JP2022124940A - 計測装置、計測方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】未知の、空間の形状を精度よく推定することができるようにする。【解決手段】対象空間に配置され、かつ、音波の送信方向を変更可能な送信装置が音波を送信した第１時刻と、前記送信装置が音波を送信した第１角度とを取得する第１取得手段と、対象空間に配置され、かつ、音波の受信方向を変更可能な受信装置が音波を受信した第２時刻と、前記受信装置が音波を受信した第２角度とを取得する第２取得手段と、前記第１時刻と前記第２時刻とに基づいて、前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する第１特定手段と、前記伝搬時間に基づいて、前記送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測する計測手段と、前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離とを含むデータセットを複数用いることにより、前記対象空間の形状を推定する推定手段と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、計測装置、計測方法、及び、プログラムに関する。

超音波センサを利用して空間内の特性分布を知るために、空間（例えば、部屋）の形状を知りたいというニーズがある。非特許文献１は、空間内に超音波の発信装置と受信装置とを配置し、到達時間から距離を測定する技術を開示している。

"超音波センサ 概要"、[online]、オムロン株式会社、［令和３年１月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/50/26/index.html＞

しかし、発信装置と受信装置との間における超音波の伝搬距離だけでは、空間の形状を推定できない。

本発明の目的は、未知の空間の形状を精度よく推定することができるようにすることである。

本発明の一態様は、
対象空間に配置され、かつ、音波の送信方向を変更可能な送信装置が音波を送信した第１時刻と、前記送信装置が音波を送信した第１角度とを取得する第１取得手段と、
対象空間に配置され、かつ、音波の受信方向を変更可能な受信装置が音波を受信した第２時刻と、前記受信装置が音波を受信した第２角度とを取得する第２取得手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻とに基づいて、前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する第１特定手段と、
前記伝搬時間に基づいて、前記送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測する計測手段と、
前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離とを含むデータセットを複数用いることにより、前記対象空間の形状を推定する推定手段と、
を備える計測装置である。

本発明によれば、未知の空間の形状を精度よく推定することができる。

第１実施形態の計測システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の計測システムの詳細な構成を示すブロック図である。 第１実施形態の送信装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態の受信装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態の概要の説明図である。 対象空間ＳＰが３次元空間である場合の一例を示す図である。 第１実施形態の空間形状計測の処理のフローチャートである。 第２実施形態の計測システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の対象空間ＳＰが３次元空間である場合の一例を示す図である。 第２実施形態の空間形状計測の処理のフローチャートである。 変形例２の空間形状計測の処理のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（１）第１実施形態
第１実施形態を説明する。
（１－１）計測システムの構成
第１実施形態の計測システムの構成について説明する。図１は、第１実施形態の計測システムの構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態の計測システムの詳細な構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、計測システム１は、計測装置１０と、送信装置２０と、受信装置３０と、を備える。
計測装置１０は、送信装置２０、及び、受信装置３０に接続されている。
計測装置１０、送信装置２０、及び、受信装置３０は対象空間ＳＰに配置されている。

計測装置１０は、以下の機能を備える。
・送信装置２０を制御する機能
・受信装置３０を制御する機能
・受信装置３０から受信波形データを取得する機能
・対象空間ＳＰの形状を推定する機能
・送信装置２０から送信された超音波ビームが受信装置３０に到達するまでの間に伝搬した距離（以下「伝搬距離」という）を測定する機能

送信装置２０は、計測装置１０の制御に従い、指向性を有する超音波ビーム（「音波」の一例）を送信するように構成される。また、送信装置２０は、超音波ビームの送信方向を変更するように構成される。送信方向は、送信方向を示す第１角度により特定される。

受信装置３０は、送信装置２０から送信された超音波ビームを受信し、且つ、受信した超音波ビームに応じた受信波形データを生成するように構成される。また、受信装置３０は、超音波ビームの受信方向を変更するように構成される。受信装置３０は、例えば、無指向性マイクロフォン又は指向性マイクロフォンである。

（１－１－１）計測装置の構成
第１実施形態の計測装置１０の構成について説明する。
図２に示すように、計測装置１０は、記憶装置１１と、プロセッサ１２と、入出力インタフェース１３と、通信インタフェース１４と、を備える。

