JP7304785B2 - Control device for laser point cloud acquisition device with camera, control method for laser point cloud acquisition device with camera, and program for controlling laser point cloud acquisition device with camera - Google Patents

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本発明は、カメラ付きレーザースキャナの制御に関する。 The present invention relates to control of laser scanners with cameras.

レーザースキャナとカメラを複合化したカメラ付きレーザースキャナがある(例えば、特許文献1を参照)。 There is a camera-equipped laser scanner in which a laser scanner and a camera are combined (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-128196号公報JP 2019-128196 A

レーザースキャンデータの利用方法の一つとして、レーザースキャンによって得た点群データ(レーザースキャン点群)に基づき、計測対象物の三次元モデルを得る技術が挙げられる。点群データは、データ量が多く、大きなデータ記憶容量が必要で、また処理を行うに際してハードウェア(例えばPC等)への負担が大きいという問題がある。 As one method of using laser scan data, there is a technique of obtaining a three-dimensional model of an object to be measured based on point cloud data (laser scan point cloud) obtained by laser scanning. The point cloud data has a large amount of data, requires a large data storage capacity, and has the problem of placing a heavy load on hardware (for example, a PC, etc.) when performing processing.

このような背景において、本発明は、カメラ付きレーザー点群取得装置が得た計測データのデータ量を抑える技術を得ることを目的とする。 In view of this background, an object of the present invention is to obtain a technique for suppressing the amount of measurement data obtained by a camera-equipped laser point group acquisition device.

本発明は、外部標定要素の関係が既知のレーザー点群取得装置とカメラを複合化したカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行う装置であって、前記カメラ付きレーザー点群取得装置の前記カメラが撮影した画像の画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像から特定の対象物を抽出する対象物抽出部と、前記画像の一部の指定を受け付ける指定受付部と、前記レーザー点群取得装置によるレーザー点群の取得範囲を、前記指定を受け付けた範囲に限定する設定を行うレーザー点群取得範囲設定部とを備え、前記画像の一部の指定では、前記抽出された特定の対象物の指定が行なわれるカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行う装置である。 The present invention is a device for controlling a laser point cloud acquisition device with a camera, which is a combination of a laser point cloud acquisition device with a known relationship of exterior orientation elements and a camera, wherein the camera of the laser point cloud acquisition device with a camera an image data acquisition unit that acquires image data of an image captured by a target object extraction unit that extracts a specific target object from the image; a designation reception unit that receives a designation of a part of the image; and the laser point cloud a laser point cloud acquisition range setting unit configured to limit the acquisition range of the laser point cloud by the acquisition device to the range for which the designation is accepted , wherein the specification of a part of the image includes the extracted specific target It is a device that controls a camera-equipped laser point cloud acquisition device that designates objects .

本発明において、前記画像から特定の対象物を抽出する対象物抽出部を備え、前記画像の一部の指定では、前記抽出された特定の対象物の指定が行なわれる態様は好ましい。本発明において、前記抽出された特定の対象物に対応したレーザースキャン密度が選択される態様は好ましい。 In the present invention, it is preferable that an object extracting unit extracting a specific object from the image is provided, and the extracted specific object is specified in the part of the image. In the present invention, it is preferable that the laser scanning density corresponding to the extracted specific object is selected.

本発明は、方法の発明およびプログラムの発生として把握することも可能である。 The present invention can also be understood as the invention of a method and the generation of a program.

本発明によれば、カメラ付きレーザー点群取得装置が得た計測データのデータ量を抑える技術が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which suppresses the data amount of the measurement data which the laser point-group acquisition apparatus with a camera acquired is obtained.

実施形態におけるカメラ付きレーザースキャナの外観図である。1 is an external view of a camera-equipped laser scanner according to an embodiment; FIG. 実施形態におけるレーザースキャナ制御装置およびカメラ付きレーザースキャナのブロック図である。1 is a block diagram of a laser scanner control device and a camera-equipped laser scanner in an embodiment; FIG. カメラ付きレーザースキャナのカメラが撮影した画像を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing an image taken by a camera of a laser scanner with a camera. カメラ付きレーザースキャナのカメラが撮影した画像を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing an image taken by a camera of a laser scanner with a camera. 処理の手順の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a procedure of processing;

1.第1の実施形態
(カメラ付きレーザースキャナの構造)
図1には、カメラ付きレーザー点群取得装置の一例であるカメラ付きレーザースキャナ100が示されている。カメラ付きレーザースキャナ100は、水平回転部101、支持部102、三脚上部の基台部103、基台部103を下方から支持する三脚107を有している。
1. First Embodiment (Structure of Laser Scanner with Camera)
FIG. 1 shows a camera-equipped laser scanner 100 as an example of a camera-equipped laser point group acquisition device. A camera-equipped laser scanner 100 has a horizontal rotating portion 101, a support portion 102, a base portion 103 on the top of the tripod, and a tripod 107 supporting the base portion 103 from below.

