よりも大きく前記第２回転量が第２閾値よりも小さいときに、前記第２距離データが測定されたときの前記計測器の第２状態を前記第１モードと判定し、
前記第２位置関係の前記変化量が前記第１閾値よりも大きく前記第２回転量が前記第２閾値以上であるときに前記第２状態を前記第２モードと判定し、
前記第２位置関係の前記変化量が前記第１閾値以下であり前記第２回転量が前記第２閾値よりも小さいときに前記第２状態を前記第３モードと判定し、
前記第２位置関係の前記変化量が前記第１閾値以下であり前記第２回転量が前記第２閾値以上であるときに前記第２状態を前記第４モードと判定することを含み、
前記処理部は、
前記複数の画像、前記距離情報及び前記回転情報の少なくともいずれかと、前記モード判定処理によって判定された前記第１状態と、に基づいて、前記空間内の３次元形状に関する第１形状データを生成し、
前記複数の画像、前記距離情報及び前記回転情報の少なくともいずれかと、前記モード判定処理によって判定された前記第２状態と、に基づいて、前記空間内の３次元形状に関する第２形状データを生成する３次元形状生成処理と、
前記モード判定処理によって判定された前記第１状態及び前記モード判定処理によって判定された前記第２状態に基づいて、前記第１形状データと前記第２形状データとを統合する３次元形状統合処理と、
をさらに実施する請求項３記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記３次元形状生成処理は、前記モード判定処理によって前記第１状態が前記第１モードおよび前記第２モードのいずれかであると判定された場合、前記第１位置関係と前記第１距離データとに基づいて前記第１形状データを生成することを含む請求項４記載の形状測定装置。
【請求項６】
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レーザ照射平面上の複数の方向に向けて前記レーザ光を出射可能であり、
前記３次元形状生成処理は、前記モード判定処理によって前記第１状態が第３モードおよび第４モードのいずれかであると判定された場合、前記回転情報に基づいて前記レーザ照射平面の前記空間に対する位置関係を推定し、前記レーザ照射平面の前記空間に対する前記位置関係と前記第１距離データとに基づいて前記第１形状データを生成することを含む請求項４記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記空間は、第１方向に延在し、
前記３次元形状統合処理は、前記モード判定処理によって、前記第１状態が前記第１モードであると判定され、前記第２状態が前記第２モードであると判定されたときに、前記第１形状データと前記第２形状データとを前記第１方向に対して垂直な第２方向に並べて配置し統合することを含む請求項４〜６のいずれか１つに記載の形状測定装置。
【請求項８】
前記空間は、第１方向に延在し、
前記３次元形状統合処理は、前記モード判定処理によって、前記第１状態が前記第１モードであると判定され、前記第２状態が前記第３モードであると判定されたときに、前記第１形状データと前記第２形状データとを前記第１方向に並べて配置し統合することを含む請求項４〜６のいずれか１つに記載の形状測定装置。
【請求項９】
前記空間は、前記第１方向に延在する第１壁と、前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記第１壁と並び前記第１方向に延在する第２壁と、によって区画され、
前記第１モードにおいて前記レーザ光は、前記第１壁に向けて出射され、
前記第２モードにおいて前記レーザ光は、前記第２壁に向けて出射される請求項７または８に記載の形状測定装置。
【請求項１０】
前記第１モードおよび前記第２モードにおいて、前記計測器は、前記第１壁および前記第２壁に沿って移動し、
前記第２モードにおいて前記計測器が移動する方向は、前記第１モードにおいて前記計測器が移動する方向とは反対の方向である請求項９記載の形状測定装置。
【請求項１１】
前記第３モードにおいて前記レーザ光は、前記第１壁に向けて出射され、
前記第４モードにおいて前記レーザ光は、前記第２壁に向けて出射される請求項９記載の形状測定装置。
【請求項１２】
前記第３モードおよび前記第４モードにおいて、前記第１壁および前記第２壁に対して前記計測器は静止している請求項１１記載の形状測定装置。
【請求項１３】
前記複数の画像と、前記距離情報と、前記回転情報と、前記モード判定処理で判定された前記第１状態に関する情報を含むモード情報と、を記憶する記憶部と、
前記計測器と、
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の形状測定装置と、
を備えた形状測定システム。
【請求項１４】
空間内に設置された計測器であって、撮像機器と、回転部と、前記回転部に設置され前記回転部の回転によってレーザ光が出射される方向が変化するレーザ距離計と、を含む計測器から、前記撮像機器によって前記空間内の第１領域が撮像された第１画像を含む複数の画像と、前記レーザ距離計によって測定され前記第１領域の少なくとも一部までの距離に関する第１距離データを含む距離情報と、前記第１距離データを測定したときの前記回転部の第１回転量に関する情報を含む回転情報と、を取得する工程と、
前記複数の画像に基づいて前記第１画像が撮像されたときの前記計測器の前記空間に対する第１位置関係を算出し、前記第１距離データが測定されたときの前記計測器の第１状態を、前記第１位置関係及び前記第１回転量に基づいて判定する工程と、
を備えた形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、形状測定装置、形状測定システムおよび形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、坑道等（トンネルやエレベータ昇降路など）の工事を行う場合には、事前準備段階において、坑道等の内部の状況を把握する作業が行われる。例えば、坑道等内の各部の形状を測定する作業が行われる。測定された形状から坑道等内の各部の寸法を得ることができる。このような形状の測定を容易に行うことが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６２７９６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、容易に形状を測定することができる形状測定装置、形状測定システムおよび形状測定方法を提供する。
【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、データ取得部と、処理部と、を備えた形状測定装置が提供される。前記データ取得部は、計測器から、複数の画像と、距離情報と、回転情報と、を取得する。前記計測器は、第１領域を含む空間内に設置され、撮像機器と、回転部と、前記回転部に設置され前記回転部の回転によってレーザ光の出射方向が変化するレーザ距離計と、を含む。前記複数の画像は、前記撮像機器によって撮像された前記第１領域の第１画像を含む。前記距離情報は、前記レーザ距離計によって測定され前記レーザ距離計と前記第１領域の少なくとも一部との間の距離に関する第１距離データを含む。前記回転情報は、前記第１距離データを測定したときの前記回転部の第１回転量に関する情報を含む。前記処理部は、前記複数の画像に基づいて前記第１画像が撮像されたときの前記計測器の前記空間に対する第１位置関係を算出し、前記第１距離データが測定されたときの前記計測器の第１状態を、前記第１位置関係及び前記第１回転量に基づいて判定するモード判定処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムを例示する模式図である。
【図２】実施形態に係る形状測定方法を示すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る形状測定システムを示す模式図である。
【図４】実施形態に係る形状測定システムを示す模式図である。
【図５】実施形態に係る形状測定システムを示す模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムのレーザ距離計の状態を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、実施形態に係る形状測定システムのレーザ距離計の状態を示す模式図である。
【図８】実施形態に係る形状測定システムの計測器を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムの撮像機器の運動の推定を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、実施形態に係る形状測定システムの計測器の状態を示す模式図である。
【図１１】実施形態に係る形状測定システムの回転台の回転を示す模式図である。
