JP2022159560A - Shape measuring method, device and program for three dimensional measurement object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、道路の傷やいたみ等、路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査等、測量対象物を立体的にとらえることができる、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムに関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a method and apparatus for measuring the shape of a three-dimensional measurement object, which can three-dimensionally capture the object to be surveyed, for example, road surface cracks, ruts, longitudinal and cross-sectional investigations, etc. , as well as programs.
例えば、特許文献1に、現場に持ち込んだトータルステーション等の測量計により、任意位置の三次元座標の計測を行う技術が記載されている。 For example, Patent Literature 1 describes a technique of measuring three-dimensional coordinates of an arbitrary position using a surveying instrument such as a total station brought into the field.
特許文献1に記載された技術によれば、座標が既知の2つの基準位置にプリズムや反射光等の反射部材を置き、トータルステーションから反射部材に向けて測定用の光を投光し、その反射光の位相差に基づき各基準位置までの距離を測定するとともに、測定用の光の投光方向の水平角度や鉛直角度を測定する。そして、測定した距離、水平角度、鉛直角度、及び既知の基準位置の位置座標等に基づいて幾何学的計算を行うことにより、測定位置の三次元座標を求めることができる。 According to the technique described in Patent Document 1, a reflecting member such as a prism or reflected light is placed at two reference positions whose coordinates are known, light for measurement is projected from the total station toward the reflecting member, and the light is reflected. The distance to each reference position is measured based on the phase difference of light, and the horizontal angle and vertical angle of the light projection direction for measurement are also measured. Then, the three-dimensional coordinates of the measurement position can be obtained by performing geometrical calculations based on the measured distance, horizontal angle, vertical angle, positional coordinates of the known reference position, and the like.
ところで、土木建築業界において、測量データは、ますます正確なデータが求められている。例えば、道路の傷やいたみ等の路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査(切削量のボリューム)等、三次元測定対象物を立体的にとらえた正確な測量は、人が実際に現場へ足を運んで目視確認を行い、測量計で測量地点のデータをとり、測量成果報告書を作成する必要がある。また、その作業はそれぞれ専門の会社が行っている。このため、作業に要する時間、人的コストが高く、したがって、実際の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図るためのツールの出現がのぞまれていた。 By the way, in the civil engineering and construction industry, more and more accurate survey data are required. For example, accurate surveying that three-dimensionally captures a three-dimensional measurement object, such as road surface crack surveys such as road scratches and damage, rut surveys, longitudinal and cross-sectional surveys (volume of cutting amount), etc. It is necessary to visit the site and visually confirm, take data of the survey point with a survey meter, and create a survey result report. The work is done by specialized companies. For this reason, the time required for the work and the human cost are high. The emergence of tools was hoped for.
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring the shape of a three-dimensional measurement object, and a program for reducing the cost.
上記した課題を解決するために、本発明は、(1)三次元測定対象物の形状測定方法であって、三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する第1のステップと、前記取得した点群データを解析装置によって解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置によって入力される任意の2点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置に出力する第2のステップと、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides (1) a method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object, wherein a laser beam irradiated by a three-dimensional scanning device reflects a reflection point from the three-dimensional measurement object. A first step of acquiring point cloud data in which each point in the three-dimensional coordinates is converted into point cloud data, analyzing the acquired point cloud data with an analysis device, and generating shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, and a second step of creating longitudinal and cross-sectional data between any two points input by the input device, converting them into design data, and outputting them to the output device.
(1)の構成において、前記第1のステップは、トータルステーションによる観測結果を前記解析装置が利用可能なファイル形式に変換して前記点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるPTSファイルと、基準点SIMAデータとを統合して前記解析装置に入力することを特徴とする。 In the configuration of (1), the first step converts observation results from the total station into a file format that can be used by the analysis device, reflects them in the point cloud data, and converts them into a PTS file generated by color mapping processing. , and the reference point SIMA data are integrated and input to the analysis device.
(1)の構成において、前記第2のステップは、線形を基準とした路線測量により得られる前記線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、前記路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成することを特徴とする。 In the configuration of (1), the second step performs route calculation based on the position coordinates of the main points of the alignment obtained by route surveying with the alignment as a reference and the captured intermediate coordinates. Based on the results, it is characterized by creating a longitudinal and cross-sectional view using a triangular network.
また、本発明は、三次元測定対象物の形状測定装置であって、照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する三次元走査装置と、前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の2点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力装置にそれぞれ出力する解析装置と、を備えたことを特徴とする。 Further, the present invention provides a shape measuring apparatus for a three-dimensional measurement object, in which each point in the reflection point from the three-dimensional measurement object is acquired as point cloud data in which each point is three-dimensionally coordinated by an irradiated laser beam. A three-dimensional scanning device that analyzes the acquired point cloud data, generates shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, and creates longitudinal and cross-sectional data between any two specified points to create design data and an analysis device that converts to and outputs to an output device respectively.
また、本発明は、三次元測定対象物の形状測定装置のためのプログラムであって、前記形状測定装置に、三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物
からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する処理と、前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の2点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力する処理と、を実行させることを特徴とする。
Further, the present invention is a program for a shape measuring device for a three-dimensional measurement object, wherein the shape measuring device receives a laser beam emitted from a three-dimensional scanning device and detects a reflection point from the three-dimensional measurement object. A process of acquiring point cloud data in which each point is converted into three-dimensional coordinates, analyzing the acquired point cloud data, generating shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, and specifying any two specified A process of creating vertical and cross-sectional data between points, converting it into design data, and outputting the data is executed.
本発明によれば、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムを提供することができる。 According to the present invention, a series of tasks from surveying a three-dimensional survey object to creating various reports can be accurately realized in one stop, and a three-dimensional measurement object can be measured to reduce time and human costs. A shape measuring method, an apparatus, and a program can be provided.
(第1実施形態の構成)
以下、本発明の実施の形態(以下、本実施形態という)に係る三次元測定対象物の形状測定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
(Configuration of the first embodiment)
Hereinafter, a shape measuring apparatus for a three-dimensional measurement object according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail with reference to the drawings. The same numbers or symbols are given to the same elements throughout the description of the embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100は、例えば、PC(Personal Computer)等により実現され、装置本体である解析装置30と、キーボードやマウス等の入力装置31と、LCD(Liquid Crystal Display)モニタ、プリンタ等の出力装置32とから構成される。なお、解析装置30は、三次元走査装置(3Dスキャナ)10と、トータルステーション(TS)20とは、オフラインで接続される。
As shown in FIG. 1, a shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object according to the present embodiment is realized by, for example, a PC (Personal Computer) or the like, and includes an
三次元走査装置10は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化された点の群(以下、点群データという)として取り込み、解析装置30へ出力する。
The three-
トータルステーション20は、位置座標が既知の2つの基準位置(基準点)に反射部材を置き、その反射部材に向けて測定用光を投光し、その反射光の位相差に基づき各基準位置までの距離を測定して水平角度や鉛直角度を求め、解析装置30に対し、測量データの共通フォーマットとして知られているSIMA(Surveying Instruments Manufacturers’ Association)データとして出力する。
The
解析装置30は、図示省略したプログラムを逐次読み出し実行することにより、三次元走査装置10から取得した点群データ、及び/又はトータルステーション20から取得したSIMAデータを解析して道路の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力(表示又は印刷)する機能を有する。
The
このため、解析装置30は、図1にそのプログラム構造をブロックで展開して示したように、点群データ取得部301と、SIMAデータ取得部302と、SIMA統合部303と、平面画像合成部304と、平面資料作成部305と、線形作成部306と、路線計算部307と、三角網縦横断データ取得部308と、出来形管理部309と、設計データ及び納品データ作成部310と、を含み構成される。
For this reason, the
点群データ取得部301は、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により三次元測定対象物である道路からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得し、SIMA統合部303へ出力する。
A point cloud
SIMAデータ取得部302は、トータルステーション20により出力される基準点を含むSIMAデータ(点番、点名、X,Y,Z)を、解析装置30が読み込み可能なCSV(Comma Separated Values)形式のデータにファイル変換し、XY座標を入れ替えてSIMA統合部303へ出力する。
The SIMA
SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピング処理により生成される点群のPTSファイルのX,Yを入れ替えて読み込み、基準点SIMAデータと統合して平面画像合成部304に出力する。
The
平面画像合成部304は、SIMA統合部303により出力される統合データに縮尺を固定した現況平面画像を合成し、合成TIFF(Tagged Image File Format)データとして平面資料作成部305へ出力する。
Planar
平面資料作成部305は、基準点SIMAデータと平面画像合成部304から出力されるTIFFデータを基に平面資料を作成し、線形作成部306へ出力する。平面資料作成部305は、更に、作成した平面資料をPDF(Portable Document Format)及びAutoCAD(登録商標)の標準ファイル形式であるDWG(Drawing)にファイルに変換し、設計データ及び納品データ作成部301へ出力する。
A planar
線形作成部306は、平面資料作成部305から出力される平面資料に基づき、IP(Intersection Point)点を作成し、路線計算部307へそのIP座標(SIMAデータ)を出力すると共に、そのSIMAデータをPDFにファイル変換して設計データ及び納品データ作成部310へそのPDFデータを出力する。
The
路線計算部307は、SIMA統合部303から出力される統合データに示される線形を基準とする路線測量によって得られる線形の主要点の位置座標と、線形作成部306から出力されるIP座標に基づき、入力装置31から入力される、曲線パラメータ、縦断要素、幅員、任意測点により、路線全体で三次元座標値を求める路線計算を実行し、その結果を三角網縦横断データ取得部308へ出力する。
The
三角網縦横断データ取得部308は、路線計算部307から出力される三次元座標値に基づき、指定される任意の2点間の縦横断データ(縦横断図)をSIMAデータとして設計データ及び納品データ作成部310へ出力する。
Based on the three-dimensional coordinate values output from the
設計データ及び納品データ作成部310は、三角網縦横断データ取得部308から出力される横断SIMAデータに基づき現況縦横断データを出力装置32へ出力する。
The design data and delivery
出来形管理部309は、作成した基本設計データを用い、現場での出来形を測定し、出来形の良否判定が可能な設計と出来形の差を出力し、更に、基本設計データと、測定した出来形測定データとを読み込み、設計データ及び納品データ作成部310を介して出来形帳票を作成する。
The
設計データ及び納品データ作成部310は、横断SIMAデータを線形データALG(ER Mapper Algorithm Data)にファイル変換して3Dビューア用の縦横断図を作成して出力装置32へ表示する。設計データ及び納品データ作成部310は、他に、平面資料作成部305から出力されるPDFあるいはDWGフォーマットの平面資料から、所定様式の概況平面図、面積体積計算書を作成し、また、線形作成部306から出力されるPDF形式の路線測量計算書を作成して路線計算部307へ出力し、更に、路線計算部307により出力されるPDFと三次元座標データに基づき、所定様式のクラック、轍調査資料を生成し、それぞれ出力装置32へ出力する。
The design data and delivery
(第1実施形態の動作)
以下、図2、図3のフローチャート、及び図4~図6に示す画像を参照しながら、図1に示す本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の処理動作について説明する。なお、図2は3D事前測量、図3は、3D事前測量により作成される基本設計データに基づき施工された三次元測定対象物が発注者の意図する規格基準に対してどの程度の精度で施工されたか、その施工技術の度合を管理する出来形計測の処理の流れを示す。
(Operation of the first embodiment)
Hereinafter, the processing operation of the three-dimensional measurement object shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3 and the images shown in FIGS. Figure 2 shows the 3D pre-survey, and Figure 3 shows the accuracy of the three-dimensional measurement object constructed based on the basic design data created by the 3D pre-survey against the standards intended by the ordering party. It shows the flow of the finished shape measurement process that manages the degree of construction technology.
