JP2024064552A - Point cloud measuring method and point cloud measuring device - Google Patents

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JP2024064552A JP2022173221A JP2022173221A JP2024064552A JP 2024064552 A JP2024064552 A JP 2024064552A JP 2022173221 A JP2022173221 A JP 2022173221A JP 2022173221 A JP2022173221 A JP 2022173221A JP 2024064552 A JP2024064552 A JP 2024064552A
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Abstract

【課題】霧環境中でも構造物の形状を正確に算出することが可能な点群計測方法および点群計測装置を提供する。【解決手段】構造物１１～１３の形状を計測する点群計測方法において、点群センサ２およびミリ波レーダ１の各計測点を取得する第１ステップと、点群センサ２の計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化する第２ステップと、グループ化した各点群の範囲内にミリ波レーダ１の計測点が存在するか否かを判定する第３ステップと、ミリ波レーダ１の計測点が存在すると判定されたグループ２１～２３の各点群を基に構造物１１～１３の形状を算出する第４ステップとを有する。【選択図】 図３[Problem] To provide a point cloud measurement method and a point cloud measurement device capable of accurately calculating the shape of a structure even in a foggy environment. [Solution] A point cloud measurement method for measuring the shape of structures (11-13) includes a first step of acquiring each measurement point of a point cloud sensor (2) and a millimeter wave radar (1), a second step of grouping a point cloud, which is a collection of measurement points of the point cloud sensor (2), such that the distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold, a third step of determining whether or not a measurement point of the millimeter wave radar (1) exists within the range of each grouped point cloud, and a fourth step of calculating the shape of the structures (11-13) based on each point cloud of groups (21-23) in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar (1) exists. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、構造物の点群計測方法または点群計測装置に関わる。 The present invention relates to a point cloud measurement method or device for a structure.

センサから可視光や近赤外光を送信方向走査をしながら送信し、構造物表面で反射した光をセンサで受信し、反射光がセンサに戻るまでの伝播時間を計測することによって、構造物表面の形状を計測する点群計測技術がある。霧が発生している環境で、このような点群計測を行うと、霧の粒子による光の遮蔽で計測感度が低下したり、霧の粒子による光の散乱で誤計測が生じたりするという問題がある。このため、霧が発生している環境においても、霧の影響を低減し、本来計測すべき構造物の形状を確実に計測する方法が提案されている。霧環境中で構造物の点群を確実に計測する技術としては、例えば、特許文献１があげられる。 There is a point cloud measurement technology that measures the shape of a structure's surface by transmitting visible light or near-infrared light from a sensor while scanning the transmission direction, receiving the light reflected from the structure's surface with a sensor, and measuring the propagation time until the reflected light returns to the sensor. When such point cloud measurement is performed in a foggy environment, there are problems in that the measurement sensitivity is reduced due to light being blocked by fog particles, and erroneous measurements occur due to light scattering by fog particles. For this reason, methods have been proposed that reduce the effects of fog even in foggy environments and reliably measure the shape of the structure that should be measured. For example, Patent Document 1 is an example of a technology that reliably measures the point cloud of a structure in a foggy environment.

特開２００９－４２１７７号公報JP 2009-42177 A

上記技術は、実体のある構造物表面では光は反射するが透過はしない、不規則形状の霧では光は反射もするし透過もする、という違いを利用して計測した反射点群の識別をしている。複数の反射点を反射点群にグループ化し、第１グループを通る走査線上に第２反射点が存在し、第２反射点と第１反射点の比率が所定以上の場合に、第１グループは霧と判定する。 The above technology identifies the measured reflection point group by taking advantage of the difference between the surface of a solid structure, where light is reflected but not transmitted, and the surface of irregularly shaped fog, where light is both reflected and transmitted. Multiple reflection points are grouped into a reflection point group, and if a second reflection point exists on a scanning line that passes through a first group, and the ratio of the second reflection point to the first reflection point is equal to or greater than a predetermined value, the first group is determined to be fog.

この方法では、光の走査線上に１つのグループしか存在しない場合、第２反射点と第１反射点の比較ができないので誤判定の怖れがある。また、霧が１グループしか発生していない場合には、構造物の反射点群と霧の反射点群を識別できるが、霧が２グループ以上発生している場合にも誤判定の怖れがある。 With this method, if there is only one group on the light scanning line, it is not possible to compare the second reflection point with the first reflection point, which can lead to a risk of misjudgment. Also, if there is only one group of fog, it is possible to distinguish between the reflection point group of the structure and the reflection point group of the fog, but if there are two or more groups of fog, there is also a risk of misjudgment.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、霧環境中でも構造物の形状を正確に算出することが可能な点群計測方法および点群計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a point cloud measurement method and a point cloud measurement device that can accurately calculate the shape of a structure even in a foggy environment.

