JP6502525B2 - 物体測定装置及び物体測定方法 - Google Patents

Description

本発明は物体測定装置及び物体測定方法に係り、特に円柱状又は円筒状の物体の検査において、物体の径を測定する物体測定装置及び物体測定方法に関する。

円柱状の物体である鉄筋を用いた構造物の建設工事では、その施工品質を確保するため、配筋検査が行われる。配筋検査は、施工した鉄筋が配筋図通りに配置されているか否かを検査する。この配筋検査の方法の一つとして、写真計測の技術を利用する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、写真計測用基準点を有する専用の計測用治具を鉄筋と共に撮像し、得られた画像を解析して、鉄筋の径や鉄筋の間隔を測定する方法が提案されている。

また、特許文献２には鉄筋の径を精度よく求める方法が記載されている。この方法は、マーカ付きの背景バーを鉄筋の背後に設置し、カメラで鉄筋を撮像し、画像の１ピクセルあたりの長さ及び鉄筋が背景バーに射影された画像のピクセル数から、鉄筋の径長Ｗｍｋを算出し、また、カメラから背景バーに射影された鉄筋の右端までの距離ＬｔｋＲ、及び左端までの距離ＬｔｋＬをそれぞれ計算する。そして、鉄筋の断面は、上記算出した三辺の長さをＷｍｋ、ＬｔｋＲ及びＬｔｋＬとする三角形の内接円となるので、内接円の直径から実際の鉄筋の径長Ｒｋを求めるようにしている。

特開２０１０−２６６２０２号公報 特開２０１２−６７４６２号公報

特許文献１の方法は、専用の計測用治具を画像に写し込まなければならず、汎用性が低いという欠点がある。

また、鉄筋組立体の一つの面に配置された複数の鉄筋を斜めから撮像し、鉄筋の径及び間隔を測定する場合、鉄筋の径の計測に問題点がある。鉄筋は略円柱形をしているので、平面とは違い見る角度によって細く写るということは無く、これを平面と同様に撮像する角度により補正すると、実際の鉄筋よりも太く測定されるという問題がある。

図１７を用いて説明すると、平面４と円柱６とを斜めから撮像した場合、円柱６の直径に相当する平面４は、一点鎖線で示すように円柱６の径よりも細く写るが、円柱６は、実線で示すように正面から見たのと同じ大きさに写る。

よって、専用の計測用治具と同じ平面と規定して略円柱形の鉄筋の径を測る、特許文献１に記載の方法を採用すると、測定結果に誤差が生じる。

一方、特許文献２に記載の方法は、鉄筋の径を精度よく測定することが可能であるが、寸法が既知のマーカが付された背景バーを測定対象の鉄筋の背後に設置する必要があり、また、鉄筋が内接する三角形の面積、及びその三角形の三辺の長さの合計等を算出することで、三角形に内接する円（鉄筋）の径を算出するため、計算が煩雑になるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、汎用性が高く、かつ円柱状又は円筒状の物体の径を精度よく測定することができる物体測定装置及び物体測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一の態様は、同一面上に配置された複数の円柱状又は円筒状の物体の径及び間隔のうちの少なくとも物体の径を測定する物体測定装置において、撮像レンズ及びイメージセンサを備えたカメラと、複数の物体に沿って配置された平面を有する測定基準部材とカメラとの第１の距離を取得する距離取得部と、測定基準部材の平面の法線方向とカメラの撮像方向とのなす第１の角度を検出する第１の角度検出部と、測定対象である物体のイメージセンサ上に結像した物体の位置と撮像レンズの焦点距離とに基づいてカメラの撮像方向を基準にしたときの測定対象である物体の方向を示す第２の角度を検出する第２の角度検出部と、距離取得部により取得した第１の距離と第１の角度検出部により検出した第１の角度と第２の角度検出部により検出した第２の角度とに基づいて、第１の距離に対する測定対象である物体のカメラの撮像方向のずれ量を算出するずれ量算出部と、距離取得部により取得した第１の距離にずれ量算出部により算出したずれ量を加算した第２の距離と測定対象である物体のイメージセンサ上の径の大きさと撮像レンズの焦点距離とに基づいて測定対象である物体の径を算出する径算出部と、を備える。

本発明の一の態様によれば、複数の物体に沿って平面を有する測定基準部材を配置し、この測定基準部材とカメラとの第１の距離を距離取得部により取得する。また、第１の角度検出部により測定基準部材の平面の法線方向とカメラの撮像方向とのなす第１の角度を検出し、第２の角度検出部によりカメラの撮像方向を基準にしたときの測定対象である物体の方向を示す第２の角度を検出する。そして、ずれ算出部は、取得した第１の距離と、検出した第１の角度と、第２の角度とに基づいて第１の距離に対する測定対象である物体のカメラの撮像方向のずれ量を算出する。径算出部は、第１の距離にずれ量を加算することにより第２の距離（第１の距離をずれ量により補正した距離）を求め、求めた第２の距離と、測定対象である物体のイメージセンサ上の径の大きさと、撮像レンズの焦点距離とに基づいて測定対象である物体の径を算出する。測定対象である物体を斜めから撮像した場合、距離取得部により取得した測定基準部材とカメラとの第１の距離を、測定対象である物体の方向（第２の角度）により補正するものの、物体は略円柱形をしており、平面のように見る角度によって細く撮像されることは無いため、平面を斜めに撮像したときと同様の測定（補正）を行わないことで、物体の径を精度よく測定可能にしている。

本発明の他の態様に係る物体測定装置において、距離取得部は、カメラに備えられた距離計であることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、距離計は、レーザー距離計で構成されることが好ましい。レーザー距離計は、カメラから測定基準部材上の一点までの距離を測定するもので、カメラの撮像方向（光軸方向）と同方向の距離を測定する。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、距離取得部は、測定基準部材により特定される既知の大きさと、既知の大きさのイメージセンサ上の大きさと、撮像レンズの焦点距離と、第１の角度検出部により検出された第１の角度とに基づいて第１の距離を算出する。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、測定基準部材は、平行四辺形、正多角形又は真円の外形を有する板状部材であることが好ましい。これらの板状部材の外形形状は、測定基準部材の法線方向とカメラの撮像方向とのなす角度（第１の角度）を算出することが可能な形状である。測定基準は、測定基準部材の輪郭や、測定基準部材に表わされた模様等で構成できる。例えば、矩形の平板を測定基準部材とした場合、その輪郭を測定基準に用いることができる。また、平面に平行四辺形、正多角形又は真円からなる模様を有する物体を測定基準部材とした場合、その平面に表わされた模様を測定基準に用いることができる。模様、線の他、複数の点で測定基準を構成することができる。例えば、平行四辺形の頂点を表わす４つの点で測定基準を構成することができる。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、測定基準部材は、工事用の白板又は黒板であることが好ましい。白板又は黒板は、長方形（平行四辺形）であるため、測定基準部材としての機能をもつ。また、物体の撮像時には、通常、物体と物体の位置等を特定する情報が書かれた工事用の白板又は黒板とが同時に撮像されるが、工事用の白板又は黒板を測定基準部材にすることにより、特別な測定基準部材を準備する必要がないという利点があり、汎用性の高い測定を実現できる。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、第１の角度検出部は、測定基準部材の複数の特徴点のイメージセンサ上における位置座標と、測定基準部材の複数の特徴点の実空間上の相対的な位置関係とに基づいて第１の角度を検出することが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、ずれ量算出部は、第１の距離をＤ１、ずれ量をＤ２、第１の角度をα、及び第２の角度をβとすると、ずれ量Ｄ２を、次式、
Ｄ２＝Ｄ１・tanβ／｛tan(90°-α)-tanβ｝
により算出する。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、径算出部は、第１の距離をＤ１、ずれ量をＤ２、測定対象である物体のイメージセンサ上の径の大きさをφ、撮像レンズの焦点距離をｆ、及び測定対象である物体の径をΦとすると、物体の径Φを、次式、
Φ＝（Ｄ１＋Ｄ２）・φ／ｆ
により算出する。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、前記ずれ量算出部は、距離取得部により取得した第１の距離と第１の角度検出部により検出した第１の角度と間隔の測定対象である２本の物体のそれぞれの第２の角度検出部により検出した第２の角度とに基づいて、第１の距離に対する測定対象である２本の物体のカメラの撮像方向のずれ量を算出し、第１の距離と２本の物体のずれ量と第１の角度と撮像レンズの焦点距離と２本の物体のイメージセンサ上の間隔とに基づいて、２本の物体の間隔を算出する間隔算出部を更に備えることが好ましい。

