JP6941899B1 - クリアランス計測システム及びクリアランス計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二物体間のクリアランスを簡単、且つ、精度高く計測するクリアランス計測システムを提供する。【解決手段】ラインレーザー照射部２０１は、第一の物体１３の上面と、第二の物体１４の下面と直角な側面との間にラインレーザー光を横切らせて照射し、画像撮影部２０２は、照射中画像を撮影する。直線特定部２０３は、照射中画像のうち、第一の物体１３の上面のラインレーザー光を示す第一の直線と、第二の物体１４の側面のラインレーザー光を示す第二の直線を特定し、直線式算出部２０４は、第一の直線の式と、第二の直線の式とを算出する。換算係数算出部２０５は、既知線の寸法を画像内の長さで除算した換算係数を算出し、クリアランス算出部２０６は、第二の直線上における所定の点と、第一の直線と第二の直線との交点との間で、クリアランスを含む部分を特定し、画像内の長さに換算係数を乗算した乗算値を用いて、クリアランスの計測値を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、クリアランス計測システム及びクリアランス計測方法に関する。

地下鉄や下水道トンネルの掘削には、例えば、地盤を横に掘り進むシールドマシン（掘削機）が利用される。シールドマシンは、テール部の内側でセグメントを円筒壁状に組み立てながら掘進することで、セグメントトンネルを組み立てる。

シールドマシンの掘進中に、シールドマシンのテール部の内周面と、テール部の内側に位置するセグメントの外周面とのクリアランス（テールクリアランス）は、シールドマシンの掘進方向と既に組み立てられたセグメントとの相対的な位置関係に応じて変化する。

そのため、テールクリアランスを測定し、その測定値を、シールドマシンの掘進方向を制御するためのデータとして用いたり、セグメント組み立てを行うためのデータとして用いたりしている。

このようなテールクリアランスを測定する技術として、例えば、特開平８−８６６１８号公報（特許文献１）には、レーザースリット投光器と、ＣＣＤカメラとを備えたシールド機のテールクリアランス測定方法が開示されている。レーザースリット投光器が、シールド機のスキンプレートの内面に、レーザーのスリット光を後方で組立てたセグメントの端面に向かって投光する。ＣＣＤカメラは、このレーザースリット光が投光されるセグメント端面付近を撮影する。そして、この方法では、レーザースリット投光器からレーザースリット光をセグメントの端面に向かって投光し、このレーザースリット光が投光されたセグメント端面付近をＣＣＤカメラで撮影し、その画面に表示されたレーザースリット光の照射されたセグメント端面位置をコンピュータによる画像処理によって検出し、この検出値と予めジャッキストロークに応じて算定したスキンプレートの位置の値との差をテールクリアランス値として算出する。これにより、常時連続して自動測定が可能となると共に、精度のよい正確な測定値を得ることが出来るとしている。

又、特開２０１６−７００１３号公報（特許文献２）には、検出光投射部と、カメラ部と、クリアランス導出部と、を備えるテールクリアランス測定装置が開示されている。検出光投射部は、テール部で支持され、セグメントの端面上でセグメントの半径方向に延在するセグメント端面領域とセグメントの内周面または外周面の一方とが交わる円弧部分に交差し端面上を延在する線状の第１の検出光をセグメント端面領域に投射する。カメラ部は、少なくとも撮影光学系がテール部で支持され、第１の検出光を含むセグメント端面領域を撮影して画像情報を生成する。クリアランス導出部は、画像情報に基づいてテール部の内周面とセグメントの外周面とのクリアランスを導出する。これにより、測定効率の向上と作業員の負担の軽減を図ることが出来るとしている。

又、特開２００９−２５２５２号公報（特許文献３）には、撮像手段と、記憶手段と、離間距離取得手段と、ピクセル値読取手段と、クリアランス演算手段と、を備えるテールクリアランス自動計測システムが開示されている。撮像手段は、シールド掘削機のスキンプレートとセグメントとの隙間周辺を撮像する。記憶手段は、スキンプレートに設けた複数の基準位置と撮像手段との離間距離と、各基準位置における同一の基準高さと、各基準位置における画像上の基準高さに相当するピクセル数とから得られる撮像手段固有のピクセル比とを記憶する。離間距離取得手段は、撮像手段とセグメントとの離間距離を取得する。ピクセル値読取手段は、撮像手段により撮像された画像からセグメントの読取基準点に対応する座標であるピクセル値を読み取る。クリアランス演算手段は、読取基準点に対応するピクセル値と、計測位置におけるスキンプレート上の計測基準点に対応するピクセル値と、離間距離取得手段で得られた離間距離と、ピクセル比とに基づいて、テールクリアランスを算出する。これにより、掘削や推進作業を中断させることなくテールクリアランスをリアルタイムで計測できるとともに、計測装置が破損しにくく安価であるとしている。

一方、ラインレーザーとカメラの画像を用いた技術が存在する。例えば、特開２０１６−１３３４７８号公報（特許文献４）には、ベルトコンベア上を流れる被搬送物の体積を測定するための体積測定システムが開示されている。体積測定システムは、ラインレーザーと、デジタルカメラと、移動量センサと、解析装置と、を備える。ラインレーザーは、被搬送物に対して上方からレーザー光を照射する。デジタルカメラは、レーザー光の照射によって描かれた被搬送物の輪郭線を、ラインレーザーの照射方向と異なる角度から撮影する。移動量センサは、ベルトコンベアの移動量を計測する。解析装置は、デジタルカメラによる撮影データ及びベルトコンベアの移動量から、被搬送物の体積を算出する。これにより、従来の方法よりも高精度な体積測定を実現出来るとしている。

又、特開２０１２−１７３２０２号公報（特許文献５）には、ワイヤーボンドの検査に先立ち、ワイヤーボンド上の検査測定点が適正位置にくるようにワークの三次元位置決めをするためのワイヤーボンドの三次元位置決め方法が開示されている。ワイヤーボンドの三次元位置決め方法は、ワークを三次元的移動制御可能な可動ステージ上に載置する工程と、ワークのワイヤーボンド部分を、カメラの向きに対して角度を持たせて配置したラインレーザーでレーザー照射しつつカメラで撮影する工程と、カメラで撮影した画像を画像処理してＸ、Ｙ、Ｚ座標を演算して検出する画像処理工程と、可動ステージを検出されたＸ、Ｙ、Ｚ座標に対応して三次元移動制御する工程とから成る。そして、画像処理工程は、ワイヤーボンドの二次元的形状中心を演算してプリアライメントＸ、Ｙ座標を求める工程と、ワイヤーボンド上のレーザーライン端部の基準位置からのずれ量を演算してＺ座標に変換する工程とを含む。これにより、微小径ワイヤーボンドの接合状態の良否検査に先立ち、当該ワイヤーボンドの三次元的位置決めを迅速、且つ、正確に行うことが出来るとしている。

又、特開２００８−２４１４５９号公報（特許文献６）には、積雪面の雪質を計測する路面状況計測方法が開示されている。路面状況計測方法は、積雪面に照射手段によりレーザーパターンを斜め上方から照射し、積雪面に照射されたレーザーパターンを撮像手段により撮影し、撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深計測手段により積雪深さを計測し、かつ、撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて凹凸計測手段により積雪面の凹凸状況を計測し、更に、撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて雪質計測手段により積雪面の雪質を計測する。これにより、積雪深さ及び積雪面の凹凸状況に加えて雪質を計測することができ、路面融雪の効率化並びに交通情報システムの高精度化を図ることができるとしている。

特開平８−８６６１８号公報 特開２０１６−７００１３号公報 特開２００９−２５２５２号公報 特開２０１６−１３３４７８号公報 特開２０１２−１７３２０２号公報 特開２０１２−１７３２０２号公報

テールクリアランスを測定する技術において、特許文献１に記載の技術では、画像内のテールクリアランスに相当するＡ−Ｂ間の実際の距離を検出するために、撮影範囲の大きさを正確に捉えるように、ＣＣＤカメラをズーム及びフォーカスする。しかしながら、この方法では、撮影範囲の大きさに正確性が欠けると、画像内の距離に誤差が生じ易いという課題がある。又、画像内には、寸法を定める要素が無いため、画像だけで距離を検出することが出来ないという課題がある。

又、特許文献２に記載の技術では、検出光投射部の第１の検出光をセグメント端面領域に確実に投射する必要があり、シールドマシンの掘削中の振動により、第１の検出光がセグメント端面領域から外れると、クリアランスの測定が出来ないという課題がある。

