JP6073429B2 - 構造物状況把握支援装置、構造物状況把握支援方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、構造物の状況の把握を支援する技術に関する。

特許文献１には、建物の施工現場におけるその建物の部材の設置及び未設を判定するための装置が開示されている。
特許文献２には、予めボクセル化された２つの三次元イメージをボクセル単位で比較し、それらの差異を表す三次元差異イメージを生成する技術が開示されている。
特許文献３には、三次元点群データの時系列を三次元ボクセルデータの時系列に変換し、時間的に隣り合う三次元ボクセルデータの各ボクセル値の差分値を算出することによって三次元差分ボクセルデータの時系列を算出し、三次元差分ボクセルデータの時系列から特徴量を抽出する技術が開示されている。

特開２０１４−１５３８１９号公報 国際公開第２０１４／００３８５０号 国際公開第２０１４／００６７８６号

ところで、建設現場の進捗状況を簡単に管理することが要望されている。つまり、所定の期間の間に建物のどの部材が出来上がったか、つまりその期間内に新規に完了した出来形が建物のどの部分であるかを簡単に把握できるようにすることが要望されている。また、その期間で消失した仮設材を簡単に把握できるようにすることが要望されている。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、所定期間内に新規に完了した出来形や消失した仮設材を容易に把握できるようにすることである。

上記課題を解決するために、本発明の構造物状況把握支援装置は、構造物を点群により表現した第１の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第１の構造物ボクセルモデルに変換する第１変換手段と、前記第１の構造物点群モデルとは異なる時点の前記構造物を点群により表現した第２の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第２の構造物ボクセルモデルに変換する第２変換手段と、前記第１の構造物ボクセルモデルと前記第２の構造物ボクセルモデルとの差分をとることによって、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出する分類抽出手段と、を備える。

本発明の構造物状況把握支援方法は、演算処理装置が、構造物を点群により表現した第１の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第１の構造物ボクセルモデルに変換する第１変換工程と、前記演算処理装置が、前記第１の構造物点群モデルとは異なる時点の前記構造物を点群により表現した第２の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第２の構造物ボクセルモデルに変換する第２変換工程と、前記演算処理装置が、前記第１の構造物ボクセルモデルと前記第２の構造物ボクセルモデルとの差分をとることによって、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出する分類抽出工程と、を備える。

本発明のプログラムは、コンピュータに、構造物を点群により表現した第１の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第１の構造物ボクセルモデルに変換する第１変換処理と、前記第１の構造物点群モデルとは異なる時点の前記構造物を点群により表現した第２の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第２の構造物ボクセルモデルに変換する第２変換処理と、前記第１の構造物ボクセルモデルと前記第２の構造物ボクセルモデルとの差分をとることによって、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出する分類抽出処理と、を実行させる。

第２の構造物点群モデルは、第１の構造物点群モデルの場合とは時点の異なる構造物を点群により表現したものであるから、第２の構造物ボクセルモデルも、第１の構造物ボクセルモデルとは異なる時点の構造物をボクセルにより表現したものとなる。第１及び第２の構造物ボクセルモデルの差分をとって、第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、第２の構造物ボクセルモデルになく且つ第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、第２の構造物ボクセルモデルになく且つ第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出したので、構造物の変化をユーザや作業員に容易に把握させることができる。そのため、その変化分、つまり、新規出来形や消失した仮設材をユーザや作業員に容易に把握させることができる。
ところで、点群モデルのデータ数が過多である上、点群モデルにノイズも存在することから、点群モデル同士を比較してそれらの差分をとるには計算時間が膨大となってしまう。ところが、本発明では、第１及び第２の構造物点群モデルをボクセルモデルに変換することによってデータ数が減少するので、第１及び第２の構造物ボクセルモデルの差分をとる際の計算時間の短縮化を図ることができる。

好ましくは、前記構造物状況把握支援装置が、前記分類抽出手段によって分類抽出されたボクセルの総体積を算出する体積算出手段と、前記体積算出手段によって算出された総体積を出力する出力手段と、を更に備える。

以上によれば、新規出来形の体積、消失した仮設材の体積、２つの時点間で変化がない部分の体積をユーザや作業員等に把握させることができる。

好ましくは、前記構造物状況把握支援装置が、前記構造物点群モデルに関連づけられた前記構造物の構成要素のモデルごとに三次元形状情報と体積情報とを有した設計構造物モデルを記憶した記憶部と、前記記憶部に記憶された前記設計構造物モデルのうち、前記分類抽出手段により分類抽出されたボクセルに関連づけられた構成要素のモデルを検索し、その構成要素のモデルの体積情報を出力する第二出力手段と、を更に備える。

