点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体
【課題】点群のグルーピング処理を効率よく実行できる点群データの処理方法、処理装置、処理プログラム及び記録媒体を提供する。
【解決手段】点群データの処理装置１００は、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データを、立体物毎にグループ化するための処理装置であり、記憶手段１０１と制御手段１０２とを有する。記憶手段１０１は、３次元座標を有する点データの集合である点群データ、及び少なくとも１つの立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを予め記憶する。制御手段１０２は、記憶手段から点群データ及び２次元図形データを取得し、点群データに含まれる点データのうち、２次元図形データを法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、選択された点データをグループ化する処理を行う。
【解決手段】点群データの処理装置１００は、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データを、立体物毎にグループ化するための処理装置であり、記憶手段１０１と制御手段１０２とを有する。記憶手段１０１は、３次元座標を有する点データの集合である点群データ、及び少なくとも１つの立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを予め記憶する。制御手段１０２は、記憶手段から点群データ及び２次元図形データを取得し、点群データに含まれる点データのうち、２次元図形データを法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、選択された点データをグループ化する処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体に関し、特にコンピュータによる点群データのグルーピング処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の立体形状を計測し、データとして記述するには、３次元レーザスキャナをはじめ、Ｘ線ＣＴ装置、表面計測プローブなどの３次元デジタイザが利用される。３次元デジタイザは、リバースエンジニアリングツールとも称される。これらの装置は、物体の表面を所定の密度でスキャンして、物体表面上のある点の３次元座標を含む点データを生成し、これらの点データの集合である点群データを出力する。
【０００３】
これらの点群データを、前記物体の立体形状を示す３次元モデルに変換することができれば、３次元ＣＡＤを用いてこの３次元モデルを取り扱うことが可能となる。例えば、特許文献１記載のデータ変換装置は、所定のアルゴリズムにより、点群データの一部をグルーピングし、このグルーピングされた点群に近似する平面や円柱面を定義し、これらの平面から３次元ソリッドモデルを生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２７５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のデータ変換装置においては、オペレータが点群の形状を見て、点群データから任意の基準点を指定し、さらに適切なグルーピングのアルゴリズムを選択することが必要であった。したがって、オペレータには、一定の熟練度や多大な工数が要求されていた。
【０００６】
例えば、工場建屋内の生産設備等のレイアウト検討（設備同士及び設備と柱等との干渉がないこと、所定のクリアランスが確保されていること等を確認し、配置を検討すること）、及び改造工事検討（設備の搬出、搬入及び移動の順序やその際のルート等を検討すること）を行う場合、オペレータは以下の工程をこなす必要がある。
【０００７】
オペレータは、まず、３次元レーザスキャナ等のリバースエンジニアリングツールを用いて生産設備等を測定し、点群データを得る。ついでオペレータは、点群データを、測定対象となった設備１台毎、工程毎、又はライン毎などの所定の単位にグルーピングする。この際、オペレータは、点群の形状を表示画面上で目視し、２次元ＣＡＤで予め作成されたレイアウト図等を参照しながら、設備、工程、ラインなどの形状、取合い等を識別し、手作業で点群をグルーピングしなければならない。
【０００８】
このように、従来の手法には、点群のグルーピングに多大な工数の手作業を要するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、点群のグルーピング処理を効率よく実行できる点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る点群データの処理装置は、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データを、前記立体物毎にグループ化するための処理装置であって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データ、及び少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを予め記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記点群データ及び前記２次元図形データを取得し、前記点群データに含まれる前記点データのうち、前記２次元図形データを法線方向に押し出して生成される領域に含まれる前記点データを選択し、前記選択された点データをグループ化する制御手段とを有するものである。
【００１１】
本発明においては、２次元図形を法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データをグループ化することにより、２次元図形を含むレイアウト図等を用いた効率的なグルーピングが可能である。
【００１２】
また、本発明に係る他の点群データの処理装置は、前記２次元図形が複数存在する場合、異なる前記２次元図形より生成される前記領域に含まれる点データを、それぞれ異なるグループに属するものとしてグループ化する前記制御手段を有するものである。
【００１３】
本発明においては、異なる２次元図形より生成される領域に含まれる点データをそれぞれ異なるグループに属させることにより、レイアウト図等において予め複数の設備が異なる２次元図形で描かれていれば、点データを設備毎に効率よくグルーピングすることが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る他の点群データの処理装置は、前記グループ化された点データそれぞれについて、他の点データとの距離を算出し、前記距離が所定の閾値以下である前記他の点データを、前記グループ化された点データと同じグループに属するものとしてグループ化する前記制御手段を有するものである。
【００１５】
本発明においては、レイアウト図上で複数の設備が重畳している場合であっても、これらの設備が現実には一定のクリアランスをもって上下に重畳しているような場合であれば、点データを正しいグループに効率よく属させることが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る他の点群データの処理装置は、前記点データにグループ識別子を付与することにより前記グループ化を行う前記制御手段を有するものである。
【００１７】
さらに、本発明に係る点群データの処理方法は、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、前記選択された点データをグループ化するものである。
【００１８】
