CN107016147B - 设置空间搜索方法及计算机可读的记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物品的设置空间搜索方法及通过记录有用于其的程序的计算机可读的记录介质。本发明的物品的设置空间搜索方法包括：通过三维扫描获取包含多个点数据的室内空间的点云的步骤；从上述点云中获取障碍物数据和通道数据的步骤；以及以将除上述障碍物数据中的存在障碍物的位置和上述通道数据中的存在通道的位置之外的位置判断为可放置物品的位置的方式对上述物品的设置空间进行搜索的步骤。根据本发明，可讯速设置物品，尤其可讯速设置压载水处理系统，可极大减少追加物品的设置时间。从而，可减少费用、可通过延长所有物品的启动时间来增加收益，从而，工业适用性非常令人期待。

Description

设置空间搜索方法及计算机可读的记录介质

技术领域

本发明涉及物品的设置空间搜索方法及通过记录有用于其的程序的计算机可读的记录介质。作为优选的一例，本发明涉及搜索可在船舶的内部设置压载水处理系统(BWMS：Ballast Water Management System，以下简称为“BWMS”)的空间的物品的设置空间搜索方法及通过记录有用于其的程序的计算机可读的记录介质。

背景技术

压载水(Ballast water)是指为了提高船舶的航行稳定性而储存于船舶的水。上述压载水在出发地被装到船舶，在经过长距离移动之后，在目的地被排出。例如，在A地点(例如，美国波特兰港)装载海水来向B地点(例如，韩国仁川港)移动，并在B地点排出在A地点装载的海水。但是，随着海水从上述A地点向上述B地点移动，海水与海洋生物一同移动，因而存在扰乱环境及破坏环境的主要原因的问题。

由于这种问题，近来在新建造的船舶装载压载水处理系统。上述压载水处理系统可泛指通过对作为压载水进入船舶内部的海水进行净化来去除海洋生物的装置。上述压载水处理系统被义务性地设置于船舶的事例逐渐增加，但在现有的船只并不新设置上述压载水处理系统的情况较多。因此，未设置压载水处理系统的船只无法通过压载水处理系统被义务化的国家的海洋或停靠的事例逐渐增多。假设船舶的寿命约为30年，若使用年限还剩很多的船舶不新设置上述压载水处理系统，则无法在利用海洋所进行的国际贸易中使用。因此，也需在已建造的船舶设置上述压载水处理系统的情况逐渐增多。

为了在未设置上述压载水处理系统(BWMS)的船舶设置压载水处理系统，首先作业人员需通过船舶的设计图纸掌握可设置上述压载水处理系统的候选空间，需用肉眼识别相应的室内空间，并在找到相应设置空间后进行设置。若采用这种方法，则有在变更设计图纸的情况下无法适当应对的情况。并且，由于需要由高技术水平的作业人员对室内空间进行检查，因而存在需要消耗很多费用和时间的问题。如上所述，由于新设置上述压载水处理系统需消耗很多时间，因而存在船舶的运行时间相应减少、船舶的运行收益下降的问题。

发明内容

发明要解决的问题

本发明用于解决如上所述的问题，本发明具有即使是并不熟练的作业人员也可便捷地掌握压载水处理系统的设置空间，并且，可快速、准确地掌握压载水处理系统设置空间的优点。

用于解决问题的方案

本发明的物品的设置空间搜索方法包括：通过三维扫描获取包含多个点数据的室内空间的点云的步骤；从上述点云获取障碍物数据和通道数据的步骤；以及以将除上述障碍物数据中的存在障碍物的位置和上述通道数据中的存在通道的位置之外的位置判断为能够放置物品的位置的方式对上述物品的设置空间进行搜索的步骤。

