JP2004170429A - Method and apparatus for generating three-dimensional information - Google Patents

Method and apparatus for generating three-dimensional information Download PDF

Info

Publication number
JP2004170429A
JP2004170429A JP2003400968A JP2003400968A JP2004170429A JP 2004170429 A JP2004170429 A JP 2004170429A JP 2003400968 A JP2003400968 A JP 2003400968A JP 2003400968 A JP2003400968 A JP 2003400968A JP 2004170429 A JP2004170429 A JP 2004170429A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
data
measurement target
distance
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003400968A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004170429A5 (en
Inventor
Kazunori Takada
高田 和典
Makoto Takahashi
高橋 誠
Yutaka Inada
稲田 豊
Riiadosukii Joh
ジョー リィアドスキー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Development Co Ltd
Aero Asahi Corp
Teledyne Optech Inc
Original Assignee
Electric Power Development Co Ltd
Aero Asahi Corp
Optech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Development Co Ltd, Aero Asahi Corp, Optech Inc filed Critical Electric Power Development Co Ltd
Priority to JP2003400968A priority Critical patent/JP2004170429A/en
Publication of JP2004170429A publication Critical patent/JP2004170429A/en
Publication of JP2004170429A5 publication Critical patent/JP2004170429A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To integrally recognize three-dimensional form of an object to be measured by a laser and its appearance. <P>SOLUTION: Scanning laser distance measuring devices 210/220 measure the topographic features and the distance to a ground object. A GPS 240 and an inertial sensor 260 detect the position and attitude of a helicopter. A video camera 270 photographs the object to be measured. A ground analyzing system 290 calculates the three-dimensional position of the object to be measured from the position and the attitude of the helicopter, the laser irradiation angle, and the distance to the object to be measured. The ground analysis system 290 extracts the image information of the location, to which laser light is irradiated from the photographed image and generates three-dimensional information of the object to be measured configured by superimposing the photographed images. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は、3次元情報生成装置及び方法に関し、より具体的には、飛行体からのレーザ計測値から3次元情報を生成する装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for generating three-dimensional information, and more particularly, to an apparatus and a method for generating three-dimensional information from laser measurement values from a flying object.

飛行体からレーザ光を照射して地形及び地上物体の三次元位置を計測する空中レーザ計測システムでは、地物の相対的な離隔を計測するのではなく、すべてのレーザ反射点について測地座標を計測するので、地形図を作成でき、地形の経時変化を計測できる。   An aerial laser measurement system that measures the topography and the three-dimensional position of a ground object by irradiating a laser beam from a flying object does not measure the relative separation of features, but measures geodetic coordinates for all laser reflection points Therefore, it is possible to create a topographic map and measure the temporal change of the terrain.

また、地上に標定点を設置する必要がないことから、現地立ち入りが困難な災害箇所の地形測量や積雪量調査などにも応用が可能である。とくに、データ収録およびデータ処理が自動化されているので、写真測量法に比べて結果を得るまでの時間が極端に短く、防災情報収集など緊急を要する業務に適用できる。   In addition, since there is no need to set control points on the ground, it can be applied to topographical surveys and snowfall surveys at disaster sites where access to the site is difficult. In particular, since data recording and data processing are automated, the time required to obtain a result is extremely short as compared with the photogrammetry method, and the present invention can be applied to urgent tasks such as disaster prevention information collection.

航空機、とくに、ヘリコプタにレーザ測距装置を搭載して送電線と線下の樹木との離隔を測定し、管理伐採のための基礎資料を得る方法として、特許文献1に記載される「地上断面のプロフィールおよび離隔測定方法および装置」、及び特許文献2に記載される「接近木離隔検出装置」が知られている。   As a method of mounting a laser ranging device on an aircraft, especially a helicopter, measuring the distance between a transmission line and a tree below the line, and obtaining basic data for controlled logging, a method described in Patent Document 1 described in “Patent Document 1 And an "approaching tree separation detecting device" described in Patent Document 2.

これらの空中レーザ計測技術は、一般的に、地形及び地上物体の3次元形状を計測する手段として利用可能である。
特開平6−313715号公報 特開平7−043109号公報
These aerial laser measurement techniques can be generally used as means for measuring the topography and the three-dimensional shape of a ground object.
JP-A-6-313715 JP-A-7-043109

飛行体からレーザ光を照射して地形及び地上物体の3次元位置を計測する空中レーザ計測システムでは、所詮、地形及び地上物体をサンプリングしたサンプル位置データが得られるのみであり、それでは、例えば、地上物体等に対しては、その正確な形状を認識し理解するのは容易ではない。   An aerial laser measurement system that measures the terrain and the three-dimensional position of a ground object by irradiating a laser beam from a flying object only obtains sample position data obtained by sampling the terrain and the ground object. It is not easy to recognize and understand the exact shape of an object or the like.

本発明は、レーザ計測対象の3次元形状と外観を一体に認識可能な3次元情報を生成する3次元情報生成システム及び方法を提示する   The present invention provides a three-dimensional information generation system and method for generating three-dimensional information capable of integrally recognizing the three-dimensional shape and appearance of a laser measurement target.

本発明に係る3次元情報生成システムは、飛行体に搭載され、計測対象をレーザパルス光で走査するレーザ走査装置と、当該飛行体に搭載され、当該レーザ走査装置から出力されるレーザパルス光の、当該計測対象による反射光を受光する受光する受光器と、当該受光器の出力により当該計測対象までの距離を計測する距離計測器と、当該飛行体に搭載され、当該レーザ走査装置の走査域を撮影する撮像装置と、当該飛行体に搭載され、当該飛行体の3次元位置及び姿勢を計測する飛行位置計測器と、当該距離計測器及び飛行位置計測器の計測結果によりレーザ光照射点位置を演算する演算手段と、当該撮像装置の撮影画像から当該レーザ光照射点位置の画素情報を抽出し、当該撮影画像を重ねた当該計測対象の3次元情報を生成する3次元情報生成手段とを具備することを特徴とする。   A three-dimensional information generation system according to the present invention is provided with a laser scanning device mounted on a flying object and scanning a measurement object with laser pulse light, and a laser pulse light mounted on the flying object and output from the laser scanning device. A light receiving device that receives light reflected by the measurement object, a distance measuring device that measures a distance to the measurement object by an output of the light receiving device, and a scanning area of the laser scanning device mounted on the flying object. An imaging device for photographing the object, a flight position measuring device mounted on the flying object to measure a three-dimensional position and attitude of the flying object, and a laser beam irradiation point position based on measurement results of the distance measuring device and the flight position measuring device And a three-dimensional unit for extracting pixel information of the position of the laser beam irradiation point from a captured image of the imaging apparatus and generating three-dimensional information of the measurement target on which the captured image is superimposed. Characterized by comprising a multi-address generation means.

本発明に係る3次元情報生成方法は、飛行体に搭載されたレーザ走査装置により、計測対象をレーザパルス光で走査するステップと、当該レーザ走査装置から出力されるレーザパルス光の、当該計測対象による反射光を受光して、当該計測対象までの距離を計測するステップと、当該レーザ走査装置の走査域を撮像装置で撮影するステップと、当該レーザ走査装置によるレーザ走査の間に、当該飛行体の3次元位置及び姿勢を計測するステップと、当該計測対象までの距離、並びに当該飛行体の3次元位置及び姿勢距離からレーザ光照射点位置を演算するステップと、当該撮像装置の撮影画像から当該レーザ光照射点位置の画素情報を抽出して当該撮影画像を重ねた当該計測対象の3次元情報を生成するステップとを具備することを特徴とする。   A three-dimensional information generation method according to the present invention includes a step of scanning a measurement target with laser pulse light by a laser scanning device mounted on a flying object, and a step of scanning the laser pulse light output from the laser scanning device with the measurement target. Measuring the distance to the object to be measured by receiving the reflected light by the imaging device; capturing the scanning area of the laser scanning device with the imaging device; and performing laser scanning by the laser scanning device. Measuring the three-dimensional position and orientation of the flying object, calculating the laser beam irradiation point position from the distance to the measurement target, and the three-dimensional position and orientation distance of the flying object; Extracting pixel information of a laser beam irradiation point position and generating three-dimensional information of the measurement object on which the photographed image is superimposed. .

