JP6535898B2 - 3D model creation program - Google Patents

3D model creation program Download PDF

Info

Publication number
JP6535898B2
JP6535898B2 JP2015087087A JP2015087087A JP6535898B2 JP 6535898 B2 JP6535898 B2 JP 6535898B2 JP 2015087087 A JP2015087087 A JP 2015087087A JP 2015087087 A JP2015087087 A JP 2015087087A JP 6535898 B2 JP6535898 B2 JP 6535898B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
point
measurement
line data
points
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015087087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016205975A (en
Inventor
純也 大泉
純也 大泉
真人 清水
真人 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Kogyo Co Ltd filed Critical Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority to JP2015087087A priority Critical patent/JP6535898B2/en
Publication of JP2016205975A publication Critical patent/JP2016205975A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6535898B2 publication Critical patent/JP6535898B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本願発明は、地物等の3次元モデルを作成する技術であり、より具体的には、レーザ計測によって得られた計測点群から生成したラインデータに基づいてモデル作成する3次元モデル作成プログラムに関するものである。   The present invention relates to a technology for creating a three-dimensional model such as a feature, and more specifically to a three-dimensional model creating program for creating a model based on line data generated from a group of measurement points obtained by laser measurement. It is a thing.

地形図を作製するため広範囲に渡って計測を行う場合、従来では航空機から撮影した空中写真を利用するのが一般的であったが、昨今では航空レーザ計測も多用されるようになった。さらに、地上にレーザ計測器(以下、「レーザスキャナ」という。)を設置して計測する地上型レーザ計測も広まりつつある。   When making measurements over a wide area in order to produce topographic maps, conventionally it was common to use aerial photographs taken from an aircraft, but nowadays, aviation laser measurement has also become popular. Furthermore, ground-based laser measurement in which a laser measuring instrument (hereinafter referred to as "laser scanner") is installed on the ground for measurement is also in widespread use.

航空レーザ計測は、計測したい地形の上空を航空機で飛行し、地形に対して照射したレーザパルスの反射信号を受けて計測するものである。航空機には通常、GPS(Global Positioning System)などの測位計とIMU(Inertial Measurement Unit)などの慣性計測装置が搭載されているので、レーザパルスの照射位置(x,y,z)と照射姿勢(ω,φ,κ)を把握することができ、その結果、照射時刻と受信時刻の時間差から計測点(レーザパルスが反射した地点)の3次元座標を得ることができる。   In the aviation laser measurement, an aircraft flies above the terrain to be measured, and receives a reflection signal of a laser pulse irradiated to the terrain and measures it. Since an aircraft is usually equipped with a positioning meter such as GPS (Global Positioning System) and an inertial measurement device such as IMU (Inertial Measurement Unit), the irradiation position (x, y, z) of the laser pulse and the irradiation attitude ( ω, φ,)) can be grasped, and as a result, the three-dimensional coordinates of the measurement point (the point at which the laser pulse is reflected) can be obtained from the time difference between the irradiation time and the reception time.

一方、地上型レーザ計測は、これまで地上計測の主流であったトータルステーションと同様、既地点上に水平姿勢でレーザスキャナを設置し、計測対象に対して照射したレーザパルスの反射信号を受けて計測する。このとき、鉛直面内で照射方向を変えながら(つまり首を振りながら)、しかも水平回転(鉛直軸周り回転)しながら照射するため、レーザスキャナの設置周辺のあらゆる地物(計測対象)を一度に計測することができる。また、レーザが到達して反射することができる場所までは計測可能であるから、その計測範囲は半径1km程度と極めて広い。加えて、一般的なレーザスキャナのスキャンレートは毎秒1万〜5万点であり、高密度な地物計測点群を取得することができる。   On the other hand, in the case of ground-type laser measurement, as in the case of the total station which has been the main stream of ground measurement, a laser scanner is installed horizontally on the existing point and measurement is received by receiving the reflection signal of the laser pulse irradiated to the measurement target Do. At this time, since irradiation is performed while changing the irradiation direction in the vertical plane (that is, swinging the neck) and while rotating horizontally (rotation around the vertical axis), all features (measurement objects) around the installation of the laser scanner are once Can be measured. Moreover, since it is measurable to the place which a laser can reach and it can reflect, the measurement range is very wide with a radius of about 1 km. In addition, the scanning rate of a general laser scanner is 10,000 to 50,000 per second, and high-density feature point cloud can be acquired.

このように多くの特長をもつ地上型レーザ計測は、様々なところで利用される傾向にあり、例えば特許文献1では落石や土石流のおそれがある斜面を遠方監視するために地上型レーザ計測を利用する技術を提案している。   Ground-based laser measurement having many features like this tends to be used in various places. For example, in Patent Document 1, ground-based laser measurement is used to remotely monitor slopes that may cause rock fall or debris flow. It proposes technology.

特開2012−83237号公報JP, 2012-83237, A

ところで地上型レーザ計測は、航空レーザ計測とは異なり、IMUなどの慣性計測装置はほとんどの場合用いることがない。これは、レーザスキャナを水平姿勢で固定して設置できるためであり、照射方向は機械的に演算処理できるからである。しかしながら、照射する鉛直角度(つまり仰角)は計算できるものの、照射する方位(いわば北を基準とする絶対的な水平角)は、何らかの情報を与えない限り計算で求めることはできない。言い換えれば、X軸―Y軸―Z軸からなる3次元座標軸のうち、水平面が把握できることからZ軸は特定できるが、水平面内におけるX軸―Y軸の向きは特定できないわけである。   By the way, ground type laser measurement, unlike aviation laser measurement, inertial measurement devices such as IMU are not used in most cases. This is because the laser scanner can be fixed and installed in a horizontal posture, and the irradiation direction can be calculated and processed mechanically. However, although the vertical angle to be irradiated (that is, the elevation angle) can be calculated, the azimuth to be irradiated (in other words, the absolute horizontal angle based on the north) can not be determined by calculation unless some information is given. In other words, among the three-dimensional coordinate axes consisting of the X axis, the Y axis, and the Z axis, the Z axis can be identified because the horizontal plane can be grasped, but the orientation of the X axis and the Y axis in the horizontal plane can not be identified.

そこで従来では、レーザスキャナの設置位置をあらかじめ取得しておき、さらに目印となる標点を利用することでX軸―Y軸の向きを特定することとしていた。具体的には、レーザ計測によって自動認識できる標点をあらかじめ設置しておき、レーザ計測で得られた計測点群の中からこの標点を自動抽出する。もちろん標点の位置座標は事前に測量しておき、3点以上の標点の既知座標とレーザスキャナ位置の既知座標によってヘルマート変換を行い、水平面座標系(X軸―Y軸)を特定するわけである。なお図12は、レーザ計測で自動認識できる標点の例を示すモデル図であり、(a)は市松模様の標点を、(b)は半径Rが既知の球形標点を示している。市松模様の標点は、黒と白で極端に反射強度が異なることを利用したものであり、球形標点は、特殊形状である球面は半径が既知であれば認識できることを利用したものである。   Therefore, conventionally, the installation position of the laser scanner is obtained in advance, and the direction of the X-axis and the Y-axis is specified by using a mark as a mark. Specifically, a reference point that can be automatically recognized by laser measurement is set in advance, and this reference point is automatically extracted from among a group of measurement points obtained by laser measurement. Of course, position coordinates of gauge points are surveyed in advance, and Helmert transformation is performed using known coordinates of 3 or more gauge points and known coordinates of laser scanner position, and horizontal coordinate system (X axis-Y axis) is specified. It is. FIG. 12 is a model diagram showing an example of landmarks that can be automatically recognized by laser measurement, where (a) shows a checkered landmark and (b) shows a spherical landmark whose radius R is known. Checkered grid points use the fact that the reflection intensity is extremely different between black and white, while spherical grid points use the fact that spherical surfaces that are special shapes can be recognized if the radius is known. .

