JP2000314622A - Data collecting system for three-dimensional modeling - Google Patents

Data collecting system for three-dimensional modeling

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JP2000314622A
JP2000314622A JP11123478A JP12347899A JP2000314622A JP 2000314622 A JP2000314622 A JP 2000314622A JP 11123478 A JP11123478 A JP 11123478A JP 12347899 A JP12347899 A JP 12347899A JP 2000314622 A JP2000314622 A JP 2000314622A
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JP
Japan
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angle
data
elevation
measuring
photographing
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JP11123478A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyoshi Masuda
秀芳 桝田
Kazuhiro Chayama
和博 茶山
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To collect all data required for three-dimensional modeling of topography, or the like, in an extremely short time through a simple survey work. SOLUTION: An angle/range finder 4 measures the azimuth angle and the distance and outputs a signal indicative of a mechanical point coordinate value, along with a measured azimuth angle, by collimating two points having, a known three-dimensional coordinate value thereby acquiring a three-dimensional mechanical point coordinate value. An image pickup means 6 integrated with the angle/range finder 4 picks up the image of an object in front of the angle/ range finder 4 and outputs a signal representative of the image thus picked up. A supporting means secured to the angle/range finder 4 supports the image pickup means 6 under a vertically swingable state. An angle of elevation measuring means 10 measures the angle of elevation of the image pickup means 6 and outputs a signal representative of the angle of elevation. A data holding means 12 collects signals from the angle/range finder 4, the image pickup means 6 and the angle of elevation measuring means 10 through a cable 2b and holds the data.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地形などの3次元
モデリングを行うために必要なデータを収集するシステ
ムに関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a system for collecting data necessary for performing three-dimensional modeling of terrain and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】斜面崩落、トンネル落盤、火山災害、あ
るいは火災などが発生した場合、その対策を検討するに
あたっては、まず現状認識のために現況測量が必要であ
り、この測量は迅速に行わなければならない。そして、
この種の災害では、多くの場合、人が現場に立ち入って
詳しい測量作業を行うことは困難である。また、ダムや
造成工事の現場では、測量範囲が広大であることから、
日々の現況測量に膨大な手間と時間を要している。
2. Description of the Related Art In the event of a slope collapse, tunnel fall, volcanic disaster, fire, etc., when considering countermeasures, it is necessary to first survey the current situation to recognize the current situation, and this survey must be performed promptly. Must. And
In this type of disaster, it is often difficult for a person to enter the site and perform detailed surveying work. In addition, the survey area is very large at dams and construction sites,
It takes enormous effort and time for daily surveys.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、測量作業に
係わるこのような問題を解決するためになされたもの
で、その目的は、きわめて短時間かつ簡単な測量作業に
よって、地形などの3次元モデリングを行うために必要
なデータをすべて収集できる3次元モデリング用データ
収集システムを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem relating to surveying work, and has as its object to perform three-dimensional measurement of terrain or the like by a very short and simple surveying work. It is an object of the present invention to provide a data collection system for three-dimensional modeling that can collect all data necessary for performing modeling.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、方位角および距離を測定するとともに、3
次元座標値が既知の2点を視準することにより3次元機
械点座標値を取得して同機械点座標値を表す信号を出力
し、かつ測定した方位角を表す信号を出力する測角・測
距器と、前記測角・測距器前方の被写体を撮影して撮影
画像を表す信号を出力する撮影手段と、前記測角・測距
器に固定され、前記撮影手段を上下に揺動可能な状態で
支持する支持手段と、前記撮影手段の仰角を測定して前
記仰角を表す信号を出力する仰角測定手段と、前記測角
・測距器、前記撮影手段、ならびに前記仰角測定手段か
ら前記出力信号を受け取って同出力信号より前記機械点
座標値と方位角のデータ、前記撮影画像の画像データ、
ならびに前記仰角のデータを取得し保持するデータ保持
手段とを備えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention measures azimuth and distance and performs three-dimensional measurement.
An angle measurement system that obtains a three-dimensional machine point coordinate value by collimating two points whose dimensional coordinate values are known, outputs a signal representing the machine point coordinate value, and outputs a signal representing a measured azimuth angle. A distance measuring device, a photographing means for photographing a subject in front of the angle measuring / ranging device and outputting a signal representing a photographed image, and being fixed to the angle measuring / ranging device, swinging the photographing device up and down A supporting means for supporting the camera in a possible state, an elevation measuring means for measuring an elevation of the photographing means and outputting a signal representing the elevation, and an angle measuring / ranging device, the photographing means, and the elevation measuring means. Receiving the output signal, the data of the machine point coordinate value and the azimuth from the output signal, the image data of the captured image,
And data holding means for acquiring and holding the elevation angle data.

