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(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】2024-12-06
(45)【発行日】2024-12-16
(54)【発明の名称】情報処理装置及び情報処理プログラム
(51)【国際特許分類】
G06T 7/70 20170101AFI20241209BHJP
G06T 11/60 20060101ALI20241209BHJP
【ＦＩ】
G06T7/70 Z
G06T11/60 300
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020175332
(22)【出願日】2020-10-19
(65)【公開番号】P2022066793
(43)【公開日】2022-05-02
【審査請求日】2023-10-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 功一
【審査官】菊池 伸郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－３２７９３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｔ ７／７０－７／７７
Ｇ０６Ｔ １１／６０
Ｇ０６Ｑ １０／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する第１の取得部と、前記第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する第２の取得部と、
前記第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する第３の取得部と、
前記第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して前記第２の取得部により取得された位置データに関して前記第３の取得部により取得された範囲データに基づいて算出する算出部と、
予め定められた条件に合致する誤差が前記算出部により算出された複数の位置に基づいて、前記物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する生成部と、
を具備した情報処理装置。
【請求項2】
前記第１の取得部は、１つの測定位置から複数の方向についての物体までの距離をそれぞれ測定する測定器である、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項3】
前記第２の取得部は、前記測定器が物体までの距離を測定する際の前記測定器の位置を測定位置として検出する検出部である、をさらに備える請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項4】
前記第３の取得部は、前記検出部により検出される位置の誤差範囲を表すものとして前記範囲データを生成する、請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項5】
１つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する第１の取得部と、前記第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する第２の取得部と、
前記第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する第３の取得部と、
ともに情報処理装置に備えられるコンピュータを、
前記第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して前記第２の取得部により取得された位置データに関して前記第３の取得部により取得された範囲データに基づいて算出する算出部と、
予め定められた条件に合致する誤差が前記算出部により算出された複数の位置に基づいて、前記物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する生成部と、
して機能させるための情報処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、情報処理装置及び情報処理プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
物体が位置する３次元の対象空間に関する複数の点群データから、前記物体の存在状況を表した３次元データを生成する技術は既に知られている。ここで点群データは、１つの測定位置から、対象空間内に位置する物体の測定位置側に露出している表面に位置する複数の点までの距離及び方向をそれぞれ表す複数の距離点データの集合である。
このような技術では、点群データに含まれる距離点データの数が多いほど、また点群データの数が多いほど、生成できる３次元データの精度が向上する。
しかしながら距離点データの数が多いほど、３次元データの生成に係る情報処理の処理量が増大してしまう。
このような事情から、３次元データの生成に係る処理量を抑えながらも、精度良く３次元データを生成できることが望まれていた。
