JP6132246B2

JP6132246B2 - 寸法計測方法

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Publication number: JP6132246B2
Application number: JP2015075369A
Authority: JP
Inventors: 治美山本; 肇直原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JP2015155911A

Description

本発明は、３次元計測により得られた座標値を用いて対象物の寸法を計測する寸法計測方法に関する。

対象物について３次元計測を行い、計測したデータを用いて３次元モデルを作成する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、対象物の３次元モデルを作成するために、レーザースキャナが測定した３次元点群位置データから対象物を構成する面を求め、面同士の交線を輪郭線として算出している。対象物を構成する面を求める際には、平面でも曲面でもない非面領域が除去された後、面のラベリングが行われ、さらに、ラベルの統合によって、連続する面が統合されている。また、特許文献１に記載された技術は、３次元モデルを生成するために、非面領域を除外した３次元点群位置データを用いて面を求め、さらに求めた面の境界線を定めている。

特開２０１２−２３０５９４号公報

一方、既存の建物の補修などのために、材料（たとえば、内装用のクロス）の必要量を見積もる場合には、部位ごとに材料の要否を判断し、また、部位ごとに材料の増減が必要である。しかしながら、特許文献１に記載された技術は、面の境界線によって面を区分しているだけであるから、この技術によって生成された３次元モデルを用いても、材料の必要量を精度よく見積もることはできない。すなわち、この種の目的に用いるには、対象物に関して精度のよい寸法図を生成することが必要になる。

本発明は、対象物について精度のよい寸法図を生成することを可能にした寸法計測方法を提供することを目的とする。

本発明に係る寸法計測方法は、対象物の３次元計測を行う計測装置から前記対象物に関する３次元の座標値を取得部が取得し、面抽出部が、前記対象物を構成している着目面を前記座標値に基づいて定め、かつ当該着目面の境界線の位置を抽出し、前記着目面に付設される特定の物体に相当する候補領域について、前記候補領域を囲むエッジの位置を領域抽出部が抽出し、前記物体の種類を指定する入力を入力部が入力装置から受け付け、前記境界線の位置と前記エッジの位置とから前記対象物に関する寸法図の作成に必要な寸法データを寸法生成部が生成し、かつ前記物体の種類に関する情報を用いて前記エッジの位置に対する前記物体の位置および寸法データを前記寸法生成部が補正することを特徴とする。

本発明は、対象物について計測した３次元の座標値を用いて対象物を構成している着目面を定め、着目面に付設されている特定の物体に相当する候補領域について、候補領域を囲むエッジの位置を抽出している。さらに、本発明は、境界線の位置とエッジの位置とから対象物に関する寸法図の作成に必要な寸法データを生成している。しかも、物体の種類に関する情報を用いてエッジの位置に対する物体の位置および寸法データを補正する。本発明は、このような構成により、対象物について精度のよい寸法図を生成することが可能になるという利点がある。

実施形態１を示すブロック図である。実施形態１の動作例を示す図である。実施形態１を適用する空間の例を示す斜視図である。実施形態１の動作例を示す図である。実施形態１で用いるウインドウの例を示す図である。実施形態１により生成された寸法図の例を示す図である。実施形態１の動作をフローチャートで示す図である。実施形態２、実施形態３を示すブロック図である。実施形態２、実施形態３の動作例を示す図である。実施形態２、実施形態３を適用する空間の例を示す平面図である。実施形態２の動作をフローチャートで示す図である。実施形態３の動作をフローチャートで示す図である。

（概要）
図１に示すように、以下に説明する寸法計測装置１０は、取得部１１と面抽出部１２と領域抽出部１３と寸法生成部１４とを備える。取得部１１は、対象物２０の３次元計測を行う計測装置３０から対象物２０に関する３次元の座標値を取得する。面抽出部１２は、対象物２０を構成している着目面２１（図３参照）を前記座標値に基づいて定め、かつ当該着目面２１の境界線の位置を抽出する。領域抽出部１３は、着目面２１に付設されている特定の物体２２（図２参照）に相当する候補領域２３（図３参照）について、候補領域２３を囲むエッジの位置を抽出する。寸法生成部１４は、前記境界線の位置と前記エッジの位置とから対象物２０に関する寸法図の作成に必要な寸法データを生成する。

また、寸法計測装置１０は入力部１５をさらに備えることが望ましい。入力部１５は、物体２２の種類を指定する入力を入力装置４０から受け付ける機能を有する。この場合、寸法生成部１４は、物体２２の種類に関する情報を用いて前記エッジの位置に対する物体２２の位置および寸法データを補正する。

また、入力部１５は、候補領域２３が存在する範囲を指定する入力を受け付ける機能を有することが望ましい。この場合、領域抽出部１３は、入力部１５に指定された範囲から候補領域２３を抽出する。

