JP7272462B2 - 測定制御装置、測定システム、測定制御方法及び測定制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、測定制御装置、測定システム、測定制御方法及び測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。

光を用いて対象物までの距離と形状を測定する３次元光センサが知られている。３次元光センサは、例えば、ＴｏＦ（Time of Flight）方式を用いることで、広範囲にわたって対象物の距離と形状を取得できるため、インフラ設備の点検やセキュリティ監視等に利用されている。

関連する技術として、例えば特許文献１～３が知られている。特許文献１には、レーザ変位計により歯科用模型を測定する測定装置おいて、測定不能の箇所があった場合、レーザ変位計の光軸の傾斜を変えて測定を行うことが記載されている。特許文献２には、レーザを用いた検査装置において、１回目の走査処理で対象物に照射して得られた反射光の強度をもとに、２回目の走査処理の照射光の強度を調整することが記載されている。特許文献３には、レーザレーダにおいて、監視領域に設置される判定用レーザ光反射体の測定データを初期データとして保存しておき、計測時にこの光反射体の計測結果と初期データを比較することで、レーザレーダの設置状況及びレーザ光の空間伝搬状況を判定することが記載されている。

特開平８－２３３５１９号公報 特開２０１５－１０９５９号公報 特開２０１０－１９６２１号公報

上記のように、特許文献１のような関連する技術では、レーザの光軸の傾きを変えることで、測定対象物の面の傾斜によって正常に測定できない場合でも測定可能としている。しかしながら、関連する技術では、３次元光センサ側の測定状態が考慮されていないため、３次元光センサの表面の汚れなどの測定状態に正確に対応することが困難であるという問題がある。

本開示は、このような課題に鑑み、測定状態に応じてより正確に対応することが可能な測定制御装置、測定システム、測定制御方法及び測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することを目的とする。

本開示に係る測定制御装置は、３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する検知部と、前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御する制御部と、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する判断部と、を備えるものである。

本開示に係る測定システムは、３次元光センサと測定制御装置とを備え、前記測定制御装置は、前記３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する検知部と、前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御する制御部と、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する判断部と、を備えるものである。

本開示に係る測定制御方法は、３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知し、前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御し、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断するものである。

本開示に係る測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知し、前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御し、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する、処理をコンピュータに実行させるための測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体である。

本開示によれば、測定状態に応じてより正確に対応することが可能な測定制御装置、測定システム、測定制御方法及び測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することができる。

３次元光センサにより測定された点群データの例を示す図である。 実施の形態に係る測定制御装置の概要を示す構成図である。 実施の形態１に係る測定システムの構成例を示す構成図である。 実施の形態１に係る３次元測定装置の構成例を示す模式図である。 実施の形態１に係る測定制御装置で用いるビットマップの例を示す図である。 実施の形態１に係る測定システムの動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る測定異常方向検知処理の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る測定異常要因特定処理の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る補正測定処理の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る３次元光センサにより測定された正常データの例を示す図である。 実施の形態１に係る３次元光センサにより測定された異常データの例を示す図である。 実施の形態１に係る測定異常要因特定方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る測定異常要因特定方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る測定異常要因特定方法を説明するための図である。 実施の形態２に係る測定システムの構成例を示す構成図である。 実施の形態３に係る測定システムの構成例を示す構成図である。 実施の形態に係るコンピュータのハードウェアの概要を示す構成図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図面においては、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

（実施の形態に至る検討）
上記のように、３次元光センサでは、例えば、ＴｏＦ方式が用いられている。ＴｏＦ方式では、３次元光センサが測定光を照射して、測定対象物から反射した反射光を受光し、測定光の照射から反射光を受光するまでの時間と光の速度とに基づいて、３次元光センサから測定対象物までの距離を測定する。以降、本開示の実施の形態を説明するために、３次元光センサが距離を測る方式としてＴｏＦ方式を例に説明するが、このことは本開示の構成をこれに限定するものではない。

３次元光センサは、所定の走査方向に走査を繰り返し、ＴｏＦ方式により各測定点で得られた距離等を含む点群データ（Point Cloud）を生成する。点群データには、距離や３次元空間上の位置情報（ｘ，ｙ，ｚ等）の他、照射した光（以下、ビームともいう）の反射光の強さ（反射輝度や輝度）の値等も含む。

図１は、３次元光センサにより電力施設を測定して得られた点群データの例である。図１は、点群データに基づいた電力施設の形状を示している。さらに、点群データに含まれる反射輝度に応じて別の色で表示したり、点群データに含まれる距離に応じて別の色で表示したりすることが可能である。このように、３次元光センサから得られる点群データにより、測定対象の形状等を高精度に把握することができる。

