CN1677060B - 测量数据处理系统、电子地图的存储媒体、电子地图显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的测量数据处理系统，具备如下处理程序：作成包含由测量机规定的范围的标定点的多个地点的3维数据、包含拍摄装置拍摄的上述标定点的规定的范围的数字图像以及连结包含上述标定点的多个地点的TIN数据，使上述TIN数据上的标定点和上述图像上的标定点对应，根据该对应使上述图像结构映射后与构成上述TIN数据的三角网相关，通过对上述TIN数据进行运算来变更上述结构映射的图像的显示方法。

Description

测量数据处理系统、电子地图的存储媒体、电子地图显示装置
技术领域
本发明涉及测量所要范围并取得所要范围的图像的测量系统，及将测量数据和拍摄的图像一体化的测量数据处理系统，及记录数据处理所获得的电子地图的存储媒体，及从该电子地图运算任意点的测量数据，从存储媒体存储的电子地图恢复立体图形并显示恢复图形的电子地图显示装置。
背景技术
随着CPU、存储器等的高密度集成化、高速化以及以个人电脑为代表的电子设备的发展，近来测量装置的自动化也得到发展，可进行大量的测量数据的处理。
另外，还开发出象汽车导航一样可视觉地观察地图数据的装置。
以前，视觉地观察测量数据方法是，根据测量数据绘制测量范围的建筑物、地形的概略并图形化显示，或显示平面地图，将对地图的主要部分另外拍摄的图像数据化，若在平面地图上指示主要部分，则显示被指示部分的图像等。
上述视觉地观察测量数据的方法是绘制建筑物、地形的概略并图形化，仅仅显示在平面地图所限制的部分图像，因此使用者现实认识的景色和显示的图像、测量数据有距离，有难以将使用者认识的景色和显示的图像、测量数据视觉地联系在一起的问题。
发明内容
本发明的目的是减少使用者现实认识的景色和显示图像、测量数据之间的差异，使得使用者可从显示图像直观地把握测量数据。
为达成上述目的，本发明的测量数据处理系统，具备如下处理程序：作成包含由测量机规定的范围的标定点的多个地点的3维数据、包含拍摄装置拍摄的上述标定点的规定的范围的数字图像以及连结包含上述标定点的多个地点的TIN数据，使上述TIN数据上的标定点和上述图像上的标定点对应，根据该对应使上述图像结构映射后与构成上述TIN数据的三角网相关，通过对上述TIN数据进行运算来变更上述结构映射的图像的显示方法。另外，本发明的测量数据处理系统，具备显示装置，并由获得上述3维数据的测量机、获得数字图像的拍摄装置、处理程序一体构成。另外，本发明的测量数据处理系统，具备：测量机，测量规定的测定范围内设定的标定点并自动计测测定范围；拍摄装置，至少拍摄包含上述标定点的上述测定范围；数据处理装置，根据标定点、自动计测的测定点作成将上述测定范围三角网化的TIN数据，以标定点为基准将上述拍摄装置拍摄的拍摄图像结构映射到该TIN数据进行叠合，根据上述TIN数据作成正投影图像。另外，本发明的测量数据处理系统，上述TIN数据至少包含各标定点的3维数据、测定点的3维数据，上述数据处理装置通过由标定点、测定点的3点形成的3角形平面的座标运算式运算正投影图像上的任意点的3维数据。另外，本发明的测量数据处理系统，根据上述TIN数据和拍摄图像，作成从任意位置看的正投影图像。另外，本发明的测量数据处理系统，根据上述TIN数据和拍摄图像，作成以任意位置为投影中心的立体图像。另外，本发明的测量数据处理系统，将实施工事而获得的工事完成数据，与具备至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据的施工数据进行比较，将比较结果按照施工操作的种类进行颜色区分并显示。
另外，本发明的存储媒体，记录具备至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据的施工数据。
