特許 7264747 屈曲角の算出方法および算出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-17

(45)【発行日】2023-04-25

(54)【発明の名称】屈曲角の算出方法および算出装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/26 20060101AFI20230418BHJP

【ＦＩ】

G01B11/26 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019119881

(22)【出願日】2019-06-27

(65)【公開番号】P2021004847

(43)【公開日】2021-01-14

【審査請求日】2021-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】岸 正蔵

(72)【発明者】

【氏名】山下 彰

(72)【発明者】

【氏名】原田 和眞

(72)【発明者】

【氏名】井殿 多聞

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０５３１１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１３５７９０（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３９４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９６６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３１６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６２１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６９９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０５１６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１４８５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１４１４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９９９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】島倉諭 他，複数ステレオ画像を用いた配管資材の形状計測，第７４回（平成２４年）全国大会講演論文集（２） 人工知能と認知科学，日本，一般社団法人情報処理学会，2012年03月06日，2-21～2-22

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

２１／００－２１／３２

Ｇ０６Ｔ １／００－１／４０

３／００－５／５０

７／００－７／９０

Ｇ０６Ｖ １０／００－２０／９０

３０／４１８、４０／１６、４０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の管と第２の管とが継手により接合された管の画像を撮像する撮像ステップと、
前記画像から、前記管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する導出ステップと、
前記第１の管の敷設方向直線および前記第２の管の敷設方向直線の交差角を、前記継手における屈曲角として算出する算出ステップと、を含み、
前記第１の管および前記第２の管のうち、少なくとも一方の管の表面には、周方向に沿う互いに平行な２本の直線が描かれ、
前記導出ステップでは、前記画像における前記２本の直線の間の距離、および、前記画像を撮像するカメラと前記第１の管または前記第２の管との位置関係に基づいて、前記第１の管の敷設方向直線または前記第２の管の敷設方向直線を導出することを特徴とする屈曲角の算出方法。

【請求項2】

第１の管と第２の管とが継手により接合された管の画像を撮像する撮像ステップと、
前記画像から、前記管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する導出ステップと、
前記第１の管の敷設方向直線および前記第２の管の敷設方向直線の交差角を、前記継手における屈曲角として算出する算出ステップと、を含み、
前記画像における前記第１の管の輪郭および前記第２の管の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップを含み、
前記導出ステップでは、
前記画像から抽出された前記輪郭に基づいて前記敷設方向直線を導出し、
前記管の輪郭に基づいて、前記管の中心線を前記敷設方向直線として導出し、
前記管の輪郭のうち、前記管の側面の輪郭と２点で交差する複数の直線を規定し、
前記複数の直線のそれぞれについて、前記管の側面の輪郭と交差する２点の中間点を導出し、
前記中間点の集合を近似した直線である近似中間線を導出し、
前記近似中間線から所定の距離以内に存在する前記中間点の集合を近似した直線を前記敷設方向直線として導出し、
前記画像の彩度を示す彩度画像および明度を示す明度画像を生成する画像生成ステップをさらに含み、
前記輪郭抽出ステップでは、前記彩度画像および前記明度画像のそれぞれにおける前記第１の管の輪郭および前記第２の管の輪郭を抽出し、
前記導出ステップでは、前記彩度画像および前記明度画像のそれぞれにおける前記管の輪郭に基づいて前記近似中間線を導出し、前記彩度画像および前記明度画像のうち、前記近似中間線から所定の距離以内に存在する前記中間点が多い方の画像から抽出される前記管の輪郭に基づいて、前記敷設方向直線を導出することを特徴とする屈曲角の算出方法。

【請求項3】

前記撮像ステップにおいて、前記第１の管および前記第２の管のそれぞれに導出補助具を装着した状態で撮像し、
前記導出ステップにおいて、前記導出補助具の画像に基づいて前記敷設方向直線を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の屈曲角の算出方法。

【請求項4】

第１の管と第２の管とが継手により接合された管の画像を取得する画像取得部と、
前記画像から、前記管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する導出部と、
前記第１の管の敷設方向直線および前記第２の管の敷設方向直線の交差角を、前記継手における屈曲角として算出する算出部と、を備え、
前記第１の管および前記第２の管のうち、少なくとも一方の管の表面には、周方向に沿う互いに平行な２本の直線が描かれ、
前記導出部は、前記画像における前記２本の直線の間の距離、および、前記画像を撮像するカメラと前記第１の管または前記第２の管との位置関係に基づいて、前記第１の管の敷設方向直線または前記第２の管の敷設方向直線を導出することを特徴とする屈曲角の算出装置。