このような技術では、点群データに含まれる距離点データの数が多いほど、また点群データの数が多いほど、生成できる３次元データの精度が向上する。
しかしながら距離点データの数が多いほど、３次元データの生成に係る情報処理の処理量が増大してしまう。
このような事情から、３次元データの生成に係る処理量を抑えながらも、精度良く３次元データを生成できることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－２３７８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、３次元データの生成に係る処理量を抑えながらも、精度良く３次元データを生成できる情報処理装置及び情報処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の情報処理装置は、第１の取得部、第２の取得部、第３の取得部、算出部及び生成部を備える。第１の取得部は、１つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する。第２の取得部は、第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する。第３の取得部は、第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する。算出部は、第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して第２の取得部により取得された位置データに関して第３の取得部により取得された範囲データに基づいて算出する。生成部は、予め定められた条件に合致する誤差が算出部により算出された複数の位置に基づいて、物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施の形態の一例について図面を用いて説明する。なお、本実施の形態では、情報処理装置としての機能を備えた３次元測定装置を例に説明する。
本実施形態の３次元測定装置は、倉庫又は店舗内の空間等における物体の存在状況を検出し、それを３次元的に表した３次元データを生成するものである。
本実施形態の３次元測定装置は、倉庫又は店舗内の空間等における物体の存在状況を検出し、それを３次元的に表した３次元データを生成するものである。
【0008】
図１は本実施形態に係る３次元測定装置１００の要部回路構成を示すブロック図である。図２は３次元測定装置１００の外観を示す斜視図である。図１及び図２に示される共通の要素には共通の符号を付している。なお図２は、陳列棚の棚板ＢＯに陳列されている商品ＣＯの陳列状況を表した３次元データを生成するために３次元測定装置１００が用いられる状況を表している。
３次元測定装置１００は図１に示すように、レーザレンジファインダ（以下、ＬＲＦと称する）１、エンコーダ２、地図メモリ３、位置検出ユニット４、駆動機構５、移動コントローラ６、距離センサ７及び情報処理ユニット８を備える。
また３次元測定装置１００は図２に示すように、台車９及び筐体１０を備える。台車９は、車輪９１を備え、走行可能である。
３次元測定装置１００は図１に示すように、レーザレンジファインダ（以下、ＬＲＦと称する）１、エンコーダ２、地図メモリ３、位置検出ユニット４、駆動機構５、移動コントローラ６、距離センサ７及び情報処理ユニット８を備える。
また３次元測定装置１００は図２に示すように、台車９及び筐体１０を備える。台車９は、車輪９１を備え、走行可能である。
【0009】
ＬＲＦ１は、台車９の進行方向の前方側に取り付けられている。そしてＬＲＦ１は、台車９の前方に存在する物体までの距離を測定する。
エンコーダ２は、車輪９１の１つに取り付けられている。エンコーダ２は、車輪の回転量を測定する。
エンコーダ２は、車輪９１の１つに取り付けられている。エンコーダ２は、車輪の回転量を測定する。
【0010】
地図メモリ３は、筐体１０に収容されている。地図メモリ３は、３次元データの生成の対象空間に定常的に存在し、ＬＲＦ１にて検出され得る物体の存在状況を２次元的に表した２次元地図データを記憶している。２次元地図データは、対象空間を形成する壁面及び柱面、あるいは対象空間内に固定的に配置される棚などを表すものとして、予め生成されて地図メモリ３に書き込まれる。
図３は２次元地図データの一例を示す図である。
図３は２次元地図データの一例を示す図である。
【0011】
位置検出ユニット４は、筐体１０に収容されている。位置検出ユニット４は、ＬＲＦ１で測定された距離、エンコーダ２で測定された回転量及び地図メモリ３に記憶された２次元地図データに基づいて、対象空間内での３次元測定装置１００の現在位置の２次元座標及び向きを検出し、出力する。位置検出ユニット４は、座標の検出に際して当該座標の信頼度を表すものとして得られる共分散行列を出力する。位置検出ユニット４としては、周知のＡＭＣＬ（adaptive Monte Carlo localization）ユニットを用いることができる。
【0012】
駆動機構５は、図２では示されないが、例えば台車９に取り付けられる。駆動機構５は、モータ及び操舵機構などを含み、車輪９１を回転させるとともに、車輪９１の向きを変化させ、３次元測定装置１００を移動させる。
