JP2018112432A - 計測機器、特定プログラム、および特定方法 - Google Patents

計測機器、特定プログラム、および特定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】２つの計測機器を用いて周辺の空間を測定する際に他の計測機器を特定すること。【解決手段】取得部１１１−１は、光を照射しながら走査すると共に所定の空間１０１内の物体から反射される反射光を用いて、計測機器１００−１から所定の空間１０１内の物体までの距離に基づく計測機器１００−１で用いる第１座標系Ｃ1における第１計測点群の測位データＤ1kを取得する。導出部１１２−１は、測位データＤ1kに基づいて、第１計測機器１００−１から第２計測機器１００−２までの距離の候補を導出する。特定部１１３は、導出された距離の候補と、計測機器１００−２で用いる第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2kに基づく第２計測機器１００−２から第１計測機器１００−１までの距離の候補と、に基づいて、第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。【選択図】図１

Description

本発明は、計測機器、特定プログラム、および特定方法に関する。
従来、立体的な物の位置や形状をデータ化する３次元（３Ｄ：３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）計測と呼ばれる技術がある。また、従来、異なる計測点において３Ｄ計測された複数の測位データを合成するために、複数の測位データから抽出した特徴に基づき複数の測位データの位置あわせを行うことにより複数の測位データを合成する技術がある。
先行技術としては、既知の形状のターゲットを計測対象の空間に設置しておき、各計測箇所において計測された計測点群の測位データからターゲット（基準点）を検出することにより複数の測位データを合成する方法がある（例えば、以下非特許文献１参照。）。
また、先行技術としては、視準機能並びに被視準及び光学計測用反射機能を併せもつ望遠鏡が、望遠鏡部分の先端側に望遠鏡部分の視準軸と同軸上に光学計測用反射ミラー部分を有し、そのミラー部分には特定波長の光を反射させる反射ミラーが配置される技術がある（例えば、以下特許文献１参照。）。
また、先行技術としては、第１移動体から見た第１基準方向に対する第２移動体の方位と、第２移動体から見た第２基準方向に対する第１移動体の方位とに基づいて、２つの移動体の相対姿勢を求める技術がある（例えば、以下特許文献２参照。）。
また、先行技術としては、３次元地図を作成する方法において、水平方向のスキャンを行う距離センサと、上下方向のスキャンを行う距離センサとを搭載した測定用の台車を移動させながらデータを収集して３次元地図を生成する技術がある（例えば、以下特許文献３参照。）。
特開２００５−９０９６５号公報 特開２０１３−６１３０７号公報 国際公開第２０１５／１５１７７０号
南 承佑、正倉爪 亮、岩下 友美、鄭 好政著、「大規模環境に対する３次元レーザ計測の効率化の検討」、Ｎｏ．１６−２ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１６ ＪＳＭＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ、日本、２０１６年
しかしながら、計測対象の空間内の異なる計測箇所において測位された複数の測位データを合成することが難しい場合がある。例えば、計測対象の空間を死角なく測定するために異なる計測箇所に設置された各計測機器によって測位された複数の測位データを合成させる場合に、複数の測位データ間に共通の特徴がないことがある。また、複数の測位データを合成させる場合に、複数の測位データにおいて類似する特徴が複数得られることや特徴そのものが明確でないことなどがある。
１つの側面では、本発明は、２つの計測機器を用いて測定対象の空間を測定する際に他の計測機器を特定することができる計測機器、特定プログラム、および特定方法を提供することを目的とする。
本発明の一の側面によれば、所定の空間に設置される計測機器であって、光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて、前記計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データを取得する第１取得部と、前記第１取得部によって取得された前記第１計測点群の測位データに基づいて、前記計測機器から、前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を導出する導出部と、前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記計測機器までの距離の候補と、前記導出部によって導出された前記距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する特定部と、を有する計測機器が提案される。
また、本発明の他の側面によれば、所定の空間に設置される第１計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第１計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第１計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データから導出された前記第１計測機器から前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を取得し、前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補を取得し、取得した前記第１計測機器から前記第２計測機器までの距離の候補と、取得した前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する特定プログラム、および特定方法が提案される。
本発明の一態様によれば、２つの計測機器を用いて測定対象の空間を測定する際に他の計測機器を特定することができる。
図１は、計測機器による一動作例を示す説明図である。 図２は、オクルージョンの一例を示す説明図である。 図３は、特徴が取り難い空間例を示す説明図である。 図４は、本実施の形態におけるシステム例を示す説明図である。 図５は、本実施の形態における３Ｄ計測を行うための計測機器の一例を示す説明図である。 図６は、計測機器のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図７は、計測機器の設置例を示す説明図である。 図８は、３Ｄ計測の例を示す説明図である。 図９は、情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図１０は、システムの機能的構成例を示すブロック図である。 図１１は、ターゲット候補の導出例を示す説明図（その１）である。 図１２は、ターゲット候補の導出例を示す説明図（その２）である。 図１３は、計測機器間の距離の判定例を示す説明図である。 図１４は、計測機器が２台の場合における測位データの座標変換例を示す説明図である。 図１５は、計測機器が３台の場合における測位データの座標変換例を示す説明図である。 図１６は、広域な空間を計測する場合の計測範囲の広げ方を示す説明図である。 図１７は、計測処理と合成処理とのタイミングを示す説明図である。 図１８は、端末装置が行う処理手順例を示すフローチャートである。 図１９は、計測機器が行う処理手順例を示すフローチャートである。 図２０は、情報処理装置が行う処理手順例を示すフローチャート（その１）である。 図２１は、情報処理装置が行う処理手順例を示すフローチャート（その２）である。 図２２は、並進成分の特定処理の詳細な説明を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる計測機器、特定プログラム、および特定方法の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、計測機器による一動作例を示す説明図である。第１計測機器１００−１は、３Ｄ計測によって得られた計測点群の測位データに基づいて、例えば他の計測機器１００−２の位置を特定可能なコンピュータである。
従来、物体に向けてレーザを照射し、反射光が返ってくるまでの時間を測定することにより、物体までの距離を計測するセンサがある。また、センサ内で光学系を回転させて水平方向のスキャニングを行いながら物体までの距離を計測する、いわゆる２Ｄセンサがある。２Ｄセンサを駆動装置によって回転させることにより３Ｄ計測を行うことができる。
測位データは、例えば、各種シミュレータやＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）などのアプリケーションに利用される。測位データは、３Ｄの計測点群のデータである。計測点とは、２Ｄセンサによってレーザが照射された物体の点である。具体的には、測位データは、計測点ごとに、計測機器１００から計測点までの距離に基づく位置情報を有する。各計測機器１００は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸などのローカルな直交座標系を用いて各計測点の位置を表す。より詳細に説明すると、測位データは、計測機器１００で用いる座標系Ｃにおける各計測点の位置を示す座標値を含む。座標値はｘ座標値、ｙ座標値、ｚ座標値である。
また、ＣＡＤなどは、例えば、測位データに基づいてコンピュータ空間上に計測対象の空間を再現することができる。より詳細に説明すると、ＣＡＤなどは、例えば、測位データが示す計測点の距離別に各計測点の色付けを行うことにより計測対象の空間を再現することができる。
また、手前にある物体が背後にある物体を隠す状態（以下、オクルージョンと称する。）により計測されない場所などがある。そこで、計測対象の空間を死角なく測定するために複数の計測箇所において３Ｄ計測が行われる。複数の計測箇所で測定するためには、例えば、１台の計測機器で計測してもよいし、複数の計測機器で計測してもよい。
しかしながら、計測対象の空間を死角なく測定するために異なる計測箇所における複数の測位データが取得された場合、複数の測位データを合成することが難しい場合がある。例えばオクルージョンを解消するために計測の高さを変えて計測が行われると、測位データが局所に偏るため、複数の測位データに共通の特徴がなく、測位データを合成させることが難しいことがある。なお、オクルージョンの例については図２を用いて説明する。また、例えば、複数の測位データにおいて類似する特徴が複数得られることや特徴そのものが明確でないことなど特徴が取り難いことがある。なお、特徴が取り難い計測対象の空間例については図３を用いて説明する。
そこで、計測機器１００は、自計測機器の測位データに基づく自計測機器から他計測機器の距離と、他計測機器での測位データに基づく他計測機器から自計測機器の距離に基づいて、自計測機器から見た他計測機器の位置を特定する。これにより、他計測機器を容易に特定することができ、異なる計測箇所における各測位データの合成の容易化を図る。したがって、オクルージョンなどの隠れた場所も３Ｄ計測によって再現させることの容易化を図ることができる。
まず、図１において、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２との２台が所定の空間１０１に設置される。所定の空間１０１は測定対象の空間である。具体的に所定の空間１０１は、屋内、屋外等特に限定しない様々な場所である。また、計測機器１００の筐体の形状は、例えば、いずれの方向から計測機器１００を見ても外形が略同一となる形状である。これにより、測位データによってある計測機器１００から他の計測機器１００までの距離の候補が導出可能である。第１計測機器１００−１および第２計測機器１００−２の筐体の形状は、同じとする。なお、計測機器１００の筐体の形状については図５を用いて詳細に説明する。