記憶装置１１は、プログラム及びデータを記憶するように構成される。記憶装置１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、ストレージ（例えば、フラッシュメモリ又はハードディスク）の組合せである。

プログラムは、例えば、以下のプログラムを含む。
・ＯＳ（Operating System）のプログラム
・情報処理（例えば、対象空間ＳＰの形状を計測するための情報処理）を実行するアプリケーションのプログラム

データは、例えば、以下のデータを含む。
・情報処理において参照されるデータベース
・情報処理を実行することによって得られるデータ（つまり、情報処理の実行結果）

プロセッサ１２は、記憶装置１１に記憶されたプログラムを起動することによって、計測装置１０の機能を実現するように構成される。プロセッサ１２は、コンピュータの一例である。

入出力インタフェース１３は、計測装置１０に接続される入力デバイスからユーザの指示を取得し、かつ、計測装置１０に接続される出力デバイスに情報を出力するように構成される。
入力デバイスは、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、又は、それらの組合せである。
出力デバイスは、例えば、送信装置２０、受信装置３０、ディスプレイである。

通信インタフェース１４は、外部装置（例えば、サーバ）との間の通信を制御するように構成される。

（１－１－２）送信装置の構成
第１実施形態の送信装置２０の構成を説明する。図３は、第１実施形態の送信装置の構成を示す概略図である。

図３Ａに示すように、送信装置２０は、複数の超音波振動子（「振動素子」の一例）２１と、制御回路２２と、アクチュエータ２３と、を備える。
図３Ａに示すように、複数の超音波振動子２１は、送信面（ＸＹ平面）上に二次元配列される。つまり、複数の超音波振動子２１は、振動子アレイＴＡを形成する。

図３Ｂに示すように、制御回路２２は、計測装置１０の制御に従って、複数の超音波振動子２１を振動させる。複数の超音波振動子２１が振動すると、送信面（ＸＹ平面）に対して直交する送信方向（Ｚ軸方向）に向かって、超音波ビームが送信される。
図３Ｂに示すように、アクチュエータ２３は、送信軸（Ｚ軸）に対する送信面（ＸＹ平面）の向きを変更するように構成される。

アクチュエータ２３が送信面を送信軸（Ｚ軸）方向に向けると、超音波ビームＵＳＷ０が送信される。
アクチュエータ２３が送信面を送信軸（Ｚ軸）に対して傾斜させると、超音波ビームＵＳＷ１が送信される。
つまり、送信装置２０は、送信面の法線と音波のなす角（以下「第１角度」という）を変更可能である。

（１－１－３）受信装置の構成
第１実施形態の受信装置３０の構成を説明する。図４は、第１実施形態の受信装置の構成を示す概略図である。
図４に示すように、受信装置３０は、複数の超音波振動子３１と、制御回路３２と、アクチュエータ３３は、を備える。

超音波振動子３１は、送信装置２０から送信された超音波ビームを受信すると振動する。

制御回路３２は、超音波振動子３１の振動に応じた受信波形データを生成するように構成される。

図４Ｂに示すように、アクチュエータ３３は、受信軸（Ｚ軸）に対する受信面（ＸＹ平面）の向きを変更するように構成される。
アクチュエータ２３が受信面を受信軸（Ｚ軸）方向に向けると、超音波振動子２１は、超音波ビームＵＳＷ０を受信する。より正確には、超音波振動子２１の超音波ビームＵＳＷ０に対する受信感度が良くなる。
アクチュエータ２３が受信面を送信軸（Ｚ軸）に対して傾斜させると、超音波振動子２１は、超音波ビームＵＳＷ１を受信する。より正確には、超音波振動子２１の超音波ビームＵＳＷ１に対する受信感度が良くなる。
つまり、送信装置２０は、送信面の法線と音波のなす角（以下「第２角度」という）を変更可能である。

（１－２）実施形態の概要
第１実施形態の概要について説明する。図５は、第１実施形態の概要の説明図である。また、図６は、対象空間ＳＰが３次元空間である場合の一例を示す図である。
図５及び図６に示すように、空間の形状を計測する対象となる空間（以下「対象空間」という）ＳＰには、計測装置１０と、送信装置２０と、受信装置３０とが配置されている。なお、図６において、計測装置１０は、図示していないが、送信装置２０と、受信装置３０とに接続されている。