【請求項5】

第１の管と第２の管とが継手により接合された管の画像を取得する画像取得部と、
前記画像から、前記管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する導出部と、
前記第１の管の敷設方向直線および前記第２の管の敷設方向直線の交差角を、前記継手における屈曲角として算出する算出部と、
前記画像における前記第１の管の輪郭および前記第２の管の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、を備え、
前記導出部は、
前記画像から抽出された前記輪郭のうち、前記管の側面の輪郭と２点で交差する複数の直線を規定し、
前記複数の直線のそれぞれについて、前記管の側面の輪郭と交差する２点の中間点を導出し、
前記中間点の集合を近似した直線である近似中間線を導出し、
前記近似中間線から所定の距離以内に存在する前記中間点の集合を近似した直線を前記敷設方向直線として導出し、
前記輪郭抽出部は、
前記画像の彩度を示す彩度画像および明度を示す明度画像を生成し、
前記彩度画像および前記明度画像のそれぞれにおける前記第１の管の輪郭および前記第２の管の輪郭を抽出し、
前記導出部は、前記彩度画像および前記明度画像のそれぞれにおける前記管の輪郭に基づいて前記近似中間線を導出し、前記彩度画像および前記明度画像のうち、前記近似中間線から所定の距離以内に存在する前記中間点が多い方の画像から抽出される前記管の輪郭に基づいて、前記敷設方向直線を導出することを特徴とする屈曲角の算出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管の接合箇所における屈曲角の算出方法および算出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

管同士の接合箇所においては、屈曲角が許容範囲内であるように接合される必要がある。屈曲角の算出方法の例として、非特許文献１に開示されている算出方法が挙げられる。当該算出方法においては、一方の管の周面に描かれた白線と、他方の管の端面との間の距離を、管の周方向における複数箇所で測定し、当該距離の最大値と最小値との差、および管の呼び径により屈曲角が算出される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】日本ダクタイル鉄管協会，「Ｔ形ダクタイル鉄管 接合要領書」，p.21-22

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述のような従来技術は、上述した白線と端面との間の距離を、管の接合箇所ごとに作業者が複数回測定する必要があるため、手間がかかるという問題がある。

【0005】

本発明の一態様は、作業者の手間を低減可能な屈曲角の算出方法などを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法は、第１の管と第２の管とが継手により接合された管の画像を撮像する撮像ステップと、前記画像から、前記管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する導出ステップと、前記第１の管の敷設方向直線および前記第２の管の敷設方向直線の交差角を、前記継手における屈曲角として算出する算出ステップと、を含む。

【0007】

上記の構成によれば、継手により接合された第１の管および第２の管の画像に基づいて、それらの管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出し、当該敷設方向直線の交差角を屈曲角として算出する。したがって、従来の算出方法と比較して、作業者の手間を低減することができる。

【0008】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法は、前記画像における前記第１の管の輪郭および前記第２の管の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップを含み、前記導出ステップでは、前記画像から抽出された前記輪郭に基づいて前記敷設方向直線を導出する。

【0009】

上記の構成によれば、画像から管の輪郭を抽出し、当該輪郭に基づいて敷設方向直線を導出する。したがって、画像上での敷設方向直線を適切に導出することができる。

【0010】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記導出ステップでは、前記管の輪郭に基づいて、前記管の側面を示す直線を前記管の敷設方向直線として導出する。

【0011】

上記の構成によれば、管の側面を示す直線、すなわち管の敷設方向に平行な直線に基づいて屈曲角を算出することができる。

【0012】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法は、前記導出ステップでは、前記第２の管の輪郭に基づいて、前記第２の管の敷設方向に直交する直線を前記第２の管の敷設方向直線として導出する。

【0013】

上記の構成によれば、第２の管の敷設方向に直交する直線に基づいて屈曲角を算出することができる。

【0014】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、導出ステップでは、前記管の輪郭に基づいて、前記管の中心線を前記敷設方向直線として導出する。

【0015】

上記の構成によれば、管の中心線、すなわち管の敷設方向に平行な直線に基づいて屈曲角を算出することができる。

【0016】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記導出ステップでは、前記管の輪郭のうち、前記管の側面の輪郭と２点で交差する複数の直線を規定し、前記複数の直線のそれぞれについて、前記管の側面の輪郭と交差する２点の中間点を導出し、前記中間点の集合を近似した直線である近似中間線を導出し、前記近似中間線から所定の距離以内に存在する前記中間点の集合を近似した直線を前記敷設方向直線として導出する。

【0017】

上記の構成によれば、管の側面の輪郭と２点で交差する複数の直線の、当該２点の中間点の集合を近似した近似中間線を導出する。さらに、近似中間線から所定の距離以内に存在する中間点の集合を近似した直線を敷設方向直線として導出する。したがって、ノイズ等の影響により近似中間線から著しく遠い点を除外し、敷設方向直線の精度を向上させることができる。

【0018】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法は、前記画像の第１成分を示す第１成分画像および第２成分を示す第２成分画像を生成する画像生成ステップをさらに含み、前記輪郭抽出ステップでは、前記第１成分画像および前記第２成分画像のそれぞれにおける前記第１の管の輪郭および前記第２の管の輪郭を抽出し、前記導出ステップでは、前記第１成分画像および前記第２成分画像のそれぞれにおける前記管の輪郭に基づいて前記近似中間線を導出し、前記第１成分画像および前記第２成分画像のうち、前記近似中間線から所定の距離以内に存在する前記中間点が多い方の画像から抽出される前記管の輪郭に基づいて、前記敷設方向直線を導出する。

