JP2018025553A - 三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図る。【解決手段】解析装置３０は、三次元走査装置１０により照射されるレーザ光により三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得し、取得した点群データを解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置３１によって入力される任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置３２に出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、道路の傷やいたみ等、路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査等、測量対象物を立体的にとらえることができる、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムに関する。

例えば、特許文献１に、現場に持ち込んだトータルステーション等の測量計により、任意位置の三次元座標の計測を行う技術が記載されている。

特許文献１に記載された技術によれば、座標が既知の２つの基準位置にプリズムや反射光等の反射部材を置き、トータルステーションから反射部材に向けて測定用の光を投光し、その反射光の位相差に基づき各基準位置までの距離を測定するとともに、測定用の光の投光方向の水平角度や鉛直角度を測定する。そして、測定した距離、水平角度、鉛直角度、及び既知の基準位置の位置座標等に基づいて幾何学的計算を行うことにより、測定位置の三次元座標を求めることができる。

特開２０１３−３２９８３号公報

ところで、土木建築業界において、測量データは、ますます正確なデータが求められている。例えば、道路の傷やいたみ等の路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査（切削量のボリューム）等、三次元測定対象物を立体的にとらえた正確な測量は、人が実際に現場へ足を運んで目視確認を行い、測量計で測量地点のデータをとり、測量成果報告書を作成する必要がある。また、その作業はそれぞれ専門の会社が行っている。このため、作業に要する時間、人的コストが高く、したがって、実際の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図るためのツールの出現がのぞまれていた。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明は、（１）三次元測定対象物の形状測定方法であって、三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する第１のステップと、前記取得した点群データを解析装置によって解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置によって入力される任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置に出力する第２のステップと、を有することを特徴とする。

（１）の構成において、前記第１のステップは、トータルステーションによる観測結果を前記解析装置が利用可能なファイル形式に変換して前記点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるＰＴＳファイルと、基準点ＳＩＭＡデータとを統合して前記解析装置に入力することを特徴とする。

（１）の構成において、前記第２のステップは、線形を基準とした路線測量により得られる前記線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、前記路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成することを特徴とする。

また、本発明は、三次元測定対象物の形状測定装置であって、照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する三次元走査装置と、前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力装置にそれぞれ出力する解析装置と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、三次元測定対象物の形状測定装置のためのプログラムであって、前記形状測定装置に、三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する処理と、前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力する処理と、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置の処理動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置の処理動作を示すフローチャートである（図２の続き）。 本発明の実施の形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置により生成される座標化され色マッピングされた点群データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置により生成される三次元測定対象物の現況平面画像の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置により生成される現況縦横断図の一例を示す図である。 撮像部が撮像した道路に反射材を散布した場合の画像を示す図である。 三次元走査装置が取得した点群データを図７に示す画像に合成した合成画像を示す図である。 第３実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置の構成を示すブロック図である。 ＵＡＶの撮像部が異なる時刻で同領域を撮像した道路を含む複数の画像を示す図である。 図１０に示す画像から車両を除外した合成画像を示す図である。 図１１に示す合成画像を解析することにより生成され、色彩情報を含む三次元点群データを示す図である。 色彩情報が補正された点群データを示す図である。 第４実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置の構成を示すブロック図である。 電子マーキングが追加された点群データを示す図である。 拡大された電子マーキングの点群データを示す図である。

（第１実施形態の構成）
以下、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）に係る三次元測定対象物の形状測定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。

図１に示すように、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置１００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等により実現され、装置本体である解析装置３０と、キーボードやマウス等の入力装置３１と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）モニタ、プリンタ等の出力装置３２とから構成される。なお、解析装置３０は、三次元走査装置（３Ｄスキャナ）１０と、トータルステーション（ＴＳ）２０とは、オフラインで接続される。

三次元走査装置１０は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化された点の群（以下、点群データという）として取り込み、解析装置３０へ出力する。

トータルステーション２０は、位置座標が既知の２つの基準位置（基準点）に反射部材を置き、その反射部材に向けて測定用光を投光し、その反射光の位相差に基づき各基準位置までの距離を測定して水平角度や鉛直角度を求め、解析装置３０に対し、測量データの共通フォーマットとして知られているＳＩＭＡ（Surveying Instruments Manufacturers’ Association）データとして出力する。

