JP5688876B2 - レーザスキャナ測定システムの較正方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して３次元データを取得するレーザスキャナ及びレーザスキャナ測定システム及び該レーザスキャナ測定システムに用いられる較正用ターゲット及びレーザスキャナ測定システムの較正方法に関するものである。

近年、カーナビゲーション等の普及により地図データとして３次元位置データ、更に３次元画像データが要求され、斯かる３次元データを取得する測量装置として、ＧＰＳ、ＩＭＵを利用したレーザスキャナ測定システムが用いられている。レーザスキャナは短時間で多量の３次元データの取得が可能であり、又レーザスキャナの位置をＧＰＳにより、又レーザスキャナの姿勢をＩＭＵにより測定することで、地表上の３次元絶対座標を取得することが可能となる。

例えば、都市空間に於ける、構築物、構造物の３次元データを取得する場合、車両等の移動体装置にレーザスキャナ、ＧＰＳ、ＩＭＵ、撮像装置等を搭載し、車両が道路を走行しつつレーザスキャナにより道路周辺の３次元距離データを取得し、更にＧＰＳで車両の位置をリアルタイムで測定することで、３次元絶対座標が測定でき、更に並行して撮像装置により画像を取得し、画像と座標データとを関連付けることで、画像付の地図データを取得することができる。

上記した様に、レーザスキャナは簡便に大量の点群データ（３次元位置座標データの集合）を収集できるが、一方で測定した点を特定することが非常に困難である。

又、レーザスキャナは、製作誤差、取付け誤差等個体差を有しており、更に測定過程で温度変化等の環境の変化があった場合も、装置の熱膨張等により測定誤差を生じる。従って、測定したデータの検証及びシステムの精度点検が非常に困難である。特に、測定途中での測定したデータの検証及びシステムの精度点検は更に困難である。

尚、距離測定装置、ＧＰＳ、ＩＭＵ、撮像装置を搭載し、撮影機からの映像情報を、被撮影場所の位置情報及び／又は被撮影場所の路面情報と関連付け、道路の状況や沿道の様子を直感的に把握することができる様にした空間データ収集装置については、特許文献１に示されるものがあり、又、既知の形状の測定対象物をスキャナ装置により測定し、測定結果からスキャナのキャリブレーションを行うスキャナ装置のキャリブレーション方法については、特許文献２に示されるものがある。又、レーザスキャナを用いた測量システムが特許文献３に示されている。

特開２０００−１９４９８３号公報

特開２００５−５５３１１号公報

特開２００８−８２７０７号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、測定した点の特定や点検が容易に行え、又レーザスキャナ測定システムのキャリブレーションを簡単に実施できる様にするものである。

本発明は、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナであって、前記制御部は前記測距受光部が受光する反射パルスレーザ光線の光量のレベル検出により前記対象物の判別を行う様にしたレーザスキャナに係るものである。

又本発明は、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナと、既知の形状の高反射率を有する反射部を有する較正用ターゲットとを備え、前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線を光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記反射部の中心位置を求める様にしたレーザスキャナ測定システムに係るものである。

又本発明は、前記較正用ターゲットを測定すべき位置に設置し、前記レーザスキャナにより、前記較正用ターゲットの中心位置を測定することで、前記測定すべき位置を測定する様にしたレーザスキャナ測定システムに係るものである。

又本発明は、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナと、既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、既知の位置に設置された較正用ターゲットとを備え、前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線を光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記反射部の中心位置を求め、求めた中心位置と前記既知の位置とに基づきレーザスキャナ測定システムの較正を行うレーザスキャナ測定システムの較正方法に係るものである。

又本発明は、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナと、該レーザスキャナが設置された移動体と、既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、既知の位置に設置された少なくとも２つの較正用ターゲットとを備え、前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線を光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記較正用ターゲットそれぞれの前記反射部の中心位置を求め、求めた中心位置に基づき２つの前記較正用ターゲット間の距離を演算し、演算した該較正用ターゲット間の距離と既知の前記較正用ターゲット間の距離との比較に基づきレーザスキャナ測定システムの較正を行うレーザスキャナ測定システムの較正方法に係るものである。

