CN101738171A - 原木的三维形状测定装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及原木的三维形状测定装置以及方法。本发明的课题在于，能在全长上正确地测定原木的在与临时轴心垂直的截面轮廓的三维形状。本发明的解决手段如下：在照射与临时轴心(TS)平行的线状光线(LB1，LB2)的状态下，用照相机(20)进行摄影。接着，通过使用取长度方向不管什么地方都能与原木(RW)外周面相接且映射的、线状光线(LB1，LB2)的摄影图像，进行所定的运算，分别计算从在临时轴心(TS)上每隔所定间隔决定的多个位置，到原木(RW)外周面上、线状光线(LB1，LB2)照射位置的各距离。由此，能在原木(RW)全长精细地求得包含以往被漏看的表面的凹凸、从临时轴心(TS)到原木(RW)外周面的正确的距离。

Description

原木的三维形状测定装置以及方法

技术领域

本发明涉及原木的三维形状测定装置以及方法，尤其适合用于通过在圆周方向的多处，检测从支承原木的临时轴心到原木外周面的距离，测定在与临时轴心垂直截面的轮廓的装置及方法。

背景技术

一般，制造胶合板(一般称为层板)时，在其初始工序中，进行从原木制造片材状板(正式称为单板)。制造单板如所谓“萝卜的卡之拉切削”(roll paperradish，日本料理中的一种萝卜刀切成形方法，用刀切削萝卜成薄且宽度宽的形状)那样，通过一边使得原木回转，一边用刀具切削原木表面进行。用于该切削的装置是旋板机。在旋板机中，由前端设有爪部(夹头)的轴，轴支原木两端面，一边使得原木回转，一边使得安装刀具的刨刀架以所定速度朝着原木回转中心移动，制造一定厚度的单板。

原木是自然物体，形状不是规整的圆柱。于是，为了从原木成品率高地得到单板，需要预先测定原木的三维形状，根据该测定形状，求取为了成品率最高地得到单板的回转中心。另外，开始一根原木切削时，必须预先使得刀具离开原木回转中心远，开始回转时，原木不碰到刀具。开始动作时，原木与刀具相碰，恐怕损伤零部件。

但是，若开始切削时的原木与刨刀架的距离过大，则刨刀架接近、直到开始切削原木，很浪费时间，生产性差。为了将该时间设为最小，需要预先求取从求得的回转中心到原木外周面的距离的最大值(原木的最大回转半径)。即，使得刨刀架在根据所求得的最大回转半径的值的位置待机后，通过轴支承原木，开始回转，能提高切削的作业效率。

如上所述，为了提高切削的成品率及作业效率，需要求得原木的回转中心及最大回转半径。并且，作为求取回转中心及最大回转半径的前提，需要测定原木的三维形状。具有进行上述测定、确定轴的支承位置(夹紧位置)及刨刀架的待机位置、向旋板机供给原木作用的装置是原木定心供给装置(lathecharger)。以往，作为测定原木三维形状的定心供给装置，提供使用接触式的机械检测体的装置，或使用超声波传感器或激光位移计等的非接触传感器的装置(例如，参照专利文献1，2)。

【专利文献1】特开平6-293002号公报

【专利文献2】特开2007-90519号公报

在专利文献1记载的技术中，如该文献的图15所示，使得多个接触式检测体与原木外周对应设置，所述多个接触式检测体在原木全长上，各检测区域大致密接相连，同时，设有与所述检测体个数相同、检测所述检测体的位移量的位移检测器。并且，在使得检测体与原木外周面相接的状态下，使得原木绕临时轴心回转，检测各检测体的位移量，对各多个检测区域，分别检测在与临时轴心垂直截面的轮廓。又，在该文献中，如图24所示，也公开了使用沿原木长度方向大致密接相连的非接触式的轮廓检测器，代替接触式的检测体。

在专利文献2记载的技术中，绕临时轴心回转的原木每回转所定回转角度，通过相对原木的长度方向、离散地设置的多个非接触式的距离检测器，分别检测直到原木外周的距离。又，通过与各臂对应设置的多个角度检测器，分别检测沿原木长度方向并列设置、且与原木外周相接的接触式的臂的回转角度。并且，根据由各距离检测器检测到的各距离，求取原木的回转中心，同时，根据由各角度检测器检测到的各回转角度，求取原木的最大回转半径。

但是，在专利文献1、2记载的以往技术中，测定原木的三维形状(在与临时轴心垂直的截面的轮廓)的分辨率因相对原木的长度方向的检测体(检测器)的数量被限制，存在不能正确测定原木的三维形状的问题。即，在上述以往技术中，相对原木的长度方向的轮廓的检测截面数量被限制，因此，有时在检测截面以外的地方存在的节子或疖子、孔等凹凸没有被检测出来。

具体地说，即使在一个检测区域中，原木沿长度方向具有各种各样凹凸形状，但是，仅仅凸部的最突出处接触所述接触式检测体，因此，其他处不能正确捕捉原木的轮廓。又，即使使用非接触式传感器场合，只有在该非接触式传感器存在的位置能检测与原木的距离，因此，在除此之外的位置，不能正确捕捉原木的轮廓。不能在全长上正确捕捉原木的三维形状，因此，关于原木的回转中心及最大回转半径，也不能求得使得单板切削的成品率及作业效率得到提高的真正合适的值。