移動コントローラ６は、筐体１０に収容されている。移動コントローラ６は、位置検出ユニット４で検出された座標及び向きを参照しつつ、予め定められたルートで３次元測定装置１００を移動させるように駆動機構５を制御する。
移動コントローラ６は、筐体１０に収容されている。移動コントローラ６は、位置検出ユニット４で検出された座標及び向きを参照しつつ、予め定められたルートで３次元測定装置１００を移動させるように駆動機構５を制御する。
【0013】
距離センサ７は、対象空間内に位置する物体の測定位置側に露出している表面に位置する複数の点までの距離及び向きをそれぞれ計測し、当該距離及び向きを示した距離点データを生成する。そして距離センサ７は、これら複数の距離点データの集合である点群データを出力する。距離センサ７としては、例えば周知のステレオカメラを用いることができる。このような距離センサ７は、１つの測定位置から複数の方向についての物体までの距離をそれぞれ測定する測定器の一例である。そして距離センサ７は、測定によって距離点データを取得しているのであり、第１の取得部に相当する。
【0014】
情報処理ユニット８は、筐体１０に収容されている。情報処理ユニット８は、位置検出ユニット４から出力される２次元座標及び向きと共分散行列、ならびに距離センサ７から出力される点群データに基づいて、３次元データを生成するための情報処理を行う。情報処理ユニット８は、プロセッサ８１、メインメモリ８２、補助記憶ユニット８３、インタフェースユニット８４及び伝送路８５を含む。
【0015】
プロセッサ８１、メインメモリ８２及び補助記憶ユニット８３を伝送路８５で接続することによって、上記の情報処理を行うコンピュータを構成する。
プロセッサ８１は、上記コンピュータの中枢部分に相当する。プロセッサ８１は、オペレーティングシステム、ミドルウェア及びアプリケーションプログラム等の情報処理プログラムに従って、後述する情報処理を実行する。
プロセッサ８１は、上記コンピュータの中枢部分に相当する。プロセッサ８１は、オペレーティングシステム、ミドルウェア及びアプリケーションプログラム等の情報処理プログラムに従って、後述する情報処理を実行する。
【0016】
メインメモリ８２は、上記コンピュータの主記憶部分に相当する。メインメモリ８２は、不揮発性のメモリ領域と揮発性のメモリ領域とを含む。メインメモリ８２は、不揮発性のメモリ領域では情報処理プログラムを記憶する。またメインメモリ８２は、プロセッサ８１が各部を制御するための処理を実行する上で必要なデータを不揮発性又は揮発性のメモリ領域で記憶する場合もある。メインメモリ８２は、揮発性のメモリ領域を、プロセッサ８１によってデータが適宜書き換えられるワークエリアとして使用する。
【0017】
補助記憶ユニット８３は、上記コンピュータの補助記憶部分に相当する。補助記憶ユニット８３は、例えばＥＥＰＲＯＭ（electric erasable programmable read-only memory）である。補助記憶ユニット８３は、ＨＤＤ（hard disc drive）又はＳＳＤ（solid state drive）等の周知の別の記憶デバイスであってもよい。補助記憶ユニット８３は、プロセッサ８１が各種の処理を行う上で使用するデータや、プロセッサ８１での処理によって生成されたデータを保存する。補助記憶ユニット８３は、情報処理プログラムを記憶する。
【0018】
補助記憶ユニット８３が記憶する情報処理プログラムの１つは、３次元データを生成するためのデータ処理のためのアプリケーションプログラム（以下、処理プログラムと称する）ＰＡである。補助記憶ユニット８３の記憶領域の一部は、設定値テーブルＴＡ及び点群データベースＤＡとして利用される。設定値テーブルＴＡは、３次元データの生成のための各種の設定値を記憶する。設定値テーブルＴＡが記憶する設定値は、例えば３次元測定装置１００の設計者、処理プログラムＰＡの作成者、あるいは３次元測定装置１００の利用者などにより適宜に定められてよい。点群データベースＤＡは、距離センサ７から出力され、後述のように処理された点群データを蓄積して記憶する。
【0019】
インタフェースユニット８４は、位置検出ユニット４から出力される２次元座標及び向きと共分散行列、ならびに距離センサ７から出力される点群データをそれぞれ取り込む。インタフェースユニット８４としては、例えばＵＳＢ（universal serial bus）用のインタフェースデバイスなどの周知のデバイスを用いることができる。
伝送路８５は、アドレスバス、データバス及び制御信号線等を含み、接続された各部の間で授受されるデータ及び制御信号を伝送する。
伝送路８５は、アドレスバス、データバス及び制御信号線等を含み、接続された各部の間で授受されるデータ及び制御信号を伝送する。
【0020】
情報処理ユニット８は、例えば汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることができる。このときに典型的には、処理プログラムＰＡが補助記憶ユニット８３に記憶されない状態のコンピュータ装置と処理プログラムＰＡとが個別に利用者に譲渡される。処理プログラムＰＡの譲渡は、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどのようなリムーバブルな記録媒体に記録して、あるいはネットワークを介したダウンロードにより実現できる。そしてこの場合は、利用者又はメンテナンス作業者などによる操作に応じて、処理プログラムＰＡが補助記憶ユニット８３に書き込まれる。しかしながら、処理プログラムＰＡが補助記憶ユニット８３に記憶された状態のコンピュータ装置が利用者に譲渡されてもよい。
