JP2008040775A - 線状構造物形状データの管理・生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 曲線部は円弧で近似するが、通常の中心点座標および半径というようなデータの持ち方はせずに、曲線形状の終端に接続する2本の線分を円弧への接線として保持する。ここでは曲線に接する折れ曲がり線分として記述しておき、形状を生成したときに曲線化処理により、円弧を発生させその円周をサンプリングすることにより座標データに変換する。
【選択図】 図1
Description
(1)曲線部を管理するためのデータ容量の低減、
(2)1個のデータ構造による長距離構造物の管理、
を本発明で解決する。
1.GPSなどにより座標により位置情報を取得する。
2.内部検査ロボット(ピギング)により形状を取得する。
線状構造物の座標列を格納した形状データベース。ここでは曲線部は上記のように交点の座標によって表現されている。
形状記述データベース(201)に記載された座標データを読み出す機能。
曲率半径が一定の線分を追跡する機能。
選択された2本線分の組み合わせの作る角度を計算する。
角度判定部(204)によって得られた角度を有する線分群を選択し、曲率を計算し円弧発生の範囲を求める機能。
複数の線分群から連続する線分を2本ずつ選択して垂直二等分線を設定する機能。
垂直二等分線の交点を求め、得られた複数の交点から代表となる交点を算出する機能。
曲率が決定したときに円弧につながる2本の線分を延長し、その交点を生成する機能
曲率データベース:209。
得られた曲率半径の格納先。円弧の曲率が変わるときには曲率半径の値を順番に格納する。
曲線部の接線の交点を曲線部の座標データ群に置き換える機能。
生成された座標データの格納先。
曲線部を接線の交点に置き換えた座標による形状データを格納したデータベース。
圧縮座標DB301から形状データを読み出す機能。
形状データから2本の線分を選択する機能。
線分データ選択部303で選択した2本線分の角度を計算し、あらかじめ曲線補完すべきかどうかを示す曲率値をもつかどうかを検査する。
2本の接線線分から二等分線を生成し、その位置を変更しつつ所定の曲率半径になるように交点を計算する機能。
二等分線生成部305で取得した交点座標から円弧を発生させ、円周をサンプリングして短線分に置き換えるとともに、接線を切断し接続する機能。
生成する円弧の曲率および順番に曲率が変化する場合には、生成される曲線の曲率順序を記載したデータベース。
生成した円弧形状の円周上の点に高さ情報を付加することにより、円周上の座標を3次元化する機能。
円弧部分を構成する部分を直線に変換してデータを生成する機能。
新しく生成したデータを格納する機能
301、307、310のデータベースは、形状データ復元システムの記憶装置により実現され、302−306、308、309の各機能は、予め記憶されたプログラムを演算部にて実行することにより実現される。なお、図2の変換後座標データベース211に格納されるデータ形式と図3の圧縮座標データベース301に格納されるデータ形式は同じである。
初期座標DB201より形状データ読み出し部202が図形形状データを読み出す。こお初期座標データは測量機器やGPS(Global Positioning System:汎用測位システム)などで測定されたものを想定する。
図形形状データから線分データ選択部203が特徴点を3個取り出す。
角度判定部204は3個の特徴点から構成される2本の線分の角度を求める。角度は2個求まるが、小さい方の角度を選択する。これは連続する線分すべてにおいて角度を計算し、あらかじめ決められた角度範囲であれば、図5(b)に示すように最初に選択された線分502と最後に選択された線分505を除きすべての線分503、504を選択する。角度の閾値以上になった時点でステップ4を実行する。
二等分線生成部207は、角度があらかじめ決められた閾値以内であれば、図5(b)に示すように各線分の中点に垂直二等分線506、507を設定する。そしてその2本の垂直二等分線の交点を計算する。
統計的交点座標生成部206では、連続した線分に設定して得られる垂直二等分線の交点を次々に求める。この交点座標は線分の計測データに誤差を持っているため、交点の座標は必ずしも一致しない。さらに複数個の交点の重心を求め、その求めた点を曲率半径の中心座標とする。
曲率半径計算部205ではステップ405で求めた交点から曲率半径を求める。これは交点から形状データの特徴点までの距離に相当する。得られた曲率は曲率DB209に格納する。
