JP6556690B2 - 石垣の修復支援方法及び修復支援システム - Google Patents

Description

本発明は、石垣の修復支援方法及び石垣の修復支援システムに関し、特に、レーザスキャナを用いた石垣の修復支援方法及び修復支援システムに関する。

城郭や寺社等に設けられる石垣は、その多くが築造から数百年を経過しており、経年劣化による老朽化が進んでいる。このような石垣は、地震や台風等の自然災害によって崩れやすくなっており、特に文化価値の高い石垣が崩れた場合には、その外観においても正確な修復が求められる。

ここで、石垣の築造に用いられる石は、個々の形状が全て異なっているため、崩れ落ちた石を正確に復元するには、石垣が崩れ落ちる前の正確な施工管理図が必要となる。そこで昨今、様々な施工管理図の作成方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２１２１０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の施工管理図は、石垣の表層断面図や丁張りを復元するためのものであり、石垣の外観を構成する個々の石の形状や配置をも把握して石垣を修復するためのものではない。その為、特許文献１に記載の施工管理図では、石垣を構成する石の形状や配置を含む石垣の表面形状を正確に修復することが困難であった。特に文化価値の高い石垣は、その外観の美観をも含んで文化価値を有するものであり、外観を構成する石垣表面の個々の石の配置までも高精度に復元させることが好ましい。

本発明は、石垣の表面から崩れ落ちた石を石垣の表面に高精度に復元させる石垣の修復支援方法及び石垣の修復支援システムを提供することを目的とする。

本発明は、石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法であって、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得工程と、前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定工程と、を備える石垣の修復支援方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得工程を備え、前記配置特定工程では、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定することが好ましい。

また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、前記三次元石垣データ取得工程では、ＧＰＳアンテナを用いて、石垣を構成する各石の公共座標を取得して、三次元石垣データを取得することが好ましい。

また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、前記配置特定工程では、前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定することが好ましい。

また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法は、前記配置特定工程では、相対的に前記合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から崩れ落ちる前の石を更に選択することが好ましい。

また本発明は、石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムであって、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測すると共にＧＰＳアンテナで石が崩れ落ちる前の石垣を構成する各石の公共座標を取得して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部と、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部と、石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部と、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定部と、を備える石垣の修復支援システムを提供することにより、上記目的を達成したものである。

また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムは、前記配置特定部は、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定することが好ましい。

また、本発明の石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムは、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像、前記三次元露出部分データ及び崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を記録した配置データを記憶する記憶部を備えることが好ましい。

本発明の石垣の修復支援方法によれば、石垣の表面から崩れ落ちた石を石垣の表面に高精度に復元させる石垣の修復を行うことができる。また、本発明の石垣の修復支援システムによれば、石垣の表面から崩れ落ちた石を石垣の表面に高精度に復元させる石垣の修復を行うことができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る石垣の修復支援システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の好ましい一実施形態に係る石垣の修復支援方法のフローチャート図である。 図２に示す石垣の修復支援方法における配置特定のフローチャート図である。 本発明の好ましい一実施形態に係る石垣の修復支援方法及び修復支援システムにより修復される石垣の石が崩れ落ちる前の状態を示す斜視図である。 図４に示す石垣から崩れ落ちた石の一例を示す斜視図である。

図１〜図３に示す本発明の好ましい一実施形態に係る石垣１０の修復支援方法及び石垣１０の修復支援システム３０は、城郭や寺社等に設けられる図４に示すような石垣１０が自然災害等により崩れた場合に、その表面に露出していた石１０ａの配置状態を高精度に復元するための修復支援方法及びこれを行う修復支援システムとして採用されたものである。城郭や寺社等に設けられる石垣１０は、その多くが築造から数百年を経過しており、経年劣化による老朽化が進んでいるため、地震や台風等の自然災害によって崩れやすくなっている。このような石垣１０には文化価値の高いものも多く、自然災害等により崩れた場合には、表面に露出する石１０ａの精度の高い復元が求められる。一方で、このような石垣１０には、正確な施工管理図が存在しないものも多い。