以上によれば、新規出来形の体積、２つの時点間で変化がない部分の体積をユーザや作業員等に把握させることができる。

好ましくは、前記構造物状況把握支援装置が、前記構造物点群モデルに関連づけられた前記構造物の構成要素のモデルごとに三次元形状情報を有した設計構造物モデルを記憶した記憶部と、前記記憶部に記憶した設計構造物モデルのうち、前記分類抽出手段によって分類抽出されたボクセルに関連づけられた構成要素のモデルを他の構成要素のモデルと異なる色となるように、前記三次元形状情報に基づいて前記設計構造物モデルの構成要素のモデルをレンダリングする手段を更に備える。

以上によれば、新規出来形の位置・部位、消失した仮設材の位置、２つの時点間で変化がない部分の位置・部位等をユーザや作業員に視覚的に把握させることができる。

好ましくは、前記構造物状況把握支援装置が、前記構造物ボクセルモデルのうち、前記分類抽出手段によって分類抽出されたボクセルを他のボクセルと異なる色となるように、前記構造物ボクセルモデルをレンダリングする手段を更に備える。

以上によれば、新規出来形の位置・部位、消失した仮設材の位置、２つの時点間で変化がない部分の位置・部位等をユーザや作業員に視覚的に把握させることができる。

本発明によれば、新規出来形や消失した仮設材をユーザや作業員に容易に把握させることができる。

構造物状況把握支援装置のブロック図である。 設計建物モデルを構成する構成要素モデルのデータ構成を示した図面である。 仮想三次元空間にモデリングされた設計建物モデルを示した図面である。 建物点群モデルのデータ構成を示した図面である。 仮想三次元空間にモデリングされた建物点群モデルを示した図面である。 建物点群モデルを作成する際の実際の建物を示すとともに、その際に用いる測量装置を示した図面である。 演算処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。 付加情報が付与された建物点群モデルのデータ構成を示した図面である。 演算処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。 建設中又は改修工事中の建物を点群により表した旧建物点群モデルと、旧建物点群モデルの場合よりも建設した進行した時の建物を点群により表した新建物点群モデルとを示した図面である。 建設中又は回収工事中の建物をボクセルにより表した旧建物ボクセルモデルと、旧建物ボクセルモデルの場合よりも建設又は改修が進行した時の建物をボクセルにより表した新建物ボクセルモデルとを示した図面である。 演算処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。 仮想三次元空間に点群の各点を配置した状態を示した図面である。 仮想三次元空間を立方格子によって分割した状態を示した図面である。 仮想三次元空間にボクセルを配置した状態を示した図面である。 旧建物ボクセルモデルにあって新建物ボクセルモデルにないボクセルを抽出した状態を示すとともに、旧建物ボクセルモデルになく新建物ボクセルモデルにあるボクセルを抽出した状態を示す図面である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているので、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１に示すように、構造物状況把握支援装置１０は、構造物としての建物の状況の把握を支援するための装置である。構造物状況把握支援装置１０は、プログラム８０がインストールされたデスクトップ型、ノートブック型又はタブレット型のパーソナルコンピュータである。図１に示すように、構造物状況把握支援装置１０は演算処理装置１１、入力部１２、表示部１３及び記憶部１４等を備える。演算処理装置１１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータである。入力部１２は、スイッチ、キーボード、ポインティングデバイス等の入力装置である。表示部１３は、画面表示を行うディスプレイ装置である。記憶部１４は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置である。

記憶部１４には、ＢＩＭ（Building Information Modeling：ビルディング インフォメーション モデリング）を実現する設計用ソフトウェアによって作成された設計建物モデル２０が記憶されている。設計建物モデル２０は複数の構成要素モデル２１の集合体である。構成要素モデル２１は、設計された建物の構成要素（基礎、柱、梁、壁、スラブなど）をモデリングしたものである。図２に示すように、構成要素モデル２１は、構成要素モデル２１を識別するために一意的な要素識別子（要素ＩＤ）２１ａと、構成要素モデル２１の三次元形状を定義する三次元形状情報２１ｂと、三次元形状情報２１ｂによって定義された構成要素モデル２１の三次元形状の仮想三次元空間内における位置を定義する位置情報２１ｃと、位置情報２１ｃに従って仮想三次元空間内に配された構成要素モデル２１の三次元形状の外縁を定義する境界情報（bounding box）２１ｄと、構成要素モデル２１の属性を定義する属性情報２１ｅと、を有する。

