JP2012003435A - 三次元データ管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】建築物の形状を計測し、その三次元データを検証可能な状態で記録し、前記建築物の竣工後であっても三次元モデルによって内部構造の検証を可能とする技術を提供する。
【解決手段】複数の工程によって建築物を構築する際、各工程の前記建築物をレーザ光で光走査し、前記建築物からの反射光に基づいて三次元データを取得し、前記三次元データの検証用データを当該三次元データと関連付け、前記各工程の三次元データを記憶する。そして、前記各工程の少なくとも２つの工程の三次元データを同一原点の座標系で出力し、前記検証用データに基づいて各三次元データの正当性を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物を計測し、その三次元データを取得する技術に関する。

建築物を企画・設計し、建設する場合には、建築基準法のほか、種々の法令や施行基準を満たし、安全性や快適性を確保する必要がある。

特に、地震の多い日本では、耐震性を十分に確保することが望まれている。
このため、公共施設や、大型のマンション、ホテルといった多くの人が利用する建築物は、耐震構造や免震構造等を採用し、耐震性に配慮した設計となっている。

特開２００９−４６９４６号公報 特開２００７−２７７８１３号公報

しかし、如何に耐震性の高い構造を採用して建築物の設計を行っても、設計どおりに建築されなければ意味が無い。

しかし、耐震性に大きく寄与する基礎や、柱或いは梁に埋設された鉄筋の数などの内部構造は、施工中にしか見ることができず、建築物の竣工後に内部構造が設計図どおりであるか否かを検証するのは、困難であった。

このため、建築中の各工程の写真を残して証拠資料とするのが一般的であった。但し、建築物のように大きく複雑な構造物の場合、柱や梁といった検証が必要な要素をそれぞれ部分的に撮影して記録写真を残すことになる。そして、後日検証する場合には、これらの写真と設計図を照合するが、これらの写真が本当に設計図の対応箇所を撮影したものであるか否かは証明できない。

例えば、沢山ある柱のうち、一部に欠陥があることを施工中に発見した場合、この柱の代わりに別の正常な柱の写真を撮って残せば欠陥を隠すことが可能になる。

また、地盤に杭を打って補強する場合に、柱等の基礎の立ち上がり部の位置と杭の位置とが異なっていると、建築物による荷重が杭に伝わらず、杭の効果が低下してしまうことが考えられる。

しかし、柱の立ち上がり部を施工する段階では、地中の杭を視認できないことが多く、この柱と杭の位置関係を写真に記録することができず、竣工後にこの位置関係を検証する術がなかった。

このため、例えば分譲マンションの購入者は、正しく建てられているか否かを検証することはできず、販売会社や施工会社を信頼するしかなかった。

また、販売会社や施工会社にとっても、設計図どおりに建築したことを証明する手段がなく、悪徳業者との差別化を積極的に主張することができなかった。

そこで本発明では、建築物の形状を計測し、その三次元データを検証可能な状態で記録する技術の提供を目的とする。

上記課題を解決するために本発明では、以下の手段または処理を採用した。

即ち、本発明に係る三次元データ管理方法は、
建築物の三次元データを取得して管理する方法であって、
複数の工程によって建築物を構築する際、各工程の前記建築物をレーザ光で光走査し、前記建築物からの反射光に基づいて三次元データを取得するステップと、
前記三次元データの要約情報を検証用データとして当該三次元データに付加するステップと、
前記各工程の三次元データを記憶するステップと、
をコンピュータが実行する。

なお、本発明は、上記仕様要求検証方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして捉えることもできる。また、本発明は、前記プログラムをコンピュータが読み取り可能に記録した記録媒体（記憶媒体）として捉えることもできる。

ここで、コンピュータが読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータから読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体の内、コンピュータから取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、DAT、８mmテープ、メモリカード等がある。

また、コンピュータに固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等がある。

上記手段およびステップの各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、建築物の形状を計測し、その三次元データを検証可能な状態で記録する技術を提供できる。

