JP2005351745A - 測量機 - Google Patents

Abstract

【課題】
測量機に於いて、測定点がエッジ上にあるかどうかの判断を可能とし、測定点がエッジ上にある場合の誤測定を防止し、測定精度を向上する。
【解決手段】
測定対象２に測距光３を照射しその反射光３ａから距離を測定する測量機１に於いて、少なくとも測距光の広がり範囲の画像を捉える撮像部２７，３１と、該撮像部が捉えた画像からエッジ抽出処理し、前記広がり範囲にエッジがあるかどうかを判断する制御部１６とを具備する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レーザ光線を測定対象物に照射して光波距離測定を行う測量機、特に測定対象物にプリズムを使用しないノンプリズム方式の測量機に関するものである。

近年では、測定対象物にプリズムを使用せず、レーザ光線を直接測定対象物に照射して測定対象物からの反射光で測定を行うノンプリズム方式の測量機が普及している。

ノンプリズム方式の測量機では、測定の度にプリズムを移動する必要がなく、１人作業が可能となり、更に測定対象物、例えば建築物の任意の部分を測定点として選択でき、多数の測定点について容易に測定が可能であるので、測定対象物の２次元的な、或は３次元的な測定が行える。

尚、ノンプリズム方式の測量機としては、例えば特許文献１に示されるものがある。

図６はノンプリズム方式の測量機で測量を行う場合を示している。

図６中、１は測量機、２は測定対象物を示している。

光波距離測定を行う場合、測量機から照射されるレーザ光線（測距光３）は所定の広がりを有しており、又測定対象物が、３次元のもの、例えばビルディング等の建築物では、壁面と壁面との稜線４（エッジ４ａ，４ｂ，４ｃ，…）を有している。

測定対象物２内で測定点をエッジ４ａ近傍に選択した場合、或は任意に選択すると、選択された測定点（測距光３の照射位置）が、稜線４上、例えばエッジ４ａ上になる場合がある。

測定点がエッジ４ａ上になると、図７に示される様に、測量機１から発せられた測距光３が前記エッジ４ａで分割され、前記測距光３の一部は手前の面５で反射され、一部は奥側の面６で反射される。この為、前記測量機１は前記手前の面５からの反射光と前記奥側の面６からの反射光により測定を行うことになり、エッジ４ａ部分は正しく測定できない場合が生じる。

従来、測定点の確認は、測量者が測量機１に設けられている望遠鏡７から測定点を視準して行っており、測定点がエッジ４ａ上となる場合は、測定点をエッジ４ａからずらしている。

然し乍ら、通常望遠鏡７は単眼であり、測定個所が平面的に見え、又高倍率であることから、エッジ４ａを認識できない場合があり、測定点がエッジ４ａ上にあることに気が付かずに測定を行ってしまう場合がある。この場合、測定値は誤差となってしまう。

特開２０００−３２９５１７号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、測定点がエッジ上にあるかどうかの判断を可能とし、測定点がエッジ上にある場合の誤測定を防止し、測定精度を向上するものである。

本発明は、測定対象に測距光を照射しその反射光から距離を測定する測量機に於いて、少なくとも測距光の広がり範囲の画像を捉える撮像部と、該撮像部が捉えた画像からエッジ抽出処理し、前記広がり範囲にエッジがあるかどうかを判断する制御部とを具備する測量機に係るものである。

又本発明は、エッジ抽出は前記広がり範囲について行われる測量機に係り、又エッジ抽出は撮像画像全範囲について行われる測量機に係るものである。

又本発明は、告知手段を具備し、該告知手段は前記広がり範囲にエッジがある場合に測定点が不適である旨の告知を行う測量機に係り、又前記告知手段は、表示部であり、該表示部は前記広がり範囲にエッジがある場合に、注意勧告を示す表示を行う測量機に係るものである。

