JP6692320B2 - 設備状態検出装置およびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、例えば、電柱や信号柱等のポール、電線や電話線等のケーブル等の、主として屋外に設置された管理対象となる設備の状態を検出するための設備状態検出装置およびプログラムに関する。

従来、屋外に設置された管理対象となる設備については、当該設備の設置位置を示す位置情報、当該設備の属性情報、当該設備に関連する他の設備に関する情報などを含む設備管理データを、設備管理データベースに格納して管理している。しかし、設備管理データは手作業により更新されるため、設備の位置情報が不正確だったり、設備の更新時に情報の入力忘れなどのヒューマンエラーにより設置当時のまま更新がなされないことが多い。このため、実際の設備の状態を正確に反映しているとは言えなかった。

一方、検査車両に３次元レーザスキャナ（３Ｄレーザ測量機）、カメラ、ＧＰＳ、ＩＭＵ（慣性計測装置）、およびオドメータ（走行距離計）を搭載し、路上を走行しながら周囲の建物、道路、橋梁などを含む屋外構造物の３次元測量を網羅的に行い、当該屋外構造物の表面上の多数の点の３次元座標を収集することにより、屋外構造物の３次元形状を把握するモービルマッピングシステム（Mobile Mapping System：MMS）が知られている（例えば非特許文献１を参照）。このシステムは、屋外構造物の表面に当てるレーザ光により、その照射された地点の絶対的な３次元座標を点群データ（以下、点群データ）として取得するものであり、照射点が多いほど、精密な３次元形状を再現することができる。

また、既存の設備管理データベースが存在する場合には、その設備管理データとMMSによる点群データとを連係させることで、点群データを容易に３次元オブジェクトに変換し、この３次元オブジェクトより設備の状態を検出する方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１５−０７８８４９号公報

"三菱モービルマッピングシステム 高精度ＧＰＳ移動計測装置"、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２５年７月、三菱電機株式会社、［平成２５年９月２４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mitsubishielectric.co.jp/mms/＞

ところが、MMSは検査車両から屋外構造物に対しレーザスキャンを行って点群データを取得するため、検査車両側から見て屋外構造物の裏側となる面の点群データを取得することができない。点群データのみで屋外構造物を表現しようとすると、全周の点群データが必要となるため、複数地点から数回に渡りレーザスキャンを行う必要がある。また、点群データにより当該屋外構造物の状態を判定する場合、実際の屋外構造物における状態を比較・確認する必要がある。しかし、点群データによるモデルでは、位置座標が情報として付与されるのみで、設備の目視確認を行うことができない。

一方、カメラを用いて屋外構造物を撮影して画像を得、この画像により屋外構造物の状態を目視確認することも可能である。しかし、画像は位置座標を持たないため、上記点群データと屋外構造物を撮影した画像とを比較・確認する場合は作業者の熟練度が要求される。

また、当該屋外構造物を管理するデータベースが既に存在する場合、その設備管理データと点群データから生成した３次元モデルとの間の位置座標のずれ量がどの程度存在するかを、作業者が把握する必要がある。しかし、この場合も画像は位置座標を持たないため、位置ずれ量を把握するには作業者の熟練度が要求される。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、作業者の熟練を必要とすることなく、三次元モデルと実際の設備の状態とを簡単かつ正確に比較・確認できるようにした設備状態検出装置およびプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の態様は、管理対象の設備の状態を検出する設備状態検出装置であって、計測部から管理対象の設備の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、前記取得された３次元点群データに基づいて、前記管理対象の設備の３次元形状を表す３次元オブジェクトと当該３次元オブジェクトの座標情報とを含む３次元モデルデータを生成する。そして、前記管理対象の設備が立設物を含む場合に、前記生成された３次元モデルデータをもとに前記立設物の太さ、傾斜角およびたわみの少なくとも１つを検出すると共に、撮像部から前記管理対象の設備を撮像して得た画像データとその撮像位置情報を取得し、前記生成された３次元モデルデータと前記取得された画像データとを前記座標情報および撮像位置情報をもとに合成した３次元合成データを生成し、前記検出された立設物の太さ、傾斜角およびたわみの少なくとも１つを表す情報を、前記３次元合成データに重畳するようにしたものである。

