JP2004219255A

JP2004219255A - サイズ測定装置、方法および測定プログラム

Info

Publication number: JP2004219255A
Application number: JP2003007210A
Authority: JP
Inventors: Atsuharu Yamamoto; 淳晴山本; Takushin Yoshino; 拓進芳野; Teruji Yamagishi; 照治山岸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: JP4338405B2

Abstract

【課題】測定対象物のサイズを少ない作業量で簡単に測定することのできる測定対象物のサイズ測定装置、サイズ測定方法およびサイズ測定プログラムを提供すること。
【解決手段】パッケージを撮像する撮像部１０１と、パッケージを明るく照明するＬＥＤ１０３と、撮像部１０１による撮像範囲の中心位置をレーザ光で照射するマーカ投光器１０５と、撮像部１０１によって撮像されたパッケージの画像データを記憶する画像記憶部１０７と、画像記憶部１０７に記憶された画像データからパッケージのサイズを演算処理によって求める演算処理部１０９と、撮像部１０１が撮像した画像や、演算処理部１０９で求められたパッケージのサイズに関する情報を表示する表示部１１１と、作業者が各指示を行うための操作部１１３とを備えて構成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理によって測定対象物のサイズを測定するサイズ測定装置、サイズ測定方法およびサイズ測定プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バーコードが印刷された帳票は、物流や生産工程等における物品の配送を管理する手段として、幅広い分野で活用されている。例えば、物品を輸送する際、集荷配送拠点において、物品を包装するパッケージに添付された帳票情報をバーコードリーダで読み取ることで物品を識別し、識別情報に基づく当該物品の流通経路の決定や授受の確認等に利用されている。このとき、帳票情報を読み取って各物品を宛先毎に仕分けする他、輸送のための運搬車の容量や台数を決定するために、個々のパッケージのサイズを測定する必要がある。
【０００３】
パッケージのサイズを測定する従来の技術が、特公平６−８７００１号公報に記載されている。当該公報に記載の「直方体の寸法測定装置」では、図１３に示すように、測定対象物である物体の底辺２辺をスケールガイド１５に押し当てて固定し、対角方向からコーナーパッド１４を押し当てて、基点から４５°方向に配置されたスケール１６上でコーナーパッド１４の位置を読み取ることにより、当該物体の幅＋奥行＋高さを測定している。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−８７００１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記説明した寸法測定装置では、１つの測定対象物のサイズを測定するために、装置上に測定対象物を載せて、測定冶具を押し当てて測定し、測定対象物を降ろすといった作業が必要であるため、集荷配送拠点等のように大量のパッケージが集積する場合、その作業量は膨大なものとなる。したがって、少ない作業量で簡単に測定対象物のサイズを測定することのできる技術が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の要望に鑑みてなされたものであって、測定対象物のサイズを少ない作業量で簡単に測定することのできるサイズ測定装置、サイズ測定方法およびサイズ測定プログラムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るサイズ測定装置は、測定対象物の表面のサイズ測定基準領域を前記測定対象物のサイズの測定に用いるサイズ測定装置であって、前記測定対象物の３辺が交差する頂点付近を中心として、前記測定対象物の全体と前記サイズ測定基準領域を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記測定対象物の撮影画像に基づいて、前記測定対象物のサイズを演算処理によって求める演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、前記撮影画像の中心点付近から３方向に伸びるエッジを前記中心点から放射状にトレースし、前記トレースされた各エッジの頂点を決定し、前記決定された各エッジの両端頂点間の画像上の距離を算出し、前記撮像部によって撮像された撮影画像から前記サイズ測定基準領域を抽出し、前記抽出されたサイズ測定基準領域の各辺の画像上の長さを算出し、前記算出されたサイズ測定基準領域を構成する辺の長さの総和に対する前記サイズ測定基準領域の周囲長の実寸の比を算出し、前記算出された各エッジの両端頂点間の画像上の距離に前記比を乗算して、前記測定対象物の幅、奥行および高さの各辺の長さを算出する。このように、撮影画像を演算処理することによって測定対象物のサイズを測定することができる。このため、測定対象物当たりに要する作業量を少なくすることができる。また、当該測定は非接触で行われるため、手間が要らず簡単である。
【０００８】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記演算処理部は、前記撮像部によって撮像された前記測定対象物の撮影画像から前記測定対象物の外縁を示すエッジの水平方向成分および垂直方向成分を検出して、エッジ画像を生成し、前記エッジ画像を２値化し、前記２値化された画像からノイズを除去することが望ましい。
【０００９】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記撮像部による撮像範囲の中心位置を示すマーカ光を出力するマーカ光出力部を備えている。したがって、撮像範囲の中心位置を容易に特定することができる。
