JP2012103134A - Structure model creation apparatus and method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure model creation apparatus automatically creating and displaying a structure model by automatically measuring the positions of surfaces and nodal lines of the structure based on a captured image of the structure.SOLUTION: A structure model creation apparatus 1 according to the present invention includes: an image data acquiring section 4 for acquiring a captured image 3 of a measuring object surface 2 on which markers CT with codes are disposed; a marker grouping section 71 for grouping the markers CT with codes such that the markers CT with codes disposed on a same measuring object surface belong to a same group; a surface equation calculating section 72 for calculating a surface equation of the measuring object surface 2; a nodal line calculating section 74 for finding nodal lines between measuring object surfaces; an adjacent surface specification section 73 for specifying an adjacent measuring object surface adjoined to the measuring object surface 2 corresponding to one group; and a display section 12 displaying a nodal line between a measuring object surface corresponding to each group and the adjacent measuring object surface.

Description

本発明は構造物モデル作成装置及びその方法に関する。詳しくは、多数の面で構成される構造物の面の配置を自動的に測定し、その構造物モデルを自動的に作成する構造物モデル作成装置及びその方法に関する。   The present invention relates to a structure model creation apparatus and method. More specifically, the present invention relates to a structure model creation apparatus and method for automatically measuring the arrangement of surfaces of a structure composed of a large number of surfaces and automatically creating the structure model.

従来、構造物モデル、例えば建造物の室内モデルの作成、画像表示に際しては、面(壁、床、天井等)、線(境界等)、点(特徴点、頂点、隅等)等のデータの読み込み、入力等の人手を介する処理が多く、処理に多大の時間を要していた。
他方、発明者達は三次元計測用にカラーコードターゲットを開発した。カラーコードターゲットは識別コードとしてカラーコードを用いており、これによりターゲットを個別に識別可能である。(特許文献1参照)
Conventionally, when creating a model of a structure, for example, an indoor model of a building or displaying an image, data such as surfaces (walls, floors, ceilings, etc.), lines (boundaries, etc.), points (feature points, vertices, corners, etc.) There are many processes that require manual operations such as reading and inputting, and the process takes a lot of time.
On the other hand, the inventors have developed a color code target for three-dimensional measurement. The color code target uses a color code as an identification code, so that the target can be individually identified. (See Patent Document 1)

特開2007−101277号公報(段落0024〜0074、図1〜図20)JP 2007-101277 A (paragraphs 0024 to 0074, FIGS. 1 to 20)

構造物モデルの作成には、処理に多大の時間を要するという問題があった。そこで、この問題を解決するために、構造物モデル作成の自動化を図ることとした。   The creation of the structure model has a problem that it takes a lot of time for processing. Therefore, in order to solve this problem, it was decided to automate the construction model creation.

本発明は、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a structure model creation apparatus and method capable of automatically measuring the position of a surface of a structure and the line of intersection based on a photographed image of the structure, automatically creating a structure model, and displaying the structure model. The purpose is to do.

構造物モデル作成の自動化を図るためには、構造物モデル自動作成のための装置構成と各部の機能及び自動化のプロセスを明確にする必要がある。特に、三次元計測の自動化より一歩進めて、構造物の面や境界線の三次元座標をきちんと確定して構造物モデル及びモデル画像を作成し、三次元表示するまでの自動化を図る必要がある。ここでは、カラーコードターゲットを利用して、その自動化を図ることとした。なお、終局的には自動化を目指すが、大部分の工程を自動化でき、処理を大幅に効率化できれば、また、非常に複雑、入り組んだ、或いは繊細、緻密な部分を含む構造物の場合には、一部を操作者の指示入力等で補って構造物モデルを作成しても良いこととした。   In order to automate the creation of a structure model, it is necessary to clarify the device configuration, the function of each part, and the automation process for the automatic creation of a structure model. In particular, it is necessary to go one step further from the automation of 3D measurement, to establish the 3D coordinates of the surface and boundary of the structure properly, to create the structure model and model image, and to automate until the 3D display. . Here, the color code target is used for automation. Although ultimately aiming for automation, most of the processes can be automated, and if the process can be made much more efficient, it is also very complex, intricate, or in the case of a structure that includes delicate and dense parts. It is also possible to create a structure model by partially supplementing with an operator's instruction input or the like.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る構造物モデル作成装置1は、例えば図1に示すように、構造物の表面を構成する測定対象面2で、標識面上に一直線上にない3以上のマーク位置を検出するための位置検出用マークとコード付き標識を識別するためのコードパターンとを有するコード付き標識CTを配置した測定対象面2を、コード付き標識CTが含まれるようにそれぞれ異なる方向から撮影した2以上の撮影画像3を測定対象面画像群として取得する画像データ取得部4と、画像データ取得部4で取得された測定対象面画像群から、コード付き標識CT毎に3以上の位置検出用マークとコードパターンとを抽出する抽出部61と、抽出部61で抽出されたコードパターンから識別コードを読み取る識別コード読取部62と、抽出部61で抽出された3以上の位置検出用マークから、位置検出用マークの位置座標を求めるマーク位置検出部63と、マーク位置検出部63で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、又は識別コード読取部62で読み取られた識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識CTが同一グループに属するようにコード付き標識CTをグループ分けする標識グループ化部71と、標識グループ化部71で同一グループに属するとされたコード付き標識CTの位置検出用マークの位置座標を用いて当該グループに対応する測定対象面2の面方程式を算出する面方程式算出部72と、1つのグループに対応する測定対象面2の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、1つのグループに対応する測定対象面2と他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求める交線算出部74と、標識グループ化部71で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、又は1つのグループに対応する測定対象面2と他の各グループに対応する測定対象面との交線の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する隣接面特定部73と、面方程式算出部72で面方程式が算出された各グループに対応する測定対象面と、交線算出部74で求められた交線のうち各グループに対応する測定対象面と隣接測定対象面との交線とを表示する表示部12とを備える。   In order to solve the above problems, a structure model creation device 1 according to the first aspect of the present invention is a measurement target surface 2 constituting the surface of a structure, for example, as shown in FIG. The code-attached sign CT has a measurement target surface 2 on which a code-attached sign CT having a position detection mark for detecting three or more mark positions that are not in a straight line and a code pattern for identifying the code-added sign is arranged. An image data acquisition unit 4 that acquires two or more captured images 3 captured from different directions so as to be included as a measurement target plane image group, and a measurement target plane image group acquired by the image data acquisition unit 4 with a code An extraction unit 61 that extracts three or more position detection marks and code patterns for each sign CT, and an identification code reading unit 6 that reads an identification code from the code pattern extracted by the extraction unit 61 And a mark position detection unit 63 for obtaining the position coordinates of the position detection mark from the three or more position detection marks extracted by the extraction unit 61, and the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detection unit 63 Or based on the identification code read by the identification code reading unit 62, grouping the code-attached labels CT so that the code-attached signs CT arranged on the same measurement target surface belong to the same group The surface equation calculation that calculates the surface equation of the measurement target surface 2 corresponding to the group using the position coordinates of the position detection mark of the code CT with the code that is determined to belong to the same group by the unit 71 and the label grouping unit 71 From the unit 72, the surface equation of the surface to be measured 2 corresponding to one group, and the surface equation of the surface to be measured corresponding to one other group, An intersecting line calculation unit 74 for obtaining an intersecting line between the measurement target surface 2 corresponding to the loop and the measurement target surface corresponding to another group, and a sign with a code determined to belong to one group by the label grouping unit 71 And the position of the line of intersection between the measurement target surface 2 corresponding to one group and the measurement target surface corresponding to each of the other groups based on the mutual positional relationship between the coded signs belonging to each other group Based on the relationship, an adjacent surface specifying unit 73 that specifies an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group, and a measurement corresponding to each group for which the surface equation is calculated by the surface equation calculation unit 72 The display unit 12 displays the target surface and the intersection line between the measurement target surface corresponding to each group and the adjacent measurement target surface among the intersection lines obtained by the intersection line calculation unit 74.

ここにおいて、構造物の表面には、建造物、船舶その他の輸送手段等の外面又は内面、例えば、室内の壁・床・天井等の面が含まれる。また、コード付き標識のコードパターンとして典型的にはカラーコードパターンを使用できるが、バーコードや二次元バーコード等のパターンを使用しても良く、位置検出用マークとして、典型的にはレトロターゲットを使用できるが、白黒の十字マーク等を使用しても良い。また、カラーコードターゲットは、典型的には標識面上に3つの位置検出用マークとコードパターンを含むが、位置検出用マーク数、コードパターンの形状、色彩等多様な態様が有り得る。また、測定対象面に貼付するカラーコードターゲットは2個あれば、位置検出用マーク数は6になり、標定が可能となり、面方程式を良い精度で得ることが可能になる。なお、平面度の良い測定対象面についてはカラーコードターゲットが1個でも、3つの位置検出用マークを通る面を特定できるので、面方程式を得ることができる。また、面方程式は、測定対象面にある一直線上にない3以上の位置検出用マークの位置座標から求められるが、面精度を高くするには、できるだけ離れた3点以上の点を用いるのが好ましく、このため、例えば、直線で結ぶと面内で最大面積の三角形を形成するような3つのコード付き標識から、それぞれ1つの位置検出用マークを抽出して用いるのが好ましい。   Here, the surface of the structure includes an outer surface or an inner surface of a building, a ship, or other transportation means, for example, a surface such as an indoor wall, floor, or ceiling. In addition, a color code pattern can be typically used as a code pattern for a sign with a code, but a pattern such as a barcode or a two-dimensional barcode may be used. As a position detection mark, a retro target is typically used. Can be used, but a black and white cross mark or the like may also be used. The color code target typically includes three position detection marks and a code pattern on the sign surface, but may have various modes such as the number of position detection marks, the shape of the code pattern, and the color. Further, if there are two color code targets to be attached to the measurement target surface, the number of position detection marks is six, and orientation can be performed, and the surface equation can be obtained with good accuracy. For a measurement target surface with good flatness, even if there is only one color code target, the surface passing through the three position detection marks can be specified, so that a surface equation can be obtained. Further, the surface equation is obtained from the position coordinates of three or more position detection marks that are not on a straight line on the measurement target surface, but in order to increase the surface accuracy, it is preferable to use three or more points as far apart as possible. For this reason, for example, it is preferable to extract and use one position detection mark from each of three code-attached signs that form a triangle with the maximum area in a plane when connected by a straight line.

また、測定対象面は平面に限られず、曲面でも良い。例えば、測定対象面を2次曲面で近似しても良く、多数の平面で近似しても良い。前者の場合は、当該対象面を1つの面として扱うことができ、後者の場合は平面だけの場合に準じて扱うことができる。また、グループ分けは、1回に限られず、例えば。まず法線方向でグループ分けし、次に面対応でグループ分けを行なっても良い。また、交線算出と隣接測定対象面の特定の順序はどちらを先に行なっても良い。すなわち、コード付き標識の相互の位置関係に基づいて隣接測定対象面を特定し、隣接測定対象面間の交線を求めても良く、測定対象面間の交線を求め、測定対象面との交線の位置関係に基づいて隣接測定対象面を特定しても良い。後者の場合、隣接測定対象面を特定することにより、隣接測定対象面間の交線も求まる。   Further, the measurement target surface is not limited to a flat surface, and may be a curved surface. For example, the measurement target surface may be approximated by a quadric surface, or may be approximated by a large number of planes. In the former case, the target surface can be handled as one surface, and in the latter case, it can be handled according to the case of only a plane. Further, the grouping is not limited to one time, for example. First, grouping may be performed in the normal direction, and then grouping may be performed in correspondence with the surface. Further, either the intersection line calculation or the specific order of the adjacent measurement target surfaces may be performed first. That is, the adjacent measurement target surface may be specified based on the mutual positional relationship of the coded signs, the intersection line between the adjacent measurement target surfaces may be obtained, the intersection line between the measurement target surfaces may be obtained, The adjacent measurement target surface may be specified based on the positional relationship between the intersecting lines. In the latter case, an intersection line between adjacent measurement target surfaces can be obtained by specifying the adjacent measurement target surfaces.

本態様のように構成すると、コード付き標識を使用し、構造物モデル自動作成のための装置構成と各部の機能を明確にしたので、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置を提供できる。   With this configuration, the sign with code is used to clarify the device configuration and the function of each part for automatic structure model creation. Therefore, based on the captured image of the structure, the surface and intersection of the structure It is possible to provide a structure model creation device capable of automatically measuring the position of a line, automatically creating a structure model, and displaying it.

また、本発明の第2の態様に係る構造物モデル作成装置1は、第1の態様において、例えば図1に示すように、標識グループ化部71は、マーク位置検出部63で求められた位置検出用マークの位置座標から当該位置検出用マークを有するコード付き標識CTの面方向又は法線方向を求める標識方向検出部711と、標識方向検出部711で求められたコード付き標識CTの面方向又は法線方向とマーク位置検出部63で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するようにコード付き標識CTをグループ分けする第1のグループ化部712Aとを有する。   Further, in the structure model creation device 1 according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, for example, as illustrated in FIG. 1, the sign grouping unit 71 is a position obtained by the mark position detection unit 63. A sign direction detection unit 711 that obtains the surface direction or normal direction of the code CT with code having the position detection mark from the position coordinates of the detection mark, and the surface direction of the code CT with code obtained by the sign direction detection unit 711 Alternatively, based on the normal direction and the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detection unit 63, the coded signs CT are grouped so that the coded signs arranged on the same measurement target surface belong to the same group. A first grouping unit 712A.

ここにおいて、コード付き標識CTの面方向又は法線方向は、コード付き標識CTが一直線上にない3以上の位置検出用マークを有するならば、これらの位置座標から求められる。本態様のように構成すると、測定対象面2の配置が不明でも、コード付き標識CTの位置に応じた局所的な面方向を得られ、コード付き標識CTを測定対象面2に対応付けてグループ化できる。   Here, the surface direction or the normal direction of the corded marker CT is obtained from these position coordinates if the corded marker CT has three or more position detection marks that are not in a straight line. According to this configuration, even if the arrangement of the measurement target surface 2 is unknown, a local surface direction corresponding to the position of the coded marker CT can be obtained, and the coded marker CT is associated with the measurement target surface 2 to form a group. Can be

また、本発明の第3の態様に係る構造物モデル作成装置1Aは、第1の態様において、例えば図15に示すように、標識グループ化部71は、識別コード読取部62で読み取られたコード付き標識CTの識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するようにコード付き標識CTをグループ分けする第2のグループ化部712Bを有する。
このように構成すると、コード付き標識CTの識別コードを用いてグループ分けするので、コード付き標識CTを容易にグループ化できる。
In addition, in the structure model creation device 1A according to the third aspect of the present invention, in the first aspect, for example, as illustrated in FIG. 15, the sign grouping unit 71 includes a code read by the identification code reading unit 62. Based on the identification code of the tagged marker CT, a second grouping unit 712B is provided for grouping the coded markers CT so that the coded markers arranged on the same measurement target surface belong to the same group.
If comprised in this way, since it classify | categorizes using the identification code of the code | symbol labeled CT CT, the code | cord labeled CT can be grouped easily.

また、本発明の第4の態様に係る構造物モデル作成装置1は、第1ないし第3のいずれかの態様において、例えば図8又は図18に示すように、隣接面特定部73は、標識グループ化部71で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定し、交線算出部74は、1つのグループに対応する測定対象面2の面方程式と隣接面特定部73で特定された隣接測定対象面の面方程式より、1つのグループに対応する測定対象面2と隣接測定対象面との交線を求める。
このように構成すると、隣接測定対象面を求めてから交線を求めるので、交線を求める演算を隣接測定対象面間の交線に限定でき、処理時間を節約できる。
In addition, in the structure model creation device 1 according to the fourth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects, for example, as shown in FIG. 8 or FIG. Adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group, based on the mutual positional relationship between the sign with a sign that belongs to one group by the grouping unit 71 and the sign with a sign that belongs to each of the other groups. The intersecting line calculation unit 74 identifies one measurement surface based on the surface equation of the measurement target surface 2 corresponding to one group and the surface equation of the adjacent measurement target surface specified by the adjacent surface specification unit 73. An intersection line between the measurement target surface 2 corresponding to the group and the adjacent measurement target surface is obtained.
If comprised in this way, since an intersection line is calculated | required after calculating | requiring an adjacent measurement object surface, the calculation which calculates | requires an intersection line can be limited to the intersection line between adjacent measurement object surfaces, and processing time can be saved.

また、本発明の第5の態様に係る構造物モデル作成装置1Bは、第1ないし第3のいずれかの態様において、例えば図19及び図8(b)に示すように、交線算出部74は、1つのグループに対応する測定対象面2の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、1つのグループに対応する測定対象面2と他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求め、隣接面特定部73は、交線算出部74で求められた交線の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する。
このように構成すると、1つのグループに対応する測定対象面2内で、面の両側で最も内側に位置する交線により隣接測定対象面を特定できるので、隣接測定対象面の特定が確実である。
In addition, the structure model creation device 1B according to the fifth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects, for example, as shown in FIG. 19 and FIG. Corresponds to the measurement target surface 2 corresponding to one group and the other one group based on the surface equation of the measurement target surface 2 corresponding to one group and the surface equation of the measurement target surface corresponding to the other one group. The adjacent surface specifying unit 73 obtains the intersection line with the measurement target surface 2 corresponding to one group based on the positional relationship of the intersection line obtained by the intersection line calculation unit 74. Specify the surface to be measured.
If comprised in this way, since the adjacent measurement object surface can be specified by the intersection line located in the innermost side on both sides of the surface within the measurement object surface 2 corresponding to one group, the adjacent measurement object surface can be specified reliably. .