【0021】
次に以上のように構成された３次元測定装置１００の動作について説明する。なお、以下に説明する処理の内容は一例であって、一部の処理の順序の変更、一部の処理の省略、あるいは別の処理の追加などは適宜に可能である。
【0022】
３次元測定装置１００の利用者は、予め定められたルートの始点に３次元測定装置１００を置き、測定開始を指示する。なお、この指示の入力は、例えば３次元測定装置１００にユーザインタフェースユニットを設けて、このユーザインタフェースユニットでの予め定められた操作により行われてよい。あるいは上記の指示の入力は、別途の情報通信端末で行われてもよい。この場合は、情報通信端末と通信するための通信デバイスを３次元測定装置１００に備えて、上記の指示がなされたことを情報通信端末から通信により３次元測定装置１００へと通知する。
【0023】
測定開始が指示されると移動コントローラ６は、３次元測定装置１００を予め定められたルートに沿って移動させるように駆動機構５を制御する。このときに移動コントローラ６は具体的には、位置検出ユニット４により検出される２次元座標及び向きが予め定められた遷移を示すように、駆動機構５を制御する。位置検出ユニット４は、３次元測定装置１００が移動すると、ＬＲＦ１で検出される物体までの離間距離と、エンコーダ２で測定された回転量から求まる移動距離とに基づいて３次元測定装置１００の移動状況を判定し、それを地図メモリ３に記憶された２次元地図データと照合することで、３次元測定装置１００が位置している２次元座標と３次元測定装置１００の向きとを検出する。このため、位置検出ユニット４により検出される２次元座標は、３次元測定装置１００が位置している実際の２次元座標に対して誤差を含んでいる場合がある。そしてこの誤差は、刻々と変化する。
【0024】
一方、測定開始が指示されるとプロセッサ８１は、データ処理プログラムＰＡに従った情報処理を開始する。
図４はプロセッサ８１による情報処理のフローチャートである。
図４はプロセッサ８１による情報処理のフローチャートである。
【0025】
ＡＣＴ１１としてプロセッサ８１は、位置検出ユニット４が出力する２次元座標を取得する。
ＡＣＴ１２としてプロセッサ８１は、予め定められた測定状態であるか否かを確認する。測定状態とは、予め定められた測定位置で予め定められた向きを向いている状態である。そしてプロセッサ８１は、測定状態であることを確認できないならばＮＯと判定し、ＡＣＴ１３へと進む。
ＡＣＴ１３としてプロセッサ８１は、ルートの終点に到達したか否かを確認する。そしてプロセッサ８１は、終点への到達を確認できないならばＮＯと判定し、ＡＣＴ１１へと戻る。
かくしてプロセッサ８１は、３次元測定装置１００の移動に伴って、測定状態となるか、終点に到達するのを待ち受ける。
ＡＣＴ１２としてプロセッサ８１は、予め定められた測定状態であるか否かを確認する。測定状態とは、予め定められた測定位置で予め定められた向きを向いている状態である。そしてプロセッサ８１は、測定状態であることを確認できないならばＮＯと判定し、ＡＣＴ１３へと進む。
ＡＣＴ１３としてプロセッサ８１は、ルートの終点に到達したか否かを確認する。そしてプロセッサ８１は、終点への到達を確認できないならばＮＯと判定し、ＡＣＴ１１へと戻る。
かくしてプロセッサ８１は、３次元測定装置１００の移動に伴って、測定状態となるか、終点に到達するのを待ち受ける。
【0026】
プロセッサ８１は、３次元測定装置１００が移動するルート上に複数の測定位置が予め定められているならば、その測定位置のいずれかに関する測定状態を示す２次元座標及び向きをＡＣＴ１１で取得したならば、測定状態であると判定する。なおプロセッサ８１は、移動距離又は経過時間などに基づいて測定位置への到達と判定してもよい。
かくしてＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３及び位置検出ユニット４により測定位置を表す位置データを取得している。距離センサ７は３次元測定装置１００に固定的に設けられたものであるから、３次元測定装置１００の位置は距離センサ７の位置に相当する。従って、ＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３及び位置検出ユニット４は、測定器としての距離センサ７の位置を測定位置として検出しているのであり、これらＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３及び位置検出ユニット４により検出部が構成され、かつ第２の取得部に相当する。
かくしてＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３及び位置検出ユニット４により測定位置を表す位置データを取得している。距離センサ７は３次元測定装置１００に固定的に設けられたものであるから、３次元測定装置１００の位置は距離センサ７の位置に相当する。従って、ＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３及び位置検出ユニット４は、測定器としての距離センサ７の位置を測定位置として検出しているのであり、これらＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３及び位置検出ユニット４により検出部が構成され、かつ第２の取得部に相当する。
【0027】
ＡＣＴ１４としてプロセッサ８１は、位置検出ユニット４から出力される共分散行列を取得する。
ＡＣＴ１５としてプロセッサ８１は、上記の取得した共分散行列に基づいて誤差範囲を算出する。誤差範囲は、３次元測定装置１００が予め定められた信頼度で存在し得る範囲である。信頼度は、設定値テーブルＴＡに含まれる。信頼度は、例えば９０％などとすることが想定される。誤差範囲は、典型的にはＡＣＴ１１で取得した座標を中心とした楕円状の範囲として算出される。位置検出ユニット４でのＡＭＣＬにより得られた共分散行列に基づいて誤差範囲を算出する処理は周知である。かくしてプロセッサ８１は、算出により範囲データとしての誤差範囲を取得している。従って処理プログラムＰＡに基づく情報処理をプロセッサ８１が実行することによって、プロセッサ８１を中枢部分とするコンピュータは範囲データを取得する第３の取得部として機能する。
ＡＣＴ１５としてプロセッサ８１は、上記の取得した共分散行列に基づいて誤差範囲を算出する。誤差範囲は、３次元測定装置１００が予め定められた信頼度で存在し得る範囲である。信頼度は、設定値テーブルＴＡに含まれる。信頼度は、例えば９０％などとすることが想定される。誤差範囲は、典型的にはＡＣＴ１１で取得した座標を中心とした楕円状の範囲として算出される。位置検出ユニット４でのＡＭＣＬにより得られた共分散行列に基づいて誤差範囲を算出する処理は周知である。かくしてプロセッサ８１は、算出により範囲データとしての誤差範囲を取得している。従って処理プログラムＰＡに基づく情報処理をプロセッサ８１が実行することによって、プロセッサ８１を中枢部分とするコンピュータは範囲データを取得する第３の取得部として機能する。
【0028】
図５は誤差範囲の例を示す図である。
図中の曲線ＣＵは、位置検出ユニット４により検出された座標の遷移を２次元地図データが表す２次元地図ＴＭ上に表したものである。×状のマークＭＡは、それぞれ測定位置を示す。楕円ＥＬは、内在するマークＭＡで示される測定位置に関して算出された誤差範囲を表す。
図中の曲線ＣＵは、位置検出ユニット４により検出された座標の遷移を２次元地図データが表す２次元地図ＴＭ上に表したものである。×状のマークＭＡは、それぞれ測定位置を示す。楕円ＥＬは、内在するマークＭＡで示される測定位置に関して算出された誤差範囲を表す。
【0029】
距離センサ７は、図２に一点鎖線で示す方向を中心とする予め定められた視野内を２つのカメラにより撮像し、これにより得られる２つの画像の視差に基づいて、画像内の複数の点に映り込んでいる物体の表面までの距離を測定する。例えば距離センサ７は、640×480画素の画像を撮影して、各画素に関して距離を測定する。つまりこの場合に距離センサ７は、視野内に映り込んだ640×480個の点に関する距離をそれぞれ測定する。距離センサ７は例えば、各点の向きは、その点に対応する画素の画像中央の画素からのずれに応じて一義的に定まる角度だけ図２に一点鎖線で示す方向からずれた方向として測定する。そして距離センサ７は、640×480個の点までの距離及び方向をそれぞれ表す640×480個の距離点データの集合である点群データを出力する。なお、物体が映り込んでいないなどの事情で、画素に関する距離を測定できないことがある。この場合に距離センサ７は、物体が存在しないことを表すものとして、有効な距離点データと区別可能に予め定められた無効データを、距離点データとして点群データに含める。
【0030】
ＡＣＴ１６としてプロセッサ８１は、距離センサ７が出力する点群データを取得する。そしてプロセッサ８１は、当該の点群データを点群データベースＤＡに追加する。なおプロセッサ８１は、図４に示す情報処理を開始後に最初にＡＣＴ１６を実行する場合には、取得した点群データを含んだ点群データベースＤＡを新たに生成し、補助記憶ユニット８３に書き込む。
【0031】
ＡＣＴ１７としてプロセッサ８１は、上記の取得した点群データに含まれる有効な距離点データを１つ選択する。つまりプロセッサ８１では、無効データとされている距離点データについては、ここでは選択しない。
ＡＣＴ１８としてプロセッサ８１は、選択している距離点データに関する座標変換を行う。つまりプロセッサ８１は、選択している距離点データに関する点の位置を表す３次元座標を求める。プロセッサ８１は例えば、ＡＣＴ１１で取得した２次元座標が位置検出ユニット４で検出される時の距離センサ７の位置の３次元座標から、選択している距離点データが表す向きに、選択している距離点データが表す距離だけ離れた点の３次元座標を算出する。
ＡＣＴ１８としてプロセッサ８１は、選択している距離点データに関する座標変換を行う。つまりプロセッサ８１は、選択している距離点データに関する点の位置を表す３次元座標を求める。プロセッサ８１は例えば、ＡＣＴ１１で取得した２次元座標が位置検出ユニット４で検出される時の距離センサ７の位置の３次元座標から、選択している距離点データが表す向きに、選択している距離点データが表す距離だけ離れた点の３次元座標を算出する。