发明的效果

根据本发明，无论任何人也可快速、准确、费用低廉地掌握压载水处理系统的设置空间。

附图说明

图1为用于说明根据第一实施例的物品的设置空间搜索方法的流程图。

图2为示出被扫描的点云的图。

图3为用于说明去除噪声的过程的图。

图4为用于说明障碍物数据的图。

图5为示出通道数据的图。

图6为示出合并数据的图。

图7为示出三维建模的图。

图8为用于说明根据第二实施例的物品的设置空间搜索方法的流程图。

附图标记的说明

5：孔

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。但是，本发明的思想并不局限于以下实施例，理解本发明的思想的本发明所属技术领域的技术人员可通过结构要素的添加、变更、去除及追加等来容易地提出属于相同思想范围内的其他实施例，这也属于本发明思想的范围。

在以下的实施例中，计算机为至少包括运算装置并且除此之外优选地包括存储装置、输入装置及输出装置的任何自动化系统，可指随着从外部进行输入来使所收录的程序运行而向人提供可用信息的所有系统。

在以下的说明中，以在已设置很多系统的船舶的内部空间掌握可设置压载水处理系统的空间为例来进行说明。但是，本发明并不限定于此，综合适用于在已设置某种物品的空间掌握可设置新物品的空间方面。但是，本发明在对已建造的船舶设置压载水处理系统方面具有很大程度的优选适用可能性，这可在以下说明的多种实施方式中明确体现出。

第一实施例

图1为用于说明物品的设置空间搜索方法的流程图。

参照图1，对内部空间进行三维扫描(步骤S1)。三维扫描泛指利用基于激光灯的三维扫描器将光投射到对象物来获取对象物的形状信息并将所获取的信息转换成数字信息的过程。

若利用上述三维扫描技术，则不仅可轻松获取螺栓螺母等超小型对象物的形状信息，而且还可轻松获取飞行器、船舶、建筑、桥梁及地形等的超大型对象物的形状信息。上述三维扫描以往主要用于测定物体的形状，但在实施例中，用于在包含规定边界信息的室内掌握所设置的物体为上述三维扫描的一特征。

可从多个位置分别对某个室内进行上述三维扫描。例如，在室内空间的结构复杂并且障碍物很多的情况下，可在互不相同的位置执行三维扫描，并在之后进行合并。此时，从三维扫描器获取的点云可由以坐标(x，y，z)方式构成的点和角度信息组成，为了获取空间的准确信息，可一边改变三维扫描器的位置，一边进行测定，从而可将未被扫描的空间最小化。

之后，对经扫描的上述点云进行合并(步骤S2)。图2示出被扫描的点云。可确认到，可通过基于上述点云的特性来合并多个点来形成更加简单的三维模型。通过进行简单化的方法来合并细致程度达到所需程度以上的点，可获得在之后的计算过程中减少复杂程度的效果。

之后，从合并的点云中去除噪声(步骤S3)。去除噪声是因为如下的原因，例如，在船舶室内空间中，设置于顶棚的配管等为实际无法设置压载水处理系统的空间，若将此含在数据中来搜索空间，则将导致计算量变大。因此，可举出将此视为噪声来进行去除而提高运算速度的过程和去除因实际扫描器的测定误差而造成的噪声点数据的过程。

图3为用于说明去除噪声的过程的图。参照图3，可见到在点云中将在地面部分可设置压载水处理系统的空间用作关心区域2，并将顶棚的空间视作非关心区域1来进行去除。作为参考，图3为从侧面观察图2中的点云的图。

在上述说明中，能够以不同的方式采用上述点云的合并步骤(步骤S2)和从上述点云中去除噪声的去除步骤(步骤S3)。例如，也可在从在特定位置进行扫描的点云中去除噪声之后使经去除噪声的点云互相合并。并且，作为其他例，也可不去除噪声，但为了抑制运算量负荷增加而优选地去除噪声。

利用经合并且去除噪声的点云来搜索可设置压载水处理系统的空间。上述压载水处理系统具有规定体积，事先便可知道具有何种程度的长度X1/宽度Y1/高度Z1。因此，可执行搜索可设置长方形空间的空间。以下，更具体地对压载水处理系统的设置空间的搜索过程进行更加详细的说明。