また、本発明の第6の態様に係る構造物モデル作成装置1は、第1ないし第5のいずれかの態様において、例えば図1に示すように、交線算出部74で算出された複数の交線が交差する位置を測定対象面2のコーナーと特定するコーナー特定部75を備える。
このように構成すると、交線に次いで、コーナーの位置座標を求められ、構造物モデルの完成度が高くなる。
In addition, the structure model creation device 1 according to the sixth aspect of the present invention has a plurality of items calculated by the intersection line calculation unit 74 in any of the first to fifth aspects as shown in FIG. A corner specifying unit 75 is provided for specifying the position where the intersecting line intersects with the corner of the measurement target surface 2.
If comprised in this way, the position coordinate of a corner will be calculated | required next to an intersection line, and the completeness of a structure model will become high.

また、本発明の第7の態様に係る構造物モデル作成装置は、第1ないし第6のいずれかの態様において、例えば図23に示すように、測定対象面2として、面方程式が2次曲面で表現可能又は2次曲面で近似的に表現可能な曲面を含み、面方程式算出部72は、曲面の面方程式を2次曲面として算出する。   In addition, in any one of the first to sixth aspects, the structural model creation device according to the seventh aspect of the present invention has a quadratic surface as the measurement target surface 2 as shown in FIG. The surface equation calculation unit 72 calculates a surface equation of a curved surface as a quadratic surface.

ここにおいて、測定対象面として平面と曲面が並存しても良く、曲面は単数でも複数でも良い。また、ここでは、2次曲面としたが、3次曲面その他の曲面でも関数で表現可能であれば、曲面の面方程式を算出できる可能性がある。
本態様のように構成すると、測定対象面が曲面の場合にも、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、自動的に構造物モデルを作成し、表示可能な構造物モデル作成装置を提供できる。また、曲面を1つの測定対象面として扱うことができる。
Here, a plane and a curved surface may coexist as measurement target surfaces, and a single curved surface or a plurality of curved surfaces may be used. In addition, although a quadric surface is used here, a surface equation of a curved surface may be calculated if a cubic surface or other curved surface can be expressed by a function.
With this configuration, even when the measurement target surface is a curved surface, the position of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure, and a structure model is automatically created. It is possible to provide a displayable structure model creation device. Further, a curved surface can be handled as one measurement target surface.

また、本発明の第8の態様に係る構造物モデル作成装置は、第1ないし第6のいずれかの態様において、測定対象面2として、面方程式が多数の平面の集まりとして近似的に表現可能な曲面を含み、面方程式算出部72は、曲面の面方程式を多数の平面の集まりとして算出する。
このように構成すると、測定対象面が曲面の場合にも、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置を提供できる。また、曲面を多数の平面に分割するので、平面だけの場合に準じた処理ができる。
In the structure model creation device according to the eighth aspect of the present invention, the surface equation can be approximately expressed as a collection of a large number of planes as the measurement target surface 2 in any of the first to sixth aspects. The surface equation calculation unit 72 calculates a surface equation of the curved surface as a collection of a large number of planes.
With this configuration, even when the measurement target surface is a curved surface, the position of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure, and the structure model is automatically created and displayed. A possible structure model creation device can be provided. In addition, since the curved surface is divided into a large number of planes, processing according to the case of only planes can be performed.

また、本発明の第9の態様に係る構造物モデル作成装置は、第4の態様において、例えば図8に示すように、隣接面特定部73は、標識グループ化部71で同一グループに属するとされたコード付き標識のそれぞれの仮重心を求め、同一グループに属するとされたコード付き標識CTのそれぞれの仮重心から同一グループに対応する測定対象面2の仮重心を求め、それぞれの測定対象面について求められた仮重心の配置に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する。   Moreover, in the structure model creation apparatus according to the ninth aspect of the present invention, in the fourth aspect, for example, as illustrated in FIG. 8, the adjacent surface specifying unit 73 belongs to the same group in the sign grouping unit 71. The temporary centroid of each of the coded signs is obtained, the temporary centroid of the measurement target surface 2 corresponding to the same group is obtained from the temporary centroids of the coded signs CT belonging to the same group, and each measurement target plane is obtained. Based on the arrangement of the temporary centroids obtained for, an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group is specified.

ここにおいて、コード付き標識の仮重心は、その重心の近くに位置する点であれば良く、コード付き標識の仮重心として、例えばコード付き標識の重心、コード付き標識のいずれかの位置検出マークの重心を使用できる。また、測定対象面の仮重心は、およそ測定対象面の重心の近くに位置すると予測される点であれば良く、例えば、測定対象面内の3以上のコード付き標識の重心を結ぶ多角形の重心を用いても良い。また、例えば、直線で結ぶと面内で最大面積の三角形を形成するような3つのコード付き標識で形成される三角形の重心を用いても良い。また、仮重心の配置に基づいて特定するとは、例えば、各測定対象面の仮重心を結ぶ多角形の重心に対して、各測定対象面の仮重心の方位の順序に従って、隣接する測定対象面を隣接測定対象面と特定しても良い。
本態様のように構成すると、面方程式で表現された面の配置の順序で隣接測定対象面を高精度で定められる。
Here, the temporary center of gravity of the sign with a code may be a point located near the center of gravity, and as the temporary center of gravity of the sign with a code, for example, the center of gravity of the sign with a code or the position detection mark of any of the signs with code You can use the center of gravity. In addition, the provisional center of gravity of the measurement target surface may be any point that is predicted to be located near the center of gravity of the measurement target surface, for example, a polygonal shape that connects the centers of gravity of three or more coded signs in the measurement target surface. The center of gravity may be used. Also, for example, the center of gravity of a triangle formed by three code-attached signs that form a triangle with the maximum area in the plane when connected by a straight line may be used. Further, specifying based on the arrangement of the temporary centroids, for example, with respect to the polygonal centroid connecting the temporary centroids of each measurement target surface, according to the order of the orientation of the temporary centroid of each measurement target surface, adjacent measurement target surfaces May be specified as the adjacent measurement target surface.
If comprised like this aspect, an adjacent measurement object surface will be defined with high precision in the order of the arrangement | positioning of the surface expressed by the surface equation.

また、本発明の第10の態様に係る構造物モデル作成装置は、第4の態様において、例えば図18に示すように、隣接面特定部73は、標識グループ化部71で各グループに属するとされたコード付き標識CTについて、1つのグループに対応する測定対象面2において、当該測定対象面2を2次元座標で表わしたときに座標軸の両側で座標軸から最も離れて配置されたコード付き標識CTに最も近いコード付き標識を有する異なるグループに対応する測定対象面を隣接測定対象面として特定する。
ここにおいて、座標軸として、典型的には垂直軸と水平軸が選ばれる。1つの壁面に対して隣接壁面を特定する場合には、垂直軸に対して最も離れて配置されたコード付き標識、すなわち、水平軸座標が正負側でそれぞれ最大のコード付き標識からの距離が比較される。
本態様のように構成すると、コード付き標識間の距離を比較することにより、比較的簡易に隣接測定対象面を定められる。
Moreover, in the structure model creation apparatus according to the tenth aspect of the present invention, in the fourth aspect, for example, as illustrated in FIG. 18, the adjacent surface specifying unit 73 belongs to each group in the sign grouping unit 71. With respect to the coded sign CT, the coded sign CT that is arranged farthest from the coordinate axis on both sides of the coordinate axis when the measurement target face 2 is represented by two-dimensional coordinates in the measurement target face 2 corresponding to one group. The measurement target surfaces corresponding to the different groups having the labeled signs closest to are specified as adjacent measurement target surfaces.
Here, a vertical axis and a horizontal axis are typically selected as the coordinate axes. When specifying an adjacent wall surface with respect to one wall surface, the distance from the sign with the code that is arranged farthest from the vertical axis, that is, the horizontal axis coordinate is positive and negative and each is the largest. Is done.
If comprised like this aspect, an adjacent measurement object surface can be defined comparatively easily by comparing the distance between the code | symbols with a code | cord | chord.

また、本発明の第11の態様に係る構造物モデル作成装置は、第1ないし第10のいずれかの態様において、例えば図9に示すように、測定対象面2について測定された位置座標を、主要な測定対象面が三次元直交座標系の2つの主軸に平行になるように座標変換する座標変換部81を備える。
このように構成すると、主要な測定対象面(壁、天井、床等)が、2つの主軸に平行な面(xy面、xz面、yz面に平行な面)になるので、処理が簡素になる。
In addition, in any one of the first to tenth aspects, the structure model creation device according to the eleventh aspect of the present invention may be configured such that, for example, as illustrated in FIG. A coordinate conversion unit 81 that performs coordinate conversion so that the main measurement target surface is parallel to the two principal axes of the three-dimensional orthogonal coordinate system is provided.
With this configuration, the main measurement target surfaces (walls, ceiling, floor, etc.) are surfaces parallel to the two principal axes (surfaces parallel to the xy, xz, and yz surfaces), so the processing is simplified. Become.

また、本発明の第12の態様に係る構造物モデル作成装置は、第1ないし第11のいずれかの態様において、例えば図1に示すように、コード付き標識CTを、識別コード読取部62で読み取られた識別コード、標識方向検出部711で求められた位置検出用マークの位置座標、標識グループ化部71でグループ分けされたグループ及び当該グループに対応する測定対象面2と関連付けて記憶する標識記憶部52を備える。
このように構成すると、コード付き標識の識別機能を活かして、各コード付き標識CTを識別して位置座標、測定対象面等と対応付けて記憶するので、構造物モデル作成の自動化に有効である。
In addition, in the structure model creation device according to the twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to eleventh aspects, for example, as shown in FIG. The read identification code, the position coordinates of the position detection mark obtained by the sign direction detecting unit 711, the group grouped by the sign grouping unit 71, and the sign stored in association with the measurement target surface 2 corresponding to the group A storage unit 52 is provided.
If comprised in this way, using the identification function of a code | symbol with a code | cord | chord, since each code | symbol code | symbol CT with a code | cord | chord will be identified and matched and memorize | stored in relation to a position coordinate, a measuring object surface, etc., it is effective in automation of structure model creation. .

また、本発明の第13の態様に係る構造物モデル作成装置は、第2の態様において、例えば図6(d)に示すように、第1のグループ化部712Aは、標識方向検出部711で求められたコード付き標識CTの面方向又は法線方向に対して所定の閾値を設定し、コード付き標識CTの面方向又は法線方向が所定の閾値内に入る場合は、当該コード付き標識は同一グループと判定し、所定の閾値を越える場合は、当該コード付き標識は別グループと判定する。
このように構成すると、閾値を用いることにより、グループに所属するか否かを簡易に判定できる。
Further, in the structure model creation device according to the thirteenth aspect of the present invention, in the second aspect, for example, as shown in FIG. 6D, the first grouping unit 712A is a sign direction detecting unit 711. When a predetermined threshold is set for the surface direction or normal direction of the obtained sign CT with code, when the surface direction or normal direction of the code CT with code falls within the predetermined threshold, If it is determined that the group is the same, and the predetermined threshold is exceeded, the code-attached sign is determined to be another group.
If comprised in this way, it can determine easily whether it belongs to a group by using a threshold value.

また、本発明の第14の態様に係る構造物モデル作成方法は、例えば図4に示すように、構造物の表面を構成する測定対象面2で、標識面上に一直線上にない3以上のマーク位置を検出するための位置検出用マークとコード付き標識を識別するためのコードパターンとを有するコード付き標識CTが配置された測定対象面2を、コード付き標識CTが含まれるようにそれぞれ異なる方向から撮影した2以上の撮影画像3を測定対象面画像群として取得する撮影画像取得工程(S110)と、撮影画像取得工程(S110)で取得された測定対象面画像群から、コード付き標識CT毎に3以上の位置検出用マークとコードパターンとを抽出する抽出工程(S112)と、抽出工程(S112)で抽出されたコードパターンから識別コードを読み取る識別コード読取工程(S114)と、抽出工程(S112)で抽出された3以上の位置検出用マークから、位置検出用マークの位置座標を求めるマーク位置検出工程(S116)と、マーク位置検出工程(S116)で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、又は識別コード読取工程(S114)で読み取られた識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するようにコード付き標識CTをグループ分けする標識グループ化工程(S120)と、標識グループ化工程(S120)で同一グループに属するとされたコード付き標識の位置検出用マークの位置座標を用いて当該グループに対応する測定対象面の面方程式を算出する面方程式算出工程(S130)と、1つのグループに対応する測定対象面2の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、1つのグループに対応する測定対象面2と他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求める交線算出工程(S155)と、標識グループ化工程(S120)で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、又は1つのグループに対応する測定対象面2と他の各グループに対応する測定対象面との交線の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する隣接面特定工程(S150)と、面方程式算出工程(S130)で面方程式が算出された各グループに対応する測定対象面2と、交線算出工程(S155)で求められた交線のうち各グループに対応する測定対象面と隣接測定対象面との交線とを表示する表示工程(S185)とを備える。   Moreover, the structure model creation method according to the fourteenth aspect of the present invention includes, for example, three or more measurement object surfaces 2 constituting the surface of the structure, which are not in a straight line on the sign surface, as shown in FIG. The measurement target surfaces 2 on which the code signs CT having the position detection marks for detecting the mark positions and the code patterns for identifying the code signs are arranged are different so that the code signs CT are included. A photographed image acquisition step (S110) for acquiring two or more photographed images 3 photographed from the direction as a measurement target plane image group, and a code CT with a code from the measurement target plane image group acquired in the captured image acquisition step (S110) An extraction step (S112) for extracting three or more position detection marks and code patterns every time, and an identification code is read from the code pattern extracted in the extraction step (S112). An identification code reading step (S114), a mark position detection step (S116) for obtaining position coordinates of the position detection mark from the three or more position detection marks extracted in the extraction step (S112), and a mark position detection step Based on the position coordinates of the position detection mark obtained in (S116) or based on the identification code read in the identification code reading step (S114), the code-attached signs arranged on the same measurement target surface are the same group. The sign grouping step (S120) for grouping the coded sign CT so as to belong to the same, and the position coordinates of the position detection mark of the coded sign belonging to the same group in the sign grouping step (S120) A surface equation calculation step (S130) for calculating a surface equation of the measurement target surface corresponding to the group, and one group The measurement target surface 2 corresponding to one group and the measurement target surface corresponding to the other group are determined from the corresponding surface equation of the measurement target surface 2 and the surface equation of the measurement target surface corresponding to the other group. Positional relationship between the coded signs that belong to one group and the coded signs that belong to each of the other groups in the intersection line calculation step (S155) for obtaining intersection lines and the sign grouping step (S120) Or adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group based on the positional relationship of the intersecting line between the measurement target surface 2 corresponding to one group and the measurement target surface corresponding to each of the other groups. The adjacent surface specifying step (S150) for specifying the adjacent measurement target surface, the measurement target surface 2 corresponding to each group whose surface equation is calculated in the surface equation calculating step (S130), and the intersection line calculating step (S15) A display step (S185) for displaying the intersection line between the measurement target surface corresponding to each group and the adjacent measurement target surface among the intersection lines obtained in 5).

ここにおいて、本態様に係る発明は第1の態様に係る構造物モデル作成装置1に対応する方法の発明である。
本態様のように構成すると、コード付き標識を使用し、構造物モデル作成の処理手順を明確にしたので、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成方法を提供できる。
Here, the invention according to this aspect is an invention of a method corresponding to the structure model creation device 1 according to the first aspect.
With this configuration, the sign with the code is used and the procedure for creating the structure model is clarified, so the position of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure. It is possible to automatically create a structure model and provide a structure model creation method that can be displayed.

本発明によれば、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   According to the present invention, a structure model creation apparatus and method capable of automatically measuring and displaying a structure model by automatically measuring the position of a surface of a structure and a line of intersection based on a captured image of the structure Can provide.