しかしながら、このような特殊な標点を利用するためにはその製作や維持にコストが掛かる上、標点の設置及び測量が必要となり、この手間が計測コストを相当に押し上げていた。特に標点の設置に関しては、設置場所の選定や固定の方法など計測現場ごとに検討しなければならず、事前の現地調査を含め計測コストに大きな影響を与えていた。   However, in order to use such a special mark, cost is required for its production and maintenance, and installation and surveying of the mark are required, and this labor considerably increases the measurement cost. In particular, with regard to the installation of benchmarks, it has to be considered for each measurement site, such as the selection of the installation site and the method of fixing it, which has had a significant impact on the measurement cost including the on-site survey in advance.

一方、レーザ計測で取得された点群は、地物ごとにその形状を再現するため3次元でモデル化されることがある。ところが、既述のとおりレーザスキャナのスキャンレートは著しく高速であるため、夥しい数の計測点が取得されることになる。すなわち、この膨大な計測点の中から、しかも計測点が主に3次元座標の情報しか具備しない条件下で、地物の3次元モデルを作成することは容易ではなく、自動計算で行うには相当な時間を要しているのが現状である。   On the other hand, a point cloud acquired by laser measurement may be modeled in three dimensions in order to reproduce the shape of each feature. However, as described above, since the scanning rate of the laser scanner is extremely high, a large number of measurement points are acquired. That is, it is not easy to create a three-dimensional model of a feature under the condition that the measurement point mainly includes only information of three-dimensional coordinates from among this huge number of measurement points, and to perform by automatic calculation The current situation is that it takes a considerable amount of time.

本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわちレーザ計測で得られた大量の計測点群を効率的にモデル化することによって、地物の3次元モデル化に当たって従来よりも計算コストを軽減することができる3次元モデル作成プログラムを提供することである。   The object of the present invention is to solve the conventional problems, that is, by modeling a large number of measurement point clouds obtained by laser measurement efficiently, it is possible to calculate three-dimensional modeling of features more than before. It is providing a three-dimensional model creation program that can reduce the cost.

本願発明は、3次元座標系を構成する3軸のうち任意の1軸を選定し、当該1軸と直交する複数の構成断面を設定するとともに、この構成断面を利用してラインデータを生成し、複数のラインデータによって地物の3次元モデルを作成するという点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。   The present invention selects an arbitrary one of the three axes constituting a three-dimensional coordinate system, sets a plurality of constituent cross sections orthogonal to the one axis, and generates line data using the constituent cross sections. The present invention focuses on the point that a three-dimensional model of a feature is created by a plurality of line data, and is an invention made on the basis of an idea that has not heretofore been available.

本願発明の3次元モデル作成プログラムは、レーザ計測により取得されたレーザ計測点の位置座標を用いて、計測対象物の3次元モデルを作成するプログラムであり、計測点読み出し処理と、構成断面設定処理、セグメント点群設定処理、ラインデータ生成処理、モデル作成処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものである。なお計測点の位置座標は、第1軸、第2軸、及び第3軸からなる3次元座標系で規定される座標である。計測点読み出し処理は、レーザ計測点の位置座標を読み出す処理であり、構成断面設定処理は、3次元座標系の3軸のうちいずれか1軸と直交する複数の面を構成断面として設定する処理である。セグメント点群設定処理は、それぞれの構成断面の近傍にある計測点を抽出し、これらをその構成断面に係るセグメント点群として設定する処理であり、ラインデータ生成処理は、セグメント点群に基づいて構成断面ごとに1又は2以上のラインデータを生成する処理である。そしてモデル作成処理は、複数のラインデータに基づいて、この計測対象物の3次元モデルを作成する処理である。   A three-dimensional model creation program according to the present invention is a program for creating a three-dimensional model of a measurement object using position coordinates of a laser measurement point acquired by laser measurement, and includes measurement point readout processing and configuration section setting processing. , And has a function of causing a computer to execute segment point cloud setting processing, line data generation processing, and model generation processing. The position coordinates of the measurement point are coordinates defined in a three-dimensional coordinate system including a first axis, a second axis, and a third axis. The measurement point reading process is a process of reading the position coordinates of the laser measurement point, and the configuration cross section setting process is a process of setting a plurality of planes orthogonal to any one of three axes of the three-dimensional coordinate system as a configuration cross section. It is. The segment point group setting process is a process of extracting measurement points in the vicinity of each of the component cross sections and setting them as a segment point group related to the component cross section, and the line data generation process is based on the segment point group This is processing of generating one or more line data for each configuration cross section. The model creation process is a process of creating a three-dimensional model of the measurement object based on a plurality of line data.

本願発明の3次元モデル作成プログラムは、ラインデータ生成処理を次のような処理とすることもできる。すなわちラインデータ生成処理は、セグメント点群のうち1の計測点を起点とし、この起点から順に最近点をライン構成点として順次抽出していくとともに、これらライン構成点を連結することでラインデータを生成する。この場合、ライン構成点の抽出は、既にライン構成点として抽出された計測点を除くセグメント点群を対象として実行される。   The three-dimensional model creation program of the present invention can also perform the line data creation process as the following process. That is, in the line data generation process, one measurement point of the segment point group is used as a starting point, the nearest points are sequentially extracted as line constituent points sequentially from this origin point, and line data are connected by connecting these line constituent points Generate In this case, extraction of line constituent points is performed on segment point groups other than measurement points already extracted as line constituent points.

本願発明の3次元モデル作成プログラムは、ラインデータ生成処理を次のような処理とすることもできる。すなわちラインデータ生成処理は、セグメント点群から計算される回帰直線に基づいてラインデータを生成する。   The three-dimensional model creation program of the present invention can also perform the line data creation process as the following process. That is, the line data generation process generates line data based on the regression line calculated from the segment point group.

本願発明の3次元モデル作成プログラムは、構成断面設定処を次のような処理とすることもできる。すなわち構成断面設定処は、3次元座標系の3軸のうち2又は3軸を選出し、選出されたそれぞれの軸と直交する複数の面を構成断面として設定する。この場合、モデル作成処理は、異なる2又は3方向に配置されたラインデータに基づいて計測対象物の3次元モデルを作成する。   The three-dimensional model creating program according to the present invention can set the configuration section setting process as the following process. That is, the configuration section setting unit selects two or three axes out of three axes of the three-dimensional coordinate system, and sets a plurality of planes orthogonal to the selected axes as the configuration section. In this case, the model creation process creates a three-dimensional model of the measurement object based on line data arranged in two different directions.

本願発明の3次元モデル作成プログラムには、次のような効果がある。
(1)あらかじめラインデータを生成した上で3次元モデルを作成することから、大量の点郡を直接処理する必要がなく、モデル作成のための処理時間を大幅に短縮することができる。
(2)ラインデータを生成する際、既に選択された計測点をセグメント点群から除いていくことでその生成処理が加速度的に高速となり、その結果、モデル作成のための処理時間をさらに短縮することができる。
The three-dimensional model creation program of the present invention has the following effects.
(1) Since line data is generated in advance to create a three-dimensional model, it is not necessary to directly process a large number of point groups, and the processing time for model creation can be significantly reduced.
(2) When line data is generated, the generation process becomes accelerated in speed by removing the already selected measurement points from the segment point group, and as a result, the processing time for model creation is further shortened. be able to.