发明内容

本发明就是为了解决这样的问题而提出来的，其目的在于，能更正确地测定在全长上原木的三维形状(在与临时轴心垂直的截面的轮廓)。

为了解决上述课题，在本发明中，从多个视点朝着临时轴心方向照射与支承原木的临时轴心平行的线状光线，对线状光线照射原木的状态进行摄影。并且，通过使用表示在摄影图像上线状光线照射处的位置的光线图像位置信息，以及表示发光装置及摄像装置的相对临时轴心的相对位置的装置位置信息，进行所定的运算，分别计算从在临时轴心上每隔所定间隔决定的多个位置，到原木外周面上、线状光线照射位置的各距离。在本发明中，对在原木以临时轴心为中心回转一周期间，多次摄影得到的多个图像的每个图像，进行这种距离计算。然后，根据该多次份的距离信息，沿着原木的长度方向每隔所定间隔求取在与临时轴心垂直的截面的原木的轮廓。

下面说明本发明的效果。

按照上述构成的本发明，使用沿原木长度方向连续照射的线状光线的摄影图像，求取从临时轴心到规定原木轮廓的外周面的距离。照射到原木的线状光线不管在什么地方都能与原木外周面相接，因此，沿原木长度方向每隔所定间隔所求得的距离都能包含以往被漏看的原木表面的凹凸、能正确地捕捉原木的轮廓。由此，能求得从临时轴心到原木外周面的正确的距离。而且，线状光线沿原木长度方向连续，因此，还能通过使得计算距离的长度方向的位置间隔变狭，提高测定分辨率。

如上所述，按照本发明，能提高从临时轴心到原木外周面的距离的测定精度，而且，能提高该距离的测定分辨率。由此，能在全长上更正确地测定原木的三维形状(在与临时轴心垂直的截面的轮廓的集合)。其结果，关于原木的回转中心及最大回转半径，能求取更令人满意的值，能提高切削成品率及作业效率。

附图说明

图1是表示本实施形态涉及的三维形状测定装置的构成例的方框图。

图2表示实施本实施形态涉及的三维形状测定装置的定心供给装置的构成例。

图3表示本实施形态涉及的激光器及照相机的配置，以及照相机所摄图像一例。

图4用于说明适用本实施形态、测定原木的三维形状的原理。

图5用于说明适用本实施形态、测定原木的三维形状的原理。

图6表示三维显示通过本实施形态的轮廓检测部检测到的原木轮廓的例子。

图7是表示本实施形态涉及的三维形状测定装置的动作例的流程图。

图8表示设定θ值及摄影时间间隔使得原木回转2θ所需要的时间间隔与照相机的摄影时间间隔同步场合的例子，其中，(a)表示原木回转角度α时，(b)表示原木回转角度(α+2θ)时，(c)表示回转角度α时向照相机的映射，(d)表示回转角度(α+2θ)时向照相机的映射。

图9表示适用本实施形态的三维形状测定装置的计算机的另一构成例。

图10用于说明本实施形态的图像合成部的图像合成处理。

图11表示适用本实施形态的三维形状测定装置的计算机的另一构成例。

图12表示在本实施形态的另一形态中求取歪曲补正值的方法一例。

图13表示用多个照相机对原木摄影的例子。

图中符号说明如下：

11，12激光器

20照相机

30计算机

31光线图像位置检测部

32装置位置信息存储部

33距离计算部

34轮廓检测部

35图像合成部

36补正值存储部

37图像补正部

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的一实施形态。图1是表示本实施形态涉及的三维形状测定装置的构成例的方框图。图2表示实施本实施形态涉及的三维形状测定装置的定心供给装置的构成例。

如图2所示，本实施形态的三维形状测定装置100设有由激光器驱动器10驱动的两个激光器11，12(相当于本发明的发光装置)，照相机20(相当于本发明的摄像装置)，计算机30。上述各构成要素将在后文详细说明。

又，如图2所示，本实施形态的定心供给装置200除了上述三维形状测定装置100之外，设有摇臂201，检测轴202，检测轴/摇臂控制装置203。摇臂201将原木RW运送到检测轴202的位置，沿着原木RW的长度方向相对。

检测轴202通过设在前端的爪部(夹头)轴支原木RW两端面。检测轴202以不是最终求得的原木RW的回转中心、暂时决定的临时轴心TS(固定位置)为中心，可回转地支承原木RW。检测轴/摇臂控制装置203根据从计算机30给予的控制信号，控制摇臂201及检测轴202的动作。

如图2所示，原木RW以临时轴心TS为中心可回转地被支承，在图1中，激光器11，12将沿原木RW的长度方向连续的光线、与临时轴心TS平行的线状光线从多个视点朝着临时轴心TS的方向照射。该激光器11，12例如是红色半导体激光器等的线激光器。在此，作为发光装置一例，使用激光器11，12，但是，若是发出照相机20可摄影的光线，不一定必须发出激光光线。

从两个激光器11，12发出两个线状光线照到原木RW的不同处，照相机20每隔所定时间间隔，对上述状态的原木RW多次摄影。例如，原木RW以一秒钟绕临时轴心TS回转一周期间，照相机20摄影32帧图像。即，照相机20以1/32秒的时间间隔对原木RW摄影。在此例举的数值不过是一例。也可以使用更高速的能开闭快门的照相机20，以比1/32秒短的时间间隔，对原木RW进行摄影。较好的是，时间间隔短者能提高轮廓相对原木RW的回转方向的测定分辨率。

