JP2000346634A

JP2000346634A - ３次元入力装置

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Publication number: JP2000346634A
Application number: JP11161811A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Yagi; 史也八木; Hidekazu Ide; 英一井手; Hiroshi Uchino; 浩志内野; Koichi Kanbe; 幸一掃部; Takashi Kondo; 尊司近藤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2000-12-15
Also published as: US6882435B2; US6507406B1; US20030133129A1

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄積された過去の３次元データ、撮影位置デー
タ、又は撮影方向データの中から、ユーザが現在必要と
するデータを容易に抽出することのできる３次元入力装
置を提供すること。【解決手段】測定対象物Ｑの３次元データＳＳを測定す
る３次元入力装置であって、測定時における測定位置を
検出し、測定位置データＳＰとして出力する測定位置検
出手段１３と、測定した３次元データＳＳを測定位置デ
ータＳＰに対応付けて記憶する記憶手段１８と、現時点
の測定位置データＳＰＧと記憶された複数の過去の測定
位置データＳＰＫとを比較することにより現在の測定位
置に対応する過去の測定位置データＳＰＫ１を抽出する
抽出手段１７と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物（対象
物体）を測定することによって３次元データの入力を行
うための３次元入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、対象物体の３次元データを非
接触で入力するための装置として、光切断方式、光飛行
時間方式、又はステレオ方式などによる３次元入力装置
が知られている。

【０００３】このような３次元入力装置を用い、次に示
すような定点観測を繰り返すことによって、時間の経過
とともに形状や外観が変化するもの、例えば植木鉢の植
物や工事中の建造物について、その形状変化や外観変化
を捉えることができる。

【０００４】すなわち、３次元入力装置を用いて対象物
体を測定し、１回目の３次元データを取得する。所定の
時間又は期間が経過したときに、同じ対象物体を同じ位
置から測定して２回目の３次元データを取得する。１回
目と２回目の３次元データを比較することにより、時間
の経過による変化量が求められる。以降同様にして複数
回にわたって３次元データを取得し、それぞれの時点で
取得された３次元データを比較することによって、期間
の経過にともなう変化量又は変化の様子が求められる。

【０００５】対象物体が、植木鉢の植物のように、それ
自体を移動させたり傾けたりすることができるものであ
る場合には、対象物体と３次元入力装置との相対位置関
係を容易に変化させることができる。したがって、例え
ば、対象物体の置いてある場所まで３次元入力装置を持
ち出さなくても、３次元入力装置の設置された屋内に対
象物体を持ち込むことによって、良好な条件で測定を行
うことができる。

【０００６】しかし、対象物体が建造物や地形などの場
合には、対象物体を動かすことができないため、３次元
入力装置を、前回に測定した測定位置と同じ測定位置に
設置し、その位置から前回に測定した測定方向と同じ測
定方向で測定する必要がある。

【０００７】ところで、建造物や地形などの３次元デー
タの入力のための装置として、特開平１０ー１３２５６
２号公報に記載された装置が提案されている。この装置
は、ステレオ法によって対象物体の目標点の測距を行う
ものであり、ＧＰＳ受信機、地磁気センサ、及びジャイ
ロなどの測定装置を備えている。ＧＰＳ受信機により検
出された装置の測定位置、地磁気センサにより検出され
た目標点に対する方位データ、及びジャイロにより検出
された傾きデータに基づいて、目標点までの距離及び目
標点の標高が三角測量の原理で算出される。各測定装置
により検出された測定データ及び算出された距離や標高
などの３次元データは、記録装置に記録され、またユー
ザの操作に応じて対象物体の２次元画像とともに表示装
置に表示される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、上に述べたよう
な３次元入力装置を用いて定点観測を行うためには、測
定によって得られた３次元データ、測定位置データ、測
定方向データなどについて、現在のものと過去のものと
を比較する必要がある。

【０００９】しかし、上述の公報に記載された装置で
は、それらのデータを表示装置に単に表示するのみであ
るので、それらを比較することは容易ではない。つま
り、例えば、過去に測定され記録された多数のデータの
中から、今回の測定と同じ条件で測定された３次元デー
タを抽出することは容易でない。また、過去に測定され
記録された多数のデータの中から、今回の測定と類似す
る条件で測定されたときの測定位置データ及び測定方向
データを抽出することも容易ではない。

【００１０】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、蓄積された過去の３次元データ、測定位置デー
タ、又は測定方向データの中から、ユーザが現在必要と
するデータを容易に抽出することのできる３次元入力装
置を提供することを目的とする。

