JPWO2016185637A1 - 点群画像生成装置および表示システム - Google Patents

Abstract

計測車両（１１０）に取り付けられたレーザスキャナ（１１５）からレーザが周辺物体に照射されることによって、複数の照射点までの方位と距離とが計測される。三次元点群生成部（１２３）は、各照射点における計測値に基づいて、各照射点の三次元座標値を示すデータである三次元点群データ（２０３）を生成する。二次元投影部（２３０）は、視点位置、および視線方向に基づいて、三次元点群データに対し二次元投影処理を行い、点群画像を生成する。操作部（４００）は、視点位置および視線方向の各々を独立に変更するためのユーザインタフェースに対応する。

Description

本発明は、道路等を走行しながら周辺の地物の三次元形状を表す三次元点群データを取得する地物計測システムに関するものであり、特に、取得した三次元点群データにより表される地物の点群画像を生成する技術に関する。

測量分野において、移動しながら地物の三次元情報を取得するモービルマッピングシステム（ＭＭＳ）が普及しつつある。
ＭＭＳは、ＧＰＳ衛星が可視である環境下において、高精度な計測が可能である。また、測位補強情報を用いることにより、走行中に高精度な三次元点群データを生成し、三次元点群をリアルタイムで表示することも可能となる。ＧＰＳは、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。

国際公開２００８／０９９９１５号 特開２０１５−３１０１８号

本発明は、走行中に取得される地物の点群画像をリアルタイムで表示可能なシステムにおいて、計測地点において取得される地物の点群画像を所望の態様で表示するための点群画像生成装置を提供することを目的とする。

本発明の点群画像生成装置は、
計測車両に取り付けられたレーザスキャナからレーザを周辺物体に照射することによって複数の照射点までの方位と距離とを計測して得られた各照射点における計測値に基づいて、前記各照射点の三次元座標値を示すデータである三次元点群データを生成する三次元点群生成部と、
視点位置、および視線方向に基づいて、前記三次元点群データに対し二次元投影処理を行い、点群画像を生成する二次元投影部と、
前記視点位置、および前記視線方向の各々を独立に変更するためのユーザインタフェースとを備える。

本発明によれば、走行中に取得される地物の点群画像をリアルタイムで表示可能なシステムにおいて、計測地点において取得される地物の点群画像を所望の態様で表示するための点群画像生成装置を提供することができる。

実施の形態１における点群画像生成装置１００の構成図。 実施の形態１における計測車両１１０の外観図。 実施の形態１における表示装置３００の表示例を示す図。 実施の形態１における視点位置の説明図。 実施の形態１における点群画像３１０の構成図。 実施の形態１におけるインタフェース画像３２０の構成図。 実施の形態１において点群画像生成方法のフローチャート。 実施の形態１における視線方向別の点群画像３１０を示す図。 実施の形態１における上下左右の移動オフセット別の点群画像３１０を示す図。 実施の形態１における前後の移動オフセット別の点群画像３１０を示す図。 実施の形態１における上下左右の回転オフセット別の点群画像３１０を示す図。 実施の形態における点群画像生成装置１００のハードウェア構成図。 実施の形態２による表示システムを備えた計測車両の一例を示す図。 実施の形態２による表示システムの構成を示す図。 実施の形態２による表示システムにおける、点群画像を表示する表示装置の表示画面を示す図。 実施の形態２による表示システムにおける、点群画像の視点を操作する操作部の表示例を示す図。 実施の形態２による操作部の５つの入力ボタンの選択により、切換表示される点群画像の一例を示す図。 実施の形態２による操作部のオフセット値設定部において、基準となる視点位置に対し水平および垂直方向に所定のオフセット値を設定した場合に表示される点群画像の一例を示す図。 実施の形態２による操作部のオフセット値設定部において、基準となる視点位置に対し、前後に所定のオフセット値を設定した場合に表示される点群画像の一例を示す図。 実施の形態２による操作部のオフセット値設定部において、基準となる視線方向に対し、水平および垂直方向に所定角度のオフセット値を設定した場合に表示される点群画像の一例を示す図。 実施の形態３による表示システムの構成を示す図。 実施の形態３による表示システムの点群認識処理部における、基準データ生成部の基準３次元点群データの生成処理を説明する図。 実施の形態３による表示システムの点群認識処理部における、基準データ生成部および差分処理部の格子点整列処理の流れを説明する図。 実施の形態４における＜実施例１＞の点群画像３１０の変化を示す図。 実施の形態４における＜実施例２、３＞の点群画像３１０の変化を示す図。 実施の形態５における視点操作モード切り替えボタン３１４を示す図。 実施の形態５におけるスライド（３１５、３１６）がオーバーレイ表示された点群画像３１０を示す図。 実施の形態５における視点位置マーク３１７がオーバーレイ表示された点群画像３１０を示す図。

実施の形態１．
道路等を走行しながら、周辺の地物の三次元形状を表す三次元点群データを取得し、取得した三次元点群データにより表される地物の三次元形状をリアルタイムで表示する点群画像生成装置１００について、図１から図１２に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１に基づいて、点群画像生成装置１００の構成について説明する。
点群画像生成装置１００は、計測車両１１０と、計測データ処理部２００と、表示装置３００と、操作部４００とを備える。

計測車両１１０は、道路を走行しながら各種の計測を行う車両である。
各種の計測によって、測位補強データ１０１と、測位データ１０２と、慣性計測データ１０３と、走行距離データ１０４と、方位距離データ１０５とが得られる。

図２に基づいて、計測車両１１０の構成について説明する。
計測車両１１０は、車体の屋根に設けられた天板１１９を備えている。また、計測車両１１０は、オドメータ１１４を備えている。
天板１１９には、測位補強信号受信機１１１と、測位信号受信機１１２と、慣性計測装置１１３と、レーザスキャナ１１５とが取り付けられている。

測位補強信号受信機１１１は、ＧＮＳＳ衛星または地上の無線ＬＡＮまたは携帯電話回線から、計測車両１１０の位置を高精度に測位するために用いる測位補強データ１０１を受信する。ＧＮＳＳは全地球測位システムの略称である。
測位補強データ１０１は、ＧＮＳＳ衛星から配信される場合と、ＧＮＳＳ補正情報配信サービス事業者から携帯電話網を介して配信される場合とが考えられる。
ＧＮＳＳ衛星が測位補強データ１０１を配信する準天頂衛星である場合、センチメートル級の精度の測位補強データ１０１は、準天頂衛星から送信されるＬ６帯の信号に含まれる。この場合、測位補強データ１０１は、ＧＰＳ衛星の衛星時計の誤差、ＧＰＳ衛星の軌道誤差、周波数間バイアス、電離層伝搬遅延の誤差および対流圏遅延の誤差を示す。

測位信号受信機１１２は、測位衛星から送信される測位信号を受信し、測位信号の受信結果を用いて計測車両１１０の位置を測位する。測位衛星の一例はＧＰＳ衛星である。
測位データ１０２は、測位信号受信機１１２によって測位された計測車両１１０の位置を示すデータである。

慣性計測装置１１３は、計測車両１１０の３軸方向の角度および角速度を計測するジャイロと、計測車両１１０の３軸方向の加速度を計測する加速度センサとを備える。計測車両１１０の３軸方向の角度は仰角と回転角と方位角である。
慣性計測データ１０３は、慣性計測装置１１３によって得られた情報を示すデータである。

オドメータ１１４は、計測車両１１０の車輪が回転する毎に出力される車速パルスを検出し、タイヤの回転半径と車輪の回転量とを用いた積分計算によって走行距離を算出する。
走行距離データ１０４は、オドメータ１１４によって算出された走行距離を示すデータである。

レーザスキャナ１１５は、１秒間に１００回転程度の速さで回転しながらレーザを出射して、計測車両１１０の周囲に位置する地物をスキャンする。
その際、レーザスキャナ１１５は、レーザが照射された地点（照射点）毎に、レーザを出射した時刻と地物から反射されたレーザを受信した時刻との時刻差を計測し、計測した時刻差を用いてレーザが照射された地点までの距離を求める。また、レーザスキャナ１１５は、レーザが出射された方向を示す方位を求める。
方位距離データ１０５は、計測時刻と距離と方位とを互いに対応付けたデータである。計測時刻は、レーザスキャナ１１５による計測が行われたときの時刻である。計測時刻の一例は、レーザが出射された時刻またはレーザが受信された時刻である。

図１に戻り、点群画像生成装置１００の説明を続ける。
計測データ処理部２００は、位置演算部１２１と、姿勢演算部１２２と、三次元点群生成部１２３と、位置推定部２２０と、二次元投影部２３０とを備える。

位置演算部１２１は、測位補強データ１０１と測位データ１０２と慣性計測データ１０３と走行距離データ１０４とを用いて、計測時刻における計測車両１１０の位置である計測位置の三次元座標値を算出する。計測位置は自己位置または自車位置ともいう。
そして、位置演算部１２１は、算出した計測位置を示す計測位置データ２０１を生成する。

姿勢演算部１２２は、測位データ１０２と慣性計測データ１０３と走行距離データ１０４とを用いて、計測時刻における計測車両１１０（またはレーザスキャナ１１５）の姿勢である計測姿勢を算出する。
そして、姿勢演算部１２２は、算出した計測姿勢を示す計測姿勢データ２０２を生成する。

三次元点群生成部１２３は、方位距離データ１０５と計測位置データ２０１と計測姿勢データ２０２とを用いて、レーザスキャナ１１５によって計測された地物を表す三次元点群で表す三次元点群データ２０３を生成する。
この際、三次元点群生成部１２３は、方位距離データ１０５が示す方位を計測姿勢データ２０２が示す計測姿勢を用いて補正し、補正後の方位と計測位置データ２０１が示す計測位置と方位距離データ１０５が示す距離とを用いて、レーザが照射された地点の三次元座標値を算出する。
三次元点群データ２０３は、計測車両１１０に取り付けられたレーザスキャナ１１５を周辺の地物に照射することによって複数のレーザ照射点までの方位と距離とを計測して得られる方位距離データ１０５を用いて生成されるデータであって、複数のレーザ照射点それぞれの三次元座標値を示すデータである。

位置推定部２２０は、計測位置の三次元座標値を示す計測位置データ２０１を用いて、点群画像３１０が表示されるときの計測車両１１０の位置である推定位置の三次元座標値を推定する。推定位置は、現在位置または推定自己位置ともいう。
そして、位置推定部２２０は、推定した三次元座標値を示す推定位置データ２２９を生成する。

二次元投影部２３０は、計測位置データ２０１と計測姿勢データ２０２と三次元点群データ２０３と推定位置データ２２９とを用いて、操作部４００から出力される操作データ２０４が示す情報に従って、投影点群データ２３５と投影マークデータ２３６とを生成する。図示を省略するが、計測位置データ２０１は位置演算部１２１から二次元投影部２３０に入力され、計測姿勢データ２０２は姿勢演算部１２２から二次元投影部２３０に入力される。
投影点群データ２３５は、三次元点群データ２０３を二次元座標値に変換したデータである。生成された投影点群データ２３５および投影マークデータ２３６は、表示装置３００に出力される。
二次元投影部２３０における座標変換処理（投影処理）については後述する。

図５は、投影点群データ２３５および投影マークデータ２３６に基づいて表示装置３００に表示される点群画像３１０の一例を示す図である。
点群画像３１０は、三次元点群３１１と、計測位置マーク３１２と、推定位置マーク３１３とを含んでいる。
三次元点群３１１は、計測車両１１０に取り付けられたレーザスキャナ１１５を周辺の地物に照射して得られる複数の照射点を表し、三次元点群データ２０３に基づいて表示される。三次元点群３１１を構成する各点は三角形により表されている。
計測位置マーク３１２は、計測車両１１０が各種の計測データを取得したときの計測車両１１０の位置である計測位置を表す。計測位置は自己位置または自車位置ともいう。
推定位置マーク３１３は、点群画像３１０が表示されるときの計測車両１１０の位置である推定位置を表す。推定位置は現在位置または自車位置ともいう。
計測位置マーク３１２および推定位置マーク３１３は、投影マークデータ２３６に基づいて表示される。

図１に戻り、点群画像生成装置１００の説明を続ける。
操作部４００は、利用者が指定した視点位置および視線方向を示す操作データ２０４を出力する。
操作部４００は、インタフェース画像３２０、または、インタフェース画像３２０が表すユーザインタフェースを操作するためのソフトウェアまたはハードウェアである。
インタフェース画像３２０は、視点位置および視線方向を変更するためのユーザインタフェースを表す画像である。
利用者は、キーボードおよびマウスなどの入力装置を用いて、インタフェース画像３２０が表すユーザインタフェースを操作することによって、視点位置および視線方向を指定する。利用者は、タッチパッドまたはタッチパネルなどの入力装置を用いて、視点位置および視線方向を指定してもよい。

図３に基づいて、表示装置３００の表示例について説明する。
表示装置３００は、点群画像３１０と操作部４００に対応するインタフェース画像３２０とを表示する。表示装置３００は、利用者によって操作されるタッチパネルを備えてもよい。

図４は、表示装置３００に表示される点群画像３１０の視点位置について説明するための図である。
計測車両１１０の位置（自車位置４０１）から所定距離を隔てた位置に基準視点位置４１１が設定される。初期状態においては、当該基準視点位置４１１から計測車両１１０の進行方向（前方）に向かう視線方向に見える地物の点群画像３１０が表示される。基準視点位置４１１は、基準位置または視点基準位置ともいう。
利用者は、操作部４００を介し、基準視点位置４１１からの視線方向を所望の方向に変えるとともに、基準視点位置４１１に対し所定のオフセット値を設けた視点位置を設定することが可能である。

図６に基づいて、インタフェース画像３２０の構成について説明する。
インタフェース画像３２０は、前方ボタン３２１Ｆと、後方ボタン３２１Ｂと、左ボタン３２１Ｌと、右ボタン３２１Ｒと、下方ボタン３２１Ｄとを含んでいる。
前方ボタン３２１Ｆと後方ボタン３２１Ｂと左ボタン３２１Ｌと右ボタン３２１Ｒとは矢印の形状を有するボタンであり、下方ボタン３２１Ｄは正方形の形状を有するボタンである。
前方ボタン３２１Ｆは下方ボタン３２１Ｄの上に配置され、後方ボタン３２１Ｂは下方ボタン３２１Ｄの下に配置され、左ボタン３２１Ｌは下方ボタン３２１Ｄの左に配置され、右ボタン３２１Ｒは下方ボタン３２１Ｄの右に配置されている。