従ってこの発明の第１の態様によれば、設備の点群データをもとに設備の３次元モデルデータが生成され、この３次元モデルデータが、上記設備をカメラにより撮像して得た画像データに、それぞれの位置を合わせて重畳される。このため、上記３次元重畳画像データにより、作業者は熟練を要することなく、３次元モデルデータと実際の設備の状態とを簡単かつ正確に比較し確認することが可能となる。
さらに、３次元モデルデータをもとに立設物の太さ、傾斜角およびたわみの少なくとも１つが検出され、その検出結果が３次元合成データに重畳される。このため、作業者は３次元合成データを見ながら、同時に立設物の太さ、傾斜角およびたわみの少なくとも１つを確認することができる。よって、作業者は立設物の構造を、現地に向かうことなく把握することが可能となり、これにより設備の点検計画および改修計画を容易に立案することが可能となる。

この発明の第２の態様は、管理対象の設備の状態を検出する設備状態検出装置であって、計測部から管理対象の設備の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、前記取得された３次元点群データに基づいて、前記管理対象の設備の３次元形状を表す３次元オブジェクトと当該３次元オブジェクトの座標情報とを含む３次元モデルデータを生成する。そして、前記管理対象の設備が複数の立設物と当該各立設物間に懸架されたケーブルとを含む場合に、前記生成された３次元モデルデータをもとに前記ケーブルの地表からの高さを検出すると共に、撮像部から前記管理対象の設備を撮像して得た画像データとその撮像位置情報を取得し、前記生成された３次元モデルデータと前記取得された画像データとを前記座標情報および撮像位置情報をもとに合成した３次元合成データを生成し、前記検出されたケーブルの地表からの高さを表す情報を、前記３次元合成データに重畳するようにしたものである。

従ってこの発明の第２の態様によれば、設備の点群データをもとに設備の３次元モデルデータが生成され、この３次元モデルデータが、上記設備をカメラにより撮像して得た画像データに、それぞれの位置を合わせて重畳される。このため、上記３次元重畳画像データにより、作業者は熟練を要することなく、３次元モデルデータと実際の設備の状態とを簡単かつ正確に比較し確認することが可能となる。
さらに、３次元モデルデータをもとに立設物間に懸架されたケーブルの地表からの高さが検出され、その検出結果が３次元合成データに重畳される。このため、作業者は３次元合成データを見ながら、同時に立設物間に懸架されたケーブルの地表からの高さを確認することができ、これによりケーブルの種類を識別することが可能となる。

この発明の第３の態様は、前記ケーブルの地表からの高さを検出する際に、前記ケーブルの地表からの高さの検出結果に基づいて前記ケーブルの種類を判別し、この判別された前記ケーブルの種類を表す情報を前記３次元合成データに重畳する処理をさらに行うようにしたものである。

従ってこの発明の第３の態様によれば、複数種類のケーブルが電柱に懸架されている場合に、作業者は３次元合成データを見ながら、同時にケーブルの種類についても確認することが可能となる。

この発明の第４の態様は、管理対象の設備の状態を検出する設備状態検出装置であって、計測部から管理対象の設備の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、前記取得された３次元点群データに基づいて、前記管理対象の設備の３次元形状を表す３次元オブジェクトと当該３次元オブジェクトの座標情報とを含む３次元モデルデータを生成する。そして、データベースから当該データベースで管理されている前記管理対象の設備に関する設備位置情報を取得して、前記取得された設備位置情報と前記生成された３次元モデルデータに含まれる座標情報との間の位置ずれ量を算出し、撮像部から前記管理対象の設備を撮像して得た画像データとその撮像位置情報を取得し、前記生成された３次元モデルデータと前記取得された画像データとを、前記座標情報および撮像位置情報をもとに合成した３次元合成データを生成し、前記算出された位置ずれ量を表す情報を前記３次元合成データに重畳するようにしたものである。

従ってこの発明の第４の態様によれば、設備の点群データをもとに設備の３次元モデルデータが生成され、この３次元モデルデータが、上記設備をカメラにより撮像して得た画像データに、それぞれの位置を合わせて重畳される。このため、上記３次元重畳画像データにより、作業者は熟練を要することなく、３次元モデルデータと実際の設備の状態とを簡単かつ正確に比較し確認することが可能となる。
さらに、データベースに事前に記憶された設備管理データと、点群データをもとに生成した設備の３次元モデルデータとの間の位置座標のずれ量がどの程度存在するかを、作業者が熟練を必要とすることなく容易に把握することが可能となる。

この発明の第５の態様は、前記位置ずれ量を算出する際に、前記算出された位置ずれ量に基づいて、前記データベースで管理されている設備位置情報を更新する処理をさらに行うようにしたものである。

従ってこの発明の第５の態様によれば、データベースに記憶された設備管理データが３次元モデルデータに含まれる位置座標との位置ずれをもとに更新されるので、データベースに記憶された設備管理データの精度を高めることができる。

