JPH0611346A - 自動測量システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測量対象を素早く確実に視準することができ
る自動測量システムを提供する。 【構成】 測量対象に赤色ターゲットを設置し、ＣＣＤ
カメラ６を備える光波測距計５を、モータの駆動により
指向方向を変位させることができる支持台２に支持さ
せ、ＣＣＤカメラ６により撮影された画像を画像処理装
置７で画像処理して赤色ターゲットの位置を検出し、検
出された赤色ターゲットの位置に光波測距計５が指向す
るように、ホストコンピュータ８及びモータドライバ４
が支持台２のモータを制御して、該支持台２の指向方向
を変位させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測量機器を自動的に測
量対象へ指向させるための自動測量システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トランシットやセオドライト等の
測量機器では、測量者が測量機器の視準望遠鏡を覗い
て、対物レンズ系の視準用十字線の交点が測量対象に重
なるように視準用望遠鏡の向きを手動で調整して視準
し、測距、測角を行っていた。あるいは、測量機器を遠
隔操作可能な雲台の上に載せて視準を行う場合には、こ
の測量機器から測距用レーザ光を出力させると共に測量
対象の近傍に反射板を設置し、測距用レーザ光が反射板
に照射されて反射光の光量が所定値以上となる位置を、
測量機器の指向方向を適宜変更しながら検索していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測量者
が手動で視準操作を行う従来の視準作業では、特に最初
のうちはやみくもに視準用望遠鏡の向きを変え、広い範
囲から測量対象を捜し出して視準用望遠鏡の視野内に映
しださなければならず、視準までに非常に時間がかかる
不具合があった。また、測量機器から出力された測距用
レーザ光の反射光の光量で測量対象の位置を検索する従
来の視準作業では、測量対象の周辺の状況では、反射板
以外のもので反射された測距用レーザ光の反射光の光量
が所定値以上となって、測量対象以外のものに視準され
る場合があるという不具合があった。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、測量対象を素早く確実に視準することができる自
動測量システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、測量機器を自動的に測量対象へ指向させる
ためのシステムであって、前記測量対象箇所に設置され
るターゲットと、前記測量機器を指向方向変位可能に支
持する支持台と、前記支持台を３次元方向に変位させる
駆動手段と、前記測量機器に設けられたテレビカメラ
と、前記テレビカメラにより撮影された画像を画像処理
して前記ターゲットの位置を検出する画像処理手段と、
前記検出されたターゲットの位置に前記測量機器が指向
するように前記駆動手段を制御して前記支持台を変位さ
せる制御手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図１は本発明の一実施例による自動測量シ
ステムの概略構成を一部ブロックで示す構成図である。
図１において１は三脚、２は三脚１の支持台、３は支持
台２上に設置された高速２軸回転台、５は、測量対象ま
での距離を測距するための測距用レーザ光を出力する光
波測距計（測量機器に相当）である。高速２軸回転台３
はＸ−Ｙの２軸方向（３次元方向）に指向方向変位可能
に光波測距計５を保持するもので、その変位動作は、高
速２軸回転台３の内部に設けられた、例えばステッピン
グモータ等の不図示のモータ（駆動手段に相当）により
行われる。尚、該不図示のモータはモータドライバ４に
より駆動される。

【０００７】光波距離計５は、視準用望遠鏡５ａと、該
視準用望遠鏡５ａの接眼部５ｂに取り付けられたＣＣＤ
（電荷結合素子）カメラ６（テレビカメラに相当）とを
備えており、この視準用望遠鏡５ａで捉えられた画像
は、視準用望遠鏡５ａの光学系中に配置された透明板
（図示せず）上の視準用十字線１０（図２，図３）と重
ねてＣＣＤカメラ６により撮影され、画像信号として画
像処理装置７（画像処理手段に相当）に入力されて、こ
こで、画像中の特定の色調部分を抽出しその部分の位置
座標を検出する画像処理が行われる。

【０００８】画像処理装置７に接続されたホストコンピ
ュータ８には、画像処理装置７で検出された位置座標が
入力される。そして、このホストコンピュータ８は、前
記画像中の特定のコントラストや色調の部分が視準用十
字線１０に重なるようにＣＣＤカメラ６乃至光波測距計
５の指向方向を変位させるための、つまり、光波距離計
５を測量対象に指向させるための、高速２軸回転台３の
不図示のモータを駆動する量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）を
算出して、前述のモータドライバ４に出力する。さら
に、ホストコンピュータ８には、光波距離計５で受光し
た測量対象からの反射光のデータが入力され、これに基
づいて、光波距離計５が設置された測量点から測量対象
までの距離が、一般的な光波測距法に従って算出され
る。尚、本実施例では、モータドライバ４及びホストコ
ンピュータ８が制御手段に相当している。