ここでは、三次元測定対象物である道路にあらかじめ基準点が設置されており、光波測距儀とトランシットが一体化されたトータルステーション20が、ダイポイント、主要点観測の結果をSIMAデータと互換のあるCADデータとして出力する。そして、このCADデータと基準点SIMAデータとに基づき、主要点を折れ線状に配置し、各点における隣接点間の交角(夾角)と距離を測定して点の位置を求めるトラバース計算を行い(ステップS101)、点番、点名、X,Y,ZからなるSIMAデータを生成する。
Here, reference points are set in advance on the road, which is the object of three-dimensional measurement, and the
一方、三次元走査装置10は、道路に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化された点群データを生成する。三次元走査装置10は、レーザの照射から受光までの時間により、設置位置から反射点までの距離を算出し、調査範囲の反射点の三次元座標化された位置(X,Y,Z)を算出し、調査範囲の反射点の各位置をまとめた点群データとして出力する。この点群データにより、三次元測定対象物の道路の絵柄を描画することができる。
On the other hand, the three-
解析装置30は、三次元走査装置10から取得される点群データ、トータルステーション20から取得されるSIMAデータに基づき以下の処理を実行する。すなわち、点群データ取得部301が、三次元走査装置10によりスキャンされ出力された点群データを取得してSIMA統合部303へ出力し、SIMAデータ取得部302が、トータルステーション20により観測され出力されるSIMAデータを取得し、CSV形式にファイル変換し、X,Y座標を入れ替えたCSVファイルを生成してSIMA統合部303へ出力する(ステップS102)。
The
SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のPTSファイルを生成する(ステップS103)。図4に、点群データの一例が示されている。
The
続いて、SIMA統合部303は、生成したPTSファイルのX,Yを入れ替えて読み込み、基準点SIMAデータと統合し、更に、ステップS101のトラバース計算により得られる、人孔、道路幅員、クラック形状等の主要点情報をDXFデータ、SIMAデータに変換したファイルを結合して平面画像合成部304に出力する(ステップS104)。
Subsequently, the
平面画像合成部304は、フリーフォームNURBS(Non-Uniform Rational Basis Spline(非一様有理Bスプライン)モデリングに特化した商用の製造業向け3次元CADソフトウェアであるライノセラス(登録商標)の画面上で施工範囲を画定してDXFデータを出力し(ステップS105)、SIMA統合部303により出力される統合データに縮尺を固定した現況平面画像を合成し、合成TIFFデータとして平面資料作成部305へ出力する(ステップS106)。図5に、現況平面画像の一例が示されている。
The planar
平面資料作成部305は、基準点SIMAデータと平面画像合成部304から出力されるTIFFデータを基に平面資料を作成し、線形作成部306へ出力する(ステップS106)。平面資料作成部305は、更に、作成した平面資料をPDF及びDWGにファイルに変換し、設計データ及び納品データ作成部310へ出力する。
The planar
続いて、線形作成部306は、平面資料作成部305から出力される平面資料に基づき、道路中心線の平面線形において、円曲線や緩和曲線を両側から挟む2つの直線部の延長線の交点であるIP点を作成し(ステップS107)、路線計算部307へそのIP座標(SIMAデータ)を出力する。線形作成部306は、更に、SIMAデータをPDFにファイル変換して設計データ及び納品データ作成部310へそのPDFデータを出力する。
Next, based on the plane data output from the plane
路線計算部307は、SIMA統合部303から出力される統合データに示される線形を基準とする路線測量によって得られる線形の主要点の位置座標と、線形作成部306から出力されるIP座標とに基づき、入力装置31を介してユーザによって入力される、曲線パラメータ、縦断要素、幅員、任意測点により、路線全体で三次元座標値を求める路線計算を実行し、その結果を三角網縦横断データ取得部308へ出力する(ステップS108)。路線計算部307は、更に、線形を基準として路面の損傷を調査(路面調査)し、クラックや轍の調査資料作成のために、その結果をPDF、3Dデータに変換して、設計データ及び納品データ作成部310に出力する(ステップS109)。路線計算部307による3Dデータへの変換にあたり、ライノセラス(登録商標)でデータ処理した結果が反映される。
The
三角網縦横断データ取得部308は、路線計算部307から出力される三次元座標値に基づき任意の2点間における三角網縦横断SIMAデータを作成し(ステップS110)、設計データ及び納品データ作成部310へ出力する。設計データ及び納品データ作成部310は、三角網縦横断データ取得部308から出力される横断SIMAデータに基づき現況縦横断データを出力装置32へ出力する(ステップS111)。ここで出力される現況縦横断データは、図3にその詳細を示す出来形計測でも使用される。図6に、現況縦横断データにより作成される現況縦横断図の一例が示されている。
The triangular network longitudinal and transverse
設計データ及び納品データ作成部310は、更に、横断SIMAデータを線形データALGにファイル変換して3Dビューア用の縦横断図を含む基本設計データ作成して出力装置32に出力する。設計データ及び納品データ作成部310は、他に、平面資料作成部305から出力されるPDFあるいはDWGフォーマットの平面資料から、所定様式の概況平面図、面積体積計算書を作成し、また、線形作成部306から出力されるPDF形式の路線測量計算書を作成して路線計算部307へ出力し、更に、路線計算部307により出力されるPDFと三次元座標データに基づき、所定様式のクラック、轍調査資料を生成し、それぞれ出力装置32へ出力する。
The design data and delivery
次に、図3を参照しながら、縦横断計画出来形計測(3D事前測量から3D出来形計測)について説明する。出来形管理部309は、設計データ及び納品データ作成部310から出力される基本設計データに基づき、現状横断データ解析、及び縦断線形変化点ごとの縦断曲線諸量を計算する縦横断計画を行い(ステップS201)、入力される基準点SIMAデータに基づき、3次元設計データを作成してXML(Extensible Markup Language)形式のファイルを出力する(ステップS202)。
Next, referring to FIG. 3, longitudinal and cross-section planning finished shape measurement (from 3D preliminary survey to 3D finished shape measurement) will be described. Based on the design data and the basic design data output from the delivery
続いて、出来形管理部309は、そのXMLファイルに基づき、トータルステーション20を用いた出来形計測を行い(ステップS203)、その結果を設計データ及び納品データ作成部310を介してPDF及びXMLのファィル形式で出力装置32へ出力する。
Subsequently, the finished
また、出来形管理部309は、基準点SIMAデータ、及び三角網縦横断データ取得部208から出力される線形データ(ALG)、そして、三次元走査装置10、及びトータルステーション20により観測され出力される3Dデータに基づき、図2にフローチャートで示した3D事前測量と同じ工程でデータ解析を行う(ステップS204)。そして、入力されXMLファイルの3次元設計データに基づき出来形縦横断データを出力し、3D事前測量縦横断データとの対比資料を作成すべく、設計データ及び納品データ作成部310を介し、PDF又はDWG形式の3D出来形成果資料を出力装置32へ出力する(ステップS205)。
In addition, the finished
(第1実施形態の効果)
以上説明のように本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100は、解析装置30が、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により、道路等の三次元測定対象からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得し、当該取得した点群データを解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力する。このことにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図ることができる。
(Effect of the first embodiment)
As described above, the shape measuring apparatus 100 of the three-dimensional measurement object according to the present embodiment is configured such that the
具体的に、従来、作業員が、メジャー、あるいはトータルステーション20等の測量計を設置し、時間をかけて測定していた、クラック調査、轍調査、縦横断調査(切削量のボリューム調査)等の現地調査を、三次元走査装置10を使用した形状測定装置100により短時間で実施でき、かつ、トータルステーション20を使用して得られる測量データと併用することにより、詳細な測量データを所得できる。これにより、従来、把握できなかった三次元測定対象物の形状や変化を現地に何度も赴くことなく把握することができるようになる。このことにより、例えば、3日程度要していたこれら調査を、2時間程度まで短縮できることが確認された。また、従来、道路の轍や縦横断調査をそれぞれの専門会社が行っていたが、これをワンストップで行えるようになり、測量作業の時間的、人員的な負担を大幅に削減すことができ、また、効率化が図れることから、大幅なコストダウンが可能になる。
Specifically, conventionally, workers installed a measuring instrument such as a measure or a
なお、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100において、三次元測定対象物として道路のみ例示したが、道路に限らず、例えば、森林における樹木等の形態を定量化する用途、あるいは、工事計画、施工、面積、地図作成等、各種用途への適用が可能である。 In addition, in the three-dimensional measurement object shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, only the road was exemplified as the three-dimensional measurement object, but it is not limited to roads. Alternatively, it can be applied to various uses such as construction planning, execution, area, map creation, and the like.