解析装置３０は、図示省略したプログラムを逐次読み出し実行することにより、三次元走査装置１０から取得した点群データ、及び／又はトータルステーション２０から取得したＳＩＭＡデータを解析して道路の形状確認データを生成すると共に、入力装置３１によって入力される任意の２点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置３２に出力（表示又は印刷）する機能を有する。

このため、解析装置３０は、図１にそのプログラム構造をブロックで展開して示したように、点群データ取得部３０１と、ＳＩＭＡデータ取得部３０２と、ＳＩＭＡ統合部３０３と、平面画像合成部３０４と、平面資料作成部３０５と、線形作成部３０６と、路線計算部３０７と、三角網縦横断データ取得部３０８と、出来形管理部３０９と、設計データ及び納品データ作成部３１０と、を含み構成される。

点群データ取得部３０１は、三次元走査装置１０により照射されるレーザ光により三次元測定対象物である道路からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得し、ＳＩＭＡ統合部３０３へ出力する。

ＳＩＭＡデータ取得部３０２は、トータルステーション２０により出力される基準点を含むＳＩＭＡデータ（点番、点名、Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、解析装置３０が読み込み可能なＣＳＶ（Comma Separated Values）形式のデータにファイル変換し、ＸＹ座標を入れ替えてＳＩＭＡ統合部３０３へ出力する。

ＳＩＭＡ統合部３０３は、ＳＩＭＡデータ取得部３０２から出力されるＣＳＶデータを点群データ取得部３０１から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピング処理により生成される点群のＰＴＳファイルのＸ，Ｙを入れ替えて読み込み、基準点ＳＩＭＡデータと統合して平面画像合成部３０４に出力する。

平面画像合成部３０４は、ＳＩＭＡ統合部３０３により出力される統合データに縮尺を固定した現況平面画像を合成し、合成ＴＩＦＦ（Tagged Image File Format）データとして平面資料作成部３０５へ出力する。

平面資料作成部３０５は、基準点ＳＩＭＡデータと平面画像合成部３０４から出力されるＴＩＦＦデータを基に平面資料を作成し、線形作成部３０６へ出力する。平面資料作成部３０５は、更に、作成した平面資料をＰＤＦ（Portable Document Format）及びＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）の標準ファイル形式であるＤＷＧ（Drawing）にファイルに変換し、設計データ及び納品データ作成部３０１へ出力する。

線形作成部３０６は、平面資料作成部３０５から出力される平面資料に基づき、ＩＰ（Intersection Point）点を作成し、路線計算部３０７へそのＩＰ座標（ＳＩＭＡデータ）を出力すると共に、そのＳＩＭＡデータをＰＤＦにファイル変換して設計データ及び納品データ作成部３１０へそのＰＤＦデータを出力する。

路線計算部３０７は、ＳＩＭＡ統合部３０３から出力される統合データに示される線形を基準とする路線測量によって得られる線形の主要点の位置座標と、線形作成部３０６から出力されるＩＰ座標に基づき、入力装置３１から入力される、曲線パラメータ、縦断要素、幅員、任意測点により、路線全体で三次元座標値を求める路線計算を実行し、その結果を三角網縦横断データ取得部３０８へ出力する。

三角網縦横断データ取得部３０８は、路線計算部３０７から出力される三次元座標値に基づき、指定される任意の２点間の縦横断データ（縦横断図）をＳＩＭＡデータとして設計データ及び納品データ作成部３１０へ出力する。

設計データ及び納品データ作成部３１０は、三角網縦横断データ取得部３０８から出力される横断ＳＩＭＡデータに基づき現況縦横断データを出力装置３２へ出力する。

出来形管理部３０９は、作成した基本設計データを用い、現場での出来形を測定し、出来形の良否判定が可能な設計と出来形の差を出力し、更に、基本設計データと、測定した出来形測定データとを読み込み、設計データ及び納品データ作成部３１０を介して出来形帳票を作成する。