图3表示激光器11，12及照相机20的配置，以及照相机20所摄图像一例。如图3(a)及(b)所示，照相机20设置在临时轴心TS的正上方，离开该临时轴心TS所定距离的位置。又，两个激光器11，12以临时轴心TS为中心，沿着原木RW回转方向AW，当设置照相机20的临时轴心TS正上方的方向设为0度(基准角度)场合，分别配置在相对该基准角度成为±θ角度的位置。在此，若是在原木RW的长度方向全域，能照到激光光线的位置，则临时轴心TS和各激光器11，12的距离是任意的。

这样配置激光器11，12及照相机20场合，如图3(a)所示，若从两激光器11，12朝着临时轴心TS的方向照射与临时轴心TS平行的线状光线LB1，LB2，则从该两个激光器11，12发出的两个线状光线LB1，LB2照到原木RW上不同的场所。在该状态下，若照相机20对原木RW进行摄影，其摄影图像成为如图(c)所示那样。如图(c)所示，在摄影图像中，包含-θ线状光线图像LBP1以及+θ线状光线图像LBP2，所述-θ线状光线图像LBP1系从设置在-θ方向的激光器11发出的线状光线LB1的照相图像，+θ线状光线图像LBP2系从设置在+θ方向的激光器12发出的线状光线LB2的照相图像。

如图1所示，计算机30作为其功能构成，设有光线图像位置检测部31，装置位置信息存储部32，距离计算部33及轮廓检测部34。光线图像位置检测部31特定由照相机20摄影的图像上线状光线(-θ线状光线图像LBP1及+θ线状光线图像LBP2)照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息(将在后文参照图4及图5原理说明图详细说明)。

装置位置信息存储部32是预先存储表示激光器11，12及照相机20相对临时轴心TS的相对位置的装置位置信息的记录介质。在本实施形态中，装置位置信息存储部32作为表示激光器11，12相对临时轴心TS的相对位置的装置位置信息，存储±θ这样的角度信息。临时轴心TS的位置系固定已知，从临时轴心TS到激光器11，12的距离不管，因此，只要存储±θ角度信息，作为测定原木RW的三维形状时使用的信息是足够的。

又，装置位置信息存储部32作为表示照相机20相对临时轴心TS的相对位置的装置位置信息，存储从临时轴心TS到照相机20的距离信息。更具体地说，存储从临时轴心TS到照相机20设有的透镜的距离信息D，以及从该透镜到照相机20设有的面传感器的距离信息f。临时轴心TS的位置系固定已知，照相机20的设置方向的基准角度为0度，因此，只要存储上述距离信息D、f，作为测定原木RW的三维形状时使用的信息是足够的。

距离计算部33使用由光线图像位置检测部31检测到的光线图像位置信息，以及存储在装置位置信息存储部32的装置位置信息，通过进行基于光切断法的所定运算，分别计算从临时轴心TS上每隔所定间隔设定的多个位置到在原木RW的外周面上线状光线LB1，LB2照射位置的各距离。

关于通过基于光切断法的运算求取距离的具体内容，将在后文参照图4及图5原理说明图进行说明。

原木RW以临时轴心TS为中心回转一周期间，通过照相机20摄影，通过光线图像位置检测部31检测光线图像位置信息，通过距离计算部33计算距离，上述动作实行多次，求得多次距离信息，轮廓检测部34根据该距离信息，每隔原木RW的长度方向的所定间隔，求取在与临时轴心TS垂直的截面的原木RW的轮廓。通过每隔长度方向的所定间隔，求取原木RW的轮廓，能得到原木RW的整体的三维形状。

图4及图5是测定原木RW的三维形状(轮廓)的原理说明图。在图4及图5中，为使得说明简单，说明使用从设置在-θ方向的激光器11照射的线状光线LB1测定原木RW的轮廓(从临时轴心TS到线状光线LB1照射的原木RW的外周面的距离)的原理。使用从设置在+θ方向的激光器12照射的线状光线LB2测定原木RW的轮廓(从临时轴心TS到线状光线LB2照射的原木RW的外周面的距离)的原理与其相同。

如图4(a)所示，存在原木RW、激光器11及照相机20(设有透镜21及面传感器22)的XYZ座标空间中，将临时轴心TS的方向设为Z轴场合，照相机20设置在Y轴上的所定位置。即，如图4(b)所示，照相机20设置在将从Z轴的临时轴心TS(更具体地说，XYZ座标的原点)到透镜21的距离成为D的Y轴上的位置。从透镜21到面传感器22的距离f是由所使用的照相机20决定的照相机固有值。又，照相机20设置为面传感器22的受光面的中心位于Y轴上，且该受光面与XZ平面平行。

激光器11在XYZ座标空间中，设置为从Y轴相对X轴方向，成为-θ角度的位置。虽然没有图示，另一个激光器12设置为从Y轴相对X轴方向，成为+θ角度的位置。在此，说明将激光器11，12设置在XY平面上的例子，但是，若是在原木RW长度方向全域，线状光线LB1，LB2照射的位置，则激光器11，12不一定必须处于XY平面上(若分别设置在从YZ平面相对X轴方向±θ角度的位置就足够)。