これによれば、物体の径の他に物体の間隔も算出することができる。ここで、物体の間隔は、略円柱形の物体とは異なり、見る角度によって物体の間隔が変化するため、見る角度に相当する第１の角度も２本の物体の間隔の算出に使用する。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、間隔算出部は、第１の距離をＤ１、２本の物体の平均のずれ量をＤ３、第１の角度をα、撮像レンズの焦点距離をｆ、及びイメージセンサ上の間隔をｓ、及び２本の物体の間隔をＳとすると、２本の物体の間隔Ｓを、次式、
Ｓ＝（Ｄ１＋Ｄ３）・ｓ／(ｆ・cosα）
により算出する。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、カメラと相互に通信可能なコンピュータを備え、コンピュータは、カメラから少なくとも測定基準部材を一画面に収めてカメラで撮像された画像を受信し、第１の角度検出部と、ずれ量算出部と、径算出部として機能することが好ましい。これによれば、カメラと相互に通信可能なコンピュータが備えられ、そのコンピュータによって、第１の角度検出部、ずれ量算出部及び径算出部の機能が実現される。

本発明の更に他の態様に係る物体測定装置において、コンピュータが、カメラで撮像された画像を表示する表示部を更に備えることが好ましい。

本発明の更に他の態様は、同一面上に配置された複数の円柱状又は円筒状の物体の径及び間隔のうちの少なくとも物体の径を測定する物体測定方法において、撮像レンズ及びイメージセンサを備えたカメラにより、複数の物体と複数の物体に沿って配置された平面を有する測定基準部材とを同時に撮像するステップと、測定基準部材とカメラとの第１の距離を取得するステップと、撮像した画像に基づいて測定基準部材の平面の法線方向とカメラの撮像方向とのなす第１の角度を検出するステップと、測定対象である物体のイメージセンサ上に結像した物体の位置と撮像レンズの焦点距離とに基づいてカメラの撮像方向を基準にしたときの測定対象である物体の方向を示す第２の角度を検出するステップと、取得した第１の距離と検出した第１の角度と検出した第２の角度とに基づいて、第１の距離に対する測定対象である物体のカメラの撮像方向のずれ量を算出するステップと、取得した第１の距離に算出したずれ量を加算した第２の距離と測定対象である物体のイメージセンサ上の径の大きさと撮像レンズの焦点距離とに基づいて測定対象である物体の径を算出するステップと、を含む。

本発明によれば、円柱状又は円筒状の物体の径を精度よく測定することができ、また、汎用性が高い測定が可能である。

本発明に係る物体測定装置の一実施形態を示す全体構成図 カメラの外観構成を示す正面斜視図 カメラの外観構成を示す背面斜視図 カメラの電気的構成を示すブロック図 コンピュータの外観構成を示す斜視図 コンピュータのシステム構成を示すブロック図 コンピュータが実現する機能のブロック図 平行四辺形の平板を撮像したときに、画像上の平行四辺形の４つの頂点の座標から第１の角度を検出する方法を説明するために用いた概念図 撮像により得られた画像の一例を示す図 鉄筋の径及び間隔を測定（算出）するために必要なパラメータを示す図 測定対象を正面から撮像した場合にその測定対象の２点間の長さを測定する方法を示す図 本発明に係る物体測定方法の一実施形態を示すフローチャート 本発明に係る物体測定装置を用いた物体検査システムの一例を示すシステム構成図 物体検査部として機能するコンピュータの機能ブロック図 板状部材で構成される測定基準部材の一例を示す図 測定対象の他の実施形態である配管及び測定基準部材の白板を示す斜視図 平面と円柱とを斜めから撮像した場合に生じる問題を説明するために用いた図

以下、添付図面に従って本発明に係る物体測定装置及び物体測定方法の好ましい実施形態について説明する。

［物体測定装置の構成］
図１は、本発明に係る物体測定装置の一実施形態を示す全体構成図であり、測定対象である円柱状又は円筒状の物体の一つである配筋を測定する場合に関して示している。

この物体測定装置１０は、同一面上に配置された複数の円柱状又は円筒状の物体である鉄筋の径及び鉄筋間の間隔を測定する装置として構成される。尚、図１に示す例では、四角柱状に組まれた鉄筋組立体１の一つの面に配置された鉄筋の径及び間隔を測定する場合を示している。このような鉄筋組立体１は、コンクリートが打ち込まれることにより、断面四角形状の鉄筋コンクリート柱を構成する。

《鉄筋組立体》
図１に示すように、鉄筋組立体１は、複数の主筋２ａと、複数の帯筋２ｂとで構成される。主筋２ａは、矩形状に配置される。帯筋２ｂは、矩形状に配置された主筋２ａの周囲を巻くように配置される。主筋２ａは、設置面に対して垂直に配置される。帯筋２ｂは、主筋２ａに対して直角に配置される。

以下、主筋２ａ及び帯筋２ｂを総称して鉄筋２と称す。また、鉄筋２は、図１では円柱形として図示されているが、実際には一定の間隔で節があり、全体として略円柱形をしている。また、鉄筋２の径とは、鉄筋２の節のない部分の公称直径、又は節の部分の最外径をいう。

物体測定装置１０は、レーザー距離計を備えたカメラ２００、及びタブレット型のコンピュータ３００を備えて構成される。物体測定装置１０は、測定対象の鉄筋２及び工事用の白板１００を一画面に収めてカメラ２００で撮像し、得られた画像をコンピュータ３００で解析して、画像に含まれる鉄筋の径及び間隔を測定する。

〈白板〉
白板１００は、測定基準部材の一例である。白板１００は、長方形（平行四辺形）の輪郭を有する金属製の平板（板状部材）で構成される。白板１００は、表面に白色の表示面１０２を有する。表示面１０２は、マーカで書き込み可能に構成され、かつ、書き込まれた情報を白板消しで消去可能に構成される。検査対象など物体検査（本実施形態では、検査対象の物体が配筋であるため、以下「配筋検査」という）に必要な情報は、この白板１００の表示面１０２に記入される。尚、白板１００には、建物名、柱の種類、柱の位置等が書き込まれる。

白板１００は、裏面に図示しない磁石が備えられる。白板１００は、この磁石の磁力を利用して、鉄筋に密着させて取り付けることができる。

〈カメラ〉
図２は、カメラの外観構成を示す正面斜視図である。図３は、カメラの外観構成を示す背面斜視図である。

このカメラ２００は、レーザー距離計が組み込まれたレンズ一体型のデジタルカメラである。カメラ２００は、撮像レンズを通した被写体の光学像をイメージセンサで撮像し、デジタルデータとして記録する。レーザー距離計は、距離計の一例であり、対象物にレーザー光を照射し、その反射光を利用して、カメラ２００からレーザー光を照射した対象物上の一点までの距離を測定する。尚、レーザー距離計は、カメラ２００の撮像方向（光軸方向）と同方向にレーザー光を出射し、本例では、カメラ２００の光軸方向の対象物である白板１００までの距離を測定するものであり、カメラと測定基準部材との距離を取得する距離取得部に対応する。