設計データ及び納品データ作成部３１０は、横断ＳＩＭＡデータを線形データＡＬＧ（ER Mapper Algorithm Data）にファイル変換して３Ｄビューア用の縦横断図を作成して出力装置３２へ表示する。設計データ及び納品データ作成部３１０は、他に、平面資料作成部３０５から出力されるＰＤＦあるいはＤＷＧフォーマットの平面資料から、所定様式の概況平面図、面積体積計算書を作成し、また、線形作成部３０６から出力されるＰＤＦ形式の路線測量計算書を作成して路線計算部３０７へ出力し、更に、路線計算部３０７により出力されるＰＤＦと三次元座標データに基づき、所定様式のクラック、轍調査資料を生成し、それぞれ出力装置３２へ出力する。

（第１実施形態の動作）
以下、図２、図３のフローチャート、及び図４〜図６に示す画像を参照しながら、図１に示す本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置１００の処理動作について説明する。なお、図２は３Ｄ事前測量、図３は、３Ｄ事前測量により作成される基本設計データに基づき施工された三次元測定対象物が発注者の意図する規格基準に対してどの程度の精度で施工されたか、その施工技術の度合を管理する出来形計測の処理の流れを示す。

ここでは、三次元測定対象物である道路にあらかじめ基準点が設置されており、光波測距儀とトランシットが一体化されたトータルステーション２０が、ダイポイント、主要点観測の結果をＳＩＭＡデータと互換のあるＣＡＤデータとして出力する。そして、このＣＡＤデータと基準点ＳＩＭＡデータとに基づき、主要点を折れ線状に配置し、各点における隣接点間の交角（夾角）と距離を測定して点の位置を求めるトラバース計算を行い（ステップＳ１０１）、点番、点名、Ｘ，Ｙ，ＺからなるＳＩＭＡデータを生成する。

一方、三次元走査装置１０は、道路に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化された点群データを生成する。三次元走査装置１０は、レーザの照射から受光までの時間により、設置位置から反射点までの距離を算出し、調査範囲の反射点の三次元座標化された位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出し、調査範囲の反射点の各位置をまとめた点群データとして出力する。この点群データにより、三次元測定対象物の道路の絵柄を描画することができる。

解析装置３０は、三次元走査装置１０から取得される点群データ、トータルステーション２０から取得されるＳＩＭＡデータに基づき以下の処理を実行する。すなわち、点群データ取得部３０１が、三次元走査装置１０によりスキャンされ出力された点群データを取得してＳＩＭＡ統合部３０３へ出力し、ＳＩＭＡデータ取得部３０２が、トータルステーション２０により観測され出力されるＳＩＭＡデータを取得し、ＣＳＶ形式にファイル変換し、Ｘ，Ｙ座標を入れ替えたＣＳＶファイルを生成してＳＩＭＡ統合部３０３へ出力する（ステップＳ１０２）。

ＳＩＭＡ統合部３０３は、ＳＩＭＡデータ取得部３０２から出力されるＣＳＶデータを点群データ取得部３０１から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のＰＴＳファイルを生成する（ステップＳ１０３）。図４に、点群データの一例が示されている。

続いて、ＳＩＭＡ統合部３０３は、生成したＰＴＳファイルのＸ，Ｙを入れ替えて読み込み、基準点ＳＩＭＡデータと統合し、更に、ステップＳ１０１のトラバース計算により得られる、人孔、道路幅員、クラック形状等の主要点情報をＤＸＦデータ、ＳＩＭＡデータに変換したファイルを結合して平面画像合成部３０４に出力する（ステップＳ１０４）。

平面画像合成部３０４は、フリーフォームＮＵＲＢＳ（Non-Uniform Rational Basis Spline（非一様有理Ｂスプライン）モデリングに特化した商用の製造業向け３次元ＣＡＤソフトウェアであるライノセラス（登録商標）の画面上で施工範囲を画定してＤＸＦデータを出力し（ステップＳ１０５）、ＳＩＭＡ統合部３０３により出力される統合データに縮尺を固定した現況平面画像を合成し、合成ＴＩＦＦデータとして平面資料作成部３０５へ出力する（ステップＳ１０６）。図５に、現況平面画像の一例が示されている。

平面資料作成部３０５は、基準点ＳＩＭＡデータと平面画像合成部３０４から出力されるＴＩＦＦデータを基に平面資料を作成し、線形作成部３０６へ出力する（ステップＳ１０６）。平面資料作成部３０５は、更に、作成した平面資料をＰＤＦ及びＤＷＧにファイルに変換し、設計データ及び納品データ作成部３１０へ出力する。