本実施形態の石垣１０の修復支援方法及び石垣１０の修復支援システム３０では、例えば、図４に示す石垣１０に対して、図１〜図３に示すように、三次元レーザスキャナ２１を用いて石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予めレーザ計測しておく。そして、図５に示す崩れ落ちた個々の石１４を好ましくはカメラ２２で撮像して露出部分１５を特定し、特定した露出部分１５をレーザ計測して得られる三次元露出部分データと石垣１０の三次元石垣データと比較することで、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を元の位置に元の姿勢で復元させるための修復支援方法及び修復支援システム３０として採用されたものである。

そして、本実施形態の石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を復元させる石垣１０の修復支援方法は、図３〜図５に示すように、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予め三次元レーザスキャナ２１でレーザ計測しておき、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前に石垣１０の表面に露出していた露出部分１５を特定し、特定した露出部分１５を三次元レーザスキャナ２１でレーザ計測して露出部分１５の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得工程と、三次元石垣データと三次元露出部分データとを比較して、崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態を特定する配置特定工程と、を備えている。

また、本実施形態では、石垣１０の修復支援方法は、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予めカメラ２２で撮像しておき、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得工程を備え、前記配置特定工程では、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態を特定するようになっている。

さらに、本実施形態では、石垣１０の修復支援方法は、三次元石垣データ取得工程では、ＧＰＳアンテナ２３を用いて、石垣１０を構成する石１０ａの公共座標を取得して、三次元石垣データを取得するようになっている。

さらにまた、本実施形態では、石垣１０の修復支援方法は、配置特定工程では、三次元石垣データと三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石１０ａと崩れ落ちた後の石１４との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石１４から崩れ落ちる前の石１０ａを選択し、配置状態を特定するようになっている。

また、本実施形態では、石垣１０の修復支援方法は、配置特定工程では、相対的に合致率の高い複数の石１４を選択し、選択した石１４の中から崩れ落ちる前の石１０ａを更に選択するようになっている。

そして、本実施形態の石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を復元させる修復支援システム３０は、上述した石垣１０の修復支援方法に用いることが可能であり、図１、図４及び図５に示すように、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予め三次元レーザスキャナ２１でレーザ計測すると共にＧＰＳアンテナ２３で石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０を構成する各石１０ａの公共座標を取得して、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部３１と、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予めカメラ２２で撮像して、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部３２と、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前に石垣１０の表面に露出していた露出部分１５を特定し、特定した露出部分１５を前記三次元レーザスキャナ２１でレーザ計測して前記露出部分１５の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部３３と、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態を特定する配置特定部３４と、を備えている。

また、本実施形態では、石垣１０の修復支援システムは、前記配置特定部は、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定するようになっている。

さらに、本実施形態では、石垣１０の修復支援システムは、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像、前記三次元露出部分データ及び崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を記録した配置データを記憶する記憶部を備えている。

本実施形態では、石垣１０は、図４に示すように、様々な種類の石を積み上げて作られた壁や柵であり、城郭や寺社等に多く見られるものである。石垣の築造には、自然の石をそのまま積み上げる野面積み工法、一部に加工を施して積み上げる打込み接ぎ工法、及び全てに加工を施して積み上げる切込接ぎ工法等があり、それぞれにおいて異なる景観を有している。図４に示す石垣１０は、切込み接ぎ工法により築造されたものであり、表面に露出した石１０ａの目地が通るようにすることから、非常に高い精度が求められる。なお、石垣１０の表面とは、石垣１０の壁面の露出した部分を意味する。

本実施形態の石垣１０の修復支援方法は、図４に示す石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を高精度に復元する際に用いられる修復支援方法であり、石垣１０の修復支援システム３０を用いて実行することができるようになっている。石垣１０の修復支援方法を実行可能な石垣１０の修復支援システム３０は、図１に示すように、石垣１０の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部３１と、石垣１０の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部３２と、図５に示す崩れ落ちた石１４の露出部分１５の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部３３と、図５に示す崩れ落ちた石１４の図４に示す石垣１０での配置状態を特定する配置特定部３４と、各種取得データ等を記憶する記憶部３５とを備えている。

本実施形態の石垣１０の修復支援方法では、先ず、三次元石垣データ取得部３１が三次元レーザスキャナ２１を用いて、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予めレーザ計測し、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状の三次元石垣データを取得する（三次元基礎画像取得工程、ステップＳＴ１）。石垣１０の表面形状のレーザ計測は、石垣１０の配置状態を高精度に特定する観点から、石垣１０の正面から行うことが好ましい。また石垣１０の表面形状のレーザ計測は、石垣１０のエリア毎に部分的に行ってもよく、石垣１０の全体を広域に計測してもよい。石垣１０の全体を広域に計測する場合には、例えば、三次元レーザスキャナ２１を車両に搭載して、石垣１０に沿って車両を走行させながら、石垣１０の表面形状を石垣１０の正面からレーザ計測することが好ましい。