特許文献３に記載の技術では、離間距離と同一の基準高さとピクセル比とを記憶する記憶手段を予め用意する必要があり、この記憶手段により計測するテールクリアランスの測定精度が決定するため、記憶手段の用意に手間が掛かり、測定精度に限界があるという課題がある。

又、ラインレーザーとカメラの画像を用いた技術において、特許文献４−６に記載の技術では、被搬送物の体積やワイヤーボンドの三次元位置決め、路面状況の計測が可能であるものの、物体と物体との間のクリアランスを計測することは出来ない。

そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、二つの物体の間のクリアランスを簡単に、且つ、精度高く計測することが可能なクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、本発明に係る新規なクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法を完成させた。即ち、本発明に係るクリアランス計測システムは、ラインレーザー照射部と、画像撮影部と、直線特定部と、直線式算出部と、換算係数算出部と、クリアランス算出部と、を備える。ラインレーザー照射部は、ラインレーザーを用いて、第一の物体の平面状の上面と、当該第一の物体の上面から上方に配置された第二の物体の平面状の下面と直角な平面状の側面との間にラインレーザー光を横切らせて照射する。画像撮影部は、カメラを用いて、前記ラインレーザー光が照射された状態の前記第一の物体の平面と前記第二の物体の側面とを含む照射中画像を撮影する。直線特定部は、前記照射中画像のうち、前記第一の物体の上面のラインレーザー光を示す第一の直線と、前記第二の物体の側面のラインレーザー光を示す第二の直線とを特定する。直線式算出部は、前記特定された第一の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第一の直線の式を算出するとともに、前記特定された第二の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第二の直線の式を算出する。換算係数算出部は、前記第二の直線上、又は、当該第二の直線と平行な位置に存在し、既知の寸法を有する既知線を特定し、特定した既知線の寸法を当該既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する。クリアランス算出部は、前記第二の直線上における所定の点と、前記第一の直線と前記第二の直線との交点との間で、クリアランスを含む部分を特定し、特定した部分の画像内の長さに前記換算係数を乗算した乗算値を用いて、クリアランスの計測値を算出する。

本発明に係るクリアランス計測方法は、クリアランス計測システムのクリアランス計測方法であって、ラインレーザー照射ステップと、画像撮影ステップと、直線特定ステップと、直線式算出ステップと、換算係数算出ステップと、クリアランス算出ステップと、を備える。クリアランス計測方法の各ステップは、クリアランス計測システムの各部に対応する。

本発明によれば、二つの物体の間のクリアランスを簡単に、且つ、精度高く計測することが可能となる。

本発明に係るクリアランス計測システムの概略図である。 本発明に係るクリアランス計測システムの機能ブロック図である。 本発明に係るクリアランス計測方法の実行手順を示すためのフローチャートである。 ラインレーザー光が照射された状態の第一の物体の平面と第二の物体の側面とを撮影する場合の一例を示す図（図４Ａ）と、照射中画像の一例を示す図（図４Ｂ）と、である。 照射前画像と照射中画像との一例を示す図（図５Ａ）と、直線画像の一例を示す図（図５Ｂ）と、である。 直線画像の座標系における線分の傾きと切片に対するクラスタリングと、クラスタの線分と直線との割り当ての一例を示す図（図６Ａ）と、直線画像の領域毎の線分の分類とを分類と、領域内の線分と直線との割り当ての一例を示す図（図６Ｂ）と、である。 直線画像から直線の式を算出する場合の一例を示す図である。 換算係数とクリアランスとを算出する場合の一例を示す図である。 第二の物体の側面の上下の角が面取りされている場合の第二の物体と照射中画像の一例を示す図（図９Ａ）と、第二の直線における第二の物体の厚みの下端点が写っていない場合のクリアランスの算出の一例を示す図（図９Ｂ）と、である。 第二の物体の側面に設けられた線状のマークを使用した場合のクリアランスの算出の一例を示す図（図１０Ａ）と、第二の物体の側面に設けられた二つのマークを使用した場合のクリアランスの算出の一例を示す図（図１０Ｂ）と、である。 実施例１における照射前画像と照射中画像との一例を示す図（図１１Ａ）と、実施例１における直線画像の一例を示す図（図１１Ｂ）と、である。 実施例１における直線画像から直線の式を算出する場合の一例を示す図である。 実施例１における換算係数とクリアランスとを算出する場合の一例を示す図である。 実施例２における照射中画像とクリアランスの算出の一例を示す図である。 実施例２におけるシールドマシンのテール部とセグメントを示す概略図である。 実施例２における照射前画像と照射中画像との一例を示す図（図１６Ａ）と、実施例２における直線画像の一例を示す図（図１６Ｂ）と、である。 実施例２における直線画像から直線の式を算出する場合の一例を示す図である。 実施例２における換算係数とクリアランスとを算出する場合の一例を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明に係るクリアランス計測システム１（クリアランス計測装置とも称する）は、第一の物体１３の平面状の上面１３ａと、当該第一の物体１３の上面１３ａから上方に配置された第二の物体１４の平面状の下面１４ａとのクリアランスＣを計測するシステムであって、図１に示すように、ラインレーザー１０と、カメラ１１と、端末装置１２とを備えている。

ここで、第二の物体１４の側面１４ｂは、下面１４ａに対して直角であり、第二の物体１４の上面１４ｃは、例えば、下面１４ａに対して平行である。第二の物体１４の側面１４ｂと上面１４ｃとの角は、面取りされ、斜面１４ｄが形成されている。尚、第一の物体１３と第二の物体１４の種類に特に限定は無いが、例えば、第一の物体１３は、建物や構造物の平面状の板や床、土地や道路等を挙げることが出来る。又、第二の物体１４は、例えば、構造物やブロック、壁やドア等を挙げることが出来る。

又、ラインレーザー１０は、第一の物体１３と第二の物体１４との間のクリアランスＣに直線状のラインレーザー光Ｌを照射するように構成されている。カメラ１１は、第一の物体１３と第二の物体１４との間のクリアランスＣの画像を撮影するように構成されている。ラインレーザー１０の光の色に特に限定は無く、例えば、赤や緑等を挙げることが出来る。

端末装置１２は、一般に使用されるコンピュータであり、例えば、タッチパネル付きの携帯端末装置、タブレット型端末装置、ウェアラブル型端末装置を含む。端末装置１２は、記憶部と、入力部と、出力部とを備え、入力部は、例えば、キーボード、マウス等であり、出力部は、例えば、液晶ディスプレイ等である。

端末装置１２は、ラインレーザー１０とカメラ１１とに通信可能に接続され、ラインレーザー１０とカメラ１１との制御を司る。端末装置１２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を内蔵しており、ＣＰＵは、例えば、ＲＡＭを作業領域として利用し、ＲＯＭ等に記憶されているプログラムを実行する。後述する各部についても、ＣＰＵがプログラムを実行することで各部の機能を実現する。

次に、図２−図１０を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。先ず、計測者は、第一の物体１３と第二の物体１４との間のクリアランスＣを計測するために、計測キーを端末装置１２に入力する。すると、ラインレーザー１０は、第一の物体１３の上面１３ａと、第二の物体１４の側面１４ｂとに向けて予め配置されており、端末装置１２のラインレーザー照射部２０１は、図４Ａに示すように、ラインレーザー１０を用いて、第一の物体１３の上面１３ａと、第二の物体１４の側面１４ｂとの間にラインレーザー光Ｌを横切らせて照射する（図３：Ｓ１０１）。

ここで、第一の物体１３の上面１３ａは、平面状であるため、直線状のラインレーザー光Ｌが現れる。又、第二の物体１４の側面１４ｂも、同様に、平面状であるため、直線状のラインレーザー光Ｌが現れる。

又、カメラ１１は、ラインレーザー光Ｌが照射されている第一の物体１３の上面１３ａと、第二の物体１４の側面１４ｂとに向けて予め配置されている。つまり、ラインレーザー１０とカメラ１１は、同じ方向で同じ位置を向いて配置されている。そのため、端末装置１２の画像撮影部２０２は、図４Ａに示すように、カメラ１１を用いて、ラインレーザー光Ｌが照射された状態の第一の物体１３の上面１３ａと、第二の物体１４の側面１４ｂとを含む照射中画像を撮影する（図３：Ｓ１０２）。