(三次元測定対象物の形状測定方法)
また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法は、少なくとも、図1に示す三次元走査装置10と、入力装置31と出力装置32とを有する解析装置30とを用いることにより実現される。そして、その方法は、例えば、図2に示すように、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により三次元測定対象からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する第1のステップ(S103)と、取得した点群データを解析装置30によって解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力する第2のステップ(S104~S111)と、を有するものである。
(Method for measuring the shape of a three-dimensional object)
Further, the method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to the present embodiment is realized by using at least the three-
また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法において、第1のステップは、トータルステーション20による観測結果を解析装置30が利用可能なファイル形式に変換して点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるPTSファイルと、基準点SIMAデータとを統合して解析装置30に入力してもよい(ステップS101~S104)。また、第2のステップは、線形を基準とした路線測量により得られる線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成してもよい(ステップS105~S111)。
Further, in the method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to the present embodiment, the first step is to convert the observation result by the
本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法によれば、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法を提供することができる。 According to the method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to the present embodiment, a series of operations from surveying the three-dimensional measurement object to creating various reports can be accurately realized in one stop, reducing time and human costs. It is possible to provide a method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object that reduces the
(プログラム)
また、本実施形態に係るプログラムは、三次元測定対象物の形状測定装置100のためのプログラムである。そしてそのプログラムは、解析装置30に、上記した本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法における各ステップと同様の処理を実行させるものであり、重複を回避する意味で各処理の説明を省略する。
(program)
Also, the program according to the present embodiment is a program for the shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object. The program causes the
本実施形態に係るプログラムによれば、解析装置30が、上記した本実施形態に係るプログラムを読み出し実行することにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定装置100を提供することができる。
According to the program according to the present embodiment, the
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、三次元走査装置10は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化して点群データを生成していた。
ところで、施工直後の道路や雨天時又は雨が止んだ直後の道路は、雨水等の影響で光沢のある黒色面が形成される。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the three-
By the way, roads that have just been constructed or roads that are raining or just after the rain stops form a glossy black surface due to the influence of rainwater and the like.
しかしながら、三次元走査装置10は、そのような光沢のある黒色面の計測には適していない。
つまり、三次元走査装置10で、このような道路に雨水が残っているような場所を計測しようとすると、レーザ光が上手く反射されず、その結果、レーザ光の少数の反射点の各点が少なくなるため、それに基づいて三次元座標化された点群データも少なくなり、十分な点群データが得られないという課題がある。
なお、雨水に限らず、道路に水が散布されたり、元々、適切な反射が得られ難い素材が用いられている場合も同様の課題がある。
However, the three-
In other words, when the three-
In addition to rainwater, the same problem occurs when water is sprayed on the road, or when a material that is originally difficult to obtain appropriate reflection is used.
そこで、第2実施例では、そのような状況でも、良好に点群データを得ることができる手法について、以下、図7及び図8を参照しながら説明する。
なお、以下では、第1実施形態と同様の点については、説明を省略し、第1実施形態と主に異なる点について説明するものとする。
また、以下の説明では、適切なレーザ光の反射が得られない箇所のことをレーザ光不適面という場合がある。
図7は、撮像部が撮像した道路に反射材50を散布した場合の画像を示す図であり、図8は、三次元走査装置10が取得した点群データを図7に示す画像に合成した合成画像を示す図である。
Therefore, in the second embodiment, a method for obtaining good point cloud data even in such a situation will be described below with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
In addition, below, description shall be abbreviate|omitted about the same point as 1st Embodiment, and mainly a different point from 1st Embodiment shall be demonstrated.
Further, in the following description, a portion where appropriate laser light reflection cannot be obtained may be referred to as a laser light unsuitable surface.
FIG. 7 is a diagram showing an image captured by the imaging unit when the reflecting
図7に示すように、雨水等の影響で適切なレーザ光の反射が得られないレーザ光不適面に対して小麦粉等からなる反射材50を散布する。
なお、この反射材50は、小麦粉等に限らず、例えば、ガラスビーズ混入の塗料からなる液状のものであってもよい。
As shown in FIG. 7, a reflecting
The reflecting
そして、そのように反射材50を散布した後に、三次元走査装置10を用いるようにすると、そのレーザ光が反射材50によって上手く反射されるため、図8に示すように、レーザ光の多数の反射点を得ることができる。
この結果、図8に示すように、その反射点の各点を三次元座標化した点群データも多数得られ、良好な点群データを生成することができる。
なお、このような反射材散布によるレーザ光不適面の点群取得方法をMRP法と呼ぶ場合がある。
Then, when the three-
As a result, as shown in FIG. 8, a large number of point cloud data in which each point of the reflection point is three-dimensionally coordinated can be obtained, and good point cloud data can be generated.
Incidentally, such a point group acquisition method of a laser beam unsuitable surface by scattering a reflecting material may be called an MRP method.
[第3実施形態]
上記第1実施形態では、SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のPTSファイルを生成していたが、第3実施形態では、さらに、色彩がより鮮明な点群データを得るために、点群データに色彩情報を補正する方法について、以下、図9~図13を参照しながら説明する。
なお、第3実施形態の説明においても第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
[Third embodiment]
In the first embodiment, the
In the description of the third embodiment as well, the description of the same points as in the first embodiment may be omitted.
図9は、第3実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の構成を示すブロック図である。
図10は、UAV40の撮像部が異なる時刻で同領域を撮像した道路を含む複数の画像を示す図であり、図10(a)は、第1時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図であり、図10(b)は、第1時刻よりも後である第2時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図である。
図11は、図10に示す画像から車両を除外した合成画像を示す図である。
図12は、図11に示す合成画像を解析することにより生成され、色彩情報を含む三次元点群データを示す図である。
図13は、色彩情報が補正された点群データを示す図である。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object according to the third embodiment.
10A and 10B are diagrams showing a plurality of images including the road captured in the same area at different times by the imaging unit of the
FIG. 11 is a diagram showing a synthesized image obtained by excluding the vehicle from the image shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing three-dimensional point cloud data that is generated by analyzing the composite image shown in FIG. 11 and includes color information.
FIG. 13 is a diagram showing point cloud data in which color information has been corrected.
図9に示すように、第3実施例に係る三次元測定対象の形状測定装置100は、解析装置30と、入力装置31と、出力装置32とから構成され、解析装置30には、三次元走査装置10と、トータルステーション20と、さらに、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)40が、オフラインで接続される。
なお、点群データの色彩情報の補正には、以下で説明するように解析装置30及びUAV40が用いられる。
As shown in FIG. 9, a shape measuring apparatus 100 for three-dimensional measurement according to the third embodiment includes an
Note that the
UAV40は、解析装置30とオフラインで接続されており、遠隔操作により飛行可能な無人機である。
そして、UAV40は、道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部(図示しない)を備えている。
The
The
このUAV40の撮像部が撮像した画像を図10(a)及び図10(b)に示している。
具体的には、図10(a)及び図10(b)は、三次元走査装置10の有効範囲を含む同領域を、UAV40の撮像部で異なる時刻に撮像した道路等の三次元測定対象物を含む画像である。
なお、上述のように、UAV40はオフラインで解析装置30に接続されており、UAV40が撮像したその複数の画像は、後述するフォトレタッチ部311に出力できるようになっている。
Images captured by the imaging unit of the
Specifically, FIGS. 10A and 10B show three-dimensional measurement objects such as roads captured at different times by the imaging unit of the
As described above, the
第3実施例の解析装置30は、フォトレタッチ部311と、画像測量解析部312と、色彩情報補正部313と、を含む点を除き、上記第1実施形態の解析装置30と同じ構成を有している。
The
フォトレタッチ部311は、UAV40から出力される道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、図11に示すような非三次元測定対象の車両を除外した合成画像を生成し、画像測量解析部312へ出力する。
The
画像測量解析部312は、フォトレタッチ部311から出力される合成画像を解析することにより、図12に示すような色彩情報を含む三次元点群データを生成し、色彩情報補正部313へ出力する。
The image
そして、色彩情報補正部313が、画像測量解析部312から出力される色彩情報を含む三次元点群データを用いて、SIMA係合部303から出力される点群のPTSファイルに三次元点群データの持つ色彩情報を補正し、より鮮明な色彩情報を持つ三次元点群データとして、その点群のPTSファイルを平面画像合成部304及び路線計算部307へ出力する。
Then, the color
具体的には、SIMA係合部303から出力される点群のPTSファイルの色彩情報を含む三次元点群データは、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づいたもののため、道路上に描かれている白線等の色彩情報が不鮮明である場合がある一方、UAV40によって取得された画像に基づく色彩情報を含む三次元点群データは、道路上に描かれている白線等の色彩情報が鮮明であるため、色彩情報補正部313では、道路上の白線等の色彩情報を補正する処理が行われる。
Specifically, the three-dimensional point cloud data including the color information of the PTS file of the point cloud output from the
このように、第3実施例では、UAV40及び解析装置30を用いて、点群のPTSファイルに色彩情報を補正することにより、色彩がより鮮明な点群データを得ることができ、この補正によって、図13に示すように、例えば、道路に描かれた白線等の細部をよく確認することができる状態にすることができる。
Thus, in the third embodiment, by correcting the color information of the PTS file of the point cloud using the
[第4実施形態]
上記第3実施形態では、UAV40を用いることで色彩情報を補正する場合について説明したが、UAV40を用いて三次元点群データを補正する、つまり、三次元走査装置10のレーザ光が届かないような範囲のために、三次元走査装置10によって取得したデータに基づいた三次元点群データで点群が不足している箇所の点群を補足してもよく、第4実施形態では、以下、図14を参照しながら、UAV40を用いて、三次元走査装置10による点群データを補足する方法について説明する。
[Fourth embodiment]
In the above-described third embodiment, the case of correcting the color information by using the
図14は、第4実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の構成を示すブロック図である。
なお、図14を参照しながら、以下、具体的に第4実施形態について説明するが、第4実施形態でも、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
また、UAV40について、第3実施形態で既に説明している内容についても省略する場合がある。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object according to the fourth embodiment.