さらに、本発明に係る点群データの処理プログラムは、所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、前記選択された点データをグループ化するものである。
【００１９】
さらに、本発明に係る点群データの処理プログラムが記憶された記録媒体は、所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、前記選択された点データをグループ化するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、点群のグルーピング処理を効率よく実行できる、点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の処理を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１にかかる点群データの例を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる２次元図形データの例を示す図である。
【図５】実施の形態１の処理を示す模式図である。
【図６】実施の形態１の処理を示す模式図である。
【図７】実施の形態２の処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２の処理を示す模式図である。
【図９】実施の形態２の処理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
発明者は、測定対象の点群データをグルーピングする際、２次元ＣＡＤ等で事前に作成された測定対象のレイアウト図等を利用することにより、点群のグルーピング処理を効率よく実行できることを見出した。
【００２３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
＜実施の形態１＞
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１にかかる装置１００の構成について説明する。
【００２５】
装置１００は、記憶手段１０１及び制御手段１０２を含む。
【００２６】
記憶手段１０１は、図示しない３次元デジタイザ等のリバースエンジニアリングツール等によって生成された点群データを予め記憶する。リバースエンジニアリングツールは、例えば複数の生産設備を含む生産ラインを測定対象とし、当該生産設備の表面を所定の密度でスキャンして、当該生産設備の立体形状を表す多数の点データを生成し、これらの点データの集合である点群データを出力する装置である。
【００２７】
また、記憶手段１０１は、２次元図形データを予め記憶する。２次元図形データは、典型的には、２次元ＣＡＤによって事前に作成された、上記生産設備のレイアウト図である。レイアウト図は、複数の生産設備をそれぞれ基準面（典型的には床面）に垂直投影した図面である。レイアウト図においては、各生産設備はそれぞれ１つの閉図形として表される。通常、この閉図形は、上述の垂直投影の像の輪郭線を表すものとなる。
【００２８】
このように、レイアウト図は、各生産設備を明確に分別するための情報を予め内包している。一方、点群データはかかる情報を保持していない。そこで、本実施の形態では、レイアウト図のかかる情報を利用し、点群データのグルーピングを行う。
【００２９】
記憶手段１０１は、典型的には、内部記憶装置（メモリ）であるが、点群データ及び２次元図形データを処理前に一時的に格納可能なものであればいかなるものであってもよい。例えば、記憶手段１０１は、外部記憶装置、記録媒体の読取装置、データ通信ポート又はキーボードやマウス等の入力装置等と接続された一時的記憶領域であってもよい。
【００３０】
制御手段１０２は、記憶手段１０１にアクセスして点群データ及び２次元図形データを取得し、点データを所定のアルゴリズムに従ってグループ化（グルーピング）する処理を行う。ここで、グルーピングとは、点群データに含まれる点データの一部又は全部を、所定の基準に従って選択し、選択された点データを１つの共通した属性を有するものとして分類する処理をいう。具体的には、選択された点データに、グループを示す識別子（グループ識別子）を属性として付加することによりグルーピングを実施し得る。
【００３１】
制御手段１０２は、典型的には、制御プログラムに基づいて、本装置内の各種処理を実行する中央制御装置（ＣＰＵ）である。制御プログラムは、本装置に関する処理をＣＰＵにより実行させるためのプログラムであり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の内部又は外部記憶装置に格納されている。これらのプログラムは、遠隔に設けられた記憶手段から通信網を介して取得するようにしてもよい。
【００３２】
このほか、装置１００は、グルーピング処理にかかる指示をオペレータが入力するための入力装置、グルーピング処理にかかる処理経過をオペレータに示すための出力装置を備えることとしても良い。典型的には、入力装置はマウス等の指示装置、キーボード等の文字入力装置等を含み得、出力装置はディスプレイ等の表示装置を含み得る。
【００３３】
つづいて、図２のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態１にかかる装置の処理について説明する。
【００３４】
Ｓ１０１：制御手段１０２は、記憶手段１０１から点群データ及び２次元図形データを読み出す。
【００３５】
まず、点群データについて説明する。３次元デジタイザ等のリバースエンジニアリングツール等は、例えば複数の生産設備を含む生産ラインを測定し、当該生産設備の立体形状を表す多数の点データを生成し、これらの点データの集合である点群データを出力する。記憶手段１０１は、当該リバースエンジニアリングツール等から直接転送され、又は伝送路や記録媒体等を介して転送される点群データを予め記憶している。
【００３６】
図３に、点群データの例を示す。本実施の形態では、点群データ２００は、個々の点データ２０１、２０２及び２０３等をそれぞれ１レコードとし、これらの複数のレコードが集合したテーブルの形で表される。これらの点データはそれぞれ、少なくとも３次元の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）、及びグループ識別子を属性として保持し得る。座標値は、リバースエンジニアリングツール等により設定される測定値である。グループ識別子は、後述のグルーピングの結果を保持するための属性である。グループ識別子は、現段階で属性値は保持されておらず、後述するステップＳ１０５において登録される。なお、属性としてのグループ識別子は、本ステップ（Ｓ１０１）の段階において必ずしも備えている必要はなく、本ステップ以降の任意のステップにおいて点データに付加することとしても良い。
【００３７】
つぎに、２次元図形データについて説明する。２次元図形データは、例えば複数の生産設備を含む生産ラインのレイアウト図であり、典型的には２次元ＣＡＤによって作成、出力される。記憶手段１０１は、当該２次元ＣＡＤ等から直接転送され、又は伝送路や記録媒体等を介して転送される２次元図形データを予め記憶している。
【００３８】
図４に、２次元図形データの例を示す。本実施の形態では、２次元図形データとしてのレイアウト図３００は、生産設備１、２及び３の基準面への垂直投影図である２次元の閉図形３０１、３０２及び３０３を含む。これらの２次元図形は、典型的には複数の頂点の２次元の座標値（ｘ，ｙ）を属性として保持している。
【００３９】
Ｓ１０２：制御手段１０２は、点群データと２次元図形データの重ね合わせ処理を行う。
【００４０】
重ね合わせ処理は、オペレータが、図示しない出力装置に表示される点群データ及び２次元図形データの像を見ながら、図示しない入力装置を用いて基準点を指定し、制御手段１０２が、前記基準点にしたがって点群データ及び２次元図形データを配置することにより実行し得る。ここで、基準点としては、点群データ及び２次元図形データに含まれる、柱などの座標を指定することが望ましい。