【0005】本発明の3次元モデリング用データ収集シ
ステムにより測量を行う場合には、同システムを測量領
域に望む異なる2つの地点に順次設置し、それぞれの地
点で、測角・測距器により、3次元座標値が既知の2点
を視準することによって3次元機械点座標値を取得す
る。そして、各地点で撮影手段によって測量領域を撮影
し、また、その際の撮影手段の方位角および仰角を測定
する。その結果、データ保持手段には、2つの機械点座
標値、測量領域の2つの撮影画像のデータ、ならびに撮
影時の方位角および仰角のデータが収集され、保持され
る。これらのデータ以外に、撮影手段の焦点距離はあら
かじめ知ることができ、さらに、2つの撮影地点間の距
離、すなわち上記2地点間の距離も既知である。
In the case of performing surveying using the data collection system for three-dimensional modeling of the present invention, the system is sequentially installed at two different points desired in a surveying area, and at each point, an angle measuring / ranging device is used. A three-dimensional machine point coordinate value is obtained by collimating two points whose three-dimensional coordinate values are known. Then, the survey area is photographed by the photographing means at each point, and the azimuth and elevation angle of the photographing means at that time are measured. As a result, the data holding unit collects and holds two machine point coordinate values, data of two photographed images in the survey area, and data of the azimuth and elevation at the time of photographing. In addition to these data, the focal length of the photographing means can be known in advance, and the distance between two photographing points, that is, the distance between the two points is also known.

【0006】このように、撮影手段により測量領域を異
なる2箇所から、したがって異なる2つの方向から撮影
し、その際の撮影手段の設置位置の3次元座標値が既知
であり、さらに、撮影手段の方位角、仰角、撮影手段の
焦点距離、ならびに撮影手段を設定した2箇所の間の距
離が既知であるから、これらのデータをもとにして、撮
影画像の各画素ごとに実際の位置の3次元座標値を、図
形の相似則を用いて算出することができる。撮影画像に
おける各画素の3次元座標値が得られた後は、周知の画
像処理技術を用いて測量領域の等高線図を表示したり、
あるいは適切なテクスチャを貼って実際の測量領域を模
擬する鳥瞰図を表示したり、さらには断面図を表示する
ことができる。したがって、本発明の3次元モデリング
用データ収集システムを用いた場合には、異なる2つの
地点で、3次元モデリング用データ収集システムを設置
して撮影手段による撮影を行い、そして撮影手段の位置
と方向に係わる測定を行えば、測量領域の等高線図や鳥
瞰図を作成するために必要なすべてのデータを収集する
ことができる。
As described above, the surveying area is photographed by the photographing means from two different places, and therefore from two different directions, and the three-dimensional coordinate value of the installation position of the photographing means at that time is known. Since the azimuth angle, the elevation angle, the focal length of the photographing means, and the distance between the two places where the photographing means are set are known, the actual position of each pixel of the photographed image is calculated based on these data. The dimensional coordinate values can be calculated using the similarity rule of the figure. After the three-dimensional coordinate values of each pixel in the captured image are obtained, a contour map of the survey area is displayed using a known image processing technique,
Alternatively, a bird's-eye view that simulates an actual surveying area by attaching an appropriate texture can be displayed, or a cross-sectional view can be displayed. Therefore, when the data acquisition system for three-dimensional modeling of the present invention is used, the data acquisition system for three-dimensional modeling is installed at two different points to perform photographing by the photographing means, and the position and direction of the photographing means By performing the measurement related to, all the data necessary to create a contour map and a bird's-eye view of the survey area can be collected.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明による3次元
モデリング用データ収集システムの一例を示す概略正面
図、図2は同機能ブロック図、図3は実施の形態例の3
次元モデリング用データ収集システムを用いた測量作業
を示す説明図である。本実施の形態例の3次元モデリン
グ用データ収集システム2は、図1に示したように、測
角・測距器4、撮影手段6、支持手段8、仰角測定手段
10、ならびにデータ保持手段12を含んで構成されて
いる。測角・測距器4は、方位角および距離を測定する
とともに、3次元座標値が既知の2点を視準することに
より3次元機械点座標値を取得して同機械点座標値を表
す信号を出力し、かつ測定した方位角を表す信号を出力
する。具体的には、測角・測距器4は、レーザビームを
測定点に向けて放射し、測定点からのレーザビームの反
射光を受光して測定点までの距離を測定する。そして測
定した距離を用いて3次元機械点座標値を算出する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic front view showing an example of a data collection system for three-dimensional modeling according to the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram thereof, and FIG.
It is explanatory drawing which shows the survey work using the data collection system for dimension modeling. As shown in FIG. 1, the three-dimensional modeling data collection system 2 according to the present embodiment includes an angle measuring / ranging device 4, a photographing unit 6, a supporting unit 8, an elevation measuring unit 10, and a data holding unit 12. It is comprised including. The angle measuring / ranging device 4 measures the azimuth angle and the distance, and acquires three-dimensional mechanical point coordinate values by collimating two points having known three-dimensional coordinate values to represent the same mechanical point coordinate values. A signal is output and a signal representing the measured azimuth is output. Specifically, the angle / distance measuring device 4 emits a laser beam toward the measurement point, receives reflected light of the laser beam from the measurement point, and measures the distance to the measurement point. Then, three-dimensional mechanical point coordinate values are calculated using the measured distance.