水平回転部101は、支持部102に対して水平回転する。水平回転部101には、鉛直回転部104が配置されている。鉛直回転部104は、水平回転部101に対して鉛直回転する。鉛直回転部104には、レーザースキャン用の測距用パルス光を出力し、また検出する光学系105が配置されている。 The horizontal rotation section 101 horizontally rotates with respect to the support section 102 . A vertical rotation section 104 is arranged in the horizontal rotation section 101 . The vertical rotation section 104 rotates vertically with respect to the horizontal rotation section 101 . An optical system 105 for outputting and detecting a pulsed light for distance measurement for laser scanning is arranged in the vertical rotating section 104 .

水平回転部101を水平回転させ、且つ、鉛直回転部104を鉛直回転させた状態で数kHz~数十kHzの繰り返し周波数で、光学系105から測距光を繰り返し外に向かって照射し、その反射光が光学系105で検出されることで、レーザースキャンが行われる。 With the horizontal rotation unit 101 horizontally rotated and the vertical rotation unit 104 vertically rotated, the optical system 105 repeatedly irradiates the distance measuring light outward at a repetition frequency of several kHz to several tens of kHz. Laser scanning is performed by detecting the reflected light with the optical system 105 .

上記のレーザースキャンが行われることで、レーザースキャンの視点となる光学系105の光学原点(光学中心)を原点するレーザースキャンデータが得られる。レーザースキャンデータは、上記の光学原点からの距離と方向のデータをスキャン点(スキャン光の反射点)それぞれにおいて取得したものとなる。そして、各スキャン点の位置を適当な座標系上で記述したデータがレーザースキャン点群(レーザースキャンによって得られた3D点群データ)となる。 By performing the above-described laser scanning, laser scanning data whose origin is the optical origin (optical center) of the optical system 105, which is the viewpoint of the laser scanning, is obtained. The laser scan data is obtained by acquiring data on the distance and direction from the optical origin described above at each scan point (reflection point of scan light). Then, data describing the position of each scanning point on an appropriate coordinate system becomes a laser scanning point cloud (3D point cloud data obtained by laser scanning).

ここで、カメラ付きレーザースキャナの絶対座標系における外部標定要素(上記光学原点の位置と光学系105の姿勢)が既知であれば、絶対座標系におけるレーザースキャン点群が得られる。絶対座標系というのは、GNSSや地図情報を記述する際に利用される座標系である。 Here, if the exterior orientation elements (the position of the optical origin and the attitude of the optical system 105) in the absolute coordinate system of the camera-equipped laser scanner are known, the laser scanning point cloud in the absolute coordinate system can be obtained. The absolute coordinate system is a coordinate system used when describing GNSS and map information.

カメラ106の外部標定要素とレーザースキャナを構成する光学系105の外部標定要素の関係は既知とされている。よって、カメラ106の撮影画像とレーザースキャン範囲との対応関係を確定することができる。 The relationship between the exterior orientation elements of the camera 106 and the exterior orientation elements of the optical system 105 constituting the laser scanner is known. Therefore, it is possible to determine the correspondence relationship between the image captured by the camera 106 and the laser scan range.

この例では、カメラ付きレーザースキャナ100から、レーザースキャンデータとカメラ106が撮影した画像の画像データが出力される。レーザースキャナとカメラ106による撮影は、同時に行なうこともできるし、個別に行うこともできる。 In this example, the camera-equipped laser scanner 100 outputs laser scan data and image data of an image captured by the camera 106 . The imaging by the laser scanner and the camera 106 can be performed simultaneously or separately.

(カメラ付きレーザースキャナのブロック図)
図2には、カメラ付きレーザースキャナ100のブロック図が示されている。図2には、カメラ106、測距部111、水平回転角検出部112、鉛直回転角検出部113、水平回転制御部114、鉛直回転制御部115、レーザースキャンデータ出力部116を備えている。
(Block diagram of laser scanner with camera)
A block diagram of the camera-equipped laser scanner 100 is shown in FIG. 2 includes a camera 106, a distance measuring unit 111, a horizontal rotation angle detection unit 112, a vertical rotation angle detection unit 113, a horizontal rotation control unit 114, a vertical rotation control unit 115, and a laser scan data output unit .

カメラ106が撮影した画像のデータ(画像データ)は、後述するレーザースキャナ制御装置200に送られる。この際、当該画像の方向(画像中心の方向、カメラ106の光軸の方向)、画角(撮影範囲)に関する情報もレーザースキャナ制御装置200に送られる。 Data of an image (image data) captured by the camera 106 is sent to a laser scanner control device 200, which will be described later. At this time, information about the direction of the image (the direction of the image center, the direction of the optical axis of the camera 106 ) and the angle of view (shooting range) is also sent to the laser scanner control device 200 .

