JP2019132672A - 三次元モデル生成システム - Google Patents
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Abstract
Description
同時刻におけるロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段とを備えている。
図1に、この発明の一実施形態による三次元モデル生成システムの機能ブロック図を示す。無人航空機(UAV)などの飛行体20は、三次元データを生成したい対象である対象物(たとえば地表など)の上空を飛行し計測を行う。飛行体20には、慣性計測器2、GNSSによるグローバル位置検出器4、6、8、ローカル位置検出器10が搭載されている。慣性計測器2は、たとえば、少なくとも2軸のジャイロと2方向の加速度計によって、ロールデータとピッチデータを、計測時刻とともに出力するものである。計測時刻は、GPS衛星の原子時計によって較正された時計によって計測されている。なお、グローバル位置検出器4、6、8、ローカル位置検出器10の計測データについても同様である。この実施形態では、慣性計測器2が、ロール計測器、ピッチ計測器として機能する。
2.1飛行体20の構成
図2に、一実施形態による三次元モデル生成システムの飛行体20の例を示す。この実施形態では、コンピュータによって制御される無人航空機(UAV)を飛行体20として用いている。ロータより外側の端部に、3つのGPS受信器4、6、8が設けられている。これらは、互いに120度の角度をもって、水平面(対象物に略水平な面)上に設けられている。
図7に、三次元モデル生成装置のハードウエア構成を示す。CPU80には、メモリ82、ディスプレイ84、マウス/キーボード86、ハードディスク88、DVD−ROMドライブ90、可搬性記録媒体54、通信回路92が接続されている。
3.1計測値の対応づけ
図8に、三次元モデル生成プログラム96の計測値の対応づけに関する処理のフローチャートを示す。
以上のようにして、所定時刻のローカル距離データに対し、ロール角、ピッチ角、3つのグローバル位置データを対応付けることができる。
この実施形態では、位置検出器4、6、8によるグローバル位置データに基づいて、ヨー値を算出するようにしている。図12に、三次元モデル生成プログラム96のヨー角・飛行体位置の算出に関する処理のフローチャートを示す。
図15に、三次元モデル生成プログラム96の三次元データ生成に関する処理のフローチャートを示す。
(1)上記実施形態では、ロール計測器、ピッチ計測器として慣性検出器2を用いている。しかし、ロール計測器、ピッチ計測器としてそれぞれ独立した機器を用いるようにしてもよい。また、ロール計測器、ピッチ計測器として、上記実施形態におけるヨー計測器と同じように、GNSSによる位置検出器を複数個配置して用いるようにしてもよい。
Claims (18)
- 対象物の上空を飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したロール対応データを出力するロール計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したピッチ対応データを出力するピッチ計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したヨー対応データを出力するヨー計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したグローバル位置データを出力するグローバル位置計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データを出力するローカル位置計測器と、
前記ローカル位置データの計測時刻に近接する計測時刻のロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データに基づいて、前記ローカル位置データの計測時刻におけるロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データを推定し、ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出する推定手段と、
同時刻におけるロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成システム。 - 対象物の上空を飛行する飛行体に搭載されたロール計測器によって計測された計測時刻およびロール対応データと、前記飛行体に搭載されたピッチ計測器によって計測されたピッチ対応データと、前記飛行体に搭載されたヨー計測器によって計測された計測時刻およびヨー対応データと、前記飛行体に搭載されたグローバル位置計測器によって計測された計測時刻およびグローバル位置データと、前記飛行体に搭載されたローカル位置計測器によって計測された計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データとを取得する計測値取得手段と、
前記ローカル位置データの計測時刻に近接する計測時刻のロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データに基づいて、前記ローカル位置データの計測時刻におけるロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データを推定し、ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出する推定手段と、