ここで、画像撮影部２０２が照射中画像を撮影する方法に特に限定は無い。例えば、端末装置１２と、第一の物体１３と第二の物体１４とが、それぞれ固定されている場合は、画像撮影部２０２は、照射中画像を一枚撮影すれば良い。一方、端末装置１２が固定され、第一の物体１３と第二の物体１４とが動く場合は、画像撮影部２０２は、第一の物体１３と第二の物体１４との動く速度に対して十分に速いシャッター速度で照射中画像を撮影することで、第一の物体１３と第二の物体１４との動きによる撮影環境の変化を受けずに、照射中画像を取得することが出来る。一方、第一の物体１３と第二の物体１４との動く速度がシャッター速度よりも速い場合は、画像撮影部２０２は、ラインレーザー１０とカメラ１１とを第一の物体１３と第二の物体１４との動きに向けて動かしながら、所定の期間（例えば、数秒）内に複数の画像を撮影し、複数の画像を平均化して、平均化画像を照射中画像として取得することで、第一の物体１３と第二の物体１４とのクリアランスを捕らえる照射中画像を取得することが出来る。

又、画像撮影部２０２は、照射中画像において、第二の物体１４の側面１４ｂに照射されるレーザー光Ｌが垂直方向に沿って現れるように、当該照射中画像を撮影すると好ましい。これにより、後述する第二の物体１４の側面１４ｂにラインレーザー光Ｌの直線の式を算出する際に、精度高く算出することが出来る。

さて、照射中画像４００には、図４Ｂに示すように、第一の物体１３の上面１３ａにラインレーザー光Ｌの第一の直線４０１が写り、第二の物体１４の側面１４ｂにラインレーザー光Ｌの第二の直線４０２が写っている。又、カメラ１１は、第二の物体１４の側面１４ｂに近接する上面１４ｃも捕えており、照射中画像４００には、第二の物体１４の上面１４ｃにラインレーザー光Ｌの第三の直線４０３が写り、第二の物体１４の斜面１４ｄにラインレーザー光Ｌの第四の直線４０４が写っている。尚、図４Ｂでは、セグメント１４の側面１４ｂにラインレーザー光Ｌの第二の直線４０２は、照射中画像４００においてほぼ垂直方向に沿って写っている。

そして、端末装置１２の直線特定部２０３は、照射中画像４００における第一の物体１３の上面１３ａのラインレーザー光Ｌを示す第一の直線と、第二の物体１４の側面１４ｂのラインレーザー光Ｌを示す第二の直線とを特定する（図３：Ｓ１０３）。

ここで、直線特定部２０３が直線を特定する方法に特に限定は無い。例えば、直線特定部２０３は、図５Ａに示すように、カメラ１１において、照射中画像４００の撮影アングルと同じ撮影アングルで、ラインレーザー光Ｌが照射されていない状態の第一の物体１３の上面１３ａと第二の物体１４の側面１４ｂとを含む照射前画像５００を取得する。

照射前画像５００には、照射中画像４００と同様に、第一の物体１３の上面１３ａと第二の物体１４の側面１４ｂと上面１４ｃと斜面１４ｄとが写っている。

照射前画像５００の取得の方法には、例えば、直線特定部２０３は、ラインレーザー照射部２０１にラインレーザー光Ｌの照射を停止させるとともに、画像撮影部２０２に、ラインレーザー光Ｌが照射されていない状態の第一の物体１３の上面１３ａと第二の物体１４の側面１４ｂとの間を写す照射前画像５００を撮影させる方法を挙げることが出来る。その他の方法として、ラインレーザー照射部２０１がラインレーザー光Ｌを照射する前に、画像撮影部２０２が、カメラ１１で先に照射前画像５００を撮影しておき、その後、ラインレーザー照射部２０１がラインレーザー光Ｌを照射して、画像撮影部２０２が、カメラ１１で照射中画像４００を撮影しても良い。上述では、端末装置１２と、第一の物体１３と第二の物体１４とが、それぞれ固定されている場合である。一方、端末装置１２が固定され、第一の物体１３と第二の物体１４とが動く場合で、且つ、シャッター速度が、第一の物体１３と第二の物体１４との動く速度に対して十分に速い場合は、画像撮影部２０２は、ラインレーザー光Ｌの照射と停止を繰り返しながら、照射中画像と照射前画像とを撮影しても良い。又、端末装置１２が固定され、第一の物体１３と第二の物体１４とが動く場合で、且つ、シャッター速度が、第一の物体１３と第二の物体１４との動く速度よりも遅い場合は、画像撮影部２０２は、ラインレーザー１０とカメラ１１とを第一の物体１３と第二の物体１４との動きに向けて動かしながら、ラインレーザー光Ｌの照射と停止を繰り返して、照射中画像と照射前画像とを撮影しても良い。その際に、照射中画像と照射前画像とを複数撮影して、平均化しても良い。

次に、直線特定部２０３は、照射中画像４００から照射前画像５００を減算することで得られる差分画像５０１を直線画像として生成する。直線画像とは、直線が示された画像を意味する。具体的には、直線特定部２０３は、照射中画像４００の各画素の画素値から、当該照射中画像４００の各画素の座標（２次元座標値）に対応する座標の照射前画像５００の画素の画素値を減算することで差分画像５０１を生成する。直線画像５０１には、図５Ｂに示すように、第一の直線４０１と、第二の直線４０２と、第三の直線４０３と、第四の直線４０４とが映し出されている。これにより、照射中画像４００の背景に様々なノイズが生じていたとしても、ラインレーザー光Ｌの直線のみが残った直線画像５０１を簡単に取得することが出来る。

尚、直線画像５０１には、ノイズが含まれる場合もあるため、直線特定部２０３は、必要に応じて、直線画像５０１にフィルタ処理を行っても構わない。

更に、直線特定部２０３は、直線のみを含む直線画像５０１に直線検出処理を行うことで、直線画像５０１に含まれる直線に対して、直線を構成する複数の線分を検出する。直線検出処理は、例えば、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換処理を挙げることが出来る。又、直線検出処理における線分の検出の精度を上げるために、例えば、必要に応じて、直線画像５０１にエッジ処理を行っても構わない。エッジ処理は、例えば、Ｃａｎｎｙ法を挙げることが出来る。

さて、直線検出処理では、図５Ｂに示すように、例えば、所定の傾きと切片を有する第一の直線４０１では、当該第一の直線４０１を構成する複数の線分４０１ａが検出される。又、第一の直線４０１と異なる傾きと切片を有する第二の直線４０２では、当該第二の直線４０２を構成する複数の線分４０２ａが検出される。尚、直線画像５０１中の他の直線、例えば、第三の直線４０３と第四の直線４０４も同様である。

そして、直線特定部２０３は、直線画像５０１の座標系における線分の傾きと切片に対するクラスタリングを行い、検出した複数の線分を、いくつかのクラスタに分類する。クラスタの分類には、直線の傾きと切片が用いられる。例えば、第一の直線４０１に対して第一の傾きと切片が設定されると、直線特定部２０３は、設定された第一の直線４０１の第一の傾きと切片に近いクラスタの線分を当該第一の直線４０１として特定する。又、第二の直線４０２に対して第二の傾きと切片が設定されると、直線特定部２０３は、設定された第二の直線４０２の第二の傾きと切片に近いクラスタの線分を当該第二の直線４０２として特定する（クラスタリング、ラベル付け）。

例えば、直線特定部２０３は、図６Ａに示すように、直線画像５０１における各線分の傾きａと切片ｂを算出すると、第一の直線４０１を構成する線分４０１ａでは、当該第一の直線４０１の第一の傾きａ０１と切片ｂ０１に近接し、第二の直線４０２を構成する線分４０２ａでは、当該第二の直線４０２の第二の傾きａ０２と切片ｂ０２に近接する。第三の直線を構成する線分４０３ａも第四の直線４０４を構成する線分４０４ａも同様である。各線分の傾きａと切片ｂは、各直線の傾きａ０と切片ｂ０に近接するため、直線特定部２０３は、線分の傾きａと切片ｂに基づいて、クラスタリングを行う。一方、第一の直線４０１の第一の傾きａ０と切片ｂ０を予め設定しておき、直線特定部２０３は、第一の直線４０１の第一の傾きと切片に近いクラスタの線分４０１ａを当該第一の直線４０１として特定する。第二の直線４０２と第三の直線４０３と第四の直線４０４も同様である。これにより、直線画像５０１に存在する線分を適切な直線に割り当てて特定することが可能となる。