この発明によれば、作業者の熟練を必要とすることなく、三次元モデルと実際の設備の状態とを簡単かつ正確に比較・確認できるようにした設備状態検出装置およびプログラムを提供することができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る設備状態検出方法を実施するためのシステムの概略構成図である。 図２は、この発明の一実施形態に係る設備状態検出方法を実施するための検出装置の詳細な構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示した検出装置による設備状態検出処理の手順と内容を示すフローチャートである。 図４は、図３に示した処理手順のうちポール・樹木の検出処理の手順と内容を示すフローチャートである。 図５は、図３に示した処理手順のうちケーブルの検出処理の手順と内容を示すフローチャートである。 図６は、図３に示した処理手順のうち位置ずれ量算出処理の手順と内容を示すフローチャートである。 図７は、図３に示した処理手順のうちカメラ画像重畳処理の手順と内容を示すフローチャートである。 図８は、図７に示したカメラ画像重畳処理の一例を示す図である。

以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
（構成）
図１は、この発明の一実施形態に係る設備状態検出方法を実施するための検出装置の概略構成図である。
この検出装置は、検査車両ＭＢに搭載されるもので、計測部としての３次元のレーザスキャナ１と、撮像部としてのカメラ２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機３と、慣性計測装置としてのＩＭＵ４と、走行距離計としてのオドメータ５と、記憶媒体１０と、演算装置１１とを備えている。

検出装置は、検査車両ＭＢの走行中に、３次元のレーザスキャナ１、カメラ２、ＧＰＳ受信機３、ＩＭＵ４およびオドメータ５により周囲の３次元測量を行い、これにより得られた各データを点群データ保存装置としての記憶媒体１０に記憶する。

なお、記憶媒体１０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、管理対象エリアの地図データが事前に記憶されている。またカメラ２としては、パン・チルト機構により撮像方向を任意に可変可能で、かつズーム機能により撮像範囲を可変なカメラが使用される。

図２は、この発明の一実施形態に係る設備状態検出方法を実現するための検出装置の詳細な構成を示すブロック図である。
ＧＰＳ受信機３は、図示しない複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信して検査車両ＭＢの位置座標（緯度経度）を算出する。

３次元のレーザスキャナ１は、上記ＧＰＳ受信機３により算出された位置座標と連動して、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃやケーブル７、クロージャ８などの設備（屋外構造物）、または樹木９などの自然物の、表面上の複数点の位置座標データ、つまり上記ＧＰＳ受信機３により検出された位置座標を反映した３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置座標データを取得する。取得された３次元の位置座標データは、点群データＰＤとして計測時刻を表す情報と関連付けられて記憶媒体１０に記憶される。

カメラ２は、上記屋外構造物または自然物を含む領域を撮影する。この撮影により得られた画像データＶＤは、撮影時刻と、上記ＧＰＳ受信機３により検出された位置座標と関連付けられて記憶媒体１０に記憶される。なお、上記ＩＭＵ４およびオドメータ５からそれぞれ出力された検査車両ＭＢの加速度データおよび検査車両ＭＢの走行距離データも、計測時刻および上記位置座標と関連付けられて記憶媒体１０に記憶される。

演算装置１１は、中央処理ユニット（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、プログラムメモリ、演算用メモリおよび既存データベース（既存ＤＢ）１５を備える。既存ＤＢ１５には、管理対象となる外部構造物および自然物の設置位置座標（緯度経度）を示す設備位置データＡＤが事前に格納されている。この設備位置データＡＤは、例えば管理者により手操作で入力設定される。

なお、既存ＤＢ１５は、演算装置１１内に設けずに記憶媒体１０に設けてもよく、さらには検出装置以外のクラウドサーバやローカルサーバ等に設けてもよい。この場合検出装置は、通信部により、クラウドサーバやローカルサーバの既存ＤＢ１５から通信ネットワークを介して屋外構造物および自然物の設備位置データＡＤを取得する。

演算装置１１は、本実施形態を実施するために必要な処理機能として、抽出処理部１２と、ＧＩＳ（Geographic Information System）部１３と、演算部１４と、カメラ画像重畳部１６とを備えている。これらの機能部およびこれらの機能部が持つ後述する各処理部は、いずれもプログラムメモリに格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。

抽出処理部１２は、３Ｄモデル抽出部１２１と、太さ・傾斜角・たわみ算出部１２２と、ケーブル地上高算出部１２３とを有している。３Ｄモデル抽出部１２１は、上記記憶媒体１０から３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置座標により表される点群データＰＤを読み込んで、当該点群データを３次元オブジェクトに変換し、３ＤモデルデータＭＤを生成する。この３Ｄモデルデータには上記３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置座標データが含まれる。

