JP7173762B2 - 反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム - Google Patents

反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7173762B2
JP7173762B2 JP2018115949A JP2018115949A JP7173762B2 JP 7173762 B2 JP7173762 B2 JP 7173762B2 JP 2018115949 A JP2018115949 A JP 2018115949A JP 2018115949 A JP2018115949 A JP 2018115949A JP 7173762 B2 JP7173762 B2 JP 7173762B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
point cloud
data
missing
reflecting prism
cloud data
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
JP2018115949A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019219238A (ja
Inventor
陽 佐々木
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.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
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 Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Priority to JP2018115949A priority Critical patent/JP7173762B2/ja
Priority to EP19177242.5A priority patent/EP3584603A1/en
Priority to US16/435,608 priority patent/US11703588B2/en
Publication of JP2019219238A publication Critical patent/JP2019219238A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7173762B2 publication Critical patent/JP7173762B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/70Determining position or orientation of objects or cameras
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/60Type of objects
    • G06V20/64Three-dimensional objects
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10028Range image; Depth image; 3D point clouds
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V2201/00Indexing scheme relating to image or video recognition or understanding
    • G06V2201/12Acquisition of 3D measurements of objects
    • G06V2201/121Acquisition of 3D measurements of objects using special illumination

Description

本発明は、点群データを用いた測量の技術に関する。
測量対象(ターゲット)の点群データを得る装置として、レーザースキャナが知られている(例えば、特許文献1を参照)。また、特定の点までの距離または特定の点の位置を測定する測量装置が照射するレーザー光を反射するものとして、反射プリズムが知られている(例えば、特許文献2および3を参照)。
特許 第5466807号公報 特開2000-221032号公報 特開平07-306045号公報
測量対象(ターゲット)の点群データを得る装置であるレーザースキャナは、測量対象にレーザースキャン用パルスレーザー光を照射することにより、測量対象の概形を三次元座標情報が付与された点群データとして得ることで、三次元計測を実現している。しかし、反射プリズム等の光学的な反射体に対して、パルスレーザー光を照射すると、強い反射光が生じ、受光素子を飽和させてしまう場合がある。受光素子が飽和した場合、飽和時のみならず、その直後に測定する点群データまでもが欠測してしまう。そのため、点群データが欠測した箇所は、特徴的な鍵型形状となる。本発明は、光学的な反射体をレーザースキャンしたことによる欠測箇所が、特徴的な特定の形状(例えば鍵型形状)となることを利用し、光学的な反射体の位置を特定する測量方法の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、反射プリズムを備えた測定対象物に対するレーザースキャンにより得た点群データを受け付ける点群データ受付部と、前記点群データ受付部が受け付けた点群データから三次元点群モデルを作成する三次元点群モデル作成部と、前記三次元点群モデル作成部によって作成された三次元点群モデルのデータ欠測箇所を探索するデータ欠測箇所探索部と、前記データ欠測箇所探索部が探索したデータ欠測箇所の形状が予め定めた特定の形状であるかを判定するデータ欠測箇所判定部と、前記特定の形状であると判定された前記データ欠測箇所の三次元座標を前記反射プリズムの位置として算出する反射体位置算出部とを備え、前記特定の形状は、前記反射プリズムの光学中心の部分で相対的に大きく、その部分から前記レーザースキャンにおけるスキャン光のスキャン方向に沿って、前記光学中心の部分よりも相対的に幅が狭い細長く延長した鍵型形状を有する反射体位置算出装置である。