另外，本发明的显示装置，至少具备显示部、运算控制部、具有图像再现程序的存储部，根据由至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据构成的施工数据，上述运算控制部可将TIN数据和图像数据的叠合图像在上述显示部显示。另外，本发明的显示装置，上述运算控制部通过上述图像再现程序，根据施工数据作成以上述叠合图像中任意位置为投影中心的立体图像，并在上述显示部显示立体图像。
根据本发明，由于具备：测量机，测量规定的测定范围内设定的标定点并自动计测测定范围；拍摄装置，至少拍摄包含上述标定点的上述测定范围；数据处理装置，根据标定点、自动计测的测定点作成将上述测定范围三角网化的TIN数据，以标定点为基准将上述拍摄装置拍摄的拍摄图像结构映射到该TIN数据进行叠合，根据上述TIN数据作成正投影图像，因而，叠合的数据包含测定范围的图像数据和测定范围的测量数据，可求出图像中任意点的测量数据。
另外根据本发明，由于上述TIN数据至少包含各标定点的3维数据、测定点的3维数据，上述数据处理装置通过由标定点、测定点的3点形成的3角形平面的座标运算式运算正投影图像上的任意点的3维数据，因而，在可视觉地判别任意点的同时可取得任意点的测量数据。
另外，根据本发明，由于根据上述TIN数据和拍摄图像作成以任意位置为投影中心的立体图像，因而可视觉地判断测量数据。
另外，根据本发明，由于记录具备至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据的施工数据，因而，施工数据的使用通用化及处理变得简便。
另外，根据本发明，由于至少具备显示部、运算控制部、具有图像再现程序的存储部，根据由至少具有交点的3维数据的TIN数据、与该TIN数据可叠合的图像数据构成的施工数据，上述运算控制部可将TIN数据和图像数据的叠合图像在上述显示部显示，而且，上述运算控制部通过上述图像再现程序，根据施工数据作成以上述叠合图像中任意位置为投影中心的立体图像，并在上述显示部显示立体图像，因而，施工数据的使用可通用化，另外可将测量数据与图像一起识别，并用使用者的视点显示立体图像，可提高视认性。
附图说明
图1是本发明的实施例的概略构成图。
图2是该实施例的测量机的概略构成图。
图3是该实施例的数据处理装置的概略构成图。
图4是该实施例的显示装置的概略构成图。
图5是拍摄图像和正投影图像的关系的说明图。
图6是该实施例的测定范围和测量机、拍摄装置的关系的说明图。
图7是TIN数据、拍摄图像、正投影图像的图像处理的说明图。
图8是测量数据处理系统中的数据处理的流程图。
图9是土木施工数据与完成数据叠合的一例示图。
具体实施方式
以下，参照图面说明实施本发明的最佳形态。
图1说明本发明的测量数据处理系统的概略构成。
测量数据处理系统主要具备：测距及测量水平角、上下(垂直)角的测量机1如总站(total station)；数字照相机等的拍摄装置2；个人电脑等的数据处理装置3；数据显示装置4；磁存储媒体、半导体存储媒体、光存储媒体等的存储媒体5。
上述测量机1进行所要范围的测距、测角，测量数据记录到上述存储媒体5，该存储媒体5的测量数据输入上述数据处理装置3。另外，上述拍摄装置2拍摄测量范围，将图像数据(数字数据)记录到上述存储媒体5。该存储媒体5记录的图像数据输入上述数据处理装置3。该数据处理装置3合成图像数据和测量数据，数据处理成带测量数据的图像数据，记录到上述存储媒体5。上述显示装置4根据上述存储媒体5记录的数据，显示带测量数据的图像数据。
使用者可将图像作为立体图像显示，或取出图像中的任意位置相关的测量数据。
以下，更具体地进行说明。
图2是本发明使用的测量机1的一例。
图2中，11表示控制运算部，该控制运算部11与测距部12、垂直角测角部13、水平角测角部14、存储部15、操作输入部16、显示部17、输入输出部18电气连接。
上述测距部12具有发光部19、受光部21，测距光25从上述发光部19经由投射光学系统22向测定对象物(目标)24照射，该测定对象物24反射的测距反射光26经由受光光学系统23被上述受光部21接收，根据从该受光部21发出的受光信号测定到上述测定对象物24为止的距离。另外，至少上述发光部19、上述受光部21、上述投射光学系统22、上述受光光学系统23在水平方向及垂直方向可旋转地被支持，水平角、垂直角分别由上述垂直角测角部13、上述水平角测角部14测定，测定结果输入上述控制运算部11。
