JP6082014B2

JP6082014B2 - Measuring system, measuring method

Info

Publication number: JP6082014B2
Application number: JP2014532604A
Authority: JP
Inventors: 敬介藤本; 宣隆木村; 渡邊　高志; 高志渡邊
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: JPWO2014033823A1; WO2014033823A1

Description

本発明は、計測装置によって計測した部分的な形状を統合する技術に関する。 The present invention relates to a technique for integrating partial shapes measured by a measuring device.

物体の３次元形状は、対象物体に照射したレーザ光が反射して戻ってくるまでの時間に基づき算出した距離から３次元的な形状を求める３次元形状計測装置を用いて計測することができる。しかし、対象物体が複雑な形状でありレーザ光が直接届かない部位がある場合や、対象物体の規模が大きく３次元形状計測装置の測定範囲を超えてしまう場合は、１度の計測のみで対象形状全体を計測できないことがある。その場合は被計測領域が対象形状全体を覆うように、複数の地点から繰り返し計測を実施し、計測した部分的な形状同士を張り合わることにより、１つの形状モデルを作成する。 The three-dimensional shape of the object can be measured using a three-dimensional shape measurement device that obtains a three-dimensional shape from a distance calculated based on the time until the laser light irradiated to the target object is reflected and returned. . However, if the target object has a complex shape and there is a part where the laser beam does not reach directly, or if the target object is large and exceeds the measurement range of the three-dimensional shape measurement device, the target is only measured once. The entire shape may not be measured. In that case, measurement is repeatedly performed from a plurality of points so that the region to be measured covers the entire target shape, and one shape model is created by pasting the measured partial shapes together.

３次元形状計測装置によって計測された形状は、計測地点を中心とし測定方向を基準とする座標系の下で表現されている。そのため各地点において測定した形状はそれぞれ異なる座標系で表されていることになるので、測定データを直接的に張り合わせることはできない。これらを張り合わせるためには、各部分形状に係る測定データを同一の座標系に変換する必要がある。具体的には、各測定データを回転および並進して座標系を一致させる座標変換量を求める必要がある。 The shape measured by the three-dimensional shape measuring apparatus is expressed under a coordinate system centered on the measurement point and based on the measurement direction. For this reason, the shape measured at each point is represented by a different coordinate system, and the measurement data cannot be directly pasted. In order to bond them together, it is necessary to convert the measurement data relating to each partial shape into the same coordinate system. Specifically, it is necessary to obtain a coordinate conversion amount for rotating and translating each measurement data to match the coordinate system.

下記特許文献１には、座標変換量を求めるため、対象物体上に設置した反射マーカを用いる方法が記載されている。マーカとは、レーザ光を反射した際の減衰率が他の物体より低く、反射光の強度によって計測した形状に基づきマーカ形状とマーカ以外の形状を容易に分離できるようにするためのものである。各計測地点において共通して計測する領域に、あらかじめ複数個のマーカを設置しておき、各地点から計測対象物の３次元形状とともにマーカを計測する。続いて、異なる地点から計測した同じマーカを対応付け、変換後の座標系においてマーカ同士の位置が一致するような座標変換量を求める。 The following Patent Document 1 describes a method using a reflection marker installed on a target object in order to obtain a coordinate conversion amount. The marker is used to make it possible to easily separate the marker shape and the shape other than the marker based on the shape measured by the intensity of the reflected light because the attenuation rate when the laser beam is reflected is lower than other objects. . A plurality of markers are set in advance in an area to be measured in common at each measurement point, and the markers are measured together with the three-dimensional shape of the measurement object from each point. Subsequently, the same markers measured from different points are associated with each other, and a coordinate conversion amount is obtained such that the positions of the markers coincide in the coordinate system after conversion.

マーカと計測対象物の３次元形状はともに計測地点を中心とした同じ座標系で表されるので、上記のようにして求めたマーカの座標変換量を計測対象物の３次元形状にも適用することにより、複数の地点において計測した部分形状を同一の座標系に変換し、各形状を張り合わせることができる。 Since the three-dimensional shape of the marker and the measurement object are both represented in the same coordinate system centered on the measurement point, the coordinate conversion amount of the marker obtained as described above is also applied to the three-dimensional shape of the measurement object. Thus, partial shapes measured at a plurality of points can be converted into the same coordinate system, and the shapes can be bonded together.

特開２００３−８３７３９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-83739

対象物体上に設置したマーカを用いて複数の形状を張り合わせる際に、異なる地点から計測した所定のマーカの位置が変換後の座標系において一致しているかどうかを判定するためには、マーカ上の１点（例えば、中心点を用いる）の位置の差異を利用する必要がある。そのため、マーカ上の所定の１点を計測する必要があるが、マーカの設置位置は一般的に未知であるため、マーカ上の所定の１点のみに限定して計測を実施することはできない。そこで特許文献１では、比較対象とするマーカ上の１点の位置を高精度に決定するため、マーカの形状全体を計測し、その重心などを比較対象としている。そのため、１つのマーカ毎に、マーカの形状全体を把握するのに十分な回数の計測が必要であり、計測時間が長くなる傾向がある。 In order to determine whether or not the position of a predetermined marker measured from different points matches in the coordinate system after conversion when pasting a plurality of shapes using markers placed on the target object, It is necessary to use the difference in position of one point (for example, using the center point). For this reason, it is necessary to measure a predetermined point on the marker. However, since the installation position of the marker is generally unknown, it is not possible to carry out the measurement only on the predetermined point on the marker. Therefore, in Patent Document 1, in order to determine the position of one point on the marker to be compared with high accuracy, the entire shape of the marker is measured, and its center of gravity is used as the comparison target. Therefore, it is necessary to perform measurement a sufficient number of times for each marker to grasp the entire shape of the marker, and the measurement time tends to be long.

さらに、マーカは計測対象物を遮らないようにするため、また運用上の利便性のため、一般的に小型のものが用いられる。そのため、マーカ全体の形状を高精度に把握するためには非常に高い密度でレーザを照射してマーカを計測する必要がある。一方で、計測対象物の計測密度はマーカ周辺の計測密度よりも低くてよい場合もあるため、計測対象物の形状計測をした後に、マーカ周辺のみを高密度で計測することにより、現実的な計測時間でマーカの全体形状を把握できるようにする手法が用いられる。そのため、マーカ周辺に集中してレーザを照射する機構が必要である。 Furthermore, a small marker is generally used so as not to block the measurement object and for convenience in operation. Therefore, in order to grasp the shape of the entire marker with high accuracy, it is necessary to measure the marker by irradiating a laser with a very high density. On the other hand, the measurement density of the measurement object may be lower than the measurement density around the marker. Therefore, after measuring the shape of the measurement object, it is realistic to measure only the periphery of the marker at high density. A technique is used that makes it possible to grasp the overall shape of the marker in the measurement time. For this reason, a mechanism for irradiating the laser around the marker is necessary.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、マーカ周囲を集中的に計測することなくかつ少ない計測時間で、複数の場所から計測したマーカ同士を互いに対応付けることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and is a technique capable of associating markers measured from a plurality of locations with each other without intensively measuring around the marker and in a short measurement time. The purpose is to provide.

本発明に係る計測システムは、マーカを包含する空間領域の形状を特定する幾何学的パラメータを求め、複数の場所それぞれにおいて取得したマーカに対応する幾何学的パラメータが座標変換後において互いに一致するように、座標変換を実施する。 The measurement system according to the present invention obtains a geometric parameter for specifying the shape of a spatial region including a marker, and the geometric parameters corresponding to the marker acquired at each of a plurality of locations are matched with each other after coordinate conversion. Next, coordinate conversion is performed.

本発明に係る計測システムは、マーカそのものの形状を座標変換の前後において対応付けることに代えて、マーカを含む空間領域の幾何学的パラメータを一致させるように座標変換を実施する。これにより、マーカ周囲を集中的に計測することなくかつ少ない計測時間で、複数の地点から計測したマーカを互いに対応付けることができる。 Instead of associating the shape of the marker itself before and after coordinate transformation, the measurement system according to the present invention performs coordinate transformation so that the geometric parameters of the spatial region including the marker are matched. Accordingly, markers measured from a plurality of points can be associated with each other without intensively measuring the periphery of the marker and in a short measurement time.

上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかになるであろう。 Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

壁面上に配置された平面状マーカの位置を計測する様子を示す上面図である。It is a top view which shows a mode that the position of the planar marker arrange | positioned on a wall surface is measured. 実施形態１に係る計測装置１０が計測を実施する計測対象空間の斜視図である。It is a perspective view of the measurement object space which the measuring device 10 concerning Embodiment 1 implements measurement. 計測装置１０の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of the measuring device 10. FIG. 計測部１００としてレーザ距離センサを用いた場合における計測の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a measurement in case the laser distance sensor is used as the measurement part 100. FIG. マーカ１３の形状が平面状である場合におけるマーカ１３の設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation of the marker 13 in case the shape of the marker 13 is planar. レーザ距離センサを用いた場合の計測領域の例を示す上面図である。It is a top view which shows the example of the measurement area | region at the time of using a laser distance sensor. 複数の地点から計測を実施している様子を示す上面図である。It is a top view which shows a mode that it is measuring from several points. 形状統合部１０９が各計測情報１２０を１つに統合する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the shape integration part 109 integrates each measurement information 120 into one. 計測装置１０の全体動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the overall operation of the measuring apparatus 10. 座標変換量計算部１０７が各計測情報１２０に対する座標変換量を求める処理を説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining processing in which a coordinate conversion amount calculation unit 107 obtains a coordinate conversion amount for each measurement information 120. マーカ抽出部１０２が計測情報１２０からマーカ１３の計測結果と計測対象物１４の計測結果をそれぞれ抽出する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the marker extraction part 102 extracts the measurement result of the marker 13, and the measurement result of the measurement target object 14 from the measurement information 120, respectively. 複数地点から計測したマーカ１３を互いに対応付ける様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the marker 13 measured from several points is matched mutually. 座標変換量計算部１０７が座標変換量を算出する処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process in which the coordinate conversion amount calculation part 107 calculates a coordinate conversion amount. 実施形態２に係る計測装置１０の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of measuring device 10 concerning Embodiment 2. 円柱形状のマーカ１３を例示する図である。It is a figure which illustrates cylindrical marker 13. 複数の小さなマーカ１６００の集合によって平面形状を代用した例を示す図である。10 is a diagram showing an example in which a planar shape is substituted by a set of a plurality of small markers 1600. FIG.