続いて、線形作成部３０６は、平面資料作成部３０５から出力される平面資料に基づき、道路中心線の平面線形において、円曲線や緩和曲線を両側から挟む２つの直線部の延長線の交点であるＩＰ点を作成し（ステップＳ１０７）、路線計算部３０７へそのＩＰ座標（ＳＩＭＡデータ）を出力する。線形作成部３０６は、更に、ＳＩＭＡデータをＰＤＦにファイル変換して設計データ及び納品データ作成部３１０へそのＰＤＦデータを出力する。

路線計算部３０７は、ＳＩＭＡ統合部３０３から出力される統合データに示される線形を基準とする路線測量によって得られる線形の主要点の位置座標と、線形作成部３０６から出力されるＩＰ座標とに基づき、入力装置３１を介してユーザによって入力される、曲線パラメータ、縦断要素、幅員、任意測点により、路線全体で三次元座標値を求める路線計算を実行し、その結果を三角網縦横断データ取得部３０８へ出力する（ステップＳ１０８）。路線計算部３０７は、更に、線形を基準として路面の損傷を調査（路面調査）し、クラックや轍の調査資料作成のために、その結果をＰＤＦ、３Ｄデータに変換して、設計データ及び納品データ作成部３１０に出力する（ステップＳ１０９）。路線計算部３０７による３Ｄデータへの変換にあたり、ライノセラス（登録商標）でデータ処理した結果が反映される。

三角網縦横断データ取得部３０８は、路線計算部３０７から出力される三次元座標値に基づき任意の２点間における三角網縦横断ＳＩＭＡデータを作成し（ステップＳ１１０）、設計データ及び納品データ作成部３１０へ出力する。設計データ及び納品データ作成部３１０は、三角網縦横断データ取得部３０８から出力される横断ＳＩＭＡデータに基づき現況縦横断データを出力装置３２へ出力する（ステップＳ１１１）。ここで出力される現況縦横断データは、図３にその詳細を示す出来形計測でも使用される。図６に、現況縦横断データにより作成される現況縦横断図の一例が示されている。

設計データ及び納品データ作成部３１０は、更に、横断ＳＩＭＡデータを線形データＡＬＧにファイル変換して３Ｄビューア用の縦横断図を含む基本設計データ作成して出力装置３２に出力する。設計データ及び納品データ作成部３１０は、他に、平面資料作成部３０５から出力されるＰＤＦあるいはＤＷＧフォーマットの平面資料から、所定様式の概況平面図、面積体積計算書を作成し、また、線形作成部３０６から出力されるＰＤＦ形式の路線測量計算書を作成して路線計算部３０７へ出力し、更に、路線計算部３０７により出力されるＰＤＦと三次元座標データに基づき、所定様式のクラック、轍調査資料を生成し、それぞれ出力装置３２へ出力する。

次に、図３を参照しながら、縦横断計画出来形計測（３Ｄ事前測量から３Ｄ出来形計測）について説明する。出来形管理部３０９は、設計データ及び納品データ作成部３１０から出力される基本設計データに基づき、現状横断データ解析、及び縦断線形変化点ごとの縦断曲線諸量を計算する縦横断計画を行い（ステップＳ２０１）、入力される基準点ＳＩＭＡデータに基づき、３次元設計データを作成してＸＭＬ（Extensible Markup Language）形式のファイルを出力する（ステップＳ２０２）。

続いて、出来形管理部３０９は、そのＸＭＬファイルに基づき、トータルステーション２０を用いた出来形計測を行い（ステップＳ２０３）、その結果を設計データ及び納品データ作成部３１０を介してＰＤＦ及びＸＭＬのファィル形式で出力装置３２へ出力する。

また、出来形管理部３０９は、基準点ＳＩＭＡデータ、及び三角網縦横断データ取得部２０８から出力される線形データ（ＡＬＧ）、そして、三次元走査装置１０、及びトータルステーション２０により観測され出力される３Ｄデータに基づき、図２にフローチャートで示した３Ｄ事前測量と同じ工程でデータ解析を行う（ステップＳ２０４）。そして、入力されＸＭＬファイルの３次元設計データに基づき出来形縦横断データを出力し、３Ｄ事前測量縦横断データとの対比資料を作成すべく、設計データ及び納品データ作成部３１０を介し、ＰＤＦ又はＤＷＧ形式の３Ｄ出来形成果資料を出力装置３２へ出力する（ステップＳ２０５）。