本発明によれば、レーザ走査により計測された計測対象の3次元位置データに計測対象の撮影画像を重ねるので、計測対象の3次元形状と外観を一体に表現することが可能になり、計測対象を精確且つ容易に認識できるようになる。   According to the present invention, since the captured image of the measurement target is superimposed on the three-dimensional position data of the measurement target measured by laser scanning, the three-dimensional shape and the appearance of the measurement target can be integrally expressed, and the measurement target Can be recognized accurately and easily.

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の一実施例における航空機用空中レーザ計測装置100は、図1に示すように、地形・樹木・送電線の測地座標を計測する空中システム101と、接近木調査技術規準に則った解析を行う地上解析システム102からなり、従来の航空写真測量による接近木管理システム103とリンクする。   As shown in FIG. 1, an aerial laser measurement device 100 for an aircraft according to an embodiment of the present invention performs an analysis based on an aerial system 101 that measures geodetic coordinates of terrain, trees, and transmission lines, and an approach based on approaching tree survey technical standards. And a link to a conventional approach tree management system 103 based on aerial photogrammetry.

空中システム101の後述するレーザ測距装置は、反射鏡等を使用しないで長距離を測定できる高周波レーザ測距装置に2軸ガルボミラースキャナを一体化させたセンサ部と、レーザパルスの走時検出部を具備する。これらによって検出された走時データ、反射率データおよびミラースキャニングデータは、専用の操作パネルで制御する制御メインコンピュータおよびこれをサポートする副コンピュータによって処理され、記録部のデータテープに記録される。   The laser range finder of the aerial system 101, which will be described later, has a sensor unit in which a two-axis galvo mirror scanner is integrated with a high-frequency laser range finder that can measure a long distance without using a reflector or the like, and a travel time detection of a laser pulse. Parts. The travel time data, reflectance data, and mirror scanning data detected by these are processed by a control main computer controlled by a dedicated operation panel and a sub-computer supporting the data, and recorded on a data tape of a recording unit.

空中測定システム101で使用する高周波レーザ測距装置は、クラス4の規格を持つ高出力のタイプで、ノンミラーの場合、一般の地物に対しては750m、直径1cmの電線に対しては、350mの距離から反射信号を捕らえることができる。すなわち、接近木調査で、150m程度の高度から測定する場合、より高い反射強度が得られることにより、測定漏れがなく計測精度が高い結果が得られる。また、レーザパルスの周波数は25kHzであり、高密度の反射データが得られるので、樹木の先端部の測定漏れが生じない。   The high-frequency laser range finder used in the aerial measurement system 101 is a high-output type having a class 4 standard. In the case of a non-mirror, the distance is 750 m for general features and 350 m for electric wires having a diameter of 1 cm. The reflected signal can be captured from a distance of. That is, in the approaching tree survey, when measuring from an altitude of about 150 m, a higher reflection intensity is obtained, and a result with no measurement omission and high measurement accuracy is obtained. In addition, the frequency of the laser pulse is 25 kHz, and high-density reflection data is obtained, so that there is no measurement omission at the tip of the tree.

図7は、空中測定システム101の概略構成ブロック図を示す。図7を参照して、空中測定システム100のスキャニングレーザ測距装置210/220を説明する。   FIG. 7 is a schematic block diagram of the aerial measurement system 101. With reference to FIG. 7, the scanning laser ranging device 210/220 of the aerial measurement system 100 will be described.

レーザ発生器211で作られたレーザパルスは、レーザヘッドより一旦コリメータ212に送られ、ビーム幅が広狭の2段階に調整され、2軸ガルボミラースキャナ213に送られる。2軸で振動するスキャナ213は、コリメータ212からの調整の済んだレーザパルスを反射し、平行な軌跡を地上に描いて移動するように地上に向けて送信する。この時、レーザパルスの一部は参照光としてレーザレシーバ221に直接、送られる。また、スキャナ213のスキャニング角θx,θyが記録され、制御コンピュ−タ200に送られる。   The laser pulse generated by the laser generator 211 is once sent from the laser head to the collimator 212, the beam width is adjusted in two stages of wide and narrow, and sent to the two-axis galvo mirror scanner 213. The scanner 213 that vibrates in two axes reflects the adjusted laser pulse from the collimator 212 and transmits the laser pulse toward the ground so as to move along a parallel trajectory. At this time, part of the laser pulse is directly sent to the laser receiver 221 as reference light. Further, the scanning angles θx and θy of the scanner 213 are recorded and sent to the control computer 200.

地上設備及び樹木などからの反射レーザパルスは、スキャナミラー213でレーザレシーバ221に導かれる。レーザレシーバ221は、反射レーザパルスを上述の参照光と比較し、弁別器222は、ファーストモード或いはラストモードでレシーバ221の比較結果を識別する。走時計測器223は、弁別器222の弁別結果を走時データに変換し、反射率データRと共に制御コンピュータ200に送信する。   Laser pulses reflected from ground equipment and trees are guided to a laser receiver 221 by a scanner mirror 213. The laser receiver 221 compares the reflected laser pulse with the above-described reference light, and the discriminator 222 identifies the comparison result of the receiver 221 in the fast mode or the last mode. The travel time measuring device 223 converts the discrimination result of the discriminator 222 into travel time data, and transmits the travel time data to the control computer 200 together with the reflectance data R.

レーザレシーバ221は、レーザパルスの走時データの他に、反射強度を測定できる。針葉樹では反射強度が相対的に小さく広葉樹では大きい性質を利用して、反射強度は、樹種を判別することに使われる。特に、本実施例では、地理的に高密度なデータを得られるので、地表の3次元情報に濃淡が加わった疑似画像モデルが得られ、ビデオ映像と組み合わせて詳細な解析が出来る。   The laser receiver 221 can measure the reflection intensity in addition to the travel time data of the laser pulse. The reflection intensity is used for discriminating the tree type by utilizing the property that the reflection intensity is relatively small in conifers and large in hardwoods. In particular, in the present embodiment, since high-density data can be obtained geographically, a pseudo image model in which shading is added to three-dimensional information on the ground surface is obtained, and detailed analysis can be performed in combination with a video image.

2軸ガルボミラースキャナ213は、航空機の進行方向(Y軸)と、その直交方向(X軸)の両方向に同時に振動する機構を持つ。すなわち、航空機が静止している時、レーザパルスの軌跡は図2の121に示すX字状となり、Voの速度で飛行している時、X軸方向のスキャン速度Vyを同期させることにより、図2の122に示す平行な走査線が得られるようになっている。   The two-axis galvo mirror scanner 213 has a mechanism that simultaneously vibrates in both the traveling direction (Y axis) of the aircraft and the orthogonal direction (X axis). That is, when the aircraft is stationary, the trajectory of the laser pulse becomes X-shaped as indicated by 121 in FIG. 2, and when flying at the speed of Vo, the scan speed Vy in the X-axis direction is synchronized, thereby 2 is obtained.

走査線の幅(W)及びスキャン速度(Vx,Vy)は、調査の目的にあわせ飛行速度(Vo)と共にオペレータが決定し、操作パネルで制御する。走査線の幅(W)及びスキャン速度(Vx,Vy)の例を図2に123/124として図示した。図2に124で示すように、レーザビームの像が互いに接するように測定すると、効率的に調査出来るが、測定から漏れる部分ができる。図2の123に示すように、レーザパルスを50%重ねると、測定漏れは起きないが、調査効率が悪い実際には、この中間の状態でオペレータが制御する。   The width (W) of the scanning line and the scanning speed (Vx, Vy) are determined by the operator together with the flight speed (Vo) according to the purpose of the investigation, and are controlled by the operation panel. An example of the width (W) of the scanning line and the scanning speed (Vx, Vy) is shown as 123/124 in FIG. As shown by reference numeral 124 in FIG. 2, when the laser beam images are measured so that they are in contact with each other, it is possible to efficiently investigate, but there are portions that are omitted from the measurement. As shown by 123 in FIG. 2, when laser pulses are overlapped by 50%, measurement omission does not occur, but the investigation efficiency is poor. Actually, the operator controls in this intermediate state.

