JP6660496B2 - 測定装置、測定方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、照度の測定を行なう技術に関する。

例えば、車両のヘッドライトの性能を調べる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１５０９３号公報

車両のヘッドライドの性能を調べる方法として、車両の前方に複数の測定予定位置を設定し、各測定予定位置における照度を測定する方法がある。この場合、各測定予定位置を特定する作業が必要となる。測定予定位置は、三次元空間中に設定されているので、その位置を特定する作業は煩雑である。

このような背景において、本発明は、簡便な方法で三次元空間における照度の測定位置を決めることができる技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、照度計による照度の測定を行う候補となる測定予定位置の三次元位置と位置測定装置によって測定された前記照度計の三次元位置との関係を表示装置に表示するための制御を行う制御部を備えることを特徴とする測定装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部は、前記測定予定位置への方向と距離を表示する制御を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記測定予定位置と前記測定された前記照度計の三次元位置との間の距離が予め定めた値以下となった段階で報知表示を行う制御を行う報知制御部を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記照度計が測定する照明光の発生源を備えた対象物の点群位置データを取得する点群位置データ取得部と、前記測定予定位置と前記対象物との位置関係および前記点群位置データに基づいて作成された前記対象物の三次元モデルに基づき、前記対象物に対する前記位置測定装置の位置を算出する位置算出部とを備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記位置測定装置は、レーザスキャナの機能を有し、前記点群位置データは、前記レーザスキャナの機能によって得られることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記位置算出部は、前記対象物と前記三次元モデルの対応関係に基づき、前記対象物に対する前記位置測定装置の位置を算出することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記位置算出部は、前記対象物と前記三次元モデルの対応関係から前記三次元モデルを構成する複数の点の位置を求める処理と、該処理で求めた前記複数の点の座標に基づく後方交会法により前記位置測定装置の位置を求める処理とを行うことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、照度計による照度の測定を行う候補となる測定予定位置の三次元位置と位置測定装置によって測定された前記照度計の三次元位置との関係を表示装置に表示するための制御を行う制御ステップを備えることを特徴とする測定方法である。

請求項９に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに照度計による照度の測定を行う候補となる測定予定位置の三次元位置と位置測定装置によって測定された前記照度計の三次元位置との関係を表示装置に表示するための制御を行う制御ステップを実行させることを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、簡便な方法で三次元空間における照度計の測定位置を決めることができる。

照度の測定を行なう作業の概要を示す概念図である。 実施形態における位置測定装置のブロック図である。 実施形態における端末のブロック図である。 ＵＩ表示の一例を示す図である。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。 照度の測定を行う状況の一例を示す図である。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施形態における端末のブロック図である。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。 後方交会法の原理を示す図である。

１．第１の実施形態
（概要）
図１には、実施形態における照度の測定を行なう作業の概要が示されている。この例では、作業者１００が、測定ユニット２００を用いて予め定められた測定点における照度を測定する。図１には、作業者１００が測定ユニット２００および端末３００を持って移動し、３カ所において測定を行なう場合の例が概念的に示されている。

（ハードウェアの構成）
（測定ユニット）
測定ユニット２００は、棒状の支持ポール２０１、支持ポール２０１の先端に固定された反射プリズム２０２、反射プリズム２０２の上に固定された照度計２０３を備えている。支持ポール２０１は、伸縮が可能であり、反射プリズム２０２および照度計２０３の高さの位置を作業者が希望する位置に調整できる構造を有している。支持ポール２１０を伸縮させる機構は、作業者が手動で行う構造が採用されている。この伸縮を行う機構として、各種のアクチュエータや電動モータを用いることもできる。

反射プリズム２０２は、位置測定装置４００からの測定用レーザ光を位置測定装置４００に向けて反射する。照度計２０３は、電磁波測定器の一例であり、照明光の照度を測定する。照度計２０３は、作業者が手にする端末３００に接続されており、端末３００の操作により動作する。照度計２０３が測定した照度のデータは、端末３００に記憶される。照度計２０３は、水平面内の特定の方向に対して指向性を有している。支持ポール２０１を軸回りで回転させることで、照度計２０３の測定方向を調整できる。なお、端末３００を支持ポール２０１に取り付け、端末３００が測定ユニット２００と共に移動する構成も可能である。