三次元形状情報２１ｂ、位置情報２１ｃ、境界情報２１ｄ及び属性情報２１ｅが要素識別子２１ａに対応付けられた状態で記憶部１４に記録されている。三次元形状情報２１ｂでは構成要素モデル２１の三次元形状がローカル座標系で表されており、位置情報２１ｃでは構成要素モデル２１の位置及び向きがワールド座標系で表されている。属性情報２１ｅは、建物の構成要素が有する属性（例えば名前、種類、体積、重量、仕様、素材、原材料、製造元、施工予定日等）を表すものである。

演算処理装置１１はプログラム８０による機能によって設計建物モデル２０を仮想三次元空間にモデリングすることができる。図３は、演算処理装置１１によって仮想三次元空間にモデリングされた設計建物モデル２０の模式図である。図３に示すように、構成要素モデル２１の三次元形状が三次元形状情報２１ｂに基づいて設定され、構成要素モデル２１の三次元形状が位置情報２１ｃに基づいて仮想三次元空間に配され、構成要素モデル２１の三次元形状の外縁２１ｍが境界情報２１ｄに基づいて仮想三次元空間に設定される。これら構成要素モデル２１の集合体が設計建物モデル２０となる。なお、図３では、図面を見やすくするために、１つの構成要素モデル２１の外縁２１ｍを示すが、他の構成要素モデル２１の三次元形状の外縁も境界情報２１ｄに基づいて仮想三次元空間に設定される。

図１に示すように、記憶部１４には、建設中又は改修工事中の建物を点群（point cloud）でモデリングした複数の三次元の建物点群モデル３０が記憶されている。
建物点群モデル３０は、仮想三次元空間に配置される複数の点の集合体である。より具体的には、図４に示すように、建物点群モデル３０の各点の情報は、点を識別するために一意的な識別子と、仮想三次元空間での点の位置を表す三次元座標値と、点の濃淡を表すデータ値（例えば、赤（Ｒ）の階調値、緑（Ｇ）の階調値、青（Ｂ）の階調値）とから構成されている。三次元座標値及びデータ値が識別子に対応付けられた状態で記憶部１４に記憶されている。なお、図４では、建物点群モデル３０がフルカラーのモデルを例にしているので、データ値が三原色（ＲＧＢ）の階調値からなるが、建物点群モデル３０が単色スケール（グレースケール）のモデルである場合、データ値が一色の階調値からなり、建物点群モデル３０が二値（モノクロ）のモデルである場合、建物点群モデル３０にはデータ値が含まれない。

演算処理装置１１はプログラム８０による機能によって建物点群モデル３０を仮想三次元空間にモデリングすることができる。図５は、演算処理装置１１によって仮想三次元空間にモデリングされた１つの建物点群モデル３０の模式図である。図５に示すように、三次元座標値に従った位置に各点が配置されることによって、建物点群モデル３０が仮想三次元空間にモデリングされる。

建物点群モデル３０は、図６に示すように、建設中又は改修工事中の建物９０を上空から測量装置９５によって測量することによって作成されたものである。測量装置９５は例えば建物９０の表面をレーザースキャナ等を用いて走査することによって建物９０の表面上の各点の位置を計測する走査型表面計測装置であったり、建物９０を２箇所以上の撮影点で撮影して、それらの撮影画像を用いて建物９０の表面上の各点の位置を計測する多視点画像解析型表面計測装置であったりする。

建物９０の建設又は改修の進行に伴って建物点群モデル３０が逐次作成されて記憶部１４に蓄積される。そのため、記憶部１４に記憶された複数の建物点群モデル３０は作成時刻が異なる。

建物９０の建設又は改修の進行状況に応じて、各種の仮設材（例えば、足場、養生シート、型枠）９２が設置されたり、撤去されたりする。仮設材９２が設置された状態で建物９０を測量した場合には、図５に示すように仮設材９２の点群モデル３２が建物点群モデル３０に含まれ、仮設材９２が設置されない状態で建物９０を測量した場合には、仮設材の点群モデルが建物点群モデル３０に含まれない。つまり、記憶部１４には、仮設材の点群モデルが含まれた建物点群モデル３０と、仮設材の点群モデルが含まれない建物点群モデル３０とが混在する。

