JP2018104985A - Method and system of supporting restoration of stone wall - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石垣の修復支援方法及び石垣の修復支援システムに関し、特に、レーザスキャナを用いた石垣の修復支援方法及び修復支援システムに関する。 The present invention relates to a stone wall repair support method and a stone wall repair support system, and more particularly to a stone wall repair support method and a repair support system using a laser scanner.
城郭や寺社等に設けられる石垣は、その多くが築造から数百年を経過しており、経年劣化による老朽化が進んでいる。このような石垣は、地震や台風等の自然災害によって崩れやすくなっており、特に文化価値の高い石垣が崩れた場合には、その外観においても正確な修復が求められる。 Many of the stone walls established in castles and temples have been several hundred years old, and are aging due to deterioration over time. Such stone walls are apt to collapse due to natural disasters such as earthquakes and typhoons. In particular, when stone walls with high cultural value are destroyed, accurate restoration of their appearance is also required.
ここで、石垣の築造に用いられる石は、個々の形状が全て異なっているため、崩れ落ちた石を正確に復元するには、石垣が崩れ落ちる前の正確な施工管理図が必要となる。そこで昨今、様々な施工管理図の作成方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, since the stones used for the construction of the stone wall are all different in shape, in order to accurately restore the broken stone, an accurate construction control chart before the stone wall collapses is required. Therefore, various methods for creating construction control charts have been proposed recently (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の施工管理図は、石垣の表層断面図や丁張りを復元するためのものであり、石垣の外観を構成する個々の石の形状や配置をも把握して石垣を修復するためのものではない。その為、特許文献1に記載の施工管理図では、石垣を構成する石の形状や配置を含む石垣の表面形状を正確に修復することが困難であった。特に文化価値の高い石垣は、その外観の美観をも含んで文化価値を有するものであり、外観を構成する石垣表面の個々の石の配置までも高精度に復元させることが好ましい。 However, the construction management chart described in Patent Document 1 is for restoring the cross section of the stone wall and the tension of the stone wall, and also grasps the shape and arrangement of the individual stones that make up the appearance of the stone wall and It is not meant to be repaired. Therefore, in the construction control chart described in Patent Document 1, it is difficult to accurately restore the surface shape of the stone wall including the shape and arrangement of the stones constituting the stone wall. A stone wall with a high cultural value has a cultural value including the appearance of its appearance, and it is preferable to restore the arrangement of individual stones on the surface of the stone wall constituting the appearance with high accuracy.
本発明は、石垣の表面から崩れ落ちた石を石垣の表面に高精度に復元させる石垣の修復支援方法及び石垣の修復支援システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stone wall repair support method and a stone wall repair support system for restoring a stone that has collapsed from the surface of the stone wall to the surface of the stone wall with high accuracy.
本発明は、石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法であって、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得工程と、前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定工程と、を備える石垣の修復支援方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。 The present invention is a stone wall repair support method for restoring stones that have fallen from the surface of the stone wall, wherein the surface shape of the stone wall before the stones fall is preliminarily measured with a three-dimensional laser scanner, before the stones fall down The three-dimensional stone wall data acquisition process to acquire the three-dimensional stone wall data of the surface shape of the stone wall, and the exposed part that was exposed on the surface of the stone wall before collapsing the stone that collapsed from the surface of the stone wall, and the identified exposed part The exposed part data acquisition step of obtaining the three-dimensional exposed part data of the exposed part by laser measurement with the three-dimensional laser scanner, and comparing the three-dimensional stone wall data and the three-dimensional exposed part data, The above object is achieved by providing a stone wall repair support method including an arrangement specifying step for specifying an arrangement state of a stone wall before collapse of the stone wall.
そして、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得工程を備え、前記配置特定工程では、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定することが好ましい。 And, the stone wall restoration support method for restoring stones that have fallen from the surface of the stone wall of the present invention, the surface shape of the stone wall before the stone collapses is previously imaged with a camera, and the surface shape of the stone wall before the stone collapses A two-dimensional stone wall image acquisition step of acquiring a two-dimensional stone wall image, and in the arrangement specifying step, the three-dimensional stone wall data, the two-dimensional stone wall image, and the three-dimensional exposed portion data are compared, and the collapsed stone collapses It is preferable to specify the arrangement state in the previous stone wall.