本願発明のうちの計測段階の主な処理の流れを示すフロー図。The flow figure which shows the flow of the main processing of the measurement step of the present invention. ビルの角部に設定された方位点を示すモデル図。The model figure which shows the azimuth | direction point set to the corner | angular part of a building. (a)は2面が入隅状に直交する標識の平面図、(b)はこの標識の正面図、(c)はこの標識の斜視図。(A) is a plan view of a sign whose two faces are orthogonal to each other at a corner, (b) is a front view of the sign, (c) is a perspective view of the sign. 2直線付近に点在する参照点群を示す平面図。The top view which shows the reference point group dotted around 2 straight lines. 基準点(あるいはレーザスキャナ計測中心)を座標原点とする暫定座標系のX−Yに、配置された算出方位点と変換方位点を示すモデル図。The model diagram which shows the calculation direction point and conversion direction point which were arrange | positioned to XY of the temporary coordinate system which makes a coordinate origin the reference point (or laser scanner measurement center). 本願発明のうちのモデル化段階の主な処理の流れを示すフロー図。The flow figure which shows the flow of the main processing of the modeling stage of the present invention. 3軸からなる確定座標系に配置された計測点群と構成断面を示すモデル図。FIG. 7 is a model diagram showing measurement point clouds and a configuration cross section which are arranged in a three-axis determinate coordinate system. 3軸からなる確定座標系に配置されたセグメント点群と構成断面を示すモデル図。FIG. 6 is a model diagram showing segment point clouds arranged in a three-axis determinate coordinate system and a cross section. セグメント点群に基づいて生成されたラインデータを示すモデル図。The model figure which shows the line data generated based on a segment point cloud. (a)はZ軸構成断面に基づいて生成されたラインデータを示すモデル図、(b)はそのラインデータから作成された3次元モデルを示すモデル図。(A) is a model diagram which shows the line data produced | generated based on Z-axis structure cross section, (b) is a model diagram which shows the three-dimensional model created from the line data. (a)はY軸構成断面に基づいて生成されたラインデータを示すモデル図、(b)はそのラインデータから作成された3次元モデルを示すモデル図。(A) is a model diagram which shows the line data produced | generated based on the Y-axis structure cross section, (b) is a model diagram which shows the three-dimensional model created from the line data. (a)はレーザ計測で自動認識できる市松模様の標点を示すモデル図、(b)はレーザ計測で自動認識できる半径既知の球形標点を示すモデル図。(A) is a model figure which shows a checkerboard-shaped control point which can be automatically recognized by laser measurement, (b) is a model figure which shows a spherical standard mark of known radius which can be automatically recognized by laser measurement.

本願発明の3次元モデル作成プログラムの実施形態の一例を、図に基づいて説明する。   An example of an embodiment of a three-dimensional model creation program of the present invention will be described based on the drawings.

なお本願発明は、大きく2つの段階に分けられる。1つは、現地で計測を行いそのデータを基に座標計算する「計測段階」、もう1つは、計測段階で得られた座標を基に地物の3次元モデルを作成する「モデル化段階」である。以下、計測段階とモデル化段階について順を追って説明する。   The present invention can be roughly divided into two stages. One is "measurement stage" which performs measurement in the field and calculates coordinates based on the data, and the other is "modeling stage which creates a three-dimensional model of the feature based on the coordinates obtained in the measurement stage" ". Hereinafter, the measurement stage and the modeling stage will be described in order.

1.計測段階
図1は、本願発明のうちの計測段階の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生まれる出力情報を示している。このフロー図にしたがって、本願発明の計測段階について説明する。
1. Measurement Stage FIG. 1 is a flow diagram showing the flow of the main process of the measurement stage of the present invention, showing the process to be carried out in the middle column, and the left column shows the input information necessary for the process. The columns show the output information resulting from the process. The measurement step of the present invention will be described according to this flow chart.

(既知点の設置)
はじめに、基準点を設置し(Step10)、方位点を設定する(Step20)。基準点はレーザスキャナを設置する点であり、目的とする対象物をレーザ計測するのに都合がよい地点に設置される。一方、方位点は後述するように座標系を確定させるためのものであり、本願発明のため新たに設置することもできるし、既存の構造物等を利用して設定することもできる。基準点と方位点は、それぞれ位置座標を既知とする必要があり、トータルステーションや衛星観測システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)といった従来手法により事前に測量しておく。なお、ここで得られる基準点と方位点の位置座標は、平面座標値と高さからなる3次元座標であり、平面座標値とは緯度と経度あるいは直交座標系(X座標,Y座標)で表されるものであって、高さとは標高など所定の基準水平面からの鉛直方向の距離を意味する。
(Installation of known points)
First, a reference point is set (Step 10), and an azimuth point is set (Step 20). The reference point is a point at which a laser scanner is installed, and is set at a convenient point for laser measurement of a target object. On the other hand, the azimuth point is for determining the coordinate system as described later, and can be newly installed for the present invention, or can be set using an existing structure or the like. Each of the reference point and the azimuth point needs to know position coordinates, and is surveyed in advance by a conventional method such as a total station or a global navigation satellite system (GNSS). The position coordinates of the reference point and the azimuth point obtained here are three-dimensional coordinates consisting of plane coordinate values and height, and the plane coordinate values are latitude and longitude or orthogonal coordinate system (X coordinate, Y coordinate) As used herein, height means the vertical distance from a predetermined reference horizontal plane such as elevation.

図2は、ビルの角部に設定された方位点を示すモデル図である。この図に示すように方位点は、既設構造物を利用して設定することができる。また、略直交(直交含む)する2面(図2では壁面)が交差する直線上に設定するとよい。なお、図2では2面交差の直線(線分)のうち最上端に方位点を設定しているが、もちろん最下端に設定しても、中間部に設定してもよい。   FIG. 2 is a model diagram showing an azimuth point set at a corner of a building. As shown in this figure, the azimuth point can be set using an existing structure. Further, it is preferable to set on a straight line where two substantially orthogonal (including orthogonal) planes (walls in FIG. 2) intersect. In FIG. 2, the azimuth point is set at the uppermost end of the straight line (line segment) at the intersection of two planes, but of course it may be set at the lowermost end or in the middle.

さらに図2のような出隅状の2面交差に限らず、入隅状の2面直交の直線上に設定することもできる。図3は、2面が入隅状に直交する標識10であり、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。この図に示す標識10を適切な位置に設置し、2面交差の直線上に方位点を設定することもできる。   Furthermore, it is also possible to set on a straight line in which the two corners orthogonal to the in-corner shape are not limited as well as the two-sided intersection in the form of the protruding corner as shown in FIG. FIG. 3 is a marker 10 in which the two surfaces are orthogonal to each other in the form of a corner, (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a perspective view. The marker 10 shown in this figure can be placed at an appropriate position, and an azimuth point can be set on a straight line of two-sided intersection.