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、前記反射プリズムが立体形状の対象物の頂点の位置に設置されており、前記反射体位置算出部は、前記対象物の前記データ欠測箇所に隣接する前記対象物の面における前記点群データに基づき、前記頂点の三次元座標を前記反射プリズムの位置として算出することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記面が3面以上交差する点が前記反射プリズムの光学中心の位置として算出されることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、反射プリズムを備えた測定対象物に対するレーザースキャンにより得た点群データを受け付ける点群データ受付ステップと、前記点群データ受付ステップで受け付けた点群データから三次元点群モデルを作成する三次元点群モデル作成ステップと、前記三次元点群モデル作成ステップおいて作成された三次元点群モデルのデータ欠測箇所を探索するデータ欠測箇所探索ステップと、前記データ欠測箇所探索ステップにおいて探索されたデータ欠測箇所の形状が予め定めた特定の形状であるかを判定するデータ欠測箇所判定ステップと、前記特定の形状であると判定されたデータ欠測箇所の三次元座標を算出する反射体位置算出ステップとを有し、前記特定の形状は、前記反射プリズムの光学中心の部分で相対的に大きく、その部分から前記レーザースキャンにおけるスキャン光のスキャン方向に沿って、前記光学中心の部分よりも相対的に幅が狭い細長く延長した鍵型形状を有する反射体位置算出方法である。
請求項に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させる反射体位置算出用プログラムであって、コンピュータを反射プリズムを備えた測定対象物に対するレーザースキャンにより得た点群データを受け付ける点群データ受付部と、前記点群データ受付部が受け付けた点群データから三次元点群モデルを作成する三次元点群モデル作成部と、前記三次元点群モデル作成部によって作成された三次元点群モデルのデータ欠測箇所を探索するデータ欠測箇所探索部と、前記データ欠測箇所探索部が探索したデータ欠測箇所の形状が予め定めた特定の形状であるかを判定するデータ欠測箇所判定部と、前記特定の形状であると判定されたデータ欠測箇所の三次元座標を算出する反射体位置算出部とを備える反射体位置算出装置として機能させ、前記特定の形状は、前記反射プリズムの光学中心の部分で相対的に大きく、その部分から前記レーザースキャンにおけるスキャン光のスキャン方向に沿って、前記光学中心の部分よりも相対的に幅が狭い細長く延長した鍵型形状を有する反射体位置算出用プログラムである。
本発明によれば、レーザースキャナによる点群データの計測を行うことで、光学的な反射体の位置を特定することが可能となる。例えば、レーザースキャナによって、反射プリズムを有する測定対象の点群データ計測中に、データの欠測箇所があった場合、データの欠測箇所の形状から反射プリズムによるものか否かを判別することで、反射プリズムの位置を特定することができる。
実施形態の概念図である。 レーザースキャナのブロック図である。 反射体位置算出装置のブロック図である。 鍵型形状である点群データ欠測箇所の図である。 処理の一例を示すフローチャートである。 処理の一例を示すフローチャートである。 処理の一例を示すフローチャートである。
1.第1の実施形態
(概要)
本実施形態では、点群データ計測用のレーザースキャナが、光学的な反射体をレーザースキャンした場合に発生する特徴的な欠測箇所の形状から、光学的な反射体の存在を特定し、その位置を算出する技術を示す。ここでは、光学的な反射体を反射プリズムとして説明をする。
図1は、本実施形態の概念図である。図1には、レーザースキャナ100が測定対象物200をレーザースキャンし、得られた点群データから反射体位置算出装置300が処理を行う様子が示されている。ここで測定対象物200は、反射プリズム201を備える物体であって、レーザースキャナ100による測定対象である。
(レーザースキャナの構成)
レーザースキャナ100は、測定対象をパルスレーザー光の照射によってレーザースキャン(走査)し、その反射光を検出することで、測定対象の概形を三次元座標が付与された点群データとして得るものである。
図2には、図1に示すレーザースキャナ100のブロック図が示されている。レーザースキャナ100は、レーザースキャン制御部101、記憶部102、通信部103および制御信号受付部104を備える。