計測装置１０は、所定の第１角度で音波を送信させるように、送信装置２０を制御する。図６に示すように、計測装置１０は、第１角度θ_１で、超音波ビームを送信させるように、送信装置２０を制御する。第１角度θ_１により送信された超音波ビームは、伝搬経路であるパス１を伝搬して、受信装置３０に受信される。

計測装置１０は、受信装置３０から、受信された音波の波形に関する受信波形データと、受信時刻である第２時刻と、受信角度である第２角度とを取得する。第２時刻は、計測装置１０が受信装置３０から受信波形データを取得した時刻とすることができる。また、受信装置３０に計時機能を付加してもよい。受信装置３０は、アクチュエータ３３により第２角度を変更して超音波ビームを受信している。計測装置１０は、複数の第２角度で受信した超音波ビームの受信波形データから、最も強い受信波形データにおける第２角度を取得する。

計測装置１０は、送信装置２０が音波を送信した第１時刻と第２時刻とに基づいて、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０により受信されるまでの伝搬時間を特定する。具体的には、第１時刻は、計測装置１０が送信装置２０に送信制御信号を送信した時刻とすることができる。また、送信装置２０に計時機能を付加してもよい。

計測装置１０は、伝搬時間に基づいて、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測する。具体的には、計測装置１０は、特定した伝搬時間に音速を乗ずることにより、パス１の伝搬距離である距離ｄ１を算出する。

計測装置１０は、上記処理を、第１角度を変更して繰り返し、第１角度と、第２角度と、伝搬距離とを含むデータセットを複数取得する。例えば、計測装置１０は、次は第１角度を角度θ_２として同様の処理を行う。計測装置１０は、送信方向が送信装置２０から対象空間ＳＰ内の任意の方向を示すように、第１角度を変更することができる。計測装置１０は、例えば、第１角度をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の各々について１度ずつ変更するように構成することができる。

計測装置１０は、複数のデータセットを用いて対象空間ＳＰ内の角度と距離の分布を求める。計測装置１０は、当該分布に基づいて、対象空間ＳＰの形状を推定する。

（１－３）空間形状計測の処理
第１実施形態の空間形状計測の処理について説明する。図７は第１実施形態の空間形状計測の処理のフローチャートである。

計測装置１０は、第１角度の決定（Ｓ１１０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、複数の第１角度から、送信装置２０が送信する第１角度を決定する。例えば、プロセッサ１２は、送信装置２０から対象空間ＳＰ内の全ての方向を順番付けしておき、ステップＳ１１０の処理を行う度に、順次第１角度を変更する。

ステップＳ１１０の後に、計測装置１０は、音波の送信（Ｓ１１１）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、送信装置２０に制御信号を送信する。制御信号は、送信する超音波ビームの送信波形データと、Ｓ１１０により決定した第１角度とを含む。
これにより、送信装置２０が、第１角度が示す送信方向に進行する超音波ビームを送信する。送信装置２０は、制御信号を受信すると、第１角度が示す送信方向に、所定の時間間隔で、所定回数超音波ビームを送信し続ける。受信装置３０は、計測装置１０の制御により、所定の時間間隔で第２角度を変更している。すなわち、第２角度が変更されるタイミングで、再度超音波ビームを送信する。

ステップＳ１１１の後に、計測装置１０は、受信波形データの取得（Ｓ１１２）を実行する。
具体的には、受信装置３０の超音波振動子３１は、ステップＳ１１１で送信装置２０から送信された超音波ビームを受信することにより振動する。
制御回路３２は、超音波振動子３１の振動に応じた受信波形データを生成する。
制御回路３２は、生成した受信波形データを計測装置１０に送信する。

プロセッサ１２は、受信装置３０から送信された受信波形データを取得する。より具体的には、プロセッサ１２は、複数の第２角度の各々について、受信波形データを取得する。このとき、プロセッサ１２は、取得した複数の受信波形データのうち、最も受信感度が強い受信波形データを選択する。そして、プロセッサ１２は、選択した受信波形データの取得時刻を第２時刻とする。