発明者は、３次元光センサを用いて図１のような電力施設などの施設の点検を行う方法について検討し、３次元光センサの測定状態によって正常な測定データを得ることができない恐れがあるという課題を見出した。すなわち、変電所のような屋外の電力施設を測定対象にすると、３次元光センサを屋外に設置する必要がある。そうすると、３次元光センサの表面に、降雨や降雪、粉塵、動物等による汚れが付着する可能性が高い。このため、３次元光センサの表面に汚れが付着することにより、ビームの照射と反射光の検知に不具合が生じ、正常な点群データを得ることが困難となる。

また、電力施設の点検では、できる限り省力化が望まれる。しかし、変電所や鉄塔などの電力施設は国内全域をカバーするために僻地や山地にも存在する。このため、３次元光センサの不具合の度にメンテナンスに行く必要があるようでは、省力化を図ることができない。

このような課題を解決するためには、３次元光センサによる測定の不具合の要因を正確に把握し、不具合に対する補正等の対応を適切に行う必要がある。

（実施の形態の概要）
図２は、実施の形態に係る測定制御装置の概要を示している。実施の形態に係る測定制御装置１０は、３次元光センサの測定を制御する装置であり、図２に示すように、検知部１１、制御部１２、判断部１３を備えている。

検知部１１は、３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する。制御部１２は、検知部１１により検知された異常箇所に応じて３次元光センサの向きを制御する。判断部１３は、制御部１２により制御された向きで３次元光センサが測定した点群データに基づいて、検知部１１が検知した異常箇所の異常要因を判断する。測定制御装置１０は、さらに、判断部１３による異常要因の判断結果に基づき、制御部１２により制御された向きで３次元光センサが測定した点群データを用いて、異常箇所の点群データを補正する補正部を備えてもよい。

このように、実施の形態では、点群データの異常箇所を検知することで、ビームの照射または反射に不具合の可能性があるビームの照射方向を把握し、その方向に応じて３次元光センサの向きを制御して測定を行うことで異常要因を判断する。これにより、異常箇所の要因が３次元光センサ側にあるのか否かを把握することができるため、異常箇所に対する補正等を適切に行うことができ、可能な限りメンテナンスの頻度を低減することができる。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。図３は、本実施の形態に係る測定システムの構成例を示している。図３に示すように、本実施の形態に係る測定システム１は、測定制御装置１００と３次元測定装置２００とを備えている。

３次元測定装置２００は、３次元光センサ２０１と回転機構２０２を備えている。３次元光センサ２０１は、ＴｏＦ方式により対象物までの距離を測定し、測定した結果に基づいて点群データ（測定データ）を生成する３次元センサである。点群データは、走査範囲（測定範囲）の各測定点において、上記のように３次元空間の位置情報及び輝度情報等を有する。３次元光センサ２０１は、具体的には３Ｄ－ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等である。

３次元光センサ２０１は、例えば全方位にビームをスキャン（走査）する全方位センサである。例えば、水平方向（主走査方向）に３６０°の範囲でビームを走査するとともに、水平方向と直交する垂直方向（副走査方向）に１８０°の範囲でビームを走査することで、３次元光センサ２０１の周囲の全方位における対象物を測定する。図４に示すように、３次元光センサ２０１は、内部に回転光学系２１１を有しており、その全体が光を透過するカバー２１２により覆われている。

回転光学系２１１は、発光素子から出射される光を走査する走査部であり、例えば回転ミラーである。回転光学系２１１は、カバー２１２が固定されている状態でビームを主走査方向に回転させるとともに、副走査方向にビームを移動させる。回転光学系２１１から出射された光は、カバー２１２を介して対象物へ照射され、対象物から反射した光がカバー２１２を介して受光される。なお、１本のビームを副走査方向に移動させながら主走査方向に回転走査を行ってもよいし、副走査方向に並んだ複数のビームにより主走査方向に回転走査を行ってもよい。

回転機構２０２は、３次元光センサ２０１の向きを変更する向き変更機構である。３次元光センサ２０１の向きの変更とは、カバー２１２を含む３次元光センサ２０１の全体の向きの変更である。例えば、主走査範囲の０°～３６０°のうちの任意の照射方向をθ_０として、このθ_０に向いている３次元光センサ２０１の全体を違う方向に変更する。

回転機構２０２は、例えば回転ステージであり、図４に示すように、その上に３次元光センサ２０１が固定されている。回転機構２０２は、測定制御装置１００の制御に応じて回転制御方向に回転駆動し、３次元光センサ２０１の全体を回転させる。回転制御方向は、３次元光センサ２０１のビームの照射方向が描く面（主走査方向）と直行しない方向であり、例えば、照射方向が描く面と平行な方向である。この例では、３次元光センサ２０１のビームの主走査方向は水平方向であり、回転機構２０２の回転制御方向も同じ水平方向である。