石垣１０の表面形状のレーザ計測に用いられる三次元レーザスキャナ２１は、石垣１０の任意の計測対象点に向けてレーザを照射し、石垣１０の任意の計測対象点にて反射して帰ってきたレーザをセンサで受光するまでの往復時間に基づいて、石垣１０の計測対象点までの距離を計測することができるようになっている。また三次元レーザスキャナ２１は、レーザを照射した位置からの照射角度を算出し、この角度情報及び距離から、石垣１０の計測対象点での任意の三次元座標も取得できるようになっている。このようにして三次元レーザスキャナ２１により得られるレーザ計測の出力値はポイントデータの集合となり、このポイントデータの集合を三次元石垣データ取得部３１が任意の三次元座標上に配置することで、任意の三次元座標上での石垣１０の表面形状の三次元点群データが得られる。尚、このときの任意の三次元座標の原点は、三次元レーザスキャナ２１がレーザを照射する点となる。

次いで、三次元石垣データ取得部３１は、ＧＰＳアンテナ２３を用いて石垣１０の三次元の公共座標を取得する。尚、三次元レーザスキャナ２１を車両に搭載して、石垣１０に沿って車両を走行させながら石垣１０の表面形状をレーザ計測する場合には、車両の進行方向及び向きを特定するために３台のＧＰＳアンテナ２３を用いることが好ましい。

三次元の公共座標を取得すると、三次元石垣データ取得部３１は、取得した三次元の公共座標上に上述のポイントデータの集合を配置して、石垣１０の公共の三次元位置情報の点群データ（三次元点群データ）を取得する。ＧＰＳアンテナ２３を用いて取得した三次元の公共座標上に三次元点群データを作成することで、三次元の任意座標上に三次元点群データを作成する場合と異なり、三次元点群データの長期保存が可能になる。本実施形態では、このようにして取得した三次元の公共座標上に配置された三次元点群データが、三次元石垣データ取得部３１が取得する石垣１０の表面形状の三次元石垣データとなる。

取得した三次元石垣データは、該データを取得した日付と共に記憶部３５に記憶される。また、記憶部３５に記憶された三次元石垣データは、記憶部３５に電気的に接続されたモニタ２４に表示できるようになっている。なお、記憶部３５としては、ハードウェアを用いる構成としてもよく、無線通信可能なクラウド上に設ける構成としてもよい。

三次元石垣データ取得部３１により取得される三次元石垣データは、三次元レーザスキャナ２１を用いて得られる三次元点群データにカラー情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を加えた三次元石垣データとしてもよい。三次元点群データにカラー情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を加えた三次元石垣データとすることで、例えば、石垣１０の表面形状における各石１０ａの識別が容易となる。また、三次元石垣データ取得部３１により取得される三次元石垣データは、三次元レーザスキャナ２１を用いて得られる三次元点群データにメッシュ（標高）を加えた三次元石垣データとしてもよい。三次元点群データにメッシュを加えた三次元石垣データとすることで、例えば、石垣１０の表面形状における各石１０ａの凹凸が判り易くなり、各石１０ａの識別が容易となる。

次いで、石垣１０の表面形状の三次元石垣データ（三次元点群データ）を取得すると、
二次元石垣画像取得部３２がカメラ２２を用いて、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状を予め撮像し、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０の表面形状の二次元石垣画像を取得する（二次元基礎画像取得工程、ステップＳＴ２）。石垣１０の表面形状の撮像は、石垣の配置状態を高精度に特定する観点から、石垣１０の正面から行うことが好ましい。また石垣１０の表面形状の撮像は、石垣１０のエリア毎に部分的に行ってもよく、石垣１０の全体を広域に撮像してもよい。石垣１０の全体を広域に撮像する場合には、例えば、カメラ２２を車両に搭載して、石垣１０に沿って車両を走行させながら、石垣１０の表面形状を石垣１０の正面から撮像することが好ましい。