実施例1に係る構造物モデル作成装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the structure model creation apparatus which concerns on Example 1. FIG. カラーコードターゲットの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a color code target. レトロターゲットの重心位置検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gravity center position detection of a retro target. 実施例1に係る構造物モデル作成の処理フロー例を示す図である。It is a figure which shows the example of a processing flow of the structure model creation which concerns on Example 1. FIG. 面の法線方向と面方程式について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the normal line direction and surface equation of a surface. カラーコードターゲットのグループ化(その1)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating grouping (the 1) of a color code target. カラーコードターゲットのグループ化(その2)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating grouping (the 2) of a color code target. 面の位置関係の決定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating determination of the positional relationship of a surface. 座標変換の例を示す図である。It is a figure which shows the example of coordinate transformation. コーナー点の算出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating calculation of a corner point. 室内モデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of an indoor model. 室内モデルの三次元座標の出力結果(その1)を示す図である。It is a figure which shows the output result (the 1) of the three-dimensional coordinate of an indoor model. 室内モデルの三次元座標の出力結果(その2)を示す図である。It is a figure which shows the output result (the 2) of the three-dimensional coordinate of an indoor model. 室内モデル作成の全体フローを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the whole flow of indoor model preparation. 実施例2に係る構造物モデル作成装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the structure model creation apparatus which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る構造物モデル作成の処理フロー例を示す図である。It is a figure which shows the example of a process flow of the structure model creation which concerns on Example 2. FIG. 実施例2におけるカラーコードターゲットのグループ化を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining grouping of color code targets in the second embodiment. 実施例3における面の位置関係の決定を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining determination of a positional relationship between surfaces in the third embodiment. 実施例4に係る構造物モデル作成装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the structure model creation apparatus which concerns on Example 4. FIG. 実施例4に係る構造物モデル作成の処理フロー例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a process flow for creating a structure model according to a fourth embodiment. 実施例5に係る構造物モデル作成の処理フロー例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a process flow for creating a structure model according to a fifth embodiment. 実施例6に係る構造物モデル作成の処理フロー例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a process flow for creating a structure model according to a sixth embodiment. 面が曲面を含む例を示す図である。It is a figure which shows the example in which a surface contains a curved surface.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において、互いに同一又は相当する部分には同一符号を付し,重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

実施例1では、室内の壁面(測定対象面)に貼付されたカラーコードターゲット(コード付き標識)CTの法線方向を用いてカラーコードターゲットCTをグループ分けし、室内モデルを自動作成する例を説明する。   In the first embodiment, the color code target CT is grouped using the normal direction of the color code target (label with code) CT affixed to the indoor wall surface (measurement target surface), and an indoor model is automatically created. explain.

[装置構成]
図1に、本実施例における構造物モデル作成装置1の構成例を示す。
本実施例における構造物モデル作成装置1は、構造物のモデルを自動的に作成することを目指した装置である。例えば、リフォームを目的として室内の壁、床、天井等の配置と三次元座標を自動的に計測し、三次元の構造物モデル及びモデル画像を自動的に作成し、立体的に画像表示できるようにする。構造物モデル作成装置1は、コード付き標識(例えばカラーコードターゲットCT)を複数配置した測定対象面2の撮影画像3を取得する画像データ取得部4、取得した撮影画像3等を記憶する記憶部5、撮影画像3からコード付き標識を抽出し、識別コードを読み取り、マーク位置座標を求めるターゲット検出部6、ターゲット検出部6で求められた識別コードとマーク位置座標に基づいてコード付き標識が貼付された測定対象面2の面方程式、2つの測定対象面2の交線を求め、コード付き標識を測定対象面対応にグループ分けする等の演算を行なう演算部7、モデル画像の作成、モデル画像に対する座標変換等の画像処理を行う画像処理部8、キーボード、マウス等を用いてデータ・コマンド等の入力・操作を行なう入力部11、液晶ディスプレイ等を用いて室内モデル、撮影画像3等を表示する表示部12、構造物モデル作成装置1及びその各部を制御して、構造物モデル作成装置としての機能を発揮させる制御部9等を備える。
[Device configuration]
In FIG. 1, the structural example of the structure model creation apparatus 1 in a present Example is shown.
The structure model creation apparatus 1 in the present embodiment is an apparatus aimed at automatically creating a model of a structure. For example, for the purpose of remodeling, the arrangement and 3D coordinates of indoor walls, floors, ceilings, etc. are automatically measured, 3D structure models and model images are automatically created, and 3D images can be displayed. To. The structure model creation device 1 includes an image data acquisition unit 4 that acquires a captured image 3 of a measurement target surface 2 on which a plurality of coded signs (for example, a color code target CT) are arranged, and a storage unit that stores the acquired captured image 3 and the like. 5. A sign with a code is extracted from the photographed image 3, an identification code is read, a target detection unit 6 for obtaining a mark position coordinate, and a sign with a code is attached based on the identification code and the mark position coordinate obtained by the target detection unit 6. The calculation unit 7 for calculating the surface equation of the measurement target surface 2 and the intersection line of the two measurement target surfaces 2 and grouping the labeled signs according to the measurement target surface, creation of the model image, model image An image processing unit 8 for performing image processing such as coordinate conversion on the input, an input unit 11 for inputting / operating data / commands using a keyboard, a mouse, etc., a liquid crystal A display unit 12 that displays an indoor model, a photographed image 3 and the like using a display, etc., a structure model creation device 1 and a control unit 9 that controls each part thereof and exerts a function as a structure model creation device are provided. .

画像データ取得部4は、測定対象面2を撮影する撮影部41、撮影部41で撮影した撮影画像3を取得して、記憶部5に記憶させるデータ取得部42を有する。なお、撮影部41を有せず、データ取得部42は他の撮影装置で撮影した撮影画像を当該他の撮影装置から取得しても良い。
記憶部5は、撮影画像を記憶する撮影画像記憶部51、カラーコードターゲット等の標識及び標識データを記憶する標識記憶部52、グループ分けのための閾値を記憶する閾値記憶部53、演算部7での演算データを記憶する演算データ記憶部54等を有する。
The image data acquisition unit 4 includes an imaging unit 41 that images the measurement target surface 2 and a data acquisition unit 42 that acquires the captured image 3 captured by the imaging unit 41 and stores the captured image 3 in the storage unit 5. Note that the image acquisition unit 41 may not be provided, and the data acquisition unit 42 may acquire a captured image captured by another imaging device from the other imaging device.
The storage unit 5 includes a captured image storage unit 51 that stores captured images, a marker storage unit 52 that stores markers such as color code targets and marker data, a threshold storage unit 53 that stores thresholds for grouping, and an arithmetic unit 7. And a calculation data storage unit 54 for storing calculation data at.

ターゲット検出部6は、画像データ取得部4で取得された測定対象面の撮影画像からコード付き標識CT毎に3以上の位置検出用マークとコードパターンとを抽出する抽出部61、抽出部61で抽出されたコードパターンから識別コードを読み取る識別コード読取部62、抽出部61で抽出された3以上の位置検出用マークから、位置検出用マークの位置座標を求めるマーク位置検出部63を有する。   The target detection unit 6 includes an extraction unit 61 and an extraction unit 61 that extract three or more position detection marks and code patterns for each code with a code CT from the captured image of the measurement target surface acquired by the image data acquisition unit 4. An identification code reading unit 62 that reads an identification code from the extracted code pattern, and a mark position detection unit 63 that obtains the position coordinates of the position detection mark from the three or more position detection marks extracted by the extraction unit 61 are provided.

演算部7は、マーク位置検出部63で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、又は識別コード読取部62で読み取られた識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するようにコード付き標識CTをグループ分けする標識グループ化部71、標識グループ化部71で同一グループに属するとされた複数のコード付き標識の位置検出用マークの位置座標を用いて当該グループに対応する測定対象面の面方程式を算出する面方程式算出部72、標識グループ化部71で各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、又は1つのグループに対応する測定対象面2と他の各グループに対応する測定対象面との交線の位置関係に基づいて1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する隣接面特定部73、1つのグループに対応する測定対象面2の面方程式と他の各グループに対応する測定対象面の面方程式より、1つのグループに対応する測定対象面2と他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求める交線算出部74、交線算出部74で算出された複数の交線が交差する位置を測定対象面2のコーナーと特定するコーナー特定部75、マーク位置や特徴点等の三次元座標を求める三次元座標演算部76を有する。   The calculation unit 7 is a code arranged on the same measurement target surface based on the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detection unit 63 or based on the identification code read by the identification code reading unit 62. The sign grouping unit 71 groups the coded signs CT so that the marked signs belong to the same group, and the position coordinates of the position detection marks of the plurality of coded signs that are assigned to the same group by the sign grouping unit 71 A plane equation calculation unit 72 that calculates a plane equation of a measurement target surface corresponding to the group, and a label grouping unit 71 based on the mutual positional relationship of the coded signs that belong to each group, or one The measurement corresponding to one group based on the positional relationship of the intersection line between the measurement target surface 2 corresponding to the group and the measurement target surface corresponding to each of the other groups. From an adjacent surface specifying unit 73 that specifies an adjacent measurement target surface adjacent to the target surface 2, one surface equation of the measurement target surface 2 corresponding to one group and a surface equation of the measurement target surface corresponding to each other group, one An intersection line calculation unit 74 for obtaining an intersection line between the measurement target surface 2 corresponding to the group and the measurement target surface corresponding to another group, and a position where a plurality of intersection lines calculated by the intersection line calculation unit 74 intersect. A corner specifying unit 75 for specifying the corner of the measurement target surface 2 and a three-dimensional coordinate calculation unit 76 for obtaining three-dimensional coordinates such as a mark position and a feature point are provided.

標識グループ化部71は、マーク位置検出部63で求められた位置検出用マークの位置座標から当該位置検出用マークを有するコード付き標識CTの面方向又は法線方向を求める標識方向検出部711と、標識方向検出部711で求められたコード付き標識CTの面方向又は法線方向とマーク位置検出部63で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識CTが同一グループに属するようにコード付き標識CTをグループ分けする第1のグループ化部712Aとを有する。また、隣接面特定部73は、測定対象面相互の位置関係を決定する面位置関係決定部731と、面位置関係決定部731で決定された位置関係に基づいて隣接測定対象面を特定する第1の面特定部732Aを有する。   The sign grouping unit 71 includes a sign direction detecting unit 711 that obtains the surface direction or the normal direction of the coded sign CT having the position detection mark from the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detecting unit 63. Based on the surface direction or normal direction of the code-attached marker CT obtained by the marker direction detection unit 711 and the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detector 63, they are arranged on the same measurement target surface. A first grouping unit 712A for grouping the coded signs CT so that the coded signs CT belong to the same group; Further, the adjacent surface specifying unit 73 specifies a surface position relationship determining unit 731 that determines the positional relationship between the measurement target surfaces, and the adjacent surface to be measured based on the positional relationship determined by the surface position relationship determining unit 731. 1 surface specifying portion 732A.

画像処理部8は、モデル画像に対して座標変換を行なう座標変換部81、構造物(室内構造を含む)のモデル画像を作成するモデル画像作成部82を有する他に、撮影画像やモデル画像に対して所定の方角から見た画像を作成する、画像を拡大縮小する、着色する等の画像処理を行う。   The image processing unit 8 includes a coordinate conversion unit 81 that performs coordinate conversion on a model image and a model image creation unit 82 that creates a model image of a structure (including an indoor structure). On the other hand, image processing such as creating an image viewed from a predetermined direction, enlarging / reducing the image, or coloring the image is performed.

画像データ取得部4のデータ取得部42、ターゲット検出部6、演算部7、画像処理部8、制御部9の機能はパーソナルコンピュータ(PC)10で実現可能であり、本実施例ではパーソナルコンピュータ(PC)10内に構成されるものとする。   The functions of the data acquisition unit 42, the target detection unit 6, the calculation unit 7, the image processing unit 8, and the control unit 9 of the image data acquisition unit 4 can be realized by a personal computer (PC) 10. In this embodiment, a personal computer ( PC) 10 is configured.

[カラーコードターゲット]
図2にコード付き標識としてのカラーコードターゲットCTの例を示す。図2(a)はカラーコードの単位領域が3個、図2(b)は6個、図2(c)は9個のカラーコードターゲットである。図2(a)〜(c)のカラーコードターゲットCT(CT1〜CT3)は、位置検出用パターンから成るレトロターゲット部P1、基準色パターンから成る基準色部P2、カラーコードパターンから成るカラーコード部P3、例えば空パターンから成る白色部P4で構成されている。これら、レトロターゲット部P1、基準色部P2、カラーコード部P3、白色部P4はカラーコードターゲットCT1内の所定の位置に配置される。すなわち、基準色パターン、カラーコードパターン、空パターンは位置検出用パターンに対して所定の位置関係に配置される。
[Color code target]
FIG. 2 shows an example of a color code target CT as a sign with a code. 2A shows three color code unit areas, FIG. 2B shows six color code targets, and FIG. 2C shows nine color code targets. The color code targets CT (CT1 to CT3) in FIGS. 2A to 2C include a retro target portion P1 including a position detection pattern, a reference color portion P2 including a reference color pattern, and a color code portion including a color code pattern. P3, for example, a white portion P4 composed of an empty pattern. These retro target portion P1, reference color portion P2, color code portion P3, and white portion P4 are arranged at predetermined positions in the color code target CT1. That is, the reference color pattern, the color code pattern, and the sky pattern are arranged in a predetermined positional relationship with respect to the position detection pattern.

レトロターゲット部P1は、位置検出用マークとして機能し、ターゲット自体の検出用、ターゲットの位置検出用、ターゲットの傾斜検出用として使用される。3つのレトロターゲット部P1は一直線上にない3以上のマークとして機能する。   The retro target portion P1 functions as a position detection mark, and is used for detecting the target itself, for detecting the position of the target, and for detecting the tilt of the target. The three retro target portions P1 function as three or more marks that are not on a straight line.

基準色部P2は、照明やカメラ等の撮影条件による色のズレに対応するために、相対比較時の参照用、色ズレを補正するためのカラーキャリブレーション用として使用される。さらに、基準色部P2は、簡易な方法で作成されたカラーコードターゲットCTの色彩補正用として使用できる。例えば、色管理がなされていないカラープリンター(インクジェット・レーザー・昇華型等のプリンタ)で印刷したカラーコードターゲットCTを使用する場合は、使用プリンタ等で色彩に個体差が出るが、基準色部P2とカラーコード部P3の色を相対比較し補正することで、個体差の影響を押さえることができる。   The reference color portion P2 is used for reference at the time of relative comparison and for color calibration for correcting the color misregistration in order to cope with color misregistration due to photographing conditions such as illumination and a camera. Furthermore, the reference color portion P2 can be used for color correction of the color code target CT created by a simple method. For example, when using a color code target CT printed by a color printer (inkjet, laser, sublimation type printer, etc.) where color management is not performed, individual differences appear in the color of the printer used, but the reference color portion P2 By comparing and correcting the color of the color code portion P3 relative to each other, the influence of individual differences can be suppressed.

カラーコード部P3は、その各単位領域への配色の組み合わせによってコードを表現する。コードに使用するコード色の数により表現可能なコード数が変化する。例えば、コード色数がnで単位領域数が3の場合、n×n×n通りのコードを表せる。信頼度を上げるため、他の単位領域に使用されている色を重複して使用しないという条件を課した場合でも、n×(n−1)×(n−2)通りのコードを表せる。そして、コード色数を増やせばコード数を増加できる。さらに、カラーコード部P3の単位領域の数とコード色数を等しくするという条件を課すと、全てのコード色がカラーコード部P3に使用されるため、基準色部P2との比較のみでなく、カラーコード部P3の各単位領域間で色を相対比較することにより、各単位領域の色彩を確認して識別コードを決定することができ、信頼性を上げることができる。さらに、各単位領域の面積を全て同じにする条件を追加すると、カラーコードターゲットCTを画像中から検出する際にも使用できる。これは、異なる識別コードをもつカラーコードターゲットCT間でも各色の占有する面積が同じになるため、カラーコード部P3全体からの検出光からはほぼ同様な分散値が得られるからである。また、単位領域間の境界は等間隔に繰り返され、明確な色彩差が検出されるので、このような検出光の繰り返しパターンからもカラーコードターゲットCTを画像中から検出することが可能である。   The color code part P3 expresses a code by a combination of color schemes for each unit area. The number of codes that can be expressed varies depending on the number of code colors used for the code. For example, when the number of code colors is n and the number of unit areas is 3, n × n × n codes can be represented. In order to increase the reliability, even when the condition that the colors used in other unit areas are not used redundantly, n × (n−1) × (n−2) codes can be expressed. If the number of code colors is increased, the number of codes can be increased. Furthermore, if the condition that the number of unit areas of the color code portion P3 is equal to the number of code colors is imposed, all the code colors are used for the color code portion P3. Therefore, not only the comparison with the reference color portion P2, By relatively comparing the colors between the unit areas of the color code part P3, the color of each unit area can be confirmed to determine the identification code, and the reliability can be improved. Furthermore, if a condition for making the area of each unit region all the same is added, the color code target CT can also be used for detection from the image. This is because the area occupied by each color is the same even between the color code targets CT having different identification codes, so that almost the same dispersion value is obtained from the detection light from the entire color code portion P3. In addition, since the boundary between the unit regions is repeated at equal intervals and a clear color difference is detected, it is possible to detect the color code target CT from the image from such a repeated pattern of detection light.

白色部P4は、カラーコードターゲットCTの傾斜検出用と色ズレのキャリブレーション用として使用される。カラーコードターゲットCTの四隅の内、一カ所だけレトロターゲットが配置されない箇所があり、これをカラーコードターゲットCTの傾斜検出用に使用できる。このように白色部P4はレトロターゲットと異なるパターンであれば良い。したがって、白色部には目視でコードを確認するための番号などの文字列を印刷しても良く、また、バーコード等のコード領域として使用しても良い。さらに、検出精度を上げるために、テンプレートマッチング用のテンプレートパターンとして使用することも可能である。   The white portion P4 is used for detecting the inclination of the color code target CT and for calibrating the color shift. Among the four corners of the color code target CT, there is a place where no retro target is arranged, and this can be used for detecting the inclination of the color code target CT. Thus, the white part P4 should just be a pattern different from a retro target. Therefore, a character string such as a number for visually confirming the code may be printed on the white portion, or may be used as a code area such as a barcode. Furthermore, in order to increase the detection accuracy, it can be used as a template pattern for template matching.

