JP2020204515A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットの追尾状態を逸脱した際に、簡単に追尾状態へ復帰することができる測定装置を提供する。【解決手段】ターゲット２０に向けて光線Ｌ１を出射して捕捉追尾し、ターゲットの三次元座標を測定する測定装置１であって、光線を出射する光源１１と、移動するターゲットを追尾するように光源から出射する光線の出射角度を制御する角度制御部と、ターゲットまたはターゲットの近傍を撮像する撮像部３０と、撮像部で撮像した画像からターゲットまたはターゲットを含む特定部分を認識する認識部と、を備え、角度制御部は、ターゲットの追尾が解除された際、認識部で認識したターゲットまたはターゲットを含む特定部分に向けて光線を出射するよう光線の出射角度を制御する測定装置。【選択図】図１

Description

本発明は、測定者が把持するターゲットを光線で捕捉追尾して、ターゲットの三次元座標を測定する測定装置に関するものである。

対象物の三次元座標を測定する測定装置として、レーザ光などの光線をターゲットに向けて照射し、移動するターゲットを捕捉追尾して測定点の三次元座標を測定する三次元測定装置がある。この測定装置では、大型構造物のような対象物について、追尾状態にあるターゲットを対象物の表面に当てることで容易かつ正確に測定を行うことができる。

特許文献１には、追尾式レーザ干渉計が開示される。この追尾式レーザ干渉計では、被測定体であるレトロリフレクタに向けて照射し、レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザビームの干渉を利用してレトロリフレクタの変位を検出すると共に、レーザビームの光軸の角度変化を用いてトラッキングを行っている。

特許文献２には、簡単な構成で要求される性能を維持しつつ、測定が中断しても高精度な測定を行うことができ、使い勝手の良いレーザトラッカが開示される。このレーザトラッカでは、ターゲットに入射するレーザ光の光軸と直角方向にターゲットが移動すると、この移動量と移動する方向に応じた信号を出力する光位置検出手段を備えており、光位置検出手段から出力された信号を用いて、ターゲットを追尾するように２軸の回転機構を制御している。

特開２００７−０５７５２２号公報 特開２０１０−０５４４２９号公報

光線を照射してターゲットを追尾しながら測定を行う測定装置では、何らかの原因でターゲットを追尾できなくなる、いわゆるロストの状態に陥ることがある。この場合、ターゲットを把持する測定者は、光線を受けられる位置までターゲットを移動させて、追尾状態への復帰を行う必要がある。しかし、光線の軌跡が見えにくいため受光できる範囲を探すのは容易ではなく、勘を頼りにターゲットを移動させることになる。特に、この種の測定装置では、測定装置本体から対象物までの距離が数十メートルにおよぶこともあり、距離が離れるほど光線を受けられる位置を探すために多くの時間を要することになる。

本発明は、ターゲットの追尾状態を逸脱した際に、簡単に追尾状態へ復帰することができる測定装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ターゲットに向けて光線を出射して捕捉追尾し、ターゲットの三次元座標を測定する測定装置であって、光線を出射する光源と、移動するターゲットを追尾するように光源から出射する光線の出射角度を制御する角度制御部と、ターゲットまたはターゲットの近傍を撮像する撮像部と、撮像部で撮像した画像からターゲットまたはターゲットを含む特定部分を認識する認識部と、を備え、角度制御部は、ターゲットの追尾が解除された際、認識部で認識したターゲットまたはターゲットを含む特定部分に向けて光線を出射するよう光線の出射角度を制御する測定装置である。