(計測)
基準点の設置(Step10)や、方位点の設定(Step20)といった準備が整うと、実際に計測を行う。まず、トランシットやトータルステーションと同様、三脚を利用して水平姿勢を保ちながら、基準点に地上型レーザ計測用のレーザスキャナ(以下、「地上型レーザスキャナ」という。)を設置する(Step30)。このとき、基準点からレーザスキャナ計測中心までの高さ(以下、「機械高」という。)を測っておく。そして地上型レーザスキャナにより、レーザ計測を開始する(Step40)。既述のとおり地上型レーザスキャナは、鉛直面内(つまり水平軸周り)で回転して照射方向を変えながら、しかも水平面内(つまり鉛直軸周り)にも回転しながらレーザパルスを照射する。
(measurement)
When preparations such as setting of the reference point (Step 10) and setting of the azimuth point (Step 20) are completed, measurement is actually performed. First, as in the transit and total stations, a laser scanner for ground type laser measurement (hereinafter referred to as "ground type laser scanner") is installed at the reference point while maintaining the horizontal attitude using a tripod (Step 30). At this time, the height from the reference point to the laser scanner measurement center (hereinafter referred to as “machine height”) is measured. Then, laser measurement is started by the terrestrial laser scanner (Step 40). As described above, the terrestrial laser scanner irradiates laser pulses while rotating in the vertical plane (that is, around the horizontal axis) to change the irradiation direction, and rotating in the horizontal plane (that is, around the vertical axis).

一方で、基準点を中心とした方位(例えば北)を、コンパス等を利用して計測する(Step50)。このときの方位は、正確な計測による必要はなく、概略の方位が把握できればよい。したがって、地上型レーザスキャナに内蔵されたセンサ(電子コンパス等)によって得られる概略の方位を用いることもできる。   On the other hand, the azimuth (for example, north) centered on the reference point is measured using a compass or the like (Step 50). The orientation at this time does not have to be measured accurately, as long as the approximate orientation can be obtained. Therefore, it is also possible to use a rough orientation obtained by a sensor (such as an electronic compass) built in the terrestrial laser scanner.

(暫定座標系と暫定座標)
基準点を中心とした方位が把握できると、基準点を基準とする3次元の座標系を設定する(Step60)。例えば、基準点を座標原点とし、南北方向、東西方向、鉛直方向を3軸とする座標系を設定する。あるいはレーザスキャナ計測中心を座標原点とする座標系を設定してもよい。この暫定座標系の設定も、地上型レーザスキャナが内蔵する計算機で処理することができる。なお、得られた方位は概略の値であることから、ここで設定される座標系は「暫定座標系」ということとする。
(Provisional coordinate system and provisional coordinates)
When the azimuth centered on the reference point can be grasped, a three-dimensional coordinate system based on the reference point is set (Step 60). For example, a coordinate system in which the reference point is a coordinate origin and the north-south direction, the east-west direction, and the vertical direction are three axes is set. Alternatively, a coordinate system in which the laser scanner measurement center is the coordinate origin may be set. The setting of this temporary coordinate system can also be processed by a computer incorporated in the terrestrial laser scanner. In addition, since the obtained azimuth | direction is a rough value, let us say that the coordinate system set here is a "provisional coordinate system."

レーザパルスの反射信号を受けた地上型レーザスキャナは、設定された暫定座標系に基づいて、レーザパルスの照射点(反射点)の位置座標を計算する(Step70)。ここで求めた位置座標は暫定座標系上のものであることから、「暫定座標」ということとする。   The terrestrial laser scanner that has received the reflection signal of the laser pulse calculates the position coordinates of the irradiation point (reflection point) of the laser pulse based on the set temporary coordinate system (Step 70). Since the position coordinates obtained here are on the temporary coordinate system, they are referred to as "temporary coordinates".

ここまでの処理(Step10〜Step70)はレーザ計測を行う現地でのものであり、ここから説明する処理は主にコンピュータを使用することから事務所など屋内で行うことができる。もちろん、現地にて引き続き処理してもよい。   The processes up to here (Step 10 to Step 70) are performed locally at the time of laser measurement, and the processes to be described from here can be performed indoors such as an office because they mainly use a computer. Of course, you may continue processing locally.

(フィルタリングと参照点群)
計測点群の暫定座標に基づいて方位点を算出するため、まずは参照点群を抽出する(Step80)。レーザ計測で得られた多数の計測点をすべて使用して方位点を求めると、相当の計算時間を要することとなる。そこで、多数の計測点のうち方位点算出に役立つもの、すなわち方位点周辺の計測点を「参照点群」として選出し、限られた数の計測点によって方位点を求めることで、計算時間の短縮を図るわけである。
(Filtering and reference points)
In order to calculate the azimuth point based on the provisional coordinates of the measurement point group, first, the reference point group is extracted (Step 80). If a large number of measurement points obtained by laser measurement are used to determine the azimuth point, it takes a considerable amount of calculation time. Therefore, among a large number of measurement points, those useful for calculating the azimuth point, that is, measurement points around the azimuth point are selected as the “reference point group”, and the azimuth point is determined by a limited number of measurement points. It aims at shortening.

計測点群から参照点群を抽出するということは、言い換えれば計測点群から不要な計測点をふるい落とす(間引く)ことであり、ここではこの処理をフィルタリングということとする。本願発明では、比高差フィルタリングと、距離フィルタリング、方位フィルタリングの3種類のフィルタリングが用意される。以下、それぞれ詳しく説明する。   Extracting the reference point group from the measurement point group is, in other words, screening (thinning out) unnecessary measurement points from the measurement point group, and in this case, this processing is referred to as filtering. In the present invention, three types of filtering are provided: relative height difference filtering, distance filtering, and azimuth filtering. Each will be described in detail below.

比高差フィルタリングは、暫定座標が所定高さである計測点のみを抽出する処理である。基準点と方位点の座標が既知であり、機械高も得られていることから、暫定座標系における方位点の高さ(Z軸座標)を計算することができる。例えば、レーザスキャナ計測中心を暫定座標系の座標原点とした場合、既知座標に基づいて求められる基準点と方位点の比高差から、機械高を減じた値が、暫定座標系における方位点の高さとなる。したがって、暫定座標系における方位点の高さ周辺にある計測点、例えば標高閾値内にある計測点(最も高い標高と最も低い標高の間など)を抽出することができる。   The relative height difference filtering is a process of extracting only measurement points whose provisional coordinates are at a predetermined height. Since the coordinates of the reference point and the azimuth point are known and the machine height is also obtained, the height (Z-axis coordinate) of the azimuth point in the provisional coordinate system can be calculated. For example, assuming that the laser scanner measurement center is the coordinate origin of the provisional coordinate system, a value obtained by subtracting the machine height from the relative height difference between the reference point and the azimuth point determined based on known coordinates is the azimuth point of the provisional coordinate system. It becomes height. Therefore, it is possible to extract measurement points around the height of the azimuth point in the temporary coordinate system, for example, measurement points within the elevation threshold (such as between the highest elevation and the lowest elevation).

距離フィルタリングは、基準点から所定距離にある計測点のみを抽出する処理である。基準点と方位点の座標が既知であることから、基準点と方位点間の距離を求めることができる。したがって、暫定座標系における基準点(例えば座標原点)から所定距離にある計測点を抽出することができる。この所定距離は、最小値と最大値を定めるなどある程度範囲(バッファ)を持って設定するとよい。   Distance filtering is a process of extracting only measurement points located at a predetermined distance from a reference point. Since the coordinates of the reference point and the heading point are known, the distance between the reference point and the heading point can be determined. Therefore, it is possible to extract measurement points at a predetermined distance from a reference point (for example, coordinate origin) in the temporary coordinate system. The predetermined distance may be set with a certain range (buffer) such as determining the minimum value and the maximum value.