【００１０】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記演算処理部が、前記撮影画像の中心点を中心とする同心上の矩形を複数設定し、各矩形上を探索してエッジと交差している交差領域を検出して、各方向毎に交差領域をグループ分けして、前記中心点付近から３方向に伸びるエッジをトレースすることが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記演算処理部が、各エッジの始端を前記各エッジの交点に設定し、各エッジの終端を、前記始端から直線状に伸びたエッジに相当する画素の連続性に関する所定の条件を満たす点にエッジの交点を設定することが望ましい。
【００１２】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記演算処理部が、３方向に伸びるエッジの内、２方向に伸びるエッジを隣接する辺とする平行四辺形を構成するように仮想の頂点を設定し、前記２方向に伸びるエッジの各両端および前記仮想の頂点で囲まれる領域を３つ設定し、前記設定された３つの分割領域内のそれぞれに設定した部分領域の平均輝度を算出し、前記設定された３つの分割領域のそれぞれを前記平均輝度に基づいて２値化し、前記２値化された分割領域のそれぞれに対してラベリングを行って前記サイズ測定基準領域を抽出することが望ましい。
【００１３】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記演算処理部が前記サイズ測定基準領域の各辺の画像上の長さを算出する際は、前記抽出したサイズ測定基準領域の境界線を追跡し、前記サイズ測定基準領域を囲む矩形との４つの交点を検出し、前記検出された隣り合う交点間の各距離を算出することが望ましい。
【００１４】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記撮像部によって撮像された撮影画像と前記演算処理部によって決定された各エッジの頂点とを重畳して表示する表示部を備え、前記演算処理部によって決定された各エッジの頂点が作業者によって修正されたとき、前記演算処理部は、当該修正された各エッジの頂点に基づいて、各エッジの両端頂点間の画像上の距離を再び算出し、かつ、前記測定対象物幅、奥行および高さの各辺の長さを再び算出する。したがって、照明条件等により測定対象物の面と面の境界線のコントラストが低下してエッジの頂点が実際よりもずれてしまっても、各頂点を正しい位置に修正して測定対象物の正しいサイズを測定することができる。
【００１５】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記サイズ測定基準領域にはバーコードが印刷されており、前記撮像部は、前記バーコードを撮像し、前記演算処理部は、前記撮像部によって撮像された前記バーコードの撮影画像に基づいて、当該バーコードが示すバーコード情報を演算処理によって求める。バーコード情報の読み取りおよび測定対象物のサイズ測定を１つの装置で行えるため、操作が簡易となる。
【００１６】
また、本発明に係るサイズ測定装置は、前記演算処理部で求められた前記測定対象物のサイズに関する情報とバーコード情報とを対応付けて外部に送信する情報送信部を備えている。このように、測定対象物のサイズに関する情報とバーコード情報とが対応付けられて外部に送信されるため、測定対象物の管理を行い易い。
【００１７】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、測定対象物の表面のサイズ測定基準領域を前記測定対象物のサイズの測定に用いるサイズ測定方法であって、前記測定対象物の３辺が交差する頂点付近を中心として、前記測定対象物の全体と前記サイズ測定基準領域を撮像する第１の撮像ステップと、前記第１の撮像ステップで撮像された前記測定対象物の撮影画像に基づいて、前記測定対象物のサイズを演算処理によって求める第１の演算処理ステップと、を有し、前記第１の演算処理ステップは、前記撮影画像の中心点付近から３方向に伸びるエッジを前記中心点から放射状にトレースするエッジトレースステップと、前記エッジトレースステップでトレースされた各エッジの頂点を決定するエッジ頂点決定ステップと、前記エッジ頂点決定ステップで決定された各エッジの両端頂点間の画像上の距離を算出する頂点間距離算出ステップと、前記第１の撮像ステップで撮像された撮影画像から前記サイズ測定基準領域を抽出するサイズ測定基準領域抽出ステップと、前記サイズ測定基準領域抽出ステップで抽出されたサイズ測定基準領域の各辺の画像上の長さを算出するサイズ測定基準領域辺長算出ステップと、前記サイズ測定基準領域辺長算出ステップで算出された辺の長さの総和に対する前記サイズ測定基準領域の周囲長の実寸の比を算出する辺比算出ステップと、前記頂点間距離算出ステップで算出された各エッジの両端頂点間の画像上の距離に前記辺比算出ステップで算出された前記比を乗算して、前記測定対象物の幅、奥行および高さの各辺の長さを算出する辺長算出ステップと、を含む。
【００１８】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記第１の演算処理ステップは、前記第１の撮像ステップで撮像された前記測定対象物の撮影画像から前記測定対象物の外縁を示すエッジの水平方向成分および垂直方向成分を検出して、エッジ画像を生成するエッジ検出ステップと、前記エッジ画像を２値化する２値化ステップと、前記２値化ステップで２値化された画像からノイズを除去するノイズ除去ステップと、を有する。
【００１９】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記第１の撮像ステップによる撮像範囲の中心位置を示すマーカ光を出力するマーカ光出力ステップを有する。
【００２０】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記エッジトレースステップは、前記撮影画像の中心点を中心とする同心上の矩形を複数設定し、各矩形上を探索してエッジと交差している交差領域を検出して、各方向毎に交差領域をグループ分けして、前記中心点付近から３方向に伸びるエッジをトレースする。
【００２１】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記エッジ頂点決定ステップは、各エッジの始端を前記各エッジの交点に設定し、各エッジの終端を、前記始端から直線状に伸びたエッジに相当する画素の連続性に関する所定の条件を満たす点にエッジの交点を設定する。