このような構成によれば、ターゲットに向けて光線を出射して捕捉追尾する測定装置において、撮像部ではターゲットまたはターゲットの近傍の画像を撮像し、認識部では撮像部で撮像した画像からターゲットまたはターゲットを含む特定部分を認識する。そして、ターゲットの追尾が解除された際、画像から認識されたターゲットまたはターゲットを含む特定部分に向けて光線を出射するよう出射角度が制御されるため、容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、認識部は、ターゲットを含む特定部分として、画像からターゲットを把持する測定者の顔部分を認識し、角度制御部は、認識部で認識した顔部分以外の位置に向けて光線を出射するよう光線の出射角度を制御してもよい。これにより、ターゲットの追尾が解除された際、ターゲット近傍かつ、ターゲットを把持する測定者の顔部分以外の位置に向けて光線が出射されるため、測定者近傍の光線位置にターゲットを移動させることで追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、認識部は、画像からターゲットを把持する測定者の輪郭領域を認識し、角度制御部は、認識部で認識した輪郭領域のうち特定位置に向けて光線を出射するよう光線の出射角度を制御してもよい。これにより、ターゲットの追尾が解除された際、測定者の輪郭領域から認識された特定位置に向けて光線が出射されるため、測定者の近い位置にターゲットを移動させることで追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、特定位置は、輪郭領域における重心位置の近傍であってもよい。これにより、ターゲットの追尾が解除された際、測定者の輪郭領域から認識された重心位置に向けて光線が出射されるため、測定者の身体の中央付近にターゲットを移動させることで追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、認識部は、ターゲットを含む特定部分を認識し、角度制御部は、認識部で認識したターゲットを含む特定部分の位置に向けて光線を出射するよう光線の出射角度を制御してもよい。これにより、ターゲットの追尾が解除された際、画像から認識されたターゲットを含む特定部分に向けて光線が出射されるため、容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、認識部は、画像から特定動作を抽出してターゲットを把持する測定者を認識するようにしてもよい。これにより、ターゲットの追尾が解除された際、測定者による特定動作に基づいて測定者を認識し、認識された測定者に向けて光線が出射されるため、測定者の近い位置にターゲットを移動させることで追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、ターゲットの追尾が解除された際、光源から出射する光線の光量を低下させる光量調整部をさらに備えていてもよい。ターゲットの追尾が解除された状態では測定できないため、無駄な光量での出射を行わずに済む。

上記測定装置において、ターゲットを把持する測定者に装着可能な表示部と、表示部に表示する情報を制御する表示制御部と、をさらに備え、表示制御部は、表示部に表示されるターゲットの画像の近傍に、光線をターゲットに照射するためガイド画像を重畳表示する制御を行ってもよい。これにより、測定者が装着している表示部にガイド画像が重畳表示されるため、ターゲットの追尾が解除された際、ガイド画像に沿ってターゲットを移動させることで追尾状態へ復帰できるようになる。

上記測定装置において、表示制御部は、ガイド画像としてターゲットの受光方向および受光領域を示すオブジェクト画像をターゲットの画像に重畳表示する制御を行ってもよい。これにより、ターゲットの追尾が解除された際、表示部に表示されるターゲットの画像に受光方向および受光領域が重畳表示され、これをガイドとしてターゲットを移動させることで追尾状態へ復帰できるようになる。

本実施形態に係る測定装置の構成を例示する模式図である。 本実施形態に係る測定装置の構成を例示するブロック図である。 本実施形態に係る測定装置の動作を例示するフローチャートである。 測定装置の動作を例示する模式図である。 （ａ）から（ｃ）は、認識処理を例示する模式図である。 ガイド動作を例示するフローチャートである。 ガイド動作を例示する模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、ガイド動作を例示する模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

〔測定装置の構成〕
図１は、本実施形態に係る測定装置の構成を例示する模式図である。
本実施形態に係る測定装置１は、測定者Ｕが把持するターゲット２０に向けて光線を出射して捕捉追尾し、ターゲット２０の三次元座標を測定する装置である。ターゲット２０が追尾状態にあると、測定装置１はターゲット２０の三次元座標を測定することができる。したがって、追尾状態にあるターゲット２０を対象物Ｗの測定点に当てることで、ターゲット２０の三次元座標から対象物Ｗの測定点の三次元座標を求めることができる。

