JPH0735515A - 対象物の直径測定装置 - Google Patents

対象物の直径測定装置

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JPH0735515A
JPH0735515A JP18179593A JP18179593A JPH0735515A JP H0735515 A JPH0735515 A JP H0735515A JP 18179593 A JP18179593 A JP 18179593A JP 18179593 A JP18179593 A JP 18179593A JP H0735515 A JPH0735515 A JP H0735515A
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JP
Japan
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diameter
distance
image
tree
optical sensor
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Application number
JP18179593A
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English (en)
Inventor
Hideo Shimizu
秀雄 清水
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】樹木の直径を、遠隔的かつ高精度に求め、小
形,軽量化を図る。 【構成】樹木9に対向して、結像レンズ1前置の光セン
サアレイ3と、結像レンズ2前置の光センサアレイ4と
が並設される。5は距離演算回路で、各光センサアレイ
3,4からの信号に基づいて、樹木9の正面側に選定,
設定された測距に適する明暗部分10と、各結像レンズ
1,2との距離Lを演算する。6は像径検出回路で、結
像レンズ1を前置した光センサアレイ3の出力により、
樹木9の像の直径(像径)dを検出する。ここで、像径
検出用の結像レンズ前置の光センサアレイは、距離測定
用のものを利用する。7は樹径演算回路で、先の距離L
と像径dとに基づいて樹径Dを演算する。8は樹径Dに
係るデータを格納するメモリで、ここには図示してない
表示装置やデータ処理装置と接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、円柱状対象物たとえ
ば森林に実際に生えている樹木の直径を、遠隔的に非接
触で測定する装置であって、とくに三角測量の原理に基
づいて距離測定する方式をとり、高精度が得られ、かつ
小形,軽量化が図れる対象物の直径測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、樹木の直径(以下、樹径という)
の測定方法として、一つには、大形のノギスを用いる方
法が知られている。この方法においては、測定者が森林
でノギスにより樹径を測定した後、そのデータを手書き
によって帳票化し、さらに事務所でコンピュータなどに
入力して、集計処理をおこなう。二つには、電子ノギス
を用いて樹径を測定し記憶させ、事務所でコンピュータ
と接続してデータの集計処理をおこなう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】大形のノギスを用いる
方法では、現場での帳票作成や、事務所でのデータ入力
など、データ処理に伴う作業時間が多くかかるという問
題があった。電子ノギスを用いる方法では、電子ノギス
が重いので、測定者に対する負担が大きく、測定効率を
低下させるという問題があった。また共通に言えること
は、いずれの方法も原理上、樹径と同程度の大きさのノ
ギスが必要であるから、持ち運びには不都合で、さら
に、測定の際には樹木と接触する必要があるから、とく
に斜面上の樹木などの測定のとき不便である。
【0004】この発明が解決すべき課題は、従来の技術
がもつ以上の問題点を解消し、円柱状対象物たとえば森
林に実際に生えている樹木の直径を、遠隔的に非接触で
高精度に求めることが可能で、かつ小形,軽量化が図れ
る対象物の直径測定装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る対象物の