測距部111は、光学系105から出射される測距光(スキャン光)に基づく対象物までの距離の算出を行う。距離を算出する方法は、通常のレーザー測距装置と同じである。距離を算出する方法としては、(1)測距光の伝搬時間から計算する方法、(2)測距光の検出タイミングとカメラ付きレーザースキャナ100の内部に設けられた基準光路を伝搬した基準光の検出タイミングの差(位相差)から計算する方法が挙げられる。 A distance measuring unit 111 calculates a distance to an object based on distance measuring light (scanning light) emitted from the optical system 105 . The method of calculating the distance is the same as that of a normal laser rangefinder. As methods for calculating the distance, there are (1) a method of calculating from the propagation time of the distance measuring light, and (2) the detection timing of the distance measuring light and the reference light propagated through the reference optical path provided inside the laser scanner 100 with camera. can be calculated from the difference in detection timing (phase difference).

水平回転角検出部112は、水平回転部101の水平回転角を検出する。鉛直回転角検出部113は、鉛直回転部104の鉛直回転角を検出する。角度の検出は、ロータリーエンコーダによって行われる。 A horizontal rotation angle detection unit 112 detects the horizontal rotation angle of the horizontal rotation unit 101 . The vertical rotation angle detection unit 113 detects the vertical rotation angle of the vertical rotation unit 104 . Angle detection is performed by a rotary encoder.

水平回転制御部114は、水平回転部101の水平回転を制御する。実際の構造は、水平回転部101を水平回転させる駆動機構、この駆動機構に駆動力を与えるモータ、このモータの制御回路を備えている。そして、この制御回路への制御信号が水平回転制御部114から出力される。 The horizontal rotation control unit 114 controls horizontal rotation of the horizontal rotation unit 101 . The actual structure includes a driving mechanism for horizontally rotating the horizontal rotation unit 101, a motor for applying driving force to this driving mechanism, and a control circuit for this motor. A control signal to this control circuit is output from the horizontal rotation control section 114 .

鉛直回転制御部115は、鉛直回転部104の鉛直回転を制御する。実際の構造は、鉛直回転部104を鉛直回転させる駆動機構、この駆動機構に駆動力を与えるモータ、このモータの制御回路を備えている。そして、この制御回路への制御信号が鉛直回転制御部115から出力される。 The vertical rotation control unit 115 controls vertical rotation of the vertical rotation unit 104 . The actual structure includes a driving mechanism for vertically rotating the vertical rotating portion 104, a motor for applying driving force to this driving mechanism, and a control circuit for this motor. A control signal to this control circuit is output from the vertical rotation control section 115 .

レーザースキャンデータ作成部117は、レーザースキャンデータを作成する。レーザースキャンデータは、各スキャン点に関する光学系105の光学原点(光学中心)からの距離と、光学原点からの方向のデータである。各スキャン点までの距離は、測距部111で算出される。各スキャン点の方向は、水平回転角検出部112が検出した水平回転部101の水平回転角と、鉛直回転角検出部118が検出した鉛直回転部104の鉛直回転角に基づき算出される。 The laser scan data creation unit 117 creates laser scan data. The laser scan data is data on the distance from the optical origin (optical center) of the optical system 105 and the direction from the optical origin for each scan point. The distance to each scan point is calculated by the distance measuring unit 111 . The direction of each scan point is calculated based on the horizontal rotation angle of the horizontal rotation unit 101 detected by the horizontal rotation angle detection unit 112 and the vertical rotation angle of the vertical rotation unit 104 detected by the vertical rotation angle detection unit 118 .

レーザースキャンによって直接得られるレーザースキャンデータは、各スキャン点の光学原点(レーザースキャンの視点)からの距離と方向であり、これは各スキャン点が極座標系上で記述された形態となる。この極座標系を3次元直線直交座標系に座標変換したものをレーザースキャンデータ作成部117で作成してもよい。 The laser scan data directly obtained by laser scanning are the distance and direction of each scan point from the optical origin (laser scan viewpoint), and each scan point is described on a polar coordinate system. The laser scan data creation unit 117 may create a coordinate transformation of this polar coordinate system into a three-dimensional rectilinear orthogonal coordinate system.