太さ・傾斜角・たわみ算出部１２２は、上記作成された３ＤモデルデータＭＤに含まれる３次元位置座標データをもとに、立設物である電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃおよび樹木９の構造を示すパラメータ情報である、太さ、傾斜角およびたわみを算出する。

ケーブル地上高算出部１２３は、上記作成された３ＤモデルデータＭＤに含まれる３次元位置座標データをもとに、ケーブル７の構造を示すパラメータ情報である最低地上高を算出する。

ＧＩＳ部１３は、上記記憶媒体１０から地図データを読み込み、上記３Ｄモデル抽出部１２１により生成された３ＤモデルデータＭＤを、当該３Ｄモデルデータに含まれる３次元位置座標データをもとに上記地図データ上に重畳することにより、３次元地図データを作成する。

演算部１４は、位置ずれ量算出部１４１を有している。位置ずれ量算出部１４１は、既存ＤＢ１５から屋外構造物および自然物の設置位置座標（緯度経度）を示す設備位置データＡＤを読み込み、当該設備位置データＡＤと、上記３Ｄモデル抽出部１２１により生成された３ＤモデルデータＭＤに含まれる３次元位置座標データとの間の位置ずれ量を算出するもので、位置ずれ量データＤＤを出力する。また位置ずれ量算出部１４１は、上記算出された位置ずれ量をもとに、既存ＤＢ１５に格納されている屋外構造物および自然物の設備位置データを更新する機能も有する。

カメラ画像重畳部１６は、画像データＶＤと３ＤモデルデータＭＤとを合成して３Ｄ合成データを生成するもので、第１の重畳部１６１と、第２の重畳部１６２とを備える。第１の重畳部１６１は、上記カメラ２により撮影された屋外構造物および自然物を含む領域の画像データＶＤを、カメラ２の撮影位置を示す位置情報と関連付けて記憶媒体１０から読み込む。またそれと共に、上記３Ｄモデル抽出部１２１により生成された３ＤモデルデータＭＤを抽出処理部１２から取り込む。そして、上記画像データＶＤに上記３ＤモデルデータＭＤをそれぞれの位置座標を合わせて重畳して、３Ｄ重畳画像データを生成する。

このとき、上記画像データＶＤは２次元データであるため、上記カメラ２の撮影位置座標を示す情報（ＧＰＳ受信機３により検出された位置座標）をもとに画像データＶＤの各画素の３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）位置座標を求めておき、この各画素の３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）位置座標と上記３ＤモデルデータＭＤに含まれる３次元位置座標とを照合することにより上記重畳処理を行う。

第２の重畳部１６２は、上記第１の重畳部１６１により生成された３Ｄ重畳画像データに、上記抽出処理部１２の太さ・傾斜角・たわみ算出部１２２により算出された、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃおよび樹木９の構造を示すパラメータ情報、およびケーブル７の構造を示すパラメータ情報を、当該電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ、樹木９およびケーブル７の３Ｄオブジェクトに対応付けて、例えば吹き出しのような形態で重畳する。また第２の重畳部１６２は、上記３Ｄ重畳画像データに、上記演算部１４の位置ずれ量算出部１４１により算出された位置ずれ量データＤＤを、例えば吹き出しのような形態で重畳する。

（動作）
次に、以上のように構成された検出装置の動作を説明する。
（１）動作の概要
図３は、本実施形態における設備状態検出方法を実行する演算装置１１の処理手順の概要を示すフローチャートである。
検出装置は、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ（以後ポールと称する）および樹木９の３Ｄモデル化とその構造を示すパラメータ情報の算出を行う処理（ステップＳ１）と、ケーブル７の３Ｄモデル化とその構造を示すパラメータ情報の算出を行う処理（ステップＳ２）と、３ＤモデルデータＭＤを地図データに重畳する処理（ステップＳ３）と、既存ＤＢ１５の設備位置データＡＤと３Ｄモデルデータとの間の位置ずれ量を算出する処理（ステップＳ４）と、カメラ画像データＶＤに３Ｄモデルデータを重畳する処理（ステップＳ５）を、順次実行する。

（２）ポールおよび樹木９の３Ｄモデル化およびパラメータ情報の算出
演算装置１１は、ポールおよび樹木９の３Ｄモデル化とパラメータ情報を算出する処理を、抽出処理部１２により以下のように実行する。図４はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。