三次元データ管理システムの概略構成図 三次元レーザスキャナの外観図 三次元レーザスキャナの概略構成図 三次元レーザスキャナの説明図 三次元レーザスキャナの概略構成図 データ管理装置の概略構成図 出力装置の概略構成図 三次元データの管理方法（データ取得）の説明図 第一工程の例を示す図 第二工程の例を示す図 第三工程の例を示す図 第Ｎ工程の例を示す図 三次元データの管理方法（出力方法）の説明図 基礎部分の表示例を示す図 第三工程の柱の状態を示す図 三次元データを取得する方法の変形例を示す図

〈実施形態１〉
本発明を実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る三次元データ管理システムを示した概略構成図である。図１に示すように、三次元データ管理システム１０は、建築物Ｏの形状を計測する三次元レーザスキャナ３０と、計測された三次元データを検証可能な状態で記録するデータ管理装置４０と、前記三次元データに基づく前記建築物の三次元モデルの表示及び検証結果の出力を行う出力装置５０を備える。

三次元レーザスキャナ３０は、計測対象物である建築物Ｏにレーザ光を照射して、そのレーザ光が建築物Ｏで反射して帰ってくるまでの時間から距離を算出するとともに、この距離と照射されるレーザ光の角度から、接続部分１１の反射ポイントの三次元座標（ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）を算出する。

また、三次元レーザスキャナ３０は、レーザ光の照射範囲のカラー画像を撮影し、前記反射ポイントに相当する画素の色（Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値）及び輝度を求める。三次元レーザスキャナ３０は、例えば水平方向に３６０度、垂直方法に３２０度の範囲に対して所定の角度ピッチで、レーザ光を放射状に照射可能である。

レーザ光の照射範囲は、計測対象物の形状に応じて適宜設定される。本実施形態の場合、三次元レーザスキャナ３０は、杭打ち（第一工程）、基礎配筋（第二工程）、基礎部コンクリートの打設（第三工程）、地上部打設（第四工程〜）等の各工程において、所定の測定点から施工済構造体を臨む範囲にレーザ光が照射される。

レーザ光の照射ピッチは、要求される三次元データの解像度によって適宜決定される。照射ピッチは、レーザ光の照射角度ピッチによって決まり、例えば、１０メートル先で２ｍｍ間隔というように設定される。照射角度ピッチを小さくすると、多くのレーザ光が照射され、各反射ポイントの点間距離が小さくなり、解像度が高くなる。

図２は、三次元レーザスキャナ３０の外観図である。三次元レーザスキャナ３０は、三脚部３１に支持されたボディ３２や、ボディ３２に対して回転可能に設けられた光学ユニット３３を備えている。光学ユニット３３の外周面には、測定対象物にレーザを照射するためのスリット３４を有し、ボディ３２の外装面には三次元レーザスキャナ３０のステイタスを表示するディスプレイ３５や、操作パネル３６、データ管理装置４０と接続するためのインターフェイス３７を有している。

図３は、三次元レーザスキャナ３０の概略構成図である。三次元レーザスキャナ３０の光学ユニット３３内には、測定用のレーザ光を発するレーザ光源３３１と、レーザ光源３３１から射出されたレーザ光を平行光とするコリメートレンズ３３２、コリメートレンズ３３２を介したレーザを偏向する偏向器（ポリゴンミラー）３３３、この偏向方向を検出するエンコーダ３３７、偏向器３３３で偏向されたレーザの光路を測定対象側に折り曲げる折り曲げミラー３３４、導光ミラー３３５、光電変換素子３３６を有する。

また、三次元レーザスキャナ３０のボディ３２には、ディスプレイ３５、操作部３６、インターフェイス３７の他、光学ユニット３３を回動させる駆動部３２１や、回動された光学ユニット３３の位置を検出するエンコーダ３２２、三次元データを算出する処理部３
２３を有する。

レーザ光源３３１からのレーザ光は、ポリゴンミラー３３３がＺ方向の軸３３８を中心に回転することによって連続的に偏向される。即ちスリット３４を介して測定対象物に照射されたレーザ光は、測定対象物上をＹ方向（図では鉛直方向）に光走査する。この光走査により測定対象物で反射されたレーザ光は、前記光路と逆にスリット３４から入射し、折り曲げミラー３３４を介して偏向器３３３で偏向され、ミラー３３５で光電変換素子３３６の受光面上に導光される。光電変換素子３３６は、受光したレーザ光を光電変換し、電気信号として処理部３２３へ入力する。