前方ボタン３２１Ｆは、視線方向を計測車両１１０の進行方向に向けるためのボタンである。
後方ボタン３２１Ｂは、視線方向を計測車両１１０の進行方向に対して逆方向に向けるためのボタンである。
左ボタン３２１Ｌは、視線方向を計測車両１１０の進行方向に対して左方向に向けるためのボタンである。
右ボタン３２１Ｒは、視線方向を計測車両１１０の進行方向に対して右方向に向けるためのボタンである。
下方ボタン３２１Ｄは、視線方向を下方向に向けるためのボタンである。

インタフェース画像３２０は、左右ウィジェット３２２Ｘと、前後ウィジェット３２２Ｙと、上下ウィジェット３２２Ｚと、仰角ウィジェット３２３Ｐと、方位角ウィジェット３２３Ｙと、取消ボタン３２９とを含んでいる。
左右ウィジェット３２２Ｘは、視点位置を基準視点位置４１１に対し、計測車両１１０の左右方向に移動させる移動量を指定するためのユーザインタフェースである。
前後ウィジェット３２２Ｙは、視点位置を基準視点位置４１１に対し、計測車両１１０の前後方向に移動させる移動量を指定するためのユーザインタフェースである。
上下ウィジェット３２２Ｚは、視点位置を基準視点位置４１１に対し、計測車両１１０の上下方向に移動させる移動量を指定するためのユーザインタフェースである。
仰角ウィジェット３２３Ｐは、基準視点位置４１１からの視線方向を垂直方向に所定角度ずらすためのオフセット量を設定するためのユーザインタフェースである。
方位角ウィジェット３２３Ｙは、基準視点位置４１１からの視線方向を水平方向に所定角度ずらすためのオフセット量を設定するためのユーザインタフェースである。
取消ボタン３２９は、指定された移動量および指定されたオフセット量を取り消すためのボタンである。

以下、二次元投影部２３０の投影処理について説明する。
二次元投影部２３０は、計測位置データ２０１と計測姿勢データ２０２とを用いて基準視点位置４１１を算出し、当該基準視点位置４１１と操作部４００からの操作データ２０４とを用いて利用者が指定した視点位置と視点方向を求める。
二次元投影部２３０は、利用者が指定した視点位置と視線方向に基づいて三次元点群データ２０３を二次元座標データに変換する二次元投影処理を行い、投影点群データ２３５を生成する。
同様に、二次元投影部２３０は、利用者が指定した視点位置と視点方向に基づいて、計測位置データ２０１および推定位置データ２２９をそれぞれ二次元座標データに変換する二次元投影処理を行い、投影マークデータ２３６を生成する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
点群画像生成装置１００の動作は点群画像生成方法に相当する。また、点群画像生成方法は点群画像生成プログラムの処理手順に相当する。

図７に基づいて、点群画像生成方法について説明する。
ステップＳ１１０は計測処理である。
ステップＳ１１０において、計測車両１１０の各機器は計測を行い、計測に得られたデータを出力する。出力されるデータは、測位補強データ１０１、測位データ１０２、慣性計測データ１０３、走行距離データ１０４および方位距離データ１０５である。

ステップＳ１２０は位置演算処理である。
ステップＳ１２０において、位置演算部１２１は、測位補強データ１０１と測位データ１０２と慣性計測データ１０３と走行距離データ１０４とを用いて、計測位置の三次元座標値を算出する。計測位置は、計測時の計測車両１１０の位置である。
そして、位置演算部１２１は、計測位置の三次元座標値を示す計測位置データ２０１を生成し、生成した計測位置データ２０１を出力する。

ステップＳ１３０は姿勢演算処理である。
ステップＳ１３０において、姿勢演算部１２２は、測位データ１０２と慣性計測データ１０３と走行距離データ１０４とを用いて、計測姿勢を算出する。計測姿勢は、計測時の計測車両１１０の姿勢である。
そして、姿勢演算部１２２は、計測姿勢を示す計測姿勢データ２０２を生成し、生成した計測姿勢データ２０２を出力する。

ステップＳ１４０は三次元点群生成処理である。
ステップＳ１４０において、三次元点群生成部１２３は、計測位置データ２０１と計測姿勢データ２０２と方位距離データ１０５とを用いて、レーザが照射された各照射点の三次元座標値を算出する。
そして、三次元点群生成部１２３は、各照射点の三次元座標値を示す三次元点群データ２０３を生成し、生成した三次元点群データ２０３を出力する。

ステップＳ１５０は位置推定処理である。
ステップＳ１５０において、位置推定部２２０は、計測位置データ２０１を用いて、推定位置の三次元座標値を算出する。推定位置は、点群画像３１０が表示されるときの計測車両１１０の位置として推定される位置である。
そして、位置推定部２２０は、推定位置の三次元座標値を示す推定位置データ２２９を生成し、生成した推定位置データ２２９を出力する。

位置推定部２２０は、以下のように推定位置を算出する。
位置推定部２２０は、最新の計測位置データ２０１が取得された時刻と現在時刻との差を求め、最新の計測位置データ２０１が取得された時点における走行軌跡、角速度および加速度から現在時刻における自己位置を推定位置として算出する。ここで、現在時刻とは二次元投影部２３０から出力された投影点群データ２３５と投影マークデータ２３６とに基づいて表示装置３００が点群画像３１０を表示する時刻である。この現在時刻は、計測位置データ２０１が取得されてから、計測位置データ２０１が取得された時刻と同時刻に取得された点群画像３１０が表示装置３００に表示されるまでに要する処理時間を考慮して求められる。

例えば、時刻Ｔ０において、地点Ｐ０に存在する計測車両１１０がＸ軸方向に時速５０キロメートルで等速直線運動しているものとする。この場合、現在時刻Ｔ１において、計測車両１１０は、（５０＊１０００／３６００）＊（Ｔ１−Ｔ０）［メートル］だけ、地点Ｐ０からＸ軸方向に進んだ地点Ｐ１に存在するものと推定される。

ステップＳ１６０は二次元投影処理である。
ステップＳ１６０において、二次元投影部２３０は、三次元点群データベースと計測位置データ２０１と計測姿勢データ２０２とを用いて、操作データ２０４が示す情報に従って、投影点群データ２３５を生成する。
二次元投影部２３０は、計測位置データ２０１を用いて、操作データ２０４が示す情報に従って、投影マークデータ２３６を生成する。
そして、二次元投影部２３０は、投影点群データ２３５と投影マークデータ２３６とを表示装置３００に出力する。

ステップＳ１７０は点群画像表示処理である。
ステップＳ１７０において、表示装置３００は、投影点群データ２３５と投影マークデータ２３６とを用いて点群画像３１０を生成し、生成した点群画像３１０を表示する。

図８に、視線方向別の点群画像３１０を示す。
図８の（Ｆ）は、前方ボタン３２１Ｆが押下された場合、つまり、視線方向が計測車両１１０の進行方向である場合の点群画像３１０を示している。
図８の（Ｂ）は、後方ボタン３２１Ｂが押下された場合、つまり、視線方向が計測車両１１０の進行方向に対して逆方向である場合の点群画像３１０を示している。
図８の（Ｌ）は、左ボタン３２１Ｌが押下された場合、つまり、視線方向が計測車両１１０の進行方向に対して左方向である場合の点群画像３１０を示している。
図８の（Ｒ）は、右ボタン３２１Ｒが押下された場合、つまり、視線方向が計測車両１１０の進行方向に対して右方向である場合の点群画像３１０を示している。
図８の（Ｄ）は、下方ボタン３２１Ｄが押下された場合、つまり、視線方向が下方向である場合の点群画像３１０を示している。

図９に、上下左右の移動オフセット別の点群画像３１０を示す。
図９の（０）は、上下ウィジェット３２２Ｚで指定された移動量および左右ウィジェット３２２Ｘで指定された移動量がゼロである場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１と同じである場合の点群画像３１０を示している。
図９の（Ｕ）は、上下ウィジェット３２２Ｚで＋５．０メートルが指定された場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１から上方に移動した場合の点群画像３１０を示している。
図９の（Ｄ）は、上下ウィジェット３２２Ｚで−５．０メートルが指定された場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１から下方に移動した場合の点群画像３１０を示している。
図９の（Ｌ）は、左右ウィジェット３２２Ｘで＋５．０メートルが指定された場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１から左に移動した場合の点群画像３１０を示している。
図９の（Ｒ）は、左右ウィジェット３２２Ｘで−５．０メートルが指定された場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１から右に移動した場合の点群画像３１０を示している。

図１０に、前後の移動オフセット別の点群画像３１０を示す。
図１０の（Ｏ）は、前後ウィジェット３２２Ｙで指定された移動量がゼロである場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１と同じである場合の点群画像３１０を示している。
図１０の（Ｆ）は、前後ウィジェット３２２Ｙで＋５．０メートルが指定された場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１から前方に移動した場合の点群画像３１０を示している。
図１０の（Ｂ）は、前後ウィジェット３２２Ｙで−５．０メートルが指定された場合、つまり、視点位置が基準視点位置４１１から後方に移動した場合の点群画像３１０を示している。

図１１に、上下左右の回転オフセット別の点群画像３１０を示す。
図１１の（Ｏ）は、仰角ウィジェット３２３Ｐで指定されたオフセット量および方位角ウィジェット３２３Ｙで指定されたオフセット量がゼロである場合、つまり、二次元投影面が回転していない場合の点群画像３１０を示している。
図１１の（Ｕ）は、仰角ウィジェット３２３Ｐで＋１０度が指定された場合、つまり、二次元投影面が上向きに傾いた場合の点群画像３１０を示している。
図１１の（Ｄ）は、仰角ウィジェット３２３Ｐで−１０度が指定された場合、つまり、二次元投影面が下向きに傾いた場合の点群画像３１０を示している。
図１１の（Ｌ）は、方位角ウィジェット３２３Ｙで＋１０度が指定された場合、つまり、二次元投影面が左向きに傾いた場合の点群画像３１０を示している。
図１１の（Ｒ）は、方位角ウィジェット３２３Ｙで−１０度が指定された場合、つまり、二次元投影面が右向きに傾いた場合の点群画像３１０を示している。

＊＊＊効果の説明＊＊＊
実施の形態１により、走行中に取得される地物の点群画像をリアルタイムで表示可能なシステムにおいて、計測地点において取得される地物の点群画像を所望の態様で表示するための点群画像生成装置１００を提供することができる。
点群画像生成装置１００は、利用者が指定する視線方向から見た三次元点群３１１を表す点群画像３１０を表示することができる。
利用者は、インタフェース画像３２０のボタンを押下することによって、三次元点群３１１を参照する視線方向を容易に変更することができる。
利用者は、インタフェース画像３２０のウィジェットで移動量およびオフセット量を指定することによって、三次元点群３１１を参照する視線方向を容易に変更することができる。
利用者は、取消ボタン３２９を押下することによって、指定した移動量およびオフセット量をリセットすることができる。
利用者は、三次元点群３１１を参照する視線方向を変更することによって、道路に置かれた障害物および道路の陥没箇所を様々な方向から参照することができる。

点群画像生成装置１００は、計測位置マーク３１２と推定位置マーク３１３とを点群画像３１０に含めることができる。
利用者は、計測位置マーク３１２と推定位置マーク３１３とを参照することによって、計測位置と現在位置（推定位置）と三次元点群３１１との関係を把握することができる。
利用者は、計測位置と現在位置と三次元点群３１１との関係を把握することによって、道路に置かれた障害物の位置および道路の陥没箇所を把握することができる。
三角形の描画は円形の描画よりも容易であるため、点群画像生成装置１００は、三次元点群の各三次元点の形状を三角形にすることによって、安価なグラフィックボードを用いて三次元点群を短時間で描画することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
計測データ処理部２００は、１台のコンピュータで構成してもよいし、複数台のコンピュータで構成してもよい。例えば、計測データ処理部２００は、位置演算部１２１と姿勢演算部１２２と三次元点群生成部１２３とを備える第一の装置と、位置推定部２２０と二次元投影部２３０とを備える第二の装置とによって構成してもよい。第一の装置は計測車両１１０に搭載される。一方、第二の装置は、計測車両１１０に搭載されてもよいし、遠隔地のセンタに設けられてもよい。表示装置３００および操作部４００は、計測車両１１０に搭載されてもよいし、遠隔地のセンタに設けられてもよい。
点群画像３１０において、計測位置マーク３１２と推定位置マーク３１３とのいずれかを省略してもよい。
計測車両１１０の走行軌跡を示す走行軌跡マークを点群画像３１０に加えてもよい。
インタフェース画像３２０において、少なくともいずれかのボタンまたはウィジェットを省略してもよい。

＊＊＊ハードウェア構成の説明＊＊＊
図１２に基づいて、点群画像生成装置１００のハードウェア構成例について説明する。
点群画像生成装置１００は、プロセッサ９０１、補助記憶装置９０２、メモリ９０３、通信装置９０４、入力インタフェース９０５、出力インタフェース９０６といったハードウェアを備えるコンピュータである。
プロセッサ９０１は信号線９１０を介して他のハードウェアと接続されている。入力インタフェース９０５はケーブル９１１を介して入力装置９０７に接続されている。出力インタフェース９０６はケーブル９１２を介して出力装置９０８に接続されている。

プロセッサ９０１は、プロセッシングを行うＩＣであり、他のハードウェアを制御する。プロセッサ９０１の一例は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＧＰＵである。ＩＣはＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。ＣＰＵはＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称であり、ＤＳＰはＤｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒの略称であり、ＧＰＵはＧｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称である。
補助記憶装置９０２はデータを記憶する。補助記憶装置９０２の一例は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤである。ＲＯＭはＲｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略称であり、ＨＤＤはＨａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略称である。
メモリ９０３はデータを記憶する。メモリ９０３の一例はＲＡＭである。ＲＡＭはＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。
通信装置９０４は、データを受信するレシーバ９０４１と、データを送信するトランスミッタ９０４２とを備える。通信装置９０４の一例は、通信チップ、ＮＩＣである。ＮＩＣはＮｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄの略称である。
入力インタフェース９０５はケーブル９１１が接続されるポートであり、ポートの一例はＵＳＢ端子である。ＵＳＢはＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略称である。
出力インタフェース９０６はケーブル９１２が接続されるポートであり、ＵＳＢ端子およびＨＤＭＩ端子はポートの一例である。ＨＤＭＩ（登録商標）はＨｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの略称である。
入力装置９０７はデータ、命令および要求を入力する。入力装置９０７の一例は、マウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッドである。
出力装置９０８はデータ、結果および応答を出力する。出力装置９０８の一例は、ディスプレイ、プリンタである。ディスプレイの一例はＬＣＤである。ＬＣＤはＬｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙの略称である。