图4(b)表示原木RW、激光器11、透镜21及面传感器22在XY平面上的位置关系。在该XY平面中，将从临时轴心TS上一点到在原木RW的外周面上线状光线LB1照射位置的距离设为R。另外，将在原木RW的外周面上线状光线LB1照射位置在XYZ座标空间的X座标值设为xd。又，在由照相机20摄影的图像上，将表示-θ线状光线图像LBP1照射处的在摄影图像空间内的X方向的位置，换句话说，-θ线状光线图像LBP1在面传感器22上成像处的X方向的像素位置的光线图像位置信息设为xp。

这种场合，根据三角函数定理，以下关系式成立：

xd/(D-R·cos(θ))＝xp/f            (1)

xd＝R·sin(θ)                     (2)

因此，成为下式：

R＝xp·D/(f·sin(θ)+xp·cos(θ))  (3)

能求取在原木RW的外周面上线状光线LB1照射处的在XY平面上的位置(R，θ)。

图5表示原木RW、透镜21及面传感器22在YZ平面上的位置关系。在该YZ平面中，将在原木RW的外周面上线状光线LB1照射位置的在XYZ座标空间的Z座标值设为zd。又，在由照相机20摄影的图像上，将表示-θ线状光线图像LBP1照射处的在摄影图像空间内的Z方向的位置，换句话说，-θ线状光线图像LBP1在面传感器22上成像处的Z方向的像素位置的光线图像位置信息设为zp。

这种场合，根据三角函数定理，以下关系式成立：

Zd＝(zp/f)(D-R·cos(θ))    (4)

通过将在式(3)求得的距离R代入上式(4)，能求取在原木RW的外周面上线状光线LB1照射处的Z轴方向的位置zd。由此，能确定在原木RW的外周面上线状光线LB1照射处的在XYZ平面上的三维位置(R，θ，zd)。

距离计算部33计算从临时轴心TS到线状光线LB1照射处的距离R时，在临时轴心TS上，每隔所定间隔设定多个检测处，因此，各检测处的Z轴方向的位置zd(zd1，zd2，……，zdn，其中，n为检测处的数)为已知。因此，实际上，距离计算部33仅仅计算距离R，能确定与原木RW的各检测处对应的多个三维位置(R，θ，zd)。

在本实施形态中，距离计算部33分别计算从临时轴心TS上每隔所定间隔设定的n个位置到原木RW的外周面上线状光线LB1照射位置的各距离R(R1，R2，……，Rn)。距离R的检测处的数n，例如，相对具有3m长度的原木RW，设为n＝1200。即，距离计算部33在对原木RW的长度方向分割1200次的各位置，从一张-θ线状光线图像LBP1分别计算1200个的距离R。又，在本实施形态中，在原木RW一秒钟回转一周期间，照相机20摄影32帧摄影图像，对每一帧摄影图像计算距离R。即，距离计算部33相对原木RW的回转方向在分割32次的各位置，从32张-θ线状光线图像LBP1计算32组(一组为1200个)的距离R。

在本实施形态中，实际上，距离计算部33使用32帧摄影图像，不仅从临时轴心TS到原木RW的外周面上-θ方向的线状光线LB1照射位置的各距离R，也分别计算到+θ方向的线状光线LB2照射位置的各距离R。若决定θ值及摄影时间间隔等，使得在某时间照相机20进行摄影时，-θ方向的线状光线LB1照射的原木RW的部位(作为-θ线状光线图像LBP1被摄影的部位)必定与在另一时间照相机20进行摄影时，+θ方向的线状光线LB2照射的部位(作为+θ线状光线图像LBP2被摄影的部位)不同，则距离计算部33在沿着原木RW的回转方向分割64次的各位置，从32张±θ线状光线图像LBP1，LBP2计算64组(一组为1200个)的距离R。

利用上述多个距离信息R，轮廓检测部34检测沿原木RW的长度方向分割1200次的切割轮廓(一个轮廓用相对原木RW的回转方向以64个距离信息特定)。由此，能得到原木RW整体的三维形状。图6表示将由轮廓检测部34检测到的原木RW的轮廓三维显示在没有图示的显示器上的例子。如图6所示，按照本实施形态，能大致正确掌握有各种各样凹凸的原木RW的三维形状。

图7是表示上述构成的本实施形态涉及的三维形状测定装置100的动作例的流程图。在图7中，首先，计算机30向定心供给装置200的摇臂201发送控制信号，控制摇臂201，将原木RW运送到检测轴202的位置，通过该检测轴202的夹头在临时轴心TS将原木RW可回转地支承(步骤S1)。接着，计算机30向检测轴202发送控制信号，使得在临时轴心TS轴支的原木RW开始回转(步骤S2)。

原木RW开始回转后，激光器11，12朝着临时轴心TS的方向照射与临时轴心TS平行的线状光线LB1，LB2(步骤S3)。接着，照相机20通过对从激光器11，12发出的线状光线LB1，LB2照射原木RW外周面的状态进行摄影，得到一张摄影图像(步骤S4)。并且，该摄影图像输入计算机30。

在输入摄影图像的计算机30中，光线图像位置检测部31通过图像识别处理特定在所输入的摄影图像上-θ线状光线图像LBP1及+θ线状光线图像LBP2照射处，检测表示该特定处在摄影图像上的位置的光线图像位置信息xp(步骤S5)。