接近木測定では、図3の131で示すような広いビームのレーザパルスを用い、地形測定では、枝葉を通過しやすい狭いビームのレーザパルスを使う。   In the approaching tree measurement, a wide beam laser pulse as indicated by 131 in FIG. 3 is used, and in the terrain measurement, a narrow beam laser pulse that easily passes through the branches and leaves is used.

測定モードには、図3の132に示すように、最初の反射パルスをとるファーストモード(F)と、最後の反射パルスをとるラストモードがあり、前者を接近木測定に使い、後者を地形測量に使う。それぞれ、t1,t2の往復走時より距離を計算する。レーザパルスと測定モードの組み合わせ例を図3の133に示す。   As shown in 132 of FIG. 3, there are two measurement modes, a first mode (F) for taking the first reflected pulse and a last mode for taking the last reflected pulse. The former is used for approach tree measurement, and the latter is used for topographical survey. Use for The distance is calculated from the reciprocation at t1 and t2, respectively. An example of a combination of the laser pulse and the measurement mode is shown in FIG.

レーザパルスの送受信点Aから反射点Bまでの距離(D)は、往復走時(t)を使い、
D=c×t/2
で求められる。但し、cはレーザ光の大気中の速度を示す。図4の141は、点A,Bの位置関係と座標系を示す。
The distance (D) from the transmission / reception point A of the laser pulse to the reflection point B is calculated using the round trip time (t),
D = c × t / 2
Is required. Here, c indicates the velocity of the laser light in the atmosphere. Reference numeral 141 in FIG. 4 indicates a positional relationship between the points A and B and a coordinate system.

D、送受信点Aの位置(X0,Y0,Z0)および反射点Bの位置(X1,Y1,Z1)の間には、
D=√{(X1−X0)+(Y1−Y0)+(Z1−Z0)
になる関係がある。測地座標に対するヘリコプタの傾きとスキャナ213のスキャニング角度とから、図4に142で示すように、鉛直方向Cに対するレーザパルスの方向角(θx,θy)を求め、その角度θx,θyと、送受信点Aの座標(X0,Y0,Z0)と、距離Dとから、反射点Bの座標(X1,Y1,Z1)を求めることができる。
D, between the position of transmission / reception point A (X0, Y0, Z0) and the position of reflection point B (X1, Y1, Z1)
D = √ {(X1-X0 ) 2 + (Y1-Y0) 2 + (Z1-Z0) 2}
There is a relationship. From the inclination of the helicopter with respect to the geodetic coordinates and the scanning angle of the scanner 213, the direction angles (θx, θy) of the laser pulse with respect to the vertical direction C are obtained as shown by 142 in FIG. The coordinates (X1, Y1, Z1) of the reflection point B can be obtained from the coordinates (X0, Y0, Z0) of A and the distance D.

座標計算において、スキャナ213の走査角及び機体の姿勢による送受信器の回転角から得られるレーザパルスの方向角の誤差は、150mの距離でたかだか20cm以下であり、実用上、問題ない。例えば、振動角の精度は0.05度以内であり、150mでは13cmに過ぎない。   In the coordinate calculation, the error of the direction angle of the laser pulse obtained from the scanning angle of the scanner 213 and the rotation angle of the transmitter / receiver due to the attitude of the body is not more than 20 cm at a distance of 150 m, and there is no practical problem. For example, the accuracy of the vibration angle is within 0.05 degrees, and 150 m is only 13 cm.

空中測定システム101には、レーザ送受信点位置を決定するためにGPS(Global Positioning System)部240,250が組み込まれている。GPS部240は、複数のアンテナと受信機からなり、ヘリコプタに設置される。GPS部250は、地上の定点に設置され、参照データを測定する。地上GPS250は、参照精度を高めるために、必要に応じ複数を用意される。GPS部240,250の構成及び配置例を図6に示す。   The aerial measurement system 101 incorporates GPS (Global Positioning System) units 240 and 250 for determining a laser transmission / reception point position. The GPS unit 240 includes a plurality of antennas and a receiver, and is installed in a helicopter. The GPS unit 250 is installed at a fixed point on the ground and measures reference data. A plurality of terrestrial GPSs 250 are prepared as needed in order to increase reference accuracy. FIG. 6 shows a configuration and an arrangement example of the GPS units 240 and 250.

反射点Bの座標に最も大きく影響するのは、GPS側位による送受信点Aの位置精度である。GPS測位では、衛星の配置や電離層の影響で、時々刻々、測定位置が図5の151に示すように変化する。これらの測定位置は、図5の152に示すように、統計的に真の座標に近づけることができるので、地上GPS250(163)の測定データを参照して、デファレンシャル処理を行う。また、GPS信号の搬送波の位相成分を利用するキネマテック処理を行い、より正確な位置を求める。   The greatest influence on the coordinates of the reflection point B is the positional accuracy of the transmission / reception point A based on the GPS position. In the GPS positioning, the measurement position changes every moment as shown by 151 in FIG. 5 due to the influence of the satellite arrangement and the ionosphere. Since these measurement positions can be statistically approximated to the true coordinates as indicated by 152 in FIG. 5, the differential processing is performed with reference to the measurement data of the ground GPS 250 (163). Further, kinematic processing using the phase component of the carrier of the GPS signal is performed to obtain a more accurate position.

デファレンシャル処理では、地上のGPSデータと空中のGPSデータは同一の衛星(複数)からの電波を測定したものであることが条件になるが、航空機ではアンテナの設置場所が限られるので、ヘリコプタのマスト164(図6)など、受信している衛星の一部が機体により遮蔽される事がおきる。これを避けるには、空中GPS部240として、複数のアンテナ161,162とそれぞれに対応するレシーバを用意する。複数の受信結果を相互に参照することで、精度の悪化を防止する。   In the differential processing, the GPS data on the ground and the GPS data in the air must be obtained by measuring radio waves from the same satellite (plural). However, since the installation location of the antenna is limited in an aircraft, the helicopter mast Some of the receiving satellites such as 164 (FIG. 6) may be shielded by the aircraft. In order to avoid this, a plurality of antennas 161 and 162 and receivers corresponding to the respective antennas are prepared as the aerial GPS unit 240. By mutually referencing a plurality of reception results, deterioration of accuracy is prevented.

GPS時計の計時データは、制御コンピュータ200に送られ、他のデータとのタイミングをとるのにも使用される。   The clock data of the GPS clock is sent to the control computer 200, and is also used for timing with other data.

図7に示すように、空中測定システム101には、機体姿勢検出のための慣性センサ装置260が組み込まれている。これにより、機体の運動方向、並びに、測地座標に対するレーザ測距装置の傾き及び位置が検出され、制御コンピュータ200を介してレーザ反射走時等のデータと共に記録媒体に記録される。   As shown in FIG. 7, the aerial measurement system 101 incorporates an inertial sensor device 260 for detecting the attitude of the aircraft. As a result, the movement direction of the airframe, and the inclination and position of the laser ranging device with respect to the geodetic coordinates are detected, and are recorded on the recording medium via the control computer 200 together with data such as laser reflection travel time.

空中測定システム101には更に、直下の測定対象の映像を記録するビデオカメラ270が備えてあり、レーザ反射率データと組み合わせて、正確な樹種・林相判別に利用される。ビデオカメラ270からの映像信号は、制御コンピュータ200からの注釈情報をスーパーインポーズされて、ビデオレコーダ232に記録される。この注釈情報は、他のデータとの整合をとるのに使用される。   The aerial measurement system 101 is further provided with a video camera 270 that records an image of a measurement object immediately below, and is used for accurate tree species / forest phase discrimination in combination with laser reflectance data. The video signal from the video camera 270 is recorded in the video recorder 232 by superimposing the annotation information from the control computer 200. This annotation information is used for matching with other data.