また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、前記三次元石垣データ取得工程では、GPSアンテナを用いて、石垣を構成する各石の公共座標を取得して、三次元石垣データを取得することが好ましい。 Further, according to the present invention, the stone wall restoration support method for restoring stones that have collapsed from the surface of the stone wall, in the three-dimensional stone wall data acquisition step, acquires the public coordinates of each stone constituting the stone wall using a GPS antenna. It is preferable to acquire three-dimensional stone wall data.
また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、前記配置特定工程では、前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定することが好ましい。 Further, the stone wall restoration support method for restoring stones that have collapsed from the surface of the stone wall of the present invention uses the three-dimensional stone wall data and the three-dimensional exposed portion data in the placement specifying step, It is preferable to calculate the match rate with the stone after collapse, select the stone before collapse from the collapsed stone based on the calculated match rate, and specify the arrangement state.
また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、前記配置特定工程では、相対的に前記合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から崩れ落ちる前の石を更に選択することが好ましい。 Further, the stone wall restoration support method for restoring stones that have fallen from the surface of the stone wall according to the present invention selects a plurality of stones having a relatively high match rate in the placement specifying step, and falls down from the selected stones. It is preferred to further select the previous stone.
また本発明は、石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムであって、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測すると共にGPSアンテナで石が崩れ落ちる前の石垣を構成する各石の公共座標を取得して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部と、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部と、石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部と、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定部と、を備える石垣の修復支援システムを提供することにより、上記目的を達成したものである。 Further, the present invention is a stone wall restoration support system for restoring stones that have fallen from the surface of the stone wall, wherein the surface shape of the stone wall before the stones fall is preliminarily measured with a three-dimensional laser scanner and the stones are broken down with a GPS antenna. Obtain the public coordinates of each stone that makes up the previous stone wall, and obtain the three-dimensional stone wall data acquisition unit that acquires the three-dimensional stone wall data of the surface shape of the stone wall before the stone collapses, and the surface shape of the stone wall before the stone collapses 2D stone wall image acquisition unit that acquires a 2D stone wall image of the surface shape of the stone wall before the stone collapses, and exposed to the surface of the stone wall before the stone collapsed from the surface of the stone wall The exposure part data acquisition which identifies the exposed part which has been, and laser-measures the specified exposure part with the three-dimensional laser scanner and acquires the three-dimensional exposure part data of the exposure part And a three-dimensional stone wall data, the two-dimensional stone wall image, and the three-dimensional exposed portion data, and an arrangement specifying unit that specifies an arrangement state in the stone wall before the collapsed stone collapses. By providing a support system, the above object has been achieved.
また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムは、前記配置特定部は、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定することが好ましい。 Further, the stone wall repair support system for restoring stones that have collapsed from the surface of the stone wall of the present invention, the arrangement specifying unit uses the three-dimensional stone wall data, the two-dimensional stone wall image, and the three-dimensional exposed portion data, It is preferable to calculate the match rate between the stone before collapse and the stone after collapse, select the stone before collapse from the collapsed stone based on the calculated match rate, and specify the arrangement state.
また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムは、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像、前記三次元露出部分データ及び崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を記録した配置データを記憶する記憶部を備えることが好ましい。 Further, the stone wall restoration support system for restoring stones that have collapsed from the surface of the stone wall of the present invention is the stone wall before the 3D stone wall data, the 2D stone wall image, the 3D exposed portion data, and the collapsed stone before collapsed. It is preferable to include a storage unit that stores arrangement data in which the arrangement state is recorded.
本発明の石垣の修復支援方法によれば、石垣の表面から崩れ落ちた石を石垣の表面に高精度に復元させる石垣の修復を行うことができる。また、本発明の石垣の修復支援システムによれば、石垣の表面から崩れ落ちた石を石垣の表面に高精度に復元させる石垣の修復を行うことができる。 According to the stone wall repair support method of the present invention, it is possible to repair a stone wall that restores the stone that has collapsed from the surface of the stone wall to the surface of the stone wall with high accuracy. In addition, according to the stone wall repair support system of the present invention, it is possible to repair the stone wall that restores the stone that has collapsed from the surface of the stone wall to the surface of the stone wall with high accuracy.