レーザースキャン制御部101は、レーザースキャナ100が測定対象の点群データを得るために行う動作の制御をする。記憶部102は、レーザースキャンにより得られた点群データ、レーザースキャナ100の動作に必要な制御プログラム、および各種のデータ等を記憶する。通信部103は、外部装置との間で信号の送受信を行うものであって、各種データの送受信を可能にするものである。外部信号制御部104は、通信部103が受信した外部装置からの信号(本実施形態においては、反射体位置算出装置300からのレーザースキャン実施命令および点群データ送信命令)を制御信号として受け付け、各機能部を動作させる。
なお、レーザースキャナに係る技術については、特開2010-151682号公報、特開2008-268004号公報、米国特許第8767190号公報等に記載されている。また、レーザースキャナとして、米国公開公報US2015/0293224号公報に記載されているような、スキャンを電子式に行う形態ものも採用可能である。
(測定対象物の構成)
測定対象物200は、レーザースキャナ100によってレーザースキャンされる対象であり、例えば測量用のターゲットである。本実施形態では、測定対象物200は、静止する物体であって、光学的な反射体として、反射プリズム201を備える。なお、本実施形態のような本発明の実施において、測定対象は静止していてもよいし、移動していてもよい。
本実施形態においては、測定対象物200は立方体(六面体)であり、この頂点の位置に反射プリズム201が固定されている。そして、上記頂点の位置と反射プリズム201の光学中心(反射中心)の位置が一致するように設定されている。なお、測定対象物200として、三角錐、四角錐、五角錐等の多面体を用い、その頂点の位置に反射プリズム201を配置する構成も可能である。この場合も多面体の当該頂点の位置と反射プリズム201の光学中心の位置を一致させる。
(反射体位置算出装置の構成)
反射体位置算出装置300は、レーザースキャナ100の行うレーザースキャンによって得られる点群データから光学的な反射体である反射プリズムの位置を算出するものである。また、反射体位置算出装置300は、各種のCPU(Central Processing Unit)、メモリ、およびインターフェースから構成されるものであって、汎用のコンピュータやタブレットの一部として構成されるものであっても、専用の装置として構成されるものであってもよい。
図3には、図1に示す反射体位置算出装置300のブロック図が示されている。反射体位置算出装置300は、点群データ受付部301、三次元点群モデル作成部302、データ欠測箇所探索部303、データ欠測箇所判定部304、反射体位置算出部305、記憶部306、通信部307およびレーザースキャナ制御部308を備える。
反射体位置算出装置300の各機能部は、例えば、CPU、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)に代表されるPLD(Programmable Logic Device)などの電子回路により構成される。また、一部の機能を専用のハードウェアで構成し、他の一部を汎用のマイコンにより構成することも可能である。
そして、反射体位置算出装置300の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。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は、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、反射体位置算出装置300は、レーザースキャナ100に備えられる装置(反射体位置算出装置300を機能部として構成する場合も含む)であってもよいし、レーザースキャナ100とは別個の装置としてよい。どちらの場合であっても、本発明の実施を妨げない。
点群データ受付部301は、レーザースキャナ100から測定対象物200の点群データを受け付ける。三次元点群モデル作成部302は、点群データ受付部301が受け付けた点群データから、測定対象物200の三次元点群モデルを作成する。なお、ここで作成される三次元点群モデルは、点群データを結合させた多面体として作成される。
データ欠測箇所探索部303は、三次元点群モデル作成部302が作成した三次元点群モデルのデータ欠測箇所を探索する。データ欠測箇所判定部304は、データ欠測箇所探索部303が探索したデータ欠測箇所に対して、その形状が反射プリズム201からの反射光に起因する鍵型形状であるかを判定する。
なお、鍵型形状である点群データ欠測箇所の一例を図4に示す。図4は、本実施形態において測定対象とされる測定対象物200をレーザースキャンした場合のデータ欠測箇所の形状を示している。図4に示すように、反射プリズム201が存在する場所に加えて、反射プリズム201の中心部を通過した以降の点群データが欠測している。これは、反射プリズム201の中心部に存在する光学的中心をレーザースキャンしたためである。光学的な中心は、光の屈折による見かけのプリズム中心位置であって、その反射光が最も強くなる箇所である。そのため、光学的中心付近をレーザースキャンすると、受光素子が飽和し、回復までの時間が発生するため、反射プリズム201が存在する場所のみならず、その後の点群データも欠測する。したがって、点群データ欠測箇所は、反射プリズム201が存在する場所に加え、反射プリズム201の中心部の下部分となり、この点群データ欠測箇所形状は鍵型形状となる。
ここでは、反射プリズム201からの反射光に起因する点群データの欠測(欠落)が鍵型の形状で発生する場合を示したが、受光素子の種類や動作条件、反射プリズムの種類、レーザースキャンの方式や速度等によって、鍵型でない場合も有り得る。例えば、矩形状、逆三角形状、紡錘型等の形状で点群データの欠測が生じる場合も有り得る。よって、予め使用する反射体とレーザースキャンの組み合わせ生じる点群データ欠測箇所の形状を調べ、特定しておく。