補助記憶装置９０２にはＯＳが記憶されている。ＯＳはＯｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。
また、補助記憶装置９０２には、位置演算部１２１、姿勢演算部１２２、三次元点群生成部１２３、位置推定部２２０、二次元投影部２３０といった「部」の機能を実現するプログラムが記憶されている。「部」の機能を実現するプログラムは記憶媒体に記憶することができる。
ＯＳの少なくとも一部はメモリ９０３にロードされ、プロセッサ９０１はＯＳを実行しながら「部」の機能を実現するプログラムを実行する。「部」の機能を実現するプログラムは、メモリ９０３にロードされ、プロセッサ９０１に読み込まれ、プロセッサ９０１によって実行される。
なお、点群画像生成装置１００が複数のプロセッサ９０１を備えて、複数のプロセッサ９０１が「部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。

「部」の処理の結果を示すデータ、情報、信号値および変数値などは、メモリ９０３、補助記憶装置９０２、プロセッサ９０１内のレジスタ、または、プロセッサ９０１内のキャッシュメモリに記憶される。

「部」は「サーキットリ」で実装してもよい。「部」は「回路」、「工程」、「手順」または「処理」に読み替えてもよい。
「回路」及び「サーキットリ」は、プロセッサ９０１、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡといった処理回路を包含する概念である。ＧＡはＧａｔｅ Ａｒｒａｙの略称であり、ＡＳＩＣはＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔの略称であり、ＦＰＧＡはＦｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略称である。

実施の形態２．
図１３はこの発明に係る実施の形態２による表示システムを備えた計測車両の一例を示す図である。図１４は実施の形態２による表示システムの構成を示す図である。図１３において、移動体である計測車両１１１０は、ルーフ（屋根）上に設置された天板上に、計測部１１００を構成する各種計測機器を外装している。計測車両１１１０は、計測部１１００、並びに後述の計測データ処理部１２００、表示装置１３００、および操作部１４００を搭載して、ＭＭＳを構成している。計測車両１１１０は、運転手と、表示システムの操作者と、表示システムの画面表示を凝視して路面を検査する検査員等が搭乗する。

図１４において、実施の形態２による表示システムは、計測車両１１１０に外装された計測部１１００と、計測データ処理部１２００と、表示装置１３００と、操作部１４００から構成されて、表示装置１３００に路面状態を表示する。計測データ処理部１２００はデータ処理ユニットを構成し、計測車両１１１０の車内に搭載される。計測データ処理部１２００は、位置姿勢計測部１２０６と、レーザ点群３次元化処理部１２０３と、２次元投影変換処理部１２０４と、自己位置設定部１２０５と、点群認識処理部１２５０から構成される。また、表示装置１３００および操作部１４００は、計測車両１１１０の車内に搭載される。
なお、表示装置１３００または操作部１４００は、計測車両１１１０の外部に構成されても良く、この場合は、計測データ処理部１２００と、表示装置１３００および操作部１４００を、無線データ伝送装置により接続する。

計測部１１００は、測位補強信号受信部１１０１と、ＧＮＳＳ受信機１１０２と、ＩＭＵ１１０３と、オドメトリ装置１１０４と、レーザスキャナ１１０５から構成されて、各種の計測データを各測定時刻で取得する。ＩＭＵはＩｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔの略称である。計測部１１００は、クロックパルスを計数して測定時刻を計測する。計測データ処理部１２００は、計測部１１００により得られた各種の計測データを処理し、点群画像データ１０１３を生成する。計測データ処理部１２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と記憶装置等から構成する。表示装置１３００は、計測データ処理部１２００により生成された点群画像データ１０１３から点群画像を表示する。操作部１４００は、表示装置１３００に表示される点群画像の視点、視点方向等の視点情報１０１２を入力することにより点群画像の表示態様を指定する。

測位補強信号受信部１１０１は、全地球測位システムＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星または地上の無線ＬＡＮまたは携帯電話回線により、後述する自己位置演算部１２０１における自己位置の高精度測位演算に用いる測位補強データ１００１を取得する。ＧＮＳＳ衛星は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＡＬＩＬＥＯ、準天頂衛星等である。
なお、準天頂衛星は、日本国内において６０°以上の高仰角に位置するため、測位補強信号受信部１１０１は、準天頂衛星から比較的絶え間なく測位補強情報を受信することができる。

測位補強情報は、ＧＮＳＳ衛星から配信される場合と、ＧＮＳＳ補正情報配信サービス事業者から無線ＬＡＮまたは携帯電話網を介して配信される場合とが考えられる。測位補強情報を配信するＧＮＳＳ衛星が準天頂衛星である場合、ｃｍ（センチメータ）級測位精度の補強を行う測位補強情報は、準天頂衛星が送信するＬ６帯の信号に含まれる。測位補強情報は、ＧＮＳＳ衛星の衛星時計誤差、軌道誤差、および周波数間バイアスと、ＧＮＳＳ衛星と観測点の間におけるＬ６帯の信号の電離層伝搬遅延誤差および対流圏遅延誤差からなる。

ＧＮＳＳ受信機１１０２は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯ、準天頂衛星等のＧＮＳＳ測位信号を受信し、計測車両の位置を示す測位データ１００２を例えば０．１秒より短い間隔（例えば１０Ｈｚ）で取得する。取得した測位データ１００２は、計測時刻の時刻タグとともに出力される。ＧＮＳＳ測位信号は、ＧＰＳ衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星等のＧＮＳＳ衛星から発信されるＬ１帯、Ｌ２帯、Ｌ５帯のＧＮＳＳ信号であり、ＧＮＳＳ衛星と観測点の間の時間差（疑似距離）、搬送波位相、時刻を計測することができる。また、ＧＮＳＳ測位信号の観測データは、アルマナック、軌道情報、時計の補正値、電離層補正データ、ヘルスデータ等からなる航法メッセージと、信号搬送波を変調したＣ／Ａコード、Ｐコード等のコード情報が含まれる。ＧＮＳＳ測位信号のコード、搬送波位相等の観測データを用いて、高精度なリアルタイム測位を行うことができる。

なお、ＧＮＳＳ受信機１１０２は、３つのＧＮＳＳ信号受信アンテナと、それぞれのＧＮＳＳ信号受信アンテナに接続された３つの受信機から構成されると良い。この場合、３つのＧＮＳＳ信号受信アンテナおよび受信機を用いることで、ＧＮＳＳ測位信号を用いて計測車両１１１０の姿勢を計測することができる。

勿論、１つまたは２つのＧＮＳＳ信号受信アンテナと、それぞれのＧＮＳＳ信号受信アンテナに接続された１つまたは２つの受信機で構成されても良い。また、ＧＮＳＳ受信機１１０２と測位補強信号受信部１１０１を一体的に構成しても良い。
ＧＮＳＳ受信機１１０２がＮ個（Ｎは２以上の整数）のＧＮＳＳ信号受信アンテナおよび受信機から構成される場合、予めＮ個のＧＮＳＳ受信機１１０２の重心位置からレーザスキャナ１１０５までの位置ベクトルを求める。そして、Ｎ個のＧＮＳＳ受信機１１０２の計測データの重心位置から当該位置ベクトルを差し引いて得られる位置座標を、計測車両１１１０のレーザスキャナ１１０５の位置として求める。

ＩＭＵ１１０３は、計測車両の３軸方向の傾き（ピッチ角、ロール角、ヨー角）を示す角度データ、角速度データ１００３を取得するジャイロと、３軸方向の加速度データ１００６を取得する加速度センサから構成される。ＩＭＵ１１０３は、角度データ、角速度データ１００３、加速度データ１００６を例えば０．１秒より短い間隔（例えば１００Ｈｚ）で測定時刻とともに出力する。

オドメトリ装置１１０４は、オドメトリ手法により、計測車両の車輪の回転に応じて得られるタイヤの回転速度または車速パルスから、タイヤの回転半径と回転数の積分により走行距離を示す走行距離データ１００４を取得する。オドメトリ装置１１０４は、走行距離データ１００４を例えば０．１秒より短い間隔（例えば１０Ｈｚ）で測定時刻とともに出力する。

レーザスキャナ１１０５はパルス変調したレーザを出射する。レーザスキャナ１１０５は、光学鏡を回転させることによりレーザの出射方向を変えて走査を行う。レーザスキャナ１１０５は、所定の走査速度（例えば１００回転／秒）で計測車両の周囲に位置する地物をスキャンし、レーザの出射時刻と地物から反射されたレーザの受信時刻との差から求まる当該地物までの「距離」を複数の走査点において求める。また、レーザスキャナ１１０５は、各走査点におけるレーザの出射方向を表す「方向」を求め、距離方向データ１００５として出力する。また、レーザスキャナ１１０５は、レーザの出射方向の物体におけるレーザ照射点から反射したレーザパルスを受信し、受信したレーザパルスのエネルギー受信強度を、「レーザ反射強度」として取得する。レーザスキャナ１１０５は、自己の測定時刻に関連づけて距離方向データ１００５とレーザ反射強度を管理し、例えば１秒間に３万回の距離方向データ１００５とレーザ反射強度データとデータの測定時刻を出力する。
なお、ＧＮＳＳ衛星から配信され、ＧＮＳＳ受信機１１０２によって受信された時刻データを元に、レーザスキャナ１１０５の測定時刻を補正しても良い。

次に、位置姿勢計測部１２０６は、計測車両１１１０の移動時間中に、計測車両１１１０の自己位置を計測する自己位置演算部１２０１、および計測車両１１１０の姿勢を計測する姿勢演算部１２０２から構成される。

自己位置演算部１２０１は、測位補強信号受信部１１０１からの測位補強データ１００１、ＧＮＳＳ受信機１１０２からの測位データ１００２、ＩＭＵ１１０３からの計測情報、オドメトリ装置１１０４からの走行距離データ１００４およびそれぞれの測定時刻に基づき、デットレコニングによるＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法演算を行う。ＧＮＳＳはＧｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍの略称であり、ＩＮＳはＩｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。自己位置演算部１２０１は、ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法演算によって、距離方向データ１００５の測定時刻における計測車両１１１０の位置を示す自己位置データと、計測車両１１１０の速度，加速度，角速度のデータを算出する。ＩＭＵ１１０３からの計測情報とは、角速度データ１００３および加速度データ１００６等である。自己位置演算部１２０１は、自己位置データとその測定時刻を、２次元投影変換処理部１２０４および自己位置設定部１２０５に出力する。また、自己位置演算部１２０１は、加速度データ１００６と角速度データ１００３とそれらの測定時刻を、自己位置設定部１２０５に出力する。

姿勢演算部１２０２は、ＧＮＳＳ受信機１１０２からの測位データ１００２、ＩＭＵ１１０３からの計測情報、オドメトリ装置１１０４からの走行距離データ１００４およびそれぞれの測定時刻に基づき、デットレコニングによるＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法演算を行う。このＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合航法演算によって、姿勢演算部１２０２は、距離方向データ１００５の測定時刻における計測車両１１１０に搭載されたレーザスキャナ１１０５の姿勢を示す姿勢データ１００８を算出する。姿勢演算部１２０２は、姿勢データ１００８とその測定時刻を、２次元投影変換処理部１２０４および自己位置設定部１２０５に出力する。

レーザ点群３次元化処理部１２０３は、計測車両１１１０の移動時間中に、姿勢演算部１２０２からの姿勢データ１００８および測定時刻、自己位置演算部１２０１からの自己位置データ１００７および測定時刻、レーザスキャナ１１０５からの計測データに基づいて、それぞれの時刻の同期を取りながら、３次元座標点群データ１０１０を生成する。レーザスキャナ１１０５からの計測データは、距離方向データ１００５、レーザ反射強度および測定時刻からなる。３次元座標点群データ１０１０は、上記計測データにおいて各測定時刻に順次取得される、地物または路面におけるレーザスキャナ１１０５の各レーザ反射点（以下、レーザ計測点または計測点）を表す３次元座標およびその輝度データからなる３次元座標点の集まりで構成される。レーザ点群３次元化処理部１２０３は、生成した３次元座標点群データ１０１０を点群認識処理部１２５０に順次出力する。このとき３次元座標点群データ１０１０における各３次元座標点の輝度データは、対応するレーザ反射点のレーザ反射強度を所定ビット数の階調（例えばグレースケール階調）で表現する。

ここでレーザ点群３次元化処理部１２０３は、計測車両１１１０に搭載されたレーザスキャナ１１０５の姿勢を表す姿勢データ１００８に基づいて、距離方向データ１００５に含まれる「方向」を、ＥＮＵ座標系で表現された「方向」に補正する処理を行う。距離方向データ１００５に含まれる「方向」は、計測車両１１１０の固定座標系（局所座標系）で表現されたレーザの出射方向を表す。ＥＮＵ座標系は、Ｅ（東方向）、Ｎ（北方向）、Ｕ（天頂方向）の３軸の絶対座標系である。
また、レーザ点群３次元化処理部１２０３は、自己位置演算部１２０１の自己位置データ１００７から計測車両１１１０の位置を得る。そして、レーザ点群３次元化処理部１２０３は、上記補正後のレーザの出射方向の距離方向データ１００５に含まれるレーザの反射点までの「距離」と計測車両１１１０の位置に基づいて、レーザ照射点の位置をＥＮＵ座標系で表現することで、上記３次元座標点群データ１０１０における各３次元座標点の３次元座標を求める。