第１計測機器１００−１は、ローカルな第１座標系Ｃ1を用いる。第１座標系Ｃ1は、ｘ１軸とｙ１軸とｚ１軸との直交座標系が定義される。また、第２計測機器１００−２は、ローカルな第２座標系Ｃ2を用いる。第２座標系Ｃ2は、ｘ２軸とｙ２軸とｚ２軸との直交座標系が定義される。第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２との２台の場合、第１座標系Ｃ1のｘ１軸およびｙ１軸と、第２座標系Ｃ2のｘ２軸およびｙ２軸と、の向きが平行となるように第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とが配置される。
計測機器１００は、例えば、取得部１１１と、導出部１１２と、を有する。また、第１計測機器１００−１は、さらに、特定部１１３を有する。
取得部１１１は、光を照射しながら走査すると共に所定の空間１０１内の物体から反射される反射光を用いて、計測機器１００から所定の空間１０１内の物体までの距離に基づく計測機器１００で用いる座標系Ｃにおける計測点群の測位データを取得する。ここでの所定の空間１０１内の物体とは、例えば、他の計測機器１００、壁、机、地面、床など特に限定しない。計測点群の測位データを「計測点群の測位データＤtk」と表す場合がある。ｔは１〜Ｎのいずれかである。Ｎは所定の空間１０１に設置された計測機器１００の数である。図１においてＮは２である。１≦ｋ≦ｓである。ｓは計測点の数である。計測点群の測位データＤtkは各計測点についての測位データの集合である。測位データは、各計測点の位置を示す位置情報を含む。位置情報は、例えば、各計測機器１００で用いる座標系Ｃにおけるｘ座標値、ｙ座標値、ｚ座標値を含む。なお、測位データによって計測機器１００から各計測点までの距離が特定可能である。
具体的には、取得部１１１−１は、例えば、第１座標系Ｃ1における第１計測点群の測位データＤ1kを取得する。第１計測点群の測位データＤ1kは、測位データＤ11〜Ｄ1sの集合である。また、取得部１１１−２は、例えば、第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2kを取得する。第２計測点群の測位データＤ2kは、測位データＤ21〜Ｄ2sの集合である。
導出部１１２は、取得部１１１によって取得された計測点群の測位データに基づいて、計測機器１００から他の計測機器１００までの距離の候補を導出する。ある計測機器１００から他の計測機器１００までの距離の候補をターゲット候補とも称する。導出部１１２は、計測点群の測位データに基づいて、計測機器１００の形状に相当する計測点の集合を抽出する。そして、導出部１１２は、抽出した計測点の集合に応じた距離を、ターゲット候補として導出する。なお、距離の候補の導出方法の詳細については、図１０、図１１、図１２などを用いて後述する。
図１の例では、導出部１１２−１は、例えば、第１計測点群の測位データＤ1kに基づいて、第１計測機器１００−１から第２計測機器１００−２までの距離の候補を導出する。ここで、ターゲット候補を測距値Ｌとも表す。例えば、第１計測機器１００−１によるターゲット候補を測距値Ｌ1iと表す。ｉは、１〜Ｉのいずれかである。Ｉは第１計測機器１００−１によって導出されたターゲット候補の数である。また、図１の例では、導出部１１２−２は、例えば、第２計測点群の測位データＤ2kに基づいて、第２計測機器１００−２から第１計測機器１００−１までの距離の候補を導出する。第２計測機器１００−２によるターゲット候補を測距値Ｌ2jと表す。ｊは、１〜Ｊのいずれかである。Ｊは導出されたターゲット候補の数である。
つぎに、特定部１１３は、第１計測機器１００−１から第２計測機器１００−２までの距離の候補と、第２計測機器１００−２から第１計測機器１００−１までの距離の候補と、に基づいて、第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置を特定する。ここで、各座標系における計測機器１００の位置はＰと表す。例えば、第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置はＰ12と表す。
具体的には、特定部１１３は、例えば、無線通信や有線通信などによって測距値Ｌ2jを第２計測機器１００−２から取得してもよい。特定部１１３は、例えば、測距値Ｌ1iのうち、測距値Ｌ2jと一致する測距値Ｌを特定する。そして、特定部１１３は、特定した測距値Ｌと、測距値Ｌに対応する測位データに基づいて、第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12は、例えば、第１座標系Ｃ1における第２座標系Ｃ2の原点の位置である。第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12は、第１計測機器１００−１から見た第２計測機器１００−２の位置Ｐ12とも称する。
これにより、第１計測機器１００−１は、第２計測機器１００−２を測位データから容易に特定することができる。したがって、第１計測機器１００−１は、測位データを合成する際に、特定した第２計測機器１００−２を位置合わせの指標とすることができ、異なる計測箇所における測位データの合成の容易化を図ることができる。また、複数台の計測機器１００を用いることで、オクルージョンなどによって隠れた場所についても計測機器１００の高さや設置箇所を変更することで測定を行うことができる。
また、図１において、各計測機器１００は導出部１１２を有しているが、これに限らない。例えば、複数の計測機器１００のうちのいずれかの計測機器１００が、導出部１１２を有し、いずれかの計測機器１００が、自計測機器および他の計測機器１００のそれぞれについてのターゲット候補を導出してもよい。このように、計測機器１００が有する機能部は種々変更可能である。また、図１の例では、第１計測機器１００−１は、導出部１１２と特定部１１３を有しているが、これに限らず、計測機器１００と異なるＰＣ、サーバ、携帯端末装置などの他の装置が導出部１１２と特定部１１３を有していてもよい。以降の説明では、ＰＣなどの情報処理装置が、導出部１１２と特定部１１３の機能を有する例を用いる。
図２は、オクルージョンの一例を示す説明図である。図２（１）の例では、従来の計測機器１００は、機械の表側などに配置して計測する場合、機械の裏側を計測することができない。また、図２（２）の例では、従来の計測機器１００が、机の上側などに配置して計測する場合、机の下側を計測することができない。オクルージョンにおいて、ＣＡＤなどが、測位データに基づいて測定対象の空間をコンピュータ空間上に模擬する場合、図２（１）に示す機械の裏側や図２（２）に示す机の下側などは、測位データがないため、再現することができない。
図２（２）に示すように、オクルージョンを解消するために、例えば、計測の位置を高い場合と低い場合との両方において計測を行うと、計測の位置が低い測位データの計測点が局所に偏る。このため、計測の位置が高い測位データと、計測の位置が低い測位データとを合成させることが難しい。
図３は、特徴が取り難い空間例を示す説明図である。図３（１）には、背の高い什器や設備などが等間隔に配置された空間を示す。図３（２）には、駐車場など開けた空間に類似した車が等間隔で停車している様子を示す。このような環境空間の場合、異なる計測箇所における複数の測位データは類似の特徴が複数得られるため、複数の測位データの合成が難しい。
図３（３）には、屋外の樹木や斜面など複雑な曲面を有する空間を示す。このような空間の場合、異なる計測箇所における複数の測位データからは特徴そのものを得ることが難しいため、複数の測位データの合成が難しい。
なお、図２や図３の例では、１台の計測機器によって計測される例を示すが、複数台の計測機器によって計測される場合も共通の特徴がなければ、同様に測位データを合成させることが難しい。
図４は、本実施の形態におけるシステム例を示す説明図である。システム４００は、例えば、端末装置４０１と、情報処理装置４０２と、複数の計測機器１００−１〜１００−Ｎと、を有する。Ｎは上述したように計測機器１００の数であり、２以上の整数である。端末装置４０１と、情報処理装置４０２と、複数の計測機器１００とは、例えば、ネットワーク４１０を介して接続される。端末装置４０１は、例えば、計測機器１００に対する計測指示を行う。複数の計測機器１００−１〜１００−Ｎは、設置された空間の３Ｄ計測を行う。情報処理装置４０２は、複数の計測機器１００−１〜１００−Ｎによって計測された測位データを集約する。
本実施の形態では、情報処理装置４０２は、複数の計測機器１００−１〜１００−Ｎや端末装置４０１と異なる装置であるが、これに限らない。例えば、情報処理装置４０２は、複数の計測機器１００−１〜１００−Ｎのいずれかの機器であってもよいし、端末装置４０１であってもよく、特に限定しない。
図５は、本実施の形態における３Ｄ計測を行うための計測機器の一例を示す説明図である。図５において、計測機器１００は、駆動装置５０１と、測定装置５０２と、制御装置５０３と、を有する。計測機器１００は、例えば、水平床面に設置されて使用される。
計測機器１００の筐体の形状は、例えば、いずれの方向から計測機器１００を見ても外形が略同一となる形状である。筐体の形状は、例えば、略球体形状、球体に近い略多面体形状、略円筒形状などが挙げられる。例えば、筐体の形状が球体形状の場合、いずれの方向から計測機器１００を見ても外形が略円形形状である。図５において、筐体の形状は略球体形状である。例えば、筐体の直径は特に限定しない。ただし、各計測機器１００は予め他の計測機器１００の筐体の直径を記憶装置などに記憶してあることとする。本実施の形態では、各計測機器１００の筐体の直径は同一とする。
また、計測機器１００の３脚部分は、例えば伸縮することができる。計測機器１００の３脚部分の伸縮により計測機器１００の高さを変更することができる。計測機器１００は、３脚部分により、例えば、３０ｃｍから１３０ｃｍまでの高さを変更することができる。
駆動装置５０１は、回転軸５１０（図５中、ｚ軸に対応）を中心にパン方向ｄ１に回転するモータである。以下の説明では、パン方向ｄ１の回転角（図５中、ｘ軸に対する角度）を「回転角θh（θh＝０〜３６０°（度））」と表記する場合がある。ただし、駆動装置５０１が初期位置のときの正面方向とｘ軸方向とが一致しているものとする。
測定装置５０２は、チルト方向ｄ２に走査しながら光（例えば、レーザ）を物体に向けて照射し、反射光を受光するまでの時間を用いて自装置から物体までの距離を測定する２Ｄセンサである。チルト方向ｄ２は、チルト軸５２０を中心に回転する方向である。すなわち、測定装置５０２は、チルト軸５２０を中心に光学系（例えば、後述の図６に示す発光部６１１、受光部６１２等）を回転させながら、図５中の太線矢印で示す方向（照射方向）に光を照射する。
計測機器１００において、測定装置５０２は、パン方向ｄ１に対してチルト方向ｄ２が垂直となるように駆動装置５０１に取り付けられる。そして、測定装置５０２は、回転軸５１０を中心として円軌道に沿って移動される状態で、チルト方向ｄ２に走査しながら光（以下、「レーザ」という）を物体に向けて照射して物体までの距離を測定する。
この際、測定装置５０２は、チルト方向ｄ２に「０〜３６０°」の範囲でレーザを照射する。チルト角θvは、回転軸１１０に対するチルト方向ｄ２の角度である。より詳細に説明すると、例えば、測定装置５０２は、チルト方向ｄ２に０°から３６０°」まで所定の角度ずつ移動される度に、この計測を行う。例えば、所定角度が０．２５°の場合、測定装置５０２は、１周当たり２５［ｍｓｅｃ］で約１４４０点の計測を行う。また、測定装置５０２は、例えば、駆動装置５０１によってパン方向ｄ１に、「０〜３６０°」まで所定の角度ずつ移動される度に、この計測を行う。ただし、チルト方向とパン方向共に０°から３６０°計測する必要はない。どちらか一方が０から１８０°の計測を実施すれば、全方位の計測を行うことができる。また、全方位に限らず、角度を指定して計測範囲を制限してもよい。これにより、２Ｄセンサである測定装置５０２を利用して３Ｄ計測を行うことができる。