反射体位置算出部305は、データ欠測箇所判定部304が鍵型形状であると判定したデータ欠測箇所の三次元座標を算出する。データ欠測箇所の三次元座標の算出は、データが欠測していない周囲の点群データ(1面あたり最低3点)から連立方程式を3式以上作成し、その連立方程式を解くことで各面の平面の方程式を求める。そして、この各面の平面の方程式を連立方程式として解いて、共通する(x、y、z)を求めることで三次元座標を求めることで行うことができる。ここで算出されたデータ欠測箇所の三次元座標は、反射プリズム等の光学的な反射体の座標となる。
本実施形態のように、測定対象物200は立方体(六面体)であり、反射プリズム201の光学的中心と測定対象物200の頂点の位置は一致させてある場合は、測定対象物200の頂点部分を中心として点群データが欠測する。よって、この場合は、点群データが欠側した鍵型形状の部分周囲の3面の平面の方程式を求め、この3つの面の交点を求めることで、反射プリズム201の光学的中心の三次元座標が算出される。
なお、反射体位置算出部305が、データ欠測箇所判定部304が鍵型形状であると判定したデータ欠測箇所の三次元座標を算出する方法としては、上記の平面の方程式を使って算出する方法に限定されない。例えば、点群データの欠測箇所付近に存在する正常に計測された点群データを、欠測した点群データの最外部に位置する点として複数仮定し、仮定された複数の点の位置関係より、反射プリズム等の光学的中心を算出してもよい。また、この方法に平面の方程式を併用してもよい。
さらに、反射体位置算出部305は、反射プリズム等の光学的中心の位置を厳密に算出せずに、概算で算出することも考えられる。この場合、反射体位置算出装置300は、他の装置(例えば、トータルステーション)に、光学的な反射体の概算位置の情報を与える。そして、光学的な反射体の概算位置の情報を得た装置は、その情報に基づいた処理(例えば、反射プリズムの概算位置を中心に行う精密な計測)を行うことができる。
反射体位置算出装置300は、記憶部306および通信部307を備える。記憶部306は、レーザースキャナ100から受け付けた点群データ、反射体位置算出装置300の動作に必要な制御プログラム、および各種のデータ等を記憶する。通信部307は、外部装置との間で信号の送受信を行うものであって、各種データの送受信を可能にするものである。
レーザースキャナ制御部308は、レーザースキャナ100の各機能部を動作させる制御信号を生成することで、レーザースキャナ100を制御する。例えば、レーザースキャナ制御部308は、レーザースキャナ100にレーザースキャン実施や点群データの送信等を行わせる制御信号を生成する。
(処理の一例)
本実施形態において、反射体位置算出装置300が行う処理の一例を図5に示す。ここでは、レーザースキャナ100により、反射プリズム201を備える測定対象物200のレーザースキャンが行われ、その点群データが既に得られているものとする。また、測定対象物200の頂点の位置に反射プリズム201の光学的中心が一致するように、反射プリズム201が固定されているものとする。
まず、反射体位置算出装置300は、点群データ受付部301により、レーザースキャナ100から測定対象物200の点群データを受け付ける(ステップS101)。なお、レーザースキャナ100にレーザースキャンの実施や点群データを送信させることは、レーザースキャナ制御部308の機能によって実施可能である。
次に、三次元点群モデル作成部302により、ステップS101で受け付けた測定対象物200の点群データから三次元点群モデルを作成する(ステップS102)。次に、データ欠測箇所探索部303により、ステップS102で作成された測定対象物200の三次元点群モデルから点群データが欠測している箇所を探索する(ステップS103)。
次に、データ欠測箇所判定部304により、ステップS103で探索された点群データ欠測箇所の形状が鍵型形状であるかを判定する(ステップS104)。最後に、反射体位置算出部305により、ステップS104で鍵型形状であることが確認された点群データ欠測箇所の三次元座標(反射プリズム201の三次元座標)を求め(ステップS105)、処理を終了する。
上記ステップS105では、点群データの欠測箇所の周囲の点群データから、測定対象物200に備えられる反射プリズム201が配置された頂点の位置の座標が算出され、反射プリズム201の光学的中心の位置データが得られる。
(変形例1)
上述の処理(ステップS101~105)では、測定対象物200が反射プリズム201を備えることを前提として説明した。しかし、測定対象物200が反射プリズム201を備えていない場合や点群データ取得範囲に測定対象物200がない場合も、有り得る。それらの場合の処理の一例を図6に示す。図6に示すように、ステップS103において、点群データの欠測箇所が見つからなければ、データ欠測箇所探索部303は、点群データ取得範囲には反射プリズムが存在しないと結論付けて、処理を終える。また、ステップS103において、反射プリズム201の存在以外の要因によって、点群データの欠測箇所が探索できたとしても、ステップS104において、その欠測箇所の形状が鍵型形状でなければ、反射プリズム201の存在以外の要因によって、点群データの欠測箇所が発生しており、データ欠測箇所判定部304は、点群データ取得範囲には反射プリズムが存在しないと結論付けて、処理を終える。