又本発明は、パルスレーザ光線を所定範囲に走査し、各パルス光の反射光を受光して点群データを取得するレーザスキャナに用いられるターゲットであって、既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、該反射部は前記パルス光が前記反射部の相対向するエッジの各エッジの周辺に少なくとも３点が照射される様になっている較正用ターゲットに係るものである。

本発明によれば、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナであって、前記制御部は前記測距受光部が受光する反射パルスレーザ光線の光量のレベル検出により前記対象物の判別を行う様にしたので、簡単に対象物の判別が可能であり、又測距と対象物との関連付けを容易に行える。

又本発明によれば、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナと、既知の形状の高反射率を有する反射部を有する較正用ターゲットとを備え、前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線を光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記反射部の中心位置を求める様にしたので、簡単に対象物の判別が可能であり、又測距と対象物との関連付けを容易に行える。

又本発明によれば、前記較正用ターゲットを測定すべき位置に設置し、前記レーザスキャナにより、前記較正用ターゲットの中心位置を測定することで、前記測定すべき位置を測定する様にしたので、従来のレーザスキャナでは、測定することができなかった特定点の測定が可能となる。

又本発明によれば、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナと、既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、既知の位置に設置された較正用ターゲットとを備え、前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線を光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記反射部の中心位置を求め、求めた中心位置と前記既知の位置とに基づきレーザスキャナ測定システムの較正を行うので、レーザスキャナ側には大きな変更を加えることなく、受光のレベル検出のみで簡単に反射部の特定、反射部の中心位置の検出ができ、更にレーザスキャナ測定システムの較正を行うことができる。

又本発明によれば、パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備するレーザスキャナと、該レーザスキャナが設置された移動体と、既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、既知の位置に設置された少なくとも２つの較正用ターゲットとを備え、前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線を光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記較正用ターゲットそれぞれの前記反射部の中心位置を求め、求めた中心位置に基づき２つの前記較正用ターゲット間の距離を演算し、演算した該較正用ターゲット間の距離と既知の前記較正用ターゲット間の距離との比較に基づきレーザスキャナ測定システムの較正を行うレーザスキャナ測定システムの較正方法なので、レーザスキャナ側には大きな変更を加えることなく、受光のレベル検出のみで簡単に反射部の特定、反射部の中心位置の検出ができ、更にレーザスキャナ測定システムの較正を行うことができ、更に較正用ターゲットを点群データの取得範囲内に設置しておけば、測定と較正の両方を並行して実行できる。

又本発明によれば、パルスレーザ光線を所定範囲に走査し、各パルス光の反射光を受光して点群データを取得するレーザスキャナに用いられるターゲットであって、既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、該反射部は前記パルス光が前記反射部の相対向するエッジの各エッジの周辺に少なくとも３点が照射される様になっているので、反射光の受光光量のレベル検出結果に基づき簡単に反射部の形状、及び反射部の中心位置が検出可能となる等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１、図２は、本発明に係るレーザスキャナ測定システムの概略を示している。

１は車両等の移動装置であり、該移動装置１には全方位カメラ２、レーザスキャナ３、ＧＰＳ４、慣性計測センサ５及び制御装置６等３次元データを取得するのに必要な装置が搭載されている。

前記全方位カメラ２は、前記移動装置１の走行に対して前方、側方の景色を撮像し、画像データとして出力するものであり、前記レーザスキャナ３は走行方向に対して直交する方向にパルスレーザ光線を照射し、又該パルスレーザ光線を上下方向にスキャンさせて点群データを取得するものであり、前記ＧＰＳ４は衛星からの位置情報を取得し、前記移動装置１（レーザスキャナ３）の現在位置を測定するものであり、前記制御装置６は、前記全方位カメラ２、前記レーザスキャナ３、前記ＧＰＳ４、前記慣性計測センサ５からのデータを基に３次元座標データ及び３次元画像データを演算作成するものである。