（位置測定装置）
位置測定装置４００は、測定用レーザ光を周囲に向かって走査しつつ照射する。この測定用レーザ光が反射プリズム２０２に当たるとそこで反射され、その反射光が位置測定装置４００で受光される。位置測定装置４００は、測定用レーザ光の照射方向と伝搬時間とから位置測定装置４００からの反射プリズム２０２の方向と距離を算出する。この結果、位置測定装置４００に対する反射プリズム２０２の相対的な位置関係が判明する。ここで、位置測定装置４００の位置を予め定めておくことで、反射プリズム２０２の位置の情報が得られる。この例では、後述する車両のヘッドライトおよびテールライトの測定を行う想定フィールド（測定が行われる場所）における位置測定装置４００の位置を予め決めておく。例えば、上述した測定フィールドには当該測定フィールド内での位置が明確な基準点が一または複数設けられており、この基準点に位置測定装置４００を設置することで、当該測定フィールドにおける位置測定装置４００の位置を予め既知点とすることができる。なお、位置測定装置４００の位置を予め高精度ＧＮＳＳ装置等を用いて測定する方法も可能である。

図２に位置測定装置４００のブロック図を示す。位置測定装置４００は、測定光照射部４０１、反射光受光部４０２、スキャン制御部４０３、ターゲット方位取得部４０４、距離算出部４０５、ターゲット位置算出部４０６および通信部４０７を備えている。測定光照射部４０１は、距離測定用のレーザ光を周囲に向けて走査しつつ照射する。反射光受光部４０２は、ターゲット（図１の反射プリズム２０２）に当たり、そこで反射された測定光を受光する。測定光照射部４０１と反射光受光部４０２とは、回転が可能な架台に乗せられており、周囲をスキャンしつつ測定光の照射と反射光の受光が可能とされている。

スキャン制御部４０３は、上記の測定光のスキャンを制御する。例えば、スキャンのタイミング、スキャンの方向、測定用レーザ光の発光のタイミングの制御がスキャン制御部４０３によって行われる。ターゲット方位取得部４０４は、測定光の照射方向（反射光の入射方向）から、位置測定装置４００から見たターゲット（この場合は、反射プリズム２０２）の方向を取得する。この例では、ターゲット方位取得部４０４は、水平角と上下角（仰角または俯角）の角度データを取得する。距離算出部４０５は、測定光の飛翔時間（伝搬時間）と光速から位置測定装置４００からターゲットまでの距離を算出する。

ターゲット位置算出部４０６は、位置測定装置４００から見たターゲットの方向、および位置測定装置４００とターゲットの間の距離に基づき、位置測定装置４００に対するターゲットの位置を算出する。ここで、予め位置測定装置４００の測定フィールドにおける位置が判っていれば、ターゲット（図１の反射プリズム２０２）の測定フィールドにおける位置を知ることができる。

例えば、測定フィールドにおける位置測定装置４００の位置Ｐ_０（ｘ’ｙ’ｚ’）が既知であり、このデータが位置測定装置４００に入力されている場合を考える。この場合、位置測定装置４００の位置を原点とした三次元座標系における測定された反射プリズム２０２の位置をＰ_１（ｘｙｚ）とすると、測定フィールドにおける反射プリズム２０２の位置（座標）Ｐは、Ｐ＝Ｐ_０＋Ｐ_１により求まる。この処理もターゲット位置算出部４０６で行われる。なお、Ｐ_０の値を端末３００に入力させておき、上記のＰを求める演算を端末３００で行うことも可能である。

なお、位置測定装置４００の絶対位置が既知である場合、ターゲットの絶対位置を算出できる。またこの例では、反射プリズム２０２と照度計２０３とは近接して配置されており、反射プリズム２０２の位置を照度計２０３の位置とみなしている。

通信部４０７は、端末３００との間で無線通信を行う。無線通信の規格は特に限定されないが、例えばＷｉ−Ｆｉ、Bluetooth（登録商標）、各種の無線LAN、携帯電話網等の通信規格が利用される。通信部４０７は、ターゲット位置算出部４０６が算出したターゲット（図１の反射プリズム２０２）の位置に関するデータを端末３００に送信する。また、予め求めておいた（あるいは予め定まっている）位置測定装置４００の位置のデータが通信部４０７を介して位置測定装置４００に入力される。

