JP2022053396A - ガイダンスシステム、ガイダンスシステムの制御方法、ガイダンスシステムの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】表示部に対象物を表示する際、当該対象物を操作者の視点で、且つ正確に示すことができるガイダンスシステム等を提供すること。【解決手段】対象物３００を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置１０と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部２０４と、を有し、測量装置は、対象物に向かって測距光を照射し、対象物からの反射測距光を受光して測距を行う構成で、測量装置が測量した対象物の測量情報を、利用者側の視点に変更して、表示部に表示するガイダンスシステム１。【選択図】 図１

Description

本発明は、作業機械等の操作を行う操作者等の操作をガイダンスするガイダンスシステム、ガイダンスシステムの制御方法、ガイダンスシステムの制御プログラムに関するものである。

従来から作業機械等の装置の操作を行う際、その操作者が視認するディスプレイ等に操作を補助するガイダンス用の参考情報を表示する提案がなされている（例えば、特許文献１等）

国際公開ＷＯ２０１７／１９１８５３号公報

しかし、かかる提案では、ディスプレイに、参考情報である例えば、その操作者の死角情報等を表示する際、操作者の視点とは異なる様々な角度から見た形状を参考情報として表示していたため、操作者は、迅速に状況等を把握することが困難であるという問題があった。
また、ディスプレイにカメラで撮像した外部情報等を表示して、操作者に外部情報を把握させようとする場合、カメラの画像では、例えば、外部情報である構造体等の奥行等を明確に把握させることができない等の問題もあった。

そこで、本発明は、表示部に対象物を表示する際、当該対象物を操作者の視点で、且つ正確に示すことができるガイダンスシステム、ガイダンスシステムの制御方法、ガイダンスシステムの制御プログラムを提供することを目的とする。

前記目的は、本発明によれば、対象物を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部と、を有するガイダンスシステムであって、前記測量装置は、前記対象物に向かって測距光を照射し、前記対象物からの反射測距光を受光して測距を行う構成となっており、前記測量装置が測量した前記対象物の測量情報を、前記利用者側の視点に変更して、前記表示部に表示することを特徴とするガイダンスシステムにより達成される。

前記構成によれば、表示部に表示される対象物の情報は、測量情報（例えば、３次元形状情報等）なので、対象物の形状情報が表示部に正確に表示される。
また、この表示部に表示される対象物の測量情報は、利用者側の視点に変更して表示されるので、利用者は、対象物を把握し易いシステムとなっている。

好ましくは、前記ガイダンスシステムは、前記測量装置の測量視点で前記対象物を撮像する測量装置側撮像装置と、前記利用者の視点で前記対象物を撮像する利用者側撮像装置を有し、前記測量装置側撮像装置と前記利用者側撮像装置の間の相対的位置姿勢情報に基づき、前記測量装置の前記測量情報を利用者側の視点に変更して前記表示部に表示することを特徴とする。

前記構成によれば、測量装置側撮像装置と利用者側撮像装置の間の相対的位置姿勢情報、例えば、Ｓｆｍ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）の手法等を使用し、両者の撮像装置で取得された画像から、そこに映っている対象物の形状を復元すると同時に双方の撮像装置の位置姿勢を推定して得た相対的位置姿勢情報に基づき、測量情報を利用者側の視点に変更して前記表示部に表示する構成となっている。
このため、測量装置の測量情報を、正確に利用者側の視点に変更することができる。

好ましくは、前記測量装置の測距光は、少なくとも前記対象物又はその周辺方向のいずれか一方に向けてのみ照射し、前記対象物からの前記反射測距光を受光することで、前記対象物の形状情報を生成し、この生成された前記形状情報に適した前記測距光の照射方法を選択し、実行することで、前記対象物の３次元情報を取得することができる構成となっていることを特徴とする。

前記構成によれば、測量装置は、円等の形状情報を生成し、その後、この形状情報に適した照射方法（例えば、円形状等）を選択するので、必要な部分のみの測距光の照射で、対象物の３次元情報を取得することができ、迅速且つ効率的な測量が可能となる。
特に、前記構成では、測距光を照射するスキャニングを所望の範囲内で、均一に行うことができるので、取得した情報の信頼性が向上する。