（計測機器１００のハードウェア構成例）
図６は、計測機器のハードウェア構成例を示すブロック図である。図６において、計測機器１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６０１と、メモリ６０２と、Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６０３と、駆動装置５０１と、測定装置５０２と、を有する。また、各構成部は、バス６００によってそれぞれ接続される。
ここで、ＣＰＵ６０１は、計測機器１００の全体の制御を司る。メモリ６０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびフラッシュＲＯＭなどを有する。具体的には、例えば、フラッシュＲＯＭやＲＯＭが各種プログラムを記憶し、ＲＡＭがＣＰＵ６０１のワークエリアとして使用される。メモリ６０２に記憶されるプログラムは、ＣＰＵ６０１にロードされることで、コーディングされている処理をＣＰＵ６０１に実行させる。
Ｉ／Ｆ６０３は、有線または無線のネットワークに接続され、ネットワーク４１０を介して他のコンピュータ（例えば、利用者のパーソナル・コンピュータ）に接続される。そして、Ｉ／Ｆ６０３は、ネットワークと自装置内部とのインターフェースを司り、他のコンピュータからのデータの入出力を制御する。なお、図５に示した制御装置５０３は、例えば、ＣＰＵ６０１と、メモリ６０２と、Ｉ／Ｆ６０３と、を含む。
駆動装置５０１は、図１に示したように、回転軸５１０を中心にパン方向ｄ１に回転するモータである。測定装置５０２は、発光部６１１と、受光部６１２と、駆動部６１３と、センサ制御部６１４と、を含む。発光部６１１は、レーザを照射する光源であり、例えば、半導体レーザである。受光部６１２は、反射光を受光する。駆動部６１３は、チルト軸５２０を中心にチルト方向ｄ２に発光部６１１を回転させる。センサ制御部６１４は、チルト方向ｄ２に走査しながらレーザを物体に向けて照射し、反射光を受光するまでの時間を用いて自装置から物体までの距離を測定する。センサ制御部６１４は、距離に基づいて座標系Ｃにおける物体の座標値を計測点の座標データとしてメモリ６０２などに出力する。
なお、計測機器１００は、上述した構成部のほかに、例えば、ディスクドライブ、ディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、入力装置、ディスプレイなどを有することにしてもよい。
つぎに、計測機器１００の設置例について説明する。本実施の形態では、２台以上の計測機器１００が設置される。
図７は、計測機器の設置例を示す説明図である。図７には、２台の計測機器１００が設置される場合の例を示す。上述したように、第１計測機器１００−１は、例えば、ｘ１軸、ｙ１軸、ｚ１軸のローカルな直交座標系である第１座標系Ｃ１を用いて計測点の位置を表す。また、上述したように、第２計測機器１００−２は、例えば、ｘ２軸、ｙ２軸、ｚ２軸のローカルな直交座標系である第２座標系Ｃ2を用いて計測点の位置を表す。
本実施の形態では、計測機器１００が２台の場合、２台の計測機器１００は、同一もしくは異なる高さの水平面上に設置され、水平方向の向きが揃えられる。すなわち、ｘ１軸とｘ２軸は向きが揃えられ、ｙ１軸とｙ２軸とは向きが揃えられるように第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とが設置される。
図７において、第１計測機器１００−１は、例えば、机の上などのように高い位置に配置する。これにより、第１計測機器１００−１は、例えば、第１計測機器１００−１からハッチで示す部分までの距離を計測することができる。図７において、第２計測機器１００−２は、机の下などのように低い位置に配置する。これにより、第２計測機器１００−２は、例えば、第２計測機器１００−２から黒い太線で示す部分までの距離を計測することができる。また、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とは、互いの距離を計測可能な位置関係である。
このように、高い位置からの３Ｄ計測と、低い位置からの３Ｄ計測との両方の３Ｄ計測が行われ、２台の計測機器１００によってオクルージョンにより計測されない場所が発生することを抑制することができる。
図８は、３Ｄ計測の例を示す説明図である。第１計測機器１００−１は、図５で説明したように、チルト軸５２０を中心に光学系を回転させながら光を照射する。第１計測機器１００−１は、光の照射した先にある物体までの距離を計測する。図８に示すように、第１計装機器１００−１は、無数の計測点までの距離を計測する。第１計測機器１００−１は、複数の計測点において第２計測機器１００−２までの距離を計測する。
（情報処理装置４０２のハードウェア構成例）
つぎに、情報処理装置４０２のハードウェア構成について説明する。図９では、情報処理装置４０２としてＰＣを例に挙げて説明するが、これに限らない、例えばスマートフォンやＰＤＡなどの端末装置４０１やサーバなどであってもよいし、計測機器１００であってもよく、特に限定しない。また、端末装置４０１のハードウェア構成については、情報処理装置４０２と同様であってもよいし、情報処理装置４０２から種々変更可能であり、詳細な説明を省略する。
図９は、情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。情報処理装置４０２は、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０２と、ＲＡＭ９０３と、ディスクドライブ９０４と、ディスク９０５と、を有する。情報処理装置４０２は、Ｉ／Ｆ９０６と、キーボード９０７と、マウス９０８と、ディスプレイ９０９と、を有する。また、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０２と、ＲＡＭ９０３と、ディスクドライブ９０４と、Ｉ／Ｆ９０６と、キーボード９０７と、マウス９０８と、ディスプレイ９０９とは、バス９００によってそれぞれ接続される。
ここで、ＣＰＵ９０１は、情報処理装置４０２の全体の制御を司る。ＲＯＭ９０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶する。ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１のワークエリアとして使用される。ディスクドライブ９０４は、ＣＰＵ９０１の制御にしたがってディスク９０５に対するデータのリード／ライトを制御する。ディスク９０５は、ディスクドライブ９０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。ディスク９０５としては、磁気ディスク、光ディスク、ＳＤカードなどの半導体媒体などが挙げられる。
Ｉ／Ｆ９０６は、通信回線を通じてＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットなどのネットワーク４１０に接続され、このネットワーク４１０を介して他の装置に接続される。そして、Ｉ／Ｆ９０６は、ネットワーク４１０と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する。Ｉ／Ｆ９０６には、例えばモデムやＬＡＮアダプタなどを採用することができる。
キーボード９０７やマウス９０８は、利用者の操作により、各種データの入力を受け付けるインターフェースである。ディスプレイ９０９は、ＣＰＵ９０１の指示により、データを出力するインターフェースである。
また、図示を省略するが、情報処理装置４０２には、カメラから画像や動画を取り込む入力装置やマイクから音声を取り込む入力装置、ディスプレイ９０９を介したタッチパネル式入力装置が設けられていてもよい。また、図示を省略するが、情報処理装置４０２には、プリンタなどの出力装置が設けられていてもよい。
また、本実施の形態では、情報処理装置４０２のハードウェア構成として、パーソナル・コンピュータを例に挙げているが、これに限らず、サーバなどであってもよい。情報処理装置４０２がサーバである場合、情報処理装置４０２と、利用者が操作可能な装置やディスプレイ９０９などと、がネットワーク４１０を介して接続されてもよい。
（システム４００の機能的構成例）
図１０は、システムの機能的構成例を示すブロック図である。上述したように、システム４００は、情報処理装置４０２と、端末装置４０１と、計測機器１００と、を有する。
まず、端末装置４０１について説明する。端末装置４０１は、入力受付部１０２１と、通信部１０２２と、記憶部１０３０と、を有する。入力受付部１０２１から通信部１０２２の処理は、例えば、図９に示すＣＰＵ９０１がアクセス可能なＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ディスク９０５などの記憶装置に記憶されたプログラムにコーディングされている。そして、ＣＰＵ９０１が記憶装置から該プログラムを読み出して、プログラムにコーディングされている処理を実行する。これにより、入力受付部１０２１から通信部１０２２の処理が実現される。また、入力受付部１０２１から通信部１０２２の処理結果は、例えば、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ディスク９０５などの記憶装置に記憶される。記憶部１０３０は、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ディスク９０５などの記憶装置に記憶される。
入力受付部１０２１は、キーボード９０７やマウス９０８、ディスプレイ９０９を介したタッチパネルなどの利用者による操作入力を受け付ける。具体的には、入力受付部１０２１は、例えば、利用者からの測定指示の入力を受け付ける。
また、通信部１０２２は、Ｉ／Ｆ９０６を用いて、入力受付部１０２１によって受け付けた測定指示を各計測機器１００に通知する。
つぎに、計測機器１００について説明する。計測機器１００は、通信部１０４１と、取得部１０４２と、記憶部１０５０と、を有する。通信部１０４１の処理は、例えば、図６に示すＣＰＵ６０１がアクセス可能なメモリ６０２などの記憶装置に記憶されたプログラムにコーディングされている。そして、ＣＰＵ６０１が記憶装置から該プログラムを読み出して、プログラムにコーディングされている処理を実行する。これにより、通信部１０４１の処理が実現される。また、通信部１０４１の処理結果は、例えば、メモリ６０２などの記憶装置に記憶される。記憶部１０５０は、メモリ６０２などの記憶装置に記憶される。取得部１０４２は、駆動装置５０１と測定装置５０２によって実現される。
通信部１０４１は、Ｉ／Ｆ６０３を用いて、端末装置４０１からの測定指示の通知に関する情報を受信する。
取得部１０４２は、測定指示の通知に関する情報が受信された場合、光を照射しながら走査すると共に物体から反射される反射光を用いて、自計測機器１００から物体までの距離に基づく計測点群の測位データを取得する。なお、取得部１０４２は、図１に示した取得部１１１である。
そして、通信部１０４１は、Ｉ／Ｆ６０３を用いて、取得部１０４２によって計測された計測点群の測位データを情報処理装置４０２へ送信する。