図1〜図3に示す本発明の好ましい一実施形態に係る石垣10の修復支援方法及び石垣10の修復支援システム30は、城郭や寺社等に設けられる図4に示すような石垣10が自然災害等により崩れた場合に、その表面に露出していた石10aの配置状態を高精度に復元するための修復支援方法及びこれを行う修復支援システムとして採用されたものである。城郭や寺社等に設けられる石垣10は、その多くが築造から数百年を経過しており、経年劣化による老朽化が進んでいるため、地震や台風等の自然災害によって崩れやすくなっている。このような石垣10には文化価値の高いものも多く、自然災害等により崩れた場合には、表面に露出する石10aの精度の高い復元が求められる。一方で、このような石垣10には、正確な施工管理図が存在しないものも多い。
The restoration support method for
本実施形態の石垣10の修復支援方法及び石垣10の修復支援システム30では、例えば、図4に示す石垣10に対して、図1〜図3に示すように、三次元レーザスキャナ21を用いて石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予めレーザ計測しておく。そして、図5に示す崩れ落ちた個々の石14を好ましくはカメラ22で撮像して露出部分15を特定し、特定した露出部分15をレーザ計測して得られる三次元露出部分データと石垣10の三次元石垣データと比較することで、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を元の位置に元の姿勢で復元させるための修復支援方法及び修復支援システム30として採用されたものである。
In the
そして、本実施形態の石垣10の表面から崩れ落ちた石14を復元させる石垣10の修復支援方法は、図3〜図5に示すように、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予め三次元レーザスキャナ21でレーザ計測しておき、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、石垣10の表面から崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前に石垣10の表面に露出していた露出部分15を特定し、特定した露出部分15を三次元レーザスキャナ21でレーザ計測して露出部分15の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得工程と、三次元石垣データと三次元露出部分データとを比較して、崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前の石垣10での配置状態を特定する配置特定工程と、を備えている。
And the restoration | repair assistance method of the
また、本実施形態では、石垣10の修復支援方法は、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予めカメラ22で撮像しておき、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得工程を備え、前記配置特定工程では、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前の石垣10での配置状態を特定するようになっている。
Moreover, in this embodiment, the restoration support method of the
さらに、本実施形態では、石垣10の修復支援方法は、三次元石垣データ取得工程では、GPSアンテナ23を用いて、石垣10を構成する石10aの公共座標を取得して、三次元石垣データを取得するようになっている。
Furthermore, in this embodiment, the restoration support method for the
さらにまた、本実施形態では、石垣10の修復支援方法は、配置特定工程では、三次元石垣データと三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石10aと崩れ落ちた後の石14との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石14から崩れ落ちる前の石10aを選択し、配置状態を特定するようになっている。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、石垣10の修復支援方法は、配置特定工程では、相対的に合致率の高い複数の石14を選択し、選択した石14の中から崩れ落ちる前の石10aを更に選択するようになっている。
In the present embodiment, the
そして、本実施形態の石垣10の表面から崩れ落ちた石14を復元させる修復支援システム30は、上述した石垣10の修復支援方法に用いることが可能であり、図1、図4及び図5に示すように、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予め三次元レーザスキャナ21でレーザ計測すると共にGPSアンテナ23で石10aが崩れ落ちる前の石垣10を構成する各石10aの公共座標を取得して、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部31と、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予めカメラ22で撮像して、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部32と、石垣10の表面から崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前に石垣10の表面に露出していた露出部分15を特定し、特定した露出部分15を前記三次元レーザスキャナ21でレーザ計測して前記露出部分15の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部33と、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前の石垣10での配置状態を特定する配置特定部34と、を備えている。
And the restoration |
また、本実施形態では、石垣10の修復支援システムは、前記配置特定部は、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定するようになっている。
Further, in the present embodiment, the restoration support system for the