【0032】
ＡＣＴ１９としてプロセッサ８１は、上記の座標変換により得られた３次元座標についての誤差を算出する。座標変換により得られる３次元座標は、ＡＣＴ１１で取得した２次元座標と３次元測定装置１００が実際に位置する２次元座標との間の誤差をそのまま含む。そこでプロセッサ８１は例えば、ＡＣＴ１５で算出した誤差範囲に基づいて、座標変換により得られた座標についての誤差を算出する。かくして処理プログラムＰＡに基づく情報処理をプロセッサ８１が実行することによって、プロセッサ８１を中枢部分とするコンピュータは判定部として機能する。
【0033】
ＡＣＴ２０としてプロセッサ８１は、低誤差状態であるか否かを確認する。プロセッサ８１は例えば、ＡＣＴ１９で算出した誤差と設定値テーブルＴＡに含まれる閾値とを比較し、低誤差状態であるか否かを判定する。より具体的にはプロセッサ８１は例えば、誤差が閾値以下であるならば、低誤差状態であると判定する。あるいはプロセッサ８１は例えば、誤差が閾値未満であるならば、低誤差状態であると判定するのでもよい。そしてプロセッサ８１は、低誤差状態であると判定できたならばＡＣＴ２０にてＹＥＳと判定し、ＡＣＴ２１へと進む。
ＡＣＴ２１としてプロセッサ８１は、点群データベースＤＡにおけるＡＣＴ１７にて選択した距離点データを、ＡＣＴ１８で得た３次元座標を表した座標データに書き換える。
ＡＣＴ２１としてプロセッサ８１は、点群データベースＤＡにおけるＡＣＴ１７にて選択した距離点データを、ＡＣＴ１８で得た３次元座標を表した座標データに書き換える。
【0034】
一方でプロセッサ８１は、低誤差状態であると判定できないならばＡＣＴ２０にてＮＯと判定し、ＡＣＴ２２へと進む。
ＡＣＴ２２としてプロセッサ８１は、点群データベースＤＡにおけるＡＣＴ１７にて選択した距離点データを、無効データに書き換える。
ＡＣＴ２２としてプロセッサ８１は、点群データベースＤＡにおけるＡＣＴ１７にて選択した距離点データを、無効データに書き換える。
【0035】
プロセッサ８１は、ＡＣＴ２１又はＡＣＴ２２を終えると、ＡＣＴ２３へと進む。
ＡＣＴ２３としてプロセッサ８１は、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中に、まだ選択していない有効な距離点データが有るか否かを確認する。そしてプロセッサ８１は、該当の距離点データが有るならばＹＥＳと判定し、ＡＣＴ１７以降を前述と同様に繰り返す。ただしプロセッサ８１は、ＡＣＴ１７を再度実行するときにおいては、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中でまだ選択していない有効な距離点データを選択する。かくしてプロセッサ８１は、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中の有効な距離点データのそれぞれに関して、ＡＣＴ１８～ＡＣＴ２０と、ＡＣＴ２１又はＡＣＴ２２とを実行し、該当の距離点データを座標データ又は無効データに書き換えてゆく。
ＡＣＴ２３としてプロセッサ８１は、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中に、まだ選択していない有効な距離点データが有るか否かを確認する。そしてプロセッサ８１は、該当の距離点データが有るならばＹＥＳと判定し、ＡＣＴ１７以降を前述と同様に繰り返す。ただしプロセッサ８１は、ＡＣＴ１７を再度実行するときにおいては、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中でまだ選択していない有効な距離点データを選択する。かくしてプロセッサ８１は、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中の有効な距離点データのそれぞれに関して、ＡＣＴ１８～ＡＣＴ２０と、ＡＣＴ２１又はＡＣＴ２２とを実行し、該当の距離点データを座標データ又は無効データに書き換えてゆく。
【0036】
そしてプロセッサ８１は、ＡＣＴ１６で取得した点群データの中の有効な距離点データの全てに関してＡＣＴ２１又はＡＣＴ２２を実行し終えた場合は、ＡＣＴ２３にてＮＯと判定し、ＡＣＴ１１～ＡＣＴ１３の待受状態に戻る。
かくしてプロセッサ８１は、以降の３次元測定装置１００の移動に伴って、３次元測定装置１００が測定状態となる毎に、ＡＣＴ１４～ＡＣＴ２３の処理を実行し、座標データ及び無効データからなる点群データを点群データベースＤＡに蓄積してゆく。
かくしてプロセッサ８１は、以降の３次元測定装置１００の移動に伴って、３次元測定装置１００が測定状態となる毎に、ＡＣＴ１４～ＡＣＴ２３の処理を実行し、座標データ及び無効データからなる点群データを点群データベースＤＡに蓄積してゆく。
【0037】
そしてプロセッサ８１は、３次元測定装置１００が予め定められたルートの終点に到達し、当該終点として予め定められた２次元座標をＡＣＴ１１にて取得すると、ＡＣＴ１３にてＹＥＳと判定し、ＡＣＴ２４へと進む。
