JP7208708B2 - 三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラム - Google Patents
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本発明において、前記第2のステップでは、トータルステーションによる電子マーキング用の観測結果を前記点群データに反映させて、その電子マーキングが追加された点群データを使用して前記形状確認データを生成することを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態(以下、本実施形態という)に係る三次元測定対象物の形状測定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
以下、図2、図3のフローチャート、及び図4~図6に示す画像を参照しながら、図1に示す本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100の処理動作について説明する。なお、図2は3D事前測量、図3は、3D事前測量により作成される基本設計データに基づき施工された三次元測定対象物が発注者の意図する規格基準に対してどの程度の精度で施工されたか、その施工技術の度合を管理する出来形計測の処理の流れを示す。
以上説明のように本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定装置100は、解析装置30が、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により、道路等の三次元測定対象からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得し、当該取得した点群データを解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力する。このことにより、三次元測量対象物の測量から各種報告書作成に至る一連の作業を正確にワンストップで実現し、時間的、人的コストの削減を図ることができる。
また、本実施形態に係る三次元測定対象物の形状測定方法は、少なくとも、図1に示す三次元走査装置10と、入力装置31と出力装置32とを有する解析装置30とを用いることにより実現される。そして、その方法は、例えば、図2に示すように、三次元走査装置10により照射されるレーザ光により三次元測定対象からの反射点における各点が3次元座標化された点群データとして取得する第1のステップ(S103)と、取得した点群データを解析装置30によって解析し、三次元測定対象物の形状確認データを生成すると共に、入力装置31によって入力される任意の2点間の縦・横断図を作成して設計データに変換し、それぞれ出力装置32に出力する第2のステップ(S104~S111)と、を有するものである。
上記第1実施形態では、三次元走査装置10は、道路等の三次元測定対象物に対してレーザ光を照射し、そのレーザ光の多数の反射点の各点を三次元座標化して点群データを生成していた。
ところで、施工直後の道路や雨天時又は雨が止んだ直後の道路は、雨水等の影響で光沢のある黒色面が形成される。
つまり、三次元走査装置10で、このような道路に雨水が残っているような場所を計測しようとすると、レーザ光が上手く反射されず、その結果、レーザ光の少数の反射点の各点が少なくなるため、それに基づいて三次元座標化された点群データも少なくなり、十分な点群データが得られないという課題がある。
なお、雨水に限らず、道路に水が散布されたり、元々、適切な反射が得られ難い素材が用いられている場合も同様の課題がある。
なお、以下では、第1実施形態と同様の点については、説明を省略し、第1実施形態と主に異なる点について説明するものとする。
また、以下の説明では、適切なレーザ光の反射が得られない箇所のことをレーザ光不適面という場合がある。
図7は、撮像部が撮像した道路に反射材50を散布した場合の画像を示す図であり、図8は、三次元走査装置10が取得した点群データを図7に示す画像に合成した合成画像を示す図である。
なお、この反射材50は、小麦粉等に限らず、例えば、ガラスビーズ混入の塗料からなる液状のものであってもよい。
この結果、図8に示すように、その反射点の各点を三次元座標化した点群データも多数得られ、良好な点群データを生成することができる。
なお、このような反射材散布によるレーザ光不適面の点群取得方法をMRP法と呼ぶ場合がある。
上記第1実施形態では、SIMA統合部303は、SIMAデータ取得部302から出力されるCSVデータを点群データ取得部301から出力される点群データに反映させ、更に、色マッピングにより点群のPTSファイルを生成していたが、第3実施形態では、さらに、色彩がより鮮明な点群データを得るために、点群データに色彩情報を補正する方法について、以下、図9~図13を参照しながら説明する。
なお、第3実施形態の説明においても第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
図10は、UAV40の撮像部が異なる時刻で同領域を撮像した道路を含む複数の画像を示す図であり、図10(a)は、第1時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図であり、図10(b)は、第1時刻よりも後である第2時刻で同領域を撮像した道路を含む画像を示す図である。
図11は、図10に示す画像から車両を除外した合成画像を示す図である。
図12は、図11に示す合成画像を解析することにより生成され、色彩情報を含む三次元点群データを示す図である。