ここで、第二の直線４０２と第三の直線４０３との間に存在する線分の傾きや切片は、第二の直線４０２の第二の傾きａ０２と切片ｂ０２にも、第三の直線４０３の第三の傾きａ０３と切片ｂ０３にも、近接することがある。このような直線間に存在する線分は、ノイズになり易く、最終的な精度に影響を及ぼすため、除外することが好ましい。第一の直線４０１と第二の直線４０２との間に存在する線分も同様である。

尚、他の方法として、例えば、直線特定部２０３は、直線画像５０１の領域毎に線分を分類し、分類した領域の線分を、当該領域に対応する直線として特定しても良い（クラスタリング、ラベル付け）。例えば、直線特定部２０３は、図６Ｂに示すように、直線画像５０１のうち、第一の物体の上面１３ａの領域として予め指定された第一の指定領域Ｒ１に存在する複数の線分４０１ａを、当該第一の物体１３の上面１３ａに照射されたラインレーザー光Ｌの第一の直線４０１として特定する。又、直線特定部２０３は、第二の物体１４の側面１４ｂの領域として予め指定された第二の指定領域Ｒ２に存在する複数の線分を、当該第二の物体１４の側面１４ｂに照射されたラインレーザー光Ｌを示す第二の直線として特定する（割り当て）。又、直線特定部２０３は、第二の物体１４の上面１４ｃの領域として予め指定された第三の指定領域Ｒ３に存在する複数の線分を、当該第二の物体１４の上面１４ｃに照射されたラインレーザー光Ｌを示す第三の直線４０３として特定し、第二の物体１４の斜面１４ｄの領域として予め指定された第四の指定領域Ｒ４に存在する複数の線分を、当該セグメント１４の斜面１４ｄに照射されたラインレーザー光Ｌを示す第四の直線４０４として特定する。

ここで、クラスタリングを行う方法として、特に限定は無く、例えば、ｋ−ｍｅａｎｓ法等を挙げることが出来る。直線特定部２０３が線分を領域毎に分類する場合、例えば、線分の所定の座標値（例えば、Ｙ座標値）と、重複しない各領域の座標値の範囲（Ｙ座標値の範囲）とを比較し、線分の座標値が含まれる座標値の範囲の領域に当該線分を分類する。

尚、他の方法として、例えば、直線特定部２０３は、照射中画像４００から、ラインレーザー光Ｌの色に対応する画素値の画素のみを抽出し、抽出した画素から、第一の指定領域Ｒ１に存在する画素を第一の直線４０１として特定する。第二の直線４０２、第三の直線４０３、第四の直線４０４も同様である。

これらの場合であっても、例えば、第一の指定領域Ｒ１と第二の指定領域Ｒ２との間に存在する線分を除外すると好ましい。尚、第二の指定領域Ｒ２と第三の指定領域Ｒ３との間に存在する線分や第三の指定領域Ｒ３と第四の指定領域Ｒ４との間に存在する線分も同様である。

さて、直線特定部２０３が直線の特定を完了すると、端末装置１２の直線式算出部２０４は、特定された第一の直線４０１における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第一の直線４０１の式を算出するとともに、特定された第二の直線４０２における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第二の直線４０２の式を算出する（図３：Ｓ１０４）。

ここで、直線式算出部２０４が直線の式を算出する方法に特に限定は無い。例えば、図７に示すように、直線画像５０１において、特定された直線（例えば、第一の直線４０１）を構成する複数の線分（４０１ａ）のそれぞれには、２次元座標値を有する始点と終点の２点が存在する。そこで、直線式算出部２０４は、先ず、第一の直線４０１を構成する複数の線分４０１ａのそれぞれの始点と終点の２点を取得し、取得した各線分４０１ａ毎の２点を集めた全ての点を第一の直線４０１における複数の点Ａとし、第一の直線４０１における複数の点Ａの２次元座標値（Ｘａｉ、Ｙａｉ）（ｉ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（例えば、最小二乗法）を行い、第一の直線４０１の式（回帰直線式）を算出する。これにより、第一の直線４０１の式を簡単に算出することが出来る。

第二の直線の式も同様であり、直線式算出部２０４は、第二の直線４０２を構成する複数の線分４０２ａのそれぞれの始点と終点の２点を取得し、取得した各線分４０２ａ毎の２点を集めた全ての点を第二の直線４０２における複数の点Ｂとし、第二の直線４０２における複数の点Ｂの２次元座標値（Ｘｂｊ、Ｙｂｊ）（ｊ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第二の直線４０２の式（回帰直線式）を算出する。

尚、本発明の実施形態では、第三の直線４０３も使用するため、直線式算出部２０４は、第三の直線４０３を構成する複数の線分４０３ａのそれぞれの始点と終点の２点を取得し、取得した各線分４０３ａ毎の２点を集めた全ての点を第三の直線４０３における複数の点Ｃとし、第三の直線４０３における複数の点Ｃの２次元座標値（Ｘｃｉ、Ｙｃｉ）（ｋ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第三の直線４０３の式（回帰直線式）を算出する。必要に応じて、同様の方法により、第四の直線４０４の式を算出しても良い。

尚、他の方法として、直線特定部２０３が、複数の線分で構成される直線でなく、複数の画素として検出した場合は、直線式算出部２０４は、検出された線分上の複数の画素を２点以上の複数の点とし、複数の点の２次元座標値に回帰分析法を行い、当該直線の式を算出すれば良い。

さて、直線式算出部２０４が直線の式の算出を完了すると、端末装置１２の換算係数算出部２０５は、第二の直線４０２上、又は、当該第二の直線４０２と平行な位置に存在し、既知の寸法を有する既知線を特定し、特定した既知線の寸法を当該既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する（図３：Ｓ１０５）。

ここで、換算係数算出部２０５が換算係数を算出する方法に特に限定は無い。例えば、既知線が、第二の物体１４の側面１４ｂの上端点から下端点までの直線である場合、丁度、第二の物体１４の厚みｔ（高さ）に相当する。ここで、第二の物体１４は、側面１４ｂと上面１４ｃとの角が面取りされていることから、換算係数算出部２０５は、図８に示すように、直線画像５０１において、第二の物体１４の側面１４ｂの第二の直線４０２の式と第二の物体１４の上面１４ｃの第三の直線４０３の式から、第二の直線４０２と第三の直線４０３との交点Ｐの２次元座標値（Ｘｐ、Ｙｐ）を算出する。この交点Ｐが、第二の直線４０２上における第二の物体１４の厚みｔの上端点に対応する。

次に、換算係数算出部２０５は、第二の直線４０２の最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）を算出する。この最下点Ｑが、第二の直線４０２上における第二の物体１４の厚みｔの下端点に対応する。

そして、換算係数算出部２０５は、交点Ｐ（上端点）の２次元座標値（Ｘｐ、Ｙｐ）から最下点Ｑ（下端点）の２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）との間の距離を、既知線の画像内の長さｄとして算出する。既知線の寸法ｔが既知であり、既知線の寸法ｔは、既知線の画像内の長さｄに対応することから、換算係数算出部２０５は、既知線の寸法ｔを既知線の画像内の長さｄで除算した除算値を換算係数αとして算出する。これにより、直線画像５０１における第二の直線４０２上の長さを現実の寸法に簡単に換算することが出来る。

尚、上述では、第二の物体１４の厚みｔを既知線としたが、既知線の構成に特に限定は無く、例えば、既知の寸法を有し、第二の直線４０２上に存在するか、第二の直線４０２と平行に存在する線状、多角形状のものであれば、特に限定は無い。

さて、換算係数算出部２０５が換算係数の算出を完了すると、端末装置１２のクリアランス算出部２０６は、第二の直線４０２上における所定の点と、第一の直線４０１と第二の直線４０２との交点Ｒとの間で、クリアランスＣを含む部分を特定し、特定した部分の画像内の長さに換算係数αを乗算した乗算値を用いて、クリアランスＣの計測値を算出する（図３：Ｓ１０６）。

ここで、クリアランス算出部２０６がクリアランスＣを算出する方法に特に限定は無い。例えば、クリアランス算出部２０６は、図８に示すように、第一の直線４０１の式と第二の直線４０２の式とから、第一の直線４０１と第二の直線４０２との交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）を算出する。この交点Ｒが、第二の直線４０２上における第一の物体１３の上面１３ａの交点に対応する。