【００２２】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記サイズ測定基準領域抽出ステップは、３方向に伸びるエッジの内、２方向に伸びるエッジを隣接する辺とする平行四辺形を構成するように仮想の頂点を設定し、前記２方向に伸びるエッジの各両端および前記仮想の頂点で囲まれる領域を３つ設定する領域設定ステップと、前記領域設定ステップで設定された３つの分割領域内のそれぞれに設定した部分領域の平均輝度を算出する平均輝度算出ステップと、前記領域設定ステップで設定された３つの分割領域のそれぞれを前記平均輝度に基づいて２値化する２値化ステップと、前記２値化された分割領域のそれぞれに対してラベリングを行って前記サイズ測定基準領域を抽出するラベリングステップと、を有する。
【００２３】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記サイズ測定基準領域辺長算出ステップは、前記サイズ測定基準領域抽出ステップで抽出したサイズ測定基準領域の境界線を追跡する境界線追跡ステップと、前記サイズ測定基準領域を囲む矩形との４つの交点を検出する交点検出ステップと、前記交点検出ステップで検出された隣り合う交点間の各距離を算出する交点間距離算出ステップと、を有する。
【００２４】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記第１の撮像ステップで撮像された撮影画像と前記エッジ頂点決定ステップで決定された各エッジの頂点とを重畳して表示する表示ステップと、前記エッジ頂点決定ステップで決定された各エッジの頂点が作業者によって修正されたとき、当該修正された各エッジの頂点に基づいて、前記頂点間距離算出ステップおよび前記辺長算出ステップを再び行う再算出ステップと、を有する。
【００２５】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記サイズ測定基準領域にはバーコードが印刷されており、前記バーコードを撮像する第２の撮像ステップと、前記第２の撮像ステップで撮像された前記バーコードの撮影画像に基づいて、当該バーコードが示すバーコード情報を演算処理によって求める第２の演算処理ステップと、を有する。
【００２６】
また、本発明に係るサイズ測定方法は、前記第１の演算処理ステップで求められた前記測定対象物のサイズに関する情報と前記第２の演算処理ステップで求められたバーコード情報とを対応付けて外部に送信する情報送信ステップを有する。
【００２７】
さらに、本発明に係るサイズ測定プログラムは、コンピュータを請求項１〜１０のいずれか一項に記載のサイズ測定装置に含まれる演算処理部として実現するためのものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るサイズ測定装置、サイズ測定方法およびサイズ測定プログラムの実施の形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕、〔第３の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態の説明では、本発明に係るサイズ測定装置およびサイズ測定方法について詳述するが、本発明に係るサイズ測定プログラムについては、サイズ測定装置に含まれる演算処理部として実現するためのプログラムであることから、当該プログラムに関する説明は以下の説明に含まれる。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る第１の実施形態のサイズ測定装置を示すブロック図である。第１の実施形態のサイズ測定装置は、物品を包装するパッケージ等の測定対象物のサイズを画像処理によって非接触で測定するものであり、同図に示すように、撮像部１０１と、ＬＥＤ１０３と、特許請求の範囲のマーカ光出力部に該当するマーカ投光器１０５と、画像記憶部１０７と、演算処理部１０９と、表示部１１１と、操作部１１３とを備えて構成されている。なお、以下の説明では、測定対象物としてパッケージを例に説明する。なお、図２に示すように、本実施形態におけるパッケージには、長方形で白地の帳票が添付されている。
【００３０】
以下、本実施形態のサイズ測定装置が有する各構成要素について説明する。
まず、撮像部１０１は、パッケージを撮像するものであり、例えば、モノクロＶＧＡ（６４０×４８０画素、２５６階調画像出力）のエリアセンサカメラによって実現される。また、ＬＥＤ１０３は、パッケージを明るく照明するための照明器である。また、マーカ投光器１０５は、撮像部１０１による撮像範囲の中心位置をレーザ光で照射するものであり、例えば、赤色半導体レーザ（６５０ｎｍ）によって実現される。
【００３１】
また、画像記憶部１０７は、撮像部１０１によって撮像されたパッケージの画像データを記憶するものである。また、演算処理部１０９は、画像記憶部１０７に記憶された画像データからパッケージのサイズを演算処理によって求めるものである。また、表示部１１１は、撮像部１０１が撮像した画像や、演算処理部１０９で求められたパッケージのサイズに関する情報を表示するものである。また、操作部１１３は、撮像部１０１による撮像や表示部１１１が行う表示、演算処理部１０９が行う演算処理についての各指示を作業者が行うときに操作されるものである。なお、操作部１１３は、開始キー、中断キー、数字や文字等の入力キー、撮像を行うためのキャプチャーキー等を含むキーマトリクスで構成されている。
【００３２】
図２に、本実施形態のサイズ測定装置によってパッケージが撮像される際の状態を示す。同図に示すように、パッケージのサイズを測定する際、作業者は本実施形態のサイズ測定装置本体１００を持って、撮像部１０１をパッケージ２０１に向ける。撮像の準備が整うと、撮像部１０１から表示部１１１へ画像データが転送されて撮像した画像が表示され、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５が点灯するため、マーカ投光器１０５から投光されるレーザ光をパッケージ２０１の３辺が交差する頂点２０３付近に合わせつつ、表示部１１１の画面を見ながらパッケージ２０１全体が表示部１１１の画面内に収まるように撮像方向と撮像距離を調整して、操作部１１３のキャプチャーキーを押す。このようにして撮像が行われると、画像記憶部１０７に画像データが記憶され、演算処理部１０９によって求められたパッケージ２０１のサイズに関する情報が表示部１１１に表示される。