＜本発明の基本的な考え方＞
以下ではまず本発明の基本的な考え方を説明し、その後に本発明の実施形態に係る計測システムの具体的な構成について説明する。<Basic concept of the present invention>
Hereinafter, the basic concept of the present invention will be described first, and then the specific configuration of the measurement system according to the embodiment of the present invention will be described.

本発明においては、形状計測センサを用いて３次元形状モデルを構築する際に、複数地点から計測した計測データを、空間内にあらかじめ設置したマーカを利用して統合することにより、計測対象物の全体形状をモデル化する。そのため、各地点において計測した計測データを統合する際に、マーカを基準として各計測データの座標系を一致させる座標変換を実施する必要がある。 In the present invention, when a three-dimensional shape model is constructed using a shape measurement sensor, measurement data measured from a plurality of points are integrated using markers set in advance in the space, thereby Model the overall shape. Therefore, when integrating the measurement data measured at each point, it is necessary to perform coordinate conversion that matches the coordinate system of each measurement data with the marker as a reference.

図１は、壁面上に配置された平面状マーカの位置を計測する様子を示す上面図である。図１（ａ）において、計測装置は壁面上に設置された平面状マーカの位置を計測し、図１（ｂ）において別の場所から同じ平面状マーカの位置を計測する。図１（ａ）（ｂ）それぞれにおいて計測したマーカを互いに対応付けるため、従来技術においては、マーカ周辺を重点的に計測してマーカの位置を正確に特定する。 FIG. 1 is a top view showing a state in which the position of a planar marker arranged on a wall surface is measured. In FIG. 1A, the measuring device measures the position of the planar marker installed on the wall surface, and in FIG. 1B, measures the position of the same planar marker from another location. In order to associate the measured markers in FIG. 1A and FIG. 1B with each other, in the conventional technique, the marker periphery is intensively measured to accurately specify the marker position.

これに対し本願発明者は、図１（ａ）（ｂ）それぞれの座標系を一致させるためには、必ずしもマーカそのものの位置を特定する必要はないことを見出した。図１に示す例においては、各マーカが配置されている空間領域を包含する平面（図１の点線）を特定し、その平面が互いに一致するように座標変換を実施すれば、マーカの位置もこれにともなって一致すると考えられる。図１は２次元座標系における例であるため、２つのマーカそれぞれを包含する各平面を特定し、各平面が互いに一致するように座標変換すれば、これにともなってマーカの位置も一致する。同様に３次元座標系においては、高さ方向の平面を特定するマーカを追加して３つの平面が一致するように座標変換を実施すればよい。 On the other hand, the inventor of the present application has found that it is not always necessary to specify the position of the marker itself in order to match the coordinate systems of FIGS. In the example shown in FIG. 1, if a plane (dotted line in FIG. 1) that includes a spatial region in which each marker is arranged is specified and coordinate conversion is performed so that the planes coincide with each other, the marker position is also changed. Along with this, it is considered that they match. Since FIG. 1 is an example in a two-dimensional coordinate system, if each plane including two markers is specified and coordinate conversion is performed so that the respective planes coincide with each other, the positions of the markers also coincide with each other. Similarly, in a three-dimensional coordinate system, a marker for specifying a plane in the height direction may be added to perform coordinate conversion so that the three planes coincide.

上記手法によれば、マーカそのものの位置を正確に特定する必要はなく、マーカを包含する空間領域を特定する幾何学的パラメータ（図１の例においては、点線で表す平面を特定する数式の係数）を求め、各計測場所についての幾何学的パラメータが互いに一致するように座標変換すればよい。マーカを包含する空間領域を特定する幾何学的パラメータを求めるためには、例えば直線を特定する際には２点を計測すれば足り、平面を特定する最には３点を計測すれば足りるので、計測回数と時間を大幅に削減することができる。 According to the above method, it is not necessary to accurately specify the position of the marker itself, and a geometric parameter for specifying a spatial region including the marker (in the example of FIG. 1, a coefficient of a mathematical expression for specifying a plane represented by a dotted line). ), And coordinate conversion may be performed so that the geometric parameters for each measurement location match each other. In order to obtain a geometric parameter for specifying a spatial region including a marker, for example, it is sufficient to measure two points when specifying a straight line, and it is sufficient to measure three points when specifying a plane. The number of measurements and time can be greatly reduced.

例えばマーカの形状として平面形状を用いた場合、マーカを包含する平面を特定する幾何学的パラメータは、マーカ上の少なくとも３点を計測すれば求めることができる。各計測場所における計測結果に基づく上記幾何学的パラメータが一致するような座標変換量を求めることにより、各計測場所において取得した計測データの座標系を一致させることができる。 For example, when a planar shape is used as the shape of the marker, the geometric parameter for specifying the plane including the marker can be obtained by measuring at least three points on the marker. By obtaining a coordinate conversion amount that matches the geometric parameters based on the measurement results at each measurement location, the coordinate systems of the measurement data acquired at each measurement location can be matched.

＜実施の形態１＞
図２は、本発明の実施形態１に係る計測装置１０が計測を実施する計測対象空間の斜視図である。計測対象空間には、マーカ１３と計測対象物１４が設置されている。計測装置１０は、マーカ１３と計測対象物１４それぞれの位置および形状を計測する。本実施形態１では、マーカ１３は平面状であるものとするが、幾何構造が既知である形状であれば、平面以外の形状を有するマーカ１３を用いることもできる。平面以外の形状については後述する。<Embodiment 1>
FIG. 2 is a perspective view of a measurement target space in which the measurement apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention performs measurement. A marker 13 and a measurement object 14 are installed in the measurement target space. The measurement device 10 measures the positions and shapes of the marker 13 and the measurement object 14. In the first embodiment, the marker 13 is planar. However, the marker 13 having a shape other than the plane can be used as long as the geometric structure is known. The shape other than the plane will be described later.

マーカの形状として平面形状を用いる場合、計測を実施する前に、まず図１に示すようにマーカ１３を計測対象空間に設置する。このとき、各マーカ１３が平行にならないように、かつ３つ以上のマーカ１３を設置する。向きが平行でいないマーカが３つ以上ある場合は、４つ目以降のマーカは向きが平行になっていても構わない。 When a planar shape is used as the marker shape, the marker 13 is first installed in the measurement target space as shown in FIG. 1 before measurement. At this time, three or more markers 13 are installed so that each marker 13 does not become parallel. When there are three or more markers whose directions are not parallel, the fourth and subsequent markers may be parallel in direction.

図３は、計測装置１０の機能ブロック図である。計測装置１０は、計測部１００、計測情報記憶部１０１、マーカ抽出部１０２、座標変換量記憶部１０３、初期変換量入力部１０４、マーカ座標変換部１０５、マーカ対応計算部１０６、座標変換量計算部１０７、形状座標変換部１０８、形状統合部１０９、モデル作成部１１０、モデル出力部１１１を備える。計測部１００以外の機能部を別装置上に配置し、両者の間で計測結果を送受信するようにしてもよい。 FIG. 3 is a functional block diagram of the measuring apparatus 10. The measurement apparatus 10 includes a measurement unit 100, a measurement information storage unit 101, a marker extraction unit 102, a coordinate conversion amount storage unit 103, an initial conversion amount input unit 104, a marker coordinate conversion unit 105, a marker correspondence calculation unit 106, and a coordinate conversion amount calculation. Unit 107, shape coordinate conversion unit 108, shape integration unit 109, model creation unit 110, and model output unit 111. A functional unit other than the measurement unit 100 may be arranged on a separate device so that the measurement result is transmitted and received between the two.