図８に示すように、寸法計測装置１０は、前記座標値の着目面２１に対する距離が基準値を超えており、かつ着目面２１に付設されている領域を、ランド２４として抽出するランド抽出部１６を備えていてもよい。

この場合、入力部１５は、ランド２４のうち物体２２に相当するランド２４を対話的に指定する入力を受け付ける機能を有することが望ましい。さらに、領域抽出部１３は、入力部１５に指定されたランド２４を候補領域２３とすることが望ましい。

あるいはまた、ランド抽出部１６は、あらかじめ定められた複数種類の基準形状とランド２４との類似度を評価することが望ましい。この場合、領域抽出部１３は、ランド２４のうち前記基準形状のいずれかがフィッティングするランド２４を候補領域２３とし、かつランド２４にフィッティングした基準形状の輪郭線をエッジとすることが望ましい。

取得部１１は、計測装置３０が前記座標値ごとに色情報を出力する機能を有する場合に前記座標値に加えて前記色情報を取得する機能を有することが望ましい。この場合、領域抽出部１３は、あらかじめ定められた範囲の色情報が付随する前記座標値を候補領域２３の座標値とみなす機能を有する。

以下に説明する寸法計測システムは、上述したいずれかの寸法計測装置１０と、計測装置３０とを備える。また、寸法計測システムは、入力装置４０を備えることが望ましい。

寸法計測装置１０は、プログラムに従って動作するコンピュータを主なハードウェア要素として構成される。すなわち、プログラムは、コンピュータを上述した寸法計測装置１０として機能させる。このようなプログラムは、専用のコンピュータにＲＯＭ（Read Only Memory）として搭載するほか、汎用のコンピュータに対して、インターネットのような電気通信回線を通して提供されるか、コンピュータで読取可能な記録媒体を用いて提供される。

（実施形態１）
図１に示すように、以下に説明する寸法計測システム１は、対象物２０（図２参照）の３次元計測を行う計測装置３０と、対象物２０の３次元計測の結果から対象物２０の寸法計測を行う寸法計測装置１０とを備える。本実施形態では、３次元計測の対象物２０は、図２に示すように、建物の内部に設けられた部屋を想定しているが、対象物２０は建物の内外のどちらであってもよく、また建物以外の対象物２０であっても、以下に説明する技術は適用可能である。

３次元計測を行う計測装置３０は、いわゆる３Ｄレーザスキャナである。３Ｄレーザスキャナは、ビーム状のパルスレーザを立体的に走査し、投光から受光までの時間差（飛行時間）によって、パルスレーザを照射した部位の３次元座標を出力するように構成されている。計測装置３０が出力する３次元座標は直交座標系の座標値である。計測装置３０の座標系は、対象物２０の配置に依存することなく設定される。たとえば、ｚ軸が鉛直方向に定められ、基準点が海抜０ｍに定められる。あるいは、計測装置３０を設置した平面がｘｙ平面に定められる構成でもよい。

計測装置３０は、対象物２０において、パルスレーザが照射された位置ごとに３次元座標を出力する。以下では、３次元座標のデータが得られる位置を測定点と呼ぶ。また、計測装置３０から出力される３次元座標のデータを第１のデータと呼ぶ。この種の構成の計測装置３０は、３次元座標を、たとえば１ｍｍ程度の精度で計測することが可能である。

計測装置３０は、飛行時間を計測するのではなく、三角測量法の原理を用いる構成などを採用してもよい。また、計測装置３０は、ビーム状のパルスレーザを照射する構成に限定されず、線状、縞状、格子状などのパターンを投影する構成を採用してもよく、ステレオ画像法などを採用した構成でもよい。さらに、計測装置３０は、時間経過に伴って強度が所定の規則で変化する強度変調光を投光し、強度変調光を投光した空間からの反射光を受光することにより、投光時と受光時との強度変調光の位相差を検出し、この位相差から飛行時間を求める構成でもよい。この種の構成としては、エリアイメージセンサで受光することにより、画素値を距離値とする距離画像センサが知られている。

さらに、計測装置３０は、３次元計測を行うだけではなく、対象物２０を撮像する機能を備えていることが望ましい。そのため、計測装置３０は、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサのような固体撮像素子と、パルスレーザを走査する範囲と同等の視野が得られるように固体撮像素子の前方に配置された広角の光学系とを備える。この種の計測装置３０には、Kinect（登録商標）などが知られている。撮像された画像は、モノクロの濃淡画像であってもよいが、以下では、カラー画像であって、ＲＧＢのような色刺激値に加えて輝度のデータを出力する場合を想定している。計測装置３０から出力される画像のデータを第２のデータと呼ぶ。