なお、測定対象物200が反射プリズム201を備えていても、その他の要因により、点群データの欠測箇所がなかった場合や点群データの欠測箇所が鍵型形状となっていなかった場合にも、本変形例の処理を行うことが考えられる。
(変形例2)
本変形例における処理の一例を図7に示す。本変形例は、図7に示すように、ステップS103およびステップS104において、計測した点群データ取得範囲に反射プリズム201が存在しないとされた場合、反射体位置算出装置300は、レーザースキャナ制御部308により、レーザースキャナ100に計測した点群データ取得範囲以外の点群データ取得範囲があるか照会する。そして、計測した点群データ取得範囲以外の点群データ取得範囲があれば、レーザースキャナ100に点群データ取得範囲を変更させた上で、レーザースキャンさせ(ステップS106)、再度ステップS101からやり直す処理となる。また、計測した点群データ取得範囲以外の点群データ取得範囲がなければ、点群データ取得範囲には反射プリズムが存在しないと結論付けて、処理を終える。
上述のように、レーザースキャナ100に対する、点群データ取得範囲の照会、点群データ取得範囲の変更、およびレーザースキャンさせるには、レーザースキャナ制御部308の機能によって実施できる。つまり、レーザースキャナ制御部308は、レーザースキャナ100に対して、点群データ取得範囲の照会、点群データ取得範囲の変更およびレーザースキャンの実施をさせる制御信号を生成し、通信部307よりレーザースキャナ100へ送信することで、レーザースキャナ100に応答または実施させる。ここで、レーザースキャナ100に点群データ取得範囲を変更させる方法としては、例えば、パルスレーザー光の照射距離を変更させることが考えられる。
本変形例の処理を採用することで、光学的な反射体の位置がまったく不明な状態であっても、探索することができるようになる。また、点群データ取得範囲を変更しても、反射プリズムが見つけられなかった場合は、変形例1同様の処理を行ってもよい。
2.第2の実施形態
第1の実施形態によれば、レーザースキャン時における点群データの欠測に基づき、反射プリズム201の存在を推定できる。このことを利用して本実施形態では、反射プリズム201の再レーザースキャンを行い、反射プリズム201の点群データを取得する。以下、処理の一例を説明する。
本実施形態では、図5のステップS104において、所定の形状の点群データの欠測箇所があった場合に、レーザースキャナ100から見たその方向を取得する。これにより、反射プリズム201の概略の方向が推定される。
点群データの欠測から反射プリズム201の方向を推定したら、その方向に狙いを絞っての再レーザースキャンを行う。この際、照射強度を弱めて、あるいは受光経路に減光フィルターを挿入した状態で、上記の点群データの欠測が生じた方向を中心に範囲を狭めた再度のレーザースキャンを行う。この再度のレーザースキャンにより、反射プリズム201に係る点群データを得る。
この方法によれば、測定対象物200がなく、反射プリズム201を単体で用いた場合にも対応できる。
3.第3の実施形態
本実施形態は、点群データの欠測を検出する他の技術に関する。本実施形態では、対象物から反射したレーザースキャン光の受光素子として、フォトダイオードを用いる。この場合、光を受けると、受光素子であるフォトダイオードに光電流が流れ、それにより受光が検出される。
この際、フォトダイオードの出力を監視することで、反射プリズム等の光学的な反射体からの反射光に起因する点群データの欠測を判定できる。すなわち、光学的な反射体から反射したレーザースキャン光があると、フォトダイオードがオーバーロードとなり、光入射に対応した光電流が得られなくなる。この状態を検出することで、光学的な反射体からの強い反射光に起因する点群データの欠測の状態を判別できる。この手法は、単独で用いることもできるし、点群データの欠測箇所の形状を判定する技術に組み合わせて用いることもできる。
4.その他
本発明は、レーザースキャナとトータルステーションを複合化した測量装置に備えることで、光学的な反射体を備える移動体(例えば、UAV)を自動視準および追尾することにおいても、利用することができる。
(優位性)
本発明の優位性は、レーザースキャナによるレーザースキャンにより、光学的な反射体の三次元座標を特定可能となることが挙げられる。これにより、点群データ計測のためのレーザースキャンと同時に光学的な反射体の位置が得られる。
本発明は、点群データを用いた測量技術に利用可能である。

Claims (5)

  1. 反射プリズムを備えた測定対象物に対するレーザースキャンにより得た点群データを受け付ける点群データ受付部と、
    前記点群データ受付部が受け付けた点群データから三次元点群モデルを作成する三次元点群モデル作成部と、
    前記三次元点群モデル作成部によって作成された三次元点群モデルのデータ欠測箇所を探索するデータ欠測箇所探索部と、
    前記データ欠測箇所探索部が探索したデータ欠測箇所の形状が予め定めた特定の形状であるかを判定するデータ欠測箇所判定部と、
    前記特定の形状であると判定された前記データ欠測箇所の三次元座標を前記反射プリズムの位置として算出する反射体位置算出部と
    を備え、
    前記特定の形状は、前記反射プリズムの光学中心の部分で相対的に大きく、その部分から前記レーザースキャンにおけるスキャン光のスキャン方向に沿って、前記光学中心の部分よりも相対的に幅が狭い細長く延長した鍵型形状を有する反射体位置算出装置。
  2. 前記反射プリズムが立体形状の対象物の頂点の位置に設置されており、