（端末）
図１に戻り、作業者１００は、端末３００を携帯している。端末は、携帯型の汎用コンピュータとして利用可能な市販のタブレットであり、ＣＰＵ、メモリおよび各種のインターフェースを備えている。端末３００としては、汎用のコンピュータを利用する以外に専用の端末を用意し、それを用いてもよい。作業者１００は、端末３００を用いて照度の測定に係る作業を行う。

端末３００は、通信部３０１、測定予定位置データ受付部３０２、測定位置データ受付部３０３、位置判定部３０４、測定指示報知部３０５、ＧＵＩ制御部３０６および表示部３０７を備えている。この例では、通信部３０１および表示部３０７は、タブレットが備えたハードウェアが利用され、それ以外の機能部は、ソフトウェア的に構成されており、ＣＰＵにより特定のプログラムが実行されることでその動作が実現される。

図示する各機能部の少なくとも一部を専用の回路によって構成してもよい。例えば、図示する各機能部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成することができる。

各機能部を専用のハードウェアで構成するのか、ＣＰＵにおけるプログラムの実行によりソフトウェア的に構成するのかは、要求される演算速度、コスト、消費電力等を勘案して決定される。例えば、特定の機能部をＦＰＧＡで構成すれば、処理速度の上では優位であるが高コストとなる。他方で、ＣＰＵでプログラムを実行することで特定の機能部を実現する構成は、汎用のハードウェアを利用できるのでコスト的に優位となる。しかしながら、ＣＰＵで機能部を実現する場合、処理速度は、専用のハードウェアに比較して見劣りする。また、ＣＰＵで機能部を実現する場合、複雑な演算に対応できない場合もあり得る。なお、機能部を専用のハードウェアで構成することとソフトウェア的に構成することとは、上述した違いはあるが、特定の機能を実現するという観点からは、等価である。また、一つの回路で複数の機能部を実現する構成も可能である。

通信部３０１は、位置測定装置４００（図１および図２参照）および他の装置との間で通信を行う。通信の規格は、公知の各種のものを利用できる。測定予定位置データ受付部３０２は、照度の測定を行う候補となる予定位置である測定予定位置に係るデータを受け付ける。照度の測定を行う測定予定位置は、予め決められており、通信部３０１を介して端末３００に入力される。勿論、公知の記憶媒体（ＵＳＢメモリ等）を介して、測定予定位置のデータを端末３００に入力してもよい。なお、受け付けた測定予定位置のデータは、端末３００の図示しない記憶手段（半導体メモリ等）に記憶される。

測定位置データ受付部３０３は、位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２の測定位置のデータを受け付ける。この測定位置のデータは、通信部３０１で受信され、測定位置データ受付部３０３に送られる。

位置判定部３０４は、測定位置データ受付部３０３が受け付けた反射プリズム２０２の測定位置と、測定予定位置データ受付部３０２が受け付けた予め決められている測定予定位置とを比較し、測定位置と測定予定位置の差が予め定めた範囲以下であるか否かを判定する。測定指示報知部３０５は、位置判定部３０４が測定位置と測定予定位置の差が予め定めた範囲以下であると判定した場合に、照度の測定を作業者に促す報知に係る処理を行う。

ＧＵＩ制御部３０６は、後述するＧＵＩ(Graphical User Interface)の制御を行う。ＧＵＩの制御は、通常のタブレットが備える機能を利用して行われる。ＧＵＩ制御部により、後述するＵＩ(User Interface)表示の制御が行なわれる。表示部３０７は、端末３００が備える液晶表示装置である。表示部３０７は、タッチパネルセンサを備え、画面を用いた各種の操作が行なえる仕様となっている。この点は、市販されているタブレットの機能を利用している。

また、端末３００は、姿勢センサを備えており（外付けでもよい）、後述するキャリブレーションを行うことで、測定環境における端末３００の姿勢を取得する機能を有している。

（動作の概要）
位置測定装置４００は、ターゲットである図１の反射プリズム２０２の位置を測定し、その情報を端末３００に無線通信で送信する。端末３００は、予め定めた測定予定位置と位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２の測定位置とを比較し、その位置関係を算出する。また、反射プリズム２０２の測定予定位置と実際に測定した測定位置との位置関係が端末３００の表示部３０７にグラフィカルに表示される（図４参照）。