（第１実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置１００は、解析装置３０が、三次元走査装置１０により照射されるレーザ光により、道路等の三次元測定対象からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得し、当該取得した点群データを解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置３１によって入力される任意の２点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置３２に出力する。このことにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図ることができる。

具体的に、従来、作業員が、メジャー、あるいはトータルステーション２０等の測量計を設置し、時間をかけて測定していた、クラック調査、轍調査、縦横断調査（切削量のボリューム調査）等の現地調査を、三次元走査装置１０を使用した形状測定装置１００により短時間で実施でき、かつ、トータルステーション２０を使用して得られる測量データと併用することにより、詳細な測量データを所得できる。これにより、従来、把握できなかった三次元測定対象物の形状や変化を現地に何度も赴くことなく把握することができるようになる。このことにより、例えば、３日程度要していたこれら調査を、２時間程度まで短縮できることが確認された。また、従来、道路の轍や縦横断調査をそれぞれの専門会社が行っていたが、これをワンストップで行えるようになり、測量作業の時間的、人員的な負担を大幅に削減すことができ、また、効率化が図れることから、大幅なコストダウンが可能になる。

なお、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置１００において、三次元測定対象物として道路のみ例示したが、道路に限らず、例えば、森林における樹木等の形態を定量化する用途、あるいは、工事計画、施工、面積、地図作成等、各種用途への適用が可能である。

（三次元測定対象物の形状測定方法）
また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法は、少なくとも、図１に示す三次元走査装置１０と、入力装置３１と出力装置３２とを有する解析装置３０とを用いることにより実現される。そして、その方法は、例えば、図２に示すように、三次元走査装置１０により照射されるレーザ光により三次元測定対象からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する第１のステップ（Ｓ１０３）と、取得した点群データを解析装置３０によって解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置３１によって入力される任意の２点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置３２に出力する第２のステップ（Ｓ１０４〜Ｓ１１１）と、を有するものである。

また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法において、第１のステップは、トータルステーション２０による観測結果を解析装置３０が利用可能なファイル形式に変換して点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるＰＴＳファイルと、基準点ＳＩＭＡデータとを統合して解析装置３０に入力してもよい（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。また、第２のステップは、線形を基準とした路線測量により得られる線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成してもよい（ステップＳ１０５〜Ｓ１１１）。

本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法によれば、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法を提供することができる。

（プログラム）
また、本実施形態に係るプログラムは、三次元測定対象物の形状測定装置１００のためのプログラムである。そしてそのプログラムは、解析装置３０に、上記した本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法における各ステップと同様の処理を実行させるものであり、重複を回避する意味で各処理の説明を省略する。

本実施形態に係るプログラムによれば、解析装置３０が、上記した本実施形態に係るプログラムを読み出し実行することにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定装置１００を提供することができる。

［第２実施形態]
上記第１実施形態では、三次元走査装置１０は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化して点群データを生成していた。
ところで、施工直後の道路や雨天時又は雨が止んだ直後の道路は、雨水等の影響で光沢のある黒色面が形成される。

しかしながら、三次元走査装置１０は、そのような光沢のある黒色面の計測には適していない。
つまり、三次元走査装置１０で、このような道路に雨水が残っているような場所を計測しようとすると、レーザ光が上手く反射されず、その結果、レーザ光の少数の反射点の各点が少なくなるため、それに基づいて三次元座標化された点群データも少なくなり、十分な点群データが得られないという課題がある。
なお、雨水に限らず、道路に水が散布されたり、元々、適切な反射が得られ難い素材が用いられている場合も同様の課題がある。

そこで、第２実施例では、そのような状況でも、良好に点群データを得ることができる手法について、以下、図７及び図８を参照しながら説明する。
なお、以下では、第１実施形態と同様の点については、説明を省略し、第１実施形態と主に異なる点について説明するものとする。
また、以下の説明では、適切なレーザ光の反射が得られない箇所のことをレーザ光不適面という場合がある。
図７は、撮像部が撮像した道路に反射材５０を散布した場合の画像を示す図であり、図８は、三次元走査装置１０が取得した点群データを図７に示す画像に合成した合成画像を示す図である。