[カラーコードターゲットの検出]
次に、カラーコードターゲットの検出について説明する。まず、抽出部61にて、撮影画像記憶部51から処理対象の撮影画像3を抽出し、撮影画像3からカラーコードターゲットCTを抽出する。抽出方法として、(1)カラーコードターゲットCT中の位置検出用パターン(レトロターゲット)を探索する方法、(2)カラーコード部P3の色分散を検出する方法、あるいは(3)彩色された位置検出用パターンを用いる方法など種々の方法がある。
[Detect color code target]
Next, detection of the color code target will be described. First, the extraction unit 61 extracts the captured image 3 to be processed from the captured image storage unit 51, and extracts the color code target CT from the captured image 3. As an extraction method, (1) a method of searching for a position detection pattern (retro target) in the color code target CT, (2) a method of detecting color dispersion of the color code portion P3, or (3) detection of a colored position There are various methods such as a method using a pattern for use.

(1)カラーコードターゲットCTにレトロターゲットが含まれている場合は、明度差が鮮明なパターンを使用するので、カメラの絞りを絞りフラッシュ撮影することにより、レトロターゲットのみが光った画像を取得でき、この像を2値化することにより簡単にレトロターゲットを検出できる。   (1) When a retro target is included in the color code target CT, a pattern with a clear brightness difference is used. Therefore, an image in which only the retro target shines can be acquired by shooting the flash with a small aperture. The retro target can be easily detected by binarizing this image.

図3はレトロターゲットの重心位置検出を説明するための図である。ただし、レトロターゲットでなく、黒地に白の塗装で形成した白色円形のターゲットでも処理は同様である。図3の例ではレトロターゲットは2つの同心円で形成されているが、外側が必ずしも円でなくとも良い。図3(A1)は同心円のうち小円の内側である内円部204の明度が明るく、小円と大円との間に形成された円環状の部分である外円部206の明度が暗いレトロターゲット200、図3(A2)は(A1)のレトロターゲット200の直径方向の明度分布図、図3(B1)は内円部204の明度が暗く、外円部206の明度が明るいレトロターゲット200、図3(B2)は(B1)のレトロターゲット200の直径方向の明度分布図を示している。レトロターゲットが図3(A1)のように内円部204の明度が明るい場合は、測定対象物2の撮影画像において重心位置での反射光量が多く明るい部分になっているため、画像の光量分布が図3(A2)のようになり、光量分布の閾値Toからレトロターゲットの内円部204や中心位置を求めることが可能となる。レトロターゲットを使用すると、反射光量が大きく検出し易いという利点がある。白色円形のターゲットでは製作が容易である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the detection of the center of gravity position of the retro target. However, the process is the same for a white circular target formed with white paint on a black background instead of a retro target. In the example of FIG. 3, the retro target is formed by two concentric circles, but the outer side is not necessarily a circle. In FIG. 3A1, the brightness of the inner circle portion 204 that is the inner side of the small circle among the concentric circles is bright, and the brightness of the outer circle portion 206 that is an annular portion formed between the small circle and the great circle is dark. The retro target 200, FIG. 3 (A2) is a brightness distribution diagram in the diameter direction of the retro target 200 of (A1), and FIG. 3 (B1) is a retro target in which the brightness of the inner circle portion 204 is dark and the brightness of the outer circle portion 206 is bright. 200 and FIG. 3 (B2) show the brightness distribution diagram in the diameter direction of the retro target 200 of (B1). When the brightness of the inner circle portion 204 is bright as shown in FIG. 3A1, the retro target is a bright portion where the reflected light amount at the center of gravity position is large in the captured image of the measurement object 2, and thus the light amount distribution of the image. As shown in FIG. 3A2, it is possible to obtain the inner circle portion 204 and the center position of the retro target from the threshold value To of the light amount distribution. When a retro target is used, there is an advantage that the amount of reflected light is large and easy to detect. The white circular target is easy to manufacture.

ターゲットの存在範囲が決定されると、例えばモーメント法によって重心位置を算出する。例えば、図3(A1)に表記されたレトロターゲット200の平面座標を(x,y)とする。そして、レトロターゲット200の明度が、しきい値To以上のx,y方向の点について、(式1)、(式2)を演算する(*は乗算演算子)。

xg={Σx*f(x,y)}/Σf(x,y) −−−−(式1)
yg={Σy*f(x,y)}/Σf(x,y) −−−−(式2)
(xg,yg):重心位置の座標、f(x,y):(x,y)座標上の明度値

なお、図3(B1)に表記されたレトロターゲット200の場合は、明度が閾値To以下のx,y方向の点について、(式1)、(式2)を演算する。これにより、レトロターゲット200の重心位置が求まる。
When the target existence range is determined, the barycentric position is calculated by, for example, the moment method. For example, the plane coordinates of the retro target 200 shown in FIG. 3 (A1) are (x, y). Then, (Expression 1) and (Expression 2) are calculated for points in the x and y directions where the brightness of the retro target 200 is greater than or equal to the threshold value To (* is a multiplication operator).

xg = {Σx * f (x, y)} / Σf (x, y) −−−− (Formula 1)
yg = {Σy * f (x, y)} / Σf (x, y) −−−− (Formula 2)
(Xg, yg): coordinates of the center of gravity position, f (x, y): lightness value on (x, y) coordinates

In the case of the retro target 200 shown in FIG. 3 (B1), (Expression 1) and (Expression 2) are calculated for points in the x and y directions whose lightness is equal to or less than the threshold value To. Thereby, the position of the center of gravity of the retro target 200 is obtained.

(2)通常、カラーコードターゲットCTのカラーコード部には多数のコード色が使用され、色の分散値が大であるという特徴がある。このため、分散値の大きい箇所を画像中から見出すことにより、カラーコードターゲットCTを検出できる。
(3)カラーコードターゲットCTに使用している3隅のレトロターゲットに異なる色をもたせ、それぞれのレトロターゲットが反射する色を異なるものにする。3隅のレトロターゲットに異なる色をもたせているため、1つのカラーコードターゲットに属する各レトロターゲットを判別しやすい。
(2) Usually, the color code portion of the color code target CT has a feature that a large number of code colors are used and the color dispersion value is large. For this reason, the color code target CT can be detected by finding a portion having a large dispersion value from the image.
(3) The three color retro targets used in the color code target CT have different colors, and the colors reflected by the respective retro targets are made different. Since the retro targets at the three corners have different colors, it is easy to distinguish each retro target belonging to one color code target.

[処理フロー]
図4に構造物モデル作成の処理フロー例を示す。
例えば室内のリフォーム等の際に、室内の内面空間を精密に測定し、三次元座標空間に室内モデルを精密に再現することが行なわれる。この場合に、室内モデル、少なくともその内面(壁、天井、床を含む)及び交線(境界)を自動的に作成できれば、処理の効率化、信頼性向上に大いに寄与できる。ここでは、室内モデルの自動作成の処理フローについて説明する。
[Processing flow]
FIG. 4 shows an example of a process flow for creating a structure model.
For example, at the time of indoor renovation or the like, the interior space of the room is accurately measured, and the indoor model is accurately reproduced in a three-dimensional coordinate space. In this case, if an indoor model, at least its inner surface (including walls, ceiling, floor) and intersection line (boundary) can be automatically created, it can greatly contribute to improvement in processing efficiency and reliability. Here, a processing flow for automatically creating an indoor model will be described.

まず、室内の内面(壁、天井、床を含む)にターゲットを貼付する(標識配置工程:S100)。ターゲットが貼付された位置の面(局所的な面)又は測定対象面2を確定するには3点以上の座標が必要なので、ターゲットとして3点以上の位置検出マークを有するものを使用すると好適である。本実施例におけるカラーコードターゲットCTは図2に示すように3点の位置検出マークを有するので、1つカラーコードターゲットCTで貼付された局所的な面を確定できる。また、測定対象面に貼付するカラーコードターゲットCTは2個あれば、位置検出用マーク数は6になり、標定が可能となり、面方程式を良い精度で得ることが可能になる。平面度の良い測定対象面についてはカラーコードターゲットCTが1個でも、3つの位置検出用マークを通る面を特定できるので、面方程式を得ることができる。また、測定対象面2を高精度に確定するためには、面内のなるべく離れた一直線上にない3点以上の位置にカラーコードターゲットCTを貼付することが好ましい。また、面積の大きい面に対しては、所定の面積毎に3点以上の位置にカラーコードターゲットCTを貼付することが好ましい。また、隣り合う2つの撮影画像については、隣り合う側でそれぞれ2つのカラーコードターゲットCTを共有し合うように撮影すると、測定対象面の撮影画像を連続的に繋ぎ合わせられるので好ましい。   First, a target is affixed to the inner surface of the room (including walls, ceiling, and floor) (label placement step: S100). Since three or more coordinates are required to determine the surface (local surface) or measurement target surface 2 to which the target is attached, it is preferable to use a target having three or more position detection marks. is there. Since the color code target CT in this embodiment has three position detection marks as shown in FIG. 2, the local surface pasted by one color code target CT can be determined. Further, if there are two color code targets CT to be affixed to the surface to be measured, the number of marks for position detection is 6, and the orientation can be performed, and the surface equation can be obtained with good accuracy. With respect to the measurement target surface with good flatness, even if there is only one color code target CT, the surface passing through the three position detection marks can be specified, so that the surface equation can be obtained. Further, in order to determine the measurement target surface 2 with high accuracy, it is preferable to attach the color code target CT to three or more positions that are not on a straight line as far as possible in the surface. Moreover, it is preferable to affix the color code target CT to a surface having a large area at three or more positions for each predetermined area. In addition, regarding two adjacent captured images, it is preferable to capture the two color code targets CT on the adjacent sides because the captured images on the measurement target surface can be continuously connected.

次に、カラーコードターゲットCTの三次元位置座標を取得する。このため、まず、カラーコードターゲットCTを貼付された測定対象面2を撮影する(撮影工程:S105)。例えば、撮影部41にて、ステレオカメラを用いてカラーコードターゲットCTを貼付された測定対象面2の撮影画像3を撮影する、又は、単カメラを用いて2以上の方向からかかる測定対象面2の撮影画像3を撮影する。次に、データ取得部42にて、これらの撮影画像3を測定対象面画像群として取得し、撮影画像記憶部51に記憶する(撮影画像取得工程:S110)。なお、他の撮影装置で撮影した撮影画像を当該他の撮影装置から取得しても良い。次に、抽出部61にて、撮影画像取得工程(S110)で取得された測定対象面画像群から、カラーコードターゲットCT毎に3以上の位置検出用マークとコードパターンとを抽出する(抽出工程:S112)。次に、識別コード読取部62にて、抽出工程(S112)で抽出されたコードパターンから識別コードを読み取る(識別コード読取工程:S114)。また、マーク位置検出部63にて、抽出工程(S112)で抽出された3以上の位置検出用マークから、位置検出用マークの位置座標を求める(マーク位置検出工程:S116)。マーク位置の検出には図3のレトロターゲットの重心位置検出法を使用できる。各位置検出マークの三次元座標は、三次元座標演算部76にて、2以上の撮影画像(測定対象面画像群)を用いて、対応点探索を行い、三角測量法等により演算して求める。   Next, the three-dimensional position coordinates of the color code target CT are acquired. For this reason, first, the measurement target surface 2 to which the color code target CT is attached is imaged (imaging process: S105). For example, the imaging unit 41 captures the captured image 3 of the measurement target surface 2 to which the color code target CT is attached using a stereo camera, or the measurement target surface 2 from two or more directions using a single camera. The captured image 3 is captured. Next, the data acquisition unit 42 acquires these captured images 3 as a measurement target plane image group and stores them in the captured image storage unit 51 (captured image acquisition step: S110). In addition, you may acquire the picked-up image image | photographed with the other imaging device from the said other imaging device. Next, the extraction unit 61 extracts three or more position detection marks and code patterns for each color code target CT from the measurement target surface image group acquired in the captured image acquisition step (S110) (extraction step). : S112). Next, the identification code reading unit 62 reads the identification code from the code pattern extracted in the extraction step (S112) (identification code reading step: S114). The mark position detection unit 63 obtains position coordinates of the position detection mark from the three or more position detection marks extracted in the extraction step (S112) (mark position detection step: S116). For detection of the mark position, the center-of-gravity position detection method of the retro target of FIG. 3 can be used. The three-dimensional coordinates of each position detection mark are obtained by searching for corresponding points using two or more photographed images (measurement target surface image group) in the three-dimensional coordinate calculation unit 76 and calculating by a triangulation method or the like. .

次に、カラーコードターゲットCTのグループ化を行なう(ターゲットグループ化工程:S120)。検出された各カラーコードターゲットCTについて、同一面に属するものを同一グループに、異なる面に属するものを異なるグループに分ける。まず、標識グループ化部71の標識方向検出部711にて、各カラーコードターゲットCTの3つの位置検出マークの三次元座標から、カラーコードターゲットCTが貼付された面の法線方向を求める(標識方向検出工程:S118)。   Next, the color code target CT is grouped (target grouping step: S120). For each detected color code target CT, those belonging to the same plane are divided into the same group, and those belonging to different planes are divided into different groups. First, the sign direction detection unit 711 of the sign grouping unit 71 obtains the normal direction of the surface on which the color code target CT is pasted from the three-dimensional coordinates of the three position detection marks of each color code target CT (signs) Direction detection step: S118).

図5は、面の法線方向と面方程式について説明するための図である。
例えば、

面方程式を、 ax+by+cz+d=0 (式3)
法線ベクトルを、 v(a,b,c) (式4)
と表すことができる。

まず、法線ベクトルが同じカラーコードターゲットCTを一つのグループにグループ化する。カラーコードターゲットCTの3つの位置検出マークの三次元座標を(式3)に代入し、面に垂直であるという条件を入れて演算すると、法線ベクトルを求めることができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the normal direction of the surface and the surface equation.
For example,

The surface equation is expressed as ax + by + cz + d = 0 (Equation 3)
The normal vector is represented by v (a, b, c) (Equation 4)
It can be expressed as.

First, color code targets CT having the same normal vector are grouped into one group. A normal vector can be obtained by substituting the three-dimensional coordinates of the three position detection marks of the color code target CT into (Equation 3) and calculating the condition of being perpendicular to the surface.

さらに、標識グループ化部71の第1のグループ化部712Aで、面の法線に対する位置検出マークの位置座標の関係に基づいて、例えば、原点から平面までの距離(式7参照)に対応して、測定対象面対応にグループ化する(第1のグループ化工程:S120A)。すなわち、同一平面に貼付されたカラーコードターゲットCTが同一グループに属するようにグループ化する。

測定対象面内の各点(x1,y1,z1)について、
点P1(x1,y1,z1)と原点との距離=√(x12+y12+z12) (式5)
点P1(x1,y1,z1)のある点P(p,q,r)までの距離
=√((x1−p)2+(y1−q)2+(z1−r)2) (式6)
原点から平面(ax+by+cz+d=0)へ下ろした垂線の長さ
=|d|/√(a2+b2+c2) (式7)
ある点P(p,q,r)から平面(ax+by+cz+d=0)へ下ろした垂線の長さ =|ap+bq+cr−d|/√(a2+b2+c2) (式8)

となる。これらを計算し、一つの平面へ下ろした垂線の長さが略等しいカラーコードターゲットCTは、同一平面内にあるので、同一グループになるようにグループ分けする。ここで、√f(x)は(f(x))1/2を表す。
Further, the first grouping unit 712A of the sign grouping unit 71 corresponds to, for example, the distance from the origin to the plane (see Expression 7) based on the relationship of the position coordinates of the position detection mark with respect to the normal of the surface. Then, the measurement target surfaces are grouped (first grouping step: S120A). That is, the color code targets CT attached to the same plane are grouped so as to belong to the same group.

For each point (x1, y1, z1) in the surface to be measured,
Distance between point P1 (x1, y1, z1) and the origin = √ (x12 + y12 + z12) (Formula 5)
Distance to point P (p, q, r) where point P1 (x1, y1, z1) is located = √ ((x1-p) 2+ (y1-q) 2+ (z1-r) 2) (Formula 6)
Length of perpendicular line drawn from origin to plane (ax + by + cz + d = 0) = | d | / √ (a2 + b2 + c2) (Expression 7)
Length of perpendicular drawn from a point P (p, q, r) to a plane (ax + by + cz + d = 0) = | ap + bq + cr−d | / √ (a2 + b2 + c2) (Formula 8)

It becomes. These are calculated, and the color code targets CT having substantially the same length of the perpendicular line down to one plane are in the same plane, and therefore are grouped into the same group. Here, √f (x) represents (f (x)) 1/2.