図３に示すように、測定制御装置１００は、正常データ保持部１０１、測定異常検知部１０２、異常方向管理部１０３、方向制御部１０４、測定データ補正部１０５を備える。例えば、正常データ保持部１０１及び測定異常検知部１０２は、３次元光センサ２０１の測定の異常判定を行う異常判定部を構成する。３次元光センサ２０１、回転機構２０２、方向制御部１０４及び測定データ補正部１０５は、測定異常が発生したビームの照射方向を避けて測定を行う測定部を構成する。

正常データ保持部１０１は、予め正常な点群データ（正常データ）を保持する。正常データ保持部１０１は、正常な状態で３次元光センサ２０１により対象物をスキャンして取得された点群データを保持する。

測定異常検知部（異常要因判断部）１０２は、正常データ保持部１０１に保持された正常な点群データと、測定時等に３次元光センサ２０１により対象物をスキャンして取得された点群データ（測定データ）とを比較し、取得した点群データの異常箇所（異常方向）を検知する。測定異常検知部１０２は、測定データの異常の有無または異常レベルを検知し、測定異常が生じたビームの照射方向を検知する。例えば、測定異常検知部１０２は、点群データが取得できない箇所があるか否か（データが欠落しているか否か）により異常の有無を検知してもよいし、正常データの輝度と測定データの輝度の差分に応じて異常レベル（輝度の変化レベル）を検知してもよい。さらに、測定異常検知部１０２は、異常の検知に応じて変更した向きで再度測定した結果に基づいて、検知した異常の要因を判断する。

異常方向管理部１０３は、測定異常検知部１０２の検知に基づいて、測定異常のあるビームの照射方向を管理する。異常方向管理部１０３は、ビームの照射及び検知に異常が生じているかどうかを、ビームの照射方向ごと、あるいは近傍の複数の照射方向ごとに管理する。異常方向管理部１０３は、例えば、図５に示すように、ビットマップ形式で照射方向の異常検知結果（正常データとの比較結果）を管理する。異常方向管理部１０３がビットマップを保持（管理）し、方向制御部１０４が異常の検知に応じてビットマップを更新する。

ビットマップは、３次元光センサ２０１の測定範囲（走査範囲）に対応している。この例では、ビットマップは、水平方向（主走査方向）に０°から３６０°（０°≦θ＜３６０°）まで、かつ、垂直方向（副走査方向）に０°から１８０°（０°≦Φ＜１８０°）までのデータであり、例えばそれぞれ１°単位にビットデータを有する。例えば、水平方向１°×垂直方向１°のビットデータごとに測定異常を管理してもよいし、水平方向Ｎ°×垂直方向Ｎ°の複数のビットデータを含む範囲ごとに測定異常を管理してもよい。

測定異常検知部１０２の異常検知に応じて、ビットデータごとに異常の有無を管理してもよいし、複数段階の異常レベルを管理してもよい。例えば、各ビットデータを０または１の２値データとして、０を異常なしとし、１を異常あり（使用不可）として管理してもよい。また、各ビットデータを０～ＮまでのＮ値データとして、０を異常なしとし、１～ＮによりＮ段階で異常レベルを管理してもよい。異常レベルを管理する場合、正常な状態と比べたときの輝度の低下具合をＮ段階で表してもよい。また、複数のビットデータを含む範囲（複数の照射方向）ごとに異常レベルを管理する場合、その範囲で取得できたデータの数をＮ段階で表してもよい。さらに、その範囲で取得できたデータの数の変化に応じて異常レベルを設定してもよい。

方向制御部１０４は、異常方向管理部１０３により管理された情報をもとに、測定異常のあるビームの照射方向の測定の際に３次元光センサ２０１の方向を変更する。方向制御部１０４は、異常方向管理部１０３のビットマップを参照し、異常を検知していない正常な方向に向くように回転機構２０２の回転駆動を制御して、３次元光センサ２０１の向きを変更する。方向制御部１０４は、測定異常の方向を変更した変更量（角度）を管理する。

測定データ補正部１０５は、方向を変更した３次元光センサ２０１により得られた点群データ（測定データ）を、方向制御部１０４が変更した方向に基づいて補正する。測定データ補正部１０５は、方向制御部１０４による３次元光センサ２０１の向きの変更量に応じて点群データを補正する。また、測定データ補正部１０５は、異常方向管理部１０３がＮ段階で異常レベルを管理している場合に、異常レベルに応じて点群データを補正してもよい。例えば、異常レベルごとに輝度の低下率を得るためのテーブル等を保持しておき、異常レベルに応じて点群データの輝度値を補正する。なお、異常レベルに応じた低下率に限らず、異常レベルに応じた低下量としてもよいが、対象物の向きによって輝度値が変化するため、低下量とする場合は対象物の向きを把握することが好ましい。