Although the fourth embodiment will be specifically described below with reference to FIG. 14, the description of the same points as those of the first embodiment may be omitted in the fourth embodiment as well.
In addition, the contents of the
図14に示すように、第4実施例に係る三次元測定対象の形状測定装置100は、解析装置30と、入力装置31と、出力装置32とから構成され、解析装置30には、三次元走査装置10と、トータルステーション20と、さらに、UAV40が、オフラインで接続される。
なお、三次元走査装置10による点群データへの補足には、以下で説明するようにUAV40及び解析装置30が用いられる。
As shown in FIG. 14, a shape measuring apparatus 100 for three-dimensional measurement according to the fourth embodiment includes an
Note that the
UAV40は、解析装置30にオフラインで接続され、遠隔操作により飛行可能な無人機であり、また、UAV40が道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部(図示しない)を備えていることは第3実施形態で説明したとおりである。
そして、第3実施形態で説明したのと同様に、UAV40の撮像部が異なる時刻で三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む同領域を撮像した道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像は、フォトレタッチ部311に出力される。
The
Then, in the same manner as described in the third embodiment, the imaging unit of the
第4実施例の解析装置30は、フォトレタッチ部311と、画像測量解析部312と、点群データ合成部314と、を含む点を除き、上記第1実施形態の解析装置30と同じ構成を有している。
The
第3実施形態と同様に、フォトレタッチ部311は、UAV40から出力される道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、非三次元測定対象の車両を除外して三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む合成画像を生成し、画像測量解析部312へ出力する。
As in the third embodiment, the
そして、画像測量解析部312が、画像測量解析部312から出力される三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む合成画像を解析することにより、三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む三次元点群データを生成し、点群データ合成部314へ出力する。
Then, the image
そうすると、点群データ合成部314は、点群データ取得部301から出力される点群データの点群が不足している箇所を補足するように、画像測量解析部312から出力される三次元点群データの点群を部分的に合成し、部分的な点群の補足が行われた三次元点群データをSIMA統合部303へ出力する。
Then, the point cloud
このように、第4実施例では、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データで点群が不足している箇所の点群をUAV40を用いることで補足するので、より完全な三次元点群データを生成することができる。
As described above, in the fourth embodiment, the
[第5実施形態]
上記第1実施形態で説明したトータルステーション20を、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データにおける境界がわかり難い箇所を境界がわかりやすくするのに用いてもよく、第5実施形態では、トータルステーション20を用いて、そのような境界をわかりやすくする方法について説明する。
[Fifth embodiment]
The
つまり、点群による現況観測では情報量が膨大であるため、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データでは、部分的に拡大していくと、車道と歩道との境目やマンホールの境界等が見えなくなるが、トータルステーション20を用いて、その境界がわかるように電子マーキングを付けることが可能であり、以下、図15及び図16を参照しながら、点群データへの電子マーキングについて説明する。
なお、第5実施形態においても、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
In other words, since the amount of information is enormous in current situation observation using point clouds, the 3D point cloud data based on the data acquired by the
In addition, also in the fifth embodiment, the description of the same points as in the first embodiment may be omitted.
図15は、電子マーキングが追加された点群データを示す図であり、図16は、拡大された電子マーキングの点群データを示す図である。
例えば、トータルステーション20は、道路の車道と歩道との境界(車道と歩道を分ける白線の境界)におけるマーキング点の観測結果を電子マーキング用のSIMAデータとして解析装置30のSIMAデータ取得部302へ出力する。
FIG. 15 is a diagram showing point cloud data to which electronic markings have been added, and FIG. 16 is a diagram showing enlarged point cloud data of electronic markings.
For example, the
そして、SIMAデータ取得部302は、トータルステーション20により出力される電子マーキング用のSIMAデータを、解析装置30が読み込み可能な電子マーキング用のCSV形式のデータにファイル変換し、XY座標を入れ替えてSIMA統合部303へ出力する。
Then, the SIMA
そうすると、SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力される電子マーキング用のCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピング処理により電子マーキングが追加された点群のPTSファイルを生成する。
Then, the
例えば、白線の境界を示すように、電子マーキングMが追加された点群データの一例は、図15に示すものであり、電子マーキングMを結ぶ線上が白線の境界になっている。
そして、その電子マーキングMの周辺を拡大していくと、図15では、なんとなく見えていた白線の状態がぼやけて行き、図16に示すように、白線の状態がわからなくなるが、先に述べたように、電子マーキングMを結ぶ線上に白線の境界が存在するため、図16に示すように、白線の状態がわからなくなっても、電子マーキングMによって境界がどこにあるのかを知ることができる。
For example, FIG. 15 shows an example of point cloud data to which electronic markings M have been added so as to indicate white line boundaries, and the line connecting the electronic markings M is the white line boundary.
Then, when the periphery of the electronic marking M is enlarged, the state of the white line that was vaguely visible in FIG. 15 becomes blurred, and the state of the white line becomes unclear as shown in FIG. As shown in FIG. 16, since the boundary of the white line exists on the line connecting the electronic markings M, it is possible to know where the boundary is by the electronic marking M even if the state of the white line is unknown.
このように、第5実施例では、点群データに電子マーキングを追加することにより、拡大によって境界がわからなくなるような場合であっても、図16に示すように、電子マーキングMを目印として、スピーディー且つ正確に道路の車道と歩道との境界を見分けることができる。
さらに、追加された電子マーキングと、点群データに示される道路の車道と歩道との境界と、の距離が所定の閾値を超える場合、点群データにエラーがあることを推測することができる。
As described above, in the fifth embodiment, by adding the electronic marking to the point cloud data, even if the boundary becomes unclear due to the enlargement, as shown in FIG. To speedily and accurately distinguish a boundary between a carriageway and a sidewalk of a road.
Furthermore, if the distance between the added electronic marking and the carriageway-sidewalk boundary of the road shown in the point cloud data exceeds a predetermined threshold, it can be inferred that there is an error in the point cloud data.
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described using the embodiments, it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above embodiments. Moreover, it is clear from the description of the scope of the claims that the forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
10 三次元走査装置
20 トータルステーション
30 解析装置
31 入力装置
32 出力装置
40 UAV
50 反射材
100 形状測定装置
301 点群データ取得部
302 SIMAデータ取得部
303 SIMA統合部
304 平面画像合成部
305 平面資料作成部
306 線形作成部
307 路線計算部
308 三角網縦横断データ取得部
309 出来形管理部
310 設計データ及び納品データ作成部
311 フォトレタッチ部
312 画像測量解析部
313 色彩情報補正部
314 点群データ合成部
M 電子マーキング
10 three-
50 Reflector 100
本発明は、例えば、道路の傷やいたみ等、路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査等、測量対象物を立体的にとらえることができる、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムに関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a method and apparatus for measuring the shape of a three-dimensional measurement object, which can three-dimensionally capture the object to be surveyed, for example, road surface cracks, ruts, longitudinal and cross-sectional investigations, etc. , as well as programs.
例えば、特許文献1に、現場に持ち込んだトータルステーション等の測量計により、任意位置の三次元座標の計測を行う技術が記載されている。 For example, Patent Literature 1 describes a technique of measuring three-dimensional coordinates of an arbitrary position using a surveying instrument such as a total station brought into the field.