図７に示すように、雨水等の影響で適切なレーザ光の反射が得られないレーザ光不適面に対して小麦粉等からなる反射材５０を散布する。
なお、この反射材５０は、小麦粉等に限らず、例えば、ガラスビーズ混入の塗料からなる液状のものであってもよい。

そして、そのように反射材５０を散布した後に、三次元走査装置１０を用いるようにすると、そのレーザ光が反射材５０によって上手く反射されるため、図８に示すように、レーザ光の多数の反射点を得ることができる。
この結果、図８に示すように、その反射点の各点を三次元座標化した点群データも多数得られ、良好な点群データを生成することができる。
なお、このような反射材散布によるレーザ光不適面の点群取得方法をＭＲＰ法と呼ぶ場合がある。

［第３実施形態］
上記第１実施形態では、ＳＩＭＡ統合部３０３は、ＳＩＭＡデータ取得部３０２から出力されるＣＳＶデータを点群データ取得部３０１から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のＰＴＳファイルを生成していたが、第３実施形態では、さらに、色彩がより鮮明な点群データを得るために、点群データに色彩情報を補正する方法について、以下、図９〜図１３を参照しながら説明する。
なお、第３実施形態の説明においても第１実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。

図９は、第３実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置１００の構成を示すブロック図である。
図１０は、ＵＡＶ４０の撮像部が異なる時刻で同領域を撮像した道路を含む複数の画像を示す図であり、図１０（ａ）は、第１時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図であり、図１０（ｂ）は、第１時刻よりも後である第２時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図である。
図１１は、図１０に示す画像から車両を除外した合成画像を示す図である。
図１２は、図１１に示す合成画像を解析することにより生成され、色彩情報を含む三次元点群データを示す図である。
図１３は、色彩情報が補正された点群データを示す図である。

図９に示すように、第３実施例に係る三次元測定対象の形状測定装置１００は、解析装置３０と、入力装置３１と、出力装置３２とから構成され、解析装置３０には、三次元走査装置１０と、トータルステーション２０と、さらに、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）４０が、オフラインで接続される。
なお、点群データの色彩情報の補正には、以下で説明するように解析装置３０及びＵＡＶ４０が用いられる。

ＵＡＶ４０は、解析装置３０とオフラインで接続されており、遠隔操作により飛行可能な無人機である。
そして、ＵＡＶ４０は、道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部（図示しない）を備えている。

このＵＡＶ４０の撮像部が撮像した画像を図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示している。
具体的には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、三次元走査装置１０の有効範囲を含む同領域を、ＵＡＶ４０の撮像部で異なる時刻に撮像した道路等の三次元測定対象物を含む画像である。
なお、上述のように、ＵＡＶ４０はオフラインで解析装置３０に接続されており、ＵＡＶ４０が撮像したその複数の画像は、後述するフォトレタッチ部３１１に出力できるようになっている。

第３実施例の解析装置３０は、フォトレタッチ部３１１と、画像測量解析部３１２と、色彩情報補正部３１３と、を含む点を除き、上記第１実施形態の解析装置３０と同じ構成を有している。

フォトレタッチ部３１１は、ＵＡＶ４０から出力される道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、図１１に示すような非三次元測定対象の車両を除外した合成画像を生成し、画像測量解析部３１２へ出力する。

画像測量解析部３１２は、フォトレタッチ部３１１から出力される合成画像を解析することにより、図１２に示すような色彩情報を含む三次元点群データを生成し、色彩情報補正部３１３へ出力する。

そして、色彩情報補正部３１３が、画像測量解析部３１２から出力される色彩情報を含む三次元点群データを用いて、ＳＩＭＡ係合部３０３から出力される点群のＰＴＳファイルに三次元点群データの持つ色彩情報を補正し、より鮮明な色彩情報を持つ三次元点群データとして、その点群のＰＴＳファイルを平面画像合成部３０４及び路線計算部３０７へ出力する。