次に、本実施の形態に係る測定システム１の動作について説明する。図６は、測定システム１の全体の動作の流れを示している。図７は、図６における測定異常方向検知処理（Ｓ１０２）の流れを示し、図８は、図６における測定異常要因特定処理（Ｓ１０５）の流れを示し、図９は、図６にける補正測定処理（Ｓ１０７）の流れを示している。

図６に示すように、まず、測定制御装置１００は、正常データを保存する（Ｓ１０１）。例えば、図１０に示すように、３次元光センサ２０１に汚れがない状態で対象物をスキャンし、正常な点群データ（正常データ）を生成する。正常データ保持部１０１は、３次元光センサ２０１により生成された正常データを保持する。図１０のように、正常データは、３次元光センサ２０１の測定範囲（走査範囲）の各測定点で対象物に応じた位置情報及び輝度情報を有している。３次元光センサ２０１が対象物から正常に反射光を受光している限りデータに抜けは生じない（欠落がない）。

続いて、測定制御装置１００は、測定異常方向を検知する（Ｓ１０２）。測定異常方向の検知は、正常データを保存した後であれば、任意のタイミングに行ってもよい。例えば、点検等のために対象物を測定する測定時とは別のタイミングで定期的に行ってもよいし、測定時と同じタイミングに常時行ってもよい。

測定異常方向検知処理（Ｓ１０２）では、図７に示すように、測定異常検知部１０２は、測定データを取得する（Ｓ１１１）。３次元光センサ２０１は、正常データ取得時と同様に、対象物をスキャンし点群データ（測定データ）を生成する。測定異常検知部１０２は、測定異常を検知するため、３次元光センサ２０１により生成された測定データを取得する。

続いて、測定異常検知部１０２は、正常データと測定データを比較し（Ｓ１１２）、異常方向があるか否か判定する（Ｓ１１３）。測定異常検知部１０２は、３次元光センサ２０１から測定データを取得すると、正常データ保持部１０１に保持された正常データと３次元光センサ２０１から取得した測定データとを比較する。

例えば、図１１に示すように、３次元光センサ２０１の表面（カバー２１２）に汚れが付着している状態で対象物をスキャンすると、汚れが付着した方向で正常にビームの照射または受光することができないため、点群データの汚れに対応した箇所に異常が発生する。このような点群データの異常箇所（異常方向）を、正常データと比較することで検知する。図１１の例では、測定異常検知部１０２は、正常データと比べると、データが抜けている（データが無い）領域があるため、異常ありと判定する。もしくは、測定異常検知部１０２は、正常データと比べて輝度に差が生じている領域がある場合、異常ありと判定する。

また、１回の測定で得られた測定データと正常データとを比較することで異常を判定してもよいし、複数回の測定で得られた測定データと正常データとを比較することで異常を判定してもよい。例えば、３次元光センサ２０１と対象物との間に、鳥や虫などの浮遊物が浮遊したり車や人などが通過したりすると、一時的に測定データに異常が発生する場合がある。複数回の測定データを用いて異常を判定することで、このような一時的な異常に対する誤検知を防ぐことができる。例えば、１度測定を行った後、所定の間隔で複数回測定を行ってもよい。異常の有無を検知する場合、複数回測定した結果、異常が生じた回数に基づいて異常を判定してもよいし、異常レベルを検知する場合、異常レベルの平均値に基づいて異常を判定してもよい。

Ｓ１１３において、測定データに異常方向ありと判断された場合、測定異常検知部１０２は、方向制御部１０４に異常の検知結果を通知する（Ｓ１１４）。方向制御部１０４は、通知されたい異常方向の異常の有無または異常レベルを異常方向管理部１０３のビットマップに設定する。

続いて、図６に示すように、測定異常方向検知処理において異常方向が検知されない場合（Ｓ１０３／Ｎｏ）、測定制御装置１００による補正制御は不要であるため、３次元光センサ２０１により通常の測定を行う（Ｓ１０４）。すなわち、３次元光センサ２０１は、対象物をスキャンして点群データを生成し、必要に応じて測定異常方向検知処理（Ｓ１０２）以降を繰り返し、異常が検知されるまで通常の測定を行う。

一方、測定異常方向検知処理において異常方向が検知された場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）、測定制御装置１００は、測定異常の要因を特定する（Ｓ１０５）。すなわち、測定異常検知部１０２は、異常が生じたと推定されるビームの照射方向について、３次元光センサ２０１の向きを変更するように方向制御部１０４に依頼し、変更後の向きで再び測定を１回以上行い、その結果に基づいて異常の要因が３次元光センサ２０１側にあるのか、あるいは対象物側にあるのかを判定する。