上記目的を達成するために、本発明は、構造物の形状を計測する点群計測方法において、点群センサおよびミリ波レーダの各計測点を取得する第１ステップと、前記点群センサの計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化する第２ステップと、グループ化した各点群の範囲内に前記ミリ波レーダの計測点が存在するか否かを判定する第３ステップと、前記ミリ波レーダの計測点が存在すると判定されたグループの各点群を基に前記構造物の形状を算出する第４ステップとを有するものとする。 To achieve the above object, the present invention provides a point cloud measurement method for measuring the shape of a structure, comprising a first step of acquiring each measurement point of a point cloud sensor and a millimeter wave radar, a second step of grouping a point cloud, which is a collection of measurement points of the point cloud sensor, such that the distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold, a third step of determining whether or not a measurement point of the millimeter wave radar exists within the range of each grouped point cloud, and a fourth step of calculating the shape of the structure based on each point cloud of a group in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar exists.

また、本発明は、構造物の形状を計測する点群計測装置において、点群センサと、ミリ波レーダと、演算装置とを備え、前記演算装置は、前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの各計測点を取得し、前記点群センサの計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化し、グループ化した各点群の範囲内に前記ミリ波レーダの計測点が存在するか否かを判定し、前記ミリ波レーダの計測点が存在すると判定されたグループの点群を基に前記構造物の形状を算出するものとする。 The present invention also provides a point cloud measurement device for measuring the shape of a structure, comprising a point cloud sensor, a millimeter wave radar, and a calculation device, in which the calculation device acquires each measurement point of the point cloud sensor and the millimeter wave radar, groups a point cloud, which is a collection of measurement points of the point cloud sensor, such that the distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold, determines whether or not a measurement point of the millimeter wave radar exists within the range of each grouped point cloud, and calculates the shape of the structure based on the point cloud of the group in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar exists.

本発明によれば、ミリ波レーダの計測点を基に構造物の点群と霧の点群とを判別することにより、霧環境中でも構造物の形状を正確に算出することが可能となる。 According to the present invention, by distinguishing between a point cloud of a structure and a point cloud of fog based on the measurement points of a millimeter wave radar, it is possible to accurately calculate the shape of a structure even in a foggy environment.

本発明の第１の実施例における計測対象構造物と計測センサの配置を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement of a measurement target structure and measurement sensors in the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例における計測機器の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration of a measuring device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例における作業手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of operations according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例において点群センサの感度が不適切な場合の計測結果を示す説明図である。10A to 10C are explanatory diagrams showing measurement results when the sensitivity of the point cloud sensor is inappropriate in the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例において点群センサの感度が適切な場合の計測結果を示す説明図である。10A to 10C are explanatory diagrams showing measurement results when the sensitivity of the point cloud sensor is appropriate in the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例において計測点群のグループ化を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining grouping of measurement points in the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例において構造物外径の算出を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining calculation of a structure outer diameter in the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例において構造物の距離の算出を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining calculation of a distance to a structure in the first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施例における計測対象構造物と計測センサの配置を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing the arrangement of a measurement target structure and measurement sensors in a second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that in each drawing, the same reference numerals are used to designate equivalent elements, and duplicate descriptions will be omitted where appropriate.

本発明の第１の実施例を、１～図８を参照しながら説明する。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 8.

第１の実施例では、屋内設備に据え付けられた設備の一部である２本の配管と１つの矩形構造物を計測対象としている。地震により図示していない建屋の外壁が崩れ、設備の一部も変形している怖れがある。また、外壁が崩れているため、建屋内においても霧が発生する環境となっている。設備の一部は、図１に示すように、配管１１、配管１２、矩形構造物１３から構成されている。建屋奥には、図示していない複数の構造物が存在するが、地震で一部の経路が通過不能となっているため、建屋奥に行きつくには配管１１と配管１２の間、または、配管１２と矩形構造物１３の間を通過しなければならない。建屋や建屋内の構造物が更に崩壊する怖れがあるため、遠隔装置で建屋奥を調査や復旧作業をしたいが、調査装置や作業装置を選定する際には、配管１１と配管１２の間隔、および、配管１２と矩形構造物１３の間隔を知っておく必要がある。 In the first embodiment, the measurement targets are two pipes and one rectangular structure that are part of the equipment installed in the indoor facility. The earthquake may cause the outer wall of the building (not shown) to collapse, and part of the equipment may also be deformed. In addition, the collapse of the outer wall creates an environment in which fog is generated inside the building. As shown in FIG. 1, part of the equipment is composed of pipes 11, 12, and rectangular structure 13. There are multiple structures (not shown) at the back of the building, but some routes have become impassable due to the earthquake, so to reach the back of the building, one must pass between pipes 11 and 12, or between pipe 12 and rectangular structure 13. Since there is a risk that the building or structures inside the building may collapse further, it is desired to use a remote device to investigate and perform recovery work at the back of the building, but when selecting an investigation device or work device, it is necessary to know the distance between pipes 11 and 12, and the distance between pipe 12 and rectangular structure 13.