点群認識処理部１２５０は、計測車両１１１０の移動時間中に、レーザ点群３次元化処理部１２０３から出力される３次元座標点群データ１０１０における各３次元座標点について、その高さと計測車両１１１０の基準高さとの差を求める。そして、点群認識処理部１２５０は、求めた高さの差に応じて予め設定された色情報を選択し、３次元座標点を着色する。計測車両１１１０の基準高さは、例えば計測車両１１１０のタイヤの接地面の高さ（計測車両１１１０が走行する面の高さ）に設定する。色情報は、例えば基準高さから、上下方向（高さ方向）に５ｃｍの高さ間隔で区切った区域毎に、異なる色を予め設定しておく。これにより、例えば、３次元座標点が計測車両１１１０の基準高さよりも０ｃｍ以上５ｃｍ未満高い場合は第１の色（例えば黄色）、５ｃｍ以上１０ｃｍ未満高い場合は第２の色（例えば赤色）とし、１０ｃｍ以上１５ｃｍ未満高い場合は第３の色（例えば桃色）とする。また、例えば、３次元座標点が計測車両１１１０の基準高さよりも０ｃｍ以上５ｃｍ未満低い場合は第４の色（例えば黄緑色）とし、５ｃｍ以上１０ｃｍ未満低い場合は第５の色（例えば水色）とし、１０ｃｍ以上１５ｃｍ未満低い場合は第６の色（例えば青色）とする。また、３次元座標点群データ１０１０において、基準高さから所定の高さまでの範囲である色分け範囲から外れた各３次元座標点については、輝度データに基づくグレースケールの色情報を付与する。例えば路面より１５ｃｍ以上高い位置および路面より１５ｃｍ以上低い位置については、黒色から白色の間の輝度データに応じた階調の灰色を色情報とする。
なお、点群認識処理部１２５０は、姿勢演算部１２０２から姿勢データ１００８を得て、姿勢データ１００８に基づいて自己の進行方向（計測車両１１１０の車輪が転がって進む方向または計測車両１１１０の前後方向）を認識しも良い。これによって、点群認識処理部１２５０は、自己の進行方向に垂直な計測車両１１１０の車幅方向に、一般的な道路の幅（例えば幅員４ｍ以上の幅）以上の位置を道路の境界線と見做すことができる。そして、点群認識処理部１２５０は、道路の境界線よりも外側の領域について、３次元座標点群データ１０１０に対して輝度データに応じた階調のグレースケールの色情報を付与して、色付き３次元座標点群データ１０１１を生成しても良い。

点群認識処理部１２５０は、レーザ点群３次元化処理部１２０３が測定時刻毎に順次生成する、３次元座標点群データ１０１０における各レーザ反射点に対応した３次元座標点の３次元座標およびその輝度データに対して、上記選択した色情報を付与して色付き３次元座標点群データ１０１１を生成する。そして、点群認識処理部１２５０は、生成データを２次元投影変換処理部１２０４に入力する。

自己位置設定部１２０５は、自己位置演算部１２０１から３次元座標（ＥＮＵ座標系）で表現される自己位置データ１００７および加速度，角速度データ１００３が入力される。自己位置設定部１２０５は、３次元座標系（ＥＮＵ座標系）で表現される姿勢演算部１２０２から姿勢データ１００８が入力される。自己位置設定部１２０５は、入力された自己位置データ１００７をメモリに格納する。自己位置設定部１２０５は、現在時刻ｔ０に自己位置演算部１２０１から入力される自己位置データ１００７と、現在時刻ｔ０から所定時刻ｎΔｔ（ｎ＝１、２、・・、Ｎ（正の整数））前までの複数の自己位置データ（ｔ０−Δｔ、ｔ０−２Δｔ、・・、ｔ０−ＮΔｔ）からなる軌跡データを出力する。また、自己位置設定部１２０５は、最新の自己位置データ１００７が取得された時刻と現在時刻との差を求める。次に、自己位置設定部１２０５は、最新の自己位置データ１００７が取得された時点における走行軌跡を構成する軌跡データ、速度、加速度、角速度から、運動学に基づいて現在時刻における自己位置を推定し、推定自己位置データとして２次元投影変換処理部１２０４に出力する。また、複数の自己位置データ１００７を通過するスプライン曲線を算出し、推定自己位置を求めても良い。スプライン曲線を用いる場合、軌跡データとして複数の速度，加速度，角速度を用いても良い。

２次元投影変換処理部１２０４は、計測車両１１１０の移動時間中に、操作部１４００により指定された視点情報１０１２と姿勢演算部１２０２から入力される姿勢データ１００８と自己位置設定部１２０５から入力される自己位置データ１００７または推定自己位置データ１００９に基づいて、色付き３次元座標点群データ１０１１から、３次元座標点群データ１０１０の各３次元座標点を画面表示用に２次元画面に順次投影する。なお、色付き３次元座標点群データ１０１１は、色情報の付与された３次元座標点群データ１０１０であって、点群認識処理部１２５０が測定時刻毎に順次生成する。
次に、２次元投影変換処理部１２０４は、２次元座標点で表現した点群データ（以下、２次元座標点群データ）を、点群画像データ１０１３として生成する。
そして、２次元投影変換処理部１２０４は、生成した点群画像データ１０１３を表示装置１３００に入力することで、表示装置１３００に路面周辺が着色した点群画像を画面表示する。

また、２次元投影変換処理部１２０４は、計測車両１１１０の移動時間中に、操作部１４００により指定された視点情報１０１２と姿勢演算部１２０２から入力される姿勢データ１００８と自己位置設定部１２０５から入力される自己位置データ１００７または推定自己位置データ１００９に基づいて、マークデータ１０１４を生成する。マークデータ１０１４は、自己位置マークまたは推定自己位置マークと、軌跡マークとをそれぞれ形成する

操作部１４００は、計測車両１１１０の移動時間中に、操作者の入力情報に基づいて、計測車両１１１０に固定された局所座標系から見た視点情報１０１２を出力する。視点情報１０１２は、視点と視線方向から構成されて、操作者の入力により視点と視線方向が変更される。操作部１４００は、表示装置１３００に表示される点群画像の視点位置、視点位置の調整量等を入力することにより、点群画像の表示態様を指定する。

図１５は、実施の形態２による点群画像を表示する表示装置１３００の表示画面を例示する図である。図に示すように、表示装置１３００は、走行中の計測車両１１１０により取得された３次元座標点群１５０１から形成される点群画像を表示する。点群画像は、地物１５０２を示す画像、および路面１５０３を示す画像が含まれる。また、点群画像は、点群認識処理部１２５０により付与される色情報に基づいて、３次元座標点に着色した等高線様の点群グラフ（以下、等高線グラフ１５０９）を形成する。等高線グラフ１５０９は、等高線様の点群グラフであって、点群で表現した段彩図またはコンター図である。また、表示装置１３００は、２次元投影変換処理部１２０４のマークデータ１０１４に基づいて、自己位置マーク５０４、推定自己位置マーク１５０５、軌跡マーク１５０６の画像をそれぞれ表示する。

図１５に示すように、計測車両１１１０の移動時間中において、表示装置１３００の表示画面に路面１５０３の等高線グラフ１５０９を表示する。これにより、路面１５０３における凹凸具合、路面高さの低い領域、路面高さの高い領域、路面が盛り上がっている領域、路面に穴が開いていると類推される領域等を、表示装置１３００の表示画面上に即座に明示することができる。そして、路面の検査員は、計測車両１１１０の移動時間中に、表示システム１２１０を用いて、道路の路面状態の変化を即座に見つけることができる。したがって、何等かの路面変状（路面状態の変化）や路面上の障害物が発生した場合であっても、その場で道路管理者に路面状態の情報を通報する、他の通行車両に路面状態の情報を伝達する等の対処を行うことが可能となる。

図１６は、実施の形態２の表示システムにおける、点群画像の視点を操作する操作部１４００の表示例を示す図である。

操作部１４００は、計測車両の前方、後方、右、左の４方向に見える地物の点群画像を切り換えて表示するための前方視選択ボタン１６０１、後方視選択ボタン１６０２、右方視選択ボタン１６０３、左方視選択ボタン１６０４の４つの入力ボタンを備える。さらに、操作部１４００は、上から下方に見た地物の点群画像（俯瞰図）を表示するための下方視選択ボタン１６０５の入力ボタンを中央に備える。前方視選択ボタン１６０１、後方視選択ボタン１６０２、右方視選択ボタン１６０３、左方視選択ボタン１６０４の各入力ボタンは、操作者が直観的に理解し易いように、例えば視線方向を向いた矢印形状で表現される。下方視選択ボタン１６０５の入力ボタンは、操作者が直観的に理解し易いように、例えば四角形状で表現される。

操作部１４００はさらに、基準の視点位置に対し、水平（Ｘ）、垂直（Ｚ）、前後（Ｙ）の方向のオフセット値１６０６を入力設定するための設定部を備える。また、操作部１４００は、基準視点位置からの視線方向を水平方向（Ｙａｗ）および垂直方向（Ｐｉｔｃｈ）に所定角度ずらすための視点位置の調整量であるオフセット値１６０７を入力設定するための設定部を備える。
さらに、操作部１４００は、オフセット値（１６０６，１６０７）を初期化するためのクリアボタン１６０８を備える。

２次元投影変換処理部１２０４は、操作部１４００を介して入力される基準の視点位置に対するオフセット値（１６０６，１６０７）に基づいて視点位置を算出する。そして、２次元投影変換処理部１２０４は、操作部１４００により指定される前方、後方、右、左、下方の何れかの視線方向に見える地物の点群画像の３次元座標データを、算出した視点位置および前方、後方、右、左、下方の何れかの視線方向を基準に２次元平面に投影して、２次元投影変換処理を行う。２次元投影変換処理は、３次元座標データを２次元座標データに変換する処理である。

点群画像データ１０１３は、２次元投影変換処理部１２０４により２次元投影処理された地物および路面を含む。この点群画像データ１０１３は、自己位置マーク１５０４の２次元座標データと、推定自己位置マーク１５０５の２次元座標データと、軌跡マーク１５０６の２次元座標データとともに、表示装置１３００に出力される。
自己位置マーク１５０４の２次元座標データは、自己位置設定部１２０５から入力される自己位置データ１００７（３次元座標のデータ）により表される。
現在の自己位置を表す推定自己位置マーク１５０５の２次元座標データは、自己位置設定部１２０５から入力される推定自己位置データ１００９（３次元座標のデータ）により表される。
軌跡マーク１５０６の２次元座標データは、自己位置設定部１２０５から入力される過去の複数の自己位置データ１００７（３次元座標のデータ）を表す。

ここで、現在時刻とは、２次元投影変換処理部１２０４から出力された２次元点群座標データに基づいて、表示装置１３００が画像表示を行う時刻である。この現在時刻は、自己位置演算部１２０１により自己位置データ１００７が取得されてから、当該自己位置データ１００７と同時刻に取得された点群画像が、２次元投影変換処理部１２０４にて生成され、表示装置１３００に伝送された後、表示装置１３００にて表示されるまでに要する処理時間（遅延時間）を考慮して求められる。例えば当該遅延時間として概ね１秒程度が設定される。この遅延時間は、計測データ処理部１２００を構成するＣＰＵの処理速度や、データ伝送遅延時間等に応じて変化する（遅延時間は構成機器によって異なるが、例えば０．１秒から３秒程度である）。このため自己位置マーク１５０４は、推定自己位置マーク１５０５よりも上記遅延時間分だけ遅延した位置に表示される。換言すると、推定自己位置マーク１５０５は自己位置マーク１５０４の表示位置における上記遅延時間分を補正した位置であって、より現在時刻の計測車両１１１０およびレーザスキャナ１１０５の現在自己位置に近い位置を表示することとなる。

例えば車両が時刻Ｔ０［ｓ］において地点Ｐ０にあり、Ｘ軸方向に５０［ｋｍ／ｈ］で等速直線運動していたとすると、現在時刻Ｔ１［ｓ］には、Ｐ０から５０＊１０００／３６００＊（Ｔ１−Ｔ０）［ｍ］だけ、Ｘ軸方向に進んだ地点Ｐ１に存在すると推定する。

なお、操作部１４００は、自己位置１６０９および推定自己位置１６１０の表示可否を制御する切換ボタンを設けても良い。例えば自己位置１６０９を押下することで自己位置マークを表示し、自己位置１６０９を再び押下することで自己位置マークを非表示とする。また、例えば推定自己位置１６１０を押下することで推定自己位置マークを表示し、推定自己位置１６１０を再び押下することで推定自己位置マークを非表示とする。

２次元投影変換処理部１２０４は、上述した通り、自己位置設定部１２０５から自己位置データ１００７および推定自己位置データ１００９が入力されると、自己位置マークおよび推定自己位置マークについて、操作部１４００の視点情報１０１２に基づいて２次元座標データに変換する変換処理を行う。自己位置マークは３次元座標での自己位置データ１００７を示し、推定自己位置マークは推定自己位置データ１００９を示す。
そして、２次元投影変換処理部１２０４は、自己位置マークと推定自己位置マークとについての２次元座標データを点群画像データ１０１３とともに表示装置１３００に出力する。

以上の処理を行うことにより、２次元投影変換処理部１２０４は、測定時刻毎に生成される点群画像データ１０１３の座標データ、および自己位置、現在の推定自己位置を表す座標データに、視点から見た２次元画像への投影変換処理を行う。そして、２次元投影変換処理部１２０４は、レーザスキャナ１１０５により順次取得される地物の３次元形状を表す画像を表示装置１３００に出力する。

図１７は、図１６に示す操作部１４００の５つの入力ボタンの各選択により、切換表示される点群画像の一例を示す図である。図１７において、（ａ）は下方、（ｂ）は左、（ｃ）は右、（ｄ）は前方、（ｅ）は後方に見える点群画像をそれぞれ示している。図示の簡略化のため、図中に等高線グラフ１５０９の表示を省いている。

図１８は、図１６に示す操作部１４００のオフセット値の設定部において、基準となる視点位置に対し水平および垂直方向に所定のオフセット値を設定した場合に表示される点群画像の一例を示す図である。図１８において、（ａ）は基準視点位置から見た点群画像であり、（ｂ）は左に５ｍ、（ｃ）は右に５ｍ、（ｄ）は上に５ｍ、（ｅ）は下に５ｍのオフセット値を設定した場合の画像である。図示の簡略化のため、図中に等高線グラフ１５０９の表示を省いている。