【００１１】また、定点観測を行うには、過去の測定位
置と同じ位置から測定を行う必要がある。本発明は、容
易に過去と同じ位置に測定装置を配置することができる
３次元入力装置を提供することを他の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る３次元入
力装置１は、図１に示すように、測定対象物Ｑの３次元
データＳＳを測定する３次元入力装置であって、測定時
における測定位置を検出し、測定位置データＳＰとして
出力する測定位置検出手段１３と、測定した前記３次元
データＳＳを前記測定位置データＳＰに対応付けて記憶
する記憶手段１８と、現時点の測定位置データＳＰＧと
記憶された複数の過去の測定位置データＳＰＫとを比較
することにより現在の測定位置に対応する過去の測定位
置データＳＰＫ１を抽出する抽出手段１７と、を有す
る。

【００１３】請求項２に係る３次元入力装置１では、測
定時における測定方向を検出し、測定方向データＳＡと
して出力する測定方向検出手段１４を有し、前記記憶手
段１８は、前記３次元データＳＳを前記測定位置データ
ＳＰ及び前記測定方向データＳＡに対応付けて記憶し、
前記抽出手段１７は、現時点の測定位置データＳＰＧ及
び測定方向データＳＡＧと、記憶された複数の過去の測
定位置データＳＰＫ及び測定方向データＳＡＫとを比較
する。

【００１４】請求項３に係る３次元入力装置１では、前
記抽出手段１７は、現時点の測定位置に対して所定の誤
差の範囲内にある過去の測定位置における過去の測定位
置データＳＰＫ又は現時点の測定方向に対して所定の誤
差の範囲内にある過去の測定方向における過去の測定方
向データＳＡＫを抽出する。

【００１５】請求項４に係る３次元入力装置１では、前
記抽出手段１７は、現時点の測定位置と過去の測定位置
との誤差が最も小さい過去の測定位置データＳＰＫ、又
は現時点の測定方向と過去の測定方向との誤差が最も小
さい過去の測定方向データＳＡＫを優先して抽出する。

【００１６】請求項５に係る３次元入力装置１は、測定
対象物Ｑの３次元データＳＳを測定する３次元入力装置
であって、測定時における測定位置を検出し、測定位置
データＳＰとして出力する測定位置検出手段１３と、測
定した前記３次元データＳＳを前記測定位置データＳＰ
に対応付けて記憶する記憶手段１８と、現時点の測定位
置と記憶された過去の測定における測定位置との相違を
表示する表示手段１９と、を有する。

【００１７】請求項６に係る３次元入力装置１では、前
記表示手段１９は、現在の測定位置と過去の測定位置と
を並べて表示する。請求項７に係る３次元入力装置１で
は、前記表示手段１９は、現在の測定位置と過去の測定
位置との相対位置関係を表示する。

【００１８】請求項８に係る３次元入力装置１は、測定
対象物Ｑを測定することによって３次元データＳＳの入
力を行うための測定手段１１を有した３次元入力装置で
あって、測定時における前記測定手段１１の測定位置を
測定し測定位置データＳＰとして出力する測定位置検出
手段１３と、測定時における前記測定手段１１の測定方
向を測定し測定方向データＳＡとして出力する測定方向
検出手段１４と、前記測定対象物Ｑの２次元画像データ
ＳＮを入力する２次元画像入力手段と、前記測定位置デ
ータＳＰ、前記測定方向データＳＡ、及び前記２次元画
像データＳＮを互いに対応付けて記憶する記憶手段１８
と、現時点の測定位置データＳＰＧ又は現時点の測定方
向データＳＡＧに対応する過去の測定位置データＳＰＫ
又は過去の測定方向データＳＡＫを前記記憶手段１８の
中から抽出する抽出手段１７と、抽出された過去の測定
位置データＳＰＫ又は過去の測定方向データＳＡＫに基
づく過去の測定位置及び測定方向を表示する表示手段１
９と、を有する。

【００１９】請求項９に係る３次元入力装置１では、図
５に示すように、前記表示手段１９に表示された現時点
の測定位置ＧＳ１及び測定方向ＧＳ２，ＧＳ３と前記過
去の測定位置ＫＳ１及び測定方向ＫＳ２，ＫＳ３とを重
ね合わせることにより、前記測定手段１１の現時点の測
定位置及び測定方向と前記測定手段１１の前記過去の測
定位置及び測定方向とが一致する。