接線交点生成部208では円弧に接続するとした最初と最後の選択線を延長し、その交点を求める。
座標生成部210では、得られた接線の交点を曲線部の線分と置き換えて変換後座標DB211に格納する。図5(c)は最終結果を示す。折れ線508は曲線部を接線の交点に置き換えた結果である。
すべての線分について接線交点の生成処理を終了したかどうか調べ、終了していない場合にはステップ2以降を実行する。
形状データ読み出し部304は圧縮座標データ301より上記の方法で圧縮された座標形状データを読み出す。
線分データ選択部303は座標データから2本の線分を選択する。
角度計算部304は選択された2本線分の作る角度を計算する。
ステップ603において、角度が閾値よりも小さければ円弧を生成する。大きい場合にはステップ609を実行する。
最適二等分線生成部305では2本の線分に垂直二等分線を設定し、その交点を求める。交点を垂直二等分線の足までの長さを計算し、それがあらかじめ決められた曲率半径、または曲率DB307に格納された曲率値と一致しなければ、二等分線の足の位置を直線上で動かし、再度交点を計算する。この交点が一定の閾値は入った場合はステップ608を行う。上気した形状データ取得において接線の線分を延長する前に、延長前の点を保持して、この点に垂直二等分線を生成することもできるが、無理に保持しておく必要はなくステップ605い示すように試行錯誤で交点を求めることができる。
ステップ605にて交点が求まると円弧生成部306では円弧を生成し、その円周上の点をサンプリングして座標を生成する。最終的の求めた垂直二等分線の足は円弧開始点座標、終了点座標として取り込む。
円弧起点の高さと円弧終点の高さが異なる場合にはサンプリングした円弧の座標点に高さ情報を生成し、座標に付加してデータを格納する。高さは、別途データを用意するが、垂直方向に投影を行い得られた高さを与える。
座標置換部309では取得したデータは座標データテーブルに格納し、座標DB310に格納する。このとき、接線の交点は消去して新しく得た円周上の座標を挿入する。
すべての線分に対して曲線化処理を行った場合には終了する。そうでない場合はステップ2以降を実施する。
301・・・圧縮座標DB、302・・・形状データ生成部、303・・・線分データ選択部、304・・・角度計算部、305・・・最適二等分線生成部、306・・・円弧生成部、307・・・曲率DB、308・・・立体座標生成部、309・・・座標変換部、310・・・座標DB。
Claims (4)
- 線状構造物の座標列を格納するデータベースと、演算部とを有する線状構造物形状データ管理システムにおける線状構造物形状データ生成方法であって、
前記データベースから該線状構造物の座標列を読み出す第1のステップと、
前記演算部において、
前記読み出された線状構造物の座標列から円弧の範囲を求める第2のステップと、
該円弧の範囲に相当する座標列から該円弧につながる接線の交点を求め、該円弧の範囲に相当する座標列を該接線の交点と曲率半径とに置換して出力する第3のステップとを有することを特徴とする線状構造物形状データ生成方法。 - 請求項1記載の線状構造物形状データ生成方法であって、前記第2のステップにおいて、前記読み出された座標列で表現される2本の線分によって得られる角度が閾値よりも小さい場合に、該線分に接する円弧を発生させ、円周をサンプリングして短線分にて近似して形状データを生成することを特徴とする線状構造物形状データ生成方法。
- 請求項1記載の線状構造物形状データ生成方法であって、前記第3のステップにおいて、前記円弧の範囲に相当する座標列から求められる最初と最後の線分を延長してそれを接線とすることを特徴とする線状構造物形状データ生成方法。
- 線状構造物の形状データを、複数の線分を接続した折れ曲がり形状を表現する形状データとして格納するデータベースと、演算部とを有する線状構造物形状データ復元方法であって、
前記データベースから折れ曲がり形状を表現する形状データを読み出す第1のステップと、
該折れ曲がり形状の各折れ曲がり点である線分の交点について、対応する曲率半径を用いて、該交点を形成する線分を接線とする円弧を復元し、前記折れ曲がり形状と該円弧を組み合わせて前記線状構造物の形状を復元する第2のステップとを有することを特徴とする線状構造物形状データ復元方法。
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