測定装置１は、光干渉計を構成する装置本体１０を備える。装置本体１０には、光線を出射する光源１１と、光源１１から出射されターゲット２０で反射した光線を受光する受光部１２と、光源１１および受光部１２の角度を変更する駆動部１３と、が設けられる。ターゲット２０を追尾する際には、光源１１から出射される光線が常にターゲット２０に照射されるよう、駆動部１３によって光源１１および受光部１２の角度が変更される。

装置本体１０には測定制御部１５が接続される。測定制御部１５によって装置本体１０の各部が制御される。測定制御部１５はパーソナルコンピュータで構成されていてもよい。測定制御部１５の構成は後述する。

装置本体１０の光源１１から出射される光線としては、例えばレーザ光Ｌが用いられる。説明の便宜上、光源１１から出射されるレーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１、ターゲット２０で反射したレーザ光Ｌをレーザ光Ｌ２ということにする。

ターゲット２０は、例えばレトロリフレクタである。光源１１から出射されたレーザ光Ｌ１がターゲット２０で反射すると、レーザ光Ｌ２はレーザ光Ｌ１と同一の光路で装置本体１０へ戻る。装置本体１０の受光部１２は、レーザ光Ｌ１とＬ２との干渉を利用して、装置本体１０とターゲット２０の距離を計測しながら、移動するターゲット２０を追尾するように駆動部１３を制御する。

駆動部１３は、第１軸を中心として光源１１および受光部１２の角度を変更する第１駆動部１３１と、第１軸と直交する第２軸を中心として光源１１および受光部１２の角度を変更する第２駆動部１３２とを有する。例えば、第１駆動部１３１は方位角を変更する方位角用エンコーダであり、第２駆動部１３２は仰角を変更する仰角用エンコーダである。ターゲット２０を追尾する際、第１駆動部１３１と第２駆動部１３２とを連動させて光源１１の出射角度（方位角および仰角）を調整し、レーザ光Ｌ１が常にターゲット２０に照射されるように光源１１の角度が調整される。

対象物Ｗの三次元座標を測定する場合、測定者Ｕはターゲット２０を把持して対象物Ｗの測定点に当てる。装置本体１０によってターゲット２０を追尾している状態で、所定のタイミングでターゲット２０の三次元座標を測定する。測定者Ｕは１つの測定点の測定が完了した後、次の測定点にターゲット２０を移動する。この移動の間、装置本体１０はターゲット２０を追尾しており、ターゲット２０が次の測定点に移動した状態で、ターゲット２０の三次元座標を測定する。これを繰り返すことで対象物Ｗの三次元座標を測定することができる。

本実施形態に係る測定装置１は、撮像部３０を備える。撮像部３０は、測定者Ｕまたは測定者Ｕの近傍を撮像する。撮像部３０は、測定者Ｕに装着されるヘッドマウントディスプレイ５０に設けられていてもよいし、装置本体１０に設けられていてもよい。また、ヘッドマウントディスプレイ５０や装置本体１０とは別体に設けられていてもよい。なお、本実施形態ではヘッドマウントディスプレイ５０に撮像部３０が設けられている例を説明する。

〔測定装置のブロック構成〕
次に、測定装置１のブロック構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る測定装置の構成を例示するブロック図である。
測定装置１の測定制御部１５は、演算部１５１、通信部１５２、角度制御部１５３、認識部１５４および光量制御部１５５を有する。演算部１５１は、レーザ光Ｌ２を受光した受光部１２から出力される信号に基づき三次元座標を演算する。通信部１５２は、外部機器との間で無線または有線によって情報通信を行う。通信部１５２は、例えばヘッドマウントディスプレイ５０との間で情報通信を行う。