【0019】

上記の構成によれば、第１成分画像および第２成分画像のそれぞれについて、近似中間線を導出し、近似中間線から所定の距離以内に存在する中間点が多い方の画像、すなわちノイズ等の影響が小さい方の画像から抽出される管の輪郭に基づいて敷設方向直線を導出する。したがって、敷設方向直線の精度を向上させることができる。

【0020】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記導出ステップでは、予め記憶された前記管の形状に基づいて、当該管の敷設方向を示す直線を前記敷設方向直線として導出する。

【0021】

上記の構成によれば、管の形状のパターンに基づいて、当該パターンに対応する敷設方向直線を導出することができる。

【0022】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記第１の管および前記第２の管のうち、少なくとも一方の管の表面には、周方向に沿う互いに平行な２本の直線が描かれ、前記導出ステップでは、前記画像における前記２本の線の距離に基づいて前記第１の管の敷設方向直線または前記第２の管の敷設方向直線を導出する。

【0023】

上記の構成によれば、管の周方向に沿う互いに平行な２本の直線の、画像における距離に基づいて敷設方向直線を導出する。管の周方向に沿う互いに平行な２本の直線の、画像における距離は、撮像位置と敷設角度との関係に応じて当該画像における位置ごとに変化する。したがって、画像に基づいて３次元的な屈曲角を算出することができる。

【0024】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記第１の管および前記第２の管のうち、少なくとも一方の管の表面には、光源が所定の形状に配され、前記導出ステップでは、前記画像における前記光源の形状に基づいて前記第１の管の敷設方向直線または前記第２の管の敷設方向直線を導出する。

【0025】

上記の構成によれば、管の表面に配された所定の形状を有する光源の、画像における形状に基づいて敷設方向直線を導出する。管の表面に配された所定の形状を有する光源の、画像における形状は、撮像位置と敷設角度との関係に応じて変化する。したがって、画像に基づいて３次元的な屈曲角を算出することができる。

【0026】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記第１の管および前記第２の管のうち、少なくとも一方の管の表面には、周方向に沿う直線が描かれ、前記導出ステップでは、前記画像における前記直線を含む楕円の形状に基づいて前記第１の管の敷設方向直線または前記第２の管の敷設方向直線を導出する。

【0027】

管の周方向に沿う直線は、当該管の画像においては撮像位置に対する角度に応じた楕円の一部の形状を有する。上記の構成によれば、当該楕円の形状に基づいて敷設方向直線を導出することで、３次元的な屈曲角を算出することができる。

【0028】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法において、前記第１の管および前記第２の管のうち、少なくとも一方の管の表面には、所定の模様が表示され、前記導出ステップでは、前記画像における前記模様の形状に基づいて前記第１の管の敷設方向直線または前記第２の管の敷設方向直線を導出する。

【0029】

上記の構成によれば、管の表面に表示された所定の模様の、画像における形状に基づいて敷設方向直線を導出する。管の表面に表示された所定の模様の、画像における形状は、撮像位置と敷設角度との関係に応じて変化する。したがって、画像に基づいて３次元的な屈曲角を算出することができる。

【0030】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出方法では、前記撮像ステップにおいて、前記第１の管および前記第２の管のそれぞれに導出補助具を装着した状態で撮像し、前記導出ステップにおいて、前記導出補助具の画像に基づいて前記敷設方向直線を導出する。

【0031】

上記の構成によれば、導出部は、導出補助具の画像に基づいて容易に敷設方向直線を導出することができる。

【0032】

また、本発明の一態様に係る屈曲角の算出装置は、第１の管と第２の管とが継手により接合された管の画像を取得する画像取得部と、前記画像から、前記管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する導出部と、前記第１の管の敷設方向直線および前記第２の管の敷設方向直線の交差角を、前記継手における屈曲角として算出する算出部と、を備える。

【発明の効果】

【0033】

本発明の一態様によれば、作業者の手間を低減可能な屈曲角の算出方法などを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】実施形態１に係る算出システムにおける処理を示すフローチャートである。

【図2】実施形態１に係る算出システムの要部の構成を示すブロック図である。

【図3】輪郭抽出部による第１の管の輪郭の抽出について示す図である。

【図4】輪郭抽出部による第２の管の輪郭の抽出について示す図である。

【図5】実施形態１に係る屈曲角の算出方法の、第１の例を示す図である。

【図6】導出部による第１の管の敷設方向直線の導出について説明するための図である。

【図7】導出部による第２の管の敷設方向直線の導出について説明するための図である。

【図8】実施形態１に係る屈曲角の算出方法の、第２の例を示す図である。

【図9】実施形態１に係る屈曲角の算出方法の、第３の例を示す図である。

【図10】実施形態１に係る屈曲角の算出方法の、第４の例を示す図である。

【図11】第１の管および第２の管に導出補助具を装着した状態を示す図である。

【図12】第１の管および第２の管に導出補助具を装着した状態を示す図である。

【図13】第１の管および第２の管の背景として、導出補助具が配された状態を示す図である。

【図14】実施形態２に係る算出システムの要部の構成を示すブロック図である。

【図15】実施形態２におけるカメラによる撮像方法の例を示す図である。

【図16】実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第１の例を示す図である。

【図17】実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第２の例を示す図である。

【図18】実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第２の例の変形例を示す図である。

【図19】実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第３の例を示す図である。

【図20】実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第４の例を示す図である。

【図21】実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第４の例の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