情報処理装置４０２は、制御部１０００と、記憶部１０１０と、を有する。制御部１０００は、取得部１００１と、導出部１００２と、判定部１００３と、特定部１００４と、算出部１００５と、変換部１００６と、合成部１００７と、生成部１００８と、出力部１００９と、を有する。制御部１０００の処理は、例えば、図９に示すＣＰＵ９０１がアクセス可能なＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ディスク９０５などの記憶装置に記憶されたプログラムにコーディングされている。そして、ＣＰＵ９０１が記憶装置から該プログラムを読み出して、プログラムにコーディングされている処理を実行する。これにより、制御部１０００の処理が実現される。また、制御部１０００の処理結果は、例えば、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ディスク９０５などの記憶装置に記憶される。
また、記憶部１０１０は、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ディスク９０５などによって実現される。記憶部１０１０には、例えば、計測機器１００からの各計測点群の測位データなどが記憶される。
各機能部の詳細な処理について、計測機器１００が２台の場合について説明した後に、計測機器１００が３台以上の場合について説明する。
まず、取得部１００１は、複数の計測機器１００の各々の計測機器１００について、計測機器１００によって計測された計測点群の測位データを取得する。具体的には、取得部１００１は、例えば、通信部１０４１によって送信された計測点群の測位データを受信してもよい。また、取得部１００１は、例えば、受信された計測点群の測位データを記憶する記憶部１０１０から計測点群の測位データを読み出してもよい。なお、本実施の形態では、情報処理装置４０２と計測機器１００とが異なる装置であるが、同一の装置である場合、取得部１００１は取得部１０４２として機能してもよい。
導出部１００２は、複数の計測機器１００の各々の計測機器１００について、計測機器１００によって計測された計測点群の測位データを用いて、その計測機器１００から他の計測機器１００までの距離の候補を導出する。距離を測距値とも称する。導出対象の計測機器１００から他の計測機器１００までの距離の候補をターゲット候補とも称する。導出部１００２は、図１に示した計測機器１００に含まれる導出部１１２と同じ機能を有する。
ここでは、具体的に導出部１００２によって他の計測機器１００までの距離の候補を求める方法として、２つの処理を例に挙げる。１つ目の距離を求める処理としては、距離が略同一の隣り合う計測点の集合に基づいてターゲット候補を導出する。なお、１つ目の距離を求める詳細な処理例については図１１を用いて後述する。２つ目の距離を求める詳処理としては、各計測点の距離を濃淡によって表した画像に含まれるターゲットの形状の濃淡に基づいて他の計測機器１００までの距離の候補を求める。なお、２つ目の距離を求める詳細な処理例については図１２を用いて後述する。
特定部１００４は、第１計測機器１００−１についてのターゲット候補と、第２計測機器１００−２についてのターゲット候補と、に基づいて、第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。上述したように、位置Ｐ12は、第１座標系Ｃ1における第２座標系Ｃ2の原点の位置である。この位置は、並進成分とも称する。なお、特定部１００４は、第１計測機器１００−１に含まれる特定部１１３と同じ機能を有する。図１０において、第１計測機器１００−１によるターゲット候補と第２計測機器１００−２によるターゲット候補とは、導出部１００２によって導出されるが、図１に示すように各計測機器１００によって導出させてもよい。
第１計測機器１００−１についてのターゲット候補と、第２計測機器１００−２についてのターゲット候補と、が一致している場合、特定部１００４は、第１計測機器１００−１によるターゲット候補に対応する計測点に第２計測機器１００−２があると判定する。そこで、特定部１００４は、判定部１００３によって、例えば、第１計測機器１００−１による各ターゲット候補と、第２計測機器１００−２による各ターゲット候補と、の一致判定を行う。具体的には、判定部１００３は、例えば、第１計測機器１００−１による各ターゲット候補と、第２計測機器１００−２による各ターゲット候補と、の一致を判定する。なお、ターゲット候補の一致判定例については、図１３を用いて後述する。
特定部１００４は、判定部１００３によって一致すると判定されたターゲット候補についての計測点の測位データに基づいて、第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。ターゲット候補についての計測点の測位データは、ターゲット候補を導出するために用いた計測点の測位データである。
上述したように、計測機器１００が２台の場合、前提条件として、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とは、同一もしくは異なる高さの水平面上に設置される。そして、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とは、水平方向の向きが同じとする。すなわち、第１座標系Ｃ1と第２座標系Ｃ2とにおいてｘ軸方向とｙ軸方向とが揃った状態となる。
つぎに、変換部１００６は、特定部１００４によって特定された第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12に基づいて、第２計測点群の測位データＤ2kを、第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データに変換する。ここで、第１座標系Ｃ1における測位データに変換された変換後の計測点群の測位データはＤ’と表す。例えば、変換後の第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データはＤ’2kと表す。このように、第２計測点群の測位データＤ2kが座標変換され、情報処理装置４０２は、第１計測点群の測位データＤ1kと、第２計測点群の測位データＤ’2kとを同じ第１座標系Ｃ1の情報として扱うことができる。
具体的には、変換部１００６は、特定部１００４によって特定された第２計測機器１００−２の位置Ｐ12に基づいて、第２計測点群の測定データＤ2kを、第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。より詳細に説明すると、変換部１００６は、以下式（１）によって第２計測点群の測定データＤ2kを第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。
Ｄ’2k＝Ｐ12＋Ｄ2k・・・式（１）
そして、合成部１００７は、変換部１００６によって変換された第２計測点群の測位データＤ’2kと、第１計測機器１００−１によって計測された計測点群の測位データＤ1kと、を合成する。これにより、第１座標系Ｃ1で表された計測点群の測位データが合成される。なお、合成部１００７は、変換部１００６によって変換された計測点群の測位データをＩＰＣ（Ｉｎｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｔ Ｐｏｉｎｔ）などによって微調整した後に合成する処理を行ってもよい。
また、生成部１００８は、合成された計測点群の測位データに基づいて、合成された各計測点の測位データによって特定される距離に応じて濃淡を付けた画像を示す画像情報を生成する。出力部１００９は、画像情報を出力する。なお、濃淡を付けた画像例は図１２のようになるため、詳細な説明を省略する。また、濃淡を付けた画像に限らず、合成された各計測点の測位データによって特定される距離に応じた色を付けた画像などであってもよい。具体的には、出力部１００９は、例えば、画像情報が示す画像をディスプレイ９０９などに表示する。なお、生成部１００８や出力部１００９の処理についてはＣＡＤなどによって実現してもよい。
つぎに、計測機器１００が３台以上の場合について説明する。計測機器１００が３台以上の場合、各計測機器１００は、同一もしくは異なる高さの水平面上に設置される。計測機器１００の各座標系Ｃの２軸の向きは平行であってもよいし、平行でなくてもよい。計測機器１００が３台以上の場合の例として計測機器１００が３台の場合を例に挙げて説明する。取得部１００１から導出部１００２までの処理は２台の場合と同じであり、３台の場合も同様に計測機器１００の各々について処理を行う。
２台の場合と同様に、特定部１００４は、第１座標系Ｃ1における第３計測機器１００−３の位置Ｐ13を特定する。位置Ｐ13は、第１座標系Ｃ1における第３座標系Ｃ3の原点の位置である。
つぎに、特定部１００４は、第３計測機器１００−３から第１計測機器１００−１までの距離の候補と、第１計測機器１００−１から第３計測機器１００−３までの距離の候補と、に基づいて、第１座標系Ｃ1における第３計測機器１００−３の位置Ｐ13を特定する。第３計測機器１００−３から第１計測機器１００−１までの距離の候補は、例えば、第３計測点群の測位データＤ3kに基づいて導出部１００２によって導出される。
そして、特定部１００４は、第３計測機器１００−３から計測機器１００までの距離の候補と、第２計測機器１００−２から計測機器１００までの距離の候補と、に基づいて、第２座標系Ｃ2における第３計測機器１００−３の位置Ｐ23を特定する。位置Ｐ23は、第２座標系Ｃ2における第３座標系Ｃ3の原点の位置である。
特定部１００４による計測機器１００の位置の特定方法は、２台の場合の処理と同じであるため、詳細な説明を省略する。
変換部１００６は、第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2kを、第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。具体的には、変換部１００６は、位置Ｐ12と、位置Ｐ13と、第２座標系Ｃ2における第３計測機器１００−３の位置Ｐ23と、に基づいて、２計測点群の測位データＤ2kを２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。より詳細に説明すると、変換部１００６は、第２計測点群の測位データＤ2kを、以下式（２）により、２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。
Ｄ’2k＝Ｐ12＋Ｒ2×Ｄ2k・・・式（２）
Ｒ2は、第１座標系Ｃ1の２軸が第２座標系Ｃ2の２軸に平行となるように変換可能な変換行列を表す。具体的にＲ2は、第１座標系Ｃ1のｘ軸を、第２座標系Ｃ2のｘ軸と平行となるようにθ回転させることが可能な変換行列である。変換行列Ｒ2は以下式（３）である。式（３）によって示す変換行列Ｒ2は、３次元空間におけるｘ軸をｙ軸に向ける方向のｚ軸周りの回転を表す回転行列である。
Figure 2018112432
ここで、変換行列については算出部１００５によって算出される。算出部１００５は、例えば、位置Ｐ12と、位置Ｐ13と、位置Ｐ23と、に基づいて、変換行列Ｒ2を算出する。より詳細に説明すると、例えば、以下式（４）によって上記式（３）のθが求まり、変換行列Ｒ2が導かれる。
Ｒ2×Ｐ23＝Ｐ13−Ｐ12・・・式（４）
Ｄ’2kに第１座標系Ｃ1における第３計測機器１００−３の位置Ｐ13が含まれ、Ｄ2kに第２座標系Ｃ2における第３計測機器１００−３の位置Ｐ23が含まれているとすることにより、上記式（４）が得られる。なお、各計測機器１００により取得された各計測点群の測位データに基づいて、第２計測点群の測位データＤ2kを第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する例を図１５に示す。
合成部１００７は、第１計測点群の測位データＤ1kと、変換部１００６によって変換された第２計測点群の測位データＤ2kと、を合成する。このように、３台の計測機器１００によって得られた各計点群の測位データを用いて２台の計測機器１００によって得られた各計測点群の測位データを容易に合成させることができる。