角度制御部１５３は、駆動部１３を制御して光源１１の角度を制御する。角度制御部１５３は、演算部１５１から送られる信号に基づきターゲット２０を追尾するための光源１１の角度（レーザ光Ｌ１の出射角度）を調整するため、駆動部１３の第１駆動部１３１および第２駆動部１３２のそれぞれに角度設定の信号を与える。

認識部１５４は、撮像部３０で撮像して得た画像から測定者Ｕまたはターゲットを含む特定部分を認識する処理を行う。認識部１５４は、画像認識処理によって測定者Ｕまたはターゲットを含む特定部分を認識してもよいし、撮像部３０で得た画像に基づき測定者Ｕまたはターゲットを含む特定部分の三次元座標を得るようにしてもよい。認識部１５４での認識処理については後述する。

光量制御部１５５は、光源１１から出射されるレーザ光Ｌ１の光量を制御する。すなわち、光量制御部１５５は、所定の条件に基づいて光量制御のための信号を光源１１へ送り、レーザ光Ｌ１の出射光量を制御する。

ヘッドマウントディスプレイ５０は、表示部５１、表示制御部５２および通信部５３を備える。本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ５０に撮像部３０が設けられる。表示部５１は、撮像部３０で撮像した画像や、測定制御部１５から送られる情報、その他の各種の情報を表示する。表示制御部５２は、表示部５１を制御する。すなわち、表示部５１へ情報を送り、表示する内容を制御する。通信部５３は、外部機器との間で無線または有線によって情報通信を行う。通信部５３は、例えば測定制御部１５との間で情報通信を行う。

〔測定装置の動作〕
次に、本実施形態に係る測定装置１の動作について説明する。
図３は、本実施形態に係る測定装置の動作を例示するフローチャートである。
図４は、測定装置の動作を例示する模式図である。
先ず、図３のステップＳ１０１に示すように、追尾を開始する。すなわち、測定装置１の光源１１からレーザ光Ｌ１を出射し、ターゲット２０で反射するレーザ光Ｌ２を受光部１２で受光する。演算部１５１によって受光信号を処理し、演算部１５１から角度制御部１５３に指示を与え、ターゲット２０を追尾するよう光源１１および受光部１２の角度を連続的に制御する。

追尾状態では、測定者Ｕが把持しているターゲット２０を移動させても、その移動に追従して光源１１および受光部１２の角度が制御され、ターゲット２０に向けてレーザ光Ｌ１が照射され続ける。ターゲット２０を追尾できている状態では、ターゲット２０の三次元座標が常に演算されている。すなわち、ターゲット２０で反射したレーザ光Ｌ２を受光部１２で受けて、装置本体１０からターゲット２０までの距離と、光源１１および受光部１２の角度とに基づいてターゲット２０の三次元座標が演算される。この演算は演算部１５１によって行われる。

次に、図３のステップＳ１０２に示すように、追尾できているか否かを判断する。追尾を維持している場合、ステップＳ１０３に示すように、ターゲット２０が対象物Ｗの測定点にあるか否かを判断する。例えば、ターゲット２０の位置が所定時間停止したタイミングで測定点にあると判断する。また、所定のトリガー信号が出されたタイミングで測定にあると判断してもよい。

ターゲット２０が測定点にあると判断した場合、ステップＳ１０４に示すように、座標の決定を行う。すなわち、ターゲット２０を追尾している状態ではターゲット２０の三次元座標が常に演算されており、測定点にあると判断した場合、そのタイミングでの三次元座標が測定点の座標として決定される。

測定後、ステップＳ１０５に示すように、次の測定点があるか否かを判断する。次の測定点がある場合にはステップＳ１０２へ戻り、以降の処理を繰り返す。

ここで、このような測定を行っている間で、何らかの原因によってターゲット２０の追尾が解除された場合、ステップＳ１０２の判断でＮｏとなる。図４には、追尾が解除された状態が示される。この場合、レーザ光Ｌ１の出射方向はターゲット２０を追えず、光源１１および受光部１２の角度はその位置で止まったままとなる。これが、いわゆるロスト状態である。