更に、光学ユニット３３は、駆動部３２１によって図４に示すようにＹ方向の軸３３９を中心に回動され、前記レーザ光によって測定対象部をＺ方向に光走査する。即ち、偏向部３３３による偏向及び駆動部３２１による回動によって測定対象部をレーザ光によってＹ−Ｚ方向に光走査する。

なお、処理部３２３は、レーザ光源３３１を制御し、前記レーザ光をパルス状に照射させ、このパルス状のレーザ光が測定対象物に反射して光電変換素子３３７で検出するまでの時間を検出して測定位置から測定対象物上の反射点までの距離Ｌを求める。このとき処理部３２３は、エンコーダ３３７からの信号に基づき偏向器３３３のミラー（偏向面）の向き、即ち変更器３３３によって縦方向に偏向されたレーザ光の照射角度θｙを求める。

更に、処理部３２３は、エンコーダ３２２からの信号に基づき工学ユニット３３の向き、即ち横方向におけるレーザ光の照射角度θｚを求める。この照射角度θｙと照射角度θｚにより照射方向が一意に定まり、この一直線上の距離Ｌだけ離れたところに反射点が存在することが分かるので、この反射点のＸ，Ｙ，Ｚ軸上の座標を算出し、これを所定のピッチで繰り返して反射点群の座標を三次元データとして求める。

また、光学ユニット３３は、光電変換素子３３６とは別に可視光域の画像を撮影する撮像素子（カラーラインセンサ）３３０（図５）を有しており、測定対象物からの光束がスリット３４及び折り曲げミラー３３４を介した後、結像光学系３２０によってカラーラインセンサ３３０上に集光され、カラーラインセンサ３３０の受光面上にし測定対象物の像を形成する。

なお、結像光学系は、測定対象物との距離に応じてフォーカスを調整しても良いし、パンフォーカスとし、数ｍから無限遠が被写界深度内となるようにしても良い。なお、カラーラインセンサ３３０は、前記レーザ光によって縦方向に光走査される測定対象物上のラインと同じ部分の像が形成され、この縦１列の画像情報を取得し、光学ユニット３３の回転に伴って横方向の画像を順次取得して処理部３２３へ送る。処理部３２３は、この縦１列の画像を取得順に横方向につなげて測定対象物のカラー画像を得る。

そして、処理部３２３は、前記反射ポイントに相当する画素の色（Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値）及び輝度を求め、前記三次元データの各反射点のデータとして追加する。

また、処理部３２３は、三次元データにシリアル番号や各データ固有の識別情報、計測した日時、測定位置の座標や測定を開始した方角などの情報を付加しても良い。なお、測定位置の座標や測定を開始した方角（測定開始方向）は後述のようにオペレータが設定しても良い。後述の例では測定を開始する前にこれらを入力する例を示した為、測定を開始する方角（測定開始方向）としており、この情報を記憶しておき、測定後に測定を開始した方角として三次元データに付加する。これらの情報は履歴として記憶部に記憶しておいても良い。

図６はデータ管理装置４０の概略構成図である。データ管理装置４０は、図２に示すように通信ユニット４１や、入出力部４２、記憶部４３、演算処理部４４を備えている。

通信ユニット４１は、ネットワークを介し、認証機関のサーバや、施主の端末等といった他のコンピュータとの通信を行う。

入出力部４２は、操作パネル、メモリカードの読込装置、ＧＰＳ信号のレシーバ、ケーブルを介して接続した他の装置からの信号の入力ポートといった入力手段や、表示部、メモリカードの書込装置、ケーブルを介して接続した他の装置への信号の出力ポートといった出力手段を有する。

記憶部４３は、ＯＳ(Operating System)や、アプリケーションプログラム、データ、テーブル等の情報を記憶する。

演算処理部４４は、メインメモリを介して入出力部４２や記憶部４３からの情報を読み込んで演算処理するプロセッサ（ＣＰＵ）である。演算処理部４４は、プログラムに従って演算処理を実行することにより、点群データ取込部４４１、要約部４４２、検証用データ送信部４４３といった機能も実現する。