さらに、本実施形態では、石垣10の修復支援システムは、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像、前記三次元露出部分データ及び崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を記録した配置データを記憶する記憶部を備えている。
Furthermore, in this embodiment, the restoration support system for the
本実施形態では、石垣10は、図4に示すように、様々な種類の石を積み上げて作られた壁や柵であり、城郭や寺社等に多く見られるものである。石垣の築造には、自然の石をそのまま積み上げる野面積み工法、一部に加工を施して積み上げる打込み接ぎ工法、及び全てに加工を施して積み上げる切込接ぎ工法等があり、それぞれにおいて異なる景観を有している。図4に示す石垣10は、切込み接ぎ工法により築造されたものであり、表面に露出した石10aの目地が通るようにすることから、非常に高い精度が求められる。なお、石垣10の表面とは、石垣10の壁面の露出した部分を意味する。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the
本実施形態の石垣10の修復支援方法は、図4に示す石垣10の表面から崩れ落ちた石14を高精度に復元する際に用いられる修復支援方法であり、石垣10の修復支援システム30を用いて実行することができるようになっている。石垣10の修復支援方法を実行可能な石垣10の修復支援システム30は、図1に示すように、石垣10の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部31と、石垣10の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部32と、図5に示す崩れ落ちた石14の露出部分15の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部33と、図5に示す崩れ落ちた石14の図4に示す石垣10での配置状態を特定する配置特定部34と、各種取得データ等を記憶する記憶部35とを備えている。
The repair support method for the
本実施形態の石垣10の修復支援方法では、先ず、三次元石垣データ取得部31が三次元レーザスキャナ21を用いて、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予めレーザ計測し、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状の三次元石垣データを取得する(三次元基礎画像取得工程、ステップST1)。石垣10の表面形状のレーザ計測は、石垣10の配置状態を高精度に特定する観点から、石垣10の正面から行うことが好ましい。また石垣10の表面形状のレーザ計測は、石垣10のエリア毎に部分的に行ってもよく、石垣10の全体を広域に計測してもよい。石垣10の全体を広域に計測する場合には、例えば、三次元レーザスキャナ21を車両に搭載して、石垣10に沿って車両を走行させながら、石垣10の表面形状を石垣10の正面からレーザ計測することが好ましい。
In the restoration support method for the
石垣10の表面形状のレーザ計測に用いられる三次元レーザスキャナ21は、石垣10の任意の計測対象点に向けてレーザを照射し、石垣10の任意の計測対象点にて反射して帰ってきたレーザをセンサで受光するまでの往復時間に基づいて、石垣10の計測対象点までの距離を計測することができるようになっている。また三次元レーザスキャナ21は、レーザを照射した位置からの照射角度を算出し、この角度情報及び距離から、石垣10の計測対象点での任意の三次元座標も取得できるようになっている。このようにして三次元レーザスキャナ21により得られるレーザ計測の出力値はポイントデータの集合となり、このポイントデータの集合を三次元石垣データ取得部31が任意の三次元座標上に配置することで、任意の三次元座標上での石垣10の表面形状の三次元点群データが得られる。尚、このときの任意の三次元座標の原点は、三次元レーザスキャナ21がレーザを照射する点となる。
The three-
次いで、三次元石垣データ取得部31は、GPSアンテナ23を用いて石垣10の三次元の公共座標を取得する。尚、三次元レーザスキャナ21を車両に搭載して、石垣10に沿って車両を走行させながら石垣10の表面形状をレーザ計測する場合には、車両の進行方向及び向きを特定するために3台のGPSアンテナ23を用いることが好ましい。
Next, the three-dimensional stone wall
三次元の公共座標を取得すると、三次元石垣データ取得部31は、取得した三次元の公共座標上に上述のポイントデータの集合を配置して、石垣10の公共の三次元位置情報の点群データ(三次元点群データ)を取得する。GPSアンテナ23を用いて取得した三次元の公共座標上に三次元点群データを作成することで、三次元の任意座標上に三次元点群データを作成する場合と異なり、三次元点群データの長期保存が可能になる。本実施形態では、このようにして取得した三次元の公共座標上に配置された三次元点群データが、三次元石垣データ取得部31が取得する石垣10の表面形状の三次元石垣データとなる。
When the three-dimensional public coordinates are acquired, the three-dimensional stone wall
取得した三次元石垣データは、該データを取得した日付と共に記憶部35に記憶される。また、記憶部35に記憶された三次元石垣データは、記憶部35に電気的に接続されたモニタ24に表示できるようになっている。なお、記憶部35としては、ハードウェアを用いる構成としてもよく、無線通信可能なクラウド上に設ける構成としてもよい。
The acquired three-dimensional stone wall data is stored in the storage unit 35 together with the date when the data is acquired. Further, the three-dimensional stone wall data stored in the storage unit 35 can be displayed on a
