JP2020034296A - Valid distance acquisition method and laser measurement method - Google Patents

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Abstract

To provide a valid distance acquisition method and a laser measurement method for enabling measurement with high accuracy while reducing the amount of work.SOLUTION: The valid distance acquisition method includes a scanning step S0, an error acquisition step S1, and a distance acquisition step S2. The error acquisition step includes a step S11 of creating point group data which is a set of reflection points P of laser light, a step S12 of extracting a target point group Ga which is a set of reflection points P corresponding to a reference plane BP of an acquisition structure OC from the point group data, and a step S13 of acquiring a separation distance D between the reflection point P included in the target point group Ga and the reference plane BP as a measurement error. In the distance acquisition step S2, a valid distance is acquired as the distance between the acquisition structure OC and a laser measurement device 1 in which the measurement error is smaller than a first reference value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、有効距離取得方法、及び、レーザ計測方法に関する。   The present invention relates to an effective distance acquisition method and a laser measurement method.

特許文献1には、路面上で計測車両を走行させてなされる計測作業が記載されている。計測車両には、モービルマッピング用の計測装置が搭載されている。この計測作業においては、計測車両の路面上での走行に伴って、所定距離間隔等で繰り返しカメラ等の各種計測装置を駆動させる。それにより得られた撮影画像等は、計測車両に搭載した記憶装置に記録される。これにより、道路長に沿って天頂方向を含む全方位が道路側から連続撮影されるとともに、同様にほぼ全周囲が連続してレーザ測距される。   Patent Literature 1 describes a measurement operation performed by running a measurement vehicle on a road surface. The measurement vehicle is equipped with a measurement device for mobile mapping. In this measuring operation, various measuring devices such as cameras are repeatedly driven at predetermined intervals or the like as the measuring vehicle travels on the road surface. The captured images and the like obtained thereby are recorded in a storage device mounted on the measurement vehicle. Thus, the omnidirectional direction including the zenith direction is continuously photographed from the road side along the road length, and the laser distance is measured continuously over almost the entire periphery.

特開2017−10082号公報JP-A-2017-10082

ところで、路面計測のためのモービルマッピングシステム(以下、「MMS」という)においては、路面に描かれた区画線等のマーキングや、路面に存在するマンホール等の道路付帯物を座標既知点として、計測データの補正に使用することにより精度向上を図ることができる。   By the way, in a mobile mapping system (hereinafter, referred to as “MMS”) for measuring a road surface, a marking such as a lane marking drawn on the road surface or a road incidental object such as a manhole existing on the road surface is measured as a coordinate known point. Accuracy can be improved by using it for data correction.

一方で、例えば道路工事等において整備される切土の法面といったように、路面から遠く離れた対象物の計測に対して、MMSを使用することが考えられる。この場合には、計測データの補正のために、法面に対する座標既知点の設置作業や、法面の測量作業が必要になるため、高精度な計測のための作業量が増加する。   On the other hand, it is conceivable to use MMS for measurement of an object far from the road surface, such as a slope of a cut prepared in road construction or the like. In this case, the work of setting a known point on the slope and the work of surveying the slope are required to correct the measurement data, so that the amount of work for high-precision measurement increases.

そこで、本発明は、作業量を低減しつつ高精度な計測を可能とする有効距離取得方法、及び、レーザ計測方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an effective distance acquisition method and a laser measurement method that enable high-accuracy measurement while reducing the amount of work.

上記課題を解決するために、本発明に係る有効距離取得方法は、レーザ計測の有効距離を取得するための有効距離取得方法であって、移動体に搭載されたレーザ計測装置を用いて、移動体の移動に伴い、移動体の移動経路から離間した構造物を含むエリアへのレーザ光の走査を行う走査工程と、走査工程の後に、レーザ計測の計測誤差を取得する誤差取得工程と、誤差取得工程の後に、有効距離を取得する距離取得工程と、を備え、誤差取得工程は、レーザ光の反射点の集合である点群データを作成する第1工程と、点群データから、構造物の基準面に対応する反射点の集合である対象点群を抽出する第2工程と、対象点群に含まれる反射点と基準面との基準面の法線方向における離隔距離を計測誤差として取得する第3工程と、を含み、距離取得工程においては、計測誤差が第1基準値よりも小さくなるレーザ計測装置と構造物との距離を有効距離として取得する。   In order to solve the above problem, an effective distance obtaining method according to the present invention is an effective distance obtaining method for obtaining an effective distance for laser measurement, and uses a laser measuring device mounted on a moving body to move the effective distance. With the movement of the body, a scanning step of scanning the area including the structure separated from the moving path of the moving body with the laser light, and after the scanning step, an error obtaining step of obtaining a measurement error of laser measurement, A distance obtaining step of obtaining an effective distance after the obtaining step, wherein the error obtaining step includes: a first step of generating point cloud data that is a set of reflection points of the laser beam; Extracting a target point group, which is a set of reflection points corresponding to the reference plane, and acquiring a separation distance in the normal direction of the reference plane between the reflection point included in the target point group and the reference plane as a measurement error And a third step of In the obtaining step obtains the distance between the laser measuring device and the structure of the measurement error becomes smaller than the first reference value as valid distances.

この有効距離取得方法においては、まず、移動体に搭載されたレーザ計測装置を用いて、移動体の移動経路から離間した構造物を含むエリアへのレーザ光の走査を行う。続いて、レーザ光の反射点の集合である点群データを生成し、その点群データから構造物の基準面に対応する対象点群を抽出する。そして、対象点群と基準面との離隔距離を計測誤差として取得する。これにより、移動体の移動経路から離間した箇所における計測誤差が把握される。その後、計測誤差が、第1基準値よりも小さくなる距離を有効距離として取得する。したがって、移動体の移動経路から離間した計測対象物の実際のレーザ計測に際して、この有効距離の範囲内の反射点を用いて計測データを作成することにより、計測誤差を第1基準値よりも小さくすることが可能となる。このように、この有効距離取得方法によれば、離れた箇所に立ち入っての計測対象物に対する座標既知点の設置作業や測量作業を要することなく、すなわち、作業量を低減しつつ、高精度な計測が可能となる。   In this effective distance obtaining method, first, a laser beam is scanned on an area including a structure separated from a moving path of the moving body by using a laser measurement device mounted on the moving body. Subsequently, point cloud data, which is a set of reflection points of the laser light, is generated, and a target point cloud corresponding to the reference plane of the structure is extracted from the point cloud data. Then, the separation distance between the target point group and the reference plane is acquired as a measurement error. As a result, a measurement error at a position separated from the moving path of the moving body is grasped. Thereafter, a distance at which the measurement error is smaller than the first reference value is acquired as an effective distance. Therefore, at the time of actual laser measurement of the measurement object separated from the moving path of the moving object, the measurement error is made smaller than the first reference value by creating the measurement data using the reflection points within the range of the effective distance. It is possible to do. As described above, according to this effective distance acquisition method, there is no need to install or measure a coordinate known point for a measurement target entering a distant place, that is, to reduce the amount of work and achieve high accuracy. Measurement becomes possible.

本発明に係る有効距離取得方法においては、誤差取得工程は、計測誤差に基づいてレーザ計測の精度を確認する第4工程をさらに含み、第4工程の結果、精度が第2基準値よりも低い場合には、レーザ計測装置の角度を含む装置パラメータのキャリブレーションを行うと共に、再び、誤差取得工程を行い、第4工程の結果、精度が第2基準値であるか第2基準値よりも高い場合には、距離取得工程を行ってもよい。この場合、点群データの精度が第2基準値となるか第2基準値よりも高くなる装置パラメータにおいて、有効距離を取得できる。   In the effective distance obtaining method according to the present invention, the error obtaining step further includes a fourth step of checking the accuracy of the laser measurement based on the measurement error, and as a result of the fourth step, the accuracy is lower than the second reference value. In this case, the device parameters including the angle of the laser measurement device are calibrated, and the error acquiring step is performed again. As a result of the fourth step, the accuracy is the second reference value or higher than the second reference value. In this case, a distance acquisition step may be performed. In this case, the effective distance can be acquired in a device parameter in which the accuracy of the point cloud data is equal to or higher than the second reference value.