図３、図４は、前記移動装置１に搭載される前記レーザスキャナ３の一例を示すものである。

以下、該レーザスキャナ３について説明する。尚、図４は便宜上、図３に対して回転照射部９（後述）のみ側方から見た状態を示している。

本体部ケーシング１１の内部に鏡筒１２が設けられる。該鏡筒１２は、前記本体部ケーシング１１の中心線と同心であり、該中心線は鉛直方向に延び、前記本体部ケーシング１１に所要の手段で取付けられる。例えば、前記鏡筒１２の上端にフランジ１３が形成され、該フランジ１３が前記本体部ケーシング１１の天井部に固着される。又前記本体部ケーシング１１の内部の所要位置には前記レーザスキャナ３の作動を制御する制御部１０が設けられている。

前記鏡筒１２は前記中心線と合致する発光光軸１４を有し、該発光光軸１４上に光学的分離手段であるビームスプリッタ１５が設けられる。該ビームスプリッタ１５は、可視光を透過し、赤外光を反射するものであり、前記ビームスプリッタ１５により、前記発光光軸１４から反射光軸１６と撮像光軸１７に分離されている。

前記反射光軸１６上に測距部２０が設けられる。

前記反射光軸１６上に発光素子１８が設けられ、前記反射光軸１６上に孔明きミラー１９が配設されている。該孔明きミラー１９は前記反射光軸１６を分岐し、該分岐光軸上には測距受光部２１が設けられている。

前記発光素子１８からはパルスビームが発せられる。前記発光素子１８は、例えば半導体レーザ等であり、測距光２２としての赤外光のパルスレーザ光線を発し、前記制御部１０によって所要の状態でパルスレーザ光線が発光される様に制御される。該パルスレーザ光線は前記孔明きミラー１９を通過し、前記ビームスプリッタ１５により高低回動ミラー２３に向け反射され、該高低回動ミラー２３を経て測定対象物に照射される様になっている。前記高低回動ミラー２３は偏向光学部材であり、前記発光光軸１４上に配設され、該発光光軸１４には集光レンズ２４が配設されている。前記高低回動ミラー２３は鉛直方向の前記発光光軸１４を水平方向の投光光軸２５に偏向する。

前記測距受光部２１には測定対象物からの反射測距光が前記高低回動ミラー２３、前記孔明きミラー１９を経て入射される。又、前記測距受光部２１には、前記測距光２２の分割された一部が内部参照光（図示せず）として入射する様になっており、反射測距光と内部参照光とに基づき測定対象物迄の距離を測定する様になっている。

前記発光素子１８、前記孔明きミラー１９、前記集光レンズ２４、前記高低回動ミラー２３、前記反射光軸１６等は前記測距部２０を構成する。

前記発光光軸１４の前記ビームスプリッタ１５を通過した部分は前記撮像光軸１７であり、該撮像光軸１７上には画像受光部２６が設けられ、該画像受光部２６は前記鏡筒１２の底部に位置する。

前記画像受光部２６は多数の画素が平面上に集合されたもの、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳであり、各画素は前記分岐光軸を中心として位置が特定されている。又画素の位置の特定は、例えば前記画像受光部２６の受光面上に光軸を原点としたＸ−Ｙ座標が想定され、Ｘ座標、Ｙ座標によって特定される。更に、前記測距受光部２１に入射する光線の角度は前記画像受光部２６の画素の位置によって特定され、画角として表される。

前記高低回動ミラー２３、前記集光レンズ２４、前記画像受光部２６等は、撮像部２７を構成する。

測定対象物からの撮像光は、前記投光光軸２５と一致する前記撮像光軸１７に沿って前記高低回動ミラー２３に入射され、該高低回動ミラー２３により反射された後、前記集光レンズ２４、前記ビームスプリッタ１５を透過して前記画像受光部２６に受光され、画像が取得される。

前記本体部ケーシング１１の上側に上部ケーシング２８が設けられ、該上部ケーシング２８の側壁の一部は投光窓２９となっている。前記回転照射部９は前記上部ケーシング２８の内部に収納される。