上述存储部15具备存储测距、测角所必要的序列程序、运算程序的程序存储部(未图示)，存储测距、测角数据的数据存储部(未图示)。从上述操作输入部16输入测距开始所必要的条件、测距开始的指令等，另外在上述显示部17显示测定条件、测定的进行状态、测定结果等。
上述输入输出部18控制与外部设备的连接、与外部设备的信号收发，例如进行对上述存储媒体5的写入数据、读出该存储媒体5记录的数据。
上述拍摄装置2是数字照相机等，可将拍摄图像数字信号化后记录到存储卡等的上述存储媒体5，或对外部输出信号。
如图3所示，上述数据处理装置3具备输入输出部27、输入输出控制部28、运算控制部(CPU)29、硬盘等的存储部31、液晶显示器等的显示部32、键盘等的输入部33等。
上述输入输出部27进行上述存储媒体5记录的数据的读出和对该存储媒体5的数据的写入，经由上述输入输出控制部28在上述运算控制部29之间进行数据的收发。
另外，上述存储部31存储：图像处理程序34；数据处理程序35；测量数据运算程序36；图像再现程序37等，另外，上述存储部31具有数据存储部38。上述图像处理程序34将TIN数据和拍摄图像叠合，进行将叠合了TIN数据的拍摄图像(一点透视图像)(参照图5)变换成正射投影图像(正投影图像)，或从正投影图像变换成一点透视图像等的图像处理。上述数据处理程序35执行将图像数据结构映射到测量数据等的数据处理。上述测量数据运算程序36通过网格数据的内插从上述图像数据和测量数据的合成数据求出图像上的任意点的测量数据。上述图像再现程序37运算从任意的方向看的图像。另外，上述数据存储部38存储来自上述输入输出控制部28的数据、上述运算控制部29运算出的运算数据等的数据。
用来自上述输入部33的输入启动上述各种程序并执行运算，例如，在上述显示部32，显示将图像数据结构映射到测量数据上的图像。另外，若指示图像中任意点，则上述测量数据运算程序36启动，运算指示点的位置数据、标高、倾斜等的数据并显示。
如图4，上述显示装置4具备输入输出部41、输入输出控制部42、运算控制部(CPU)43、硬盘等的存储部44、液晶显示部等的显示部45、键盘等的操作部46等。
上述输入输出部41进行上述存储媒体5记录的数据的输入，经由上述输入输出控制部42将数据发送到上述运算控制部43。上述存储部44具有数据存储部47，另外，上述存储部44存储有图像处理程序48、测量数据运算程序49、图像再现程序50等。上述数据存储部47暂时地存储从上述存储媒体5读入的数据。上述图像处理程序48进行将叠合了TIN数据的拍摄图像51(一点透视图像)(参照图5(A))变换成正射投影图像52(正投影图像)(参照图5(B))，或从正投影图像变换成一点透视图像等的图像处理。上述测量数据运算程序49根据图像数据和测量数据的合成数据，运算图像上的任意点的测量数据。上述图像再现程序50运算从任意的方向看的图像。
用来自上述操作部46的输入启动上述程序，例如，在上述显示部45显示数据处理后的图像。若指示图像中的任意点，则测量数据运算程序49启动，运算指示点的位置数据、标高、倾斜等的数据并显示。或，若对图像指示视线方向，则在上述显示部45显示从视线方向看的立体图像。
参照图8说明上述测量数据处理系统的电子地图的制作。
首先，设定测量机(TS)1进行测量的测定范围55(步骤：01)，在该测定范围55内确定基准点(标定点)(步骤：02)，在基准点设置目标24a，24b，24c，24d，24e(步骤：03)，由上述测量机1对上述目标24a，24b，24c，24d，24e进行计测(步骤：04)(参照图6)。
而且，在上述测定范围55内，以规定间隔自动计测测定点(参照图7，图中交点表示所有的测定点)(步骤：05)。
测定点的数据、测距、测定的水平角、垂直角的数据经由上述输入输出部18在上述存储媒体5记录，经由该存储媒体5，测定数据可输入上述数据处理装置3。
