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公開番号2024020908
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-15
出願番号2022123460
出願日2022-08-02
発明の名称測定システム及び測定方法
出願人株式会社マプリィ
代理人個人
主分類G01B 11/24 20060101AFI20240207BHJP(測定;試験)
要約【課題】三次元レーザースキャナーの点群の点群座標系を地理座標系に高精度に変換する。
【解決手段】算出制御部106は、撮影画像内の点群のうち、公共基準対応点が指定されると、地理座標系における公共基準点の三次元座標から、点群座標系における公共基準対応点の三次元座標と、地理座標系における位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とを減算することで、地理座標系における位置通信装置のアンテナ位置から三次元レーザースキャナーの点群基準位置までの三次元距離を補正情報として算出する。変換制御部107は、三次元レーザースキャナーによって点群座標系における点群の三次元座標と、位置通信装置によって地理座標系におけるアンテナ位置の三次元座標とが取得されると、点群座標系における点群の三次元座標に、補正情報と、地理座標系におけるアンテナ位置の三次元座標とを加算することで、点群の三次元座標の点群座標系を地理座標系に変換する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三次元レーザースキャナーとカメラとが同等の方向を向いて付属された携帯端末装置と位置通信装置とを備えた測定システムであって、
前記三次元レーザースキャナーを所定の方向から、地理座標系における三次元座標が既知の公共基準点を有する公共基準部に向けた所定の状態で、前記位置通信装置を用いて、地理座標系における当該位置通信装置のアンテナのアンテナ位置の三次元座標を取得する位置取得制御部と、
前記状態で、前記三次元レーザースキャナーで前記公共基準部をスキャンすることで、当該三次元レーザースキャナーの所定の位置を点群基準位置とした点群座標系における前記公共基準部を含む周辺対象領域の点群の三次元座標を取得する点群取得制御部と、
前記状態で、前記カメラで、前記周辺対象領域が写された撮影画像を取得する画像取得制御部と、
前記点群の点群座標系を前記撮影画像のカメラ座標系に対応付けることで、当該撮影画像内の周辺対象領域に点群を指定可能に重ねて表示させる表示制御部と、
前記撮影画像内の点群のうち、前記公共基準点に対応する公共基準対応点が指定されると、地理座標系における前記公共基準点の三次元座標から、点群座標系における前記公共基準対応点の三次元座標と、地理座標系における前記位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とを減算することで、地理座標系における前記位置通信装置のアンテナ位置から前記三次元レーザースキャナーの点群基準位置までの三次元距離を補正情報として算出する算出制御部と、
前記補正情報が算出された後に、前記三次元レーザースキャナーによって点群座標系における点群の三次元座標と、前記位置通信装置によって地理座標系における当該位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とが取得されると、点群座標系における前記点群の三次元座標に、前記補正情報と、地理座標系における前記位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とを加算することで、前記点群の三次元座標の点群座標系を地理座標系に変換する変換制御部と、
を備える測定システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
二つ以上の異なる方向から一つの公共基準部に対して、前記位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標の取得と、前記周辺対象領域の点群の三次元座標の取得と、前記周辺対象領域が写された撮影画像の取得と、前記撮影画像内の周辺対象領域への点群の表示と、前記補正情報の算出とを行い、それぞれの方向から得られた複数の補正情報の平均値を補正情報として取り扱う、
請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記位置通信装置は、移動局であり、
前記移動局に対して基準局を備え、
前記位置取得制御部は、前記移動局と前記基準局との通信に基づいて、地理座標系における当該基準局のアンテナ位置の三次元座標から、地理座標系における前記移動局のアンテナ位置の三次元座標を取得する、
請求項１に記載の測定システム。
【請求項４】
三次元レーザースキャナーとカメラとが同等の方向を向いて付属された携帯端末装置と位置通信装置とを備えた測定システムの測定方法であって、
前記三次元レーザースキャナーを所定の方向から、地理座標系における三次元座標が既知の公共基準点を有する公共基準部に向けた所定の状態で、前記位置通信装置を用いて、地理座標系における当該位置通信装置のアンテナのアンテナ位置の三次元座標を取得する位置取得制御工程と、