【図１２】実施形態に係る形状測定システムの回転台の回転を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、実施形態に係る形状測定システムの３次元形状データの統合を示す模式図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムの３次元形状統合を示す模式図である。
【図１５】実施形態に係る形状測定システムの３次元形状統合を示す模式図である。
【図１６】実施形態に係る形状測定システムの３次元形状統合を示す模式図である。
【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（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムを例示する模式図である。  
図１（ａ）は、実施形態に係る形状測定システム１００を例示するブロック図である。  図１（ｂ）は、形状測定システム１００を例示する模式的平面図である。  
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、形状測定システム１００は、形状測定装置１０と、記憶部１３（記憶装置）と、計測器２０と、を含む。
【０００９】
本実施形態に係る形状測定システム１００は、坑道内の形状等を測定する際に用いられる測定システムである。形状測定システム１００は、例えば、坑道の内壁の形状（寸法）や、坑道内に設けられた部材等の形状（寸法）等の測定に用いられる。
【００１０】
なお、「坑道」とは、例えば、トンネル、横坑、隧道、水平孔、またはエレベータ昇降路である。本願明細書において、「坑道」とは、壁面（内壁）に区画された空間を意味する。「坑道」は、地下に設けられたものに限られず、壁面に囲まれた通路等を含む。「坑道内」とは、坑道を形成する内壁および内壁に区画された空間内に設けられた部材等を含む。
【００１１】
図１（ｂ）に表したように、計測器２０は、坑道５２内に設置される。計測器２０は、撮像機器３４と、レーザ距離計３５と、回転部５６と、を含む。レーザ距離計３５は、回転部５６に設置されており、例えば回転部５６に、直接的または間接的に保持される。
【００１２】
坑道内に設置された状態は、坑道の壁面、坑道の天井、坑道の床、または坑道内に固定された部材、に設置された状態だけでなく、坑道内を移動する移動物（例えば自走物）に設けられた状態も含む。図１（ｂ）に表した例では、計測器２０は、第１方向Ｄ１に移動可能な移動物５３に設置されている。
【００１３】
撮像機器３４は、坑道５２内を撮像する。撮像機器３４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。
レーザ距離計３５は、撮像機器３４の撮像に対応して、坑道５２内の一部にレーザ光を照射する。レーザ距離計３５は、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３５は、レーザ距離計３５から坑道５２内の一部までの距離を測定する。レーザ距離計３５は、坑道５２内の複数の領域（複数の計測点）までの距離を測定する。
【００１４】
レーザ距離計３５には、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３５は、例えば、水平レーザ（またはラインレーザ）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。水平レーザは、例えば、水平方向の３６０度程度の範囲にわたってレーザ光を照射できる。
【００１６】
回転部５６は、例えば、回転台を含む。回転部５６は、レーザ距離計３５から出射されるレーザ光の方向を、回転部５６の回転によって変化させることができる。
【００１７】
例えば、撮像機器３４とレーザ距離計３５との相対的な位置関係を、予め校正作業を行って求めておく。すなわち、計測器２０全体における撮像機器３４の位置や、計測器２０全体におけるレーザ距離計３５の位置は、予め定められている。また、撮像機器３４の焦点距離、画像中心、及び、レンズの歪みパラメータ、なども予め校正作業を行って求めておく。
【００１８】
図１（ａ）に表したように、形状測定装置１０は、データ取得部１１と、処理部１６と、を含む。処理部１６は、モード判定部１２と、３次元形状生成部１４と、３次元形状統合部１５と、を含む。
【００１９】
データ取得部１１は、計測器２０より、撮像機器３４によって撮像された複数の画像（画像群）と、当該複数の画像において撮像された坑道５２の範囲内をレーザ距離計３５によって測定して得られる距離情報と、回転部５６の回転に関する回転情報と、を取得する。
【００２０】
レーザ距離計３５から得られる距離情報は、坑道５２内の複数の位置のそれぞれとレーザ距離計３５との間の距離についての複数の距離データを含む。
【００２１】
回転情報は、例えば回転部５６の回転量（回転角度や回転方向）に関する情報である。回転情報は、例えば、複数の画像のそれぞれが撮像された時点、または複数の距離データのそれぞれが測定された時点、の回転量に関する情報を含む。
【００２２】
モード判定部１２は、データ取得部１１で取得された複数の画像及び回転情報から、複数の画像のそれぞれを撮像した時点の計測器２０の位置姿勢を算出する。さらに、モード判定部１２は、算出された計測器２０の位置姿勢の変化量（時間的な変化量）および取得された回転情報に基づいて、計測器２０が計測を行った際の計測器２０の状態（モード）を判定する。例えば、モード判定部１２は、レーザ距離計３５が複数の距離データの各測定を行った際の計測器２０の各状態を判定する（モード判定処理）。例えば、モード判定部１２は、計測器２０の状態を、後述する第１〜第４モードのいずれかであると判定する。各モードは、それぞれ計測器２０が測定した範囲に対応する。なお、計測器２０の位置姿勢とは、計測器２０の坑道５２に対する相対的な位置関係（位置および向き）をいう。位置姿勢は、例えば、座標の回転行列や座標の並進ベクトルによって表される。計測器２０の向きは、計測器２０の坑道５２に対する相対的な向きである。計測器２０の向きは、例えば、撮像機器３４から撮像領域へ向かう方向によって規定することができる。
【００２３】
記憶部１３は、データ取得部１１が取得したデータ（複数の画像、距離情報および回転情報）と、モード判定部１２によって判定された動作状態に関する情報（モード情報）とを記憶する。
【００２４】
３次元形状生成部１４は、モード判定部１２で判定したモード情報に基づいて、データ取得部１１で取得されたデータより坑道内の３次元形状を生成する（３次元形状生成処理）。３次元形状統合部１５は、モード判定部１２で判定したモード情報に基づいて、３次元形状生成部１４で生成した３次元形状を一つに統合する（３次元形状統合処理）。使用者は、このようにして生成された３次元形状のデータを用いて、坑道５２内の寸法を測定することができる。例えば、形状測定システム１００は、３次元形状データに基づいて、坑道内の形状の３次元表示を可能とする。使用者は、３次元表示から、坑道内の例えば任意の部分の寸法、長さまたは距離を抽出することができる。
【００２５】
形状測定装置１０に含まれる各ブロックおよび記憶部１３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。形状測定装置１０の一部または全部には、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。図１（ａ）に表した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。また、データ取得部１１には有線又は無線を介して外部と通信する入出力インターフェースや入出力端子を用いることができる。
【００２６】
図１（ａ）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（ａ）に表したブロック図は、実施形態に係る形状測定システム１００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（ａ）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。
【００２７】
以下、坑道５２がエレベータ昇降路３２（以下、「昇降路３２」と称する。）であり、移動物５３がエレベータかご３３（以下、「籠３３」と称する）である場合について、形状測定システム１００の例を説明する。
【００２８】
図２は、実施形態に係る形状測定方法を例示するフローチャートである。  
図３〜図５は、実施形態に係る形状測定システムを例示する模式図である。  
形状測定システム１００は、昇降路３２内に計測器２０を設置して取得した測定データより、例えば、昇降路内の側面壁から天井までの３次元形状を生成する。生成された３次元形状は、昇降路３２内の形状測定に用いられる。
【００２９】