追尾が解除された場合、ステップＳ１０６に示すように、撮像を行う。すなわち、撮像部３０により測定者Ｕまたは測定者Ｕの近傍を撮像する。測定者Ｕが装着しているヘッドマウントディスプレイ５０に撮像部３０が設けられている場合、測定者Ｕは自らターゲット２０やターゲット２０を持つ手を見るようにして撮像してもよい。また、装置本体１０に撮像部３０が設けられている場合、装置本体１０の撮像部３０から測定者Ｕまたは測定者Ｕの近傍の画像を取り込む。

次に、ステップＳ１０７に示すように、認識を行う。認識部１５４は、撮像部３０で撮像して得た画像から測定者Ｕまたはターゲットを含む特定部分を認識する処理を行う。図５（ａ）から（ｃ）は、認識処理を例示する模式図である。図５（ａ）には、測定者Ｕが自らの手で持つターゲット２０の画像を撮像した場合の認識処理が示される。この場合、ヘッドマウントディスプレイ５０の撮像部３０で撮影した画像は通信部５３から測定制御部１５の通信部１５２を介して装置本体１０へ送られる。認識部１５４は、送信された画像からターゲット２０の形状の特徴に基づき、ターゲット２０の画像の領域Ａ１を認識する。また、認識部１５４は、ヘッドマウントディスプレイ５０から送られた画像やその他の情報（測距情報など）に基づき、領域Ａ１の三次元座標を認識する。

図５（ｂ）には、装置本体１０または外部に設けられた撮像部３０によって測定者Ｕまたは測定者Ｕの近傍を撮像した場合の認識処理が示される。この場合、撮像して得た画像から人物を認識する。

なお、複数の人物を認識した場合には、手にターゲット２０を持っている人物を認識対象としてもよい。また、人物が特定の動作（特定のジェスチャ）をした場合にその動作を認識して、特定の動作を行った人物を認識対象とするようにしてもよい。

認識部１５４は、認識した人物の画像から顔の領域Ａ２と、顔以外の領域Ａ３（例えば、身体部分）を認識する。そして、認識部１５４は、撮像部３０で撮像して得た画像やその他の情報（測距情報など）に基づき、領域Ａ２およびＡ３の三次元座標を認識する。

図５（ｃ）には、装置本体１０または外部に設けられた撮像部３０によって撮像した画像から、人物の輪郭を抽出する処理が示される。この場合、撮像して得た画像から人物の輪郭の領域Ａ４を認識する。また、認識部１５４は、認識した人物の輪郭の領域Ａ４から重心位置Ｇを認識する。そして、認識部１５４は、撮像部３０で撮像して得た画像やその他の情報（測距情報など）に基づき、領域Ａ４および重心位置Ｇの三次元座標を認識する。

次に、図３のステップＳ１０８に示すように、光源１１の出射角度を調整する。すなわち、先のステップＳ１０７で認識した情報に基づいて、認識部１５４から角度制御部１５３に指示を与え、駆動部１３を制御して光源１１から出射されるレーザ光Ｌ１の方向を制御する。

例えば、図５（ａ）に示すターゲット２０の領域Ａ１を認識した場合、ターゲット２０の三次元座標に向けてレーザ光Ｌ１を出射するように認識部１５４から角度制御部１５３に指示を与え、駆動部１３によって光源１１および受光部１２の角度を調整する。

また、図５（ｂ）に示す人物の領域Ａ２およびＡ３を認識した場合、認識した領域Ａ２およびＡ３の三次元座標に基づき光源１１および受光部１２の角度を調整する。この場合、安全のために顔の領域Ａ２にレーザ光Ｌ１が出射されるような角度は避けて、身体部分の領域Ａ３にレーザ光Ｌ１が出射されるような角度に調整することが好ましい。