【００２０】請求項１０に係る３次元入力装置１では、
現時点の測定方向と前記抽出手段１７により抽出された
過去の測定方向とが一致するように前記測定手段１１の
測定方向を自動的に制御する測定方向制御手段１６を有
してなる。

【００２１】本明細書において、３次元データＳＳ、２
次元画像データＳＮ、位置データＳＰ、及び姿勢データ
ＳＡを、過去のデータと現時点のデータとで区別して説
明する場合に、過去を示す「Ｋ」又は現時点を示す
「Ｇ」を、それぞれ各符号の末尾に添えることがある。
「計測」と「測定」とを同じ意味で用いることがある。
また、「計測」又は「測定」を「撮影」と言い換えるこ
とも可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る３次元計測装
置１を機能的に示すブロック図である。図１に示すよう
に、３次元計測装置１は、３次元計測部１１、２次元画
像入力部１２、位置測定部１３、姿勢測定部１４、ユー
ザインタフェース１５、姿勢制御部１６、中央処理部１
７、記憶部１８、及び表示部１９から構成される。これ
らは図示しないケーシングに組み込まれ、１つの独立し
た装置として構成されている。

【００２３】３次元計測部１１は、対象物体の３次元デ
ータＳＳを非接触で計測（測定）する。すなわち、ユー
ザインタフェース１５を通してユーザから与えられる指
示に応じて、対象物体Ｑの３次元データＳＳを取得し、
記憶部１８及び表示部１９に送る。非接触の３次元計測
方式として、例えば、光切断方式、光飛行時間（ｔｉｍ
ｅｏｆｆｌｉｇｈｔ）方式、及びステレオ方式など
が適用される。

【００２４】光切断方式では、スリット光を対象物体Ｑ
上に投射し、このスリット光をスリット光面に垂直な方
向に移動させて対象物体Ｑを走査する。対象物体Ｑから
一定距離だけ離れた視点において、対象物体Ｑ上におけ
るスリット光の反射光を投影像として観測する。この投
影像を基に三角測量の原理を用いることにより、対象物
体Ｑの３次元データを算出する。

【００２５】光飛行時間方式では、スポット光を対象物
体Ｑに向けて送信し、対象物体Ｑ面での反射光を受信す
る。送信から受信までに要する時間を直接的に計測する
ことにより、又は、位相差などから間接的に計測するこ
とにより、対象物体Ｑまでの距離を算出する。そして、
スポット光を走査しながら計測を繰り返すことにより、
所定範囲の距離分布が測定され、対象物体Ｑの３次元デ
ータが得られる。

【００２６】ステレオ方式では、一定間隔だけ離れた視
点から測定された２枚の２次元画像から両者の間の対応
点を求める。これにより、３次元データを算出する。２
次元画像入力部１２は、対象物体Ｑにおける計測対象と
なる部分の２次元画像を継続的に取り込み、その２次元
画像データＳＮを記憶部１８又は表示部１９に送る。

【００２７】位置測定部１３は、ＧＰＳ（汎地球測位シ
ステム）であり、３次元計測装置１の時々刻々の設置位
置に対応する物理量を測定し、位置データＳＰとして出
力する。３次元計測装置１の設置位置により、３次元計
測部１１の測定位置が特定される。ＧＰＳは、地球上空
を周回する複数の人工衛星から送信される電波を地上の
受信機により受信し、電波が受信機に届くまでの時間を
基に、地上における絶対位置（座標）を把握するシステ
ムである。ＧＰＳには、単独測位と相対測位とがある。
また、相対測位の中には、スタティック法やキネマティ
ック法など様々な方式があるが、必要な測位精度が得ら
れれば、いずれの方式でも適用可能である。

【００２８】姿勢測定部１４は、方位角検出部１４１及
び仰角検出部１４２から構成され、３次元計測装置１の
時々刻々の姿勢に対応する物理量を測定し、姿勢データ
ＳＡとして出力する。したがって、姿勢データＳＡは、
方位角データＳＡ１及び仰角データＳＡ２からなる。３
次元計測装置１の姿勢により、３次元計測部１１の測定
方向が特定される。

【００２９】方位角検出部１４１は、地磁気センサ又は
ジャイロなどであり、３次元計測装置１が水平面内にお
いて向いている方位角に対応する物理量を方位角データ
ＳＡ１として出力する。地磁気センサは、地球の地磁気
を検出する機能を備える。ジャイロは、自らに与えられ
る回転の角速度を検出する機能を備え、検出された角速
度を積分することにより回転角度を算出する。したがっ
て、初期設定値として絶対的な方位角（例えば北を示す
０度）が与えられていれば、以後、３次元計測装置１が
水平方向において向いている方位角に対応する物理量を
得ることが可能である。ジャイロには、内部で小さなコ
マを回転させる方式のもの、内部の振動子に作用するコ
リオリ力を振動モードの変化で捉える方式のもの、又は
光ファイバ中を進行する光の位相変化で捉える方式のも
のなど、種々のものが用いられる。