【０００９】次に、図２乃至図４を参照して、本実施例
の自動測量システムの動作について説明する。まず、後
に説明する図２及び図３に示すように、光波距離計５か
らの測距用レーザ光を反射させるための反射ミラー１１
を、測量対象Ａが反射ミラー１１の中心に位置するよう
に設置し、反射ミラー１１の上方及び下方に、該反射ミ
ラー１１の中心位置から等しい間隔Ｌ（図４）を置い
て、赤色光を発する発光ダイオード等の円形の赤色ター
ゲット１２，１３を設置する。

【００１０】次に、任意の向きに指向された光波測距計
５のＣＣＤカメラ６から入力された画像信号を、画像処
理装置７によって画像処理し、モニタ７ａ上に表示され
た視準用十字線１０の交点を座標（Ｘ０，Ｙ０）と規定
する。そして、視準用十字線１０の交点の座標（Ｘ０，
Ｙ０）を基準とした測量対象Ａの大まかな座標値が解っ
ている場合には、その座標値をホストコンピュータ８に
入力し、入力された座標値と座標（Ｘ０，Ｙ０）との関
係に基づいて、モニタ７ａ上に表示る視準用十字線１０
の交点が前記入力された座標値の地点に重なるための、
ＣＣＤカメラ６乃至光波測距計５の指向方向の変位量を
ホストコンピュータ８で算出させる。さらに、算出され
た変位量の分、光波測距計５の指向方向が変位するよう
に、モータドライバ４を介して不図示のモータを制御
し、高速２軸回転台３をＸ−Ｙの２軸方向に旋回させ
て、光波測距計５を測量対象Ａの近傍に指向させる。ま
た、測量対象Ａの大まかな座標値が不明の場合には、ホ
ストコピュータ８に接続された不図示のリモートコント
ロールボックスによる遠隔操作などで高速２軸回転台３
を旋回させて、測量対象Ａの近傍に光波測距計５を指向
させる。

【００１１】続いて、光波測距計５が測量対象Ａの近傍
に指向された状態で、モニタ７ａ上に表示される視準用
十字線１０の交点を新たに座標（Ｘ０，Ｙ０）と規定す
る。そして、図４に示すように、視準用十字線１０と共
にモニタ７ａ上に表示された赤色ターゲット１２，１３
の重心の、モニタ７ａ上における座標値（Ｘ２，Ｙ
２）、（Ｘ３，Ｙ３）を、画像処理装置７の画像処理に
より算出し、さらに、これらの中点、つまり反射ミラー
１１の中心位置の座標値（Ｘ１，Ｙ１）を算出して、ホ
ストコンピュータ８に出力する。

【００１２】尚、赤色ターゲット１２，１３を画像処理
装置７の画像処理により認識、抽出する処理は、以下の
ようにして行われる。反射ミラー１１がＣＣＤカメラ６
で撮像され、その撮影画像信号が画像処理装置７に送出
されると、この画像処理装置７では、入力された画像信
号を赤色、緑色、青色の３プレーンに分けて、別々のメ
モリ（不図示）に格納する。

【００１３】次に、各メモリに格納されたプレーン別の
画像信号間で演算を行い、相対的に赤色の輝度値の高い
画素部分を抽出する。この抽出した赤色の輝度値の高い
画素部分を２値化して、ラベリングする。この場合、輝
度値が、「０」と「１」というように、「０」とそれ以
外の値とにより区別することで２値化して、所定範囲内
での赤色の個数を調べる。このようにして、２個の赤色
ターゲット１２、１３を識別する。

【００１４】赤色ターゲット１２、１３の識別後にホス
トコンピュータ８は、モータドライバ４を駆動させて光
波測距計５の指向方向をＡ１（図２）だけ変位させる。
これは、不図示のモータの回転によって旋回される高速
２軸回転台３の１ステップ分の変位量を確認し、これに
よって、光波測距計５が測量対象Ａを指向するようにそ
の指向方向を変位させる際のモータの回転量を算出する
ための、キャリブレーション動作である。