図２及び図３に示すように、カメラ２００は、平たい箱状のカメラボディ２０２を有する。カメラボディ２０２の正面には、撮像レンズ２０４、ストロボ２０６、測距窓２０８等が備えられる。カメラボディ２０２の裏面には、モニター２１０、複数の操作ボタンからなる操作部２１２が備えられる。カメラボディ２０２の上面には、シャッターボタン２１４が備えられる。カメラボディ２０２の片側の側面には、外部接続端子２１６が備えられる。図示されていないが、カメラボディ２０２の底面には、三脚用ネジ穴及び開閉自在なバッテリーカバーが備えられる。バッテリーカバーの内側には、バッテリーを装着するためのバッテリー収納室、及び、メモリーカードを装着するためのメモリーカードスロットが備えられる。

撮像レンズ２０４は、焦点距離が固定された単焦点レンズで構成される。したがって、その焦点距離は既知である。撮像レンズ２０４は、複数のレンズを組み合わせて構成され、その一部を光軸に沿って移動させることにより、焦点調節が行われる。また、撮像レンズ２０４は絞りを備え、その絞りの開口量を調節することにより、通過する光の量が調節される。

測距窓２０８は、距離測定用のレーザー光を出射する窓である。測距用のレーザー光は、撮像レンズ２０４の光軸と平行に出射される。測距窓２０８から出射したレーザー光は、対象物で反射し、その反射光が測距窓２０８に入射して測定に供される。尚、距離測定用のレーザー光は、可視光域のレーザー光を使用することが好ましい。可視光域のレーザー光を使用することにより、測定箇所を目視で確認することが可能になる。

モニター２１０は、カラーＬＣＤ（LCD：Liquid Crystal Display）で構成される。モニター２１０は、撮像済みの画像を再生表示する用途に利用される他、各種設定時にＧＵＩ（GUI: Graphical User Interface）として利用される。また、撮像時には、イメージセンサで捉えた画像をリアルタイムに表示して、電子ファインダーとして利用される。

操作部２１２を構成する複数の操作ボタンには、例えば、電源ボタン、メニューボタン、モード切り替えボタン、十字ボタン、確定ボタン、キャンセルボタン、測距ボタン等が含まれる。電源ボタンは、カメラ２００の電源をＯＮ／ＯＦＦするボタンである。メニューボタンは、モニター２１０にメニュー画面を呼び出すボタンである。モード切り替えボタンは、撮像モード、再生モード、測定モード等のカメラ２００のモードを切り替えるボタンである。十字ボタンは、上下左右の４方向に操作が可能なボタンである。十字ボタンは、カメラ２００の状態に応じて各方向に所定の機能が割り当てられる。例えば、再生モード時は右方向に順送り、左方向に順戻しの機能が割り当てられる。また、各種設定時には各方向にカーソルを移動させる機能が割り当てられる。確定ボタンは、処理の確定を指示するボタンである。キャンセルボタンは、処理のキャンセルを指示するボタンである。測距ボタンは、レーザー距離計による測距の実行を指示するボタンである。

シャッターボタン２１４は、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる二段ストローク式のボタンで構成される。カメラ２００は、このシャッターボタン２１４を半押しすると、撮像準備が行われ、全押しすると、記録用の撮像が実施される。

外部接続端子２１６は、例えば、ＵＳＢ端子（USB: Universal Serial Bus)で構成される。この外部接続端子２１６を介してケーブルでパーソナルコンピュータ等の外部機器と接続することにより、外部機器との間で相互に通信可能に接続される。

図４は、カメラの電気的構成を示すブロック図である。

同図に示すように、カメラ２００は、レンズ駆動部２２０、イメージセンサ２２４、ＡＦＥ（Analog Front End：アナログフロントエンド）２２６、無線ＬＡＮ通信部２２８（ＬＡＮ：Local Area Network）、ＵＳＢインターフェース２３０、カードインターフェース２３２、レーザー距離計２３４、カメラ制御部２４０等を備えて構成される。

レンズ駆動部２２０は、撮像レンズ２０４の一部を光軸に沿って移動させる。また、レンズ駆動部２２０は、撮像レンズ２０４に備えられた絞りを拡縮させる。

イメージセンサ２２４は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）やＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ：Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの二次元イメージセンサで構成される。イメージセンサ２２４は、撮像レンズ２０４の光軸Ｏ上に配置される。撮像レンズ２０４を通した光は、このイメージセンサ２２４の受光面に入射する。イメージセンサ２２４の画素数、画素ピッチなどの情報は既知である。

ＡＦＥ２２６は、イメージセンサ２２４から出力される信号（画像信号）に対して、例えば、ノイズ除去、信号増幅、Ａ／Ｄ変換（Ａ／Ｄ：Analog/Digital）などの信号処理を施して、デジタルの画像信号を生成する。

無線ＬＡＮ通信部２２８は、アンテナ２２８Ａを介して、無線ＬＡＮアクセスポイントや無線ＬＡＮ通信が可能な外部機器との間で所定の通信規格（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ規格（IEEE: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.））に従った無線ＬＡＮ通信を行う。

ＵＳＢインターフェース２３０は、ＵＳＢ端子である外部接続端子２１６を介してケーブルで接続された外部機器との間で所定の通信規格に従ったＵＳＢ通信を行う。

カードインターフェース２３２は、メモリーカードスロット２３２Ａに装着されたメモリーカード２４２に対してデータの読み書きを行う。

レーザー距離計２３４は、レーザー光を照射し、その反射光を利用して、カメラ２００からレーザー光を照射した対象物上の一点までの距離を測定する。尚、レーザー距離計の測定原理については、いくつかの方式（例えば、三角測距方式、位相差測距方式等）が存在するが、いずれの方式を採用してもよい。例えば、三角測距方式の場合は、対象物に照射されたレーザー光の反射光を受光素子で読み取り、三角測量の原理で距離を測定する。位相差測距方式の場合は、投影したレーザー光とその反射光の光の位相差を検出し、距離を測定する。

カメラ制御部２４０は、カメラ２００の全体の動作を制御し、かつ、所定の信号処理を実施する。カメラ制御部２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備えたマイクロコンピュータで構成される。カメラ制御部２４０は、所定のプログラムを実行することにより、画像信号処理部２５０、撮像制御部２５２、レンズ駆動制御部２５４、ストロボ発光制御部２５６、レーザー距離計制御部２５８、無線ＬＡＮ通信制御部２６０、ＵＳＢ通信制御部２６２、記録制御部２６４、表示制御部２６６等として機能する。

画像信号処理部２５０は、ＡＦＥ２２６で生成されたデジタルの画像信号に対して所要の信号処理を施し、所定の画像データ（例えば、輝度信号（Ｙ）の画像データと色差信号（Ｃｒ、Ｃｂ）の画像データとからなる画像データ）を生成する。

撮像制御部２５２は、イメージセンサ２２４による撮像を制御する。

レンズ駆動制御部２５４は、撮像対象に焦点が合うように、レンズ駆動部２２０を介して、撮像レンズ２０４のフォーカスを制御する。また、適正露出で撮像されるように、レンズ駆動部２２０を介して、撮像レンズ２０４の絞りを制御する。