又本発明は、距離測定が、前記広がり範囲中のエッジ有無判断後に実施され、前記制御部は前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合は、測距作動を停止させる測量機に係り、又距離測定が、前記広がり範囲中のエッジ有無判断前に実施され、前記制御部は前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合は、測定結果を削除又は無効とする測量機に係り、更に又制御部が前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合で、測定点が適正と確認された場合に、制御部の判断を無効とするキャンセルスイッチを備える測量機に係るものである。

本発明によれば、測定対象に測距光を照射しその反射光から距離を測定する測量機に於いて、少なくとも測距光の広がり範囲の画像を捉える撮像部と、該撮像部が捉えた画像からエッジ抽出処理し、前記広がり範囲にエッジがあるかどうかを判断する制御部とを具備するので、判断結果を基に測定点が適正であるかどうか、或は測距結果が適正であるかどうかを判断することが可能となる。

又本発明によれば、告知手段を具備し、該告知手段は前記広がり範囲にエッジがある場合に測定点が不適である旨の告知を行うので、作業者は測定点が適当でなかった場合を直ちに知ることができ、作業性が向上する。

又本発明によれば、距離測定が、前記広がり範囲中のエッジ有無判断後に実施され、前記制御部は前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合は、測距作動を停止させるので、無駄な作業が省略できる。

又本発明によれば、距離測定が、前記広がり範囲中のエッジ有無判断前に実施され、前記制御部は前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合は、測定結果を削除又は無効とするので、測定誤差の発生を防止でき、測定の精度、信頼性を向上できる。

又本発明によれば、制御部が前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合で、測定点が適正と確認された場合に、制御部の判断を無効とするキャンセルスイッチを備えるので、測定を簡便に続行でき、作業性が向上する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は、本発明に係る測量機１の外観を示しており、該測量機１は角度（鉛直角、水平角）を検出する電子セオドライトと光波距離計を具備している。

又、前記測量機１は、主に望遠鏡部８、該望遠鏡部８を上下方向に回転可能に支持する托架部９、該托架部９を水平方向に回転可能に支持する基盤部１１、該基盤部１１を支持する整準部１２から構成され、該整準部１２は三脚等に取付け可能となっている。

前記望遠鏡部８には対物レンズ１３を含む光学系、光波距離計、撮像部等が内蔵され、前記托架部９は表示部１４、操作・入力部１５、制御部１６（後述）を具備している。

図３により測量機１の概略構成を説明する。

図中、１は測量機、２は測定対象物を示している。

前記測量機１は、前記表示部１４、前記操作・入力部１５、制御演算部１７、鉛直角測角部１８、水平角測角部１９、記憶部２１、測距部２４、発光部２５、測距光受光部２６、画像受光部２７、画像処理部２８及び光学系３１等を主に具備し、前記制御演算部１７、前記記憶部２１、前記画像処理部２８は前記制御部１６を構成し、前記光学系３１、前記画像受光部２７は撮像部を構成する。

前記操作・入力部１５からは、測距を行う場合に測量作業者が測定開始指令、或は測定条件等を入力する。又、前記操作・入力部１５は、演算処理をキャンセルする為のキャンセルスイッチ４２（図１参照）を具備している。前記表示部１４には測量時の測量条件、測量結果或は測量時に撮像した画像、或は画像処理された結果が表示される。

前記制御演算部１７は、例えばＣＰＵであり、前記操作・入力部１５からの指令によりプログラムの起動、信号の制御処理、演算、或は前記表示部１４、前記測距部２４等の駆動制御等を実行する。

前記制御演算部１７は、前記画像処理部２８から入力される各画像データ信号と、該画像データを撮像した時の測量データ、例えば前記鉛直角測角部１８からの鉛直角信号、前記水平角測角部１９からの水平角信号、及び前記測距部２４からの距離信号とを関連付けて前記記憶部２１に記憶させる。