三次元石垣データ取得部31により取得される三次元石垣データは、三次元レーザスキャナ21を用いて得られる三次元点群データにカラー情報(R,G,B)を加えた三次元石垣データとしてもよい。三次元点群データにカラー情報(R,G,B)を加えた三次元石垣データとすることで、例えば、石垣10の表面形状における各石10aの識別が容易となる。また、三次元石垣データ取得部31により取得される三次元石垣データは、三次元レーザスキャナ21を用いて得られる三次元点群データにメッシュ(標高)を加えた三次元石垣データとしてもよい。三次元点群データにメッシュを加えた三次元石垣データとすることで、例えば、石垣10の表面形状における各石10aの凹凸が判り易くなり、各石10aの識別が容易となる。
The three-dimensional stone wall data acquired by the three-dimensional stone wall
次いで、石垣10の表面形状の三次元石垣データ(三次元点群データ)を取得すると、
二次元石垣画像取得部32がカメラ22を用いて、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状を予め撮像し、石10aが崩れ落ちる前の石垣10の表面形状の二次元石垣画像を取得する(二次元基礎画像取得工程、ステップST2)。石垣10の表面形状の撮像は、石垣の配置状態を高精度に特定する観点から、石垣10の正面から行うことが好ましい。また石垣10の表面形状の撮像は、石垣10のエリア毎に部分的に行ってもよく、石垣10の全体を広域に撮像してもよい。石垣10の全体を広域に撮像する場合には、例えば、カメラ22を車両に搭載して、石垣10に沿って車両を走行させながら、石垣10の表面形状を石垣10の正面から撮像することが好ましい。
Next, when acquiring the three-dimensional stone wall data (three-dimensional point cloud data) of the surface shape of the
The two-dimensional stone wall
二次元石垣画像を取得すると、二次元石垣画像取得部32は、GPSアンテナ23を用いて取得した三次元の公共座標を用いて、二次元石垣画像に二次元の座標データを反映ささせる。取得した二次元画像データは、該データを取得した日付と共に記憶部35に記憶される。また、記憶部35に記憶された二次元画像データは、記憶部35に電気的に接続されたモニタ24に表示できるようになっている。
When the two-dimensional stone wall image is acquired, the two-dimensional stone wall
次いで、石垣10の表面形状の二次元石垣画像を取得すると、石垣10の表面から崩れ落ちた石14の、崩れ落ちる前に石垣10の表面に露出していた露出部分15を特定する。本実施形態では、露出部分データ取得部33がカメラ22を用いて、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を撮像し、崩れ落ちる前に石垣10の表面に露出していた露出部分15を特定する。そして、特定した露出部分15を三次元レーザスキャナ21でレーザ計測して露出部分15の三次元露出データを取得する(露出部分データ取得工程、ステップST3)。
Next, when a two-dimensional stone wall image of the surface shape of the
具体的には、露出部分データ取得部33は、最初に図5に示す石垣10から崩れ落ちた石14をカメラ22で撮像する。露出部分データ取得部33は、次に、撮像した画像を用いて、石垣10から崩れ落ちた石14の、石垣10から崩れ落ちる前に石垣10の表面で露出していた露出部分15を特定する。本実施形態では、露出部分データ取得部33は、露出部分15として露出面15aを特定する。露出部分データ取得部33は、例えば、崩れ落ちた石14の全ての面(矩形の場合は6面)をカメラ22で撮像し、他の面(矩形の場合は他の5面)と異なる特徴を有する一面を露出面15aと推定し、これを露出面15aとしている。例えば、一面の色目が他の5面の色目と異なる場合(例えば、一面のみ色目が薄い)や、他の5面には土等の付着により凹凸が多い等の場合には、一面を露出面15aと推定することができ、露出部分データ取得部33はこれを露出面15aと特定している。尚、露出部分データ取得部33による露出面15aの特定は、一般的な画像処理技術を用いて撮像した画像の輪郭及び凹凸を抽出し、抽出した輪郭及び凹凸に基づいて行われる。
Specifically, the exposed portion
崩れ落ちた石14の露出面15aを特定すると、露出部分データ取得部33は、次に、三次元レーザスキャナ21を用いて特定した露出面15aを三次元レーザスキャナ21でレーザ計測し、露出面15aの三次元露出部分データ(三次元点群データ)を取得する。図2に示すように、露出部分データ取得部33は、これを石垣10の表面から崩れ落ちたすべての石14について行う(ステップST4)。本実施形態では、この三次元点群データが、露出部分データ取得部33が取得する崩れ落ちた石14の露出面15aの三次元露出部分データとなる。
When the exposed surface 15a of the collapsed
取得した三次元露出部分データは、該データを取得した日付と共に記憶部35に記憶される。また、記憶部35に記憶された三次元露出部分データは、記憶部35に電気的に接続されたモニタ24に表示できるようになっている。
The acquired three-dimensional exposure part data is stored in the storage unit 35 together with the date when the data is acquired. Further, the three-dimensional exposure portion data stored in the storage unit 35 can be displayed on the
次いで、露出面15aの三次元露出部分データを取得すると、配置特定部34が、三次元石垣データ、二次元石垣画像及び三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石14の、崩れ落ちる前の石垣10での配置状態を特定する(配置特定工程、ステップST5)。尚、崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前の石垣10での配置状態とは、崩れ落ちた石14の石垣10における位置(例えば、図4に示す位置11a,12a,13a・・・)に加え、石垣10の各位置での石10aの姿勢も含むものである。
Next, when the three-dimensional exposed portion data of the exposed surface 15a is acquired, the