【００３０】仰角検出部１４２は、傾斜角センサ又はジ
ャイロなどであり、３次元計測装置１の仰角又は俯角に
対応する物理量を測定し、仰角データＳＡ２として出力
する。傾斜角センサは、設置面の傾斜角を検出するもの
であり、内部に封入された液体の液面の傾きを静電容量
の変化で捉える方式のもの、封入された液体中の気泡の
移動を導電抵抗の変化で捉える方式のもの、又は内部に
備えた質点に作用する加速度の変化を捉える方式のもの
など、種々のものが用いられる。また、ジャイロを用い
た場合には、ジャイロにより検出された鉛直方向の角速
度を積分することにより、鉛直方向の回転角度が求ま
る。初期設定値として絶対的な仰角又は俯角（例えば水
平面を示す０度）が与えられていれば、以後、３次元計
測装置１が鉛直方向において向いている仰角又は俯角に
対応する物理量を得ることが可能である。

【００３１】上述の地磁気センサ、ジャイロ、及び傾斜
角センサなどから適当なものを選択して組み合わせるこ
とにより、姿勢測定部１４を構成することが可能であ
る。ユーザインタフェース１５は、キーボード、マウ
ス、又はタッチパネルなどであり、ユーザからの指示を
受け付け、その指示を中央処理部１７に送る。

【００３２】姿勢制御部１６は、中央処理部１７からの
指示にしたがって、３次元計測装置１の全体の姿勢を駆
動制御する。これによって、３次元計測部１１及び２次
元画像入力部１２の測定方向が自動的に制御される。

【００３３】中央処理部１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、その他の周辺素子、及び適当なハードウエア回路な
どを用いて構成され、ユーザインタフェース１５からの
指示に応じて各構成部に必要な指示を与える。また、本
発明の特徴である抽出処理を行う。抽出処理の内容につ
いては後述する。なお、中央処理部１７として、３次元
計測装置１の外部に接続されたパーソナルコンピュータ
を用いることも可能である。

【００３４】記憶部１８は、磁気ディスク装置、フロッ
ピー（登録商標）ディスク、又は光磁気ディスク（Ｍ
Ｏ）などであり、３次元データＳＳ、２次元画像データ
ＳＮ、位置データＳＰ、及び姿勢データＳＤを格納す
る。

【００３５】表示部１９は、ユーザインタフェース１５
からの指示にしたがって、現在又は過去における各デー
タ、つまり、３次元データＳＳ、２次元画像、位置デー
タＳＰ、姿勢データＳＡ、及び指標ＧＳ，ＫＳなどを表
示する（図５を参照）。

【００３６】次に、３次元計測装置１の抽出処理につい
て説明する。ユーザは、まず、３次元計測装置１を、対
象物体Ｑを測定しようとする位置に設置し、次に、ユー
ザが測定しようとする計測部分を取り込める姿勢にす
る。

【００３７】位置測定部１３及び姿勢測定部１４からそ
れぞれ出力される位置データＳＰ及び姿勢データＳＡ
は、中央処理部１７において演算される。位置データＳ
Ｐは、地球上における経度及び緯度に相当する値に換算
される。姿勢データＳＡのうち、方位角データＳＡ１
は、測定方向の方位角に対応する値に換算される。ま
た、仰角データＳＡ２は、測定方向の仰角に対応する値
に換算される。なお、本明細書において、仰角は正負の
いずれの値をも取りうる。したがって、仰角が負の場合
には、それは俯角であるということになる。

【００３８】換算された位置データＳＰ及び姿勢データ
ＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）は、現時点における３次元入力
装置１の位置及び姿勢を表す情報として、表示部１９に
表示される。

【００３９】３次元計測装置１に対してユーザが計測指
示（測定指示）を与えると、中央処理部１７の制御によ
って各部が動作し、対象物体Ｑの３次元データＳＳ及び
２次元画像データＳＮが取得される。２次元画像データ
ＳＮは、２次元画像として表示部１９に表示される。ユ
ーザは、表示された２次元画像を見ることにより、対象
物体Ｑの計測部分の様子を確認できる。