【００４１】
あるいは、重ね合わせ処理は、制御手段１０２が、点群データ及び２次元図形データに含まれる基準点を自動的に認識することにより、オペレータの操作を要せずに実行し得る。基準点の自動認識は、例えば、基準点に予め特別の属性を保持させ、制御手段１０２がその属性を有する点を選択すること等により実行し得る。
【００４２】
図５を用いて、重ね合わせ処理についてさらに説明する。重ね合わせ処理においては、図５に示すように、レイアウト図に含まれる２次元図形データの外形線と、点群データにより表される生産設備の外形のフロア面への垂直投影像とが一致するように、両者を配置することが望ましい。
【００４３】
Ｓ１０３：制御手段１０２は、２次元図形を法線方向に押し出して、囲い面を生成する処理を行う。
【００４４】
図６を用いて、囲い面の生成処理について説明する。図６に示すように、制御手段１０２は、２次元図形３０１、３０２及び３０３の外形線を、これらの図形の法線方向、すなわちｚ方向に押し出して、囲い面Ａ１、Ａ２及びＡ３を作成する。この処理は、例えば汎用の３次元ＣＡＤ等が備える標準機能等により実現可能である。
【００４５】
なお、本実施の形態のように、測定対象である生産設備がすべて基準面すなわちフロア面より上に存在する場合、外形線の押し出し方向は上方すなわち正のｚ方向のみで良い。ただし、測定対象が基準面より下にも存在する場合には、制御手段１０２は、外形線を下方すなわち負のｚ方向にも押し出す処理を行う必要がある。
【００４６】
Ｓ１０４：制御手段１０２は、点群データに含まれるすべての点データのうち、最も高い位置に存在する点データ、すなわちｚの値が最大である点データを特定する。つづいて、制御手段１０２は、当該特定された点データのｚ以上の高さを有する平面Ｔを生成する。つまり、図６に示すように、すべての点データが平面Ｔより下方に収まるような高さｚを持つ平面Ｔを生成する処理を行う。
【００４７】
なお、本実施の形態のように、測定対象である生産設備がすべて基準面すなわちフロア面より上に存在する場合、生成する平面は上記Ｔのみで良い。ただし、測定対象が基準面より下にも存在する場合には、制御手段１０２は、すべての点データが平面Ｕより上方に収まるような高さｚを持つ平面Ｕも、併せて生成する必要がある。
【００４８】
Ｓ１０５：制御手段１０２は、囲い面Ａ１、Ａ２又はＡ３と、平面Ｔ及び基準面（又は、平面Ｕを生成した場合は平面Ｕ）とで囲まれる領域Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に含まれる点データを、それぞれ選択する。つづいて、制御手段１０２は、領域Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に含まれる点データを、それぞれグループＧ１、Ｇ２及びＧ３に属するものとしてグルーピングする。
【００４９】
グルーピングは、典型的には、制御手段１０２が、グルーピングの対象となる点データに対し、グループ識別子を付与することにより行い得る。図３に示すように、本実施の形態では、制御手段１０２は、点データを表すレコードに、グループ識別子を示す値を登録することにより、グルーピング処理を行う。例えば、ＩＤが１である点データが、グループＧ１に分類された場合、当該点データのレコードのグループ識別子のカラムに、グループ識別子としてＧ１が登録される。
【００５０】
本実施の形態においては、制御手段１０２が、２次元図形を法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データをグループ化することにより、２次元図形を含むレイアウト図等を用いた効率的なグルーピングが可能である。
【００５１】
また、本実施の形態においては、制御手段１０２が、異なる２次元図形より生成される領域に含まれる点データをそれぞれ異なるグループに属させることにより、レイアウト図等において予め複数の設備が異なる２次元図形で描かれていれば、点データを設備毎に効率よくグルーピングすることが可能である。
【００５２】
＜実施の形態２＞
上述の実施の形態１は、レイアウト図において、各生産設備の輪郭線がそれぞれ１つの閉図形として独立に存在している場合、すなわち輪郭線が互いに交錯等していない場合を前提としていた。しかしながら、生産設備が上下に交錯して、すなわち折り重なるように配置されている場合には、輪郭線も交錯してしまうため、実施の形態１に示した処理を単純に適用することができない。
【００５３】
一方、レイアウト図においては、輪郭線が交錯する場合、オペレータにより、又はＣＡＤソフトウェア等による自動処理により陰線処理がなされるのが一般的である。この場合、下方に位置する生産設備の輪郭線は、上方に位置する生産設備の輪郭線によって一部切り欠かれた形状の閉図形として表される。このような処理が予め施されたレイアウト図を用いれば、各生産設備は不完全ながらも独立した閉図形として表されるため、実施の形態１の方法で一応のグルーピングを行うことができる。
【００５４】
ただし、このような場合、実施の形態１として示した方法をそのまま適用したのでは、適切なグルーピング結果を得ることができない。そこで、以下に、本発明の実施の形態２として、かかる不適切なグルーピング結果を補正するための方法を示す。
【００５５】
まず、本発明の実施の形態２にかかる装置１００の構成について説明する。
【００５６】
本実施の形態に係る装置１００は、実施の形態１にかかる装置１００と同等の構成を有する。すなわち、装置１００は、２次元図形及び点群データの入力を受け付ける入力手段１０１、グルーピング処理を行う制御手段１０２、及び処理結果の出力先である出力手段１０３を含む。
【００５７】
本実施の形態は、制御手段１０２が、上述の処理に加え、グルーピング処理に付随する補正処理を実行し得る点に特徴を有する。なお、補正処理の詳細については後述する。
【００５８】
つづいて、図７を用いて、本発明の実施の形態２にかかる装置１００における処理について説明する。
【００５９】
ステップＳ１０１ないしＳ１０５における処理は、実施の形態１におけるものと同等である。
【００６０】
すなわち、入力手段１０１は、点群データ及び２次元図形データの入力を受け付ける（Ｓ１０１）。つぎに、制御手段１０２は、入力手段１０１から点群データ及び２次元図形データを読み出し、点群データと２次元図形データの重ね合わせ処理を行う（Ｓ１０２）。つづいて、制御手段１０２は、２次元図形を法線方向に押し出して、囲い面を生成する処理を行う（Ｓ１０３）。さらに、制御手段１０２は、すべての点データが平面Ｔより下方に収まるような高さｚを持つ平面Ｔを生成する処理を行う（Ｓ１０４）。そして、制御手段１０２は、上記囲い面、平面Ｔ及び基準面（又は、平面Ｕを生成した場合は平面Ｕ）で囲まれる領域に含まれる点データをグルーピングする（Ｓ１０５）。
【００６１】
本実施の形態は、制御手段１０２が、上記処理に加えて、以下の補正処理（Ｓ１０６ないしＳ１０７）を実施し得る点に特徴を有する。
【００６２】
Ｓ１０６：制御手段１０２は、点データそれぞれについて、他の点データとの距離をそれぞれ算出する。
【００６３】
図３を用いて、これらの処理についてさらに説明する。本実施の形態では、点データは図３に示すようなテーブルに格納されたレコードとして表されている。制御手段１０２は、まず、処理対象となる１つのレコードを特定する。例えば、まずＩＤが１である点データを処理対象とする。
【００６４】
つづいて、制御手段１０２は、ＩＤが１である点データと、他の点データとの距離を算出する。具体的には、ＩＤが２である点データとの距離、ＩＤが３である点データの距離等を順次算出する。
【００６５】