【0036】

図２は、本実施形態に係る屈曲角の算出システム１（以下、単に算出システム１と称する）の要部の構成を示すブロック図である。図２に示すように、算出システム１は、演算装置１０（屈曲角の算出装置）、カメラ２０、表示装置３０および記憶装置４０を備える。

【0037】

演算装置１０は、管の接合箇所における屈曲角を算出するための処理を実行する。演算装置１０は、画像取得部１１、輪郭抽出部１２、導出部１３、算出部１４および表示処理部１５を備える。

【0038】

画像取得部１１は、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２（図３等参照）とが継手により接合された管の画像を取得する。第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２の材質については特に制限されず、金属であっても樹脂であってもよい。以下の説明では、第１の管Ｐ１の挿口が第２の管Ｐ２の受口に挿入されることで、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２とが接合されるものとする。本実施形態では、画像取得部１１は、カメラ２０により撮像された画像を取得する。輪郭抽出部１２は、画像取得部１１が取得した画像における、第１の管Ｐ１の輪郭および第２の管Ｐ２の輪郭を抽出する。

【0039】

導出部１３は、画像取得部１１が取得した画像から、管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する。本実施形態では、導出部１３は、輪郭抽出部１２が抽出した管の輪郭に基づいて敷設方向直線を導出する。導出部１３における具体的な処理については後述する。算出部１４は、第１の管Ｐ１の敷設方向直線および第２の管Ｐ２の敷設方向直線の交差角を、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との継手における屈曲角として算出する。

【0040】

なお、「敷設方向に対応する敷設方向直線」は、敷設方向に平行な直線に限定されず、例えば敷設方向に直交する直線であってもよい。第１の管Ｐ１または第２の管Ｐ２のいずれか一方の敷設方向直線が敷設方向に直交する直線である場合には、敷設方向直線の交差角を９０°から減算した角度が、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との継手における屈曲角となる。第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の両方の敷設方向直線が敷設方向に直交する直線である場合には、敷設方向直線の交差角が、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との継手における屈曲角となる。

【0041】

表示処理部１５は、算出部１４による算出結果を示す画像などを表示装置３０に表示する。表示処理部１５は、例えば算出部１４が算出した、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との接合箇所における屈曲角を示す画像を表示装置３０に表示させる。また、算出部１４が算出した屈曲角が許容範囲内であるか否かを判定する判定処理を演算装置１０が実行する場合には、表示処理部１５は、当該判定処理の結果を示す画像を表示装置３０に表示する処理を行ってもよい。

【0042】

カメラ２０は、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との接合箇所の画像を撮像する撮像装置である。カメラ２０は、例えばスマートフォン等に付属する汎用カメラであってよいが、これに限られない。表示装置３０は、画像を表示する表示装置である。記憶装置４０は、演算装置１０における処理に必要な情報を記憶する記憶装置である。カメラ２０、表示装置３０、および記憶装置４０については、特に制限なく公知の装置を用いることができる。

【0043】

算出システム１は、例えば溝の中に配された管の屈曲角を算出するために用いられる。算出システム１の使用条件は例えば以下のとおりである。管の撮像場所は屋外とし、時間帯は昼夜いずれでもよい。地表面から管までの距離は６０ｃｍ以上かつ１２０ｃｍ以下程度とし、カメラ２０から管までの距離は、第２の管Ｐ２の端面から左右４００ｍｍまでの範囲が画像に収まるように調整される。管の色はグレーまたは黒であり、管の表面には凹凸がある。管の口径は、７５ｍｍ以上かつ４００ｍｍ以下の範囲である。ただし、算出システム１の使用条件はこれに限られない。

【0044】

図１は、算出システム１における処理を示すフローチャートである。算出システム１においては、まず画像取得部１１が、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２とが継手により接合された管を撮像する（Ｓ１、撮像ステップ）。次に、輪郭抽出部１２が、ステップＳ１において撮像した管の画像における、第１の管Ｐ１の輪郭および第２の管Ｐ２の輪郭を抽出する（Ｓ２、輪郭抽出ステップ）。

【0045】

導出部１３は、ステップＳ２において抽出された管の輪郭に基づいて、管の敷設方向に対応する敷設方向直線を導出する（Ｓ３、導出ステップ）。算出部１４は、第１の管Ｐ１の敷設方向直線および第２の管Ｐ２の敷設方向直線の交差角を、継手における屈曲角として算出する（Ｓ４、算出ステップ）。

【0046】

図３は、輪郭抽出部１２による第１の管Ｐ１の輪郭の抽出について示す図である。図３においては、カメラ２０による撮像画像の例が符号３１００で示されている。撮像画像をＨＳＶ（Hue Saturation Value）変換して得られた彩度（Saturation）画像においては、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の画像と、背景である土の画像とで、彩度に大きな差が生じる。輪郭抽出部１２は、彩度が高い領域、すなわち第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の画像の領域を彩度画像から除去することで、図３において符号３２００で示されている画像を生成する。