図１に示すように、記憶部１４には、演算処理装置１１によって実行可能なプログラム８０が格納されている。なお、プログラム８０は、演算処理装置１１のＲＯＭに格納されていてもよい。

続いて、図７を参照して、プログラム８０が演算処理装置１１に実行させる処理について説明する。
まず、演算処理装置１１が、記憶部１４に格納された複数の建物点群モデル３０のうち何れか１つを読み込む（ステップＳ１）。
次に、演算処理装置１１が、記憶部１４に格納された設計建物モデル２０を読み込む（ステップＳ２）。

次に、演算処理装置１１が、ステップＳ２で読み込んだ設計建物モデル２０の全ての構成要素モデル２１の境界情報２１ｄと、ステップＳ１で読み込んだ建物点群モデル３０の各点の三次元座標値とを照合することによって、建物点群モデル３０の中から、設計建物モデル２０の何れの構成要素モデル２１の三次元形状の外縁の内側にも含まれない点を選別する（ステップＳ３）。

次に、図８に示すように、演算処理装置１１が、ステップＳ３で選別した点の識別子に対して、施工時設計変更である旨の付加情報を対応付ける（ステップＳ４）。

次に、演算処理装置１１が、ステップＳ２で読み込んだ設計建物モデル２０の何れか１つの構成要素モデル２１の境界情報２１ｄと、ステップＳ１で読み込んだ建物点群モデル３０の各点の三次元座標値とを照合することによって、建物点群モデル３０の中から、その構成要素モデル２１の三次元形状の外縁の内側に含まれる点（つまり、構成要素モデル２１の三次元形状の外縁の内側に含まれる点）を選別する（ステップＳ５）。

次に、演算処理装置１１が、ステップＳ３で選別した点の数を所定の閾値と比較する（ステップＳ６）。比較の結果、ステップＳ５で選別した点の数が所定の閾値以上である場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、演算処理装置１１が、ステップＳ５で照合した構成要素モデル２１の属性情報２１ｅを、ステップＳ５で選別した点の識別子に対して対応付ける（ステップＳ７）。一方、ステップＳ５で選別した点の数が所定の閾値未満である場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、演算処理装置１１が、ステップＳ５で選別した点の識別子に対して、未施工である旨の付加情報を対応付ける（ステップＳ８）。

以後、ステップＳ２で読み込んだ設計建物モデル２０の構成要素モデル２１について１つずつステップＳ５の照合・選別処理が行われるように、演算処理装置１１がステップＳ５〜Ｓ８の処理を繰り返し実行する（ステップＳ９：ＮＯ）。そして、ステップＳ２で読み込んだ設計建物モデル２０の全ての構成要素モデル２１に対して、ステップＳ５の照合・選別処理をしたら（ステップＳ９：ＹＥＳ）、演算処理装置１１がステップＳ２で読み込んだ建物点群モデル３０のレンダリング処理を行うことによって建物点群モデル３０を表示部１３に表示させる（ステップＳ１０）。このレンダリング処理に際して、建物点群モデル３０の各点には、付加情報に基づいた色を付す。例えば、次の（１）〜（３）のようにする。

（１） 施工時設計変更である旨の付加情報が対応付けられた点の色と、それ以外の点の色を異ならせるようにして、建物点群モデル３０をレンダリングする。

（２） 未施工である旨の付加情報が対応付けられた点の色と、それ以外の点の色を異ならせるようにして、建物点群モデル３０をレンダリングする。

（３） 属性情報２１ｅが付加情報として対応付けられた点については、属性情報２１ｅの内容ごとに色を異ならせるようにして、建物点群モデル３０をレンダリングする。

次に、演算処理装置１１は、記憶部１４に格納された建物点群モデル３０を、付加情報が付与された建物点群モデル３０に更新する（ステップＳ１１）。

記憶部１４に格納された他の建物点群モデル３０についても、ステップＳ１〜ステップＳ１１と同様の処理が演算処理装置１１によって行われる。

演算処理装置１１が図７に示す処理を、ステップＳ１で読み込む建物点群モデル３０を変更して２回以上行うことによって２以上の建物点群モデル３０に属性情報２１ｅを付加した後、演算処理装置１１がプログラム８０に従って図９に示す処理を実行する。