ここで、制御手段１０２は、処理対象の点データと、他のすべての点データとの距離を算出することが望ましい。ただし、計算量低減の観点から、他の点データを、グループ識別子がすでに付与されているものに限定しても差し支えない。
【００６６】
Ｓ１０７：制御手段１０２は、ステップＳ１０６において算出された距離が所定の閾値以下である他の点データを、処理対象の点データと同じグループに属するものとみなしてグルーピングする処理を行う。
【００６７】
図３を用いて、これらの処理についてさらに説明する。制御手段１０２は、処理対象の点データとの距離が所定の閾値以下であった他の点データのグループ識別子を、処理対象の点データのグループ識別子で更新する。例えば、ＩＤが１である点データが処理対象であった場合、この点データとＩＤが２である点データとの距離が、所定の閾値以下であったならば、ＩＤが２である点データのグループ識別子を、ＩＤが１である点データのグループ識別子Ｇ１で更新する。
【００６８】
ここで、所定の閾値は、図示しない記憶手段に予め保持されていても良く、入力手段１０１又は図示しない入力装置等を介して入力されるものでもよい。あるいは、制御プログラムが予め保持していても良い。
【００６９】
制御手段１０２は、同様の処理を、すべての点データに対して実行する。すなわち、ＩＤが１である点データを処理対象とした上記処理が終了したならば、ＩＤが２である点データを処理対象として、同様の処理を繰り返す。かかる処理を、すべての点データが１度は処理対象となるまで、繰り返し実行する。ただし、計算量低減の観点から、処理対象となるべき点データを、グループ識別子がすでに付与されているものに限定しても差し支えない。
【００７０】
ここで、図８及び図９を用いて、ステップＳ１０６ないしＳ１０７における処理の意義について説明する。
【００７１】
生産設備等は、互いに干渉しないよう一定のクリアランスを保ちながらも、上下に交錯して配置される場合がある。一方、レイアウト図は、このような上下方向の交錯に関する情報を有しない。よって、ステップＳ１０５のように、単純にレイアウト図に基づいてグルーピングを行うと、不適当なグルーピングが行われてしまうことがある。
【００７２】
図８に、不適当なグルーピングの一例を示す。この例では、実際の生産ラインでは、設備１の一部と設備２の一部とが上下に交錯した状態で配置されている。一方、レイアウト図では、設備２の投影図の一部を覆う形で、設備１の投影図が描かれている。このような場合、ステップＳ１０５のように、レイアウト図を押し出して得られる領域を用いて単純にグルーピングを行うと、本来設備２を表す（グループＧ２として分類される）はずの点データも、設備１を表すグループＧ１として認識されてしまう。
【００７３】
発明者は、こうした問題を解決するため、以下の点に着目した。通常、生産設備は、互いに干渉しないよう一定以上のクリアランスを隔てて配置されている。具体的には、通常数１０ないし数１００ミリメートルのクリアランスが確保される。一方、点データのピッチは、通常数ミリメートルである。
【００７４】
そこで、本実施の形態の制御手段１０２は、このクリアランスより小さく、かつ点データのピッチより十分大きい距離を閾値とし、当該閾値以内の距離にある点データ同士を同じグループに属するものとみなすような補正処理を行う（図９参照）。これにより、例えば設備２を表す点データであって、不適当にもグループＧ１にグルーピングされてしまった点データが存在しても、適切にグループＧ２にグルーピングされた他の点データからの距離が閾値以下であれば、補正処理の対象となり、順次適切なグループ識別子が付与される。
【００７５】
本実施の形態においては、制御手段１０２は、レイアウト図上で複数の設備が重畳して描かれている場合であって、これらの設備が現実には一定のクリアランスをもって上下に交錯しているような場合であっても、点データを正しいグループに効率よく属させることが可能である。
【００７６】
＜その他の実施の形態＞
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７７】
例えば、上述の実施の形態においては、生産設備を含む生産ラインが測定対象である場合を例として説明した。しかしながら、測定対象は、３次元レーザスキャナ、Ｘ線ＣＴ装置、及び表面計測プローブ等の３次元デジタイザ等を含むリバースエンジニアリングツールで測定可能なものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、地形及び建造物等を測定対象とすることができる。
【００７８】
また、上述の実施の形態においては、３次元デジタイザ等のリバースエンジニアリングツールにより出力される点データをグルーピング処理の対象とする場合を例として説明した。しかしながら、グルーピング処理の対象は、少なくとも３次元座標を有するデータであれば、いかなるものであっても良い。例えば、地形及び建造物等の３次元座標データを含む地理情報データ、恒星及び惑星等の座標データを含む天体情報データ等を処理対象とすることができる。また、処理対象は必ずしも点データである必要はなく、３次元座標データを含む２次元図形や３次元ソリッドデータであっても差し支えない。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 点群データの処理装置
１０１ 記憶手段
１０２ 制御手段
２００ 点群データ
２０１ 点データ
２０２ 点データ
２０３ 点データ
３００ レイアウト図
３０１ ２次元図形データ
３０２ ２次元図形データ
３０３ ２次元図形データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体に関し、特にコンピュータによる点群データのグルーピング処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の立体形状を計測し、データとして記述するには、３次元レーザスキャナをはじめ、Ｘ線ＣＴ装置、表面計測プローブなどの３次元デジタイザが利用される。３次元デジタイザは、リバースエンジニアリングツールとも称される。これらの装置は、物体の表面を所定の密度でスキャンして、物体表面上のある点の３次元座標を含む点データを生成し、これらの点データの集合である点群データを出力する。
【０００３】
これらの点群データを、前記物体の立体形状を示す３次元モデルに変換することができれば、３次元ＣＡＤを用いてこの３次元モデルを取り扱うことが可能となる。例えば、特許文献１記載のデータ変換装置は、所定のアルゴリズムにより、点群データの一部をグルーピングし、このグルーピングされた点群に近似する平面や円柱面を定義し、これらの平面から３次元ソリッドモデルを生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２７５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のデータ変換装置においては、オペレータが点群の形状を見て、点群データから任意の基準点を指定し、さらに適切なグルーピングのアルゴリズムを選択することが必要であった。したがって、オペレータには、一定の熟練度や多大な工数が要求されていた。
【０００６】
例えば、工場建屋内の生産設備等のレイアウト検討（設備同士及び設備と柱等との干渉がないこと、所定のクリアランスが確保されていること等を確認し、配置を検討すること）、及び改造工事検討（設備の搬出、搬入及び移動の順序やその際のルート等を検討すること）を行う場合、オペレータは以下の工程をこなす必要がある。
【０００７】
オペレータは、まず、３次元レーザスキャナ等のリバースエンジニアリングツールを用いて生産設備等を測定し、点群データを得る。ついでオペレータは、点群データを、測定対象となった設備１台毎、工程毎、又はライン毎などの所定の単位にグルーピングする。この際、オペレータは、点群の形状を表示画面上で目視し、２次元ＣＡＤで予め作成されたレイアウト図等を参照しながら、設備、工程、ラインなどの形状、取合い等を識別し、手作業で点群をグルーピングしなければならない。