ストロボ発光制御部２５６は、ストロボ撮像時に撮像に同期して所定の光量でストロボが発光するように、ストロボ２０６の発光を制御する。

レーザー距離計制御部２５８は、レーザー距離計２３４による測定を制御する。

無線ＬＡＮ通信制御部２６０は、無線ＬＡＮ通信部２２８を介して、無線ＬＡＮによる通信を制御する。

ＵＳＢ通信制御部２６２は、ＵＳＢインターフェース２３０を介して、ＵＳＢによる通信を制御する。

記録制御部２６４は、カードインターフェース２３２を介して、メモリーカードスロット２３２Ａに装着されたメモリーカード２４２に対するデータの読み書きを制御する。

表示制御部２６６は、モニター２１０の表示を制御する。

この他、カメラ制御部２４０は、撮像及びレーザー距離計２３４による距離の測定に必要な処理を実行する。

〈コンピュータ〉
図５は、コンピュータの外観構成を示す斜視図であり、同図（Ａ）は正面斜視図、同図（Ｂ）は背面斜視図である。

コンピュータ３００は、図５に示すように、タブレット型のコンピュータで構成される。コンピュータ３００は、矩形の輪郭を有する平板状の筐体３０１を備え、その筐体３０１に表示部と入力部とを兼ねたタッチパネルディスプレー３０２、操作ボタン３０３、スピーカー３０４、内蔵カメラ３０５、外部接続端子３０６等を備えて構成される。

図６は、コンピュータのシステム構成を示すブロック図である。

同図に示すように、コンピュータ３００は、コンピュータ３００の全体の動作を制御するＣＰＵ３１０を備え、このＣＰＵ３１０にシステムバス３１２を介して、メインメモリ３１４、不揮発性メモリ３１６、モバイル通信部３１８、無線ＬＡＮ通信部３２０、近距離無線通信部３２２、有線通信部３２４、表示部３２６、入力部３２８、キー入力部３３０、音声処理部３３２、画像処理部３３４等が接続されて構成される。

ＣＰＵ３１０は、不揮発性メモリ３１６に記憶された動作プログラム（ＯＳ（Operating System）、及びそのＯＳ上で動作するアプリケーションプログラム）、及び定型データ等を読み出し、メインメモリ３１４に展開して、当該動作プログラムを実行することにより、このコンピュータ全体の動作を制御する制御部として機能する。

メインメモリ３１４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）で構成され、ＣＰＵ３１０のワークメモリとして機能する。

不揮発性メモリ３１６は、例えば、フラッシュＥＥＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ：Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）で構成され、上述した動作プログラムや各種定型データを記憶する。また、不揮発性メモリ３１６は、コンピュータ３００の記憶部として機能し、各種データを記憶する。

モバイル通信部３１８は、ＩＭＴ−２０００規格（International Mobile Telecommunication-2000）に準拠した第３世代移動通信システム、及びＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格（International Mobile Telecommunications-Advanced）に準拠した第４世代移動通信システムに基づき、アンテナ３１８Ａを介して、最寄りの図示しない基地局との間でデータの送受信を実行する。

無線ＬＡＮ通信部３２０は、アンテナ３２０Ａを介して、無線ＬＡＮアクセスポイントや無線ＬＡＮ通信が可能な外部機器との間で所定の無線ＬＡＮ通信規格（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ規格）に従った無線ＬＡＮ通信を行う。

近距離無線通信部３２２は、アンテナ３２２Ａを介して、例えばクラス２（半径約１０ｍ内）の範囲内にある他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の機器とデータの送受信を実行する。

有線通信部３２４は、外部接続端子３０６を介してケーブルで接続された外部機器との間で所定の通信規格に従った通信を行う。例えば、ＵＳＢ通信を行う。

表示部３２６は、タッチパネルディスプレー３０２のディスプレー部分を構成するカラーＬＣＤパネルと、その駆動回路とで構成され、カメラ２００から受信した画像を含む各種の画像及び情報を表示する。

入力部３２８は、タッチパネルディスプレー３０２のタッチパネル部分を構成する。入力部３２８は、透明電極を用いてカラーＬＣＤパネルと一体的に構成される。入力部３２８は、ユーザーのタッチ操作に対応した２次元の位置座標情報を生成して出力する。

キー入力部３３０は、コンピュータ３００の筐体３０１に備えられた複数の操作ボタン３０３と、その駆動回路と、で構成される。

音声処理部３３２は、システムバス３１２を介して与えられるデジタル音声データをアナログ化してスピーカー３０４から出力する。

画像処理部３３４は、撮像レンズ及びイメージセンサを備えた内蔵カメラ３０５から出力されるアナログの画像信号をデジタル化し、所要の信号処理を施して出力する。

〈コンピュータの各種の機能〉
コンピュータ３００は、所定のプログラムを実行することにより、第１の角度検出部３５０、及び測定部３５２として機能する。

図７は、コンピュータが実現する機能のブロック図である。

＜第１の角度検出部＞
第１の角度検出部３５０は、白板１００及び鉄筋２が写し込まれた画像の画像データを解析して、白板１００の平面の法線方向とカメラ２００の撮像方向（撮像レンズの光軸方向）とのなす角度（第１の角度）を検出する。尚、この第１の角度は、カメラ２００が白板１００を正面から（正対して）撮像している場合、０度となる。

第１の角度検出部３５０は、画像データを解析して、測定基準である白板１００の輪郭を抽出する。輪郭は、公知の輪郭抽出の画像処理によって抽出する。

第１の角度検出部３５０は、白板１００の輪郭形状（本例では、白板１００の四隅の４点の座標）に基づいて、第１の角度を検出する。

以下、第１の角度の検出方法について説明する。

図８は、平行四辺形の平板を撮像したときに、画像上の平行四辺形の４つの頂点の座標から第１の角度を検出する方法を説明するために用いた概念図である。尚、白板１００は、長方形であるが、平行四辺形に含まれるため、図８では、平行四辺形を例に説明する。

撮像により得られた画像をＩとし、画像Ｉから抽出した平行四辺形をＰとする。また、画像Ｉから抽出した平行四辺形Ｐの４つの頂点（特徴点）をｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４とする。

画像Ｉ上にｕ軸及びｖ軸からなる二次元座標を設定し、設定した二次元座標の中心の座標をＩ０（ｕ０，ｖ０）とする。また、画像に含まれる平行四辺形の４つの頂点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の座標を（ｕ１，ｖ１）、（ｕ２，ｖ２）、（ｕ３，ｖ３）、（ｕ４，ｖ４）とする。

カメラ２００に備えられた撮像レンズの焦点距離をｆとすると、三次元空間上での各頂点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４は、カメラの位置を原点Ｃ０とし、カメラ２００の水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、光軸の方向をｚ軸とした場合、
ｐ１（ｘ１＝Ａ（ｕ１−ｕ０），ｙ１＝Ａ（ｖ１−ｖ０），ｚ１＝Ａｆ）
ｐ２（ｘ２＝Ｂ（ｕ２−ｕ０），ｙ２＝Ｂ（ｖ２−ｖ０），ｚ２＝Ｂｆ）
ｐ３（ｘ３＝Ｃ（ｕ３−ｕ０），ｙ３＝Ｃ（ｖ３−ｖ０），ｚ３＝Ｃｆ）
ｐ４（ｘ４＝Ｄ（ｕ４−ｕ０），ｙ４＝Ｄ（ｖ４−ｖ０），ｚ４＝Ｄｆ）
と表わされ、Ａ〜Ｄが、ある定数となる平行四辺形Ｐの４点が、三次元空間上のどこかに存在していることになる。４つの頂点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４が成す図形が、平行四辺形であるということは、ベクトルｐ１ｐ２＝ベクトルｐ３ｐ４が成り立つ。