構造物を計測するためのミリ波レーダ１とアクティブステレオ方式の点群センサ２を台３の上に配置した（図１）。なお、ミリ波レーダ１のデータをミリ波データ収録部４で収録し、点群センサ２のデータを点群データ収録部５で収録する。ミリ波データと点群データは、ＰＣ６で演算、解析できる装置構成としている（図２）。 A millimeter wave radar 1 for measuring structures and an active stereo point cloud sensor 2 are placed on a stand 3 (Fig. 1). Data from the millimeter wave radar 1 is recorded by a millimeter wave data recording unit 4, and data from the point cloud sensor 2 is recorded by a point cloud data recording unit 5. The millimeter wave data and point cloud data are configured so that they can be calculated and analyzed by a PC 6 (Fig. 2).

以下、図３のフローチャートの手順に従い作業を進めていく。まず、ミリ波レーダ１と点群センサ２で構造物を計測する（ステップＦ１，Ｆ２）。計測結果の平面断面図を、図４に示す。ミリ波レーダ１が計測した計測点を菱形印で、点群センサ２が計測した計測点を丸印で表示している。なお、計測の時点では、霧１４と霧１５が発生していた。ミリ波レーダ１は、霧の影響は受けずに正対面からの反射波を受信するので、配管１１，配管１２、矩形構造物１３で１点ずつ反射点を計測していて、霧１４と霧１５の位置には反射点を計測していない。ミリ波レーダ１の各計測点の近傍に点群センサ２で計測した点群があるかを調べ（ステップＦ３）、点群が計測されていないので、点群センサ２の感度が不適切と判断する。点群センサ２の感度を高感度側に切り替え（ステップＦ４）、ミリ波レーダ１と点群センサ２で再計測を行う（ステップＦ１，Ｆ２）。再計測結果の平面断面図を図５に示す。点群センサ２の感度を適正化できたので、配管１１，配管１２、矩形構造物１３のセンサ側を向いている面で点群が計測できたが、霧１４と霧１５の位置でも点群が計測されている。 The procedure will be described below in accordance with the steps in the flowchart of FIG. 3. First, the structure is measured by the millimeter wave radar 1 and the point cloud sensor 2 (steps F1 and F2). A plan view of the measurement results is shown in FIG. 4. The measurement points measured by the millimeter wave radar 1 are indicated by diamond marks, and the measurement points measured by the point cloud sensor 2 are indicated by circles. At the time of measurement, fog 14 and fog 15 were generated. Since the millimeter wave radar 1 receives reflected waves from the front side without being affected by the fog, it measures reflection points one by one on the pipe 11, the pipe 12, and the rectangular structure 13, and does not measure reflection points at the positions of fog 14 and fog 15. It is checked whether there is a point cloud measured by the point cloud sensor 2 near each measurement point of the millimeter wave radar 1 (step F3), and since no point cloud is measured, it is determined that the sensitivity of the point cloud sensor 2 is inappropriate. The sensitivity of the point cloud sensor 2 is switched to the high sensitivity side (step F4), and measurements are performed again by the millimeter wave radar 1 and the point cloud sensor 2 (steps F1 and F2). A plan view of the cross section of the remeasurement results is shown in Figure 5. Because the sensitivity of the point cloud sensor 2 was optimized, point clouds could be measured on the surfaces of pipes 11, 12, and rectangular structure 13 facing the sensor, but point clouds were also measured at the positions of fog 14 and fog 15.