以下、前記回転照射部９について説明する。

前記フランジ１３の上端にミラーホルダ３０が設けられ、該ミラーホルダ３０に回動軸３１を介して前記高低回動ミラー２３が回転自在に設けられ、該高低回動ミラー２３の一方の軸端に高低回動ギア３２が嵌着され、前記回動軸３１の他方の軸端には高低角検出器３３が設けられている。該高低角検出器３３は前記高低回動ミラー２３の回動角（回動位置）を検出し、前記制御部１０に検出結果を送出する様になっている。

前記ミラーホルダ３０には高低回動モータ３４が取付けられ、該高低回動モータ３４の出力軸に高低回動駆動ギア３５が嵌着され、該高低回動駆動ギア３５は前記高低回動ギア３２に噛合している。

前記本体部ケーシング１１の内部には、前記制御部１０が設けられており、該制御部１０によって前記発光素子１８の発光タイミングが制御され、又前記高低回動モータ３４の駆動が制御される。更に、前記高低角検出器３３の検出角と同期して前記発光素子１８のパルス発光が制御され、前記高低回動ミラー２３を介して前記測距光２２が前記投光窓２９より照射される様になっている。又、前記高低回動モータ３４により前記高低回動ミラー２３を上下方向に往復回転させることで、前記測距光２２は上下方向に定速で往復走査される。

又、前記測距光２２の発光は、前記高低角検出器３３の角度検出と同期されることから、最小の発光角度間隔（照射分解能）は、前記発光素子１８の発光間隔（発光能力）、前記高低回動ミラー２３の角速度、前記高低角検出器３３の角度検出の応答性等によって決定され、例えば高低角１°ステップとなる。

次に、図５に於いて、前記レーザスキャナ３の制御系の構成について説明する。

前記制御部１０には、前記レーザスキャナ３の傾斜を検出する傾斜センサ３７、前記高低角検出器３３からの信号が入力され、又前記測距部２０からの測距データ、前記撮像部２７からの画像データが入力される。操作部３８からは、作業者が前記レーザスキャナ３の測定を開始するのに必要な条件、測定開始の指令等を入力できる様になっている。尚、前記操作部３８は前記本体部ケーシング１１等の筐体に設けられても、或は別途独立して設けられたものであっても、或はＰＣのキーボードであってもよい。

前記制御部１０は前記発光素子１８、前記高低回動モータ３４を駆動すると共に作業状況、測定結果等を表示部３９に表示する。尚、該表示部３９は、前記本体部ケーシング１１に設けられたものであってもよく、或は前記ＰＣのディスプレイであってもよい。

前記制御部１０の概略を説明する。

該制御部１０は、ＣＰＵで代表される演算部４１と、測距、高低角の検出、水平角の検出をする為に必要な測量データを得る為、前記発光素子１８の発光を制御し、前記高低回動モータ３４等を制御するシーケンスプログラム、得られたデータを演算し、距離、３次元データを求める等する演算プログラム、距離データを処理する距離データプログラム、反射測距光の受光レベルから較正用ターゲットの検出、該較正用ターゲットの中心検出を行うターゲット検出プログラム、データを前記表示部３９に表示させる為の画像表示プログラム等のプログラム、或はこれらプログラムを統合管理するプログラム等を格納し、更に測定データ、画像データ等のデータを格納する記憶部４２と、前記高低回動モータ３４を駆動制御する為の高低駆動部４３と、前記発光素子１８の発光を制御する発光駆動部４４及び前記測距部２０により得られた距離データを処理する為の距離データ処理部４５と、前記撮像部２７により得られた画像データを処理する画像データ処理部４６等を具備している。

前記演算部４１は、前記シーケンスプログラム、前記演算プログラム、前記距離データプログラム、前記画像処理プログラム、前記画像表示プログラム、前記ターゲット検出プログラムに基づき、必要な処理を実行する。