これを元に式を立てると、Ｂ／Ａ、Ｃ／Ａ、Ｄ／Ａが求まる。Ａが自由なので、大きさと距離は決まらないが、Ａに関わらず、平行四辺形の向き（平行四辺形の平面の法線方向）は求まる。これは、画像上の４つの点が本当の平行四辺形であるかに関わらず求まる。

いま、Ａ＝１とした場合、求めたＢ／Ａ、Ｃ／Ａ、Ｄ／Ａは、Ｂ、Ｃ、Ｄと書き替えることができ、平行四辺形の４つの頂点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の三次元空間上の空間座標（縮尺は不定であるが）を求めることができる。

一方、平面の方程式は、次式により表すことができる。

［数１］
ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０
平行四辺形の４つの頂点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４は、平面上の点であるため、［数１］式を満足する。

４つの頂点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４のうちの３つの頂点の座標を、それぞれ［数１］式に代入して連立方程式を解くことにより、平面の方程式の係数(ａ，ｂ，ｃ)を求めることができる。これらの係数(ａ，ｂ，ｃ)は、平面の法線ベクトルｎ（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ）となる。

そして、平面の法線方向とカメラ２００の撮像方向（座標系のｚ方向）とのなす第１の角度をαとすると、第１の角度αは、法線ベクトルｎ（ｎ＝（ａ，ｂ，ｃ））から、次式により算出することができる。

［数２］
α＝arccos(ｃ/√（ａ^２＋ｂ^２＋ｃ^２）)
このように撮像した画像から抽出した白板１００の輪郭形状から白板１００を撮像した時の白板１００の法線方向とカメラ２００の撮像方向とのなす第１の角度αを求めることができる。

＜測定部＞
図９は、撮像により得られた画像の一例を示す図である。

画像Ｉには、測定対象の鉄筋２、及び白板１００が含まれる。測定部３５２は、画像Ｉから測定対象の鉄筋２の径及び間隔（隣り合う鉄筋の間隔）を測定する。

測定部３５２は、白板１００及び鉄筋２が写し込まれた画像の画像データ、その画像を撮像した時にレーザー距離計２３４で測定された距離（第１の距離Ｄ１）の情報、その画像の撮像方向（前述した第１の角度α）の情報、測定対象の鉄筋２のカメラの撮像方向に対する方向（後述する第２の角度β）の情報、撮像レンズ２０４の焦点距離ｆの情報、及びイメージセンサ２２４の画素ピッチｐの情報を取得し、画像に含まれる各鉄筋の径Φ及び間隔Ｓを測定する。

測定部３５２は、鉄筋抽出部３５２Ａ、第２の角度検出部３５２Ｂ、ずれ量算出部３５２Ｃ、径算出部３５２Ｄ、及び間隔算出部３５２Ｅを備える。

鉄筋抽出部３５２Ａは、画像を解析して、画像から測定対象である鉄筋２を抽出する。

第２の角度検出部３５２Ｂは、カメラ２００の撮像方向を基準にしたときの測定対象である鉄筋２の方向を示す角度（第２の角度β）を検出する。

図１０は、鉄筋２の径、間隔を測定（算出）するために必要なパラメータを示す図である。

図１０に示す鉄筋２の径を測定する場合、第２の角度検出部３５２Ｂは、イメージセンサ２２４に結像した鉄筋２の位置座標に基づいて、カメラ２００の撮像方向（光軸方向）を基準にしたときの鉄筋２の方向を示す角度（第２の角度β）を検出する。

具体的には、第２の角度検出部３５２Ｂは、イメージセンサ２２４における鉄筋２の座標（光軸の位置を原点とする座標）をｕ、イメージセンサ２２４の画素ピッチをｐ（定数）、撮像レンズ２０４の焦点距離をｆとすると、第２の角度βは、次式により算出する。

［数３］
β＝arctan(pu/f)
図７に示すずれ量算出部３５２Ｃは、レーザー距離計２３４で測定された白板１００までの距離（第１の距離Ｄ１）に対する測定対象である鉄筋２のカメラ２００の撮像方向のずれ量Ｄ２を算出する。

図１０に示すようにカメラ２００の光軸と鉄筋２との実空間上の距離をＬとすると、前述した第１の角度α、及び第２の角度βから、次式が成立する。

［数４］
Ｌ＝Ｄ２・tan(90°-α）
Ｌ＝（Ｄ１+Ｄ２）・tanβ
［数４］式からＤ２は、次式で表すことができる。

［数５］
Ｄ２＝Ｄ１・tanβ／｛tan(90°-α)-tanβ｝
ずれ量算出部３５２Ｃは、レーザー距離計２３４で測定された第１の距離Ｄ１、第１の角度検出部３５０により検出された第１の角度α、及び第２の角度検出部３５２Ｂにより検出された第２の角度βに基づいて上記［数４］式により、ずれ量Ｄ２を算出する。

尚、図１０に示したずれ量Ｄ２は、レーザー距離計２３４により測定した白板１００の位置よりも奥行き方向（カメラ２００から遠ざかる方向）に存在する鉄筋２の、奥行き方向のずれ量であるが、手前方向（カメラ２００に近づく方向）に存在する鉄筋（図示せず）の手前方向のずれ量も同様に算出することができる。

図７に示す径算出部３５２Ｄは、レーザー距離計２３４により測定された白板１００までの第１の距離Ｄ１と、ずれ量算出部により算出したずれ量Ｄ２と、測定対象である鉄筋２のイメージセンサ上の径の大きさと、撮像レンズの焦点距離とに基づいて測定対象である鉄筋２の径を算出する。

図１１は、測定対象を正面から撮像した場合にその測定対象の２点間の長さＬを測定する方法を示す図である。

図１１に示すように、カメラと測定対象との距離をＤ、イメージセンサ２２４の画素ピッチをｐ、撮像レンズ２０４の焦点距離をｆ、測定対象の２点のイメージセンサ２２４における座標をu1，u2とすると、ｐ(u1-u2)は、測定対象の２点間の長さＬに対応するイメージセンサ２２４上の長さ（大きさ）であり、これらのＬ，Ｄ，ｐ(u1-u2)，及びｆは、Ｌ：Ｄ＝ｐ(u1-u2)：ｆの関係にある。従って、測定対象の２点間の長さＬは、次式、
［数６］
Ｌ＝Ｄ・ｐ(u1-u2)／ｆ
により算出することができる。

径算出部３５２Ｄは、測定対象の２点間の長さＬを算出する、上記［数６］式を用いて測定対象の鉄筋２の径を算出する。ここで、［数６］式中の距離Ｄの代わりに、第１の距離Ｄ１にずれ量Ｄ２を加算した第２の距離（Ｄ１＋Ｄ２）を使用する。また、イメージセンサ２２４上の２点間の長さ（大きさ）ｐ(u1-u2)としては、イメージセンサ２２４上の鉄筋の径φ（鉄筋の輪郭の間隔）を使用する。

したがって、径算出部３５２Ｄは、鉄筋２の径をΦとすると、径Φを、上記［数６］式に対応する次式、
［数７］
Φ＝（Ｄ１＋Ｄ２）・φ／ｆ
により算出する。

鉄筋２は略円柱形をしており、見る角度（第１の角度α）によって細く撮像されることは無いため、［数７］式に示すように、レーザー距離計２３４により測定された第１の距離Ｄ１にずれ量Ｄ２を加算して距離を補正するものの、第１の角度αによる補正は行わない。これにより、鉄筋２の径を精度よく算出することができる。

図７に示す間隔算出部３５２Ｅは、レーザー距離計２３４により測定された白板１００までの第１の距離Ｄ１と、隣接する２本の鉄筋２の平均のずれ量Ｄ３と、第１の距離Ｄ１、第１の角度検出部３５０により検出された第１の角度αとに基づいて、次式により鉄筋の間隔Ｓを算出する。