点群データ取込部４４１は、ケーブルを介して三次元レーザスキャナ３０から点群データとして計測された測定対象物の三次元データを取得し、記憶部４３に記憶させる。

要約部４４２は、ＭＤ５やＳＨＡ−１等の関数を用いて三次元データの要約情報（例えばハッシュ値或いはチェックサム）を算出する。

検証用データ送信部（検証用データ作成部）４４３は、取得した三次元データの真偽を検証可能にするため、当該三次元データ或いは当該三次元データの要約情報を所定の宛先に送信する。

例えば、三次元データを認証機関に送信して電子証明書を得る。即ち、検証用データ送信部４４３は、三次元データを認証機関に送信することで三次元データに検証用データ（電子証明書）を付加する。

なお、この電子証明書は認証機関側でも保管される。また、施主のコンピュータや携帯電話といった所定の端末に要約情報を送信し、この要約情報を検証用データとして三次元データに付加しても良い。

なお、検証用データを三次元データに付加する場合、Exif(Exchangeable Image File Format)等のように、三次元データと検証用データとを含むファイルフォーマットとし、これらを一つのファイルとするのが望ましい。例えば、三次元データのヘッダやフッタとして検証用データを記述する。

なお、検証用データの桁数が少ない場合、三次元データのファイル名に含めても良い。また、三次元データと検証用データとを関連付けるために、三次元データ及び検証用データのファイル名等に識別情報を付し、両データの識別情報を対応つけるテーブルを作成しても良い。

この場合、出力装置５０が三次元データと検証用データとを関連付けて管理出来るように、三次元データや検証データと共に管理テーブルも管理装置５０へ渡す。なお、三次元
データや検証データ、管理テーブルをデータ管理装置４０から管理装置５０へ渡す場合、前記ネットワークを介して送信しても良いし、ケーブルを介して送信しても良いし、記憶媒体に記憶させて渡しても良い。

また、検証用データは、電子透かし技術によって三次元データに検証用データを埋め込んでも良い。なお、三次元データに検証用データを透かしとして埋め込む方法は、公知の如何なる技術を採用しても良い。例えば、この透かし埋め込み方法としては、各点の輝度情報（例えば、８ビット）を、強制的に、奇数または偶数に変更することによって、各点の輝度情報に１ビットの情報を埋め込む方法を例示できる。

なお、輝度情報に限らず色情報（Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値）であっても良い。また、この情報を埋め込む順は、各点の記憶順であっても良いし、座標上の配列順等であっても良い。今、埋め込むビット列をｂ（ｉ）とし、各点の輝度をP（ｊ）とする。P（ｊ）、Ｊ＝１，２，・・・について、

if b(i) = 1 then p(j) を１ビット以内の変更で奇数にする；
if b(i) = 0 then p(j) を１ビット以内の偶数にする；
を繰り返すことで、複数ビットを画素の階調に埋め込むことができる。一方、複合する場合には、
if p(j) = 奇数 then b(i)=1； else b(i)=0；
で複合できる。

上記の変形例として、各点の配列を離散コサイン変換し、周波数領域の計数について、上記と同様の埋め込みを行う方法を適用してもよい（周波数領域変換法ともいう）。

また、三次元データをランレングス圧縮した場合のランレングス符号において、ランレングスを上記と同様に、奇数にする、または、偶数にすることによって、ランレングス符号１個に１ビットを埋め込む方法も提案されている。

その他、以下の参考文献１に記載の様々な電子透かしの埋め込み方法、デコード方法を適用できる。
参考文献１：小野束著「電子透かしとコンテンツ保護」 オーム社 2001/02発行

なお、図１では、データ管理装置４０を三次元レーザスキャナ３０と別体として示したが、データ管理装置４０は、三次元レーザスキャナ３０に内蔵されても良い。この場合、三次元レーザスキャナ３０を分解して不正に改造できないように、少なくともデータ管理装置４０が内蔵されている部分を樹脂で封止するなどの耐タンパ構造を採用しても良い。また、三次元レーザスキャナ３０を分解した場合に、その旨のメッセージを製造メーカや施主、購入者などの所定の宛先に通報する通報部を備えても良い。