作業者は、この端末３００の表示部３０７に表示された図４に例示されるＵＩ画面を見て、測定ユニット２００と共に測定予定位置に近づく。そして、特定の条件が満足された場合に、照度の測定を促す報知が作業者に行われる。この報知を受け、作業者は、その位置で照度計２０３（図１参照）を用いた照度の測定を行う。この作業を測定予定位置毎に繰り返すことで、各測定予定位置における照度の測定が行われる。

（ＧＵＩ表示画面の一例）
図４に端末３００（図３参照）の表示部３０７に表示されるＧＵＩ画面（ＵＩ画面）の一例を示す。図４に示す画面を用いたＧＵＩの制御は、ＧＵＩ制御部３０６において行われる。図４（Ａ）には、その時点における反射プリズム２０２の位置を基準とした測定予定位置の方向（方位）、測定予定位置までの水平方向の距離、および垂直方向の距離が表示されている。図４の場合、その時点における反射プリズム２０２に位置から、右斜め前方４５°の方向に水平距離で１２ｍ、垂直方向に＋１．２ｍの位置に測定予定位置がある状態が示されている。なお、詳細は後述するが、端末３００は、姿勢センサを有し、図４の表示画面の向きを周囲環境に合った向きとなるように表示が制御されている。すなわち、端末３００の向きによらず、表示される矢印が常に測定予定位置の方向を向くように矢印の表示が制御されている。

図４（Ｂ）には、測定予定位置まで、Ｘ方向（右方向）に１．４５ｍ、Ｙ方向（前方向）に１．３８ｍ、高さ方向で後１．２ｍの位置まで反射プリズム２０２が近付いた状態が示されている。この場合、反射プリズム２０２をＸ方向（右方向）に１．４５ｍ、Ｙ方向（前方向）に１．３８ｍ動かし、更に鉛直上の方向に１．２ｍ動かすことで、反射プリズム２０２の位置が測定予定位置となる。なお、反射プリズム２０２と照度計２０３の位置は近接しており、両者は同一の三次元位置にあるとみなせるので、反射プリズム２０２を測定予定位置に動かすことで、測定予定位置での照度計２０３による照度の測定が可能となる。

図４（Ｃ）には、測定予定位置に対して、Ｘ方向（右方向）に０．５８ｍ、Ｙ方向（前方向）に０．５６ｍの位置まで近づいた状態が示されている。図４（Ｃ）には、水平面内では反射プリズム２０２の位置が７０ｃｍ以下の距離に近づいたが、鉛直方向の距離が測定予定位置まで１．２ｍ不足している状態が示されている。

この例では、測定予定位置から半径７０ｃｍ以内で照度の測定を行う仕様とされており、反射プリズム２０２の測定位置と測定予定位置との水平距離が７０ｃｍに近くなると、その旨が画面上で確認できるように画面上に半径７０ｃｍに相当する同心円が表示される。

図４（Ｄ）には、高さ方向で−０．１７ｍの位置まで反射プリズム２０２が近付いた状態が示されている。ここで、−０．１７ｍという表示は、測定予定位置が反射プリズム２０２よりも０．１７ｍ低い位置にあることを示している。この場合、反射プリズム２０２の高さ位置を０．１７ｍ下げると、反射プリズム２０２は測定予定位置の高さとなる。図４（Ｄ）には、水平方向の距離に加えて鉛直方向の距離も７０ｃｍ以内の範囲となった状態が示されている。この例では、反射プリズム２０２の測定予定位置と測定位置との距離が７０ｃｍ以下になると、画面の一部の色や濃淡の変化、点滅といった強調表示となり、その旨が作業者に報知される。この報知は、音響的なものを利用することもできる。図４（Ｄ）の例では、「測定」を指示するアイコンが強調表示された状態が示されている。この場合、作業者が画面上の強調表示された部分に触れると、照度の測定が照度計２０３によって行われる。

（処理の一例）
図５には、処理の手順の一例を示すフローチャートが示されている。図５の処理を実行するためのプログラムは、端末３００内のメモリに記憶されている。このプログラムは、適当な記憶媒体に記憶させ、そこから提供される形態であってもよい。これは、図５や図９の処理についても同じである。