昇降路３２は、第１方向Ｄ１に延在する筒状である。例えば、昇降路３２内には、側面壁（第１の壁３２Ａおよび第２の壁３２Ｂ）、床面３２Ｃ（ピット）および天井３２Ｄが設けられる。昇降路３２を形成する空間は、側面壁、床面３２Ｃおよび天井３２Ｄによって区画されている。壁３２Ａおよび壁３２Ｂは、それぞれ、第１方向Ｄ１に延在する。壁３２Ａおよび壁３２Ｂは、第１方向Ｄ１に対して垂直な第２方向Ｄ２において並ぶ。籠３３は、壁３２Ａと壁３２Ｂとの間に位置し、壁３２Ａおよび壁３２Ｂに沿って、昇降路３２内を上下に移動可能である。なお、以下の説明において、籠３３が昇降路３２内を上方から下方に向かう経路を往路と称し、籠３３が昇降路３２内を下方から上方に向かう経路を復路と称する。
【００３０】
この例では、ステレオカメラとして２台の撮像機器３４が設けられている。撮像機器３４は、１台であっても良いが、ここでは、２台の撮像機器３４を有するステレオカメラを用いる場合に関して説明する。２台の撮像機器３４は、一方の撮像機器３４の撮像範囲と、他方の撮像機器３４の撮像範囲が互いに重複するように設けられる。なお、カメラの焦点距離などを算出する校正、撮像機器３４同士の位置関係（回転行列と並進ベクトル）を算出する校正、撮像機器３４とレーザ距離計３５との間の位置関係（回転行列と並進ベクトル）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３４とレーザ距離計３５との間の校正方法には、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を用いることができる。
【００３１】
回転部５６は、例えば、第１の回転部３６（回転台）と、第２の回転部３７（回転機構）と、を含む。レーザ距離計３５は、回転部３６および３７のそれぞれによって、直接的または間接的に支持されている。
【００３２】
図３は、計測器２０を籠３３の上に設置し、レーザ距離計３５からレーザ光を壁３２Ａに照射する場合を表す。図４は、計測器２０を籠３３の上に設置し、レーザ距離計３５からレーザ光を壁３２Ｂに照射する場合を表す。
【００３３】
このように計測器２０を昇降路３２内を昇降する籠３３の上に設置する場合、撮像機器３４は、撮像機器３４からみて籠３３の進行方向に位置する昇降路３２の内部を撮像することが望ましい。すなわち、撮像機器３４は、籠３３の上方向（進行方向）に向けて設置されることが望ましい。撮像機器３４は、籠３３の上方向に対して平行な方向に向けて設置されていなくてもよい。また、撮像機器３４は、籠３３の上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。
【００３４】
例えば、図３に表した状態で、籠３３を昇降路３２の最上部から最下部まで移動させる。その後、レーザ距離計３５から出射されるレーザ光の向きを回転部３６によって変更する。そして、図４に表した状態で、再度、籠３３を移動させる。これにより、レーザ光が照射される範囲が変わる。すなわち、籠３３の往路において側壁面のレーザ光が照射される範囲は、籠３３の復路において側壁面のレーザ光が照射される範囲と異なる。図３および図４に表した計測器２０の設置状態では、昇降路３２の籠３３の上の範囲を測定することができる。
【００３５】
図５は、計測器２０を床面３２Ｃに設置し、レーザ距離計３５からレーザ光を天井３２Ｄの方向に向けて出射する場合を表す。この際には、レーザ光の出射方向は、回転部３７によって、図３および図４に表した状態から変更されている。図５に表した計測器２０の設置方法では、昇降路３２の籠３３の下の範囲を測定することができる。
【００３６】
図２に表したように、まず、計測器２０は、籠３３の上または籠３３の下において、データ（複数の画像、距離情報および回転情報）を測定する。計測器２０によって測定されたデータは、記憶部１３に記憶される。そして、データ取得部１１は、記憶部１３に記憶された上記データを取得する（ステップＳ１１１）。
【００３７】
その後、モード判定部１２は、データ取得部１１が取得した複数の画像から、昇降路３２内における計測器２０の位置姿勢（昇降路３２に対する位置関係）を算出する（ステップＳ１１２）。
【００３８】
モード判定部１２は、算出された計測器２０の位置姿勢の変化量と、データ取得部１１が取得した回転量と、に基づいて、計測器２０の状態（モード）を判定する。モードは、計測器２０が測定した範囲に対応する（ステップＳ１１３）。
【００３９】
モード判定部１２によって判定されたモードの情報（モード情報）に基づいて、３次元形状生成部１４は、データ取得部１１が取得したデータから昇降路３２内の３次元形状を生成する（ステップＳ１１４およびステップＳ１１５）。
【００４０】
３次元形状統合部１５は、モード情報に基づいて、生成した３次元形状を１つに統合する（ステップＳ１１６およびステップＳ１１７）。
【００４１】
以下、上記の各ステップの例についてさらに説明する。  
（ステップＳ１１１）  
まず、撮像機器３４は、例えば図３〜図５に表した計測器２０の設置状態のそれぞれにおいて、複数の画像を撮像する。レーザ距離計３５は、撮像機器３４が撮像した複数の画像のそれぞれに対応して、昇降路３２内の領域にレーザ光を照射して距離を測定する。
【００４２】
このとき、ある画像に対応するレーザ距離計３５の測定範囲の少なくとも一部が当該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３４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（レーザ光が照射される点）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３４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３４とレーザ距離計３５との間の位置関係（回転行列と並進ベクトル）を算出する校正の精度を高くすることができる。
【００４３】
レーザ距離計３５から昇降路３２内の内壁までの距離が短いことが好ましい。その理由としては、例えば、測定距離が短いほどレーザ光の強度が高く、高精度な測定結果を得ることができるためである。さらに、測定距離が短いほど、例えば計測点（レーザ光が照射される点）の密度が高いため、測定の精度が高い。
【００４４】
レーザ距離計３５が、レーザ距離計３５を中心とした３６０度にわたる範囲にレーザ光を照射できない場合、１台のレーザ距離計３５だけでは昇降路３２内の全域にレーザ光を照射することができない。そこで、籠３３の復路におけるレーザ距離計３５の光軸方向（レーザ光が出射される方向）を、回転部３６（回転台）によって、籠３３の往路におけるレーザ距離計３５の光軸方向から変化させる。これにより、例えば、昇降路３２内の全域を高精度に測定することができる。
【００４５】
前述した通り、レーザ距離計３５は、撮像機器３４の撮像に対応して距離を測定する。すなわち、レーザ距離計３５によって測定された距離の各データは、複数の画像のいずれかに対応する。そして、本実施形態では、撮像機器３４の画像の撮像と、レーザ距離計３５の距離の測定とは、例えば互いに同期している。これらを同期させる方法として、例えば、撮像機器３４の撮像の際に取得されるタイムスタンプと、レーザ距離計３５の測定の際に取得されるタイムスタンプとを合わせる方法がある。外部信号を用いて、データを同時に取得する方法などもある。
【００４６】
図３および図４に表したように計測器２０を籠３３の上部に設置した場合は、撮像機器３４は、籠３３の上部から天井３２Ｄまでの昇降路３２の上部範囲を撮影する。
【００４７】
そして、籠３３を上下に移動させた際に、レーザ距離計３５は、図３のように往路では壁３２Ａまでの距離を測定し、図４のように往路では壁３２Ｂまでの距離を測定する。測定には、レーザ照射平面３５Ａが用いられる。
【００４８】
図５に表したように籠３３よりも下の範囲を測定する場合は、計測器２０を床面３２Ｃに設置する。撮像機器３４は、床面３２Ｃから天井３２Ｄへの上部範囲を撮影する。天井３２Ｄへ向かう方向にレーザ光の少なくとも一部が出射されるように、回転部３７（回転機構）によってレーザ距離計３５の光軸方向（照射角度）を変更する。
【００４９】
回転部３７は、レーザ距離計３５の照射角度を変更することができる。これにより、回転部３７は、レーザ光が側面壁に向けて出射される状態と、レーザ光が天井３２Ｄに向けて出射される状態と、を切り替えることができる。
【００５０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムのレーザ距離計の状態を例示する模式図である。  
図６（ａ）は、レーザ光が側面壁に向けて出射される状態を表し、図６（ｂ）は、レーザ光が天井３２Ｄに向けて出射される状態を表す。
【００５１】
回転部３７は、例えば、第１方向Ｄ１に対して略垂直な方向を軸として、レーザ距離計３５を回転させる。これにより、図６（ａ）の状態と、図６（ｂ）の状態と、が切り替えられる。
【００５２】
例えば、籠３３よりも上の範囲を測定する場合には、図６（ａ）に表したように、レーザ距離計３５から出射されるレーザ光の進行方向と、籠３３の進行方向（第１方向Ｄ１）と、の間の角度θ１を４５度程度とする。
【００５３】
一方、籠３３よりも下の範囲を測定する場合には、図６（ｂ）に表したように、レーザ距離計３５から出射されるレーザ光の進行方向と、籠３３の進行方向と、の間の角度を０度程度とする。これにより、昇降路３２内の天井３２Ｄに対して、近距離でレーザを照射することができる。