［数８］
Ｓ＝（Ｄ１＋Ｄ３）・ｓ／(ｆ・cosα）
ここで、［数８］式中のｓは、２本の鉄筋２のイメージセンサ２２４上の間隔である。また、２本の鉄筋２の平均のずれ量Ｄ３は、図１０を用いて説明したように鉄筋２のずれ量Ｄ２を２本の鉄筋毎に算出し、鉄筋毎に算出したずれ量Ｄ２の平均値である。鉄筋２の間隔Ｓは撮像距離（第１の距離Ｄ１）に比べて十分に小さいため、［数８］式に示したように１／cosαを乗算することにより、第１の角度αにより狭く写っているイメージセンサ２２４上の間隔ｓを補正することができる。

第１の角度検出部３５０により検出された第１の角度αが０度の場合（即ち、２本の鉄筋２を正面から撮像している場合）、cosα＝１、Ｄ３＝０になるため、［数８］式は、測定対象の２点間の長さＬを算出する［数６］式と一致する。

［物体測定］
図１２は、本発明に係る物体測定方法の一実施形態を示すフローチャートである。

図１２に示す物体測定方法は、物体測定装置１０を用いた測定対象である物体（鉄筋）の径の測定方法に関して示している。鉄筋の径の測定は、同一面上に配置された複数の鉄筋を対象として行われる。図１に示すように、四角柱状に組まれた鉄筋組立体１の場合、一つの面に配置された複数の鉄筋が対象となる。

《白板の設定》
まず、白板１００の設定を行う。白板１００は、測定対象とする鉄筋に対して一定位置に配置する。本例では、測定対象とする鉄筋に密着させ、かつ、その鉄筋が配置された面と平行になるように配置する。これにより、特別な補正処理を行うことなく画像から撮像方向を特定でき、かつ、鉄筋の径及び間隔を求めることができる。

配筋検査の一環として鉄筋を測定する場合は、この白板１００に検査に必要な情報が書き込まれる。

《撮像》
次に、鉄筋及び白板１００を撮像する。撮像は、測定対象とする鉄筋及び白板１００が一画面に収まるように行う。

まず、撮像者であるユーザーは、白板１００及び測定対象とする鉄筋が一画面に収まるようにフレーミングを調整するが、撮像方向は任意で良い。

撮像者であるユーザーは、カメラ２００の操作部２１２を操作して、レーザー距離計２３４を作動させ、カメラ２００から白板１００までの第１の距離Ｄ１を計測させる。コンピュータ３００（測定部３５２）は、レーザー距離計２３４から計測された第１の距離Ｄ１を取得する（図１２のステップＳ１０）。

次に、本撮像を実施する。本撮像は、カメラ２００のシャッターボタン２１４を半押し後、全押しすることにより行われる。カメラ２００は、シャッターボタン２１４が半押しされると、フォーカシング及び測光の処理を実施する。また、シャッターボタン２１４が全押しされると、測光結果に基づいて本撮像（即ち、記録用の撮像）を実施する。

撮像により得られた画像データは、カメラ制御部２４０を構成するマイコンのメモリに一時的に記憶される。尚、レーザー距離計２３４による第１の距離Ｄ１の計測と、本撮像とは同時に行うことが好ましい。

画像データをメモリーカード２４２に記録する場合、カメラ制御部２４０は、撮像により得られた画像データと、レーザー距離計２３４で測定された距離の情報とを関連付けて、メモリーカード２４２に記録する。

《測定》
次に、得られた画像データ及び第１の距離Ｄ１に基づいて鉄筋の径を測定する。測定は、コンピュータ３００で行われる。

〈画像データの取得〉
まず、コンピュータ３００（測定部３５２）は、撮像により得られた画像データをカメラ２００から取得する。また、これと同時に、測定部３５２は、測定に必要な各種情報をカメラ２００から取得する。測定に必要な情報とは、レーザー距離計２３４で測定された第１の距離Ｄ１の情報の他に、撮像レンズ２０４の焦点距離ｆの情報、及びイメージセンサ２２４の画素ピッチｐの情報である。

画像データ、及び測定に必要な各種情報のコンピュータ３００への取り込みは、カメラ２００とコンピュータ３００とを相互に通信可能に接続することにより行われる。本例では、カメラ２００とコンピュータ３００とを無線ＬＡＮで接続し、カメラ２００から撮像により得られた画像データ、及び、測定に必要な情報をコンピュータ３００に取り込む。

この他、カメラ２００に備えられた外部接続端子２１６と、コンピュータ３００に備えられた外部接続端子３０６を利用して、カメラ２００とコンピュータ３００とを有線で接続し、カメラ２００から撮像により得られた画像データ、及び測定に必要な情報をコンピュータ３００に取り込むこともできる。

〈第１の角度αの検出〉
次に、コンピュータ３００（第１の角度検出部３５０）は、撮像により得られた画像に基づいて白板１００の平面の法線方向とカメラ２００の撮像方向とのなす第１の角度αを検出する。

コンピュータ３００は、画像から白板１００の四隅の４つの頂点（特徴点）の画像（イメージセンサ２２４）上の位置座標を取得する（図１２のステップＳ１２）。

続いて、コンピュータ３００は、白板１００の４つの頂点の座標と、４つの頂点の実空間上の相対的な位置関係から、白板１００の平面の法線ベクトルｎ（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ）を求め、求めた法線ベクトルｎ（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ）から、［数２］式により第１の角度αを算出する（ステップＳ１４）。

次に、コンピュータ３００は、測定対象の鉄筋の画像上の位置（座標ｕ）を取得する（ステップＳ１６）。

コンピュータ３００（第２の角度検出部３５２Ｂ）は、ステップＳ１６で求めた鉄筋の画像上の座標ｕと、イメージセンサ２２４の画素ピッチｐ、及び撮像レンズ２０４の焦点距離ｆに基づいて、［数３］式によりカメラ２００の撮像方向（光軸方向）を基準にしたときの鉄筋の方向を示す角度（第２の角度β）を算出する（ステップＳ１８）。

続いて、コンピュータ３００（ずれ量算出部３５２Ｃ）は、測定対象の鉄筋のレーザー計測結果（第１の距離Ｄ１）からのずれ量Ｄ２（カメラ２００の撮像方向のずれ量）を、第１の距離Ｄ１、第１の角度α及び第２の角度βに基づいて、［数５］式により算出する（ステップＳ２０）。

コンピュータ３００（径算出部３５２Ｄ）は、ステップＳ１０で計測した第１の距離Ｄ１、ステップＳ２０で算出したずれ量Ｄ２、イメージセンサ２２４上の鉄筋の径φ（鉄筋の輪郭の間隔）、及び撮像レンズ２０４の焦点距離ｆに基づいて、［数７］式により鉄筋の径Φを算出する（ステップＳ２２）。

測定結果は、コンピュータ３００のタッチパネルディスプレー３０２に表示される。したがって、このタッチパネルディスプレー３０２の表示を確認することにより、測定結果を確認できる。また、測定結果は、撮像画像とともにコンピュータ３００内の不揮発性メモリ３１６に記録される。

以上説明したように、本実施形態の物体測定方法によれば、白板１００及び鉄筋を一画面に収めてカメラ２００で撮像し、かつカメラ２００に備えられたレーザー距離計２３４でカメラ２００から白板１００までの距離を測定するだけで、カメラ２００の撮像方向によらずに鉄筋の径を精度よく測定することができる。測定には白板１００が必要になるが、白板１００は配筋検査の現場で一般的に用いられるものであり、容易に入手できるため、メジャー等を用意しなくても測定できる。これにより、汎用性の高い測定を実現できる。