(レーザースキャナ制御装置)
図2には、レーザースキャナ制御装置200のブロック図が示されている。レーザースキャナ制御装置200は、図1のカメラ付きレーザースキャナ100のカメラ106が撮影した画像に基づき、カメラ付きレーザースキャナ100のレーザースキャンの範囲の制御を行う。レーザースキャナ制御装置200は、市販のPC(パーソナルコンピュータ)を利用して構成されている。
(laser scanner controller)
A block diagram of the laser scanner controller 200 is shown in FIG. The laser scanner control device 200 controls the laser scanning range of the camera-equipped laser scanner 100 based on the image captured by the camera 106 of the camera-equipped laser scanner 100 in FIG. The laser scanner control device 200 is configured using a commercially available PC (personal computer).

レーザースキャナ制御装置200は、コンピュータとして機能する。レーザースキャナ制御装置200が備える各機能部の機能は、使用するPCに図2に示す各機能部を実現するためのアプリケーションソフトウェアをインストールし、当該アプリケーションソフトウェアを構成するプログラムが当該PCのCPUによって実行されることで実現される。各機能部の一部または全部を各種のプロセッサや電子回路で構成してもよい。また、外部のPC(パーソナルコンピュータ)やサーバの演算部を利用して、上記機能部の少なくとも一部を実現してもよい。 The laser scanner control device 200 functions as a computer. The function of each functional unit provided in the laser scanner control device 200 is achieved by installing application software for realizing each functional unit shown in FIG. It is realized by being A part or all of each functional unit may be configured by various processors and electronic circuits. Moreover, at least part of the above functional units may be implemented using an external PC (personal computer) or a computing unit of a server.

レーザースキャナ制御装置200は、画像データ取得部201、対象物抽出部202、指定受付部203、レーザースキャン範囲設定部204、制御信号出力部205を備えている。その他、レーザースキャナ制御装置200は、通常のPCが備えるCPU、記憶装置(半導体メモリやハードディスク装置等)、通信装置、画像表示装置、ユーザーインターフェース装置を有する。 The laser scanner control device 200 includes an image data acquisition section 201 , an object extraction section 202 , a designation acceptance section 203 , a laser scan range setting section 204 and a control signal output section 205 . In addition, the laser scanner control device 200 has a CPU, a storage device (semiconductor memory, hard disk device, etc.), a communication device, an image display device, and a user interface device, which are provided in a normal PC.

画像データ取得部201は、カメラ付きレーザースキャナ100のカメラ106が撮影した画像の画像データを取得する。この画像データは、撮影時におけるカメラ106の向きに関するデータと関連付けされており、このカメラの向きに係るデータも画像データ取得部102で取得される。 The image data acquisition unit 201 acquires image data of an image captured by the camera 106 of the laser scanner 100 with camera. This image data is associated with data regarding the orientation of the camera 106 at the time of photographing, and the data regarding the orientation of the camera is also obtained by the image data obtaining unit 102 .

対象物抽出部202は、カメラ106が撮影した画像の中から特定の対象物を抽出する。特定の対象物は、予め決められている。例えば、パイプ、蛍光灯、配線、発電機、ポンプといった予め外観が判明している対象物がライブラリーとして登録されており、その外観に合致する画像が抽出される。これは、セキュリティー分野等で実用化されている画像認証技術や画像認識技術を利用して実現されている。図3,4は、画像およびそこから抽出された対象物が写った図面代用写真である。 A target object extraction unit 202 extracts a specific target object from the image captured by the camera 106 . A specific object is predetermined. For example, objects whose appearances are known in advance, such as pipes, fluorescent lamps, wiring, generators, and pumps, are registered as a library, and images that match their appearances are extracted. This is realized using image authentication technology and image recognition technology that have been put into practical use in the security field and the like. 3 and 4 are photographs substituting for drawings showing images and objects extracted from them.

指定受付部203は、カメラ106が撮影した画像中の一部の指定を受け付ける。例えば、図3の画像を、レーザースキャナ制御装置200を構成するPCの表示画面上に表示する。この状態において、ユーザは、当該PCが備えるGUIの機能を用いて、図3の画像上の特定の部分(例えば、蛍光灯の部分)を指定する。すると、この指定に係る指示が指定受付部203で受け付けられる。 A designation reception unit 203 receives designation of a part of the image captured by the camera 106 . For example, the image shown in FIG. 3 is displayed on the display screen of the PC that constitutes the laser scanner control device 200 . In this state, the user designates a specific portion (for example, the fluorescent lamp portion) on the image in FIG. 3 using the GUI function of the PC. Then, the designation reception unit 203 receives an instruction related to this designation.

レーザースキャン範囲設定部204は、指定受付部203が受け付けた対象物を含む限定された領域をレーザースキャン範囲として設定する処理を行う。 The laser scan range setting unit 204 performs processing for setting a limited area including the object accepted by the designation acceptance unit 203 as a laser scan range.