ここでは、車両６００のライト（ヘッドライトとテールランプ）の照度を測定する例を説明する。図６には、車両６００の前方と後方の三次元空間中に格子状に複数の測定予定位置６０１が設定された状態が示されている。なお、ここでは車両として乗用車の例を示すが、トラックやバス、クレーン車等の特殊車両であってもよい。

図６に示す測定予定位置６０１の車両６００に対する相対位置関係、および測定予定位置の格子間隔は予め定められている。例えば、当該車両の設計時に測定予定位置が決められ、また各測定予定位置における照度の測定値の下限や範囲も予め定められている。ここでは、照度の例を説明するが、照明光の色度についての基準を定め、例えば各測定点における色度の範囲を予め定めることもできる。なお、図６の測定を行う測定フィールドは、野外でもよいし、室内であってもよい。

測定に先立ち、まず位置測定装置４００を既知の位置に設置する。次に、端末３００のキャリブレーションを行い端末３００が方位を測定できるようにする。この処理は、以下のようにして行われる。まず、端末３００に図６の測定が行われる測定フェールドの地図情報を入力する。そして、当該測定フィールドの複数の位置で端末３００の位置を、位置測定装置４００を用いて測定する。この処理では、反射プリズム２０２に端末３００を近接させ、端末３００の位置を測定する。各測定点における端末３００の姿勢は、端末３００が内蔵する姿勢センサによって判るので、上記の当該測定フィールドの地図情報と端末３００の姿勢との関係を取得する。この結果、図４の情報を端末３００の表示部３０７に表示させた際に、現場の状況にあった画面の向きが常に表示できるようになる。すなわち、端末３００の向きを変えても常に測定予定位置の方向が視覚的に把握できるように図４の表示が行われる。

以下、図５を参照して作業の手順の一例を説明する。まず、位置測定装置４００の位置データを端末３００に入力する（ステップＳ１０１）。上述したように、位置測定装置４００の測定フィールド上における設置位置は既知であり、その位置データが端末３００に入力される。次に、予め定めておいた図６に例示する測定予定位置のデータを端末４００に入力する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０１およびＳ１０２の処理が終了したら、端末３００を利用した作業者１００の測定点への誘導に係る処理が行なわれる（ステップＳ１０３）。ステップ１０３では、以下の処理が行なわれる。まず、端末上で図４に例示する処理に係るプログラムを起動すると、最初に到達すべき測定予定位置６０１（図６の格子点の一つ）が選択され、そこへの誘導を促すＵＩ画面表示（図４参照）が端末３００の表示部３０７に表示される。作業者１００は、図４に例示されるＵＩ表示を利用して、格子状に設定された測定予定位置６０１の一つに照度計２０３を誘導する。この作業は、作業者が端末３００を見ながら測定ユニット２００を手に持ち、徒歩で移動することで行われる。

例えば、最初に図４（Ａ）の表示が行われた場合、作業者は、表示された測定予定位置の方位と距離を把握し、当該測定予定位置に向かって徒歩で移動する。測定予定位置に近づくと、図４（Ｂ）に示すような、現在位置と測定予定位置との相対位置関係が視覚的に把握し易い表示画面に切り替わる。図４（Ｂ）の状態から更に測定予定位置に近づき、水平面内における反射プリズム２０２の位置が測定予定位置と見なせる範囲（この場合は、半径７０ｃｍの範囲）に入った状態が図４（Ｃ）に示されている。

図４（Ｃ）の状態から更に目標とする水平面内の位置に近づき、更に支持ポール２０１の長さを調整して反射プリズム２０２の高さ位置を調整した状態が図４（Ｄ）に示されている。図４（Ｄ）には、反射プリズム２０２の三次元位置が測定予定位置から半径７０ｃｍの範囲内に入り、その旨を作業者１００に報知する強調表示が行われている状態が示されている。この例では、測定の開始を指示する画面上のアイコンが点滅し、反射プリズム２０２（照度計２０３）が測定予定位置に到達し、照度の測定が可能な状態である旨を作業者１００に報知する画面表示が行われる。