具体的には、ＳＩＭＡ係合部３０３から出力される点群のＰＴＳファイルの色彩情報を含む三次元点群データは、三次元走査装置１０によって取得されたデータに基づいたもののため、道路上に描かれている白線等の色彩情報が不鮮明である場合がある一方、ＵＡＶ４０によって取得された画像に基づく色彩情報を含む三次元点群データは、道路上に描かれている白線等の色彩情報が鮮明であるため、色彩情報補正部３１３では、道路上の白線等の色彩情報を補正する処理が行われる。

このように、第３実施例では、ＵＡＶ４０及び解析装置３０を用いて、点群のＰＴＳファイルに色彩情報を補正することにより、色彩がより鮮明な点群データを得ることができ、この補正によって、図１３に示すように、例えば、道路に描かれた白線等の細部をよく確認することができる状態にすることができる。

［第４実施形態］
上記第３実施形態では、ＵＡＶ４０を用いることで色彩情報を補正する場合について説明したが、ＵＡＶ４０を用いて三次元点群データを補正する、つまり、三次元走査装置１０のレーザ光が届かないような範囲のために、三次元走査装置１０によって取得したデータに基づいた三次元点群データで点群が不足している箇所の点群を補足してもよく、第４実施形態では、以下、図１４を参照しながら、ＵＡＶ４０を用いて、三次元走査装置１０による点群データを補足する方法について説明する。

図１４は、第４実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置１００の構成を示すブロック図である。
なお、図１４を参照しながら、以下、具体的に第４実施形態について説明するが、第４実施形態でも、第１実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
また、ＵＡＶ４０について、第３実施形態で既に説明している内容についても省略する場合がある。

図１４に示すように、第４実施例に係る三次元測定対象の形状測定装置１００は、解析装置３０と、入力装置３１と、出力装置３２とから構成され、解析装置３０には、三次元走査装置１０と、トータルステーション２０と、さらに、ＵＡＶ４０が、オフラインで接続される。
なお、三次元走査装置１０による点群データへの補足には、以下で説明するようにＵＡＶ４０及び解析装置３０が用いられる。

ＵＡＶ４０は、解析装置３０にオフラインで接続され、遠隔操作により飛行可能な無人機であり、また、ＵＡＶ４０が道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部（図示しない）を備えていることは第３実施形態で説明したとおりである。
そして、第３実施形態で説明したのと同様に、ＵＡＶ４０の撮像部が異なる時刻で三次元走査装置１０の有効範囲以外の領域を含む同領域を撮像した道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像は、フォトレタッチ部３１１に出力される。

第４実施例の解析装置３０は、フォトレタッチ部３１１と、画像測量解析部３１２と、点群データ合成部３１４と、を含む点を除き、上記第１実施形態の解析装置３０と同じ構成を有している。

第３実施形態と同様に、フォトレタッチ部３１１は、ＵＡＶ４０から出力される道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、非三次元測定対象の車両を除外して三次元走査装置１０の有効範囲以外の領域を含む合成画像を生成し、画像測量解析部３１２へ出力する。

そして、画像測量解析部３１２が、画像測量解析部３１２から出力される三次元走査装置１０の有効範囲以外の領域を含む合成画像を解析することにより、三次元走査装置１０の有効範囲以外の領域を含む三次元点群データを生成し、点群データ合成部３１４へ出力する。

そうすると、点群データ合成部３１４は、点群データ取得部３０１から出力される点群データの点群が不足している箇所を補足するように、画像測量解析部３１２から出力される三次元点群データの点群を部分的に合成し、部分的な点群の補足が行われた三次元点群データをＳＩＭＡ統合部３０３へ出力する。

このように、第４実施例では、三次元走査装置１０によって取得されたデータに基づく三次元点群データで点群が不足している箇所の点群をＵＡＶ４０を用いることで補足するので、より完全な三次元点群データを生成することができる。

［第５実施形態］
上記第１実施形態で説明したトータルステーション２０を、三次元走査装置１０によって取得されたデータに基づく三次元点群データにおける境界がわかり難い箇所を境界がわかりやすくするのに用いてもよく、第５実施形態では、トータルステーション２０を用いて、そのような境界をわかりやすくする方法について説明する。