接着，距离计算部33使用表示激光器11，12相对临时轴心TS的相对位置的装置位置信息±θ，表示照相机20相对临时轴心TS的相对位置的装置位置信息D，f，在步骤S5通过光线图像位置检测部31检测到的装置位置信息xp，进行式(3)运算，分别计算从临时轴心TS上每隔所定间隔设定的多个位置到原木RW的外周面上线状光线LB1，LB2照射位置的各距离R(R1，R2，……，Rn)(步骤S6)。距离计算部33将计算得到的距离信息R暂时存储在没有图示的存储器中(步骤S7)。

此后，计算机30判断从在步骤S4开始摄影时刻起，原木RW是否已回转一周(步骤S8)。没有回转一周场合(步骤S8的“否”)，返回步骤S4，进行下一次摄影。在此，在从上次摄影时刻经过所设定时间后的时刻进行摄影。这样，在原木RW的外周面，在与上次摄影时刻不同处，得到线状光线LB1，LB2照射状态的摄影图像。照相机20将该摄影图像输入计算机30。以后，通过进行步骤S5～S7的处理，对于新摄影的图像同样计算各距离R(R1，R2，……，Rn)，将计算得到的距离信息R暂时存储在没有图示的存储器中。

另一方面，若计算机30判断原木RW已回转一周场合(步骤S8的“是”)，则计算机30向检测轴202发送控制信号，停止以临时轴心TS轴支的原木RW的回转(步骤S9)。又，激光器11，12停止照射线状光线LB1，LB2(步骤S10)。接着，轮廓检测部34根据暂时存储在没有图示的存储器中的多个距离信息R(使用原木RW回转一周期间，由照相机20每隔所定时间间隔多次摄影的图像，通过光线图像位置检测部31及距离计算部33对各摄影图像求得的多次份的距离信息R)，沿着原木RW的长度方向，每隔所定间隔求取在与临时轴心TS垂直的截面的原木RW的轮廓(步骤S11)。

如上面详细说明那样，在本实施形态中，使用沿着原木RW的长度方向连续照射的线状光线LB1，LB2的摄影图像，求取从临时轴心TS到规定原木RW轮廓的外周面的距离R。照射在原木RW上的线状光线LB1，LB2不管在哪里都与原木RW的外周面相接，因此，能求取从临时轴心TS到原木RW外周面的正确距离R。而且，线状光线LB1，LB2沿原木RW的长度方向连续，因此，通过使得计算距离R的位置间隔变狭，能提高原木RW的长度方向的测定分辨率。使得计算距离R的位置间隔变狭能通过计算机30的图像处理简单实现。

又，在本实施形态中，使用两个激光器11，12，将两条线状光线LB1，LB2照射在原木RW的两处，由一张摄影图像求取从原木RW的临时轴心TS到两处的线状光线LB1，LB2的距离R。因此，若选择θ值及摄影时间间隔，使得在某时刻作为-θ线状光线图像LBP1摄影的原木RW上的部位与在另一时刻作为+θ线状光线图像LBP2摄影的原木RW上的部位不同(即，使得原木RW回转2θ所需要的时间间隔和摄影时间间隔成为不同步)，与使用一个激光器场合相比，即使使用相同摄影时间间隔的照相机20场合，也能将原木RW的回转方向的测定分辨率提高到2倍。

如上所述，按照本实施形态，能提高从临时轴心TS到原木RW外周面的距离R的测定精度本身，而且，不管是原木RW的长度方向还是回转方向，都能提高距离R的测定分辨率。由此，能更正确地测定原木RW的三维形状(在与临时轴心TS垂直的截面的轮廓的集合)。其结果，关于原木RW的回转中心及最大回转半径，能求取更令人满意的值，能提高切削成品率及作业效率。

在上述实施形态中，以使用两个激光器11，12、同时将线状光线LB1，LB2照射在原木RW的外周面上为例进行了说明，但是，也可以使用m个(m≥3)激光器，同时将线状光线LB1，LB2，……LBm照射在原木RW外周面上的m处。增加照射在原木RW的线状光线的数，对各摄影图像计算距离R，能提高相对原木RW的回转方向的距离R(轮廓)的测定分辨率。

又，在上述实施形态中，说明了设定θ值及摄影时间间隔，以便使得原木RW回转2θ所需要的时间间隔和照相机20的摄影时间间隔成为非同步，但是，本发明并不局限于此，也可以与上述实施形态相反，选择θ值及摄影时间间隔，以便使得当原木RW回转2θ时，+θ方向的线状光线LB2照射的部位正好与该2θ回转前-θ方向的线状光线LB1摄影处相同(即，使得原木RW回转2θ所需要的时间间隔和照相机20的摄影时间间隔同步)。

图8表示设定θ值及摄影时间间隔，使得原木回转2θ所需要的时间间隔与照相机20的摄影时间间隔同步场合的例子。图8(a)表示某时刻(原木RW的回转角度为α时)的状态。如图8(a)所示，在从-θ方向的激光器11照射的线状光线LB1照射原木RW部分的附近存在疖子。若从照相机20方向看，线状光线LB1的一部分被疖子挡住，不能对该线状光线LB1的该部分进行摄影。图8(c)表示在图8(a)状态下由照相机20摄影的图像。如图8(c)所示，在原木RW的疖子部分，-θ线状光线图像LBP1欠缺。