点群センサ２の計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化する（ステップＦ５）。点群をグループ化した結果を、図６に示す。なお、霧と構造物が近い場合であっても、霧の濃さが一定の場合には、霧前面での信号強度が大きく、センサからの距離が大きくなると信号強度が徐々に低下するので、センサ、霧、構造物の順に並んでいると、霧前面は点群として計測されやすく、背面側は点群として計測されにくいため、霧の点群と構造物の点群が同じグループと認識されることはないと考えられる。また、霧は空中に浮遊できる軽量小径な水滴であり、各水滴は空中でランダムな動きをしていて、水滴が動いた時に構造物と接触すると、その水滴は構造物に付着し、霧ではなくなる。このため構造物表面から水滴のランダムな動きの平均値に相当する距離まで、構造物と霧の間に隙間空間ができる。霧と構造物が近いように見えても、この隙間空間が存在するため、霧のグループと構造物のグループを分けることができる。 The point cloud, which is a set of measurement points of the point cloud sensor 2, is grouped so that the distance between any measurement point in one group and any measurement point in another group is equal to or greater than a predetermined threshold (step F5). The result of grouping the point clouds is shown in FIG. 6. Even if the fog and the structure are close to each other, if the fog density is constant, the signal strength is high at the front of the fog, and as the distance from the sensor increases, the signal strength gradually decreases. Therefore, if the fog is arranged in the order of the sensor, fog, and structure, the front of the fog is easily measured as a point cloud, and the back side is not easily measured as a point cloud, so it is considered that the fog point cloud and the structure point cloud will not be recognized as the same group. In addition, fog is a lightweight, small-diameter water droplet that can float in the air, and each water droplet moves randomly in the air. When the water droplets move and come into contact with the structure, the water droplets adhere to the structure and are no longer fog. As a result, a gap space is created between the structure and the fog up to a distance from the surface of the structure that corresponds to the average value of the random movement of the water droplets. Even if the fog and structures appear to be close to each other, the gap space exists, separating the fog group from the structure group.

各グループ２１～２５の範囲内にミリ波レーダ１の計測点があるかを調べると（ステップＦ６）、グループ２１～２３の範囲内にはミリ波レーダの計測点があり、グループ２４，２５の範囲内にはミリ波レーダの計測点が無いことが判る。グループ２４，２５は霧のグループであると判定して非表示とし（ステップＦ７）、グループ２１～２３は構造物１１～１３のグループであると判定し、グループ２１～２３を基に構造物１１～１３の形状を算出して表示する（ステップＦ８）。グループ２４，２５を非表示とし、配管１１の形状３１、配管１２の形状３３、矩形構造物１３の形状３３、を表示した平面断面図を図７に示す。また、グループ２１，２２については、点群が半円柱状に位置していることから円柱状の構造物であると判断できるので、形状３３，３４の外挿形状３６，３７も算出して表示している。算出した、形状３１または外挿形状３６と形状３２または外挿形状３７との最短距離を算出することにより（ステップＦ９）、配管１１と配管１２の間隔３８を算出することが可能となる。また、形状３２または外挿形状３７と形状３３との最短距離を算出することにより、配管１２と矩形構造物１３の間隔３９を算出することが可能となる。その結果を図８に示す。 When checking whether there are any millimeter wave radar 1 measurement points within each group 21-25 (step F6), it is found that there are millimeter wave radar measurement points within groups 21-23, but no millimeter wave radar measurement points within groups 24 and 25. Groups 24 and 25 are determined to be fog groups and are hidden (step F7), groups 21-23 are determined to be structures 11-13 groups, and the shapes of structures 11-13 are calculated and displayed based on groups 21-23 (step F8). Figure 7 shows a planar cross-sectional view in which groups 24 and 25 are hidden and the shape 31 of pipe 11, the shape 33 of pipe 12, and the shape 33 of rectangular structure 13 are displayed. In addition, since the point clouds for groups 21 and 22 are located in a semi-cylindrical shape, it can be determined that they are cylindrical structures, so the extrapolated shapes 36 and 37 of shapes 33 and 34 are also calculated and displayed. By calculating the shortest distance between shape 31 or extrapolated shape 36 and shape 32 or extrapolated shape 37 (step F9), it is possible to calculate the interval 38 between pipe 11 and pipe 12. In addition, by calculating the shortest distance between shape 32 or extrapolated shape 37 and shape 33, it is possible to calculate the interval 39 between pipe 12 and rectangular structure 13. The results are shown in FIG. 8.

以上のように、ミリ波レーダ１の計測点と点群センサ２で計測した点群を演算処理すると、霧が発生している環境でも、霧の影響を受けることなく構造物１１～１３の外形を算出し、構造物１１～１３の間隔３８，３９を算出することが可能となる。 As described above, by processing the measurement points of the millimeter wave radar 1 and the point cloud measured by the point cloud sensor 2, it is possible to calculate the outer shapes of the structures 11 to 13 and the spacings 38, 39 between the structures 11 to 13 without being affected by the fog, even in a foggy environment.