すなわち、演算装置１１の抽出処理部１２は、３Ｄモデル抽出部１２１の制御の下、ステップＳ１１により記憶媒体１０から点群データＰＤを読み込む。この点群データＰＤは、ＧＰＳ受信機３により検出された位置座標と連動する３次元のレーザスキャナ１により取得されたもので、それぞれの点は３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標により表される。

次に３Ｄモデル抽出部１２１は、ステップＳ１２において、上記点群データをその取得時刻をもとにレーザスキャナ１の走査線ごとにクラスタ化してスキャンラインを生成する。スキャンラインを生成する理由は、点群データをそのまま取り扱う場合に比べて処理時間の短縮化が期待できるからである。

続いて３Ｄモデル抽出部１２１は、ステップＳ１３において、上記生成された全てのスキャンラインから、レーザが照射された設備の形状を推測して、推測した形状からポール状の物体を選別する。そして、ステップＳ１４において、同一高度の点群をもとに円を作成してポールおよび樹木９の候補を絞る。次にステップＳ１５において、上記ポールおよび樹木９の候補に対して鉛直方向に円を重ね、さらにステップＳ１６において、上記重ねた円の中心を連結して不自然な形状の候補を除外する。そして、残ったポールおよび樹木９の候補についてその外形上の特徴を表す３次元オブジェクトをそれぞれ生成し、この３Ｄオブジェクトをポールおよび樹木９の３ＤモデルデータＭＤとして出力する。なお、上記３Ｄオブジェクトには、それぞれ対応する点群データの位置座標が付与される。

また、演算装置１１の抽出処理部１２は、太さ・傾斜角・たわみ算出部１２２の制御の下で、ステップＳ１７において、上記３Ｄモデル抽出部１２１により生成されたポールおよび樹木９の３ＤモデルデータＭＤに含まれる位置座標をもとに、ポールおよび樹木９の太さ、傾斜角およびたわみをそれぞれ算出する。

例えば、上記ポールおよび樹木９ごとにその３Ｄオブジェクトを構成する円の中心を通る水平線の長さから、ポールおよび樹木９の太さを算出する。また、上記ポールおよび樹木９ごとにその３Ｄオブジェクトの最下点から鉛直上方に伸ばした垂線と、最下点から任意の高さまでの中心点を結んだ鉛直上方の中心線とがなす角度を算出し、算出された角度をポールおよび樹木９の傾斜角とする。さらに、上記算出された傾斜角を有する直線と上記３Ｄオブジェクトを構成する円の中心点との間の距離を算出し、算出された距離をポールおよび樹木９のたわみとする。

抽出処理部１２は、ステップＳ１８において、上記生成されたポールおよび樹木９の３Ｄオブジェクトを含む３ＤモデルデータＭＤと、上記算出されたポールおよび樹木９の位置、太さ、傾斜角およびたわみからなるパラメータ情報を、ＧＩＳ部１３およびカメラ画像重畳部１６へ出力する。またそれと共に、上記ポールおよび樹木９のパラメータ情報を、演算部１４へ出力する。

（３）ケーブル７の３Ｄモデル化およびパラメータ情報の算出
演算装置１１は、ケーブル７の３Ｄモデル化とその構造を示すパラメータ情報を算出する処理を、抽出処理部１２により以下のように実行する。図５は、その処理手順と処理内容を示すフローチャートである。

すなわち、演算装置１１の抽出処理部１２は、３Ｄモデル抽出部１２１の制御の下、先ずステップＳ２１により記憶媒体１０から点群データＰＤを読み込む。続いてステップＳ２２において、予め定義された処理領域フラグをもとに、ケーブル７が道路に平行する「電柱区間：０」にあるか、或いは道路を横断する「道路領域：１」にあるかを判定する。そして、その判定結果に従い、「電柱区間」と「道路領域」のそれぞれに応じて、ケーブルの３Ｄモデル化とケーブル地上高の算出を行う。

先ずケーブル７が「電柱区間」にあると判定された場合、３Ｄモデル抽出部１２１は、ステップ２３において、上記ポールおよび樹木９の３ＤモデルデータＭＤから電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃの３Ｄオブジェクトを選択し、選択された電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃの３Ｄオブジェクト間に位置する懸垂線状の点群データを抽出する。続いてステップＳ２４において、上記抽出された懸垂線状の点群データのうち、端部が電柱に届いていない点群データや地表に対し平行していない点群データなどの、ケーブル７を表す点群データとして不自然な点群データを除外する。そして、残った懸垂線状の点群データを連結することで、電柱間のケーブル（懸垂線）７の３Ｄオブジェクトを生成する。