次に、第二の直線４０２上におけるクリアランスＣは、第二の直線４０２上における第二の物体１４の側面１４ｂの下端点Ｑと第一の物体１３の上面１３ａの交点Ｒとの間隔に相当するから、クリアランス算出部２０６は、第二の直線４０２上における第二の物体１４の側面１４ｂの下端点Ｑと、第一の物体１３の上面１３ａの交点Ｒとの間隔をクリアランスＣの部分として特定する。そして、クリアランス算出部２０６は、下端点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）と交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）との間の距離を、クリアランスＣの長さｃとして算出し、算出したクリアランスＣの長さｃに換算係数αを乗算した乗算値をクリアランスＣの計測値として算出する。これにより、ラインレーザー光Ｌの画像から簡単にクリアランスＣを計測することが可能となる。

ところで、上述では、第二の物体１４の厚みｔを既知線としたが、既知の寸法を有する第二の直線４０２上の直線、又は第二の直線４０２と平行な線状のものであれば、特に限定は無い。例えば、第二の物体１４の側面１４ｂの所定の部分の寸法を既知線としても良い。第二の物体１４は、その種類によって、上述の他に、図９Ａに示すように、第二の物体１４の側面１４ｂと上面１４ｃとの角が面取りされ、第一の斜面１４ｄが形成されるとともに、第二の物体１４の側面１４ｂと下面１４ａとの角が面取りされ、第二の斜面１４ｅが形成されている場合もある。この場合、照射中画像４００では、ラインレーザー光Ｌの第一の直線４０１、第二の直線４０２、第三の直線４０３、第四の直線４０４の他に、第二の物体１４の第二の斜面１４ｅにラインレーザー光Ｌの第五の直線４０５が写る。

そこで、換算係数算出部２０５は、第二の物体１４の側面１４ｂの第二の直線４０２の式と第二の物体１４の第一の斜面１４ｄの第四の直線４０４の式から、第二の直線４０２と第四の直線４０４との交点Ｐ１の２次元座標値（Ｘｐ１、Ｙｐ１）を算出する。この交点Ｐ１は、第二の直線４０２上における第二の物体１４の側面１４ｂの上端点に対応する。次に、換算係数算出部２０５は、第二の物体１４の側面１４ｂの第二の直線４０２の式と第二の物体１４の第二の斜面１４ｅの第五の直線４０５の式から、第二の直線４０２と第五の直線４０５との交点Ｐ２の２次元座標値（Ｘｐ２、Ｙｐ２）を算出する。この交点Ｐ２は、第二の直線４０２上における第二の物体１４の側面１４ｂの下端点に対応する。そして、換算係数算出部２０５は、交点Ｐ１の２次元座標値（Ｘｐ１、Ｙｐ１）と交点Ｐ２の２次元座標値（Ｘｐ２、Ｙｐ２）との間の距離を、第二の物体１４の側面１４ｂの寸法ｓに対応する既知線の画像内の長さｄとして算出する。第二の物体１４の側面１４ｂの寸法ｓは、例えば、第二の物体１４の厚みｔから、第一の斜面１４ｄの高さｈ１と第二の斜面１４ｅの高さｈ２とを減算した減算値として算出することが出来るから、換算係数算出部２０５は、既知線の寸法ｓを既知線の画像内の長さｄで除算した除算値を換算係数αとして算出する。このように、第二の直線４０２上の直線に既知線があれば、どのような線でも良く、その他に、例えば、第二の物体１４の側面１４ｂに予め設けられた、既知の寸法を有するスケールやマーカーであっても構わない。

さて、上述のように、第二の物体１４の側面１４ｂの下方の角が面取りされている場合は、照射中画像４００に、第二の直線４０２上における第二の物体１４の厚みｔの下端点（第二の物体１４の下面１４ａの端部）が写っていない可能性が高いため、テールクリアランスＣの計測値は、下記のように算出される。即ち、クリアランス算出部２０６は、図９Ｂに示すように、第一の直線４０１の式と第二の直線４０２の式とから、第一の直線４０１と第二の直線４０２との交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）を算出する。

ここで、第二の直線４０２上における第二の物体１４の側面１４ｂの下端点Ｐ２と第一の物体１３の上面１３ａの交点Ｒとの間隔は、クリアランスＣを含む部分であり、第二の直線４０２上におけるクリアランスＣは、この間隔から第二の斜面１４ｅの高さｈ２を減算した減算値に相当する。そこで、クリアランス算出部２０６は、第二の直線４０２上における第二の物体１４の側面１４ｂの下端点Ｐ２と、第一の物体１３の上面１３ａの交点Ｒとの間隔を、クリアランスＣを含む部分として特定する。そして、クリアランス算出部２０６は、下端点Ｐ２の２次元座標値（Ｘｐ２、Ｙｐ２）と交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）との間の距離を、クリアランスＣを含む部分の画像内の長さｄとして算出し、算出した、クリアランスＣを含む部分の画像内の長さｄに換算係数αを乗算した乗算値を上述の間隔Ｘとして算出し、算出した間隔Ｘから第二の斜面１４ｅの高さｈ２を減算した減算値をクリアランスＣの計測値として算出する。これにより、ラインレーザー光Ｌの画像から簡単にクリアランスＣを計測することが可能となる。

その他に、例えば、図１０Ａに示すように、第二の物体１４の側面１４ｂと平行な線状のマークＭが設けられ、マークＭの長手方向の寸法ｍが既知の寸法である場合、このマークＭを既知線として用いても良い。この場合、照射中画像４００では、ラインレーザー光Ｌの第一の直線４０１、第二の直線４０２、第三の直線４０３が写るが、第二の直線４０２は、マークＭと重複すると、第二の物体１４の上下方向の厚みｔを既知線とする方法と同等になるが、第二の直線４０２がマークＭと重複しない場合は、下記のようになる。

換算係数算出部２０５は、先ず、照射中画像４００において、マークＭの上端点Ｍ１（Ｘｍ１、Ｙｍ１）と、下端点Ｍ２（Ｘｍ２、Ｙｍ２）とを算出する。マークＭの上端点Ｍ１と下端点Ｍ２は、マークＭの長手方向の寸法ｍに対応するように、相互に対面する位置の点となる。図１０Ａでは、マークＭの上端点Ｍ１と下端点Ｍ２は、右側の上端点と右側の下端点が選定されている。次に、換算係数算出部２０５は、マークＭの上端点Ｍ１の２次元座標値（Ｘｍ１、Ｙｍ１）と、マークＭの下端点Ｍ２の２次元座標値（Ｘｍ２、Ｙｍ２）との間の距離を、マークＭの長手方向の寸法ｍに対応する既知線の画像内の長さｄとして算出する。そして、換算係数算出部２０５は、既知線の寸法ｍを既知線の画像内の長さｄで除算した除算値を換算係数αとして算出する。このように、第二の直線４０２と平行な既知線であっても、換算係数αを算出することが出来る。この後、クリアランス算出部２０６は、第一の直線４０１と第二の直線４０２との交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）を算出し、第二の物体１４の側面１４ｂの下端点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）と交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）との間の距離を、クリアランスＣの長さｃとして算出し、算出したクリアランスＣの長さｃに換算係数αを乗算した乗算値をクリアランスＣの計測値として算出すれば良い。

更に、例えば、図１０Ｂに示すように、第二の物体１４の側面１４ｂの上下方向に沿って二つのマークＭ１、Ｍ２が設けられ、２つのマークＭ１、Ｍ２の長手方向の間隔ｍが既知の寸法である場合であっても、同様である。

即ち、換算係数算出部２０５は、照射中画像４００において、上方の第一のマークＭ１の上端点Ｍ１１（Ｘｍ１１、Ｙｍ１１）と、下方の第二のマークＭ２の下端点Ｍ２１（Ｘｍ２１、Ｙｍ２１）とを算出する。第一のマークＭ１の上端点Ｍ１１と第二のマークＭ２の下端点Ｍ２１とは、２つのマークＭ１、Ｍ２の長手方向の間隔ｍに対応するように、相互に対面する位置の点とし、図１０Ｂでは、第一のマークＭ１の上端点Ｍ１１と第二のマークＭ２の下端点Ｍ２１とは、第一のマークＭ１の左側の上端点と第二のマークＭ２の左側の下端点が選定される。次に、換算係数算出部２０５は、第一のマークＭ１の上端点Ｍ１１の２次元座標値（Ｘｍ１１、Ｙｍ１１）と、第二のマークＭ２の下端点Ｍ２１の２次元座標値（Ｘｍ２１、Ｙｍ２１）との間の距離を、２つのマークＭ１、Ｍ２の長手方向の間隔ｍに対応する既知線の画像内の長さｄとして算出する。そして、換算係数算出部２０５は、既知線の寸法ｍを既知線の画像内の長さｄで除算した除算値を換算係数αとして算出する。このように、第二の直線４０２と平行で、間隔が既知の二つのマークであっても、換算係数αを算出することが出来る。この後、クリアランス算出部２０６は、上述と同様の方法により、クリアランスＣの計測値を算出すれば良い。