第１のデータは、第２のデータの各画素に対応付けられる。すなわち、第２のデータの各画素と第１のデータを取得する測定点とは一対一に対応付けられ、計測装置３０から出力される。したがって、計測装置３０は、第１のデータとして測定点の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を出力し、第２のデータとして測定点に関する３種類の色刺激値（ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３）および測定点に関する輝度（ＬＭ）を出力する。以下では、色刺激値（ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３）および輝度（ＬＭ）をまとめて色情報と呼ぶ。

上述のように、計測装置３０は、対象物２０の３次元形状に関する第１のデータと、対象物２０の色情報に関する第２のデータとを出力する。第２のデータは、測定点の３次元座標と対応付けられることにより、カラー画像のデータとして用いられる。すなわち、カラー画像の特定の画素を選択すると、測定点を選択したことと等価であり、当該画素に対応した第１のデータが抽出される。なお、計測装置３０は、第１のデータのみを出力する構成であってもよい。

本実施形態において、対象物２０は部屋であるから、対象物２０は、図２に示すように、床面３１と天井面３２と壁面３３とを備える。したがって、計測装置３０は、対象物２０の内側空間に関する第１のデータおよび第２のデータを出力する。以下、床面３１と天井面３２と壁面３３とを区別しない場合には、単に面３と記載する。天井面３２は、床面３１と平行ではない場合もあるが、ここでは、天井面３２が床面３１と平行である場合を想定する。

計測装置３０の視野（計測範囲）は比較的広いが、計測を１回行うだけでは、対象物２０について内側空間の全体を計測することはできない。もちろん、計測の目的によっては、対象物２０の内側空間のうちの着目する一部のみを計測すればよいことがあり、この場合は、計測を１回行うだけでも目的を達成できる場合がある。

計測装置３０は、配置および向きを変えて計測を複数回行うことも可能である。計測装置３０の機能については詳述しないが、計測装置３０は、複数回の計測により得られた第１のデータおよび第２のデータを、測定点の属性に基づいて重複なくつなぎ合わせる機能を有している。したがって、複数回の計測において、計測装置３０を適正に配置すれば、計測装置３０から出力される第１のデータおよび第２のデータは、対象物２０の全面に関する情報を含むことになる。

寸法計測装置１０は、計測装置３０から取得したデータを用いて対象物２０を構成している面３を抽出する。寸法計測装置１０は、抽出した面を用いて、対象物２０に関する各種情報を抽出する機能を備えていてもよい。

寸法計測装置１０は、プログラムに従って動作するコンピュータを用いて構成される。すなわち、コンピュータを、寸法計測装置１０として機能させるプログラムを用いることにより、寸法計測装置１０が実現される。

コンピュータは、入力装置４０としてキーボード、ポインティングデバイスを備え、出力装置４１としてディスプレイ装置を備えることが望ましい。また、コンピュータは、入力装置４０としてのタッチパネルが、出力装置４１であるディスプレイ装置と一体化されたタブレット端末あるいはスマートフォンなどでもよい。寸法計測装置１０は、入力装置４０から入力された情報を取得するインターフェイス部である入力部１５を備えており、また、出力装置４１に情報を出力するためのインターフェイス部である出力部１７を備える。インターフェイス部は、データを受け渡す回路を意味している。

また、コンピュータは、汎用ではなく、専用に設計されていてもよい。さらに、コンピュータは、コンピュータサーバ、あるいはクラウドコンピューティングシステムであってもよく、利用者は、コンピュータサーバあるいはクラウドコンピューティングシステムとの通信が可能な端末装置を用いて、以下に説明する機能を享受するようにしてもよい。

寸法計測装置１０は、図１のように、計測装置３０から第１のデータおよび第２のデータを取得する取得部１１を備える。取得部１１は、第２のデータを取得することが望ましいが、第１のデータのみを取得するように構成されていてもよい。

寸法計測装置１０は、取得部１１が取得した対象物２０に関する第１のデータを用いて対象物２０を構成している面３を抽出する面抽出部１２を備える。本実施形態では、対象物２０として部屋を想定しているから、面３の一部は、計測装置３０から見て家具、設備などの背後に隠れている場合があり、隠れている部位については３次元計測を行うことができない。そのため、面抽出部１２は、面３の一部から得られた情報と、面３に関する知識とを用いて、面３の全体形状を推定し、面３の全体形状から対象物２０の全体形状を推定する機能を有する。

面３の一部の情報を用いるために、面抽出部１２は、第２のデータを用いてカラー画像を出力装置４１であるディスプレイ装置に表示する機能と、カラー画像において入力装置４０で指定された領域を面３が存在する領域として認識する機能とを有している。利用者は、出力装置４１に表示されたカラー画像を見て、面３の色情報を面３の種類を識別する判断材料に用いることにより、面３の種類を比較的容易に見分けることが可能になる。