    前記反射体位置算出部は、前記対象物の前記データ欠測箇所に隣接する前記対象物の面における前記点群データに基づき、前記頂点の三次元座標を前記反射プリズムの位置として算出する請求項1に記載の反射体位置算出装置。
  3. 前記面が3面以上交差する点が前記反射プリズムの光学中心の位置として算出される請求項2に記載の反射体位置算出装置。
  4. 反射プリズムを備えた測定対象物に対するレーザースキャンにより得た点群データを受け付ける点群データ受付ステップと、
    前記点群データ受付ステップで受け付けた点群データから三次元点群モデルを作成する三次元点群モデル作成ステップと、
    前記三次元点群モデル作成ステップおいて作成された三次元点群モデルのデータ欠測箇所を探索するデータ欠測箇所探索ステップと、
    前記データ欠測箇所探索ステップにおいて探索されたデータ欠測箇所の形状が予め定めた特定の形状であるかを判定するデータ欠測箇所判定ステップと、
    前記特定の形状であると判定されたデータ欠測箇所の三次元座標を算出する反射体位置算出ステップとを有し、
    前記特定の形状は、前記反射プリズムの光学中心の部分で相対的に大きく、その部分から前記レーザースキャンにおけるスキャン光のスキャン方向に沿って、前記光学中心の部分よりも相対的に幅が狭い細長く延長した鍵型形状を有する反射体位置算出方法。
  5. コンピュータに読み取らせて実行させる反射体位置算出用プログラムであって、
    コンピュータを
    反射プリズムを備えた測定対象物に対するレーザースキャンにより得た点群データを受け付ける点群データ受付部と、
    前記点群データ受付部が受け付けた点群データから三次元点群モデルを作成する三次元
    点群モデル作成部と、
    前記三次元点群モデル作成部によって作成された三次元点群モデルのデータ欠測箇所を
    探索するデータ欠測箇所探索部と、
    前記データ欠測箇所探索部が探索したデータ欠測箇所の形状が予め定めた特定の形状で
    あるかを判定するデータ欠測箇所判定部と、
    前記特定の形状であると判定されたデータ欠測箇所の三次元座標を算出する反射体位置
    算出部と
    を備える反射体位置算出装置として機能させ、
    前記特定の形状は、前記反射プリズムの光学中心の部分で相対的に大きく、その部分から前記レーザースキャンにおけるスキャン光のスキャン方向に沿って、前記光学中心の部分よりも相対的に幅が狭い細長く延長した鍵型形状を有する反射体位置算出用プログラム。
JP2018115949A 2018-06-19 2018-06-19 反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム Active JP7173762B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018115949A JP7173762B2 (ja) 2018-06-19 2018-06-19 反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム
EP19177242.5A EP3584603A1 (en) 2018-06-19 2019-05-29 Reflection object position calculating device, reflection object position calculating method, and reflection object position calculating program
US16/435,608 US11703588B2 (en) 2018-06-19 2019-06-10 Reflection object position calculating device, reflection object position calculating method, and reflection object position calculating program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018115949A JP7173762B2 (ja) 2018-06-19 2018-06-19 反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019219238A JP2019219238A (ja) 2019-12-26
JP7173762B2 true JP7173762B2 (ja) 2022-11-16

Family

ID=66676349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018115949A Active JP7173762B2 (ja) 2018-06-19 2018-06-19 反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11703588B2 (ja)
EP (1) EP3584603A1 (ja)
JP (1) JP7173762B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180068411A (ko) * 2016-12-14 2018-06-22 삼성전자주식회사 무인 비행 전자 장치의 운행 제어 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