【0047】

さらに、輪郭抽出部１２は、図３において符号３３００で示されている、第１の管Ｐ１の近傍の背景の画像のみを残し、不要な背景を除去した画像を生成する。さらに、輪郭抽出部１２は、図３において符号３４００で示されている、第１の管Ｐ１の領域Ｒ１のみを抽出した画像を生成する。輪郭抽出部１２は、領域Ｒ１の輪郭を、第１の管Ｐ１の輪郭として抽出する。

【0048】

図４は、輪郭抽出部１２による第２の管Ｐ２の輪郭の抽出について示す図である。輪郭抽出部１２は、第１の管Ｐ１の輪郭の抽出と同様に、図４において符号４１００で示されている、彩度画像から第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の画像の領域を除去した画像を生成する。続けて輪郭抽出部１２は、図４において符号４２００で示されている、第２の管Ｐ２の近傍の背景の画像のみを残し、不要な背景を除去した画像を生成する。さらに、輪郭抽出部１２は、図４において符号４３００で示されている、第２の管Ｐ１の領域Ｒ２のみを抽出した画像を生成する。輪郭抽出部１２は、領域Ｒ２の輪郭を、第２の管Ｐ２の輪郭として抽出する。

【0049】

図５は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第１の例を示す図である。図５に示す例では、第２の管Ｐ２の、受口以外の部分は、ポリエチレン製のスリーブＳにより覆われている。スリーブＳは、第２の管Ｐ２を保護するためのものである。図５に示す例では、導出部１３は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の輪郭に基づいて、当該第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の中心線を敷設方向直線Ｌ１およびＬ２として導出する。算出部１４は、敷設方向直線Ｌ１およびＬ２の交差角θ１を、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の継手における屈曲角として算出する。

【0050】

図６は、導出部１３による第１の管Ｐ１の敷設方向直線の導出について説明するための図である。導出部１３は、まず、第１の管Ｐ１の側面の輪郭と２点で交差する複数の直線ＬＡ１を規定する。次に導出部１３は、図６において符号６１００で示すように、複数の直線ＬＡ１のそれぞれについて、第１の管Ｐ１の側面の輪郭と交差する２点の中間点を導出し、当該中間点の集合を近似した近似中間線Ｃ１１を導出する。さらに導出部１３は、図６において符号６２００で示すように、近似中間線Ｃ１１から所定の距離以内に存在する前記中間点の集合を近似した直線Ｃ１２を敷設方向直線Ｌ１として導出する。

【0051】

図７は、導出部１３による第２の管Ｐ２の敷設方向直線の導出について説明するための図である。導出部１３は、まず、第２の管Ｐ２の側面の輪郭と２点で交差する複数の直線ＬＡ２を規定する。次に導出部１３は、図７において符号７１００で示すように、複数の直線ＬＡ２のそれぞれについて、第２の管Ｐ２の側面の輪郭と交差する２点の中間点を導出し、当該中間点の集合を近似した近似中間線Ｃ２１を導出する。さらに導出部１３は、図７において符号７２００で示すように、近似中間線Ｃ２１から所定の距離以内に存在する前記中間点の集合を近似した直線Ｃ２２を敷設方向直線Ｌ２として導出する。

【0052】

なお、図７に示した例において、輪郭抽出部１２は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の輪郭の抽出の前に、画像取得部１１が取得した画像の彩度（第１成分）を示す彩度画像（第１成分画像）および明度（第２成分）を示す明度画像（第２成分画像）を生成してもよい（画像生成ステップ）。この場合、輪郭抽出部１２は、彩度画像および明度画像のそれぞれにおける第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の輪郭を抽出する。導出部１３は、彩度画像および明度画像のそれぞれにおける第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の輪郭に基づいて近似中間線Ｃ１１およびＣ１２を導出する。さらに、導出部１３は、彩度画像および明度画像のうち、近似中間線Ｃ１１またはＣ１２から所定の距離以内に存在する前記中間点が多い方の画像から抽出される輪郭に基づいて、敷設方向直線を導出する。この場合、導出部１３は、彩度画像および明度画像のうち、ノイズ等の影響が小さい画像から抽出される管の輪郭に基づいて敷設方向直線を導出する。したがって、敷設方向直線の精度を向上させることができる。

【0053】

なお、輪郭抽出部１２は、画像生成ステップにおいて、彩度画像または明度画像のいずれか一方の代わりに、または彩度画像および明度画像に加えて、画像取得部１１が取得した画像の色相を示す色相画像を生成してもよい。また、輪郭抽出部１２は、画像生成ステップにおいて、彩度画像または明度画像のいずれか一方または両方の代わりに、画像取得部１１が取得した画像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分、またはそれらの成分を組み合わせた成分の画像を生成してもよい。