尚、前記距離データ処理部４５、前記画像データ処理部４６の機能を前記演算部４１に実行させてもよく、この場合前記距離データ処理部４５と前記画像データ処理部４６は省略できる。又、前記距離データ処理部４５、前記画像データ処理部４６を個別に具備することで、距離データ処理と、画像データ処理とを並行して実行でき、高速処理が可能となる。

而して、前記発光素子１８よりパルスレーザ光線が照射され、各パルスレーザ光線毎に測距が行われる。又、前記高低回動ミラー２３が上下方向に往復回転され、前記パルスレーザ光線を上下方向に往復又は回転走査し、更に前記移動装置１が所定の速度で進行することで、進行方向に対して両側沿道の測距データ群（点群データ）が得られる。又、点群データの１つ１つの測距データについて前記高低角検出器３３によって高低角が検出され、更に発光時間（測距した時点の時間）が取得され、又、各測距データの測距時の精度機械の中心の絶対座標値が検出され、１つ１つの測距データは高低角と絶対座標測定時間とが関連付けられて前記記憶部４２に記憶される。

前記測距データの上下（高低）方向のピッチは、前記高低回動ミラー２３の回転速度と前記発光素子１８の照射時間間隔によって決定され、前記測距データの水平方向のピッチは前記高低回動ミラー２３の往復回転の回転周期と前記移動装置１の移動速度によって決定される。

尚、上下方向のピッチは、例えば１°角度ピッチとすると１０ｍ先で約２０ｃｍとなり、回転周波数は７５Ｈｚとして前記移動装置１の移動速度を５ｋｍ／ｈとすると、水平ピッチは約２ｃｍとなる。

又、測距と同期して所定時間間隔で、前記画像受光部２６により沿道に沿った画像を取得し、取得した画像を前記測距データと、測定時間と関連付けて前記記憶部４２、又は前記制御装置６に記憶させる。

尚、図３、図４の如く前記投光光軸２５と前記撮像光軸１７とが合致していると、測距データと画像とのマッチングが容易である。尚、図１に示した様に、前記撮像部２７を前記全方位カメラ２として独立して設けてもよい。

図６に於いて較正用ターゲット４８の一例を説明する。

所要形状のボード４９に既知の直径Ａを有する円形の反射部５０を形成する。該反射部５０の反射率は前記ボード４９或は他の自然物の表面（例えば建築物の壁面）の反射率に比べ著しく大きくなっており、例えば前記自然物の表面の反射率が〜５０％であるのに対して、前記反射部５０の反射率は８０％とする。

又、該反射部５０に使用される材質としては、微小なプリズムが表面に分布された再帰性反射シートが用いられる。尚、該再帰性反射シートの反射率は、７０％〜９０％である。

図７は他の較正用ターゲット５１を示しており、該較正用ターゲット５１では、円形のボード５２に反射部５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）が同心多重円状に形成されたものである。尚、該反射部５３についても、高反射率を有する材質、例えば、前記較正用ターゲット４８に用いられた再帰性反射シートが用いられる。又、それぞれの円の直径は既知となっている。

図８を参照してレーザスキャナ、レーザスキャナ測定システムの作用について説明する。

先ず既知の直径Ａの反射部５０を有する較正用ターゲット４８ａ、較正用ターゲット４８ｂを前記移動装置１の進行方向に沿って既知の位置、既知の間隔Ｄで設置する。

前記測距光２２を上下方向に往復又は回転走査しながら、前記移動装置１が所定速度で進行する。

前記測距光２２が、前記較正用ターゲット４８ａを走査した時の該較正用ターゲット４８ａと反射測距光との関係を図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）に示される黒点、白点はそれぞれ反射測距光２２ａ′，２２ｂ′を示しており、前述した様に上下方向のピッチＰＶは、射出パルスの高低方向の角度ピッチで決定され、水平方向のピッチＰＨは、前記高低回動ミラー２３の回転周期と前記移動装置１の移動速度で決定される。

前記測距光２２が前記反射部５０以外で反射された場合と、該反射部５０で反射された場合では、図９（Ｂ）に示される様に前記反射測距光２２ａ′，２２ｂ′の光量に著しい差異がある。尚、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の最下段の受光信号を示している。