計測部１００は、計測対象物１４およびマーカ１３の位置と形状をそれぞれ計測する。計測情報記憶部１０１は、計測部１００が取得した計測結果を計測情報１２０として記憶する。マーカ抽出部１０２は、計測情報記憶部１０１が保持している計測情報１２０からマーカ１３に関する計測結果と計測対称物１４に関する計測結果を分離する。座標変換量記憶部１０３は、計測情報１２０に対して座標変換を実施する際の座標変換量１２１を記憶する。初期変換量入力部１０４は、座標変換量計算部１０７が座標変換量を求める過程において使用する座標変換量の初期値を入力する。マーカ座標変換部１０５は、マーカ１３の計測情報１２０を座標変換した後の座標値を求める。マーカ対応計算部１０６は、異なる計測場所から計測したそれぞれの計測情報１２０における同一のマーカ同士を対応付ける。座標変換量計算部１０７は、異なる計測場所から計測したそれぞれの計測結果の座標系が一致するような座標変換量を求める。形状座標変換部１０８は、計測対象物１４の計測情報１２０を座標変換した後の座標値を求める。形状統合部１０９は、異なる計測場所から計測したそれぞれの計測情報１２０を座標変換した結果を集約して１つの計測結果として統合する。モデル作成部１１０は、形状統合部１０９が統合した計測結果から３次元モデルを作成する。モデル情報出力部１１１は、モデル作成部１１０が作成したモデル情報を出力する。本実施形態１における「座標系変換部」は、座標変換量計算部１０７がこれに相当する。 The measurement unit 100 measures the positions and shapes of the measurement object 14 and the marker 13, respectively. The measurement information storage unit 101 stores the measurement result acquired by the measurement unit 100 as measurement information 120. The marker extraction unit 102 separates the measurement result related to the marker 13 and the measurement result related to the measurement symmetric object 14 from the measurement information 120 held in the measurement information storage unit 101. The coordinate conversion amount storage unit 103 stores a coordinate conversion amount 121 when performing coordinate conversion on the measurement information 120. The initial conversion amount input unit 104 inputs an initial value of the coordinate conversion amount used in the process in which the coordinate conversion amount calculation unit 107 calculates the coordinate conversion amount. The marker coordinate conversion unit 105 obtains a coordinate value after coordinate conversion of the measurement information 120 of the marker 13. The marker correspondence calculation unit 106 associates the same markers in each measurement information 120 measured from different measurement locations. The coordinate conversion amount calculation unit 107 obtains a coordinate conversion amount that matches the coordinate systems of the respective measurement results measured from different measurement locations. The shape coordinate conversion unit 108 obtains coordinate values after coordinate conversion of the measurement information 120 of the measurement object 14. The shape integration unit 109 aggregates and integrates the results of coordinate conversion of the pieces of measurement information 120 measured from different measurement locations as one measurement result. The model creation unit 110 creates a three-dimensional model from the measurement result integrated by the shape integration unit 109. The model information output unit 111 outputs the model information created by the model creation unit 110. The “coordinate system conversion unit” in the first embodiment corresponds to the coordinate conversion amount calculation unit 107.

計測部１００は、例えばレーザ距離センサやソナーセンサを用いて構成され、計測装置１０と対象物の間の距離を計測することにより、対象物の形状を得ることができる。その他の計測手法を用いる装置を採用することもできる。計測結果は計測情報１２０として出力される。 The measurement unit 100 is configured by using, for example, a laser distance sensor or a sonar sensor, and can obtain the shape of the object by measuring the distance between the measurement device 10 and the object. An apparatus using another measurement technique can also be employed. The measurement result is output as measurement information 120.

計測情報１２０は、計測部１００が取得した周囲の形状情報および輝度値情報を示すデータである。マーカ１３の素材として再帰性反射材を用いることにより、マーカ抽出部１０２は輝度値情報に基づきマーカ１３と計測対象物１４を分離することができる。マーカ１３の種類としては、マーカ抽出部１０２がマーカ１３と計測対象物１４を分離できるものであればよく、マーカ１３の素材は再帰性反射材に限られるものではない。例えば、マーカ１３の色、模様、形などに特徴を持たせ、マーカ抽出部１０２がそれを利用することにより、マーカ１３と計測対象物１４を分離するようにしてもよい。 The measurement information 120 is data indicating surrounding shape information and luminance value information acquired by the measurement unit 100. By using a retroreflecting material as the material of the marker 13, the marker extraction unit 102 can separate the marker 13 and the measurement object 14 based on the luminance value information. The marker 13 may be of any type as long as the marker extraction unit 102 can separate the marker 13 and the measurement target 14, and the material of the marker 13 is not limited to the retroreflecting material. For example, the marker 13 and the measurement object 14 may be separated by giving a characteristic to the color, pattern, shape, and the like of the marker 13 and using the marker extraction unit 102.

座標変換量１２１は、計測情報１２０の座標系を座標変換する際の変換量を表すデータであり、変換後の座標系に対する計測地点の位置と向きを表す。座標変換量１２１の初期値は、変換後の各座標系が概ね一致する程度の変換量として、例えば手動入力や精度の粗い位置計測データによって与えることができる。初期変換量入力部１０４は、例えばＧＰＳおよび電子コンパスから取得した各計測地点の座標情報に基づき求めた初期変換量を求め、あるいはユーザインタフェースを介して入力された初期変換量を受け取って、座標変換量１２１として格納する。ただし、ＧＰＳや電子コンパスによって求めた位置に基づき初期変換量を指定すると、その精度はＧＰＳや電子コンパスの精度に左右され、座標系を正確に一致させることは難しい。手動入力した場合も同様である。したがってこれらの変換量は、あくまでも初期値として用いる。 The coordinate conversion amount 121 is data representing a conversion amount when the coordinate system of the measurement information 120 is subjected to coordinate conversion, and represents the position and orientation of the measurement point with respect to the coordinate system after conversion. The initial value of the coordinate conversion amount 121 can be given as, for example, a manual input or rough position measurement data as a conversion amount to which the coordinate systems after the conversion substantially match. The initial conversion amount input unit 104 obtains an initial conversion amount obtained based on coordinate information of each measurement point obtained from, for example, GPS and an electronic compass, or receives an initial conversion amount input via a user interface, and performs coordinate conversion. Store as quantity 121. However, if the initial conversion amount is designated based on the position obtained by the GPS or the electronic compass, the accuracy depends on the accuracy of the GPS or the electronic compass, and it is difficult to accurately match the coordinate systems. The same applies to manual input. Therefore, these conversion amounts are only used as initial values.

形状統合部１０９が出力する統合結果は、例えば計測部１００がレーザ距離センサである場合は点の集合として表されている。モデル作成部１１０は、形状統合部１０９が出力する統合結果を、ユーザが所望する形式（例えばＣＡＤ形式など）に変換し、３次元形状の可視モデルとして出力する。 The integration result output from the shape integration unit 109 is represented as a set of points when the measurement unit 100 is a laser distance sensor, for example. The model creation unit 110 converts the integration result output by the shape integration unit 109 into a format desired by the user (for example, a CAD format) and outputs it as a three-dimensional visible model.

マーカ抽出部１０２、初期変換量入力部１０４、マーカ座標変換部１０５、マーカ対応計算部１０６、座標変換量計算部１０７、形状座標変換部１０８、形状統合部１０９、モデル作成部１１０、モデル出力部１１１は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、これらの機能を実装したソフトウェアをＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの演算装置が実行することによって構成することもできる。計測情報記憶部１０１と座標変換量記憶部１０３は、ハードディスク装置などの記憶装置を用いて構成することができる。これら記憶部は一体的に構成してもよい。 Marker extraction unit 102, initial conversion amount input unit 104, marker coordinate conversion unit 105, marker correspondence calculation unit 106, coordinate conversion amount calculation unit 107, shape coordinate conversion unit 108, shape integration unit 109, model creation unit 110, model output unit 111 can be configured by using hardware such as a circuit device that realizes these functions, or is configured by execution of software that implements these functions by a CPU (Central Processing Unit) or the like. You can also. The measurement information storage unit 101 and the coordinate conversion amount storage unit 103 can be configured using a storage device such as a hard disk device. You may comprise these memory | storage parts integrally.

図４は、計測部１００としてレーザ距離センサを用いた場合における計測の様子を示す図である。計測部１００は、下記数１に示すように、周囲の形状の座標値ｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）を得る。計測点の数を合計Ｎ個とし、ｐ_ｉはその中のｉ番目のデータである。

FIG. 4 is a diagram illustrating a state of measurement when a laser distance sensor is used as the measurement unit 100. The measurement unit 100 obtains the coordinate value p _i = (x _i , y _i , z _i ) of the surrounding shape as shown in the following formula 1. The total number of measurement points is N, and _pi is the i-th data among them.

レーザ距離センサは、周囲に赤外線レーザを照射し、各方向に存在する物体に当たったレーザの反射光を受光し、照射から受光までの時間差に基づき、物体までの距離を計測する。レーザ距離センサは、パン方向θおよびチルト方向φそれぞれについて、計測方向を角度分解能δθおよびδφずつ変化させながら計測を実施する。ｉ番目のデータの計測方向をθ_ｉおよびφ_ｉとし、計測した距離をｄ_ｉとすると、距離と方向の組み合わせ（ｄ_ｉ，θ_ｉ，φ_ｉ）が、レーザ距離センサを中心とした極座標系で表される計測対象物１４の相対的な位置となる。図５において、矢印がレーザを表し、矢印の終端が被計測点となる。The laser distance sensor irradiates the surrounding with an infrared laser, receives the reflected light of the laser hitting the object existing in each direction, and measures the distance to the object based on the time difference from irradiation to light reception. The laser distance sensor performs measurement for each of the pan direction θ and the tilt direction φ while changing the measurement direction by angular resolutions δθ and δφ. If the measurement direction of the i-th data is θ _i and φ _i and the measured distance is d _i , the combination of distance and direction (d _i , θ _i , φ _i ) is a polar coordinate system centered on the laser distance sensor. It becomes a relative position of measurement object 14 denoted by these. In FIG. 5, an arrow represents a laser, and the end of the arrow is a measured point.