【００３３】
次に、本実施形態のサイズ測定装置が行う動作（サイズ測定方法）について、図３を参照して詳細に説明する。図３は、第１の実施形態のサイズ測定装置によりパッケージサイズを測定する際のフローチャートである。同図に示すフローチャートでは、大きく分けて２つのステップに分類される。１つは、パッケージを撮像して画像データを取り込む第１のステップＳ３１であり、もう１つは、演算処理によりパッケージサイズを求める第２のステップＳ３５である。
【００３４】
まず、第１のステップＳ３１では、まず撮像の準備を行い、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５を点灯させる（ステップＳ３１１）。次に、作業者によって、マーカ投光器１０５から投光されるレーザ光をパッケージの３辺が交差する頂点に合わせつつ、パッケージ全体が表示部１１１の画面内に収まるように撮像方向と撮像距離が調整された後、操作部１１３のキャプチャーキーが押される（ステップＳ３１３）。すると、マーカ投光器１０５を消灯する（ステップＳ３１５）。次に、撮像部１０１は撮像を行う（ステップＳ３１７）。次に、撮像部１０１による撮影画像の画像データを画像記憶部１０７に書き出す（ステップＳ３１９）。また、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５を消灯する（ステップＳ３２１）。
【００３５】
なお、ステップＳ３１３でのパッケージの撮像方向は、上述したように、パッケージの３辺が交差する頂点が撮像範囲の略中心となる向きである。また、パッケージには帳票が添付されているが、本実施形態では当該帳票が添付された面が撮像される向きでパッケージは撮像される。さらに、前記頂点はマーカ投光器１０５から投光されるレーザ光によって照射されるため、パッケージは当該頂点が撮影画像の略中心に位置するように撮像される。
【００３６】
次に、第２のステップＳ３５に移る。なお、第２のステップＳ３５では、まず、パッケージの外側のエッジを検出するエッジ検出ステップＳ３５１を行い、パッケージの内側のエッジをトレースするエッジトレースステップＳ３５３を行い、パッケージに添付された帳票の実寸に基づいてパッケージの各辺長（幅＋奥行＋高さ）を算出する辺長算出ステップＳ３５５を行う。
【００３７】
エッジ検出ステップＳ３５１では、まず、画像記憶部１０７に記憶された画像データが示す画像に対してフィルタ処理を行う（ステップＳ３５１１）。当該フィルタ処理は、図４に示す１次差分オペレータを用いて行われ、同図（ａ），（ｂ）に示すフィルタでエッジの水平方向成分を検出し、同図（ｃ），（ｄ）に示すフィルタでエッジの垂直方向成分を検出する。そして、これら４つの処理結果を合算してエッジ画像を生成する。次に、フィルタ処理後のエッジ画像を２値化する（ステップＳ３５１３）。但し、パッケージの辺はエッジ強度が弱い場合が多いため、固定しきい値で２値化するのではなく、移動平均法による動的２値化、すなわち、対象画素の輝度値とその周辺の５×５画素領域の輝度の平均値とを比較することによって２値化を行う。
【００３８】
なお、移動平均法は、エッジ以外のコントラストの低い領域でも細かいノイズが発生する。したがって、ステップＳ３５１３で２値化された画像に対し、小面積のパターンに基づきノイズ除去する（ステップＳ３５１５）。当該ノイズ除去は、２値化された画像中の連結されたパターン毎に異なるラベルを割り当てるラベリングを行い、ラベルの面積が例えば５画素以下のパターンを全て値０に置き換えることで行われる。これらのステップＳ３５１１〜Ｓ３５１５を含むエッジ検出ステップＳ３５１を行うことによって、パッケージの外縁、すなわち外側のエッジが明確となる。
【００３９】
次に、エッジトレースステップＳ３５３では、まず、ステップＳ３５１で２値化された画像上のマーカ位置（マーカ投光器１０５から投光されるレーザ光によって照射された位置）を中心として、当該マーカ位置付近から３方向に伸びるエッジをトレースする（ステップＳ３５３１）。より詳しくは、図５（ａ）に示すように、マーカ位置を中心とする同心上の矩形Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５（例えば、矩形Ｒ_１を３２×３２画素、矩形Ｒ_２を４０×４０画素、矩形Ｒ_３を４８×４８画素、矩形Ｒ_４を５６×５６画素、矩形Ｒ_５を６４×６４画素の矩形）を設定する。
【００４０】
そして、図５（ｂ）に示すように、各矩形上を半時計回りに探索し、エッジと交差している領域を検出することで、マーカ位置付近から３方向に伸びる直線を決定する。すなわち、矩形Ｒ_ｉ上でｋ番目に見つかった交差領域をＣｉ［ｋ］とすると、Ｃｉ［ｋ］から見て外側の矩形Ｒ_ｉ＋１上の交差領域の内、最も距離的に近い交差領域を選択し、同様に順番に外側の矩形に向かって（放射状に）交差領域を探索していくことにより、各方向毎に交差領域をグループ分けする。図５に示した例では、Ｃｉ［１］、Ｃｉ［２］、Ｃｉ［３］（ｉ＝１〜５）の３つのグループに分けられ、これら３つのグループ毎に最小自乗直線を算出することで、３方向に伸びる直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を決定する。
【００４１】
次に、決定された各エッジの終端と始端を決定し、頂点間（終端と始端との間）の画像上の距離をエッジ毎に算出する（ステップＳ３５３３）。図５に示した例では、直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の交点Ｐ０（始端）を求め、点Ｐ０から各直線を追跡して終端Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を決定する。なお、直線を追跡する際は、直線Ｌｉ上の画素位置および直線Ｌｉの両側１画素位置を参照して、いずれかの画素位置にエッジに相当する画素が存在すればエッジは連続しているものとする。また、終端の判定は、図６に示すように、直線Ｌｉにおいて、エッジ６０１ａの連続性が途切れた位置Ｐから次のエッジ６０１ｂを検出するまでの距離をＤ１とし、次のエッジ６０１ｂが連続する距離をＤ２としたとき、距離Ｄ１が例えば８画素以上または距離Ｄ２が例えば４画素未満のとき、その途切れた位置Ｐを終端として決定する。このようにして求められた始端Ｐ０および終端Ｐ１〜Ｐ３に基づいて、画像上の各エッジの長さ、すなわち、始端〜終端（Ｐ０〜Ｐ１，Ｐ０〜Ｐ２，Ｐ０〜Ｐ３）のユークリッド距離ｌ１，ｌ２，ｌ３を算出する。