一方、上記ステップＳ２２によりケーブル７が「道路領域」にあると判定された場合、３Ｄモデル抽出部１２１は、ステップ２５において、上記ポールおよび樹木９の３Ｄオブジェクトから、道路の鉛直上方に位置する懸垂線状の点群データを抽出する。続いてステップＳ２６において、地表に対し平行していない点群データや地表に近い位置にある（ケーブルとして高さが低すぎる）など、ケーブル７を表す点群データとして不自然な点群データを除外する。そして、残った懸垂線状の点群データを連結することで、道路を横断するケーブル（懸垂線）７に対応する３Ｄオブジェクトを生成する。

次に抽出処理部１２は、ステップＳ２７において、ケーブル地上高算出部１２３の制御の下、上記生成されたケーブル７に対応する３Ｄオブジェクトをもとに、ケーブル７の最低地上高を算出する。例えば、上記ケーブル７に対応する３次元オブジェクトの位置座標から、ケーブル７の最下点と地表面との間の差を算出し、算出された値をケーブル７の最低地上高とする。

上記算出された最低地上高の値により、ケーブル７の種類が「電線」であるのか、或いは「電話線」であるのかを分類することが可能となる。このケーブル７の分類は、後述する３Ｄ重畳画像に表示される最低地上高の値をもとに作業者が行ってもよいが、ケーブル地上高算出部１２３において行ってその結果をパラメータ情報に含めて３Ｄ重畳画像に表示するようにしてもよい。

抽出処理部１２は、ステップＳ２８において、上記生成されたケーブル７の３Ｄオブジェクトを含む３ＤモデルデータＭＤと、上記算出されたケーブル７の最低地上高を含むパラメータ情報を、ＧＩＳ部１３およびカメラ画像重畳部１６へそれぞれ出力する。

（４）３Ｄ地図データの作成
ＧＩＳ部１３は、上記記憶媒体１０から地図データを読み込み、上記３Ｄモデル抽出部１２１により生成された３ＤモデルデータＭＤを上記地図データに、それぞれの位置座標を一致させた上で重畳させることにより、３Ｄ地図データを作成する。

（５）位置ずれ量の算出
演算装置１１は、演算部１４の位置ずれ量算出部１４１により、既存ＤＢ１５に記憶された設備位置データＡＤと、上記抽出処理部１２の３Ｄモデル抽出部１２１により生成されたポールおよび樹木９の３Ｄオブジェクトとの間の、位置ずれ量を以下のように算出する。図６はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。

すなわち、位置ずれ量算出部１４１は、先ずステップＳ４１において、上記既存ＤＢ１５から上記設備位置データＡＤを読み込むと共に、上記抽出処理部１２から３ＤモデルデータＭＤを取得する。そして、ステップＳ４２において、上記３ＤモデルデータＭＤの位置座標系と、上記設備位置データＡＤの位置座標系とが一致するか否かを判定し、一致しない場合は合致させる。

例えば、位置情報の座標系には「旧日本測地系」および「世界測地系」がある。そこで、上記３ＤモデルデータＭＤおよび既存ＤＢ１５の設備位置データＡＤの各々の数値から測地系を判定し、この判定の結果３ＤモデルデータＭＤおよび設備位置データＡＤの位置座標系が一致するか否かを判定する。この判定の結果、一致しない場合には、両方の位置座標系を一致させる。例えば、３ＤモデルデータＭＤおよび設備位置データＡＤの位置座標系を「世界測地系」に統一させる。このようにすることで、例えば既存ＤＢ１５の設備位置データＡＤの座標系に「旧日本測地系」が使用されていても、この座標系を３ＤモデルデータＭＤの「世界測地系」に合致させることができる。

位置ずれ量算出部１４１は、次にステップＳ４３において、上記位置座標系が統一された後の３ＤモデルデータＭＤと設備位置データＡＤとの間の位置座標のずれ量を算出し、算出された位置座標のずれ量を表すデータＤＤをカメラ画像重畳部１６へ出力する。

（５）カメラ画像への３Ｄモデルデータの重畳
演算装置１１は、カメラ画像重畳部１６の制御の下で、上記抽出処理部１２により生成された、ポール、樹木９およびケーブル７を含む設備の３ＤモデルデータＭＤを、カメラ２により撮影された画像データＶＤに重畳させる処理を、以下のように実行する。図７はその処理手順と処理内容を示すフローチャート、図８は処理の一例を示す図である。

すなわち、カメラ画像重畳部１６は、先ずステップＳ５１において、上記抽出処理部１２から３ＤモデルデータＭＤおよびパラメータ情報を取得する。またステップＳ５２において、上記演算部１４から位置ずれ量データＤＤを取得する。続いてステップＳ５３において、カメラ２により設備を撮影して得た画像データＶＤを記憶媒体１０から読み込む。またそれと共にステップＳ５４において、上記画像データＶＤを撮影したときのカメラ２の位置座標データＣＤを記憶媒体１０から読み込む。