配置特定部34は、図3に示すように、最初に、取得した三次元石垣データを記憶部35から抽出してモニタ24に表示する(ステップST10)。三次元石垣データをモニタ24に表示すると、次に、配置特定部34は、三次元石垣データ上の各石10aの輪郭に相当する部分(二次元形状)や突起や凹凸等に相当する部分(三次元形状)等の特徴部分を抽出する(ステップST11)。次に、配置特定部34は、図4に示すように、ステップST11で抽出した輪郭に基づいて、三次元石垣データ上の石10aが崩れ落ちる前の各石10aの位置に符号を付する(ステップST12)。つまり、配置特定部34は、三次元石垣データ上の各石10aの位置に符号を付して各位置に符号を関連付けしておく。
As shown in FIG. 3, the
次に、配置特定部34は、取得した崩れ落ちた石14の三次元露出部分データを記憶部35から順に抽出し、モニタ24に表示する(ステップST13)。三次元露出部分データをモニタ24に表示すると、次に、配置特定部34は、三次元露出部分データから崩れ落ちた石14の輪郭に相当する部分(二次元形状)や突起に相当する部分(三次元形状)等の特徴部分を複数抽出する(ステップST14)。
Next, the
次に、配置特定部34は、ステップST14で抽出した各三次元露出部分データの特徴部分と、ステップST12で抽出した三次元石垣データ上の石10aが崩れ落ちる前の各石10aの位置における石の輪郭(形状)とを比較し、合致点を抽出する(ステップST15)。このとき、配置特定部34は、各三次元露出部分データにおける合致点の数に応じて合致率を演算し、モニタ24に表示する。また比較は、図3に示す符号11a,12a,13a・・・が付された位置毎に行う。これを全ての三次元露出部分データについて行う(ステップST16)。
Next, the
全ての三次元露出部分データについて三次元石垣データの各位置11a,12a,13a・・・での特徴部分との合致点の演算が終了すると、次に、配置特定部34は、相対的に合致率の高い三次元露出部分データを複数選択する。本実施形態では、配置特定部34は、合致率が70%以上のものを複数選択する(ステップST17)。相対的に合致率の高い三次元露出部分データを選択すると、次に、配置特定部34は、これらの合致率を更に詳細に演算し、これらの中から最も合致率の高い三次元露出部分データを選択し、これを当該位置に配置する石10aと推定する(ステップST18)。
When calculation of the matching points with the characteristic portions at the
三次元石垣データ及び崩れ落ちた石14の三次元露出部分データに基づいて該石14の位置を推定すると、次に、配置特定部34は、取得した二次元石垣画像を記憶部35から抽出してモニタ24に表示する(ステップST19)。取得した二次元石垣画像を記憶部35から抽出すると、次に、配置特定部34は、三次元石垣データ及び崩れ落ちた石14の三次元露出部分データと、二次元石垣画像とを比較して崩れ落ちた石14の位置を特定する(ステップST20)。このとき、二次元石垣画像については、一般的な画像処理により輪郭抽出を行っておく。そして、例えば、崩れ落ちた石14の三次元露出部分データが位置する箇所と推定される位置に相当する二次元石垣画像における位置と、崩れ落ちた石14の三次元露出部分データとを比較して合致率を演算する。合致率が所定の値(例えば、90%以上)の場合、当該位置が三次元露出部分データの位置と特定する。これを全ての崩れ落ちた石14の三次元露出部分データについて行う(ステップST21)。
Once the position of the
以上説明したように、本実施形態の石垣10の修復支援方法によれば、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を石垣10の表面に高精度に復元させる石垣10の修復を行うことができる。即ち、本実施形態の石垣10の修復支援方法は、石10aが崩れ落ちる前の石垣10を三次元レーザスキャナ21で予めレーザ計測して三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、石垣10の表面から崩れ落ちた石14の露出部分15の三次元露出部分データを取得する三次元露出部分データ取得工程とを有し、配置特定工程で、三次元石垣データと三次元露出部分データとを比較しているので、より高精度な比較が可能となる。その為、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を石垣10の表面に高精度に復元させることができる。
As described above, according to the method for supporting the repair of the
また、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得し、三次元石垣データ及び三次元露出部分データに更に二次元石垣画像を加えて比較することで、より高精度な比較が可能となり、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を石垣10の表面に、より高精度に復元させることができる。
In addition, by acquiring a 2D stone wall image of the surface shape of the stone wall before the stone collapses, and adding a 2D stone wall image to the 3D stone wall data and 3D exposed part data for comparison, a more accurate comparison can be made. It becomes possible, and the
また、三次元石垣データと三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石10aと崩れ落ちた後の石14との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石14から崩れ落ちる前の石10aの位置を特定することで、更に高精度に復元させることができる。このとき、相対的に合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から更に崩れ落ちる前の石と推定される石を選択することで、例えば、短時間で石の選択の演算を行うことができるようになる。
Also, using the three-dimensional stone wall data and the three-dimensional exposed portion data, the match rate between the