（まとめ）
本実施例では、構造物１１～１３の形状を計測する点群計測方法において、点群センサ２およびミリ波レーダ１の各計測点を取得する第１ステップと、点群センサ２の計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化する第２ステップと、グループ化した各点群の範囲内にミリ波レーダ１の計測点が存在するか否かを判定する第３ステップと、ミリ波レーダ１の計測点が存在すると判定されたグループ２１～２３の各点群を基に構造物１１～１３の形状を算出する第４ステップとを有する。または、本実施例では、構造物１１～１３の形状を計測する点群計測装置１０において、点群センサ２と、ミリ波レーダ１と、ＰＣ６（演算装置）とを備え、ＰＣ６（演算装置）は、点群センサ２およびミリ波レーダ１の各計測点を取得し、点群センサ２の計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化し、グループ化した各点群の範囲内にミリ波レーダ１の計測点が存在するか否かを判定し、ミリ波レーダ１の計測点が存在すると判定されたグループ２１～２３の点群を基に構造物１１～１３の形状を算出する。 (summary)
In this embodiment, the point cloud measurement method for measuring the shape of structures 11 to 13 includes a first step of acquiring each measurement point of the point cloud sensor 2 and the millimeter wave radar 1, a second step of grouping the point cloud, which is a collection of measurement points of the point cloud sensor 2, so that the distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold, a third step of determining whether or not a measurement point of the millimeter wave radar 1 exists within the range of each grouped point cloud, and a fourth step of calculating the shape of structures 11 to 13 based on each point cloud of groups 21 to 23 in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar 1 exists. Alternatively, in this embodiment, the point cloud measuring device 10 that measures the shape of structures 11 to 13 includes a point cloud sensor 2, a millimeter wave radar 1, and a PC 6 (computing device), and the PC 6 (computing device) acquires each measurement point of the point cloud sensor 2 and the millimeter wave radar 1, groups the point cloud, which is a collection of measurement points of the point cloud sensor 2, so that the distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold, determines whether or not a measurement point of the millimeter wave radar 1 exists within the range of each grouped point cloud, and calculates the shape of the structures 11 to 13 based on the point clouds of groups 21 to 23 in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar 1 exists.

以上のように構成した本実施例によれば、ミリ波レーダ１の計測点を基に構造物１１～１３の点群と霧１４，１５の点群とを判別することにより、霧環境中でも構造物１１～１３の形状を正確に算出することが可能となる。 According to this embodiment configured as described above, by distinguishing between the point clouds of structures 11-13 and the point clouds of fog 14, 15 based on the measurement points of the millimeter wave radar 1, it is possible to accurately calculate the shapes of structures 11-13 even in a foggy environment.

また、本実施例における点群計測方法は、前記第４ステップで算出された構造物１１～１３の形状のうち２つの隣接する形状の間隔３８，３９を構造物１１～１３の間隙幅として算出する第５ステップを有する。または、本実施例におけるＰＣ６（演算装置）は、構造物１１～１３の各形状のうち２つの隣接する形状の間隔３８，３９を構造物１１～１３の間隙幅として算出する。これにより、構造物１１～１３の間隙幅（間隔３８，３９）を正確に算出することが可能となる。 The point cloud measurement method in this embodiment also includes a fifth step of calculating the intervals 38, 39 between two adjacent shapes of the structures 11-13 calculated in the fourth step as the gap width of the structures 11-13. Alternatively, the PC 6 (computing device) in this embodiment calculates the intervals 38, 39 between two adjacent shapes of each of the structures 11-13 as the gap width of the structures 11-13. This makes it possible to accurately calculate the gap widths (intervals 38, 39) of the structures 11-13.

また、本実施例における点群計測方法では、前記第３ステップで、グループ化した各点群の範囲内のいずれにもミリ波レーダ１の計測点が存在しないと判定された場合に、点群センサ２の感度を切り替えた後、前記第１ステップから前記第３ステップを再び実行する。これにより、構造物１１～１３の点群を確実に取得することが可能となる。 In addition, in the point cloud measurement method of this embodiment, if it is determined in the third step that there are no measurement points of the millimeter wave radar 1 within the range of any of the grouped point clouds, the sensitivity of the point cloud sensor 2 is switched and then the first to third steps are executed again. This makes it possible to reliably obtain the point clouds of the structures 11 to 13.