極座標系で表された位置（ｄ_ｉ，θ_ｉ，φ_ｉ）から直交座標系ｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）への変換は、下記数２にしたがって実施する。変換後の直交座標系における座標値ｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）も、極座標系と同様にレーザ距離センサを中心とした計測対象物１４の相対的な位置であるため、レーザ距離センサの位置を原点、レーザ距離センサの向きを例えばｘ軸方向とした座標系で表されている。

The conversion from the position (d _i , θ _i , φ _i ) expressed in the polar coordinate system to the orthogonal coordinate system p _i = (x _i , y _i , z _i ) is performed according to the following formula 2. Since the coordinate value p _i = (x _i , y _i , z _i ) in the orthogonal coordinate system after the conversion is also the relative position of the measurement object 14 around the laser distance sensor as in the polar coordinate system, the laser This is expressed in a coordinate system in which the position of the distance sensor is the origin and the direction of the laser distance sensor is the x-axis direction, for example.

図５は、マーカ１３の形状が平面状である場合におけるマーカ１３の設置例を示す図である。マーカ１３を包含する平面を特定するため、マーカ１３は、計測部１００が少なくともマーカ１３表面上の３点以上にレーザを照射することができる大きさを有し、同条件でレーザを照射することができる範囲内に設置する必要がある。マーカ１３のサイズが大きいほど、計測部１００がマーカ１３に照射するレーザの本数が増え、より高精度にマーカ１３の形状を計測できるので望ましい。また、３次元座標系においては、向きが互いに平行ではない３つ以上のマーカ１３を設置する必要がある。向きが平行ではないマーカ１３が３つ以上ある場合においては、４つ目以上のマーカ１３は他のマーカ１３と向きが平行になっていても構わない。 FIG. 5 is a diagram illustrating an installation example of the marker 13 when the shape of the marker 13 is planar. In order to specify the plane that includes the marker 13, the marker 13 has a size that allows the measurement unit 100 to irradiate at least three points on the surface of the marker 13 with the laser, and irradiates the laser under the same conditions. It is necessary to install within the range that can be. It is desirable that the size of the marker 13 is larger because the number of lasers that the measurement unit 100 irradiates the marker 13 increases and the shape of the marker 13 can be measured with higher accuracy. In the three-dimensional coordinate system, it is necessary to install three or more markers 13 whose directions are not parallel to each other. In the case where there are three or more markers 13 whose directions are not parallel, the fourth and more markers 13 may be parallel to the other markers 13.

マーカ１３は、上記条件を満たす限りにおいて、計測対象空間内の任意の平らな場所に設置することができる。図５に示す設置例においては、マーカ１３−４およびマーカ１３−５はマーカ１３−１と平行であるが、マーカ１３−１、マーカ１３−２およびマーカ１３−３の３つのマーカが、互いに平行ではない位置関係で設置されているため、上記条件は満たされている。マーカ１３の設置位置や大きさなどは未知でもよい。 As long as the above conditions are satisfied, the marker 13 can be installed at any flat place in the measurement target space. In the installation example shown in FIG. 5, the marker 13-4 and the marker 13-5 are parallel to the marker 13-1, but the three markers 13-1, 13-2, and 13-3 are mutually connected. The above conditions are satisfied because they are installed in a non-parallel positional relationship. The installation position and size of the marker 13 may be unknown.

本実施形態１ではマーカ１３が平面状であるものとしたが、マーカ１３の形状は平面に限るものではなく、幾何学的構造が既知であればよい。例えば線分形状、円柱形状、円錐形状、球形状などを採用することができる。また、計測装置１０がマーカ１３の種類を判別するマーカ推定部を備える場合は、異なる形状のマーカ１３を同時に設置してもよい。マーカ推定部は、例えばマーカ１３の頂点個数などに基づきマーカ１３の種類を推定することができる。 In the first embodiment, the marker 13 is planar. However, the shape of the marker 13 is not limited to a plane, and it is sufficient that the geometric structure is known. For example, a line segment shape, a cylindrical shape, a conical shape, a spherical shape, or the like can be employed. In addition, when the measurement device 10 includes a marker estimation unit that determines the type of the marker 13, the markers 13 having different shapes may be installed at the same time. The marker estimation unit can estimate the type of the marker 13 based on, for example, the number of vertices of the marker 13.

図６は、レーザ距離センサを用いた場合の計測領域の例を示す上面図である。ここでは説明のため、上から平行投影したオルソ座標系で図示することとする。計測部１００を地点６００に設置した場合、レーザは各矢印６０１の方向に照射される。地点６００から計測を実施すると、障害物６０２の背後の領域６０３にはレーザが届かない。このように計測可能な領域は計測地点から直接レーザの届く領域に限られ、図６の場合の計測領域は掛線領域のみとなる。 FIG. 6 is a top view showing an example of a measurement region when a laser distance sensor is used. Here, for the sake of explanation, it will be illustrated in an ortho coordinate system projected in parallel from above. When the measuring unit 100 is installed at the point 600, the laser is irradiated in the direction of each arrow 601. When measurement is performed from the point 600, the laser does not reach the area 603 behind the obstacle 602. Thus, the measurable area is limited to the area where the laser reaches directly from the measurement point, and the measurement area in the case of FIG.

図７は、複数の地点から計測を実施している様子を示す上面図である。前述したようにレーザ距離センサの計測は、レーザが直接届く領域のみしか計測できない。そこで、１地点からの計測のみでは計測対象空間の全領域に直接レーザが届かない場合には、複数の地点から計測することにより、計測対象空間全体を計測する。 FIG. 7 is a top view illustrating a state in which measurement is performed from a plurality of points. As described above, the laser distance sensor can measure only the region where the laser reaches directly. Therefore, when the laser does not directly reach the entire area of the measurement target space only by measurement from one point, the entire measurement target space is measured by measuring from a plurality of points.

例えば、図７の上部地点７００から計測した場合は、図７の下部領域は計測できないため、計測結果７０１に示すように計測対象空間内の上部領域の計測結果のみが得られる。さらに、下部地点７１０から別途計測することにより、計測結果７１１に示すように上部地点７００から計測できなかった下部領域の形状を得ることができる。 For example, when the measurement is performed from the upper point 700 in FIG. 7, the lower region in FIG. 7 cannot be measured, so that only the measurement result of the upper region in the measurement target space is obtained as shown in the measurement result 701. Furthermore, by separately measuring from the lower point 710, the shape of the lower region that could not be measured from the upper point 700 as shown in the measurement result 711 can be obtained.

図８は、形状統合部１０９が各計測情報１２０を１つに統合する様子を示す図である。ここでは図７に示した計測例を用いて説明する。 FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the shape integration unit 109 integrates the pieces of measurement information 120 into one. Here, description will be given using the measurement example shown in FIG.

レーザ距離センサによって計測できる計測結果は、先述の数２に示すように、計測地点を中心とした座標系で表される。そのため、計測結果７０１と７１１はそれぞれ座標系が異なる。具体的には、計測結果７０１においては上部地点７００が座標軸原点となっており、計測結果８０１においては下部地点７１０が座標軸原点となっている。 The measurement result that can be measured by the laser distance sensor is represented by a coordinate system centered on the measurement point, as shown in Equation 2 above. Therefore, the measurement results 701 and 711 have different coordinate systems. Specifically, in the measurement result 701, the upper point 700 is the coordinate axis origin, and in the measurement result 801, the lower point 710 is the coordinate axis origin.

これらの座標系の下で取得した計測結果形状を１つに統合するためには、各座標系を統合後の座標系に変換する変換量を各計測結果に与えればよい。図８に示す例においては、計測結果７０１と７１１を、計測結果８０２の座標系に変換することにより、計測対象空間全体を１つのモデルとして表すことができる。 In order to integrate the measurement result shapes acquired under these coordinate systems into one, a conversion amount for converting each coordinate system to the coordinate system after integration may be given to each measurement result. In the example shown in FIG. 8, the entire measurement target space can be represented as one model by converting the measurement results 701 and 711 into the coordinate system of the measurement result 802.

座標変換量は、座標軸の回転を定義する回転行列Ｒと座標軸の並進を定義する並進ベクトルｔによって表される。回転行列Ｒは統合後の座標系に対する相対的な回転を示し、３×３行列で表される。並進ベクトルｔは統合後の原点に対する相対的な位置であり、３次元ベクトルで表される。統合前の計測情報１２０の座標値ｐから統合後の座標系における座標値ｐ’への変換式は、下記数３によって表される。

The coordinate transformation amount is represented by a rotation matrix R that defines the rotation of the coordinate axis and a translation vector t that defines the translation of the coordinate axis. The rotation matrix R indicates relative rotation with respect to the coordinate system after integration, and is represented by a 3 × 3 matrix. The translation vector t is a relative position with respect to the origin after integration, and is represented by a three-dimensional vector. A conversion formula from the coordinate value p of the measurement information 120 before integration to the coordinate value p ′ in the coordinate system after integration is expressed by the following equation (3).

図９は、計測装置１０の全体動作を示すフローチャートである。以下、図９の各ステップについて説明する。 FIG. 9 is a flowchart showing the overall operation of the measurement apparatus 10. Hereinafter, each step of FIG. 9 will be described.

（図９：ステップＳ９００）
ユーザは、計測を実施する前に、あらかじめ計測対象空間内にマーカ１３を複数設置しておく。マーカ１３の形状が平面状である場合は、各マーカ１３の向きが平行にならないように、３つ以上のマーカ１３を設置する。向きが平行でないマーカが４つ以上設置される場合は、４つ目以降のマーカは、他のマーカ１３と向きが平行でも構わない。(FIG. 9: Step S900)
The user sets a plurality of markers 13 in the measurement target space in advance before performing the measurement. When the shape of the marker 13 is planar, three or more markers 13 are installed so that the directions of the markers 13 do not become parallel. When four or more markers whose directions are not parallel are installed, the fourth and subsequent markers may be parallel to the other markers 13.