また、プロセッサ１２は、選択した受信波形データを取得した順番から、当該受信波形データに対応する超音波ビームが送信された第１時刻を算出する。より具体的には、プロセッサ１２は、送信時刻と、時間間隔と、当該順番とから、選択した第１時刻を算出する。

また、プロセッサ１２は、選択した受信波形データの振幅から、反射回数を推定する。例えば、プロセッサ１２は、受信波形データの振幅と、超音波の固体の反射率とに基づいて、反射回数を推定する。反射回数は、受信波形データの振幅数が小さい場合、大きくなる。また、受信波形データの振幅数は、固体の反射率が大きい場合、小さくなりづらい。プロセッサ１２は、この関係から、反射回数を推定する。ただし、反射回数の推定方法はこれに限定されない。例えば、プロセッサ１２は、イメージセンサ等により得られた対象空間ＳＰの概形を示す情報を取得し、その情報と第１角度及び第２角度に基づいて、反射回数を特定してもよい。

ステップＳ１１２の後に、計測装置１０は、伝搬時間の特定（Ｓ１１３）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、第２時刻と第１時刻との差分を、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでの伝搬時間として特定する。

ステップＳ１１３の後に、計測装置１０は、伝搬距離の計測（Ｓ１１４）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、伝搬時間に基づいて、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測する。計測される伝搬距離は、最も受信感度が強い受信波形データを用いていることから、正反射の伝搬経路の距離であると推定できる。例えば、反射回数が１回であれば、送信装置２０と受信装置３０とを底辺とする二等辺三角形の頂点の位置に、壁等の対象空間ＳＰの境界があると推定できる。

計測装置１０は、全ての第１角度について超音波ビームを送信したか否かの判定（Ｓ１１５）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、第１角度と、第２角度と、伝搬距離と、反射回数とを含むデータセットを、記憶装置１１に格納する。
プロセッサ１２は、全ての第１角度について超音波ビームを送信していない場合（Ｓ１１５のＮ）、Ｓ１１０に戻り、次の第１角度についてＳ１１０～Ｓ１１４の処理を行う。
一方、プロセッサ１２は、全ての第１角度について超音波ビームを送信している場合（Ｓ１１５のＹ）、Ｓ１１６の処理を実行する。

計測装置１０は、空間の形状の推定（Ｓ１１６）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、まず、記憶装置１１から、記憶した複数のデータセットを取得する。
プロセッサ１２は、複数のデータセットを用いて対象空間ＳＰ内の角度と距離の分布を求める。
プロセッサ１２は、角度と距離の分布に基づいて、対象空間ＳＰの形状を推定する。具体的には、プロセッサ１２は、対象空間ＳＰを構成し、かつ、音波を反射可能な物体（例えば壁）の位置を推定する。なお、本実施形態では、送信装置２０及び受信装置３０の位置は既知のものとする。送信装置２０及び受信装置３０のいずれか一方から、他方の相対的な位置が分かっていることとしてもよい。また、計測装置１０が、送信装置２０から受信装置３０の方向に直接音波を送信させることにより、相対的な位置を計測する構成としても良い。

計測装置１０は、空間の形状の出力（Ｓ１１７）を実行する。
例えば、プロセッサ１２は、空間の形状データから空間をシミュレーションする装置、空間の特性を推定するための空間特性推定装置、空間内の温度、風向、風速を推定するための空間温度推定装置等の、空間の形状を用いる装置に対して出力する。なお、計測装置１０が、Ｓ１１７において出力される空間の形状データを用いて、対象空間ＳＰの特性を推定してもよい。例えば、計測装置１０は、送信装置２０からの音波の送信方向と、送信装置２０から当該送信方向に送信された音波が受信装置３０に到達するまでの伝搬時間とを取得する。また、計測装置１０は、空間の形状データを用いて、送信装置２０から当該送信方向に送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路を特定する。そして、計測装置１０は、伝搬時間と伝搬経路の長さとに基づいて音速を算出し、当該音速に対応する温度又は風速を特定することで、対象空間内の当該伝搬経路上の位置の温度又は風速を推定する。
なお、空間の形状データの出力先は上記の例に限定されず、例えば、記憶装置に出力されてもよいし、空間の形状を表す画像を表示する表示装置に出力されてもよい。
第１実施形態によれば、異なる第１角度の各々により音波を送信する送信装置２０が音波を送信した第１角度と、受信装置３０が音波を受信した第２角度と、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離と、を含むデータセットを複数用いて対象空間の形状を推定する。これにより、未知の空間の形状を精度よく推定することができる。