まず、演算処理装置１１が、付加情報が付与された作成時刻の異なる２つの建物点群モデル３０を記憶部１４から読み込む（ステップＳ３１）。以下、これら２つの建物点群モデル３０のうち、より古く作成されたものを旧建物点群モデル３０ａといい、より新しく作成されたものを新建物点群モデル３０ｂといい、これら建物点群モデル３０ａ，３０ｂの模式の一例を図１０に示す。

次に、演算処理装置１１が、図１１に示すように、旧建物点群モデル３０ａ及び新建物点群モデル３０ｂを、ボクセルの集合体であるボクセルモデルに変換する（ステップＳ３２）。ボクセルモデルに変換する処理について図１２〜図１５を参照して具体的に説明する。

まず、図１３に示すように、演算処理装置１１が、旧建物点群モデル３０ａの各点３１ａを仮想三次元空間に配置する（図１２のステップＳ５１）。
次に、図１４に示すように、演算処理装置１１が、仮想三次元空間を立方格子３２ａに分割する（図１２のステップＳ５２）。
次に、演算処理装置１１が、閾値を設定する（図１２に図示のステップＳ５３）。
次に、演算処理装置１１が、立方格子３２ａごとに立方格子３２ａ内にある点３１ａの数を計数する（図１２のステップＳ５４）。

次に、演算処理装置１１が、立方格子３２ａごとに点３１ａの数と閾値を比較する。そして、図１５に示すように、演算処理装置１１が、点３１ａの数が閾値以上となる立方格子３２ａに、立方格子３２ａとサイズの等しいボクセル３３ａを設定する（図１２のステップＳ５５）。これにより、閾値に相当する数以上の点３１ａ（１つの立方格子内に配置された点３１ａ）が１つのボクセル３３ａに変換される。ボクセル３３ａの設定の際、演算処理装置１１が、ボクセル３３ａ（立方格子）内に配置された点３１ａに付与された付加情報（図８参照）をボクセル３３ａに関連づける。上述したように、付加情報としては、未施工である旨の情報と、施工時設計変更である旨の情報と、属性情報２１ｅとがあり、この属性情報２１ｅは設計建物モデル２０の構成要素モデル２１に関連づけられたものであるので、属性情報２１ｅによってボクセル３３ａと構成要素モデル２１が関連づけられる。

次に、不要な点３１ａがボクセル３３ａに変換されたか否かを作業員又はユーザによってチェックし、作業員又はユーザがそのチェック結果を入力部１２により入力すると、演算処理装置１１がその入力内容をチェックする（図１２に図示のステップＳ５６）。そして、不要な点３１ａがボクセル３３ａに変換されたというチェック結果が入力された場合には（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、演算処理装置１１がステップＳ５５で設定したボクセル３３ａを削除した上で、閾値を別の値（この値は作業員又はユーザが入力部１２により入力した値である）に再設定し（ステップＳ５７）、演算処理装置１１の処理がステップＳ５５に戻る。一方、不要な点３１ａがボクセル３３ａに変換されていないというチェック結果が入力された場合には（ステップＳ５６：ＮＯ）、ボクセル変換処理が終了する。
以上のように設定されたボクセル３３ａの集合体が旧建物ボクセルモデル３０ａである。新建物点群モデル３０ｂも同様にして、ボクセルモデルに変換する。

ボクセル変換処理が終了した後、演算処理装置１１が、旧建物ボクセルモデル３０ａと新建物ボクセルモデル３０ｂの差分を算出する。つまり、演算処理装置１１が、旧建物ボクセルモデル３０ａと新建物ボクセルモデル３０ｂを三次元座標系での同一座標同士で照合することによって、図１６に示すように、旧建物ボクセルモデル３０ａになく、新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセル３８を抽出する（図９のステップＳ３３）。また、図１６に示すように、新建物ボクセルモデル３０ｂになく、旧建物ボクセルモデル３０ａにあるボクセル３９も抽出する（図９のステップＳ３３）。更に、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通したボクセルを抽出する（図９のステップＳ３３）。更に、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルを抽出する（図９のステップＳ３３）。このように、四種類のボクセルが分類して抽出される。
ここで、旧建物ボクセルモデル３０ａになく且つ新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセル３８は、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの期間に施工が完了した出来形を表したものある。新建物ボクセルモデル３０ｂになく且つ旧建物ボクセルモデル３０ａにあるボクセル３９は、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時に設置されていた仮設材（建物の構成要素ではないもの）を表したものである。新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通してあるボクセルは、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時点で施工が完了した出来形を表したものある。