尚、各画像データ信号と測量データとの関連付けは、前記記憶部２１に測定点毎に記録エリアを作成し、該記録エリア内に更に画像データ信号格納エリアと測量データ格納エリアを作成して、測定点毎に画像データ信号と測量データとを関連付けて記録する。或は、前記記憶部２１に画像データ信号格納エリアと測量データ格納エリアを作成し、画像データ信号及び測量データを分離して画像データ信号格納エリアと測量データ格納エリアに格納すると共に画像データ信号と測量データをリンクさせる管理データを作成する等、既知の方法で関連付けがなされる。

前記鉛直角測角部１８は前記光学系３１により前記測定対象物２を視準した場合の水平に対する鉛直角を測定し、前記水平角測角部１９は所定の方向を基準方向とした場合の、基準方向に対する前記測定対象物２の水平角を測定する。

前記測距光受光部２６は、測定対象物２で反射された反射測距光３ａを受光し、前記画像処理部２８はＣＣＤ等の撮像装置であり、多数の画素（ピクセル）の集合体であり、各ピクセルの番地（撮像素子上の位置）が特定可能となっており、測定対象物２からの自然光が入射し、該測定対象物２の画像を受光する。

前記記憶部２１には測定を行う為のシーケンスプログラム、或は画像処理、例えば画像データ信号から適宜なエッジの抽出処理方法（例えばＣａｎｎｙ法）によりエッジ抽出を行うと共にピクセルからエッジの位置、エッジの方向を演算する画像処理プログラム、或はエッジの位置と測定点との関係を演算する演算プログラム等が格納されている。尚、前記記憶部２１としては、前記測量機１に内蔵した半導体メモリ等、或は測量機１に対して接続可能な或は着脱可能なＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、メモリカード等種々の記録媒体が採用可能である。

図４は、前記光学系３１の一例を示している。

光軸３２上に対物レンズ１３、反射ミラー３４、ダイクロイックミラー３５、合焦レンズ３６、正立正像プリズム４０が配設されている。

前記反射ミラー３４の反射光軸上に前記発光部２５が配設され、該発光部２５は前記制御演算部１７によって駆動発光され、測距光３、好ましくは自然光とは波長の異なる例えば赤外光を射出する。該測距光３はコリメートレンズ３７で平行光束とされ前記反射ミラー３４に入射される。該反射ミラー３４で反射され前記光軸３２方向に偏向され、前記反射ミラー３４を介して測定対象物２に向けて照射される。

前記ダイクロイックミラー３５は、反射測距光３ａを反射し、自然光を透過する光学部材であり、前記ダイクロイックミラー３５の反射光軸上に前記測距光受光部２６が配設される。前記測定対象物２で反射され、前記対物レンズ１３で集光された反射測距光３ａは、前記ダイクロイックミラー３５で反射され、前記測距光受光部２６で受光される。該測距光受光部２６は受光信号を前記測距部２４に送出する。

該測距部２４では、前記測距光受光部２６による前記反射測距光３ａの受光結果、及び内部参照光（図示せず）の受光結果を基に測定対象物２迄の距離を測定し、測定結果は前記制御演算部１７に送出する。

前記正立正像プリズム４０は、複数の反射面を有し、入射された倒立像を正立像として射出するものであり、反射面の少なくとも１つがハーフミラーとなっている。前記測定対象物２からの自然光は、前記ダイクロイックミラー３５を透過して前記正立正像プリズム４０に入射する。該正立正像プリズム４０は、前記測定対象物２の像を正立像として射出し、又入射光の一部を分割分離して射出する。

前記合焦レンズ３６を前記光軸３２に沿って調整することで、正立像がレチクル３８上に結像され、該レチクル３８上の像は接眼レンズ３９を介して測定者によって視認できる様になっている。又、分割された入射光の一部は前記レチクル３８と共役な位置に配置された前記画像受光部２７上に結像され、該画像受光部２７は受光結果をピクセル個々の画素信号を集合した画像信号として前記画像処理部２８に送出する。