図6は、カラーコードターゲットCTのグループ化(その1)を説明するための図である。図6(a)は室を構成する壁面の立体図、図6(b)は立体図の一壁面に貼付されたカラーコードターゲットCTの拡大図、図6(c)は室の平面図、図6(d)はカラーコードターゲットCTが貼付された面の法線方向が同一グループに属する条件を説明するための図である。図6(a)より、室はほぼ長方形の形状をなしており、1隅がくびれ、全体として6壁面で囲まれて構成されている。図6(c)より、各壁面には、カラーコードターゲットCTが貼付されており、壁面毎に6グループにグループ化されるべきものである。カラーコードターゲットCTは、図6(b)に示すように、正方形の標識面の3隅に位置検出用マークを有し、これら一直線上にない3つの位置検出用マークを用いて、貼付された面の法線方向を求めることができる。図6(d)はカラーコードターゲットCTが貼付された2つの面の法線ベクトルのなす角度θmnが所定の閾値ε1より小さければ、2つのカラーコードターゲットCTは同一グループに属する旨を示している。2つの壁面の境界近くでは、カラーコードターゲットCTの法線ベクトルを求めることにより、どちらの壁面に貼付されたかを明らかにできる。   FIG. 6 is a diagram for explaining grouping (part 1) of the color code target CT. FIG. 6A is a three-dimensional view of wall surfaces constituting the room, FIG. 6B is an enlarged view of a color code target CT attached to one wall surface of the three-dimensional view, and FIG. 6C is a plan view of the room. 6 (d) is a diagram for explaining a condition in which the normal direction of the surface to which the color code target CT is attached belongs to the same group. As shown in FIG. 6A, the chamber has a substantially rectangular shape, with one corner constricted and surrounded by six wall surfaces as a whole. From FIG. 6C, the color code target CT is affixed to each wall surface and should be grouped into 6 groups for each wall surface. As shown in FIG. 6 (b), the color code target CT has position detection marks at three corners of a square marker surface and is pasted using these three position detection marks that are not on a straight line. The normal direction of the surface can be obtained. FIG. 6D shows that the two color code targets CT belong to the same group if the angle θmn formed by the normal vectors of the two surfaces to which the color code target CT is attached is smaller than a predetermined threshold ε1. . Near the boundary between the two wall surfaces, the normal vector of the color code target CT can be obtained to determine which wall surface is attached.

図7は、カラーコードターゲットCTのグループ化(その2)を説明するための図である。図7(a)は室の平面図、図7(b)は2つの平行な壁面に貼付されたカラーコードターゲットCTのグループ分けを説明するための図である。図7(a)より、法線方向が左右方向である平行な壁面が3つ、上下方向である平行な壁面が3つずつあり、法線方向で同一グループにしたカラーコードターゲットをそれぞれ3つのグループに分けるべきであるといえる。図7(b)は、カラーコードターゲットCTが2つの平行な壁面のいずれに属するかについて、例えば、当該グループに属するカラーコードターゲットCTについて最小2乗法で求めた壁面の位置から、当該カラーコードターゲットCTまでの距離dが所定の閾値ε2より小さければ、当該カラーコードターゲットCTは当該グループに属する旨を示している。   FIG. 7 is a diagram for explaining grouping (part 2) of the color code target CT. FIG. 7A is a plan view of a chamber, and FIG. 7B is a view for explaining grouping of color code targets CT attached to two parallel wall surfaces. As shown in FIG. 7A, there are three parallel wall surfaces whose normal direction is the left-right direction and three parallel wall surfaces whose vertical direction is the vertical direction, and each of the three color code targets grouped in the same direction in the normal direction. It can be said that it should be divided into groups. FIG. 7B shows which of the two parallel wall surfaces the color code target CT belongs to, for example, from the position of the wall surface obtained by the least square method for the color code target CT belonging to the group. If the distance d to the CT is smaller than the predetermined threshold ε2, it indicates that the color code target CT belongs to the group.

次に、面方程式算出部72にて、測定対象面(壁面)の面方程式を算出する(面方程式算出工程:S130)。法線ベクトルv(a,b.c)及び原点から各平面へ下ろした垂線の長さが解れば、a,b,c,dが求まり、(式3)の面方程式を求めることができる。面方程式は、測定対象面2にある一直線上にない3以上の位置検出用マークの位置座標から求められるが、面方程式を精度良く得るためには、できるだけ離れた3点を用いるのが好ましく、例えば、面内にあるカラーコードターゲットCTから、3つのカラーコードターゲットCTを頂点とする三角形の面積が最大になるように抽出して用いるのが好ましい。各カラーコードターゲットCTの位置座標として、例えばカラーコードターゲットCTの重心の位置座標、又はカラーコードターゲットCT内の特定の位置検出マーク(例えば左上に位置する位置検出マーク)の位置座標を用いることができる。さらに、4以上のカラーコードターゲットCTの位置座標を用いて面方程式を算出しても良く、精度を向上するためにはカラーコードターゲットCTの数が多い方が好ましい。これらのカラーコードターゲットCTの位置座標を(式3)に代入し、原点から各平面へ下ろした垂線の長さ(式7参照)を用いて演算すると、a,b,c,dが求まり、各測定対象面2の面方程式(式3)を求めることができる。   Next, the surface equation calculation unit 72 calculates a surface equation of the measurement target surface (wall surface) (surface equation calculation step: S130). If the normal vector v (a, b. C) and the length of the perpendicular drawn from the origin to each plane are known, a, b, c, d can be obtained, and the surface equation of (Equation 3) can be obtained. The surface equation is obtained from the position coordinates of three or more position detection marks that are not on a straight line on the measurement target surface 2, but in order to obtain the surface equation with high accuracy, it is preferable to use three points as far apart as possible, For example, it is preferable to extract and use the color code target CT in the plane so that the area of a triangle having three color code targets CT as vertices is maximized. As the position coordinates of each color code target CT, for example, the position coordinates of the center of gravity of the color code target CT or the position coordinates of a specific position detection mark (for example, the position detection mark located at the upper left) in the color code target CT is used. it can. Further, the surface equation may be calculated using the position coordinates of four or more color code targets CT, and it is preferable that the number of color code targets CT is large in order to improve accuracy. Substituting the position coordinates of these color code targets CT into (Equation 3) and calculating using the length of the perpendicular line drawn from the origin to each plane (see Equation 7), a, b, c, d are obtained, The surface equation (Equation 3) of each measurement target surface 2 can be obtained.

次に、隣接対象面特定部73にて、標識グループ化部71で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する(隣接面特定工程:S150)。本実施例では、測定対象面(壁面)同士の位置関係を明確にし、相互に隣接し合う隣接測定対象面を特定した(S150)後に、壁交線を算出(S155)することとする。また、本実施例では、面位置関係決定部731にて、測定対象面(壁面)の位置関係を決定した(面位置関係決定工程:S140)後に、第1の面特定部732Aにて、決定された位置関係に基づいて隣接測定対象面を特定する(第1の隣接面特定工程:S150A)。面位置関係決定部731は、同一グループに対応する測定対象面2の仮重心を求め、それぞれの測定対象面について求められた仮重心の配置に基づいて、測定対象面(壁面)の位置関係を決定する。   Next, in the adjacent target surface specifying unit 73, based on the mutual positional relationship between the sign with a code that belongs to one group by the sign grouping unit 71 and the sign with a code that belongs to each of the other groups. An adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group is specified (adjacent surface specification step: S150). In this embodiment, the positional relationship between the measurement target surfaces (wall surfaces) is clarified, and adjacent measurement target surfaces adjacent to each other are specified (S150), and then a wall intersection line is calculated (S155). Further, in the present embodiment, after determining the positional relationship of the measurement target surface (wall surface) by the surface positional relationship determining unit 731 (surface positional relationship determining step: S140), the first surface specifying unit 732A determines the positional relationship. The adjacent measurement target surface is specified based on the positional relationship (first adjacent surface specifying step: S150A). The surface positional relationship determination unit 731 obtains the temporary center of gravity of the measurement target surface 2 corresponding to the same group, and determines the positional relationship of the measurement target surface (wall surface) based on the placement of the temporary center of gravity obtained for each measurement target surface. decide.

図8は測定対象面(壁面)の位置関係の決定を説明するための図である。図8(a)は処理フロー図、図8(b)は正しく認識された壁交線と誤認識された壁交線を示した図、図8(c)は壁面を仮重心の位置座標の順に配置した図、図8(d)は壁面の仮重心を示す図である。図8(a)において、まず、直線で結ぶと面内で最大面積の三角形を形成するような3つのカラーコードターゲットCTを抽出して、測定対象面2の面方程式を求める(S130)。次に測定対象面(壁面)同士の交線を算出する(S155)と仮定する。この状態では、図8(b)に示すように、正しく認識された壁交線●の他に、誤認識された壁交線○が算出される。もし、隣接壁面が定まっていれば、誤認識された壁交線は算出されず、正しく認識された壁交線のみが算出されるはずである。したがって、測定対象面(壁面)同士の位置関係を明確にする必要がある。   FIG. 8 is a diagram for explaining determination of the positional relationship of the measurement target surface (wall surface). FIG. 8A is a processing flow diagram, FIG. 8B is a diagram showing a correctly recognized wall intersection line and a misrecognized wall intersection line, and FIG. 8C is a position coordinate of the temporary center of gravity of the wall surface. FIG. 8D is a diagram showing the temporary center of gravity of the wall surface. In FIG. 8A, first, three color code targets CT that form a triangle having the maximum area in the plane when connected by a straight line are extracted, and a plane equation of the measurement target plane 2 is obtained (S130). Next, it is assumed that a line of intersection between measurement target surfaces (wall surfaces) is calculated (S155). In this state, as shown in FIG. 8B, in addition to the correctly recognized wall intersection line ●, the misrecognized wall intersection line ◯ is calculated. If the adjacent wall surface is determined, the misrecognized wall intersection line is not calculated, and only the correctly recognized wall intersection line should be calculated. Therefore, it is necessary to clarify the positional relationship between the measurement target surfaces (wall surfaces).

まず、面位置関係決定部731にて測定対象面(壁面)同士の位置関係を明確にする(面位置関係決定工程:S140)。まず、カラーコードターゲットCTの仮重心を求めるが、仮重心はおよそその重心の近くに位置する点であれば良く、例えばカラーコードターゲットCTの重心、カラーコードターゲットCTのいずれかの位置検出マークの重心を使用できる。次に、測定対象面2の仮重心を求めるが、測定対象面2の仮重心は、およそ測定対象面の重心の近くに位置すると予測される点であれば良い。例えば、測定対象面2内の3つのカラーコードターゲットCTの仮重心を結ぶ三角形の重心を用いても良い。図8(d)に示すように、測定対象面2(壁面)の仮重心g1として、例えば、測定対象面2(壁面)の面方程式を求めた三角形の重心を用いることができる。そして、各測定対象面2を面方程式に従って配置する。図8(c)に示すように、室内の仮重心Gとして、例えば、各測定対象面(壁面)の仮重心g1〜g5を結ぶ多角形の重心を用いることができる。そして、室内の仮重心Gを中心にして、g1→g2→g3→g4→g5→g1と一定方向に回転するよう、各測定対象面(壁面)の配置を定める。すなわち、各測定対象面の仮重心g1〜g5を結ぶ多角形の重心Gに対して、各測定対象面の仮重心g1〜g5の方位の順序に従って、各測定対象面の配置を定める。これにより、各測定対象面(壁面)相互の相対的位置関係が定まる。第1の面特定部732Aは、それぞれの測定対象面について求められた仮重心g1〜g5の配置に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する(第1の隣接面特定工程:S150A)。   First, the positional relationship between the measurement target surfaces (wall surfaces) is clarified by the surface positional relationship determination unit 731 (surface positional relationship determination step: S140). First, the temporary center of gravity of the color code target CT is obtained. The temporary center of gravity may be a point located approximately near the center of gravity, for example, the center of gravity of the color code target CT or the position detection mark of any one of the color code target CT. You can use the center of gravity. Next, the temporary center of gravity of the measurement target surface 2 is obtained. The temporary center of gravity of the measurement target surface 2 may be a point that is predicted to be located near the center of gravity of the measurement target surface. For example, a triangular centroid connecting the temporary centroids of the three color code targets CT in the measurement target surface 2 may be used. As shown in FIG. 8D, as the temporary center of gravity g1 of the measurement target surface 2 (wall surface), for example, the triangular center of gravity obtained from the surface equation of the measurement target surface 2 (wall surface) can be used. And each measuring object surface 2 is arranged according to a surface equation. As shown in FIG. 8C, for example, a polygonal centroid connecting the temporary centroids g1 to g5 of the measurement target surfaces (wall surfaces) can be used as the temporary centroid G in the room. Then, the arrangement of each measurement target surface (wall surface) is determined so as to rotate in a fixed direction such as g 1 → g 2 → g 3 → g 4 → g 5 → g 1 around the indoor temporary center of gravity G. That is, the arrangement of the measurement target surfaces is determined according to the order of the orientations of the temporary centroids g1 to g5 of the measurement target surfaces with respect to the polygonal centroid G connecting the temporary centroids g1 to g5 of the measurement target surfaces. Thereby, the relative positional relationship between each measurement object surface (wall surface) is determined. The first surface specifying unit 732A specifies the adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group based on the arrangement of the temporary centroids g1 to g5 obtained for each measurement target surface ( First adjacent surface specifying step: S150A).

次に、交線算出部74にて、測定対象面(壁面)の交線を算出する(交線算出工程:S155)。2つの面(壁面)の面方程式から、交線が求められる。
平面1を、 a1x+b1y+c1z+d1=0 (式9)
平面2を、 a2x+b2y+c2z+d2=0 (式10)
交線L12の通る点A12、交線の方向ベクトルe12、媒介変数t12とすると、
交線を、L12=A12+t12e12 (式11)
と表すことができる。
ここで、x12=b1c2−c1b2、y12=c1a2−a1c2、
z12=a1b2−b1a2 とする。
交線がxy面を通る点は、z12≠0のとき、
((d1b2−b1d2)/z12,(d1a2−a1d2)/(−z12),0)
交線がxz面を通る点は、y12≠0のとき、
((d1c2−c1d2)/(−y12),0,(d1a2−a1d2)/y12)
交線がyz面を通る点は、x12≠0のとき、
(0,(d1c2−c1d2)/x12),(d1b2−b1d2)/(−x12))
となる。なお、x12=0,y12=0,z12=0のとき、2平面は平行で交線はない。
Next, the intersection line calculation unit 74 calculates the intersection line of the measurement target surface (wall surface) (intersection line calculation step: S155). An intersection line is obtained from the surface equation of the two surfaces (wall surfaces).
Plane 1 is expressed as a1x + b1y + c1z + d1 = 0 (formula 9)
Plane 2 is expressed as a2x + b2y + c2z + d2 = 0 (Equation 10)
Assuming that the point A12 through which the intersection line L12 passes, the direction vector e12 of the intersection line, and the parameter t12,
The intersection line is expressed as L12 = A12 + t12e12 (formula 11)
It can be expressed as.
Where x12 = b1c2-c1b2, y12 = c1a2-a1c2,
Let z12 = a1b2-b1a2.
The point where the intersection line passes through the xy plane is when z12 ≠ 0,
((D1b2-b1d2) / z12, (d1a2-a1d2) / (-z12), 0)
The point where the intersection line passes through the xz plane is y12 ≠ 0,
((D1c2-c1d2) / (-y12), 0, (d1a2-a1d2) / y12)
The point where the intersection line passes through the yz plane is when x12 ≠ 0,
(0, (d1c2-c1d2) / x12), (d1b2-b1d2) / (-x12))
It becomes. When x12 = 0, y12 = 0, and z12 = 0, the two planes are parallel and there are no intersecting lines.

次に、座標変換部81にて、座標変換する(座標変換工程:S160)。室の床がxy面、主要な壁がxz面、yz面になるように座標を定められれば、室内図が見易くなり、演算処理も簡易になるので、便宜である。そこで、求められた面や交線をかかる三次元直交座標系に変換する。尤も当初からかかる三次元直交座標系に原点を定めている場合は、座標変換を省略できる。   Next, the coordinate conversion unit 81 performs coordinate conversion (coordinate conversion step: S160). If the coordinates are determined so that the floor of the room is the xy plane and the main walls are the xz plane and the yz plane, the room view is easy to see and the calculation process is simplified, which is convenient. Therefore, the obtained planes and intersection lines are converted into such a three-dimensional orthogonal coordinate system. However, when the origin is set in the three-dimensional orthogonal coordinate system from the beginning, the coordinate conversion can be omitted.

図9は座標変換の例を示す図である。図9(a)には変換前の室の座標系、図9(b)に変換後の室の座標系を示す。図9(a)では壁面は座標に対して傾斜している。まず、2壁面が交わる交線のうちから、室の外枠となる(太線で表示された)4つの交線の平均値からなる直線(z軸に平行にすべき直線)を求める。同様に、それぞれ、室の外枠となる交線から、x軸方向、y軸方向に平行にすべき直線を求め、これら3つの直線が互いに直角になるように座標変換する。次に、3つの直線を回転、平行移動して正規化する。そして、図9(b)に示すように、室の1つの頂点(交線の交点)が原点に来るように座標変換する。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of coordinate conversion. FIG. 9A shows the coordinate system of the room before conversion, and FIG. 9B shows the coordinate system of the room after conversion. In FIG. 9A, the wall surface is inclined with respect to the coordinates. First, a straight line (a straight line that should be parallel to the z-axis) that is an average value of four intersecting lines (indicated by bold lines) that is the outer frame of the room is obtained from the intersecting lines that intersect the two wall surfaces. Similarly, straight lines that should be parallel to the x-axis direction and the y-axis direction are obtained from the intersecting lines that form the outer frame of the chamber, and coordinate conversion is performed so that these three straight lines are perpendicular to each other. Next, the three straight lines are rotated and translated to normalize. Then, as shown in FIG. 9B, coordinate conversion is performed so that one vertex (intersection of intersection line) of the chamber comes to the origin.