また、本実施例における第４ステップは、グループ化した各点群が半円柱状に位置しているか否かを判定するステップと、前記半円柱状に点群が位置していると判定されたグループ２１，２２の点群を外挿することにより構造物１１，１２の形状を算出するステップとを有する。これにより、円柱状の構造物１１，１２の一部の点群しか計測できない場合でも構造物１１，１２の全体の形状を算出することが可能となる。 The fourth step in this embodiment includes a step of determining whether each grouped point cloud is located in a semi-cylindrical shape, and a step of calculating the shape of the structures 11, 12 by extrapolating the point clouds of the groups 21, 22 that are determined to be located in the semi-cylindrical shape. This makes it possible to calculate the overall shape of the structures 11, 12 even if only a portion of the point clouds of the cylindrical structures 11, 12 can be measured.

本発明の第２の実施例を、図９を参照しながら説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9.

第２の実施例では、化学薬品を貯留するタンク内で意図しない化学反応が発生し、タンクが破損して内容物の一部がタンク外に漏えいした時に、開口部からタンク内に投入する調査装置の制約寸法を調べるものである。 In the second example, when an unintended chemical reaction occurs in a tank storing chemicals, causing the tank to break and some of the contents to leak out, the constraints on the dimensions of an investigation device that is inserted into the tank through the opening are investigated.

図９に示すように、タンク６１に開口部６２が発生し、反応生成物６３が漏えいしている。タンク６１の近傍では、発煙による霧（図示せず）が継続している。また、反応生成物６３の組成が不明のため、作業員はタンク６１に近づけない。タンク６１の内部を調査する遠隔装置を選定するには、開口部６２の寸法を把握しておく必要がある。 As shown in FIG. 9, an opening 62 has appeared in tank 61, and reaction products 63 are leaking out. Fog (not shown) caused by smoke continues to be emitted near tank 61. In addition, because the composition of reaction products 63 is unknown, workers cannot approach tank 61. To select a remote device to investigate the inside of tank 61, it is necessary to know the dimensions of opening 62.

構造物を計測するためのミリ波レーダ５１と点群センサ５２を走行装置５３の上に配置した。なお、ミリ波レーダ５１のデータをミリ波データ収録部５４で収録し、点群センサ５２のデータを点群データ収録部５５で収録する。ミリ波データと点群データは、ＰＣ５６で演算、解析する。また、走行装置５３は走行指示部５７からの指示で走行することができ、走行装置５３に取付けられた距離計、磁気センサ（図示せず）等のセンサ信号に基づいて走行後の装置位置や角度（向き）を装置位置・角度検出部５８で算出できる構成としている。 A millimeter wave radar 51 and a point cloud sensor 52 for measuring structures are placed on a traveling device 53. Data from the millimeter wave radar 51 is recorded by a millimeter wave data recording unit 54, and data from the point cloud sensor 52 is recorded by a point cloud data recording unit 55. The millimeter wave data and point cloud data are calculated and analyzed by a PC 56. The traveling device 53 can travel according to instructions from a travel instruction unit 57, and the device position and angle (orientation) after traveling can be calculated by a device position/angle detection unit 58 based on sensor signals from a rangefinder, magnetic sensor (not shown) attached to the traveling device 53.

第１の実施例と同様に、図３に記載の手順で、ミリ波レーダ５１と点群センサ５２で計測を行い、霧環境中でも霧の影響を受けることなく構造物６１の外形を算出し、開口部６２の寸法を参照することが可能となる。また、計測精度をさらに向上させたい場合には、走行装置５３を他の位置（位置Ａ，Ｂ）に移動させて繰り返し計測を行い、異なる位置または方向で計測した点群をまとめて解析することで計測精度を向上させることができる。 As in the first embodiment, measurements are taken using the millimeter wave radar 51 and point cloud sensor 52 in the procedure shown in Figure 3, making it possible to calculate the external shape of the structure 61 and refer to the dimensions of the opening 62 even in a foggy environment without being affected by the fog. Furthermore, if it is desired to further improve the measurement accuracy, the traveling device 53 can be moved to other positions (positions A and B) and measurements can be taken repeatedly, and the point clouds measured at different positions or directions can be analyzed together to improve the measurement accuracy.