好ましくは、前記ガイダンスシステムは、前記対象物を移動させる目標位置情報を取得し、現在位置情報と前記目標位置情報との差異情報を利用者側の視点で前記表示部に表示することを特徴とする。

前記構成によれば、現在位置情報と目標位置情報との差異情報（例えば、移動させるべき方向、傾き等）を利用者側の視点で表示部に表示させることができるので、利用者に適切なガイダンス情報を提供することができる。

前記目的は、本発明によれば、対象物を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部と、を有するガイダンスシステムの制御方法であって、前記測量装置は、前記対象物に向かって測距光を照射し、前記対象物からの反射測距光を受光して測距を行い、前記測量装置が測量した前記対象物の測量情報を、前記利用者側の視点に変更して、前記表示部に表示することを特徴とするガイダンスシステムの制御方法により達成される。

前記目的は、本発明によれば、対象物を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部と、を有するガイダンスシステムに、前記測量装置は、前記対象物に向かって測距光を照射し、前記対象物からの反射測距光を受光して測距を行う機能、前記測量装置が測量した前記対象物の測量情報を、前記利用者側の視点に変更して、前記表示部に表示する機能と、を実行させるためのガイダンスシステムの制御プログラムにより達成される。

本発明は、表示部に対象物を表示する際、当該対象物を操作者の視点で、且つ正確に示すことができるガイダンスシステム、ガイダンスシステムの制御方法、ガイダンスシステムの制御プログラムを提供することができるという利点がある。

本発明の実施の形態にかかるガイダンスシステム１を示す概略図である。 図１の測量装置１０の筐体７の主な内部構造を示す概略図である。 図１のクレーン２００の主な構成を示す概略ブロック図である。 図１及び図２に示す測量装置１０の主な構成を示す概略ブロック図である。 測量装置側第１の各種情報記憶部１１０の主な構成を示す概略ブロック図である。 測量装置側第２の各種情報記憶部の主な構成を示す概略ブロック図である。 測量装置側第３の各種情報記憶部の主な構成を示す概略ブロック図である。 本実施の形態のガイダンスシステム１のガイダンス準備工程を示す主なフローチャートである。 本実施の形態のガイダンス工程を示す主なフローチャートである。 鉄筋３００のズレ等の情報を示す画面例である。 鉄筋３００と目標位置との関係を示す画面例である。 鉄筋３００と目標位置との関係を示す他の画面例である。 鉄筋３００の傾き程度を矢印で示す画面例である。

以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

（ガイダンスシステム１の全体の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるガイダンスシステム１を示す概略図である。
図１のガイダンスシステム１は、例えば、対象物である例えば、鉄筋３００を吊り下げて、目標位置に移動させるためのクレーン２００と、このクレーン２００の操縦席２１０に設置される表示部であるクレーン側ディスプレイ２０４と、この操縦席２１０に乗り、操作する利用者である例えば、操作者の視点で外部、特に鉄筋３００及びその周辺を撮像する利用者側撮像装置である例えば、クレーンカメラ２０３を有している。

このクレーン側ディスプレイ２０４は、「タッチパネル型ディスプレイ」となっており、タッチパネルは、表示部である例えば、ディスプレイと、位置入力装置を組み合わせた電子部品であり、ディスプレイ上の表示に操作者が触れることで各種情報を入力できる入力装置となっている。

また、本システム１は、クレーン２００が吊り下げている鉄筋３００を、クレーン２００とは異なる方向から測量すると共に、鉄筋３００及びその周辺を撮像する測量装置側撮像装置である例えば、測量装置カメラ２７（撮像ユニット）（図４等参照）を備える測量装置１０も備えている。

そして、図１のクレーン２００は、測量装置１０等と通信するためのクレーン側通信装置２０２（図３参照）を有し、測量装置１０も、クレーン２００等と送信するための測量装置側通信装置１０１を有し、これらは相互に通信可能な構成となっている。

（測量装置１０の主なハードウエア構成等）
次いで、図１に示す「測量装置１０」の主なハードウエア構成等を説明する。
測量装置１０は、図１に示すように、設置基準点Ｒに設置される三脚２に、基台ユニット３を介して設けられ、測定対象物である例えば鉄筋３００を３次元測定（測量）可能な構成となっている。

