JP2016008830A - 測量装置、測量装置の表示方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】測量装置が撮像した画像上に表示されるレチクルの表示が見難くなる問題を解決する。
【解決手段】
第１撮像部２０１，第２撮像部２０２と、第１撮像部２０１，第２撮像部２０２が撮像した画像中にレチクルを表示する制御を行うレチクル表示制御部２１２と、当該画像中におけるレチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得部２１０と、レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択部２１１とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示機能を有する測量装置に関する。

画像表示機能を有する測量装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この測量装置は、カメラを搭載し、そのカメラが撮像した画像をディスプレイ上に表示する。測量を行うユーザは、この表示を見て測量対象物や専用のターゲットを視認し測量を行う。また、測量装置が撮像した画像や測量データを無線通信等で端末に送り、ターゲットを持って移動する側の人間がそれを端末で視認し、測量装置の遠隔操作を行う技術も知られている。

上記の測量装置が撮像した画像上には、測量点（測量用の測定光が照射される点）が画面上で視認し易いように、照準用の目印となるレチクルが表示される。ユーザは、測量装置の操作やターゲットの移動等に際して、画面上に表示されるレチクルを参考にする。

特開２００８−２６８００４号公報

一般的に測量装置は、建築現場や土木工事現場等の野外で使用され、また、撮像する対象の色彩や明度も多様である。ところで、最近の測量装置は、ターゲットを認識し、本体測距部を回動させて、測量点を移動するターゲットを追尾することで、動的に測量を行う。この際、表示される画像は流れるように刻々と変化する。当然レチクルが表示されている部分の画像の色や明度も刻々と変化する。よって、レチクルの色が背景の色に近い色となり、視認し難くなる場合がある。

装置によっては、レチクルの色を手動で変更可能であるが、レチクルの色をユーザが手動で選択する形態では、流れるように変化する画像の色や明度の変化に対応することは困難である。

このような背景において、本発明は、測量装置が撮像した画像上に表示されるレチクルの表示が見難くなる問題を解決することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、撮像部と、前記撮像部が撮像した画像中にレチクルを表示する制御を行うレチクル表示制御部と、前記撮像部が撮像した画像中における前記レチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得部と、前記色情報取得部が取得した前記レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択部とを備えることを特徴とする測量装置である。

請求項１に記載の発明によれば、レチクルの背景の色が変化してもそれに応じてレチクルの色が背景に比較して視認性の高い色に変化するので、測量中にレチクルが見難くなる問題が解消される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レチクル表示色選択部が行う処理には、前記色情報取得部が取得した前記レチクルが表示される領域の色の補色の色を選択する処理が含まれることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、レチクルの色として背景の色に対して補色の関係にある色を選択することで、レチクルが際立って見える状態を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記レチクル表示色選択部は、ＨＳＶ表色系で捉えた前記色情報に対して、色相が１８０°異なる色の選択と、彩度が閾値を下回った場合に当該彩度を１００％とし、前記閾値以上である場合に当該彩度を０％とする処理と、明度が閾値を下回った場合に当該明度を１００％とし、前記閾値以上である場合に当該明度を０％とする処理とを行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、レチクルの色として背景色の補色を選択するのに加えて、彩度と明度の点でも背景に対して際立って見える状態が選択される。そのため、レチクルの視認性を更に高めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記色情報が複数に分割された領域のそれぞれにおいて取得され、前記複数に分割された領域のそれぞれにおいて前記レチクルの色が選択されることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、レチクルの背景が異なる色彩の組み合わせで構成されていても、レチクルを部分的に異なる色で構成することで、レチクルが部分的に視認し難くなる問題が解決される。

請求項５に記載の発明は、撮像部が撮像した画像中におけるレチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得ステップと、前記色情報取得ステップで取得した前記レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択ステップとを備えることを特徴とする測量装置の表示方法である。

請求項６に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに撮像部が撮像した画像中におけるレチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得ステップと、前記色情報取得ステップで取得した前記レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択ステップとを実行させることを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、測量装置が撮像した画像上に表示されるレチクルの表示が見難くなる問題を解決できる。

実施形態の測量装置の外観斜視図である。 実施形態の測量装置のブロック図である。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。 レチクルが表示された画面の一例を示す図面代用写真である。 レチクルが表示された画面の一例を示す図面代用写真である。