具体的には、測定異常要因特定処理（Ｓ１０５）では、図８に示すように、３次元光センサ２０１の向きを例えばαからβに変更する（Ｓ１２１）。この例では、変更前の方向をαとし変更後の方向をβとして説明する。図１２に示すように、３次元光センサ２０１がα方向で対象物２にビームを照射して測定した結果、測定データに異常があった場合、測定データに異常のないβ方向まで３次元光センサ２０１の向きを回転する。

続いて、３次元光センサ２０１の向きを変えた状態で、変更後のβ方向と変更前のα方向の測定を行う。β方向の測定とα方向の測定は、どちらを先に行ってもよい。また、β方向の測定とα方向の測定の両方を行ってもよいし、いずれか一方のみを行ってもよい。

β方向の測定（Ｓ１２２～Ｓ１２５）では、測定異常検知部１０２は、β方向の測定データを取得する（Ｓ１２２）。３次元光センサ２０１は、向きを変更した状態で、変更後の異常検知箇所に対応する方向でビームを照射して測定を行い、測定異常検知部１０２は、その測定データを取得する。例えば、図１３のように、α方向の異常を検知し、３次元光センサ２０１の向きをα方向からβ方向に変更した場合、変更後の異常検知箇所に対応するβ方向で対象物３を測定する。

続いて、測定異常検知部１０２は、取得したβ方向の測定データの測定異常の有無を判定し（Ｓ１２３）、β方向の測定結果に異常がある場合、３次元光センサ側に異常ありと判断し（Ｓ１２４）、β方向の測定結果に異常がない（正常である）場合、対象物側に異常ありと判断する（Ｓ１２５）。

すなわち、図１２の方向変更前にα方向で異常を検知し、さらに、図１３の方向変更後にβ方向でも異常を検知した場合、対象物が変わっているにもかかわらず測定異常であるため、３次元光センサ側に汚れ等の異常があると判断する。また、図１２の方向変更前にα方向で異常を検知し、さらに、図１３の方向変更後にβ方向では異常を検知しない場合、対象物が変わったことで異常から正常な状態に回復しているため、３次元光センサ側の異常ではなく、対象物側に汚れ等の異常があると判断する。対象物側に異常があると判断された場合、正常データ保持部１０１の正常データを修正する。

また、α方向の測定（Ｓ１２６～Ｓ１２９）では、測定異常検知部１０２は、α方向の測定データを取得する（Ｓ１２６）。３次元光センサ２０１は、向きを変更した状態で、変更前の異常検知箇所に対応する方向でビームを照射して測定を行い、測定異常検知部１０２は、その測定データを取得する。例えば、図１４のように、α方向の異常を検知し、３次元光センサ２０１の向きをα方向からβ方向に変更した場合、変更前の異常検知箇所に対応するα方向で対象物２を再度測定する。

続いて、測定異常検知部１０２は、取得したα方向の測定データの測定異常の有無を判定し（Ｓ１２７）、α方向の測定結果に異常がある場合、対象物側に異常ありと判断し（Ｓ１２８）、α方向の測定結果に異常がない（正常である）場合、３次元光センサ２０１側に異常ありと判断する（Ｓ１２９）。

すなわち、図１２の方向変更前にα方向で異常を検知し、さらに、図１４の方向変更後に同じα方向でも異常を検知した場合、３次元光センサ２０１の向きが変わっているにもかかわらず測定異常であるため、３次元光センサ側の異常ではなく、対象物側に汚れ等の異常があると判断する。また、図１２の方向変更前にα方向で異常を検知し、さらに、図１４の方向変更後に同じα方向では異常を検知しない場合、３次元光センサ２０１の向きが変わったことで異常から正常な状態に回復しているため、３次元光センサ側に汚れ等の異常があると判断する。対象物側に異常があると判断された場合、正常データ保持部１０１の正常データを修正する。

続いて、図６に示すように、測定異常要因特定処理においてセンサ側に異常はない（対象物側に異常がある）と判断された場合（Ｓ１０６／Ｎｏ）、測定制御装置１００による補正制御は不要であるため、３次元光センサ２０１により通常の測定を行う（Ｓ１０４）。

一方、測定異常要因特定処理においてセンサ側に異常があると判断された場合（Ｓ１０６／Ｙｅｓ）、測定制御装置１００は、異常方向のデータを補正する補正測定処理（Ｓ１０７）を行う。

補正測定処理（Ｓ１０７）では、図９に示すように、３次元光センサ２０１は対象物の測定を開始する（Ｓ１３１）。３次元光センサ２０１がスキャンを開始すると、方向制御部１０４は、測定しているビームの照射方向が測定異常の方向であるか否か判定する（Ｓ１３２）。