図13は、色彩情報が補正された点群データを示す図である。
なお、点群データの色彩情報の補正には、以下で説明するように解析装置30及びUAV40が用いられる。
そして、UAV40は、道路等の三次元測定対象物の画像を撮像するための撮像部(図示しない)を備えている。
具体的には、図10(a)及び図10(b)は、三次元走査装置10の有効範囲を含む同領域を、UAV40の撮像部で異なる時刻に撮像した道路等の三次元測定対象物を含む画像である。
なお、上述のように、UAV40はオフラインで解析装置30に接続されており、UAV40が撮像したその複数の画像は、後述する画像合成部311に出力できるようになっている。
上記第3実施形態では、UAV40を用いることで色彩情報を補正する場合について説明したが、UAV40を用いて三次元点群データを補正する、つまり、三次元走査装置10のレーザ光が届かないような範囲のために、三次元走査装置10によって取得したデータに基づいた三次元点群データで点群が不足している箇所の点群を補足してもよく、第4実施形態では、以下、図14を参照しながら、UAV40を用いて、三次元走査装置10による点群データを補足する方法について説明する。
なお、図14を参照しながら、以下、具体的に第4実施形態について説明するが、第4実施形態でも、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
また、UAV40について、第3実施形態で既に説明している内容についても省略する場合がある。
なお、三次元走査装置10による点群データへの補足には、以下で説明するようにUAV40及び解析装置30が用いられる。
そして、第3実施形態で説明したのと同様に、UAV40の撮像部が異なる時刻で三次元走査装置10の有効範囲以外の領域を含む同領域を撮像した道路等の三次元測定対象物を含む複数の画像は、画像合成部311に出力される。
上記第1実施形態で説明したトータルステーション20を、三次元走査装置10によって取得されたデータに基づく三次元点群データにおける境界がわかり難い箇所を境界がわかりやすくするのに用いてもよく、第5実施形態では、トータルステーション20を用いて、そのような境界をわかりやすくする方法について説明する。
なお、第5実施形態においても、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
例えば、トータルステーション20は、道路の車道と歩道との境界(車道と歩道を分ける白線の境界)におけるマーキング点の観測結果を電子マーキング用のSIMAデータとして解析装置30のSIMAデータ取得部302へ出力する。
そして、その電子マーキングMの周辺を拡大していくと、図15では、なんとなく見えていた白線の状態がぼやけて行き、図16に示すように、白線の状態がわからなくなるが、先に述べたように、電子マーキングMを結ぶ線上に白線の境界が存在するため、図16に示すように、白線の状態がわからなくなっても、電子マーキングMによって境界がどこにあるのかを知ることができる。
さらに、追加された電子マーキングと、点群データに示される道路の車道と歩道との境界と、の距離が所定の閾値を超える場合、点群データにエラーがあることを推測することができる。
20 トータルステーション
30 解析装置
31 入力装置
32 出力装置
40 UAV
50 反射材
100 形状測定装置
301 点群データ取得部
302 SIMAデータ取得部
303 SIMA統合部
304 平面画像合成部
305 平面資料作成部
306 線形作成部
307 路線計算部
308 三角網縦横断データ取得部
309 出来形管理部
310 設計データ及び納品データ作成部
311 画像合成部
312 画像測量解析部
313 色彩情報補正部
314 点群データ合成部
M 電子マーキング
Claims (3)
- 三次元測定対象物の形状測定方法であって、
三次元走査装置によりレーザ光が照射されることにより前記三次元測定対象物からの反射点における各点が3次元座標化された点群データを取得する第1のステップと、
前記取得した点群データを解析装置によって解析し、前記三次元測定対象物の形状確認データを生成し、その形状確認データを出力装置に出力する第2のステップとを有し、
前記第2のステップでは、
トータルステーションによる観測結果を前記点群データに反映させて前記三次元測定対象物の形状確認データを生成し、
前記三次元走査装置の有効範囲を含む同領域をUAVの撮像部で異なる時刻に撮像した前記三次元測定対象物を含む画像を取得し、
前記UAVから出力された前記三次元測定対象物を含む複数の画像を合成することにより、前記三次元測定対象物を含む画像に含まれる非三次元測定対象を除外した合成画像を生成し、
前記合成画像を解析することにより前記点群データに対応するように生成した色彩情報であり且つ前記点群データの色彩情報よりも鮮明な色彩情報を用いて、前記三次元測定対象物の形状確認データの色彩情報を補正して、非三次元測定対象を除外した前記三次元測定対象物の形状確認データを出力することを特徴とする三次元測定対象物の形状測定方法。 - 前記第2のステップでは、
トータルステーションによる電子マーキング用の観測結果を前記点群データに反映させて、その電子マーキングが追加された点群データを使用して前記形状確認データを生成することを特徴とする請求項1に記載の三次元測定対象物の形状測定方法。 - 前記三次元測定対象物の形状確認データは、路面のクラック調査、轍調査、縦横断調査の何れかに使用されることを特徴とする請求項1または2に記載の三次元測定対象物の形状測定方法。
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