図１９は、図１６に示す操作部１４００のオフセット値の設定部において、基準となる視点位置に対し、前後に所定のオフセット値を設定した場合に表示される点群画像の一例を示す図である。図１９において、（ａ）は基準視点位置から見た点群画像であり、（ｂ）は前に５ｍ、（ｃ）は後ろ５ｍのオフセット値を設定した場合の画像である。図示の簡略化のため、図中に等高線グラフ１５０９の表示を省いている。

図２０は、図１６に示す操作部１４００のオフセット値の設定部において、基準となる視線方向に対し、水平および垂直方向に所定角度のオフセット値を設定した場合に表示される点群画像の一例を示す図である。図２０において、（ａ）は基準視線方向に見た点群画像であり、（ｂ）は左方向に１０°、（ｃ）は右方向に１０°、（ｄ）は上方向に１０°、（ｅ）は下方向に１０°のオフセット値を設定した場合の画像である。図示の簡略化のため、図中に等高線グラフ１５０９の表示を省いている。

以上説明したように、実施の形態２による表示システム１２１０は、位置姿勢計測部１２０６と、レーザ点群３次元化処理部１２０３と、点群認識処理部１２５０と、操作部１４００と、２次元投影変換処理部１２０４と、表示装置１３００とを備えたことを特徴とする。
位置姿勢計測部１２０６は、移動体である計測車両１１１０の移動中に、当該計測車両１１１０の位置および姿勢を計測する。
レーザ点群３次元化処理部１２０３は、計測車両１１１０の移動中に、当該計測車両１１１０の有するレーザスキャナ１１０５によって順次得られる計測点の距離および方向情報と、上記位置姿勢計測部１２０６によって順次得られる計測車両１１１０の位置および姿勢に基づいて、当該計測点の３次元位置座標を順次計測する。計測点はレーザ照射点に対応する。また、計測点の距離および方向情報は、レーザスキャナ１１０５が路面を含む周囲物体へのレーザ走査を行うことによって順次得られる。
そして、レーザ点群３次元化処理部１２０３は、計測した３次元位置座標点を３次元座標点群データ１０１０として出力する。
点群認識処理部１２５０は、計測車両１１１０の移動中に、上記レーザ点群３次元化処理部１２０３から順次出力される３次元座標点群データ１０１０における、色分け範囲内の高さを有した３次元位置座標点に、当該高さに応じた色情報を順次付与する。
操作部１４００は、視点情報１０１２が入力される。
２次元投影変換処理部１２０４は、計測車両１１１０の移動中に、上記操作部１４００にて入力された視点情報１０１２と、計測車両１１１０の位置および姿勢に基づいて、点群画像データ１０１３を生成する。点群画像データ１０１３は、上記点群認識処理部１２５０により色情報の付与された３次元座標点群データ１０１０における３次元位置座標点を２次元画面内の対応点に投影変換して生成される。
表示装置１３００は、上記計測車両１１１０の移動中に、上記２次元投影変換処理部１２０４の生成した点群画像データ１０１３を画面表示する。

実施の形態２の表示システム１２１０によれば、移動体である計測車両１１１０の移動中に、路面の高さに応じた等高線グラフ１５０９（等高線様の点群グラフであって、点群で表現した段彩図またはコンター図である）を表示するとともに、当該路面を見る視点を変更することができる。そのため、計測車両１１１０の移動に伴って時事刻々と変化する路面状態を、視覚的に把握し易い状態で即座に表示することができる。

また、計測車両１１１０の移動中に、実時間（例えば遅延時間１秒以内）で等高線グラフ１５０９（等高線様の点群グラフであって、点群で表現した段彩図またはコンター図である）および周囲物体に対する視点の変更ができる。また、２次元投影変換処理部１２０４は、自己位置、推定自己位置、および自己位置の軌跡の３次元位置座標点を、２次元画面内の対応点に投影変換して点群画像データ１０１３を生成する。これにより、２次元投影変換処理部１２０４は、計測車両１１１０の移動中に、３次元座標点群データ１０１０の取得計画もしくは取得タイミングもしくは取得位置もしくは移動速度を変更することができる。

また、操作部１４００は、前方視選択ボタン１６０１、後方視選択ボタン１６０２、右方視選択ボタン１６０３、左方視選択ボタン１６０４、および下方視選択ボタン１６０５を有する。そして、操作部１４００は、それぞれのボタン選択に基づいて、視点および視線方向を変更する。そのため、計測車両１１１０の移動中に視点変更を簡便かつ即座に行うことができる。また、下方視選択ボタン１６０５を中央に配置する。そして、左方視選択ボタン１６０４を下方視選択ボタン１６０５の左に配置し、右方視選択ボタン１６０３を下方視選択ボタン１６０５の右に配置し、前方視選択ボタン１６０１を下方視選択ボタン１６０５の上に配置し、後方視選択ボタン１６０２を下方視選択ボタン１６０５の下に配置する。さらに、各選択ボタンを矢印で表示する。これにより、操作が直観的に理解できるという利点がある。

実施の形態３．
図２１はこの発明に係る実施の形態３による表示システムの構成を示す図である。図２１による実施の形態３の表示システムは、図１４で説明した実施の形態２による表示システムにおいて、点群認識処理部１２５０が、差分処理部１５１０と基準データ生成部１５２０と認識部１５３０から構成されたことを特徴とする。
なお、図２１において、図１４と同じ構成のものについては、構成および信号または入出力データの図示を省略している。

点群認識処理部１２５０において、レーザ点群３次元化処理部１２０３から入力された３次元座標点群データ１０１０は、順次基準データ生成部１５２０に入力されるとともに、差分処理部１５１０に入力される。基準データ生成部１５２０は、３次元座標点群データ１０１０を時系列的に格納し、格納データから基準３次元点群データ１０１５を生成する。基準３次元点群データ１０１５は、例えば路面の基準モデルを表す３次元座標点群データ１０１０から構成される。

差分処理部１５１０は、レーザ点群３次元化処理部１２０３から入力された３次元座標点群データ１０１０の近傍で基準データ生成部１５２０に格納された基準３次元点群データ１０１５と、レーザ点群３次元化処理部１２０３から入力された３次元座標点群データ１０１０との差分３次元点群座標データ１０１６を求める。そして、差分処理部１５１０は、差分３次元点群座標データ１０１６を認識部１５３０に入力する。認識部１５３０は、この差分３次元点群座標データ１０１６に基づいて、レーザ点群３次元化処理部１２０３から入力された３次元座標点群データ１０１０の近傍における路面を表す基準３次元点群データ１０１５との高さの差が色分け範囲内の３次元点群座標データに対して、その高さの差に応じた色情報を付与する。

２次元投影変換処理部１２０４は、点群認識処理部１２５０の認識部１５３０にて色情報を付与した色付き３次元座標点群データ１０１１について、３次元座標点群データ１０１０の各３次元座標点を画面表示用に２次元画面に順次投影する。そして、２次元投影変換処理部１２０４は、２次元座標点で表現した点群データ（以下、２次元座標点群データ）を、点群画像データ１０１３として生成する。２次元投影変換処理部１２０４は、生成した点群画像データ１０１３を表示装置１３００に入力する。表示装置１３００は、路面周辺が着色した点群画像として、路面を示す基準３次元点群データ１０１５からの差分画像を画面表示する。

ここで基準データ生成部１５２０の３次元点群の生成処理について説明する。
図２２は、点群認識処理部１２５０における、基準データ生成部１５２０の基準３次元点群データ１０１５の生成処理を説明する図である。図２２の（ａ）はレーザ点群３次元化処理部１２０３から入力される３次元座標点群データ１０１０の点群を示す。図２２の（ｂ）は基準データ生成部１５２０が生成した基準３次元点群データ１０１５の点群を示す。
レーザ点群３次元化処理部１２０３から入力される３次元座標点群データ１０１０は、計測車両１１１０から計測点までの距離、計測車両１１１０の速度により、３次元座標点群データ１０１０の３次元座標点の点密度にばらつきを生じる。レーザ点群３次元化処理部１２０３にて異なる時刻に計測された複数の３次元座標点群データ１０１０の座標を比較する場合、その座標間がばらつくことにより、比較処理が複雑になる。

このため基準データ生成部１５２０は、ＥＮＵ座標系の水平面（ＸＹ平面）に平行なグリッド（以下、基準グリッド）を形成して３次元座標点群データ１０１０の比較を行い、基準３次元点群データ１０１５を生成する。
具体的には、レーザ点群３次元化処理部１２０３から入力される３次元座標点群データ１０１０において、それぞれの３次元座標点毎に、近傍の基準３次元点群データ１０１５を抽出する。
次に、レーザ点群３次元化処理部１２０３にて計測した図２２の（ａ）に示すような３次元座標点群データ１０１０について、各３次元座標点（Ｘ０、Ｙ０、Ｈ１）の高さ座標Ｈ１はそのままにする。そして、それぞれの３次元座標点を、図２２の（ｂ）に示すような基準グリッドにおける近傍の格子点のＸＹ座標（例えば（Ｘ１、Ｙ１））で代表させる格子点上の３次元座標点に移動する。この移動後の格子点上の３次元座標点群データ１０１０（例えば３次元座標点（Ｘ１、Ｙ１、Ｈ１））を、当該路面の基準面を表す基準３次元点群データ１０１５として更新する。
この基準３次元点群データ１０１５は、レーザ点群３次元化処理部１２０３からの３次元座標点群データ１０１０の入力に伴い、順次最新の値に更新されていく。なお、基準３次元点群データ１０１５の初期値は、別に計測されたデータを用いて予め設定しておく。

次に、差分処理部１５１０は、図２２の（ａ）に示すようなレーザ点群３次元化処理部１２０３にて新たに計測した新３次元座標点群データのそれぞれの３次元座標点（Ｘ２、Ｙ２、Ｈ２）を、図２２の（ｂ）に示すような近傍の格子点のＸＹ座標（例えば（Ｘ１、Ｙ１））に移動する。なお、当該３次元座標点の近傍の基準３次元点群データ１０１５における基準グリット格子点の３次元座標点の高さＨ２はそのままにする。そして、差分処理部１５１０は、新３次元座標点群データにおける３次元座標点を、例えば格子点上３次元座標点（Ｘ１、Ｙ１、Ｈ２）で代表させる格子点整列処理を行う。

新３次元座標点群データの３次元座標点（Ｘ１、Ｙ１、Ｈ２）は、新たに計測した新３次元座標点群データの近傍の基準３次元点群データ１０１５における基準グリッドの格子点（Ｘ１、Ｙ１）に移動した３次元座標点である。
差分処理部１５１０は、当該新３次元座標点群データの３次元座標点（Ｘ１、Ｙ１、Ｈ２）の高さＨ２と、当該新３次元座標点群データの近傍の基準３次元点群データ１０１５における基準グリッドの格子点の３次元座標点群データの高さＨ１との差Ｚ２（＝Ｈ２−Ｈ１）を、所定の高さ基準Ｈ０と比較する。
また、差分処理部１５１０は、新３次元座標点群データの近傍の基準３次元点群データ１０１５における基準グリッドの各格子点について、新３次元座標点群データの３次元座標点の高さＨ２（＝Ｚ２＋Ｈ１）を高さ座標とする。また、差分処理部１５１０は、新３次元座標点群データの近傍の基準３次元点群データ１０１５における基準グリッドの格子点のＸＹ座標をそのままとする。そして、差分処理部１５１０は、差分３次元座標点（Ｘ、Ｙ、Ｈ２）から構成される差分３次元点群座標データ１０１６を算出する格子点整列処理を行う。差分処理部１５１０は、差分３次元座標点群データを出力する。
なお、差分処理部１５１０は、新３次元座標点群データの近傍の基準３次元点群データ１０１５における基準グリッドの格子点の３次元点群データを併用して出力しても良い。

認識部１５３０は、差分処理部１５１０からの差分３次元点群座標データ１０１６の高さ座標Ｚについて、高さ基準Ｈ０との差に応じた色情報を選択し、差分３次元点群座標データ１０１６を着色する。例えば、高さ基準Ｈ０＝ｎ×Δｈ（ｎ＝−Ｎ、・・・、−２、−１、１、２、・・・、Ｎ）とし、高さ座標Ｚと高さ基準Ｈ０との差Ｚ２が、ｎ−１からｎの間で段階的に変化する度に、着色する色を変更する。Δｈ＝５ｃｍの場合、次のように色を変更する。Ｚ２＝０ｃｍ以上５ｃｍ未満の場合は第１の色（例えば黄色）、Ｚ２＝５ｃｍ以上１０ｃｍ未満の場合は第２の色（例えば赤色）、Ｚ２＝１０ｃｍ以上１５ｃｍ未満の場合は第３の色（例えば桃色）とする。また、Ｚ２＝−１５ｃｍ以上−１０ｃｍ未満の場合は第４の色（例えば青色）、Ｚ２＝−１０ｃｍ以上−５ｃｍ未満の場合は第５の色（例えば水色）、Ｚ２＝−５ｃｍ以上０ｃｍ未満の場合は第３の色（例えば黄緑色）とする。

また、認識部１５３０は、実施の形態２の図１４と同様、レーザ点群３次元化処理部１２０３から出力される３次元座標点群データ１０１０における各３次元座標点について、その高さと計測車両１１１０の基準高さとの差を求め、求めた高さの差に応じて予め設定された色情報を選択しても良い。そして、認識部１５３０は、３次元座標点を着色して、色付き３次元点群データを生成しても良い。これによって、路面を示す等高線グラフと差分画像の両方を、表示装置１３００に表示することができる。
また、３次元座標点群データ１０１０における色分け範囲外の各３次元座標点については、輝度データに基づくグレースケールの色情報を付与し、色付き３次元点群データを生成しても良い。例えば路面より１５ｃｍ以上高い位置および路面より１５ｃｍ以上低い位置については、黒色から白色の間の輝度データに応じた階調の灰色を色情報としても良い。このとき、何らかの手法により道路の境界線または道路端を認識して、道路範囲外の３次元座標点群データ１０１０における各３次元座標点にグレースケールの色情報を付与しても良い。

路面を示す３次元座標点群データ１０１０は、レーザ点群３次元化処理部１２０３において測定時刻毎に順次生成される。
認識部１５３０は、順次生成される３次元座標点群データ１０１０における各レーザ反射点に対応した３次元座標点の３次元座標およびその輝度データについて、上記選択した色情報を付与して色付き３次元座標点群データ１０１１を生成する。そして、認識部１５３０は、生成したデータを２次元投影変換処理部１２０４に入力する。