通过从上述测量机1取出上述存储媒体5，并将上述存储媒体5安装到上述数据处理装置3的上述输入输出部27，上述存储媒体5的测量数据被读入，测量数据作为施工数据存储到上述数据存储部38。
启动上述数据处理程序35，测量数据变换成TIN(TIN：不定形三角网)化的TIN数据57(参照图7(A))(步骤：06)，即以上述测定点为顶点相互连结而成的3角形平面的集合体。这里，将测量机1测定的测定点在座标上图示时，测定点表示的位置与正射投影图像中显示的位置等价。
另外，上述各测定点具有平面位置和高度的3维数据，表示以3点的测定点为顶点的3角形平面的座标运算式可根据3点的测定点的3维数据进行运算，该3角形平面内的任意位置的3维数据可通过上述座标运算式运算。该座标运算式例如在特开2004-163292号有说明。
通过求出TIN化的所有3角形平面的座标运算式，可通过内插求出测定范围内的任意点的3维数据。
上述TIN数据57及表示3角形平面(以下称网格)的座标运算式，与测量数据一起作为施工数据存储到上述数据存储部38。
另外，在上述标定点被设置的状态下，以包含上述测定范围55的方式由上述拍摄装置2进行拍摄，获得拍摄图像51(步骤：07)。从而，在该拍摄图像51上表示有上述标定点。另外，该拍摄图像51最好是航空照片，或一般人的视线方向的照片。另外，若取得多个方向的拍摄图像51，则可补偿因闭塞导致的不足的图像数据。
上述拍摄图像51作为数字图像数据输出，图像数据记录到上述存储媒体5。该存储媒体5从上述拍摄装置2取出并安装到上述数据处理装置3。经由上述存储媒体5，图像数据输入上述数据处理装置3。
上述存储媒体5通过安装到上述数据处理装置3的上述输入输出部27，上述存储媒体5的图像数据被读入，并存储到上述数据存储部38。
启动上述图像处理程序35，使上述测量机1测定的基准点(标定点)和拍摄图像上的标定点对应，根据结果，将与各TIN(三角网)对应的图像结构映射，作成叠合了图像的测量数据。根据结构映射后的测量数据展开成正投影图像(步骤：09，步骤：10)。此时图像的尺寸根据TIN的扩大、缩小而扩大、缩小。另外，变换的上述拍摄图像51与上述TIN数据57的图内的点一一对应(参照图7)。
若指定叠合图像58内的任意点，则任意点所属的网格被特定，通过该网格的座标运算式可运算从任意位置看的3维数据。即，该叠合图像58成为包含3维数据的图像。
另外，上述数据存储部38中，上述TIN数据57和拍摄图像51可逐个测定范围或逐个测定范围内的网格地进行链接。作为链接的方法，可将TIN数据57和拍摄图像51在其他存储区域存储，由管理数据进行链接，或者，可以逐个网格地区别存储区域，在区别的存储区域分别存储TIN数据57的一个网格相关的数据和与拍摄图像51的一个网格对应的图像数据(步骤：11)。
另外，在上述显示部32可显示叠合图像58本身，通过在显示画面上指示任意位置，可显示该任意位置的3维数据，即测量数据。而且，如上所述，施工数据包含图像数据和3维数据，启动上述图像再现程序37，若设定施工数据内的规定位置，则可运算从该规定位置看的正投影图像。而且，通过将正投影图像逆变换成以上述规定位置为中心的中心投影图(拍摄图像)，可运算立体图像，可将该立体图像显示在上述显示部32。
另外，通过将步骤12中相互相关的数据(施工数据)写入上述存储媒体5，可在上述显示装置4利用施工数据。即，上述存储媒体5可利用电子施工数据。
从上述数据处理装置3取出该存储媒体5，并将该存储媒体5安装到上述显示装置4的上述输入输出部41。该输入输出部41从上述存储媒体5读入施工数据，通过启动图像处理程序48、测量数据运算程序49、图像再现程序50，可在上述显示部45显示叠合图像58，另外，可运算并显示叠合图像58中的任意位置的测量数据。
另外，如上所述，可运算从任意点看的立体图像，将该立体图像在上述显示部45显示。
另外，将显示装置4用作汽车导航时，若利用GPS位置测定系统可输入显示装置4的现在位置，则可在上述显示部45显示以现在位置为视点(投影中心)的立体图像。从而，可实时显示以现在位置为视点的立体图像。