レーザデータ及び慣性センサデータは、原データファイルに編集され、テープドライブ231に送られ記録される。   The laser data and the inertial sensor data are edited into an original data file, sent to the tape drive 231 and recorded.

測定結果を記録する原データファイル、GPSデータ(GPS1,2,・・・)ファイル及びビデオテープを、地上解析システム290に持ち込み、各データを解析する。   An original data file for recording measurement results, a GPS data (GPS 1, 2,...) File and a video tape are brought into the ground analysis system 290, and each data is analyzed.

図8は、地上解析システム102(290)の概略構成ブロック図を示す。図8に示すように、地上解析システム290は、大容量記憶装置340を接続するパーソナルコンピュータ320をメインとし、レーザデータ読取器310、解析結果表示モニタ331、図表及び画像イメージ出力装置332、ビデオ再生装置333並びにバックアップデータ読取器350から構成される。   FIG. 8 is a schematic block diagram of the ground analysis system 102 (290). As shown in FIG. 8, the ground analysis system 290 mainly includes a personal computer 320 to which a large-capacity storage device 340 is connected, a laser data reader 310, an analysis result display monitor 331, a chart and image image output device 332, and a video playback device. It comprises a device 333 and a backup data reader 350.

空中データの収録時間は、最大2時間である。原データテープ301に記録されるレーザ反射データは約2億個となる。原データテープ301に記録される原データは、大容量記憶装置340に一旦格納され、解析の必要に応じコンピュータ320に読み出される。   The recording time of the aerial data is up to 2 hours. The laser reflection data recorded on the original data tape 301 is about 200 million. The original data recorded on the original data tape 301 is temporarily stored in the mass storage device 340 and read out by the computer 320 as required for analysis.

GPSデータ302は、直接、コンピュ−タ320に読み込まれ、内蔵の記憶装置に格納される。   The GPS data 302 is directly read by the computer 320 and stored in a built-in storage device.

ビデオテープ303の記録映像は、ビデオ再生装置で再生されるが、コンピュータ320によってその再生動作が制御され、必要な箇所の映像が再生される。   The video recorded on the video tape 303 is reproduced by a video reproducing device. The reproducing operation is controlled by the computer 320, and the video at a necessary portion is reproduced.

データ処理及び解析に必要な送電線や鉄塔の情報304は、オペレータによって決まったフォーマットに従ってコンピュータ320に入力され、データベースに格納される。   Transmission line and tower information 304 required for data processing and analysis is input to the computer 320 according to a format determined by the operator and stored in a database.

オペレータは、解析結果表示モニタ331で各ステップの結果を確認しながら、対話式にデータ処理・解析を行う。データ処理・解析の個々のプロセスは、それぞれ自動的に実行される。   The operator performs data processing and analysis interactively while checking the result of each step on the analysis result display monitor 331. Each process of data processing and analysis is automatically executed.

解析結果は、コンピュータ320のデータベースに保管されると共に、目的に応じて図表および画像出力装置332から出力され、バックアップテープ350に別途保管される。管理伐採情報は、接近木管理システム360にオフラインで提供出来るようになっている。   The analysis result is stored in the database of the computer 320, output from the chart and image output device 332 according to the purpose, and stored separately on the backup tape 350. The management felling information can be provided to the approaching tree management system 360 offline.

図9は、コンピュータ320におけるデータ処理・解析処理の構成図を示す。図9に示すように、データ処理・解析は、データ処理st.401、1次解析処理st.402、2次解析処理st.403、図表出力st.405及び成果作成st.406から成り、オペレータが個々の処理を任意に選択し、必要な情報をデータベース及びバックアップ400から読み出して実行する。   FIG. 9 is a configuration diagram of data processing / analysis processing in the computer 320. As shown in FIG. 9, data processing / analysis includes data processing st. 401, primary analysis processing st. 402, secondary analysis processing st. 403, chart output st. 405 and result creation st. 406, the operator arbitrarily selects individual processes, reads necessary information from the database and the backup 400, and executes them.

図10は、データ処理(St.401)の詳細なフロー構成を示す。ファーストモードデータ421は、専用のソフトウエアにより以下のステップで自動的に処理される。即ち、レーザ原データ、GPSデータ(地上・空中)および送電線情報を読み取り、再配列する(st.411)。空中GPSデータ及び地上GPSデータを用いて、キネマテックデファレンシャル処理を行う(st.412)。航空機の3次元航跡を計算する(st.413)。時刻、走時、スキャナ振動角、姿勢回転角データ及びGPSデータから、レーザパルス反射点の測地座標値を計算する(st.414)。データ処理結果をデータベースに格納する(st.415)。地形測量モードのデータ422も同様に処理して、データベースに格納する。   FIG. 10 shows a detailed flow configuration of the data processing (St. 401). The first mode data 421 is automatically processed by dedicated software in the following steps. That is, the laser original data, GPS data (ground / air) and transmission line information are read and rearranged (st. 411). The kinematic differential processing is performed using the airborne GPS data and the ground GPS data (st. 412). The three-dimensional wake of the aircraft is calculated (st. 413). The geodesic coordinate value of the laser pulse reflection point is calculated from the time, travel time, scanner vibration angle, attitude rotation angle data, and GPS data (st. 414). The data processing result is stored in the database (st. 415). The terrain survey mode data 422 is similarly processed and stored in the database.

図11は、1次解析処理の詳細なフロー構成を示す。1次解析処理は、測地座標を与えられたレーザ反射点のデータベース430を処理し、図11に示す各ファイルを作成する行程である。即ち、電線データのみを後述の方法で抽出し(st.431)、その電線データを使い各電線のカテナリ(弛み)を求める(st.432)。電線カテナリからその交点を求め、支持点位置を決定する(st.433)。データファイルから鉄塔部のデータを抽出し、その中心点の座標を計算する(st.434)。電線カテナリと電線・鉄塔以外のデータを使い、接近木との離隔を解析する(st.435)。この段階における離隔解析は、測定時点の電線位置に対して実行される。従って、この解析結果は、速報としてユーザに報告される。次に、各データファイルを作成し、記録する(st.436)。   FIG. 11 shows a detailed flow configuration of the primary analysis processing. The primary analysis process is a process of processing the database 430 of the laser reflection points given geodetic coordinates and creating each file shown in FIG. That is, only the wire data is extracted by a method described later (st. 431), and the catenary (slack) of each wire is obtained using the wire data (st. 432). The intersection is obtained from the wire catenary, and the position of the support point is determined (st. 433). The data of the tower is extracted from the data file, and the coordinates of the center point are calculated (st. 434). Using the data other than the electric wire catenary and the electric wire / pylon, the separation from the approaching tree is analyzed (st. 435). The separation analysis at this stage is executed for the wire position at the time of measurement. Therefore, this analysis result is reported to the user as a flash report. Next, each data file is created and recorded (st. 436).

地形測量モードで測定されたデータは、データベースから同一の演算部に読み出され、次の処理が行われてそれぞれのデータファイルが作成される。即ち、地盤以外のデータを除去し(st.437)、DTMを作成する(st.438)。   The data measured in the terrain survey mode is read from the database to the same arithmetic unit, and the following processing is performed to create respective data files. That is, data other than the ground is removed (st. 437), and a DTM is created (st. 438).