尚、本例では、測定基準部材として白板１００を使用しているが、矩形状の黒板を用いても同様の測定ができる。

［応用例］
《物体検査システム》
本発明に係る物体測定装置１０は、測定対象の一つである配筋の検査に使用できる。配筋検査は、施工した鉄筋が配筋図通りに配置されているか否かを検査する。

図１３は、本発明に係る物体測定装置を用いた物体検査システムの一例を示すシステム構成図である。

この物体検査システム４００は、レーザー距離計を備えたカメラ２００、タブレット型のコンピュータ３００、及び、管理サーバー５００で構成される。コンピュータ３００は、カメラ２００と共同して物体測定装置１０を構成する。また、コンピュータ３００は、管理サーバー５００と共同して物体検査装置２０を構成する。物体測定装置１０の構成及び作用は、上記のとおりであるので、ここでは物体検査装置２０の構成及び作用について説明する。

物体検査装置２０は、物体測定装置１０の測定結果を利用して、鉄筋が配筋図通りに施工されているか否かを検査する。すなわち、配筋図で指定された径の鉄筋を使用しているか否かを検査し、かつ、配筋図で指定された間隔で施工されているか否かを検査する。

管理サーバー５００は、通信機能を備えた汎用のコンピュータで構成され、タブレット型のコンピュータ３００とネットワーク６００を介して通信可能に接続される。管理サーバー５００には、表示手段としてのディスプレー、記憶手段としてのハードディスクドライブ、入力手段としてのマウス及びキーボードが備えられる。管理サーバー５００を構成するコンピュータは、所定の管理プログラムを実行することにより、配筋検査に必要な情報を提供及び管理する機能を実現する。

管理サーバー５００のハードディスクドライブには、管理データベースが格納される。管理データベースには、配筋図等の配筋検査に必要な情報が検査対象ごとに格納される。また、その検査結果が、検査対象に関連付けられて格納される。

コンピュータ３００は、検査対象とする鉄筋の配筋検査に必要な情報を配筋情報として、管理サーバー５００から取得する。配筋情報には、少なくとも検査対象とする鉄筋の径の情報及び間隔の情報が含まれる。

コンピュータ３００は、所定の配筋検査プログラムを実行することにより、配筋検査部として機能する。

図１４は、配筋検査部として機能するコンピュータの機能ブロック図である。

配筋検査部３６０は、管理サーバー５００から取得した配筋情報と、配筋測定（物体が配筋の場合の物体測定）の測定結果とを照合して、検査対象とする鉄筋が配筋図通りに施工されているか否かを検査する。すなわち、測定により得られた径が、配筋図で指定された径と合致するか否かを検査し、かつ、測定により得られた鉄筋の間隔が、配筋図で指定された間隔と合致するか否かを検査する。

検査結果は、コンピュータ３００のタッチパネルディスプレー３０２に表示される。また、管理サーバー５００に送信される。管理サーバー５００は、得られた検査結果を管理データベースに格納する。

このように、本発明に係る物体測定装置１０は、配筋検査に使用できる。

［変形例］
《測定基準部材の他の例》
上記実施の形態では、測定基準部材として長方形の白板を使用した例で説明したが、測定基準部材として使用可能な部材は、これに限定されるものではない。所定の測定基準を有する部材であれば、測定基準部材として使用できる。ここで、測定基準部材は、平面を有し、かつその形状と撮像された画像とから平面の法線方向を算出することができるものであり、平行四辺形、正多角形又は真円を形作るもの、図形そのものの他、平行四辺形又は正多角形を形作る点、平行四辺形、正多角形を形作る輪郭が含まれる。以下、測定基準部材の他の例について説明する。

（Ａ）平行四辺形、正多角形又は真円の外形を有する板状部材
平行四辺形、正多角形又は真円の外形を有する板状部材を測定基準部材として使用できる。この場合、板状部材の輪郭が測定基準を構成する。

図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、板状部材で構成される測定基準部材の一例を示す図である。

図１５（Ａ）は、平行四辺形の平板を測定基準部材として使用した場合の一例を示す正面図である。同図に示すように、平行四辺形の平板を測定基準部材として使用した場合、その輪郭を成す平行四辺形が測定基準を構成する。

図１５（Ｂ）は、正多角形の平板を測定基準部材として使用した場合の一例を示す正面図である。特に、同図においては、正六角形の平板を測定基準部材に使用した場合を例示している。同図に示すように、正多角形の平板を測定基準部材として使用した場合、その輪郭を成す正多角形が測定基準を構成する。

図１５（Ｃ）は、真円の円板を測定基準部材として使用した場合の一例を示す正面図である。同図に示すように、真円の円板を測定基準部材として使用した場合、その輪郭を成す真円が測定基準を構成する。

このように、平行四辺形、正多角形又は真円の外形を有する板状部材は、所定の測定基準を有する測定基準部材として使用できる。白板及び黒板は、このような板状部材の一例である。

（Ｂ）平行四辺形、正多角形又は真円を形作る模様を平面上に有する板状部材又は立体
測定基準を構成する模様を平面上に有する板状部材又は立体を測定基準部材として使用できる。例えば、平行四辺形、正多角形又は真円が描かれた平板を測定基準部材に使用できる。この場合、平板に描かれた平行四辺形、正多角形又は真円の線図が測定基準を構成する。測定基準を構成する模様は線画に限定されない。上記のように、頂点の位置からも撮像方向の特定は可能なので、平行四辺形又は正多角形の頂点の位置を示す点を平板に描画し、これを測定基準とすることもできる。同様に、平行四辺形、正多角形又は真円を成すように色分けした模様についても測定基準を構成できる。

（Ｃ）タブレット型のコンピュータ
平板状の筐体を有するタブレット型のコンピュータは、測定基準部材としても使用することができる。例えば、筐体の外形が矩形状の場合は、その輪郭を測定基準として使用できる。また、ディスプレーを備えたタブレット型のコンピュータは、そのディスプレーに測定基準を構成する模様（平行四辺形、正多角形若しくは真円の線図、又は、平行四辺形若しくは正多角形の頂点の位置を示す点）を表示し、その模様を測定基準として使用することができる。さらに、ディスプレーが矩形状の場合は、そのディスプレーの輪郭を測定基準として使用できる。

《距離取得部の他の例》
上記実施の形態では、カメラと測定基準部材との距離を取得する距離取得部として、カメラに備えられたレーザー距離計を使用しているが、カメラに備える距離計は、これに限定されるものではない。この他、例えば、赤外線を利用して距離を測定する距離計などを使用できる。

また、２点間の長さＬが既知の測定基準部材を使用する場合には、［数６］式に示したように、長さＬと、その長さＬに対応するイメージセンサ上の長さｐ(u1-u2)と、撮像レンズの焦点距離ｆとに基づいてカメラと測定基準部材との距離Ｄを算出することができる。

《カメラの他の例》
上記実施の形態では、測定に使用するカメラをいわゆるコンパクトカメラで構成しているが、測定に使用するカメラの構成は特に限定されない。したがって、携帯電話機やスマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯情報端末に備えられたカメラを測定に使用することができる。上記実施の形態では、タブレット型のコンピュータにカメラ（内蔵カメラ）が備えられているので、このタブレット型のコンピュータに備えられたカメラを利用して、測定に必要な画像を撮像してもよい。尚、この場合、タブレット型のコンピュータに距離計が備えられる。

《物体測定装置の構成の他の例》
上記実施の形態では、測定に必要な画像をカメラで撮像し、得られた画像をコンピュータで処理して、鉄筋の径及び間隔を測定する構成としているが、カメラで撮像した画像をカメラで処理して、鉄筋の径及び間隔を測定する構成としてもよい。即ち、カメラにコンピュータの機能を備えてもよい。