測量装置１０の基台ユニット３は、水平方向に回転し、回転角度が検出可能な分度盤８を有すると共に、鉛直方向に回転可能で、所望の角度で固定可能な鉛直回転部９も有し、測量装置１０は、直接的には、この鉛直回転部９に取付けられる構成となっている。
このため、測量装置１０は、機械基準点を中心に鉛直方向に回転し、また機械基準点を中心に水平方向に回転する構成ともなっている。

（測量装置２０の筐体１０内の主なハードウエア構成）
図２は、図１の測量装置１０の筐体７の主な内部構造を示す概略図である。
図２に示すように、筐体７の背面７の背面に測量装置側表示部１１、操作部１２を有し、又は筐体７の内部には、測距光軸４を有する測定ユニット２０、演算処理ユニット２４、測距光の射出方向を検出する射出方向検出部２５、測量装置１０の水平方向の傾斜を検出する姿勢検出ユニット２６、撮像光軸５を有する撮像ユニット（測量装置カメラ）２７、測距光軸４を偏向する光軸偏向ユニット３６等を有している。

また、図２に示すように、測定ユニット２０、姿勢検出ユニット２６、撮像ユニット２６、光軸偏向ユニット３６は、一体化されて配置されている。
図２の測定ユニット２０は、測距光射出部２１、受光部２２、測距部２３を有している。測距光射出部２１は、測距光を射出すると共に、射出光軸３１を有し、この射出光軸３１上に発光素子３２（例えばレーザダイオード（ＬＤ））が設けられ、更に、射出光軸３１上に投光レンズ３３が設けられる。

また、射出光軸３１上には、偏向光学部材としての第１反射鏡３４が設けられ、この第１反射鏡３４に対峙させるように、受光光軸３７上に偏向光学部材としての第２反射鏡３５が配置されている。
これら第１反射鏡３４、第２反射鏡３５によって、射出光軸３１は、測距光軸４と合致するように構成されている。
また、測距光軸４上に、光軸偏向ユニット３６が配置されている。

図２の受光部２２は、測定対象物である鉄筋３００からの反射測距光を受光するが、受光部２２は、射出光軸３１と平行な受光光軸３７を有し、受光光軸３７は、測距光軸４と共通となっている。
受光光軸３７上には、受光素子３８、例えばフォトダイオード（ＰＤ）が設けられ、又結像レンズ３９が配設されている。
結像レンズ３９は、反射測距光を受光素子３８に結像し、受光素子３８は反射測距光を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、測距部２３に入力される。

（測量装置１０の光軸偏向ユニット３６について）
図２の受光光軸３７上で、結像レンズ３９の対物側には、光軸偏向ユニット３６が配置されている。
測距部２３は、発光素子３２を制御し、測距光としてレーザ光線を発光させる。
このレーザ光線は、光学偏向ユニット３６（測距光偏向部３６ａ）により、測距点（鉄筋３００）に向かうように、測距光軸４が偏向される構成となっている。
具体的には、図１の鉄筋３００に向かってレーザ光線が照射され、測定対象物である鉄筋３００から反射された反射測距光は光軸偏向ユニット３６（反射測距光偏向部３６ｂ）、結像レンズ３９を介して受光部２２に入射する。

この反射測距光偏向部３６ｂは、測距光偏向部３６ａで偏向された測距光軸４を元の状態に復帰させるよう再偏向し、反射測距光を受光素子３８に受光させる。
受光素子３８は受光信号を測距部２３に送出し、測距部２３は、受光素子３８からの受光信号に基づき測定点（鉄筋３００）の測距を行う。

なお、光軸偏向ユニット３６には、図２に示すように、一対の光学プリズム４１ａ、４１ｂが配置されている。
これら光学プリズム４１ａ、４１ｂとして用いられるフレネルプリズムは、それぞれ平行に配置されたプリズム要素４２ａ、４２ｂと多数のプリズム要素４３ａ、４３ｂを有し、板形状となっている。

（光軸偏向ユニット３６を用いたレーザの軌跡制御について）
図２の発光素子３２から測距光が発せられ、測距光は、投光レンズ３３で平行光束とされ、測距光偏向部３６ａ（プチズム要素４２ａ、４２ｂ）を透過して測定対象物である鉄筋３００に向けて射出される。
ここで、測距光偏向部３６ａを透過することで、測距光は、プリズム要素４２ａ、４２ｂによって所要の方向である鉄筋３００の方向に偏向されて射出される。

