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体積計測方法及び体積計測プログラム

国内特許コード P07A013051
掲載日 2008年1月25日
出願番号 特願2002-046610
公開番号 特開2003-247805
登録番号 特許第3803750号
出願日 平成14年2月22日(2002.2.22)
公開日 平成15年9月5日(2003.9.5)
登録日 平成18年5月19日(2006.5.19)
発明者
  • 内田 康之
  • 大崎 馨
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 体積計測方法及び体積計測プログラム
発明の概要 【目的】 空間体積を計測し、土木事業等における掘削作業の作業効率の向上並びに体積計測処理の高速化及び低コスト化の実現を図る。
【構成】 ステレオビジョン,レーザレンジファインダ等は、デバイスに応じた一定の規則に基づいた配列で、原点から放射状に3次元空間内の対象物までの距離を計測しているため、各計測点に関して、距離に応じた広がり角度を定義することは容易であり、隣接する点同士が占める領域が空間内で重なり合うことなく隙間なく定義し、距離に応じた半径と広がり角度に基づき球体の一部の体積として算出することで、それらの積算により容易に物体表面までの体積を計算する手法である。
従来技術、競合技術の概要


従来は、図10(a)に示すように、計測値から得られた座標(x,y,z)をxy平面に投影して隣接する座標との間で領域を区切って底面とし、これが高さzを持つ角柱であるとして全ての座標について体積を積算する手法や、同図(b)に示すように、隣接する座標を相互に結んで対象物の表面を覆うように三角形を構成し、それらを投影した角柱を作り体積を積算する手法などがある。

産業上の利用分野


本発明は、センサ視点から放射状に投射して投射対象までの距離を計測する3次元計測センサを用いて体積を計測する体積計測方法、及び、センサ視点から投射対象に対し放射状に投射する3次元計測センサから得られる投射画像に基づいて計測される前記投射対象の3次元データを用いて、コンピュータに体積を計測させる体積計測プログラムに関するものである。
特に、建設機械や産業用ロボットの様な作業用アームがある場合には作業計画のプランニングや作業遂行量等の計測に、また、無人の移動車両に搭載した場合には、障害物までの空間の体積と自分の体積を比較することで自律航行するための指令値の導出に有用である。なお、本明細書において、体積とは、計測対象等の物体の体積の他に、投射領域等の空間の体積(容積)を含むものである。

特許請求の範囲 【請求項1】センサ視点から投射対象に対し放射状に投射して得られる投射画像から前記投射対象の3次元データを計測する3次元計測センサを用いて体積を計測する体積計測方法であって、
前記3次元計測センサから得られた前記3次元データに基づいて、前記センサ視点から前記投射画像内の注目画素を投影した前記投影対象上の微小投影面までの投射距離及び前記微小投影面の微小投影面積を導出するデータ導出ステップと、
前記センサ視点を頂点とし前記投射距離を高さとし前記微小投影面を底面とする微小錐体の要素体積を計測する要素体積計測ステップと、
前記要素体積を総ての微小投影面にまで積分して、前記センサ視点から前記投射対象までの投射領域の総体積を計測する総体積計測ステップと、
を具備することを特徴とする体積計測方法。
【請求項2】前記投射領域内に計測対象を設けずに計測した前記投射領域の総体積と、前記投射領域内に前記計測対象を設けて同一センサ視点から同一方向に投射して計測した投射領域の総体積と、を比較して、前記計測対象の体積を計測する比較計測ステップを具備することを特徴とする請求項1記載の体積計測方法。
【請求項3】過去に計測した前記投射領域の総体積と、同一センサ視点から同一方向に投射して計測した現在の投射領域の総体積と、を比較して、その体積変化量を計測する比較計測ステップを具備することを特徴とする請求項1記載の体積計測方法。
【請求項4】センサ視点から投射対象に対し放射状に投射する3次元計測センサから得られる投射画像に基づいて計測される前記投射対象の3次元データを用いて、コンピュータに体積を計測させる体積計測プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記3次元計測センサから得られた前記3次元データに基づいて、前記センサ視点から前記投射画像内の注目画素を投影した前記投影対象上の微小投影面までの投射距離及び前記微小投影面の微小投影面積を導出するデータ導出手段、
前記センサ視点を頂点とし前記投射距離を高さとし前記微小投影面を底面とする微小錐体の要素体積を計測する要素体積計測手段、
前記要素体積を総ての微小投影面にまで積分して、前記センサ視点から前記投射対象までの投射領域の総体積を計測する総体積計測手段、
として機能させることを特徴とする体積計測プログラム。
【請求項5】前記コンピュータを、更に、
前記投射領域内に計測対象を設けずに計測した前記投射領域の総体積と、前記投射領域内に前記計測対象を設けて同一センサ視点から同一方向に投射して計測した投射領域の総体積と、を比較して、前記計測対象の体積を計測する比較計測手段として機能させることを特徴とする請求項4記載の体積計測プログラム。
【請求項6】前記コンピュータを、更に、
過去に計測した前記投射領域の総体積と、同一センサ視点から同一方向に投射して計測した現在の投射領域の総体積と、を比較して、その体積変化量を計測する比較計測手段として機能させることを特徴とする請求項4記載の体積計測プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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