同時刻におけるロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成装置。 - 三次元モデル生成装置をコンピュータによって実現するための三次元モデル生成プログラムであって、コンピュータを、
対象物の上空を飛行する飛行体に搭載されたロール計測器によって計測された計測時刻およびロール対応データと、前記飛行体に搭載されたピッチ計測器によって計測されたピッチ対応データと、前記飛行体に搭載されたヨー計測器によって計測された計測時刻およびヨー対応データと、前記飛行体に搭載されたグローバル位置計測器によって計測された計測時刻およびグローバル位置データと、前記飛行体に搭載されたローカル位置計測器によって計測された計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データとを取得する計測値取得手段と、
前記ローカル位置データの計測時刻に近接する計測時刻のロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データに基づいて、前記ローカル位置データの計測時刻におけるロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データを推定し、ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出する推定手段と、
同時刻におけるロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段として機能させるための三次元モデル生成プログラム。 - 請求項1〜3のいずれかのシステム、装置またはプログラムにおいて、
前記飛行体は、飛行方向に垂直に飛行ルートをずらせながら、対象物の上空を直線状に折り返して飛行し、
前記飛行体は、対象物の端部から所定距離離れた位置を折り返し点とし、対象物端部から折り返し点までの間に減速加速を行い、対象物上空では等速となるよう制御され、
当該等速部分のデータに基づいて三次元モデルを生成することを特徴とするシステム、装置またはプログラム。 - 計測時刻および計測したロール対応データを出力するロール計測器と、計測時刻および計測したピッチ対応データを出力するピッチ計測器と、計測時刻および計測したヨー対応データを出力するヨー計測器と、計測時刻および計測したグローバル位置データを出力するグローバル位置計測器と、計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データを出力するローカル位置計測器とを搭載した飛行体を対象物の上空を飛行させて行う三次元モデル生成方法であって、
前記ローカル位置データの計測時刻に近接する計測時刻のロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データに基づいて、前記ローカル位置データの計測時刻におけるロール対応データ、ピッチ対応データまたはヨー対応データを推定し、ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、
同時刻におけるロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元モデル生成方法。 - 対象物の上空を飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したロール対応データを出力するロール計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したピッチ対応データを出力するピッチ計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したヨー対応データを出力するヨー計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したグローバル位置データを出力するグローバル位置計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データを出力するローカル位置計測器と、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成システムにおいて、
前記ローカル位置計測器は、一計測周期において、飛行体を中心として飛行方向に所定の長さ、飛行方向に垂直に所定の幅の計測エリアにわたって対象物の計測点のローカル座標を計測し、隣接する計測周期における計測エリアは、飛行方向に一部重複しており、
前記三次元データ生成手段は、対象計測エリアに隣接する隣接計測エリアの凹凸形状データを、前記重複部分の凹凸データに基づいて修正する誤差修正手段を備えることを特徴とする三次元モデル生成システム。 - 対象物の上空を飛行する飛行体に搭載されたロール計測器によって計測された計測時刻およびロール対応データと、前記飛行体に搭載されたピッチ計測器によって計測されたピッチ対応データと、前記飛行体に搭載されたヨー計測器によって計測された計測時刻およびヨー対応データと、前記飛行体に搭載されたグローバル位置計測器によって計測された計測時刻およびグローバル位置データと、前記飛行体に搭載されたローカル位置計測器によって計測された計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データとを取得する計測値取得手段と、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成装置において、