また、鉄筋３００で反射された反射測距光は、反射測距光偏向部３６ｂ（プリズム要素４３ａ、４３ｂ）を透過して入射され、結像レンズ３９により受光素子３８に集光される。
その後、反射測距光が反射測距光偏向部３６ｂを透過することで、反射測距光の光軸は、受光光軸３７と合致するようにプリズム要素４３ａ、４３ｂによって偏向される。
すなわち、プリズム要素４２ａとプリズム要素４２ｂとの回転位置の組み合わせにより、射出する測距光の偏向方向、偏角を任意に変更することができる構成となっている。
具体的には、後述のように、直線状、円状、楕円状、連続したＺ字状（ジグザク状）等にレーザの測距光を変更することができる構成となっている。

（測量装置１０の測量装置カメラ（撮像ユニット）２７について）
図２に示すように、測量装置カメラ（撮像ユニット）２７は、撮像光軸５を有している。この撮像光軸５は、例えば、図１の鉄筋３００に向けることで、鉄筋３００の画像を取得可能な構成となっている。
また、撮像光軸５上に結像レンズ４８、撮像素子４９が設けられている。この撮像素子４９は、画素の集合体である、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できるようになっている。
例えば、各画素は、測量装置カメラ２７の光軸を原点とした座標系で位置が特定される。

図１及び図２に示す測量装置１０のハードウエア構成は、以上のとおりであるが、以下で、図１のクレーン２００及び測量装置１０のソフトウエアを含む主な構成を説明する。

また、図１のクレーン２００及び測量装置１０、コンピュータを有し、コンピュータは、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有し、これらは、バス等を介して接続されている。

図３は、図１のクレーン２００の主な構成を示す概略ブロック図である。
図３に示すように、クレーン２００は「クレーン制御部２０１」を有し、同制御部２０１は、上述した「クレーン側通信装置２０２」、「クレーンカメラ２０３」、「クレーン側ディスプレイ２０４」の他、「クレーン側各種情報入力部２０５」や「クレーン側各種情報記憶部２０６」等も制御している。

図４は、図１及び図２に示す測量装置１０の主な構成を示す概略ブロック図である。
図４に示すように、測量装置１０は、「測量装置制御部１０２」を有し、同制御部１０２は、上述の「測量装置側通信装置１０１」、「測量装置カメラ２７」、「測量装置側表示部１１」、「測量ユニット２０」、「測距部２３」、「演算処理ユニット２４」、「姿勢処理ユニット２６」及び「射出方向検出部２５」を制御する他、「測量装置側第１の各種情報記憶部１１０」、「測量装置側第２の各種情報記憶部１２０」及び「測量装置側第３の各種情報記憶部１３０」も制御する。

図５乃至図７は、それぞれ「測量装置側第１の各種情報記憶部１１０」、「測量装置側第２の各種情報記憶部１２０」及び「測量装置側第３の各種情報記憶部１３０」の主な構成を示す概略ブロック図である。これらの構成の内容については、後述する。
なお、図１の「クレーンカメラ２０３」と図２の「測量装置カメラ２７」は、相互に時刻を同期させることができ、指定された時刻でデータの取得を実行できる構成となっている。
また、各カメラ２０３、２７は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ／全地球測位システム）などのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ／全球測位衛星システム）を利用して、正確な撮影時刻を取得できると共に、図示しないインターネット網等を介してＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバにアクセスして、正確な時刻を取得することもできる構成ともなっている。
ここで、ＮＴＰサーバは、正確な時刻情報を取得・配信しているサーバである。

（ガイダンスシステム１の主な動作等について）
図８は、本実施の形態のガイダンスシステム１のガイダンス準備工程を示す主なフローチャートであり、図９は、ガイダンス工程を示す主なフローチャートである。
以下、これらの各工程について説明し、併せて図５乃至図７の各ブロックの内容についても説明する。