ここでは、以下のような処理が行なわれる。まず、カメラ106の光学原点を起点とする指定された対象物の方向と、この対象物の範囲を取得する。カメラ106の光学原点(投影原点)に対する対象物の方向は、当該対象物が写った画像を解析することで得られる。ここで、この画像の撮影時におけるカメラ106の光軸、つまり当該画像の中心の方向は、撮影時のカメラ106の向きから判る。また、当該対象物の画像内の2次元位置から、当該対象物の上記画像の中心の方向と当該対象物の方向との相対関係が判る。このことから、当該対象物のカメラ106の光学原点を起点する当該対象物の方向が判る。 Here, the following processing is performed. First, the direction of a designated object starting from the optical origin of the camera 106 and the range of this object are obtained. The direction of the object with respect to the optical origin (projection origin) of the camera 106 can be obtained by analyzing the image of the object. Here, the optical axis of the camera 106 at the time of photographing this image, that is, the direction of the center of the image can be known from the orientation of the camera 106 at the time of photographing. Also, from the two-dimensional position in the image of the object, the relative relationship between the direction of the center of the image of the object and the direction of the object can be known. From this, the direction of the object originating from the optical origin of the camera 106 of the object is known.

他方で、カメラ106と光学系105の外部標定要素の関係は既知だから、上記の解析から、当該対象物の光学系105の光学原点から見た方向とその範囲が判る。この結果を利用して、当該対象物の存在する範囲をレーザースキャン範囲として設定する。この処理がレーザースキャン範囲設定部204で行なわれる。 On the other hand, since the relationship between the camera 106 and the exterior orientation elements of the optical system 105 is known, the direction and range of the object viewed from the optical origin of the optical system 105 can be determined from the above analysis. Using this result, the range in which the object exists is set as the laser scanning range. This processing is performed by the laser scan range setting unit 204 .

例えば、図4のパイプの部分が対象物として指定されたとする。この場合、カメラ付きレーザースキャナ(光学系105の光学原点)から見たパイプの方向およびその範囲がレーザースキャン範囲として設定される。この処理がレーザースキャン範囲設定部204で行なわれる。 For example, assume that the pipe portion in FIG. 4 is specified as the object. In this case, the direction and range of the pipe viewed from the camera-equipped laser scanner (the optical origin of the optical system 105) are set as the laser scanning range. This processing is performed by the laser scan range setting unit 204 .

制御信号出力部205は、レーザースキャン範囲設定部204で設定されたレーザースキャンの範囲に係る制御信号を生成し、それをカメラ付きレーザースキャナ100に送る。例えば、レーザースキャンの範囲を水平角と鉛直角で規定した制御信号を生成し、それをカメラ付きレーザースキャナ100に送る。 The control signal output unit 205 generates a control signal related to the laser scanning range set by the laser scanning range setting unit 204 and sends it to the camera-equipped laser scanner 100 . For example, a control signal that defines the laser scanning range by horizontal and vertical angles is generated and sent to the camera-equipped laser scanner 100 .

この制御信号により、カメラ付きレーザースキャナ100による指示された特定の範囲に対するレーザースキャンが行われる。 Based on this control signal, the laser scanner 100 with a camera performs a laser scan for a specified range.

(処理の一例)
図5は、レーザースキャナ制御装置200で行なわれる処理の一例を示すフローチャートである。図5の処理を実行するプログラムは、レーザースキャナ制御装置200が備える記憶部や適当な記憶媒体に記憶され、そこから読み出され、レーザースキャナ制御装置200を構成するPCのCPUによって実行される。このプログラムをサーバに記憶し、インターネット経由でそこからダウンロードする形態も可能である。
(Example of processing)
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing performed by laser scanner control device 200 . A program for executing the processing in FIG. 5 is stored in a storage unit or an appropriate storage medium provided in the laser scanner control device 200, read from there, and executed by the CPU of the PC that constitutes the laser scanner control device 200. It is also possible to store this program in a server and download it from there via the Internet.

図5の処理に先立ち、カメラ付きレーザースキャナ100のカメラ106を用いて、カメラ付きレーザースキャナ100の周囲の撮影を行う。ここでは、上方の含めた全周(半球面)の撮影を行う。撮影は、全周に対して行われる。この際、全周を複数に分割し、この分割した範囲毎に撮影が行われる。これは、通常のパノラマ画像の作成手法と同じである。そして、この複数の画像を用いてパノラマ画像が作成される。 Prior to the process of FIG. 5, the camera 106 of the camera-equipped laser scanner 100 is used to photograph the surroundings of the camera-equipped laser scanner 100 . Here, the whole circumference (hemispherical surface) including the upper part is photographed. Imaging is performed all around. At this time, the entire circumference is divided into a plurality of areas, and photographing is performed for each divided range. This is the same as the normal panorama image creation method. A panorama image is created using the plurality of images.