【００４０】３次元データＳＳは、次に示すデータの形
式により記憶部１８に格納される。すなわち、３次元計
測装置１と対象物体Ｑの表面上の各ポイントとの距離の
集合のデータとして、空間座標値の集合のデータとし
て、又はそれらをＣＡＤやコンピュータグラフィックス
において汎用されているデータ形式に変換したデータと
して、格納される。

【００４１】上述した３次元データＳＳ及び２次元画像
データＳＮは、中央処理部１７の指示にしたがって、位
置データＳＰ及び姿勢データＳＡと１対１に対応付けさ
れて記憶部１８に格納される。

【００４２】このように、互いに１対１に対応付けされ
た３次元データＳＳ、２次元画像データＳＮ、位置デー
タＳＰ、及び姿勢データＳＡの組は、対象物体Ｑの３次
元データの計測の度毎に記憶部１８に格納され、蓄積さ
れる。蓄積されたこれらのデータに対して検索を行い、
必要なデータを抽出することができる。

【００４３】３次元計測装置１を用い、対象物体の定点
観測を繰り返して行う場合において、過去に得られた３
次元データＳＳＫ及び２次元画像データＳＮＫを記憶部
１８から抽出し、これを参照し、現時点における３次元
データＳＳＧ及び２次元画像データＳＮＧと比較するこ
とによって、対象物体のその間における形状の変化を知
ることができる。その場合に、現時点における３次元デ
ータＳＳＧなどに対応する過去のデータを抽出する必要
がある。次に、過去のデータの検索方法及び抽出方法に
ついて説明する。

【００４４】ユーザが検索の指示を与えると、中央処理
部１７は、記憶部１８に蓄積されている３次元データＳ
ＳＫ、２次元画像データＳＮＫ、位置データＳＰＫ、及
び姿勢データＳＡＫの組の中から、検索条件に適合する
データの組を検索する。検索条件として、現時点におけ
る位置データＳＰＧ及び姿勢データＳＡＧのいずれか一
方、又は両方が指定される。

【００４５】抽出処理（検索処理）においては、指定さ
れた検索条件に対して所定の誤差の範囲内にある過去の
位置データＳＰＫ又は姿勢データＳＡＧ、若しくはそれ
らの両方が抽出される。検索条件に適合するものが複数
存在する場合には、現時点のデータと過去のデータとが
比較され、それらの誤差の小さいデータが優先的に抽出
される。

【００４６】抽出された位置データＳＰＫ又は姿勢デー
タＳＡＧについて、それらに対応付けられた３次元デー
タＳＳＫ及び２次元画像データＳＮＫが抽出される。抽
出された３次元データＳＳＫ及び２次元画像データＳＮ
Ｋは、表示部１９に表示される。それらの表示に当た
り、いずれか一方のみを選択的に表示することもでき
る。現時点における３次元データＳＳＧ又は２次元画像
データＳＮＧがユーザの操作に応じて表示されるので、
ユーザは過去のデータと現時点のデータとを容易に比較
し、且つ確認することができる。

【００４７】また、抽出された過去のデータと現時点に
おけるデータとを重ねて表示させることにより、現時点
における３次元計測装置１の設置位置及び測定方向を、
過去のそれらに一致させることができる。これによっ
て、定点観測が極めて容易となる。

【００４８】図２は３次元計測装置１の動作を示すフロ
ーチャート、図３は計測プロセスの一例を示すフローチ
ャート、図４は検索プロセスの一例を示すフローチャー
トである。

【００４９】図２において、３次元計測装置１の電源が
投入されると（＃１０）、種々の初期設定が行われ（＃
１１）、現時点の測定範囲内にある対象物体Ｑの２次元
画像やユーザへの案内のための情報などが表示部１９に
表示される（＃１２）。そして、ユーザからの指示待ち
の状態となる。

【００５０】ユーザから３次元計測の指示があった場合
には（＃１３でイエス）、測定範囲内にある対象物体Ｑ
の３次元データの計測プロセスを実行する（＃１６）。
ユーザから検索の指示があった場合には（＃１４でイエ
ス）、過去に計測され記憶部１８内に格納されている３
次元データなどの検索プロセスを実行する（＃１７）。