さて、クリアランス算出部２０６がクリアランスＣの計測値の算出を完了すると、端末装置１２は、出力部（液晶ディスプレイ）を介して算出されたクリアランスＣの計測値を表示する。これにより、計測者は、簡単な操作でクリアランスＣの計測値を容易に確認することが可能となる。
＜実施例＞

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
＜実施例１＞

図１〜図２に基づいて本発明に係るクリアランス計測システム１を設計・作製した。先ず、平面状の薄肉の板材を第一の物体１３とし、略直方体で厚みｔが既知（３６０ｍｍ）のコンクリートブロックを第二の物体１４とした。コンクリートブロック１４の下面１４ａは平面状であり、コンクリートブロック１４の側面１４ｂは、下面１４ａに対して直角であり、コンクリートブロック１４の上面１４ｃは、下面１４ａに対して平行である。

板材１３の上面１３ａとコンクリートブロック１４の下面１４ａとの間に略直方体の隙間ブロックを設け、板材１３の上面１３ａとコンクリートブロック１４の下面１４ａとの間にクリアランスＣを設けた。隙間ブロックの厚みは、５０ｍｍであり、これをクリアランスＣの設定値にした。

先ず、クリアランス計測システム１のラインレーザー照射部２０１は、板材１３の上面１３ａとコンクリートブロック１４の側面１４ｂとの間にラインレーザー光Ｌを横切らせて照射し、クリアランス計測システム１の画像撮影部２０２は、図１１Ａに示すように、ラインレーザー光Ｌが照射された状態の板材１３の上面１３ａとコンクリートブロック１４の側面１４ｂとを含む照射中画像１１００を撮影した。

次に、直線特定部２０３は、ラインレーザー光Ｌを示す直線を簡単に特定するために、ラインレーザー照射部２０１によるラインレーザー光Ｌの照射を停止させるとともに、図１１Ａに示すように、画像撮影部２０２により、ラインレーザー光Ｌが照射されていない状態の板材１３の上面１３ａとコンクリートブロック１４の側面１４ｂとを含む照射前画像１１０１を撮影させた。そして、直線特定部２０３は、図１１Ｂに示すように、照射中画像１１００と照射前画像１１０１との差分で構成される差分画像１１０２を直線画像として生成した。更に、直線特定部２０３は、直線画像１１０２に対して直線検出処理（Ｈｏｕｇｈ変換処理）を行い、直線画像１１０２中の直線を構成する複数の線分を検出し、直線画像１１０２の座標系における線分についてクラスタリングを行い、第一の直線１１０３と、第二の直線１１０４と、第三の直線１１０５とをそれぞれ特定した。尚、板材１３の厚みは薄いことから、板材１３を載置した床面を板材１３の上面１３ａとみなして、第一の直線８０３を特定した。

次に、直線式算出部２０４は、第一の直線１１０３を構成する複数の線分の始点と終点２点を取得し、取得した各線分毎の２点を集めた全ての点を第一の直線における複数の点Ａとし、図１２に示すように、第一の直線１１０３における複数の点Ａの２次元座標値（Ｘａｉ、Ｙａｉ）（ｉ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第一の直線１１０３の式（回帰直線式ｙ＝−１．１２４４ｘ＋２７７１．６）を算出した。又、直線式算出部２０４は、第二の直線１１０４を構成する複数の線分の始点と終点の２点を取得し、取得した各線分毎の２点を集めた全ての点を第二の直線１１０４における複数の点Ｂとし、第二の直線１１０４における複数の点Ｂの２次元座標値（Ｘｂｊ、Ｙｂｊ）（ｊ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第二の直線１１０４の式（回帰直線式ｙ＝−０．２０５４ｘ＋８５２．５１）を算出した。更に、直線式算出部２０４は、第三の直線１１０５を構成する複数の線分の始点と終点の２点を取得し、取得した各線分毎の２点を集めた全ての点を第三の直線１１０５における複数の点Ｃとし、第三の直線８０５における複数の点Ｃの２次元座標値（Ｘｃｋ、Ｙｃｋ）（ｋ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第三の直線１１０５の式（回帰直線式ｙ＝−１．２２５７ｘ＋３３９１．６）を算出した。

ここで、既知線は、図１３に示すように、コンクリートブロック１４の側面１４ｂの上端点Ｐから下端点Ｑまでの直線を示すコンクリートブロック１４の厚みｔであり、上端点Ｐが第二の直線１１０４と第三の直線１１０５との交点であるため、換算係数算出部２０５は、第二の直線１１０４の式と第三の直線１１０５の式とから、交点Ｐの２次元座標値（Ｘｐ、Ｙｐ）（＝２４８８．６４，３４１．２４）を算出した。次に、換算係数算出部２０５は、第二の直線１１０４上の最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）（＝２１３４．４６，４１４．００）を算出した。そして、換算係数算出部２０５は、交点Ｐの２次元座標値（Ｘｐ、Ｙｐ）と最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）との間の距離を、既知線の画像内の長さｄ（＝３６１．５７）として算出した。更に、換算係数算出部２０５は、既知線の厚みｔ（３６０ｍｍ）を既知線の画像内の長さｄ（３６１．５７）を除算した除算値を換算係数α（＝０．９９５６３４）（ｍｍ／−）として算出した。

次に、クリアランス算出部２０６は、第一の直線１１０３の式と第二の直線１１０４の式とから、第一の直線１１０３と第二の直線１１０４との交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）（＝２０８８．３４，４２３．４８）を算出し、最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）と交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）との間の距離を、クリアランスＣの画像内の長さｃ（＝４７．０９）として算出し、クリアランスＣの画像内の長さｃに換算係数αを乗算した乗算値（４６．８８ｍｍ）をクリアランスＣの計測値として算出した。

ここで、隙間ブロックの寸法が５０．００ｍｍであり、この値が板材１３とコンクリートブロック１４とのクリアランスＣの設定値とすると、算出したクリアランスＣの計測値が４６．００ｍｍであり、設定値と計測値との差分は４．００ｍｍとなり、測定精度が高いことが確認出来た。
＜実施例２＞

実施例１のクリアランス計測システム１を用いて、２つのマークＭ１、Ｍ２を第二の物体１４の側面１４ｂの上下方向に沿って設けた場合の第一の物体１３と第二の物体１４との間のクリアランスＣを計測した。第一の物体１３と第二の物体１４との配置は、実施例１と同様である。図１４に示すように、第一のマークＭ１の右側の下端点と、第二のマークＭ２の右側の下端点との間の長手方向の間隔ｍが既知の寸法とした。次に、第一の物体１３の上面１３ａに写った第一の直線１４０１と、第二の物体１４の側面１４ｂに写った第二の直線１４０２と、第二の物体１４の上面１４ｃに写った第三の直線１４０３とを特定した。そして、第一の直線１４０１の式と第二の直線１４０２の式とを算出し、第一のマークＭ１の右側の下端点と、第二のマークＭ２の右側の下端点との間の距離を、既知線の画像内の長さｄとして算出し、既知線の寸法ｍを既知線の画像内の長さｄで除算した換算係数を算出した。更に、第一の直線１４０１と第二の直線１４０２との交点Ｒを算出し、第二の物体１４の側面１４ｂの下端点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）と交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）との間の距離を、クリアランスＣの長さｃとして算出し、算出したクリアランスＣの長さｃに換算係数αを乗算した乗算値をクリアランスＣの計測値として算出した。

ここで、第一の物体１３と第二の物体１４との間のクリアランスＣが４３．００ｍｍと設定された場合、条件によるものの、クリアランスＣの計測値は４３．４９ｍｍであり、設定値と計測値との差分は０．４９ｍｍとなり、測定精度が高いことが確認出来た。
＜実施例３＞

実施例１のクリアランス計測システム１を用いて、シールドマシン（シールド掘削機）とセグメントのクリアランスＣ（テールクリアランス）を計測した。図１５に示すように、シールドマシン２の前胴部２０の内壁２０ａに、Ｌ字状の取付治具２０ｂを介して、ラインレーザー１０とカメラ１１とを据え付け、ラインレーザー１０とカメラ１１とは、ケーブルを介して端末装置（図示せず）に接続した。