【0008】撮影手段6は、本実施の形態例ではデジタ
ルカメラ14により構成され、測角・測距器4と一体化
されて、測角・測距器4前方の被写体を撮影して撮影画
像を表す信号を出力する。撮影手段6は、測角・測距器
4の上部に取り付けられた支持手段8によって上下に揺
動可能に支持されている。支持手段8は、固定部16と
揺動部18とから成り、固定部16は測角・測距器4の
頂部に固定され、一方、揺動部18は固定部16の内側
にはめ込まれて、左右の支軸20により固定部16に対
して揺動可能に支持され、測角・測距器4の前後方向と
鉛直方向とを含む面内で揺動可能となっている。デジタ
ルカメラ14はこの揺動部18の内側に収められ、揺動
部18に固定されている。
The photographing means 6 comprises a digital camera 14 in this embodiment, and is integrated with the angle / distance measuring device 4 to photograph a subject in front of the angle / distance measuring device 4 to obtain a photographed image. Is output. The photographing means 6 is supported by a supporting means 8 attached to the upper part of the angle / distance measuring device 4 so as to be able to swing up and down. The support means 8 is composed of a fixed part 16 and a swing part 18. The fixed part 16 is fixed to the top of the angle / distance measuring device 4, while the swing part 18 is fitted inside the fixed part 16. The angle measuring and ranging device 4 is swingably supported in the plane including the front-rear direction and the vertical direction by the left and right support shafts 20 with respect to the fixed portion 16. The digital camera 14 is housed inside the swing unit 18 and is fixed to the swing unit 18.

【0009】仰角測定手段10はデジタルカメラ14の
仰角を測定して同仰角を表す信号を出力する。本実施の
形態例では、仰角測定手段10は、一方の上記支軸20
に装着されて支軸20の揺動角度、すなわちデジタルカ
メラ14の仰角をデジタル信号に変換するエンコーダ2
2を含んで構成されている。
The elevation angle measuring means 10 measures the elevation angle of the digital camera 14 and outputs a signal representing the elevation angle. In the present embodiment, the elevation angle measuring means 10 is connected to one of the support shafts 20.
Encoder 2 for converting the swing angle of the support shaft 20, that is, the elevation angle of the digital camera 14 into a digital signal.
2 is included.

【0010】データ保持手段12は、本実施の形態例で
は携帯型のコンピュータ24から成り、コンピュータ2
4はケーブル26によって測角・測距器4、デジタルカ
メラ14、ならびにエンコーダ22に接続され、測角・
測距器4、デジタルカメラ14、ならびにエンコーダ2
2からそれぞれ機械点座標値と方位角の信号、前記撮影
画像の信号、ならびに仰角の信号を取り込み、これらの
信号より機械点座標値と方位角のデータ、前記撮影画像
の画像データ、ならびに仰角のデータを取得してコンピ
ュータ内蔵のハードディスク装置28(図2)に保持す
る。
The data holding means 12 comprises a portable computer 24 in this embodiment,
4 is connected to the angle / distance measuring device 4, the digital camera 14, and the encoder 22 by a cable 26,
Distance measuring device 4, digital camera 14, and encoder 2
2, the signal of the machine point coordinate value and the azimuth angle, the signal of the photographed image, and the signal of the elevation angle are fetched, and the data of the machine point coordinate value and the azimuth angle, the image data of the photographed image, and the The data is acquired and stored in the hard disk device 28 (FIG. 2) built in the computer.