方位フィルタリングは、基準点から所定方向にある計測点のみを抽出する処理である。基準点と方位点の座標が既知であることから、基準点と方位点を結んだ方向(ベクトル)を求めることができる。したがって、暫定座標系における基準点(例えば座標原点)から所定方向にある計測点を抽出することができる。この所定方向も、最小値と最大値を定めるなどある程度範囲(バッファ)を持って設定するとよい。   Orientation filtering is a process of extracting only measurement points in a predetermined direction from a reference point. Since the coordinates of the reference point and the heading point are known, it is possible to obtain the direction (vector) connecting the reference point and the heading point. Therefore, measurement points in a predetermined direction can be extracted from a reference point (for example, a coordinate origin) in the temporary coordinate system. The predetermined direction may also be set with a certain range (buffer) such as determining the minimum value and the maximum value.

3種類のフィルタリングを行うにあたってはどの順を選択してもよいが、フィルタリングで残された計測点を対象として次のフィルタリング処理を行うこととし、徐々に計測点を絞り込んでいく。例えば、計測点群に対して比高差フィルタリングを行って計測点を絞り込み、この絞り込まれた計測点を対象に距離フィルタリングが行われ、ここで抽出された計測点に対してさらに方位フィルタリングが行われ、参照点群が抽出される。   In order to perform three types of filtering, any order may be selected, but the next filtering process is performed on the measurement points left by the filtering, and the measurement points are gradually narrowed down. For example, relative difference filtering is performed on the measurement point group to narrow the measurement points, distance filtering is performed on the narrowed measurement points, and azimuth filtering is performed on the measurement points extracted here. And reference points are extracted.

(暫定方位点座標の算出)
3種類のフィルタリングを経て抽出された参照点群は、概ね平面上に点在している。特に、図2や図3に示すように2面交差の直線上に方位点を設定した場合、計測点群(つまり参照点群)は2面のうちいずれかに反射することから、参照点群は概ね2つの直線付近に点在することとなる。図4は、2直線付近に点在する参照点群を示す平面図である。この2直線の交点が、つまり方位点の位置と考えられるわけである。
(Calculation of temporary heading point coordinates)
The reference point cloud extracted through the three types of filtering is dotted on a plane. In particular, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, when the azimuth point is set on the straight line of the two-surface intersection, the measurement point group (that is, the reference point group) is reflected to any one of the two surfaces. Are dotted around two straight lines. FIG. 4 is a plan view showing reference point groups scattered in the vicinity of two straight lines. The point of intersection of these two straight lines is considered to be the position of the azimuth point.

そこで、この2直線を設定し(Step90)、方位点として交点座標を求める(Step100)。具体的には、まず参照点群を2つのグループに分け、次にそれぞれのグループで回帰直線を求め、暫定座標系における直線式として算出される。暫定座標系上での2直線が特定できれば、この2直線の交点座標を計算し、暫定座標系上における方位点の座標(以下、「暫定方位点座標」という。)として求める。なお、ここで設定する2直線は3次元空間での直線式であるから、必ずしも交差するとは限らない。したがって、2直線がもっと近づく位置を交点とみなすとよい。あるいは、あらかじめ定めた平面(例えば水平面)上で、回帰直線を設定することとしてもよい。   Therefore, these two straight lines are set (Step 90), and intersection coordinates are obtained as an azimuth point (Step 100). Specifically, the reference point group is first divided into two groups, and then a regression line is obtained for each group, and calculated as a linear expression in the provisional coordinate system. If the two straight lines on the temporary coordinate system can be specified, the intersection coordinates of the two straight lines are calculated and determined as the coordinates of the azimuth point on the temporary coordinate system (hereinafter referred to as "temporary azimuth point coordinates"). The two straight lines set here are linear equations in a three-dimensional space, so they do not necessarily intersect. Therefore, it is preferable to regard a position at which the two straight lines are closer as an intersection point. Alternatively, the regression line may be set on a predetermined plane (for example, a horizontal plane).

(確定座標系と確定座標)
ところで、方位点は実際には絶対座標系(例えば世界測地系)における既知点であり、同じく絶対座標系における既知点である基準点との関係から、方位点を暫定座標系に配置することができる。つまり暫定座標系において、既述した2直線の交点から求める方位点(以下、便宜上「算出方位点」という。)と、基準点との関係から配置される方位点(以下、便宜上「変換方位点」という。)の2種類で方位点を表すことができる。本来、算出方位点と変換方位点は一致するはずであるが、方位を概略の値としたことから、あるいは計測誤差が原因で、両者は一致しない場合がある。
(Fixed coordinate system and fixed coordinates)
By the way, the azimuth point is actually a known point in the absolute coordinate system (for example, the world geodetic system), and the azimuth point may be arranged in the temporary coordinate system from the relationship with the reference point which is also the known point in the absolute coordinate system. it can. That is, in the temporary coordinate system, an azimuth point (hereinafter referred to as “transformation azimuth point”, which is disposed from the relationship between the azimuth point (hereinafter referred to as “computed azimuth point” for convenience) obtained from the intersection of the two straight lines and the reference point. The azimuth point can be represented by two types of Essentially, the calculated azimuth point and the conversion azimuth point should coincide with each other. However, since the azimuth is a rough value or due to a measurement error, the two may not coincide with each other.

図5は、基準点(あるいはレーザスキャナ計測中心)を座標原点とする暫定座標系のX−Yに、配置された算出方位点と変換方位点を示すモデル図である。基準点から方位点に向かう方向(ベクトル)は、本来、基準点から変換方位点に向かうベクトルであるべきところ、基準点から算出方位点に向かうベクトルは異なる方向に向かっている。つまり、両者の方向の差から生じる回転角φが、正しい座標系と暫定座標系のずれであり、言い換えれば暫定座標系を回転角φだけ回転すると正しい座標系となる。したがって、暫定座標系を回転変換して正しい座標系(以下、「確定座標系」という。)を求め(Step110)、この確定座標に基づいてレーザ計測で得られた計測点群の暫定座標の座標変換を行い、変換後の座標を「確定座標」として取得する(Step120)。   FIG. 5 is a model diagram showing a calculated azimuth point and a transformation azimuth point arranged in XY of the temporary coordinate system having the coordinate point as the reference point (or the laser scanner measurement center). The direction (vector) from the reference point to the heading point should be a vector from the reference point to the conversion heading point, but the vectors from the reference point to the calculation heading point are in different directions. That is, the rotation angle φ resulting from the difference between the two directions is the deviation between the correct coordinate system and the temporary coordinate system. In other words, when the temporary coordinate system is rotated by the rotation angle φ, the correct coordinate system is obtained. Therefore, the temporary coordinate system is subjected to rotational conversion to obtain a correct coordinate system (hereinafter referred to as "determinate coordinate system") (Step 110), and the coordinates of the provisional coordinates of the measurement point group obtained by laser measurement based on this definite coordinate. The transformation is performed, and the transformed coordinates are acquired as "finalized coordinates" (Step 120).

なお既述のとおり地上型レーザ計測では、X軸―Y軸―Z軸からなる3次元座標軸のうち、水平面が把握できることからZ軸は特定できるが、水平面内におけるX軸―Y軸の向きが特定できない。したがって、ここで行う座標系の変換は、水平面に配置される2軸(例えばX軸−Y軸)のみを回転させる。つまり図5で求められる回転角φは、X座標とY座標のみを使用しており、Z座標は用いていない。   As described above, in the ground-type laser measurement, the Z axis can be identified because the horizontal plane can be grasped among the three-dimensional coordinate axes consisting of X axis-Y axis-Z axis, but the direction of X axis-Y axis in the horizontal plane is It can not be identified. Therefore, the conversion of the coordinate system performed here rotates only two axes (for example, X-axis and Y-axis) arranged in the horizontal plane. That is, only the X coordinate and the Y coordinate are used, and the Z coordinate is not used.