次に、基準データ生成部１５２０および差分処理部１５１０が行う格子点整列処理について説明する。格子点整列処理において、３次元座標点群データ１０１０を構成する各３次元座標点は、対応する基準グリッドの格子点である近傍の格子点で代表される。ここでは、対象とする基準グリッドの格子点で代表させる３次元座標点の高さの選択処理について説明する。図２３は、基準データ生成部１５２０および差分処理部１５１０の格子点整列処理の流れを説明する図である。

図２３において、基準データ生成部１５２０および差分処理部１５１０は、ステップＳ１１０１において、レーザ点群３次元化処理部１２０３からの３次元座標点群データ１０１０について当該基準グリッドのそれぞれの格子点の近傍３点となる、３次元座標点を選択する。

次に、ステップＳ１１０２において、３次元座標点群データ１０１０から選択した各３次元座標点から、当該基準グリッドの格子点までの距離が閾値（例えば格子の一辺の長さ）以下であると判別した場合、ステップＳ１１０３に移行する。３次元座標点群データ１０１０から選択した各３次元座標点は、対応する基準グリッドの格子点における近傍点である。
また、上記基準グリッドの格子点までの距離が閾値（例えば格子の一辺の長さ）より大きいと判別した場合、ステップＳ１１０５に移行する。ここで、上記基準グリッドの格子点までの距離は、ＸＹ座標差の平方和における平方根から求める。

続いて、ステップＳ１１０３において、３次元座標点群データ１０１０から選択した、対応する基準グリッドの格子点の近傍３点となる３次元座標点について、これら近傍点の高さの差が閾値以下となる場合、ステップＳ１１０４に移行する。また、これら近傍点の高さの差が閾値より大きい場合、ステップＳ１１０５に移行する。なお、ここでの閾値を路面から所定範囲の高さに設定することで、認識部１５３０が色情報を付与する３次元座標点が路面を示すようにする。

次に、ステップＳ１１０４において、３次元座標点群データ１０１０から選択した、対応する基準グリッドの格子点の近傍３点から、当該基準グリッドの格子点までの距離について重み付けを行うことにより、基準グリッドの格子点で代表させる３次元座標点の高さＺａｖｅを決定する。
ここで、近傍３点の高さがＷ１、Ｗ２、Ｗ３であって、近傍点の当該基準グリッドの格子点からの水平距離がＤ１、Ｄ２、Ｄ３である場合、格子点の３次元座標点の高さＺａｖｅは、次式で求めて重み付けを行う。

Ｚａｖｅ＝（１／Ｄ１＊Ｚ１＋１／Ｄ２＊Ｚ２＋１／Ｄ３＊Ｚ３）／（１／Ｄ１＋１／Ｄ２＋１／Ｄ３）

ステップＳ１１０５では、ステップＳ１１０２において、３次元座標点群データ１０１０から選択した近傍３点のうち１つまたは２つの近傍点から、対応する基準グリッドの格子点までの距離が閾値より大きいと判別した場合、選択した近傍３点のうち当該格子点の最近傍１点の高さを当該格子点上の３次元座標点の高さとして選択する。
なお、３次元座標点群データ１０１０から選択した近傍３点から対応する基準グリッドの格子点までの何れの距離も閾値（例えば格子の一辺の長さ）よりも大きくなる場合は、当該格子点上の３次元座標点がないと判別する。

また、ステップＳ１１０５では、ステップＳ１１０３において、３次元座標点群データ１０１０を選択した基準グリッドの格子点の近傍点の高さの差が閾値（例えば５ｃｍ）より大きい場合、当該基準グリッドの格子点の最近傍１点の高さを格子点上３次元座標点の高さとして選択する。

以上説明した通り、実施の形態３による表示システム１２１０は、レーザ点群３次元化処理部１２０３と、点群認識処理部１２５０と、操作部１４００と、２次元投影変換処理部１２０４とを備える。
レーザ点群３次元化処理部１２０３は、移動体の移動中に、路面を含む周囲物体へのレーザ走査により得られるレーザ計測点までの距離および方向情報並びに上記移動体の位置および姿勢の計測値に基づいて、当該レーザ計測点の３次元位置座標を順次計測し、３次元座標点群データ１０１０として出力する。
点群認識処理部１２５０は、上記移動体の移動中に、上記レーザ点群３次元化処理部１２０３から順次出力される３次元座標点群データ１０１０に、路面からの高さに応じた色情報を付与する。
操作部１４００は、視点情報１０１２が入力される。
２次元投影変換処理部１２０４は、上記移動体の移動中に、上記操作部１４００にて入力された視点情報１０１２と、上記移動体の位置および姿勢の計測値に基づいて、上記点群認識処理部１２５０により色情報の付与された３次元座標点群データ１０１０における３次元位置座標点を投影する。そして、２次元投影変換処理部１２０４は点群画像データ１０１３を生成する。
点群認識処理部１２５０は、レーザ点群３次元化処理部１２０３により新たに取得された３次元座標点群データ１０１０と、予め設定された路面形状を表す基準３次元点群データ１０１５との高さの差に応じた色情報を付与することを特徴とする。

これによって、３次元座標点群データ１０１０により、過去に取得した路面の形状モデルを表す基準３次元点群データ１０１５からの差分画像を得ることができるので、過去からの路面の変化を視認し易くなるという効果が得られる。

実施の形態３において、以下のような点群認識処理部１２５０について説明した。
点群認識処理部１２５０は、基準グリッドの格子点毎に、新３次元座標点群データと基準３次元点群データとのそれぞれから複数の３次元座標点を選択する。次に、点群認識処理部１２５０は、新３次元座標点群データから選択した複数の３次元座標点を用いて上記新３次元座標点群データの当該格子点の高さを決定する。また、点群認識処理部１２５０は、基準３次元点群データから選択した複数の３次元座標点を用いて基準３次元点群データの当該格子点の高さを決定する。そして、点群認識処理部１２５０は、新３次元座標点群データの当該格子点の高さと基準３次元点群データの当該格子点の高さとの差に応じた色情報を、新３次元座標点群データの当該格子点で代表させる３次元座標点に付与する。

点群認識処理部１２５０は、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの水平方向における距離がいずれも距離閾値以下であり、且つ、選択した複数の３次元座標点の高さの差がいずれも高さ閾値以下である場合、選択した複数の３次元座標点のそれぞれの高さに当該３次元座標点から当該格子点までの水平方向における距離に応じた重み付けを行う。そして、点群認識処理部１２５０は、重み付けした複数の高さを用いて当該格子点の高さを算出する。

点群認識処理部１２５０は、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離の少なくともいずれかが距離閾値以下であり、且つ、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離の少なくともいずれかが距離閾値を超える場合、選択した複数の３次元座標点から当該格子点に最も近い３次元座標点を選択する。そして、点群認識処理部１２５０は、選択した３次元座標点の高さを当該格子点の高さとする。

点群認識処理部１２５０は、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離がいずれも距離閾値以下であり、且つ、選択した複数の３次元座標点の高さの差の少なくともいずれかが高さ閾値を超える場合、選択した複数の３次元座標点から当該格子点に最も近い３次元座標点を選択する。そして、点群認識処理部１２５０は、選択した３次元座標点の高さを当該格子点の高さとする。

ここで、実施の形態２、３の技術分野について説明する。
実施の形態２、３は、移動体に搭載され、移動体の移動する路面並びに移動体周辺の地物および他の移動体について、その３次元形状を表す３次元点群データを取得し、取得した３次元点群データに基づいて路面状態を表示する表示システムに関する。

次に、実施の形態２、３の背景技術について説明する。
従来、ＭＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、走行する舗装路面の計測点の集合である３次元点群データを取得し、取得した３次元点群データを用いて、この舗装路面の凹凸を計測する路面性状計測システムが知られている。ＭＭＳは、自己位置および姿勢標定器とレーザとを搭載した車両により構成される。自己位置および姿勢標定器は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）およびＩＭＵ等である。
ＭＭＳは、ＧＰＳ衛星が可視である環境下において、高精度な計測が可能である。また、測位補強情報を用いることにより、走行中に取得された３次元点群データをリアルタイムで表示することも可能となる。

例えば特許文献２には、路面性状計測システムおよび表示システムが開示されている。路面性状計測システムは、基準線設定手段と、基準領域設定手段と、基準路面モデル作成手段と、計測路面モデル作成手段と、差分抽出手段とを備え、差分に基づいて舗装路面の凹凸を検出する。表示システムは、凹凸度合を表示する。
この路面性状計測システムは、基準路面モデルと計測路面モデルとが得られると、両者を重ね合わせて差分を抽出する。そして、路面性状計測システムは、基準路面モデルを定規としてとらえ、基準路面モデルと計測路面モデルとの間で高低差が生じた箇所を差分として抽出する。抽出された差分は、その程度に応じた等高線図（コンター図）や、差分の程度に応じて彩色した段彩図などで表される。これらの図は、轍掘れといった路面の凹凸を検出するために確認される。また、差分を閾値と比較することで、轍掘れや有害な凹凸を自動的に検出することもできる。

次に、実施の形態２、３が解決しようとする課題について説明する。
従来の路面性状計測システムは、等高線図や段彩図などを用いて、移動体の移動中に路面の凹凸度合を表示するものではない。このため移動体の移動に伴って時事刻々と変化する路面状態を、移動体の移動時間中に視認することができない。

例えば道路の路面を定期検査する場合、移動体である計測車両が道路を定期的に走行して路面状態を計測するとともに、検査員が道路の路面を目視確認する。その計測車両による計測データはハードディスクに格納され、検査員がハードディスクを計測事務所に持ち帰り解析を行う。このため移動体の移動中に路面の凹凸度合を即座に確認することができない。そして、検査員が路面変状を見逃すと、何等かの路面変状または路面上の障害物が発生した場合に、その対応が遅れてしまう。

実施の形態２、３は、係る課題を解決するためになされたものであって、移動体の移動に伴って時事刻々と変化する路面状態を、移動体の移動時間中に視認し易い状態で表示することを目的とする。

次に、実施の形態２、３における課題を解決するための手段について説明する。
表示システムは、レーザ点群３次元化処理部と、点群認識処理部と、操作部と、２次元投影変換処理部とを備えたものである。
レーザ点群３次元化処理部は、移動体の移動中に、路面を含む周囲物体へのレーザ走査により得られるレーザ計測点までの距離および方向情報並びに上記移動体の位置および姿勢の計測値に基づいて、当該レーザ計測点の３次元位置座標を順次計測し、３次元座標点群データとして出力する。
点群認識処理部は、上記移動体の移動中に、上記レーザ点群３次元化処理部から順次出力される３次元座標点群データに、路面からの高さに応じた色情報を付与する。
操作部は、視点情報が入力される。
２次元投影変換処理部は、上記移動体の移動中に、上記操作部にて入力された視点情報と、上記移動体の位置および姿勢の計測値に基づいて、上記点群認識処理部により色情報の付与された３次元座標点群データにおける３次元位置座標点を投影し、点群画像データを生成する。

次に、実施の形態２、３の効果について説明する。
実施の形態２、３によれば、移動体の移動中に、路面の高さに応じた等高線様の点群グラフ（点群で表現した段彩図またはコンター図）を表示するとともに、当該路面を見る視点を変更することができる。そのため、移動体の移動に伴って時事刻々と変化する路面状態を視覚的に把握し易い状態で表示することができる。

実施の形態２、３で説明した要素と実施の形態１で説明した要素との対応関係を以下に示す。対応する要素同士は少なくとも一部が共通する要素である。矛盾が生じなければ、各要素は対応する要素に置き換えてもよく、各要素の名称は対応する要素の名称に読み替えてよい。
計測車両１１１０は計測車両１１０に対応する。測位補強信号受信部１１０１、ＧＮＳＳ受信機１１０２、ＩＭＵ１１０３、オドメトリ装置１１０４は、それぞれ測位補強信号受信機１１１、測位信号受信機１１２、慣性計測装置１１３、オドメータ１１４に対応する。
表示システム１２１０は、点群画像生成装置１００に対応するものであり、点群画像生成装置１００と同様のハードウェアを備える。
計測データ処理部１２００は計測データ処理部２００に対応する。位置姿勢計測部１２０６は位置演算部１２１および姿勢演算部１２２に対応する。自己位置演算部１２０１、姿勢演算部１２０２、レーザ点群３次元化処理部１２０３は、それぞれ位置演算部１２１、姿勢演算部１２２、三次元点群生成部１２３に対応する。自己位置設定部１２０５、２次元投影変換処理部１２０４は、それぞれ位置推定部２２０、二次元投影部２３０に対応する。
表示装置１３００、操作部１４００は、それぞれの表示装置３００、操作部４００に対応する。
３次元座標点群１５０１、自己位置マーク１５０４、推定自己位置マーク１５０５は、それぞれ三次元点群３１１、計測位置マーク３１２、推定位置マーク３１３に対応する。自己位置、推定自己位置は、それぞれ計測位置、推定位置に対応する。
３次元座標点群データ１０１０および色付き３次元座標点群データ１０１１は、三次元点群データ２０３に対応する。点群画像データ１０１３は、投影点群データ２３５に対応する。
操作部１４００の表示例は、インタフェース画像３２０に対応する。前方視選択ボタン１６０１、後方視選択ボタン１６０２、右方視選択ボタン１６０３、左方視選択ボタン１６０４、下方視選択ボタン１６０５は、それぞれ前方ボタン３２１Ｆ、後方ボタン３２１Ｂ、右ボタン３２１Ｒ、左ボタン３２１Ｌ、下方ボタン３２１Ｄに対応する。オフセット値１６０６は、左右ウィジェット３２２Ｘ、前後ウィジェット３２２Ｙおよび上下ウィジェット３２２Ｚに対応する。オフセット値１６０７は、仰角ウィジェット３２３Ｐおよび方位角ウィジェット３２３Ｙに対応する。クリアボタン１６０８は、取消ボタン３２９に対応する。