ＡＣＴ２４としてプロセッサ８１は、３次元地図を作成する。この処理には例えば、点群データベースＤＡに含まれる多数の座標データから、物体の３次元的な存在状況を表す３次元地図を再構成するための周知の処理を用いることができる。
ＡＣＴ２４としてプロセッサ８１は、３次元地図を作成する。この処理には例えば、点群データベースＤＡに含まれる多数の座標データから、物体の３次元的な存在状況を表す３次元地図を再構成するための周知の処理を用いることができる。
【0038】
ＡＣＴ２５としてプロセッサ８１は、ＡＣＴ２４で生成した３次元地図を表した３次元地図データを、補助記憶ユニット８３に保存する。そしてプロセッサ８１は、これをもって図４に示す情報処理を終了する。
かくして処理プログラムＰＡに基づく情報処理をプロセッサ８１が実行することによって、プロセッサ８１を中枢部分とするコンピュータは生成部として機能する。
かくして処理プログラムＰＡに基づく情報処理をプロセッサ８１が実行することによって、プロセッサ８１を中枢部分とするコンピュータは生成部として機能する。
【0039】
以上のように３次元測定装置１００は、誤差が大きい可能性のある距離点データに基づく座標データは、３次元データの作成のための処理からは除外する。このため、点群データに含まれる全ての距離点データに基づく座標データの全てを３次元データの作成のための処理に用いる場合に比べて、３次元データの作成のために用いるデータ量を低減でき、この結果として３次元データの生成に係る処理量が抑えられる。しかも、距離点データに生じている大きな誤差の影響を受けないことにより、精度良く３次元データを生成できる。
【0040】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
ＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３、位置検出ユニット４、駆動機構５、移動コントローラ６、距離センサ７及び台車９からなる測定ユニットと、情報処理ユニット８とを別体として構成し、測定ユニットで得られた点群データ及び位置データを、通信又は記憶媒体を介して情報処理ユニット８にて取得するようにしてもよい。この場合は、情報処理ユニット８が情報処理装置に相当し、測定ユニットとの通信を行う通信ユニット又は記憶媒体から点群データ及び位置データを読み出す読出ユニットが、第１の取得部及び第２の取得部として機能する。またこの場合、誤差範囲の算出を位置検出ユニット４又は測定ユニットに備えた処理ユニットにより行って、当該誤差範囲のデータを通信又は記憶媒体を介して情報処理ユニット８にて取得するようにしてもよい。この場合は、測定ユニットとの通信を行う通信ユニット又は記憶媒体から誤差範囲のデータを読み出す読出ユニットが、第３の取得部として機能する。
ＬＲＦ１、エンコーダ２、地図メモリ３、位置検出ユニット４、駆動機構５、移動コントローラ６、距離センサ７及び台車９からなる測定ユニットと、情報処理ユニット８とを別体として構成し、測定ユニットで得られた点群データ及び位置データを、通信又は記憶媒体を介して情報処理ユニット８にて取得するようにしてもよい。この場合は、情報処理ユニット８が情報処理装置に相当し、測定ユニットとの通信を行う通信ユニット又は記憶媒体から点群データ及び位置データを読み出す読出ユニットが、第１の取得部及び第２の取得部として機能する。またこの場合、誤差範囲の算出を位置検出ユニット４又は測定ユニットに備えた処理ユニットにより行って、当該誤差範囲のデータを通信又は記憶媒体を介して情報処理ユニット８にて取得するようにしてもよい。この場合は、測定ユニットとの通信を行う通信ユニット又は記憶媒体から誤差範囲のデータを読み出す読出ユニットが、第３の取得部として機能する。
【0041】
距離及び向きを示した距離点データの集合である点群データと、２次元座標、向き及び共分散行列とのデータ組を複数含んだデータ群を取り込んで、上記データ組のそれぞれに関して図４中のＡＣＴ１５，ＡＣＴ１７～ＡＣＴ２３を実行するようにした情報処理装置として実現することもできる。あるいは、距離及び向きを示した距離点データの集合である点群データと、２次元座標、向き及び誤差範囲とのデータ組を複数含んだデータ群を取り込んで、上記データ組のそれぞれに関して図４中のＡＣＴ１７～ＡＣＴ２３を実行するようにした情報処理装置として実現することもできる。
【0042】
情報処理によりプロセッサ８１が実現する各機能は、その一部又は全てをロジック回路などのようなプログラムに基づかない情報処理を実行するハードウェアにより実現することも可能である。また上記の各機能のそれぞれは、上記のロジック回路などのハードウェアにソフトウェア制御を組み合わせて実現することも可能である。
【0043】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］ １つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する第１の取得部と、
前記第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する第２の取得部と、
前記第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する第３の取得部と、