（図９：ステップＳ９０１）
計測部１００は、周囲の形状を計測する。本ステップにおいて、前記条件を満たした３つ以上のマーカ１３を計測する必要がある。実際の運用においては、下記ステップＳ９０２により、必要なマーカ１３を全て計測完了したか否かを判定することができると考えられる。(FIG. 9: Step S901)
The measuring unit 100 measures the surrounding shape. In this step, it is necessary to measure three or more markers 13 that satisfy the above conditions. In actual operation, it is considered that whether or not all necessary markers 13 have been measured can be determined by the following step S902.

（図９：ステップＳ９０２）
計測部１００は、計測対象領域を計測し終えたかどうかを判断する。具体的には、計測した領域が計測対象領域を十分な計測密度で覆っているかどうかなどに基づいて判断することができる。本ステップは、作業者が判断することによって実施してもよいし、それまでに得られた計測情報１２０のみでモデル作成部１１０が仮の３次元モデルを作成し、未計測領域の有無を確認することにより、自動的に判定するようにしてもよい。計測し終えた場合はステップＳ９０４へスキップし、計測が不十分である場合はステップＳ９０３へ進む。(FIG. 9: Step S902)
The measuring unit 100 determines whether the measurement target region has been measured. Specifically, it can be determined based on whether or not the measured area covers the measurement target area with a sufficient measurement density. This step may be performed by the operator's judgment, or the model creation unit 110 creates a temporary three-dimensional model from only the measurement information 120 obtained so far, and checks whether there is an unmeasured area. By doing so, you may make it determine automatically. When the measurement is completed, the process skips to step S904, and when the measurement is insufficient, the process proceeds to step S903.

（図９：ステップＳ９０３）
計測部１１０は、計測場所を変更してステップＳ９０１に戻り、再度計測を実施する。計測場所の変更先としては、未計測領域を計測できる地点であって、かつ他の計測地点から計測したマーカ１３が、次に計測する地点においても共通して計測できる地点であることが望ましい。(FIG. 9: Step S903)
The measurement unit 110 changes the measurement location, returns to step S901, and performs measurement again. The change destination of the measurement location is preferably a point where an unmeasured region can be measured and the marker 13 measured from another measurement point can be measured in common at the next measurement point.

（図９：ステップＳ９０４）
座標変換量計算部１０７は、複数の計測場所から取得した計測情報１２０の座標系が互いに一致するような座標変換量を算出する。必要に応じて、後述の図１０で説明するように、マーカ１３の座標変換結果が複数の計測場所について互いに一致するか否かを補助的な判定条件とすることもできる。(FIG. 9: Step S904)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 calculates a coordinate conversion amount such that the coordinate systems of the measurement information 120 acquired from a plurality of measurement locations match each other. If necessary, as will be described later with reference to FIG. 10, whether or not the coordinate conversion results of the marker 13 match each other for a plurality of measurement locations can be set as an auxiliary determination condition.

（図９：ステップＳ９０５〜Ｓ９０６）
形状統合部１０９は、座標変換量計算部１０７が算出した座標変換量に基づき、各計測場所から取得した計測情報１２０を統合する（Ｓ９０５）。モデル作成部１１０はその統合結果を用いて３次元モデルを作成し、モデル情報出力部１１１はそのモデル情報を出力する（Ｓ９０６）。(FIG. 9: Steps S905 to S906)
The shape integration unit 109 integrates the measurement information 120 acquired from each measurement location based on the coordinate conversion amount calculated by the coordinate conversion amount calculation unit 107 (S905). The model creation unit 110 creates a three-dimensional model using the integration result, and the model information output unit 111 outputs the model information (S906).

図１０は、座標変換量計算部１０７が各計測情報１２０に対する座標変換量を求める処理を説明するフローチャートである。本フローチャートは、図９のステップＳ９０４に相当するものである。ここでは、複数の計測地点からの計測情報１２０が十分に得られているものとする。以下、図１０の各ステップについて説明する。 FIG. 10 is a flowchart for explaining processing in which the coordinate conversion amount calculation unit 107 obtains the coordinate conversion amount for each measurement information 120. This flowchart corresponds to step S904 in FIG. Here, it is assumed that measurement information 120 from a plurality of measurement points is sufficiently obtained. Hereinafter, each step of FIG. 10 will be described.

（図１０：ステップＳ１０００）
マーカ抽出部１０２は、計測情報１２０から、マーカ１３の計測結果とそれ以外の計測結果を分離する。本実施形態１においては、マーカ１３の計測結果のみを用いて座標変換量を求めることとする。マーカ１３の計測結果とその他の計測結果を併用する動作例については実施形態２で説明する。(FIG. 10: Step S1000)
The marker extraction unit 102 separates the measurement result of the marker 13 and the other measurement results from the measurement information 120. In the first embodiment, the coordinate conversion amount is obtained using only the measurement result of the marker 13. An operation example in which the measurement result of the marker 13 and other measurement results are used together will be described in the second embodiment.

（図１０：ステップＳ１００１）
マーカ座標変換部１０５は、マーカ１３の計測結果および初期変換量入力部１０４より入力した座標変換量の初期値を用いて、マーカ１３の座標値を統合後の座標系における座標値に変換する。(FIG. 10: Step S1001)
The marker coordinate conversion unit 105 converts the coordinate value of the marker 13 into a coordinate value in the coordinate system after integration using the measurement result of the marker 13 and the initial value of the coordinate conversion amount input from the initial conversion amount input unit 104.

（図１０：ステップＳ１００２）
マーカ対応計算部１０６は、異なる計測地点から共通して計測した同一のマーカ１３同士を対応付ける。例えば、座標変換後の距離または形状が最も近いマーカ１３同士は、同一のマーカ１３であると判断して対応付けることができる。あるいはユーザが手動で対応付けるようにしてもよい。(FIG. 10: Step S1002)
The marker correspondence calculation unit 106 associates the same markers 13 measured in common from different measurement points. For example, the markers 13 having the closest distance or shape after coordinate conversion can be determined to be the same marker 13 and can be associated with each other. Or you may make it correspond by a user manually.

（図１０：ステップＳ１００３）
座標変換量計算部１０７は、マーカ１３の座標値およびステップＳ１００２で求めたマーカ１３の対応関係を用いて、統合後の座標系において対応するマーカ１３の位置および形状が一致するような座標変換量を算出する。本ステップの詳細は、後述の図１３で改めて説明する。(FIG. 10: Step S1003)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 uses the coordinate value of the marker 13 and the correspondence relationship of the marker 13 obtained in step S1002 so as to match the position and shape of the corresponding marker 13 in the coordinate system after integration. Is calculated. Details of this step will be described later with reference to FIG.

（図１０：ステップＳ１００４）
座標変換量計算部１０７は、座標変換後のマーカ１３が互いに十分に一致しているか否かを判定する。マーカ１３が十分に一致していた場合は、これまでに求めた変換量を最適な座標変換量１２１として座標変換量記憶部１０３に格納する。マーカ１３が十分に一致していなかった場合には、計算した変換量を初期変換量と置き換えてＳ１００1に戻り、変換量が収束し適切な変換量が求まるまで同様の処理を繰り返す。(FIG. 10: Step S1004)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 determines whether or not the markers 13 after the coordinate conversion match each other sufficiently. If the markers 13 match sufficiently, the conversion amount obtained so far is stored in the coordinate conversion amount storage unit 103 as the optimum coordinate conversion amount 121. If the markers 13 do not match sufficiently, the calculated conversion amount is replaced with the initial conversion amount, the process returns to S1001, and the same processing is repeated until the conversion amount converges and an appropriate conversion amount is obtained.

（図１０：ステップＳ１０００〜Ｓ１００４：補足）
本発明は、原則としてマーカ１３を包含する空間領域（本実施形態１では平面）が複数の計測場所について互いに一致するような座標変換量を求めればよい。したがって、本フローチャートで説明したマーカ１３同士を互いに一致させる処理は予備的なものであり、ステップＳ９０４においてマーカ１３を包含する空間領域を互いに一致させるのみで処理を完了してもよい。(FIG. 10: Steps S1000 to S1004: Supplement)
In the present invention, in principle, a coordinate conversion amount may be obtained such that a spatial region including the marker 13 (a plane in the first embodiment) coincides with each other for a plurality of measurement locations. Therefore, the process of matching the markers 13 described in the flowchart is a preliminary process, and the process may be completed only by matching the spatial regions including the markers 13 in step S904.

図１１は、マーカ抽出部１０２が計測情報１２０からマーカ１３の計測結果と計測対象物１４の計測結果をそれぞれ抽出する様子を示す図である。図１１に示す例では、計測対象空間１１００に対してあらかじめ平面形状のマーカ１３を設置しておく。マーカ抽出部１０２は、計測情報１２０からマーカ１３の計測結果とマーカ以外（計測対象物１４）の計測結果を分離する。 FIG. 11 is a diagram illustrating a state where the marker extraction unit 102 extracts the measurement result of the marker 13 and the measurement result of the measurement object 14 from the measurement information 120, respectively. In the example shown in FIG. 11, a planar marker 13 is set in advance for the measurement target space 1100. The marker extraction unit 102 separates the measurement result of the marker 13 and the measurement result other than the marker (measurement object 14) from the measurement information 120.