【0011】このコンピュータ24はまた、不図示のキ
ーボードを操作して入力された、デジタルカメラ14の
被写体を識別するデータ、具体的には撮影地点名のデー
タを保持する。なお、撮影手段6としてはデジタルカメ
ラ14以外にもビデオカメラなどを用いることも無論可
能である。その際、ビデオカメラがアナログ式の場合に
は、コンピュータ24にA/D変換器を装備して、アナ
ログの映像信号をデジタル信号に変換し、画像データを
生成すればよい。
The computer 24 also stores data for identifying the subject of the digital camera 14, which is input by operating a keyboard (not shown). Note that a video camera or the like may be used as the photographing unit 6 in addition to the digital camera 14. At this time, if the video camera is of an analog type, the computer 24 may be provided with an A / D converter to convert an analog video signal into a digital signal and generate image data.

【0012】この3次元モデリング用データ収集システ
ム2による測量作業は次のように行う。図3に示したよ
うに、まず、測量領域30を望む第1の設置点32に3
次元モデリング用データ収集システム2を設置する。こ
こで、測量領域30周辺の第1および第2の既知点3
4、36の3次元の座標値が既知であるとし、これら第
1および第2の既知点34、36を測角・測距器4によ
り視準して第1の設置点32の座標値、すなわち第1の
機械点座標値を測定する。測角・測距器4はこの第1の
機械点座標値の測定結果を表す信号を出力し、コンピュ
ータ24はこの信号より第1の機械点座標値のデータを
取得して保持する。
The surveying operation by the three-dimensional modeling data collection system 2 is performed as follows. As shown in FIG. 3, first, at the first installation point 32 where the survey area 30 is desired,
The dimensional modeling data collection system 2 is installed. Here, the first and second known points 3 around the survey area 30
It is assumed that the three-dimensional coordinate values of the first and second known points 34 and 36 are collimated by the angle and distance measuring device 4, That is, the first mechanical point coordinate value is measured. The angle and distance measuring device 4 outputs a signal representing the measurement result of the first mechanical point coordinate value, and the computer 24 acquires and holds the data of the first mechanical point coordinate value from this signal.

【0013】次に、デジタルカメラ14が測量領域30
の中心付近に向くように測角・測距器4の方向およびデ
ジタルカメラ14の上下の揺動角度、すなわち仰角を調
整し、その状態でデジタルカメラ14により測量領域3
0の全体を撮影する。このときデジタルカメラ14は撮
影画像を表す信号を出力し、コンピュータ24はその信
号より撮影画像のデータを取得して保持する。ここで、
撮影画像はマトリクス状に配列された多数の画素によっ
て構成され、撮影画像のデータは、各画素の色、または
濃度を表すデータとなっている。
Next, the digital camera 14 is connected to the survey area 30.
The direction of the angle / ranging device 4 and the vertical swing angle of the digital camera 14, that is, the elevation angle, are adjusted so as to face the center of the survey area 3.
Shoot the entire 0. At this time, the digital camera 14 outputs a signal representing the photographed image, and the computer 24 acquires and holds the data of the photographed image from the signal. here,
The captured image is composed of a large number of pixels arranged in a matrix, and the data of the captured image is data representing the color or density of each pixel.

【0014】また、このときのデジタルカメラ14の方
位角、したがって測角・測距器4の方位角を測角・測距
器4によって測定する。測角・測距器4は測定結果の方
位角の信号を出力し、コンピュータ24はこの信号より
デジタルカメラ14の方位角のデータを取得して保持す
る。そして、エンコーダ22はデジタルカメラ14の仰
角を表す信号を出力しており、コンピュータ24はこの
信号よりデジタルカメラ14の仰角のデータを取得して
保持する。
The azimuth of the digital camera 14 at this time, that is, the azimuth of the angle / distance measuring device 4 is measured by the angle / distance measuring device 4. The angle measuring / ranging device 4 outputs an azimuth signal of the measurement result, and the computer 24 acquires and holds the azimuth data of the digital camera 14 from this signal. Then, the encoder 22 outputs a signal indicating the elevation angle of the digital camera 14, and the computer 24 acquires and holds the data of the elevation angle of the digital camera 14 from this signal.