特許文献1に記載された技術によれば、座標が既知の2つの基準位置にプリズムや反射光等の反射部材を置き、トータルステーションから反射部材に向けて測定用の光を投光し、その反射光の位相差に基づき各基準位置までの距離を測定するとともに、測定用の光の投光方向の水平角度や鉛直角度を測定する。そして、測定した距離、水平角度、鉛直角度、及び既知の基準位置の位置座標等に基づいて幾何学的計算を行うことにより、測定位置の三次元座標を求めることができる。 According to the technique described in Patent Document 1, a reflecting member such as a prism or reflected light is placed at two reference positions whose coordinates are known, light for measurement is projected from the total station toward the reflecting member, and the light is reflected. The distance to each reference position is measured based on the phase difference of light, and the horizontal angle and vertical angle of the light projection direction for measurement are also measured. Then, the three-dimensional coordinates of the measurement position can be obtained by performing geometrical calculations based on the measured distance, horizontal angle, vertical angle, positional coordinates of the known reference position, and the like.
ところで、土木建築業界において、測量データは、ますます正確なデータが求められている。例えば、道路の傷やいたみ等の路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査(切削量のボリューム)等、三次元測定対象物を立体的にとらえた正確な測量は、人が実際に現場へ足を運んで目視確認を行い、測量計で測量地点のデータをとり、測量成果報告書を作成する必要がある。また、その作業はそれぞれ専門の会社が行っている。このため、作業に要する時間、人的コストが高く、したがって、実際の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図るためのツールの出現がのぞまれていた。 By the way, in the civil engineering and construction industry, more and more accurate survey data are required. For example, accurate surveying that three-dimensionally captures a three-dimensional measurement object, such as road surface crack surveys such as road scratches and damage, rut surveys, longitudinal and cross-sectional surveys (volume of cutting amount), etc. It is necessary to visit the site and visually confirm, take data of the survey point with a survey meter, and create a survey result report. The work is done by specialized companies. For this reason, the time required for the work and the human cost are high. The emergence of tools was hoped for.
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring the shape of a three-dimensional measurement object, and a program for reducing the cost.
上記した課題を解決するために、本発明の形状確認図の生成方法は、三次元走査装置によりレーザ光が照射することにより三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データを取得し、前記点群データに、トータルステーションによる観測結果を反映させて前記三次元測定対象物の第1形状確認データを生成し、UAVから出力された前記三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、前記三次元測定対象物を含む画像に含まれる非三次元測定対象を除外した合成画像を生成し、前記第1形状確認データの少なくとも一部に対して、前記合成画像を解析することにより前記点群データに対応するように生成した色彩情報を付加して、第2形状確認データを生成し、前記第2形状確認データを出力して前記三次元測定対象物の形状確認図を生成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the method for generating a shape confirmation diagram of the present invention is such that each point in the reflection point from the three-dimensional measurement object is three-dimensionally coordinated by irradiating laser light with a three-dimensional scanning device. obtaining the point cloud data, reflecting the observation result by the total station in the point cloud data to generate the first shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, and measuring the three-dimensional measurement object output from the UAV; By synthesizing a plurality of images including the three-dimensional measurement object, generating a synthesized image excluding non-three-dimensional measurement objects included in the image including the three-dimensional measurement object, and for at least part of the first shape confirmation data, Adding color information generated so as to correspond to the point cloud data by analyzing the synthesized image, generating second shape confirmation data, outputting the second shape confirmation data, and outputting the three-dimensional measurement object It is characterized by generating a shape confirmation diagram of an object.
本発明の形状確認図の生成方法において、前記三次元測定対象物の形状確認図は、路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査の何れかに使用されることを特徴とする。In the method for generating a shape confirmation diagram of the present invention, the shape confirmation diagram of the three-dimensional measurement object is used for any one of road surface crack investigation, rut investigation, and longitudinal and cross-sectional investigation.
本発明によれば、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状確認図を提供することができる。 According to the present invention, a series of tasks from surveying a three-dimensional survey object to creating various reports can be accurately realized in one stop, and a three-dimensional measurement object can be measured to reduce time and human costs. A shape confirmation drawing can be provided.
(第1実施形態の構成)
以下、本発明の実施の形態(以下、本実施形態という)に係る三次元測定対象物の形状測定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
(Configuration of the first embodiment)
Hereinafter, a shape measuring apparatus for a three-dimensional measurement object according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail with reference to the drawings. The same numbers or symbols are given to the same elements throughout the description of the embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100は、例えば、PC(Personal Computer)等により実現され、装置本体である解析装置30と、キーボードやマウス等の入力装置31と、LCD(Liquid Crystal Display)モニタ、プリンタ等の出力装置32とから構成される。なお、解析装置30は、三次元走査装置(3Dスキャナ)10と、トータルステーション(TS)20とは、オフラインで接続される。
As shown in FIG. 1, a shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object according to the present embodiment is realized by, for example, a PC (Personal Computer) or the like, and includes an
三次元走査装置10は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化された点の群(以下、点群データという)として取り込み、解析装置30へ出力する。
The three-
トータルステーション20は、位置座標が既知の2つの基準位置(基準点)に反射部材を置き、その反射部材に向けて測定用光を投光し、その反射光の位相差に基づき各基準位置までの距離を測定して水平角度や鉛直角度を求め、解析装置30に対し、測量データの共通フォーマットとして知られているSIMA(Surveying Instruments Manufacturers’ Association)データとして出力する。
The
解析装置30は、図示省略したプログラムを逐次読み出し実行することにより、三次元走査装置10から取得した点群データ、及び/又はトータルステーション20から取得したSIMAデータを解析して道路の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力(表示又は印刷)する機能を有する。
The
このため、解析装置30は、図1にそのプログラム構造をブロックで展開して示したように、点群データ取得部301と、SIMAデータ取得部302と、SIMA統合部303と、平面画像合成部304と、平面資料作成部305と、線形作成部306と、路線計算部307と、三角網縦横断データ取得部308と、出来形管理部309と、設計データ及び納品データ作成部310と、を含み構成される。
For this reason, the
点群データ取得部301は、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により三次元測定対象物である道路からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得し、SIMA統合部303へ出力する。
A point cloud
SIMAデータ取得部302は、トータルステーション20により出力される基準点を含むSIMAデータ(点番、点名、X,Y,Z)を、解析装置30が読み込み可能なCSV(Comma Separated Values)形式のデータにファイル変換し、XY座標を入れ替えてSIMA統合部303へ出力する。
The SIMA
SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピング処理により生成される点群のPTSファイルのX,Yを入れ替えて読み込み、基準点SIMAデータと統合して平面画像合成部304に出力する。
The
平面画像合成部304は、SIMA統合部303により出力される統合データに縮尺を固定した現況平面画像を合成し、合成TIFF(Tagged Image File Format)データとして平面資料作成部305へ出力する。
Planar
平面資料作成部305は、基準点SIMAデータと平面画像合成部304から出力されるTIFFデータを基に平面資料を作成し、線形作成部306へ出力する。平面資料作成部305は、更に、作成した平面資料をPDF(Portable Document Format)及びAutoCAD(登録商標)の標準ファイル形式であるDWG(Drawing)にファイルに変換し、設計データ及び納品データ作成部301へ出力する。
A planar
線形作成部306は、平面資料作成部305から出力される平面資料に基づき、IP(Intersection Point)点を作成し、路線計算部307へそのIP座標(SIMAデータ)を出力すると共に、そのSIMAデータをPDFにファイル変換して設計データ及び納品データ作成部310へそのPDFデータを出力する。
The
路線計算部307は、SIMA統合部303から出力される統合データに示される線形を基準とする路線測量によって得られる線形の主要点の位置座標と、線形作成部306から出力されるIP座標に基づき、入力装置31から入力される、曲線パラメータ、縦断要素、幅員、任意測点により、路線全体で三次元座標値を求める路線計算を実行し、その結果を三角網縦横断データ取得部308へ出力する。
The
三角網縦横断データ取得部308は、路線計算部307から出力される三次元座標値に基づき、指定される任意の2点間の縦横断データ(縦横断図)をSIMAデータとして設計データ及び納品データ作成部310へ出力する。
Based on the three-dimensional coordinate values output from the
設計データ及び納品データ作成部310は、三角網縦横断データ取得部308から出力される横断SIMAデータに基づき現況縦横断データを出力装置32へ出力する。
The design data and delivery
出来形管理部309は、作成した基本設計データを用い、現場での出来形を測定し、出来形の良否判定が可能な設計と出来形の差を出力し、更に、基本設計データと、測定した出来形測定データとを読み込み、設計データ及び納品データ作成部310を介して出来形帳票を作成する。
The
設計データ及び納品データ作成部310は、横断SIMAデータを線形データALG(ER Mapper Algorithm Data)にファイル変換して3Dビューア用の縦横断図を作成して出力装置32へ表示する。設計データ及び納品データ作成部310は、他に、平面資料作成部305から出力されるPDFあるいはDWGフォーマットの平面資料から、所定様式の概況平面図、面積体積計算書を作成し、また、線形作成部306から出力されるPDF形式の路線測量計算書を作成して路線計算部307へ出力し、更に、路線計算部307により出力されるPDFと三次元座標データに基づき、所定様式のクラック、轍調査資料を生成し、それぞれ出力装置32へ出力する。
The design data and delivery
(第1実施形態の動作)
以下、図2、図3のフローチャート、及び図4~図6に示す画像を参照しながら、図1に示す本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の処理動作について説明する。なお、図2は3D事前測量、図3は、3D事前測量により作成される基本設計データに基づき施工された三次元測定対象物が発注者の意図する規格基準に対してどの程度の精度で施工されたか、その施工技術の度合を管理する出来形計測の処理の流れを示す。
(Operation of the first embodiment)
Hereinafter, the processing operation of the three-dimensional measurement object shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3 and the images shown in FIGS. Figure 2 shows the 3D pre-survey, and Figure 3 shows the accuracy of the three-dimensional measurement object constructed based on the basic design data created by the 3D pre-survey against the standards intended by the ordering party. It shows the flow of the finished shape measurement process that manages the degree of construction technology.