首先，制作以规定高度形成的障碍物数据(步骤S4)。其中，可由二维(2D)数据制作上述障碍物数据。上述障碍物数据的制作过程如下，假设上述压载水处理系统可设置于从室内空间的地面相隔规定高度Z2的位置，使上述规定高度Z2加上上述压载水处理系统的高度Z1而得的高度Z3(Z3＝Z1+Z2)上的点云重叠，来以二维数据的方式显示。换句话讲，假设在从地面相隔规定高度的位置设置压载水处理系统来以二维数据的方式显示在设置压载水处理系统的预想空间内是否存在已安装的设备。因此，可将规定间隔(Z2～Z3)之间的所有点云显示在以二维方式提供的障碍物数据。通过上述过程，可掌握压载水处理系统是否与室内空间内的已有设备产生干扰。例如，在上述障碍物数据中，内部不包含点云而能够画出的二维长方形具有X1，Y1的面积的情况下，则可使压载水处理系统放置于上述面积内。

假设地面为0，设置上述压载水处理系统的上述规定高度Z2可具有大于0的规定值。这是因为，地面成通道的可能性高且为了在压载水处理系统的设置方面得到空间。

图4示出障碍物数据，红色表示点云，蓝色表示沿着高度方向空的空间。

能够以三维方式制作上述障碍物数据，但比起三维方式，优选地，以二维方式制作障碍物数据，这可极大减少运算量，并可在采用使用人员界面的情况下提高直观性。

另一方面，即使在规定高度上有空而在该空间能够设置压载水处理系统，也因安全原因、搬运原因及移动原因等而在船舶中必须要确保通道。为此，压载水处理系统无法设置于通道，因此，应将通道排除在压载水处理系统的设置位置之外。

为了确保通道，制作通道数据(步骤S5)。上述通道数据可通过从上述点云中去除上述三维扫描器所处的高度上的点的方式来获取。以下，详细对此进行说明。为了获取上述点云，已说明了在多个位置设置三维扫描器来获取点云的内容。此时，能够以圆形提供设置三维扫描器的地面，并可显示出地面的高度。此时，地面为通道的可能性极高。当然，激光未达到的区域可显示为不同于圆的其他形态，但通过激光照射方式来显示成圆形孔5的可能性高。

在合并的点云中，取高度与紧邻上述孔5的位置的高度相同的点云，则可成为通道数据。上述通道数据也通过映射成以具有规定高度间隔的所有点云以二维方式提供的一个面，从而可显示全部通道数据。这包括在与通道稍有高度差的情况下取与通道实际相同的高度的情况。为此，上述高度差仅为数厘米，此时，可视作与通道的高度相同。

图5为示出上述通道数据的图。参照图5，可确认到，以孔5为基准，以红色表示所有通道数据。

之后，对通道数据和障碍物数据进行合并，来提供合并数据(步骤S6)。

图6为示出合并数据的图。参照图6，可确认到，障碍物数据中的红色位置和通道数据中的红色位置为难以设置压载水处理系统的位置。上述合并数据由红色和蓝色进行区分，通过对经映射的二维点数据进行网格化来划分空间。对确定网格的方法进行详细说明的话，首先，系统智能识别所映射的二维点数据的长度和宽度。然后，可从其中选择较短的长度一个来除以使用人员所输入的值，从而设定成网格的间隔。此时，若使用人员所输入的值越小，二维点数据的分辨率越高，当搜索空间时，可提高准确度。在以如上所述的方式生成的坐标内，以是否存在点数据为条件，分为0和1两种情况来进行设定。即，能够以二进制数字进行区分并显示。例如，红色区域中的点数据为1，表示无法设置压载水处理系统的位置，蓝色区域为没有点数据的区域，可显示成可设置压载水处理系统的位置。

之后，对压载水处理系统的设置空间进行搜索(步骤S7)。详细地，通过搜索上述合并数据获悉蓝色区域，即，在没有点数据的位置中查找可容纳压载水处理系统的大小(长度X1/宽度Y1)的位置来，将所述位置作为压载水处理系统的设置空间。此时，可使用最大矩形工法(maximum rectangle method)来在蓝色区域中查找出最宽区域，并确定为压载水处理系统的设置空间。