また、図７は出力装置５０の概略構成図である。出力装置５０は、図７に示すように通信ユニット５１や、入出力部５２、記憶部５３、演算処理部５４を備えている。

通信ユニット５１は、ネットワークを介し、データ管理装置４０などの他のコンピュータとの通信を行う。

入出力部５２は、操作パネル、ＤＶＤ−ＲＯＭやメモリカード等の記憶媒体の読込装置といった入力手段や、表示部、記憶媒体への書込装置、スピーカといった出力手段を有する。

記憶部５３は、ＯＳ(Operating System)や、アプリケーションプログラム、地図データ等の情報を記憶する。

演算処理部５４は、メインメモリを介して入出力部５２や記憶部５３からの情報を読み込んで演算処理するプロセッサ（ＣＰＵ）である。演算処理部５４は、プログラムに従って演算処理を実行することにより、出力制御部５４１、データ検証部５４２としても機能する。

出力制御部５４１は、三次元データが示す各座標に点を描画し、この点群によって三次元モデルを表示出力させる。このとき複数工程の三次元データを同一原点の三次元座標上に表示することで、異なる工程で施工された部分を重畳して表示でき、工程の進行に伴って埋設させる内部構造のデータを含んだソリッドモデルとすることができる。また、出力制御部５４１は、同様に三次元データが示す各座標に点を描画し、この点群によって三次元モデルを印刷出力しても良い。

データ検証部５４２は、検証用データに基づいて三次元データの真偽を検証する。例えば三次元データの要約情報を算出し、検証用の要約情報と一致する場合に真、一致しなければ偽（改ざんがあった）と判定する。

なお、上記のように本例のデータ管理装置４０、出力装置５０の構成要素のうち、情報を処理する要素は、汎用のプロセッサがソフトウェアとしての解析プログラムを実行することによって、上記各機能を実現するものである。これら情報を処理する要素の一部或いは全部は、基本的な回路を組み合わせて各々の機能を実現したハードウェアであっても良い。

本例のデータ管理装置４０において、点群データ取込部４４１、要約部４４２、データ登録部４４３が、前記情報を処理する要素である。また、出力装置５０において、データ表示部５４１、データ検証部５４２が前記情報を処理する要素である。

これら情報を処理する要素であるハードウェアは、例えば、ＦＰＧＡ［Field Programmable Gate Array］、ＡＳＩＣ［Application Specific Integrated Circuit］、ＬＳＩ［Large Scale Integration］といった基本的な回路を備えても良い。また、当該ハードウ
ェアは、ＩＣ［Integrated Circuit］、ゲートアレイ、論理回路、信号処理回路、アナログ回路といった基本的な回路を備えても良い。

論理回路としては、例えば、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路、ＮＯＴ回路、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路、フリップフロップ回路、カウンタ回路がある。信号処理回路には、信号値に対し、例えば、加算、乗算、除算、反転、積和演算、微分、積分を実行する回路が、含まれていてもよい。アナログ回路には、例えば、信号値に対して、増幅、加算、乗算、微分、積分を実行する回路が、含まれていてもよい。

次に、図８に示したフローチャートに基づいて、本実施形態に係る三次元データの管理方法（データ取得）を説明する。

先ず、三次元レーザスキャナ３０を所定の測定位置に設置する（ステップＳ１）。この測定位置は、測定対象物を見通せる位置に任意に設定可能である。例えば建物の四方と建物内の各部屋など、記録したい精度に応じて複数設定する。

なお、三次元レーザスキャナ３０で取得する三次元データは、相対的な座標であるので、複数の測定位置から取得した三次元データの一貫性を保つため、各測定位置の位置関係
を予め取り決めておき、統一した座標系で各三次元データを取得するのが望ましい。

例えば、或る測定位置を原点として当該測定位置から三次元データを取得した場合、他の測定位置から三次元データを取得する場合にも原点が同じになるように処理部３２３に座標を設定する。