直径測定装置は、円柱状対象物の直径を遠隔的に測定す
る装置であって、結像レンズを前置した光センサアレイ
の2個が対象物に対向して並設されてなる検出部と;そ
の各光センサアレイから、その上に結像する、対象物表
面に設定された測距用明暗部分の像の位置に応じて出力
される信号に基づき、対象物と結像レンズとの距離を求
める距離演算部と;対象物に対向設置され、結像レンズ
を前置した別の1個の光センサアレイと;この別の光セ
ンサアレイから、その上に結像する対象物の像の範囲に
応じて出力される信号と、距離演算部によって求められ
る距離値とに基づき、対象物の直径を求める直径演算部
と;を備える。
【0006】請求項2に係る対象物の直径測定装置は、
円柱状対象物の直径を遠隔的に測定する装置であって、
結像レンズを前置した光センサアレイの2個が対象物に
対向して並設されてなる検出部と;その各光センサアレ
イから、その上に結像する、対象物表面に設定された測
距用明暗部分の像の位置に応じて出力される信号に基づ
き、対象物と結像レンズとの距離を求める距離演算部
と;検出部の各光センサアレイのいずれか一方から、ま
たは各々から、その上に結像する対象物の像の範囲に応
じて出力される信号と、距離演算部によって求められる
距離値とに基づき、対象物の直径を求める直径演算部
と;を備える。
【0007】請求項3に係る対象物の直径測定装置は、
請求項1または2に記載の装置において、測距用明暗部
分が、対象物表面に投射された光ビームのスポットであ
る。請求項4に係る対象物の直径測定装置は、請求項1
ないし3のいずれかの項に記載の装置において、対象物
が樹木である。
【0008】
【作用】請求項1に係る対象物の直径測定装置では、距
離演算部によって、検出部の各光センサアレイから、そ
の上に結像する対象物表面に設定された測距用明暗部分
の像の位置に応じ出力される信号に基づき、対象物と結
像レンズとの距離が求められる。次に、直径演算部によ
って、別の光センサアレイから、その上に結像する対象
物の像の範囲に応じ出力される信号と、距離演算部によ
って求められる距離値とに基づき、対象物の直径が求め
られる。
【0009】請求項2に係る対象物の直径測定装置で
は、距離演算部によって、検出部の各光センサアレイか
ら、その上に結像する対象物表面に設定された測距用明
暗部分の像の位置に応じ出力される信号に基づき、対象
物と結像レンズとの距離が求められる。次に、直径演算
部によって、検出部の各光センサアレイのいずれか一方
から、その上に結像する対象物の像の範囲に応じ出力さ
れる信号、または、各々から、その上に結像する対象物
の像の範囲に応じ出力される信号の平均値と、距離演算
部によって求められる距離値とに基づき、対象物の直径
が求められる。
【0010】
【実施例】この発明に係る対象物の直径測定装置の実施
例について、以下に図を参照しながら説明する。図1は
実施例の構成を示すブロック図である。図1において、
対象物としての樹木9に対向して、結像レンズ1を前置
した光センサアレイ3と、結像レンズ2を前置した光セ
ンサアレイ4とが並設される。なお、各結像レンズ1,
2と、各光センサアレイ3,4とは、それぞれ同じもの
である。5は距離演算回路で、詳しく後述する各光セン
サアレイ3,4からの信号に基づいて、樹木9の正面側
に選定,設定された測距に適する明暗部分10と、各結像
レンズ1,2との距離Lを演算する。明暗部分10は、距
離測定のために樹木9の適切な箇所に選定,設定される
特徴的な明暗部分で、たとえばレーザ光ビームを樹木9
の表面に投射したときのスポットである。さらに簡単に
は、白い印を明暗部分として付けることもある。一般
に、光ビームの投射スポットを明暗部分にするのは、距
離測定のための適切な箇所が、遠隔的,非接触に、かつ
自由に選択できるという特長がある。
【0011】6は像径検出回路で、結像レンズ1を前置
した光センサアレイ3の出力によって、詳しく後述する
樹木の像の直径(像径)dを検出する。ここで、像径検
出用の結像レンズ前置の光センサアレイは、もちろん新
しく用意してもよいが、新しく用意しなくても、距離測
定用の結像レンズ1を前置した光センサアレイ3と、結
像レンズ2を前置した光センサアレイ4とが既に存在す
るから、そのいずれか一方を利用したり、または両方の
それぞれを利用して得られた値の平均を求めて精度を上
げる方法もある。なお、平均値を求める機能は像径検出