最后，可通过三维方式显示点云中的被确定为压载水处理系统的设置空间的区域(步骤S8)。这可通过在计算机辅助设计(CAD：computer aided design)系统中显示设置空间来执行。在上述压载水处理系统设置空间的搜索步骤(步骤S7)中，以二维的方式确定上述设置空间。因此，可通过利用在上述压载水处理系统设置空间的搜索步骤(步骤S7)中获取的设置空间的长度/宽度(x，y)信息和在障碍物数据制作步骤(步骤S4)中设定的用于设置压载水处理系统的地面的高度Z2来以三维的方式在点云上显示压载水处理系统的设置空间。在此步骤中，可重新检验是否能够设置压载水处理系统。

图7示出三维建模的图。参照图7，可显示出设置空间3。

根据以上说明的物品的设置空间搜索方法，只要提供压载水处理系统的规格，则可在利用三维扫描器所获取的点云中自动获取压载水处理系统的设置空间。根据实施例，可获得可将以往需要耗费一周以上时间的压载水处理系统设置作业缩短到一天的优点，因此，该方法具有可应对因维修而造成的时间浪费和由此产生的船舶运行收益减少的问题的优点。

上述物品的设置空间搜索方法通过编码来以程序形态装载于计算机，可通过接收点数据、适当的运算来提供压载水处理系统的设置空间。该作业完全实现自动化，因而具有可大为减少作业人员的劳苦的优点。

第二实施例

在第二实施例中公开应对上述通道数据的不准确而获取更准确的通道数据的方法。例如，因已有设备过度占据宽阔的面积而可在即使不是通道的情况下也作为通道来以无法设置压载水处理系统的空间并被排除。在此情况下，将浪费掉有用的空间资源。将公开对上述问题进行改善的物品的设置空间搜索方法的实施例。但是，实施例2中的很多部分沿用上述实施例1中的很多部分。因此，对相同的部分沿用实施例1中的说明，仅对与实施例1不同的实施例2中的特征性的部分进行说明。

在船舶的室内空间等中，为了划分空间，采用以绿色表示通道、以黄色表示放置设备的位置等方法来划分空间。因此，可通过利用由如上所述的三维扫描器获取的点云所包含的颜色信息来更加准确地获取通道数据。所获取到的更加准确的通道数据可起到能够得到更多压载水处理系统的设置空间的候选空间的作用。

图8为用于说明根据第二实施例的物品的设置空间搜索方法的流程图。

参照图8，首先，对内部空间进行三维扫描，此时一同获取颜色信息(步骤S11)。颜色信息可通过如下步骤来获取，即，在三维扫描器所处的位置与三维扫描器的扫描方向联动来获取图像，并使图像和位置信息相结合。之后，点云不仅具有位置信息，还可具有颜色信息。当然，颜色信息的获取方法、颜色信息和位置信息的结合可使用其他多种方法。

之后，点云的合并步骤(步骤S12)、噪声去除步骤(步骤S13)、障碍物数据制作步骤(步骤S14)、通道数据制作步骤(步骤S15)可通过与实施例1中的相同步骤来执行。

第二实施例的一特征在于，在上述通道数据制作步骤(步骤S15)之后还包括利用颜色数据检验通道数据的过程(步骤S16)。上述颜色数据可通过对点云所包含的各个点数据的颜色信息进行分析而得。其中，点数据的颜色信息可通过三原色(RGB)来显示，上述颜色数据可以是点数据的三原色信息的集合。

可通过如下方法分析各个点数据的颜色信息。作为与上述孔5相邻的点数据，以三原色的形式(R1，G1，B1)显示可确定为通道的位置(位置1)的点数据的颜色信息，以三原色的形式(R2，G2，B2)显示在上述通道数据中确定为通道的位置(位置2)的点数据的颜色信息。例如，若位置1和位置2的颜色信息的欧氏距离