【００４２】
次に、辺長算出ステップＳ３５５では、まず、画像記憶部１０７に記憶された画像データが示す画像を２値化する（ステップＳ３５５１）。なお、当該ステップ３５５１で２値化を行う際、パッケージの各面の輝度は略均一であるため、各面に相当する画像領域に分割して２値化を行う。例えば、図７（ａ）に示すように、辺Ｐ０Ｐ１と辺Ｐ０Ｐ２を隣接する辺とする平行四辺形を構成するように仮想の頂点Ｐ４を設定し、頂点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４で囲まれる領域をＦ１とする。同様に、仮想の頂点Ｐ５，Ｐ６を設定し、頂点Ｐ０，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５で囲まれる領域をＦ２とし、頂点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ３，Ｐ６で囲まれる領域をＦ３とする。次に、分割領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３内に部分領域７０１，７０２，７０３を設定し、各部分領域の平均輝度を算出する。
【００４３】
なお、本実施形態では、部分領域７０１，７０２，７０３のサイズをそれぞれ１６×１６画素とし、辺Ｐ０Ｐ１、辺Ｐ０Ｐ２および辺Ｐ０Ｐ３の間に頂点Ｐ０を中心とする４８×４８画素領域７０４内にそれぞれ設定する。また、分割領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に対して行う２値化に用いられるしきい値としては、白地の帳票７０５を抽出しやすいように、部分領域７０１，７０２，７０３の平均輝度よりも高い値が用いられる。
【００４４】
次に、分割領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３毎にラベリングを行って帳票７０５を抽出する（ステップＳ３５５３）。次に、帳票の実寸に基づいてパッケージの各辺長（幅＋奥行＋高さ）を算出する（ステップＳ３５５５）。より詳しくは、図７（ｂ）に示すように、検出した帳票７０５の境界線を半時計回りに追跡して、帳票を囲む矩形７０６との交点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を検出する。そして、辺Ｑ１Ｑ２、辺Ｑ２Ｑ３、辺Ｑ３Ｑ４、辺Ｑ４Ｑ１の各ユークリッド距離を算出し、その合計値をＬＱとする。次に、帳票の周囲長の実寸ＬＲに対する撮像解像度ｋ（＝ＬＲ／ＬＱ）を求める。最後に、ステップＳ３５３３で求めたＰ０Ｐ１，Ｐ０Ｐ２，Ｐ０Ｐ３のユークリッド距離ｌ１，ｌ２，ｌ３に撮像解像度ｋを乗算して、パッケージの３辺の実寸推定値Ｌ１（＝ｋ・ｌ１），Ｌ２（＝ｋ・ｌ２），Ｌ３（＝ｋ・ｌ３）を求める。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態のサイズ測定装置によれば、撮影画像を画像処理することによってパッケージのサイズを測定することができる。このため、パッケージ当たりに要する作業量を少なくすることができる。また、当該測定は非接触で行われるため、手間が要らず簡単である。
【００４６】
〔第２の実施形態〕
パッケージを撮像した撮影画像は、照明条件等により面と面の境界線のコントラストが低下する場合もあり得る。このため、第１の実施形態で説明した図３のステップＳ３５３１で行われるエッジの探索がうまく行われず、その結果、ステップＳ３５３３で決定されるエッジの頂点（始端や終端）が実際よりもずれてしまうことがある。したがって、第２の実施形態では、演算処理部１０９で決定されたエッジの頂点と辺を撮影画像上に重畳して表示することによって、演算処理部１０９で行われた演算結果が正確に行われたかを画面上で確認でき、エッジの頂点を修正可能としている。
【００４７】
構成の点で第２の実施形態のサイズ測定装置が第１の実施形態と異なる点は、表示部１１１がタッチパネルディスプレイで構成される点と、作業者が指定した頂点をタッチパネル方式で指定された位置に修正することができる点と、修正位置での頂点による各エッジの辺長を演算処理部１０９が演算しなおす点である。以下の説明では、本実施形態の表示部をタッチパネル１５１という。
【００４８】
図８は、エッジの頂点を修正する際のタッチパネル１５１の表示例を示す説明図である。同図に示すように、演算処理部１０９によって正しく検出された頂点８０１、８０２、８０３に対し、誤って検出された頂点８０４を正確な位置に修正する場合は、ペン等の器具１３０で頂点８０４を示す印（図８に示す○）をドラッグして正しい位置８０５へ移動させる。そして、作業者が操作部１１３を操作して各エッジの辺長を再演算するよう指示すると、演算処理部１０９は位置８０５に移動された頂点と他の頂点の各位置に基づいて各エッジの実寸を再び演算し、その結果をタッチパネル１５１に表示する。
【００４９】
本実施形態のサイズ測定装置が行う動作（サイズ測定方法）について、図９を参照して詳細に説明する。図９は、第２の実施形態のサイズ測定装置が行うパッケージサイズを測定する際のフローチャートである。同図において、図３（第１の実施形態）と重複するステップには同一の符号を付す。同図に示すフローチャートでは、大きく分けて３つのステップに分類される。１つ目は、パッケージを撮像して画像データを取り込む第１のステップＳ３１であり、２つ目は、演算処理によりパッケージサイズを求める第２のステップＳ３５であり、３つ目は、第２のステップＳ３５での演算処理による処理結果に対して必要であれば修正を施す第３のステップＳ３７である。但し、第１のステップＳ３１および第２のステップＳ３５は、第１の実施形態で説明した図３のフローチャートと同じであるため説明を省略する。したがって、以下、第３のステップＳ３７について説明する。