カメラ画像重畳部１６は、次にステップＳ５５において、上記画像データＶＤに上記３Ｄモデルデータを重畳する。このとき、上記画像データＶＤは２次元データであるため、上記カメラ２の位置座標データＣＤをもとに画像データＶＤの各画素の３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）位置座標を算出する。そして、この各画素の３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）位置座標と、上記３ＤモデルデータＭＤに含まれる各３Ｄオブジェクトの３次元位置座標とを照合することにより、上記重畳を行う。

カメラ画像重畳部１６は、次にステップＳ５６において、上記重畳処理により生成された３Ｄ重畳画像データＭＶＤに、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃおよび樹木９の構造を示すパラメータ情報とケーブルの構造を示すパラメータ情報を、対応する３Ｄオブジェクトの位置に対応付けて、例えば吹き出し１７のような形態で重畳する。さらにカメラ画像重畳部１６は、ステップＳ５７において、上記３Ｄ重畳画像データＭＶＤに上記位置ずれ量データＤＤを吹き出し１８のような形態で重畳する。図８では電柱６Ａについて、そのパラメータ情報および位置ずれ量データを表示した場合を例示している。

上記一連の重畳処理が終了するとカメラ画像重畳部１６は、ステップＳ５８において、上記生成された３Ｄ重畳画像データＭＶＤを演算装置１１内のメモリまたは上記記憶媒体１０に保存すると共に、図示しない表示デバイスへ出力し表示させる。

なお、演算部１４の位置ずれ量算出部１４１は、上記算出された位置ずれ量をもとに、既存ＤＢ１５に格納されている対応する設備の設備位置データを更新する。

（効果）
以上詳述したように一実施形態によれば、レーザスキャンにより取得した設備の点群データをもとに設備の３ＤモデルデータＭＤを生成し、この３ＤモデルデータＭＤをもとに、ポールおよび樹木９の太さ、傾斜角およびたわみと、ケーブルの最低地上高を算出している。このため、設備の全周に亘って点群データを検出することなく、容易に設備のパラメータ情報を得ることができる。しかも、３ＤモデルデータＭＤを生成する際に、点群データをその取得時刻をもとにレーザスキャナ１の走査線ごとにクラスタ化してスキャンラインを生成するようにしている。このため、点群データをそのまま取り扱う場合に比べて処理時間の短縮を図ることができる。

また、上記３ＤモデルデータＭＤを、カメラ２により撮影された画像データＶＤ上にそれぞれの位置座標を合わせて重畳したことで、作業者は熟練を要することなく、３ＤモデルデータＭＤと実際の設備の状態とを簡単かつ正確に比較し確認することができる。さらに、上記３Ｄ重畳画像データＭＶＤに、上記算出されたパラメータ情報を重ねて表示したことで、作業者は３Ｄ重畳画像データＭＶＤを見ながらその同一画面上で設備の構造を示すパラメータ情報を確認することができる。従って、作業者は、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃなどのポールや樹木９の位置、太さ、傾斜角およびたわみと、ケーブルの各構造を、現地に向かうことなく把握することが可能となる。例えば、一定期間の間隔で測定された傾斜角の変化から、ポールの傾斜角の経年変化を容易に把握することが可能となる。これにより、設備の点検計画および改修計画を容易に立案することが可能となる。

加えて、設備に関する情報を管理する既存ＤＢ１５が存在する場合に、その設備管理データと点群データをもとに生成した設備の３次元モデルデータＭＤとの間の位置座標のずれ量がどの程度存在するかを、作業者が熟練を必要とすることなく容易に把握することが可能となる。

しかも、既存ＤＢ１５に記憶された設備位置データＡＤが３次元モデルデータＭＤをもとに更新されるので、既存ＤＢ１５に記憶された設備位置データＡＤの精度を高めることができる。

［他の実施形態］
３次元モデルデータＭＤをもとに、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ間および電柱と樹木９との間の距離を算出し、算出された距離を３Ｄ重畳画像データＭＶＤに重畳するようにしてもよい。このようにすると、作業者は３Ｄ重畳画像データＭＶＤを見ながら、電柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ間および電柱と樹木９との間の距離が適切か否かを判断することが可能となる。