また、各画像に係るカメラ106の光軸の方向(撮影方向)のデータも対応する画像データに関連して取得される。 In addition, data on the direction of the optical axis (shooting direction) of the camera 106 relating to each image is also acquired in association with the corresponding image data.

処理が開始されると、まずカメラ106が撮影した画像データ(パノラマ画像のデータ)が画像データ取得部201で取得される(ステップS201)。ここで、取得される画像データは、その画像の対象となる領域の方向(カメラ付きレーザースキャナ200から見た方向)と関連付けされており、そのデータも同時に取得される。 When the process is started, image data (panoramic image data) captured by the camera 106 is first acquired by the image data acquiring unit 201 (step S201). Here, the acquired image data is associated with the direction of the target area of the image (the direction viewed from the camera-equipped laser scanner 200), and the data is also acquired at the same time.

次に、ステップS201で取得した画像データの中から予め登録しておいた対象物の画像を抽出する(ステップS202)。この処理は、対象物抽出部202で行なわれる。この処理では、例えば、図3の蛍光灯や図4のパイプといった対象物が画像認識技術を利用して抽出される。 Next, an image of an object registered in advance is extracted from the image data acquired in step S201 (step S202). This processing is performed by the object extraction unit 202 . In this process, for example, objects such as the fluorescent lamp in FIG. 3 and the pipe in FIG. 4 are extracted using image recognition technology.

次に、ステップS202で抽出された対象物に対するユーザの指定を受け付ける(ステップS203)。この処理は、指定受付部203で行なわれる。この処理では、レーザースキャナ制御装置200として利用されるPCの画面上に、ステップS202で抽出された対象物が把握(視認)できるように表示された画像を表示させ、GUIを用いたユーザによる対象物の指定を受け付ける。例えば、マウスを用いた左クリックによって、ユーザによる対象物の指定が行なわれる。 Next, the user's specification of the object extracted in step S202 is accepted (step S203). This processing is performed by the designation reception unit 203 . In this process, an image is displayed on the screen of the PC used as the laser scanner control device 200 so that the object extracted in step S202 can be grasped (visually recognized), and the object is displayed by the user using the GUI. Accept designation of things. For example, a user designates an object by left-clicking with a mouse.

次に、ステップS203で受け付けた対象物が含まれるレーザースキャン範囲の設定が行なわれる(ステップS204)。この処理は、レーザースキャン範囲設定部204で行なわれる。この処理では、指定された対象物の領域より僅かに広い領域がレーザースキャン領域として設定される。ここで、対象物がレーザースキャン範囲から漏れないように留意する必要がある。他方で、余裕を取りすぎると、無駄なレーザースキャンを行う部分が増大する。故に、例えば、レーザースキャン領域として、指定された対象物の領域よりも5~20%広い領域を設定する。 Next, a laser scan range including the object accepted in step S203 is set (step S204). This processing is performed by the laser scan range setting unit 204 . In this process, an area slightly wider than the designated object area is set as the laser scanning area. Care must be taken here so that the object does not fall outside the laser scanning range. On the other hand, if too much leeway is taken, the portion of unnecessary laser scanning increases. Therefore, for example, an area that is 5 to 20% wider than the specified target area is set as the laser scanning area.

ステップS204におけるレーザースキャンの範囲の設定を行ったら、この設定の内容を反映した制御信号がカメラ付きレーザースキャナ100に出力される(ステップS205)。この処理は、制御信号出力部205で行なわれる。 After setting the laser scanning range in step S204, a control signal reflecting the contents of this setting is output to the camera-equipped laser scanner 100 (step S205). This process is performed by control signal output section 205 .

(優位性)
画像を利用してレーザースキャンが必要な対象物が選択され、この対象物に限定したレーザースキャンの範囲が設定される。このため、無駄なレーザースキャンが行われる問題が抑制され、レーザースキャンデータのデータ量が抑制される。
(Superiority)
Using the image, an object requiring laser scanning is selected, and a laser scanning range limited to this object is set. Therefore, the problem of unnecessary laser scanning is suppressed, and the amount of laser scan data is suppressed.

また、レーザースキャンの範囲を限定できるので、特定の対象に集中して高密度の点群データの取得を行うことができる。 In addition, since the range of laser scanning can be limited, high-density point cloud data can be acquired by concentrating on a specific target.

2.第2の実施形態
第1の実施形態において、画像から抽出した対象物(パイプやポンプ等)に対応させてスキャン密度(取得する点群の密度)を指定する、あるいは選択可能にする形態も可能である。
2. Second Embodiment In the first embodiment, it is also possible to specify or select the scan density (the density of the point cloud to be acquired) corresponding to the object (pipe, pump, etc.) extracted from the image. is.