この段階で作業者が端末３００を操作し、照度の測定を指示すると、照度計２０３による照度の測定が行われる（ステップＳ１０４）。測定された照度のデータは、端末３００内のメモリに設定された記憶ファイルに記憶される。この際、測定位置の座標データおよび測定時刻のデータと関連付けして照度のデータが記憶される（ステップＳ１０５）。なお、照度の測定においては、鉛直方向の測定と水平方向の測定を行う。鉛直方向の測定の場合は、照度計が車両を向くように照度計の向きを調整して測定し、水平方向の測定の場合は、照度計を天頂方向に調整して行う。

以上の処理を格子状に設定された各測定予定位置６０１において順次行うことで、各測定予定位置における照度のデータが得られる。

図７にステップＳ１０３に係る処理の一例を示す。この処理は、端末３００の位置判定部３０４において行われる。この処理では、まず測定予定位置Ｐ１の位置データを取得する（ステップＳ２０１）。次に、実際に測定した反射プリズム２０２の位置データＰ２を取得する（ステップＳ２０２）。次に、Ｐ１とＰ２の位置の差（Ｐ１とＰ２の距離）ΔＰを算出する（ステップＳ２０３）。

ΔＰを算出したら、ΔＰが予め定めた規定値（例えば７０ｃｍ）以下であるか否か、を判定する（ステップＳ２０４）。ΔＰが規定値以下であれば、報知処理を行い（ステップＳ２０５）、ΔＰが規定値以下でなければ、ステップＳ２０２以下の処理を繰り返す。

（優位性）
上記の例によれば、端末の表示部に測定すべき位置への誘導を促す表示が行われるので、照度計２０３の位置の特定に係る作業を効率化できる。

２．第２の実施形態
（初めに）
本実施形態は、第１の実施形態において、位置測定装置４００の位置のデータを取得する技術に関する。第１の実施形態では、最初に測定フィールドにおける位置測定装置４００の位置を決め、その位置データを取得する必要がある。位置測定装置４００の設置位置が予め決められている場合、第１の実施形態の方法で問題はないが、位置測定装置４００の設置位置が予め決められていない場合、位置決めのための作業が必要となる。本実施形態によれば、位置測定装置４００の位置を決める作業の負担が軽減される。

（構成）
本実施形態では、図３の端末３００の代わりに図８に示す端末３１０を利用する。端末３１０は、図３の端末３００に点群位置データ取得部３１１、三次元モデル作成部３１２、三次元モデルマッチング部３１３および位置測定装置の位置算出部３１４を追加した構成を有する。図８において、図３と共通する部分の機能は、図３の場合と同じである。また、機能部をソフトウェア的に構成するのか、専用のハードウェアで構成するのかに関する点も図３の場合と同じである。

この例では、図２の位置測定装置４００として、レーザスキャナの機能を有したものを用いる。この場合、測定光照射部４０１から照射されたレーザ光の対象物からの反射光が反射光受光部４０２で検出（受光）される。この動作を対象物の各点で行うことで、対象物の点群位置データが得られる。レーザスキャナについては、例えば特開２０１０−１５１６８２号公報に記載されている。

測定光照射部４０１から照射された測定光が反射光受光部４０２で受光されるまでの飛翔時間から測定点（測定光が当たった点）までの距離が判る。この測定点までの距離と測定光の照射方向から、位置測定装置４００に対する測定点の三次元空間内での相対位置が判る。具体的には、位置測定装置４００を原点とした三次元座標系における測定点の三次元位置が求まる。この測定は測定体対象物をスキャンしながら行われ、多数の点において行われる。この多数の測定点の位置情報の集まり（群）のことを点群位置データという。点群位置データは、対象物を点（測定点）の集まり（群）として取り扱ったデータである。点群位置データに基づき、対象物の各点を三次元空間中にプロットすることで、対象物を点の集まりとして把握した三次元モデルが得られる。

点群位置データ取得部３１１は、位置測定装置４００のレーザスキャナ機能を用いて測定した点群位置データを取得する。三次元モデル作成部３１２は、点群位置データ取得部３１１が取得した点群位置データに基づき、測定対象物の三次元モデルを作成する。この技術については、例えば特開２０１２−２３０５９４号公報、特開２０１４−３５７０２号公報等に記載されている。

この例では、測定対象物として図６の車両（乗用車）６００が選択される。この場合、図６の車両６００のヘッドライトおよびテールランプが電磁波発生源の一例であり、車両６００が電磁波の発生源を備えた対象物の一例となる。