（まとめ）
本実施例における点群計測方法における、点群センサ５２およびミリ波レーダ５１の各計測点を取得する第１ステップは、複数の計測位置または計測方向で点群センサ５２およびミリ波レーダ５１の各計測点を取得するステップと、前記複数の計測位置または計測方向で計測された点群センサ５２およびミリ波レーダ５１の各計測点を環境に固定された座標系でそれぞれ足し合わせるステップとを有する。または、本実施例における点群計測装置５０は、点群センサ５２およびミリ波レーダ５１が搭載され、点群センサ５２およびミリ波レーダ５１の計測位置または計測方向を変更可能な走行装置５３を備え、ＰＣ５６（演算装置）は、複数の計測位置または計測方向で点群センサ５２およびミリ波レーダ５１の各計測点を取得し、前記複数の計測位置または計測方向で計測された点群センサ５２およびミリ波レーダ５１の各計測点を環境に固定した座標系でそれぞれ足し合わせる。 (summary)
In the point cloud measurement method of this embodiment, the first step of acquiring each measurement point of the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51 includes a step of acquiring each measurement point of the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51 at a plurality of measurement positions or measurement directions, and a step of adding up each measurement point of the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51 measured at the plurality of measurement positions or measurement directions in a coordinate system fixed to the environment. Alternatively, the point cloud measurement device 50 in this embodiment includes a traveling device 53 on which the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51 are mounted and which can change the measurement position or measurement direction of the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51, and a PC 56 (computing device) acquires each measurement point of the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51 at a plurality of measurement positions or measurement directions, and adds up each measurement point of the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51 measured at the plurality of measurement positions or measurement directions in a coordinate system fixed to the environment.

以上のように構成した本実施例によれば、複数の計測位置または計測方向で構造物６１を点群センサ５２およびミリ波レーダ５１で計測することにより、構造物６１の形状および構造物６１の間隙幅（開口部６２の幅）をより正確に算出することが可能となる。 According to this embodiment configured as described above, by measuring the structure 61 at multiple measurement positions or measurement directions using the point cloud sensor 52 and the millimeter wave radar 51, it is possible to more accurately calculate the shape of the structure 61 and the gap width of the structure 61 (the width of the opening 62).

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、本発明は必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and includes various modified examples. For example, the above-mentioned embodiments have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all of the configurations described. In addition, it is possible to add part of the configuration of one embodiment to the configuration of another embodiment, and it is also possible to delete part of the configuration of one embodiment or replace it with part of another embodiment.

１…ミリ波レーダ、２…点群センサ、３…台、４…ミリ波データ収録部、５…点群データ収録部、６…ＰＣ（演算装置）、１０…点群計測装置、１１，１２…配管（構造物）、１３…矩形構造物、１４，１５…霧、２１～２５…グループ、３１～３４…形状、３６，３７…外挿形状、３８，３９…間隔、５０…点群計測装置、５１…ミリ波レーダ、５２…点群センサ、５３…走行装置、５４…ミリ波データ収録部、５５…点群データ収録部、５６…ＰＣ（演算装置）、５７…走行指示部、５８…装置位置・角度検出部、６１…タンク（構造物）、６２…開口部、６３…反応生成物。 1... millimeter wave radar, 2... point cloud sensor, 3... unit, 4... millimeter wave data recording unit, 5... point cloud data recording unit, 6... PC (computing device), 10... point cloud measurement device, 11, 12... pipe (structure), 13... rectangular structure, 14, 15... fog, 21-25... group, 31-34... shape, 36, 37... extrapolated shape, 38, 39... interval, 50... point cloud measurement device, 51... millimeter wave radar, 52... point cloud sensor, 53... traveling device, 54... millimeter wave data recording unit, 55... point cloud data recording unit, 56... PC (computing device), 57... traveling instruction unit, 58... device position and angle detection unit, 61... tank (structure), 62... opening, 63... reaction product.

Claims (8)