ビームの照射方向が測定異常の方向である場合、方向制御部１０４は、３次元光センサ２０１の向きを変更する（Ｓ１３３）。方向制御部１０４は、異常方向管理部１０３のビットマップを参照し、異常を検知していない正常な方向を選択し、選択した方向に３次元光センサ２０１の向きを変更する。異常の有無を管理している場合、異常のない方向を選択し、また、異常レベルを管理している場合、異常レベルが０もしくは閾値よりも低い値の方向を選択する。このとき、正常な方向のうち、異常方向から向きの変更量が少ない方向や異常のない方向が連続する向き（ビットマップで０が連続する方向）に変更することが好ましい。例えば、１回のビームの照射について異常方向から最も近い向きに変更してもよいし、Ｍ回分のビームの照射を含めて向きの変更量が最小になる方向に向きを変更してもよい。

続いて、測定データ補正部１０５は、測定データを取得する（Ｓ１３４）。３次元光センサ２０１は、異常のある方向については変更後の向きでビームを照射し、異常のない方向については変更前の向きでビームを照射することで、対象物をスキャンして点群データ（測定データ）を生成する。測定データ補正部１０５は、異常方向のデータを補正するため、３次元光センサ２０１により生成された測定データを取得する。

続いて、測定データ補正部１０５は、異常方向のデータが抜けているか否か判定し（Ｓ１３５）、異常方向のデータが抜けている場合、データを補完し（Ｓ１３６）、異常方向のデータが存在する場合、データの輝度を調整する（Ｓ１３７）。測定データ補正部１０５は、方向制御部１０４が変更した向きの角度に応じて、変更後の向きで取得したデータの３次元座標の位置を回転（変更）して、変更前の向きのデータを補正する。このとき、異常方向のデータが抜けている（データが欠落している）場合、変更後の向きで取得したデータを用いて、異常方向のデータを補完する（データを埋め込む）。異常方向のデータが存在する（輝度の低いデータがある）場合、変更後の向きで取得したデータの輝度を用いて、異常方向のデータの輝度を正常な値まで調整する。なお、向きを変更していない方向のデータは、補正しない（補正値ゼロ）。

以上のように、本実施の形態では、３Ｄ－ＬｉＤＡＲなどの３次元光センサの向きを回転させる回転機構を備え、３次元光センサの測定データに異常が検知された場合、検知した異常の方向に応じて３次元光センサの向きを変更することで、正常な測定データを得ることができる。また、異常検知の際に、３次元光センサの向きを変更して再度測定することで、測定異常の要因が３次元光センサ側にあるのか否か判断するため、確実に測定データを補正することができる。例えば、遠隔地で屋外の保守点検を行う場合に、測定異常の要因を確認した上で、適切にメンテナンスの必要性を把握することができる。

（実施の形態２）
以下、図面を参照して実施の形態２について説明する。本実施の形態では、実施の形態１の構成において、さらに外部環境情報を用いて制御する例について説明する。

図１５は、本実施の形態に係る測定システムの構成例を示している。図１５に示すように、本実施の形態では、実施の形態１の構成と比べて、測定制御装置１００にさらに外部環境情報受付部１０６を備えている。外部環境情報受付部１０６は、外部のネットワーク等に接続されており、外部から天候などの外部環境の情報を受け付ける。外部環境の情報とは、３次元光センサ２０１の測定に影響し得る外部環境の状態を示す情報であり、例えば天候情報、対象施設のメンテナンスや設備更新の情報である。例えば、天候情報についてはインターネット等から取得してもよいし、設備情報については設備情報を管理するデータベース等から取得してもよい。

雨などにより対象物の表面が濡れると、その表面に水や油の層が形成されて、光が全反射する状態となるため、３次元光センサ２０１で反射光を正常に受光することができない場合がある。また、電力施設などは定期的に工事が行われるため、対象物の状態や形状が変わる恐れがある。このため、これらの情報を含む外部環境の情報を、測定異常検知や方向制御に利用する。すなわち、外部環境情報受付部１０６は、外部環境の情報を取得し、測定異常検知部１０２と方向制御部１０４に対し外部環境が変化したことを通知する。

測定異常検知部１０２は、外部環境情報受付部１０６から通知された外部環境の情報に基づき、測定異常の検知条件を変更し、変更した条件で測定異常を検知する。例えば、外部環境の情報が、メンテナンスや設備更新などの測定対象物の変更の情報の場合、正常データ保持部１０１が保持している測定対象物の正常データにおける変更箇所を更新する。測定対象物の変更情報から変更に影響する方向を把握し、その方向に対応した正常データを更新する。対象物の変更を示す情報により正常データを更新してもよいし、３次元光センサ２０１により変更後の対象物を測定して正常データを更新してもよい。