出力装置４１の画面に対象物２０の全体を示すカラー画像が表示されている状態において、面抽出部１２は、カラー画像における所望の領域を入力装置４０で指定することを許可する。利用者が面３を指定する際、適宜形状の選択枠を出力装置４１の画面に表示し、指定しようとする面３の範囲内に選択枠が含まれるように選択枠を移動させることが望ましい。選択枠は、種々の形状が考えられるが、四角形、三角形、楕円形などの単純な形状を用いることが望ましい。

上述のように、利用者が入力装置４０を用いて面３の範囲内に選択枠を設定することにより、出力装置４１に表示された画像に対して、面３に属する測定点の抽出範囲が選択枠によって対話的に入力される。つまり、利用者は、出力装置４１の画面に表示されている画像を見て、入力装置４０を操作することにより、部屋を囲む複数の面３（床面３１、天井面３２、個々の壁面３３）に対して選択枠を設定する。

面抽出部１２は、選択枠の範囲内で選択枠の輪郭との相対位置があらかじめ定められている３個の測定点について第１のデータを抽出する。第１のデータは、３次元座標であるから、同一平面に含まれる３個の座標値が得られることによって、選択枠で設定された３個の測定点を通る平面の式が一意に決定される。要するに、３個の測定点を含む平面を表す数式が求められる。平面の式は、一般に、第１のデータである座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄという形式で表される。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。

面３に関する知識は、たとえば、面３の形状に関する知識と、異なる面３の配置に関する知識とを含む。面３の形状に関しては、たとえば、「建物の部屋は平面の集合で囲まれている」という知識を用いる。面３が平面ではない場合、面は比較的簡単な曲面（断面Ｕ字状、半球状など）を用いることが可能であるが、本実施形態では、面３が平面である場合を想定する。異なる面３の配置に関しては、「隣接する面３の境界線は、隣接する面３の交線に含まれる」という知識を用いる。さらに、面３が平面である場合、「境界線の一端である頂点は、３枚の面３に共有される」という知識が用いられる。

面抽出部１２は、計測装置３０から出力された第１のデータあるいは第２のデータに対して、上述のような知識を適用して対象物２０の面３を自動的に抽出する。そのため、面抽出部１２は、面３を特定し、かつ特定した面３に属する複数個（３個以上）の測定点における第１のデータを用いて、特定した面３を表す数式を生成する。

面抽出部１２は、生成した数式を用いて３枚の面３が共有する頂点を抽出し、抽出した頂点を結ぶ直線を隣接する２枚の面３の境界線として抽出する。したがって、面抽出部１２は、対象物２０の概略の形状を頂点と境界線との集合で表すデータを生成し、各頂点の座標値、および各頂点を端点とするリンクとを対応付けて記憶する。

面抽出部１２が記憶するデータを、出力装置４１の画面に描画を行うプログラムに引き渡すと、出力装置４１であるディスプレイ装置の画面に、対象物２０に含まれる面３を境界線で区切った線画（ワイヤフレームモデル）が描画される。

上述した動作例において、面抽出部１２は、利用者が抽出しようとする面３を対話的に指定しているが、他に制約条件を加えることによって、少なくとも一部の面３を自動的に特定することも可能である。たとえば、床面３１と天井面３２とが平行であることが既知であるとき、床面３１および天井面３２が単純な平面であれば、床面３１と天井面３２とを自動的に認識することが可能である。また、面３のうち隠れている部位が露出している部位よりも面積が小さいことが既知であれば、度数分布によって面３の位置を推定することが可能である。ただし、面３を自動的に抽出する技術は、要旨ではないから、説明を省略する。

いずれにしても、面３を表す数式が求められると、面３と他の物品との識別が可能である。たとえば、計測装置３０からの距離を補助的な情報として用いることにより、壁面３３と家具などとを分離することが可能である。

ところで、図３のように、部屋を囲んでいる床面３１、天井面３２、壁面３３には、アウトレット（コンセント）、壁スイッチ、窓、空調装置（エアコン）、照明器具、レンジフード、床下収納庫などから選択される種々の物体２２が付設されることが多い。クロスの張り替えを行う場合などには、これらの物体２２を避けるようにクロスの寸法が割り出される。また、リフォームの際に床材などを割り付けるためにも、これらの物体２２の位置を正確に知る必要がある。

以下では、面抽出部１２が抽出した複数の面３のうちの１面を着目面２１として、着目面２１に付設されている物体２２の位置を求める技術について説明する。着目面２１は、面抽出部１２が抽出したすべての面から選択可能であり、面抽出部１２が各面を順番に自動的に着目面２１として選択する構成と、利用者が入力装置４０を用いて特定する構成とのいずれかを採用する。

以下の説明では、入力装置４０を用いて指定された１つの面３を着目面２１とする。また、着目面２１は、隣接する面３との境界線が全周に亘って抽出されていることを条件とする。限定する趣旨ではないが、多くの場合、着目面２１の外周の形状は矩形状になるから、以下では、着目面２１が矩形状である場合について説明する。着目面２１が、五角形状、台形状のような他の形状になる場合であっても、以下に説明する技術は採用可能である。