【0015】上述した測角・測距器4による機械点座標
値および方位角の測定、ならびに仰角測定手段10(エ
ンコーダ22)による仰角の測定はコンピュータ24に
よる制御のもとで行われ、測角・測距器4および仰角測
定手段10はコンピュータ24からの指示にもとづいて
測定を実行し、測定結果を表す各信号をコンピュータ2
4に出力する。一方、デジタルカメラ14による測量領
域30の撮影は作業者がデジタルカメラ14を操作する
ことにより行い、画像データの保持も、作業者がコンピ
ュータ24を操作することで行う。
The measurement of the mechanical point coordinate value and the azimuth angle by the angle measuring / ranging device 4 and the measurement of the elevation angle by the elevation measuring means 10 (encoder 22) are performed under the control of the computer 24. The distance measuring device 4 and the elevation angle measuring means 10 execute the measurement based on an instruction from the computer 24, and transmit each signal representing the measurement result to the computer 2.
4 is output. On the other hand, the photographing of the survey area 30 by the digital camera 14 is performed by the operator operating the digital camera 14, and the image data is also held by the operator operating the computer 24.

【0016】次に測量領域30を望む第2の設置点38
に3次元モデリング用データ収集システム2を設置し、
同様の手順を繰り返す。すなわち、第1および第2の既
知点34、36を測角・測距器4により視準することで
第2の設置点38の座標値、すなわち第2の機械点座標
値を測定する。測角・測距器4はこの第2の機械点座標
値の測定結果を表す信号を出力し、コンピュータ24は
この信号より第2の機械点座標値のデータを取得して保
持する。
Next, a second installation point 38 that desires the survey area 30
3D modeling data collection system 2
Repeat the same procedure. That is, the first and second known points 34 and 36 are collimated by the angle / distance measuring device 4 to measure the coordinate value of the second installation point 38, that is, the second mechanical point coordinate value. The angle and distance measuring device 4 outputs a signal representing the measurement result of the second mechanical point coordinate value, and the computer 24 acquires and holds the data of the second mechanical point coordinate value from this signal.

【0017】次に、デジタルカメラ14が測量領域30
の中心付近に向くように測角・測距器4の方向および上
下の揺動角度、すなわち仰角を調整し、その状態でデジ
タルカメラ14により測量領域30の全体を撮影する。
このときデジタルカメラ14は撮影画像を表す信号を出
力し、コンピュータ24はその信号より撮影画像のデー
タを取得して保持する。また、このときのデジタルカメ
ラ14の方位角を測定し、得られた方位角のデータをコ
ンピュータ24に保持させる。そして、エンコーダ22
が出力しているデジタルカメラ14の仰角を表す信号を
コンピュータ24に取り込ませ、デジタルカメラ14の
仰角のデータを保持させる。
Next, the digital camera 14 is connected to the survey area 30.
The direction of the angle measuring / ranging device 4 and the vertical swing angle, that is, the elevation angle, are adjusted so as to be directed to the vicinity of the center.
At this time, the digital camera 14 outputs a signal representing the photographed image, and the computer 24 acquires and holds the data of the photographed image from the signal. The azimuth of the digital camera 14 at this time is measured, and the obtained azimuth data is stored in the computer 24. And the encoder 22
The computer 24 takes in the signal indicating the elevation angle of the digital camera 14 output by the computer 24 and holds the data of the elevation angle of the digital camera 14.

【0018】以上の結果、図2に示したように、コンピ
ュータ24のハードディスク装置28には、第1および
第2の機械点座標値、測量領域30の2つの撮影画像の
データ、ならびに撮影時の方位角および仰角のデータが
収集され、保持される。これらのデータ以外に、デジタ
ルカメラ14の焦点距離は既知であり、さらに、2つの
撮影地点間の距離、すなわち第1および第2の設置点3
2、38間の距離も既知である。このように、測量領域
30を異なる2つの方向からカメラにより撮影し、その
際のカメラの設置位置の3次元座標値が既知であり、さ
らに、カメラの方位角、仰角、カメラの焦点距離、なら
びにカメラを設定した2箇所の間の距離が既知であるか
ら、これらのデータをもとにして、撮影画像の各画素ご
とに実際の位置の3次元座標値を、図形の相似則を用い
て算出することができる。
As a result, as shown in FIG. 2, the hard disk device 28 of the computer 24 stores the first and second mechanical point coordinate values, the data of the two photographed images in the survey area 30, and the data at the time of photographing. Azimuth and elevation data are collected and maintained. In addition to these data, the focal length of the digital camera 14 is known, and the distance between the two photographing points, that is, the first and second installation points 3
The distance between 2, 38 is also known. As described above, the survey area 30 is photographed by the camera from two different directions, the three-dimensional coordinate values of the installation position of the camera at that time are known, and the azimuth angle, elevation angle, camera focal length, and Since the distance between the two locations where the camera is set is known, the three-dimensional coordinate value of the actual position is calculated for each pixel of the captured image using the similarity rule of the figure based on these data. can do.