レーザパルスのスキャニングの結果は、通常、図12のようになる。すなわち、電線441、樹木442及び地面443からの反射点が、レーザパルスの軌跡に沿って分布している。これらのデータから電線を分離するには、スキャニングの順序に従って順番に航空機からの離隔を比較し、その変動を調べる。例えば、a点からb点に移った時、d1という大きな差があり、c点に戻ったときd2なる小さな離隔に戻った場合、
d1=|a−b| >>> d2=|a−c|
b点を電線と判定する。このように電線と判定したデータのみを残し、電線データファイルを作成する。
The result of scanning the laser pulse is usually as shown in FIG. That is, reflection points from the electric wire 441, the tree 442, and the ground 443 are distributed along the trajectory of the laser pulse. In order to separate the wires from these data, the distance from the aircraft is compared in order according to the scanning order, and its variation is examined. For example, when moving from point a to point b, there is a large difference of d1, and when returning to point c, the distance returns to a small distance of d2.
d1 = | ab | >>>> d2 = | ac |
The point b is determined as an electric wire. Thus, an electric wire data file is created by leaving only the data determined to be electric wires.

地形計測に於ける地表面データ抽出でも、同じように前後のデータを比較することによって、不要なデータを取り除くことが出来る。   Even in the extraction of the ground surface data in the terrain measurement, unnecessary data can be removed by comparing the data before and after similarly.

次に、電線データを垂直方向に一定の層準(上の例では第1層から第4層まで)に区分し、さらに水平方向に区分することで、電線1本毎のデータ群が求められる。   Next, by dividing the electric wire data in a certain level in the vertical direction (from the first layer to the fourth layer in the above example) and further dividing in the horizontal direction, a data group for each electric wire is obtained. .

各電線のデータを用い、3次元で最適な電線カテナリ曲線式を求めることにより、測定時点のカテナリモデルが各電線について得られる。次に、同一層準の片側の電線について、隣り合う鉄塔区間のカテナリーモデル445/446(図12)を使い、支持点447の座標を計算によって求める。すなわち、2つの2次曲線の共通の解が、支持点447の座標値である。   By obtaining the three-dimensional optimal wire catenary curve equation using the data of each wire, a catenary model at the time of measurement is obtained for each wire. Next, the coordinates of the support point 447 are calculated by using the catenary model 445/446 (FIG. 12) of the adjacent tower section with respect to the electric wire on one side of the same stratum. That is, the common solution of the two quadratic curves is the coordinate value of the support point 447.

2次解析(st.403)では、異常温度カテナリ・横揺計算処理、樹木代表点抽出処理及び樹高計算処理の後、接近木離隔解析及び林相解析を実行する。   In the secondary analysis (st. 403), after an abnormal temperature catenary / rolling calculation process, a tree representative point extraction process, and a tree height calculation process, an approaching tree separation analysis and a forest phase analysis are executed.

図13に示すように、異常温度カテナリ・横揺計算処理では、鉄塔・支持点ファイル501並びに鉄塔の形状及びガイシ型などの送電線設備情報ファイル502を使い、異常温度の時の電線カテナリ及び電線が風などで横揺れしたときの位置を計算し(st.503)、ファイルを作成する(st.504)。   As shown in FIG. 13, in the abnormal temperature catenary / rolling calculation process, the electric wire catenary and electric wire at the time of abnormal temperature are used using the transmission tower / support point file 501 and the transmission line facility information file 502 such as the shape and the insulator type of the electric tower. Is calculated (st. 503), and a file is created (st. 504).

図14及び図15において、電線カテナリから支持点2,4が得られる。1−2間及び4−5間のガイシの長さは、予め分かっている。したがって、支持点2,4の位置及び少なくとも1点の電線位置3が分かれば、電線のカテナリ521(図14)が再現可能である。異常温度の時の電線カテナリ522(図14)は、異常な電線温度を与えたときの電線の伸びについて、線膨張率を用いて弛みを計算し、最下点3’の位置を決定して求められる。   14 and 15, the support points 2 and 4 are obtained from the wire catenary. The length of the insulator between 1-2 and 4-5 is known in advance. Therefore, if the positions of the support points 2 and 4 and at least one electric wire position 3 are known, the catenary 521 (FIG. 14) of the electric wire can be reproduced. The wire catenary 522 (FIG. 14) at the time of abnormal temperature calculates slack using the coefficient of linear expansion for the wire elongation when an abnormal wire temperature is given, and determines the position of the lowest point 3 ′. Desired.

電線の横揺れ解析では、支持点を固定して縄跳びのような運動した時に電線が掃く曲面531(図15)を求める。静止時にaに位置する電線は風などによりbを経てcに移動する。この時、図15に532で示すように、支持点を結んだ架空の線上のP点を中心とした円弧を描く。P点を支持点から次の支持点まで移動させ、各位置での円弧の軌跡を求めれば、電線の横揺れ位置が決定できる。横揺れの角度は、通常、せいぜい±60度程度まででよい。   In the roll analysis of the electric wire, a curved surface 531 (FIG. 15) swept by the electric wire when the support point is fixed and the electric wire moves like a jump rope is obtained. When stationary, the electric wire located at a moves to c via b due to wind or the like. At this time, as shown by 532 in FIG. 15, an arc is drawn centering on point P on an imaginary line connecting the support points. If the point P is moved from the support point to the next support point, and the locus of the arc at each position is determined, the roll position of the electric wire can be determined. The roll angle may be generally up to about ± 60 degrees.

図16は、樹木代表点抽出処理のフローを示す。レーザ原データファイルを処理し、電線反射点データを除いた残りの反射点データファイルを、主として樹木反射点から成る樹木反射点ファイルとする(st.541)。これに樹木代表点抽出処理を適用し(st.542)、樹木代表点ファイルを作成する(st.543)。   FIG. 16 shows the flow of tree representative point extraction processing. The laser original data file is processed, and the remaining reflection point data file excluding the electric wire reflection point data is set as a tree reflection point file mainly including tree reflection points (st. 541). Tree representative point extraction processing is applied to this (st. 542), and a tree representative point file is created (st. 543).

レーザデータは、レーザパルスが走査した全域をカバーしているが、1本の樹木についてみると、1つのデータが対応しているわけでなく、多数のデータから構成されている。管理伐採における樹木管理は、1本毎の樹木単位で行われているので、樹木の代表点を決める必要がある。樹木代表点抽出処理(st.542)では、樹形の対称性を考慮し、最も高い標高を示す反射点を樹木代表点とする。図17は、各樹木の代表点551,552,553を例示する。   Although the laser data covers the entire area scanned by the laser pulse, one tree does not correspond to one data, but is composed of a large number of data. Tree management in managed logging is performed on a tree-by-tree basis, so it is necessary to determine a representative point of the tree. In the tree representative point extraction process (st. 542), the reflection point indicating the highest altitude is taken as the tree representative point in consideration of the symmetry of the tree shape. FIG. 17 illustrates representative points 551, 552, and 553 of each tree.

樹木反射点データを地平面に展開すると、図18の561に示すように、標高の高い点を標高点の低い点が取り巻くように分布する。斜面では、標高の高い点Hが一方の縁に偏るが、低い点に囲まれる関係は変わらない。これらのデータに対して、任意の大きさのメッシュエリア562を用意し、周囲のメッシュに比べ高い標高を示す反射点を含むメッシュを抽出する。抽出したメッシュの枠内にサイズの小さいメッシュを更に設定し、最も高い点を持つメッシュを選ぶ。これを繰り返し、最終的に残った点を、代表点とする。   When the tree reflection point data is developed on the ground plane, as shown at 561 in FIG. 18, the distribution is such that the points at higher elevations are surrounded by the points at lower elevations. On the slope, the high point H is biased toward one edge, but the relationship surrounded by the low point remains unchanged. For these data, a mesh area 562 of an arbitrary size is prepared, and a mesh including a reflection point indicating a higher elevation than the surrounding mesh is extracted. A smaller mesh is further set in the frame of the extracted mesh, and the mesh having the highest point is selected. This is repeated, and the finally remaining points are set as representative points.