本発明に係る有効距離取得方法においては、レーザ計測装置と構造物との間の複数の距離において、走査工程、誤差取得工程、及び距離取得工程を行うことにより、複数の距離のそれぞれに対して有効距離を取得してもよい。この場合、レーザ計測装置からの複数の距離のそれぞれに対して有効距離を取得できる。   In the effective distance acquisition method according to the present invention, by performing a scanning step, an error acquisition step, and a distance acquisition step at a plurality of distances between the laser measurement device and the structure, for each of the plurality of distances The effective distance may be obtained. In this case, an effective distance can be acquired for each of a plurality of distances from the laser measurement device.

本発明に係る有効距離取得方法においては、走査工程におけるレーザ照射パラメータ及び移動体の移動速度を含む照射条件を変更しつつ、走査工程及び誤差取得工程を複数回行うことにより、照射条件と計測誤差との関係を取得してもよい。この場合、照射条件と計測誤差との関係を把握できる。   In the effective distance obtaining method according to the present invention, while changing the irradiation conditions including the laser irradiation parameters and the moving speed of the moving body in the scanning process, the scanning process and the error obtaining process are performed a plurality of times, so that the irradiation conditions and measurement errors May be obtained. In this case, the relationship between the irradiation condition and the measurement error can be grasped.

本発明に係る有効距離取得方法においては、走査工程においては、移動体の移動経路の往路及び復路のそれぞれにおいて、レーザ光の走査を行ってもよい。この場合、往路及び復路との異なる照射条件下でレーザ光の走査を行うことにより、より正確に計測誤差及び有効距離を取得できる。   In the effective distance obtaining method according to the present invention, in the scanning step, the scanning of the laser beam may be performed on each of the forward path and the return path of the moving path of the moving body. In this case, the measurement error and the effective distance can be acquired more accurately by performing the scanning with the laser beam under the irradiation conditions different from the forward path and the backward path.

本発明に係る有効距離取得方法においては、走査工程においては、移動体の互いに異なる位置に搭載された複数のレーザ計測装置のそれぞれを用いて、レーザ光の走査を行ってもよい。この場合、互いに異なる位置の複数のレーザ計測装置のそれぞれでのレーザ計測について、計測誤差及び有効距離を取得できる。   In the effective distance acquiring method according to the present invention, in the scanning step, the scanning of the laser beam may be performed using each of the plurality of laser measurement devices mounted at different positions on the moving body. In this case, a measurement error and an effective distance can be acquired for laser measurement by each of the plurality of laser measurement devices at different positions.

本発明に係る有効距離取得方法においては、誤差取得工程は、第1工程と第2工程との間において、移動経路に存在する座標既知点と、座標既知点に対応する反射点である基準点と、の誤差である基準誤差を確認する第5工程と、第5工程の結果、基準誤差が第3基準値よりも大きい場合に、基準誤差が第3基準値であるか第3基準値よりも小さくなるように、点群データを調整する第6工程と、をさらに含んでもよい。この場合には、移動体(レーザ計測装置)と比較的近い座標既知点との誤差(基準誤差)を用いた点群データの管理により、実際の遠方に対するレーザ計測の精度を担保できる。   In the effective distance acquiring method according to the present invention, the error acquiring step includes, between the first step and the second step, a known point existing on the movement route and a reference point which is a reflection point corresponding to the known point. A fifth step of confirming a reference error which is an error of the following steps: and, as a result of the fifth step, when the reference error is larger than the third reference value, the reference error is equal to or smaller than the third reference value. And a sixth step of adjusting the point cloud data so that is also smaller. In this case, the accuracy of the laser measurement with respect to an actual distant place can be ensured by managing the point cloud data using the error (reference error) between the moving body (laser measuring device) and the known point having relatively close coordinates.

本発明に係るレーザ計測方法は、上記のいずれかの有効距離取得方法を実施する準備工程と、移動体の移動経路から離間した計測対象物のレーザ計測を行う計測工程と、を備え、計測工程は、移動体の移動に伴い、計測対象物へのレーザ光の走査を行うことにより、レーザ光の反射点の集合である計測点群データを取得する第7工程と、計測点群データに含まれる反射点のうち、レーザ計測装置との距離が有効距離の範囲内の反射点を用いて計測データを作成する第8工程と、を含む。このレーザ計測装置においては、上述したいずれかの有効距離取得方法を用いて有効距離を取得する。したがって作業量を低減しつつ、高精度な計測が可能である。   A laser measurement method according to the present invention includes a preparation step of performing any one of the above-described effective distance acquisition methods, and a measurement step of performing laser measurement of a measurement target separated from a moving path of a moving object, and includes a measurement step. The seventh step of acquiring the measurement point group data, which is a set of reflection points of the laser light, by scanning the measurement object with the laser light in accordance with the movement of the moving object, and includes the measurement point group data. An eighth step of creating measurement data using reflection points whose distance to the laser measurement device is within the effective distance range among the reflection points to be measured. In this laser measurement device, the effective distance is acquired by using any of the effective distance acquisition methods described above. Therefore, highly accurate measurement can be performed while reducing the amount of work.

本発明によれば、作業量を低減しつつ高精度な計測を可能とする有効距離取得方法、及び、レーザ計測方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the effective distance acquisition method and the laser measurement method which enable highly accurate measurement while reducing the amount of work can be provided.

レーザ計測装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a laser measuring device. レーザ計測装置におけるレーザ光の走査を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining scanning of laser light in the laser measurement device. 有効距離取得方法の主な工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main process of an effective distance acquisition method. 図3に示された各工程を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining each step shown in FIG. 3. レーザ照射パラメータを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining laser irradiation parameters. 従来のレーザ計測方法及び本実施形態に係るレーザ計測方法を示す図である。It is a figure showing the conventional laser measuring method and the laser measuring method concerning this embodiment.

以下、添付図面を参照しながら一実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明が省略される場合がある。   Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate description may be omitted.

図1は、レーザ計測装置を示す模式図である。図1に示されるように、レーザ計測装置1は、車両(移動体)100に搭載されている。車両100には、MMSに用いられる各種の装置が搭載されている。具体的には、車両100には、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)3、撮像装置5,7、DMI(distance measuring Instrument:走行距離計)9、及び、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機11が設けられている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a laser measurement device. As shown in FIG. 1, the laser measurement device 1 is mounted on a vehicle (moving body) 100. Various devices used for the MMS are mounted on the vehicle 100. Specifically, the vehicle 100 includes an IMU (Inertial Measurement Unit) 3, imaging devices 5 and 7, a DMI (distance measuring instrument) 9, and a GNSS (Global Navigation Satellite System). A machine 11 is provided.