１．第１の実施形態
（構成）
図１には、実施形態の測量装置１が示されている。測量装置１は、トータルステーションであり、測定点にパルスレーザ光を照射し、測定点からのパルス反射光を受光して、測距を行う機能を有する。測量装置１は、図示しない三脚等に取り付けられる支持部２を備えている。支持部２には、基盤部３が固定されている。基盤部３には、本体部４が鉛直軸を中心として回転可能な状態で保持されている。本体部４は内部にモータを備え、このモータにより基盤部３に対して本体部４は回転する。

本体部４には、可動部５が保持されている。可動部５は、本体部４に対して仰角方向および俯角方向に回転可能である。本体部４は、可動部５を駆動するモータを備え、このモータにより仰角制御および俯角制御が行われる。また、本体部４は、本体部４の基盤部３に対する水平角度位置および可動部５の上下振り角の角度位置を検出するエンコーダを備えている。

本体部４は、操作パネル７と表示部６を備えている。ユーザにより操作パネル７が操作されることで、ユーザによる測量装置１の操作が行われる。表示部６は、操作内容や各種の情報、更に後述する第１撮像部２０１および第２撮像部２０２が撮像した画像を表示する。なお、表示部６をタッチパネルディスプレイとして、表示部６に操作パネル７の機能の少なくとも一部を持たせてもよい。操作パネル７と表示部６は、本体部４の反対側にも同じものが配置されている。

可動部５は、望遠鏡８と撮像窓９を備えている。望遠鏡８が測定対象物付近を拡大した挟角画像を捉え、この挟角画像は、可動部５の内部に配置された第２撮像部２０２（図２参照）で受像される。また、望遠鏡８の光軸中心からは、測定用のレーザ光が測定対象物に対して照射される。撮像窓９は、望遠鏡８が捉える挟角画像に対して広い領域の広角画像を撮像するための光学窓であり、その奥には、光学系と第１撮像部２０１（図２）が配置されている。

図２には、図１に示す測量装置１のブロック図が示されている。測量装置１は、処理部２００を備えている。処理部２００は、コンピュータの機能を有し、測量装置１の動作および測量に係る処理を行う。処理部２００は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェース回路、その必要な電子回路を備えている。図２に示す各種の機能ブロックは、ソフトウェア的に構成されていてもよいし、その少なくとも一部が専用のハードウェアによって構成されていてもよい。

操作受付部２０３は、操作パネル７の操作内容を受け付ける。また、操作受付部２０３は、外部の端末等からの操作内容に係るデータを適当な通信回線を介して受け付ける。画像データ受付部２０４は、第１撮像部２０１と第２撮像部２０２が撮像した画像データを受け付ける。第１撮像部２０１と第２撮像部２０２は、動画撮影が可能なカメラであり、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラによって構成されている。第１撮像部２０１は、広角画像の撮像を行い、第２撮像部２０２は、図１の望遠鏡８を介した挟角画像の撮像を行う。

画像データ切替部２０５は、第１撮像部２０１が撮像した広角画像と第２撮像部２０２が撮像した挟角画像の中から表示部６に表示させる画像を選択する処理を行う。広角画像を選択するか、挟角画像を選択するのかの指示は、操作パネル７を操作するユーザにより行われる。画像処理部２０６は、画像データ切替部２０５で選択された画像に対する各種の表示を付加する処理、画質の調整処理、その他必要な画像処理を行う。

動作制御部２０７は、本体部４の回転制御、可動部５の仰角および俯角制御、その他測量時に必要な測量装置１の制御を行う。測量データ処理部２０８は、レーザ光を用いた測距等の各種の測量に係るデータを処理する。この処理の内容は、通常の測量装置と同じである。

画像取得部２０９は、表示部６に表示されている動作のフレーム画像（例えば、１秒間に３０枚）を順次取得する。色情報取得部２１０は、画像取得部２０９が取得したフレーム画像中のレチクルが表示されている部分の画像がどのような色で構成されているのかに係る色情報を取得する。レチクル表示色選択部２１１は、色情報取得部２１０が取得したレチクルが表示された部分の色情報に基づき、レチクルが際立って見えるレチクルの色（レチクルを描画する色）を選択する。