また、図5から分かるように、算出方位点と変換方位点は、基準点からの方向が異なるだけではなく、基準点からの距離も異なる場合がある。つまり、座標系を変換するに当たっては、座標系の回転変換のみならず、ヘルマート変換やアフィン変換といった平面を変形する変換手法も考えられる。もちろんこのような変換手法を使用することもできるが、地上型レーザ計測の性質上、平面を変形しない単なる回転変換とする方が良い結果が得られる。   Further, as can be seen from FIG. 5, the calculated azimuth point and the converted azimuth point may not only differ in direction from the reference point, but also may differ in distance from the reference point. That is, when transforming the coordinate system, not only rotational transformation of the coordinate system but also transformation methods for transforming a plane, such as Helmert transformation and affine transformation, can be considered. Of course, such a conversion method can also be used, but due to the nature of ground-based laser measurement, better results can be obtained by mere rotational conversion that does not deform the plane.

2.モデル化段階
図6は、本願発明のうちのモデル化段階の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生まれる出力情報を示している。このフロー図にしたがって、本願発明のモデル化段階について説明する。なお、モデル化段階の各処理はコンピュータを使用して実行されるものであり、ここで説明する処理は、具体的にはコンピュータに実行させるためのプログラムを構成する機能である。
2. Modeling Stage FIG. 6 is a flow chart showing the main processing flow of the modeling stage of the present invention, showing the processing to be carried out in the middle column and the input information necessary for the processing in the left column. The right column shows the output information resulting from the process. The modeling stage of the present invention will be described according to this flow chart. Note that each process in the modeling stage is performed using a computer, and the process described here is specifically a function that configures a program to be executed by the computer.

(構成断面の設定)
はじめに、計測点群記憶手段から、ここで記憶されている計測点群とその確定座標を読み出す(Step130)。ここで読み出した計測点群は、当然ながら3軸からなる確定座標系に配置することができる。ここでは便宜上、確定座標系の3軸を、X軸−Y軸−Z軸の場合で説明する。
(Setting of configuration section)
First, the measurement point group stored here and its finalized coordinates are read out from the measurement point group storage means (Step 130). As a matter of course, the measurement point group read out here can be arranged in a three-axis fixed coordinate system. Here, for convenience, the three axes of the determinate coordinate system will be described in the case of X-axis-Y-axis-Z-axis.

本願発明では、モデル化を行うに当たって「構成断面」を設定する(Step140)のが1つの特徴となっている。図7は、3軸からなる確定座標系に配置された計測点群と構成断面を示すモデル図である。なお、この図に示す計測点群は、例えば図2に示すようなオフィスビルをレーザ計測して得られたものである。図7に示すように構成断面は、座標軸(この図ではZ軸)に直交する平面である。つまり構成断面は3方向で設定することができ、便宜上ここでは、X軸に直交する構成断面を「X軸構成断面」と、Y軸に直交する構成断面を「Y軸構成断面」、Z軸に直交する構成断面を「Z軸構成断面」ということとする。   In the present invention, one of the features is to set “a cross section” (Step 140) in modeling. FIG. 7 is a model diagram showing a measurement point group and a configuration cross section which are arranged in a three-axis fixed coordinate system. In addition, the measurement point cloud shown to this figure is obtained by carrying out the laser measurement of the office building as shown, for example in FIG. As shown in FIG. 7, the configuration cross section is a plane orthogonal to the coordinate axis (Z axis in this figure). That is, the configuration cross section can be set in three directions. Here, for convenience, the configuration cross section orthogonal to the X axis is “X axis configuration cross section”, and the configuration cross section orthogonal to the Y axis is “Y axis configuration cross section”, Z axis The cross section perpendicular to the plane is referred to as "Z-axis cross section".

構成断面は、1つの軸に対して2以上が設定される。例えば図7では、4つZ軸構成断面が設定されている。なお、2以上の構成断面は、一定間隔で複数設定すると良いが、モデル化する対象に応じて不等間隔で2以上の構成断面を設定することもできる。またモデル化を行うに当たって、1種類(例えば、Z軸構成断面のみ)の構成断面を設定することもできるが、2種類(例えば、Y軸構成断面とZ軸構成断面)の構成断面を設定することもできるし、3種類すべての構成断面を設定することもできる。   The number of configured cross sections is set to 2 or more for one axis. For example, in FIG. 7, four Z-axis cross sections are set. Note that although it is preferable to set a plurality of two or more component cross sections at constant intervals, it is also possible to set two or more component cross sections at irregular intervals according to the object to be modeled. When modeling, one type (for example, only the Z-axis cross section) can be set, but two types (for example, the Y-axis cross section and the Z-axis cross section) are set. It is also possible to set all three configuration cross sections.

(セグメント点群)
構成断面が設定できると、次にセグメント点群を設定する(Step150)。図8は、3軸からなる確定座標系に配置されセグメント点群と構成断面を示すモデル図である。この図に示すようにセグメント点群は、確定座標系に配置した計測点群のうち構成断面の周辺にあるものが抽出されて設定される。具体的には、構成断面から閾値距離以内にある計測点を抽出してセグメント点群を設定する。したがって、それぞれの構成断面でセグメント点群は設定され、言い換えれば、セグメント点群と構成断面は紐付けられているわけである。
(Segment point group)
When the configuration cross section can be set, a segment point group is set next (Step 150). FIG. 8 is a model diagram showing segment point groups and constituent cross sections which are arranged in a three-axis determinate coordinate system. As shown in this figure, the segment point group is extracted and set from among the measurement point groups arranged in the definite coordinate system, which are located around the configuration cross section. Specifically, segment points are set by extracting measurement points within a threshold distance from the configuration cross section. Therefore, the segment point group is set in each configuration section, in other words, the segment point group and the configuration section are linked.

(ラインデータ)
セグメント点群が設定できると、ラインデータを生成する(Step160)。図9は、セグメント点群に基づいて生成されたラインデータを示すモデル図である。本願発明は、計測対象物の外周線を「ラインデータ」として求め、複数のラインデータから構成される3次元形状を計測対象物の3次元モデルとすることを特徴としている。図8に示すセグメント点群は、ある程度、計測対象物の輪郭は想定できるものの、3次モデルを作成できるほどシャープではない。そこで、セグメント点群に基づくラインデータを生成するわけである。
(Line data)
When the segment point cloud can be set, line data is generated (Step 160). FIG. 9 is a model diagram showing line data generated based on segment point clouds. The present invention is characterized in that an outer peripheral line of a measurement object is obtained as "line data", and a three-dimensional shape composed of a plurality of line data is used as a three-dimensional model of the measurement object. Although the segment point cloud shown in FIG. 8 can assume the contour of the measurement object to some extent, it is not sharp enough to create a third-order model. Therefore, line data is generated based on the segment point group.