レーザ計測装置1、IMU3、及び、撮像装置5,7は、ここでは一例として車両100の上部に設けられた架台に設置されているが、架台が用いられていなくてもよい。IMU3は、車両100(すなわちレーザ計測装置1)の角速度及び加速度を取得する。撮像装置5は、例えば全方位カメラであり、車両100の全周囲を撮像する。撮像装置7は、例えばHDカメラである。撮像装置7は、一例として車両100の前後に設けられており、車両100の前後方向を撮像する。ただし、撮像装置7が設けられる位置、及び、撮像する方向は、車両100の前後方向に限定されず、車両100の左右上下等のいずれであってもよい。GNSS受信機11は、車両100(すなわちレーザ計測装置1)の位置情報を取得する。この例では、2つのGNSS受信機11が設けられているが、GNSS受信機11の数は1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。DMI9は、車輪等に設けられており、車両100の走行距離に関する情報を取得する。これらの各種の情報は、レーザ計測装置1に(直接的に或いは間接的に)提供される。なお、IMU3、撮像装置5,7、DMI9、及び、GNSS受信機11は、設けられていなくてもよい。換言すれば、少なくとも後述する有効距離取得方法は、IMU3、撮像装置5,7、DMI9、及び、GNSS受信機11を用いることなく実現可能である。   Although the laser measurement device 1, the IMU 3, and the imaging devices 5 and 7 are installed here on a gantry provided as an example, the gantry need not be used. The IMU 3 acquires the angular velocity and the acceleration of the vehicle 100 (that is, the laser measurement device 1). The imaging device 5 is, for example, an omnidirectional camera, and captures an image of the entire periphery of the vehicle 100. The imaging device 7 is, for example, an HD camera. The imaging device 7 is provided, for example, before and after the vehicle 100, and captures an image in the front-back direction of the vehicle 100. However, the position where the imaging device 7 is provided and the imaging direction are not limited to the front-back direction of the vehicle 100, and may be any of the left, right, up, and down of the vehicle 100. The GNSS receiver 11 acquires the position information of the vehicle 100 (that is, the laser measurement device 1). In this example, two GNSS receivers 11 are provided, but the number of GNSS receivers 11 may be one or three or more. The DMI 9 is provided on a wheel or the like, and acquires information on a traveling distance of the vehicle 100. These various types of information are provided (directly or indirectly) to the laser measurement device 1. The IMU 3, the imaging devices 5, 7, the DMI 9, and the GNSS receiver 11 may not be provided. In other words, at least the effective distance acquisition method described later can be realized without using the IMU 3, the imaging devices 5, 7, the DMI 9, and the GNSS receiver 11.

図2は、レーザ計測装置におけるレーザ光の走査を説明するための図である。図2の(a)は斜視図であり、図2の(b)は平面図である。図1,2に示されるように、車両100には、互いに異なる位置に複数のレーザ計測装置1が搭載されている。ここでは、一対のレーザ計測装置1が、車両100の車幅方向に互いに離間して設けられている。レーザ計測装置1は、それぞれ、車両100の移動に伴って所定面内に回転しながらレーザ光LA,LBを出力する。これにより、レーザ計測装置1は、構造物OB,OAを含む車両100の周囲のエリアへのレーザ光LA,LBの走査(スキャン)を行う。なお、レーザ計測装置1の数は、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。また、レーザ計測装置1は、車両100の車幅方向(左右方向)に限らず、車両100の前後方向に互いに離間して設けられていてもよい。   FIG. 2 is a diagram for explaining scanning of laser light in the laser measurement device. FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a plan view. As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of laser measurement devices 1 are mounted on a vehicle 100 at different positions. Here, a pair of laser measuring devices 1 are provided apart from each other in the vehicle width direction of the vehicle 100. The laser measurement device 1 outputs the laser beams LA and LB while rotating in a predetermined plane as the vehicle 100 moves. Thereby, the laser measuring device 1 scans the area around the vehicle 100 including the structures OB and OA with the laser beams LA and LB. The number of the laser measuring devices 1 may be one, or three or more. Further, the laser measurement devices 1 are not limited to the vehicle width direction (left-right direction) of the vehicle 100, and may be provided separately from each other in the front-rear direction of the vehicle 100.

また、レーザ計測装置1は、構造物OA,OBを含む車両100の周囲のエリアからのレーザ光LA,LBの反射光を入力する。これにより、レーザ計測装置1は、レーザ光LA,LBの複数の反射点Pを含む点群Gに関する情報を取得する。一方で、レーザ計測装置1は、IMU3、DMI9、及び、GNSS受信機11等からの各種の情報を入力する。そして、レーザ計測装置1は、レーザ計測装置1の位置と方向から、反射点P(すなわち構造物OA,OB)の3次元位置を求める。これにより、車両100の移動に伴ったレーザ計測が可能となる。なお、上述したようにIMU3やGNSS受信機11等を用いない場合には、一例として、レーザ計測装置1に内蔵された計時手段を用いた反射点Pの距離の取得や、オペレータによる点群データへの座標の設定等によって、レーザ計測を行うことができる。   In addition, the laser measurement device 1 receives reflected laser beams LA and LB from areas around the vehicle 100 including the structures OA and OB. Thereby, the laser measurement device 1 acquires information on the point group G including the plurality of reflection points P of the laser beams LA and LB. On the other hand, the laser measurement device 1 inputs various types of information from the IMU 3, the DMI 9, the GNSS receiver 11, and the like. Then, the laser measurement device 1 obtains the three-dimensional position of the reflection point P (that is, the structures OA and OB) from the position and the direction of the laser measurement device 1. Thereby, laser measurement accompanying the movement of the vehicle 100 becomes possible. When the IMU 3 and the GNSS receiver 11 are not used as described above, as an example, the acquisition of the distance of the reflection point P using a clock unit built in the laser measurement device 1 and the point group data by the operator are used. The laser measurement can be performed by setting the coordinates to.

引き続いて、図3,4を参照して本実施形態に係る有効距離取得方法について説明する。図3は、有効距離取得方法の主な工程を示すフローチャートである。図4は、図3に示された各工程を説明するための図である。図3に示される有効距離取得方法は、予め定めた有効距離取得用の構造物のレーザ計測を行うことにより、レーザ計測の有効距離を取得するための方法である。なお、以下では、レーザ計測可能な全ての構造物のうち、有効距離取得用の構造物を「取得用構造物」と称する。   Subsequently, an effective distance obtaining method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing main steps of the effective distance obtaining method. FIG. 4 is a diagram for explaining each step shown in FIG. The effective distance acquisition method shown in FIG. 3 is a method for acquiring an effective distance for laser measurement by performing laser measurement on a structure for acquiring a predetermined effective distance. In the following, of all the structures that can be measured by laser, the structure for acquiring the effective distance is referred to as “acquisition structure”.

取得用構造物OCは、例えば、橋脚等であり、他の目的による測量によって予め位置及び寸法が既知となっている基準面(基準面BP:図4の(b)参照)を含む構造物から選択される。なお、取得用構造物は、基準面が得られるものであればよく、人工物でもよいし自然物であってもよい。また、基準面は、そのサイズや形状について限定されず、平面、曲面、及び、平面と曲面との組み合わせであってもよい。また、有効距離とは、レーザ計測の計測誤差が第1基準値よりも小さくなるレーザ計測装置1と構造物(反射点)との距離である。第1基準値は、任意に設定され得るが、例えば、国土交通省により定められたi-Constructionにおける出来形計測に要求される誤差の値である。   The acquisition structure OC is, for example, a pier or the like, and is obtained from a structure including a reference plane (reference plane BP: see FIG. 4B) whose position and dimensions are known in advance by surveying for another purpose. Selected. In addition, the structure for acquisition should just be a thing which can obtain a reference surface, and may be an artificial thing or a natural thing. The size and shape of the reference surface are not limited, and may be a flat surface, a curved surface, or a combination of a flat surface and a curved surface. The effective distance is a distance between the laser measurement device 1 and a structure (reflection point) at which a measurement error of the laser measurement becomes smaller than the first reference value. The first reference value can be set arbitrarily, but is, for example, an error value required for work-form measurement in i-Construction defined by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism.