【００５４】
但し、回転部３７（回転機構）によって角度θ１を、レーザ光が天井３２Ｄに向けて出射される角度に固定した場合、レーザ距離計３５が水平レーザであるため、天井３２Ｄの全域を計測することができない。そこで、レーザ距離計３５のレーザ照射平面３５Ａを回転させる。これにより、天井３２Ｄの全域を計測することができる。例えば、レーザ照射平面３５Ａを構成する軸（例えばレーザ距離計３５の光軸の直角座標軸など）を中心として、レーザ照射平面３５Ａを回転させる。レーザ照射平面３５Ａに対して回転するミラーを用いることでもレーザ照射平面３５Ａを回転させることができる。しかし、この場合には、装置構成が複雑になる。
【００５５】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、実施形態に係る形状測定システムのレーザ距離計の状態を例示する模式図である。  
図７（ａ）及び図７（ｂ）に表したように、例えば、レーザ距離計３５は、回転部３６の上に設置される。回転部３６は、例えば、第１方向Ｄ１に対して略平行な軸を中心として回転する。
【００５６】
例えば、図７（ａ）は、ある時刻Ｔ１におけるレーザ距離計３５を示し、図７（ｂ）は、別の時刻Ｔ２におけるレーザ距離計３５を示す。回転部３６が回転することで、回転部３６上のレーザ距離計３５が回転する。これにより、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、レーザ照射平面３５Ａが回転する。
【００５７】
図７（ｃ）は、複数の時刻におけるレーザ照射平面３５Ａを例示する。図７（ｃ）は、昇降路３２を上から見たときの天井３２Ｄと、天井３２Ｄに照射されるレーザ光のレーザ照射平面３５Ａと、を示す。図７（ｃ）に表したように、時刻Ｔ１におけるレーザ照射平面３５Ａが回転し、時刻Ｔ２におけるレーザ照射平面３５Ａとなる。このように水平レーザのレーザ照射平面３５Ａを回転させることで、天井３２Ｄの例えば全域を測定することができる。
【００５８】
回転部３６の回転軸は、レーザ照射平面３５Ａに対して、例えば平行である。回転部３６の回転軸とレーザ距離計３５の光軸とが一致する場合、後述の３次元形状の算出を簡略化することができる。
【００５９】
回転部３６は、例えば、等速で回転可能な回転台、または、回転中に現在の回転角度を取得することができるロータリエンコーダ等を搭載した回転台である。これにより、撮像機器３４の撮像時およびレーザ距離計３５の測定時における、回転部３６の回転角度を得ることができる。
【００６０】
図８は、実施形態に係る形状測定システムの計測器を例示する模式図である。  
図８は、籠３３の上に計測器２０を設置した場合の距離データの座標系Ｃｏｒｄ１と、籠３３の下（床面３２Ｃ）に計測器２０を設置した場合の距離データの座標系Ｃｏｒｄ２と、を示す。図３及び図４に示した籠３３の上に設置された計測器２０の設置向きは、図５に示した籠３３の下の床面３２Ｃに設置された計測器２０の設置向きと、できるだけ同じであることが望ましい。例えば、エレベータの入口に対して計測器２０の向きを合わせることで、計測器２０の設置向きを簡単に合わせることができる。これにより、籠３３の上で測定したデータの座標系Ｃｏｒｄ１と、籠３３の下で測定したデータの座標系Ｃｏｒｄ２と、を揃えることができる。
【００６１】
例えば、計測器２０の傾きが水平に保たれていれば、籠３３の上で測定された測定データのＸ軸の回転成分は、籠３３の下で測定された測定データのＸ軸の回転成分とほぼ等しい。同様に、計測器２０の傾きが水平に保たれていれば、籠３３の上で測定された測定データのＹ軸の回転成分は、籠３３の下で測定された測定データのＹ軸の回転成分とほぼ等しい。また、エレベータの入り口に対して計測器２０の向きを合わせることで、籠３３の上で測定された測定データのＺ軸の回転成分は、籠３３の下で測定された測定データのＺ軸の回転成分とほぼ等しい。
【００６２】
ステップＳ１１１では、以上説明したようにして計測器２０により測定されたデータを取得する。具体的には、撮像機器３４が撮像した複数の画像と、レーザ距離計３５によって測定された距離情報と、回転部３６の回転量に関する回転情報と、を取得する。
【００６３】
例えば、撮像機器３４が撮像した複数の画像は、第１画像と、第２画像と、を含む。第１画像は、昇降路３２内の第１領域が撮像された画像であり、第２画像は、昇降路３２内の第２領域が撮像された画像である。第１領域および第２領域は、例えば昇降路３２の側面壁及び天井の一部である。
【００６４】
距離情報は、第１距離データと、第２距離データと、を含む。第１距離データは、第１画像に対応してレーザ距離計３５によって測定されたデータである。前述のように、ある画像に対応するレーザ距離計３５の測定範囲は、当該画像の撮像範囲と重複する。すなわち、第１距離データは、第１領域の少なくとも一部までの距離に関する。同様に、第２距離データは、第２画像に対応してレーザ距離計３５によって測定されたデータであり、第２領域の少なくとも一部までの距離に関する。
【００６５】
既に述べたように、距離データと画像とは、例えば、同期して取得されるため、第１距離データの測定は第１画像の撮像と実質的に同時に行われ、第２距離データの測定は第２画像の撮像と実質的に同時に行われる。
【００６６】
回転情報は、第１距離データが測定されたときの回転部３６の回転角度（第１回転量）の情報を含む。さらに、回転情報は、第２距離データが測定されたときの回転部３６の回転角度（第２回転量）の情報を含む。
【００６７】
（ステップＳ１１２）  
ステップＳ１１２では、モード判定部１２は、ステップＳ１１１で取得した複数の画像に基づいて、自装置（計測器２０または撮像機器３４）の運動（回転と並進）を推定する。さらに、モード判定部１２は、事前に校正した２台の撮像機器３４同士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、モード判定部１２は、エレベータ昇降路内の自装置の位置姿勢を算出する。
【００６８】
例えば、モード判定部１２は、第１画像が撮像されたときの計測器２０の昇降路３２に対する位置姿勢（第１位置関係）、および、第２画像が撮像されたときの計測器２０の昇降路３２に対する位置姿勢（第２位置関係）、を算出する。
【００６９】
昇降路３２内の自装置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、自装置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）で画像１１７ａが撮像され、他方のカメラ（第２のカメラ）で画像１１７ｂが撮像される。この２枚の画像（ステレオ画像）がモード判定部１２に入力される。第１の処理では、まず、ステレオ画像から特徴点を検出し、ステレオ画像間で対応位置の探索を行う。「特徴点」とは、撮像され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。
【００７０】
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、一方のカメラで画像１１７ｃが撮像され、他方のカメラで画像１１７ｄが撮像される。この第２時刻におけるステレオ画像がモード判定部１２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、に基づいて自装置の運動を推定する。第２の処理を繰り返し行うことで、毎時刻の昇降路３２内の自装置の位置を推定することができる。
【００７１】
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９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る形状測定システムの撮像機器の運動の推定を例示する模式図である。
【００７２】
図９（ａ）は、撮像機器３４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３２内の形状の特徴的な点である。
【００７３】
第１の処理では、特徴点の３次元位置、撮像機器３４の位置、及び、撮像機器３４の姿勢の情報、が分からない。そのため、図９（ｂ）に表したように、モード判定部１２は、まずは、第１時刻におけるステレオ画像（画像１１７ａ及び画像１１７ｂ）に基づいて、撮像機器３４の位置および撮像機器３４の姿勢（回転行列）を決める処理を行う。そこで、モード判定部１２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。
【００７４】
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。
【００７５】
例えば、特徴点２４１ａは、点２４１に対応する画像１１７ａ上の特徴点である。特徴点２４１ｂは、点２４１に対応する画像１１７ｂ上の位置である。
【００７６】
続いて、画像１１７ａと画像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、画像１１７ａの特徴点２４１ａと、画像１１７ｂの特徴点２４１ｂが、対応づけられる。