回路6にもたせる。7は樹径演算回路で、先の距離Lと
像径dとに基づいて樹径Dを演算する。8は樹径Dに係
るデータを格納するメモリで、ここには図示してない表
示装置やデータ処理装置と接続される。ところで、ここ
では距離演算回路5,樹径演算回路7はいずれもハード
ウェアとして表現したが、実際にはソフトウェア、つま
りマイクロコンピュータ機能として構成される。
【0012】距離演算回路5の機能について、図2の距
離測定の原理を示す模式図を参照しながら説明する。図
2において、各結像レンズ1,2の中点を原点Oとし
て、横軸X,縦軸Yを設定し、樹木9に設定された標識
10の位置M(x,y)とする。各結像レンズ1,2の光
軸間隔をB、共通な焦点距離をfとすると、結像レンズ
2の中心点OR の座標:(B/2,0)、点MからX軸
に下ろした垂線とX軸との交点Nの座標:(x,0)、
点OR から光センサアレイ4に下ろした垂線の位置R0
の座標:(B/2,−f)、光センサアレイ4上の点M
の結像位置R1 の座標:(aR1,−f)。△MOR
と、△OR 1 0 とは相似であるから、
【0013】
【数1】 (x−B/2)f=(−aR1+B/2)y …(1) 同様に、結像レンズ1の中心OL の座標:(−B/2,
0)、点OL から光センサアレイ3に下ろした垂線の位
置L0 の座標:(−B/2,−f)、光センサアレイ3
上の点Mの結像位置L1 の座標:(aL1,−f)。△M
L Nと、△OL 1 0 とは相似であるから、
【0014】
【数2】 (x+B/2)f=(−aL1−B/2)y …(2) 式(1) ,(2) から
【0015】
【数3】 x=−B(aR1+aL1)/2(aR1−aL1) …(3)
【0016】
【数4】 y=B・f/(aR1−aL1−B) …(4) となり、式(4) に基づき、各光センサアレイ3,4上の
樹木9の各結像点L1 ,R1 の位置から、樹木9までの
距離L(=y)が求まる。この式(4) の演算が、距離演
算回路5によっておこなわれる。
【0017】図3は樹径測定の原理を示す模式図であ
る。図3において、結像レンズ1によって光センサアレ
イ3の上に結像された樹木9の像の大きさ(範囲)を
d、結像レンズ1と光センサアレイ3との距離をf、樹
木9の直径をDとすると、結像レンズ1の各側で樹木9
の大きさと、光センサアレイ3の上の像の大きさとに対
応する三角形の相似関係から、
【0018】
【数5】 d/2〔(L+D/2)2 −(D/2)2 1/2 =f・D/2 …(5) したがって、
【0019】
【数6】 D=dL〔d+(d2 +4f2 1/2 〕/2f2 …(6) 像径検出回路6によって、光センサアレイ3の上に結像
された樹木9の像の大きさ(範囲)dが求められ、この
dと、距離演算回路5によって求められた、各結像レン
ズ1,2と樹木9との距離Lとに基づいて、式(6) の演
算が、樹径演算回路7によっておこなわれて、樹径Dが
得られる。
【0020】
【発明の効果】請求項1に係る対象物の直径測定装置で
は、距離演算部により、検出部の各光センサアレイか
ら、その上に結像する対象物表面に設定された測距用明
暗部分の像の位置に応じ出力される信号に基づき、対象
物と結像レンズとの距離が求められる。次に直径演算部
により、別の光センサアレイから、その上に結像する対
象物の像の範囲に応じ出力される信号と、距離演算部に
よって求められる距離値とに基づき、対象物の直径が求
められる。請求項2に係る対象物の直径測定装置では、
距離演算部により、検出部の各光センサアレイから、そ
の上に結像する対象物表面に設定された測距用明暗部分
の像の位置に応じ出力される信号に基づき、対象物と結
像レンズとの距離が求められる。次に直径演算部によ
り、検出部の各光センサアレイのいずれか一方から、そ
の上に結像する対象物の像の範囲に応じ出力される信
号、または、各々から、その上に結像する対象物の像の
範囲に応じ出力される信号の平均値と、距離演算部によ
って求められる距離値とに基づき、対象物の直径が求め
られる。
【0021】したがって、各請求項1,2に係る対象物
の直径測定装置では共通に、円柱状対象物の直径を遠隔
的に非接触で、しかも光センサアレイの分解能に応じて
高精度に求めることができる。また、光センサアレイ
や、距離演算部,直径演算部は小形,軽量に製作可能で
あるから、装置の小形,軽量化が図れ、しかも得られた
樹径に係るデータ処理が簡単,迅速にできる。とくに、