【００５１】図３において、３次元計測部１１が駆動さ
れ、測定範囲内に存在する対象物体Ｑの３次元計測が行
われる（＃２１）。さらに、その時点における位置デー
タ及び姿勢データが、位置測定部１３及び姿勢測定部１
４によってそれぞれ測定される（＃２２）。得られた３
次元データ、位置データ、及び姿勢データが、互いに対
応付けられて記憶部１８に格納される（＃２３）。この
とき、日付、データ番号、又はユーザが入力するコメン
トなど、後からユーザがその３次元データの内容を推定
し又は同定できるような識別データが併せて記録され
る。なお、３次元計測の動作と位置測定及び姿勢測定の
動作とは、必ずしも図３に示した順序である必要はな
く、位置測定及び姿勢測定の動作を３次元計測の動作よ
りも先に行ってもよいし、両者を同時に行ってもよい。

【００５２】図４において、まず、３次元計測装置１の
現時点の位置及び姿勢を測定する（＃３１）。次に、記
憶部１８に格納された過去の３次元データの中から、現
時点の位置と同じ位置データ又はそれに近い位置データ
に関連付けられた３次元データを検索する（＃３２）。
適合するものがない場合には（＃３３でノー）、その旨
を表示部１９に表示する（＃３５）。

【００５３】適合するものがあった場合には（＃３３で
イエス）、検索によって得られた位置データ、姿勢デー
タ、及び識別データが、表示部１９に表示される（＃３
４）。検索によって複数のデータが得られた場合には、
現時点の位置データ及び姿勢データにより近いものから
順にリストアップされる。

【００５４】ユーザは、表示部１９にリストアップされ
た過去の位置データ、姿勢データ、及び識別データの中
から、今回の作業において比較の対象とするものを選択
する（＃３６）。ユーザによる選択が行われると、３次
元計測装置１は、選択された過去の位置データ、姿勢デ
ータ、又は識別データに対応する２次元画像を、表示部
１９に表示する（＃３７）。これとともに、現時点の位
置及び姿勢が測定され（＃３８）、その位置データ及び
姿勢データと、選択された過去の位置データ及び姿勢デ
ータとが比較される（＃３９）。そして、図５に示すよ
うに、現時点の位置データ及び姿勢データに対応する指
標ＧＳと、過去の位置データ及び姿勢データに対応する
指標ＫＳとが、それぞれ対比されて表示部１９上に表示
される（＃４０）。

【００５５】ユーザは、現時点の指標ＧＳと過去の指標
ＫＳとが一致するように、３次元計測装置１の設置位置
及び設置姿勢を手動により調整する。図５についての説
明及び手動による調整の方法については後述する。

【００５６】ユーザが３次元計測装置１に対して自動姿
勢制御を行うように指示すると（＃４１でイエス）、中
央処理部１７は、現時点の姿勢データと過去の姿勢デー
タとの差を算出し、両者が一致するように姿勢制御部１
６に対する指示を与える（＃４２）。この間において、
現時点の設置位置及び設置姿勢の測定、並びに指標Ｇ
Ｓ，ＫＳの表示のための処理は、繰り返し実行される。

【００５７】現時点の指標ＧＳと過去の指標ＫＳとが一
致するか、又はユーザが調整終了の旨の指示を入力する
と（＃４３でイエス）、メインフローにリターンする。
図５は表示部１９に表示された指標ＧＳ，ＫＳを示す画
面ＨＧ１の例である。

【００５８】図５に示すように、画面ＨＧ１には、３次
元計測装置１の位置及び方位を示す矩形領域１９１、及
び３次元計測装置１の仰角を示す円形領域１９２が表示
される。

【００５９】矩形領域１９１において、横軸は経度を示
し、縦軸は緯度を示す。白丸で示される指標ＧＳ１は、
３次元計測装置１の現時点の位置を示し、白丸から出た
矢印で示される指標ＧＳ２は、その矢印方向が現時点に
おける方位角であることを示す。黒丸で示される指標Ｋ
Ｓ１は、ユーザによって選択された過去の位置データに
おける位置を示し、黒丸から出た矢印で示される指標Ｋ
Ｓ２は、その矢印方向がユーザによって選択された過去
の姿勢データにおける方位角であることを示す。

【００６０】円形領域１９２において、縦線で示される
指標ＧＳ３は、３次元計測装置１の現時点における仰角
を示し、破線で示される指標ＫＳ３はユーザによって選
択された過去の姿勢データにおける仰角を示す。

【００６１】ユーザによる３次元計測装置１の設置位置
及び設置姿勢の調整は、例えば次のようにして行われ
る。まず、指標ＧＳ１と指標ＫＳ１とが重なるように、
３次元計測装置１を動かして位置調整する。次に、指標
ＧＳ２の矢印方向と指標ＫＳ２の矢印方向とが一致する
ように、３次元計測装置１の方位角を調整する。そし
て、指標ＧＳ３と指標ＫＳ３とが重なるように、３次元
計測装置１の仰角を調整する。