図19に示すように、樹木代表点データ571と地形データ(DTM)572とから、各樹高を計算する。地形データファイルはDTMの形で格納されている(図20の581参照)。すなわち、地表反射点の粗密によるデータのばらつきを押さえるため、非測定個所のデータが補完されている。図20の582に示すように、この地形データに樹木代表点の平面座標値(X,Y)を重ねると、DTMから作られる斜めの三角平面に点が落とされる。図20の583に示すように、三角平面上の標高を内挿計算し、その点の標高を求め、樹木代表点の標高との差を取れば、樹高が得られる。   As shown in FIG. 19, each tree height is calculated from tree representative point data 571 and topographic data (DTM) 572. The terrain data file is stored in the form of a DTM (see 581 in FIG. 20). That is, the data at the non-measurement points are complemented in order to suppress data variations due to the density of the ground reflection points. As shown by 582 in FIG. 20, when the plane coordinate values (X, Y) of the tree representative points are superimposed on this topographical data, points are dropped on an oblique triangular plane created from the DTM. As shown at 583 in FIG. 20, the elevation on the triangular plane is interpolated, the elevation at that point is obtained, and the difference from the elevation of the tree representative point is obtained to obtain the tree height.

図21及び図22に示すように、接近木離隔解析では、1次解析及び2次解析の結果から得られる各種データファイル601〜606から、解析装置607が、接近木に関わる電線静止離隔、電線横揺れ離隔、樹木転倒離隔及び異常温度時の離隔を解析する。出力装置610が、その解析結果を、接近木離隔平面図、接近木離隔検討図及び離隔解析結果表として出力すると共に、これらのデータは、データファイル609としてFDなどの媒体に記録され、接近木管理システム620に送られる。   As shown in FIGS. 21 and 22, in the approaching tree separation analysis, from various data files 601 to 606 obtained from the results of the primary analysis and the secondary analysis, the analysis device 607 determines the electric wire stationary separation and the electric wire related to the approaching tree. Analyze roll separation, tree fall separation, and separation at abnormal temperatures. The output device 610 outputs the analysis result as an approaching tree separation plan view, an approaching tree separation study diagram, and a separation analysis result table, and these data are recorded as a data file 609 on a medium such as an FD, It is sent to the management system 620.

ユーザは、接近木管理システム620で、新しい接近木離隔情報によってデータを更新すると共に、これらを管理伐採計画の立案や接近木の管理に利用する。   The user updates the data with the new approaching tree separation information in the approaching tree management system 620, and uses these for planning a management logging plan and managing the approaching tree.

レーザ反射点データは、反射点の座標(X,Y,Z)の他に、反射強度Reの情報を持っている。これを利用すると樹種が判別できる。例えば、このシステムで使用しているレーザ光の波長は近赤外領域にあり、植物の活性度に関係する。例えば、広葉樹では針葉樹に比べて反射率が高いことが知られている。高密度で隙間なく測定された反射率を用いると、図23に示すように、植生情報の疑似画像631を形成できる。DTMを作成する要領で、ビデオ画像632の画素に整合するようにデータを再配置すると、1画素の領域について7つの次元(X,Y,Z,Re,R,G,B)の情報が得られることになる。これらの情報の内、Re,R,G及びBを使い、画像処理システム626で強調処理を施す。強調処理の結果から、樹種を判定でき(628)、その分布領域を識別することにより林相が区分できる(627)。これらの解析結果は、平面図ばかりでなく、任意の断面図として出力することもできる。   The laser reflection point data has information on the reflection intensity Re in addition to the coordinates (X, Y, Z) of the reflection point. Using this, the tree species can be determined. For example, the wavelength of the laser light used in this system is in the near infrared region and is related to the activity of the plant. For example, it is known that a hardwood has a higher reflectance than a softwood. By using the reflectance measured with high density and no gap, a pseudo image 631 of vegetation information can be formed as shown in FIG. When data is rearranged to match the pixels of the video image 632 in the manner of creating a DTM, information of seven dimensions (X, Y, Z, Re, R, G, B) is obtained for one pixel area. Will be done. The image processing system 626 performs an emphasis process using Re, R, G, and B among these pieces of information. The tree type can be determined from the result of the emphasis processing (628), and the forest area can be classified by identifying its distribution area (627). These analysis results can be output not only as a plan view but also as an arbitrary sectional view.

図24は、離隔検討の内容を模式的に示す。任意の温度の電線の静止位置に対する樹木との離隔は、A点とB点との離隔(例えば△で表す部分)である。その電線が横揺れした場合に最も接近する離隔は、P点とB点を結ぶ直線と電線AがP点を中心に描く弧との交点とB点との離隔(例えば+で表す部分)である。また、樹木が転倒するときの離隔は、A点又はA点がPを中心に描く弧と、C点を支点としてB点が描く弧との最短距離(例えば○で表す)である。これらの検討結果は、樹木毎にファイル702に整理され、離隔検討図とともに出力される。   FIG. 24 schematically shows the contents of the separation study. The distance between the tree and the stationary position of the electric wire at an arbitrary temperature is the distance between point A and point B (for example, a portion represented by △). When the electric wire rolls, the closest distance is the distance between the intersection of the straight line connecting the points P and B and the arc drawn by the electric wire A around the point P and the point B (for example, the portion indicated by +). is there. The separation when the tree falls is the shortest distance between point A or an arc drawn by point A centering on P and an arc drawn by point B with point C as a fulcrum (for example, represented by a circle). These examination results are arranged in a file 702 for each tree, and output together with the separation study diagram.

離隔検討の結果は、図25に示すように、離隔平面図710としてもファイリングされ、また、出力される。各検討離隔は、離隔の種別毎に色分けして任意の縮尺で図示される。図25では、△、+及び○の記号で示す。付近の樹木を点線の○で示し、その中央の数値は、樹木の位置を示す。   As shown in FIG. 25, the result of the separation study is also filed as a separation plan view 710 and output. Each study separation is illustrated in an arbitrary scale by color coding for each separation type. In FIG. 25, they are indicated by symbols Δ, + and ○. Nearby trees are indicated by dotted circles, and the numerical value at the center indicates the position of the tree.

従来の空中写真測量による森林地域の地形測量では樹高を推定して地面標高を計測しており、不正確な要因が必ず伴っていたが、本実施例の空中レーザ測定システムは、樹木等の地物を除去して地形のみのDTMDTM(Digital Terrain Model;数値地形モデル)を発生する機能を具備しており、正確な土工量が求められる土木分野で基礎的な設計資料を収集するのに利用できる。逆に、森林部分のデータから森林経営に必要な材積を求めることができる。   In the conventional topographic survey of forest areas by aerial photogrammetry, the height of the ground was measured by estimating the tree height, which was inevitably accompanied by inaccurate factors.However, the aerial laser measurement system of this embodiment uses It has a function to generate DTMDTM (Digital Terrain Model; Digital Terrain Model) of only terrain by removing objects, and can be used to collect basic design data in the civil engineering field where accurate earthwork is required. . Conversely, the volume required for forest management can be obtained from the data of the forest part.

接近木管理伐採情報の生成の流れを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of generation of approaching tree management felling information. 2軸ガルボミラースキャナによるレーザパルス操作状態説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a laser pulse operation state by a two-axis galvo mirror scanner. レーザビームと測定モードを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a laser beam and a measurement mode. 座標計算の説明図。Explanatory drawing of coordinate calculation. キネマテックデファレンシャルGPS測位の分布図。The distribution map of kinematics differential GPS positioning. GPS測位システム説明図。Explanatory drawing of a GPS positioning system. 空中測定システムのブロック図。FIG. 2 is a block diagram of an aerial measurement system. 地上解析システムのブロック図。The block diagram of a ground analysis system. データ処理・解析のブロック図。Block diagram of data processing and analysis. データ処理のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of data processing. 1次解析のブロック図。The block diagram of the primary analysis. 測定データから電線および地形データの分離方法の説明図。Explanatory drawing of the separation method of electric wire and topographical data from measurement data. 異常温度カテナリ・横揺計算処理のブロック図。Block diagram of abnormal temperature catenary / rolling calculation processing. 鉄塔の形状類型と電線カテナリー要素の説明図。Explanatory drawing of the shape type of a steel tower and an electric wire catenary element. 電線の横揺れ時の説明図。Explanatory drawing at the time of rolling of an electric wire. 樹木代表点抽出ブロック図。The tree representative point extraction block diagram. 樹形の主な類型説明図。The main type explanatory drawing of a tree shape. 樹木代表点の決定法の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for determining a tree representative point. 樹高計算ブロック図。Tree height calculation block diagram. 樹高の算出説明図。Explanatory drawing of calculation of tree height. 接近木離隔解析ブロック図。FIG. 3 is a block diagram of an approaching tree separation analysis. 林相解析ブロック図。Forest facies analysis block diagram. 樹種判定説明図。FIG. 離隔検討の説明図。FIG. 離隔の平面説明図。FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