方向制御部１０４は、外部環境情報受付部１０６から通知された外部環境の情報に基づき、異常方向の管理情報を変更し、変更した情報を用いて３次元光センサ２０１の向きを制御する。例えば、外部環境の情報が、天候情報の場合、天候に応じて３次元光センサ２０１の表面に影響があるため、異常方向管理部１０３が管理するデータを更新する。例えば、雨から好天になると、雨で汚れが流され、きれいになる箇所と汚れる箇所が生ずるため、異常方向管理部１０３のビットマップの対象物に該当する部分を更新する。また、外部環境の情報がメンテナンスや設備更新などの測定対象物の変更の情報の場合、正常データ保持部１０１の正常データの更新後、その正常データに基づいて異常方向管理部１０３が管理するデータを更新する。

このように、天候や対象施設などの外部環境の情報を取得することで、外部環境の変化の影響による誤検知や御制御を抑えることができ、適切に異常検知や方向制御を行うことができる。

（実施の形態３）
以下、図面を参照して実施の形態３について説明する。本実施の形態では、実施の形態１の構成において、さらに外部に通知する例について説明する。なお、本実施の形態を実施の形態２に適用してもよい。

図１６は、本実施の形態に係る測定システムの構成例を示している。図１６に示すように、本実施の形態では、実施の形態１の構成と比べて、測定制御装置１００にさらに通知部１０７を備えている。通知部１０７は、外部のネットワーク等に接続されており、測定異常検知部１０２による異常検知結果や異常要因、異常方向管理部１０３の管理するデータ等を、ネットワークを介して遠隔のオペレータに通知する。例えば、異常方向管理部１０３が管理する照射方向の異常が閾値を超えた場合にオペレータに通知してもよい。３次元光センサ２０１の測定データとともに異常検知結果等を通知してもよい。また、異常検知結果等を外部の表示装置に出力してもよい。

このように、異常の検知結果や異常方向のデータ等をオペレータに通知することで、オペレータは異常の有無や異常方向、異常要因等を把握することができ、メンテナンスの必要性を適切に判断することができる。

なお、上述の実施形態における各構成は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成され、１つのハードウェア又はソフトウェアから構成してもよいし、複数のハードウェア又はソフトウェアから構成してもよい。各装置及び各機能（処理）を、図１７に示すような、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ２１及び記憶装置であるメモリ２２を有するコンピュータ２０により実現してもよい。例えば、メモリ２２に実施形態における方法を行うためのプログラム（測定制御プログラム）を格納し、各機能を、メモリ２２に格納されたプログラムをプロセッサ２１で実行することにより実現してもよい。

これらのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

また、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する検知部と、
前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御する制御部と、
前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する判断部と、
を備える、測定制御装置。
（付記２）
前記判断部は、前記異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きが変更された状態で、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データに基づいて、前記異常要因を判断する、
付記１に記載の測定制御装置。
（付記３）
前記判断部は、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がある場合、前記３次元光センサ側に異常があると判断し、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がない場合、前記３次元光センサが測定する測定対象側に異常があると判断する、
付記２に記載の測定制御装置。
（付記４）
前記判断部は、前記異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きが変更された状態で、前記変更前の異常箇所に対応する方向を測定した点群データに基づいて、前記異常要因を判断する、
付記１に記載の測定制御装置。
（付記５）
前記判断部は、前記変更前の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がある場合、前記３次元光センサが測定する測定対象側に異常があると判断し、前記変更前の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がない場合、前記３次元光センサ側に異常があると判断する、
付記４に記載の測定制御装置。
（付記６）
前記検知部は、前記３次元光センサにより複数回測定して取得された複数の点群データに基づいて、前記異常箇所を検知する、
付記１乃至５のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記７）
前記検知部は、正常時に測定された点群データと前記取得された点群データとの比較結果に基づいて、前記異常箇所を検知する、
付記１乃至６のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記８）
前記検知部は、前記比較結果に応じて前記取得された点群データの異常の有無を検知する、
付記７に記載の測定制御装置。
（付記９）
前記異常の有無は、前記正常時に測定された点群データに対し、前記取得された点群データが欠落しているか否かである、
付記８に記載の測定制御装置。
（付記１０）
前記検知部は、前記比較結果に応じて前記取得された点群データの異常レベルを検知する、
付記７に記載の測定制御装置。
（付記１１）
前記異常レベルは、前記正常時に測定された点群データに対し、前記取得された点群データの輝度の変化レベルである、
付記１０に記載の測定制御装置。
（付記１２）
前記３次元光センサの測定方向ごとに前記比較結果をビットマップにより管理する管理部をさらに備える、
付記７乃至１１のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記１３）
前記ビットマップにより、前記３次元光センサの複数の測定方向ごとに前記比較結果を管理する、
付記１２に記載の測定制御装置。
（付記１４）
前記制御部は、前記異常箇所が検知されない測定方向のうち、向きの変更量が小さい方向に前記３次元光センサの向きを変更する、
付記１乃至１３のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記１５）
前記制御部は、前記異常箇所が検知されない測定方向のうち、前記３次元光センサによる複数回の測定において向きの変更量が小さい方向に前記３次元光センサの向きを変更する、
付記１４に記載の測定制御装置。
（付記１６）
前記異常要因の判断結果に基づき、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データを用いて、前記異常箇所の点群データを補正する補正部をさらに備える、
付記１乃至１５のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記１７）
前記補正部は、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データの位置を、前記制御された向きに応じて変更する、
付記１６に記載の測定制御装置。
（付記１８）
前記補正部は、前記異常箇所の点群データが欠落していた場合、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データにより、前記異常箇所の点群データを補完する、
付記１７に記載の測定制御装置。
（付記１９）
前記補正部は、前記異常箇所の点群データが欠落していない場合、前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データの輝度により、前記異常箇所の点群データの輝度を調整する、
付記１７に記載の測定制御装置。
（付記２０）
前記３次元光センサの外部環境の状態を示す外部環境情報を受け付ける外部環境情報受付部をさらに備え、
前記検知部は、前記外部環境情報に基づいて前記点群データの異常箇所を検知する、
付記１乃至１９のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記２１）
前記制御部は、前記外部環境情報に基づいて前記３次元光センサの向きを制御する、
付記２０に記載の測定制御装置。
（付記２２）
前記検知部の検知結果または前記判断部の判断結果を通知する通知部をさらに備える、
付記１乃至２１のいずれかに記載の測定制御装置。
（付記２３）
３次元光センサと測定制御装置とを備え、
前記測定制御装置は、
前記３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する検知部と、
前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御する制御部と、
前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する判断部と、
を備える、測定システム。
（付記２４）
前記３次元光センサの向きを変更する向き変更機構を備え、
前記制御部は、前記向き変更機構に対し前記３次元光センサの向きを変更するよう制御する、
付記２３に記載の測定システム。
（付記２５）
３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知し、
前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御し、
前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する、
測定制御方法。
（付記２６）
前記判断では、前記異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きが変更された状態で、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データに基づいて、前記異常要因を判断する、
付記２５に記載の測定制御方法。
（付記２７）
３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知し、
前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御し、
前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する、
処理をコンピュータに実行させるための測定制御プログラム。
（付記２８）
前記判断では、前記異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きが変更された状態で、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データに基づいて、前記異常要因を判断する、
付記２７に記載の測定制御プログラム。