【０００８】
このように、従来の手法には、点群のグルーピングに多大な工数の手作業を要するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、点群のグルーピング処理を効率よく実行できる点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る点群データの処理装置は、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データを、前記立体物毎にグループ化するための処理装置であって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データ、及び少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを予め記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記点群データ及び前記２次元図形データを取得し、前記点群データに含まれる前記点データのうち、前記２次元図形データを法線方向に押し出して生成される領域に含まれる前記点データを選択し、前記選択された点データをグループ化する制御手段とを有するものである。
【００１１】
本発明においては、２次元図形を法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データをグループ化することにより、２次元図形を含むレイアウト図等を用いた効率的なグルーピングが可能である。
【００１２】
また、本発明に係る他の点群データの処理装置は、前記２次元図形が複数存在する場合、異なる前記２次元図形より生成される前記領域に含まれる点データを、それぞれ異なるグループに属するものとしてグループ化する前記制御手段を有するものである。
【００１３】
本発明においては、異なる２次元図形より生成される領域に含まれる点データをそれぞれ異なるグループに属させることにより、レイアウト図等において予め複数の設備が異なる２次元図形で描かれていれば、点データを設備毎に効率よくグルーピングすることが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る他の点群データの処理装置は、前記グループ化された点データそれぞれについて、他の点データとの距離を算出し、前記距離が所定の閾値以下である前記他の点データを、前記グループ化された点データと同じグループに属するものとしてグループ化する前記制御手段を有するものである。
【００１５】
本発明においては、レイアウト図上で複数の設備が重畳している場合であっても、これらの設備が現実には一定のクリアランスをもって上下に重畳しているような場合であれば、点データを正しいグループに効率よく属させることが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る他の点群データの処理装置は、前記点データにグループ識別子を付与することにより前記グループ化を行う前記制御手段を有するものである。
【００１７】
さらに、本発明に係る点群データの処理方法は、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、前記選択された点データをグループ化するものである。
【００１８】
さらに、本発明に係る点群データの処理プログラムは、所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、前記選択された点データをグループ化するものである。
【００１９】
さらに、本発明に係る点群データの処理プログラムが記憶された記録媒体は、所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、前記選択された点データをグループ化するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、点群のグルーピング処理を効率よく実行できる、点群データの処理装置、処理方法、処理プログラム及び記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の処理を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１にかかる点群データの例を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる２次元図形データの例を示す図である。
【図５】実施の形態１の処理を示す模式図である。
【図６】実施の形態１の処理を示す模式図である。
【図７】実施の形態２の処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２の処理を示す模式図である。
【図９】実施の形態２の処理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
発明者は、測定対象の点群データをグルーピングする際、２次元ＣＡＤ等で事前に作成された測定対象のレイアウト図等を利用することにより、点群のグルーピング処理を効率よく実行できることを見出した。
【００２３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
＜実施の形態１＞
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１にかかる装置１００の構成について説明する。
【００２５】
装置１００は、記憶手段１０１及び制御手段１０２を含む。
【００２６】
記憶手段１０１は、図示しない３次元デジタイザ等のリバースエンジニアリングツール等によって生成された点群データを予め記憶する。リバースエンジニアリングツールは、例えば複数の生産設備を含む生産ラインを測定対象とし、当該生産設備の表面を所定の密度でスキャンして、当該生産設備の立体形状を表す多数の点データを生成し、これらの点データの集合である点群データを出力する装置である。
【００２７】
また、記憶手段１０１は、２次元図形データを予め記憶する。２次元図形データは、典型的には、２次元ＣＡＤによって事前に作成された、上記生産設備のレイアウト図である。レイアウト図は、複数の生産設備をそれぞれ基準面（典型的には床面）に垂直投影した図面である。レイアウト図においては、各生産設備はそれぞれ１つの閉図形として表される。通常、この閉図形は、上述の垂直投影の像の輪郭線を表すものとなる。
【００２８】
このように、レイアウト図は、各生産設備を明確に分別するための情報を予め内包している。一方、点群データはかかる情報を保持していない。そこで、本実施の形態では、レイアウト図のかかる情報を利用し、点群データのグルーピングを行う。
【００２９】
記憶手段１０１は、典型的には、内部記憶装置（メモリ）であるが、点群データ及び２次元図形データを処理前に一時的に格納可能なものであればいかなるものであってもよい。例えば、記憶手段１０１は、外部記憶装置、記録媒体の読取装置、データ通信ポート又はキーボードやマウス等の入力装置等と接続された一時的記憶領域であってもよい。
【００３０】
制御手段１０２は、記憶手段１０１にアクセスして点群データ及び２次元図形データを取得し、点データを所定のアルゴリズムに従ってグループ化（グルーピング）する処理を行う。ここで、グルーピングとは、点群データに含まれる点データの一部又は全部を、所定の基準に従って選択し、選択された点データを１つの共通した属性を有するものとして分類する処理をいう。具体的には、選択された点データに、グループを示す識別子（グループ識別子）を属性として付加することによりグルーピングを実施し得る。