【0054】

図８は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第２の例を示す図である。図８に示す例では、導出部１３は、第１の管Ｐ１の側面を示す敷設方向直線Ｌ１１およびＬ１２を、第１の管Ｐ１の敷設方向直線Ｌ１として導出する。また、導出部１３は、第２の管の輪郭Ｐ２に基づいて、第２の管Ｐ２の敷設方向に直交する直線を、第２の管Ｐ２の敷設方向直線Ｌ２として導出する。例えば導出部１３は、第２の管Ｐ２の端面に表れる楕円の長軸を、第２の管Ｐ２の敷設方向直線Ｌ２として導出する。算出部１４は、敷設方向直線Ｌ１１およびＬ２の交差角θ１を９０°から減算した角度、ならびに敷設方向直線Ｌ１２およびＬ２の交差角θ２を９０°から減算した角度の一方または両方を、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の継手における屈曲角として算出する。

【0055】

両方の交差角を算出する場合、ノイズ等の影響により、２つの交差角が互いに異なる大きさになる可能性がある。この場合には、算出部１４は、安全を考慮して、大きい方の交差角を最終的な屈曲角として出力すればよい。

【0056】

図９は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第３の例を示す図である。図９に示す例では、導出部１３は、予め記憶された第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の形状に基づいて、当該管の敷設方向を示す直線を敷設方向直線として導出する。具体的には、図９に示す例では、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の形状のパターンと、当該パターンにおける管の敷設方向とが、予め対応付けられて記憶装置４０に記憶されている。導出部１３は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の輪郭をパターンとマッチングすることにより、当該パターンにおける第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の敷設方向を示す直線を敷設方向直線Ｌ１およびＬ２として導出する。算出部１４は、敷設方向直線Ｌ１およびＬ２の交差角θ１を、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の継手における屈曲角として算出する。

【0057】

図１０は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第４の例を示す図である。図１０に示す例では、第２の管Ｐ２のスリーブＳ（図５等参照）が除去され、受口に対して第１の管Ｐ１とは逆側の、円筒形の領域が露出している。導出部１３は、当該領域の側面を示す敷設方向直線Ｌ２１およびＬ２２を、第２の管Ｐ２の敷設方向直線Ｌ２として導出する。さらに、導出部１３は、図５に示した例と同様にして、第１の管Ｐ１の敷設方向直線Ｌ１を導出する。算出部１４は、敷設方向直線の、予め決定された単一の組み合わせの交差角（例えば敷設方向直線Ｌ１１およびＬ２１の交差角θ１、または敷設方向直線Ｌ１２およびＬ２２の交差角θ２）、または複数の組み合わせの交差角を、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の継手における屈曲角として算出する。複数の組み合わせの交差角を算出する場合には、算出部１４は、複数の交差角のうち最大のものを、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の継手における屈曲角とすればよい。

【0058】

図８～図１０に示した例によっても、図５に示した例と同様に、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との継手における屈曲角を算出することができる。なお、図５および図８～図１０に示した例では、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２はいずれも直管であった。しかし、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２は、例えばＴ字管、曲管などの異形管、あるいはバルブなどであってもよい。

【0059】

上述した方法により屈曲角を算出する場合には、撮像ステップにおいて、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２に導出補助具を装着した状態で撮像することが好ましい。この場合、導出ステップにおいて、導出部１３は、導出補助具の画像に基づいて敷設方向直線を導出する。導出補助具の例について以下に説明する。

【0060】

図１１は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２に導出補助具５１を装着した状態を示す図である。導出補助具５１は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の、それぞれの外側に装着可能な筒を、中心軸を通る面で切断した形状を有する。導出補助具５１の材質については特に制限されず、例えば金属または樹脂である。また、導出補助具５１は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２とは異なる色に着色されている。

【0061】

第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の色と背景の色とのコントラストが小さい場合には、導出補助具５１を第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２に装着した状態で撮像することが好ましい。この場合には、導出補助具５１と背景とのコントラストが大きくなるため、撮像した画像から導出補助具５１の画像の輪郭を容易に抽出することができる。したがって、導出部１３は、抽出された輪郭に基づいて容易に敷設方向直線を導出することができる。

【0062】

図１２は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２に導出補助具５２を装着した状態を示す図である。導出補助具５２は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の、それぞれの外側に装着可能な筒の一部の形状を有する。また、導出補助具５２の表面には、装着される管の軸方向に垂直な線分と平行な線分とが交差した形状の光源５２ａが設けられている。光源５２ａは、例えば複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が当該形状に配されたものである。

【0063】

撮像ステップにおいて、導出補助具５２を第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２に装着した状態で撮像することで、導出部１３は、光源５２ａの形状に基づいて容易に敷設方向直線を導出することができる。また、導出部１３は、導出補助具５１を用いた場合と同様に、導出補助具５２の輪郭に基づいて敷設方向直線を導出してもよい。

【0064】

図１３は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の背景として、導出補助具５３が配された状態を示す図である。導出補助具は、必ずしも第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２のそれぞれに装着されるものに限定されない。導出補助具５３は、例えば第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２とは異なる色（例えば赤色）に着色された紙または平板、あるいは面発光するバックライトである。導出補助具５３を配した状態で第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２を撮像することで、画像における第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２と背景との境界が明確になり、輪郭の抽出および敷設方向直線の導出が容易になる。