三次元モデルマッチング部３１３は、予め用意されている車両６００の三次元モデル（第１の三次元モデル）と三次元モデル作成部３１２が作成した三次元モデル（第２の三次元モデル）とのマッチング（対応関係を求める処理）を行う。三次元モデルのマッチングに関しては、例えば国際公開番号ＷＯ２０１２／１４１２３５号公報、特開２０１４−３５７０２号公報、特開２０１５−４６１２８号公報、特願２０１５−１３３７３６号等に記載されている。

第１の三次元モデルは、車両６００の設計データから取得する。ここで、第１の三次元モデルと測定予定位置６０１との対応関係は予め取得されている。すなわち、測定予定位置６０１は、車両６００を基準として設定されるものであるので、その設定時に車両６００の三次元モデルとの対応関係を定めることができる。第２の三次元モデルは、位置測定装置４００が設置された位置から見える車両６００の三次元モデルである。

（動作）
この例では、位置測定装置４００の測定フィールドにおける位置を決める処理が以下のようにして行われる。図９に処理の手順の一例を示す。この処理では、まず、位置測定装置４００を測定フィールド内の適切な位置に設置する（図６（Ｂ）参照）。この際、位置測定装置４００から車両６００が見え、且つ、格子状に設定された測定予定位置６０１が見える位置に位置測定装置４００を設置する。この時点で位置測定装置４００の測定フィールドにおける位置は不明あるいは不明確であってもよい。この状態で以下の処理が開始される。

まず、位置測定装置４００のレーザスキャン機能を利用して、車両６００の点群位置データの取得を行う（ステップＳ３０１）。取得する点群位置データは、車両６００の見える範囲全でなくてもよく、その一部であってもよい。具体的には、まず位置測定装置４００を用いての車両３００のレーザスキャンを行い、車両３００に係る点群位置データを得る。この点群位置データは、位置測定装置４００から端末３００に送られ、端末３００の点群位置データ取得部３１１で受け付けられる。

点群位置データを得たら、この点群位置データに基づく三次元モデルを作成する（ステップＳ３０２）。この処理は、三次元モデル作成部３１２において行われる。この処理において、車両６００の三次モデル（第２の三次元モデル）が得られる。

車両６００の三次元モデルが得たら、予め入手しておいた車両６００の三次元モデル（第１の三次元モデル）とステップＳ３０２で作成した三次元モデル（第２の三次元モデル）とのマッチング（対応関係の特定）を行う（ステップＳ３０３）。この処理は、三次元モデルマッチング部３１３において行われる。

第１の三次元モデルと第２の三次元モデルとの対応関係を特定したら、後方交会法を用いて、位置測定装置４００の位置の算出を行う（ステップＳ３０４）。以下、ステップＳ３０４の詳細について説明する。

後方交会法の原理を図１０に示す。後方交会法とは、未知点から３つ以上の既知点へ向かう方向を観測して、それらの方向線の交点として未知点の位置を定める方法である。後方交会法としては、単写真標定、ＤＬＴ法（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）が挙げられる。交会法については、基礎測量学（電気書院：2010/4発行）182p,p184に記載されている。また、特開2013―186816号公報には交会法に関して具体的な計算方法の例が示されている。

例えば、図６の場合、点Ｐ_１〜Ｐ_３は、第１の三次元モデルおよび第２の三次元モデルの間で対応関係が取れた領域から選択される。この場合、この３点は、車両６００外観部分のどこかの点となる。ここで、第２の三次元モデルで考えた場合、未知点Ｏから点Ｐ_１〜Ｐ_３への方向線は、測定用のレーザ光の光路に相当する。したがって、点Ｐ_１〜Ｐ_３を得た際における測定用レーザ光の照射方向から、３本の方向線が得られる。そして、この３本の方向線の交点の座標を求めることで、点Ｐ_１〜Ｐ_３に対する点Ｏの相対位置が求まる。

ここで、第１の三次元モデルは、既知のデータ（例えば、車両６００の設計データ）から得ており、また第１の三次元モデルと格子状に設定された複数の測定予定位置６０１との相対位置関係は、予め定められており、この段階で既知である。よって、図１０のモデルにおいて点Ｐ_１〜Ｐ_３と点Ｏの相対位置関係が求まることで、複数の測定予定位置６０１と点Ｏの位置にある位置測定装置４００の相対位置関係が取得される。つまり、複数の測定予定位置６０１と位置測定装置４００の位置とを一つの座標系上で記述できるようになる。