ラインデータは、平面(例えば構成断面)上に配置される複数の線分で形成されるデータであり、セグメント点群に基づいて生成される。したがって、セグメント点群ごとにラインデータは生成され、つまりラインデータも構成断面は紐付けられている。ラインデータは、いくつかの手法で生成することができる。例えば、セグメント点群のうち任意の1点を「起点」として指定し、その周辺(例えば最も近い点)の点を「ライン構成点」として抽出して連結し、これを繰り返し行うことでラインデータを生成することができる。このとき、起点から連結していく方向をあらかじめ定めておくこともできる。また、起点の指定は、オペレータ操作によって行うこともできるし、あらかじめ定めたルール(例えばX座標最小値など)にしたがって自動的に指定することもできる。   The line data is data formed by a plurality of line segments arranged on a plane (for example, a configuration cross section), and is generated based on a segment point group. Therefore, line data is generated for each segment point cloud, that is, the line data is also linked to the configuration cross section. Line data can be generated in several ways. For example, an arbitrary one of the segment point group is designated as the “starting point”, points in the periphery (for example, the closest points) are extracted as “line composing points” and connected, and this is repeated to perform line data Can be generated. At this time, it is also possible to determine in advance the direction of connection from the starting point. Also, the designation of the starting point can be performed by an operator operation, or can be automatically designated according to a predetermined rule (for example, the X coordinate minimum value etc.).

また、セグメント点群をあらかじめ構成断面上に投影したうえで、ラインデータを生成することができる。具体的には、構成断面上に投影された計測点群(以下、単に「投影点」という。)のうち任意の1点を「起点」として指定し、その周辺の点をライン構成点としていく。この場合、ライン構成点として選出された投影点は、次のライン構成点を選出する当投影点からは除くと良い。つまり、順次ライン構成点を減じていき、徐々にライン構成点の選出時間を短縮するわけである。   In addition, line data can be generated after segment point clouds are projected in advance on the constructed cross section. Specifically, any one of measurement point groups (hereinafter, simply referred to as "projected points") projected onto the configuration cross section is designated as the "starting point", and the points around it are designated as line configuration points. . In this case, the projection point selected as the line formation point may be excluded from the projection point for selecting the next line formation point. That is, the line composition points are sequentially reduced, and the selection time of the line composition points is gradually shortened.

起点から順次連結していきながらラインデータを生成する手法に変えて、セグメント点群の配置形状から所定のラインを推定することでラインデータを生成することもできる。この場合、従来から用いられているハフ変換といった変換処理技術を採用することができる。またこの場合も、計測点群が構成断面上に投影された投影点の配置形状からでラインデータを生成することもできる。   It is also possible to generate line data by estimating a predetermined line from the arrangement shape of the segment point group instead of generating line data while sequentially connecting from the starting point. In this case, a transform processing technique such as Hough transform which has been conventionally used can be employed. Also in this case, it is also possible to generate line data from the arrangement shape of the projection points on which the measurement point group is projected on the configuration cross section.

(3次元モデル)
ラインデータが生成できると、計測対象物の3次元モデルを作成する。まずは、複数のラインデータを重ね合わせるように配置し(Step170)、そこから複数の外形面を推定し(Step180)、さらにこの外形面に基づいて3次元モデルを作成する(Step190)。
(3D model)
When line data can be generated, a three-dimensional model of the measurement object is created. First, a plurality of line data are arranged so as to overlap (Step 170), a plurality of outer surfaces are estimated therefrom (Step 180), and a three-dimensional model is created based on the outer surfaces (Step 190).

ところで、既述のとおりセグメント点群は構成断面ごとに設定され、ラインデータはりセグメント点群ごとに生成される。つまり、ラインデータは、構成断面の数だけ生成されるわけである。また構成断面は、3種類すべて(つまり3軸に対して)の設定することもできるし、1種類のみ設定できると述べた。したがって、ラインデータもZ軸に直交するものだけが生成されることもあるし、3軸すべてに直交するラインデータ(つまり3軸方向のラインデータ)が生成されることもある。図10(a)は、Z軸構成断面に基づいて生成されたラインデータを示すモデル図であり、図10(b)は、そのラインデータから作成された3次元モデルを示すモデル図である。一方、図11(a)は、Y軸構成断面に基づいて生成されたラインデータを示すモデル図であり、図11(b)は、そのラインデータから作成された3次元モデルを示すモデル図である。   By the way, as described above, the segment point group is set for each configuration cross section, and is generated for each line data beam segment point group. That is, line data is generated as many as the number of configuration cross sections. In addition, it has been described that all three types of cross sections can be set (that is, for three axes), or only one type can be set. Therefore, only line data that is orthogonal to the Z axis may be generated, or line data that is orthogonal to all three axes (that is, line data in the direction of three axes) may be generated. FIG. 10 (a) is a model diagram showing line data generated based on the Z-axis configuration cross section, and FIG. 10 (b) is a model diagram showing a three-dimensional model created from the line data. On the other hand, FIG. 11 (a) is a model diagram showing line data generated based on the Y-axis cross section, and FIG. 11 (b) is a model diagram showing a three-dimensional model created from the line data. is there.

図10(b)や図11(B)に示すように、複数のラインデータは所定位置(例えば、構成断面の位置)に配置され、複数のラインデータによっていくつかの「面」が設定され、この面に基づいて計測対象物の3次元モデルが作成される。もちろん、図10や図11のように、1種類の構成断面からなるラインデータで3次元モデルを作成することもできるし、2種類の構成断面からなるラインデータから作成することもできるし、3種類の構成断面からなるラインデータから作成することもできる。   As shown in FIG. 10 (b) and FIG. 11 (B), a plurality of line data are arranged at a predetermined position (for example, the position of the configuration cross section), and several “planes” are set by the plurality of line data. A three-dimensional model of the measurement object is created based on this plane. Of course, as shown in FIGS. 10 and 11, a three-dimensional model can be created from line data consisting of one type of configuration cross section, or can be created from line data consisting of two types of configuration cross section, 3 It can also be created from line data consisting of different types of configuration cross sections.

本願発明の3次元モデル作成プログラムは、地上型レーザ計測により計測された地物や、航空レーザ計測により計測された地形のモデル化で利用することができる。また、屋外にある対象物のほか、屋内の対象物を3次元モデル化する際にも利用することができる。   The three-dimensional model creation program of the present invention can be used to model features measured by ground-based laser measurement and terrains measured by aviation laser measurement. In addition to objects located outdoors, it can also be used for three-dimensional modeling of indoor objects.

10 標識 10 signs

Claims (4)