【0065】

以上のとおり、演算装置１０によれば、カメラ２０により撮像した第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の画像に基づいて、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２の継手における屈曲角を算出することができる。したがって、屈曲角を算出するための作業者の手間が低減される。

【0066】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0067】

図１４は、本実施形態に係る屈曲角の算出システム２（以下、単に算出システム２と称する）の要部の構成を示すブロック図である。算出システム２は、演算装置１０の代わりに演算装置６０（屈曲角の算出装置）を備える点で算出システム１と相違する。演算装置６０は、輪郭抽出部１２の代わりに画像領域特定部１６を備える点で演算装置１０と相違する。

【0068】

画像領域特定部１６は、導出部１３による敷設方向直線の導出に用いる画像上の領域を特定する。画像領域特定部１６は、例えば予め記憶装置４０に記憶された管の形状のパターンとのマッチングにより当該領域を特定する。導出部１３は、画像領域特定部１６が特定した画像の領域に基づいて、３次元空間における敷設方向直線を導出する。

【0069】

図１５は、本実施形態におけるカメラ２０による撮像方法の例を示す図である。図１５に示す例では、第２の管Ｐ２に、当該第２の管Ｐ２の軸に水平な方向に支柱７１が立設されている。さらに、支柱７１から、第２の管Ｐ２の軸に水平な方向に、水平腕７２が延伸している。水平腕７２の、第１の管Ｐ１と第２の管Ｐ２との接合部分に対向する部分に、カメラ２０が設置されている。

【0070】

このようにカメラ２０が設置されることで、カメラ２０に対する第２の管Ｐ２の敷設方向直線が常に一定となる。したがって、導出部１３は、第１の管Ｐ１の敷設方向直線のみを導出すればよいため、演算装置６０の処理量が低減される。なお、支柱７１は第１の管Ｐ１に設置されてもよい。その場合、水平腕７２は第１の管Ｐ１の軸に水平な方向に延伸し、カメラ２０に対する第１の管Ｐ１の敷設方向直線が常に一定となる。

【0071】

図１６は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第１の例を示す図である。図１６に示す例では、第１の管Ｐ１に、周方向に沿う互いに平行な２本の直線Ｌ３１およびＬ３２が表示されている。直線Ｌ３１およびＬ３２は、発光塗料などで第１の管Ｐ１に直接描かれていてもよく、発光テープが直線状に貼り付けられていてもよい。

【0072】

画像領域特定部１６は、第１の管Ｐ１および第２の管の画像における、Ｐ２を含む直線Ｌ３１およびＬ３２の画像を含む領域を特定する。導出部１３は、画像における直線Ｌ３１およびＬ３２の間の距離に基づいて第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出する。ただし、直線Ｌ３１およびＬ３２が第２の管Ｐ２に表示されている場合には、導出部１３は、第２の管Ｐ２の敷設方向直線を導出する。

【0073】

具体的には、導出部１３は、直線Ｌ３１およびＬ３２の間の、複数箇所における距離を算出する。当該複数箇所における距離は、例えば第１の管Ｐ１の幅方向における両端での距離ｄ１およびｄ２である。当該複数箇所における距離の相対関係は、第１の管Ｐ１の敷設方向、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係に依存する。したがって、導出部１３は、当該複数箇所における直線Ｌ３１およびＬ３２の間の距離の相対関係、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係により、第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出することができる。

【0074】

図１７は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第２の例を示す図である。図１７に示す例では、第１の管Ｐ１に、算出用治具８１が配されている。算出用治具８１は、第１の管Ｐ１の表面に沿う形状を有する。算出用治具８１の表面には、所定の形状を有する光源８１ａが配されている。図１７においては、光源８１ａの形状は、互いに直交する２本の線分であるがこれに限られない。光源８１ａは、例えば複数のＬＥＤが当該形状に配されたものである。

【0075】

画像領域特定部１６は、第１の管Ｐ１および第２の管の画像における、光源８１ａの画像を含む領域を特定する。導出部１３は、前記画像における光源８１ａの形状に基づいて第１の管Ｐ１の敷設方向直線または第２の管Ｐ２の敷設方向直線を導出する。ただし、算出用治具８１が第２の管Ｐ２に配されている場合には、導出部１３は、第２の管Ｐ２の敷設方向直線を導出する。

【0076】

画像における光源８１ａの形状は、第１の管Ｐ１の敷設方向、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係に依存する。したがって、導出部１３は、光源８１ａの形状、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係により、第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出することができる。

【0077】

なお、光源８１ａの代わりに、所定の形状の自発光しないマークが算出用治具８１の表面に描かれていてもよい。ただし、自発光する光源８１ａを用いることで、画像におけるノイズの影響が低減される。

【0078】

図１８は、本実施形態に係る屈曲角の算出方法の、第２の例の変形例を示す図である。算出用治具８１を用いて屈曲角を算出する場合には、カメラ２０を必ずしも図１５に示したように設置する必要はない。例えば図１８に示すように、第１の管Ｐ１だけでなく、第２の管Ｐ２にも算出用治具８１を配することで、導出部１３は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２のそれぞれについて、敷設方向直線を導出することができる。