構造物の形状を計測する点群計測方法において、
点群センサおよびミリ波レーダの各計測点を取得する第１ステップと、
前記点群センサの計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化する第２ステップと、
グループ化した各点群の範囲内に前記ミリ波レーダの計測点が存在するか否かを判定する第３ステップと、
前記ミリ波レーダの計測点が存在すると判定されたグループの各点群を基に前記構造物の形状を算出する第４ステップとを有する
ことを特徴とする点群計測方法。 1. A point cloud measurement method for measuring a shape of a structure, comprising:
A first step of acquiring each measurement point of a point cloud sensor and a millimeter wave radar;
a second step of grouping the point cloud, which is a set of measurement points of the point cloud sensor, such that a distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold;
a third step of determining whether or not a measurement point of the millimeter wave radar exists within the range of each grouped point cloud;
and a fourth step of calculating a shape of the structure based on each point cloud of the group in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar exists. 請求項１に記載の点群計測方法において、
前記第４ステップで算出された前記構造物の形状のうち２つの隣接する形状の間隔を前記構造物の間隙幅として算出する第５ステップを有する
ことを特徴とする点群計測方法。 2. The point cloud measuring method according to claim 1,
a fifth step of calculating a distance between two adjacent shapes of the shapes of the structure calculated in the fourth step as a gap width of the structure. 請求項１に記載の点群計測方法において、
前記第３ステップで、グループ化した各点群の範囲内のいずれにも前記ミリ波レーダの計測点が存在しないと判定された場合に、前記点群センサの感度を切り替えた後、前記第１ステップから前記第３ステップを再び実行する
ことを特徴とする点群計測方法。 2. The point cloud measuring method according to claim 1,
A point cloud measurement method characterized in that, if it is determined in the third step that there are no measurement points of the millimeter wave radar within the range of any of the grouped point clouds, the sensitivity of the point cloud sensor is switched and then the first to third steps are executed again. 請求項１に記載の点群計測方法において、
前記第４ステップは、
グループ化した各点群が半円柱状に位置しているか否かを判定するステップと、
前記半円柱状に点群が位置していると判定されたグループの点群を外挿することにより前記構造物の形状を算出するステップとを有する
ことを特徴とする点群計測方法。 2. The point cloud measuring method according to claim 1,
The fourth step is
determining whether each group of points is located in a semi-cylindrical shape;
and calculating a shape of the structure by extrapolating the point cloud of the group determined to have a point cloud located in a semi-cylindrical shape. 請求項１に記載の点群計測方法において、
前記第１ステップは、
複数の計測位置または計測方向で前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの各計測点を取得するステップと、
前記複数の計測位置または計測方向で計測された前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの各計測点を環境に固定された座標系でそれぞれ足し合わせるステップとを有する
ことを特徴とする点群計測方法。 2. The point cloud measuring method according to claim 1,
The first step comprises:
Acquiring each measurement point of the point cloud sensor and the millimeter wave radar at a plurality of measurement positions or measurement directions;
and adding up each measurement point of the point cloud sensor and the millimeter wave radar measured at the multiple measurement positions or measurement directions in a coordinate system fixed to the environment. 構造物の形状を計測する点群計測装置において、
点群センサと、
ミリ波レーダと、
演算装置とを備え、
前記演算装置は、
前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの各計測点を取得し、
前記点群センサの計測点の集合である点群を、１つのグループの任意の計測点と他のグループの任意の計測点との距離が所定の閾値以上となるようにグループ化し、
グループ化した各点群の範囲内に前記ミリ波レーダの計測点が存在するか否かを判定し、
前記ミリ波レーダの計測点が存在すると判定されたグループの点群を基に前記構造物の形状を算出する
ことを特徴とする点群計測装置。 In a point cloud measurement device for measuring the shape of a structure,
A point cloud sensor;
Millimeter wave radar and
A computing device,
The computing device includes:
Acquire each measurement point of the point cloud sensor and the millimeter wave radar;
Grouping a point cloud, which is a collection of measurement points of the point cloud sensor, such that a distance between any measurement point of one group and any measurement point of another group is equal to or greater than a predetermined threshold;
determining whether or not a measurement point of the millimeter wave radar exists within the range of each grouped point cloud;
A point cloud measuring device comprising: a group in which it is determined that a measurement point of the millimeter wave radar exists; and a shape of the structure is calculated based on the point cloud of the group in which the measurement point of the millimeter wave radar exists. 請求項６に記載の点群計測装置において、
前記演算装置は、前記構造物の各形状のうち２つの隣接する形状の間隔を前記構造物の間隙幅として算出する
ことを特徴とする点群計測装置。 7. The point cloud measuring apparatus according to claim 6,
The point cloud measuring device, wherein the arithmetic device calculates a distance between two adjacent shapes of each shape of the structure as a gap width of the structure. 請求項６に記載の点群計測装置において、
前記点群センサおよび前記ミリ波レーダが搭載され、前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの計測位置または計測方向を変更可能な走行装置を備え、
前記演算装置は、複数の計測位置または計測方向で前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの各計測点を取得し、前記複数の計測位置または計測方向で計測された前記点群センサおよび前記ミリ波レーダの各計測点を環境に固定した座標系でそれぞれ足し合わせる
ことを特徴とする点群計測装置。 7. The point cloud measuring apparatus according to claim 6,
a traveling device on which the point cloud sensor and the millimeter wave radar are mounted and which can change the measurement position or measurement direction of the point cloud sensor and the millimeter wave radar;
The calculation device acquires each measurement point of the point cloud sensor and the millimeter wave radar at a plurality of measurement positions or measurement directions, and adds up each measurement point of the point cloud sensor and the millimeter wave radar measured at the plurality of measurement positions or measurement directions in a coordinate system fixed to the environment.
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