計測対象物１４の計測結果を計測結果１１０１に、マーカ１３の計測結果を計測結果１１０２にそれぞれ示す。本実施形態１においてレーザ距離センサは、計測方向を角度δθおよびδφずつ変化させながら計測を実施するため、計測結果は点の集合となる。また、マーカ１３を抽出するため、レーザ距離センサは位置情報に加えて輝度値情報も同時に取得する。マーカ１３の素材として再帰性反射材を用いることにより、マーカ抽出部１０２は輝度値が高い計測結果を抽出することにより、マーカ１３の計測結果をその他の計測結果から分離することができる。 A measurement result of the measurement object 14 is shown as a measurement result 1101, and a measurement result of the marker 13 is shown as a measurement result 1102. In the first embodiment, the laser distance sensor performs the measurement while changing the measurement direction by the angles δθ and δφ, so the measurement result is a set of points. In addition, in order to extract the marker 13, the laser distance sensor simultaneously acquires luminance value information in addition to the position information. By using a retroreflecting material as the material of the marker 13, the marker extracting unit 102 can separate the measurement result of the marker 13 from other measurement results by extracting the measurement result having a high luminance value.

図１２は、複数地点から計測したマーカ１３を互いに対応付ける様子を示す図である。計測部１００が計測し、マーカ抽出部１０２が抽出して得たマーカｕを、マーカ座標変換部１０５によって統合先の座標系に変換する。地点１２００で計測したマーカ１３の計測結果を計測結果１２０１に示し、地点１２００とは異なる地点１２１０で計測したマーカ１３の計測結果を計測結果１２１１に示す。各マーカ１３の座標値を統合後の座標に変換することにより、対応付け結果１２２０に示すように１つの座標系で表すことができる。変換後のマーカ座標値を用いて同一のマーカ１３を対応付けるため、統合後の座標系において最も距離の近いマーカ１３の組み合わせや、形状が似ているマーカ１３の組み合わせを、対応１２２１のように対応付ける。 FIG. 12 is a diagram showing how the markers 13 measured from a plurality of points are associated with each other. The marker u measured by the measuring unit 100 and extracted by the marker extracting unit 102 is converted into the coordinate system of the integration destination by the marker coordinate converting unit 105. A measurement result of the marker 13 measured at the point 1200 is shown as a measurement result 1201, and a measurement result of the marker 13 measured at a point 1210 different from the point 1200 is shown as a measurement result 1211. By converting the coordinate value of each marker 13 into the coordinate after integration, it can be expressed in one coordinate system as shown in the association result 1220. In order to associate the same marker 13 using the marker coordinate value after conversion, the combination of the marker 13 having the closest distance in the coordinate system after integration or the combination of the marker 13 having a similar shape is associated as shown in correspondence 1221. .

図１３は、座標変換量計算部１０７が座標変換量を算出する処理を説明するフローチャートである。本処理は図１０のステップＳ１００３に相当する。マーカ１３に対応する点集合を包含する平面の数式は、一般に下記数４のように表される。座標変換量計算部１０７は、座標変換前の各マーカ１３を包含する平面を特定する数式パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）を求める。異なる計測場所から計測した計測情報１２０の座標系を座標変換によって一致させるためには、各計測場所において計測したマーカ１３を包含する平面の数式パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）が座標変換後に一致するような座標変換量を求めればよい。以下、図１３の各ステップについて説明する。

FIG. 13 is a flowchart illustrating a process in which the coordinate conversion amount calculation unit 107 calculates the coordinate conversion amount. This process corresponds to step S1003 in FIG. The mathematical formula of the plane including the point set corresponding to the marker 13 is generally expressed as the following Expression 4. The coordinate conversion amount calculation unit 107 obtains mathematical parameter (a, b, c) that specifies a plane including each marker 13 before coordinate conversion. In order to match the coordinate systems of the measurement information 120 measured from different measurement locations by coordinate conversion, the mathematical parameters (a, b, c) of the plane including the marker 13 measured at each measurement location match after the coordinate conversion. Such a coordinate conversion amount may be obtained. Hereinafter, each step of FIG. 13 will be described.

（図１３：ステップＳ１３００）
座標変換量計算部１０７は、マーカ抽出部１０２が計測情報１２０から抽出したマーカ座標、マーカ対応計算部１０６が求めたマーカ１３の対応関係、座標変換量記憶部が記憶している座標変換量１２１を取得する。図１０のフローチャートにおける初回計算時においては、初期変換量入力部１０４が取得した初期変換量を座標変換量１２１として入力する。図１０のフローチャートにおけるＳ１００４の判定により再計算をする場合においては、前回の計算で求めた座標変換量を座標変換量１２１として入力する。(FIG. 13: Step S1300)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 includes a marker coordinate extracted by the marker extraction unit 102 from the measurement information 120, a correspondence relationship of the marker 13 obtained by the marker correspondence calculation unit 106, and a coordinate conversion amount 121 stored in the coordinate conversion amount storage unit. To get. In the initial calculation in the flowchart of FIG. 10, the initial conversion amount acquired by the initial conversion amount input unit 104 is input as the coordinate conversion amount 121. In the case where recalculation is performed based on the determination in S1004 in the flowchart of FIG.

（図１３：ステップＳ１３０１）
座標変換量計算部１０７は、ステップＳ１３００で取得した各データを用いて、各計測場所におけるマーカ１３の座標を座標変換して得られる座標の一致度を求める。この一致度は、各計測場所におけるマーカ１３を包含する平面を座標変換した後に各平面がどの程度一致するかを表す。これは、各平面を特定する数式パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）の２乗和によって表すことができる。完全一致したとき、この２乗和は０になる。例えば計測値点ｕにおけるマーカｕを座標変換した後の平面を特定する数式パラメータを（ａ^ｕ，ｂ^ｕ，ｃ^ｕ）とし、計測値点ｖにおけるマーカｖを座標変換した後の平面を特定する数式パラメータを（ａ^ｖ，ｂ^ｖ，ｃ^ｖ）とすると、下記式５に示す最小２乗法により、各計測値点における各平面を一致させるような座標変換量を求めることができる。具体的には、数５に示す最小２乗和を数値微分または解析微分することによって勾配を求め、いわゆる勾配法を用いて一致度を最大化させることができる。その他、ニュートン法や共役勾配法などの最小・最大化手法を用いることもできる。

(FIG. 13: Step S1301)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 obtains the degree of coincidence of coordinates obtained by performing coordinate conversion on the coordinates of the marker 13 at each measurement location, using each data acquired in step S1300. The degree of coincidence indicates how much the planes coincide after the coordinate transformation of the plane including the marker 13 at each measurement location. This can be represented by the sum of squares of mathematical parameters (a, b, c) that specify each plane. The square sum is zero when there is a perfect match. For example, a mathematical parameter for specifying the plane after coordinate conversion of the marker u at the measurement value point u is (a ^u , b ^u , c ^u ), and the plane after coordinate conversion of the marker v at the measurement value point v is specified. When the mathematical expression parameters are (a ^v , b ^v , c ^v ), a coordinate transformation amount that matches each plane at each measurement value point can be obtained by the least square method shown in the following expression 5. Specifically, the gradient can be obtained by numerical differentiation or analytical differentiation of the least square sum shown in Equation 5, and the coincidence can be maximized using a so-called gradient method. In addition, minimization / maximization methods such as Newton's method and conjugate gradient method can also be used.

（図１３：ステップＳ１３０２）
座標変換量計算部１０７は、ステップＳ１３０１で求めた勾配に基づき、各計測地点におけるマーカを包含する平面の一致度が増えるように、座標変換量を更新する。各数式パラメータについての勾配値を（ｇ_ａ，ｇ_ｂ，ｇ_ｃ）とすると、本ステップにおける更新量は下記数６で表すことができる。係数λは一致度が増えるように十分小さな値とする。

(FIG. 13: Step S1302)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 updates the coordinate conversion amount so that the degree of coincidence of the plane including the marker at each measurement point increases based on the gradient obtained in step S1301. If the gradient values for each mathematical parameter are (g _a , g _b , g _c ), the update amount in this step can be expressed by the following equation (6). The coefficient λ is set to a sufficiently small value so that the degree of coincidence increases.

（図１３：ステップＳ１３０３）
座標変換量計算部１０７は、ステップＳ１３０２で更新した一致度と前回の一致度との間の差分が十分小さいかどうかに基づき、一致度が収束しているか否かを判定する。一致度が収束している場合は、その変換量を最適な変換量として出力する。一致度が収束していない場合は、ステップＳ１３００に戻って同様の処理を繰り返す。(FIG. 13: Step S1303)
The coordinate conversion amount calculation unit 107 determines whether or not the degree of coincidence has converged based on whether or not the difference between the degree of coincidence updated in step S1302 and the previous degree of coincidence is sufficiently small. If the degree of coincidence has converged, the conversion amount is output as the optimal conversion amount. If the degree of coincidence has not converged, the process returns to step S1300 and the same processing is repeated.

＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る計測システムによれば、従来の点マーカのようにマーカ１３の詳細な全体形状を計測するために計測を多数繰り返すことなく、マーカ１３を包含する空間領域を特定する数式パラメータを一致させるのみで、異なる計測地点の座標系を一致させることができる。<Embodiment 1: Summary>
As described above, according to the measurement system according to the first embodiment, a spatial region that includes the marker 13 without repeating many measurements in order to measure the detailed overall shape of the marker 13 like a conventional point marker. It is possible to match the coordinate systems of different measurement points only by matching the mathematical parameters that identify the measurement points.