レチクル表示制御部２１２は、レチクルの表示を制御する。撮像画像表示制御部２１３は、表示部６に表示される第１撮像部２０１または第２撮像部２０２が撮像した画像の中心にレチクルが表示されるように撮像画像中にレチクルの表示を埋め込み、またこのレチクルが埋め込まれた撮像画像を表示部６に表示する。

（処理の一例）
以下、表示部６に表示した撮像画像中にレチクルを表示する場合の処理の一例を説明する。この処理は、測量装置１を用いての測量作業において行われる。ここでは、測量装置１と専用のターゲットを用いての測量が行われる場合を想定する。この場合、ターゲット持った人間が測量現場内において歩きまわり、測量装置１が当該ターゲットを追尾し、測量を行ってゆくという手順が踏まれる。この際、測量装置１は、広角および挟角の撮像を行い、その撮像画像が表示部６に表示される。

この際、表示部６には、レーザ測距光の照射位置を示すマーカであるレチクルが表示される。例えば、図５（Ａ）および（Ｂ）には、表示される画面の中央に三角形のレチクルが表示される場合が示されている。ユーザは、レチクルの位置にターゲットがくるように測量装置１の視準を行い、レーザ光による測量を行う。この操作は、操作パネル７を用いて行うこともできるし、ターゲットを持った人間の側の端末を用いて行うこともできる。この場合、当該端末の表示部に測量装置１が撮像した画像およびレチクルが表示される。

上記の作業の過程において、測量装置１が撮像を開始すると、図３に示す処理が行われる。図３に示す処理の手順を決めるプログラムは、処理部２００内のメモリに記憶されており、処理部２００内のＣＰＵによって実行される。当該プログラムを外部の記憶媒体に記憶し、そこから測量装置１に提供される形態も可能である。

図３に示す処理では、まず、その時点で表示部６に表示させるフレーム画像が取得される（ステップＳ２０１）。この処理は、図２の画像取得部２０９において行われる。フレーム画像を取得したら、当該フレーム画像におけるレチクルを表示させる領域（画像の中央の部分）における色情報を取得する（ステップＳ２０２）。例えば、測量装置１がビルの白い壁の部分を撮像しているとする。この場合、当該フレーム画像中におけるレチクルが表示される領域の画像は白い画像となる。よって、この場合、色情報として白色やそれに近い色が取得される。この処理は、色情報取得部２１０で行われる。

色情報を取得する範囲は、レチクルが表示される範囲とする。例えばレチクルが図５の図面代用写真に示すような三角形の表示であるとする。この場合、レチクルの三角形の部分の色情報を取得する。

ステップＳ２０２において、レチクル表示領域の色情報を取得したら、レチクル表示色（つまりレチクルの色）の選択を行う（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で取得した色に対して目立つ色が選択される。この例では、ステップＳ２０２で取得した色に対して基本的に補色の関係にあり、更に加えて見た目の識別性が強調される色の選択が行われる。この処理は、レチクル表示色選択部２１１において行われる。

以下、ステップＳ２０３の処理の詳細な一例を説明する。図４には、ステップＳ２０３の処理の詳細な一例が示されている。図４に示す処理の手順を決めるプログラムは、処理部２００内のメモリに記憶されており、処理部２００内のＣＰＵによって実行される。当該プログラムを外部の記憶媒体に記憶し、そこから測量装置１に提供される形態も可能である。

図３におけるステップＳ２０２において、レチクル表示領域の色情報を取得したら、取得した色情報の平均色を算出する（ステップＳ４０１）。平均色を算出したら、その色情報をＲＧＢ表色系からＨＳＶ表色系に変換する（ステップＳ４０２）。

ＨＳＶ表色系というのは、色彩を色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖの三成分からなる色空間で把握するモデルである。色彩Ｈは、色の種類を示すパラメータであり、０〜３６０°の色空間として表される。ここで、０〜３６０°の間の位相値によって色が指定される。彩度Ｓは、色の鮮やかさを示すパラメータであり、０〜１００％の範囲で表現される。明度Ｖは、色の明るさを示すパラメータであり、０〜１００％の範囲で表現される。ＲＧＢ表色系からＨＳＶ表色系への変換は、各種のプログラムが公知であるので、それを利用して行われる。