【００５０】
第３のステップＳ３７では、まず、第２のステップＳ３５で求めた各エッジおよび各エッジの頂点（始端および終端）を撮影画像上に重畳してタッチパネル１５１に表示する（ステップＳ３７１）。次に、サイズ測定装置がタッチパネル１５１上で頂点を修正可能なモードに移行する（ステップＳ３７３）。次に、タッチパネル１５１上でいずれかの頂点が修正された後、当該修正された頂点に基づき各エッジの辺長を再演算するよう指示があるかを判断する（ステップＳ３７５）。当該ステップＳ３７５において当該指示があれば、各エッジの実寸を再演算するためにステップＳ３５中のステップ３５５５に戻り、当該指示がなければ一連の処理を終了する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態のサイズ測定装置によれば、照明条件等によりパッケージの面と面の境界線のコントラストが低下してエッジの頂点が実際よりもずれてしまっても、画面上の操作により各頂点を正しい位置に修正してパッケージの正しいサイズを測定することができる。
【００５２】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態のサイズ測定装置では、第１または第２の実施形態のサイズ測定装置が有するパッケージサイズ測定機能に加えて、パッケージに添付された帳票に印刷されているバーコードを撮像して情報を読み取り、当該情報をパッケージサイズに関する情報と共に外部システムに送信する機能を有する。したがって、第３の実施形態のサイズ測定装置には、第１または第２の実施形態のサイズ測定装置が有する構成要素に加えて図示しない通信部（特許請求の範囲の情報送信部に該当する。）を備えて構成されている。なお、帳票にはバーコードが印刷されており、帳票情報とは当該バーコードが示す情報である。また、撮影画像からの帳票情報の読み取りは、第１または第２の実施形態で説明した演算処理部１０９が行う。さらに、本実施形態では、マーカ投光器１０５からは撮像部１０１による撮像範囲の四隅を示す４つのレーザ光が出力される。
【００５３】
図１０に、本実施形態のサイズ測定装置によって帳票が撮像される際の状態を示す。同図に示すように、帳票を撮像する際、作業者は本実施形態のサイズ測定装置本体１００を持って、撮像部１０１を帳票の特にバーコードが印刷された部分に向ける。撮像の準備が整うと、撮像部１０１から表示部１１１へ画像データが転送されて撮像した画像が表示され、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５が点灯するため、マーカ投光器１０５から投光される４つのレーザ光によって囲まれる領域１００１内に帳票の特にバーコードが収まるように撮像距離を調整して、操作部１１３のキャプチャーキーを押す。このようにして撮像が行われると、画像記憶部１０７に画像データが記憶され、演算処理部１０９によって求められた帳票情報が表示部１１１に表示される。そして、第１または第２の実施形態で説明したパッケージサイズの測定が行われ、パッケージサイズに関する情報を帳票情報に対応付けて通信部から外部システムに送信する。
【００５４】
次に、本実施形態のサイズ測定装置が行う帳票情報の読み取りに関する動作について、図１１を参照して詳細に説明する。図１１は、第３の実施形態のサイズ測定装置により帳票情報を読み取る際のフローチャートである。まず、撮影の準備を行い、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５を点灯させる（ステップＳ４０１）。次に、作業者によって、マーカ投光器１０５から投光される４つのレーザ光によって囲まれる領域内に帳票の特にバーコードが収まるように撮像距離が調整された後、操作部１１３のキャプチャーキーが押されると、撮像部１０１は撮像を行う（ステップＳ４０３）。次に、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５を消灯する（ステップＳ４０５）。そして、撮像部１０１による撮影画像の画像データを画像記憶部１０７に書き出す（ステップＳ４０７）。なお、画像データの書き出しは後回しにし、ＬＥＤ１０３およびマーカ投光器１０５を消灯してからの方が節電できるため望ましい。
【００５５】
次に説明するステップＳ４０９〜Ｓ４１５は帳票情報を読み取る演算フローであり、本実施形態では１次元バーコードを例に当該フローについて説明する。なお、帳票情報の読み取りはバーコードの矩形領域を特定し、その矩形領域の長軸方向に沿って画像をトレースした後、復号化を行うが、このようなバーコード読み取り処理は特開平２−１２５３８６号公報に記載されている。以下、簡単にその処理について説明する。まず、画像記憶部１０７に記憶された画像データが示す画像を背景の白地を値０、バーコードの黒を値１となるように２値化する（ステップＳ４０９）。次に、２値化画像の値１と値０の変化点を検出し、２値の輪郭画像を生成する（ステップＳ４１１）。
【００５６】
次に、バーコードの周期的に並ぶ輪郭線を膨張処理で融合してバーコード領域を塗りつぶす（ステップＳ４１３）。次に、ステップＳ４１３で塗りつぶされた画像に収縮処理を施して背景パターンを消滅させ、バーコード領域のスケルトンを抽出する（ステップＳ４１５）。次に、スケルトンに沿って読み取り位置と軸の傾きを算出してバーコード領域をトレースする（ステップＳ４１７）。次に、バーコードのビット交番パターンから復号化を行う（ステップＳ４１９）。次に、復号化された情報が読み取り可能かを判断し（ステップＳ４２１）、読み取り可能であれば一連の処理を終了し、読み取り不可能であればステップ４０１に戻ってリトライ処理を行う。
【００５７】