【００７７】
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（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。
【００７８】
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３４（計測器２０）の位置および撮像機器３４の姿勢の推定を行う。
【００７９】
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）。
【００８０】
例えば、特徴点２４１ｃは、点２４１に対応する画像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。
【００８１】
前の時刻（第１時刻）から撮像機器３４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。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３４の位置および撮像機器３４の姿勢を推定する。
【００８２】
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３４）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。
【００８３】
【数１】
2017026487.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。
【００８４】
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３４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。
【００８５】
以上説明したように、モード判定部１２は、撮像機器３４から得られる画像に基づいて、撮像機器３４の運動および撮像機器３４の位置を推定する。これにより、モード判定部１２は、計測器２０の位置姿勢を算出する。
【００８６】
この例では、撮像機器３４が撮像する画像に基づいて、計測器２０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。
【００８７】
（ステップＳ１１３）  
ステップＳ１１３では、モード判定部１２は、ステップＳ１１２において算出された計測器２０の位置姿勢の変化量と、ステップＳ１１１において取得された回転情報と、に基づいて、計測器２０の測定時の状態（モード）を判定する。モードは、昇降路３２内の計測器２０が測定した範囲に対応する。
【００８８】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、実施形態に係る形状測定システムの計測器の状態を例示する模式図である。  
図１０（ａ）は、第１モードにおける計測器２０を例示している。例えば、第１モードにおいては、計測器２０は、移動する籠３３の上に設置されている。第１モードにおいて計測器２０は、壁３２Ａおよび壁３２Ｂに沿って移動し、壁３２Ａに向けてレーザ光が出射される。すなわち、第１モードは、往路において計測器２０が移動しながら領域Ｍ１を測定する状態である。
【００８９】
図１０（ｂ）は、第２モードにおける計測器２０を例示している。例えば、第２モードにおいても、計測器２０は、移動する籠３３の上に設置されている。第２モードにおいて計測器２０は、壁３２Ａおよび壁３２Ｂに沿って移動し、壁３２Ｂに向けてレーザ光が出射される。第２モードにおいて計測器２０が移動する方向は、第１モードにおいて計測器２０が移動する方向とは反対方向である。すなわち、第２モードは、復路において計測器２０が移動しながら領域Ｍ２を測定する状態である。
【００９０】
図１０（ｃ）は、第３モード及び第４モードにおける計測器２０を例示している。例えば、第３及び第４モードにおいては、計測器２０は、籠３３の下（床面３２Ｃ）に設置されている。第３モードでは、レーザ光が壁３２Ａに向けて出射され、第４モードでは、レーザ光が壁３２Ｂに向けて出射される。すなわち、第３モードは、計測器２０が壁に対して静止した状態で領域Ｍ３を測定する状態である。第４モードは、計測器２０が壁に対して静止した状態で領域Ｍ４を測定する状態である。
【００９１】
例えば、モード判定部１２は、まず、計測器２０が、籠３３の上で測定を行ったのか、または、籠３３の下で測定を行ったのか、を判定する。
【００９２】
計測器２０が籠３３の上で測定を行う場合は、計測器２０は、測定時に籠３３と共に移動する。このため、ステップＳ１１２で算出された位置姿勢の変化量が閾値（第１閾値）よりも大きい場合に、籠３３の上で計測器２０が測定を行ったことが分かる。位置姿勢の変化量が閾値以下の場合には、籠３３の下で計測器２０が測定を行ったことが分かる。
【００９３】
次に、例えば、籠３３の上に計測器２０を設置したときの計測器２０の向き、及び、籠３３の下に計測器２０を設置したときの計測器２０の向きが、互いに揃っていると仮定する。計測器２０の向きは、例えばエレベータの入り口に対して水平な方向を基準として、揃えられる。この場合、回転部３６の回転角度から、レーザ光が壁３２Ａ（往路側）に向けて出射されたのか、または、レーザ光が壁３２Ｂ（復路側）に向けて出射されたのか、が分かる。つまり、例えば、回転部３６の回転角度が閾値（第２閾値）よりも小さい場合には、計測器２０が往路側を測定したことが分かる。回転部３６の回転角度が閾値以上の場合には、計測器２０が復路側を測定したことが分かる。
【００９４】
このようにして、前述の４つのモード（第１モード：かご上往路側計測範囲、第２モード：かご上復路側計測範囲、第３モード：かご下往路側計測範囲、第４モード：かご下復路側計測範囲）を判定することができる。
【００９５】
計測器２０の位置姿勢の変化量が第１閾値よりも大きく、かつ、回転部３６の回転角度が第２閾値よりも小さいときに、計測器２０の状態は第１モードと判定される。  
計測器２０の位置姿勢の変化量が第１閾値よりも大きく、かつ、回転部３６の回転角度が第２閾値以上であるときに、計測器２０の状態は第２モードと判定される。  
計測器２０の位置姿勢の変化量が第１閾値以下であり、かつ、回転部３６の回転角度が第２閾値よりも小さいときに、計測器２０の状態は第３モードと判定される。  
計測器２０の位置姿勢の変化量が第１閾値以下であり、かつ、回転部３６の回転角度が第２閾値以上であるときに、計測器２０の状態は第４モードと判定される。
【００９６】
第１閾値は、例えば、籠３３の測定時の速度Ｖ１に基づいて定められる。例えば第１閾値は、０と速度Ｖ１との間の値とされる。第１閾値は、計測器２０が移動している状態と静止している状態とを区別できる値であればよい。
【００９７】
第２閾値は、例えば、壁３２Ａにレーザ光が照射されるときのレーザ距離計３５の向き（回転部３６の回転角度）と、壁３２Ｂにレーザ光が照射されるときのレーザ距離計３５の向き（回転部３６の回転角度）と、に基づいて定められる。例えば第２閾値は、０°と１８０°との間の値とされる。第２閾値は、壁３２Ａ側を測定する状態と、壁３２Ｂ側を測定する状態と、を区別できる値であればよい。
【００９８】
例えば、モード判定部１２は、前述の第１距離データが測定されたときの計測器の状態（第１状態）を、計測器２０の位置姿勢（第１位置関係）と回転部３６の回転角度（第１回転量）とに基づいて、第１〜第４モードのいずれかであると判定する。  
同様に、モード判定部１２は、前述の第２距離データが測定されたときの計測器の状態（第２状態）を、計測器２０の位置姿勢（第２位置関係）と回転部３６の回転角度（第２回転量）とに基づいて、第１〜第４モードのいずれかであると判定する。
【００９９】
（ステップＳ１１４）  
ステップＳ１１３で判定されたモードが第１モードまたは第２モードの場合、３次元形状生成部１４によって、ステップＳ１１４が行われる。３次元形状生成部１４は、ステップＳ１１２で算出した計測器２０の位置と、レーザ距離計３５から得られる距離データと、に基づいて、昇降路３２内の３次元形状を生成する。
【０１００】
例えば、３次元形状生成部１４は、ステップＳ１１１において取得されたデータ（複数の画像、距離情報、および回転情報）と、第１距離データが測定されたときの計測器の状態（第１状態）と、に基づいて、３次元形状データ（第１形状データ）を生成する。そして、第１距離データが測定されたときの計測器２０の状態が、第１モードまたは第２モードであると判定された場合、３次元形状生成部１４は、計測器２０の位置姿勢（第１位置関係）と第１距離データとに基づいて、第１形状データを生成する。
【０１０１】
同様に、３次元形状生成部１４は、ステップＳ１１１において取得されたデータと、第２距離データが測定されたときの計測器の状態（第２状態）と、に基づいて、３次元形状データ（第２形状データ）を生成する。そして、第２距離データが測定されたときの計測器２０の状態が、第１モードまたは第２モードであると判定された場合、３次元形状生成部１４は、計測器２０の位置姿勢（第２位置関係）と第２距離データとに基づいて、第２形状データを生成する。