【0019】撮影画像における各画素の実際の3次元座
標値が得られた後は、周知の画像処理技術を用いて測量
領域30の等高線図を表示したり、あるいは適切なテク
スチャを貼って実際の測量領域30を模擬する鳥瞰図を
表示したり、さらには断面図を表示することができる。
After the actual three-dimensional coordinate values of each pixel in the photographed image are obtained, a contour map of the survey area 30 is displayed by using a well-known image processing technique, or an actual texture is attached by attaching an appropriate texture. A bird's-eye view simulating the surveying area 30 can be displayed, and further a cross-sectional view can be displayed.

【0020】すなわち、本実施の形態例の3次元モデリ
ング用データ収集システム2を用いた場合には、異なる
2つの地点で、3次元モデリング用データ収集システム
2を設置してデジタルカメラ14による撮影を行い、そ
してデジタルカメラ14の位置と方向に係わる測定を行
えば、測量領域30の等高線図や鳥瞰図を生成するため
に必要なすべてのデータを収集することができる。した
がって、測量作業はきわめて簡単であり、かつ短時間で
完了することができる。また、作業者が測量領域30内
に立ち入ることなく測量を行うことができる。そのた
め、斜面崩落、トンネル落盤、火山災害、あるいは火災
などの発生現場を、人が立ち入ることなくきわめて迅速
に現況測量することが可能となる。さらに、ダムや造成
工事の現場のように測量範囲が広大な場合でも、現場の
撮影と簡単な測定のみで済むため、日々の現況測量を手
間と時間をかけずに行うことができる。
That is, when the three-dimensional modeling data collection system 2 of the present embodiment is used, the three-dimensional modeling data collection system 2 is installed at two different points, and photographing by the digital camera 14 is performed. If the measurement and the measurement relating to the position and the direction of the digital camera 14 are performed, all data necessary for generating a contour map and a bird's-eye view of the survey area 30 can be collected. Therefore, the surveying operation is very simple and can be completed in a short time. Further, the survey can be performed without the operator entering the survey area 30. Therefore, it is possible to extremely quickly survey the site of occurrence of a slope collapse, a tunnel fall, a volcanic disaster, a fire, or the like without human intervention. Furthermore, even when the surveying range is very large, such as at a dam or a construction site, only a photographing of the site and simple measurement are required, so that the present situation survey can be performed without any effort and time.

【0021】なお、測量領域30が特に広く、一度の撮
影では全体を撮影できないような場合には、測量領域3
0を分割して撮影し、各分割領域ごとに撮影画像の各画
素の座標値を求めた上で、コンピュータ24上で合成す
ることも可能である。また、本実施の形態例の3次元モ
デリング用データ収集システム2は、地形だけでなく、
構造物などをも対象として3次元モデリングに必要なデ
ータの収集に用いることができる。
If the survey area 30 is particularly wide and it is not possible to photograph the entire area at one time, the survey area 3
It is also possible to combine the images on the computer 24 after photographing by dividing 0 and obtaining the coordinate values of each pixel of the photographed image for each divided region. Further, the data collection system 2 for three-dimensional modeling of the present embodiment is not limited to the terrain,
It can also be used to collect data necessary for three-dimensional modeling for structures and the like.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明の3次元モデ
リング用データ収集システムにより測量を行う場合に
は、同システムを測量領域に望む異なる2地点に順次設
置し、それぞれの地点で、測角・測距器により、3次元
座標値が既知の2点を視準することによって3次元機械
点座標値を取得する。そして、各地点で撮影手段によっ
て測量領域を撮影し、また、その際の撮影手段の方位角
および仰角を測定する。その結果、データ保持手段に
は、2つの機械点座標値、測量領域の2つの撮影画像の
データ、ならびに撮影時の方位角および仰角のデータが
収集され、保持される。これらのデータ以外に、撮影手
段の焦点距離は既知であり、さらに、2つの撮影地点間
の距離、すなわち上記2地点間の距離も既知である。
As described above, when surveying is performed by the data collection system for three-dimensional modeling of the present invention, the system is sequentially installed at two different points desired in the surveying area, and angle measurement is performed at each point. -Obtain three-dimensional mechanical point coordinate values by collimating two points whose three-dimensional coordinate values are known by the distance measuring device. Then, the survey area is photographed by the photographing means at each point, and the azimuth and elevation angle of the photographing means at that time are measured. As a result, the data holding unit collects and holds two machine point coordinate values, data of two photographed images in the survey area, and data of the azimuth and elevation at the time of photographing. In addition to these data, the focal length of the photographing means is known, and the distance between two photographing points, that is, the distance between the two points is also known.