面抽出部１２が着目面２１を定めると、寸法計測装置１０に設けられた領域抽出部１３は、着目面２１に付設された物体２２に相当する候補領域２３を抽出する。本実施形態の領域抽出部１３は、図４（ａ）に示すように、候補領域２３が存在する範囲を指定する指定枠２５を入力装置４０から受け取るように構成されている。すなわち、領域抽出部１３は、利用者による入力装置４０の操作を通して候補領域２３の大まかな範囲が指定枠２５により指定されると、指定枠２５の中で候補領域２３を囲むエッジの位置を抽出する。

候補領域２３を囲むエッジの位置を抽出するには、着目面２１と候補領域２３との属性の相違を利用し、着目面２１と候補領域２３とを区別する。着目面２１と候補領域２３とを区別するために利用する属性は、色情報と座標値との少なくとも一方である。

色情報を用いて着目面２１と候補領域２３とを区別する場合、着目面２１の色情報について範囲が定められ、この範囲を逸脱する色情報を持つ測定点の座標値が候補領域２３の座標値とみなされる。色情報の範囲は、色情報から求められる色度の距離（差）あるいは色度図上の領域などによって定められる。

一方、座標値を用いて着目面２１と候補領域２３とを区別する場合、着目面２１に対する幾何学的な距離が用いられる。つまり、着目面２１に対する測定点の幾何学的な距離が基準値を超えており、かつ着目面２１との距離が基準値を超える複数個の測定点が、着目面２１に沿う面内において連結領域を形成している場合に、この連結領域が候補領域２３とみなされる。

上述のようにして着目面２１と候補領域２３とが区別されると、図４（ｂ）のように、指定枠２５の中で候補領域２３とみなされた領域が出力装置４１の画面上の表示から除外される（たとえば、白抜きになる）。すなわち、候補領域２３となる座標値を持つ画素が出力装置４１の画面からは除外される。

次に、領域抽出部１３は、着目面２１を表す平面上で指定枠２５に囲まれた範囲であって、確実に候補領域２３の範囲内である位置を始点として、着目面２１の境界線に沿う２方向に走査を行うことにより、候補領域２３のエッジの位置を求める。指定枠２５は、多くの場合、候補領域２３と中心の位置が大きくずれないように設定されるから、指定枠２５の中心あるいは重心を始点の位置とすれば、始点の位置は候補領域２３に含まれると考えられる。あるいはまた、指定枠２５の中で、着目面２１から除外された画素の範囲で中心あるいは重心を始点の位置とすればよい。

たとえば、図４（ｃ）に示す例において、指定枠２５の中心の位置を始点２６に用いている。この例では、着目面２１は図の上下方向の境界線と、左右方向の境界線とに囲まれているから、領域抽出部１３は、図に矢印付きの直線で示しているように、始点２６から上下両方向および左右両方向にそれぞれ走査を行って候補領域２３のエッジを求める。候補領域２３のエッジが着目面２１の境界線と平行である場合、始点２６から上下方向と左右方向とに走査して求めたエッジの座標を、図４（ｄ）のように、候補領域２３のエッジの位置に定めることが可能である。

いま、説明を簡単にするために、着目面２１がｘｚ平面であると仮定する。また、候補領域２３のエッジは、矩形状であって、各辺がｘ方向またはｚ方向に平行であると仮定する。この場合、候補領域２３のエッジは、ｚ＝ｘ１，ｚ＝ｘ２，ｘ＝ｚ１，ｘ＝ｚ２の４本の直線になる（ｘ１，ｘ２，ｚ１，ｚ２は候補領域２３により定まる）。したがって、候補領域２３の範囲内で定めた始点２６からｘ方向とｚ方向とに走査することによって求められるエッジとの交点の座標に基づいて、候補領域２３のエッジが定められる。

候補領域２３のエッジが着目面２１の境界線と平行である保証がない場合、領域抽出部１３は、始点２６からの走査によって求めたエッジ上の１つの点からエッジとなる座標を追跡することにより、候補領域２３のエッジの位置を定めてもよい。候補領域２３のエッジとして抽出される座標は、直線上に存在していない可能性があるから、着目面２１と同様に、直線の式を当て嵌めることによって、候補領域２３を囲むエッジを定めるようにしてもよい。

図４に示す例のように、候補領域２３の一部が着目面２１に囲まれていない場合（たとえば、物体２２が複数の面３で形成される角に存在する場合）、１つの着目面２１の中では候補領域２３のエッジを全周に亘って決定することができない。このような場合、走査によって定めることができないエッジは、着目面２１の境界線を候補領域２３のエッジに代用すればよい。