先ず、シールドマシン２のテール部２１を第一の物体１３とし、テール部２１の内側に位置するセグメント２２を第二の物体１４とした。テール部２１の内周面２１ａは、軸方向に対して平行であり、セグメント２２の外周面２２ａは、テール部２１の内周面２１ａに対して平行である。セグメント２２の側面２２ｂは、外周面２２ａに対して直角に設けられ、セグメント２２の内周面２２ｃは、外周面２２ａに対して平行である。尚、セグメント２２の側面２２ｂと上面２２ｃとの角は、面取りされ、斜面２２ｄが形成されている。セグメント２２の側面２２ｂの上端点から下端点までの直線（セグメント厚）が既知線であり、その寸法は３５０．００ｍｍである。

テール部２１の内周面２１ａとセグメント２２の外周面２２ａとの間にクリアランスＣが設けられており、その寸法は、５０．００ｍｍであり、これをクリアランスＣの設定値にした。

先ず、クリアランス計測システム１のラインレーザー照射部２０１は、テール部２１の内周面２１ａとセグメント２２の外周面２２ａとの間にラインレーザー光Ｌを横切らせて照射し、画像撮影部２０２は、図１６Ａに示すように、ラインレーザー光Ｌが照射された状態のテール部２１の内周面２１ａとセグメント２２の外周面２２ａとを含む照射中画像１６００を撮影した。

次に、直線特定部２０３は、ラインレーザー照射部２０１によるラインレーザー光Ｌの照射を停止させ、図１６Ａに示すように、画像撮影部２０２により、ラインレーザー光Ｌが照射されていない状態のテール部２１の内周面２１ａとセグメント２２の外周面２２ａとを含む照射前画像１６０１を撮影させた。そして、直線特定部２０３は、図１６Ｂに示すように、照射中画像１６００と照射前画像１６０１との差分で構成される差分画像１６０２を直線画像として生成した。次に、直線特定部２０３は、直線画像１６０２に対して直線検出処理（Ｈｏｕｇｈ変換処理）を行い、直線画像１６０２中の直線を構成する複数の線分を検出し、テール部２１の内周面２１ａの領域として予め指定された第一の指定領域Ｒ１に存在する複数の線分を第一の直線１６０３とし、セグメント２２の側面２２ｂの領域として予め指定された第二の指定領域Ｒ２に存在する複数の線分を第二の直線１６０４とし、セグメント２２の上面２２ｃの領域として予め指定された第三の指定領域Ｒ３に存在する複数の線分を第三の直線１６０５として特定した。

次に、直線式算出部２０４は、第一の直線１６０３を構成する複数の線分の始点と終点の２点を取得し、取得した各線分毎の２点の全てを第一の直線１６０３における複数の点Ａとし、図１７に示すように、第一の直線１６０３における複数の点Ａの２次元座標値（Ｘａｉ、Ｙａｉ）（ｉ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第一の直線１６０３の式（回帰直線式ｙ＝−１．３６８１ｘ＋２６６３）を算出した。又、直線式算出部２０４は、第二の直線１６０４を構成する複数の線分の始点と終点の２点を取得し、取得した各線分毎の２点を集めた全ての点を第二の直線１６０４における複数の点Ｂとし、第二の直線１６０４における複数の点Ｂの２次元座標値（Ｘｂｊ、Ｙｂｊ）（ｊ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第二の直線１６０４の式（回帰直線式ｙ＝１１．３８５ｘ−１３４８１）を算出した。更に、直線式算出部２０４は、第三の直線１６０５を構成する複数の線分の始点と終点の２点を取得し、取得した各線分毎の２点を集めた全ての点を第三の直線１６０５における複数の点Ｃとし、第三の直線１６０５における複数の点Ｃの２次元座標値（Ｘｃｋ、Ｙｃｋ）（ｋ＝１、２、３、、、）に回帰分析法（最小二乗法）を行い、第三の直線１６０５の式（回帰直線式ｙ＝−０．５９７１ｘ＋１０５１．３）を算出した。

ここで、既知線は、図１８に示すように、セグメント２２の側面２２ｂの上端点から下端点までの直線を示すセグメント厚であり、上端点Ｐが第二の直線１６０４と第三の直線１６０５との交点であるため、換算係数算出部２０５は、第二の直線１６０４の式と第三の直線１６０５の式とから、交点Ｐの２次元座標値（Ｘｐ、Ｙｐ）（＝１２１２．８６、３２７．０９）を算出した。次に、換算係数算出部２０５は、第二の直線１６０４上の最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）（＝１２５９．２３、８５５．００）を算出した。そして、換算係数算出部２０５は、交点Ｐの２次元座標値（Ｘｐ、Ｙｐ）と最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）との間の距離を既知線の画像内の長さｄ（＝５３０．００）として算出した。更に、算係数算出部２０５は、既知線の厚みｔ（３５０．００ｍｍ）を既知線の画像内の長さｄ（５２９．９４）を除算した除算値を換算係数α（＝０．６６０４４３）（ｍｍ／−）として算出した。

次に、クリアランス算出部２０６は、第一の直線１６０３の式と第二の直線１６０４の式とから、第一の直線１６０３と第二の直線１６０４との交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）（＝１２６５．９１、９３１．０６）を算出し、最下点Ｑの２次元座標値（Ｘｑ、Ｙｑ）と交点Ｒの２次元座標値（Ｘｒ、Ｙｒ）との間の距離をクリアランスＣの画像内の長さｃ（＝７６．３６）として算出し、クリアランスＣの画像内の長さｃに換算係数αを乗算した乗算値（５０．００ｍｍ）をクリアランスＣの計測値として算出した。

ここで、クリアランスＣの設定値が５０．００ｍｍであり、算出したクリアランスＣの計測値が５０．４３ｍｍであり、設定値と実測値との差分は０．４３ｍｍとなり、極めて測定精度が高いことが確認出来た。

このように、本発明では、二つの物体の間のクリアランスを簡単に、且つ、精度高く計測することが可能であり、一般的な構造物、建築物、機器装置、地盤、道路、車輌、鉄道等、二つの物体の間のクリアランスを計測する計測分野、土木技術分野、測量分野等で応用することが出来る。

本発明では、端末装置１２が各部を備えるよう構成したが、当該各部を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、プログラムを所定の処理装置に読み出させ、当該処理装置が各部を実現する。その場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。更に、各部が実行するステップを本発明の位置計測方法として提供することも可能である。

以上のように、本発明に係るクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法は、一般的な構造物、建築物、機器装置、地盤、道路、車輌、鉄道等、二つの物体の間のクリアランスを計測する計測分野、土木技術分野、測量分野等に有用であり、二つの物体の間のクリアランスを簡単に、且つ、精度高く計測することが可能なクリアランス計測システム及びクリアランス計測方法として有効である。

１ クリアランス計測システム
１０ ラインレーザー
１１ カメラ
１２ 端末装置
１３ 第一の物体
１４ 第二の物体
２０１ ラインレーザー照射部
２０２ 画像撮影部
２０３ 直線特定部
２０４ 直線式算出部
２０５ 換算係数算出部
２０６ クリアランス算出部

Claims (4)