有効距離取得方法は、レーザ光の走査(スキャン)を行う走査工程S0と、走査工程S0の後に、レーザ計測の計測誤差を取得する誤差取得工程S1と、誤差取得工程S1の後に、有効距離を取得する距離取得工程S2とを含む。走査工程S0においては、車両100の移動に伴い、車両100の移動経路から離間した取得用構造物OCを含むエリアへのレーザ光の走査を行う。ここでは、例えば、車両100が移動経路としての道路を走行しているときに、道路から水平方向(及び鉛直方向)に離れた位置に設けられている取得用構造物OCを含むエリアへのレーザ光の走査を行う。   The effective distance obtaining method includes a scanning step S0 for performing scanning (scanning) of a laser beam, an error obtaining step S1 for obtaining a measurement error of laser measurement after the scanning step S0, and an effective distance after the error obtaining step S1. And a distance acquisition step S2 for acquisition. In the scanning step S <b> 0, the scanning of the laser beam is performed on an area including the acquisition structure OC separated from the moving path of the vehicle 100 with the movement of the vehicle 100. Here, for example, when the vehicle 100 is traveling on a road as a movement route, a laser beam is directed to an area including the acquisition structure OC provided at a position horizontally (and vertically) away from the road. Light scanning is performed.

ここでは、車両100の移動経路の往路及び復路のそれぞれにおいて、レーザ光の走査を行うことができる。ただし、車両100の移動経路の往路及び復路のいずれか一方のみにおいて、レーザ光の走査を行うようにしてもよい。さらには、車両100が移動経路を複数回往復する場合には、車両100の移動経路の複数の往路及び複数の復路において、レーザ光の走査を行ってもよい。   Here, laser light scanning can be performed on each of the outward path and the return path of the moving path of the vehicle 100. However, the scanning of the laser beam may be performed on only one of the forward path and the return path of the moving path of the vehicle 100. Further, when the vehicle 100 reciprocates on the moving path a plurality of times, the scanning of the laser beam may be performed on a plurality of forward paths and a plurality of returning paths of the moving path of the vehicle 100.

続いて、誤差取得工程S1においては、レーザ光の反射点Pの集合である点群Gのデータ(3次元の点群データ)を作成する(工程S11:第1工程)。ここでは、点群データは、当該エリア内に存在する(取得用構造物を含む)複数の構造物における反射点Pの集合である。続いて、工程S12において作成された点群データから、取得用構造物OCの基準面BPに対応する反射点Pの集合である対象点群Gaを抽出する(工程S12:第2工程)。基準面BPに対応する反射点Pとは、例えば、基準面BPの法線方向からみたときに基準面BPに含まれる反射点である。   Subsequently, in the error acquiring step S1, data of a point group G (three-dimensional point group data), which is a set of reflection points P of laser light, is created (step S11: first step). Here, the point cloud data is a set of reflection points P in a plurality of structures (including the structure for acquisition) existing in the area. Subsequently, a target point group Ga, which is a set of reflection points P corresponding to the reference plane BP of the acquisition structure OC, is extracted from the point group data created in step S12 (step S12: second step). The reflection point P corresponding to the reference plane BP is, for example, a reflection point included in the reference plane BP when viewed from the normal direction of the reference plane BP.

続いて、対象点群Gaに含まれる反射点Pのそれぞれと基準面BPとの基準面BPの法線方向における離隔距離Dを計測誤差として取得する(工程S13:第3工程)。これにより、対象点群Gaに含まれる反射点Pのそれぞれについて、反射点Pの位置及び方向と当該反射点Pの計測誤差とが関連付けられて取得される。換言すれば、レーザ計測装置1から反射点Pまでの距離と、その反射点Pの計測誤差とが紐づけられることにより、レーザ計測の精度が把握されることになる。   Subsequently, a separation distance D between each of the reflection points P included in the target point group Ga and the reference plane BP in the normal direction of the reference plane BP is acquired as a measurement error (step S13: third step). Thereby, for each of the reflection points P included in the target point group Ga, the position and the direction of the reflection point P and the measurement error of the reflection point P are acquired in association with each other. In other words, by linking the distance from the laser measurement device 1 to the reflection point P and the measurement error of the reflection point P, the accuracy of the laser measurement can be grasped.

続いて、工程S13において取得された計測誤差に基づいて、レーザ計測の精度を確認する(第4工程:S14)。ここでは、レーザ計測の精度が、第2基準値であるか、或いは、第2基準値よりも高いか否かを確認する。第2基準値は、第1基準値に関連して任意に設定可能であるが、例えば以下のように設定可能である。すなわち、第2基準値は、後の実際のレーザ計測において要求される計測距離での計測誤差が第1基準値よりも小さくなる反射点Pが、対象点群Gaに一定数含まれるように設定され得る。   Subsequently, the accuracy of the laser measurement is confirmed based on the measurement error obtained in step S13 (fourth step: S14). Here, it is confirmed whether or not the accuracy of the laser measurement is the second reference value or higher than the second reference value. The second reference value can be arbitrarily set in relation to the first reference value. For example, the second reference value can be set as follows. In other words, the second reference value is set such that the target point group Ga includes a certain number of reflection points P at which a measurement error at a measurement distance required in actual laser measurement later becomes smaller than the first reference value. Can be done.

より具体的には、後の実際のレーザ計測において要求される計測距離が100mであり、且つ、第1基準値が50mmである場合には、精度が第2基準値であるか第2基準値よりも高い場合に、レーザ計測装置1との距離が100m以上であり、且つ、計測誤差が50mmよりも小さい反射点Pが一定数以上の対象点群Gaに含まれるように、第2基準値が設定される。この場合、少なくとも、レーザ計測装置1との距離が100m以上であり、且つ、計測誤差が50mmよりも小さい反射点Pが対象点群Gaに含まれない場合には、精度が第2基準値よりも低いと判断される。   More specifically, when the measurement distance required in the actual laser measurement later is 100 m and the first reference value is 50 mm, the accuracy is the second reference value or the second reference value. Is higher than 100 m, and the second reference value is set such that the reflection points P whose distance to the laser measurement device 1 is 100 m or more and whose measurement error is smaller than 50 mm are included in a certain number or more of the target point groups Ga. Is set. In this case, at least when the reflection point P whose distance from the laser measurement device 1 is 100 m or more and the measurement error is smaller than 50 mm is not included in the target point group Ga, the accuracy is higher than the second reference value. Is also determined to be low.

ここで、レーザ計測装置1の計測結果は、レーザ計測装置1のIMU3に対する距離と角度とを使用して取得される。このため、装置パラメータは、レーザ計測の精度に影響する。そこで、続く工程においては、工程S14の結果、精度が第2基準値よりも低い場合には、レーザ計測装置1の角度を含む装置パラメータのキャリブレーション(ボアサイトキャリブレーション)を行う(工程S15)。装置パラメータとは、例えば、レーザ計測装置1のIMU3からの距離と角度とを含む。工程S15においてキャリブレーションを行った後には、工程S11に戻り、再び誤差取得工程S1を行う。   Here, the measurement result of the laser measurement device 1 is obtained using the distance and the angle of the laser measurement device 1 with respect to the IMU 3. For this reason, the device parameters affect the accuracy of laser measurement. Therefore, in the subsequent step, if the accuracy is lower than the second reference value as a result of step S14, calibration of apparatus parameters including the angle of the laser measuring apparatus 1 (boresight calibration) is performed (step S15). . The device parameters include, for example, the distance and angle of the laser measurement device 1 from the IMU 3. After performing the calibration in step S15, the process returns to step S11, and the error acquiring step S1 is performed again.

一方、工程S14の結果、精度が第2基準値であるか第2基準値よりも高い場合には、距離取得工程S2を行う。すなわち、計測誤差が第1基準値よりも小さくなるレーザ計測装置1と取得用構造物OC(すなわち反射点P)との距離を有効距離として取得する。この点についてより詳細に説明する。対象点群Gaには、レーザ計測装置1からの距離が異なる複数の反射点Pが含まれる。一般に、レーザ計測装置1からの距離が大きな(遠い)反射点Pほど、計測誤差が大きくなる傾向にある。   On the other hand, as a result of step S14, if the accuracy is the second reference value or higher than the second reference value, the distance acquisition step S2 is performed. That is, the distance between the laser measurement device 1 where the measurement error is smaller than the first reference value and the acquisition structure OC (that is, the reflection point P) is acquired as the effective distance. This will be described in more detail. The target point group Ga includes a plurality of reflection points P at different distances from the laser measurement device 1. In general, the measurement error tends to increase as the reflection point P is farther (farther) from the laser measurement device 1.