（２）第２実施形態
本実施形態の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、外部装置を用いて、未知の空間の形状を精度よく推定する例である。

（２－１）第２実施形態の構成
第２実施形態の計測システムの構成について説明する。図８は、第２実施形態の計測システムの構成を示すブロック図である。
図８に示すように、計測システム２は、計測装置１０と、送信装置２０と、受信装置３０と、外部装置４０と、を備える。

計測装置１０は、送信装置２０、受信装置３０、及び外部装置４０に接続されている。
計測装置１０、送信装置２０、受信装置３０、及び外部装置４０は、対象空間ＳＰに配置されている。
計測装置１０は、更に、推定した対象空間の形状を補正する機能を有する。

（２－２）外部装置の構成
第２実施形態の外部装置４０の構成を説明する。外部装置４０は、対象空間ＳＰを撮像することにより、対象空間ＳＰの一部又は全部の形状を計測する装置である。
外部装置４０は、記憶装置４１と、プロセッサ４２と、入出力インタフェース４３と、通信インタフェース４４と、カメラ４５と、を備える。
外部装置４０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、又は、パーソナルコンピュータである。

（２－３）第２実施形態の概要
第２実施形態の概要について説明する。図９は、第２実施形態の対象空間ＳＰが３次元空間である場合の一例を示す図である。
図９に示すように、対象空間ＳＰには、計測装置１０と、送信装置２０と、受信装置３０と、外部装置４０と、が配置されている。なお、図９において、計測装置１０は、図示していないが、送信装置２０と、受信装置３０と、外部装置４０と、に接続されている。

外部装置４０は、所定の位置及び角度で、対象空間ＳＰ内の一部又は全部を撮影する。図９に示すように、外部装置４０は、所定の角度θ_３により、パス３の方向を撮影する。
外部装置４０は、撮影データから、対象空間ＳＰ内の一部又は全部の形状を推定する。具体的には、外部装置４０は、外部装置４０の位置及び角度と、撮影データとに基づいて、任意の画像解析ツールを用いることにより、撮影した対象空間ＳＰ内の一部又は全部の形状を推定する。
外部装置４０は、推定した対象空間ＳＰ内の一部又は全部の形状を、計測装置１０に送信する。

計測装置１０は、推定した対象空間ＳＰの形状を、外部装置４０から受信した対象空間ＳＰ内の一部又は全部の形状に基づいて補正する。具体的には、計測装置１０は、送信装置２０及び受信装置３０の位置と、外部装置４０の位置とを基準として、計測装置１０が推定した対象空間ＳＰの形状と、外部装置４０が推定した対象空間ＳＰ内の形状をフィッティングする等の手法により、補正する。
そして、計測装置１０は、補正した対象空間ＳＰの形状を、出力する。

（２－４）空間形状計測の処理
第２実施形態の空間形状計測の処理について説明する。図１０は第２実施形態の空間形状計測の処理のフローチャートである。

図１０に示すように、第２実施形態の計測装置１０は、図７と同様に、ステップＳ１１０～Ｓ１１６を実行する。

ステップＳ１１６の後、計測装置１０は、外部データの取得（Ｓ１２１）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、外部装置４０から計測結果（対象空間ＳＰ内の一部又は全部の形状）を取得する。

ステップＳ１２１の後、計測装置１０は、空間の形状の補正（Ｓ１２２）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、推定した対象空間ＳＰの形状を、外部装置４０から受信した対象空間ＳＰ内の一部又は全部の形状に基づいて補正する。

計測装置１０は、空間の形状の出力（Ｓ１１７）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、補正後の空間の形状を出力する。

第２実施形態によれば、対象空間を撮像することにより、対象空間の一部又は全部の形状を計測する他の計測装置から、計測結果に基づいて、推定された対象空間の形状を補正する。これにより、未知の空間の形状を精度よく推定することができる。