また、上記のように、コンピュータにカメラ及び距離計を備え、コンピュータで画像の撮像、及び距離の計測を行う構成としてもよい。

また、カメラに備えられる撮像レンズは、ズームレンズで構成してもよい。この場合、カメラには焦点距離を検出するための焦点距離検出手段が備えられる。

≪測定対象である物体の他の例≫
図１６は、測定対象の他の実施形態である配管及び測定基準部材の白板を示す斜視図である。

即ち、測定対象である物体は、上記実施の形態で説明した配筋に限らず、図１６に示すようにプラント等に敷設される配管３や配線でもよく、要は円柱状又は円筒状の物体であれば、如何なる物体でもよい。但し、測定対象である複数の物体（図１６の例では、複数のパイプ）は、同一面上に配置されている必要がある。そして、測定基準部材（図１６の例では、白板１００）は、複数の物体に沿って配置される。

１…鉄筋組立体、２…鉄筋、３…配管、１０…物体測定装置、１００…白板、２００…カメラ、２０４…撮像レンズ、２２４…イメージセンサ、２３４…レーザー距離計、３００…コンピュータ、３０２…タッチパネルディスプレー、３１０…ＣＰＵ、３２６…表示部、３５０…第１の角度検出部、３５２…測定部、３５２Ａ…鉄筋抽出部、３５２Ｂ…第２の角度検出部、３５２Ｃ…ずれ量算出部、３５２Ｄ…径算出部、３５２Ｅ…間隔算出部

Claims (14)

1. 同一面上に配置された複数の円柱状又は円筒状の物体の径及び間隔のうちの少なくとも物体の径を測定する物体測定装置において、
   撮像レンズ及びイメージセンサを備えたカメラと、
   前記複数の物体に沿って配置された平面を有する測定基準部材と前記カメラとの第１の距離を取得する距離取得部と、
   前記測定基準部材の平面の法線方向と前記カメラの撮像方向とのなす第１の角度を検出する第１の角度検出部と、
   測定対象である物体の前記イメージセンサ上に結像した物体の位置と前記撮像レンズの焦点距離とに基づいて前記カメラの撮像方向を基準にしたときの前記測定対象である物体の方向を示す第２の角度を検出する第２の角度検出部と、
   前記距離取得部により取得した第１の距離と前記第１の角度検出部により検出した第１の角度と前記第２の角度検出部により検出した第２の角度とに基づいて、前記第１の距離に対する前記測定対象である物体の前記カメラの撮像方向のずれ量を算出するずれ量算出部と、
   前記距離取得部により取得した第１の距離に前記ずれ量算出部により算出したずれ量を加算した第２の距離と前記測定対象である物体の前記イメージセンサ上の径の大きさと前記撮像レンズの焦点距離とに基づいて前記測定対象である物体の径を算出する径算出部と、
   を備えた物体測定装置。
2. 前記距離取得部は、前記カメラに備えられた距離計である請求項１に記載の物体測定装置。
3. 前記距離計は、レーザー距離計で構成される請求項２に記載の物体測定装置。
4. 前記距離取得部は、前記測定基準部材により特定される既知の大きさと、前記既知の大きさの前記イメージセンサ上の大きさと、前記撮像レンズの焦点距離と、前記第１の角度検出部により検出された前記第１の角度とに基づいて前記第１の距離を算出する請求項１に記載の物体測定装置。
5. 前記測定基準部材は、平行四辺形、正多角形又は真円の外形を有する板状部材である請求項１から４のいずれか１項に記載の物体測定装置。
6. 前記測定基準部材は、工事用の黒板又は白板である請求項１から４のいずれか１項に記載の物体測定装置。
7. 前記第１の角度検出部は、前記測定基準部材の複数の特徴点の前記イメージセンサ上における位置座標と、前記測定基準部材の複数の特徴点の実空間上の相対的な位置関係とに基づいて前記第１の角度を検出する請求項１から６のいずれか１項に記載の物体測定装置。
8. 前記ずれ量算出部は、前記第１の距離をＤ１、前記ずれ量をＤ２、前記第１の角度をα、及び前記第２の角度をβとすると、前記ずれ量Ｄ２を、次式、
   Ｄ２＝Ｄ１・tanβ／｛tan(90°-α)-tanβ｝
   により算出する請求項１から７のいずれか１項に記載の物体測定装置。
9. 前記径算出部は、前記第１の距離をＤ１、前記ずれ量をＤ２、前記測定対象である物体の前記イメージセンサ上の径の大きさをφ、前記撮像レンズの焦点距離をｆ、及び前記測定対象である物体の径をΦとすると、前記物体の径Φを、次式、
   Φ＝（Ｄ１＋Ｄ２）・φ／ｆ
   により算出する請求項１から８のいずれか１項に記載の物体測定装置。
10. 前記ずれ量算出部は、前記距離取得部により取得した第１の距離と前記第１の角度検出部により検出した第１の角度と間隔の測定対象である２本の物体のそれぞれの前記第２の角度検出部により検出した第２の角度とに基づいて、前記第１の距離に対する前記測定対象である２本の物体の前記カメラの撮像方向のずれ量を算出し、
    前記第１の距離と前記２本の物体のずれ量と前記第１の角度と前記撮像レンズの焦点距離と前記２本の物体の前記イメージセンサ上の間隔とに基づいて、前記２本の物体の間隔を算出する間隔算出部を更に備えた請求項１から９のいずれか１項に記載の物体測定装置。
11. 前記間隔算出部は、前記第１の距離をＤ１、前記２本の物体の平均のずれ量をＤ３、前記第１の角度をα、前記撮像レンズの焦点距離をｆ、及び前記イメージセンサ上の間隔をｓ、及び前記２本の物体の間隔をＳとすると、前記２本の物体の間隔Ｓを、次式、
    Ｓ＝（Ｄ１＋Ｄ３）・ｓ／(ｆ・cosα）
    により算出する請求項１０に記載の物体測定装置。
12. 前記カメラと相互に通信可能なコンピュータを備え、
    前記コンピュータは、前記カメラから少なくとも前記測定基準部材を一画面に収めて前記カメラで撮像された画像を受信し、前記第１の角度検出部と、前記ずれ量算出部と、前記径算出部として機能する請求項１から１１のいずれか１項に記載の物体測定装置。
13. 前記コンピュータが、前記カメラで撮像された画像を表示する表示部を更に備える請求項１２に記載の物体測定装置。
14. 同一面上に配置された複数の円柱状又は円筒状の物体の径及び間隔のうちの少なくとも物体の径を測定する物体測定方法において、
    撮像レンズ及びイメージセンサを備えたカメラにより、前記複数の物体と前記複数の物体に沿って配置された平面を有する測定基準部材とを同時に撮像するステップと、
    前記測定基準部材と前記カメラとの第１の距離を取得するステップと、
    前記撮像した画像に基づいて前記測定基準部材の平面の法線方向と前記カメラの撮像方向とのなす第１の角度を検出するステップと、
    測定対象である物体の前記イメージセンサ上に結像した物体の位置と前記撮像レンズの焦点距離とに基づいて前記カメラの撮像方向を基準にしたときの前記測定対象である物体の方向を示す第２の角度を検出するステップと、
    前記取得した第１の距離と前記検出した第１の角度と前記検出した第２の角度とに基づいて、前記第１の距離に対する前記測定対象である物体の前記カメラの撮像方向のずれ量を算出するステップと、
    前記取得した第１の距離に前記算出したずれ量を加算した第２の距離と前記測定対象である物体の前記イメージセンサ上の径の大きさと前記撮像レンズの焦点距離とに基づいて前記測定対象である物体の径を算出するステップと、
    を含む物体測定方法。

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