実施の形態４．
点群画像３１０の視点位置を決定する方法について、図４、図２４および図２５に基づいて説明する。但し、実施の形態１と重複する説明は省略する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
点群画像生成装置１００の構成は、実施の形態１と同じである。
点群画像生成装置１００の二次元投影部２３０は、レーザスキャナ１１５が計測を行ったときの計測車両１１０の位置である計測位置と、点群画像３１０が表示されるときの計測車両１１０の位置である推定位置とのいずれかを基点として、視点位置を決定する。そして、二次元投影部２３０は、決定した視点位置に基づいて二次元投影処理を行う。この二次元投影処理により、点群画像３１０のデータである投影点群データ２３５が生成される。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
二次元投影部２３０が視点位置を決定する方法として、＜実施例１＞から＜実施例３＞を説明する。
実施の形態１で説明した図４において、自車位置４０１から基準視点位置４１１までのベクトルを基準のオフセット量という。基準のオフセット量は、計測車両１１０の左右方向の距離Ｄｘと、計測車両１１０の前後方向の距離Ｄｙと、計測車両１１０の上下方向の距離Ｄｚとを含む。具体的に、距離Ｄｘはゼロであり、距離Ｄｙはマイナスの値であり、距離Ｄｚはプラスの値である。つまり、基準視点位置４１１は、自車位置４０１の後方の斜め上に位置する地点である。基準のオフセット量は予め決められている。

＜実施例１＞
二次元投影部２３０は、計測位置を基点として視点位置を決定する。つまり、図４に示した自車位置４０１は計測位置である。

具体的に、二次元投影部２３０は視点位置を以下のように決定する。
まず、二次元投影部２３０は、計測位置データ２０１が示す計測位置の座標値に基準のオフセット量を足して、基準視点位置４１１の座標値を算出する。
そして、二次元投影部２３０は、基準視点位置４１１の座標値に操作データ２０４が示すオフセット量を足して、視点位置の座標値を算出する。

図２４に、計測位置を基点として視点位置を決定した場合の点群画像３１０の変化を示す。（１）は計測車両１１０が停止したときの点群画像３１０を示し、（２）は計測車両１１０が停止してから遅延時間が経過したときの点群画像３１０を示している。遅延時間は、レーザスキャナ１１５が計測を行ってから、計測によって得られた点群を含んだ点群画像３１０が表示されるまでの時間である。（２）において、計測位置マーク３１２は推定位置マーク３１３に重なっている。
図２４に示すように、計測車両１１０が停止してから遅延時間が経過するまでの間、視点位置が前方に移動しながら、点群が前方に追加される。そのため、計測車両１１０が停止しても遅延時間が経過するまでの間、道路周辺を描画した点群画像３１０が前方にスクロールする。（２）の点群画像３１０は、計測車両１１０が停止した後、幅Ｗだけ前方にスクロールした画像である。

＜実施例２＞
二次元投影部２３０は、推定位置を基点として視点位置を決定する。つまり、図４に示した自車位置４０１は推定位置である。

具体的に、二次元投影部２３０は視点位置を以下のように決定する。
まず、二次元投影部２３０は、推定位置データ２２９が示す推定位置の座標値に基準のオフセット量を足して、基準視点位置４１１の座標値を算出する。
そして、二次元投影部２３０は、基準視点位置４１１の座標値に操作データ２０４が示すオフセット量を足して、視点位置の座標値を算出する。

図２５に、推定位置を基点として視点位置を決定した場合の点群画像３１０の変化を示す。（１）は計測車両１１０が停止したときの点群画像３１０を示し、（２）は計測車両１１０が停止してから遅延時間が経過したときの点群画像３１０を示している。（２）において、計測位置マーク３１２は推定位置マーク３１３に重なっている。
図２５に示すように、計測車両１１０が停止してから遅延時間が経過するまでの間、視点位置が変わらずに、点群が前方に追加される。そのため、計測車両１１０が停止すると、道路周辺を描画した点群画像３１０のスクロールも停止する。そして、遅延時間が経過するまでの間、点群が前方に追加される。（２）の点群画像３１０は、計測車両１１０が停止した後、幅Ｗだけ点群が前方に追加された画像である。

＜実施例３＞
二次元投影部２３０は、計測位置と推定位置とのいずれかを計測車両１１０の速度に応じて選択し、選択した位置を基点として視点位置を決定する。つまり、図４に示した自車位置４０１は計測位置または推定位置である。

具体的に、二次元投影部２３０は視点位置を以下のように決定する。
二次元投影部２３０は、三次元点群データ２０３が入力される度に、計測車両１１０の速度を計測車両１１０から取得する。
次に、二次元投影部２３０は、計測車両１１０の速度を速度閾値と比較する。そして、計測車両１１０の速度が速度閾値以上である場合、二次元投影部２３０は計測位置を基点として選択する。また、計測車両１１０の速度が速度閾値より小さい場合、二次元投影部２３０は推定位置を基点として選択する。つまり、二次元投影部２３０は、計測車両１１０が十分に速い速度で走行している間は計測位置を基点として選択し、計測車両１１０が停止しそうになると基点を推定位置に切り換える。
次に、二次元投影部２３０は、基点の座標値に基準のオフセット量を足して、基準視点位置４１１の座標値を算出する。
そして、二次元投影部２３０は、基準視点位置４１１の座標値に操作データ２０４が示すオフセット量を足して、視点位置の座標値を算出する。

計測車両１１０が停止するときには推定位置を基点として視点位置が決定されるため、計測車両１１０が停止した後の点群画像３１０は、図２５のように変化する。

＊＊＊実施の形態の効果＊＊＊
＜実施例１＞の場合、計測車両１１０が停止しても遅延時間が経過するまでの間、点群画像３１０が前方にスクロールする。そのため、計測車両１１０に乗車しながら点群画像３１０を確認する作業者に違和感を与える可能性がある。
一方、＜実施例２＞または＜実施例３＞の場合、計測車両１１０が停止すると点群画像３１０のスクロールも停止するため、作業者に違和感を与えることはない。

実施の形態５．
点群画像３１０の視点位置および視線方向を変更するためのユーザインタフェースの別例について説明する。但し、実施の形態１と重複する説明は省略する。

表示装置３００は、利用者によって操作されるタッチパネルをユーザインタフェースとして備える。
点群画像３１０の視点位置および視線方向はタッチパネルに対する操作によって変更される。
利用者は、タッチパネルに対する操作またはインタフェース画像３２０に対する操作によって、点群画像３１０の視点位置および視線方向を変更させることができる。

視線方向は、タッチパネルに対する操作の一種であるフリックまたはタップによって以下のように変更される。
タッチパネルに対して下から上へのフリックが行われた場合、操作部４００は、前方ボタン３２１Ｆが押下されたときと同じく、視線方向を計測車両１１０の進行方向に変更する。
タッチパネルに対して上から下へのフリックが行われた場合、操作部４００は、後方ボタン３２１Ｂが押下されたときと同じく、視線方向を計測車両１１０の進行方向に対して逆方向に変更する。
タッチパネルに対して右から左へのフリックが行われた場合、操作部４００は、左ボタン３２１Ｌが押下されたときと同じく、視線方向を計測車両１１０の進行方向に対して左方向に変更する。
タッチパネルに対して左から右へのフリックが行われた場合、操作部４００は、右ボタン３２１Ｒが押下されたときと同じく、視線方向を計測車両１１０の進行方向に対して右方向に変更する。
タッチパネルがタップされた場合、操作部４００は、下方ボタン３２１Ｄが押下されたときと同じく、視線方向を下方向に変更する。

図２６の（Ａ）において、視点操作モード切り替えボタン３１４は、視線方向調整モードと視点位置調整モードとを切り替えるために、点群画像３１０が表示される画面にオーバーレイ表示されるボタンである。
視線方向調整モードは、タッチパネルに対する操作で、視線方向の調整が可能となるモードである。
視点位置調整モードは、タッチパネルに対する操作で、視点位置の調整が可能となるモードである。

図２６の（Ｂ）において、視線方向調整モードでは、視点操作モード切り替えボタン３１４の表面に「Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ」と表示される。そして、視線方向は、点群画像３１０が表示された画面上でのドラッグによって、以下のように変更される。ドラッグはタッチパネルに対する操作の一種である。
上方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の仰角ウィジェット３２３Ｐの数値が増えた場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して上方向に、視線方向を回転させる。回転させる量はドラッグされた量に比例する。
下方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の仰角ウィジェット３２３Ｐの数値が減った場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して下方向に、視線方向を回転させる。回転させる量はドラッグされた量に比例する。
右方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の方位角ウィジェット３２３Ｙの数値が増えた場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して右方向に、視線方向を回転させる。回転させる量はドラッグされた量に比例する。
左方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の方位角ウィジェット３２３Ｙの数値が減った場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して左方向に、視線方向を回転させる。回転させる量はドラッグされた量に比例する。

図２６の（Ｂ）において、視点位置調整モードでは、視点操作モード切り替えボタン３１４の表面に「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ」と表示される。そして、視点位置は、点群画像３１０が表示された画面上でのドラッグによって、以下のように変更される。
上方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の上下ウィジェット３２２Ｚの数値が増えた場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して上方向に、視点位置を移動させる。移動させる量はドラッグされた量に比例する。
下方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の上下ウィジェット３２２Ｚの数値が減った場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して下方向に、視点位置を移動させる。移動させる量はドラッグされた量に比例する。
右方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の左右ウィジェット３２２Ｘの数値が増えた場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して右方向に、視点位置を移動させる。移動させる量はドラッグされた量に比例する。
左方向へのドラッグ操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の左右ウィジェット３２２Ｘの数値が減った場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して左方向に、視点位置を移動させる。移動させる量はドラッグされた量に比例する。

また、視点位置調整モードでは、視点位置は、点群画像３１０が表示された画面上でのピンチインまたはピンチアウトによって、以下のように変更される。ピンチインおよびピンチアウトはタッチパネルに対する操作の一種である。ピンチインとピンチアウトとを総称してピンチという。
ピンチイン操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の前後ウィジェット３２２Ｙの数値が増えた場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して前方に、視点位置を移動させる。移動させる量はピンチインされた量に比例する。
ピンチアウト操作が行われた場合、操作部４００は、インタフェース画像３２０の前後ウィジェット３２２Ｙの数値が減った場合と同じく、計測車両１１０の進行方向に対して後方に、視点位置を移動させる。移動させる量はピンチインされた量に比例する。

図２７において、縦スライド３１５および横スライド３１６は、視線方向を変更するために、点群画像３１０が表示される画面にオーバーレイ表示されるスライドである。縦スライド３１５のインジケータ３１５Ｉおよび横スライド３１６のインジケータ３１６Ｉは、互いに独立して動かすことができる。
視線方向は、タッチパネルに対する操作の一種であるスライドによって以下のように変更される。
縦スライド３１５のインジケータ３１５Ｉが上下に動かされた場合、または、横スライド３１６のインジケータ３１６Ｉが左右に動かされた場合、操作部４００は、インジケータ（３１５Ｉ、３１６Ｉ）が動かされた方向に視線方向を回転させる。回転させる量は、インジケータがスライドされた量に比例する。

図２８において、視点位置マーク３１７は、視点位置を変更するために、点群画像３１０が表示される画面にオーバーレイ表示されるマークである。視点位置マーク３１７の丸部分は視点位置を表し、丸部分とは反対側の先端の部分は視点中心を表している。
視点位置は、タッチパネルに対する操作の一種であるドラッグによって以下のように変更される。
視点位置マーク３１７がドラッグされた場合、操作部４００は、視点位置マーク３１７がドラッグされた方向に、視点位置を移動させる。移動させる量は、視点位置マーク３１７がドラッグされた量に比例する。
なお、視点位置マーク３１７は、ドラッグされるとドロップ先に移動する。そして、ドロップ先が新しい視点位置となり、点群画像３１０の表示が切り替わる。

図２６、図２７および図２８に基づいて説明した視線方向または視点位置を変更する複数の方法は、独立で実施されてもよいし、併用で実施されてもよい。
具体的には、視線方向を変更するために、図２６の方法と図２７の方法とのいずれかが実装されてもよいし、両方の方法が実装されてもよい。
また、視点位置を変更するために、図２６の方法と図２８の方法とのいずれかが実装されてもよいし、両方の方法が実装されてもよい。
また、視線方向と視点位置とを変更するために、図２７の方法と図２８の方法とが実装してもよいし、加えて、図２６の方法が実装されてもよい。
複数の方法が実装される場合、視点操作モード切り替えボタン３１４とスライド（３１５、３１６）と視点位置マーク３１７とのうちの複数が、点群画像３１０に重畳表示される。但し、視点操作モード切り替えボタン３１４または別途の切り替えボタンが押下されることによって、図２６の方法と図２７の方法と図２８の方法とが切り替わってもよい。

＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。
フローチャート等を用いて説明した処理手順は、点群画像生成装置、点群画像生成方法および点群画像生成プログラムの処理手順、または、表示システム、表示方法および表示プログラムの処理手順の一例である。