また、本実施形態の石垣10の修復支援システムによれば、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を石垣10の表面に高精度に復元させる石垣10の修復を行うことができる。即ち、本実施形態の石垣10の修復支援システムは、三次元石垣データ取得部、二次元石垣画像取得部、露出部分データ取得部及び配置特定部を備えており、三次元石垣データ、二次元石垣画像及び三次元露出部分データを比較しているので、より高精度な比較が可能となり、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を石垣10の表面に、より高精度に復元させることができる。
Further, according to the repair support system for the
また修復支援方法と同様に、三次元石垣データと三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石10aと崩れ落ちた後の石14との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石14から崩れ落ちる前の石10aの位置を特定することで、更に高精度に復元させることができる。このとき、相対的に合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から更に崩れ落ちる前の石と推定される石を選択することで、例えば、短時間で石の選択の演算を行うことができるようになる。
Similarly to the restoration support method, the match rate between the
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態に係る石垣の修復支援方法では、GPSアンテナ23を用いて石垣10の三次元の公共座標を取得し、取得した三次元の公共座標を用いた三次元石垣データを取得したが、三次元の任意の座標を用いて三次元石垣データを取得してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the stone wall repair support method according to the present embodiment, the
また本実施形態に係る石垣の修復支援方法では、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得し、二次元石垣画像を用いて崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前の石垣10での配置状態を特定したが、石垣10の表面形状の三次元石垣データと崩れ落ちた石14の露出部分15の三次元露出部分データとで崩れ落ちた石14の崩れ落ちる前の石垣10での配置状態を特定してもよい。
Further, in the stone wall repair support method according to the present embodiment, a two-dimensional stone wall image of the surface shape of the stone wall before the stone collapses is acquired, and the
また本実施形態に係る石垣の修復支援方法では、露出部分データ取得工程において、露出部分データ取得部33がカメラ22を用いて、石垣10の表面から崩れ落ちた石14を撮像し、崩れ落ちる前に石垣10の表面に露出していた露出部分15を特定するが、例えば、ユーザが目視により石垣10の表面から崩れ落ちた石14の露出部分15を特定してもよい。
In the stone wall restoration support method according to the present embodiment, in the exposure portion data acquisition step, the exposure portion
10 石垣
10a 石
14 崩れ落ちた石
15 露出部分
21 三次元レーザスキャナ
22 カメラ
23 GPSアンテナ
30 修復支援システム
31 三次元石垣データ取得部
32 二次元石垣画像取得部
33 露出部分データ取得部
34 配置特定部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、
石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得工程と、
前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定工程と、を備える石垣の修復支援方法。 A stone wall restoration support method for restoring stones that have collapsed from the surface of the stone wall,
A three-dimensional stone wall data acquisition step for measuring the surface shape of the stone wall before the stone collapses with a three-dimensional laser scanner in advance, and acquiring three-dimensional stone wall data of the surface shape of the stone wall before the stone collapses,
The exposed part that was exposed on the surface of the stone wall before the stone collapsed from the surface of the stone wall is identified, and the identified exposed part is laser-measured by the three-dimensional laser scanner to obtain the three-dimensional exposed part data of the exposed part. An exposure part data acquisition process to be acquired; and
An arrangement specifying step of comparing the three-dimensional stone wall data with the three-dimensional exposed portion data and specifying an arrangement state in the stone wall before the collapsed stone collapses.