なお、ここでは直線を基準に座標変換する例を示したが、平面を基準に、角度を求め、平均化する等により座標変換しても良い。
これにより、典型的には2壁面間の交線は主としてz軸に平行(xy面に垂直)になり、壁面は主としてxz面又はyz面に平行になる。なお、後に追記される床、天井は主としてxy面に平行(水平)になり、床はz=0に位置する。
Note that, here, an example of performing coordinate conversion based on a straight line has been described, but coordinate conversion may be performed by obtaining an angle based on a plane and averaging.
Thus, typically, the intersection line between the two wall surfaces is mainly parallel to the z-axis (perpendicular to the xy plane), and the wall surfaces are mainly parallel to the xz plane or the yz plane. The floor and ceiling to be added later are mainly parallel (horizontal) to the xy plane, and the floor is located at z = 0.

次に、コーナー特定部75にて、壁のコーナー点を算出する(コーナー点算出工程:S170)。
図10は壁のコーナー点の算出を説明するための図である。図10(a)はコーナー点算出を説明するための図、図10(b)は室内から見た透視図である。図10(a)の+、図10(b)の□はカラーコードターゲットCTの位置を示す。図10(a)に示すように、座標変換された室内モデルに対して、床及び天井を配置し、壁面と床の交線、壁面と天井との交線を求め、これらの交線と2壁面間の交線との交点をコーナー点として算出する。床及び天井にカラーコードターゲットCTが貼付されている場合は、カラーコードターゲットCTの位置座標を用いて床及び天井の面方程式を求める。床又は天井にカラーコードターゲットCTが貼付されていない場合には、床及び天井の位置(z座標)を指定する。予め指定されていれば自動処理が可能であるが、マニュアル指定も可能である。図10(b)に示すように、z=0を床、z=Lを天井の位置とする。これにより、壁面と床の交線、壁面と天井との交線が定まり、これらの交線と2壁面間の交線との交点がコーナー点として算出される。
Next, the corner specifying unit 75 calculates the corner point of the wall (corner point calculating step: S170).
FIG. 10 is a diagram for explaining calculation of a corner point of a wall. FIG. 10A is a diagram for explaining corner point calculation, and FIG. 10B is a perspective view seen from the room. + In FIG. 10A and □ in FIG. 10B indicate the position of the color code target CT. As shown in FIG. 10 (a), a floor and a ceiling are arranged for a coordinate-converted indoor model, and a line of intersection between the wall surface and the floor and a line of intersection between the wall surface and the ceiling are obtained. The intersection with the intersection line between the wall surfaces is calculated as a corner point. When the color code target CT is affixed to the floor and the ceiling, the surface equations of the floor and the ceiling are obtained using the position coordinates of the color code target CT. When the color code target CT is not affixed to the floor or the ceiling, the floor and ceiling positions (z coordinates) are designated. Automatic processing is possible if specified in advance, but manual specification is also possible. As shown in FIG. 10B, z = 0 is a floor and z = L is a ceiling position. Thereby, the intersection line of a wall surface and a floor and the intersection line of a wall surface and a ceiling are decided, and the intersection of these intersection lines and the intersection line between two wall surfaces is calculated as a corner point.

次に、モデル画像作成部82にて、モデル画像としての室内モデル画像を作成する(モデル作成工程:S180)。構造物モデルは三次元座標上で構造物を表したものであり、モデル画像はこれをモニタ等で立体的に二次元表示した画像である。室内モデルとして、壁面、床、天井のみのモデルでも良いが、本実施例では、ドア、窓等を配置するものとする。さらに、柱の凹凸(あれば)を表現し、必要に応じて造り付けの什器、空調設備、浴槽等の設備を配置しても良い。室内モデルを作成するために、例えば、測定対象の壁を指定して、表示部12に壁画像を立体的に表示させ、表示した画像上で三次元計測を行う。三次元計測にはカラーコードターゲットCTの位置座標を基準にし、三次元座標の演算には三次元座標演算部76を使用する。ドア、窓等については、ドア、窓等のコーナーの位置座標を4点取り込む。ペアの撮影画像を用いて、特徴点抽出、対応点探索を行えば三次元座標の自動計測が可能であるが、マニュアルで4点指定で計測することも可能である。ドア、窓及び周辺の壁面に貼付されたカラーコードターゲットCTを含む壁画像から、ドア、窓等の面と壁面との距離を求め、ドア、窓等のコーナーの座標を求める。   Next, the model image creation unit 82 creates an indoor model image as a model image (model creation step: S180). The structure model represents the structure on three-dimensional coordinates, and the model image is an image obtained by two-dimensionally displaying the model image on a monitor or the like. As the indoor model, a model with only a wall surface, a floor, and a ceiling may be used. However, in this embodiment, doors, windows, and the like are arranged. Furthermore, the unevenness (if any) of the pillars may be expressed, and equipment such as built-in fixtures, air conditioning equipment, and bathtubs may be arranged as necessary. In order to create an indoor model, for example, a wall to be measured is specified, a wall image is displayed three-dimensionally on the display unit 12, and three-dimensional measurement is performed on the displayed image. The three-dimensional measurement uses the position coordinates of the color code target CT as a reference, and the three-dimensional coordinate calculation unit 76 is used for the calculation of the three-dimensional coordinates. As for doors, windows, etc., the four coordinates of the corners of the doors, windows, etc. are captured. If feature point extraction and corresponding point search are performed using a pair of photographed images, three-dimensional coordinates can be automatically measured, but it is also possible to manually measure and specify four points. From the wall image including the color code target CT affixed to the door, window, and surrounding wall surface, the distance between the surface of the door, window, etc. and the wall surface is obtained, and the coordinates of the corners of the door, window, etc. are obtained.

図11に室内モデルの例を示す。図11(a)は室内モデルを斜め上方から見た透視図、図11(b)はこれを後上方((a)のU方向)から見た斜視図である。図11(a)、図11(b)によれば、壁面にドア、窓等が配置され、また、カラーコードターゲットCTが貼付されている。カラーコードターゲットCTの三次元座標を基準としてドア、窓のコーナー等の三次元座標を求め、室内モデル及びモデル画像を作成する。   FIG. 11 shows an example of an indoor model. FIG. 11A is a perspective view of the indoor model as viewed obliquely from above, and FIG. 11B is a perspective view of the indoor model as viewed from the rear upper side (U direction of (a)). According to FIG. 11A and FIG. 11B, doors, windows and the like are arranged on the wall surface, and the color code target CT is affixed. Based on the three-dimensional coordinates of the color code target CT, three-dimensional coordinates such as doors and window corners are obtained, and an indoor model and a model image are created.

次に、モデル画像作成部82にて求めた室内モデルを表示部12に出力する(表示工程:S185)。次に、室内モデルの三次元座標データをCAD(Computer Aided Design:コンピュータ支援設計)データに変換して(S190)、CADで図面出力する(S195)。図面に付随して三次元座標データも出力可能である。なお、CADを用いず、通常のプリンタに室内モデルの三次元座標を出力しても良い。   Next, the indoor model obtained by the model image creation unit 82 is output to the display unit 12 (display process: S185). Next, the three-dimensional coordinate data of the room model is converted into CAD (Computer Aided Design) data (S190), and the drawing is output by CAD (S195). Three-dimensional coordinate data can be output along with the drawing. Note that the three-dimensional coordinates of the room model may be output to a normal printer without using CAD.

図12に室内モデルの三次元座標の出力結果(その1)を示す。図12(a)は室内モデルの例、図12(b)は出力結果を記載した平面図の例である。また、図13に室内モデルの三次元座標の出力結果(その2)を示す。図13(a)は室内モデルの例、図13(b)〜(e)は出力結果を記載した四方の壁面図の例である。壁面図は室内から見たものである。これらの出力データはCADを用いて図面出力したものである。記入された数値は計測された寸法である。   FIG. 12 shows an output result (part 1) of the three-dimensional coordinates of the indoor model. FIG. 12A is an example of an indoor model, and FIG. 12B is an example of a plan view describing an output result. FIG. 13 shows the output result (part 2) of the three-dimensional coordinates of the room model. FIG. 13A is an example of an indoor model, and FIGS. 13B to 13E are examples of four-side wall diagrams describing output results. The wall view is viewed from the room. These output data are the drawings output using CAD. The entered numbers are measured dimensions.

図4の処理フローにおいて、撮影画像取得工程(S110)〜図面出力工程(S195)の全ての工程は自動的に行われる。すなわち、室内モデルの自動作成が可能である。本実施例では自動作成の例に併せて、一部マニュアル操作が入る例として、床・天井の指定とドア・窓の計測(4点指定)において補足的にクリックを行なう例を説明した。床・天井の指定については、床・天井にもカラーコードターゲットを貼付するか、高さを予め指定しておけば自動処理が可能である。ドア・窓の計測については、4点指定に代えて、撮影画像について、特徴点抽出、対応点探索でドア・窓の4隅を検出し、三次元計測することにより自動処理が可能である。   In the processing flow of FIG. 4, all steps from the captured image acquisition step (S110) to the drawing output step (S195) are automatically performed. That is, an indoor model can be automatically created. In the present embodiment, in addition to the automatic creation example, as an example in which a part of manual operation is entered, an example of supplementary clicking in floor / ceiling designation and door / window measurement (four-point designation) has been described. The floor / ceiling can be automatically processed by attaching a color code target to the floor / ceiling or designating the height in advance. For door / window measurement, instead of specifying four points, automatic processing is possible by detecting four corners of the door / window by extracting feature points and searching for corresponding points in the captured image, and performing three-dimensional measurement.

図14に室内モデル作成の全体フローを概略的に示す。まず、測定対象面2にカラーコードターゲットCTを貼付して室内を撮影する(S200)。次に、PCにメモリを入れ、ソフトを起動し撮影画像を取得する(S210)。次に、ボタンを押す。これにより、室内三次元モデルが自動作成される(S220)。また、ドア等の計測を行い、面積表示する(S230)。このように、本実施例においては、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   FIG. 14 schematically shows the overall flow of creating an indoor model. First, the color code target CT is affixed to the measurement target surface 2 and the room is photographed (S200). Next, the memory is inserted into the PC, and the software is activated to obtain a captured image (S210). Then press the button. Thereby, an indoor three-dimensional model is automatically created (S220). Further, the door is measured and the area is displayed (S230). As described above, in this embodiment, based on the captured image of the structure, the surface of the structure and the position of the intersection line are automatically measured, the structure model is automatically created, and the displayable structure model is created. An apparatus and method thereof can be provided.

実施例1では、カラーコードターゲットCTを法線方向を用いてグループ分けする例を説明したが、本実施例ではカラーコードターゲットCTをそのコード番号によりグループ分けする例を説明する。実施例1と異なる点を主に説明する。
図15に本実施例に係る構造物モデル作成装置1Aの構成例を示す。実施例1の標識グループ化部71は標識方向検出部711と第1のグループ化部712Aを有するのに対して、本実施例では、標識グループ化部71は第2のグループ化部712Bを有することが異なるが、その他の構成は同様である。
図16に本実施例に係る構造物モデル作成の処理フロー例を示す。処理フローについては、図4の処理フローから、標識方向検出工程(S118)が削除され、標識グループ化工程(S120)が(S120B)と内容が変更されているが、その他のフローは同様である。
In the first embodiment, the example in which the color code targets CT are grouped using the normal direction has been described. In the present embodiment, an example in which the color code targets CT are grouped according to their code numbers will be described. Differences from the first embodiment will be mainly described.
FIG. 15 shows a configuration example of the structure model creation device 1A according to the present embodiment. The sign grouping unit 71 of the first embodiment includes a sign direction detecting unit 711 and a first grouping unit 712A, whereas in this example, the sign grouping unit 71 includes a second grouping unit 712B. In other respects, the other configurations are the same.
FIG. 16 shows an example of a processing flow for creating a structure model according to this embodiment. Regarding the processing flow, the labeling direction detection step (S118) is deleted from the processing flow of FIG. 4 and the content of the labeling grouping step (S120) is changed to (S120B), but the other flows are the same. .

図17は本実施例におけるカラーコードターゲットCTのグループ化を説明するための図である。図17(a)は模式的平面図、図17(b)は模式的平面図における「壁3」を室内から見た模式図である。カラーコードターゲットCTのグループ化は第2のグループ化部712Bで行なわれる(標識グループ化工程(第2のグループ化工程):S120B)。図17(a)より、室は4つの壁、「壁1」〜「壁4」に囲まれている。壁毎に貼付するカラーコードターゲットCTのコード番号を区別する。例えば、「壁1」には貼付するカラーコードターゲットCTのコード番号を10番〜19番、「壁2」には20番〜29番、「壁3」には30番〜39番、「壁4」には40番〜49番とする。壁の位置関係も解り易くするために、「壁1」−「壁2」−「壁3」−「壁4」の順に採番する。これにより、カラーコードターゲットCTのコード番号を参照するだけで、カラーコードターゲットCTを容易にグループ分けできる。   FIG. 17 is a diagram for explaining grouping of color code targets CT in the present embodiment. FIG. 17A is a schematic plan view, and FIG. 17B is a schematic view of the “wall 3” in the schematic plan view as viewed from the room. The color code target CT is grouped by the second grouping unit 712B (label grouping step (second grouping step): S120B). 17A, the chamber is surrounded by four walls, “wall 1” to “wall 4”. The code number of the color code target CT to be attached to each wall is distinguished. For example, the code number of the color code target CT to be affixed to “wall 1” is 10 to 19, the “wall 2” is 20 to 29, the “wall 3” is 30 to 39, the “wall” 4 ”is the number 40 to 49. In order to make the positional relationship of the walls easy to understand, the numbers are assigned in the order of “wall 1” — “wall 2” — “wall 3” — “wall 4”. Thereby, the color code targets CT can be easily grouped simply by referring to the code numbers of the color code targets CT.

また、本実施例においては、隣接対象面特定部73の面位置関係決定部731は、各測定対象面に貼付されたカラーコードターゲットCTのコード番号に基づいて、測定対象面(壁面)の位置関係を決定しても良い。すなわち、面位置関係決定工程(S140)において、図17のようにコード番号の順に「壁1」−「壁2」−「壁3」−「壁4」のように位置関係を決定し、第1の面特定部は、面位置関係決定部731が決定した位置関係に基づいて、隣接測定対象面を特定しても良い。   In the present embodiment, the surface positional relationship determination unit 731 of the adjacent target surface specifying unit 73 determines the position of the measurement target surface (wall surface) based on the code number of the color code target CT attached to each measurement target surface. A relationship may be determined. That is, in the surface positional relationship determining step (S140), the positional relationship is determined as “wall 1”-“wall 2”-“wall 3”-“wall 4” in the order of code numbers as shown in FIG. The one surface specifying unit may specify the adjacent measurement target surface based on the positional relationship determined by the surface positional relationship determining unit 731.

その他の構成及び処理フローは第1の実施例と同様であり、第1の実施例と同様に、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   Other configurations and processing flow are the same as those in the first embodiment. As in the first embodiment, the positions of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure, and the structure It is possible to provide a structure model creation apparatus and method capable of automatically creating and displaying an object model.

実施例1では、隣接面特定部73は、標識グループ化部71で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する例として、同一グループに対応する測定対象面2の仮重心を求め、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する例を説明した。本実施例では、別の例として、各グループに属するとされたコード付き標識CT間の距離を比較して隣接測定対象面として特定する例を説明する。実施例1と異なる点を主に説明する。なお、本実施例に係る構造物モデル作成装置の構成は図1、モデル作成の処理フローは図4と同様に表されるが、面位置関係決定工程(S140)の内容が変更される。   In the first embodiment, the adjacent surface specifying unit 73 is based on the mutual positional relationship between the sign with a code that is assigned to one group by the sign grouping unit 71 and the code with a sign that is assigned to each of the other groups. As an example of specifying an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group, a temporary center of gravity of the measurement target surface 2 corresponding to the same group is obtained, and the measurement target surface 2 corresponding to one group is obtained. The example which specified the adjacent adjacent measurement object surface was demonstrated. In the present embodiment, as another example, an example will be described in which the distances between coded signs CT that belong to each group are compared and specified as adjacent measurement target surfaces. Differences from the first embodiment will be mainly described. The structure model creating apparatus according to the present embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 1 and the model creation processing flow similar to that shown in FIG. 4, but the contents of the surface positional relationship determining step (S140) are changed.