【００３１】
制御手段１０２は、典型的には、制御プログラムに基づいて、本装置内の各種処理を実行する中央制御装置（ＣＰＵ）である。制御プログラムは、本装置に関する処理をＣＰＵにより実行させるためのプログラムであり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の内部又は外部記憶装置に格納されている。これらのプログラムは、遠隔に設けられた記憶手段から通信網を介して取得するようにしてもよい。
【００３２】
このほか、装置１００は、グルーピング処理にかかる指示をオペレータが入力するための入力装置、グルーピング処理にかかる処理経過をオペレータに示すための出力装置を備えることとしても良い。典型的には、入力装置はマウス等の指示装置、キーボード等の文字入力装置等を含み得、出力装置はディスプレイ等の表示装置を含み得る。
【００３３】
つづいて、図２のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態１にかかる装置の処理について説明する。
【００３４】
Ｓ１０１：制御手段１０２は、記憶手段１０１から点群データ及び２次元図形データを読み出す。
【００３５】
まず、点群データについて説明する。３次元デジタイザ等のリバースエンジニアリングツール等は、例えば複数の生産設備を含む生産ラインを測定し、当該生産設備の立体形状を表す多数の点データを生成し、これらの点データの集合である点群データを出力する。記憶手段１０１は、当該リバースエンジニアリングツール等から直接転送され、又は伝送路や記録媒体等を介して転送される点群データを予め記憶している。
【００３６】
図３に、点群データの例を示す。本実施の形態では、点群データ２００は、個々の点データ２０１、２０２及び２０３等をそれぞれ１レコードとし、これらの複数のレコードが集合したテーブルの形で表される。これらの点データはそれぞれ、少なくとも３次元の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）、及びグループ識別子を属性として保持し得る。座標値は、リバースエンジニアリングツール等により設定される測定値である。グループ識別子は、後述のグルーピングの結果を保持するための属性である。グループ識別子は、現段階で属性値は保持されておらず、後述するステップＳ１０５において登録される。なお、属性としてのグループ識別子は、本ステップ（Ｓ１０１）の段階において必ずしも備えている必要はなく、本ステップ以降の任意のステップにおいて点データに付加することとしても良い。
【００３７】
つぎに、２次元図形データについて説明する。２次元図形データは、例えば複数の生産設備を含む生産ラインのレイアウト図であり、典型的には２次元ＣＡＤによって作成、出力される。記憶手段１０１は、当該２次元ＣＡＤ等から直接転送され、又は伝送路や記録媒体等を介して転送される２次元図形データを予め記憶している。
【００３８】
図４に、２次元図形データの例を示す。本実施の形態では、２次元図形データとしてのレイアウト図３００は、生産設備１、２及び３の基準面への垂直投影図である２次元の閉図形３０１、３０２及び３０３を含む。これらの２次元図形は、典型的には複数の頂点の２次元の座標値（ｘ，ｙ）を属性として保持している。
【００３９】
Ｓ１０２：制御手段１０２は、点群データと２次元図形データの重ね合わせ処理を行う。
【００４０】
重ね合わせ処理は、オペレータが、図示しない出力装置に表示される点群データ及び２次元図形データの像を見ながら、図示しない入力装置を用いて基準点を指定し、制御手段１０２が、前記基準点にしたがって点群データ及び２次元図形データを配置することにより実行し得る。ここで、基準点としては、点群データ及び２次元図形データに含まれる、柱などの座標を指定することが望ましい。
【００４１】
あるいは、重ね合わせ処理は、制御手段１０２が、点群データ及び２次元図形データに含まれる基準点を自動的に認識することにより、オペレータの操作を要せずに実行し得る。基準点の自動認識は、例えば、基準点に予め特別の属性を保持させ、制御手段１０２がその属性を有する点を選択すること等により実行し得る。
【００４２】
図５を用いて、重ね合わせ処理についてさらに説明する。重ね合わせ処理においては、図５に示すように、レイアウト図に含まれる２次元図形データの外形線と、点群データにより表される生産設備の外形のフロア面への垂直投影像とが一致するように、両者を配置することが望ましい。
【００４３】
Ｓ１０３：制御手段１０２は、２次元図形を法線方向に押し出して、囲い面を生成する処理を行う。
【００４４】
図６を用いて、囲い面の生成処理について説明する。図６に示すように、制御手段１０２は、２次元図形３０１、３０２及び３０３の外形線を、これらの図形の法線方向、すなわちｚ方向に押し出して、囲い面Ａ１、Ａ２及びＡ３を作成する。この処理は、例えば汎用の３次元ＣＡＤ等が備える標準機能等により実現可能である。
【００４５】
なお、本実施の形態のように、測定対象である生産設備がすべて基準面すなわちフロア面より上に存在する場合、外形線の押し出し方向は上方すなわち正のｚ方向のみで良い。ただし、測定対象が基準面より下にも存在する場合には、制御手段１０２は、外形線を下方すなわち負のｚ方向にも押し出す処理を行う必要がある。
【００４６】
Ｓ１０４：制御手段１０２は、点群データに含まれるすべての点データのうち、最も高い位置に存在する点データ、すなわちｚの値が最大である点データを特定する。つづいて、制御手段１０２は、当該特定された点データのｚ以上の高さを有する平面Ｔを生成する。つまり、図６に示すように、すべての点データが平面Ｔより下方に収まるような高さｚを持つ平面Ｔを生成する処理を行う。
【００４７】
なお、本実施の形態のように、測定対象である生産設備がすべて基準面すなわちフロア面より上に存在する場合、生成する平面は上記Ｔのみで良い。ただし、測定対象が基準面より下にも存在する場合には、制御手段１０２は、すべての点データが平面Ｕより上方に収まるような高さｚを持つ平面Ｕも、併せて生成する必要がある。
【００４８】
Ｓ１０５：制御手段１０２は、囲い面Ａ１、Ａ２又はＡ３と、平面Ｔ及び基準面（又は、平面Ｕを生成した場合は平面Ｕ）とで囲まれる領域Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に含まれる点データを、それぞれ選択する。つづいて、制御手段１０２は、領域Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に含まれる点データを、それぞれグループＧ１、Ｇ２及びＧ３に属するものとしてグルーピングする。
【００４９】
グルーピングは、典型的には、制御手段１０２が、グルーピングの対象となる点データに対し、グループ識別子を付与することにより行い得る。図３に示すように、本実施の形態では、制御手段１０２は、点データを表すレコードに、グループ識別子を示す値を登録することにより、グルーピング処理を行う。例えば、ＩＤが１である点データが、グループＧ１に分類された場合、当該点データのレコードのグループ識別子のカラムに、グループ識別子としてＧ１が登録される。
【００５０】
本実施の形態においては、制御手段１０２が、２次元図形を法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データをグループ化することにより、２次元図形を含むレイアウト図等を用いた効率的なグルーピングが可能である。
【００５１】
また、本実施の形態においては、制御手段１０２が、異なる２次元図形より生成される領域に含まれる点データをそれぞれ異なるグループに属させることにより、レイアウト図等において予め複数の設備が異なる２次元図形で描かれていれば、点データを設備毎に効率よくグルーピングすることが可能である。