另一方面，图8(b)表示从图8(a)状态原木RW回转2θ的时刻(原木RW的回转角度为α+2θ时)的状态。如图8(b)所示，在从+θ方向的激光器12照射的线状光线LB2照射原木RW部分的附近存在与图8(a)场合相同的疖子。但是，图8(b)场合，线状光线LB2没有隐藏在疖子的遮光处，从照相机20方向可以看到的疖子角度也变化，因此，能整体对该线状光线LB2进行摄影。图8(d)表示在图8(b)状态下由照相机20摄影的图像。如图8(d)所示，即使在原木RW的疖子部分，+θ线状光线图像LBP2没有断开地映照着。

这样，若设定θ值及摄影时间间隔，使得原木RW回转2θ所需要的时间间隔与照相机20的摄影时间间隔同步，则从-θ方向的视点照射的线状光线LB1因原木RW上的凹凸而被隐藏，照相机20不能摄影，即使在这种场合，从+θ方向的视点照射相同凹凸的线状光线LB2能够摄影，相反时也同样。

因此，若采用当原木RW的回转角度为α时摄影的-θ线状光线图像LBP1，以及原木RW的回转角度为α+2θ时摄影的+θ线状光线图像LBP2之中某一方(原木RW的长度方向整体，线状光线不欠缺地映照方，若两方都不欠缺线状光线场合，任意一方)，计算距离R，则因原木RW凹凸成为遮光部分的轮廓也可以测定。这种场合，回转方向的测定分辨率与上述实施形态相比，虽然低，若将照相机20的摄影时间间隔设定为尽可能短，则能弥补测定分辨率低下。

在此，说明将一方的激光器11配置在-θ方向，另一方的激光器12配置在+θ方向的例子，但是，本发明也可以不是这样配置。例如，将一方的激光器11配置在-θ方向，另一方的激光器12配置在与+θ方向不同的+β方向。并且，设定θ，β值及摄影时间间隔，使得原木RW回转(θ+β)所需要的时间间隔与照相机20的摄影时间间隔同步。

若这样，-θ方向的线状光线LB1摄影的原木RW的部位，在原木RW回转(θ+β)时再次受到+θ方向线状光线照射，在该状态下进行摄影。由此，即使由于原木RW有疖子，-θ方向或+θ方向中一方的线状光线一部分被该疖子遮住，照相机20不能摄得该线状光线场合，也能与图8场合相同，不断开地对另一方的线状光线进行摄影。

又，例如，当设定θ值及摄影时间间隔，使得原木RW回转2θ所需要的时间间隔与照相机20的摄影时间间隔同步时，也可以不是采用-θ线状光线图像LBP1及+θ线状光线图像LBP2的某一方，而是合成两图像。图9表示适用本实施形态的三维形状测定装置100的计算机30的另一构成例。在图9所示例中，计算机30除了图1所示构成，进一步设有图像合成部35。

图像合成部35将由照相机20摄影的图像以与Z轴平行的线作为分界线，等分为第一区域及第二区域。然后，将在某时刻摄影的第一区域图像，与从某时刻起原木RW回转2θ时摄影的第二区域图像，在使得某一方图像以上述分界线为对称轴进行线对称反转状态下，进行合成。在此所述的合成是指例如将两个图像以两层(layer)叠合。

图10用于说明通过图像合成部35的图像合成处理。在图10(a)中，表示原木RW以临时轴心TS为中心回转一周期间，由照相机20摄影的多个图像PCT，其中，在某时刻摄影的图像为PCT1，从某时刻起原木RW回转2θ时摄影的另一图像为PCT2。又，关于图像PCT1，PCT2，也表示以与Z轴平行的线作为分界线，等分为第一区域AR1及第二区域AR2。

图像合成部35将在某时刻摄影的图像PCT1之中第一区域AR1的图像(用斜线表示的下半部分)，以与Z轴平行的分界线作为对称轴，使其成为线对称反转状态，合成到从某时刻起原木RW回转2θ时摄影的图像PCT2之中第二区域AR2的图像(用斜线表示的上半部分)上。这样合成的图像如图10(b)所示。与此相反，也可以使得第二区域AR2的图像反转与第一区域AR1的图像合成。

例如，在某时刻摄影的图像PCT1如图8(c)所示，因疖子部分遮挡成为-θ线状光线图像LBP1的一部分欠缺的图像。又，从某时刻起原木RW回转2θ时摄影的图像PCT2设为如图8(d)那样的图像。若使用该两个图像，将图8(c)的下半部分(第一区域AR1)的图像和图8(d)的上半部分(第二区域AR2)的图像如上所述那样合成，则图8(c)的-θ线状光线图像LBP1和图8(d)的+θ线状光线图像LBP2被合成，得到如图10(b)所示，原木RW的长度方向不断开地相连的线状光线图像。

光线图像位置检测部31在通过图像合成部35的合成处理得到的合成图像上，特定线状光线照射处，检测用于表示该特定处在摄影图像上位置的光线图像位置信息。

若这样，即使如图8(a)那样，从-θ方向的视点照射的线状光线LB1因原木RW上的凹凸而被隐藏，照相机20不能摄影场合，也能通过使用如图8(b)那样，对从+θ方向的视点照射到相同凹凸的线状光线LB2进行摄影的图像，能得到原木RW的长度方向整体线状光线不欠缺的合成图像。由此，也能测定因原木RW的凹凸成为遮光部分的轮廓。而且，两个图像合成，因此，能得到与使得激光强度为2倍照射同等的效果，易通过光线图像位置检测部31检测线状光线图像。