100 調査のためのシステム
101 空中測定システム
102 地上解析システム
103 接近木管理システム
200 機器制御のためのコンピュータ
201 操作パネル
210 スキャニングレーザ測距装置
220 スキャニングレーザ測距装置
230 データ記録装置
240 キネマテックGPS受信機
250 キネマテックGPS受信機
260 慣性航法装置
270 ビデオ映像装置
290 地上解析システム
310 データ読み取り装置
320 データ処理・解析用コンピュータ
331 モニタ映像再生装置
332 図表出力装置
333 モニタ映像再生装置
340 大容量記憶装置
350 任意の媒体のバックアップ
360 接近木管理システム
REFERENCE SIGNS LIST 100 Survey system 101 Aerial measurement system 102 Ground analysis system 103 Approaching tree management system 200 Computer for controlling equipment 201 Operation panel 210 Scanning laser ranging device 220 Scanning laser ranging device 230 Data recording device 240 Kinematec GPS reception Device 250 kinematics GPS receiver 260 inertial navigation device 270 video image device 290 terrestrial analysis system 310 data reading device 320 data processing / analysis computer 331 monitor image reproducing device 332 diagram output device 333 monitor image reproducing device 340 large capacity storage device 350 Backup of any media 360 Access tree management system

Claims (4)

飛行体に搭載され、計測対象をレーザパルス光で走査するレーザ走査装置と、
当該飛行体に搭載され、当該レーザ走査装置から出力されるレーザパルス光の、当該計測対象による反射光を受光する受光する受光器と、
当該受光器の出力により当該計測対象までの距離を計測する距離計測器と、
当該飛行体に搭載され、当該レーザ走査装置の走査域を撮影する撮像装置と、
当該飛行体に搭載され、当該飛行体の3次元位置及び姿勢を計測する飛行位置計測器と、
当該距離計測器及び飛行位置計測器の計測結果によりレーザ光照射点位置を演算する演算手段と、
当該撮像装置の撮影画像から当該レーザ光照射点位置の画素情報を抽出し、当該撮影画像を重ねた当該計測対象の3次元情報を生成する3次元情報生成手段
とを具備することを特徴とする3次元情報生成システム。
A laser scanning device mounted on a flying object and scanning a measurement target with laser pulse light;
A light receiver that is mounted on the flying object and receives a laser pulse light output from the laser scanning device and receives light reflected by the measurement target,
A distance measuring device that measures the distance to the measurement target by the output of the light receiver,
An imaging device mounted on the flying object and capturing an image of a scanning area of the laser scanning device;
A flight position measuring device mounted on the flying object and measuring a three-dimensional position and attitude of the flying object;
Calculating means for calculating the laser light irradiation point position based on the measurement results of the distance measuring device and the flight position measuring device,
A three-dimensional information generating unit that extracts pixel information of the laser beam irradiation point position from a captured image of the imaging device and generates three-dimensional information of the measurement target on which the captured image is superimposed. 3D information generation system.
更に、当該受光器の出力から当該計測対象の反射強度を計測する反射強度計測手段を具備し、当該3次元情報生成手段は、当該反射強度の分布情報を含む当該3次元情報を生成する請求項1に記載の3次元情報生成システム。   Further, there is provided a reflection intensity measuring means for measuring a reflection intensity of the measurement target from an output of the light receiver, and the three-dimensional information generating means generates the three-dimensional information including the distribution information of the reflection intensity. 3. The three-dimensional information generation system according to 1. 飛行体に搭載されたレーザ走査装置により、計測対象をレーザパルス光で走査するステップと、
当該レーザ走査装置から出力されるレーザパルス光の、当該計測対象による反射光を受光して、当該計測対象までの距離を計測するステップと、
当該レーザ走査装置の走査域を撮像装置で撮影するステップと、
当該レーザ走査装置によるレーザ走査の間に、当該飛行体の3次元位置及び姿勢を計測するステップと、
当該計測対象までの距離、並びに当該飛行体の3次元位置及び姿勢距離からレーザ光照射点位置を演算するステップと、
当該撮像装置の撮影画像から当該レーザ光照射点位置の画素情報を抽出して当該撮影画像を重ねた当該計測対象の3次元情報を生成するステップ
とを具備することを特徴とする3次元情報生成方法。
Scanning the measurement target with laser pulse light by a laser scanning device mounted on the flying object,
A step of receiving the reflected light of the measurement target of the laser pulse light output from the laser scanning device, and measuring a distance to the measurement target;
Imaging the scanning area of the laser scanning device with an imaging device;
Measuring the three-dimensional position and attitude of the flying object during laser scanning by the laser scanning device;
Calculating the laser beam irradiation point position from the distance to the measurement target, and the three-dimensional position and attitude distance of the flying object;
Extracting pixel information of the position of the laser beam irradiation point from a captured image of the imaging apparatus and generating three-dimensional information of the measurement target on which the captured image is superimposed. Method.
更に、当該計測対象による反射光の強度を計測するステップを具備し、
当該3次元情報が、当該反射光の強度の分布情報を含むことを特徴とする請求項3に記載の3次元情報生成方法。
Further, the method includes a step of measuring the intensity of the reflected light by the measurement object,
The three-dimensional information generation method according to claim 3, wherein the three-dimensional information includes distribution information of the intensity of the reflected light.
JP2003400968A 2003-12-01 2003-12-01 Method and apparatus for generating three-dimensional information Pending JP2004170429A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003400968A JP2004170429A (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method and apparatus for generating three-dimensional information

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003400968A JP2004170429A (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method and apparatus for generating three-dimensional information

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17332797A Division JP3515678B2 (en) 1997-06-30 1997-06-30 Measurement system and method and airborne laser measurement device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004170429A true JP2004170429A (en) 2004-06-17
JP2004170429A5 JP2004170429A5 (en) 2005-05-26

Family

ID=32709324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003400968A Pending JP2004170429A (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method and apparatus for generating three-dimensional information

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004170429A (en)