１ 測定システム
２、３ 対象物
１０ 測定制御装置
１１ 検知部
１２ 制御部
１３ 判断部
２０ コンピュータ
２１ プロセッサ
２２ メモリ
１００ 測定制御装置
１０１ 正常データ保持部
１０２ 測定異常検知部
１０３ 異常方向管理部
１０４ 方向制御部
１０５ 測定データ補正部
１０６ 外部環境情報受付部
１０７ 通知部
２００ ３次元測定装置
２０１ ３次元光センサ
２０２ 回転機構
２１１ 回転光学系

Claims (10)

1. ３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する検知手段と、
   前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御する制御手段と、
   前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する判断手段と、
   を備える、測定制御装置。
2. 前記判断手段は、前記異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きが変更された状態で、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データに基づいて、前記異常要因を判断する、
   請求項１に記載の測定制御装置。
3. 前記判断手段は、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がある場合、前記３次元光センサ側に異常があると判断し、前記変更後の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がない場合、前記３次元光センサが測定する測定対象側に異常があると判断する、
   請求項２に記載の測定制御装置。
4. 前記判断手段は、前記異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きが変更された状態で、前記変更前の異常箇所に対応する方向を測定した点群データに基づいて、前記異常要因を判断する、
   請求項１に記載の測定制御装置。
5. 前記判断手段は、前記変更前の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がある場合、前記３次元光センサが測定する測定対象側に異常があると判断し、前記変更前の異常箇所に対応する方向を測定した点群データにおいて異常がない場合、前記３次元光センサ側に異常があると判断する、
   請求項４に記載の測定制御装置。
6. 前記検知手段は、前記３次元光センサにより複数回測定して取得された複数の点群データに基づいて、前記異常箇所を検知する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の測定制御装置。
7. 前記検知手段は、正常時に測定された点群データと前記取得された点群データとの比較結果に基づいて、前記異常箇所を検知する、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の測定制御装置。
8. ３次元光センサと測定制御装置とを備え、
   前記測定制御装置は、
   前記３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知する検知手段と、
   前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御する制御手段と、
   前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する判断手段と、
   を備える、測定システム。
9. ３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知し、
   前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御し、
   前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する、
   測定制御方法。
10. ３次元光センサから取得された点群データの異常箇所を検知し、
    前記検知された異常箇所に応じて前記３次元光センサの向きを制御し、
    前記制御された向きで前記３次元光センサが測定した点群データに基づいて、前記異常箇所の異常要因を判断する、
    処理をコンピュータに実行させるための測定制御プログラム。

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