（３）変形例
第２実施形態の変形例について説明する。変形例は、対象空間ＳＰ内の物体の動きを検知する例である。

（３－１）変形例の概要
変形例では、外部装置４０は、対象空間ＳＰを撮像することにより、対象空間ＳＰ内の物体の動きを検知する機能を有する。
外部装置４０は、撮影データに基づいて、画像解析などにより、撮影した対象空間ＳＰ内において、物体が動いたことを検知する。また、外部装置４０は、撮影データに基づいて、画像解析などにより、物体の大きさ、物体が動いた位置も推定する。
外部装置４０は、検知結果を、計測装置１０に送信する。

計測装置１０は、以下の機能を有する。
・外部装置４０から、検知結果を取得する機能
・検知結果に基づいて、推定された対象空間の形状を補正する機能
・検知結果を取得した場合、空間形状計測の処理を、再度実行する機能

（３－２）変形例１の処理
ステップＳ１１６の後、計測装置１０は、外部データの取得（Ｓ１２１）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、外部装置４０から検知結果（対象空間ＳＰ内で物体が動いた位置）を取得する。

ステップＳ１２１の後、計測装置１０は、空間の形状の補正（Ｓ１２２）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、推定した対象空間ＳＰの形状を、外部装置４０から受信した物体が動いた位置に基づいて補正する。例えば、物体が位置Ａから位置Ｂに移動した場合、物体の大きさに応じて、空間の形状を延縮する。

変形例１によれば、撮影した対象空間ＳＰ内において、物体が動いたことを検知した情報に基づいて、対象空間の形状を補正する。これにより、未知の空間の形状を更に精度よく推定することができる。

（３－３）変形例２の処理
図１１は、変形例２の空間形状計測の処理のフローチャートである。
ステップＳ１１６の後、計測装置１０は、外部データを取得したか否かの判定（Ｓ１２３）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、外部装置４０から、検知結果（対象空間ＳＰ内において、物体が動いたことを示す情報）を取得したか否かを判定する。
プロセッサ１２は、検知結果を取得した場合（Ｓ１２３のＹ）、Ｓ１１０に戻り、Ｓ１１０～Ｓ１１６の処理を再度実行する。
一方、プロセッサ１２は、検知結果を取得していない場合（Ｓ１２３のＮ）、Ｓ１１７の処理を実行する。

変形例２によれば、撮影した対象空間ＳＰ内において、物体が動いたことを検知した情報に基づいて、対象空間の形状の推定を再度実行する。これにより、未知の空間の形状を更に精度よく推定することができる。物体の位置及び大きさまで外部装置４０が推定することができない場合に、計測装置１０が計測をやり直すことで、空間の形状の推定に誤りが含まれることを排除することができる。なお、複数回の空間の形状の推定結果に基づいて、対象空間ＳＰ内の物体を検出することも可能である。

（４）その他の変形例
その他の変形例を説明する。

記憶装置１１は、ネットワークＮＷを介して、計測装置１０と接続されてもよい。

上記の実施形態では、複数の超音波振動子３１を備える受信装置３０の例を示した。しかし、受信装置３０は、１つの超音波振動子３１を備える構成としてもよい。

本実施形態では、送信装置２０及び受信装置３０を区別して規定したが、本実施形態の範囲は、これに限られない。本実施形態は、１つの超音波振動子が超音波を送信する機能及び超音波を受信する機能を備えても良い。送信装置２０及び受信装置３０を単一の超音波ユニットとして構成した場合、超音波ユニットから送信された超音波が壁などの空間の境界（反射部材）に反射して超音波ユニットに帰ってくるまでの伝搬距離を計測することができる。
本実施形態では、超音波の伝搬時間に基づいて空間の３次元形状を推定する場合について説明したが、計測装置１０は、上述した方法と同様の方法により、特定の平面における空間の２次元形状を推定してもよい。

本実施形態では、送信装置２０は、指向性を有する超音波ビームを送信する例を示したが、本実施形態は、これに限られない。本実施形態は、送信装置２０が可聴音ビーム（つまり、超音波ビームとは異なる周波数を有する音波）を送信する場合にも適用可能である。