レーザ計測により取得されたレーザ計測点の位置座標を用いて、計測対象物の3次元モデルを作成するプログラムにおいて、
計測点の位置座標は、第1軸、第2軸、及び第3軸からなる3次元座標系で規定される座標であり、
前記レーザ計測点の位置座標を読み出す計測点読み出し処理と、
前記3次元座標系の3軸のうち、いずれか1軸と直交する複数の面を構成断面として設定する構成断面設定処理と、
それぞれの前記構成断面の近傍にある計測点を抽出するとともに、抽出された計測点を当該構成断面に係るセグメント点群として設定するセグメント点群設定処理と、
前記セグメント点群に基づいて、前記構成断面ごとに1又は2以上のラインデータを生成するラインデータ生成処理と、
複数の前記ラインデータに基づいて、該計測対象物の3次元モデルを作成するモデル作成処理と、をコンピュータに実行させる機能を備え、
前記ラインデータ生成処理は、前記セグメント点群のうち1の計測点を起点とし、該起点から順に最近点をライン構成点として抽出していくとともに、該ライン構成点を連結することで前記ラインデータを生成し、
前記ライン構成点の抽出は、既にライン構成点として抽出された計測点を除く前記セグメント点群を対象として実行される、
ことを特徴とする3次元モデル作成プログラム。
In a program for creating a three-dimensional model of a measurement object using position coordinates of a laser measurement point acquired by laser measurement
Position coordinates of the measurement point are coordinates defined in a three-dimensional coordinate system including a first axis, a second axis, and a third axis,
Measurement point readout processing for reading out position coordinates of the laser measurement point;
Configuration cross-section setting processing of setting a plurality of planes orthogonal to any one of three axes of the three-dimensional coordinate system as a configuration cross-section;
A segment point cloud setting process of extracting measurement points in the vicinity of each of the component cross sections and setting the extracted measurement points as segment point clouds related to the component cross sections;
Line data generation processing for generating one or more line data for each of the constituent cross sections based on the segment point group;
A function of causing a computer to execute a model creation process of creating a three-dimensional model of the measurement object based on a plurality of the line data;
The line data generation process uses one measurement point of the segment point group as a starting point, extracts the nearest points sequentially from the starting point as a line constituting point, and connects the line constituting points to the line data. Generate
The extraction of the line constituent points is performed on the segment point group excluding the measurement points already extracted as line constituent points.
A three-dimensional model creation program characterized by
レーザ計測により取得されたレーザ計測点の位置座標を用いて、計測対象物の3次元モデルを作成するプログラムにおいて、
計測点の位置座標は、第1軸、第2軸、及び第3軸からなる3次元座標系で規定される座標であり、
前記レーザ計測点の位置座標を読み出す計測点読み出し処理と、
前記3次元座標系の3軸のうち2又は3軸を選出し、選出されたそれぞれの軸と直交する複数の面を構成断面として設定する構成断面設定処理と、
それぞれの前記構成断面の近傍にある計測点を抽出するとともに、抽出された計測点を当該構成断面に係るセグメント点群として設定するセグメント点群設定処理と、
前記セグメント点群に基づいて、前記構成断面ごとに1又は2以上のラインデータを生成するラインデータ生成処理と、
異なる2又は3方向に配置された複数の前記ラインデータに基づいて、該計測対象物の3次元モデルを作成するモデル作成処理と、
をコンピュータに実行させる機能を備えた、ことを特徴とする3次元モデル作成プログラム。
In a program for creating a three-dimensional model of a measurement object using position coordinates of a laser measurement point acquired by laser measurement
Position coordinates of the measurement point are coordinates defined in a three-dimensional coordinate system including a first axis, a second axis, and a third axis,
Measurement point readout processing for reading out position coordinates of the laser measurement point;
Configuration cross-section setting processing of selecting two or three of the three axes of the three-dimensional coordinate system and setting a plurality of planes orthogonal to the selected axes as a configuration cross-section;
A segment point cloud setting process of extracting measurement points in the vicinity of each of the component cross sections and setting the extracted measurement points as segment point clouds related to the component cross sections;
Line data generation processing for generating one or more line data for each of the constituent cross sections based on the segment point group;
Model creation processing for creating a three-dimensional model of the measurement object based on a plurality of the line data arranged in two or three different directions ;
A three-dimensional model creation program characterized by having a function to make a computer execute.
前記ラインデータ生成処理は、前記セグメント点群のうち1の計測点を起点とし、該起点から順に最近点をライン構成点として抽出していくとともに、該ライン構成点を連結することで前記ラインデータを生成し、
前記ライン構成点の抽出は、既にライン構成点として抽出された計測点を除く前記セグメント点群を対象として実行される、
ことを特徴とする請求項2記載の3次元モデル作成プログラム。
The line data generation process uses one measurement point of the segment point group as a starting point, extracts the nearest points sequentially from the starting point as a line constituting point, and connects the line constituting points to the line data. Generate
The extraction of the line constituent points is performed on the segment point group excluding the measurement points already extracted as line constituent points.
The three-dimensional model creation program according to claim 2 , characterized in that:
前記ラインデータ生成処理は、前記セグメント点群から計算される回帰直線に基づいて前記ラインデータを生成する、
ことを特徴とする請求項2記載の3次元モデル作成プログラム。
The line data generation process generates the line data based on a regression line calculated from the segment point group.
The three-dimensional model creation program according to claim 2 , characterized in that:
JP2015087087A 2015-04-21 2015-04-21 3D model creation program Active JP6535898B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015087087A JP6535898B2 (en) 2015-04-21 2015-04-21 3D model creation program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015087087A JP6535898B2 (en) 2015-04-21 2015-04-21 3D model creation program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016205975A JP2016205975A (en) 2016-12-08
JP6535898B2 true JP6535898B2 (en) 2019-07-03

Family

ID=57487081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015087087A Active JP6535898B2 (en) 2015-04-21 2015-04-21 3D model creation program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6535898B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11281328A (en) * 1998-03-26 1999-10-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method of creating structure analysis model of wing and structure analyzing method and apparatus
JP4269782B2 (en) * 2003-05-29 2009-05-27 株式会社ニコン Position measuring method and apparatus, exposure method and apparatus, and program
NL1033219C2 (en) * 2007-01-12 2008-07-15 Road Ware B V Device for determining a transverse profile of a road surface.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016205975A (en) 2016-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6910511B2 (en) Laser measurement method, laser measurement sign, and coordinate calculation program
Stöcker et al. Quality assessment of combined IMU/GNSS data for direct georeferencing in the context of UAV-based mapping
CN102506824B (en) Method for generating digital orthophoto map (DOM) by urban low altitude unmanned aerial vehicle
KR101625486B1 (en) Map-based positioning system and method thereof
US20090154793A1 (en) Digital photogrammetric method and apparatus using intergrated modeling of different types of sensors
US20190072392A1 (en) System and method for self-geoposition unmanned aerial vehicle
US9367962B2 (en) Augmented image display using a camera and a position and orientation sensor
JP5339953B2 (en) 3D map correction apparatus and 3D map correction program
CN107917699B (en) Method for improving aerial three quality of mountain landform oblique photogrammetry
CN105953777B (en) A kind of large scale based on depth map tilts image plotting method
CN109146990B (en) Building outline calculation method
Ab Rahman et al. Volumetric calculation using low cost unmanned aerial vehicle (UAV) approach
CN108253942B (en) Method for improving oblique photography measurement space-three quality
JP5814620B2 (en) POSITION CORRECTION DATA GENERATION DEVICE, POSITION LOCATION DEVICE, POSITION CORRECTION DATA GENERATION DEVICE POSITION CORRECTION DATA GENERATION METHOD, POSITION POSITION DEVICE POSITION POSITIONING METHOD, POSITION CORRECTION DATA GENERATION PROGRAM, AND POSITION POSITION PROGRAM
CN111006645A (en) Unmanned aerial vehicle surveying and mapping method based on motion and structure reconstruction
JP6493988B2 (en) Error correction apparatus and error correction program in laser survey using a moving object
JP6535898B2 (en) 3D model creation program
Mozas-Calvache et al. Analysis and comparison of lines obtained from GNSS and UAV for large-scale maps
CN115018973A (en) Low-altitude unmanned-machine point cloud modeling precision target-free evaluation method
CN109816783B (en) Mapping method for realizing three-dimensional modeling by coordinate diffusion
Hariz et al. High-Resolution Mobile Mapping Platform using 15 mm Accuracy LiDAR and SPAN/TerraStar C-PRO Technologies
Lu et al. Gnss Satellite Visibility Analysis Based on 3d Spatial Information in Urban Areas
JP2021032656A (en) Method for evaluating tree in forest area, and boundary line survey method suited to specification of evaluation target area in this evaluation method
Rönnholm et al. A method for interactive orientation of digital images using backprojection of 3D data
Kulur et al. The Effect of Pixel Size on the Accuracy of Orthophoto Production

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180419

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190410

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190508

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6535898

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250