また、複数の測定位置の絶対的な座標と測定を開始する方角（測定開始方向）を定め、三次元レーザスキャナ３０に入力しておき、データ管理装置４０がこの測定位置の座標と測定を開始する方角に基づいて三次元レーザスキャナ３０から取得した三次元データを同一原点の統一した座標系に換算しても良い。このとき各測定位置を示す絶対的な座標は世界測地系で示すのが良い。

また、国土地理院による測地基準点を原点とする座標系となるように各測定位置から三次元データを取得しても良いし、各測定位置から取得した三次元データを国土地理院による測地基準点を原点とする座標系に換算しても良い。

次に、測定対象物の少なくとも一部、例えば反射率が所定値以下の部材に反射材を付加して反射率を高める。例えば、鉄筋や鉄骨、鉄の杭など、表面が黒い部材、また、ガラスやプラスチック等の透明な部材はレーザ光が反射しにくく、三次元データの取得が難しい場合があるので、反射材を付加して反射率を改善する（ステップＳ２）。

このとき、鉄筋にペンキ等を塗布してしまうと、コンクリートを打設した際の親和性が悪くなるので、反射材としては、石灰やセメントの粉、砂（細骨材）等、親水性の粉体を吹き付けるのが好ましい。なお、この粉体を吹き付ける前に水等の液体を噴霧或いは塗布して粉体が付着し易くしても良い。また、測定対象物の少なくとも一部の表面を除去して反射率を改善しても良い。

例えば、鉄筋は、黒い酸化膜で覆われているので、この酸化膜を除去することで反射率を高めることができる。なお、鉄筋の表面が鏡面のように光を反射したのでは、反射光が三次元レーザスキャナ３０側に戻らないことがあるので、反射光が適度に散乱するようにワイヤブラシで黒い酸化膜を除去するのが望ましい。

そして、三次元レーザスキャナ３０は、オペレータの指示により測定を開始し、測定対象物の三次元データ及び画像を取得し（ステップ３）、データ管理装置４０へ送る（ステップＳ４）。

データ管理装置４０は、三次元レーザスキャナ３０から受信した三次元データにＧＰＳレシーバで取得した時刻情報や位置情報、測定を開始する方角を付加し（ステップＳ５）、これらの情報を所定の宛先、例えば認証機関へ送信し、電子証明書（検証用データ）を受信する（ステップＳ６）。なお、認証機関から電子証明書を付加した三次元データを受信する構成であっても、認証機関から電子証明書のみを受信し、データ管理装置４０が電子透かし等として電子証明書を三次元データに付加しても良い。

そしてデータ管理装置４０は、検証用のデータと共に三次元データを記憶部４３に記憶する（ステップＳ７）。

なお、この三次元データの測定は、記録を必要とする各工程で繰り返す。この場合に座標系の原点を同一に設定することで各工程の三次元データの合成が可能になる。

例えば、図９は、杭打ちの段階（第一工程）で測定した例を示し、図１０は、基礎配筋
の段階（第二工程）で測定した例、図１１は基礎部のコンクリートを打設した段階（第三工程）で測定した例を示している。その後、地上部の壁等のコンクリートを打設する工程を繰り返し、図１２は完成した段階を示している。

そして図１３は三次元データの管理方法（出力方法）のフローチャートである。図１３に示すように測定した三次元データをデータ管理装置４０からネットワーク或いは記憶媒体を介して出力装置５０が取得し（ステップＳ８）、三次元データの各座標情報に基づいて、三次元座標上に点を描画し、この点の色を色情報のＲ値，Ｇ値，Ｂ値に基づく色とし、この点を輝度情報に基づく輝度とし、各点を表示し、この点群により三次元モデルを表示する（ステップＳ９）。このとき、各工程で取得した三次元データの座標系が原点を同一にしていることで、各工程の点群がつなぎ合わされ、初期の工程で構築された内部構造の点群を含むソリッドモデルを表示出力できる。