ここまで、３台の計測機器１００によって得られた各計測点群の測位データを用いて２台の計測機器１００によって得られた各計測点群の測位データが合成される例について説明した。つぎに、３台の計測機器１００によって得られた各計測点群の測位データを用いて３台の計測機器１００によって得られた各計測点群の測位データが合成される例について説明する。
特定部１００４は、第３計測機器１００−３から計測機器１００までの距離の候補と、第２計測機器１００−２から計測機器１００までの距離の候補と、に基づいて、第３座標系Ｃ3における第２計測機器１００−２の位置Ｐ32を特定する。位置Ｐ32は、第３座標系Ｃ3における第２座標系Ｃ2の原点の位置である。
変換部１００６は、位置Ｐ12と位置Ｐ13とＰ32に基づいて、第３計測点群の測位データＤ3kを第３計測点群の測位データＤ’3kに変換する。具体的には、変換部１００６は、例えば、第２計測点群の測位データＤ2kを第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する処理と同様に、第３計測点群の測位データＤ3kを第３計測点群の測位データＤ’3kに変換する。より詳細に説明すると、例えば、算出部１００５は、第１座標系Ｃ1の２軸が第３座標系Ｃ3の２軸に平行となるように変換可能な変換行列を算出する。具体的には、算出部１００５は、その変換行列を以下式（５）によって算出する。その変換行列はＲ3と表す場合がある。
Ｒ3×Ｐ32＝Ｐ12−Ｐ13・・・式（５）
そして、変換部１００６は、算出部１００５によって算出された変換行列Ｒ3と、位置Ｐ13とに基づいて、第３計測点群の測位データＤ3kを、第３計測点群の測位データＤ’3kに変換する。具体的には、変換部１００６は、例えば、以下式（６）によって第３計測点群の測位データＤ3kを、第３計測点群の測位データＤ’3kに変換する。
Ｄ’3k＝Ｐ13＋Ｒ3×Ｄ3k・・・式（６）
計測機器１００が３台以上の場合、特定部１００４は、位置Ｐ12と、第１座標系Ｃ1における第Ｍ計測機器１００の位置Ｐ1Mと、第Ｍ計測機器１００の第Ｍ座標系ＣMにおける第２計測機器１００−２の位置ＰM2と、を特定する。Ｍは３〜ｓのいずれかである。位置Ｐ1Mは第１座標系Ｃ1における第Ｍ座標系ＣMの原点の位置である。位置ＰM2は第Ｍ座標系ＣMにおける第２座標系Ｃ2の原点の位置である。
つぎに、変換部１００６は、第Ｍ座標系ＣMにおける第Ｍ計測点群の測位データＤMkを、第１座標系Ｃ1における第Ｍ計測点群の測位データＤ’Mkに変換する。具体的には、算出部１００５は、特定部１００４によって特定された位置Ｐ12と、位置Ｐ1Mと、位置ＰM2と、に基づいて、第１座標系Ｃ1の２軸が第Ｍ座標系ＣMの２軸に平行となるように変換可能な変換行列を算出する。具体的には、算出部１００５は、その変換行列を以下式（７）によって算出する。その変換行列はＲMと表す場合がある。
ＲM×ＰM2＝Ｐ12−Ｐ1M・・・式（７）
変換部１００６は、変換行列ＲMと、位置Ｐ1Mと、に基づいて、第Ｍ計測点群の測位データＤMkを、第Ｍ計測点群の測位データＤ’Mkに変換する。具体的には、変換部１００６は、例えば、以下式（８）によって第３計測点群の測位データＤMkを、第３計測点群の測位データＤ’Mkに変換する。
Ｄ’Mk＝Ｐ1M＋ＲM×ＤMk・・・式（８）
そして、合成部１００７は、変換部１００６によって変換された第２計測点群の測位データＤ’2kから第Ｎ計測点群の測位データＤ’Nkと、第１計測機器１００−１によって計測された第１計測点群の測位データＤ1kと、を合成する。また、２台の場合と同様に、合成部１００７は、変換部１００６によって変換された各計測点群の測位データをＩＰＣなどによって微調整した後に合成する処理を行ってもよい。より具体的には、合成部１００７は、例えば、以下式（９）によって微調整を行う。
Ｄ’’nk＝ＡICP×Ｄ’nk・・・式（９）
Ｄ’’nkはＩＰＣによる調整後の計測点群の測位データを表す。なお、２≦ｎ≦Ｎである。例えば、測位データＤ’’2kは、測位データＤ’’21から測位データＤ’ ’2sの集合である。ＡICPは、微調整を行うための予め定められた係数の行列である。
そして、合成部１００７は、微調整後の計測点群の測位データＤ’’nkと、第１計測機器１００−１によって計測された第１計測点群の測位データＤ1kと、を合成する。具体的には、合成部１００７は、例えば、以下式（１０）によって合成を行う。
Ｄ＝ＳＵＭ｛Ｄ1k，Ｄ’’2k，・・・，Ｄ’’Nk｝・・・式（１０）
Ｄは、合成後の各計測点群の測位データである。なお、異なる計測機器による計測点間は異なる場合が多い。このため、測位データＤは、例えばＮ×ｋの計測点の測位データを有する。
合成部１００７から出力部１００９までの処理については、計測機器１００が２台の場合と３台以上の場合とで同じであるため、詳細な説明を省略する。
また、本実施の形態では、情報処理装置４０２が、取得部１００１から出力部１００９による各処理を行っているが、これに限らない。例えば、導出部１００２については、各計測機器１００によって行われてもよい。また、例えば、図１に示したように、複数の計測機器１００のうちのいずれかの計測機器１００が、特定部１００４の処理や特定部１００４から変換部１００６までの処理を行ってもよく、種々変更可能である。
図１１は、ターゲット候補の導出例を示す説明図（その１）である。図１１（１）には、ターゲットの形状を有する物体が計測機器１００から１０ｍ先にいる例を示す。図１１（２）には、ターゲットの形状を有する物体が計測機器１００から２０ｍ先にいる例を示す。
ここで、上述したように、例えば計測機器１００の筐体の直径を１９０ｍｍとする。また、チルト方向ｄ２およびパン方向ｄ１の分解能を０．２５°とする。すなわち、上述したように、測定機器は、チルト方向ｄ２に「０〜３６０°」の範囲で０．２５°移動される都度レーザを照射する。また、測定機器は、パン方向ｄ１に、「０〜３６０°」の範囲で０．２５°移動される都度、計測を行う。
距離と、計測機器１００の筐体の形状に応じた各方向の計測点の数とを対応付けた情報が予め記憶部１０１０などに記憶されてある。
導出部１００２は、各計測点群の測位データから略同一の距離の隣り合う計測点の集合を抽出する。図１１（１）および図１１（２）の例ではハッチが付された計測点は、略同一の距離で隣り合う計測点の集合である。そして、導出部１００２は、抽出した計測点の集合の各々について、抽出した集合についての距離に基づいて、記憶部１０１０から計測機器１００の筐体の形状に応じた各方向の計測点の数を取得する。抽出した集合についてのされる距離とは、計測機器１００から抽出した集合に含まれる計測点までの距離である。つぎに、導出部１００２は、抽出した集合に含まれる各方向の計測点の数と、取得した各方向の計測点の数が一致する場合、抽出した集合についての距離をターゲット候補として抽出する。ターゲット候補には、抽出した集合が対応付けられて記憶部１０１０などに記憶される。
図１１（１）に示すように、１０ｍ先に計測機器１００の筐体の形状と同様の形状の物体がある場合、物体に対応する隣り合う計測点間の距離は４３．６ｍｍであり、各方向の計測点の数は３〜４個である。導出部１００２は、抽出した集合についての距離が１０ｍの場合、各方向の計測点の数が３〜４個であれば、抽出した集合についての距離をターゲット候補とする。
図１１（２）に示すように、２０ｍ先に計測機器１００の筐体の形状と同様の形状の物体がある場合、物体に対応する隣り合う計測点間の距離は８７．２ｍｍであり、各方向の計測点の数は２個である。導出部１００２は、抽出した集合に含まれる計測点の距離が２０ｍの場合、各方向の計測点の数が２個であれば、抽出した集合についての距離をターゲット距離とする。
図１２は、ターゲット候補の導出例を示す説明図（その２）である。図１２（１）に示すように、導出部１００２は、第１計測機器１００−１についての計測点群の各計測点の距離に応じて濃淡を付けた画像を示す画像情報を生成する。図１２（２）に示すように、導出部１００２は、画像情報が示す画像から、濃淡変化量に基づいてエッジ検出を行う。図１２（３）に示すように、導出部１００２は、エッジ検出によって検出されたエッジから、Ｈｏｕｇｈ変換などによって円検出を行う。
つぎに、図１２（４）に示すように、導出部１００２は、画像情報が示す画像から、検出された円内部の画像を抽出する。つづいて、図１２（５）に示すように、導出部１００２は、検出された円の大きさに応じた理想のターゲットの濃淡画像を示す画像情報を取得する。ここで、記憶部１０１０には、予め円の大きさ別に、理想のターゲットの濃淡画像を示す画像情報が記憶されてある。図１２（６）に示すように、導出部１００２は、抽出した画像と、取得した画像情報が示す画像と、の濃淡の差が閾値以下であれば、抽出した画像がターゲットであると判断する。そして、導出部１００２は、ターゲットであると判断された円の画像の濃淡に応じた距離を、他の計測機器１００までの距離の候補として抽出する。
図１３は、計測機器間の距離の判定例を示す説明図である。測定対象の空間に計測機器１００の筐体の形状と似た形状の物体がある場合がある。図１３に示すように、例えば、筐体の形状が球体形状の場合、計測機器１００の筐体の形状と似た形状の物体はボールなどが挙げられる。導出部１００２は、計測機器１００から似た形状の物体までの距離もターゲット候補として抽出する。このため、計測機器１００が２台であっても各計測機器１００についてのターゲット候補の数は、２以上ある場合がある。
図１３の例では、導出部１００２は、例えば、ターゲット候補として、測距値Ｌ11と測距値Ｌ12と測距値離Ｌ13とを導出する。導出部１００２は、例えば、ターゲット候補として、測距値Ｌ21と測距値Ｌ22と測距値Ｌ23とを導出する。
そして、判定部１００３は、第１計測機器１００−１についての測距値Ｌ11と測距値Ｌ12と測距値Ｌ13と、第２計測機器１００−２についての測距値Ｌ21と測距値Ｌ22と測距値Ｌ23との一致を判定する。図１３の例では、判定部１００３は、測距値Ｌ22と測距値Ｌ12とが一致すると判定する。このように、計測機器１００の形状と同様な形状を有する物体までの距離が抽出されても、一致判定によって計測機器１００間の距離が一意に特定可能である。
図１４は、計測機器が２台の場合における測位データの座標変換例を示す説明図である。図１４に示すように、計測機器１００が２台の場合、前提条件として、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とは、同一もしくは異なる高さの水平面上に設置される。そして、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とは、水平方向の向きが同じとする。すなわち、第１座標系Ｃ1のｘ１軸の方向およびｙ１軸の方向と、第２座標系Ｃ2のｘ２軸の方向およびｙ２軸の方向とが揃っている。
特定部１００４は、一致した距離と、一致した距離に対応する計測点の集合に基づいて、第１座標系Ｃ1においての第２座標系Ｃ2の原点の位置Ｐ12を算出する。一致した距離は、第１計測機器１００−１の外形面から第２計測機器１００−２の外形面までの距離である。より詳細に説明すると、特定部１００４は、第１計測機器１００−１の外形面と第１座標系Ｃ1の原点の距離と、一致した距離と、第２計測機器１００−２の外形面と第２座標系Ｃ2の原点の距離と、を合計した距離を算出する。そして、特定部１００４は、第１座標系Ｃ1の原点から算出した距離を加算した位置を位置Ｐ12として算出する。
そして、変換部１００６は、位置Ｐ12に基づいて、第２座標系Ｃ2における第２計測点群のデータを、第１座標系Ｃ1における第２計測点群のデータに変換する。具体的には、変換部１００６は、上述した式（１）を用いて変換する。図１４に示すように、計測点ｐの測位データＤ2pが、測位データＤ’2pに変換される。
図１５は、計測機器が３台の場合における測位データの座標変換例を示す説明図である。上述したように、図１５に示すθは、第１座標系Ｃ1のｘ１軸およびｙ１軸が第２座標系Ｃ2のｘ２軸およびｙ２軸と平行になるために、第１座標系Ｃ1をｚ１軸方向に回転させる角度である。