【００５２】
＜実施の形態２＞
上述の実施の形態１は、レイアウト図において、各生産設備の輪郭線がそれぞれ１つの閉図形として独立に存在している場合、すなわち輪郭線が互いに交錯等していない場合を前提としていた。しかしながら、生産設備が上下に交錯して、すなわち折り重なるように配置されている場合には、輪郭線も交錯してしまうため、実施の形態１に示した処理を単純に適用することができない。
【００５３】
一方、レイアウト図においては、輪郭線が交錯する場合、オペレータにより、又はＣＡＤソフトウェア等による自動処理により陰線処理がなされるのが一般的である。この場合、下方に位置する生産設備の輪郭線は、上方に位置する生産設備の輪郭線によって一部切り欠かれた形状の閉図形として表される。このような処理が予め施されたレイアウト図を用いれば、各生産設備は不完全ながらも独立した閉図形として表されるため、実施の形態１の方法で一応のグルーピングを行うことができる。
【００５４】
ただし、このような場合、実施の形態１として示した方法をそのまま適用したのでは、適切なグルーピング結果を得ることができない。そこで、以下に、本発明の実施の形態２として、かかる不適切なグルーピング結果を補正するための方法を示す。
【００５５】
まず、本発明の実施の形態２にかかる装置１００の構成について説明する。
【００５６】
本実施の形態に係る装置１００は、実施の形態１にかかる装置１００と同等の構成を有する。すなわち、装置１００は、２次元図形及び点群データの入力を受け付ける入力手段１０１、グルーピング処理を行う制御手段１０２、及び処理結果の出力先である出力手段１０３を含む。
【００５７】
本実施の形態は、制御手段１０２が、上述の処理に加え、グルーピング処理に付随する補正処理を実行し得る点に特徴を有する。なお、補正処理の詳細については後述する。
【００５８】
つづいて、図７を用いて、本発明の実施の形態２にかかる装置１００における処理について説明する。
【００５９】
ステップＳ１０１ないしＳ１０５における処理は、実施の形態１におけるものと同等である。
【００６０】
すなわち、入力手段１０１は、点群データ及び２次元図形データの入力を受け付ける（Ｓ１０１）。つぎに、制御手段１０２は、入力手段１０１から点群データ及び２次元図形データを読み出し、点群データと２次元図形データの重ね合わせ処理を行う（Ｓ１０２）。つづいて、制御手段１０２は、２次元図形を法線方向に押し出して、囲い面を生成する処理を行う（Ｓ１０３）。さらに、制御手段１０２は、すべての点データが平面Ｔより下方に収まるような高さｚを持つ平面Ｔを生成する処理を行う（Ｓ１０４）。そして、制御手段１０２は、上記囲い面、平面Ｔ及び基準面（又は、平面Ｕを生成した場合は平面Ｕ）で囲まれる領域に含まれる点データをグルーピングする（Ｓ１０５）。
【００６１】
本実施の形態は、制御手段１０２が、上記処理に加えて、以下の補正処理（Ｓ１０６ないしＳ１０７）を実施し得る点に特徴を有する。
【００６２】
Ｓ１０６：制御手段１０２は、点データそれぞれについて、他の点データとの距離をそれぞれ算出する。
【００６３】
図３を用いて、これらの処理についてさらに説明する。本実施の形態では、点データは図３に示すようなテーブルに格納されたレコードとして表されている。制御手段１０２は、まず、処理対象となる１つのレコードを特定する。例えば、まずＩＤが１である点データを処理対象とする。
【００６４】
つづいて、制御手段１０２は、ＩＤが１である点データと、他の点データとの距離を算出する。具体的には、ＩＤが２である点データとの距離、ＩＤが３である点データの距離等を順次算出する。
【００６５】
ここで、制御手段１０２は、処理対象の点データと、他のすべての点データとの距離を算出することが望ましい。ただし、計算量低減の観点から、他の点データを、グループ識別子がすでに付与されているものに限定しても差し支えない。
【００６６】
Ｓ１０７：制御手段１０２は、ステップＳ１０６において算出された距離が所定の閾値以下である他の点データを、処理対象の点データと同じグループに属するものとみなしてグルーピングする処理を行う。
【００６７】
図３を用いて、これらの処理についてさらに説明する。制御手段１０２は、処理対象の点データとの距離が所定の閾値以下であった他の点データのグループ識別子を、処理対象の点データのグループ識別子で更新する。例えば、ＩＤが１である点データが処理対象であった場合、この点データとＩＤが２である点データとの距離が、所定の閾値以下であったならば、ＩＤが２である点データのグループ識別子を、ＩＤが１である点データのグループ識別子Ｇ１で更新する。
【００６８】
ここで、所定の閾値は、図示しない記憶手段に予め保持されていても良く、入力手段１０１又は図示しない入力装置等を介して入力されるものでもよい。あるいは、制御プログラムが予め保持していても良い。
【００６９】
制御手段１０２は、同様の処理を、すべての点データに対して実行する。すなわち、ＩＤが１である点データを処理対象とした上記処理が終了したならば、ＩＤが２である点データを処理対象として、同様の処理を繰り返す。かかる処理を、すべての点データが１度は処理対象となるまで、繰り返し実行する。ただし、計算量低減の観点から、処理対象となるべき点データを、グループ識別子がすでに付与されているものに限定しても差し支えない。
【００７０】
ここで、図８及び図９を用いて、ステップＳ１０６ないしＳ１０７における処理の意義について説明する。
【００７１】
生産設備等は、互いに干渉しないよう一定のクリアランスを保ちながらも、上下に交錯して配置される場合がある。一方、レイアウト図は、このような上下方向の交錯に関する情報を有しない。よって、ステップＳ１０５のように、単純にレイアウト図に基づいてグルーピングを行うと、不適当なグルーピングが行われてしまうことがある。
【００７２】
図８に、不適当なグルーピングの一例を示す。この例では、実際の生産ラインでは、設備１の一部と設備２の一部とが上下に交錯した状態で配置されている。一方、レイアウト図では、設備２の投影図の一部を覆う形で、設備１の投影図が描かれている。このような場合、ステップＳ１０５のように、レイアウト図を押し出して得られる領域を用いて単純にグルーピングを行うと、本来設備２を表す（グループＧ２として分類される）はずの点データも、設備１を表すグループＧ１として認識されてしまう。
【００７３】
発明者は、こうした問題を解決するため、以下の点に着目した。通常、生産設備は、互いに干渉しないよう一定以上のクリアランスを隔てて配置されている。具体的には、通常数１０ないし数１００ミリメートルのクリアランスが確保される。一方、点データのピッチは、通常数ミリメートルである。
【００７４】
そこで、本実施の形態の制御手段１０２は、このクリアランスより小さく、かつ点データのピッチより十分大きい距離を閾値とし、当該閾値以内の距離にある点データ同士を同じグループに属するものとみなすような補正処理を行う（図９参照）。これにより、例えば設備２を表す点データであって、不適当にもグループＧ１にグルーピングされてしまった点データが存在しても、適切にグループＧ２にグルーピングされた他の点データからの距離が閾値以下であれば、補正処理の対象となり、順次適切なグループ識別子が付与される。
【００７５】
本実施の形態においては、制御手段１０２は、レイアウト図上で複数の設備が重畳して描かれている場合であって、これらの設備が現実には一定のクリアランスをもって上下に交錯しているような場合であっても、点データを正しいグループに効率よく属させることが可能である。
【００７６】
＜その他の実施の形態＞
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７７】