【0023】このように、撮影手段により測量領域を異
なる2箇所から、したがって異なる2つの方向から撮影
し、その際の撮影手段の設置位置の3次元座標値が既知
であり、さらに、撮影手段の方位角、仰角、撮影手段の
焦点距離、ならびに撮影手段を設定した2箇所の間の距
離が既知であるから、これらのデータをもとにして、撮
影画像の各画素ごとに実際の位置の3次元座標値を、図
形の相似則を用いて算出することができる。撮影画像に
おける各画素の3次元座標値が得られた後は、周知の画
像処理技術を用いて測量領域の等高線図を表示したり、
あるいは適切なテクスチャを貼って実際の測量領域を模
擬する鳥瞰図を表示したり、さらには断面図を表示する
ことができる。
As described above, the surveying area is photographed by the photographing means from two different places, and therefore from two different directions, and the three-dimensional coordinate value of the installation position of the photographing means at that time is known. Since the azimuth angle, the elevation angle, the focal length of the photographing means, and the distance between the two places where the photographing means are set are known, the actual position of each pixel of the photographed image is calculated based on these data. The dimensional coordinate values can be calculated using the similarity rule of the figure. After the three-dimensional coordinate values of each pixel in the captured image are obtained, a contour map of the survey area is displayed using a known image processing technique,
Alternatively, a bird's-eye view that simulates an actual surveying area by attaching an appropriate texture can be displayed, or a cross-sectional view can be displayed.

【0024】したがって、本発明の3次元モデリング用
データ収集システムを用いた場合には、異なる2つの地
点で、3次元モデリング用データ収集システムを設置し
て撮影手段による撮影を行い、そして撮影手段の位置と
方向に係わる測定を行えば、測量領域の等高線図や鳥瞰
図を作成するために必要なすべてのデータを収集するこ
とができる。そのため、測量作業はきわめて簡単であ
り、かつ短時間で完了することができる。また、作業者
が測量領域内に立ち入ることなく測量を行うことができ
る。その結果、斜面崩落、トンネル落盤、火山災害、あ
るいは火災などの発生現場を、人が立ち入ることなくき
わめて迅速に現況測量することが可能となる。さらに、
ダムや造成工事の現場のように測量範囲が広大な場合で
も、現場の撮影と簡単な測定のみで済み、日々の現況測
量を手間と時間をかけずに行うことができる。
Therefore, when the data acquisition system for three-dimensional modeling of the present invention is used, the data acquisition system for three-dimensional modeling is installed at two different points, and the image is taken by the photographing means. By performing the measurement related to the position and the direction, it is possible to collect all the data necessary for creating a contour map and a bird's-eye view of the survey area. Therefore, the surveying work is very simple and can be completed in a short time. Further, the survey can be performed without the operator entering the survey area. As a result, it is possible to survey the site of the occurrence of a slope collapse, a tunnel fall, a volcanic disaster, a fire, or the like very quickly without human intervention. further,
Even when the surveying range is very large, such as at a dam or construction site, only site photography and simple measurements are required, and daily surveys can be carried out without any effort and time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による3次元モデリング用データ収集シ
ステムの一例を示す概略正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view showing an example of a data acquisition system for three-dimensional modeling according to the present invention.

【図2】本発明による3次元モデリング用データ収集シ
ステムの一例を示す機能ブロック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of a data collection system for three-dimensional modeling according to the present invention.

【図3】実施の形態例の3次元モデリング用データ収集
システムを用いた測量作業を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a surveying operation using the data collection system for three-dimensional modeling of the embodiment.