前記一実施形態では、演算装置１１を検査車両ＭＢに搭載した場合を例にとって説明したが、演算装置１１を地上の管理センタや計算センタなどに配置し、検査車両ＭＢから記憶媒体１０に格納された点群データおよび画像データを通信装置によりネットワークを介して上記演算装置１１へ送信し、処理するようにしてもよい。

その他、検出装置の構成や図３から図７に示した各処理の手順および処理内容についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…３次元のレーザスキャナ、２…カメラ、３…ＧＰＳ受信機、４…慣性計測装置としてのＩＭＵ、５…走行距離計としてのオドメータ、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…電柱、７…ケーブル、８…クロージャ、９…樹木、１０…記憶媒体、１１…演算装置、１２…抽出処理部、１３…ＧＩＳ部、１４…演算部、１５…既存ＤＢ、１６…カメラ画像重畳部、１２１…３Ｄモデル抽出部、１２２…太さ・傾斜角・たわみ算出部、１２３…ケーブル地上高算出部、１３１…地図重畳部、１４１…位置ずれ量算出部、１６１…第１の重畳部、１６２…第２の重畳部。

Claims (6)

1. 管理対象の設備の状態を検出する設備状態検出装置であって、
   計測部から管理対象の設備の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、前記取得された３次元点群データに基づいて、前記管理対象の設備の３次元形状を表す３次元オブジェクトと当該３次元オブジェクトの座標情報とを含む３次元モデルデータを生成する３次元モデル抽出部と、
   前記管理対象の設備が立設物を含む場合に、前記生成された３次元モデルデータをもとに前記立設物の太さ、傾斜角およびたわみの少なくとも１つを検出する太さ・傾斜角・たわみ算出部と、
   撮像部から前記管理対象の設備を撮像して得た画像データとその撮像位置情報を取得し、前記生成された３次元モデルデータと前記取得された画像データとを、前記座標情報および撮像位置情報をもとに合成した３次元合成データを生成し、前記検出された立設物の太さ、傾斜角およびたわみの少なくとも１つを表す情報を、前記３次元合成データに重畳するカメラ画像重畳部と
   を具備することを特徴とする設備状態検出装置。
2. 管理対象の設備の状態を検出する設備状態検出装置であって、
   計測部から管理対象の設備の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、前記取得された３次元点群データに基づいて、前記管理対象の設備の３次元形状を表す３次元オブジェクトと当該３次元オブジェクトの座標情報とを含む３次元モデルデータを生成する３次元モデル抽出部と、
   前記管理対象の設備が複数の立設物と当該各立設物間に懸架されたケーブルとを含む場合に、前記生成された３次元モデルデータをもとに前記ケーブルの地表からの高さを検出するケーブル地上高算出部と、
   撮像部から前記管理対象の設備を撮像して得た画像データとその撮像位置情報を取得し、前記生成された３次元モデルデータと前記取得された画像データとを、前記座標情報および撮像位置情報をもとに合成した３次元合成データを生成し、前記検出されたケーブルの地表からの高さを表す情報を、前記３次元合成データに重畳するカメラ画像重畳部と
   を具備することを特徴とする設備状態検出装置。
3. 前記ケーブル地上高算出部は、前記ケーブルの地表からの高さの検出結果に基づいて前記ケーブルの種類を判別し、
   前記カメラ画像重畳部は、前記検出されたケーブルの地表からの高さを表す情報と、前記判別された前記ケーブルの種類を表す情報を、前記３次元合成データに重畳する処理をさらに行う、請求項２に記載の設備状態検出装置。
4. 管理対象の設備の状態を検出する設備状態検出装置であって、
   計測部から管理対象の設備の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、前記取得された３次元点群データに基づいて、前記管理対象の設備の３次元形状を表す３次元オブジェクトと当該３次元オブジェクトの座標情報とを含む３次元モデルデータを生成する３次元モデル抽出部と、
   データベースから当該データベースで管理されている前記管理対象の設備に関する設備位置情報を取得し、前記取得された設備位置情報と前記生成された３次元モデルデータに含まれる座標情報との間の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
   撮像部から前記管理対象の設備を撮像して得た画像データとその撮像位置情報を取得し、前記生成された３次元モデルデータと前記取得された画像データとを、前記座標情報および撮像位置情報をもとに合成した３次元合成データを生成し、前記算出された位置ずれ量を表す情報を、前記３次元合成データに重畳するカメラ画像重畳部と
   を具備することを特徴とする設備状態検出装置。
5. 前記位置ずれ量算出部は、前記算出された位置ずれ量に基づいて、前記データベースで管理されている設備位置情報を更新する処理をさらに行う、請求項４記載の設備状態検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の設備状態検出装置が具備する各機能部としてプロセッサを機能させるプログラム。