【０１０２】
ステップＳ１１４における３次元形状データの生成方法について、以下説明する。  
撮像機器３４の撮像とレーザ距離計３５の測定とが互いに同期している場合、撮像が行われた各時刻における計測器２０の位置と、撮像が行われた各時刻にレーザ距離計３５が測定した距離データと、を取得することができる。
【０１０３】
撮像が行われた各時刻にレーザ距離計３５が測定した距離データ４５Ａを、各時刻における計測器２０の位置に基づいて、世界座標系における距離データ４５Ｂに変換する。これにより、昇降路３２内の３次元形状データを生成することができる。
【０１０４】
実際の籠３３上でのシャフト内の計測作業では、計測器２０は、始めに最上階（または最下階）で設置されるとする。計測器２０での撮影を開始した後、籠３３を下方（または上方）に動かす。籠３３が最下部（または最上部）まで到達した後に、籠３３を最上部（最下部）まで移動させる。エレベータが動きながら、カメラの３次元位置・姿勢や周囲の３次元形状を求めていくこととなる。
【０１０５】
計測器２０の運動推定結果である、位置・姿勢はノイズが含まれていることが多いため、フィルタリングを行う。エレベータの籠３３は、始動・停止時を除いて実質的に等速で運動しており、フィルタリングが比較的容易である。まず、計測器２０の移動開始と終了のタイミングを検出する。タイミングを検出するときの籠３３の位置は、計測のスタート位置、最下部および最上部である。
【０１０６】
検出には、推定された計測器２０の移動速度を用いる。移動開始前後での３次元位置だけから移動中の撮像機器３４の各位置を求めると、往路における籠３３の位置と、復路における籠３３の位置との間に誤差が生じてしまう。このため、例えば、移動中の位置情報すべてを使って各時刻の位置を正確に推定する。そこで、移動中に得られた各区間の位置情報に対して、１次式の当てはめを行う。最小２乗法による当てはめでは、ノイズの影響により、推定値が不安定になる可能性がある。このため、ロバスト推定をすることで傾きと切片を求めた。傾きが速度、切片がオフセット位置に相当する。この１次式を各区間に対して求め、区間ごとに補間処理を行うことで、各時刻の位置を正確に予測する。これにより、撮像機器３４が撮像を行った各時刻にレーザ距離計３５が測定した距離データ４５Ａを、フィルタリングによって算出された計測器２０の位置に基づいて、世界座標系における距離データ４５Ｂに変換する。これにより、これにより、昇降路３２内の３次元形状データを正確に生成することができる。
【０１０７】
（ステップＳ１１５）  
ステップＳ１１３で判定されたモードが第３モードまたは第４モードの場合、３次元形状生成部１４によって、ステップＳ１１５が行われる。３次元形状生成部１４は、データ取得部１１が取得した回転情報に基づいて、レーザ照射平面の位置姿勢を推定する。そして、３次元形状生成部１４は、推定されたレーザ照射平面の位置姿勢に対応する距離データに基づいて、昇降路３２内の３次元形状を生成する。
【０１０８】
例えば、ステップＳ１１１において取得されたデータのうち、前述の第１距離データが測定されたときの計測器２０の状態が、第３モードまたは第４モードであると判定された場合、３次元形状生成部１４は、回転情報に基づいてレーザ照射平面の昇降路３２に対する位置関係を推定する。そして、３次元形状生成部１４は、推定された当該位置関係と、第１距離データと、に基づいて、昇降路３２内の３次元形状を表す形状データ（第１形状データ）を生成する。
【０１０９】
ステップＳ１１５における３次元形状データの生成方法について、以下説明する。  
３次元形状生成部１４は、レーザ距離計３５から得られる距離データ４５Ａを、ステップＳ１１２で算出した自装置の位置に基づいて、世界座標系での距離データ４５Ｂへ変換する。そして、変換した世界座標系での距離データ４５Ｂを、回転部３６（回転台）の回転軸３６Ｂを軸として、回転させる。
【０１１０】
回転軸３６Ｂと、レーザ距離計３５の光軸と、が一致している場合、３次元形状生成部１４は、レーザ距離計３５の光軸を軸として、距離データ４５Ｂを、回転部３６の回転角度３６Ｅだけ回転させる。
【０１１１】
図１１は、実施形態に係る形状測定システムの回転台の回転を例示する模式図である。図１１に表した例は、回転部３６の回転軸３６Ｂと、レーザ距離計３５の光軸と、が一致していない場合である。この場合には、回転部３６の回転前(回転角度０度)におけるレーザ距離計３５の位置及び姿勢と、回転部３６の回転後（回転角度１８０度）におけるレーザ距離計３５の位置及び姿勢と、に基づいて、回転部３６の中心座標３６Ｃと、回転部３６の半径３６Ｄと、回転部３６の回転軸３６Ｂと、を求めることができる。
【０１１２】
回転部３６の中心座標３６Ｃ（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）は、回転部３６の回転前(回転角度０度)のレーザ距離計３５の位置と、回転部３６の回転後（回転角度１８０度）のレーザ距離計３５の位置と、の中心座標である。
【０１１３】
回転部３６の半径３６Ｄ（ｒ）は、回転部３６の回転前(回転角度０度)のレーザ距離計３５の位置と、回転部３６の回転後(回転角度１８０度)のレーザ距離計３５の位置と、の間の距離の半分の長さである。
【０１１４】
回転部３６の回転軸３６Ｂ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）は、回転部３６の回転前(回転角度０度)のレーザ距離計３５の姿勢と、回転部３６の回転後(回転角度１８０度)のレーザ距離計３５の姿勢と、の中間（中心）の姿勢である。例えば、回転部３６のレーザ距離計３５が設置された平面を、レーザ座標系（レーザ距離計３５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、回転部３６の回転軸３６Ｂは、レーザ座標系のＺ軸と一致する。
【０１１５】
図１２は、実施形態に係る形状測定システムの回転台の回転を例示する模式図である。図１２に表したように、世界座標系でのレーザ距離計３５から得られる距離データ４５Ｂを、回転部３６から得られる回転角度３６Ｅ（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３２内の３次元形状を求めることができる。
【０１１６】
具体的には、回転部３６の回転軸３６Ｂ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）と、回転角度３６Ｅ（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】
2017026487.tif 000004
そして、回転部３６の中心座標３６Ｃ（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）と、半径３６Ｄ（ｒ）と、回転角度３６Ｅ（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】
2017026487.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３５から得られる距離データ４５Ｂ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。
【０１１７】
レーザ距離計３５から得られる距離データ４５Ｂ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。
【０１１８】
【数４】
2017026487.tif 000006
回転部３６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３６Ｅ（θ）を求めることができる。まず、回転部３６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３５がレーザ光を照射した数（レーザ照射数）を数える。次に、回転部３６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３６Ｅ（θ）を算出することができる。求めた回転角度３６Ｅ（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。
【０１１９】
なお、昇降路内の３次元形状は、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、籠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。
【０１２０】
（ステップＳ１１６）  
３次元形状統合部１５は、ステップＳ１１４もしくはステップＳ１１５で生成した３次元形状点群（３次元形状データ）同士の位置合わせを行う。これにより、昇降路３２全体の三次元形状を取得する。
【０１２１】