又，在上述实施形态中，为了对线状光线图像LBP1，LBP2进行摄影，使用照相机20，有时，因照相机20具有的透镜21的歪曲特性，摄影图像会发生歪曲。若使用有歪曲的图像，则不能测定正确值的距离R。于是，较好的是，对通过照相机20摄影的图像的歪曲进行补正后，使用经歪曲补正的图像测定距离R。

图11表示该场合的计算机30的构成例。在图11所示例中，计算机30在图1所示构成上进一步设有补正值存储部36及图像补正部37。照相机20设有的透镜21的歪曲引起摄影图像歪斜，所述补正值存储部36是预先存储用于补正所述摄影图像歪曲的补正值的记录介质。

存储在补正值存储部36的补正值例如可以按如下方法求取。图12表示求取歪曲补正值的方法一例。如图12所示，基准样板40以一定间隔的多条线描绘成格子状，配置该基准样板40，使得该基准样板40一边与Z轴(临时轴心TS)一致。并且，用照相机20对这样配置的基准样板40进行摄影。这时，所摄影的图像因透镜21歪曲为起因，产生歪斜。即，基准样板40所描绘的直线被摄影为歪曲。于是，例如，图像处理装置(没有图示)求取使得该歪曲的线成为直线那样的歪曲补正值，将其存储在计算机30的补正值存储部36中。

图像补正部37根据存储在补正值存储部36的补正值补正由照相机20摄影的图像(发生歪曲的图像)。光线图像位置检测部31在由图像补正部37补正的摄影图像上特定线状光线LB1，LB2照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上位置的光线图像位置信息。若这样，能避免因照相机20设有的透镜21的歪曲特性引起的影响，能从摄影的线状光线图像LBP1，LBP2求取原木RW的正确轮廓。

在此，说明了如图11那样进行摄影图像歪曲补正的例子，但也可以使用两台照相机20，以代替进行歪曲补正。即，如图13所示，沿着Z轴(临时轴心TS)的方向，设置多台照相机20。多台照相机20沿原木RW长度方向分割区域，对从激光器11，12发出的线状光线LB1，LB2照射原木RW的状态进行摄影。

通常，原木RW的纵横比与照相机20的面传感器22的纵横比(长宽尺寸比)相比，横的比率大(长度方向的长度与宽度方向的长度相比非常大)。因此，若在原木RW的长度方向的中央附近设置一台照相机20进行摄影，则越接近面传感器22的Z轴方向的端部的区域，摄影图像发生大的歪曲。于是，如图13所示，沿着原木RW的长度方向(Z轴方向)设置多台照相机20，通过用该多台照相机20对原木RW进行摄影，能抑制摄影图像发生歪曲。

又，通过使用多台照相机20，还能产生以下那样的优点。照相机20的面传感器22的纵横比绝大部分场合为4∶3，原木RW的纵横比比其大。因此，若用一台照相机20对一根原木RW进行摄影，则照有原木RW的有效区域成为面传感器22的整体区域的极小部分，浪费区域变多。其结果，从照相机20向计算机30传送浪费区域的图像化费很多时间。又，使用的有效区域的传感器数被限制，因此，分辨率差。与此相反，若沿着原木RW的长度方向设置多台照相机20摄影，各照相机20的有效区域的比例增加，上述问题也得到解决。为了正确定位从多台照相机20得到的原木RW的各部分的摄影图像，作为原木RW整体的图像信息，较好的是，实行使用图12所示的基准样板40的对摄影图像的歪曲补正。

又，在上述实施形态中，说明使用两个激光器11，12作为发光装置的例子，但是，激光器也可以只使用一个。但是，如图8所说明那样，为了使得因原木RW的凹凸成为遮光部分的线状光线也能摄影，较好的是，从多个视点对原木RW进行摄影。于是，设置激光器的移动机构，使得一个激光器移动±θ的位置，顺序照射线状光线。这种场合，使得原木RW回转二周，从不同视点摄影(第一周从-θ方向，第二周从+θ方向摄影)，或使得原木RW的回转速度为一半，每次使得激光器移动到±θ位置，进行摄影。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种原木的三维形状测定装置，其特征在于，包括：

发光装置，从多个视点朝着临时轴心方向照射沿原木长度方向连续的光线、且与所述临时轴心平行的线状光线，所述原木以临时轴心为中心可回转地被支承；

摄像装置，对从上述发光装置发出的线状光线照射原木的状态进行摄影；

装置位置信息存储部，存储表示上述发光装置及上述摄像装置相对上述临时轴心的相对位置的装置位置信息；

光线图像位置检测部，在由上述摄像装置摄影的图像上，特定上述线状光线照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息；

距离计算部，使用存储在上述装置位置信息存储部的上述装置位置信息及由上述光线图像位置检测部检测到的上述光线图像位置信息，进行所定的运算，分别计算从在上述临时轴心上每隔所定间隔决定的多个位置，到上述原木外周面上、上述线状光线照射位置的各距离；