1. ラインレーザーを用いて、第一の物体の平面状の上面と、当該第一の物体の上面から上方に配置された第二の物体の平面状の下面と直角な平面状の側面との間にラインレーザー光を横切らせて照射するラインレーザー照射部と、
   カメラを用いて、前記ラインレーザー光が照射された状態の前記第一の物体の平面と前記第二の物体の側面とを含む照射中画像を撮影する画像撮影部と、
   前記照射中画像のうち、前記第一の物体の上面のラインレーザー光を示す第一の直線と、前記第二の物体の側面のラインレーザー光を示す第二の直線とを特定する直線特定部と、
   前記特定された第一の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第一の直線の式を算出するとともに、前記特定された第二の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第二の直線の式を算出する直線式算出部と、
   前記第二の物体の側面に設けられ、前記第二の直線上、もしくは、当該第二の直線と平行な位置に存在し、既知の寸法を有する線状のマーク、又は、前記第二の物体の側面の上下方向に沿って設けられた二つのマークであって、間隔が既知の寸法である二つのマークを既知線として特定し、特定した既知線の寸法を当該既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する換算係数算出部と、
   前記第二の直線上における所定の点と、前記第一の直線と前記第二の直線との交点との間で、クリアランスを含む部分を特定し、特定した部分の画像内の長さに前記換算係数を乗算した乗算値を用いて、クリアランスの計測値を算出するクリアランス算出部と、
   を備えるクリアランス計測システムであって、
   前記第二の物体の側面と上面との角が面取りされており、且つ、前記既知線が、前記第二の物体の側面の上端点から下端点までの直線である場合、前記直線特定部は、前記照射中画像から、前記第二の物体の上面のラインレーザー光を示す第三の直線を更に特定し、
   前記直線式算出部は、前記特定された第三の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第三の直線の式を算出し、
   前記換算係数算出部は、前記第二の直線の式と前記第三の直線の式から、前記第二の直線と前記第三の直線との交点の２次元座標値を算出し、前記第二の直線の最下点の２次元座標値を算出し、前記交点の２次元座標値と前記最下点の２次元座標値との間の距離を、前記既知線の画像内の長さとして算出し、前記既知線の寸法を前記既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する、
   クリアランス計測システム。
2. ラインレーザーを用いて、第一の物体の平面状の上面と、当該第一の物体の上面から上方に配置された第二の物体の平面状の下面と直角な平面状の側面との間にラインレーザー光を横切らせて照射するラインレーザー照射部と、
   カメラを用いて、前記ラインレーザー光が照射された状態の前記第一の物体の平面と前記第二の物体の側面とを含む照射中画像を撮影する画像撮影部と、
   前記照射中画像のうち、前記第一の物体の上面のラインレーザー光を示す第一の直線と、前記第二の物体の側面のラインレーザー光を示す第二の直線とを特定する直線特定部と、
   前記特定された第一の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第一の直線の式を算出するとともに、前記特定された第二の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第二の直線の式を算出する直線式算出部と、
   前記第二の物体の側面に設けられ、前記第二の直線上、もしくは、当該第二の直線と平行な位置に存在し、既知の寸法を有する線状のマーク、又は、前記第二の物体の側面の上下方向に沿って設けられた二つのマークであって、間隔が既知の寸法である二つのマークを既知線として特定し、特定した既知線の寸法を当該既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する換算係数算出部と、
   前記第二の直線上における所定の点と、前記第一の直線と前記第二の直線との交点との間で、クリアランスを含む部分を特定し、特定した部分の画像内の長さに前記換算係数を乗算した乗算値を用いて、クリアランスの計測値を算出するクリアランス算出部と、
   を備えるクリアランス計測システムであって、
   前記第二の物体の側面と上面との角が面取りされ、第一の斜面が形成されるとともに、前記第二の物体の側面と下面との角が面取りされ、第二の斜面が形成されており、且つ、前記既知線が、前記第二の物体の厚みから、前記第一の斜面の高さと前記第二の斜面の高さとを減算した減算値の寸法にする場合、前記直線特定部は、前記照射中画像から、前記第二の物体の第一の斜面のラインレーザー光を示す第四の直線と、前記第二の物体の第二の斜面のラインレーザー光を示す第五の直線とを更に特定し、
   前記直線式算出部は、前記特定された第四の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第四の直線の式を算出するとともに、前記特定された第五の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第五の直線の式を算出し、
   前記換算係数算出部は、前記第二の直線の式と前記第四の直線の式から、前記第二の直線と前記第四の直線との第一の交点の２次元座標値を算出し、前記第二の直線の式と前記第五の直線の式から、前記第二の直線と前記第五の直線との第二の交点の２次元座標値を算出し、前記第一の交点の２次元座標値と前記第二の交点の２次元座標値との間の距離を、前記既知線の画像内の長さとして算出し、前記既知線の寸法を前記既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する、
   クリアランス計測システム。
3. ラインレーザーを用いて、第一の物体の平面状の上面と、当該第一の物体の上面から上方に配置された第二の物体の平面状の下面と直角な平面状の側面との間にラインレーザー光を横切らせて照射するラインレーザー照射ステップと、
   カメラを用いて、前記ラインレーザー光が照射された状態の前記第一の物体の平面と前記第二の物体の側面とを含む照射中画像を撮影する画像撮影ステップと、
   前記照射中画像のうち、前記第一の物体の上面のラインレーザー光を示す第一の直線と、前記第二の物体の側面のラインレーザー光を示す第二の直線とを特定する直線特定ステップと、
   前記特定された第一の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第一の直線の式を算出するとともに、前記特定された第二の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第二の直線の式を算出する直線式算出ステップと、
   前記第二の物体の側面に設けられ、前記第二の直線上、もしくは、当該第二の直線と平行な位置に存在し、既知の寸法を有する線状のマーク、又は、前記第二の物体の側面の上下方向に沿って設けられた二つのマークであって、間隔が既知の寸法である二つのマークを既知線として特定し、特定した既知線の寸法を当該既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する換算係数算出ステップと、
   前記第二の直線上における所定の点と、前記第一の直線と前記第二の直線との交点との間で、クリアランスを含む部分を特定し、特定した部分の画像内の長さに前記換算係数を乗算した乗算値を用いて、クリアランスの計測値を算出するクリアランス算出ステップと、
   を備えるクリアランス計測装置のクリアランス計測方法であって、
   前記第二の物体の側面と上面との角が面取りされており、且つ、前記既知線が、前記第二の物体の側面の上端点から下端点までの直線である場合、前記直線特定ステップは、前記照射中画像から、前記第二の物体の上面のラインレーザー光を示す第三の直線を更に特定し、
   前記直線式算出ステップは、前記特定された第三の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第三の直線の式を算出し、
   前記換算係数算出ステップは、前記第二の直線の式と前記第三の直線の式から、前記第二の直線と前記第三の直線との交点の２次元座標値を算出し、前記第二の直線の最下点の２次元座標値を算出し、前記交点の２次元座標値と前記最下点の２次元座標値との間の距離を、前記既知線の画像内の長さとして算出し、前記既知線の寸法を前記既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する、
   クリアランス計測方法。
4. ラインレーザーを用いて、第一の物体の平面状の上面と、当該第一の物体の上面から上方に配置された第二の物体の平面状の下面と直角な平面状の側面との間にラインレーザー光を横切らせて照射するラインレーザー照射ステップと、
   カメラを用いて、前記ラインレーザー光が照射された状態の前記第一の物体の平面と前記第二の物体の側面とを含む照射中画像を撮影する画像撮影ステップと、
   前記照射中画像のうち、前記第一の物体の上面のラインレーザー光を示す第一の直線と、前記第二の物体の側面のラインレーザー光を示す第二の直線とを特定する直線特定ステップと、
   前記特定された第一の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第一の直線の式を算出するとともに、前記特定された第二の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第二の直線の式を算出する直線式算出ステップと、
   前記第二の物体の側面に設けられ、前記第二の直線上、もしくは、当該第二の直線と平行な位置に存在し、既知の寸法を有する線状のマーク、又は、前記第二の物体の側面の上下方向に沿って設けられた二つのマークであって、間隔が既知の寸法である二つのマークを既知線として特定し、特定した既知線の寸法を当該既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する換算係数算出ステップと、
   前記第二の直線上における所定の点と、前記第一の直線と前記第二の直線との交点との間で、クリアランスを含む部分を特定し、特定した部分の画像内の長さに前記換算係数を乗算した乗算値を用いて、クリアランスの計測値を算出するクリアランス算出ステップと、
   を備えるクリアランス計測装置のクリアランス計測方法であって、
   前記第二の物体の側面と上面との角が面取りされ、第一の斜面が形成されるとともに、前記第二の物体の側面と下面との角が面取りされ、第二の斜面が形成されており、且つ、前記既知線が、前記第二の物体の厚みから、前記第一の斜面の高さと前記第二の斜面の高さとを減算した減算値の寸法にする場合、前記直線特定ステップは、前記照射中画像から、前記第二の物体の第一の斜面のラインレーザー光を示す第四の直線と、前記第二の物体の第二の斜面のラインレーザー光を示す第五の直線とを更に特定し、
   前記直線式算出ステップは、前記特定された第四の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第四の直線の式を算出するとともに、前記特定された第五の直線における２点以上の複数の点の２次元座標値から、当該第五の直線の式を算出し、
   前記換算係数算出ステップは、前記第二の直線の式と前記第四の直線の式から、前記第二の直線と前記第四の直線との第一の交点の２次元座標値を算出し、前記第二の直線の式と前記第五の直線の式から、前記第二の直線と前記第五の直線との第二の交点の２次元座標値を算出し、前記第一の交点の２次元座標値と前記第二の交点の２次元座標値との間の距離を、前記既知線の画像内の長さとして算出し、前記既知線の寸法を前記既知線の画像内の長さで除算した換算係数を算出する、
   クリアランス計測方法。

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