本実施の形態では、図１に示すクレーン２００の操縦席２１０に座って、操作者が、クレーン２００を操作し、鉄筋３００を目標位置に移動させる例で説明する。
また、その際に、操作者は、操縦席２１０に配置されているクレーン側ディスプレイ２０４を視認可能となっており、このクレーン側ディスプレイ２０４には、操作者の視点で鉄筋３００を把握できる構成となっている。
さらに、このクレーン側ディスプレイ２０４には、操作者がクレーン２００を用いて、鉄筋３００を移動させる際に、その動作を補助するガイダンス画面が表示される構成ともなっている。

（ガイダンス準備工程について）
まず、図８のガイダンス準備工程を説明する。
図８のステップ（以下「ＳＴ」という。）１では、クレーンカメラ２０３、測量装置１０、測量装置カメラ２７の相対的な位置情報を「測量装置１０」の図５の「相対的位置情報記憶部１１１」に予め記憶させる。

次いで、クレーンカメラ２０３と測量装置カメラ２７の相対的な位置姿勢情報の特定を行う。
具体的には、ＳＴ２以下で実行する。ＳＴ２では、図５の「特徴点処理部（プログラム）１１２」が動作し、クレーンカメラ２０３及び測量装置カメラ２７の画像情報から画像上の特徴点情報を作成し、図５の「特徴点情報記憶部１１３」に記憶させる。

次いで、ＳＴ３へ進む。ＳＴ３では、同処理部１１２が動作し、「特徴点情報記憶部１１３」を参照し、クレーンカメラ２０３と測量装置カメラ２７の画像上の共通の特徴点を特定し、図５の「共通点特徴部記憶部１１４」に記憶させる。

次いで、ＳＴ４へ進む。ＳＴ４では、図５の「マッチング処理部（プログラム）１１５」が動作し、「共通点特徴部記憶部１１４」を参照し、クレーンカメラ２０３と測量カメラ２７との「共通の特徴点」を探索して、マッチング処理を行い、その結果を図５の「マッチング情報記憶部１１６」に記憶する。

次いで、ＳＴ５へ進む。ＳＴ５では、図５の「相対的位置姿勢情報生成部（プログラム）１１７」が動作し、「マッチング情報記憶部１１６」の情報に基づき、クレーンカメラ２０３と測量装置カメラ２７の間の相対的な位置姿勢を求め、図６の「相対的位置姿勢情報記憶部１２１」に記憶する。

具体的には、ＳｆＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）の手法等を使用し、与えられえた画像からそこに映っている物体形状を復元すると同時にクレーンカメラ２０３及び測量装置カメラ２７の位置姿勢を推定し、これを相対的位置姿勢情報として記憶する。
したがって、これらの工程により、クレーンカメラ２０３及び測量装置カメラ２７の位置姿勢を明確に把握することができ、測量装置カメラ２７の視点で把握した図１の鉄筋３００の画像等を、クレーンカメラ２０３の視点に変更することができる。
なお、ここで、相対的位置姿勢情報が更新された場合、各カメラ２０３、２７の位置姿勢情報の取得を再度求める構成となっている。

（ガイダンス工程について）
次いで、図９のフローチャートを用いて、操作者が図１のクレーン２００を操作して、鉄筋３００を目標位置に移動させる例で、本実施の形態のガイダンスシステムの動作を具体的に説明する。
先ず、図９のＳＴ１１では、クレーン２００の操縦室２１０でクレーン２００を操作する操作者は、操作室２１０のクレーン側ディスプレイ２０４に表示される鉄筋３００をタップして特定する。

次いで、ＳＴ１２へ進む。ＳＴ１２では、クレーンカメラ２０３が撮像した画面を表示するクレーン側ディスプレイ２０４は、クレーン側ディスプレイ２０４上でタップされた座標位置情報を特定し、その座標情報をクレーン側通信装置２０２を介して測量装置１０へ送信する。

次いで、ＳＴ１３へ進む。ＳＴ１３では、測量装置１０が、図６の「相対的位置姿勢情報記憶部１２１」を参照し、測量装置カメラ２７とクレーンカメラ２０３の位置姿勢情報に基づき、クレーンカメラ２０３で特定した鉄骨２を測量装置側カメラ２７の画面で特定する。