図18は本実施例における測定対象面(壁面)の位置関係の決定を説明するための図である。隣接面特定部73は、面位置関係決定部731にて、標識グループ化部71で各グループに属するとされたコード付き標識CTについて、1つのグループに対応する測定対象面2において、当該測定対象面2を2次元座標で表わしたときに座標軸の両側で座標軸から最も離れて配置されたコード付き標識CTに最も近いコード付き標識を有する異なるグループに対応する測定対象面を求め、第1の面特定部732Aは、面位置関係決定部731により求められた異なるグループに対応する測定対象面を隣接測定対象面として特定する。すなわち、面位置関係決定部731は、各壁面で水平方向で一番端に位置するカラーコードターゲットCTを抽出し、2つの壁面間でそれぞれ一番端に位置するカラーコードターゲット間の距離を測定し、最も近い距離が得られたカラーコードターゲットが属する壁面を選定し、第1の面特定部732Aはかかる壁面同士が相互に隣接し合う壁面であると決定する。図では「壁1」の左下のカラーコードターゲットと「壁2」の右下のカラーコードターゲット間の距離が最短であり、したがって、これらのカラーコードターゲットが属する「壁1」と「壁2」が相互に隣接し合う壁面であると決定される。   FIG. 18 is a diagram for explaining determination of the positional relationship of the measurement target surface (wall surface) in the present embodiment. The adjacent surface specifying unit 73 performs the measurement target on the measurement target surface 2 corresponding to one group with respect to the labeled marker CT that is determined to belong to each group by the label grouping unit 71 by the surface positional relationship determination unit 731. When the surface 2 is represented by two-dimensional coordinates, measurement target surfaces corresponding to different groups having a coded sign closest to the coded sign CT arranged on the both sides of the coordinate axis and the most distant from the coordinate axis are obtained, and the first surface is obtained. The specifying unit 732A specifies the measurement target surfaces corresponding to the different groups obtained by the surface positional relationship determination unit 731 as the adjacent measurement target surfaces. That is, the surface positional relationship determination unit 731 extracts the color code target CT positioned at the extreme end in the horizontal direction on each wall surface, and measures the distance between the color code targets positioned at the extreme end between the two wall surfaces. Then, the wall surface to which the color code target having the closest distance belongs is selected, and the first surface specifying unit 732A determines that the wall surfaces are adjacent to each other. In the figure, the distance between the lower left color code target of “Wall 1” and the lower right color code target of “Wall 2” is the shortest. Therefore, “Wall 1” and “Wall 2” to which these color code targets belong. Are determined to be adjacent to each other.

その他の構成及び処理フローは第1の実施例と同様であり、第1の実施例と同様に、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   Other configurations and processing flow are the same as those in the first embodiment. As in the first embodiment, the positions of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure, and the structure It is possible to provide a structure model creation apparatus and method capable of automatically creating and displaying an object model.

実施例1では、相互に隣接し合う隣接測定対象面を特定した後に、壁面の交線を算出する例を説明したが、本実施例では、壁面の交線を算出した後に、相互に隣接し合う隣接測定対象面を特定する例を説明する。実施例1と異なる点を主に説明する。
図19に本実施例に係る構造物モデル作成装置1Bの構成例を示す。隣接面特定部73について、図1にあった面位置関係決定部731が削除され、第1の面特定部732Aに代わって第2の面特定部732Bが設けられている。第2の面特定部732Bは、交線算出部74で求められた交線の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する。
In Example 1, although the example which calculates the intersection line of a wall surface after specifying the adjacent measurement object surface adjacent to each other was demonstrated in this Example, after calculating the intersection line of a wall surface, it adjoins mutually. An example of specifying a matching adjacent measurement target surface will be described. Differences from the first embodiment will be mainly described.
FIG. 19 shows a configuration example of the structure model creation device 1B according to the present embodiment. For the adjacent surface specifying unit 73, the surface positional relationship determining unit 731 shown in FIG. 1 is deleted, and a second surface specifying unit 732B is provided instead of the first surface specifying unit 732A. The second surface specifying unit 732B specifies an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group based on the positional relationship of the intersection lines obtained by the intersection line calculation unit 74.

図20に、本実施例に係る構造物モデル作成の処理フローを示す。図20では、図4にあった面位置関係決定工程(S140)が削除され、交線算出工程(S155)と隣接面特定工程の工程順が逆になり、隣接面特定工程(S150)の内容が(S150B)に変更されている。   FIG. 20 shows a processing flow for creating a structure model according to the present embodiment. In FIG. 20, the surface positional relationship determining step (S140) shown in FIG. 4 is deleted, the order of the intersection line calculating step (S155) and the adjacent surface specifying step is reversed, and the content of the adjacent surface specifying step (S150) is reversed. Has been changed to (S150B).

まず、交線算出部74は、1つのグループに対応する測定対象面2の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、1つのグループに対応する測定対象面2と他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求める(交線算出工程:S155)。次に、隣接面特定部73は、第2の面特定部732Bにて、交線算出部74で求められた交線の位置関係に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面2に隣接する隣接測定対象面を特定する(隣接面特定工程(第2の面特定工程):S150B)。この場合、例えば図8(b)に示すように、交線算出部74により、正しく認識された壁交線P1〜P5の他に誤認識された壁交線Q1,Q2も算出されるが、隣接面特定部73により、求められた交線の位置関係に基づいて、測定対象面の両側で、最も内側にある交線が正しく認識された壁交線P1〜P5として求められる。   First, the intersection calculation unit 74 calculates the measurement target surface 2 corresponding to one group from the surface equation of the measurement target surface 2 corresponding to one group and the surface equation of the measurement target surface corresponding to the other one group. An intersection line with the measurement target surface corresponding to another group is obtained (intersection line calculation step: S155). Next, the adjacent surface specifying unit 73 is adjacent to the measurement target surface 2 corresponding to one group based on the positional relationship of the intersection line obtained by the intersection line calculating unit 74 in the second surface specifying unit 732B. The adjacent measurement target surface is specified (adjacent surface specifying step (second surface specifying step): S150B). In this case, for example, as shown in FIG. 8B, the intersection line calculation unit 74 also calculates the wall intersection lines Q1 and Q2 that are misrecognized in addition to the correctly recognized wall intersection lines P1 to P5. Based on the obtained positional relationship of the intersecting line, the adjacent surface specifying unit 73 obtains the wall intersecting lines P1 to P5 in which the innermost intersecting line is correctly recognized on both sides of the measurement target surface.

その他の構成及び処理フローは第1の実施例と同様であり、第1の実施例と同様に、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   Other configurations and processing flow are the same as those in the first embodiment. As in the first embodiment, the positions of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure, and the structure It is possible to provide a structure model creation apparatus and method capable of automatically creating and displaying an object model.

実施例1では、座標変換が、交線算出後に行なわれる例を説明したが、本実施例では、カラーコードターゲットCTのグループ化(S120)の後に行なわれる例を説明する。実施例1と異なる点を主に説明する。本実施例に係る構造物モデル作成装置の構成は図1と同様である。   In the first embodiment, an example in which the coordinate conversion is performed after calculating the intersection line has been described, but in this embodiment, an example in which the color code target CT is grouped (S120) will be described. Differences from the first embodiment will be mainly described. The structure model creating apparatus according to this embodiment has the same configuration as that shown in FIG.

図21に本実施例に係る構造物モデル作成の処理フローを示す。図21では、座標変換工程(S160)が図4での交線算出工程(S155)の後から標識グループ化工程(S120)の後に変更される。この場合、測定対象面2の面方程式は求められていないが、測定対象面2に貼付されたカラーコードターゲットCTの面方向又は法線方向が検出されているので、測定対象面2の面方向が推定され、これを三次元直交座標系の、x軸、y軸に合わせるように座標変換することが可能である。さらに、天井や床にもカラーコードターゲットCTが貼付されている場合には、その方向をz軸に合わせるように座標変換することも可能である。そして、このように、早いうちに座標変換しておけば、座標変換により2壁面間の交線は主としてz軸に平行(xy面に垂直)になり、壁面は主としてxz面又はyz面に平行になるので、面方程式算出工程(S130)〜交線算出工程(S155)の処理が簡素になり、処理の効率が向上する。なお、座標変換工程(S160)は、標識グループ化工程(S120)からコーナー点算出工程(S170)の間のどこに変更しても良く、複数回行なっても良い。   FIG. 21 shows a processing flow for creating a structure model according to the present embodiment. In FIG. 21, the coordinate conversion process (S160) is changed after the intersection line calculation process (S155) in FIG. 4 and after the sign grouping process (S120). In this case, the surface equation of the measurement target surface 2 is not obtained, but the surface direction or normal direction of the color code target CT attached to the measurement target surface 2 is detected. Can be estimated and coordinate-transformed to match the x-axis and y-axis of the three-dimensional orthogonal coordinate system. Furthermore, when the color code target CT is also affixed to the ceiling or floor, it is possible to perform coordinate conversion so that the direction matches the z axis. As described above, if the coordinates are converted early, the line of intersection between the two wall surfaces is mainly parallel to the z axis (perpendicular to the xy plane) and the wall surfaces are mainly parallel to the xz plane or yz plane. Therefore, the processes of the surface equation calculation step (S130) to the intersection line calculation step (S155) are simplified, and the processing efficiency is improved. The coordinate conversion step (S160) may be changed anywhere between the marker grouping step (S120) and the corner point calculation step (S170), or may be performed a plurality of times.

その他の構成及び処理フローは第1の実施例と同様であり、第1の実施例と同様に、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   Other configurations and processing flow are the same as those in the first embodiment. As in the first embodiment, the positions of the surface of the structure and the line of intersection are automatically measured based on the captured image of the structure, and the structure It is possible to provide a structure model creation apparatus and method capable of automatically creating and displaying an object model.

実施例1ないし実施例5では、測定対象面が平面の例を説明したが、曲面の測定対象面が含まれる場合にも本発明を適用可能である。
本実施例では、測定対象面の面方程式が2次曲面で近似的に表現可能な例を説明する。すなわち、測定対象面2として、面方程式が2次曲面で表現可能又は2次曲面で近似的に表現可能な曲面を含み、面方程式算出部72は、かかる曲面の面方程式を2次曲面として算出する。実施例1と異なる点を主に説明する。本実施例に係る構造物モデル作成装置の構成は図1と同様である。
In the first to fifth embodiments, an example in which the measurement target surface is a plane has been described. However, the present invention can also be applied to a case where a curved measurement target surface is included.
In this embodiment, an example will be described in which the surface equation of the measurement target surface can be approximately expressed by a quadric surface. That is, the measurement target surface 2 includes a curved surface that can be expressed as a quadratic surface or approximately expressed as a quadratic surface, and the surface equation calculation unit 72 calculates the surface equation of the curved surface as a quadratic surface. To do. Differences from the first embodiment will be mainly described. The structure model creating apparatus according to this embodiment has the same configuration as that shown in FIG.

図22に本実施例に係る構造物モデル作成の処理フローを示す。図22では、図4での面方程式算出工程(S130)と交線算出工程(S155)が、それぞれ、面方程式算出工程(S130C)と交線算出工程(S155C)に変更され、これら2つの工程では、平面に加えて、曲面を取り扱う。   FIG. 22 shows a process flow for creating a structure model according to the present embodiment. In FIG. 22, the surface equation calculation step (S130) and the intersection line calculation step (S155) in FIG. 4 are changed to the surface equation calculation step (S130C) and the intersection line calculation step (S155C), respectively. Now, in addition to planes, we will handle curved surfaces.

図23に壁面が曲面を含む例を示す。
曲面は関数で近似可能である。2次関数の場合は、曲面を、

f(x,y)=ax2+hxy+by2+cx+dy+e・・・(式12)

と近似する。カラーコードターゲットCTは3つの位置検出マークを有するので、少なくとも2枚のカラーコードターゲットCTを使用して6点の位置座標を代入すれば、パラメータa,b,c,d,e,hを求めることができる。
したがって、当該2次曲面を1つの面として面方程式で表し、当該曲面に貼付されたカラーコードターゲットCTを1つのグループにまとめ、隣接面との交線を求める。これにより、室内モデルを作成できる。
FIG. 23 shows an example in which the wall surface includes a curved surface.
A curved surface can be approximated by a function. In the case of a quadratic function, the curved surface

f (x, y) = ax2 + hxy + by2 + cx + dy + e (Equation 12)

And approximate. Since the color code target CT has three position detection marks, the parameters a, b, c, d, e, and h are obtained by substituting six position coordinates using at least two color code targets CT. be able to.
Therefore, the quadratic curved surface is represented by a surface equation as one surface, and the color code targets CT attached to the curved surface are grouped into one group, and the intersection line with the adjacent surface is obtained. Thereby, an indoor model can be created.

その他の構成及び処理フローは第1の実施例と同様であり、曲面の測定対象面が含まれる場合にも、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   Other configurations and processing flow are the same as those in the first embodiment. Even when a measurement target surface is included, the surface of the structure and the position of the intersection line are automatically measured based on the captured image of the structure. Thus, it is possible to provide a structure model creation apparatus and method capable of automatically creating and displaying a structure model.

本実施例でも、実施例6と同様に、曲面の測定対象面が含まれる場合にも本発明を適用可能である例を説明する。
本実施例では、測定対象面の面方程式が多数の平面の集まりとして近似的に表現可能な例を説明する。面方程式算出部72は、曲面の面方程式を多数の平面の集まりとして算出する。曲面を多数の平面で近似する。近似された個々の平面にカラーコードターゲットCTを貼付し、法線方向とカラーコードターゲットCTの位置座標から面方程式を求め、さらに、隣接面との交線を求める。これにより、室内モデルを作成できる。曲面を多数の平面に分割するので、平面の数が増加するが、曲面が無い場合に準じた処理ができる。
In the present embodiment as well, as in the sixth embodiment, an example in which the present invention can be applied even when a curved measurement target surface is included will be described.
In the present embodiment, an example will be described in which the surface equation of the measurement target surface can be approximately expressed as a collection of many planes. The surface equation calculation unit 72 calculates a surface equation of a curved surface as a collection of a large number of planes. Approximate a curved surface with many planes. The color code target CT is affixed to each approximate plane, a surface equation is obtained from the normal direction and the position coordinates of the color code target CT, and an intersection line with the adjacent surface is obtained. Thereby, an indoor model can be created. Since the curved surface is divided into a large number of planes, the number of planes is increased, but processing according to the case where there is no curved surface can be performed.

その他の構成及び処理フローは第1の実施例と同様であり、曲面の測定対象面が含まれる場合にも、構造物の撮影画像に基づいて、構造物の面及び交線の位置を自動計測し、構造物モデルを自動的に作成し、表示可能な構造物モデル作成装置及びその方法を提供できる。   Other configurations and processing flow are the same as those in the first embodiment. Even when a measurement target surface is included, the surface of the structure and the position of the intersection line are automatically measured based on the captured image of the structure. Thus, it is possible to provide a structure model creation apparatus and method capable of automatically creating and displaying a structure model.

また、本発明は、以上の実施例に記載のフローチャート等に記載の構造物モデル作成方法の発明を構造物モデル作成装置に実行させるためのプログラムとしても実現可能である。プログラムは構造物モデル作成装置の内蔵記憶部に蓄積して使用してもよく、外付けの記憶装置に蓄積して使用してもよく、インターネットからダウンロードして使用しても良い。また、当該プログラムを記録した記録媒体としても実現可能である。   The present invention can also be realized as a program for causing a structure model creation apparatus to execute the invention of the structure model creation method described in the flowcharts and the like described in the above embodiments. The program may be stored and used in a built-in storage unit of the structure model creation device, stored in an external storage device, or downloaded from the Internet and used. Moreover, it is realizable also as a recording medium which recorded the said program.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施例に種々変更を加えられることは明白である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that various modifications can be made to the embodiments without departing from the spirit of the present invention. .

例えば、以上の実施例では、構造物モデルとして室内モデルについて説明したが、本発明を建造物の外形のモデルにも適用できる。また、室についても、周囲が閉鎖された室に限られず、カウンター等で仕切られた室、階段や吹き抜けを有する室など一部開放されている室でも良い。また、天井、壁等が曲面を有する室でも良い。また、実施例3の面位置関係決定、実施例4及び実施例5の工程順変更は実施例1に代えて適用する例を説明したが、実施例2に代えて適用することも可能である。また、実施例2では、測定対象面に貼付されたコード付き標識のコード番号に基づいて測定対象の位置関係を決定しても良い。また、装置構成については、撮影部が無く、他の撮影装置で撮影した撮影画像を取り込むものでも良く、記憶部が外付けのものでも良い。また、処理フローについては、最初から原点を決めていれば、座標変換を省略できる。また、識別コード読み取り工程(S114)とマーク位置検出工程(S116)の順序はどちらを先にしても良い。また、撮影画像取得工程(S110)〜図面出力工程(S195)までの全工程を自動的に行うものに限られず、天井高さの設定等一部手作業を含むものでも良い。その他、壁面の仮重心を決めるために1つの壁面に貼付するターゲット数やグループに属するか否かを決める閾値等は適宜変更可能である。   For example, in the above embodiments, the indoor model has been described as the structure model, but the present invention can also be applied to a model of the external shape of a building. Further, the room is not limited to a room whose periphery is closed, and may be a partially opened room such as a room partitioned by a counter or the like, a room having a staircase or an atrium. Moreover, the room | chamber in which a ceiling, a wall, etc. have a curved surface may be sufficient. In addition, although the example in which the surface positional relationship determination in the third embodiment and the change in the process order in the fourth and fifth embodiments are applied instead of the first embodiment has been described, it can be applied instead of the second embodiment. . In the second embodiment, the positional relationship of the measurement target may be determined based on the code number of the sign with the code attached to the measurement target surface. In addition, the apparatus configuration may be such that there is no imaging unit, and a captured image captured by another imaging apparatus may be taken in, and the storage unit may be externally attached. As for the processing flow, if the origin is determined from the beginning, the coordinate conversion can be omitted. Further, whichever order of the identification code reading step (S114) and the mark position detecting step (S116) may be performed first. Further, the process is not limited to automatically performing all the processes from the captured image acquisition process (S110) to the drawing output process (S195), and may include some manual operations such as setting the ceiling height. In addition, in order to determine the temporary center of gravity of the wall surface, the number of targets attached to one wall surface, the threshold value for determining whether or not to belong to a group, and the like can be appropriately changed.

本発明は、室内モデル等、構造物モデルの自動作成に利用できる。   The present invention can be used to automatically create a structure model such as an indoor model.