二次元石垣画像を取得すると、二次元石垣画像取得部３２は、ＧＰＳアンテナ２３を用いて取得した三次元の公共座標を用いて、二次元石垣画像に二次元の座標データを反映ささせる。取得した二次元画像データは、該データを取得した日付と共に記憶部３５に記憶される。また、記憶部３５に記憶された二次元画像データは、記憶部３５に電気的に接続されたモニタ２４に表示できるようになっている。

次いで、石垣１０の表面形状の二次元石垣画像を取得すると、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４の、崩れ落ちる前に石垣１０の表面に露出していた露出部分１５を特定する。本実施形態では、露出部分データ取得部３３がカメラ２２を用いて、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を撮像し、崩れ落ちる前に石垣１０の表面に露出していた露出部分１５を特定する。そして、特定した露出部分１５を三次元レーザスキャナ２１でレーザ計測して露出部分１５の三次元露出データを取得する（露出部分データ取得工程、ステップＳＴ３）。

具体的には、露出部分データ取得部３３は、最初に図５に示す石垣１０から崩れ落ちた石１４をカメラ２２で撮像する。露出部分データ取得部３３は、次に、撮像した画像を用いて、石垣１０から崩れ落ちた石１４の、石垣１０から崩れ落ちる前に石垣１０の表面で露出していた露出部分１５を特定する。本実施形態では、露出部分データ取得部３３は、露出部分１５として露出面１５ａを特定する。露出部分データ取得部３３は、例えば、崩れ落ちた石１４の全ての面（矩形の場合は６面）をカメラ２２で撮像し、他の面（矩形の場合は他の５面）と異なる特徴を有する一面を露出面１５ａと推定し、これを露出面１５ａとしている。例えば、一面の色目が他の５面の色目と異なる場合（例えば、一面のみ色目が薄い）や、他の５面には土等の付着により凹凸が多い等の場合には、一面を露出面１５ａと推定することができ、露出部分データ取得部３３はこれを露出面１５ａと特定している。尚、露出部分データ取得部３３による露出面１５ａの特定は、一般的な画像処理技術を用いて撮像した画像の輪郭及び凹凸を抽出し、抽出した輪郭及び凹凸に基づいて行われる。

崩れ落ちた石１４の露出面１５ａを特定すると、露出部分データ取得部３３は、次に、三次元レーザスキャナ２１を用いて特定した露出面１５ａを三次元レーザスキャナ２１でレーザ計測し、露出面１５ａの三次元露出部分データ（三次元点群データ）を取得する。図２に示すように、露出部分データ取得部３３は、これを石垣１０の表面から崩れ落ちたすべての石１４について行う（ステップＳＴ４）。本実施形態では、この三次元点群データが、露出部分データ取得部３３が取得する崩れ落ちた石１４の露出面１５ａの三次元露出部分データとなる。

取得した三次元露出部分データは、該データを取得した日付と共に記憶部３５に記憶される。また、記憶部３５に記憶された三次元露出部分データは、記憶部３５に電気的に接続されたモニタ２４に表示できるようになっている。

次いで、露出面１５ａの三次元露出部分データを取得すると、配置特定部３４が、三次元石垣データ、二次元石垣画像及び三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石１４の、崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態を特定する（配置特定工程、ステップＳＴ５）。尚、崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態とは、崩れ落ちた石１４の石垣１０における位置（例えば、図４に示す位置１１ａ，１２ａ，１３ａ・・・）に加え、石垣１０の各位置での石１０ａの姿勢も含むものである。

配置特定部３４は、図３に示すように、最初に、取得した三次元石垣データを記憶部３５から抽出してモニタ２４に表示する（ステップＳＴ１０）。三次元石垣データをモニタ２４に表示すると、次に、配置特定部３４は、三次元石垣データ上の各石１０ａの輪郭に相当する部分（二次元形状）や突起や凹凸等に相当する部分（三次元形状）等の特徴部分を抽出する（ステップＳＴ１１）。次に、配置特定部３４は、図４に示すように、ステップＳＴ１１で抽出した輪郭に基づいて、三次元石垣データ上の石１０ａが崩れ落ちる前の各石１０ａの位置に符号を付する（ステップＳＴ１２）。つまり、配置特定部３４は、三次元石垣データ上の各石１０ａの位置に符号を付して各位置に符号を関連付けしておく。