【符号の説明】 2 3次元モデリング用データ収集システム 4 測角・測距器 6 撮影手段 8 支持手段 10 仰角測定手段 12 データ保持手段 14 デジタルカメラ 16 固定部 18 揺動部 20 支軸 22 エンコーダ 24 コンピュータ 26 ケーブル 28 ハードディスク装置 30 測量領域 32 第1の設置点 34 第1の既知点 36 第2の既知点 38 第2の設置点[Description of Signs] 2 Data acquisition system for three-dimensional modeling 4 Angle measuring device / ranging device 6 Imaging means 8 Support means 10 Elevation angle measuring means 12 Data holding means 14 Digital camera 16 Fixed section 18 Swing section 20 Support shaft 22 Encoder 24 Computer 26 Cable 28 Hard disk drive 30 Survey area 32 First installation point 34 First known point 36 Second known point 38 Second installation point

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 方位角および距離を測定するとともに、
3次元座標値が既知の2点を視準することにより3次元
機械点座標値を取得して同機械点座標値を表す信号を出
力し、かつ測定した方位角を表す信号を出力する測角・
測距器と、 前記測角・測距器前方の被写体を撮影して撮影画像を表
す信号を出力する撮影手段と、 前記測角・測距器に固定され、前記撮影手段を上下に揺
動可能な状態で支持する支持手段と、 前記撮影手段の仰角を測定して前記仰角を表す信号を出
力する仰角測定手段と、 前記測角・測距器、前記撮影手段、ならびに前記仰角測
定手段から前記出力信号を受け取って同出力信号より前
記機械点座標値と方位角のデータ、前記撮影画像の画像
データ、ならびに前記仰角のデータを取得し保持するデ
ータ保持手段とを備えたことを特徴とする3次元モデリ
ング用データ収集システム。
Claims 1. An azimuth and distance are measured,
A goniometer that obtains a three-dimensional machine point coordinate value by collimating two points whose three-dimensional coordinate values are known, outputs a signal representing the machine point coordinate value, and outputs a signal representing a measured azimuth angle.・
A distance measuring device; photographing means for photographing a subject in front of the angle measuring device and outputting a signal representing a photographed image; fixed to the angle measuring device and swinging the photographing device up and down A supporting means for supporting the camera in a possible state; an elevation measuring means for measuring an elevation angle of the photographing means and outputting a signal representing the elevation angle; and the angle measuring / ranging device, the photographing means, and the elevation measuring means. A data holding unit that receives the output signal, acquires and holds the data of the machine point coordinate value and the azimuth angle, the image data of the photographed image, and the data of the elevation angle from the output signal. Data collection system for 3D modeling.
【請求項2】 前記測角・測距器は、レーザビームを測
定点に向けて放射し、前記測定点からの前記レーザビー
ムの反射光を受光して前記測定点までの距離を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の3次元モデリング用デ
ータ収集システム。
2. The angle measuring and ranging device emits a laser beam toward a measuring point, receives reflected light of the laser beam from the measuring point, and measures a distance to the measuring point. The data collection system for three-dimensional modeling according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記撮影手段はデジタルカメラまたはビ
デオカメラであることを特徴とする請求項1記載の3次
元モデリング用データ収集システム。
3. The data collection system for three-dimensional modeling according to claim 1, wherein said photographing means is a digital camera or a video camera.
【請求項4】 前記仰角測定手段は、前記撮影手段の揺
動角度をデジタル信号に変換するエンコーダを含んで構
成されていることを特徴とする請求項1記載の3次元モ
デリング用データ収集システム。
4. The three-dimensional modeling data collection system according to claim 1, wherein said elevation angle measuring means includes an encoder for converting a swing angle of said photographing means into a digital signal.
【請求項5】 前記データ保持手段は携帯型コンピュー
タにより構成されていることを特徴とする請求項1記載
の3次元モデリング用データ収集システム。
5. The data collection system for three-dimensional modeling according to claim 1, wherein said data holding means comprises a portable computer.
【請求項6】 前記携帯型コンピュータは前記データと
ともに前記撮像手段の前記被写体を識別するデータを保
持することを特徴とする請求項5記載の3次元モデリン
グ用データ収集システム。
6. The data collection system for three-dimensional modeling according to claim 5, wherein said portable computer holds data for identifying said subject of said imaging means together with said data.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007010419A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Komatsu Engineering Corp Three-dimensional shape of object verifying system
CN105374238A (en) * 2015-12-15 2016-03-02 重庆触视科技有限公司 Holographic display teaching system

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