【００６２】このように、表示部１９上における現時点
の指標ＧＳと過去の指標ＫＳとを一致させることによっ
て、３次元計測装置１の設置位置及び設置姿勢を前回の
設置位置及び設置姿勢と同一にすることができるので、
位置及び姿勢の調整が極めて容易である。しかも、自動
姿勢制御の指示を与えた場合には、そのような調整が自
動的に行われるので、ユーザの作業負担は一層軽減され
る。

【００６３】また、上に述べた３次元計測装置１による
と、必要な３次元データＳＳを検索することが容易であ
る。定点観測を行う場合において、以前に計測して得た
データを容易に参照することができる。また、３次元デ
ータの計測回数が多くなり、したがって記憶部１８に格
納されたデータの量が増大した場合であっても、同じ条
件で取得した３次元データを抽出し編集することが容易
である。

【００６４】上述の実施形態において、３次元入力装置
１は、３次元計測部１１の中で対象物体Ｑの３次元デー
タを算出する処理を行っているが、３次元データを算出
する処理の全部又は一部をパーソナルコンピュータなど
の外部装置によって行ってもよい。

【００６５】上述の実施形態においては、位置測定部１
３及び姿勢測定部１４によって３次元計測装置１の全体
の位置及び姿勢を測定したが、３次元計測部１１を他の
部分から機械的に独立して設け、３次元計測部１１の位
置及び姿勢を位置測定部１３及び姿勢測定部１４によっ
て測定するように構成してもよい。また、３次元計測装
置１の位置及び姿勢の調整を、表示部１９に表示された
指標ＧＳと指標ＫＳとを一致させることにより行った
が、音声案内にしたがって、ユーザが位置及び姿勢の調
整を行うようにすることも可能である。

【００６６】上述の図５において説明した実施形態にお
いて、現在の位置・姿勢と過去の位置・姿勢とをともに
方位・仰角という絶対値として表示しているが、現在の
位置と過去の位置との相対的な関係を表示するようにし
てもよい。つまり、図５の指標ＧＳ１は画面の中央に、
指標ＧＳ２は上向き、指標ＧＳ２は鉛直方向に固定表示
し、それに対する相対位置、相対方向を、指標ＫＳ１，
ＫＳ２，ＫＳ３で表示するようにしてもよい。

【００６７】また、現在の位置及び姿勢と過去の位置及
び姿勢とを、単に経度、緯度、方位、仰角の数値として
並べて表示してもよい。また、現在と過去との位置及び
姿勢のずれ方向及びずれ量を数値として表示するように
してもよい。また、位置のみを表示するようにしても、
定点観測を行う上で十分に有効である。この場合に、姿
勢に関しては、現在と過去の２次元画像を比較しながら
行えばよい。そうすることにより、姿勢測定部１４を省
略でき、低コスト化が可能である。

【００６８】上述の実施形態において、光学的な方式で
なく超音波を用いた方式の３次元計測装置とすることも
可能である。その他、３次元計測装置１の全体又は各部
の構成、構造、回路、処理内容、処理順序などは、本発
明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によると、蓄積された過去の３次
元データ、測定位置データ、又は測定方向データの中か
ら、ユーザが現在必要とするデータを容易に抽出するこ
とができる。

【００７０】請求項９及び請求項１０の発明によると、
定点観測を行う場合において、３次元計測装置の設置位
置及び設置姿勢を調整する作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元計測装置を機能的に示すブ
ロック図である。