＜実施の形態２＞
実施形態１においては、マーカ１３の計測結果のみを用いて、異なる計測値点における座標系を座標変換によって一致させている。そのため、先に説明した条件を満たすようにマーカ１３をあらかじめ設置しておく必要がある。また、同条件を満たすマーカ１３を計測できるような位置において計測を実施する必要がある。しかし一般には、必ずしも同条件を満たすようにマーカ１３を設置できるとは限らず、また同条件を満たすマーカ１３を必要個数だけ計測できるとも限らない。<Embodiment 2>
In the first embodiment, only the measurement result of the marker 13 is used, and coordinate systems at different measurement value points are matched by coordinate transformation. Therefore, it is necessary to install the marker 13 in advance so as to satisfy the conditions described above. In addition, it is necessary to perform measurement at a position where the marker 13 satisfying the same condition can be measured. However, in general, the marker 13 cannot always be installed so as to satisfy the same condition, and the necessary number of markers 13 that satisfy the same condition cannot always be measured.

そこで本発明の実施形態２では、マーカ１３の計測結果と計測対象物１４の計測結果を併用して不足するマーカ１３を補完することにより、マーカ１３の個数や設置状態が同条件を満たさない場合や、十分な数のマーカ１３を計測できないような状況においても、実施形態１と同様の効果を発揮するための構成例を説明する。 Therefore, in the second embodiment of the present invention, the number of markers 13 and the installation state do not satisfy the same conditions by supplementing the missing markers 13 by using the measurement results of the markers 13 and the measurement target 14 together. In addition, even in a situation where a sufficient number of markers 13 cannot be measured, a configuration example for exhibiting the same effect as in the first embodiment will be described.

図１４は、本実施形態２に係る計測装置１０の機能ブロック図である。本実施形態２に係る計測装置１０は、実施形態１で説明した構成に加えて、形状座標変換部１１２と形状対応計算部１１３を備える。 FIG. 14 is a functional block diagram of the measuring apparatus 10 according to the second embodiment. The measurement apparatus 10 according to the second embodiment includes a shape coordinate conversion unit 112 and a shape correspondence calculation unit 113 in addition to the configuration described in the first embodiment.

形状座標変換部１１２は、マーカ抽出部１０２が計測情報１２０から分離した計測対象物１４の計測結果に対して、マーカ座標変換部１０５と同様の座標変換を実施する。形状対応計算部１１３は、異なる計測地点において計測した同一の計測点を、マーカ対応計算部１０６と同様に互いに対応付ける。点の座標計算については、形状座標変換部１０８と同様の処理とする。点の対応付けについては、統合後の座標系において、最も距離が近い点同士を対応付ける。座標変換量計算部１０７は、対応点間の２乗距離和を実施形態１の数５で説明した最小２乗和と併用して座標変換量を求める。 The shape coordinate conversion unit 112 performs the same coordinate conversion as the marker coordinate conversion unit 105 on the measurement result of the measurement object 14 separated from the measurement information 120 by the marker extraction unit 102. The shape correspondence calculation unit 113 associates the same measurement points measured at different measurement points with each other in the same manner as the marker correspondence calculation unit 106. The point coordinate calculation is the same as that of the shape coordinate conversion unit 108. Regarding the point association, the points having the closest distance in the coordinate system after integration are associated with each other. The coordinate conversion amount calculation unit 107 obtains the coordinate conversion amount by using the sum of square distances between corresponding points together with the minimum sum of squares described in Equation 5 of the first embodiment.

形状座標変換部１１２と形状対応計算部１１３は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、これらの機能を実装したソフトウェアをＣＰＵなどの演算装置が実行することによって構成することもできる。 The shape coordinate conversion unit 112 and the shape correspondence calculation unit 113 can be configured by using hardware such as a circuit device that realizes these functions, and an arithmetic unit such as a CPU executes software that implements these functions. It can also be configured.

＜実施の形態３＞
実施形態１〜２では、マーカ１３は平面形状であるものとしたが、その他の形状のマーカ１３を用いることもできる。マーカ１３の形状は幾何学的な構造が既知であればよく、平面以外にも線、円柱、円錐、球などの形状を用いることができる。<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, the marker 13 has a planar shape, but other shapes of the marker 13 may be used. The marker 13 only needs to have a known geometric structure, and other than a plane, a shape such as a line, a cylinder, a cone, or a sphere can be used.

図１５は、円柱形状のマーカ１３を例示する図である。円柱形状のマーカ１３を包含する円柱領域を特定する数式は、一般に下記数７のように表される。座標変換量計算部１０７は、数４に代えて数７を用い、数５に代えて数７の各パラメータを最小２乗法により求めればよい。このようにマーカ１３の形状は、マーカを包含する空間領域の幾何学的構造を数式パラメータ化して表すことができるものであればよい。

FIG. 15 is a diagram illustrating a columnar marker 13. A mathematical expression for specifying a cylindrical region including the cylindrical marker 13 is generally expressed as the following formula 7. The coordinate conversion amount calculation unit 107 may use Equation 7 instead of Equation 4, and obtain each parameter of Equation 7 instead of Equation 5 by the least square method. Thus, the shape of the marker 13 may be any shape that can express the geometric structure of the spatial region including the marker as a mathematical parameter.

図１６は、複数の小さなマーカ１６００の集合によって平面形状を代用した例を示す図である。マーカ１３が平面状である場合、十分な数のレーザを照射できるような大きさが必要であるため、広い壁のような領域にしか設置することができず、利用範囲が限定される。そこで、平面状のマーカ１３を配置したと仮定した平面上に小さなマーカ１６００を３つ以上配置し、これらを仮想的にマーカ１３として取り扱うことができる。 FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which a planar shape is substituted by a set of a plurality of small markers 1600. When the marker 13 is planar, it needs to be large enough to irradiate a sufficient number of lasers. Therefore, it can be installed only in a region such as a wide wall, and the range of use is limited. Therefore, it is possible to arrange three or more small markers 1600 on a plane on which the planar marker 13 is assumed to be arranged, and virtually handle them as the markers 13.

例えば、図１６に示す台車のような平坦ではない場所にも、小さなマーカ１６００であれば比較的容易に設置することができる。この場合、マーカ抽出部１０２は、近傍に配置されたマーカ１６００同士を組み合わせて１つのマーカ１３とみなすようにすればよい。さらに、マーカ１６００を設置するのに適した物体が周囲に無い場合には、マーカ１６００を設置した衝立を計測対象空間内に新たに設置してもよい。 For example, a small marker 1600 can be installed relatively easily in a non-flat place such as a cart shown in FIG. In this case, the marker extraction unit 102 may combine the markers 1600 arranged in the vicinity to be regarded as one marker 13. Furthermore, when there is no object suitable for installing the marker 1600 in the surroundings, a partition on which the marker 1600 is installed may be newly installed in the measurement target space.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. The above embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. The configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, another configuration can be added, deleted, or replaced.

上記各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。 Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

１０：計測装置、１３：マーカ、１４：計測対象物、１００：計測部、１０１：計測情報記憶部、１０２：マーカ抽出部、１０３：座標変換量記憶部、１０４：初期変換量入力部、１０５：マーカ座標変換部、１０６：マーカ対応計算部、１０７：座標変換量計算部、１０８：形状座標変換部、１０９：形状統合部、１１０：モデル作成部、１１１：モデル出力部、１１２：形状座標変換部、１１３：形状対応計算部。 10: measurement device, 13: marker, 14: measurement object, 100: measurement unit, 101: measurement information storage unit, 102: marker extraction unit, 103: coordinate conversion amount storage unit, 104: initial conversion amount input unit, 105 : Marker coordinate conversion unit, 106: marker correspondence calculation unit, 107: coordinate conversion amount calculation unit, 108: shape coordinate conversion unit, 109: shape integration unit, 110: model creation unit, 111: model output unit, 112: shape coordinate Conversion unit 113: Shape correspondence calculation unit.

Claims

計測対象空間内に設置されたマーカの位置を計測する計測部と、
前記計測部が前記計測対象空間内の複数の場所において前記マーカの位置を計測して取得した複数の計測データを座標変換することにより、前記複数の計測データを、同じ座標系の下で計測した計測データに変換する座標系変換部と、
を備える計測システムであって、
前記座標系変換部は、
前記計測部による計測結果に基づき、前記計測対象空間内において前記マーカを包含する空間領域を特定する幾何学的パラメータを求め、
前記複数の場所それぞれにおいて取得した前記マーカに対応する前記幾何学的パラメータが前記座標変換後において互いに一致するように、前記座標変換を実施し、
前記計測システムはさらに、
前記座標変換によって得られる、前記複数の場所それぞれにおいて取得した前記複数の計測データを、同じ座標系における１つの計測結果として統合する、形状統合部を備える
ことを特徴とする計測システム。 A measurement unit for measuring the position of the marker installed in the measurement target space;
The measurement unit measures the plurality of measurement data under the same coordinate system by performing coordinate conversion of the plurality of measurement data obtained by measuring the positions of the markers at a plurality of locations in the measurement target space. A coordinate system conversion unit for converting to measurement data;
A measurement system comprising:
The coordinate system converter is
Based on a measurement result by the measurement unit, a geometric parameter for specifying a spatial region including the marker in the measurement target space is obtained,
The coordinate transformation is performed such that the geometric parameters corresponding to the markers acquired at each of the plurality of locations coincide with each other after the coordinate transformation,
The measurement system further includes
A measurement system comprising: a shape integration unit that integrates the plurality of measurement data obtained by the coordinate conversion and acquired at each of the plurality of locations as one measurement result in the same coordinate system.