形状データ同士の位置合わせの精度が、全体形状の精度を決める要因になるため、高精度な位置合わせ手法が用いられる。人間が簡単に手動で操作できるようなＵＩを用いる方法もあるが、本方式では、例えば全自動で位置合わせ（レジストレーション）を行う。
【０１２２】
全自動位置合わせ処理は、「初期位置合わせ」処理と、「位置合わせ高精度化」処理と、の２つの処理を含む。
【０１２３】
１つ目の「初期位置合わせ」処理では、後で述べる方法によって、座標変換の大まかな初期位置を推定する。２つ目の「位置合わせ高精度化」処理は、推定された初期値に基づき位置合わせ精度を向上させる。例えば、「位置合わせ高精度化」処理は、位置合わせ微修正処理を含む。位置合わせ微修正処理は、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）法を用いて更新することで位置合わせの精度を向上させる。
【０１２４】
「初期位置合わせ」処理で真値に近い初期値を求めることができないと、正しく位置合わせをすることが難しい。例えば、籠３３の上から測定されたデータに基づく点群の点の密度と、床面３２Ｃから測定されたデータに基づく点群の点の密度と、は互いに異なる。また、籠３３の上から測定されたデータに基づく点群のオクルージョンの度合いと、床面３２Ｃから測定されたデータに基づく点群のオクルージョンの度合いと、は互いに異なる（重複領域が少ない）。このため、「初期位置合わせ」処理で真値に近い初期値を求めることが難しい。また、昇降路３２の内壁は四角柱状の形状であることから、一般的な３Ｄ点群データ位置合わせ手法をそのまま適用することができない。そこで、ステップＳ１１３で判定したモードを用いて、初期位置を推定する。
【０１２５】
図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、実施形態に係る形状測定システムの３次元形状データの統合を例示する模式図である。  
図１３（ａ）は、第１モードでの計測に基づく３次元形状データＳＤ１と、第２モードでの計測に基づく３次元形状データＳＤ２と、の統合を示す。  
図１３（ｂ）は、第３モードでの計測に基づく３次元形状データＳＤ３と、第４モードでの計測に基づく３次元形状データＳＤ４と、の統合を示す。
【０１２６】
ステップＳ１１３で判定されたモードが、第１モードおよび第２モードであった場合、以下の方式によって、３次元形状データＳＤ１と３次元形状データＳＤ２とを統合する。
【０１２７】
例えば、昇降路３２内の形状を左右対称の直方体と想定することができる。また、ステップＳ１１３で判定したモードが第１モードと第２モードの場合は、昇降路３２内の壁面の片側（往路または復路）の形状がそれぞれ計測されている。このため、３次元形状データＳＤ１と３次元形状データＳＤ２とを一つの形状に統合するには、これらを左右対称に配置する初期値を与えればよい。
【０１２８】
エレベータの入り口に対して計測器の設置角度を合わせて、さらにエレベータの中央位置に対して計測器２０の位置を合わせることで、往路と復路で測定される３次元の形状が、左右対称であると想定できる。そこで、往路と復路で測定された３次元の形状の座標系を、左右対称になるように変換すればよい。
【０１２９】
但し、上記のような計測器２０の設置の仕方である程度信頼できる初期値を取得できることは仮定できるが、設置誤差などがあるため上記の「位置合わせ高精度化」処理を適用する。つまり、全点群を用いて回転（ＸＹＺ軸）と並進（ＸＹＺ軸）とをＩＣＰ法により求める。
【０１３０】
以上により、３次元形状データＳＤ１の姿勢と３次元形状データＳＤ２の姿勢とが揃えられる。そして、３次元形状データＳＤ１および３次元形状データＳＤ２は、左右に並べて配置され、１つに統合される。
【０１３１】
例えば、３次元形状統合部１５は、前述の第１距離データに基づく第１形状データと、前述の第２距離データの基づく第２形状データと、を統合する。  
例えば、モード判定部１２によって、前述の第１距離データが測定されたときの計測器２０の状態（第１状態）が第１モードであると判定され、前述の第２距離データが測定されたときの計測器２０の状態（第２状態）が第２モードであると判定されたとする。このとき、３次元形状統合部１５は、第１形状データと第２形状データとを、第１方向Ｄ１に対して垂直な第２方向Ｄ２に並べて配置し統合する。
【０１３２】
なお、ステップＳ１１３で判定されたモードが、第３モードおよび第４モードであった場合は、上記と同様にして３次元形状データＳＤ３と３次元形状データＳＤ４とを統合する。
【０１３３】
（ステップＳ１１７）  
３次元形状統合部１５は、ステップＳ１１４及びステップＳ１１５で生成した３次元形状点群（３次元形状データ）同士の位置合わせを行う。これにより、昇降路３２全体の三次元形状を取得する。
【０１３４】
図１３（ｃ）は、３次元形状データＳＤ１と３次元形状データＳＤ３との統合、および、３次元形状データＳＤ２と３次元形状データＳＤ４との統合、を示す。ステップＳ１１３で判定したモードが第１モードと第３モードの場合、以下の方式によって、３次元形状データＳＤ１と３次元形状データＳＤ３とを統合する。
【０１３５】
ステップＳ１１３で判定したモードが第１モードと第３モードの場合は、籠３３の上側の形状および籠３３の下側の形状がそれぞれ計測されている。これらを１つの形状に統合するには、これらを上下に配置する上下に配置する初期値を与えればよい。
【０１３６】
まず、エレベータの３Ｄ計測では、計測器間の相対的な位置および姿勢に、ある程度信頼できる初期値が与えられていると仮定できる。  
例えば、計測器２０の傾きは水準器によって水平に保たれている。このため、籠３３上での計測に基づく点群（以下「籠３３上の点群」という）のＸ軸の回転成分と、床面３２Ｃでの計測に基づく点群（以下「床面３２Ｃの点群」という）のＸ軸の回転成分と、は実質的に互いに等しい。また、籠３３上の点群のＹ軸の回転成分と、床面３２Ｃの点群のＹ軸の回転成分と、は実質的に互いに等しい。
【０１３７】
エレベータの入り口に対して計測器の設置角度を合わせる。これにより、籠３３上の点群のＺ軸の回転成分と、床面３２Ｃの点群のＺ軸の回転成分と、は実質的に互いに等しくなる。
【０１３８】
同様に、エレベータの中央位置に対して、籠３３上に設置した計測器２０の位置および床面３２Ｃに設置した計測器２０の位置を合わせる。これにより、籠３３上の点群のＸ軸の並進成分と床面３２Ｃの点群のＸ軸の並進成分とは、実質的に互いに等しい。また、籠３３上の点群のＹ軸の並進成分と床面３２Ｃの点群のＹ軸の並進成分とは、実質的に互いに等しい。
【０１３９】
そのため、Z軸の並進成分のみに関して、信頼できる初期値が分からない状況といえる。但し、エレベータの床面から天井までの距離が既知である場合には、例えば、天井３２Ｄから籠３３上に設置された計測器２０までの距離を測定する。これにより、籠３３上の点群のＺ軸の並進成分および床面３２Ｃの点群のＺ軸の並進成分を求めることができる。
【０１４０】
また、例えば、籠３３が一番下の階に停止した際に、計測器２０の位置から床面３２Ｃまでの距離を距離計などで測定する。これにより、籠３３上の点群のＺ軸の並進成分および床面３２Ｃの点群のＺ軸の並進成分を求めることができる。また、マーカーなどを使って、Ｚ軸の並進成分を求めてもよい。
【０１４１】
上記のような、籠３３上と床面３２Ｃでの計測時の計測器２０の設置の仕方によって、ある程度信頼できる初期値を取得できる。但し、設置誤差などがあるため上記の「位置合わせ高精度化」処理を適用する。
【０１４２】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１５および図１６は、実施形態に係る形状測定システムの３次元形状統合を例示する模式図である。  
今回は、位置合わせ微修正処理において、エレベータシャフトの形状に対応する拘束条件が適用されたＩＣＰ法を用いる。拘束条件が適用された処理の流れは以下の通りである。
【０１４３】
ステップ１：法線方向ＤＮを用いて、測定された全点群から、側面壁の点群とそれ以外の点群（ブラケット８０や鉄柱など）とを分離する。  
ステップ２：側面壁の点群を用いて回転（ＸＹＺ軸）と並進（ＸＹ軸）をＩＣＰ法により求める。
【０１４４】
ステップ３：側面壁以外の点群（ブラケット８０や鉄柱など）を用いて並進（Ｚ軸）をＩＣＰ法により求める。
【０１４５】
ステップ４：全点群を用いて回転（ＸＹＺ軸）と並進（ＸＹＺ軸）をＩＣＰ法により求める。
【０１４６】
ステップ１の処理では、測定された全点群から法線方向ＤＮを用いて側面壁（壁３２Ａおよび壁３２Ｂなど）の点群とそれ以外の点群（ブラケットなど）に分離する。図１４（ｂ）に示すように、シャフト内の側面壁は地面に対して垂直に位置しているため、側面壁の法線はＺ軸に対して垂直の方向を向く。同様にシャフト内の側面壁以外の物体（ブラケット８０や鉄柱など）は地面に対して水平に位置しているため、側面壁以外の物体の法線は、Ｚ軸に対して平行な方向を向く。よって、Ｚ軸に対する法線の方向を比較することで、側面壁の点群とそれ以外の点群（ブラケットなど）に分離することができる。
【０１４７】