例えば、画像中から対象物を指定した場合に、マウスの右クリックで点群密度(解像度)のメニューが表示される。このメニューとしては、1点/cm、2点/cm、4点/cm・・といったものが挙げられる。 For example, when an object is specified in an image, a point cloud density (resolution) menu is displayed by right-clicking the mouse. This menu includes items such as 1 point/cm 2 , 2 points/cm 2 , 4 points/cm 2 .

また、対象物に対応させて、予め取得するスキャン密度(点群密度)を決めておき、それを設定する形態も可能である。またこの設定を推奨取得密度としてユーザに提示する形態も可能である。例えば、対象部がパイプであればn点/cm、対象物が照明機器であればm点/cmといった具体に、予め定めた適切なスキャン密度が選択された対象物に応じて設定される。このスキャン密度の設定は、レーザースキャン範囲設定部204で行なわれる。 Moreover, it is also possible to set the scan density (point cloud density) to be acquired in advance in correspondence with the target object. It is also possible to present this setting to the user as a recommended acquisition density. For example, if the object is a pipe, n points/cm 2 , and if the object is lighting equipment, m points/cm 2 . be. This scan density is set by the laser scan range setting unit 204 .

対象物によって、例えば、配管のパイプであれば、N点/cm、照明機器であればM点/cmといった具合に適切な点群密度が判っている場合がある。このような場合に、上記の態様は有効である。 Depending on the object, there are cases where an appropriate point cloud density is known, for example, N points/cm 2 for pipes, and M points/cm 2 for lighting equipment. In such a case, the above aspect is effective.

3.第3の実施形態
第1の実施形態において、対象の形状に対応させてスキャン密度に違いを持たせる態様も可能である。例えば、測定対象のポンプの中でも平面部分は点密度を粗くし、湾曲部など変化がある部分は密にスキャンする。こうすることで、点群の取得に係る作業の効率化を追求しつつ、対象物の形状を忠実に再現できる点群データを得ることができる。また、画像認識技術により、測定対象物の平坦部、変曲部を認識し、それに応じてもスキャン密度を変える態様も可能である。
3. Third Embodiment In the first embodiment, it is also possible to provide different scan densities according to the shape of the object. For example, even in the pump to be measured, the point density is made coarser in the plane portion, and the portion with changes such as the curved portion is scanned densely. By doing so, it is possible to obtain point cloud data capable of faithfully reproducing the shape of the object while pursuing efficiency in the work related to acquiring the point cloud. It is also possible to recognize the flat portion and curved portion of the object to be measured by image recognition technology and change the scan density accordingly.

4.第4の実施形態
カメラ付きレーザー点群取得装置として、カメラとレーザースキャナを複合化したものを例示したが、カメラ付きレーザー点群取得装置として、一般にLiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)と称されるレーザー光を用いた点群データ取得装置を利用することができる。例えば、カメラ付きレーザー点群取得装置として、カメラとフラッシュライダーを複合化したものを利用することもできる。
4. Fourth Embodiment As a laser point cloud acquisition device with a camera, a combination of a camera and a laser scanner was exemplified. ) using a laser beam can be used. For example, as a camera-equipped laser point cloud acquisition device, a combination of a camera and a flash lidar can be used.

LiDARについては、例えば、東芝レビューVol. 73 No6(2018年11月)や自動運転ラボ(2018年10月12日)(https://jidounten-lab.com/y_6506)に記載されている。 LiDAR is described, for example, in Toshiba Review Vol. 73 No. 6 (November 2018) and Autonomous Driving Lab (October 12, 2018) (https://jidounten-lab.com/y_6506).

例えば、カメラ付きレーザー点群取得装置として、カメラとフラッシュライダーを複合化したものを利用する場合を説明する。フラッシュライダーでは、アレイ状(マトリクス状)に発光素子と受光素子が配置され、レーザー測距光をスキャンするのではなく、アレイ状(例えば、m×n)のレーザー測距光を同時に照射し、その反射光を受光することで、アレイ状の点群データを得る。 For example, a case of using a combination of a camera and a flash lidar as a laser point group acquisition device with a camera will be described. In the flash lidar, light-emitting elements and light-receiving elements are arranged in an array (matrix), and instead of scanning laser range-finding light, array-like (for example, m×n) laser range-finding light is emitted simultaneously, An array of point cloud data is obtained by receiving the reflected light.

この場合、フラッシュライダーの指向方向を調整することで、対象物に対する部分的なレーザー点群データの取得が行われる。あるいは、アレイの一部の発光および/または受光を行うことで、対象物に対する限定的なレーザー測距を行い、部分的なレーザー点群の取得が行われる。 In this case, by adjusting the pointing direction of the flash lidar, partial laser point cloud data acquisition for the object is performed. Alternatively, a portion of the array may be emitted and/or received to provide limited laser ranging to the object and partial laser point cloud acquisition.