ここで、第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データＤ’2pに第１座標系Ｃ1における第３計測機器１００−３の位置Ｐ13が含まれるとする。また、第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2pに第２座標系Ｃ2における第３計測機器１００−３の位置Ｐ23が含まれるとする。このように、Ｄ’2p＝位置Ｐ13と、Ｄ2p＝位置Ｐ23とすると、上記式（４）が得られる。
算出部１００５は、上記式（４）によって変換行列Ｒ2を算出する。そして、変換部１００６は、算出部１００５によって算出された変換行列Ｒ2を、上記式（２）に与える。変換部１００６は、上記式（２）によって、第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2kを、第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。
図１６は、広域な空間を計測する場合の計測範囲の広げ方を示す説明図である。図１６において、広域な空間を２台の計測機器１００によって計測する例を示す。広域な空間とは、例えば、体育館のような広い場所や屋外などが挙げられる。２台の計測機器１００のうち一方の計測機器１００が他方の計測機器１００の位置を把握することができるため、利用者が例えば交互に計測機器１００を手動で移動させることにより計測範囲を広げることができる。
一連の合成処理のタイミングについては、後述する図１７で説明するため、図１６において詳細な説明を省略する。一連の合成処理とは、一方の計測機器１００から見た他方の計測機器１００の位置を特定し、特定した位置に基づいて測位データの座標変換を行い、座標変換後のデータを合成するまでの処理である。
具体的には、ステップＳ１６０１において、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とが配置される。そして、ステップＳ１６０１において、第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とがそれぞれ３Ｄ計測を行う。
つぎに、ステップＳ１６０２において、第１計測機器１００−１が、例えば、利用者によって手動で移動される。そして、移動された位置において第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とがそれぞれ３Ｄ計測を行う。
ステップＳ１６０３において、第２計測機器１００−２が、例えば、利用者によって手動で移動される。そして、第１計測機器１００−１と、移動された位置において第２計測機器１００−２とがそれぞれ３Ｄ計測を行う。ステップＳ１６０３において、例えば情報処理装置４０２が、３Ｄ計測によって得られた各計測点群の測位データに基づいて、第１計測機器１００−１から見た第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。
ステップＳ１６０４において、第１計測機器１００−１が、例えば、利用者によって手動で移動される。そして、移動された位置において第１計測機器１００−１と第２計測機器１００−２とがそれぞれ３Ｄ計測を行う。ステップＳ１６０４において、例えば情報処理装置４０２が、３Ｄ計測によって得られた各計測点群の測位データに基づいて、第１計測機器１００−１から見た第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。
情報処理装置４０２は、一方の計測機器１００から見た他方の計測機器１００の位置を把握することができれば、計測機器１００の移動量を特定することができる。図１６の例では、計測機器１００を交互に移動させる例を示したが、一方の計測機器１００から見た他方の計測機器１００の位置を特定可能であれば、交互でなくてもよい。例えば、第１計測機器１００−１→第２計測機器１００−２→第１計測機器１００−１→第１計測機器１００−１→第２計測機器１００−２→第２計測機器１００−２などの順番で計測機器１００が移動されてもよい。なお、ここでは計測機器１００は、利用者によって手動で移動される例で説明したが、これに限らず、自動で移動可能な機構を有していてもよい。つぎに、図１６のように移動させる場合における計測処理と合成処理とのタイミングについて説明する。
図１７は、計測処理と合成処理とのタイミングを示す説明図である。図１７（１）と図１７（２）には、計測処理および統合処理とが行われるタイミングを示す。図１７（１）には、ステップごとに計測処理が行われた後に統合処理が行われる例を示す。図１７（２）には、ステップごとに計測処理が行われ、すべてのステップが終了した後に統合処理が行われる例を示す。
まず、図１７（１）について詳細に説明する。ステップＳ１７０１において、各計測機器１００が３Ｄ計測を行う。ステップＳ１７０１において、情報処理装置４０２は、各計測機器１００によって計測された測位データの合成処理を行う。
つぎに、ステップＳ１７０２において、いずれかの計測機器１００が移動される。そして、ステップＳ１７０２において、各計測機器１００が３Ｄ計測を行う。ステップＳ１７０２において、情報処理装置４０２は、各計測機器１００によって計測された測位データの合成処理を行う。
そして、ステップＳ１７０ｍにおいて、いずれかの計測機器１００が移動される。つぎに、ステップＳ１７０ｍにおいて、各計測機器１００が３Ｄ計測を行う。ステップＳ１７０ｍにおいて、情報処理装置４０２は、各計測機器１００によって計測された測位データの合成処理を行う。
最後に、情報処理装置４０２は、各ステップＳ１７０１からＳ１７０ｍにおいて合成された各測位データに対する合成処理を行う。
つぎに、図１７（２）について詳細に説明する。ステップＳ１７１１において、各計測機器１００が３Ｄ計測を行う。
つぎに、ステップＳ１７１２において、いずれかの計測機器１００が移動される。そして、ステップＳ１７１２において、各計測機器１００が３Ｄ計測を行う。ステップＳ１７１２において、情報処理装置４０２は、各計測機器１００によって計測された測位データの合成処理を行う。
そして、ステップＳ１７１ｍにおいて、いずれかの計測機器１００が移動される。ステップＳ１７１ｍにおいて、各計測機器１００が３Ｄ計測を行う。
最後に、情報処理装置４０２は、各ステップＳ１７１１からＳ１７１ｍにおいて計測された測位データに対する合成処理を行う。情報処理装置４０２は、例えば、ステップ別に計測された測位データに対する合成処理を行った後に、ステップごとの合成した測位データに対して合成処理を行ってもよい。
図１７（１）に示すように、情報処理装置４０２は、各ステップにおいて測位データを合成した後に、つぎのステップに移行し、最後にすべてのステップについての測位データを合成してもよい。また、図１７（２）に示すように、情報処理装置４０２は、各ステップにおいて測位データを最後に合成してもよい。
（端末装置４０１が行う処理手順例）
図１８は、端末装置が行う処理手順例を示すフローチャートである。端末装置４０１は、利用者からの操作入力を受け付ける（ステップＳ１８０１）。つぎに、端末装置４０１は、受け付けた利用者からの操作入力に応じて各計測機器１００に対して計測開始を指示し（ステップＳ１８０２）、一連の処理を終了する。例えば、利用者は、いずれかの計測機器１００を移動する度に、端末装置４０１を操作して各計測機器１００の計測を開始させてもよい。
（計測機器１００が行う処理手順例）
図１９は、計測機器が行う処理手順例を示すフローチャートである。計測機器１００は、例えば、端末装置４０１から計測開始指示を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１９０１）。端末装置４０１から計測開始指示を受け付けていないと判断された場合（ステップＳ１９０１：Ｎｏ）、計測機器１００は、ステップＳ１９０１へ戻る。
端末装置４０１から計測開始指示を受け付けたと判断された場合（ステップＳ１９０１：Ｙｅｓ）、計測機器１００は、３Ｄ計測を行う（ステップＳ１９０２）。計測機器１００は、測位データを送信し（ステップＳ１９０３）、一連の処理を終了する。
（情報処理装置４０２が行う処理手順例）
図２０および図２１は、情報処理装置が行う処理手順例を示すフローチャートである。ここでは、図１８に示すステップ別に測位データを合成する際の各ステップにおける合成処理について説明する。
情報処理装置４０２は、第１計測機器１００−１から第Ｎ計測機器１００−Ｎからそれぞれの計測点群の測位データを取得する（ステップＳ２００１）。つぎに、情報処理装置４０２は、各第１計測機器１００−１から第Ｎ計測機器１００−Ｎについてターゲット候補を導出する（ステップＳ２００２）。
そして、情報処理装置４０２は、Ｓ＝１、Ｔ＝２とする（ステップＳ２００３）。情報処理装置４０２は、並進成分の特定処理を行う（ステップＳ２００４）。並進成分の特定処理の詳細な処理手順については図２２に示す。並進成分の特定処理では、第Ｓ計測機器１００−Ｓから見た第Ｔ計測機器１００−Ｔの位置ＰSTを特定する。ステップＳ２００４において、情報処理装置４０２は、第１計測機器１００−１から見た第２計測機器１００−２の位置Ｐ12を特定する。第１計測機器１００−１から見た第２計測機器１００−２の位置Ｐ12は、上述したように、第１計測機器１００−１で用いる第１座標系Ｃ1における第２計測機器１００−２の位置Ｐ12である。
情報処理装置４０２は、計測機器１００の数Ｎ＞２であるか否かを判断する（ステップＳ２００５）。計測機器１００の数Ｎ＞２でないと判断された場合（ステップＳ２００５：Ｎｏ）、情報処理装置４０２は、位置Ｐ12に基づいて、第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2kを、第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データＤ’2kに変換し（ステップＳ２００６）、ステップＳ２００７へ移行する。ステップＳ２００６において、情報処理装置４０２は、式（１）によって第２計測点群の測位データＤ2kを、第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。
ステップＳ２００５において、計測機器１００の数Ｎ＞２であると判断された場合（ステップＳ２００５：Ｙｅｓ）、情報処理装置４０２は、図２１に示すステップＳ２１０１へ移行する。
情報処理装置４０２は、Ｍ＝３とする（ステップＳ２１０１）。つぎに、情報処理装置４０２は、Ｍ＜計測機器１００の数Ｎであるか否かを判断する（ステップＳ２１０２）。Ｍは対象の計測機器１００を示すインクリメント用の演算子である。Ｍ＜計測機器１００の数Ｎであると判断された場合（ステップＳ２１０２：Ｙｅｓ）、情報処理装置４０２は、Ｓ＝１、Ｔ＝Ｍとする（ステップＳ２１０３）。
そして、情報処理装置４０２は、並進成分の特定処理を行う（ステップＳ２１０４）。ステップＳ２１０４において、情報処理装置４０２は、第１計測機器１００−１から見た第Ｍ計測機器１００の位置Ｐ1Mを特定する。
情報処理装置４０２は、Ｓ＝２、Ｔ＝Ｍとする（ステップＳ２１０５）。情報処理装置４０２は、並進成分の特定処理を行う（ステップＳ２１０６）。ステップＳ２１０５において、情報処理装置４０２は、第２計測機器１００−２から見た第Ｍ計測機器１００の位置Ｐ2Mを特定する。つぎに、情報処理装置４０２は、第Ｍ計測機器１００−Ｍから見た第２計測機器１００の位置ＰM2を特定する（ステップＳ２１０７）。ステップＳ２１０６において第２計測機器１００−２と第Ｍ計測機器１００−Ｍとの間の距離の一致判定済みである。このため、ステップＳ２１０７において、情報処理装置４０２は、ステップＳ２１０６における距離の一致判定結果に基づいて、第Ｍ計測機器１００−Ｍから見た第２計測機器１００の位置ＰM2を特定する。