したがって、例えば、レーザ計測装置1からの距離が異なる複数の反射点Pの計測誤差を参照することにより、計測誤差が第1基準値を上回る(或いは下回る)距離の閾値を把握することができる。ここでは、当該距離の閾値を有効距離として取得する。以上のように有効距離を取得することにより、後の実際のレーザ計測において、計測対象物からの反射点のうち、有効距離の範囲内の反射点のみを用いることにより、高精度なレーザ計測が可能となる。   Therefore, for example, by referring to the measurement errors of a plurality of reflection points P at different distances from the laser measurement device 1, it is possible to grasp the threshold value of the distance at which the measurement error exceeds (or falls below) the first reference value. Here, the threshold value of the distance is acquired as the effective distance. By acquiring the effective distance as described above, high accuracy laser measurement can be performed by using only the reflection points within the effective distance range among the reflection points from the measurement target in actual laser measurement later. It becomes possible.

ここで、以上の有効距離取得方法においては、走査工程S0において、レーザ照射パラメータ及び車両100の移動速度を含む照射条件を変更しつつ、走査工程及び誤差取得工程を複数回行うことにより、照射条件と計測誤差との関係を取得してもよい。   Here, in the above-described effective distance obtaining method, in the scanning step S0, while changing the irradiation conditions including the laser irradiation parameters and the moving speed of the vehicle 100, the scanning step and the error obtaining step are performed a plurality of times. The relationship between the measurement error and the measurement error may be obtained.

図5は、レーザ照射パラメータを説明するための図である。図5に示されるように、まず、レーザ照射パラメータは、レーザ計測装置1の設定であって、例えば、スキャン周波数及び照射点数である。スキャン周波数は、レーザ計測装置1におけるレーザ光LA,LBのスキャンの周波数である。レーザ計測装置1は、1ラインのスキャンを繰り返し行っており、スキャン周波数が高いほど、スキャンラインSLの間隔SPが狭くなる。照射点数は、レーザ計測装置1が照射するレーザ光LA,LBの点数を意味する。照射点数が多ければ多いほど密な反射点Pを含む点群データを取得できる。   FIG. 5 is a diagram for explaining laser irradiation parameters. As shown in FIG. 5, first, the laser irradiation parameter is a setting of the laser measurement device 1, for example, a scan frequency and the number of irradiation points. The scan frequency is a frequency of scanning of the laser beams LA and LB in the laser measurement device 1. The laser measurement device 1 repeatedly scans one line, and the higher the scan frequency, the narrower the interval SP between the scan lines SL. The irradiation points indicate the points of the laser beams LA and LB emitted by the laser measurement device 1. As the number of irradiation points increases, point group data including dense reflection points P can be acquired.

また、以上の有効距離取得方法においては、レーザ計測装置1と取得用構造物との間の複数の距離において、走査工程S0、誤差取得工程S1、及び、距離取得工程S2を行うことにより、複数の距離のそれぞれに対して有効距離を取得してもよい。この場合、一例として、レーザ計測装置1(車両100)との距離が異なる複数の取得用構造物を設定し、その複数の取得用構造物のそれぞれを含むエリアへのレーザ光の走査、及び計測誤差の取得、及び、有効距離の取得を行うことができる。レーザ計測装置1との距離が異なる複数の取得用構造物は、例えば、互いに配列された複数の橋脚等である。   In the above-described effective distance acquisition method, a plurality of distances between the laser measurement device 1 and the acquisition structure are obtained by performing the scanning step S0, the error acquisition step S1, and the distance acquisition step S2. The effective distance may be acquired for each of the distances. In this case, as an example, a plurality of acquisition structures having different distances from the laser measurement device 1 (vehicle 100) are set, and scanning and measurement of a laser beam are performed on an area including each of the plurality of acquisition structures. Acquisition of an error and acquisition of an effective distance can be performed. The plurality of acquisition structures having different distances from the laser measurement device 1 are, for example, a plurality of piers or the like arranged with respect to each other.

また、1つ取得用構造物を設定する場合であっても、車両100の移動に伴ってレーザ計測装置1と取得用構造物との相対距離が変化するので、一定の時間間隔(距離間隔)ごとに、1つの取得用構造物を含むエリアに対してレーザ光の走査、計測誤差の取得、及び、有効距離の取得を行ってもよい。   Even when one acquisition structure is set, the relative distance between the laser measurement device 1 and the acquisition structure changes with the movement of the vehicle 100, so that a certain time interval (distance interval) is set. In each case, scanning of a laser beam, acquisition of a measurement error, and acquisition of an effective distance may be performed on an area including one acquisition structure.

引き続いて、本実施形態に係るレーザ計測方法について説明する。このレーザ計測方法は、上記の有効距離取得方法を用いて有効距離を取得した後に、実際に計測対象物のレーザ計測を行う方法である。すなわち、このレーザ計測方法においては、まず、上記の有効距離取得方法を行う。なお、計測対象物の1回のレーザ計測に対して有効距離取得方法を1回行う必要はなく、1回の有効距離取得方法の実施により取得された計測誤差及び有効距離に関する情報を保持しておき、複数回のレーザ計測方法の実施の際に用いることができる。   Subsequently, a laser measurement method according to the present embodiment will be described. This laser measurement method is a method of actually measuring the laser of the measurement object after acquiring the effective distance using the above-described effective distance acquisition method. That is, in this laser measurement method, first, the above-described effective distance obtaining method is performed. Note that it is not necessary to perform the effective distance acquisition method once for one laser measurement of the measurement object, and to hold information on the measurement error and effective distance acquired by performing the effective distance acquisition method once. It can be used when performing the laser measurement method a plurality of times.

このように、このレーザ計測方法は、上記の有効距離取得方法を実施する準備工程と、車両100の移動経路から離間した計測対象物のレーザ計測を行う計測工程と、を備える。計測工程は、車両100の移動に伴い、計測対象物へのレーザ光の走査を行うことにより、レーザ光の反射点の集合である計測点群データを取得する(第7工程)。図6に示されるように、計測対象物は、例えば、車両100の移動経路である道路から離間した切土部分ODの法面NSである。   As described above, this laser measurement method includes the preparation step of performing the above-described effective distance acquisition method, and the measurement step of performing laser measurement of a measurement target separated from the movement route of the vehicle 100. The measurement step acquires measurement point group data, which is a set of reflection points of the laser light, by scanning the measurement target with the laser light as the vehicle 100 moves (seventh step). As illustrated in FIG. 6, the measurement target is, for example, a slope NS of a cut portion OD separated from a road that is a movement route of the vehicle 100.

計測工程においては、続いて、計測点群データに含まれる反射点のうち、レーザ計測装置1との距離が有効距離(先の有効距離取得方法において取得済みである)の範囲内の反射点を用いて計測データを作成する(第8工程)。これにより、計測誤差が第1基準値よりも小さい高精度な計測データが作成される。   In the measurement step, subsequently, among the reflection points included in the measurement point group data, the reflection points whose distance to the laser measurement device 1 is within the range of the effective distance (already acquired by the previous effective distance acquisition method) are determined. The measurement data is created using the data (8th step). Thereby, highly accurate measurement data in which the measurement error is smaller than the first reference value is created.

なお、計測データを作成する際に、複数の条件下において計測点群データが取得されている場合には、それらの計測点群データの反射点を統合することにより計測データを作成することができる。この場合には、それぞれの計測点群データの反射点に対して、条件に応じて優先度を設定して統合することができる。すなわち、計測データの作成の際に、計測対象物のある位置に対して2つ以上の反射点が存在する場合には、優先度に応じて、より精度の高い反射点を採用することができる。   When the measurement data is created, if the measurement point cloud data is acquired under a plurality of conditions, the measurement data can be created by integrating the reflection points of the measurement point cloud data. . In this case, the reflection points of the respective measurement point group data can be integrated by setting the priority according to the conditions. That is, when two or more reflection points are present at a certain position of the measurement target when creating the measurement data, a reflection point with higher accuracy can be adopted according to the priority. .