【図２】３次元計測装置の動作を示すフローチャートで
ある。

【図３】計測プロセスの一例を示すフローチャートであ
る。

【図４】検索プロセスの一例を示すフローチャートであ
る。

【図５】表示部に表示された指標を示す画面の例であ
る。

【符号の説明】

１３次元計測装置（３次元入力装置）１１３次元計測部（測定手段）１２２次元画像入力部（２次元画像入力手段）１３位置測定部（測定位置検出手段）１４姿勢測定部（測定方向検出手段）１６姿勢制御部（測定方向制御手段）１７中央処理装置（抽出手段）１８記憶部（記憶手段）１９表示部（表示手段）１９１矩形領域１９２円形領域Ｑ対象物体（測定対象物）ＳＰ位置データ（測定位置データ）ＳＡ姿勢データ（測定方向データ）ＳＳ３次元データＳＮ２次元画像データＧＳ１指標（現時点の測定位置）ＧＳ２，ＧＳ３指標（現時点の測定方向）ＫＳ１指標（過去の測定位置）ＫＳ２，ＫＳ３指標（過去の測定方向）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｇ０１Ｃ 3/06 ＺＧ０１Ｂ 11/24 Ａ (72)発明者内野浩志大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者掃部幸一大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者近藤尊司大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA53 BB05 CC00 CC14 DD06 FF01 FF02 FF05 FF09 FF11 FF63 FF65 FF67 HH04 HH05 MM16 QQ23 QQ25 SS11 2F069 AA04 AA66 AA90 AA93 AA99 BB40 DD15 GG04 GG06 GG07 GG56 GG59 HH30 NN01 NN06 QQ01 QQ07 2F112 AA01 AD05 BA05 CA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物の３次元データを測定する３次
元入力装置であって、測定時における測定位置を検出し、測定位置データとし
て出力する測定位置検出手段と、測定した前記３次元データを前記測定位置データに対応
付けて記憶する記憶手段と、現時点の測定位置データと記憶された複数の過去の測定
位置データとを比較することにより現在の測定位置に対
応する過去の測定位置データを抽出する抽出手段と、を有することを特徴とする３次元入力装置。
【請求項２】測定時における測定方向を検出し、測定方
向データとして出力する測定方向検出手段を有し、前記記憶手段は、前記３次元データを前記測定位置デー
タ及び前記測定方向データに対応付けて記憶し、前記抽出手段は、現時点の測定位置データ及び測定方向
データと、記憶された複数の過去の測定位置データ及び
測定方向データとを比較する、請求項１記載の３次元入力装置。
【請求項３】前記抽出手段は、現時点の測定位置に対し
て所定の誤差の範囲内にある過去の測定位置における過
去の測定位置データ又は現時点の測定方向に対して所定
の誤差の範囲内にある過去の測定方向における過去の測
定方向データを抽出する、請求項２記載の３次元入力装置。
【請求項４】前記抽出手段は、現時点の測定位置と過去
の測定位置との誤差が最も小さい過去の測定位置デー
タ、又は現時点の測定方向と過去の測定方向との誤差が
最も小さい過去の測定方向データを優先して抽出する、請求項２又は請求項３記載の３次元入力装置。
【請求項５】測定対象物の３次元データを測定する３次
元入力装置であって、測定時における測定位置を検出し、測定位置データとし
て出力する測定位置検出手段と、測定した前記３次元データを前記測定位置データに対応
付けて記憶する記憶手段と、現時点の測定位置と記憶された過去の測定における測定
位置との相違を表示する表示手段と、を有することを特徴とする３次元入力装置。
【請求項６】前記表示手段は、現在の測定位置と過去の
測定位置とを並べて表示する、請求項５記載の３次元入力装置。
【請求項７】前記表示手段は、現在の測定位置と過去の
測定位置との相対位置関係を表示する、請求項５記載の３次元入力装置。
【請求項８】測定対象物を測定することによって３次元
データの入力を行うための測定手段を有した３次元入力
装置であって、測定時における前記測定手段の測定位置を測定し測定位
置データとして出力する測定位置検出手段と、測定時における前記測定手段の測定方向を測定し測定方
向データとして出力する測定方向検出手段と、前記測定対象物の２次元画像データを入力する２次元画
像入力手段と、前記測定位置データ、前記測定方向データ、及び前記２
次元画像データを互いに対応付けて記憶する記憶手段
と、現時点の測定位置データ又は現時点の測定方向データに
対応する過去の測定位置データ又は過去の測定方向デー
タを前記記憶手段の中から抽出する抽出手段と、抽出された過去の測定位置データ又は過去の測定方向デ
ータに基づく過去の測定位置及び測定方向を表示する表
示手段と、を有することを特徴とする３次元入力装置。
【請求項９】前記表示手段に表示された現時点の測定位
置及び測定方向と前記過去の測定位置及び測定方向とを
重ね合わせることにより、前記測定手段の現時点の測定
位置及び測定方向と前記測定手段の前記過去の測定位置
及び測定方向とが一致する、請求項８記載の３次元入力装置。
【請求項１０】現時点の測定方向と前記抽出手段により
抽出された過去の測定方向とが一致するように前記測定
手段の測定方向を自動的に制御する測定方向制御手段を
有してなる、請求項８及び請求項９記載の３次元入力装置。