新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルを抽出する際には、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａを拡張領域（この拡張領域は、新建物ボクセルモデル３０ｂの全体及び旧建物ボクセルモデル３０ａよりも大きく、新建物ボクセルモデル３０ｂの全体及び旧建物ボクセルモデル３０ａの全体が包含すると領域（具体的には、bounding box）である。）に拡張して、旧建物ボクセルモデル３０ａと新建物ボクセルモデル３０ｂの差分を算出する。
具体的には、新建物ボクセルモデル３０ｂの全体及び旧建物ボクセルモデル３０ａの全体が包含する拡張領域を設定する。次に、その拡張領域をボクセル（新建物ボクセルモデル３０ｂの全体及び旧建物ボクセルモデル３０ａの各ボクセルと同じサイズ）に細分割し、拡張領域をボクセルで表す。そして、旧建物ボクセルモデル３０ａと新建物ボクセルモデル３０ｂと拡張領域を三次元座標系での同一座標同士で照合することによって、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無く、拡張領域にあるボクセルを抽出する。これらボクセルが、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルである。なお、新建物ボクセルモデル（新建物点群モデル）３０ｂと旧建物ボクセルモデル（旧建物点群モデル）３０ａが重なっていない場合に、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルを抽出することが好ましく、この場合、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通したボクセルは無い。

四種類のボクセルの分類抽出の後、演算処理装置１１が、抽出したボクセル３８の総数を計数するとともに、それらボクセル３８の総体積を算出する（ステップＳ３４）。ここで、演算処理装置１１は、計数したボクセル３８の総数とボクセル３８の１つ当たりの体積とを乗算することによって、ボクセル３８の総体積を算出する。同様にして、演算処理装置１１が、抽出したボクセル３９の総体積を算出する（ステップＳ３４）。同様にして、演算処理装置１１が、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通してあるボクセルの総体積を算出する。同様にして、演算処理装置１１が、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルの総体積を算出する。

次に、演算処理装置１１が、記憶部１４に格納された設計建物モデル２０の中から、ボクセル３８に関連付けられた属性情報２１ｅ（付加情報）と同一の属性情報２１ｅを有する構成要素モデル２１を検索する（ステップＳ３５）。
次に、演算処理装置１１が、検索した構成要素モデル２１の属性情報２１ｅに含まれる体積情報を読み込む（ステップＳ３６）。

次に、演算処理装置１１が、ステップＳ３４で算出した総体積及びステップＳ３６で読み込んだ体積情報を表示部１３に表示させる（ステップＳ３７）。
また、演算処理装置１１が、新建物ボクセルモデル３０ｂのレンダリング処理を行うことによって新建物ボクセルモデル３０ｂを表示部１３に表示させる（ステップＳ３７）。この際、ステップＳ３３で抽出したボクセル３８の色と他のボクセルの色を異ならせるようにして、新建物ボクセルモデル３０ｂのレンダリング処理を行う。或いは、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通してあるボクセルの色と他のボクセルの色を異ならせるようにして、新建物ボクセルモデル３０ｂのレンダリング処理を行う。或いは、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルの色と、新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセルの色とを異ならせるようにして、新建物ボクセルモデル３０ｂのレンダリング処理を行う。
また、演算処理装置１１が、旧建物ボクセルモデル３０ａのレンダリング処理を行うことによって旧建物ボクセルモデル３０ａを表示部１３に表示させる（ステップＳ３７）。この際、ステップＳ３３で抽出したボクセル３９の色と他のボクセルの色を異ならせるようにして、旧建物ボクセルモデル３０ａのレンダリング処理を行う。或いは、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通してあるボクセルの色と他のボクセルの色を異ならせるようにして、旧建物ボクセルモデル３０ａのレンダリング処理を行う。或いは、新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通して無いボクセルの色と、旧建物ボクセルモデル３０ａにあるボクセルの色とを異ならせるようにして、旧建物ボクセルモデル３０ａのレンダリング処理を行う。
また、演算処理装置１１が、記憶部１４に格納された設計建物モデル２０の各構成要素モデル２１の三次元形状情報２１ｂに従ってこれら構成要素モデル２１のレンダリング処理を行って、設計建物モデル２０を表示部１３に表示させる（ステップＳ３７）。この際、ステップＳ３５で検索した構成要素モデル２１の色と他の構成要素モデル２１の色を異ならせるようにして、設計建物モデル２０のレンダリング処理を行う。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、構造物状況把握支援装置１０を用いることにより、以下の効果が得られる。