また、測定予定位置６０１の格子間隔は予め定められているので、この格子間隔がスケールとなり、測定予定位置６０１と位置測定装置４００の位置とを記述する上記の座標系に実寸法が与えられる。この座標系は、図６の測定フィールドに固定され、測定予定位置６０１、車両６００の位置および位置測定装置４００の位置を記述するローカル座標系となる。

ステップＳ３０４の処理により、図６の測定フィールドにおける位置測定装置４００の位置が特定される。この状態において、第１の実施形態で説明した処理を行うことが可能となり、図６の測定フィールドにおける車両６００のライトの照度の測定が可能となる。

３．その他
照度に加えて、色度や波長分布特性等のデータの測定を行うこともできる。また、通信用の電磁波（例えば、無線ＬＡＮの電波）の測定、ガンマ線等の放射線の測定、視認できない紫外領域や赤外領域の光の測定、高圧送電線や高圧電気設備が発生する電磁波の測定といった技術に本発明を利用することができる。

測定ユニット２００に姿勢センサ固定し、その出力が端末３００に入力されるようにしてもよい。この場合、鉛直軸を回転軸として測定ユニット２００を回転させると照度計２０３の方向が図４の画面内に表示され、作業者１００はどの方向からの入射光の照度を測定できるかを把握できる。

測定の対象となるフィールドは、特に限定されず、何らかの作業を行う部屋、教室、講堂、イベント施設、図書館、各種の公共空間、商業施設、公共交通機関の室内等が選択可能である。

ステップＳ２０５において、照度の測定を作業者に促す報知処理を行わず、特定の条件を満たした段階で自動的に照度の測定が行われるようにしてもよい。

自律移動が可能な移動手段に測定ユニット２００を固定し、図４のＵＩ表示を行うための制御データを利用して当該移動手段の自律移動および支持ポール２０１の伸縮制御を行う構成も可能である。この場合、図４のＵＩ表示を行うための制御データを利用して当該移動手段の移動を制御する自律移動制御部および支持ポール２０１の伸縮を制御する伸縮制御部が端末３００内あるいは別装置として用意される。

図３および図８の一方または両方において、一部の機能部を端末３００（３１０）とは別の外部機器で実現してもよい。この場合、システムの発明として本発明を把握することができる。

Claims (9)

1. 照度計による照度の測定を行う候補となる測定予定位置の三次元位置と位置測定装置によって測定された前記照度計の三次元位置との関係を表示装置に表示するための制御を行う制御部を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記制御部は、前記測定予定位置への方向と距離を表示する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記測定予定位置と前記測定された前記照度計の三次元位置との間の距離が予め定めた値以下となった段階で報知表示を行う制御を行う報知制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
4. 前記照度計が測定する照明光の発生源を備えた対象物の点群位置データを取得する点群位置データ取得部と、
   前記測定予定位置と前記対象物との位置関係および前記点群位置データに基づいて作成された前記対象物の三次元モデルに基づき、前記対象物に対する前記位置測定装置の位置を算出する位置算出部と
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 前記位置測定装置は、レーザスキャナの機能を有し、
   前記点群位置データは、前記レーザスキャナの機能によって得られることを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
6. 前記位置算出部は、前記対象物と前記三次元モデルの対応関係に基づき、前記対象物に対する前記位置測定装置の位置を算出することを特徴とする請求項４または５に記載の測定装置。
7. 前記位置算出部は、
   前記対象物と前記三次元モデルの対応関係から前記三次元モデルを構成する複数の点の位置を求める処理と、
   該処理で求めた前記複数の点の座標に基づく後方交会法により前記位置測定装置の位置を求める処理と
   を行うことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
8. 照度計による照度の測定を行う候補となる測定予定位置の三次元位置と位置測定装置によって測定された前記照度計の三次元位置との関係を表示装置に表示するための制御を行う制御ステップを備えることを特徴とする測定方法。
9. コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
   コンピュータに
   照度計による照度の測定を行う候補となる測定予定位置の三次元位置と位置測定装置によって測定された前記照度計の三次元位置との関係を表示装置に表示するための制御を行う制御ステップを実行させることを特徴とするプログラム。
   

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