つまり、点群による現況観測では情報量が膨大であるため、三次元走査装置１０によって取得されたデータに基づく三次元点群データでは、部分的に拡大していくと、車道と歩道との境目やマンホールの境界等が見えなくなるが、トータルステーション２０を用いて、その境界がわかるように電子マーキングを付けることが可能であり、以下、図１５及び図１６を参照しながら、点群データへの電子マーキングについて説明する。
なお、第５実施形態においても、第１実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。

図１５は、電子マーキングが追加された点群データを示す図であり、図１６は、拡大された電子マーキングの点群データを示す図である。
例えば、トータルステーション２０は、道路の車道と歩道との境界（車道と歩道を分ける白線の境界）におけるマーキング点の観測結果を電子マーキング用のＳＩＭＡデータとして解析装置３０のＳＩＭＡデータ取得部３０２へ出力する。

そして、ＳＩＭＡデータ取得部３０２は、トータルステーション２０により出力される電子マーキング用のＳＩＭＡデータを、解析装置３０が読み込み可能な電子マーキング用のＣＳＶ形式のデータにファイル変換し、ＸＹ座標を入れ替えてＳＩＭＡ統合部３０３へ出力する。

そうすると、ＳＩＭＡ統合部３０３は、ＳＩＭＡデータ取得部３０２から出力される電子マーキング用のＣＳＶデータを点群データ取得部３０１から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピング処理により電子マーキングが追加された点群のＰＴＳファイルを生成する。

例えば、白線の境界を示すように、電子マーキングＭが追加された点群データの一例は、図１５に示すものであり、電子マーキングＭを結ぶ線上が白線の境界になっている。
そして、その電子マーキングＭの周辺を拡大していくと、図１５では、なんとなく見えていた白線の状態がぼやけて行き、図１６に示すように、白線の状態がわからなくなるが、先に述べたように、電子マーキングＭを結ぶ線上に白線の境界が存在するため、図１６に示すように、白線の状態がわからなくなっても、電子マーキングＭによって境界がどこにあるのかを知ることができる。

このように、第５実施例では、点群データに電子マーキングを追加することにより、拡大によって境界がわからなくなるような場合であっても、図１６に示すように、電子マーキングＭを目印として、スピーディー且つ正確に道路の車道と歩道との境界を見分けることができる。
さらに、追加された電子マーキングと、点群データに示される道路の車道と歩道との境界と、の距離が所定の閾値を超える場合、点群データにエラーがあることを推測することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 三次元走査装置
２０ トータルステーション
３０ 解析装置
３１ 入力装置
３２ 出力装置
４０ ＵＡＶ
５０ 反射材
１００ 形状測定装置
３０１ 点群データ取得部
３０２ ＳＩＭＡデータ取得部
３０３ ＳＩＭＡ統合部
３０４ 平面画像合成部
３０５ 平面資料作成部
３０６ 線形作成部
３０７ 路線計算部
３０８ 三角網縦横断データ取得部
３０９ 出来形管理部
３１０ 設計データ及び納品データ作成部
３１１ フォトレタッチ部
３１２ 画像測量解析部
３１３ 色彩情報補正部
３１４ 点群データ合成部
Ｍ 電子マーキング

Claims (5)

1. 三次元測定対象物の形状測定方法であって、
   三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する第１のステップと、
   前記取得した点群データを解析装置によって解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置によって入力される任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置に出力する第２のステップと、
   を有することを特徴とする三次元測定対象物の形状測定方法。
2. 前記第１のステップは、
   トータルステーションによる観測結果を前記解析装置が利用可能なファイル形式に変換して前記点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるＰＴＳファイルと、基準点ＳＩＭＡデータとを統合して前記解析装置に入力することを特徴とする請求項１に記載の三次元測定対象物の形状測定方法。
3. 前記第２のステップは、
   線形を基準とした路線測量により得られる前記線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、前記路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成することを特徴とする請求項１に記載の三次元測定対象物の形状測定方法。
4. 三次元測定対象物の形状測定装置であって、
   照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する三次元走査装置と、
   前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力装置にそれぞれ出力する解析装置と、を備えたことを特徴とする形状測定装置。
5. 三次元測定対象物の形状測定装置のためのプログラムであって、
   前記形状測定装置に、
   三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が３次元座標化された点群データとして取得する処理と、
   前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の２点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力する処理と、を実行させるプログラム。