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100571120B1 (en) 2005-09-29 2006-04-13 한진정보통신(주) Three dimentional survey system which use the laser apparatus
KR100571121B1 (en) 2005-10-18 2006-04-13 한진정보통신(주) System for extraction of the coastline using airborne laser surveying data and method therefor
WO2007007528A1 (en) * 2005-07-08 2007-01-18 Basic Engineering Co., Ltd. Image processor and environment information observing device
JP2007198760A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Asahi Koyo Kk Tree extracting method, device and program, and tree top searching method, device and program
JP2008057994A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Basic Engineering:Kk Water level observation system by image processing
JP2009058255A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The Laser isolation measuring system
JP2009058254A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The Feeder line location measuring method, feeder line location measuring device, feeder line location measuring system and program
KR100901311B1 (en) 2009-03-13 2009-06-05 국방과학연구소 Autonomous mobile platform
KR100952136B1 (en) 2009-09-11 2010-04-09 중앙항업(주) Method for correcting position and dircction elements of camera, and method for 3d-structure measurement using single oblique photograph
KR100998280B1 (en) * 2010-05-18 2010-12-03 중앙항업(주) Method for water area vector detection using aerial lidar data
KR101003412B1 (en) 2010-08-31 2010-12-23 (주)동광지엔티 Apparatus and method for airborne laser surveying using detection dilution critical value of precision
CN102607457A (en) * 2012-03-05 2012-07-25 西安交通大学 Measuring device and measuring method for large three-dimensional morphology based on inertial navigation technology
CN102840837A (en) * 2012-08-28 2012-12-26 天津市亚安科技股份有限公司 Method and device for monitoring deformation of building and landform in real time automatically
CN103256906A (en) * 2013-04-10 2013-08-21 北京林业大学 Precise calculation method for electronic theodolite stumpage timber volume
CN103278089A (en) * 2013-02-21 2013-09-04 北京林业大学 Tree crown volume and surface area metering technology taking three-dimensional laser scanner as tool
JP2013250263A (en) * 2012-05-31 2013-12-12 Korea Institute Of Science And Technology Object material recognition device and method of the same
JP2015084191A (en) * 2013-10-25 2015-04-30 株式会社パスコ Forest physiognomy analyzing apparatus, forest physiognomy analyzing method, and program
JP2015109064A (en) * 2013-10-25 2015-06-11 株式会社パスコ Forest type analyzer, forest type analysis method, and program
JP2015152340A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社パスコ Forest type analysis apparatus, forest type analysis method and program
JP2015152411A (en) * 2014-02-14 2015-08-24 コニカミノルタ株式会社 overhead line detection method
JP2017215240A (en) * 2016-06-01 2017-12-07 株式会社トプコン Measuring apparatus and measuring system
JPWO2017208363A1 (en) * 2016-05-31 2019-03-28 マクセル株式会社 Mobile communication terminal and control method thereof
JP2020165729A (en) * 2019-03-28 2020-10-08 東北電力株式会社 Distance measurement device, distance measurement method, and distance measurement program
WO2021020570A1 (en) * 2019-07-31 2021-02-04 ヤマハ発動機株式会社 Method for measuring forest, forest measurement system, and computer program
JP2021039726A (en) * 2019-08-30 2021-03-11 楽天株式会社 Control device, system and method
US11689699B2 (en) 2019-08-30 2023-06-27 Rakuten Group, Inc. Control device, system, and method

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007007528A1 (en) * 2005-07-08 2007-01-18 Basic Engineering Co., Ltd. Image processor and environment information observing device
KR100571120B1 (en) 2005-09-29 2006-04-13 한진정보통신(주) Three dimentional survey system which use the laser apparatus
KR100571121B1 (en) 2005-10-18 2006-04-13 한진정보통신(주) System for extraction of the coastline using airborne laser surveying data and method therefor
JP2007198760A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Asahi Koyo Kk Tree extracting method, device and program, and tree top searching method, device and program
JP2008057994A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Basic Engineering:Kk Water level observation system by image processing
JP2009058254A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The Feeder line location measuring method, feeder line location measuring device, feeder line location measuring system and program
JP2009058255A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The Laser isolation measuring system
KR100901311B1 (en) 2009-03-13 2009-06-05 국방과학연구소 Autonomous mobile platform
KR100952136B1 (en) 2009-09-11 2010-04-09 중앙항업(주) Method for correcting position and dircction elements of camera, and method for 3d-structure measurement using single oblique photograph
KR100998280B1 (en) * 2010-05-18 2010-12-03 중앙항업(주) Method for water area vector detection using aerial lidar data
KR101003412B1 (en) 2010-08-31 2010-12-23 (주)동광지엔티 Apparatus and method for airborne laser surveying using detection dilution critical value of precision
CN102607457A (en) * 2012-03-05 2012-07-25 西安交通大学 Measuring device and measuring method for large three-dimensional morphology based on inertial navigation technology
JP2013250263A (en) * 2012-05-31 2013-12-12 Korea Institute Of Science And Technology Object material recognition device and method of the same
US9830523B2 (en) 2012-05-31 2017-11-28 Korea Institute Of Science And Technology Method and apparatus for recognizing object material using spatial image and spatial radar information
CN102840837A (en) * 2012-08-28 2012-12-26 天津市亚安科技股份有限公司 Method and device for monitoring deformation of building and landform in real time automatically
CN103278089A (en) * 2013-02-21 2013-09-04 北京林业大学 Tree crown volume and surface area metering technology taking three-dimensional laser scanner as tool
CN103256906A (en) * 2013-04-10 2013-08-21 北京林业大学 Precise calculation method for electronic theodolite stumpage timber volume
JP2015084191A (en) * 2013-10-25 2015-04-30 株式会社パスコ Forest physiognomy analyzing apparatus, forest physiognomy analyzing method, and program
JP2015109064A (en) * 2013-10-25 2015-06-11 株式会社パスコ Forest type analyzer, forest type analysis method, and program
JP2015152340A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社パスコ Forest type analysis apparatus, forest type analysis method and program
JP2015152411A (en) * 2014-02-14 2015-08-24 コニカミノルタ株式会社 overhead line detection method
JPWO2017208363A1 (en) * 2016-05-31 2019-03-28 マクセル株式会社 Mobile communication terminal and control method thereof
US11570599B2 (en) 2016-05-31 2023-01-31 Maxell, Ltd. Mobile communication terminal and control method therefor
JP2017215240A (en) * 2016-06-01 2017-12-07 株式会社トプコン Measuring apparatus and measuring system
JP2020165729A (en) * 2019-03-28 2020-10-08 東北電力株式会社 Distance measurement device, distance measurement method, and distance measurement program
WO2021020570A1 (en) * 2019-07-31 2021-02-04 ヤマハ発動機株式会社 Method for measuring forest, forest measurement system, and computer program
JPWO2021020570A1 (en) * 2019-07-31 2021-10-28 ヤマハ発動機株式会社 Forest Inventory Methods, Forest Inventory Systems and Computer Programs
JP7254934B2 (en) 2019-07-31 2023-04-10 ヤマハ発動機株式会社 Method for making forest measurements, forest measurement system and computer program
JP2021039726A (en) * 2019-08-30 2021-03-11 楽天株式会社 Control device, system and method
JP7044826B2 (en) 2019-08-30 2022-03-30 楽天グループ株式会社 Controls, systems, and methods
US11689699B2 (en) 2019-08-30 2023-06-27 Rakuten Group, Inc. Control device, system, and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004170429A (en) Method and apparatus for generating three-dimensional information
JP3515678B2 (en) Measurement system and method and airborne laser measurement device
US8244026B2 (en) Apparatus and method for automatic airborne LiDAR data processing and mapping using data obtained thereby
Hyyppa et al. A segmentation-based method to retrieve stem volume estimates from 3-D tree height models produced by laser scanners
Barbarella et al. Monitoring of large landslides by Terrestrial Laser Scanning techniques: field data collection and processing
Wang et al. Automated road sign inventory system based on stereo vision and tracking
RU2591875C1 (en) Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line
Sauerbier et al. The practical application of UAV-based photogrammetry under economic aspects
KR100948099B1 (en) System and method for calculating vegetation area using airborne laser surveying
US20040236535A1 (en) Method, apparatus and program for determining growth of trees
US11022426B2 (en) Layer thickness measurement of soil covering
Karantanellis et al. 3D hazard analysis and object-based characterization of landslide motion mechanism using UAV imagery
JP4946072B2 (en) Treetop search method, apparatus and program
Lato et al. Rock slopes asset management: selecting the optimal three-dimensional remote sensing technology
RU2699940C1 (en) Method of main pipeline route monitoring
JP2004117373A (en) Data analysis device and its method
CN116794668A (en) Device and method for identifying tiny rod-shaped objects at top of building
JP2005056186A (en) Traffic condition observation system
JP7082227B1 (en) Road surface property survey system, road surface property survey device, and road surface property survey method
JP7241948B2 (en) Road surface condition investigation system, road surface condition investigation device, and road surface condition investigation method
Polat LIDAR Derived 3d City Modelling
WO2020141257A1 (en) A method to measure visibility from point cloud data
Brugger et al. The Scope of Photogrammetry and TLS in the Context of Geomechanical Discontinuity Analysis
CN117848302B (en) Real-time terrain intelligent mapping method and system
CN220509133U (en) Shaft identification early warning device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041007

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051227

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060323

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060421

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060725

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061219