候補領域２３は、上述のような矩形状だけではなく、円形状、楕円形状、三角形状などの簡単な幾何学形状になる場合もある。物体２２の形状は利用者にとっては既知であるから、物体２２の形状を含めた種類に関する情報を領域抽出部１３に与えることによって、エッジを当て嵌める形状を選択することが可能になる。エッジを当て嵌める形状が既知である場合、領域抽出部１３は、エッジの座標を追跡し、追跡した座標との誤差を最小にするように、当て嵌める形状の大きさを調節すればよい。

上述のようにして候補領域２３を囲むエッジが定まると、領域抽出部１３は、エッジを規定する情報を記憶する。エッジが矩形状である場合、４個の頂点の座標値を記憶すればよく、エッジが円形状である場合、円の直径（または半径）と中心の座標値を記憶すればよい。なお、エッジが円形状の場合に、領域抽出部１３は、着目面２１の境界線に平行な辺を持ち、円に外接する矩形を設定し、この矩形の４つの頂点（あるいは対角線上の２つの頂点）の位置を記憶するようにしてもよい。楕円形状、三角形状の場合も同様であり、領域抽出部１３は、エッジの形状を一意に特定できる情報を記憶すればよい。

領域抽出部１３は、着目面２１から候補領域２３を切り出す際の属性、および候補領域２３の種類あるいは候補領域２３の形状を指定させるために、図５に示すような内容のウインドウ４２を出力装置４１の画面に表示する。このウインドウ４２が表示されている状態で、領域抽出部１３は、入力装置４０から入力された情報を受け付ける。

図示例では、候補領域２３に対応する物体２２の種類として、「開口部」「配線器具」「その他」の指定が可能であり、「その他」については、「矩形」と「円」とがラジオボタンによって択一的に指定可能になっている。また、基準値（「切出し幅」）はｍｍを単位として、設定可能であり、図示例では「５ｍｍ」に設定している。したがって、着目面２１からの距離が５ｍｍ離れた測定点は、候補領域２３の測定点と判断される。

ところで、計測装置３０は、距離を計測するから、３次元の座標値から対象物２０の実寸が得られる。したがって、上述のように候補領域２３を囲むエッジの位置が定められると、寸法生成部１４は、計測装置３０で計測した座標値を用いて、着目面２１の境界線から候補領域２３のエッジまでの寸法、候補領域２３の寸法などを求める。すなわち、寸法生成部１４は、寸法図の作成に必要な寸法データを生成する。

ただし、候補領域２３に対応する物体２２が、窓である場合と配線器具である場合とでは、実測した寸法と、寸法図に書き入れる寸法との扱い方に相違がある。そこで、寸法生成部１４は、物体２２の種類に関する情報を用いて、エッジの位置に対する物体２２の位置および寸法を補正する。図６は、寸法生成部１４が生成した寸法データを用いて作図した寸法図の例であって、開口部としての窓２２１に対しては、境界線からエッジまでの距離のほか、窓の寸法が記述され、配線器具２２２に対しては、境界線からエッジまでの距離のみが記述されている。

本実施形態において候補領域２３のエッジの位置を決定するまでの手順を図７にまとめて示す。図７は、計測装置３０から３次元の座標値を取得した後の手順を示している。本実施形態では、面抽出部１２が、入力装置４０から着目面２１を選択する入力を受け付けた後（Ｓ１１）、領域抽出部１３が、入力装置４０から指定枠２５を用いて候補領域２３の範囲をおおまかに指定する入力を受け付ける（Ｓ１２）。さらに、領域抽出部１３は、入力装置４０から物体２２の種類を指定する入力を受け付ける（Ｓ１３）。ステップＳ１２とステップＳ１３とは入れ替え可能である。これらの情報が入力されると、領域抽出部１３は、候補領域２３のエッジの位置を抽出し（Ｓ１４）、寸法生成部１４は、寸法図を記述するための寸法データを生成する（Ｓ１５）。

本実施形態では、寸法データを出力した後の処理については、記載していないが、出力装置４１としてのディスプレイ装置の画面に寸法図を表示するほか、出力装置４１としてのプロッタ、プリンタなどを用いて寸法図の印刷を行うことも可能である。

（実施形態２）
実施形態１では、領域抽出部１３は、入力装置４０から候補領域２３のおおまかな範囲を指定する指定枠２５を入力させているが、本実施形態は、図９（ｂ）のように、候補領域２３の可能性がある領域をランド２４として自動的に抽出する構成を採用している。つまり、寸法計測装置１０は、図８のように、ランド２４を自動的に抽出するランド抽出部１６を備えている。