前記ローカル位置計測器は、一計測周期において、飛行体を中心として飛行方向に所定の長さ、飛行方向に垂直に所定の幅の計測エリアにわたって対象物の計測点のローカル座標を計測し、隣接する計測周期における計測エリアは、飛行方向に一部重複しており、
前記三次元データ生成手段は、対象計測エリアに隣接する隣接計測エリアの凹凸形状データを、前記重複部分の凹凸データに基づいて修正する誤差修正手段を備えることを特徴とする三次元モデル生成装置。 - 三次元モデル生成装置をコンピュータによって実現するための三次元モデル生成プログラムであって、コンピュータを、
対象物の上空を飛行する飛行体に搭載されたロール計測器によって計測された計測時刻およびロール対応データと、前記飛行体に搭載されたピッチ計測器によって計測されたピッチ対応データと、前記飛行体に搭載されたヨー計測器によって計測された計測時刻およびヨー対応データと、前記飛行体に搭載されたグローバル位置計測器によって計測された計測時刻およびグローバル位置データと、前記飛行体に搭載されたローカル位置計測器によって計測された計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データとを取得する計測値取得手段と、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成プログラムにおいて、
前記ローカル位置計測器は、一計測周期において、飛行体を中心として飛行方向に所定の長さ、飛行方向に垂直に所定の幅の計測エリアにわたって対象物の計測点のローカル座標を計測し、隣接する計測周期における計測エリアは、飛行方向に一部重複しており、
前記三次元データ生成手段は、対象計測エリアに隣接する隣接計測エリアの凹凸形状データを、前記重複部分の凹凸データに基づいて修正する誤差修正手段を備えることを特徴とする三次元モデル生成プログラム。 - 請求項6〜8のいずれかのシステム、装置またはプログラムにおいて、
前記誤差修正手段は、さらに、前記対象物の近傍に設置された三次元的位置が既知の基準平面を計測した際の凹凸形状データに基づいて、距離計測器とピッチ計測器、ロール計測器の前記所定角度の設置ずれによる凹凸形状データの誤差を修正することを特徴とするシステム、装置またはプログラム。 - 計測時刻および計測したロール対応データを出力するロール計測器と、計測時刻および計測したピッチ対応データを出力するピッチ計測器と、計測時刻および計測したヨー対応データを出力するヨー計測器と、計測時刻および計測したグローバル位置データを出力するグローバル位置計測器と、計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データを出力するローカル位置計測器とを搭載した飛行体を対象物の上空を飛行させて行う三次元モデル生成方法であって、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元モデル生成方法において、
前記ローカル位置計測器は、一計測周期において、飛行体を中心として飛行方向に所定の長さ、飛行方向に垂直に所定の幅の計測エリアにわたって対象物の計測点のローカル座標を計測し、隣接する計測周期における計測エリアは、飛行方向に一部重複しており、
前記三次元データ生成においては、対象計測エリアに隣接する隣接計測エリアの凹凸形状データを、前記重複部分の凹凸データに基づいて修正することを特徴とする三次元モデル生成方法。 - 飛行方向に垂直に飛行ルートをずらせながら、対象物の上空を直線状に折り返して飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したロール対応データを出力するロール計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したピッチ対応データを出力するピッチ計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したヨー対応データを出力するヨー計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および計測したグローバル位置データを出力するグローバル位置計測器と、
前記飛行体に搭載され、計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データを出力するローカル位置計測器と、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成システムにおいて、
前記ローカル位置データは、飛行方向に垂直な方向に幅を持ったエリアの各計測点について計測され、