【0079】

図１９は、本実施形態における屈曲角の算出方法の、第３の例を示す図である。図１９に示す例では、第１の管Ｐ１に、周方向に沿う直線Ｌ４１が表示されている。直線Ｌ４１は、直線Ｌ３１およびＬ３２と同様に、発光塗料または発光テープにより表示されてよい。図１９においては簡単のため、直線Ｌ４１の画像は直線で示されている。しかし、実際に第１の管Ｐ１を撮像した画像における直線Ｌ４１の画像は、カメラ２０と直線Ｌ４１との位置関係に応じて、楕円Ｌ４２の一部である曲線となる。

【0080】

画像領域特定部１６は、第１の管Ｐ１および第２の管の画像における、直線Ｌ４１の画像を含む領域を特定する。導出部１３は、画像における直線Ｌ４１を含む楕円Ｌ４２の形状に基づいて第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出する。ただし、直線Ｌ４１が第２の管Ｐ２に表示されている場合には、導出部１３は、第２の管Ｐ２の敷設方向直線を導出する。

【0081】

導出部１３は、楕円Ｌ４２を、直線Ｌ４１の画像の両端、およびその間の１点の、計３点により特定する。楕円Ｌ４２の短軸の長さは、画像の平面に垂直な方向における第１の管Ｐ１の敷設方向、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係に依存する。また、楕円Ｌ４２の長軸の方向は、画像の平面に平行な方向における第１の管Ｐ１の敷設方向、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係に依存する。したがって、導出部１３は、楕円Ｌ４２の長軸を含む直線を、画像に平行な面における第１の管Ｐ１の敷設方向に直交する敷設方向直線として導出する。また、導出部１３は、楕円Ｌ４２の短軸と長軸との長さの比から、画像に垂直な面における第１の管Ｐ１の敷設方向に平行な敷設方向直線を導出することができる。この場合、算出部１４は、画像に平行な面および垂直な面のそれぞれについて、屈曲角を算出する。

【0082】

また、図１９に示した方法を用いる場合には、カメラ２０を必ずしも図１５に示したように設置する必要はない。カメラ２０を図１５に示したように設置しない場合には、例えば第２の管Ｐ２の端面または端部に発光塗料または発光テープを付し、カメラ２０を第２の管Ｐ２の端面よりも第１の管Ｐ１側に配した状態で撮像する。この場合、カメラ２０が撮像する画像は、第２の管Ｐ２の端面または端部の画像を含む。導出部１３は、当該端面または端部を含む楕円Ｌ４３の形状に基づいて、画像に平行な面および垂直な面のそれぞれにおける第２の管Ｐ２の敷設方向直線を導出することができる。

【0083】

図２０は、本実施形態における屈曲角の算出方法の、第４の例を示す図である。図２０に示す例では、第１の管Ｐ１に、所定の模様が描かれたシート８２が配されている。シートの材質は特に限定されず、例えば紙または樹脂である。図２０に示した例では、シート８２に描かれている模様は格子状であるが、これに限られない。また、当該模様は第１の管Ｐ１に直接描かれていてもよい。

【0084】

画像領域特定部１６は、第１の管Ｐ１および第２の管の画像における、シート８２の画像を含む領域を特定する。導出部１３は、画像における当該模様の形状に基づいて第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出する。ただし、シート８２が第２の管Ｐ２に配されている場合には、導出部１３は、第２の管Ｐ２の敷設方向直線を導出する。

【0085】

画像におけるシート８２に描かれた模様の形状は、第１の管Ｐ１の敷設方向、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係に依存する。したがって、導出部１３は、シート８２に描かれた模様の形状、およびカメラ２０と第１の管Ｐ１との位置関係により、第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出することができる。

【0086】

なお、シート８２は、透光性を有するシートに３次元格子を描いたものであってもよい。この場合、導出部１３は、画像における当該３次元格子の形状、特に第１の管Ｐ１の表面に垂直な方向における格子の間隔に基づいて、容易に第１の管Ｐ１の敷設方向直線を導出することができる。

【0087】

図２１は、実施形態２に係る屈曲角の算出方法の、第４の例の変形例を示す図である。シート８２を用いて屈曲角を算出する場合には、カメラ２０を必ずしも図１５に示したように設置する必要はない。例えば図２１に示すように、第１の管Ｐ１だけでなく、第２の管Ｐ２にもシート８２を配することで、導出部１３は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２のそれぞれについて、３次元空間における敷設方向直線を導出することができる。これにより、カメラ２０の位置が固定されていない場合であっても、算出部１４は、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２のそれぞれの敷設方向直線に基づいて屈曲角を算出することができる。

【0088】

以上のとおり、演算装置６０によれば、第１の管Ｐ１および第２の管Ｐ２について、屈曲角を３次元的に算出することができる。したがって、作業者の手間をさらに低減することができる。

【0089】

〔ソフトウェアによる実現例〕
演算装置１０および６０の制御ブロック（特に画像取得部１１、導出部１３および算出部１４）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

【0090】

後者の場合、演算装置１０および６０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0091】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0092】

１０、６０ 演算装置（屈曲角の算出装置）
１１ 画像取得部
１３ 導出部
１４ 算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】