優先度の設定に用いられる条件の一例としては、入射角、計測距離、及び、角度分解能等のパラメータである。入射角とは、レーザ光が計測対象物へ入射する角度を意味する。入射角が浅い(大きい)ほど、反射してくるレーザ光のフットプリント(レーザ光の入射面でのスポットサイズ)が均一でなくなり、精度が低下する。計測距離とは、レーザ計測装置1から計測対象物までの距離を意味する。計測距離が長いほど、角度の精度により位置精度が低下する。角度分解能とは、レーザ計測装置1のレーザ光の照射面内での角度の分解能と、IMU3の角度の分解能との両方を意味する。角度分解能が低いほど、位置精度が低下する。   Examples of conditions used for setting the priority include parameters such as an incident angle, a measurement distance, and an angular resolution. The incident angle means an angle at which the laser light is incident on the measurement target. As the incident angle becomes shallower (larger), the footprint of the reflected laser light (spot size on the incident surface of the laser light) becomes less uniform, and the accuracy decreases. The measurement distance means a distance from the laser measurement device 1 to a measurement target. As the measurement distance increases, the positional accuracy decreases due to the angle accuracy. The angular resolution means both the angular resolution of the laser beam of the laser measurement device 1 in the irradiation surface and the angular resolution of the IMU 3. The lower the angular resolution, the lower the position accuracy.

引き続いて、上記の有効距離取得方法及びレーザ計測方法の作用・効果について説明する。上記のように、有効距離取得方法においては、まず、車両100に搭載されたレーザ計測装置1を用いて、車両100の移動経路から離間した取得用構造物OCを含むエリアへのレーザ光の走査を行う。続いて、レーザ光の反射点Pの集合である点群データを生成し、その点群データから取得用構造物OCの基準面BPに対応する対象点群Gaを抽出する。   Subsequently, the operation and effect of the above-described effective distance acquisition method and laser measurement method will be described. As described above, in the effective distance acquisition method, first, using the laser measurement device 1 mounted on the vehicle 100, scanning the area including the acquisition structure OC separated from the movement path of the vehicle 100 with laser light. I do. Subsequently, point cloud data, which is a set of reflection points P of the laser light, is generated, and a target point cloud Ga corresponding to the reference plane BP of the acquisition structure OC is extracted from the point cloud data.

そして、対象点群Gaに含まれる反射点Pと基準面BPとの離隔距離Dを計測誤差として取得する。これにより、車両100の移動経路から離間した箇所における計測誤差が把握される。その後、計測誤差が、第1基準値よりも小さくなる距離を有効距離として取得する。そして、レーザ計測方法においては、車両100の移動経路から離間した計測対象物の実際のレーザ計測に際して、この有効距離の範囲内の反射点Pを用いて計測データを作成する。この結果、計測誤差を第1基準値よりも小さくすることが可能となる。このように、この有効距離取得方法及びレーザ計測方法によれば、図6の(a)に示される従来の方法のように、計測対象物に実際に赴いて座標既知点CPを設置する作業や測量作業を要することなく、作業量を低減しつつ、図6の(b)に示されるように車両100から遠く離れた計測対象物の高精度な計測が可能となる。   Then, a separation distance D between the reflection point P and the reference plane BP included in the target point group Ga is acquired as a measurement error. As a result, a measurement error at a location separated from the movement route of the vehicle 100 is grasped. Thereafter, a distance at which the measurement error is smaller than the first reference value is acquired as an effective distance. Then, in the laser measurement method, at the time of actual laser measurement of a measurement target separated from the moving path of the vehicle 100, measurement data is created using the reflection point P within the range of the effective distance. As a result, the measurement error can be made smaller than the first reference value. As described above, according to the effective distance acquiring method and the laser measuring method, as in the conventional method shown in FIG. As shown in FIG. 6B, high-precision measurement of a measurement object far away from the vehicle 100 can be performed without requiring a surveying operation and reducing the amount of operation.

また、本実施形態に係る有効距離取得方法においては、誤差取得工程S1は、計測誤差に基づいてレーザ計測の精度を確認する工程S14をさらに含む。そして、工程S14の結果、精度が第2基準値よりも低い場合には、レーザ計測装置1の角度を含む装置パラメータのキャリブレーションを行うと共に、再び、誤差取得工程S1を行う。一方、工程S14の結果、精度が第2基準値であるか第2基準値よりも高い場合には、距離取得工程S2を行う。このため、点群データの精度が第2基準値であるか第2基準値よりも高くなる装置パラメータにおいて、効率よく有効距離を取得できる。   Further, in the effective distance obtaining method according to the present embodiment, the error obtaining step S1 further includes a step S14 of confirming the accuracy of laser measurement based on the measurement error. Then, as a result of step S14, when the accuracy is lower than the second reference value, the device parameters including the angle of the laser measuring device 1 are calibrated, and the error acquiring step S1 is performed again. On the other hand, as a result of step S14, if the accuracy is the second reference value or higher than the second reference value, the distance acquisition step S2 is performed. For this reason, the effective distance can be efficiently acquired in a device parameter in which the accuracy of the point cloud data is the second reference value or higher than the second reference value.

また、本実施形態に係る有効距離取得方法においては、レーザ計測装置1と取得用構造物OCとの間の複数の距離において、走査工程S0、誤差取得工程S1、及び距離取得工程S2を行うことにより、複数の距離のそれぞれに対して有効距離を取得してもよい。この場合、レーザ計測装置1からの複数の距離のそれぞれに対して有効距離を取得できる。   In the effective distance acquisition method according to the present embodiment, the scanning step S0, the error acquisition step S1, and the distance acquisition step S2 are performed at a plurality of distances between the laser measurement device 1 and the acquisition structure OC. Thus, the effective distance may be acquired for each of the plurality of distances. In this case, an effective distance can be acquired for each of the plurality of distances from the laser measurement device 1.

また、本実施形態に係る有効距離取得方法においては、走査工程S0におけるレーザ照射パラメータ及び車両100の移動速度を含む照射条件を変更しつつ、走査工程S0及び誤差取得工程S1を複数回行うことにより、照射条件と計測誤差との関係を取得してもよい。この場合、照射条件と計測誤差との関係を把握できる。   Further, in the effective distance obtaining method according to the present embodiment, the scanning step S0 and the error obtaining step S1 are performed a plurality of times while changing the irradiation conditions including the laser irradiation parameters and the moving speed of the vehicle 100 in the scanning step S0. , The relationship between the irradiation condition and the measurement error may be acquired. In this case, the relationship between the irradiation condition and the measurement error can be grasped.

また、本実施形態に係る有効距離取得方法においては、走査工程S0においては、車両100の移動経路の往路及び復路のそれぞれにおいて、レーザ光の走査を行ってもよい。この場合、往路及び復路との異なる照射条件下でレーザ光の走査を行うことにより、より正確に計測誤差及び有効距離を取得できる。   In the effective distance obtaining method according to the present embodiment, in the scanning step S0, the scanning of the laser beam may be performed on each of the outward path and the return path of the moving path of the vehicle 100. In this case, the measurement error and the effective distance can be acquired more accurately by performing the scanning with the laser beam under the irradiation conditions different from the forward path and the backward path.