次いで、ＳＴ１４へ進む。ＳＴ１４では、図６の「ピクセル処理部（プログラム）１２２」が動作し、測定装置１０の測定装置カメラ２７が撮像した画面内で認識した鉄骨２と思われるエリアのピクセルをピックアップし、図６の「抽出ピクセル記憶部１２３」に記憶する。

次いで、ＳＴ１５へ進む。ＳＴ１５では、図６の「第１主成分検出部（プログラム）１２４」が動作し、「抽出ピクセル記憶部１２３」を参照し、ピックアップした同エリアに対して、測量装置１０が「主成分方向（例えば、画面上のＸ軸方向）」にレーザを照射（全方向ではなく）し、「主成分分析」を行い、「第１主成分」として検出し、「第１主成分記憶部１２５」に記憶する。
このとき、測量装置１０は、図２の光学偏向ユニット３６でレーザの照射方向を偏向させる。

次いで、ＳＴ１６へ進む。ＳＴ１６では、図６の「第２主成分検出部（プログラム）１２６」が動作し、「第１主成分」と直行する方向（画面上のＹ軸方向）にレーザを照射し、成分分析を行い、「第２主成分」として検出し、図６の「第２主成分記憶部１２７」に記憶する。

次いで、ＳＴ１７へ進む。ＳＴ１７では、図７の「対象物形状推定部（プログラム）１３１」が動作し、図６の「第１主成分記憶部１２５」と「第２主成分記憶部１２７」の第１主成分と第２主成分を比較し、鉄筋３００の形状情報を推定し、鉄筋３００の３次元情報と、その位置や姿勢情報を取得（鉄骨２の形状情報、位置情報、姿勢情報を取得）し、図７の「対象物３次元情報等記憶部１３２」に記憶する。

具体的には、第１主成分と第２主成分を比較し、両者の比率が近ければ主成分を中心に１２方向の成分の長さを調べて、形状が四角又は円か等を判断する。
また、第１主成分と第２主成分の比率から、例えば、第１主成分が多ければ、長方形等と判断する。

このように、形状を推定した後、その形状に適した照射方法で、レーザを照射する。
例えば、形状が円の場合は、円形状でレーザを照射、長方形の場合は、長手方向にＺ字状に連続して（ジグザク）、レーザを照射し、測定（測量）する。
そして、鉄筋３００の３次元情報と位置や姿勢情報を取得（鉄骨の形状情報、位置情報、姿勢情報を取得）する。

このように、本実施の形態では、測量装置１０は、円等の形状情報を生成し、その後、この形状情報に適した照射方法（例えば、円形状等）を選択するので、必要な部分のみに測距光を照射することで、対象物の３次元情報を取得することができ、迅速且つ効率的な測量が可能となる。

従来のように、全方向に測距光を照射していた場合に比べ、格段に迅速化と効率化を図ることができる。
また、本実施の形態では、測距光を照射するスキャニングを必要な範囲内で、均一に行うことができるので、取得した情報の信頼性も著しく向上する。

また、上述の工程で、鉄骨２の位置が分り、鉄骨２の移動する目標地点が既知であるので、目標地点までの距離と傾き等が分ることになる。
そこで、測量装置１０は、図７の「対象物３次元情報等記憶部１３２」を参照し、この鉄筋３００の測量情報（３次元情報等）を取得する。
そして、操作者が指定した対象物である鉄骨２の現在位置、形状及び傾き等や３次元情報等に基づき、鉄筋３００の３次元情報をクレーンカメラ２０３の視点に変更して、クレーン２００に送信し、クレーン側ディスプレイ２０４に点群情報等として表示する。

従来、クレーンカメラ２０３で撮像された画像のみでは、対象物である鉄筋３００の正確な位置（座標位置）や、正確な形状を把握することができないという問題があった。
これに対し、本実施の形態では、３次元測量が可能な測量装置１０で、鉄筋３００の正確な位置のみならず、対象物の正確な形状も把握できる。
そして、これらの情報に基づき、クレーン２００の操縦席２１０で操作する操作者が視認しているクレーン側ディスプレイ２０４に、測量装置１０が測量した鉄筋３００の３次元情報を、クレーンカメラ２０３の視点に変更して、表示させることができる。