另外，若在上述测量机1的上述存储部15存储图像处理程序48、测量数据运算程序49、图像再现程序50，则通过将记录施工数据(电子地图)的上述存储媒体5安装到上述输入输出部18，可在上述测量机1的显示部17显示上述叠合图像58、立体图像。另外，通过在上述测量机1的存储部15存储与上述存储部31的程序同样的程序，用测量机1本身可作成施工数据。
接着，通过图9说明根据在由TIN化求出的TIN数据(3维数据，即测量数据)或测量数据上合成了图像数据的施工数据，进行土木工事等的施工的情况。
伴随土木工事的进行，逐次记录、存储实施工事获得的工事实施数据，取得完成数据。
比较土木工事的完成数据和施工数据，在显示装置4显示比较结果。图9表示了显示比较结果的不良施工部分、未施工部分的施工工事图像59。通过比较运算完成数据和施工数据，可判别不良施工部分、未施工部分的修正操作是挖掘操作还是填土操作，操作者可将是挖掘操作还是填土操作的操作类别或操作范围作为图像进行认知。
作为施工数据的显示的方法，可在显示施工范围的同时配合显示施工范围是挖掘操作还是填土操作。例如将挖掘范围61和填土范围62用颜色区分显示等，以便可以视觉地认知。
另外，上述测量机1、上述拍摄装置2、上述数据处理装置3、上述显示装置4间的数据收发经由上述存储媒体5进行，但是也可用电缆连接，经由电缆进行数据的收发，或通过无线LAN等的通信手段进行数据的收发。而且，处理大量的数据时，可取代存储媒体5，采用具备HDD等大容量的存储装置的数据收集器。

Claims (7)

1.一种测量数据处理系统，具备如下处理程序：
作成包含由测量机规定的范围的标定点的多个地点的3维数据、包含拍摄装置拍摄的上述标定点的规定的范围的数字图像以及连结包含上述标定点的多个地点的TIN数据，
使上述TIN数据上的标定点和上述图像上的标定点对应，
根据该对应使上述图像结构映射后与构成上述TIN数据的三角网相关，
通过对上述TIN数据进行运算来变更上述结构映射的图像的显示方法，
将实施工事而获得的工事完成数据，与具备至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据的施工数据进行比较，将比较结果按照施工操作的种类进行颜色区分并显示。
2.权利要求1的测量数据处理系统，其特征在于，
具备显示装置，并由获得上述3维数据的测量机、获得数字图像的拍摄装置、处理程序一体构成。
3.一种测量数据处理系统，具备：
测量机，测量规定的测定范围内设定的标定点并自动计测测定范围；
拍摄装置，至少拍摄包含上述标定点的上述测定范围；
数据处理装置，根据标定点、自动计测的测定点作成将上述测定范围三角网化的TIN数据，以标定点为基准将上述拍摄装置拍摄的拍摄图像结构映射到该TIN数据进行叠合，根据上述TIN数据作成正投影图像，
将实施工事而获得的工事完成数据，与具备至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据的施工数据进行比较，将比较结果按照施工操作的种类进行颜色区分并显示。
4.权利要求3的测量数据处理系统，其特征在于，
上述TIN数据至少包含各标定点的3维数据、测定点的3维数据，上述数据处理装置通过由标定点、测定点的3点形成的3角形平面的座标运算式运算正投影图像上的任意点的3维数据。
5.权利要求4的测量数据处理系统，其特征在于，
根据上述TIN数据和拍摄图像，作成以任意位置为投影中心的立体图像。
6.一种显示装置，至少具备显示部、运算控制部、具有图像再现程序的存储部，根据由至少具有交点的3维数据的TIN数据和与该TIN数据可叠合的图像数据构成的施工数据，上述运算控制部可将TIN数据和图像数据的叠合图像在上述显示部显示。
7.权利要求6的显示装置，其特征在于，
上述运算控制部通过上述图像再现程序，根据施工数据作成以上述叠合图像中任意位置为投影中心的立体图像，并在上述显示部显示立体图像。
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