轮廓检测部，上述原木以上述临时轴心为中心回转一周期间，通过上述摄像装置多次摄影，通过上述光线图像位置检测部多次检测上述光线图像位置信息，以及通过上述距离计算部多次计算上述距离，根据所求得的多次份的距离信息，沿着上述原木的长度方向每隔上述所定间隔求取在与上述临时轴心垂直的截面的上述原木的轮廓。

2.根据权利要求1中记载的原木的三维形状测定装置，其特征在于：

在XYZ座标空间中，将上述临时轴心设为Z轴场合，将上述摄像装置设置在Y轴上的所定位置，同时，将两个上述发光装置分别配置在从YZ平面相对X轴方向±θ角度的位置；

上述摄像装置对从上述两个发光装置发出的两线状光线照射到不同处的状态的原木进行摄影；

上述光线图像位置检测部在由上述摄像装置摄影的图像上，分别特定上述两线状光线照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息；

上述距离计算部使用存储在上述装置位置信息存储部的上述装置位置信息及由上述光线图像位置检测部对上述两个线状光线分别检测到的上述光线图像位置信息，进行所定的运算，分别计算从在上述临时轴心上每隔所定间隔决定的多个位置，到上述原木外周面上、上述两线状光线照射位置的各距离。

3.根据权利要求1中记载的原木的三维形状测定装置，其特征在于：

在XYZ座标空间中，将上述临时轴心设为Z轴场合，将上述摄像装置设置在Y轴上的所定位置，同时，将两个上述发光装置分别配置在从YZ平面相对X轴方向±θ角度的位置，使得上述原木回转2θ需要的时间间隔和上述摄像装置的摄影时间间隔同步；

进一步设有图像合成部，将由上述摄像装置摄影的图像以与上述Z轴平行的线作为分界线等分为第一区域及第二区域，将在某时刻摄影的上述第一区域的图像和从上述某时刻起上述原木回转2θ时摄影的上述第二区域的图像之中的某一方图像，以上述分界线为对称轴，以线对称反转状态进行合成；

上述摄像装置对从上述两个发光装置发出的两线状光线照射到不同处的状态的原木进行摄影；

上述光线图像位置检测部在由上述图像合成部生成的合成图像上，特定上述线状光线照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息。

4.根据权利要求1-3中任一个记载的原木的三维形状测定装置，其特征在于：

该原木的三维形状测定装置进一步包括：

补正值存储部，存储用于补正因上述摄像装置设有的透镜歪曲为起因的摄影图像歪曲的补正值；

图像补正部，根据存储在上述补正值存储部的补正值，对由上述摄像装置摄影的图像进行补正；

上述光线图像位置检测部在由上述图像补正部补正的摄影图像上，特定上述线状光线照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息。

5.根据权利要求1中记载的原木的三维形状测定装置，其特征在于：

在XYZ座标空间中，将上述临时轴心设为Z轴场合，在YZ平面上，沿着上述临时轴心方向，设有多个上述摄像装置，该多个摄像装置分别将从上述发光装置发出的线状光线照射状态的原木，沿上述临时轴心方向分割区域，进行摄影。

6.一种原木的三维形状测定方法，其特征在于，包括：

第一步骤，原木以临时轴心为中心回转，发光装置将沿所述原木长度方向连续的光线、且与所述临时轴心平行的线状光线从多个视点朝着所述临时轴心方向照射；

第二步骤，摄像装置对从上述发光装置发出的线状光线照射状态的原木每隔所定时间间隔，进行摄影；

第三步骤，计算机输入由上述摄像装置每隔所定时间间隔摄影的多个图像，对上述多个图像的每个图像，在该图像上特定上述线状光线照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息；

第四步骤，上述计算机使用预先存储在存储介质中的、作为表示上述发光装置及上述摄像装置的相对上述临时轴心的相对位置的信息的装置位置信息，以及在上述第三步骤对上述多个图像的每个图像检测到的多个上述光线图像位置信息，进行所定的运算，分别对上述多个图像的每个图像，计算从在上述临时轴心上每隔所定间隔决定的多个位置，到上述原木外周面上、上述线状光线照射位置的各距离；

第五步骤，上述计算机使用在上述原木以上述临时轴心为中心回转一周期间，通过上述摄像装置每隔上述所定时间间隔多次摄影的图像，根据由上述计算机对上述多个图像的每个图像求得的多次份的距离信息，沿着上述原木的长度方向每隔上述所定间隔求取在与上述临时轴心垂直的截面的上述原木的轮廓。

7.根据权利要求6中记载的原木的三维形状测定方法，其特征在于：

在XYZ座标空间中，将上述临时轴心设为Z轴场合，将上述摄像装置设置在Y轴上的所定位置，同时，将两个上述发光装置分别配置在从YZ平面相对X轴方向±θ角度的位置；

在上述第二步骤中，上述摄像装置对从上述两个发光装置发出的两线状光线照射到不同处的状态的原木进行摄影；

在上述第三步骤中，将在上述第二步骤中由上述摄像装置每隔上述所定时间间隔摄影图像中的每个图像，以与上述Z轴平行的线作为分界线等分为第一区域及第二区域，将在某时刻摄影的上述第一区域的图像和从上述某时刻起上述原木回转2θ时摄影的上述第二区域的图像之中的某一方图像，以上述分界线为对称轴，以线对称反转状态进行合成，在所得到的合成图像上，特定上述线状光线照射处，检测表示该特定处的在摄影图像上的位置的光线图像位置信息。

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