【００１５】ここで、反射ミラー１１の中心位置の座標
値（Ｘ１，Ｙ１）が入力されるとホストコンピュータ８
は、キャリブレーション動作時の変位量Ａ１のＸ軸方向
成分ＸａとＹ軸方向成分Ｙａとに基づいて、キャリブレ
ーション動作後の反射ミラー１１の中心位置の座標値
（Ｘ１ａ，Ｙ１ａ）を、Ｘ１ａ＝Ｘ１−Ｘ１ａ，Ｙ１ａ
＝Ｙ１−Ｙａから求め、キャリブレーション動作後の視
準用十字線１０の交点を新たに座標（Ｘ０，Ｙ０）と規
定する。さらに、ホストコンピュータ８は、キャリブレ
ーション動作後の反射ミラー１１の中心位置に視準用十
字線１０の交点が重なるように、（Ｘ１ａ−Ｘ０），
（Ｙ１ａ−Ｙ０）の演算を行って、Ｘ，Ｙの各軸方向へ
の光波測距計５の変位量を算出する。

【００１６】そして、ホストコンピュータ８は、算出さ
れた光波測距計５のＸ，Ｙ各軸方向への変位量と、先の
キャリブレーション動作で確認されたモータの回転量の
データとに基づいて、高速２軸回転台３を適宜旋回させ
る。これにより、光波測距計５が反射ミラー１１の中心
位置、つまり測量対象Ａに指向、視準され、この状態で
光波測距計５が発する測距用レーザ光の、反射ミラー１
１からの反射光に基づいて、光波距離計５が設置された
測量点から測量対象Ａまでの距離が、一般的な光波測距
法に従ってホストコンピュータ８により算出される。

【００１７】このように、本実施例の自動測量システム
では、測量対象Ａに設置した反射ミラー１１の上方及び
下方に赤色ターゲット１２，１３を設置し、この赤色タ
ーゲット１２，１３を画像処理装置７の画像処理により
抽出し、その位置座標に基づいて光波測距計５の指向方
向を調整して測量対象Ａに指向、視準させるようにした
ので、測量者が視準用望遠鏡を覗きながらやみくもにそ
の向きを変えて視準させる必要がなくなり、よって、測
量対象を素早く確実に視準することができる。また、光
波測距計５が確実に測量対象Ａの反射ミラー１１に指向
するため、測距用レーザ光が反射ミラー以外のものに照
射されて誤った対象を測量することが防止される。

【００１８】尚、本実施例では、赤色ターゲットとして
赤色光を発する発光ダイオードを用いたが、単に赤色に
色付けされた円板を用いてもよい。また、本実施例で
は、測量対象の近傍に赤色ターゲットを設置し、画像処
理により赤色部分を見つけだすことで光波測距計の指向
の変位調整を行うものとしたが、ターゲットは赤色に限
らず、周辺の色調と異なる他の色を用いてもよく、ま
た、色調ではなくコントラストによって測量対象の近傍
位置を画像処理により見つけだすようにしてもよい。さ
らに、テレビカメラとしては、撮影した画像信号をＲ、
Ｇ、Ｂの３原色のデジタル信号に分けて取り出すことが
できるものであれば、本実施例のようなＣＣＤカメラ以
外のものを用いてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、測量対象
箇所にターゲットを設置し、テレビカメラを備える測量
機器を、駆動手段の駆動により指向方向を変位させるこ
とができる支持台に支持させ、前記テレビカメラにより
撮影された画像を画像処理手段で画像処理して前記ター
ゲットの位置を検出し、検出されたターゲットの位置に
前記測量機器が指向するように制御手段が駆動手段を制
御して支持台を変位させるようにしたので、測量対象を
素早く確実に視準することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例による自動測量システ
ムの概略構成を一部ブロックで示す構成図である。

【図２】図１の画像処理装置により検出された反射ミラ
ーの中心位置に光波測距計を指向させる動作を説明する
説明図である。

【図３】図１の画像処理装置により検出された反射ミラ
ーの中心位置に光波測距計を指向させる動作を説明する
説明図である。

【図４】図１の画像処理装置により反射ミラーの中心位
置を検出する動作を説明する説明図である。

【符号の説明】

２ 支持台 ３ 高速２軸回転台 ４ モータドライバ（制御手段） ５ 光波距離計（測量機器） ６ ＣＣＤカメラ（テレビカメラ） ７ 画像処理装置（画像処理手段） ８ ホストコンピュータ １２，１３ 赤色ターゲット（ターゲット）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測量機器を自動的に測量対象へ指向させ
   るためのシステムであって、 前記測量対象箇所に設置されるターゲットと、 前記測量機器を指向方向変位可能に支持する支持台と、 前記支持台を３次元方向に変位させる駆動手段と、 前記測量機器に設けられたテレビカメラと、 前記テレビカメラにより撮影された画像を画像処理して
   前記ターゲットの位置を検出する画像処理手段と、 前記検出されたターゲットの位置に前記測量機器が指向
   するように前記駆動手段を制御して前記支持台を変位さ
   せる制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動測量システム。