また、出力装置５０は、前記表示に用いた三次元データの電子証明書に基づき、当該三次元データの真偽を検証し（ステップＳ１０）、検証結果を表示する（ステップＳ１１）。例えば、輝度情報に電子証明書（検証用データ）を埋め込んだのならば、輝度情報が奇数か偶数かを読み出すといった所定のアルゴリズムで電子証明書をデコードし、電子証明書に含まれる要約情報と表示に使用した三次元データを要約した要約情報とを比較して一致する場合に三次元データが正当（真）と判定し、一致しない場合に不当（偽)と判定す
る。更に、デコードした電子証明書が認証機関で保存されている電子証明書と一致するか否かを認証機関のサーバにアクセスして確認しても良い。

そして、電子証明書によって正当性が確かめられた場合に、検証に使用した電子証明書のＩＤと改竄が無い旨のメッセージを表示し、正当性が確認できなかった場合に、改竄の可能性がある旨のメッセージを表示する。この検証方法は、三次元データの要約情報を求めて電子証明書の要約情報と一致するか否かや、当該電子証明書が前記認証機関で発行されたものであるか否かを認証機関のサーバに問い合わせるなど、公知の検証方法を任意に採用できる。

なお、本管理方法においては、電子証明書が必須というわけではなく、三次元データを作成し、管理するユーザと、三次元データによる検証用データ受け取る施主或いは購入者等の間にある程度の信頼関係があることを前提とする場合には、簡易な手法として電子証明書を用いなくても良い。
例えば、単純に検証用データを電子透かしとして画像に埋め込んでおいて、チェックする構成でも良い。要するに本実施形態で述べた真偽の検証手段も簡略化しても良い。

更に、三次元データの検証は、構造計算に用いた図面データや、建築申請に用いたデータと比較しても良い。例えば構造計算に用いた図面データや、建築申請に用いたデータを公的な機関のサーバや施主のサーバ（不図示）、或いは出力装置５０の記憶部５３から取得し、当該図面と対応する三次元データの断面における点群と、当該図面形状とを比較し、三次元データの点の配列が所定割合以上、当該図面の線と一致した場合に正当、そうでなければ不当と判断し、一致しない部分の点群の色を変える、点滅させる等、表示状態を代えて表示する。

なお、三次元データを表示する際、三次元レーザスキャナ３０で取得した状態の生データではなく、編集を加えたい場合もある。例えば、測定対象物と隣接した建物や立木が測定範囲に入ってしまう場合や、測定中に鳥等が通過した場合にこれらも三次元データとして取得してしまうが、表示する際のノイズとなってしまうので、これを除去したい場合やこれらのノイズによって、本来必要な点が記録されず、追加したい場合がある。

しかし、このような編集を行うと要約情報が異なってしまうので、ステップＳ１０の検証で改竄と判定されてしまう。このため、ノイズとして除去した点や補完部として追加した点を編集履歴データとして記録しておき、三次元データを表示する場合には、この編集履歴データに基づき点の除去及び点の追加を行って三次元モデルを表示する。そしてステップＳ１０では、編集していない三次元データに基づいて検証を行う。

これにより正当性が確認された場合には、改竄が無い旨の検証結果と共に編集履歴データがある旨の表示も行う。そしてオペレータの指示があった場合、データ表示部５４１は編集履歴データを表示する。この編集履歴データは、単独で表示しても良いし、生データと重ねて表示しても良い。このとき削除した点を赤、追加した点を青、或いは削除した点を点滅させ、追加した点を大きく表示させるなど、特定の色や輝度の変化、大きさの変化などによって、削除或いは追加した点であることを表示しても良い。

このように本実施形態によれば、各工程の三次元データを点群として共通の座標系上でつなぎ合わせて表示できるので、建築物の三次元モデルをあらゆる位置・角度から見ることができ、竣工後であっても内部構造を検証できる。

例えば、図１４は、地盤に打った杭９１，９２と柱の立ち上がり部分９３，９４を上方から見た場合を示している。ここで、杭９１は柱の立ち上がり部分９３の直下に位置し、正常に建築されていることが分かる。一方、杭９２は、柱の立ち上がり部分９４の外側にはみ出し、建物の荷重を十分に受けられない可能性があり、不適切であることが分かる。このように第二工程で捨てコンを施工した後は見ることができない杭９１，９２であっても柱の立ち上がり部分９３，９４との位置関係を検証できる。