1,1A,1B 構造物モデル作成装置
2 測定対象面
3 撮影画像
4 画像データ取得部
5 記憶部
6 ターゲット検出部
7 演算部
8 画像処理部
9 制御部
10 パーソナルコンピュータ(PC)
11 入力部
12 表示部
41 撮影部
42 データ取得部
51 撮影画像記憶部
52 標識記憶部
53 閾値記憶部
54 演算データ記憶部
61 抽出部
62 識別コード読取部
63 マーク位置検出部
71 標識グループ化部
711 標識方向検出部
712A 第1のグループ化部
712B 第2のグループ化部
72 面方程式算出部
73 隣接面特定部
731 面位置関係決定部
732A 第1の面特定部
732B 第2の面特定部
74 交線算出部
75 コーナー特定部
76 三次元座標演算部
81 座標変換部
82 モデル画像作成部
200 レトロターゲット
204 内円部
206 外円部
CT,CT1〜CT3 カラーコードターゲット
G 室内の仮重心
g1〜g5 壁面の仮重心
P1 レトロターゲット部
P2 基準色部
P3 カラーコード部
P4 白色部
To 閾値

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B Structure model creation apparatus 2 Measurement object surface 3 Captured image 4 Image data acquisition part 5 Storage part 6 Target detection part 7 Calculation part 8 Image processing part 9 Control part 10 Personal computer (PC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Input part 12 Display part 41 Image | photographing part 42 Data acquisition part 51 Photographed image memory | storage part 52 Marking memory | storage part 53 Threshold value memory | storage part 54 Operation data memory | storage part 61 Extraction part 62 Identification code reading part 63 Mark position detection part 71 Marking grouping part 711 Marking direction detection unit 712A First grouping unit 712B Second grouping unit 72 Surface equation calculation unit 73 Adjacent surface specifying unit 731 Surface positional relationship determining unit 732A First surface specifying unit 732B Second surface specifying unit 74 Line calculation unit 75 Corner identification unit 76 Three-dimensional coordinate calculation unit 81 Coordinate conversion unit 82 Model image creation unit 200 Retro target 204 Inner circle portion 206 Outer circle portion CT, CT1 to CT3 Color code target G Temporary center of gravity g1 to g5 Wall surface Provisional center of gravity P1 retro target part P2 reference color part P3 color code part P4 white part To threshold

Claims (14)

構造物の表面を構成する測定対象面で、標識面上に一直線上にない3以上のマーク位置を検出するための位置検出用マークとコード付き標識を識別するためのコードパターンとを有するコード付き標識を配置した測定対象面を、前記コード付き標識が含まれるようにそれぞれ異なる方向から撮影した2以上の撮影画像を測定対象面画像群として取得する画像データ取得部と;
前記画像データ取得部で取得された測定対象面画像群から、前記コード付き標識毎に前記3以上の位置検出用マークと前記コードパターンとを抽出する抽出部と;
前記抽出部で抽出されたコードパターンから識別コードを読み取る識別コード読取部と;
前記抽出部で抽出された3以上の位置検出用マークから、位置検出用マークの位置座標を求めるマーク位置検出部と;
前記マーク位置検出部で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、又は前記識別コード読取部で読み取られた識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するように前記コード付き標識をグループ分けする標識グループ化部と;
前記標識グループ化部で同一グループに属するとされたコード付き標識の位置検出用マークの位置座標を用いて当該グループに対応する測定対象面の面方程式を算出する面方程式算出部と;
1つのグループに対応する測定対象面の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、前記1つのグループに対応する測定対象面と前記他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求める交線算出部と;
前記標識グループ化部で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、又は前記1つのグループに対応する測定対象面と他の各グループに対応する測定対象面との交線の位置関係に基づいて、前記1つのグループに対応する測定対象面に隣接する隣接測定対象面を特定する隣接面特定部と;
前記面方程式算出部で面方程式が算出された各グループに対応する測定対象面と、前記交線算出部で求められた交線のうち前記各グループに対応する測定対象面と隣接測定対象面との交線とを表示する表示部とを備える;
構造物モデル作成装置。
With a code having a position detection mark for detecting three or more mark positions that are not in a straight line on a sign surface and a code pattern for identifying a sign with a code on a measurement target surface constituting the surface of the structure An image data acquisition unit that acquires, as a measurement target surface image group, two or more captured images obtained by capturing the measurement target surface on which the label is arranged from different directions so that the sign with the code is included;
An extraction unit for extracting the three or more position detection marks and the code pattern for each of the code-attached signs from the measurement target plane image group acquired by the image data acquisition unit;
An identification code reading unit that reads an identification code from the code pattern extracted by the extraction unit;
A mark position detection unit for obtaining position coordinates of the position detection mark from three or more position detection marks extracted by the extraction unit;
Based on the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detection unit, or based on the identification code read by the identification code reading unit, the coded signs arranged on the same measurement target surface are the same group A sign grouping unit for grouping the coded signs to belong to;
A surface equation calculation unit that calculates the surface equation of the measurement target surface corresponding to the group using the position coordinates of the position detection mark of the sign with a code that is determined to belong to the same group in the marker grouping unit;
From the surface equation of the measurement target surface corresponding to one group and the surface equation of the measurement target surface corresponding to the other one group, the measurement target surface corresponding to the one group and the measurement corresponding to the other one group An intersection line calculation unit for obtaining an intersection line with the target surface;
The measurement target plane corresponding to the one group based on the mutual positional relationship between the coded sign belonging to one group and the coded sign belonging to each of the other groups in the sign grouping unit An adjacent surface specifying unit that specifies an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface corresponding to the one group based on a positional relationship of intersection lines between the measurement target surface corresponding to each of the other groups;
The measurement target surface corresponding to each group for which the surface equation is calculated by the surface equation calculation unit, and the measurement target surface corresponding to each group and the adjacent measurement target surface among the intersection lines obtained by the intersection line calculation unit, A display unit for displaying the intersection line of
Structure model creation device.
前記標識グループ化部は、前記マーク位置検出部で求められた位置検出用マークの位置座標から当該位置検出用マークを有するコード付き標識の面方向又は法線方向を求める標識方向検出部と、
前記標識方向検出部で求められたコード付き標識の面方向又は法線方向と前記マーク位置検出部で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するように前記コード付き標識をグループ分けする第1のグループ化部とを有する;
請求項1に記載の構造物モデル作成装置。
The sign grouping unit includes a sign direction detection unit that obtains a surface direction or a normal direction of a sign with a code having the position detection mark from the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detection unit;
With the code arranged on the same measurement target surface based on the surface direction or normal direction of the sign with the sign obtained by the sign direction detection unit and the position coordinates of the position detection mark obtained by the mark position detection unit A first grouping unit for grouping the coded signs such that the signs belong to the same group;
The structure model creation apparatus according to claim 1.
前記標識グループ化部は、前記識別コード読取部で読み取られた前記コード付き標識の識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するように前記コード付き標識をグループ分けする第2のグループ化部を有する;
請求項1に記載の構造物モデル作成装置。
The sign grouping unit, based on the identification code of the sign with the code read by the identification code reading unit, sets the sign with the code so that the code signs arranged on the same measurement target surface belong to the same group. Having a second grouping section for grouping;
The structure model creation apparatus according to claim 1.
前記隣接面特定部は、前記標識グループ化部で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、前記1つのグループに対応する測定対象面に隣接する隣接測定対象面を特定し;
前記交線算出部は、前記1つのグループに対応する測定対象面の面方程式と前記隣接面特定部で特定された隣接測定対象面の面方程式より、前記1つのグループに対応する測定対象面と前記隣接測定対象面との交線を求める;
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
The adjacent surface specifying unit is configured to select the one group based on a mutual positional relationship between a coded sign that belongs to one group and a coded sign that belongs to each of the other groups. Identify adjacent measurement target surfaces adjacent to the measurement target surface corresponding to
The intersection line calculation unit includes a measurement target surface corresponding to the one group based on a surface equation of the measurement target surface corresponding to the one group and a surface equation of the adjacent measurement target surface specified by the adjacent surface specification unit. Obtaining a line of intersection with the adjacent measurement target surface;
The structure model creation device according to any one of claims 1 to 3.
前記交線算出部は、前記1つのグループに対応する測定対象面の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、前記1つのグループに対応する測定対象面と前記他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求め;
前記隣接面特定部は、前記交線算出部で求められた交線の位置関係に基づいて、前記1つのグループに対応する測定対象面に隣接する隣接測定対象面を特定する;
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
The intersection line calculation unit is configured to calculate the measurement target surface corresponding to the one group and the other from the surface equation of the measurement target surface corresponding to the one group and the surface equation of the measurement target surface corresponding to the other group. Find the line of intersection with the surface to be measured corresponding to one group of
The adjacent surface specifying unit specifies an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface corresponding to the one group based on the positional relationship of the intersection line obtained by the intersection line calculation unit;
The structure model creation device according to any one of claims 1 to 3.
前記交線算出部で算出された複数の交線が交差する位置を前記測定対象面のコーナーと特定するコーナー特定部を備える;
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
A corner specifying unit that specifies a position where a plurality of intersections calculated by the intersection calculation unit intersect with a corner of the measurement target surface;
The structure model creation apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記測定対象面として、面方程式が2次曲面で表現可能又は2次曲面で近似的に表現可能な曲面を含み;
前記面方程式算出部は、前記曲面の面方程式を2次曲面として算出する;
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
As the measurement target surface, a surface equation can include a curved surface that can be expressed by a quadric surface or can be approximately expressed by a quadric surface;
The surface equation calculation unit calculates a surface equation of the curved surface as a quadric surface;
The structure model creation apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記測定対象面として、面方程式が多数の平面の集まりとして近似的に表現可能な曲面を含み;
前記面方程式算出部は、前記曲面の面方程式を多数の平面の集まりとして算出する;
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
The measurement target surface includes a curved surface whose surface equation can be approximately expressed as a collection of many planes;
The surface equation calculation unit calculates a surface equation of the curved surface as a collection of a plurality of planes;
The structure model creation apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記隣接面特定部は、前記標識グループ化部で同一グループに属するとされたコード付き標識のそれぞれの仮重心を求め、前記同一グループに属するとされたコード付き標識のそれぞれの仮重心から前記同一グループに対応する測定対象面の仮重心を求め、それぞれの測定対象面について求められた仮重心の配置に基づいて、1つのグループに対応する測定対象面に隣接する隣接測定対象面を特定する;
請求項4に記載の構造物モデル作成装置。
The adjacent surface specifying unit obtains a temporary centroid of each of the signs with a code that are said to belong to the same group by the sign grouping unit, and the same from the temporary centroids of the signs with a code that are considered to belong to the same group. Determining a temporary centroid of a measurement target surface corresponding to the group, and specifying an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface corresponding to one group based on the arrangement of the temporary centroid determined for each measurement target surface;
The structure model creation apparatus according to claim 4.
前記隣接面特定部は、前記標識グループ化部で各グループに属するとされたコード付き標識について、1つのグループに対応する測定対象面において、当該測定対象面を2次元座標で表わしたときに座標軸の両側で座標軸から最も離れて配置されたコード付き標識に最も近いコード付き標識を有する異なるグループに対応する測定対象面を前記隣接測定対象面として特定する;
請求項4に記載の構造物モデル作成装置。
The adjacent surface specifying unit has a coordinate axis when the measurement target surface corresponding to one group is represented by a two-dimensional coordinate in a measurement target surface corresponding to one group with respect to a sign with a code which is determined to belong to each group by the label grouping unit. Identifying measurement target surfaces corresponding to different groups having a coded sign closest to the coded sign located farthest from the coordinate axis on both sides of said as a neighboring measurement target surface;
The structure model creation apparatus according to claim 4.
前記測定対象面について測定された位置座標を、主要な測定対象面が三次元直交座標系の2つの主軸に平行になるように座標変換する座標変換部を備える;
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
A coordinate conversion unit that converts the position coordinates measured for the measurement target surface so that the main measurement target surface is parallel to two principal axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system;
The structure model creation apparatus according to any one of claims 1 to 10.
前記コード付き標識を、前記識別コード読取部で読み取られた識別コード、前記方向検出部で求められた位置検出用マークの位置座標、前記標識グループ化部でグループ分けされたグループ及び当該グループに対応する測定対象面と関連付けて記憶する標識記憶部を備える;
請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の構造物モデル作成装置。
The sign with code corresponds to the identification code read by the identification code reading unit, the position coordinates of the position detection mark obtained by the direction detection unit, the group grouped by the label grouping unit, and the group A sign storage unit for storing the measurement object surface in association with the measurement target surface;
The structure model creation device according to any one of claims 1 to 11.
前記第1のグループ化部は、前記方向検出部で求められたコード付き標識の面方向又は法線方向に対して所定の閾値を設定し、前記コード付き標識の面方向又は法線方向が前記所定の閾値内に入る場合は、当該コード付き標識は同一グループと判定し、前記所定の閾値を越える場合は、当該コード付き標識は別グループと判定する;
請求項2に記載の構造物モデル作成装置。
The first grouping unit sets a predetermined threshold value with respect to the surface direction or normal direction of the sign with a sign obtained by the direction detection unit, and the surface direction or normal direction of the code sign has a predetermined value. If it falls within a predetermined threshold, the coded sign is determined to be the same group; if the predetermined threshold is exceeded, the coded sign is determined to be another group;
The structure model creation apparatus according to claim 2.
構造物の表面を構成する測定対象面で、標識面上に一直線上にない3以上のマーク位置を検出するための位置検出用マークとコード付き標識を識別するためのコードパターンとを有するコード付き標識が配置された測定対象面を、前記コード付き標識が含まれるようにそれぞれ異なる方向から撮影した2以上の撮影画像を測定対象面画像群として取得する撮影画像取得工程と;
前記撮影画像取得工程で取得された測定対象面画像群から、前記コード付き標識毎に前記3以上の位置検出用マークと前記コードパターンとを抽出する抽出工程と;
前記抽出工程で抽出されたコードパターンから識別コードを読み取る識別コード読取工程と;
前記抽出工程で抽出された3以上の位置検出用マークから、位置検出用マークの位置座標を求めるマーク位置検出工程と;
前記マーク位置検出工程で求められた位置検出用マークの位置座標に基づいて、又は前記識別コード読取工程で読み取られた識別コードに基づいて、同一測定対象面に配置されたコード付き標識が同一グループに属するように前記コード付き標識をグループ分けする標識グループ化工程と;
前記標識グループ化工程で同一グループに属するとされたコード付き標識の位置検出用マークの位置座標を用いて当該グループに対応する測定対象面の面方程式を算出する面方程式算出工程と;
前記1つのグループに対応する測定対象面の面方程式と他の1つのグループに対応する測定対象面の面方程式より、前記1つのグループに対応する測定対象面と前記他の1つのグループに対応する測定対象面との交線を求める交線算出工程と;
前記標識グループ化工程で1つのグループに属するとされたコード付き標識と他の各グループに属するとされたコード付き標識の相互の位置関係に基づいて、又は前記1つのグループに対応する測定対象面と他の各グループに対応する測定対象面との交線の位置関係に基づいて、前記1つのグループに対応する測定対象面に隣接する隣接測定対象面を特定する隣接面特定工程と;
前記面方程式算出工程で面方程式が算出された各グループに対応する測定対象面と、前記交線算出工程で求められた交線のうち前記各グループに対応する測定対象面と隣接測定対象面との交線とを表示する表示工程とを備える;
構造物モデル作成方法。
With a code having a position detection mark for detecting three or more mark positions that are not in a straight line on a sign surface and a code pattern for identifying a sign with a code on a measurement target surface constituting the surface of the structure A captured image acquisition step of acquiring, as a measurement target surface image group, two or more captured images obtained by capturing the measurement target surface on which the marker is arranged from different directions so as to include the coded marker;
An extraction step of extracting the three or more position detection marks and the code pattern for each of the code-attached signs from the measurement target surface image group acquired in the captured image acquisition step;
An identification code reading step of reading an identification code from the code pattern extracted in the extraction step;
A mark position detection step of obtaining position coordinates of the position detection mark from three or more position detection marks extracted in the extraction step;
Based on the position coordinates of the position detection mark obtained in the mark position detection step, or on the basis of the identification code read in the identification code reading step, coded signs arranged on the same measurement target surface are in the same group A label grouping step of grouping the coded labels to belong to
A surface equation calculation step of calculating a surface equation of a measurement target surface corresponding to the group using the position coordinates of the position detection mark of the sign with a code that belongs to the same group in the marker grouping step;
Corresponding to the measurement target surface corresponding to the one group and the other one group from the surface equation of the measurement target surface corresponding to the one group and the surface equation of the measurement target surface corresponding to the other one group. An intersection line calculation step for obtaining an intersection line with the measurement target surface;
A measurement target surface corresponding to the one group based on the mutual positional relationship between the coded sign belonging to one group in the sign grouping step and the coded sign belonging to each of the other groups And an adjacent surface specifying step for specifying an adjacent measurement target surface adjacent to the measurement target surface corresponding to the one group based on a positional relationship of intersection lines between the measurement target surface corresponding to each of the other groups;
The measurement target surface corresponding to each group for which the surface equation is calculated in the surface equation calculation step, and the measurement target surface corresponding to each group and the adjacent measurement target surface among the intersection lines obtained in the intersection line calculation step, A display step of displaying the intersection line of
Structure model creation method.
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