ここでは、三次元測定対象物である道路にあらかじめ基準点が設置されており、光波測距儀とトランシットが一体化されたトータルステーション20が、ダイポイント、主要点観測の結果をSIMAデータと互換のあるCADデータとして出力する。そして、このCADデータと基準点SIMAデータとに基づき、主要点を折れ線状に配置し、各点における隣接点間の交角(夾角)と距離を測定して点の位置を求めるトラバース計算を行い(ステップS101)、点番、点名、X,Y,ZからなるSIMAデータを生成する。
Here, reference points are set in advance on the road, which is the object of three-dimensional measurement, and the
一方、三次元走査装置10は、道路に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化された点群データを生成する。三次元走査装置10は、レーザの照射から受光までの時間により、設置位置から反射点までの距離を算出し、調査範囲の反射点の三次元座標化された位置(X,Y,Z)を算出し、調査範囲の反射点の各位置をまとめた点群データとして出力する。この点群データにより、三次元測定対象物の道路の絵柄を描画することができる。
On the other hand, the three-
解析装置30は、三次元走査装置10から取得される点群データ、トータルステーション20から取得されるSIMAデータに基づき以下の処理を実行する。すなわち、点群データ取得部301が、三次元走査装置10によりスキャンされ出力された点群データを取得してSIMA統合部303へ出力し、SIMAデータ取得部302が、トータルステーション20により観測され出力されるSIMAデータを取得し、CSV形式にファイル変換し、X,Y座標を入れ替えたCSVファイルを生成してSIMA統合部303へ出力する(ステップS102)。
The
SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のPTSファイルを生成する(ステップS103)。図4に、点群データの一例が示されている。
The
続いて、SIMA統合部303は、生成したPTSファイルのX,Yを入れ替えて読み込み、基準点SIMAデータと統合し、更に、ステップS101のトラバース計算により得られる、人孔、道路幅員、クラック形状等の主要点情報をDXFデータ、SIMAデータに変換したファイルを結合して平面画像合成部304に出力する(ステップS104)。
Subsequently, the
平面画像合成部304は、フリーフォームNURBS(Non-Uniform Rational Basis Spline(非一様有理Bスプライン)モデリングに特化した商用の製造業向け3次元CADソフトウェアであるライノセラス(登録商標)の画面上で施工範囲を画定してDXFデータを出力し(ステップS105)、SIMA統合部303により出力される統合データに縮尺を固定した現況平面画像を合成し、合成TIFFデータとして平面資料作成部305へ出力する(ステップS106)。図5に、現況平面画像の一例が示されている。
The planar
平面資料作成部305は、基準点SIMAデータと平面画像合成部304から出力されるTIFFデータを基に平面資料を作成し、線形作成部306へ出力する(ステップS106)。平面資料作成部305は、更に、作成した平面資料をPDF及びDWGにファイルに変換し、設計データ及び納品データ作成部310へ出力する。
The planar
続いて、線形作成部306は、平面資料作成部305から出力される平面資料に基づき、道路中心線の平面線形において、円曲線や緩和曲線を両側から挟む2つの直線部の延長線の交点であるIP点を作成し(ステップS107)、路線計算部307へそのIP座標(SIMAデータ)を出力する。線形作成部306は、更に、SIMAデータをPDFにファイル変換して設計データ及び納品データ作成部310へそのPDFデータを出力する。
Next, based on the plane data output from the plane
路線計算部307は、SIMA統合部303から出力される統合データに示される線形を基準とする路線測量によって得られる線形の主要点の位置座標と、線形作成部306から出力されるIP座標とに基づき、入力装置31を介してユーザによって入力される、曲線パラメータ、縦断要素、幅員、任意測点により、路線全体で三次元座標値を求める路線計算を実行し、その結果を三角網縦横断データ取得部308へ出力する(ステップS108)。路線計算部307は、更に、線形を基準として路面の損傷を調査(路面調査)し、クラックや轍の調査資料作成のために、その結果をPDF、3Dデータに変換して、設計データ及び納品データ作成部310に出力する(ステップS109)。路線計算部307による3Dデータへの変換にあたり、ライノセラス(登録商標)でデータ処理した結果が反映される。
The
三角網縦横断データ取得部308は、路線計算部307から出力される三次元座標値に基づき任意の2点間における三角網縦横断SIMAデータを作成し(ステップS110)、設計データ及び納品データ作成部310へ出力する。設計データ及び納品データ作成部310は、三角網縦横断データ取得部308から出力される横断SIMAデータに基づき現況縦横断データを出力装置32へ出力する(ステップS111)。ここで出力される現況縦横断データは、図3にその詳細を示す出来形計測でも使用される。図6に、現況縦横断データにより作成される現況縦横断図の一例が示されている。
The triangular network longitudinal and transverse
設計データ及び納品データ作成部310は、更に、横断SIMAデータを線形データALGにファイル変換して3Dビューア用の縦横断図を含む基本設計データ作成して出力装置32に出力する。設計データ及び納品データ作成部310は、他に、平面資料作成部305から出力されるPDFあるいはDWGフォーマットの平面資料から、所定様式の概況平面図、面積体積計算書を作成し、また、線形作成部306から出力されるPDF形式の路線測量計算書を作成して路線計算部307へ出力し、更に、路線計算部307により出力されるPDFと三次元座標データに基づき、所定様式のクラック、轍調査資料を生成し、それぞれ出力装置32へ出力する。
The design data and delivery
次に、図3を参照しながら、縦横断計画出来形計測(3D事前測量から3D出来形計測)について説明する。出来形管理部309は、設計データ及び納品データ作成部310から出力される基本設計データに基づき、現状横断データ解析、及び縦断線形変化点ごとの縦断曲線諸量を計算する縦横断計画を行い(ステップS201)、入力される基準点SIMAデータに基づき、3次元設計データを作成してXML(Extensible Markup Language)形式のファイルを出力する(ステップS202)。
Next, referring to FIG. 3, longitudinal and cross-section planning finished shape measurement (from 3D preliminary survey to 3D finished shape measurement) will be described. Based on the design data and the basic design data output from the delivery
続いて、出来形管理部309は、そのXMLファイルに基づき、トータルステーション20を用いた出来形計測を行い(ステップS203)、その結果を設計データ及び納品データ作成部310を介してPDF及びXMLのファィル形式で出力装置32へ出力する。
Subsequently, the finished
また、出来形管理部309は、基準点SIMAデータ、及び三角網縦横断データ取得部208から出力される線形データ(ALG)、そして、三次元走査装置10、及びトータルステーション20により観測され出力される3Dデータに基づき、図2にフローチャートで示した3D事前測量と同じ工程でデータ解析を行う(ステップS204)。そして、入力されXMLファイルの3次元設計データに基づき出来形縦横断データを出力し、3D事前測量縦横断データとの対比資料を作成すべく、設計データ及び納品データ作成部310を介し、PDF又はDWG形式の3D出来形成果資料を出力装置32へ出力する(ステップS205)。
In addition, the finished
(第1実施形態の効果)
以上説明のように本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100は、解析装置30が、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により、道路等の三次元測定対象からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得し、当該取得した点群データを解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力する。このことにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図ることができる。
(Effect of the first embodiment)
As described above, the shape measuring apparatus 100 of the three-dimensional measurement object according to the present embodiment is configured such that the
具体的に、従来、作業員が、メジャー、あるいはトータルステーション20等の測量計を設置し、時間をかけて測定していた、クラック調査、轍調査、縦横断調査(切削量のボリューム調査)等の現地調査を、三次元走査装置10を使用した形状測定装置100により短時間で実施でき、かつ、トータルステーション20を使用して得られる測量データと併用することにより、詳細な測量データを所得できる。これにより、従来、把握できなかった三次元測定対象物の形状や変化を現地に何度も赴くことなく把握することができるようになる。このことにより、例えば、3日程度要していたこれら調査を、2時間程度まで短縮できることが確認された。また、従来、道路の轍や縦横断調査をそれぞれの専門会社が行っていたが、これをワンストップで行えるようになり、測量作業の時間的、人員的な負担を大幅に削減すことができ、また、効率化が図れることから、大幅なコストダウンが可能になる。
Specifically, conventionally, workers installed a measuring instrument such as a measure or a
なお、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100において、三次元測定対象物として道路のみ例示したが、道路に限らず、例えば、森林における樹木等の形態を定量化する用途、あるいは、工事計画、施工、面積、地図作成等、各種用途への適用が可能である。 In addition, in the three-dimensional measurement object shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, only the road was exemplified as the three-dimensional measurement object, but it is not limited to roads. Alternatively, it can be applied to various uses such as construction planning, execution, area, map creation, and the like.