これにより、操作者は、鉄筋３００の正確な位置及び正確な形状を把握でき、クレーンカメラ２０３の死角部分もクレーン側ディスプレイ２０４上で把握可能となる。
したがって、クレーン２００で吊り下げて鉄筋３００を目標地点に移動させる際、操作者は、鉄筋３００の位置及び形状を正確する把握して、操作することができる。
さらに、後述するように、鉄筋３００の移動の目標地点との差異情報である差分等をクレーン側ディスプレイ２０４上に表示することで、より鉄筋３００を正確に目標地点まで移動させることができる。

（クレーン側ディスプレイ２０４に表示される具体的態様）
先ず、クレーン側ディスプレイ２０４に、クレーンカメラ２０３の視点で、鉄骨２が表示されると共に、クレーンカメラ２０３側からは死角となっている鉄骨２の部分が仮想線等や点群データで示すようにすることができる。

また、クレーン側ディスプレイ２０４に表示された鉄骨２には、差異情報である例えば、「移動させるべき方向」「傾き」等が示される構成としても構わない。
例えば、図１０で示すように、上にＸｍ、奥にＸｍ、右にＸｍ、手前にＸｍ、下にＸｍ、左にＸｍ等が矢印で示しても構わない。
図１０のように、鉄骨２の目標地点等とのズレを矢印等で示す場合、ズレが大きい程、矢印を大きく表示しても構わない。
図１０は、鉄筋３００のズレ等の情報を示す画面例である。

また、図１１に示すように、目標位置が、現在の鉄骨２の位置より奥にある場合は、その目標位置が、点線で示され、目標位置が、現在の鉄骨２位置より手前にある場合は、図１２に示すように、その位置が太い実線等で示されても構わない。
このように、鉄筋３００の現在位置と目標位置を、同じ視点で、且つ同一画面内に重なるように表示することで、クレーン２００の操作者は、正確かつ容易に鉄筋３００を目標位置に移動させることができる。
図１１及び図１２は、鉄筋３００と目標位置との関係を示す画面例である。

さらに、本実施の形態では、上述のような「移動ガイダンスモード」だけでなく、図１３に示すように、「傾きガイダンスモード」を表示することもできる。
図１３は、鉄筋３００の傾き程度を矢印で示す画面例であり、図１３に示すように、操作者は、クレーン側ディスプレイ２０４の鉄筋３００と矢印を視認するだけで、鉄筋３００が傾いていること、その傾きの程度がどの程度であるかを容易に把握できる構成となっている。

なお、本実施の形態では、鉄骨２の後ろ側（操作者の死角）等で、目標位置と現在地の間に、障害物がある場合は、警告を表示する構成とすることもできる。
この警告は、例えば、鉄骨２が障害物等と接触しそうになると音又は振動で知らせる構成とすることができる。

なお、本実施の形態では、クレーンカメラ２０３と測量装置カメラ２７の例で説明したが、本発明は、それに限らず、携帯端末のカメラ等の他のカメラを更に配置しても構わない。
このとき、携帯端末のカメラ視点で、対象物である鉄筋３００等の測量（測定）データを携帯端末のディスプレイに表示する構成としても構わない。

また、カメラは、作業者等が装着する眼鏡等に配意されていても構わず、腕や脚、頭部など、身体の一部に装着するものでも構わない。
この場合、この眼鏡に設置されているディスプレイに、カメラ画像と測量データが表示されるように構成しても構わない。
また、カメラが眼鏡等の動く物体に装着されている場合は、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等の自己位置推定と環境地図作成を同時に行う技術で、随時処理を実行し、カメラの位置姿勢を更新し続けることになる。

以上説明した本実施形態においては、装置として実現される場合を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されず、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納され頒布されてもよい。

また、記憶媒体は、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であればよい。記憶媒体の記憶形式は、特には限定されない。

また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。

さらに、本発明における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体には限定されず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。

また、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づいて本実施形態における各処理を実行すればよく、１つのパソコン（ＰＣ）等からなる装置であってもよいし、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等であってもよい。

また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンには限定されず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。