ＲＧＢ表色系からＨＳＶ表色系への変換を行ったら、色相Ｈに色相空間における１８０°を加える（ステップ４０３）。色相Ｈに１８０°を加えることで、ステップＳ４０１で得た平均色は、補色関係にある色に変換される。次いで、ステップＳ４０３で得られた色相Ｈが３６０°を超えているか否か、の判定を行う（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０３で得た色相Ｈが３６０°を超えている場合、それを０〜３６０°の範囲に収めるために当該色相Ｈから３６０°を差し引く（ステップＳ４０５）。なお、色相は、３６０°で一巡するので、ステップＳ４０５の処理を行っても色相が他の色相に変換される訳ではない。

ステップＳ４０４またはステップＳ４０５の後、ステップＳ４０２で得た彩度Ｓが５０％未満であるか否か、が判定される（ステップＳ４０６）。ステップＳ４０２で得た彩度Ｓが５０％未満である場合、当該彩度Ｓを１００％とする（ステップＳ４０７）。また、ステップＳ４０３で得た彩度Ｓが５０％以上である場合、当該彩度Ｓを０％とする（ステップＳ４０８）。

ステップＳ４０７およびＳ４０８の後、ステップＳ４０２で得た明度Ｖが５０％未満であるか否か、が判定される（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０２で得た明度Ｖが５０％未満である場合、当該明度Ｖを１００％とする（ステップＳ４１０）。また、ステップＳ４０３で得た明度Ｖが５０％以上である場合、当該明度Ｖを０％とする（ステップＳ４１１）。

そして、ステップＳ４０４〜Ｓ４１１の処理の結果得られた、色彩をＲＧＢ表色系に変換し、ＲＧＢで表現できるようにする。そしてこの色彩をレチクルの色とする（ステップＳ４１２）。

図４に戻り、ステップＳ２０３によりレチクル表示色の選択を行ったら、選択された色で当該フレーム画像の中心にレチクルを表示する（ステップＳ２０４）。そして、次のフレーム画像がある場合は、ステップＳ２０５からステップＳ２０１の前の段階に戻り、次のフレーム画像に対してＳ２０１以下の処理を行う。次のフレーム画像がない場合は、処理を終了する。

ここでは、１フレーム毎にレチクルの表示色を選択する例を示したが、レチクルの表示色を選択する処理を複数フレームに１回行う態様も可能である。また、ステップＳ４０６および／またはステップＳ４０９における閾値を５０％以外の値に設定することも可能である。

（優位性）
通常は、測量点は多数あり、各ポイントにターゲットを移動させながら、流れ作業的に次々に測量が行われる。この際、測量装置１は回転および視準方向を上下させつつ測量を行い、撮像対象も次々と別の場所に移動する。よって、表示部６に表示される画像も動画のように変化する。この際、レチクルの背景の色彩が変化する。

図３の処理によれば、レチクルの背景の色彩が変化しても、それに合わせてレチクルを識別し易い色が動的に選択され、レチクルの色が動的に変化する。このため、レチクルの色が背景の色と同様な色となり、レチクルが識別し難くなる問題が生じない。

図５には、撮像中心を少し変化させた場合に、レチクルの表示色が図３および図４の処理によって変更された場合の一例が示されている。図５（Ａ）では、三角形状のレチクルの背景が白っぽい色であるので、レチクルを濃い色で表示し、レチクルが際立って見えるようにしている。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から視準方向を少し左に振った状態が示されている。この場合、レチクルの背景が暗色になるので、レチクルを明るい色に変更し、レチクルが際立って見えるようにしている。このレチクルの色の変更は、視準方向を動かし、レチクル部分の画像の色が変化すると、それに応じて自動的行われる。よって、レチクルの色の変更は、ユーザの負担にならない。

また、図４の処理では、レチクルの色を背景の補色とするだけでなく、その彩度（Ｓ）および明度（Ｖ）が背景から際立つ値となるように処理を行うことでレチクルの視認性をより高めている。

（その他）
ステップＳ２０２における処理において、レチクル表示領域を２×２や３×３といった複数の領域に分割し、その各領域において色情報を取得するようにしてもよい。この場合、レチクルは単一の色ではなく、部分的に異なる色での表示が可能となる。この態様では、レチクルの背景が顕著に異なる複数の色彩を持っている場合にレチクルが一部欠けずに視認できる優位性が得られる。

また、上記の複数の領域に分割して色情報を得る方法の一つとして、図５に示すような三角形のレチクルの場合において、各辺の部分でレチクル背景画像の色情報を取得し、レチクルの辺毎に表示色を設定する構成も可能である。