該画像処理部２８は、画像信号を画像処理することでエッジを抽出すると共にエッジの位置、高低角等の情報を演算し、演算結果は画素信号に関連付けた画像データ信号として前記制御演算部１７に送出する。該制御演算部１７は送出された画像データ信号を基に所要の演算を行うか或は画像データ信号を前記記憶部２１に格納する。又、前記画像処理部２８は前記レチクル３８に結像される像と同等な画像信号、或は拡大、縮小した画像信号を前記制御演算部１７に合わせて送出し、該制御演算部１７は前記望遠鏡部８による視準範囲の画像を前記表示部１４に表示させることができる。

以下、図５、図６を参照して作用について説明する。

前記測量機１を測定対象物２に向け、該測定対象物２での測定点を決定し、前記望遠鏡部８により視準方向を測定点に合わせる。

視準方向が決定されると、前記鉛直角測角部１８、水平角測角部１９より鉛直角、水平角が検出され、検出された鉛直角、水平角は前記記憶部２１に記憶される（ＳＴＥＰ：０１）。

この時、前記画像受光部２７上に結像された画像が、前記画像処理部２８によって取込まれる（ＳＴＥＰ：０２）。画像は、測定点及びその周辺を含む画像である。取込まれた画像は前記表示部１４に表示され、測定者は測定点を前記望遠鏡部８により直接視準しなくても、測定点の確認が行える。

前記画像処理部２８によって画像処理がなされ、例えばＣａｎｎｙ法によりエッジの抽出が行われる。エッジの抽出は画像中に含まれる全てのエッジに対して行われる（ＳＴＥＰ：０３）。

前記対物レンズ１３、合焦レンズ３６を含む望遠鏡部の焦点距離ｆは既知であり、ピクセルの位置ｄはｔａｎ（ｄ／ｆ）により画角を表している。従って、画像処理部２８上のピクセルの位置は視準方向、即ち光軸３２に対する鉛直角、水平角を反映しており、エッジの画像処理部２８上の位置とピクセルの位置とを対比させることで、即ち鉛直角及び水平角も、同時に演算される。抽出されたエッジの位置の演算は、全てのエッジについて行われる（ＳＴＥＰ：０４）。

又、測距光３の広がり範囲Ｄ（図２参照）と前記画像処理部２８上での範囲との関連付けが演算される。前記測距光３の広がり角は既知であり、又広がり角は測量機１と測定対象物２との距離変化には影響されないので、画像処理部２８上での広がり範囲Ｄ′を、画像処理部２８と焦点距離ｆ、測距光３の広がり角によって特定することができる。

前記エッジの抽出結果、エッジの位置情報、広がり範囲Ｄ（ビーム径）は前記制御演算部１７を介して前記記憶部２１に記録される。

前記制御演算部１７によって、前記光軸３２を中心とした前記測距光３の広がり範囲Ｄに含まれるエッジがあるかどうかが、広がり範囲Ｄ（図２参照）とエッジの位置との比較によって演算される（ＳＴＥＰ：０５）。

抽出された全てのエッジが前記測距光３の広がり範囲Ｄにないことが確認されると、測距が開始される。前記発光部２５より前記測距光３が測定点に照射され、測定点で反射された反射測距光３ａが前記測距光受光部２６で受光され、前記測距部２４により測定点についての測距が行われる（ＳＴＥＰ：０６）。

前記制御演算部１７によって、前記光軸３２を中心とした前記測距光３の広がり範囲Ｄに含まれるエッジがあるかどうかが比較演算され、測距光３の広がり範囲Ｄにエッジがあると判断されると、測定点が不適と判断され、警告マーク（図示せず）等注意勧告を示す表示がされる。或は警告音が単独で若しくは警告マークと合わせて発せられ、測定点が不適であったことが測定者に告知される（ＳＴＥＰ：０７）。