本実施形態において、計測装置１０は、対象空間ＳＰに配置される例を示したが、計測装置１０の配置はこれに限られるものではない。本実施形態は、計測装置１０が対象空間ＳＰの外部に配置され、且つ、通信を介して、送信装置２０、受信装置３０、及び外部装置４０と接続されてもよい。

変形例において、外部装置４０がカメラにより撮影することで計測又は検知する例を示したが、外部装置４０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、外部装置４０は、ジャイロセンサ、加速度センサ、傾きセンサ、圧力センサ、温度センサ、ＧＰＳセンサ、地磁気センサ等のセンサデータを利用することもできる。外部装置４０は、センサデータに基づいて、空間の形状の計測、又は物体の検知を行うことが可能である。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。

（５）付記
本実施形態の第１態様は、
対象空間ＳＰに配置され、かつ、音波の送信方向を変更可能な送信装置２０が音波を送信した第１時刻と、前記送信装置２０が音波を送信した第１角度とを取得する第１取得手段と、
対象空間ＳＰに配置され、かつ、音波の受信方向を変更可能な受信装置３０が音波を受信した第２時刻と、前記受信装置３０が音波を受信した第２角度とを取得する第２取得手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻とに基づいて、前記送信装置２０から送信された音波が前記受信装置３０に到達するまでの伝搬時間を特定する第１特定手段と、
前記伝搬時間に基づいて、前記送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測する計測手段と、
前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離とを含むデータセットを複数用いることにより、前記対象空間ＳＰの形状を推定する推定手段と、
を備える計測装置１０である。
第１態様によれば、異なる第１角度の各々により音波を送信する送信装置２０が音波を送信した第１角度と、受信装置３０が音波を受信した第２角度と、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離と、を含むデータセットを複数用いて対象空間ＳＰの形状を推定する。これにより、未知の空間の形状を精度よく推定することができる。

本実施形態の第２態様は、
前記第２取得手段は、前記受信装置から音波の受信波形を取得し、
前記受信波形の振幅を参照し、前記伝搬経路の反射回数を特定する第２特定手段を備え、
前記データセットは、前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離と、前記反射回数とを含む
計測装置１０である。
第２態様によれば、伝搬経路の反射回数を更に用いて対象空間ＳＰの形状を推定するため、未知の空間の形状をより精度よく推定することができる。

本実施形態の第３態様は、
前記対象空間を撮像することにより、前記対象空間の一部又は全部の形状を計測する他の計測装置（例えば、外部装置４０）から、計測結果を取得する第３取得手段と、
前記計測結果に基づいて、前記推定手段により推定された前記対象空間の形状を補正する補正手段と、
を備える計測装置１０である。
第３態様によれば、対象空間ＳＰを撮像することにより、対象空間の一部又は全部の形状を計測する他の計測装置から、計測結果に基づいて、推定された対象空間の形状を補正する。これにより、未知の空間の形状を精度よく推定することができる。

本実施形態の第４態様は、
前記対象空間を撮像することにより、前記対象空間内の物体の動きを検知する検知装置（例えば、外部装置４０）から、検知結果を取得する第４取得手段と、
前記検知結果に基づいて、前記推定手段により推定された前記対象空間の形状を補正する補正手段と、
を備える計測装置１０である。
第４態様によれば、撮影した対象空間ＳＰ内において、物体が動いたことを検知した情報に基づいて、対象空間の形状を補正する。これにより、未知の空間の形状を更に精度よく推定することができる。

本実施形態の第５態様は、
前記対象空間を撮像することにより、前記対象空間内の物体の動きを検知する検知装置（例えば、外部装置４０）から、検知結果を取得する第４取得手段と、
前記検知結果を取得した場合、前記第１取得手段と、前記第２取得手段と、前記第１特定手段と、前記計測手段と、前記推定手段との各処理を、再度実行する
計測装置１０である。
第５態様によれば、撮影した対象空間内において、物体が動いたことを検知した情報に基づいて、対象空間の形状の推定を再度実行する。これにより、未知の空間の形状を更に精度よく推定することができる。