(三次元測定対象物の形状測定方法)
また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法は、少なくとも、図1に示す三次元走査装置10と、入力装置31と出力装置32とを有する解析装置30とを用いることにより実現される。そして、その方法は、例えば、図2に示すように、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により三次元測定対象からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する第1のステップ(S103)と、取得した点群データを解析装置30によって解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力する第2のステップ(S104~S111)と、を有するものである。
(Method for measuring the shape of a three-dimensional object)
Further, the method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to the present embodiment is realized by using at least the three-
また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法において、第1のステップは、トータルステーション20による観測結果を解析装置30が利用可能なファイル形式に変換して点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるPTSファイルと、基準点SIMAデータとを統合して解析装置30に入力してもよい(ステップS101~S104)。また、第2のステップは、線形を基準とした路線測量により得られる線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成してもよい(ステップS105~S111)。
Further, in the method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to the present embodiment, the first step is to convert the observation result by the
本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法によれば、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定方法を提供することができる。 According to the method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to the present embodiment, a series of operations from surveying the three-dimensional measurement object to creating various reports can be accurately realized in one stop, reducing time and human costs. It is possible to provide a method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object that reduces the
(プログラム)
また、本実施形態に係るプログラムは、三次元測定対象物の形状測定装置100のためのプログラムである。そしてそのプログラムは、解析装置30に、上記した本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法における各ステップと同様の処理を実行させるものであり、重複を回避する意味で各処理の説明を省略する。
(program)
Also, the program according to the present embodiment is a program for the shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object. The program causes the
本実施形態に係るプログラムによれば、解析装置30が、上記した本実施形態に係るプログラムを読み出し実行することにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図った、三次元測定対象物の形状測定装置100を提供することができる。
According to the program according to the present embodiment, the
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、三次元走査装置10は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化して点群データを生成していた。
ところで、施工直後の道路や雨天時又は雨が止んだ直後の道路は、雨水等の影響で光沢のある黒色面が形成される。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the three-
By the way, roads that have just been constructed or roads that are raining or just after the rain stops form a glossy black surface due to the influence of rainwater and the like.
しかしながら、三次元走査装置10は、そのような光沢のある黒色面の計測には適していない。
つまり、三次元走査装置10で、このような道路に雨水が残っているような場所を計測しようとすると、レーザ光が上手く反射されず、その結果、レーザ光の少数の反射点の各点が少なくなるため、それに基づいて三次元座標化された点群データも少なくなり、十分な点群データが得られないという課題がある。
なお、雨水に限らず、道路に水が散布されたり、元々、適切な反射が得られ難い素材が用いられている場合も同様の課題がある。
However, the three-
In other words, when the three-
In addition to rainwater, the same problem occurs when water is sprayed on the road, or when a material that is originally difficult to obtain appropriate reflection is used.
そこで、第2実施例では、そのような状況でも、良好に点群データを得ることができる手法について、以下、図7及び図8を参照しながら説明する。
なお、以下では、第1実施形態と同様の点については、説明を省略し、第1実施形態と主に異なる点について説明するものとする。
また、以下の説明では、適切なレーザ光の反射が得られない箇所のことをレーザ光不適面という場合がある。
図7は、撮像部が撮像した道路に反射材50を散布した場合の画像を示す図であり、図8は、三次元走査装置10が取得した点群データを図7に示す画像に合成した合成画像を示す図である。
Therefore, in the second embodiment, a method for obtaining good point cloud data even in such a situation will be described below with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
In addition, below, description shall be abbreviate|omitted about the same point as 1st Embodiment, and mainly a different point from 1st Embodiment shall be demonstrated.
Further, in the following description, a portion where appropriate laser light reflection cannot be obtained may be referred to as a laser light unsuitable surface.
FIG. 7 is a diagram showing an image captured by the imaging unit when the reflecting
図7に示すように、雨水等の影響で適切なレーザ光の反射が得られないレーザ光不適面に対して小麦粉等からなる反射材50を散布する。
なお、この反射材50は、小麦粉等に限らず、例えば、ガラスビーズ混入の塗料からなる液状のものであってもよい。
As shown in FIG. 7, a reflecting
The reflecting
そして、そのように反射材50を散布した後に、三次元走査装置10を用いるようにすると、そのレーザ光が反射材50によって上手く反射されるため、図8に示すように、レーザ光の多数の反射点を得ることができる。
この結果、図8に示すように、その反射点の各点を三次元座標化した点群データも多数得られ、良好な点群データを生成することができる。
なお、このような反射材散布によるレーザ光不適面の点群取得方法をMRP法と呼ぶ場合がある。
Then, when the three-
As a result, as shown in FIG. 8, a large number of point cloud data in which each point of the reflection point is three-dimensionally coordinated can be obtained, and good point cloud data can be generated.
Incidentally, such a point group acquisition method of a laser beam unsuitable surface by scattering a reflecting material may be called an MRP method.
[第3実施形態]
上記第1実施形態では、SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のPTSファイルを生成していたが、第3実施形態では、さらに、色彩がより鮮明な点群データを得るために、点群データに色彩情報を補正する方法について、以下、図9~図13を参照しながら説明する。
なお、第3実施形態の説明においても第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, the
In the description of the third embodiment as well, the description of the same points as in the first embodiment may be omitted.
図9は、第3実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の構成を示すブロック図である。
図10は、UAV40の撮像部が異なる時刻で同領域を撮像した道路を含む複数の画像を示す図であり、図10(a)は、第1時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図であり、図10(b)は、第1時刻よりも後である第2時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図である。
図11は、図10に示す画像から車両を除外した合成画像を示す図である。
図12は、図11に示す合成画像を解析することにより生成され、色彩情報を含む三次元点群データを示す図である。
図13は、色彩情報が補正された点群データを示す図である。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object according to the third embodiment.
10A and 10B are diagrams showing a plurality of images including the road captured in the same area at different times by the imaging unit of the
FIG. 11 is a diagram showing a synthesized image obtained by excluding the vehicle from the image shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing three-dimensional point cloud data that is generated by analyzing the composite image shown in FIG. 11 and includes color information.
FIG. 13 is a diagram showing point cloud data in which color information has been corrected.
図9に示すように、第3実施例に係る三次元測定対象の形状測定装置100は、解析装置30と、入力装置31と、出力装置32とから構成され、解析装置30には、三次元走査装置10と、トータルステーション20と、さらに、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)40が、オフラインで接続される。
なお、点群データの色彩情報の補正には、以下で説明するように解析装置30及びUAV40が用いられる。
As shown in FIG. 9, a shape measuring apparatus 100 for three-dimensional measurement according to the third embodiment includes an
Note that the
UAV40は、解析装置30とオフラインで接続されており、遠隔操作により飛行可能な無人機である。
そして、UAV40は、道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部(図示しない)を備えている。
The
The
このUAV40の撮像部が撮像した画像を図10(a)及び図10(b)に示している。
具体的には、図10(a)及び図10(b)は、三次元走査装置10の有効範囲を含む同領域を、UAV40の撮像部で異なる時刻に撮像した道路等の三次元測定対象物を含む画像である。
なお、上述のように、UAV40はオフラインで解析装置30に接続されており、UAV40が撮像したその複数の画像は、後述する画像合成部311に出力できるようになっている。
Images captured by the imaging unit of the
Specifically, FIGS. 10A and 10B show three-dimensional measurement objects such as roads captured at different times by the imaging unit of the
As described above, the
第3実施例の解析装置30は、画像合成部311と、画像測量解析部312と、色彩情報補正部313と、を含む点を除き、上記第1実施形態の解析装置30と同じ構成を有している。
The
画像合成部311は、UAV40から出力される道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、図11に示すような非三次元測定対象の車両を除外した合成画像を生成し、画像測量解析部312へ出力する。
The
画像測量解析部312は、画像合成部311から出力される合成画像を解析することにより、図12に示すような色彩情報を含む三次元点群データを生成し、色彩情報補正部313へ出力する。
The image
そして、色彩情報補正部313が、画像測量解析部312から出力される色彩情報を含む三次元点群データを用いて、SIMA係合部303から出力される点群のPTSファイルに三次元点群データの持つ色彩情報を補正し、より鮮明な色彩情報を持つ三次元点群データとして、その点群のPTSファイルを平面画像合成部304及び路線計算部307へ出力する。
Then, the color
具体的には、SIMA係合部303から出力される点群のPTSファイルの色彩情報を含む三次元点群データは、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づいたもののため、道路上に描かれている白線等の色彩情報が不鮮明である場合がある一方、UAV40によって取得された画像に基づく色彩情報を含む三次元点群データは、道路上に描かれている白線等の色彩情報が鮮明であるため、色彩情報補正部313では、道路上の白線等の色彩情報を補正する処理が行われる。
Specifically, the three-dimensional point cloud data including the color information of the PTS file of the point cloud output from the
このように、第3実施例では、UAV40及び解析装置30を用いて、点群のPTSファイルに色彩情報を補正することにより、色彩がより鮮明な点群データを得ることができ、この補正によって、図13に示すように、例えば、道路に描かれた白線等の細部をよく確認することができる状態にすることができる。
Thus, in the third embodiment, by correcting the color information of the PTS file of the point cloud using the
[第4実施形態]
上記第3実施形態では、UAV40を用いることで色彩情報を補正する場合について説明したが、UAV40を用いて三次元点群データを補正する、つまり、三次元走査装置10のレーザ光が届かないような範囲のために、三次元走査装置10によって取得したデータに基づいた三次元点群データで点群が不足している箇所の点群を補足してもよく、第4実施形態では、以下、図14を参照しながら、UAV40を用いて、三次元走査装置10による点群データを補足する方法について説明する。
[Fourth Embodiment]
In the above-described third embodiment, the case of correcting the color information by using the
図14は、第4実施例に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の構成を示すブロック図である。
なお、図14を参照しながら、以下、具体的に第4実施形態について説明するが、第4実施形態でも、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
また、UAV40について、第3実施形態で既に説明している内容についても省略する場合がある。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a shape measuring apparatus 100 for a three-dimensional measurement object according to the fourth embodiment.
Although the fourth embodiment will be specifically described below with reference to FIG. 14, the description of the same points as those of the first embodiment may be omitted in the fourth embodiment as well.