前記マーカは平面状に形成されており、
前記計測部は、前記マーカの表面上の少なくとも３点の位置を計測し、
前記座標系変換部は、
前記計測部が計測した少なくとも３点の前記表面上の位置を用いて、前記マーカを包含する平面を特定する前記幾何学的パラメータを求め、
前記複数の場所それぞれにおいて取得した前記マーカを包含する前記平面を特定する各前記幾何学的パラメータが前記座標変換後において互いに一致するように、前記座標変換を実施する
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 The marker is formed in a planar shape,
The measurement unit measures at least three positions on the surface of the marker;
The coordinate system converter is
Using the positions on the surface of at least three points measured by the measurement unit, the geometric parameter for specifying a plane including the marker is obtained,
2. The coordinate transformation is performed such that the geometric parameters specifying the plane including the marker acquired at each of the plurality of locations coincide with each other after the coordinate transformation. The described measurement system.

前記計測部は、前記マーカの位置とその他の物体の形状を併せて計測し、
前記計測システムは、前記計測部が取得した前記計測データから前記マーカの座標を抽出するマーカ抽出部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 The measurement unit measures the position of the marker and the shape of other objects together,
The measurement system according to claim 1, further comprising: a marker extraction unit that extracts coordinates of the marker from the measurement data acquired by the measurement unit.

前記計測システムは、
前記座標系変換部が実施する座標変換に合わせて、前記計測部が前記複数の場所においてそれぞれ計測した前記物体の形状を座標変換する形状座標変換部を備え、
前記形状統合部は、
前記形状座標変換部が取得した前記複数の場所における前記座標変換後の前記物体の形状を統合する
ことを特徴とする請求項３記載の計測システム。 The measurement system includes:
In accordance with the coordinate conversion performed by the coordinate system conversion unit, the measurement unit includes a shape coordinate conversion unit that performs coordinate conversion of the shape of the object measured at each of the plurality of locations,
The shape integration unit is
The measurement system according to claim 3, wherein the shape of the object after the coordinate conversion at the plurality of locations acquired by the shape coordinate conversion unit is integrated.

前記計測システムは、
前記形状統合部が取得した前記統合後の前記物体の形状を用いて可視モデルを作成するモデル作成部を備える
ことを特徴とする請求項４記載の計測システム。 The measurement system includes:
The measurement system according to claim 4, further comprising a model creation unit that creates a visible model using the shape of the object after the integration acquired by the shape integration unit.

前記計測システムは、
前記複数の場所において前記計測部がそれぞれ計測した前記マーカの位置を相互に対応付けるマーカ対応計算部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 The measurement system includes:
The measurement system according to claim 1, further comprising: a marker correspondence calculation unit that associates the positions of the markers respectively measured by the measurement unit at the plurality of locations.

前記計測システムは、
前記座標系変換部が実施する座標変換に合わせて、前記計測データが記述する前記マーカの座標を変換するマーカ座標変換部を備え、
前記マーカ座標変換部は、
前記マーカ対応計算部が相互に対応付けた前記マーカの位置をそれぞれ座標変換し、前記座標系変換部は、
前記幾何学的パラメータに加えて、前記マーカ座標変換部が変換した前記マーカの座標が前記座標変換後において互いに一致するように、前記座標変換を実施する
ことを特徴とする請求項６記載の計測システム。 The measurement system includes:
In accordance with the coordinate conversion performed by the coordinate system conversion unit, a marker coordinate conversion unit that converts the coordinates of the marker described by the measurement data,
The marker coordinate converter is
The marker correspondence calculation unit performs coordinate conversion on the positions of the markers associated with each other, and the coordinate system conversion unit includes:
7. The measurement according to claim 6, wherein the coordinate transformation is performed such that, in addition to the geometric parameter, the coordinates of the marker transformed by the marker coordinate transformation unit coincide with each other after the coordinate transformation. system.

前記計測システムは、
前記座標系変換部が前記座標変換を実施する際の初期変換量を入力する初期変換量入力部を備え、
前記座標系変換部は、
前記初期変換量入力部が受け取った前記初期変換量を前記座標変換の初期値として前記座標変換を実施し、
前記複数の場所それぞれにおいて取得した前記マーカに対応する前記幾何学的パラメータが前記座標変換後において互いに一致するまで、前記初期変換量を更新しながら前記座標変換を繰り返し実施する
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 The measurement system includes:
An initial conversion amount input unit for inputting an initial conversion amount when the coordinate system conversion unit performs the coordinate conversion;
The coordinate system converter is
The initial conversion amount received by the initial conversion amount input unit is used as the initial value of the coordinate conversion to perform the coordinate conversion,
The coordinate transformation is repeatedly performed while updating the initial transformation amount until the geometric parameters corresponding to the markers acquired at each of the plurality of locations coincide with each other after the coordinate transformation. Item 1. The measurement system according to Item 1.

前記初期変換量入力部は、
ＧＰＳまたは電子コンパスを用いて前記複数の場所の座標を前記初期変換量として用いることにより、前記座標系変換部による座標変換後の前記幾何学的パラメータが前記複数の場所それぞれについて互いに一致するような前記初期変換量を自動設定する
ことを特徴とする請求項８記載の計測システム。 The initial conversion amount input unit includes:
By using the coordinates of the plurality of places as the initial conversion amount using a GPS or an electronic compass, the geometric parameters after the coordinate conversion by the coordinate system conversion unit match each other for each of the plurality of places. The measurement system according to claim 8, wherein the initial conversion amount is automatically set.

前記計測システムは、
前記計測部が前記複数の場所においてそれぞれ計測した前記物体の形状を互いに対応付ける形状対応計算部を備える
ことを特徴とする請求項３記載の計測システム。 The measurement system includes:
The measurement system according to claim 3, further comprising a shape correspondence calculation unit that associates the shapes of the objects measured by the measurement unit at the plurality of locations.

前記計測システムは、
前記座標系変換部が実施する座標変換に合わせて、前記計測データが記述する前記物体の形状を変換する形状座標変換部を備え、
前記形状座標変換部は、
前記形状対応計算部が相互に対応付けた前記物体の形状をそれぞれ座標変換し、
前記座標系変換部は、
前記幾何学的パラメータに加えて、前記形状座標変換部が変換した前記物体の形状が前記座標変換後において互いに一致するように、前記座標変換を実施する
ことを特徴とする請求項１０記載の計測システム。 The measurement system includes:
In accordance with the coordinate conversion performed by the coordinate system conversion unit, a shape coordinate conversion unit that converts the shape of the object described by the measurement data,
The shape coordinate converter is
Each of the shape correspondence calculation units coordinate-transforms the shapes of the objects associated with each other,
The coordinate system converter is
The measurement according to claim 10, wherein the coordinate transformation is performed in addition to the geometric parameter so that the shapes of the objects transformed by the shape coordinate transformation unit coincide with each other after the coordinate transformation. system.

前記マーカのうち少なくともいずれかは、円柱形状、円錐形状、または球状である
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 The measurement system according to claim 1, wherein at least one of the markers has a cylindrical shape, a conical shape, or a spherical shape.

前記マーカは点状に形成され、複数の前記マーカの集合によって幾何学的形状を表すように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 The marker is formed in a point-like, the measurement system according to claim 1, characterized in that it is arranged to represent the geometry of a set of a plurality of the markers.

前記計測対象空間内には、それぞれ異なる形状を有する複数種類の前記マーカが配置されており、
前記計測システムは、前記マーカの種類を推定するマーカ推定部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の計測システム。 In the measurement target space, a plurality of types of the markers having different shapes are arranged,
The measurement system according to claim 1, further comprising a marker estimation unit that estimates a type of the marker.

計測対象空間内に設置されたマーカの位置を計測する計測ステップ、
前記計測ステップで前記計測対象空間内の複数の場所において前記マーカの位置を計測することにより取得した複数の計測データを座標変換することにより、同じ座標系の下で計測した計測データにそれぞれ変換する座標系変換ステップ、
を有する計測方法であって、
前記座標系変換ステップでは、
前記計測ステップにおける計測結果に基づき、前記計測対象空間内において前記マーカを包含する空間領域を特定する幾何学的パラメータを求め、
前記複数の場所それぞれにおいて取得した前記マーカに対応する前記幾何学的パラメータが前記座標変換後において互いに一致するように、前記座標変換を実施し、
前記計測方法はさらに、
前記座標変換によって得られる、前記複数の場所それぞれにおいて取得した前記複数の計測データを、同じ座標系における１つの計測結果として統合する、形状統合ステップを有する
ことを特徴とする計測方法。 A measurement step for measuring the position of the marker installed in the measurement target space;
A plurality of measurement data acquired by measuring the positions of the markers at a plurality of locations in the measurement target space in the measurement step are converted into measurement data measured under the same coordinate system, respectively. Coordinate system conversion step,
A measuring method comprising:
In the coordinate system conversion step,
Based on the measurement result in the measurement step, a geometric parameter for specifying a spatial region including the marker in the measurement target space is obtained,
The coordinate transformation is performed such that the geometric parameters corresponding to the markers acquired at each of the plurality of locations coincide with each other after the coordinate transformation,
The measurement method further includes
A measurement method comprising a shape integration step of integrating the plurality of measurement data obtained by the coordinate conversion and acquired at each of the plurality of locations as one measurement result in the same coordinate system.