次に、配置特定部３４は、取得した崩れ落ちた石１４の三次元露出部分データを記憶部３５から順に抽出し、モニタ２４に表示する（ステップＳＴ１３）。三次元露出部分データをモニタ２４に表示すると、次に、配置特定部３４は、三次元露出部分データから崩れ落ちた石１４の輪郭に相当する部分（二次元形状）や突起に相当する部分（三次元形状）等の特徴部分を複数抽出する（ステップＳＴ１４）。

次に、配置特定部３４は、ステップＳＴ１４で抽出した各三次元露出部分データの特徴部分と、ステップＳＴ１２で抽出した三次元石垣データ上の石１０ａが崩れ落ちる前の各石１０ａの位置における石の輪郭（形状）とを比較し、合致点を抽出する（ステップＳＴ１５）。このとき、配置特定部３４は、各三次元露出部分データにおける合致点の数に応じて合致率を演算し、モニタ２４に表示する。また比較は、図３に示す符号１１ａ，１２ａ，１３ａ・・・が付された位置毎に行う。これを全ての三次元露出部分データについて行う（ステップＳＴ１６）。

全ての三次元露出部分データについて三次元石垣データの各位置１１ａ，１２ａ，１３ａ・・・での特徴部分との合致点の演算が終了すると、次に、配置特定部３４は、相対的に合致率の高い三次元露出部分データを複数選択する。本実施形態では、配置特定部３４は、合致率が７０％以上のものを複数選択する（ステップＳＴ１７）。相対的に合致率の高い三次元露出部分データを選択すると、次に、配置特定部３４は、これらの合致率を更に詳細に演算し、これらの中から最も合致率の高い三次元露出部分データを選択し、これを当該位置に配置する石１０ａと推定する（ステップＳＴ１８）。

三次元石垣データ及び崩れ落ちた石１４の三次元露出部分データに基づいて該石１４の位置を推定すると、次に、配置特定部３４は、取得した二次元石垣画像を記憶部３５から抽出してモニタ２４に表示する（ステップＳＴ１９）。取得した二次元石垣画像を記憶部３５から抽出すると、次に、配置特定部３４は、三次元石垣データ及び崩れ落ちた石１４の三次元露出部分データと、二次元石垣画像とを比較して崩れ落ちた石１４の位置を特定する（ステップＳＴ２０）。このとき、二次元石垣画像については、一般的な画像処理により輪郭抽出を行っておく。そして、例えば、崩れ落ちた石１４の三次元露出部分データが位置する箇所と推定される位置に相当する二次元石垣画像における位置と、崩れ落ちた石１４の三次元露出部分データとを比較して合致率を演算する。合致率が所定の値（例えば、９０％以上）の場合、当該位置が三次元露出部分データの位置と特定する。これを全ての崩れ落ちた石１４の三次元露出部分データについて行う（ステップＳＴ２１）。

以上説明したように、本実施形態の石垣１０の修復支援方法によれば、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を石垣１０の表面に高精度に復元させる石垣１０の修復を行うことができる。即ち、本実施形態の石垣１０の修復支援方法は、石１０ａが崩れ落ちる前の石垣１０を三次元レーザスキャナ２１で予めレーザ計測して三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４の露出部分１５の三次元露出部分データを取得する三次元露出部分データ取得工程とを有し、配置特定工程で、三次元石垣データと三次元露出部分データとを比較しているので、より高精度な比較が可能となる。その為、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を石垣１０の表面に高精度に復元させることができる。

また、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得し、三次元石垣データ及び三次元露出部分データに更に二次元石垣画像を加えて比較することで、より高精度な比較が可能となり、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を石垣１０の表面に、より高精度に復元させることができる。

また、三次元石垣データと三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石１０ａと崩れ落ちた後の石１４との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石１４から崩れ落ちる前の石１０ａの位置を特定することで、更に高精度に復元させることができる。このとき、相対的に合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から更に崩れ落ちる前の石と推定される石を選択することで、例えば、短時間で石の選択の演算を行うことができるようになる。

また、本実施形態の石垣１０の修復支援システムによれば、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を石垣１０の表面に高精度に復元させる石垣１０の修復を行うことができる。即ち、本実施形態の石垣１０の修復支援システムは、三次元石垣データ取得部、二次元石垣画像取得部、露出部分データ取得部及び配置特定部を備えており、三次元石垣データ、二次元石垣画像及び三次元露出部分データを比較しているので、より高精度な比較が可能となり、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を石垣１０の表面に、より高精度に復元させることができる。