在规定范围内，则判断为通道，若位置1和位置2的颜色信息的欧氏距离超出规定范围，则可判断为并不是通道。颜色在上述规定范围内是指颜色在可判断为与通道的颜色相同的范围内，颜色相同可指规定水平的欧氏距离的差值小。

此时，还可使用除欧氏距离之外的其他方法，但在第二实施例中，可明确理解到，通过对可确定为通道的点数据的颜色信息与需检验的点数据的颜色信息之间的差值进行比较，来检验是否是通道。

通过上述过程，可对在对通道数据进行检验后将通道判断为非通道的情况或将非通道判断为通道的情况进行修改。因此，可将更准确的空间确保为压载水处理系统的可设置空间。

之后，障碍物数据和通道数据的合并步骤(步骤S17)、设置空间的搜索步骤(步骤S18)及三维建模步骤(步骤S19)可通过与实施例1中的相同步骤来执行。

以下，还对本发明的其他实施例进行说明。

以上以利用上述颜色数据来检验通道数据的方法进行了说明，但在颜色数据明确的情况(例如，在特定船舶中，准确地仅在通道赋予特定颜色的情况)下，可通过颜色数据确定通道，并能够以利用高度所获取的通道数据对通道进行检验。根据情况，也可仅利用颜色数据来确定通道，在此情况下，能够以确定为通道的点数据的颜色信息为基准来区分颜色的差值，并掌握通道。

产业上的可利用性

根据本发明，可讯速设置物品，尤其可讯速设置压载水处理系统，可极大减少追加物品的设置时间。从而，可减少费用、可通过延长所有物品的启动时间来增加收益，从而，工业适用性非常令人期待。

Claims (9)

1.一种船舶的压载水处理系统(BWMS)的设置空间搜索方法，其特征在于，该方法包括：

通过三维扫描器扫描所述船舶的室内空间，获取包含多个点云数据的所述船舶的室内空间的点云，所述点云数据包含颜色信息；

使用二维平面中的点数据的方式，从所述室内空间的地面向上侧离规定间隔叠加一些所三维扫描的点云数据以获取障碍物数据；

在所述三维扫描的点云数据中，从除了所述室内空间的所述地面向上侧离所述规定间隔在所述二维平面中的所叠加的点云数据之外的其余点云数据中获取通道数据；

使用通过分析所述点云中包含的每个点云数据的所述颜色信息而获得的颜色数据，验证所述通道数据；以及

搜索由所述障碍物数据和所述通道数据定义的所述BWMS的设置空间，

其中，在通过合并所述障碍物数据和所述通道数据而获得的合并数据中立即探索所述BWMS的所述设置空间，以及

其中，通过确定所述通道数据中的第一点云数据与所述颜色信息中的第二点云数据之间的欧氏距离来验证所述通道数据，并且如果所述欧氏距离在规定范围以内，包括所述第二点云数据作为所述通道数据。

2.根据权利要求1所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，所述障碍物数据为通过二维扫描器对从所述室内空间的所述地面向上侧离所述规定间隔的点数据聚合成二维数据来获取的二维数据。

3.根据权利要求2所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，通过对从所述地面离规定高度以上的点数据进行聚合而获得所述障碍物数据。

4.根据权利要求1所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，所述通道数据为将高度与地面相同或相似的点数据聚合成二维数据来获取的二维数据。

5.根据权利要求4所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，所述地面对应于用于放置三维扫描器的位置的孔的紧邻点数据的高度值。

6.根据权利要求1所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，所述障碍物数据及所述通道数据以二进制数字区分。

7.根据权利要求1所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，在所述点云对所搜索到的所述BWMS的设置空间进行三维建模。

8.根据权利要求1所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法，其特征在于，所述通道数据为当能够确定为通道的点数据的颜色与需要判定的点数据的颜色相同或相似时判定为通道并聚合成二维数据来获取的二维数据。

9.一种通过计算机可读的记录介质，其特征在于，记录有收录了权利要求1至8中任一项所述的船舶的BWMS的设置空间搜索方法的用于搜索船舶的BWMS的设置空间的程序。

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