また、人物の特定動作（特定のジェスチャ）を認識するようにすれば、測定者Ｕは、追尾が解除された際に、特定動作を行って自らの位置を認識部１５４に積極的に知らせて、自らに近い位置にレーザ光Ｌ１を出射するよう呼び込むことができる。

また、図５（ｃ）に示す人物の輪郭の重心位置Ｇを認識した場合、認識した重心位置Ｇの三次元座標に向けてレーザ光Ｌ１を出射するように認識部１５４から角度制御部１５３に指示を与え、駆動部１３によって光源１１および受光部１２の角度を調整する。

いずれの例においても、測定者Ｕおよびターゲット２０の近傍にレーザ光Ｌ１が出射されるよう光源１１および受光部１２の角度が調整され、ターゲット２０を容易に追尾可能な範囲にレーザ光Ｌ１の向きを自動調整できることになる。このように、測定者Ｕに近い位置やターゲット２０の近傍にレーザ光Ｌ１が照射されるため、測定者Ｕは把持しているターゲット２０を自らの近く少し動かすだけで、ターゲット２０を追尾可能な範囲を簡単に探ることができる。

次に、図３のステップＳ１０２に戻り、追尾できているか否かを判断する。追尾できている場合にはステップＳ１０３からステップＳ１０５の測定を行う。追尾できていない場合には、ステップＳ１０６からステップＳ１０８を追尾状態が回復するまで繰り返す。

このような動作によって、ターゲット２０の追尾が解除された際、画像から認識された測定者Ｕまたはターゲットを含む特定部分に向けてレーザ光Ｌ１を出射するよう出射角度が制御される。このため、測定者Ｕはターゲット２０の追尾が解除された際に、追尾状態に復帰させようとしてレーザ光Ｌ１の位置を探し回る必要がなく、自らの近くにレーザ光Ｌ１が向けられて容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

例えば、図５（ａ）に示すように、ターゲット２０の位置を認識してレーザ光Ｌ１の出射方向を調整すれば、ターゲット２０を多く移動させることなく追尾状態へ復帰できる。また、図５（ｂ）および（ｂ）に示すように、測定者Ｕの身体部分の領域Ａ３や重心位置Ｇに向けてレーザ光Ｌ１の出射方向を調整すれば、測定者Ｕは自らの身体部分に照射されるレーザ光Ｌ１の位置を容易に把握でき、例えば自らの身体の中心辺りにターゲット２０を移動させることで容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

なお、追尾が解除された際、光量制御部１５５によって光源１１の光量を低下させる制御を行ってもよい。すなわち、いわゆるロストが発生した段階で、光源１１の光量を低下させることで、追尾状態に復帰するまでの間、無駄な光量でレーザ光Ｌ１を出射することを抑制することができる。

〔ガイド動作の例〕
次に、本実施形態に係る測定装置１でのガイド動作の例について説明する。
図６は、ガイド動作を例示するフローチャートである。
図７、図８（ａ）および（ｂ）は、ガイド動作を例示する模式図である。
図６に示すステップＳ２０１からステップＳ２０８までの処理は、図３に示すステップＳ１０１からステップＳ１０８までの処理と同じのため、説明は省略する。

ターゲット２０の追尾が解除され（ステップＳ２０２の判断でＮｏ）、撮像部３０により撮像（ステップＳ２０６）、認識処理（ステップＳ２０７）および光源１１および受光部１２の角度調整（ステップＳ２０８）を行った後、ステップＳ２０９に示すガイド表示を行う。すなわち、表示制御部５２は、表示部５１に表示する画像に、レーザ光Ｌ１をターゲット２０に照射するためのガイド画像を重畳表示する制御を行う。ガイド画像の重畳表示の例は後述する。