２．第２の実施形態
図１の測量装置では、望遠鏡８と、カメラの撮像窓９の取り付け位置が異なっている。従って、望遠鏡８が視準している中心(視準点)と撮影窓９の奥にある第１撮像部２０１を構成するカメラの画像中心は異なり、両者には視差が存在している。この視差があるために、第１撮像部２０１の撮像画像の画像中心と望遠鏡８の視準点（測定用のレーザ光の照射点）とは一致せず、ずれがある。

この撮像画像中における画像中心と望遠鏡８の視準点とのずれは、望遠鏡８や第１撮像部２０１に係る光学系を構成するレンズのパラメータ、望遠鏡８と撮像窓９の相対位置、撮像対象までの距離（測距値）によって決まる。ここで、レンズのパラメータ、および望遠鏡８と撮像窓９の相対位置は機器毎に高精度に算出することで既知であるが、測距値はレーザ光を用いての測距を行わなければ未知である。

そこでこの例では、レチクル表示制御部２１２において、以下の制御が行われる。まず、測距が行われていない状態では、第１撮像部２０１の撮像画像中における視準点（測定用のレーザ光の照射点）の正確な位置が不明であるので、表示部６に第１撮像部２０１が撮像した画像を表示する際に、画面上の予め定めた位置に実施形態１で説明した識別性を強調した色彩による三角形のレチクルを表示する。この場合、ユーザは、正確ではないが概略の視準点の位置を三角形のレチクルにより認識することができる。なお、この三角形のレチクルに関しては、三角形の中に視準点が収まるよう、または三角形の頂点が概略位置を示すように、三角形のレチクルの画面上における位置と大きさが設定される。

他方において、撮像対象物の測距が行われ、撮像対象物までの距離が判明した場合、第１撮像部２０１の撮像画像の画像中心と望遠鏡８の視準点（測定用のレーザ光の照射点）とのずれを計算する。そして、レチクルを十字線の表示に変更し、上記のずれの計算結果に基づき、十字線の中心が視準位置となるように当該レチクルを画面上に表示する。勿論、このレチクルの表示は、実施形態１で説明した識別性を強調した色彩によるものとする。

図６（Ａ）には、測距が行われていない状態で三角形のレチクルが表示された場合の図面代写真が示されている。図６（Ｂ）には、測距が行われ、十字線のレチクルが表示された場合の図面代写真が示されている。

本発明は、測量装置に利用することができる。

１…測量装置、２…支持部、３…基盤部、４…本体部、５…可動部、６…表示部、７…操作パネル、８…望遠鏡、９…撮像窓。

Claims (6)

1. 撮像部と、
   前記撮像部が撮像した画像中にレチクルを表示する制御を行うレチクル表示制御部と、
   前記撮像部が撮像した画像中における前記レチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得部と、
   前記色情報取得部が取得した前記レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択部と
   を備えることを特徴とする測量装置。
2. 前記レチクル表示色選択部が行う処理には、前記色情報取得部が取得した前記レチクルが表示される領域の色の補色の色を選択する処理が含まれることを特徴とする請求項１に記載の測量装置。
3. 前記レチクル表示色選択部は、ＨＳＶ表色系で捉えた前記色情報に対して、
   色相が１８０°異なる色の選択と、
   彩度が閾値を下回った場合に当該彩度を１００％とし、前記閾値以上である場合に当該彩度を０％とする処理と、
   明度が閾値を下回った場合に当該明度を１００％とし、前記閾値以上である場合に当該明度を０％とする処理と
   を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の測量装置。
4. 前記色情報が複数に分割された領域のそれぞれにおいて取得され、
   前記複数に分割された領域のそれぞれにおいて前記レチクルの色が選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の測量装置。
5. 撮像部が撮像した画像中におけるレチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得ステップと、
   前記色情報取得ステップで取得した前記レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択ステップと
   を備えることを特徴とする測量装置の表示方法。
6. コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
   コンピュータに
   撮像部が撮像した画像中におけるレチクルが表示される領域の色情報を取得する色情報取得ステップと、
   前記色情報取得ステップで取得した前記レチクルが表示される領域の色に対して際立って視認できる色を前記レチクルの色とするレチクル表示色選択ステップと
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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