In addition, the contents of the
図14に示すように、第4実施例に係る三次元測定対象の形状測定装置100は、解析装置30と、入力装置31と、出力装置32とから構成され、解析装置30には、三次元走査装置10と、トータルステーション20と、さらに、UAV40が、オフラインで接続される。
なお、三次元走査装置10による点群データへの補足には、以下で説明するようにUAV40及び解析装置30が用いられる。
As shown in FIG. 14, a shape measuring apparatus 100 for three-dimensional measurement according to the fourth embodiment includes an
Note that the
UAV40は、解析装置30にオフラインで接続され、遠隔操作により飛行可能な無人機であり、また、UAV40が道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部(図示しない)を備えていることは第3実施形態で説明したとおりである。
そして、第3実施形態で説明したのと同様に、UAV40の撮像部が異なる時刻で三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む同領域を撮像した道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像は、画像合成部311に出力される。
The
Then, in the same manner as described in the third embodiment, the imaging unit of the
第4実施例の解析装置30は、画像合成部311と、画像測量解析部312と、点群データ合成部314と、を含む点を除き、上記第1実施形態の解析装置30と同じ構成を有している。
The
第3実施形態と同様に、画像合成部311は、UAV40から出力される道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、非三次元測定対象の車両を除外して三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む合成画像を生成し、画像測量解析部312へ出力する。
As in the third embodiment, the
そして、画像測量解析部312が、画像測量解析部312から出力される三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む合成画像を解析することにより、三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む三次元点群データを生成し、点群データ合成部314へ出力する。
Then, the image
そうすると、点群データ合成部314は、点群データ取得部301から出力される点群データの点群が不足している箇所を補足するように、画像測量解析部312から出力される三次元点群データの点群を部分的に合成し、部分的な点群の補足が行われた三次元点群データをSIMA統合部303へ出力する。
Then, the point cloud
このように、第4実施例では、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データで点群が不足している箇所の点群をUAV40を用いることで補足するので、より完全な三次元点群データを生成することができる。
As described above, in the fourth embodiment, the
[第5実施形態]
上記第1実施形態で説明したトータルステーション20を、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データにおける境界がわかり難い箇所を境界がわかりやすくするのに用いてもよく、第5実施形態では、トータルステーション20を用いて、そのような境界をわかりやすくする方法について説明する。
[Fifth embodiment]
The
つまり、点群による現況観測では情報量が膨大であるため、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データでは、部分的に拡大していくと、車道と歩道との境目やマンホールの境界等が見えなくなるが、トータルステーション20を用いて、その境界がわかるように電子マーキングを付けることが可能であり、以下、図15及び図16を参照しながら、点群データへの電子マーキングについて説明する。
なお、第5実施形態においても、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
In other words, since the amount of information is enormous in current situation observation using point clouds, the 3D point cloud data based on the data acquired by the
In addition, also in the fifth embodiment, the description of the same points as in the first embodiment may be omitted.
図15は、電子マーキングが追加された点群データを示す図であり、図16は、拡大された電子マーキングの点群データを示す図である。
例えば、トータルステーション20は、道路の車道と歩道との境界(車道と歩道を分ける白線の境界)におけるマーキング点の観測結果を電子マーキング用のSIMAデータとして解析装置30のSIMAデータ取得部302へ出力する。
FIG. 15 is a diagram showing point cloud data to which electronic markings have been added, and FIG. 16 is a diagram showing enlarged point cloud data of electronic markings.
For example, the
そして、SIMAデータ取得部302は、トータルステーション20により出力される電子マーキング用のSIMAデータを、解析装置30が読み込み可能な電子マーキング用のCSV形式のデータにファイル変換し、XY座標を入れ替えてSIMA統合部303へ出力する。
Then, the SIMA
そうすると、SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力される電子マーキング用のCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピング処理により電子マーキングが追加された点群のPTSファイルを生成する。
Then, the
例えば、白線の境界を示すように、電子マーキングMが追加された点群データの一例は、図15に示すものであり、電子マーキングMを結ぶ線上が白線の境界になっている。
そして、その電子マーキングMの周辺を拡大していくと、図15では、なんとなく見えていた白線の状態がぼやけて行き、図16に示すように、白線の状態がわからなくなるが、先に述べたように、電子マーキングMを結ぶ線上に白線の境界が存在するため、図16に示すように、白線の状態がわからなくなっても、電子マーキングMによって境界がどこにあるのかを知ることができる。
For example, FIG. 15 shows an example of point cloud data to which electronic markings M have been added so as to indicate white line boundaries, and the line connecting the electronic markings M is the white line boundary.
Then, when the periphery of the electronic marking M is enlarged, the state of the white line that was vaguely visible in FIG. 15 becomes blurred, and the state of the white line becomes unclear as shown in FIG. As shown in FIG. 16, since the boundary of the white line exists on the line connecting the electronic markings M, it is possible to know where the boundary is by the electronic marking M even if the state of the white line is unknown.
このように、第5実施例では、点群データに電子マーキングを追加することにより、拡大によって境界がわからなくなるような場合であっても、図16に示すように、電子マーキングMを目印として、スピーディー且つ正確に道路の車道と歩道との境界を見分けることができる。
さらに、追加された電子マーキングと、点群データに示される道路の車道と歩道との境界と、の距離が所定の閾値を超える場合、点群データにエラーがあることを推測することができる。
As described above, in the fifth embodiment, by adding the electronic marking to the point cloud data, even if the boundary becomes unclear due to the enlargement, as shown in FIG. To speedily and accurately distinguish a boundary between a carriageway and a sidewalk of a road.
Furthermore, if the distance between the added electronic marking and the carriageway-sidewalk boundary of the road shown in the point cloud data exceeds a predetermined threshold, it can be inferred that there is an error in the point cloud data.
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described using the embodiments, it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above embodiments. Moreover, it is clear from the description of the scope of the claims that the forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
10 三次元走査装置
20 トータルステーション
30 解析装置
31 入力装置
32 出力装置
40 UAV
50 反射材
100 形状測定装置
301 点群データ取得部
302 SIMAデータ取得部
303 SIMA統合部
304 平面画像合成部
305 平面資料作成部
306 線形作成部
307 路線計算部
308 三角網縦横断データ取得部
309 出来形管理部
310 設計データ及び納品データ作成部
311 画像合成部
312 画像測量解析部
313 色彩情報補正部
314 点群データ合成部
M 電子マーキング
10 three-
50 Reflector 100
312 image
Claims (5)
三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する第1のステップと、
前記取得した点群データを解析装置によって解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置によって入力される任意の2点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置に出力する第2のステップと、
を有することを特徴とする三次元測定対象物の形状測定方法。 A method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object,
A first step of obtaining point cloud data in which each point of the reflection point from the three-dimensional measurement object is converted into three-dimensional coordinates by laser light irradiated by a three-dimensional scanning device;
The acquired point cloud data is analyzed by an analysis device to generate shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, and longitudinal and cross-sectional data between any two points input by an input device is created and used as design data. a second step of converting and respectively outputting to an output device;
A method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object, comprising:
トータルステーションによる観測結果を前記解析装置が利用可能なファイル形式に変換して前記点群データに反映させ、色マッピング処理により生成されるPTSファイルと、基準点SIMAデータとを統合して前記解析装置に入力することを特徴とする請求項1に記載の三次元測定対象物の形状測定方法。 The first step includes
The observation results from the total station are converted into a file format that can be used by the analysis device, reflected in the point cloud data, and the PTS file generated by the color mapping process and the reference point SIMA data are integrated and sent to the analysis device. 2. The method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to claim 1, wherein the shape of the three-dimensional measurement object is input.
線形を基準とした路線測量により得られる前記線形の主要点の位置座標と、取り込んだ中間座標とに基づき路線計算を行い、前記路線計算の結果に基づき、三角網による縦横断図を作成することを特徴とする請求項1に記載の三次元測定対象物の形状測定方法。 The second step includes
Calculating a route based on the positional coordinates of the main points of the alignment obtained by route surveying with the alignment as a reference and the captured intermediate coordinates, and creating a longitudinal and cross-sectional map using a triangular network based on the results of the route calculation. The method for measuring the shape of a three-dimensional measurement object according to claim 1, characterized by:
照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する三次元走査装置と、
前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の2点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力装置にそれぞれ出力する解析装置と、を備えたことを特徴とする形状測定装置。 A shape measuring device for a three-dimensional measurement object,
a three-dimensional scanning device that obtains point cloud data in which each point in the reflection point from the three-dimensional measurement object is converted into three-dimensional coordinates by the irradiated laser light;
Analyzing the obtained point cloud data, generating shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, creating longitudinal and cross-sectional data between any two specified points, converting it into design data, and outputting it to the output device A shape measuring device comprising: an analysis device for outputting each;
前記形状測定装置に、
三次元走査装置により照射されるレーザ光により前記三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する処理と、
前記取得した点群データを解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、指定された任意の2点間の縦横断データを作成して設計データに変換し、出力する処理と、を実行させるプログラム。 A program for a shape measuring device for a three-dimensional measurement object,
In the shape measuring device,
A process of acquiring point cloud data in which each point in the reflection point from the three-dimensional measurement object is converted into three-dimensional coordinates by a laser beam irradiated by a three-dimensional scanning device;
A process of analyzing the obtained point cloud data, generating shape confirmation data of the three-dimensional measurement object, creating longitudinal and cross-sectional data between any two specified points, converting it into design data, and outputting it. and the program that causes it to run.
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