１・・・ガイダンスシステム、２・・・三脚、３・・・基台ユニット、７・・・筐体、８・・・分度盤、９・・・鉛直回転部、１０・・・測量装置、１１・・・測量装置側表示部、１２・・・操作部、２０・・・測量ユニット、２１・・測距光射出部、２２・・・受光部、２３・・・測距部、２４・・・演算処理ユニット、２５・・・射出方向検出部、２６・・・姿勢処理ユニット、２７・・・測量装置カメラ（撮像ユニット）、３１・・・射出光軸、３２・・・発光素子、３３・・・投光レンズ、３４・・・第１反射鏡、３５・・・第２反射鏡、３６・・・光軸偏向ユニット、３６ａ・・・測距光偏向部、３６ｂ・・・反射測距光偏向部、３７・・・受光光軸、３８・・・受光素子、３９・・・結像レンズ、４１ａ、４１ｂ・・・光学プリズム、４２ａ、４２ｂ・・・プリズム要素、４３ａ、４３ｂ・・・プリズム要素、４８・・・結像レンズ、４９・・・撮像素子、１０１・・・測量装置側通信装置、１０２・・・測量装置制御部、１１０・・・測量装置側第１の各種情報記憶部、１１１・・・相対的位置情報記憶部、１１２・・・特徴点処理部、１１３・・・特徴点情報記憶部、１１４・・・共通点特徴部記憶部、１１５・・・マッチング処理部、１１６・・・マッチング情報記憶部、１１７・・・相対的位置姿勢情報生成部、１２０・・・測量装置側第２の各種情報記憶部、１２１・・・相対的位置姿勢情報記憶部、１２２・・・ピクセル処理部、１２３・・・抽出ピクセル記憶部、１２４・・・第１主成分検出部、１２５・・・第１主成分記憶部、１２６・・・第２主成分検出部、１２７・・・第２主成分記憶部、１３０・・・測量装置側第３の各種情報記憶部、１３１・・・対象物形状推定部、１３２・・・対象物３次元情報等記憶部、２００・・・クレーン、２０１・・・クレーン制御部、２０２・・・クレーン側通信装置、２０３・・・クレーンカメラ、２０４・・・クレーン側ディスプレイ、２０５・・・クレーン側各種情報入力部、２０６・・・クレーン側各種情報記憶部、２１０・・・操縦席、３００・・鉄筋、Ｒ・・・設置基準点

Claims (6)

1. 対象物を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部と、を有するガイダンスシステムであって、
   前記測量装置は、前記対象物に向かって測距光を照射し、前記対象物からの反射測距光を受光して測距を行う構成となっており、
   前記測量装置が測量した前記対象物の測量情報を、前記利用者側の視点に変更して、前記表示部に表示することを特徴とするガイダンスシステム。
2. 前記測量装置の測量視点で前記対象物を撮像する測量装置側撮像装置と、
   前記利用者の視点で前記対象物を撮像する利用者側撮像装置を有し、前記測量装置側撮像装置と前記利用者側撮像装置の間の相対的位置姿勢情報に基づき、前記測量装置の前記測量情報を利用者側の視点に変更して前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載のガイダンスシステム。
3. 前記測量装置の測距光は、少なくとも前記対象物又はその周辺方向のいずれか一方に向けてのみ照射し、前記対象物からの前記反射測距光を受光することで、前記対象物の形状情報を生成し、
   この生成された前記形状情報に適した前記測距光の照射方法を選択し、実行することで、前記対象物の３次元情報を取得することができる構成となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガイダンスシステム。
4. 前記対象物を移動させる目標位置情報を取得し、
   現在位置情報と前記目標位置情報との差異情報を利用者側の視点で前記表示部に表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガイダンスシステム。
5. 対象物を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部と、を有するガイダンスシステムの制御方法であって、
   前記測量装置は、前記対象物に向かって測距光を照射し、前記対象物からの反射測距光を受光して測距を行い、
   前記測量装置が測量した前記対象物の測量情報を、前記利用者側の視点に変更して、前記表示部に表示することを特徴とするガイダンスシステムの制御方法。
6. 対象物を利用者側の視点と異なる視点で測量する測量装置と、利用者側の視点で対象物を表示する表示部と、を有するガイダンスシステムに、
   前記測量装置は、前記対象物に向かって測距光を照射し、前記対象物からの反射測距光を受光して測距を行う機能、
   前記測量装置が測量した前記対象物の測量情報を、前記利用者側の視点に変更して、前記表示部に表示する機能と、を実行させるためのガイダンスシステムの制御プログラム。

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