従って、前記測距受光部２１からの受光検出信号に対して検出レベルＬを前記反射測距光２２ｂ′の受光レベル及び自然物の表面からの反射光受光レベルより充分大きく設定すると、前記反射部５０からの反射信号のみを抽出できる。即ち、前記較正用ターゲット４８ａからの反射信号のみを検出することができる。

更に、前記反射測距光２２ａ′の反射点は左右各半円に対して３点、計６点あることが好ましい。従って、前記反射部５０の直径は、計６点が得られる様に、前記移動装置１が通過した場合の該移動装置１迄の距離、該移動装置１の移動速度、高低方向の角度ピッチ等の測定条件を勘案して設定される。

前記反射部５０の周縁に沿った３点の反射光を受光することで、水平方向の前記較正用ターゲット４８ａに対する前記測距光２２の移動速度、或は上下方向の移動速度が既知とすると、測距点の位置、測距データに基づき、前記反射部５０の円弧の位置（形状）が演算できる。即ち、前記反射測距光２２ａ′の測距位置と前記反射部５０の円弧（円周）との距離Ｇは、例えば水平方向で、Ｇ＜┃ＰＨ┃又求められる点が直径Ａの円弧状にある等の条件から円の中心位置が演算できる。

従って、前記較正用ターゲット４８ａの前記反射部５０の中心位置データＯ1 （３次元位置データ）が演算により求められる。

同様にして、前記較正用ターゲット４８ｂの反射部５０の中心位置データＯ2 （３次元位置データ）が演算により求められる。

更に、前記中心位置データＯ1 と前記中心位置データＯ2 の３次元位置データより、前記較正用ターゲット４８ａと前記較正用ターゲット４８ｂの中心位置間隔Ｄａが演算により求められる。

ここで、求められた前記中心位置データＯ1 、前記中心位置データＯ2 はレーザスキャナ測定システムが持っている個体誤差を含んでいる。従って、前記中心位置データＯ1 、前記中心位置データＯ2 と既知の位置と比較することで、或は求められた中心位置間隔Ｄａと既知の間隔Ｄとを比較することで、前記レーザスキャナ測定システムが持っている個体誤差を検出することができ、検出した誤差に基づき前記レーザスキャナ測定システムを較正することができる。

尚、前記反射部５０の中心位置の検出結果は、前記全方位カメラ２で撮像した画像と測定データとの関連付けに用いてもよい。

前記較正用ターゲット５１を用いた場合も同様であり（図１０参照）、該較正用ターゲット５１を用いた場合、受光した反射光をレベル検出することで、前記反射部５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）が直接検出される。

該反射部５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）が検出されることで該反射部５３の中心位置が検出でき、上記したと同様に前記レーザスキャナ測定システムの較正を行うことができる。

尚、前記較正用ターゲット４８を用いて前記レーザスキャナ測定システムの較正のみを行ってもよく、或は測定範囲に予め、前記較正用ターゲット４８を設置し、測定途中に該較正用ターゲット４８からの反射光を受光できる様にし、測定途中に、前記較正用ターゲット４８を用いた較正工程を組込み、測定しながら測定データの較正を行ってもよい。

又、前記発光素子１８がＲＧＢも検出できる様にすると、光量レベルによる判定で前記較正用ターゲット４８の検出ではなく、色相、色彩判断による前記較正用ターゲット４８の検出が可能となる。

尚、前記反射部５０の形状は、円に限らず、楕円、或は正方形等既知の形状であればよい。又、前記反射部５０の大きさは、レーザ光線のスキャンピッチとの関係に於いて、前記反射部５０のエッジの形状を検出できる様、相対向するエッジの各エッジの周辺に少なくとも３点が照射される様になっていればよい。

又、上記説明では沿道の一方の側のみの測定について説明したが、前記レーザスキャナ３が左右両側を同時に測定できるものを用いれば、沿道の両側の点群データを同時に測定することができる。尚、前記較正用ターゲット４８は３以上適宜位置に設け、適宜較正をしながら点群データを取得する様にしてもよい。