前記第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して前記第２の取得部により取得された位置データに関して前記第３の取得部により取得された範囲データに基づいて判定する判定部と、
予め定められた条件に合致する誤差が前記判定部により判定された複数の位置に基づいて、前記物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する生成部と、
を具備した情報処理装置。
［付記２］ 前記第１の取得部は、１つの測定位置から複数の方向についての物体までの距離をそれぞれ測定する測定器である、
付記１に記載の情報処理装置。
［付記３］ 前記第２の取得部は、前記測定器が物体までの距離を測定する際の前記測定器の位置を測定位置として検出する検出部である、
をさらに備える付記２に記載の情報処理装置。
［付記４］ 前記第３の取得部は、前記検出部により検出される位置の誤差範囲を表すものとして前記範囲データを生成する、
付記３に記載の情報処理装置。
［付記５］ １つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する第１の取得部と、
前記第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する第２の取得部と、
前記第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する第３の取得部と、
ともに情報処理装置に備えられるコンピュータを、
前記第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して前記第２の取得部により取得された位置データに関して前記第３の取得部により取得された範囲データに基づいて判定する判定部と、
予め定められた条件に合致する誤差が前記判定部により判定された複数の位置に基づいて、前記物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する生成部と、
して機能させるための情報処理プログラム。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］ １つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する第１の取得部と、
前記第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する第２の取得部と、
前記第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する第３の取得部と、
前記第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して前記第２の取得部により取得された位置データに関して前記第３の取得部により取得された範囲データに基づいて判定する判定部と、
予め定められた条件に合致する誤差が前記判定部により判定された複数の位置に基づいて、前記物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する生成部と、
を具備した情報処理装置。
［付記２］ 前記第１の取得部は、１つの測定位置から複数の方向についての物体までの距離をそれぞれ測定する測定器である、
付記１に記載の情報処理装置。
［付記３］ 前記第２の取得部は、前記測定器が物体までの距離を測定する際の前記測定器の位置を測定位置として検出する検出部である、
をさらに備える付記２に記載の情報処理装置。
［付記４］ 前記第３の取得部は、前記検出部により検出される位置の誤差範囲を表すものとして前記範囲データを生成する、
付記３に記載の情報処理装置。
［付記５］ １つの測定位置から対象空間内に配置される物体までの距離及び方向を表す複数の距離点データを含んだ点群データを、それぞれ異なる複数の測定位置のそれぞれに関して取得する第１の取得部と、
前記第１の取得部により取得される点群データに関する測定位置を表す位置データを取得する第２の取得部と、
前記第２の取得部により取得された位置データに関する誤差範囲を表す範囲データを取得する第３の取得部と、
ともに情報処理装置に備えられるコンピュータを、
前記第１の取得部により取得された点群データに含まれる距離点データで特定される位置の誤差を、当該距離点データを含む点群データに関して前記第２の取得部により取得された位置データに関して前記第３の取得部により取得された範囲データに基づいて判定する判定部と、
予め定められた条件に合致する誤差が前記判定部により判定された複数の位置に基づいて、前記物体の前記対象空間内での配置状況を表した３次元データを生成する生成部と、
して機能させるための情報処理プログラム。
【符号の説明】
【0044】
１…レーザレンジファインダ、２…エンコーダ、３…地図メモリ、４…位置検出ユニット、５…駆動機構、６…移動コントローラ、７…距離センサ、８…情報処理ユニット、９…台車、１０…筐体、８１…プロセッサ、８２…メインメモリ、８３…補助記憶ユニット、８４…インタフェースユニット、８５…伝送路、１００…３次元測定装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