ランド抽出部１６は、着目面２１に対する距離が基準値を超える測定点２８により形成される連結領域をランド２４に定める。すなわち、実施形態１において指定枠２５の中で着目面２１と候補領域２３とを分離するために用いた技術と同様であるが、本実施形態では、図９（ａ）のように得られる着目面２１の範囲内の測定点２８について、着目面２１と測定点２８との距離を用いてランド２４を抽出している。具体的には、着目面２１に付設された物体２２の表面は、図１０のように、着目面２１に対して室内側あるいは室外側にずれていると考えられる。したがって、ランド抽出部１６は、着目面２１までの距離が基準値２７を超える測定点２８による連結領域が形成されていれば、候補領域２３の可能性があるランド２４として抽出する。

領域抽出部１３での処理を簡単にするために、図９（ｃ）のように、ランド抽出部１６は抽出したランド２４にラベルを付与しておくことが望ましい（図示例では、（１）（２）のラベルが付与されている）。ランド２４にラベルが付与されていれば、不要なランド２４を除去する際に、ラベルを指定するだけで、ランド２４に属する測定点を候補領域２３から一括して除外することが可能になる。たとえば、ラベル（１）が付与されたランド２４に属する測定点を候補領域２３から除外する場合、ラベル（１）を指定すれば、ランド２４に属する測定点を一括して候補領域２３から除外できる。ラベル（１）のみを指定した場合は、ラベル（２）が付与されたランド２４は候補領域２３として残される。この場合、ラベル（１）が付与されたランド２４の測定点２８は元に戻される。

たとえば、壁掛け時計とドアとがランド２４として抽出された場合、壁掛け時計は、取り外すことができるから、候補領域２３に含める必要がない。このような場合に、領域抽出部１３は、入力装置４０から候補領域２３として残すランド２４の指定を受け付けることによって、ドアに対応するランド２４を候補領域２３として残すことが可能になる。あるいは、領域抽出部１３は、入力装置４０から所望のランド２４を除外する入力を受け付けることによって、壁掛け時計に対応するランド２４を候補領域２３から除外することが可能になる。

領域抽出部１３は、出力装置４１の着目面２１およびランド２４を表示し、候補領域２３に含めるランド２４あるいは候補領域２３から除外するランド２４を、入力装置４０を用いて対話的に指定できるように構成される。したがって、入力部１５が、候補領域２３として採用するランド２４を指定する入力を入力装置４０から受け付けることにより、候補領域２３として扱うランド２４が定められる。なお、入力装置４０が候補領域２３から除外するランド２４を指定するように構成され、かつ領域抽出部１３が除外されていないランド２４を採用するように構成されていても実質的に等価である。

他の構成および動作は実施形態１と同様である。本実施形態の動作をまとめると、図１１のようになる。すなわち、面抽出部１２が、入力装置４０から着目面２１を選択する入力を受け付けた後（Ｓ２１）、ランド抽出部１６が、着目面２１に対して基準値を超える距離の測定点を抽出して除外する（Ｓ２２）。さらに、ランド抽出部１６は、除外された測定点の集合であるランド２４に、それぞれラベルを付与する（Ｓ２３）。

ランド２４にラベルが付与されると、領域抽出部１３は、ランド２４を出力装置４１の画面に表示し（Ｓ２４）、入力装置４０からの指示を受け付ける（Ｓ２５）。領域抽出部１３は、入力装置４０からの指示によって、候補領域２３として採用するランド２４がある場合には（Ｓ２６：Ｙ）、ランド２４ごとに入力装置４０から物体２２の種類を指定する入力を受け付ける（Ｓ２７）。つまり、候補領域２３になるランド２４が複数個ある場合には、複数個のランド２４について、それぞれ物体２２の種類が指定される。ステップＳ２７はステップＳ２５より先に処理することが可能である。ステップＳ２７の後、領域抽出部１３は、候補領域２３のエッジの位置を抽出し（Ｓ２８）、寸法生成部１４は、物体２２の種類を加味して、寸法図を記述するための寸法データを生成する（Ｓ２９）。

領域抽出部１３は、候補領域２３として採用するランド２４が入力装置４０から指示されなければ（Ｓ２６：Ｎ）、処理を終了する。つまり、ランド抽出部１６が抽出したランド２４に、物体２２に対応したランド２４が存在しなければ、処理を終了する。なお、図１１の動作例は、候補領域２３になるランド２４が複数存在する場合には、複数の候補領域２３を一括して指定することを想定している。

（実施形態３）
実施形態２では、着目面２１に対する距離が基準値を超える測定点の連結領域であることだけを条件にランド２４が抽出されている。そのため、ランド２４には、物体２２ではない領域が含まれており、入力装置４０を用いて利用者が物体２２に対応するランド２４を選択する作業が必要になっている。物体２２ではないランド２４が多数個になると、手作業で不要なランド２４を選択する作業は利用者にとって負担になる。