情報処理装置４０２は、Ｍ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ２１０８）。Ｍ＝３でないと判断された場合（ステップＳ２１０８：Ｎｏ）、情報処理装置４０２は、ステップＳ２１１１へ移行する。Ｍ＝３であると判断された場合（ステップＳ２１０８：Ｙｅｓ）、情報処理装置４０２は、第１座標系Ｃ1のｘ軸およびｙ軸を第２座標系Ｃ2のｘ軸およびｙ軸と平行となるように変換可能な変換行列Ｒ2を算出する（ステップＳ２１０９）。ステップＳ２１０９において、情報処理装置４０２は、上記式（４）によって変換行列Ｒ2を算出する。
そして、情報処理装置４０２は、変換行列Ｒ2に基づいて、第２座標系Ｃ2における第２計測点群の測位データＤ2kを第１座標系Ｃ1における第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する（ステップＳ２１１０）。ステップＳ２１１０において、情報処理装置４０２は、上記式（２）によって第２計測点群の測位データＤ2kを第２計測点群の測位データＤ’2kに変換する。
情報処理装置４０２は、第１計測機器１００−１の第１座標系Ｃ1のｘ軸およびｙ軸を第Ｍ計測機器１００の第Ｍ座標系ＣMのｘ軸およびｙ軸と平行となるように変換可能な変換行列ＲMを算出する（ステップＳ２１１１）。ステップＳ２１１１において、情報処理装置４０２は、上記式（７）によって、変換行列ＲMを算出する。
そして、情報処理装置４０２は、変換行列ＲMに基づいて、第Ｍ計測機器１００の第Ｍ座標系ＣMの第Ｍ計測点群の測位データＤMkを第１座標系Ｃ1の第Ｍ計測点群の測位データＤ’Mkに変換する（ステップＳ２１１２）。ステップＳ２１１２において、情報処理装置４０２は、上記式（８）によって、第Ｍ計測点群の測位データＤMkを第Ｍ計測点群の測位データＤ’Mkに変換する。つぎに、情報処理装置４０２は、Ｍ＝Ｍ＋１とし（ステップＳ２１１３）、ステップＳ２１０２へ戻る。
ステップＳ２１０２において、Ｍ＜計測機器１００の数Ｎでないと判断された場合（ステップＳ２１０２：Ｎｏ）、情報処理装置４０２は、図２０に示すステップＳ２００７へ移行する。
つぎに、情報処理装置４０２は、第２計測機器１００−２から第Ｎ計測機器１００について、変換後の測位データをＩＰＣで微調整する（ステップＳ２００７）。ステップＳ２０７において、情報処理装置４０２は、上記式（９）によって調整後の測位データＤ’’ｎｋを得る。
そして、情報処理装置４０２は、第１計測機器１００−１から第２計測機器１００−２についての測位データを合成し（ステップＳ２００８）、一連の処理を終了する。ステップＳ２００８において、情報処理装置４０２は、例えば、上記式（１０）によって測位データＤを得る。測位データＤは、上述したように、測位データＤ1kから測位データＤ’’Nkの集合である。
図２２は、並進成分の特定処理の詳細な説明を示すフローチャートである。並進成分の特定処理は、図２０のステップＳ２００４、図２１のステップＳ２１０４およびステップＳ２１０５に示す。並進成分の特定処理では、第Ｓ計測機器１００−Ｓから見た第Ｔ計測機器１００−Ｔの位置ＰSTを特定する。
まず、情報処理装置４０２は、Ｉ＝第Ｓ計測機器１００−Ｓのターゲット候補数とする（ステップＳ２２０１）。そして、情報処理装置４０２は、Ｊ＝第Ｔ計測機器１００−Ｔのターゲット候補数とする（ステップＳ２２０２）。つぎに、情報処理装置４０２は、ｉ＝１とする（ステップＳ２２０３）。ｉは、第Ｓ計測機器１００−Ｓのターゲット候補を順に選択するためのインクリメント演算子である。
情報処理装置４０２は、ｉ≦Ｉであるか否かを判断する（ステップＳ２２０４）。ｉ≦Ｉであると判断された場合（ステップＳ２２０４：Ｙｅｓ）、情報処理装置４０２は、ｊ＝１とする（ステップＳ２２０５）。情報処理装置４０２は、ｊ≦Ｊであるか否かを判断する（ステップＳ２２０６）。
ｊ≦Ｊであると判断された場合（ステップＳ２２０６：Ｙｅｓ）、情報処理装置４０２は、第Ｓ計測機器１００−Ｓについてのターゲット候補ｉ番目の測距値ＬSiを取得する（ステップＳ２２０７）。情報処理装置４０２は、第Ｔ計測機器１００−Ｔについてのターゲット候補ｊ番目の測距値ＬTjを取得する（ステップＳ２２０８）。情報処理装置４０２は、｜ＬSi−ＬTj｜＜εであるか否かを判断する（ステップＳ２２０９）。
｜ＬSi−ＬTj｜＜εであると判断された場合（ステップＳ２２０９：Ｙｅｓ）、情報処理装置４０２は、第Ｓ計測機器１００−Ｓから見た第Ｔ計測機器１００−Ｔの位置ＰSTを特定し（ステップＳ２２１０）、一連の処理を終了する。
ステップＳ２２０９において、｜ＬSi−ＬTj｜＜εでないと判断された場合（ステップＳ２２０９：Ｎｏ）、情報処理装置４０２は、ｊ＝ｊ＋１とし（ステップＳ２２１１）、ステップＳ２２０６へ戻る。
ステップＳ２２０６において、ｊ≦Ｊでないと判断された場合（ステップＳ２２０６：Ｎｏ）、情報処理装置４０２は、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ２２１２）、ステップＳ２２０４へ戻る。
ステップＳ２２０４において、ｉ≦Ｉでないと判断された場合（ステップＳ２２０４：Ｎｏ）、情報処理装置４０２は、エラー出力を行い（ステップＳ２２１３）、一連の処理を終了する。ステップＳ２２０４においてＮｏと判断されるのは、第Ｓ計測機器１００−Ｓと第Ｔ計測機器１００−Ｔとが互いに計測可能な位置にない場合である。このため、ステップＳ２２１３において、情報処理装置４０２は、エラーメッセージとして第Ｓ計測機器１００−Ｓと第Ｔ計測機器１００−Ｔとが互いに計測可能な位置にないこと旨を出力してもよい。
以上説明したように、計測機器１００は、自計測機器での測位データに基づく自計測機器から第２計測機器までの距離と、第２計測機器での測位データに基づく第２計測機器から自計測機器までの距離に基づいて、自計測機器から見た第２計測機器の位置を特定する。これにより、他の計測機器を容易に特定することができる。したがって、互いの計測機器自体をターゲットにできるため、異なる計測箇所における各測位データの合成の容易化を図る。したがって、計測機器１００は、オクルージョンなどの隠れた場所も３Ｄ計測によって再現させることの容易化を図ることができる。また、例えば、位置合わせに計測機器以外のターゲットを用いる場合、ターゲットを設置する手間が発生し、どの地点にターゲットを設置するのがよいか否かの判断が現場の利用者に委ねられることから使用時の手軽さが損なわれる。これに対して、本実施の形態では、計測機器自体が位置合わせのターゲットとなるため、利用者の使用の容易化を図ることができる。
また、計測機器１００は、自計測機器で用いる第１座標系における第２計測機器の位置に基づいて、第２計測機器で用いる第２座標系における第２計測機器が測定した測位データを、第１座標系における測位データに変換する。これにより、各計測機器で取得された測位データの座標系が同じになり、各測位データの合成の容易化を図ることができる。
また、測定対象の空間に計測機器が２台設置される場合、計測機器１００の第１座標系の２軸と、他の計測機器で用いる第２座標系の２軸とが平行である。これにより、計測機器が２台の場合に、計測機器１００は、回転行列を用いることなく第２座標系における他計測機器が測定した測位データを、第１座標系における測位データに変換することができる。
また、計測機器が３台以上設置される場合について説明する。計測機器１００は、第１座標系における第２計測機器の位置と、第１座標系における第３計測機器の位置第２座標系における第３計測機器の位置と、に基づいて、第２座標系における他計測機器が測定した測位データを、第１座標系における測位データに変換する。具体的には、計測機器１００は、第１座標系の２軸が第２座標系の２軸と平行となる変換行列に基づいて測位データの座標変換を行う。計測機器１００は、変換行列を、第１座標系における第２計測機器の位置と、第１座標系における第３計測機器の位置と第２座標系における第３計測機器の位置と、に基づいて算出する。これにより、計測機器が３台以上の場合に、計測機器１００は、回転行列によって、第２座標系における他計測機器が測定した測位データを、第１座標系における測位データに変換することができる。したがって、２台の計測機器で取得された測位データの座標系が同じになり、各測位データの合成の容易化を図ることができる。
また、計測機器１００は、第１座標系に第２計測機器で測定した測位データを第１座標系に変換した変換後の測位データと、自計測機器で計測した測位データと、を合成する。これにより、広範囲の測位データが得られる。例えば、オクルージョンなどの隠れた場所の測位データも基準となる測位データに合成させることができ、隠れた場所もＣＡＤなどによって再現させることができる。
なお、本実施の形態で説明した特定方法は、予め用意された特定プログラムをＰＣやワークステーション、端末装置、計測機器等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本特定プログラムは、磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）フラッシュメモリなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、特定プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布されてもよい。
また、本実施の形態で説明した情報処理装置は、スタンダードセルやストラクチャードＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの特定用途向けＩＣ（以下、単に「ＡＳＩＣ」と称す。）やＦＰＧＡなどのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）によっても実現することができる。具体的には、例えば、上述した情報処理装置の機能をＨＤＬ記述によって機能定義し、そのＨＤＬ記述を論理合成してＡＳＩＣやＰＬＤに与えることにより、情報処理装置を製造することができる。
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）所定の空間に設置される計測機器であって、
光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて、前記計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データを取得する第１取得部と、
前記第１取得部によって取得された前記第１計測点群の測位データに基づいて、前記計測機器から、前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を導出する導出部と、
前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記計測機器までの距離の候補と、前記導出部によって導出された前記距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する特定部と、
を有することを特徴とする計測機器。
（付記２）前記第２計測点群の測位データを取得する第２取得部と、
前記特定部によって特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置に基づいて、前記第２取得部によって取得された前記第２計測点群の測位データを、前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データに変換する変換部と、
を有することを特徴とする付記１に記載の計測機器。
（付記３）前記第１座標系の２軸と前記第２座標系の２軸とが平行であることを特徴とする付記２に記載の計測機器。
（付記４）前記導出部は、
前記第１計測点群の測位データに基づいて、前記計測機器から、前記所定の空間に設けられた第３計測機器までの距離の候補を導出し、
前記特定部は、