前記配置特定工程では、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する、請求項1に記載の石垣の修復支援方法。 It has a two-dimensional stone wall image acquisition process that captures the surface shape of the stone wall before the stone collapses in advance with a camera and acquires a two-dimensional stone wall image of the surface shape of the stone wall before the stone collapses,
The said arrangement | positioning specification process compares the said three-dimensional stone wall data, the said two-dimensional stone wall image, and the said three-dimensional exposure part data, and specifies the arrangement | positioning state in the stone wall before the collapsed stone collapses. Stone wall restoration support method.
石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測すると共にGPSアンテナで石が崩れ落ちる前の石垣を構成する各石の公共座標を取得して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部と、
石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部と、
石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部と、
前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定部と、
を備える石垣の修復支援システム。 A stone wall restoration support system that restores stone that has collapsed from the surface of the stone wall,
The surface of the stone wall before the stone collapses by measuring the surface shape of the stone wall before the stone collapses with a 3D laser scanner in advance and obtaining the public coordinates of each stone that makes up the stone wall before the stone collapses with the GPS antenna A three-dimensional stone wall data acquisition unit that acquires three-dimensional stone wall data of the shape;
A two-dimensional stone wall image acquisition unit that captures a surface shape of the stone wall before the stone collapses with a camera in advance, and acquires a two-dimensional stone wall image of the surface shape of the stone wall before the stone collapses,
The exposed part that was exposed on the surface of the stone wall before the stone collapsed from the surface of the stone wall is identified, and the identified exposed part is laser-measured by the three-dimensional laser scanner to obtain the three-dimensional exposed part data of the exposed part. An exposure data acquisition unit to acquire;
Compare the three-dimensional stone wall data, the two-dimensional stone wall image and the three-dimensional exposed portion data, an arrangement specifying unit for specifying the arrangement state in the stone wall before the collapsed stone collapses,
Ishigaki restoration support system equipped with.
The storage part which memorize | stores the arrangement | positioning data which recorded the arrangement | positioning state in the stone wall before the said three-dimensional stone wall data, the said two-dimensional stone wall image, the said three-dimensional exposure part data, and the collapsed stone collapsed is provided. Stone wall restoration support system.
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