（１） 建物点群モデル３０と設計建物モデル２０を照合し（ステップＳ３）、何れの構成要素モデル２１の三次元形状の外縁の内側にも含まれない点に施工時設計変更の付加情報が付与され（ステップＳ４）、その点がそれ以外の点の色と異なる色で表示されるので（ステップＳ１０）、建設中又は改修工事中の建物うちどの部分が施工時に設計変更となったかをユーザや作業員に把握させることができる。

（２） 建物点群モデル３０と設計建物モデル２０を照合し（ステップＳ５）、構成要素モデル２１の三次元形状の外縁の内側に含まれる点が少なければ（ステップＳ６：ＮＯ）、それらの点に未施工の付加情報が付与されるので（ステップＳ８）、それらの点をそれ以外の点の色と異なる色で表示することができる（ステップＳ１０）。そのため、建設中又は改修工事中の建物うちどの部分が未施工であるかをユーザや作業員に把握させることができる。

（３） 建物点群モデル３０と設計建物モデル２０を照合し（ステップＳ５）、構成要素モデル２１の三次元形状の外縁の内側に含まれる点が多い場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、それらの点に属性情報２１ｅが付加情報として付与されるので（ステップＳ７）、それらの点を属性情報２１ｅの内容ごとに異なる色で表示することができる（ステップＳ１０）。そのため、建設中又は改修工事中の建物うち完成した部位とそれらの属性をユーザや作業員に把握させることができる。

（４） 建物点群モデル３０ａ，３０ｂをボクセルモデルに変換する（ステップＳ３２）ことによってデータ数が減少するので、建物ボクセルモデル３０ａ，３０ｂを対比してこれら建物ボクセルモデル３０ａ，３０ｂの差分をとる際の計算時間を短縮することができる。

（５） 旧建物ボクセルモデル３０ａになく且つ新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセル３８の総体積が表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの期間に施工が完了した出来形の体積をユーザや作業員等に把握させることができる。また、旧建物ボクセルモデル３０ａにあり且つ新建物ボクセルモデル３０ｂにないボクセル３９の総体積が表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの間に消失した仮設材の体積をユーザや作業員等に把握させることができる。また、旧建物ボクセルモデル３０ａにあり且つ新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセル３９の総体積が表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時点で施工が完了した出来形の体積をユーザや作業員に把握させることができる。

（６） 旧建物ボクセルモデル３０ａになく且つ新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセル３８の色が他の色のボクセルと異なるようにして、新建物ボクセルモデル３０ｂが表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの期間に施工が完了した出来形をユーザや作業員等に把握させることができる。新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通してあるボクセルの色と他のボクセルの色を異ならせるようにして、新建物ボクセルモデル３０ｂが表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの期間で変化の無い構成要素をユーザや作業員等に把握させることができる。

（７） 旧新建物ボクセルモデル３０ｂになく且つ旧建物ボクセルモデル３０ａにあるボクセル３９の色が他の色のボクセルと異なるようにして、旧建物ボクセルモデル３０ａが表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの間に消失した仮設材をユーザや作業員等に把握させることができる。新建物ボクセルモデル３０ｂ及び旧建物ボクセルモデル３０ａに共通してあるボクセルの色と他のボクセルの色を異ならせるようにして、旧建物ボクセルモデル３０ａが表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの期間で変化の無い構成要素をユーザや作業員等に把握させることができる。

（８） 旧建物ボクセルモデル３０ａになく且つ新建物ボクセルモデル３０ｂにあるボクセル３８に対応する構成要素モデル２１が他の構成要素モデル２１と異なる色で表示されるので（ステップＳ３７）、旧建物点群モデル３０ａがモデル化された時から新建物点群モデル３０ｂがモデル化された時までの期間に施工が完了した出来形をユーザや作業員等に把握させることができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。

（１） 設計建物モデル２０又は建物点群モデル３０は予め記憶部１４に記憶されているのではなく、インターネット等を介してダウンロードしたものでもよい。

（２） 上記実施形態では、構造物として建物を挙げたが、他の構造物（例えば橋梁、ダム、護岸構造物、鉄道用高架構造物、道路用高架構造物、高架構造物）に適用してもよい。