ステップ２の処理では、ステップ１の処理で分離した側面壁の点群を用いて回転（ＸＹＺ軸）と並進（ＸＹ軸）とをＩＣＰ法により求める。エレベータシャフト内には、位置合わせに有効な側面壁の点群が多いため、側面壁の点群を使って垂直方向（Ｚ軸の並進成分）以外の位置合わせを先に行う。図１５に垂直方向（Ｚ軸の並進成分）以外の位置合わせの概要を示す。
【０１４８】
ステップ３の処理では、ステップ１の処理で分離した側面壁以外の点群（ブラケット８０や鉄柱など）を用いて並進（Ｚ軸）をＩＣＰ法により求める。図１６に、側面壁以外の点群を用いて垂直方向（Ｚ軸の並進成分）の位置合わせをする概要図を示す。
【０１４９】
ステップ４の処理では、今までの処理で推定した回転成分および並進成分の微修正を行うために、全点群を用いて回転（ＸＹＺ軸）と並進（ＸＹＺ軸）をＩＣＰ法により求める。
【０１５０】
以上により、３次元形状データＳＤ１の姿勢と３次元形状データＳＤ３の姿勢とが揃えられる。そして、３次元形状データＳＤ１および３次元形状データＳＤ３は、上下に並べて配置され、１つに統合される。
【０１５１】
例えば、モード判定部１２によって、前述の第１距離データが測定されたときの計測器２０の状態（第１状態）が第１モードであると判定され、前述の第２距離データが測定されたときの計測器２０の状態（第２状態）が第３モードであると判定されたとする。このとき、３次元形状統合部１５は、第１形状データと第２形状データとを、第１方向Ｄ１に並べて配置し統合する。
【０１５２】
なお、ステップＳ１１３で判定したモードが第２モードと第４モードの場合には、上記と同様にして、３次元形状データＳＤ２と３次元形状データＳＤ４とを統合する。
【０１５３】
以上説明したようにして、第１〜第４モードのそれぞれにおいて、昇降路３２内の形状を測定する。そして、第１〜第４モードのそれぞれにおける測定データから３次元形状データを生成する。さらに各３次元形状データを１つに統合する。これにより、測定対象全体（昇降路３２）の全体の３次元形状データを得ることができる。
【０１５４】
近年の社会インフラの老朽化の進行に伴い、それらの維持管理、および修繕に対する要求が増加している。それは、身近なインフラの１つであるエレベータにおいても例外ではなく、リプレースに対する需要が増大している。エレベータのリプレース時の現場サーベイにて、作業員がリプレース予定のエレベータで実際にメジャーを使って、エレベータ昇降路内の寸法を計測する作業がある。しかし、このような作業は、手間と時間がかかる。また、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。
【０１５５】
これに対して、実施形態によれば、籠３３に設置されたレーザ距離計３５を有する計測器２０によって、昇降路３２の各部までの距離を測定する。その後、測定データに基づいて、昇降路内の形状を表す３次元形状データを生成する。これにより、昇降路内の各部分の寸法を得ることができる。したがって、測定作業を短時間で容易に行うことが可能となる。例えば、使用者は、ブラケットの寸法、レールの寸法、側面壁の間隔（例えば、壁３２Ａと壁３２Ｂとの間隔）、側面壁とレールとの間隔、ブラケット同士の間隔などを得ることができる。
【０１５６】
例えば、レーザ距離計が設置されたエレベータ籠が昇降する間に、昇降路の内壁に照射されたレーザ光をカメラで撮影して、昇降路内の寸法を測定する参考例の方法がある。この参考例では、寸法を測定する際に、ガイドレールに当接したローラによってエレベータ籠の上下方向の移動量を取得している。しかしながら、この方法では、昇降路内の測定された範囲を判定することができない。このため、例えば、昇降路の途中で測定を中断するなど複数回に分けてデータを取得した場合、これらを１つに統合することが難しい。また、移動するエレベータ籠に設置された計測器で測定したデータと、昇降路の床面に設置された計測器で測定したデータと、を１つに統合することができない。
【０１５７】
これに対して、実施形態によれば、計測器２０が測定した範囲に対応する「モード」が判定される。これにより、例えば、複数回に分けて測定されたデータを１つに統合することができ、昇降路３２全体（籠３３の上から籠３３の下まで）の形状を表す３次元形状データを容易に得ることができる。
【０１５８】
レーザ距離計の特性や籠３３の移動速度によっては、複数の範囲に分けて距離を測定することでレーザ光の照射点の密度を高くすることができる。これにより、精度の高い３次元形状データを得ることができる。また、上記の第１〜第４モードのように測定する範囲を分けた場合には、左右の対称性等を想定することにより、各モードに対応する３次元形状データの統合が容易となる。
【０１５９】
なお、実施形態に係る形状測定装置や記憶部には、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。
【０１６０】
以上、実施形態として、形状測定装置、形状測定システムおよび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。
【０１６１】
上記の記録媒体としては、具体的には、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、メモリカードや、メモリスティック及びその他各種ＲＯＭやＲＡＭ等が想定でき、これら記録媒体に上述した本実施形態の形状測定方法をコンピュータに実行させるための形状測定プログラムを記録して流通させることにより、当該方法の実現を容易にする。そしてコンピュータ等の情報処理装置に上記のごとくの記録媒体を装着して情報処理装置により形状測定プログラムを読み出すか、若しくは情報処理装置が備えている記憶媒体に当該形状測定プログラムを記憶させておき、必要に応じて読み出すことにより、本実施形態の形状測定方法を実行することができる。
【０１６２】
実施形態によれば、容易に形状を測定することができる形状測定装置、形状測定システムおよび形状測定方法が提供できる。
【０１６３】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１６４】
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、データ取得部、モード判定部、３次元形状生成部、３次元形状統合部、記憶部、回転部、レーザ距離計、撮像機器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。
【０１６５】
その他、本発明の実施の形態として上述した形状測定装置、形状測定システムおよび形状測定方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形状測定装置、形状測定システムおよび形状測定方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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】
【０１６８】
１０…形状測定装置、  １１…データ取得部、  １２…モード判定部、  １３…記憶部、  １４…３次元形状生成部、  １５…３次元形状統合部、  １６…処理部、  ２０…計測器、  ３２…エレベータ昇降路、  ３２Ａ…壁、  ３２Ｂ…壁、  ３２Ｃ…床面、  ３２Ｄ…天井、  ３３…籠、  ３４…撮像機器、  ３５…レーザ距離計、  ３５Ａ…レーザ照射平面、  ３６…回転部（回転台）、  ３６Ｂ…回転軸、  ３６Ｃ…中心座標、  ３６Ｄ…半径、  ３６Ｅ…回転角度、  ３７…回転部（回転機構）、  ４５Ａ、４５Ｂ…距離データ、  ５２…坑道、  ５３…移動物、  ５６…回転部、  ８０…ブラケット、  θ１…角度、  １００…形状測定システム、  １１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ…画像、  ２４０…対象物、  ２４１…点、  ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ…特徴点、  Ｃｏｒｄ１、Ｃｏｒｄ２…座標系、  Ｄ１…第１方向、  Ｄ２…第２方向、  ＤＮ…法線方向、  Ｍ１〜Ｍ４…領域、  Ｓ１１１〜Ｓ１１７…ステップ、  ＳＤ１〜ＳＤ４…３次元形状データ、  Ｔ１、Ｔ２…時刻
【図１】
2017026487.tif 000007
【図２】
2017026487.tif 000008
【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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【図９】
2017026487.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
2017026487.tif 000017
【図１２】
2017026487.tif 000018
【図１３】
2017026487.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
2017026487.tif 000021
【図１６】
2017026487.tif 000022