請求項2に係る装置では、対象物の像範囲(像寸法)の
検出のために、距離検出用の検出部の光センサアレイと
の共用化のため、コスト低減が図れる。または、その各
光センサアレイの出力の平均値がとれるから、コスト低
減とともに、測定精度の向上が図れる。
【0022】とくに請求項3に係る対象物の直径測定装
置では、対象物表面に光ビームを投射し、そのときのス
ポットを測距用標識とするから、その位置が距離測定に
適切なように、遠隔的,非接触に、かつ自由に選択可能
で、それだけ便利であるとともに、測定精度の向上が支
援される。とくに請求項4に係る対象物の直径測定装置
では、対象物が樹木であるから、森林での遠隔的で非接
触な測定が可能なこと、装置が小形,軽量なことは、樹
径測定作業を非常に便利にし、作業の効率や安全性の向
上が図れ、さらには作業者の士気向上、作業コストの低
減、作業の省力化などにつながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る実施例の構成を示すブロック図
【図2】距離測定の原理を示す模式図
【図3】樹径測定の原理を示す模式図
【符号の説明】
1,2 結像レンズ 3,4 光センサアレイ 5 距離演算回路 6 像径検出回路 7 樹径演算回路 8 メモリ 9 樹木 10 明暗部分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円柱状対象物の直径を遠隔的に測定する装
    置であって、結像レンズを前置した光センサアレイの2
    個が対象物に対向して並設されてなる検出部と;その各
    光センサアレイから、その上に結像する、対象物表面に
    設定された測距用明暗部分の像の位置に応じて出力され
    る信号に基づき、対象物と結像レンズとの距離を求める
    距離演算部と;対象物に対向設置され、結像レンズを前
    置した別の1個の光センサアレイと;この別の光センサ
    アレイから、その上に結像する対象物の像の範囲に応じ
    て出力される信号と、距離演算部によって求められる距
    離値とに基づき、対象物の直径を求める直径演算部と;
    を備えることを特徴とする対象物の直径測定装置。
  2. 【請求項2】円柱状対象物の直径を遠隔的に測定する装
    置であって、結像レンズを前置した光センサアレイの2
    個が対象物に対向して並設されてなる検出部と;その各
    光センサアレイから、その上に結像する、対象物表面に
    設定された測距用明暗部分の像の位置に応じて出力され
    る信号に基づき、対象物と結像レンズとの距離を求める
    距離演算部と;検出部の各光センサアレイのいずれか一
    方から、または各々から、その上に結像する対象物の像
    の範囲に応じて出力される信号と、距離演算部によって
    求められる距離値とに基づき、対象物の直径を求める直
    径演算部と;を備えることを特徴とする対象物の直径測
    定装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の装置において、
    測距用明暗部分は、対象物表面に投射された光ビームの
    スポットであることを特徴とする対象物の直径測定装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかの項に記載の
    装置において、対象物は、樹木であることを特徴とする
    対象物の直径測定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103604380A (zh) * 2013-11-28 2014-02-26 东北林业大学 树木胸径测量方法及便携式树木胸径测量系统
JP2014122019A (ja) * 2012-12-12 2014-07-03 Boeing Co 樹木計測システム
CN109990721A (zh) * 2019-04-10 2019-07-09 广东工业大学 一种基于线结构光的树木直径自动测量系统和测量方法
CN114838702A (zh) * 2022-03-21 2022-08-02 浙江大华技术股份有限公司 距离测量方法、电子设备及存储介质

Cited By (5)

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