図１５は、第三工程の柱の部分を拡大して表示した例であり、これにより柱に埋設された鉄筋の数や位置等を確認できる。
このように類似した形状が複数ある場合にも本実施形態では、三次元データの取得時に当該三次元データを認証機関に送信して電子証明書を受けるので、この後にデータを改ざんすると、三次元データから算出される要約情報と電子証明書の要約情報とが食い違い、改ざんを発見できる。このため、データの改ざんを防止する効果が期待できる。即ち、柱などの類似した形状の構造体を複写するなどして編集することが防止できる。

これにより例えば、施主が出力装置５０を用意して検証を行えば、施主の意に反して他の業者がデータを改竄してしまうことを防止できる。

図１６は、三次元データを取得する方法の変形例である。図１６の変形例は、図８と比べ、三次元データを認証機関に送信するステップＳ６に代えて、データ管理装置４０が要約情報を求めて、この要約情報を施主や購入者の端末や携帯電話に送信するステップＳ６０を採用した点が異なっている。このように三次元データの測定者と異なる者、特に三次元データの正当性を検証したい施主や購入者に予め要約情報を送信しておけば、これ以降にデータを改竄することを防止できる。

３０ 三次元スキャナ
４０ データ管理装置
５０ 出力装置

Claims (7)

1. 建築物の三次元データを取得して管理する方法であって、
   複数の工程によって建築物を構築する際、各工程の前記建築物をレーザ光で光走査し、前記建築物からの反射光に基づいて三次元データを取得するステップと、
   前記各工程の三次元データを記憶するステップと、
   前記各工程の少なくとも２つの工程の三次元データを同一原点の座標系で表示するステップと、
   をコンピュータが実行する三次元データ管理方法。
2. 前記三次元データの検証用データを前記三次元データと関連付けるステップを更に備える請求項１に記載の三次元データ管理方法。
3. 建築物の三次元データを取得して管理する方法であって、
   複数の工程によって建築物を構築する際、各工程の前記建築物をレーザ光で光走査し、前記建築物からの反射光に基づいて三次元データを取得するステップと、
   前記三次元データの検証用データを前記三次元データと関連付けるステップと、
   前記各工程の三次元データを記憶するステップと、
   をコンピュータが実行する三次元データ管理方法。
4. 前記建築物に反射材を付加する或いは前記構造体の表面を除去して反射率を向上させるステップを更に備えた請求項１乃至３の何れか１項に記載の三次元データ管理方法。
5. 複数の工程によって建築物を構築する際、各工程の前記建築物をレーザ光で光走査し、前記建築物からの反射光に基づいて三次元データを取得する三次元データ取得部と、
   前記三次元データの検証用データを当該三次元データに関連付ける検証用データ作成部と、
   前記各工程の三次元データを記憶する記憶部と、
   を備えた三次元データの管理装置。
6. 建築物の三次元データを取得する三次元レーザスキャナと、前記三次元データを出力する出力装置とを備え三次元データ管理システムであって、
   前記三次元レーザスキャナが、複数の工程によって構築される建築物の各工程で当該建築物をレーザ光で光走査し、当該建築物からの反射光に基づいて三次元データを求める処理部を備え、
   前記出力装置が、
   前記三次元データの入力を受ける入力部と、
   前記各工程の少なくとも２つの工程の三次元データを同一原点の座標系で出力する出力制御部と、
   を備えた三次元データ管理システム。
7. 建築物の三次元データを取得する三次元レーザスキャナと、当該三次元レーザスキャナで取得した三次元データを管理する管理装置と、前記三次元データを出力する出力装置とを備え三次元データ管理システムであって、
   前記三次元レーザスキャナが、複数の工程によって構築される建築物の各工程で当該建築物をレーザ光で光走査し、当該建築物からの反射光に基づいて三次元データを求める処理部を備え、
   前記管理装置が、
   前記三次元レーザスキャナから三次元データを取得する三次元データ取得部と、
   前記三次元データの検証用データを当該三次元データに関連付ける検証用データ作成部
   と、
   前記三次元データを記憶する記憶部と、
   を備えた三次元データ管理システム。

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