さらに、本実施形態に係る有効距離取得方法においては、走査工程S0においては、車両100の互いに異なる位置に搭載された複数のレーザ計測装置1のそれぞれを用いて、レーザ光の走査を行う。このため、互いに異なる位置の複数のレーザ計測装置1のそれぞれでのレーザ計測について、計測誤差及び有効距離を取得できる。また、複数のレーザ計測装置1(スキャンライン)が存在する場合には、その特性を考慮することができる。   Further, in the effective distance obtaining method according to the present embodiment, in the scanning step S0, scanning of laser light is performed using each of the plurality of laser measurement devices 1 mounted at different positions on the vehicle 100. Therefore, the measurement error and the effective distance can be acquired for the laser measurement by each of the plurality of laser measurement devices 1 at different positions. If there are a plurality of laser measurement devices 1 (scan lines), their characteristics can be considered.

なお、これまで測量では、誤差の範囲が図面縮尺によって定められていたため、適切な範囲にある誤差は結果として調整されることなく成果に残存した。しかし、本実施形態に係る方法によれば、微小な系統誤差も極力低減した上で機器そのものの誤差に近い誤差を実現し、さらに誤差の範囲を把握することで誤差の最大値を考慮した計測を実現できる。   In the past, in the survey, the range of the error was determined by the scale of the drawing, and the error in an appropriate range remained in the result without being adjusted as a result. However, according to the method according to the present embodiment, even a small systematic error is reduced as much as possible, an error close to the error of the device itself is realized, and the measurement is performed in consideration of the maximum value of the error by further grasping the error range. Can be realized.

また、本実施形態に係る方法は、現地作業の効率化・省力化を実現し、高精度に計測する適切な範囲を定義可能とするものであるが、品質確認やオンサイト調整にも適用可能であり、幅広い有用性を有する。   In addition, the method according to the present embodiment realizes efficient and labor-saving on-site work, and enables an appropriate range to be measured with high accuracy to be defined. However, the method can also be applied to quality confirmation and on-site adjustment. And has a wide range of usefulness.

以上の実施形態は、本発明に係る有効距離取得方法及びレーザ計測方法の一例を説明したものである。したがって、本発明に係る有効距離取得方法及びレーザ計測方法は、上述した例に限定されず、任意に変形され得る。   The above embodiment describes an example of the effective distance obtaining method and the laser measuring method according to the present invention. Therefore, the effective distance acquisition method and the laser measurement method according to the present invention are not limited to the above-described example, and can be arbitrarily modified.

例えば、誤差取得工程S1は、精度の管理を行うための別の工程をさらに含むことができる。すなわち、誤差取得工程S1は、工程S11と工程S12との間において、車両100の移動経路に存在する座標既知点CPと、その座標既知点CPに対応する反射点である基準点と、の誤差である基準誤差を確認する第5工程をさらに含むことができる。また、誤差取得工程S1は、第5工程の結果、基準誤差が第3基準値よりも大きい場合に、基準誤差が第3基準値であるか第3基準値よりも小さくなるように点群データを調整する第6工程をさらに含むことができる。   For example, the error acquiring step S1 can further include another step for managing accuracy. In other words, the error acquiring step S1 is performed between the step S11 and the step S12, the error between the coordinate known point CP existing on the movement route of the vehicle 100 and the reference point which is the reflection point corresponding to the coordinate known point CP. The method may further include a fifth step of checking the reference error. The error acquiring step S1 is performed such that when the reference error is larger than the third reference value as a result of the fifth step, the point cloud data is set so that the reference error is equal to or smaller than the third reference value. May be further included.

この場合には、車両100(レーザ計測装置1)と比較的近い座標既知点CPとの誤差(基準誤差)を用いた点群データの管理により、実際の遠方に対するレーザ計測の精度を担保できる。すなわち、この場合には、まず、移動経路に存在する座標既知点CPと対応する反射点との誤差が第3基準値であるか第3基準値よりも小さいことが担保される。この結果、実際に車両100(レーザ計測装置1)から離れた遠方の計測対象物のレーザ計測の誤差も、第3基準値に応じた誤差の範囲であることが担保される。   In this case, by managing the point cloud data using the error (reference error) between the vehicle 100 (the laser measuring device 1) and the known coordinates CP relatively close to each other, it is possible to ensure the accuracy of the laser measurement for an actual distant place. That is, in this case, first, it is ensured that the error between the coordinate known point CP existing on the moving route and the corresponding reflection point is the third reference value or smaller than the third reference value. As a result, it is ensured that the error of the laser measurement of the measurement target far from the vehicle 100 (the laser measurement device 1) is also within the error range according to the third reference value.

一例として、レーザ計測装置1のレーザ計測の精度が、移動経路上の近傍箇所において10mmの誤差であるとき、移動経路から離間した所定の遠方箇所において40mmの誤差であるような精度であるとする。一方で、遠方の計測対象物の実際のレーザ計測において50mmよりも小さな誤差の範囲とすることが要求されているとする。その場合、近傍箇所での誤差が10mmよりも大きいと、遠方の計測対象物の実際のレーザ計測の誤差が50mmよりも小さいことが担保されないおそれがある。   As an example, when the accuracy of the laser measurement of the laser measurement device 1 is an error of 10 mm at a nearby position on the moving path, it is assumed that the accuracy is such that the error is 40 mm at a predetermined distant point separated from the moving path. . On the other hand, it is assumed that an actual laser measurement of a distant measurement target is required to have an error range smaller than 50 mm. In this case, if the error in the vicinity is larger than 10 mm, it may not be ensured that the actual laser measurement error of the distant measurement target is smaller than 50 mm.

これに対して、一例として第3基準値を10mmに設定し、上記の第5工程(及び第6工程)を実施することにより、遠方の計測対象物の実際のレーザ計測の誤差が50mmよりも小さいことが担保され得る。すなわち、第5工程において、移動経路に存在する座標既知点CPと対応する反射点(基準点)との誤差(基準誤差)が10mmであるか10mmよりも小さいことが確認された場合には、点群データの調整を行うまでもなく、遠方の計測対象物の実際のレーザ計測の誤差が50mmよりも小さくなり得る。一方、第5工程において、基準誤差が10mmよりも大きい場合には、第6工程において、基準誤差が10mmであるか10mmよりも小さくなるように点群データを調整することにより、遠方の計測対象物の実際のレーザ計測の誤差が50mmよりも小さくなり得る。すなわち、車両100(レーザ計測装置1)と比較的に近い座標既知点CPとの誤差(基準誤差)を用いた点群データの管理により、実際の遠方の計測対象物に対して座標既知点CPを設置することなく、レーザ計測の精度を担保できる。   On the other hand, as an example, by setting the third reference value to 10 mm and performing the fifth step (and the sixth step), the error of the actual laser measurement of the distant measurement target is smaller than 50 mm. Smallness can be guaranteed. That is, in the fifth step, when it is confirmed that the error (reference error) between the coordinate known point CP existing on the movement route and the corresponding reflection point (reference point) is 10 mm or smaller than 10 mm, Without adjusting the point cloud data, the error of the actual laser measurement of the distant measurement target can be smaller than 50 mm. On the other hand, if the reference error is larger than 10 mm in the fifth step, the point group data is adjusted in the sixth step so that the reference error is 10 mm or smaller than 10 mm. The actual laser measurement error of the object can be less than 50 mm. That is, by managing the point cloud data using the error (reference error) between the vehicle 100 (laser measurement device 1) and the relatively known coordinate point CP, the coordinate point known to the actual distant measurement target is calculated. The accuracy of laser measurement can be ensured without installing a laser beam.

なお、点群データの調整としては、一例として、座標既知点を用いた点群データの移動や、点群データの3次元座標変換を用いて行う方法、及び、座標既知点から車両100の軌跡を算出し、点群データを再作成する方法等が挙げられる。   As an example of the adjustment of the point cloud data, a method of moving the point cloud data using the known coordinates, a method of performing the three-dimensional coordinate conversion of the point cloud data, and a trajectory of the vehicle 100 from the known coordinates are given as examples. Is calculated and the point cloud data is re-created.