次に、ステップＳ２１０に示すように、ターゲット２０の位置合わせを行う。測定者Ｕは、表示部５１に表示されたガイド画像を参考にしてターゲット２０をレーザ光Ｌ１の照射位置に合わせるよう移動させる。これにより、ターゲット２０の追尾状態へ復帰できることになる。

ここで、ステップＳ２０９に示すガイド画像の重畳表示の例について説明する。ガイド画像の重畳表示は、例えば拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）によって行われる。ヘッドマウントディスプレイ５０の撮像部３０が設けられており、撮像部３０で撮像した現実空間の映像が表示部５１に表示される。また、測定制御部１５の認識部１５４は、撮像部３０で撮像して得た画像やその他の情報（測距情報など）に基づきレーザ光Ｌ１の出射方向の情報を得ているとともに、ヘッドマウントディスプレイ５０の表示部５１に映し出される映像の座標情報および表示部５１に映し出される物体の座標情報を得ている。これらの情報はヘッドマウントディスプレイ５０の表示制御部５２へ送られ、拡張現実によるガイド画像の表示が行われる。

図７に示す例では、レーザ光Ｌ１の光軸に対応したグラフィック画像ＣＧ１を、現実に映し出した映像に重ねて表示（重畳表示）する。測定者Ｕは、ヘッドマウントディスプレイ５０の表示部５１に表示される現実空間の映像に、レーザ光Ｌ１の光軸を示すグラフィック画像ＣＧ１が重なった状態を参照することができる。波長や使用環境などによってレーザ光Ｌ１の軌跡が見えにくいこともある。しかし、測定者Ｕは表示部５１に表示される拡張現実によってレーザ光Ｌ１の光軸をグラフィック画像ＣＧ１として参照することができる。グラフィック画像ＣＧ１は、実際のレーザ光Ｌ１の光軸の位置と対応する表示部５１上の位置に表示される。

拡張現実による表示では、測定者Ｕがヘッドマウントディスプレイ５０の位置を移動（頭の向く方向を移動）することで実際の映像の移動とともに、グラフィック画像ＣＧ１の位置も連動することになる。測定者Ｕは、この光軸のグラフィック画像ＣＧ１に合わせるようターゲット２０を移動すれば、容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

図８（ａ）に示す例では、ターゲット２０の現実の映像にターゲット２０を移動させる方向や角度をガイドするグラフィック画像ＣＧ２を重畳表示している。グラフィック画像ＣＧ２は、例えば矢印のような画像であり、ターゲット２０の現実の映像の近傍に重ねて表示される。

すなわち、ヘッドマウントディスプレイ５０の表示部５１にターゲット２０の映像が映し出されると、その映像の近傍にグラフィック画像ＣＧ２が重畳表示される。撮像部３０でターゲット２０の画像を撮像することで、認識部１５４はターゲット２０の向き（リフレクターの方向）を認識しており、どの方向にターゲット２０を向けるとレーザ光Ｌ１を受光できるかを把握している。

グラフィック画像ＣＧ２は、レーザ光Ｌ１を受光するために必要なターゲット２０の移動方向を示すように表示される。したがって、測定者Ｕは、グラフィック画像ＣＧ２に従ってターゲット２０を移動すれば、容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

図８（ｂ）に示す例では、ターゲット２０の現実の映像にターゲット２０の受光範囲を示すグラフィック画像ＣＧ３を重畳表示している。グラフィック画像ＣＧ３は、ターゲット２０の追尾を行うことが可能な受光範囲に対応した例えば円錐形の画像であり、ターゲット２０の現実の受光範囲に重ねて表示される。

図８（ａ）に示す例と同様に、ヘッドマウントディスプレイ５０の表示部５１にターゲット２０の映像が映し出されると、その映像の近傍にグラフィック画像ＣＧ３が表示される。撮像部３０でターゲット２０の画像を撮像することで、認識部１５４はターゲット２０の向き（リフレクターの方向）を認識しており、認識したターゲット２０の向きに基づいて受光範囲を把握している。