本実施形態は、ランド２４が物体２２に対応するか否かを自動的に判断することによって、入力装置４０を用いて物体２２に対応するランド２４を選択する作業を省力化している。すなわち、本実施形態の技術を採用することにより、不要なランド２４の個数が低減され、物体２２に対応しないランド２４を選択する作業が軽減される。本実施形態の構成は、図８に示した実施形態２と同様であってランド抽出部１６を備える。

ランド２４が物体２２に対応するか否かを判断するために、ランド抽出部１６は、物体２２に相当する複数種類の基準形状をあらかじめ定めている。基準形状は、テンプレートに相当するが、幾何学的な形状（矩形、円、楕円、三角など）が定められているだけであって、寸法（ディメンション）はランド２４に合うように調節可能になっている。

ランド抽出部１６は、抽出したランド２４ごとに基準形状の寸法を変化させて類似度を評価し、ランド２４との類似度がもっとも高い基準形状を抽出する。つまり、複数の基準形状についてランド２４との類似度が高くなるように寸法を調整し、寸法が調節された基準形状のうちランド２４との類似度が最大になる基準形状を抽出する。抽出された基準形状についてランド２４との類似度が所定の評価値の範囲内であれば、この基準形状はランド２４にフィッティングすると判断される。領域抽出部１３は、基準形状がフィッティングするランド２４を候補領域２３に用いる。また、基準形状がランド２４にフィッティングした場合に、候補領域２３のエッジは基準形状の輪郭線で代用可能であるから、候補領域２３のエッジを抽出する処理は不要になる。

ところで、基準形状にフィッティングするランド２４は、おおむね物体２２に対応しているから、候補領域２３に用いることが可能であるが、対象物２０の形状によっては、物体２２に対応していないランド２４が残っている場合がある。そのため、本実施形態においても実施形態２と同様に、物体２２に対応しないランド２４を入力装置４０を用いた手作業で除去することを可能にしている。

他の構成および処理は実施形態１、実施形態２と同様である。本実施形態の動作をまとめると、図１２のようになる。すなわち、面抽出部１２が、入力装置４０から着目面２１を選択する入力を受け付けた後（Ｓ３１）、ランド抽出部１６が、着目面２１に対して基準値を超える距離の測定点を抽出して除外する（Ｓ３２）。さらに、ランド抽出部１６は、複数種類の基準形状とランド２４との類似度を評価し、ランド２４のうち基準形状のいずれかがフィッティングするランド２４を抽出する（Ｓ３４）。その後、ランド抽出部１６は、基準形状にフィッティングしたランド２４にラベルを付与する（Ｓ３４）。

以後は、実施形態２と同様の処理である。すなわち、ランド２４にラベルが付与されると、領域抽出部１３は、ランド２４を出力装置４１の画面に表示し（Ｓ３５）、入力装置４０からの指示を受け付ける（Ｓ３６）。領域抽出部１３は、入力装置４０からの指示によって、候補領域２３として採用するランド２４が存在する場合には（Ｓ３７：Ｙ）、ランド２４ごとに入力装置４０から物体２２の種類を指定する入力を受け付ける（Ｓ３８）。ここで、ステップＳ３３において基準形状をランド２４にフィティングしているから、基準形状の輪郭線を候補領域２３のエッジに用いる。その後、寸法生成部１４は、物体２２の種類を加味して、寸法図を記述するための寸法データを生成する（Ｓ３９）。

また、領域抽出部１３は、候補領域２３として採用するランド２４が存在しなければ（Ｓ２６：Ｎ）、処理を終了する。つまり、ランド抽出部１６が抽出したランド２４に、物体２２に対応したランド２４が存在しなければ、処理を終了する。

なお、上述した各実施形態において、寸法計測装置１０は、第２のデータを用いる場合を例としたが、第２のデータは、必ずしも必要ではなく、上述した技術から明らかなように、第１のデータのみでワイヤフレームモデルを生成することが可能である。

１０寸法計測装置
１１取得部
１２面抽出部
１３領域抽出部
１４寸法生成部
１５入力部
２０対象物
２１着目面
２２物体
２３候補領域
３０計測装置
４０入力装置

Claims

対象物の３次元計測を行う計測装置から前記対象物に関する３次元の座標値を取得部が取得し、
面抽出部が、前記対象物を構成している着目面を前記座標値に基づいて定め、かつ当該着目面の境界線の位置を抽出し、
前記着目面に付設される特定の物体に相当する候補領域について、前記候補領域を囲むエッジの位置を領域抽出部が抽出し、
前記物体の種類を指定する入力を入力部が入力装置から受け付け、
前記境界線の位置と前記エッジの位置とから前記対象物に関する寸法図の作成に必要な寸法データを寸法生成部が生成し、かつ前記物体の種類に関する情報を用いて前記エッジの位置に対する前記物体の位置および寸法データを前記寸法生成部が補正する
ことを特徴とする寸法計測方法。