本実施形態では、図１２に示すように、図１１で説明した帳票情報の読み取り（ステップＳ５０１）が終了した後、第１または第２の実施形態で説明したパッケージサイズの測定（ステップＳ５０３）を行い、帳票情報およびパッケージサイズに関する情報を外部システムに送信する（ステップＳ５０５）。なお、ステップＳ５０１，Ｓ５０３とも、得られた結果が正確でなければ操作部１１３を操作して正確な情報を入力しても良い。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態のサイズ測定装置によれば、帳票情報の読み取りおよびパッケージサイズの測定、並びに、これらの情報の送信を１つの装置で行えるため、操作が簡易となる。また、帳票情報とパッケージサイズに関する情報が対応付けられて外部システムに送信されるため、パッケージの輸送管理が行い易い。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るサイズ測定装置、サイズ測定方法およびサイズ測定プログラムによれば、測定対象物のサイズを少ない作業量で簡単に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のサイズ測定装置を示すブロック図
【図２】本実施形態のサイズ測定装置によってパッケージが撮像される際の状態を示す説明図
【図３】第１の実施形態のサイズ測定装置によりパッケージサイズを測定する際のフローチャート
【図４】１次差分オペレータを示す説明図
【図５】第１の実施形態のサイズ測定装置によるエッジトレース動作について示す説明図
【図６】第１の実施形態のサイズ測定装置によるエッジの終端の判定条件を示す説明図
【図７】第１の実施形態のサイズ測定装置による帳票探索動作について示す説明図
【図８】エッジの頂点を修正する際のタッチパネルの表示例を示す説明図
【図９】第２の実施形態のサイズ測定装置が行うパッケージサイズを測定する際のフローチャート
【図１０】本実施形態のサイズ測定装置によって帳票が撮像される際の状態を示す説明図
【図１１】第３の実施形態のサイズ測定装置により帳票情報を読み取る際のフローチャート
【図１２】第３の実施形態のサイズ測定装置が行う全体の動作について説明するフローチャート
【図１３】特公平６−８７００１号公報に記載されている直方体の寸法測定装置の斜視図
【符号の説明】
１０１撮像部
１０３ＬＥＤ
１０５マーカ投光器
１０７画像記憶部
１０９演算処理部
１１１表示部
１１３操作部

Claims

測定対象物の表面のサイズ測定基準領域を前記測定対象物のサイズの測定に用いるサイズ測定装置であって、
前記測定対象物の３辺が交差する頂点付近を中心として、前記測定対象物の全体と前記サイズ測定基準領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した前記測定対象物の撮影画像に基づいて、前記測定対象物のサイズを演算処理によって求める演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、
前記撮影画像の中心点付近から３方向に伸びるエッジを前記中心点から放射状にトレースし、
前記トレースされた各エッジの頂点を決定し、
前記決定された各エッジの両端頂点間の画像上の距離を算出し、
前記撮像部によって撮像された撮影画像から前記サイズ測定基準領域を抽出し、
前記抽出されたサイズ測定基準領域の各辺の画像上の長さを算出し、
前記算出されたサイズ測定基準領域を構成する辺の長さの総和に対する前記サイズ測定基準領域の周囲長の実寸の比を算出し、
前記算出された各エッジの両端頂点間の画像上の距離に前記比を乗算して、前記測定対象物の幅、奥行および高さの各辺の長さを算出することを特徴とするサイズ測定装置。
前記演算処理部は、
前記撮像部によって撮像された前記測定対象物の撮影画像から前記測定対象物の外縁を示すエッジの水平方向成分および垂直方向成分を検出して、エッジ画像を生成し、
前記エッジ画像を２値化し、
前記２値化された画像からノイズを除去することを特徴とする請求項１記載のサイズ測定装置。
前記撮像部による撮像範囲の中心位置を示すマーカ光を出力するマーカ光出力部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のサイズ測定装置。
前記演算処理部が、
前記撮影画像の中心点を中心とする同心上の矩形を複数設定し、各矩形上を探索してエッジと交差している交差領域を検出して、各方向毎に交差領域をグループ分けして、前記中心点付近から３方向に伸びるエッジをトレースすることを特徴とする１、２または３記載のサイズ測定装置。
前記演算処理部が、
各エッジの始端を前記各エッジの交点に設定し、
各エッジの終端を、前記始端から直線状に伸びたエッジに相当する画素の連続性に関する所定の条件を満たす点にエッジの交点を設定することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のサイズ測定装置。
前記演算処理部が、
３方向に伸びるエッジの内、２方向に伸びるエッジを隣接する辺とする平行四辺形を構成するように仮想の頂点を設定し、前記２方向に伸びるエッジの各両端および前記仮想の頂点で囲まれる領域を３つ設定し、
前記設定された３つの分割領域内のそれぞれに設定した部分領域の平均輝度を算出し、
前記設定された３つの分割領域のそれぞれを前記平均輝度に基づいて２値化し、
前記２値化された分割領域のそれぞれに対してラベリングを行って前記サイズ測定基準領域を抽出することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のサイズ測定装置。
前記演算処理部が前記サイズ測定基準領域の各辺の画像上の長さを算出する際は、
前記抽出したサイズ測定基準領域の境界線を追跡し、
前記サイズ測定基準領域を囲む矩形との４つの交点を検出し、
前記検出された隣り合う交点間の各距離を算出することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のサイズ測定装置。
前記撮像部によって撮像された撮影画像と前記演算処理部によって決定された各エッジの頂点とを重畳して表示する表示部を備え、
前記演算処理部によって決定された各エッジの頂点が作業者によって修正されたとき、前記演算処理部は、当該修正された各エッジの頂点に基づいて、各エッジの両端頂点間の画像上の距離を再び算出し、かつ、前記測定対象物幅、奥行および高さの各辺の長さを再び算出することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載のサイズ測定装置。
前記サイズ測定基準領域にはバーコードが印刷されており、
前記撮像部は、前記バーコードを撮像し、