EP3985615A4 (en) * 2019-06-14 2022-08-10 FUJIFILM Corporation DEVICE, METHOD AND PROGRAM FOR PROCESSING POINT CLOUD DATA
CN111784766A (zh) * 2020-06-08 2020-10-16 易思维(杭州)科技有限公司 一种含螺纹目标物位姿的计算方法
CN113702985B (zh) * 2021-06-28 2024-04-02 盎锐(杭州)信息科技有限公司 用于实测实量的测量方法及激光雷达

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009204449A (ja) 2008-02-28 2009-09-10 Topcon Corp ターゲット及びこれを用いた三次元形状測定装置
JP2012033119A (ja) 2010-08-03 2012-02-16 Hitachi Ltd 3次元環境生成システム
JP2013124972A (ja) 2011-12-15 2013-06-24 Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd 位置推定装置及び方法、並びにテレビジョン受信機
JP2014106543A (ja) 2012-11-22 2014-06-09 Canon Inc 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
JP2015206651A (ja) 2014-04-18 2015-11-19 浜松ホトニクス株式会社 距離計測方法及び距離計測システム

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07306045A (ja) 1994-05-13 1995-11-21 Asahi Optical Co Ltd 反射プリズムユニットのターゲット
JPH09218021A (ja) * 1996-02-14 1997-08-19 Topy Ind Ltd カラー識別ターゲット
US5831719A (en) * 1996-04-12 1998-11-03 Holometrics, Inc. Laser scanning system
CA2349610C (en) * 1998-11-12 2005-10-04 Housing Kousan Co., Ltd. Dome constructing method
JP4112726B2 (ja) 1999-02-02 2008-07-02 株式会社ソキア 測量装置
US7068825B2 (en) * 1999-03-08 2006-06-27 Orametrix, Inc. Scanning system and calibration method for capturing precise three-dimensional information of objects
US7013191B2 (en) * 1999-11-30 2006-03-14 Orametrix, Inc. Interactive orthodontic care system based on intra-oral scanning of teeth
JP4719461B2 (ja) * 2004-12-28 2011-07-06 Sriスポーツ株式会社 ゴルフボール
JP5466807B2 (ja) 2006-09-26 2014-04-09 株式会社トプコン レーザスキャナ
JP5263804B2 (ja) 2007-04-20 2013-08-14 株式会社トプコン 多点測定方法及び測量装置
US7995055B1 (en) * 2007-05-25 2011-08-09 Google Inc. Classifying objects in a scene
JP5688876B2 (ja) 2008-12-25 2015-03-25 株式会社トプコン レーザスキャナ測定システムの較正方法
EP2388615B1 (en) 2010-05-17 2020-03-18 Velodyne LiDAR, Inc. High definition lidar system
US9699375B2 (en) * 2013-04-05 2017-07-04 Nokia Technology Oy Method and apparatus for determining camera location information and/or camera pose information according to a global coordinate system
US10132928B2 (en) 2013-05-09 2018-11-20 Quanergy Systems, Inc. Solid state optical phased array lidar and method of using same
US20160341541A1 (en) * 2013-12-11 2016-11-24 Faro Technologies, Inc. Spherically mounted retroreflector and method to minimize measurement error
US20160012646A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Perfetch, Llc Systems and methods for constructing a three dimensional (3d) color representation of an object