本実施形態の第６態様は、
コンピュータ（例えば、プロセッサ１２）が、
対象空間ＳＰに配置され、かつ、音波の送信方向を変更可能な送信装置２０が音波を送信した第１時刻と、前記送信装置２０が音波を送信した第１角度とを取得し、
対象空間ＳＰに配置され、かつ、音波の受信方向を変更可能な受信装置３０が音波を受信した第２時刻と、前記受信装置３０が音波を受信した第２角度とを取得し、
前記第１時刻と前記第２時刻とに基づいて、前記送信装置２０から送信された音波が前記受信装置３０に到達するまでの伝搬時間を特定し、
前記伝搬時間に基づいて、前記送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測し、
前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離とを含むデータセットを複数用いることにより、前記対象空間ＳＰの形状を推定する、
計測方法である。

本実施形態の第７態様は、
コンピュータ（例えば、プロセッサ１２）を、上記各手段を実現させるためのプログラムである。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。

１ ：計測システム
１０ ：計測装置
１１ ：記憶装置
１２ ：プロセッサ
１３ ：入出力インタフェース
１４ ：通信インタフェース
２０ ：送信装置
２１ ：超音波振動子
２２ ：制御回路
２３ ：アクチュエータ
３０ ：受信装置
３１ ：超音波振動子
３２ ：制御回路
３３ ：アクチュエータ
４０ ：外部装置
４１ ：記憶装置
４２ ：プロセッサ
４３ ：入出力インタフェース
４４ ：通信インタフェース
４５ ：カメラ

Claims (7)

1. 対象空間に配置され、かつ、音波の送信方向を変更可能な送信装置が音波を送信した第１時刻と、前記送信装置が音波を送信した第１角度とを取得する第１取得手段と、
   対象空間に配置され、かつ、音波の受信方向を変更可能な受信装置が音波を受信した第２時刻と、前記受信装置が音波を受信した第２角度とを取得する第２取得手段と、
   前記第１時刻と前記第２時刻とに基づいて、前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する第１特定手段と、
   前記伝搬時間に基づいて、前記送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測する計測手段と、
   前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離とを含むデータセットを複数用いることにより、前記対象空間の形状を推定する推定手段と、
   を備える計測装置。
2. 前記第２取得手段は、前記受信装置から音波の受信波形を取得し、
   前記受信波形の振幅を参照し、前記伝搬経路の反射回数を特定する第２特定手段を備え、
   前記データセットは、前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離と、前記反射回数とを含む
   請求項１に記載の計測装置。
3. 前記対象空間を撮像することにより、前記対象空間の一部又は全部の形状を計測する他の計測装置から、計測結果を取得する第３取得手段と、
   前記計測結果に基づいて、前記推定手段により推定された前記対象空間の形状を補正する補正手段と、
   を更に備える請求項１又は２に記載の計測装置。
4. 前記対象空間を撮像することにより、前記対象空間内の物体の動きを検知する検知装置から、検知結果を取得する第４取得手段と、
   前記検知結果に基づいて、前記推定手段により推定された前記対象空間の形状を補正する補正手段と、
   を備える請求項１～３の何れかに記載の計測装置。
5. 前記対象空間を撮像することにより、前記対象空間内の物体の動きを検知する検知装置から、検知結果を取得する第４取得手段と、
   前記検知結果を取得した場合、前記第１取得手段と、前記第２取得手段と、前記第１特定手段と、前記計測手段と、前記推定手段との各処理を、再度実行する
   請求項１～３の何れかに記載の計測装置。
6. コンピュータが、
   対象空間に配置され、かつ、音波の送信方向を変更可能な送信装置が音波を送信した第１時刻と、前記送信装置が音波を送信した第１角度とを取得し、
   対象空間に配置され、かつ、音波の受信方向を変更可能な受信装置が音波を受信した第２時刻と、前記受信装置が音波を受信した第２角度とを取得し、
   前記第１時刻と前記第２時刻とに基づいて、前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定し、
   前記伝搬時間に基づいて、前記送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を計測し、
   前記第１角度と、前記第２角度と、前記伝搬距離とを含むデータセットを複数用いることにより、前記対象空間の形状を推定する、
   計測方法。
7. コンピュータを、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の計測装置の各手段を実現させるためのプログラム。
   
   
   

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