上記した様に、取込んだ画像に含まれるエッジを全て抽出しているので、例えば図２で示す画像の範囲内で測定点を変更した場合、エッジの抽出作業は省略され、測定点を選択することで、直ちに測定点の適、不適が判断される。

尚、上記説明では、測距光３がエッジに掛った場合に、測定が実施されない様にしたが、上記（ＳＴＥＰ：０１）で鉛直角、水平角を求める時点で測距を実施してもよい。この場合、上記（ＳＴＥＰ：０５）で測距光３の広がり範囲Ｄに、エッジが存在することが確認されると、該当する測定結果が削除又は無効とされる様にする。前記表示部１４には警告マーク（図示せず）が表示されると共に測定結果が削除されたことが表示される。

例えば、トータルステーション等で多数点について自動測量を実施する場合は、測距光３がエッジに掛った測定点のみ、測量結果が削除又は無効とされ、測定精度が向上する。

次に、他の実施の形態として、エッジ抽出の画像処理を測距光３の広がり範囲Ｄ（図２参照）のみに限って行う方法がある。

この場合、画像処理を行ってエッジが抽出（検出）されると、直ちに測定点が不適と判断される。従って、図５に於ける（ＳＴＥＰ：０３）、（ＳＴＥＰ：０４）、（ＳＴＥＰ：０５）が省略できる。測定点が少ない場合に有効である。

次に、測定対象物２がビルディングであった場合等で、壁面に線等が描かれていた場合もエッジ処理で測定点が不適と判断される可能性があり、この場合測定者は前記表示部１４により測定点の位置を確認し、前記キャンセルスイッチ４２を操作することで、エッジ処理に関する適、不適の演算を無効として、測定結果を復活させ、或は測距を実施し、正確な測定結果を得ることができる。

尚、上記実施の形態では、測距部と撮像部の光学系を共通としたが、撮像部を独立して設けてもよい。

本発明の実施の形態に係る測量機を示す斜視図である。 該測量機に設けられた表示部を示す部分図である。 該測量機の概略構成図である。 該測量機に具備される光学系の骨子図である。 本発明の実施の形態の作用説明図である。 従来例を示す説明図である。 従来例に於けるエッジ部での測定状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 測量機
２ 測定対象物
３ 測距光
８ 望遠鏡部
１４ 表示部
１５ 操作・入力部
１６ 制御部
１７ 制御演算部
２１ 記憶部
２４ 測距部
２５ 発光部
２６ 測距光受光部
２７ 画像受光部
２８ 画像処理部
３１ 光学系
３２ 光軸
３４ 反射ミラー
４０ 正立正像プリズム
４２ キャンセルスイッチ

Claims (8)

1. 測定対象に測距光を照射しその反射光から距離を測定する測量機に於いて、少なくとも測距光の広がり範囲の画像を捉える撮像部と、該撮像部が捉えた画像からエッジ抽出処理し、前記広がり範囲にエッジがあるかどうかを判断する制御部とを具備することを特徴とする測量機。
2. エッジ抽出は前記広がり範囲について行われる請求項１の測量機。
3. エッジ抽出は撮像画像全範囲について行われる請求項１の測量機。
4. 告知手段を具備し、該告知手段は前記広がり範囲にエッジがある場合に測定点が不適である旨の告知を行う請求項１の測量機。
5. 前記告知手段は、表示部であり、該表示部は前記広がり範囲にエッジがある場合に、注意勧告を示す表示を行う請求項２の測量機。
6. 距離測定が、前記広がり範囲中のエッジ有無判断後に実施され、前記制御部は前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合は、測距作動を停止させる請求項１の測量機。
7. 距離測定が、前記広がり範囲中のエッジ有無判断前に実施され、前記制御部は前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合は、測定結果を削除又は無効とする請求項１の測量機。
8. 制御部が前記広がり範囲中にエッジ有を判断した場合で、測定点が適正と確認された場合に、制御部の判断を無効とするキャンセルスイッチを備える請求項６又は請求項７の測量機。

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