また修復支援方法と同様に、三次元石垣データと三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石１０ａと崩れ落ちた後の石１４との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石１４から崩れ落ちる前の石１０ａの位置を特定することで、更に高精度に復元させることができる。このとき、相対的に合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から更に崩れ落ちる前の石と推定される石を選択することで、例えば、短時間で石の選択の演算を行うことができるようになる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態に係る石垣の修復支援方法では、ＧＰＳアンテナ２３を用いて石垣１０の三次元の公共座標を取得し、取得した三次元の公共座標を用いた三次元石垣データを取得したが、三次元の任意の座標を用いて三次元石垣データを取得してもよい。

また本実施形態に係る石垣の修復支援方法では、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得し、二次元石垣画像を用いて崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態を特定したが、石垣１０の表面形状の三次元石垣データと崩れ落ちた石１４の露出部分１５の三次元露出部分データとで崩れ落ちた石１４の崩れ落ちる前の石垣１０での配置状態を特定してもよい。

また本実施形態に係る石垣の修復支援方法では、露出部分データ取得工程において、露出部分データ取得部３３がカメラ２２を用いて、石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４を撮像し、崩れ落ちる前に石垣１０の表面に露出していた露出部分１５を特定するが、例えば、ユーザが目視により石垣１０の表面から崩れ落ちた石１４の露出部分１５を特定してもよい。

１０ 石垣
１０ａ 石
１４ 崩れ落ちた石
１５ 露出部分
２１ 三次元レーザスキャナ
２２ カメラ
２３ ＧＰＳアンテナ
３０ 修復支援システム
３１ 三次元石垣データ取得部
３２ 二次元石垣画像取得部
３３ 露出部分データ取得部
３４ 配置特定部

Claims (8)

1. 石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援方法であって、
   石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得工程と、
   石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得工程と、
   前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定工程と、を備える石垣の修復支援方法。
2. 石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像しておき、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得工程を備え、
   前記配置特定工程では、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する、請求項１に記載の石垣の修復支援方法。
3. 前記三次元石垣データ取得工程では、ＧＰＳアンテナを用いて、石垣を構成する各石の公共座標を取得して、三次元石垣データを取得する、請求項１又は２に記載の石垣の修復支援方法。
4. 前記配置特定工程では、前記三次元石垣データと前記三次元露出部分データとを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定する、請求項１〜３に何れか１項に記載の石垣の修復支援方法。
5. 前記配置特定工程では、相対的に前記合致率の高い複数の石を選択し、選択した石の中から崩れ落ちる前の石を更に選択する、請求項４に記載の石垣の修復支援方法。
6. 石垣の表面から崩れ落ちた石を復元させる石垣の修復支援システムであって、
   石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予め三次元レーザスキャナでレーザ計測すると共にＧＰＳアンテナで石が崩れ落ちる前の石垣を構成する各石の公共座標を取得して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の三次元石垣データを取得する三次元石垣データ取得部と、
   石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状を予めカメラで撮像して、石が崩れ落ちる前の石垣の表面形状の二次元石垣画像を取得する二次元石垣画像取得部と、
   石垣の表面から崩れ落ちた石の崩れ落ちる前に石垣の表面に露出していた露出部分を特定し、特定した露出部分を前記三次元レーザスキャナでレーザ計測して前記露出部分の三次元露出部分データを取得する露出部分データ取得部と、
   前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを比較して、崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を特定する配置特定部と、
   を備える石垣の修復支援システム。
7. 前記配置特定部は、前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像及び前記三次元露出部分データを用いて、崩れ落ちる前の石と崩れ落ちた後の石との合致率を演算し、演算した合致率に基づいて、崩れ落ちた石から崩れ落ちる前の石を選択し、配置状態を特定する、請求項６に記載の石垣の修復支援システム。
8. 前記三次元石垣データ、前記二次元石垣画像、前記三次元露出部分データ及び崩れ落ちた石の崩れ落ちる前の石垣での配置状態を記録した配置データを記憶する記憶部を備える請求項６又は７に記載の石垣の修復支援システム。
   
   
   

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