100…カメラ付きレーザースキャナ
101…水平回転部
102…支持部
103…基台部
104…鉛直回転部
105…光学系
106…カメラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Laser scanner with a camera 101... Horizontal rotation part 102... Support part 103... Base part 104... Vertical rotation part 105... Optical system 106... Camera

Claims (4)

外部標定要素の関係が既知のレーザー点群取得装置とカメラを複合化したカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行う装置であって、
前記カメラ付きレーザー点群取得装置の前記カメラが撮影した画像の画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像から特定の対象物を抽出する対象物抽出部と、
前記画像の一部の指定を受け付ける指定受付部と、
前記レーザー点群取得装置によるレーザー点群の取得範囲を、前記指定を受け付けた範囲に限定する設定を行うレーザー点群取得範囲設定部と
を備え、
前記画像の一部の指定では、前記抽出された特定の対象物の指定が行なわれるカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行う装置
A device for controlling a camera-equipped laser point cloud acquisition device that combines a laser point cloud acquisition device with a known relationship of exterior orientation elements and a camera,
an image data acquisition unit that acquires image data of an image captured by the camera of the laser point cloud acquisition device with a camera;
an object extraction unit that extracts a specific object from the image;
a designation receiving unit that receives designation of a part of the image;
a laser point cloud acquisition range setting unit configured to limit the acquisition range of the laser point cloud by the laser point cloud acquisition device to the range for which the designation is accepted;
with
A device for controlling a camera-equipped laser point group acquisition device in which the specified object extracted is specified in the specification of the part of the image .
前記抽出された特定の対象物に対応したレーザースキャン密度が選択される請求項に記載のカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行う装置 2. The apparatus for controlling the camera-equipped laser point cloud acquisition device according to claim 1 , wherein a laser scanning density corresponding to the extracted specific object is selected. 外部標定要素の関係が既知のレーザー点群取得装置とカメラを複合化したカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行う方法であって、
前記カメラ付きレーザー点群取得装置の前記カメラが撮影した画像の画像データを取得する画像データ取得ステップと、
前記画像から特定の対象物を抽出する対象物抽出ステップと、
前記画像の一部の指定を受け付ける指定受付ステップと、
前記レーザー点群取得装置によるレーザー点群の取得範囲を、前記指定を受け付けた範囲に限定する設定を行うレーザー点群取得範囲設定ステップと
を備え、
前記画像の一部の指定では、前記抽出された特定の対象物の指定が行なわれるカメラ付きレーザー点群取得装置の制御方法。
A method for controlling a camera-equipped laser point cloud acquisition device that combines a laser point cloud acquisition device with a known relationship between exterior orientation elements and a camera,
an image data acquisition step of acquiring image data of an image captured by the camera of the laser point cloud acquisition device with camera;
an object extraction step of extracting a specific object from the image;
a designation receiving step of receiving a designation of a portion of the image;
a laser point cloud acquisition range setting step for setting the acquisition range of the laser point cloud by the laser point cloud acquisition device to the range for which the designation is accepted;
A control method for a camera-equipped laser point group acquisition device , wherein the designation of the part of the image designates the extracted specific object .
外部標定要素の関係が既知のレーザー点群取得装置とカメラを複合化したカメラ付きレーザー点群取得装置の制御を行うプログラムであって、
前記カメラ付きレーザー点群取得装置の前記カメラが撮影した画像の画像データを取得する画像データ取得ステップと、
前記画像から特定の対象物を抽出する対象物抽出ステップと、
前記画像の一部の指定を受け付ける指定受付ステップと、
前記レーザー点群取得装置によるレーザー点群の取得範囲を、前記指定を受け付けた範囲に限定する設定を行うレーザー点群取得範囲設定ステップと
を実行させ、
前記画像の一部の指定では、前記抽出された特定の対象物の指定が行なわれるカメラ付きレーザー点群取得装置の制御用プログラム。
A program for controlling a camera-equipped laser point cloud acquisition device in which a camera and a laser point cloud acquisition device with known relationships of exterior orientation elements are combined,
an image data acquisition step of acquiring image data of an image captured by the camera of the laser point cloud acquisition device with camera;
an object extraction step of extracting a specific object from the image;
a designation receiving step of receiving a designation of a portion of the image;
a laser point cloud acquisition range setting step for setting the acquisition range of the laser point cloud by the laser point cloud acquisition device to the range for which the designation is accepted;
A program for controlling a camera-equipped laser point group acquisition device , wherein the specification of the part of the image specifies the extracted specific object .
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