例えば、上述の実施の形態においては、生産設備を含む生産ラインが測定対象である場合を例として説明した。しかしながら、測定対象は、３次元レーザスキャナ、Ｘ線ＣＴ装置、及び表面計測プローブ等の３次元デジタイザ等を含むリバースエンジニアリングツールで測定可能なものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、地形及び建造物等を測定対象とすることができる。
【００７８】
また、上述の実施の形態においては、３次元デジタイザ等のリバースエンジニアリングツールにより出力される点データをグルーピング処理の対象とする場合を例として説明した。しかしながら、グルーピング処理の対象は、少なくとも３次元座標を有するデータであれば、いかなるものであっても良い。例えば、地形及び建造物等の３次元座標データを含む地理情報データ、恒星及び惑星等の座標データを含む天体情報データ等を処理対象とすることができる。また、処理対象は必ずしも点データである必要はなく、３次元座標データを含む２次元図形や３次元ソリッドデータであっても差し支えない。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 点群データの処理装置
１０１ 記憶手段
１０２ 制御手段
２００ 点群データ
２０１ 点データ
２０２ 点データ
２０３ 点データ
３００ レイアウト図
３０１ ２次元図形データ
３０２ ２次元図形データ
３０３ ２次元図形データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データを、前記立体物毎にグループ化するための処理装置であって、
３次元座標を有する点データの集合である前記点群データ、及び少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記点群データ及び前記２次元図形データを取得し、前記点群データに含まれる前記点データのうち、前記２次元図形データを法線方向に押し出して生成される領域に含まれる前記点データを選択し、前記選択された点データをグループ化する制御手段とを有する
点群データの処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記２次元図形が複数存在する場合、
異なる前記２次元図形より生成される前記領域に含まれる点データを、それぞれ異なるグループに属するものとしてグループ化する
請求項１記載の点群データの処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記グループ化された点データそれぞれについて、
他の点データとの距離を算出し、
前記距離が所定の閾値以下である前記他の点データを、前記グループ化された点データと同じグループに属するものとしてグループ化する
請求項１ないし２いずれか１項記載の点群データの処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記点データにグループ識別子を付与することにより前記グループ化を行う
請求項１ないし３いずれか１項記載の点群データの処理装置。
【請求項５】
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、
少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、
前記選択された点データをグループ化する
点群データの処理方法。
【請求項６】
所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記プログラムは、
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、
少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、
前記選択された点データをグループ化する
点群データの処理プログラム。
【請求項７】
所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムは、
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、
少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、
前記選択された点データをグループ化する
点群データの処理プログラムが記憶された記録媒体。
【請求項１】
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データを、前記立体物毎にグループ化するための処理装置であって、
３次元座標を有する点データの集合である前記点群データ、及び少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記点群データ及び前記２次元図形データを取得し、前記点群データに含まれる前記点データのうち、前記２次元図形データを法線方向に押し出して生成される領域に含まれる前記点データを選択し、前記選択された点データをグループ化する制御手段とを有する
点群データの処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記２次元図形が複数存在する場合、
異なる前記２次元図形より生成される前記領域に含まれる点データを、それぞれ異なるグループに属するものとしてグループ化する
請求項１記載の点群データの処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記グループ化された点データそれぞれについて、
他の点データとの距離を算出し、
前記距離が所定の閾値以下である前記他の点データを、前記グループ化された点データと同じグループに属するものとしてグループ化する
請求項１ないし２いずれか１項記載の点群データの処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記点データにグループ識別子を付与することにより前記グループ化を行う
請求項１ないし３いずれか１項記載の点群データの処理装置。
【請求項５】
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、
少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、
前記選択された点データをグループ化する
点群データの処理方法。
【請求項６】
所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記プログラムは、
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、
少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、
前記選択された点データをグループ化する
点群データの処理プログラム。
【請求項７】
所定の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムは、
複数の立体物の外表面の形状を表す点群データであって、３次元座標を有する点データの集合である前記点群データより、
少なくとも１つの前記立体物の輪郭形状を２次元の閉図形として表した２次元図形データを、法線方向に押し出して生成される領域に含まれる点データを選択し、
前記選択された点データをグループ化する
点群データの処理プログラムが記憶された記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９７４８９（Ｐ２０１３−９７４８９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８３３８（Ｐ２０１１−２３８３３８）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]