又、前記反射部５０の中心を測定したい点と合致させて前記較正用ターゲット４８を設置することで、従来のレーザスキャナ測定システムでは測定できなかった、或は直接には測定できなかった特定点の測定が可能となる。

更に上述したレーザスキャナ３を鉛直軸心を中心に全周回転可能とすると全周囲についての点群データを取得することができる。

本発明の実施の形態に係るレーザスキャナ測定システムに用いられる移動装置の正面図である。 本発明の実施の形態に係るレーザスキャナ測定システムに用いられる移動装置の側面図である。 該レーザスキャナ測定システムに用いられるレーザスキャナの一例を示すレーザスキャナの断面図である。 該レーザスキャナ測定システムに用いられるレーザスキャナの一例を示すレーザスキャナの断面図である。 該レーザスキャナの制御系を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るレーザスキャナ測定システムに用いられる較正用ターゲットの正面図である。 本発明の実施の形態に係るレーザスキャナ測定システムに用いられる他の較正用ターゲットの正面図である。 本発明の実施の形態に係るレーザスキャナ測定システムの概略を示す斜視図である。 前記較正用ターゲットを用いた場合の反射光の状態を示す説明図である。 前記他の較正用ターゲットを用いた場合の反射光の状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 移動装置
２ 全方位カメラ
３ レーザスキャナ
４ ＧＰＳ
５ 慣性計測センサ
９ 回転照射部
１０ 制御部
１４ 発光光軸
１７ 撮像光軸
１８ 発光素子
２０ 測距部
２１ 測距受光部
２２ 測距光
２７ 撮像部
４１ 演算部
４２ 記憶部
４８ 較正用ターゲット
４９ ボード
５０ 反射部
５１ 較正用ターゲット
５２ ボード
５３ 反射部

Claims (2)

1. 移動装置に設けられ、該移動装置の進行方向に対して直交する方向にパルスレーザ光線を照射し、上下に走査し、点群データを取得するレーザスキャナと、
   前記移動装置に設けられ前記レーザスキャナの位置の３次元座標を測定するＧＰＳと、
   前記移動装置に設けられ前記レーザスキャナの姿勢を検出する慣性計測センサと、
   前記移動装置の進行方向に沿って、既知の位置に設置され既知の形状の高反射率を有する反射部を有し、該反射部の中心の３次元座標が既知である較正用ターゲットとを備え、
   前記レーザスキャナは、前記パルスレーザ光線を発する発光素子と、前記パルスレーザ光線を走査する回転照射部と、測距受光部を有し、対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光素子、前記測距部を駆動制御する制御部を具備したレーザスキャナ測定システムに於いて、
   前記移動装置により移動しつつ前記レーザスキャナにより進行方向の側方の点群データを取得するステップと、
   取得した点群データについて反射パルスレーザ光線の光量レベルによる判別で前記較正用ターゲットを検出し、判別結果に基づき該較正用ターゲットの中心を検出するステップと、
   前記較正用ターゲットを測距するステップと、
   求めた中心位置と前記ＧＰＳが測定した前記レーザスキャナの３次元座標と、
   前記慣性計測センサにより求めた前記レーザスキャナの姿勢と、
   前記較正用ターゲットの測距結果とに基づき、
   前記求めた中心位置の３次元座標を演算するステップと、
   演算で求めた中心位置の３次元座標と前記既知の中心位置の３次元座標との偏差を求め、
   該偏差に基づき前記点群データの較正を行うステップとを有することを特徴とするレーザスキャナ測定システムの較正方法。
2. 前記制御部は前記測距受光部が受光する前記反射部からの反射パルスレーザ光線と前記反射部以外からの前記反射パルスレーザ光線とを光量のレベル検出により判別し、判別結果に基づき前記反射部の形状を演算し、該形状から前記反射部の中心位置を求める様にした請求項１のレーザスキャナ測定システムの較正方法。

Images