グラフィック画像ＣＧ３は、レーザ光Ｌ１を受光するために必要なターゲット２０の受光範囲を示すように表示される。したがって、測定者Ｕは、グラフィック画像ＣＧ３に従ってターゲット２０を移動すれば、容易に追尾状態へ復帰できるようになる。

以上説明したように、実施形態によれば、ターゲット２０の追尾状態を逸脱した際に、測定者Ｕは簡単に追尾状態へ復帰させることが可能となる。これにより、対象物Ｗの三次元座標の測定の作業効率を向上させることが可能となる。

〔実施形態の変形〕
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではターゲット２０を測定者Ｕが把持して測定を行う例を説明したが、ターゲット２０を多軸アームを持つ移動機構等の自走式ロボットに取り付けて測定を行う場合であっても適用可能である。また、ガイド表示におけるグラフィック画像の形状（図案）は上記説明の例に限定されない。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

１…測定装置
１０…装置本体
１１…光源
１２…受光部
１３…駆動部
１５…測定制御部
２０…ターゲット
３０…撮像部
５０…ヘッドマウントディスプレイ
５１…表示部
５２…表示制御部
５３…通信部
１３１…第１駆動部
１３２…第２駆動部
１５１…演算部
１５２…通信部
１５３…角度制御部
１５４…認識部
１５５…光量制御部
Ａ１〜Ａ４…領域
ＣＧ１〜ＣＧ３…グラフィック画像
Ｇ…重心位置
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
Ｕ…測定者
Ｗ…対象物

Claims (9)

1. ターゲットに向けて光線を出射して捕捉追尾し、ターゲットの三次元座標を測定する測定装置であって、
   光線を出射する光源と、
   移動する前記ターゲットを追尾するように前記光源から出射する前記光線の出射角度を制御する角度制御部と、
   前記ターゲットまたは前記ターゲットの近傍を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像した画像から前記ターゲットまたはターゲットを含む特定部分を認識する認識部と、
   を備え、
   前記角度制御部は、前記ターゲットの追尾が解除された際、前記認識部で認識した前記ターゲットまたは前記ターゲットを含む特定部分に向けて前記光線を出射するよう前記光線の出射角度を制御する、ことを特徴とする測定装置。
2. 前記認識部は、前記画像から前記ターゲットを把持する測定者の顔部分を認識し、
   前記角度制御部は、前記認識部で認識した前記顔部分以外の位置に向けて前記光線を出射するよう前記光線の出射角度を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 前記認識部は、前記画像から前記ターゲットを把持する測定者の輪郭領域を認識し、
   前記角度制御部は、前記認識部で認識した前記輪郭領域のうち特定位置に向けて前記光線を出射するよう前記光線の出射角度を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
4. 前記特定位置は、前記輪郭領域における重心位置の近傍である、ことを特徴とする請求項３記載の測定装置。
5. 前記認識部は、前記特定部分として前記ターゲットを認識し、
   前記角度制御部は、前記認識部で認識した前記ターゲットの位置に向けて前記光線を出射するよう前記光線の出射角度を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
6. 前記認識部は、前記画像から特定動作を抽出して前記ターゲットを把持する測定者を認識する、ことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
7. 前記ターゲットの追尾が解除された際、前記光源から出射する前記光線の光量を低下させる光量調整部をさらに備えた、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の測定装置。
8. 前記ターゲットを把持する測定者に装着可能な表示部と、
   前記表示部に表示する情報を制御する表示制御部と、をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記表示部に表示される前記ターゲットの画像の近傍に、前記光線を前記ターゲットに照射するためガイド画像を重畳表示する制御を行う、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の測定装置。
9. 前記表示制御部は、前記ガイド画像として前記ターゲットの受光方向および受光領域を示すオブジェクト画像を前記ターゲットの画像に重畳表示する制御を行う、ことを特徴とする請求項８記載の測定装置。

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