前記演算処理部は、前記撮像部によって撮像された前記バーコードの撮影画像に基づいて、当該バーコードが示すバーコード情報を演算処理によって求めることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のサイズ測定装置。
前記演算処理部で求められた前記測定対象物のサイズに関する情報とバーコード情報とを対応付けて外部に送信する情報送信部を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載のサイズ測定装置。
測定対象物の表面のサイズ測定基準領域を前記測定対象物のサイズの測定に用いるサイズ測定方法であって、
前記測定対象物の３辺が交差する頂点付近を中心として、前記測定対象物の全体と前記サイズ測定基準領域を撮像する第１の撮像ステップと、
前記第１の撮像ステップで撮像された前記測定対象物の撮影画像に基づいて、前記測定対象物のサイズを演算処理によって求める第１の演算処理ステップと、
を有し、
前記第１の演算処理ステップは、
前記撮影画像の中心点付近から３方向に伸びるエッジを前記中心点から放射状にトレースするエッジトレースステップと、
前記エッジトレースステップでトレースされた各エッジの頂点を決定するエッジ頂点決定ステップと、
前記エッジ頂点決定ステップで決定された各エッジの両端頂点間の画像上の距離を算出する頂点間距離算出ステップと、
前記第１の撮像ステップで撮像された撮影画像から前記サイズ測定基準領域を抽出するサイズ測定基準領域抽出ステップと、
前記サイズ測定基準領域抽出ステップで抽出されたサイズ測定基準領域の各辺の画像上の長さを算出するサイズ測定基準領域辺長算出ステップと、
前記サイズ測定基準領域辺長算出ステップで算出された辺の長さの総和に対する前記サイズ測定基準領域の周囲長の実寸の比を算出する辺比算出ステップと、
前記頂点間距離算出ステップで算出された各エッジの両端頂点間の画像上の距離に前記辺比算出ステップで算出された前記比を乗算して、前記測定対象物の幅、奥行および高さの各辺の長さを算出する辺長算出ステップと、
を含むことを特徴とするサイズ測定方法。
前記第１の演算処理ステップは、
前記第１の撮像ステップで撮像された前記測定対象物の撮影画像から前記測定対象物の外縁を示すエッジの水平方向成分および垂直方向成分を検出して、エッジ画像を生成するエッジ検出ステップと、
前記エッジ画像を２値化する２値化ステップと、
前記２値化ステップで２値化された画像からノイズを除去するノイズ除去ステップと、
を有することを特徴とする請求項１１記載のサイズ測定方法。
前記第１の撮像ステップによる撮像範囲の中心位置を示すマーカ光を出力するマーカ光出力ステップを有することを特徴とする請求項１１または１２記載のサイズ測定方法。
前記エッジトレースステップは、
前記撮影画像の中心点を中心とする同心上の矩形を複数設定し、各矩形上を探索してエッジと交差している交差領域を検出して、各方向毎に交差領域をグループ分けして、前記中心点付近から３方向に伸びるエッジをトレースすることを特徴とする１１、１２または１３記載のサイズ測定方法。
前記エッジ頂点決定ステップは、
各エッジの始端を前記各エッジの交点に設定し、
各エッジの終端を、前記始端から直線状に伸びたエッジに相当する画素の連続性に関する所定の条件を満たす点にエッジの交点を設定することを特徴とする請求項１１、１２、１３または１４記載のサイズ測定方法。
前記サイズ測定基準領域抽出ステップは、
３方向に伸びるエッジの内、２方向に伸びるエッジを隣接する辺とする平行四辺形を構成するように仮想の頂点を設定し、前記２方向に伸びるエッジの各両端および前記仮想の頂点で囲まれる領域を３つ設定する領域設定ステップと、
前記領域設定ステップで設定された３つの分割領域内のそれぞれに設定した部分領域の平均輝度を算出する平均輝度算出ステップと、
前記領域設定ステップで設定された３つの分割領域のそれぞれを前記平均輝度に基づいて２値化する２値化ステップと、
前記２値化された分割領域のそれぞれに対してラベリングを行って前記サイズ測定基準領域を抽出するラベリングステップと、
を有することを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４または１５記載のサイズ測定方法。
前記サイズ測定基準領域辺長算出ステップは、
前記サイズ測定基準領域抽出ステップで抽出したサイズ測定基準領域の境界線を追跡する境界線追跡ステップと、
前記サイズ測定基準領域を囲む矩形との４つの交点を検出する交点検出ステップと、
前記交点検出ステップで検出された隣り合う交点間の各距離を算出する交点間距離算出ステップと、
を有することを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４、１５または１６記載のサイズ測定方法。
前記第１の撮像ステップで撮像された撮影画像と前記エッジ頂点決定ステップで決定された各エッジの頂点とを重畳して表示する表示ステップと、
前記エッジ頂点決定ステップで決定された各エッジの頂点が作業者によって修正されたとき、当該修正された各エッジの頂点に基づいて、前記頂点間距離算出ステップおよび前記辺長算出ステップを再び行う再算出ステップと、
を有することを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載のサイズ測定方法。
前記サイズ測定基準領域にはバーコードが印刷されており、
前記バーコードを撮像する第２の撮像ステップと、
前記第２の撮像ステップで撮像された前記バーコードの撮影画像に基づいて、当該バーコードが示すバーコード情報を演算処理によって求める第２の演算処理ステップと、
を有することを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８記載のサイズ測定方法。
前記第１の演算処理ステップで求められた前記測定対象物のサイズに関する情報と前記第２の演算処理ステップで求められたバーコード情報とを対応付けてを外部に送信する情報送信ステップを有することを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９記載のサイズ測定方法。
コンピュータを請求項１〜１０のいずれか一項に記載のサイズ測定装置に含まれる演算処理部として実現するためのサイズ測定プログラム。