（３） 上記実施形態では、記憶部１４に格納された全ての建物点群モデル３０が、建設中又は改修工事中の建物９０を上空から測量装置９５によって測量することによって作成されたものであった。それに対して、記憶部１４に格納された建物点群モデル３０のうち少なくとも１つが、建設中又は改修中の所定の時点における設計建物モデルを点群モデルに変換したものでもよい。つまり、設計建物モデル２０は建設完了又は改修完了時点におけるモデルであるので、記憶部１４に格納された建物点群モデル３０のうち少なくとも１つが、設計建物モデル２０から一部の構成要素モデル２１を省略した設計建物モデルを点群モデルに変換したものでもよいし、設計建物モデル２０から一部の構成要素モデル２１を省略した上で仮設材のモデルを追加した設計建物モデルを点群モデルに変換したものでもよい。そして、ステップＳ３１によって読み込まれる新旧の建物点群モデル３０ａ，３０ｂが設計建物モデルを点群モデルに変換したものである場合、ステップＳ３２の処理により建物点群モデル３０ａ，３０ｂがボクセルモデルに変換されるので、その新旧の建物ボクセルモデル３０ａ，３０ｂは設計建物モデルをボクセルモデルに変換したものである。

１０…構造物状況把握支援装置， １１…演算処理装置， １４…記憶部， ８０…プログラム

Claims (7)

1. 構造物を点群により表現した第１の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第１の構造物ボクセルモデルに変換する第１変換手段と、
   前記第１の構造物点群モデルとは異なる時点の前記構造物を点群により表現した第２の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第２の構造物ボクセルモデルに変換する第２変換手段と、
   前記第１の構造物ボクセルモデルと前記第２の構造物ボクセルモデルとの差分をとることによって、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出する分類抽出手段と、を備えることを特徴とする構造物状況把握支援装置。
2. 前記分類抽出手段によって分類抽出されたボクセルの総体積を算出する体積算出手段と、
   前記体積算出手段によって算出された総体積を出力する出力手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物状況把握支援装置。
3. 前記構造物点群モデルに関連づけられた前記構造物の構成要素のモデルごとに三次元形状情報と体積情報とを有した設計構造物モデルを記憶した記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記設計構造物モデルのうち、前記分類抽出手段により分類抽出されたボクセルに関連づけられた構成要素のモデルを検索し、その構成要素のモデルの体積情報を出力する第二出力手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物状況把握支援装置。
4. 前記構造物点群モデルに関連づけられた前記構造物の構成要素のモデルごとに三次元形状情報を有した設計構造物モデルを記憶した記憶部と、
   前記記憶部に記憶した設計構造物モデルのうち、前記分類抽出手段によって分類抽出されたボクセルに関連づけられた構成要素のモデルを他の構成要素のモデルと異なる色となるように、前記三次元形状情報に基づいて前記設計構造物モデルの構成要素のモデルをレンダリングする手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物状況把握支援装置。
5. 前記構造物ボクセルモデルのうち、前記分類抽出手段によって分類抽出されたボクセルを他のボクセルと異なる色となるように、前記構造物ボクセルモデルをレンダリングする手段を更に備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の構造物把握支援装置。
6. 演算処理装置が、構造物を点群により表現した第１の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第１の構造物ボクセルモデルに変換する第１変換工程と、
   前記演算処理装置が、前記第１の構造物点群モデルとは異なる時点の前記構造物を点群により表現した第２の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第２の構造物ボクセルモデルに変換する第２変換工程と、
   前記演算処理装置が、前記第１の構造物ボクセルモデルと前記第２の構造物ボクセルモデルとの差分をとることによって、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出する分類抽出工程と、
   を備えることを特徴とする構造物状況把握支援方法。
7. コンピュータに、
   構造物を点群により表現した第１の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第１の構造物ボクセルモデルに変換する第１変換処理と、
   前記第１の構造物点群モデルとは異なる時点の前記構造物を点群により表現した第２の構造物点群モデルを、前記構造物をボクセルにより表現する第２の構造物ボクセルモデルに変換する第２変換処理と、
   前記第１の構造物ボクセルモデルと前記第２の構造物ボクセルモデルとの差分をとることによって、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルにあり且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにあるボクセル、あるいは、前記第２の構造物ボクセルモデルになく且つ前記第１の構造物ボクセルモデルにないボクセルをそれぞれ分類抽出する分類抽出処理と、を実行させるためのプログラム。