前記第３計測機器により光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第３計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第３計測機器の第３座標系における第３計測点群の測位データから導出された前記第３計測機器から前記計測機器までの距離の候補と、前記導出部によって導出された前記計測機器から前記第３計測機器までの前記距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第３計測機器の位置を特定し、
前記第３計測機器から前記計測機器までの前記距離の候補と、前記第２計測機器から前記計測機器までの前記距離の候補と、に基づいて、前記第２座標系における前記第３計測機器の位置を特定し、
前記変換部は、
特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第１座標系における前記第３計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第２座標系における前記第３計測機器の位置と、に基づいて、取得された前記第２計測点群の測位データを、前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データに変換する、
ことを特徴とする付記２に記載の計測機器。
（付記５）特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第１座標系における前記第３計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第２座標系における前記第３計測機器の位置と、に基づいて、前記第１座標系の２軸が前記第２座標系の２軸に平行となるように変換可能な変換行列を算出する算出部を有し、
前記変換部は、
前記算出部によって算出された前記変換行列と、特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置と、に基づいて、取得された前記第２計測点群の測位データを、前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データに変換する、
ことを特徴とする付記４に記載の計測機器。
（付記６）前記変換部によって変換された前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データと、前記第１計測点群の測位データと、を合成する合成部を有することを特徴とする付記２〜５のいずれか一つに記載の計測機器。
（付記７）コンピュータに、
所定の空間に設置される第１計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第１計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第１計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データから導出された前記第１計測機器から前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を取得し、
前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補を取得し、
取得した前記第１計測機器から前記第２計測機器までの距離の候補と、取得した前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する、
処理を実行させることを特徴とする特定プログラム。
（付記８）コンピュータが、
所定の空間に設置される第１計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第１計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第１計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データから導出された前記第１計測機器から前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を取得し、
前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補を取得し、
取得した前記第１計測機器から前記第２計測機器までの距離の候補と、取得した前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する、
処理を実行することを特徴とする特定方法。
Ｌ 測距値
Ｐ 位置
１００ 計測機器
１０１ 所定の空間
１１１，１００１，１０４２ 取得部
１１２，１００２ 導出部
１１３，１００４ 特定部
４０１ 端末装置
４０２ 情報処理装置
４１０ ネットワーク
５０１ 駆動装置
５０２ 測定装置
５０３ 制御装置
１０００ 制御部
１００３ 判定部
１００５ 算出部
１００６ 変換部
１００７ 合成部
１００８ 生成部
１００９ 出力部
１０１０，１０３０，１０５０ 記憶部
１０２１ 入力受付部
１０２２，１０４１ 通信部

Claims (7)

  1. 所定の空間に設置される計測機器であって、
    光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて、前記計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データを取得する第１取得部と、
    前記第１取得部によって取得された前記第１計測点群の測位データに基づいて、前記計測機器から、前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を導出する導出部と、
    前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記計測機器までの距離の候補と、前記導出部によって導出された前記距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する特定部と、
    を有することを特徴とする計測機器。
  2. 前記第２計測点群の測位データを取得する第２取得部と、
    前記特定部によって特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置に基づいて、前記第２取得部によって取得された前記第２計測点群の測位データを、前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データに変換する変換部と、
    を有することを特徴とする請求項１に記載の計測機器。
  3. 前記第１座標系の２軸と前記第２座標系の２軸とが平行であることを特徴とする請求項２に記載の計測機器。
  4. 前記導出部は、
    前記第１計測点群の測位データに基づいて、前記計測機器から、前記所定の空間に設けられた第３計測機器までの距離の候補を導出し、
    前記特定部は、
    前記第３計測機器により光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第３計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第３計測機器の第３座標系における第３計測点群の測位データから導出された前記第３計測機器から前記計測機器までの距離の候補と、前記導出部によって導出された前記計測機器から前記第３計測機器までの前記距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第３計測機器の位置を特定し、
    前記第３計測機器から前記計測機器までの前記距離の候補と、前記第２計測機器から前記計測機器までの前記距離の候補と、に基づいて、前記第２座標系における前記第３計測機器の位置を特定し、
    前記変換部は、
    特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第１座標系における前記第３計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第２座標系における前記第３計測機器の位置と、に基づいて、取得された前記第２計測点群の測位データを、前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データに変換する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の計測機器。
  5. 特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第１座標系における前記第３計測機器の位置と、前記特定部によって特定された前記第２座標系における前記第３計測機器の位置と、に基づいて、前記第１座標系の２軸が前記第２座標系の２軸に平行となるように変換可能な変換行列を算出する算出部を有し、
    前記変換部は、
    前記算出部によって算出された前記変換行列と、特定された前記第１座標系における前記第２計測機器の位置と、に基づいて、取得された前記第２計測点群の測位データを、前記第１座標系における前記第２計測点群の測位データに変換する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の計測機器。
  6. コンピュータに、
    所定の空間に設置される第１計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第１計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第１計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データから導出された前記第１計測機器から前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を取得し、
    前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補を取得し、
    取得した前記第１計測機器から前記第２計測機器までの距離の候補と、取得した前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する、
    処理を実行させることを特徴とする特定プログラム。
  7. コンピュータが、
    所定の空間に設置される第１計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第１計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第１計測機器の第１座標系における第１計測点群の測位データから導出された前記第１計測機器から前記所定の空間に設置された第２計測機器までの距離の候補を取得し、
    前記第２計測機器によって光を照射しながら走査すると共に前記所定の空間内の物体から反射される反射光を用いて計測された前記第２計測機器から前記所定の空間内の物体までの距離に基づく前記第２計測機器の第２座標系における第２計測点群の測位データから導出された前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補を取得し、
    取得した前記第１計測機器から前記第２計測機器までの距離の候補と、取得した前記第２計測機器から前記第１計測機器までの距離の候補と、に基づいて、前記第１座標系における前記第２計測機器の位置を特定する、
    処理を実行することを特徴とする特定方法。
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