１００ 点群画像生成装置、１０１ 測位補強データ、１０２ 測位データ、１０３ 慣性計測データ、１０４ 走行距離データ、１０５ 方位距離データ、１１０ 計測車両、１１１ 測位補強信号受信機、１１２ 測位信号受信機、１１３ 慣性計測装置、１１４ オドメータ、１１５ レーザスキャナ、１１９ 天板、１２１ 位置演算部、１２２ 姿勢演算部、１２３ 三次元点群生成部、２００ 計測データ処理部、２０１ 計測位置データ、２０２ 計測姿勢データ、２０３ 三次元点群データ、２０４ 操作データ、２２０ 位置推定部、２２９ 推定位置データ、２３０ 二次元投影部、２３５ 投影点群データ、２３６ 投影マークデータ、３００ 表示装置、３１０ 点群画像、３１１ 三次元点群、３１２ 計測位置マーク、３１３ 推定位置マーク、３１４ 視点操作モード切り替えボタン、３１５ 縦スライド、３１５Ｉ インジケータ、３１６ 横スライド、３１６Ｉ インジケータ、３１７ 視点位置マーク、３２０ インタフェース画像、３２１Ｂ 後方ボタン、３２１Ｄ 下方ボタン、３２１Ｆ 前方ボタン、３２１Ｌ 左ボタン、３２１Ｒ 右ボタン、３２２Ｘ 左右ウィジェット、３２２Ｙ 前後ウィジェット、３２２Ｚ 上下ウィジェット、３２３Ｐ 仰角ウィジェット、３２３Ｙ 方位角ウィジェット、３２９ 取消ボタン、４００ 操作部、４０１ 自車位置、４１１ 基準視点位置、９０１ プロセッサ、９０２ 補助記憶装置、９０３ メモリ、９０４ 通信装置、９０４１ レシーバ、９０４２ トランスミッタ、９０５ 入力インタフェース、９０６ 出力インタフェース、９０７ 入力装置、９０８ 出力装置、９１０ 信号線、９１１ ケーブル、９１２ ケーブル、１００１ 測位補強データ、１００２ 測位データ、１００３ 角速度データ、１００４ 走行距離データ、１００５ 距離方向データ、１００６ 加速度データ、１００７ 自己位置データ、１００８ 姿勢データ、１００９ 推定自己位置データ、１０１０ ３次元座標点群データ、１０１１ 色付き３次元座標点群データ、１０１２ 視点情報、１０１３ 点群画像データ、１０１４ マークデータ、１０１５ 基準３次元点群データ、１０１６ 差分３次元点群座標データ、１１００ 計測部、１１０１ 測位補強信号受信部、１１０２ ＧＮＳＳ受信機、１１０３ ＩＭＵ、１１０４ オドメトリ装置、１１０５ レーザスキャナ、１１１０ 計測車両、１２００ 計測データ処理部、１２０１ 自己位置演算部、１２０２ 姿勢演算部、１２０３ レーザ点群３次元化処理部、１２０４ ２次元投影変換処理部、１２０５ 自己位置設定部、１２０６ 位置姿勢計測部、１２１０ 表示システム、１２５０ 点群認識処理部、１３００ 表示装置、１４００ 操作部、１５０１ ３次元座標点群、１５０２ 地物、１５０３ 路面、１５０４ 自己位置マーク、１５０５ 推定自己位置マーク、１５０６ 軌跡マーク、１５０９ 等高線グラフ、１５１０ 差分処理部、１５２０ 基準データ生成部、１５３０ 認識部、１６０１ 前方視選択ボタン、１６０２ 後方視選択ボタン、１６０３ 右方視選択ボタン、１６０４ 左方視選択ボタン、１６０５ 下方視選択ボタン、１６０６ オフセット値、１６０７ オフセット値、１６０８ クリアボタン、１６０９ 自己位置、１６１０ 推定自己位置。

Claims (32)

1. 計測車両に取り付けられたレーザスキャナからレーザを周辺物体に照射することによって複数の照射点までの方位と距離とを計測して得られた各照射点における計測値に基づいて、前記各照射点の三次元座標値を示すデータである三次元点群データを生成する三次元点群生成部と、
   視点位置、および視線方向に基づいて、前記三次元点群データに対し二次元投影処理を行い、点群画像を生成する二次元投影部と、
   前記視点位置、および前記視線方向の各々を独立に変更するためのユーザインタフェースと
   を備えたことを特徴とする点群画像生成装置。
2. 前記ユーザインタフェースは、
   前記視線方向を前記計測車両の進行方向に向けるための前方ボタンと、
   前記視線方向を前記計測車両の進行方向に対して逆方向に向けるための後方ボタンと、
   前記視線方向を前記計測車両の進行方向に対して左方向に向けるための左ボタンと、
   前記視線方向を前記計測車両の進行方向に対して右方向に向けるための右ボタンとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の点群画像生成装置。
3. 前記ユーザインタフェースは、前記視線方向を下方向に向けるための下方ボタンを有し、
   前記前方ボタンと前記後方ボタンと前記左ボタンと前記右ボタンとのそれぞれは、矢印の形状を有するボタンであり、
   前記前方ボタンが前記下方ボタンの上に配置されて、前記後方ボタンが前記下方ボタンの下に配置されて、前記左ボタンが前記下方ボタンの左に配置されて、前記右ボタンが前記下方ボタンの右に配置された
   ことを特徴とする請求項２に記載の点群画像生成装置。
4. 前記ユーザインタフェースは、
   前記視点位置を前記計測車両の前後方向に移動させる移動量を指定するための前後ウィジェットと、
   前記視点位置を前記計測車両の左右方向に移動させる移動量を指定するための左右ウィジェットと、
   前記視点位置を前記計測車両の上下方向に移動させる移動量を指定するための上下ウィジェットとを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の点群画像生成装置。
5. 前記ユーザインタフェースは、指定した移動量を取り消すための取消ボタンを有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の点群画像生成装置。
6. 前記ユーザインタフェースは、
   基準視点位置からの視線方向の角度を垂直方向にずらすためのオフセット量を設定するための仰角ウィジェットと、
   基準視点位置からの視線方向の角度を水平方向にずらすためのオフセット量を設定するための方位角ウィジェットとを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の点群画像生成装置。
7. 前記ユーザインタフェースは、指定されたオフセット量を取り消すための取消ボタンを有することを特徴とする請求項６に記載の点群画像生成装置。
8. 前記ユーザインタフェースはタッチパネルであり、
   前記視点位置および前記視線方向はタッチパネルに対する操作によって変更される
   ことを特徴とする請求項１に記載の点群画像生成装置。
9. 前記視線方向は、
   下から上へのフリックによって前記計測車両の進行方向に変更され、
   上から下へのフリックによって前記計測車両の進行方向に対して逆方向に変更され、
   右から左へのフリックによって前記計測車両の進行方向に対して左方向に変更され、
   左から右へのフリックによって前記計測車両の進行方向に対して右方向に変更され、
   タップによって下方向に変更される
   ことを特徴とする請求項８に記載の点群画像生成装置。
10. 前記視線方向は、
    上方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して上方向に回転され、
    下方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して下方向に回転され、
    右方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して右方向に回転され、
    左方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して左方向に回転される
    ことを特徴とする請求項８に記載の点群画像生成装置。
11. 前記視点位置は、
    上方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して上方向に移動され、
    下方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して下方向に移動され、
    右方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して右方向に移動され、
    左方向へのドラッグによって前記計測車両の進行方向に対して左方向に移動される
    ことを特徴とする請求項８に記載の点群画像生成装置。
12. 前記視点位置は、
    ピンチインによって前記計測車両の進行方向に対して前方に移動され、
    ピンチアウトによって前記計測車両の進行方向に対して後方に移動される
    ことを特徴とする請求項８に記載の点群画像生成装置。
13. 前記視線方向は、画面に表示されるスライドのインジケータが動かされた方向に回転されることを特徴とする請求項８に記載の点群画像生成装置。
14. 前記視点位置は、画面に表示される視点位置マークがドラッグされた方向に移動されることを特徴とする請求項８に記載の点群画像生成装置。
15. 計測車両に取り付けられたレーザスキャナからレーザを周辺物体に照射することによって複数の照射点までの方位と距離とを計測して得られた各照射点における計測値に基づいて、前記各照射点の三次元座標値を示すデータである三次元点群データを生成する三次元点群生成部と、
    視点位置、および視線方向に基づいて、前記三次元点群データに対し二次元投影処理を行い、点群画像を生成する二次元投影部とを備え、
    前記点群画像は、計測時の前記計測車両の位置を表す計測位置マークを含む
    ことを特徴とする点群画像生成装置。
16. 前記視線方向は、ユーザインタフェースによって変更され、
    前記二次元投影部は、前記視線方向から見た場合の態様で前記計測位置マークに対し前記二次元投影処理を行う
    ことを特徴とする請求項１５に記載の点群画像生成装置。
17. 前記点群画像生成装置は、計測時の前記計測車両の三次元座標値を示す計測位置データを用いて、前記点群画像が表示されるときの前記計測車両の位置である推定位置の三次元座標値を推定し、推定した三次元座標値を示す推定位置データを生成する位置推定部を備え、
    前記二次元投影部は、生成された推定位置データを用いて、前記推定位置を表す推定位置マークに対し前記二次元投影処理を行い、三次元点群と前記計測位置マークと前記推定位置マークとを含んだ画像を前記点群画像として生成する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の点群画像生成装置。
18. 計測車両に取り付けられたレーザスキャナからレーザを周辺物体に照射することによって複数の照射点までの方位と距離とを計測して得られた各照射点における計測値に基づいて、前記各照射点の三次元座標値を示すデータである三次元点群データを生成する三次元点群生成部と、
    視点位置、および視線方向に基づいて、前記三次元点群データに対し二次元投影処理を行い、点群画像を生成する二次元投影部と、
    前記点群画像が表示されるときの前記計測車両の位置である推定位置の三次元座標値を、計測時の前記計測車両の三次元座標値を示す計測位置データを用いて推定し、推定した三次元座標値を示す推定位置データを生成する位置推定部とを備え、
    前記二次元投影部は、生成された推定位置データを用いて、前記推定位置を表す推定位置マークに対し前記二次元投影処理を行い、三次元点群と前記推定位置マークとを含んだ画像を前記点群画像として生成する
    ことを特徴とする点群画像生成装置。
19. 前記視線方向は、ユーザインタフェースによって変更され、
    前記二次元投影部は、前記視線方向から見た場合の態様で前記推定位置マークに対し前記二次元投影処理を行う
    ことを特徴とする請求項１８に記載の点群画像生成装置。
20. 前記点群画像に含まれる三次元点群を構成する三次元点の形状が三角形である
    ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の点群画像生成装置。
21. 前記二次元投影部は、前記レーザスキャナが計測を行ったときの前記計測車両の位置である計測位置を基点として前記視点位置を決定する
    請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の点群画像生成装置。
22. 前記二次元投影部は、前記点群画像が表示されるときの前記計測車両の位置である推定位置を基点として前記視点位置を決定する
    請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の点群画像生成装置。
23. 前記二次元投影部は、前記レーザスキャナが計測を行ったときの前記計測車両の位置である計測位置と、前記点群画像が表示されるときの前記計測車両の位置である推定位置とのいずれかを、前記計測車両の速度に応じて選択し、選択した位置を基点として前記視点位置を決定する
    請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の点群画像生成装置。
24. 路面を含む周囲物体への移動体からのレーザ走査により得られるレーザ計測点までの距離および方向情報並びに前記移動体の位置および姿勢の計測値に基づいて、当該レーザ計測点の３次元位置座標を順次計測し、３次元座標点群データとして出力するレーザ点群３次元化処理部と、
    前記移動体の移動中に、前記レーザ点群３次元化処理部から順次出力される３次元座標点群データに、高さの区域毎に異なる色情報を付与する点群認識処理部と、
    視点情報が入力される操作部と、
    前記移動体の移動中に、前記操作部にて入力された視点情報と、前記移動体の位置および姿勢の計測値に基づいて、前記点群認識処理部により色情報の付与された３次元座標点群データにおける３次元位置座標点を投影し、点群画像データを生成する２次元投影変換処理部と、
    を備えた表示システム。
25. 移動体の移動中に、当該移動体の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測部と、
    前記移動体の移動中に、当該移動体の有するレーザスキャナの路面を含む周囲物体へのレーザ走査によって順次得られる、レーザ照射点に対応した計測点の距離および方向情報と、前記位置姿勢計測部によって順次得られる移動体の位置および姿勢に基づいて、当該計測点の３次元位置座標を順次計測し、計測した３次元位置座標点を３次元座標点群データとして出力するレーザ点群３次元化処理部と、
    前記移動体の移動中に、前記レーザ点群３次元化処理部から順次出力される３次元座標点群データにおける、色分け範囲内の高さを有した３次元位置座標点に、当該高さに応じた色情報を順次付与する点群認識処理部と、
    視点情報が入力される操作部と、
    前記移動体の移動中に、前記操作部にて入力された視点情報と、前記移動体の位置および姿勢に基づいて、前記点群認識処理部により色情報の付与された３次元座標点群データにおける３次元位置座標点を２次元画面内の対応点に投影変換して点群画像データを生成する２次元投影変換処理部と、
    前記移動体の移動中に、前記２次元投影変換処理部の生成した点群画像データを画面表示する表示装置と、
    を備えた表示システム。
26. 操作部は、前方視選択ボタン、後方視選択ボタン、右方視選択ボタン、左方視選択ボタン、下方視選択ボタンを有し、何れかのボタン選択に基づいて、視点および視線方向を変更することを特徴とした請求項２４または請求項２５に記載の表示システム。
27. ２次元投影変換処理部は、自己位置、推定自己位置、および自己位置の軌跡の３次元位置座標点を、２次元画面内の対応点に投影変換して点群画像データを生成することを特徴とした請求項２４から請求項２６の何れか１項に記載の表示システム。
28. 点群認識処理部は、前記３次元座標点群データと、予め設定された路面形状を表す基準３次元点群データとの高さの差に応じた色情報を、前記３次元座標点群データに付与することを特徴とした請求項２４から請求項２７の何れか１項に記載の表示システム。
29. 前記点群認識処理部は、基準グリッドの格子点毎に、前記３次元座標点群データと前記基準３次元点群データとのそれぞれから複数の３次元座標点を選択し、前記３次元座標点群データから選択した複数の３次元座標点を用いて前記３次元座標点群データの当該格子点の高さを決定し、前記基準３次元点群データから選択した複数の３次元座標点を用いて前記基準３次元点群データの当該格子点の高さを決定し、前記３次元座標点群データの当該格子点の高さと前記基準３次元点群データの当該格子点の高さとの差に応じた色情報を、前記３次元座標点群データの当該格子点で代表させる３次元座標点に付与することを特徴とする請求項２８に記載の表示システム。
30. 前記点群認識処理部は、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離がいずれも距離閾値以下であり、且つ、選択した複数の３次元座標点の高さの差がいずれも高さ閾値以下である場合、選択した複数の３次元座標点のそれぞれの高さに当該３次元座標点から当該格子点までの距離に応じた重み付けを行い、重み付けした複数の高さを用いて当該格子点の高さを算出することを特徴とする請求項２９に記載の表示システム。
31. 前記点群認識処理部は、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離の少なくともいずれかが距離閾値以下であり、且つ、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離の少なくともいずれかが距離閾値を超える場合、選択した複数の３次元座標点から当該格子点に最も近い３次元座標点を選択し、選択した３次元座標点の高さを当該格子点の高さとすることを特徴とする請求項２９に記載の表示システム。
32. 前記点群認識処理部は、選択した複数の３次元座標点から当該格子点までの距離がいずれも距離閾値以下であり、且つ、選択した複数の３次元座標点の高さの差の少なくともいずれかが高さ閾値を超える場合、選択した複数の３次元座標点から当該格子点に最も近い３次元座標点を選択し、選択した３次元座標点の高さを当該格子点の高さとすることを特徴とする請求項２９に記載の表示システム。

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