例えば、レーザ計測装置1が搭載される移動体は、車両に限定されず、他のものであってもよい。移動体の一例としては、無人・有人を問わず、船舶、潜水機、航空機、鉄道、動物等が挙げられる。また、取得用構造物OCとしては、橋脚に限定されず、例えば、ビル、マンション、及び、道路に付随する看板等の他の建築物(人工物)や、地形及び地物(自然物)であってもよい。さらに、計測対象物としては、切土部分ODの法面NSに限定されない。すなわち、レーザ計測方法は、任意の計測対象物(例えば取得用構造物OCと同様のもの)に対して適用され得る。   For example, the moving object on which the laser measuring device 1 is mounted is not limited to a vehicle, and may be another object. Examples of the moving body include a ship, a submersible, an aircraft, a railway, an animal, and the like, regardless of whether the vehicle is unmanned or manned. Further, the acquisition structure OC is not limited to a pier, but may be, for example, a building, an apartment building, another building (artificial object) such as a signboard attached to a road, or a terrain and a feature (natural object). You may. Further, the measurement target is not limited to the slope NS of the cut portion OD. That is, the laser measurement method can be applied to any measurement target (for example, the same as the acquisition structure OC).

1…レーザ計測装置、100…車両(移動体)、Ga…対象点群、LA,LB…レーザ光、P…反射点、BP…基準面、OC…取得用構造物(構造物)。   1: laser measuring device, 100: vehicle (moving body), Ga: target point group, LA, LB: laser beam, P: reflection point, BP: reference plane, OC: acquisition structure (structure).

Claims (8)

レーザ計測の有効距離を取得するための有効距離取得方法であって、
移動体に搭載されたレーザ計測装置を用いて、前記移動体の移動に伴い、前記移動体の移動経路から離間した構造物を含むエリアへのレーザ光の走査を行う走査工程と、
前記走査工程の後に、前記レーザ計測の計測誤差を取得する誤差取得工程と、
前記誤差取得工程の後に、前記有効距離を取得する距離取得工程と、
を備え、
前記誤差取得工程は、
前記レーザ光の反射点の集合である点群データを作成する第1工程と、
前記点群データから、前記構造物の基準面に対応する前記反射点の集合である対象点群を抽出する第2工程と、
前記対象点群に含まれる前記反射点と前記基準面との前記基準面の法線方向における離隔距離を前記計測誤差として取得する第3工程と、
を含み、
前記距離取得工程においては、前記計測誤差が第1基準値よりも小さくなる前記レーザ計測装置と前記構造物との距離を前記有効距離として取得する、
有効距離取得方法。
An effective distance obtaining method for obtaining an effective distance of laser measurement,
Using a laser measurement device mounted on a moving body, along with the movement of the moving body, a scanning step of scanning laser light to an area including a structure separated from the moving path of the moving body,
After the scanning step, an error obtaining step of obtaining a measurement error of the laser measurement,
After the error obtaining step, a distance obtaining step of obtaining the effective distance,
With
The error obtaining step includes:
A first step of creating point cloud data that is a set of reflection points of the laser light,
A second step of extracting, from the point cloud data, a target point cloud that is a set of the reflection points corresponding to a reference plane of the structure;
A third step of acquiring, as the measurement error, a separation distance between the reflection point and the reference plane included in the target point group in a direction normal to the reference plane;
Including
In the distance obtaining step, a distance between the laser measurement device and the structure where the measurement error is smaller than a first reference value is obtained as the effective distance,
Effective distance acquisition method.
前記誤差取得工程は、前記計測誤差に基づいて前記レーザ計測の精度を確認する第4工程をさらに含み、
前記第4工程の結果、前記精度が第2基準値よりも低い場合には、前記レーザ計測装置の角度を含む装置パラメータのキャリブレーションを行うと共に、再び、前記誤差取得工程を行い、
前記第4工程の結果、前記精度が前記第2基準値であるか前記第2基準値よりも高い場合には、前記距離取得工程を行う、
請求項1に記載の有効距離取得方法。
The error obtaining step further includes a fourth step of checking the accuracy of the laser measurement based on the measurement error,
As a result of the fourth step, when the accuracy is lower than a second reference value, while performing calibration of device parameters including the angle of the laser measurement device, again, perform the error acquisition step,
If the result of the fourth step is that the accuracy is the second reference value or higher than the second reference value, the distance acquisition step is performed.
The effective distance acquisition method according to claim 1.
前記レーザ計測装置と前記構造物との間の複数の距離において、前記走査工程、前記誤差取得工程、及び前記距離取得工程を行うことにより、前記複数の距離のそれぞれに対して前記有効距離を取得する、
請求項1又は2に記載の有効距離取得方法。
At a plurality of distances between the laser measurement device and the structure, the scanning step, the error obtaining step, and the distance obtaining step are performed to obtain the effective distance for each of the plurality of distances. Do
The effective distance acquisition method according to claim 1.
前記走査工程におけるレーザ照射パラメータ及び前記移動体の移動速度を含む照射条件を変更しつつ、前記走査工程及び前記誤差取得工程を複数回行うことにより、前記照射条件と前記計測誤差との関係を取得する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の有効距離取得方法。
The relationship between the irradiation condition and the measurement error is obtained by performing the scanning step and the error obtaining step a plurality of times while changing the irradiation condition including the laser irradiation parameter and the moving speed of the moving body in the scanning step. Do
The effective distance acquisition method according to claim 1.
前記走査工程においては、前記移動体の前記移動経路の往路及び復路のそれぞれにおいて、前記レーザ光の走査を行う、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の有効距離取得方法。
In the scanning step, scanning of the laser beam is performed on each of a forward path and a return path of the moving path of the moving body,
The effective distance acquisition method according to claim 1.
前記走査工程においては、前記移動体の互いに異なる位置に搭載された複数の前記レーザ計測装置のそれぞれを用いて、前記レーザ光の走査を行う、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の有効距離取得方法。
In the scanning step, using each of the plurality of laser measurement devices mounted at different positions of the moving body, scan the laser light,
The effective distance acquisition method according to claim 1.
前記誤差取得工程は、
前記第1工程と前記第2工程との間において、前記移動経路に存在する座標既知点と、前記座標既知点に対応する反射点である基準点と、の誤差である基準誤差を確認する第5工程と、
前記第5工程の結果、前記基準誤差が第3基準値よりも大きい場合に、前記基準誤差が前記第3基準値であるか前記第3基準値よりも小さくなるように、前記点群データを調整する第6工程と、
をさらに含む、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の有効距離取得方法。
The error obtaining step includes:
A step of checking a reference error, which is an error between a coordinate known point existing on the movement route and a reference point that is a reflection point corresponding to the coordinate known point, between the first step and the second step. 5 steps,
As a result of the fifth step, when the reference error is larger than a third reference value, the point cloud data is set so that the reference error is the third reference value or smaller than the third reference value. A sixth step of adjusting;
Further comprising,
The effective distance acquisition method according to claim 1.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の有効距離取得方法を実施する準備工程と、
前記移動体の移動経路から離間した計測対象物のレーザ計測を行う計測工程と、
を備え、
前記計測工程は、
前記移動体の移動に伴い、前記計測対象物への前記レーザ光の走査を行うことにより、前記レーザ光の反射点の集合である計測点群データを取得する第7工程と、
前記計測点群データに含まれる前記反射点のうち、前記レーザ計測装置との距離が前記有効距離の範囲内の前記反射点を用いて計測データを作成する第8工程と、
を含む、
レーザ計測方法。
A preparation step for performing the effective distance obtaining method according to any one of claims 1 to 7,
A measurement step of performing laser measurement of a measurement object separated from the moving path of the moving body,
With
The measuring step includes:
A seventh step of acquiring the measurement point group data, which is a set of reflection points of the laser light, by scanning the measurement target with the laser light along with the movement of the moving body,
Among the reflection points included in the measurement point group data, an eighth step of creating measurement data using the reflection points whose distance to the laser measurement device is within the range of the effective distance,
including,
Laser measurement method.
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