前記折り返しによって隣接する飛行ルートによる距離値計測のエリアの重複部分においては、飛行ルートに対する角度が垂直に近い方のエリアのローカル位置データを用いることを特徴とする三次元モデル生成システム。 - 飛行方向に垂直に飛行ルートをずらせながら、対象物の上空を直線状に折り返して飛行する飛行体に搭載されたロール計測器によって計測された計測時刻およびロール対応データと、前記飛行体に搭載されたピッチ計測器によって計測されたピッチ対応データと、前記飛行体に搭載されたヨー計測器によって計測された計測時刻およびヨー対応データと、前記飛行体に搭載されたグローバル位置計測器によって計測された計測時刻およびグローバル位置データと、前記飛行体に搭載されたローカル位置計測器によって計測された計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データとを取得する計測値取得手段と、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段と、
を備えた三次元モデル生成装置において、
前記ローカル位置データは、飛行方向に垂直な方向に幅を持ったエリアの各計測点について計測され、
前記折り返しによって隣接する飛行ルートによる距離値計測のエリアの重複部分においては、飛行ルートに対する角度が垂直に近い方のエリアのローカル位置データを用いることを特徴とする三次元モデル生成装置。 - 三次元モデル生成装置をコンピュータによって実現するための三次元モデル生成プログラムであって、コンピュータを、
飛行方向に垂直に飛行ルートをずらせながら、対象物の上空を直線状に折り返して飛行する飛行体に搭載されたロール計測器によって計測された計測時刻およびロール対応データと、前記飛行体に搭載されたピッチ計測器によって計測されたピッチ対応データと、前記飛行体に搭載されたヨー計測器によって計測された計測時刻およびヨー対応データと、前記飛行体に搭載されたグローバル位置計測器によって計測された計測時刻およびグローバル位置データと、前記飛行体に搭載されたローカル位置計測器によって計測された計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データとを取得する計測値取得手段と、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成手段として機能させるための三次元モデル生成プログラムにおいて、
前記ローカル位置データは、飛行方向に垂直な方向に幅を持ったエリアの各計測点について計測され、
前記折り返しによって隣接する飛行ルートによる距離値計測のエリアの重複部分においては、飛行ルートに対する角度が垂直に近い方のエリアのローカル位置データを用いることを特徴とする三次元モデル生成プログラム。 - 計測時刻および計測したロール対応データを出力するロール計測器と、計測時刻および計測したピッチ対応データを出力するピッチ計測器と、計測時刻および計測したヨー対応データを出力するヨー計測器と、計測時刻および計測したグローバル位置データを出力するグローバル位置計測器と、計測時刻および対象物の計測点のローカル位置データを出力するローカル位置計測器とを搭載した飛行体を、飛行方向に垂直に飛行ルートをずらせながら、対象物の上空を直線状に折り返して飛行させて行う三次元モデル生成方法であって、
ロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データをそのままロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータとし、あるいはロール対応データ、ピッチ対応データ、ヨー対応データに基づいてロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータを算出し、ロールデータ、ピッチデータ、ヨーデータ、ローカル位置データ、グローバル位置データに基づいて、対象物の凹凸形状を示すデータを生成する三次元データ生成方法において、
前記ローカル位置データは、飛行方向に垂直な方向に幅を持ったエリアの各計測点について計測され、
前記折り返しによって隣接する飛行ルートによる距離値計測のエリアの重複部分においては、飛行ルートに対する角度が垂直に近い方のエリアのローカル位置データを用いることを特徴とする三次元モデル生成方法。 - 請求項1〜4、6〜9、11〜13のいずれかのシステム、装置またはプログラムにおいて、
前記ロール計測器およびピッチ計測器は慣性計測器であり、
前記ヨー計測器は、飛行体の飛行面に水平な面に多角形状に配置された複数の衛星測位システムによる位置検出器であり、
前記グローバル位置計測器は、前記複数の衛星測位システムによる位置検出器と共用していることを特徴とするシステム、装置またはプログラム。 - 請求項1〜4、6〜9、11〜13、15のいずれかのシステム、装置またはプログラムにおいて、
前記ローカル位置計測器は、飛行体を中心として飛行方向に所定の長さ、飛行方向に垂直に所定の幅にわたって対象物の各計測点の位置を計測するレーザ計測器であることを特徴とするシステム、装置またはプログラム。 - 三次元モデルを生成するため、飛行体に搭載するための計測器ユニットであり、
飛行体のロールを計測するロール計測器と、
飛行体のピッチを計測するピッチ計測器と、
計測方向を360度回転させながら所定幅にわたってローカル位置を検出可能なレーザスキャナであって、計測方向の回転面が対象物に対して略垂直となるように配置されたレーザスキャナと、
を備えた計測器ユニット。 - 請求項17の計測器ユニットにおいて、さらに
位置計測器、ヨー計測器も当該計測器ユニット内に備えたことを特徴とする計測器ユニット。
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