US10311648B2 (en) * 2016-06-22 2019-06-04 Aquifi, Inc. Systems and methods for scanning three-dimensional objects
JP6788537B2 (ja) * 2017-03-28 2020-11-25 本田技研工業株式会社 レーザ式測距装置を使用した物体エッジの検出方法
WO2019075276A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Aquifi, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR IDENTIFYING OBJECT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009204449A (ja) 2008-02-28 2009-09-10 Topcon Corp ターゲット及びこれを用いた三次元形状測定装置
JP2012033119A (ja) 2010-08-03 2012-02-16 Hitachi Ltd 3次元環境生成システム
JP2013124972A (ja) 2011-12-15 2013-06-24 Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd 位置推定装置及び方法、並びにテレビジョン受信機
JP2014106543A (ja) 2012-11-22 2014-06-09 Canon Inc 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
JP2015206651A (ja) 2014-04-18 2015-11-19 浜松ホトニクス株式会社 距離計測方法及び距離計測システム

Also Published As

Publication number Publication date
US11703588B2 (en) 2023-07-18
EP3584603A1 (en) 2019-12-25
JP2019219238A (ja) 2019-12-26
US20190383944A1 (en) 2019-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7173762B2 (ja) 反射体位置算出装置、反射体位置算出方法および反射体位置算出用プログラム
Gschwandtner et al. Blensor: Blender sensor simulation toolbox
US20030169414A1 (en) Process and device for the automatic location of reference markers
CN112513679B (zh) 一种目标识别的方法和装置
JP2958456B1 (ja) 走行車両の距離測定装置
JP2012521546A (ja) 周辺空間を光学的に走査および測定する方法
JP2006276012A (ja) 物体の六つの自由度を求めるための測定システム
JP2004053278A (ja) 前方車両追跡システムおよび前方車両追跡方法
JP2016505838A (ja) 目標物の位置座標を決定するための方法及び装置
JP5267786B2 (ja) レーザレーダ及びレーザレーダによる境界監視方法
EP2508428B1 (en) Coarse and fine projective optical metrology system
JP6125296B2 (ja) データ解析装置、データ解析方法、及びプログラム
WO2022198637A1 (zh) 点云滤噪方法、系统和可移动平台
CN116507984A (zh) 点云滤波技术
CN111999744A (zh) 一种无人机多方位探测、多角度智能避障方法
KR20170134944A (ko) 광학 모듈을 이용하여 특정 영역을 스캔하는 방법 및 장치
JP2021047068A (ja) 測量データ処理装置、測量データ処理方法および測量データ処理用プログラム
US10794999B2 (en) Method for detecting edge of object by laser ranging device
JP2005140510A (ja) 遠距離対象物の変位測定方法と遠距離対象物の変位測定装置
US9176229B2 (en) Three-dimensional distance measuring method and associated system
EP3605014B1 (en) Surveying instrument
JP5741833B2 (ja) レーザレーダ装置及びレーザレーダ法
TW201432222A (zh) 立體距離測定方法及其系統
CN111344102A (zh) 焊接轨迹跟踪方法、装置及系统
CN105333837A (zh) 三维扫描装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220721

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: 20221102

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7173762

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150