前記状態で、前記三次元レーザースキャナーで前記公共基準部をスキャンすることで、当該三次元レーザースキャナーの所定の位置を点群基準位置とした点群座標系における前記公共基準部を含む周辺対象領域の点群の三次元座標を取得する点群取得制御工程と、
前記状態で、前記カメラで、前記周辺対象領域が写された撮影画像を取得する画像取得制御工程と、
前記点群の点群座標系を前記撮影画像のカメラ座標系に対応付けることで、当該撮影画像内の周辺対象領域に点群を指定可能に重ねて表示させる表示制御工程と、
前記撮影画像内の点群のうち、前記公共基準点に対応する公共基準対応点が指定されると、地理座標系における前記公共基準点の三次元座標から、点群座標系における前記公共基準対応点の三次元座標と、地理座標系における前記位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とを減算することで、地理座標系における前記位置通信装置のアンテナ位置から前記三次元レーザースキャナーの点群基準位置までの三次元距離を補正情報として算出する算出制御工程と、
前記補正情報が算出された後に、前記三次元レーザースキャナーによって点群座標系における点群の三次元座標と、前記位置通信装置によって地理座標系における当該位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とが取得されると、点群座標系における前記点群の三次元座標に、前記補正情報と、地理座標系における前記位置通信装置のアンテナ位置の三次元座標とを加算することで、前記点群の三次元座標の点群座標系を地理座標系に変換する変換制御工程と、
を備える測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定システム及び測定方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、三次元測量機（トータルステーション）を用いた測量技術の他に、写真測量技術やレーザー測量技術が存在しているが、近年、点群を取得する三次元レーザースキャナーの発達に伴い、この三次元レーザースキャナーとカメラとを用いた測量技術が登場している。
【０００３】
例えば、特開２０２２－０２７１１１号公報（特許文献１）には、カメラ部と、拡張現実表示部と、位置座標取得部と、座標変換部と、を備える測定処理装置及び測定処理方法が開示されている。カメラ部は、現実空間を撮影し、拡張現実表示部は、撮影されている現実空間と、当該撮影されている現実空間を３次元データで示した仮想空間と重ね合わせて表示する。位置座標取得部は、緯度・経度・高度を計測する位置特定機器から測定点を取得し、座標変換部は、位置特定機器を撮影し、撮影された位置特定機器の仮想空間内の位置座標を、取得した現実空間の測定点の位置座標と対応付けて、所定の変換式で、３次元データの座標を現実空間の位置座標に変換する。これにより、特別な測量技術を必要とすることなく、測量対象となる３次元データを容易に生成するために、容易な操作で、３次元データで構成する仮想空間の位置座標を、現実空間の緯度・経度・高度情報に正確に置換することが出来るとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０２７１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建設分野、土木分野、森林分野、測量分野、防災分野等の様々な分野において、三次元レーザースキャナーにより得られる点群の三次元座標を収集して活用するニーズが高まってきている。
【０００６】
ここで、上述の分野での三次元座標系は、現実空間における地理座標系であり、地理座標系は、通常、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ、全球測位衛星システム）を用いて表現される。
【０００７】
一方、三次元レーザースキャナーの点群の三次元座標系は、三次元レーザースキャナーの所定の位置を基準とした点群座標系であるため、点群の点群座標系は、地理座標系に変換する必要がある。
【０００８】
ここで、三次元レーザースキャナーを備えた携帯端末装置とＧＮＳＳ等の位置通信装置とを組み合わせることで、点群の三次元座標を収集する場合、単純に、点群における点群座標系の基準座標を位置通信装置における地理座標系の位置座標に変更することで、点群の点群座標系を地理座標系に変換することが出来る。
【０００９】
しかしながら、上述の変更方法では、位置通信装置のアンテナ位置と三次元レーザースキャナーの基準位置とが一致していることを前提としている。一方、実際は、位置通信装置のアンテナ位置と三次元レーザースキャナーの基準位置との間に所定の距離があるため、変換後の点群の三次元座標は、実際の座標と比較して、この距離だけズレることになる。この距離は、装置の嵩高さ等の機械的な原因によって、数ｃｍと大きく、この距離だけ、点群の三次元座標に誤差が生じることになる。一方、上述の分野では、高精度が求められることから、機械的な原因によって、測定精度に限界があり、このような方法を上述の分野で適用することが出来ないという課題がある。
【００１０】
ここで、特許文献１に記載の技術では、撮影された位置特定機器（位置通信装置）の仮想空間内の位置座標を、現実空間の測定点の位置座標に対応付けることで、仮想空間の位置座標を、現実空間の緯度・経度・高度情報に正確に置換することが出来るものの、位置特定機器の位置座標は、一般的に、実際の座標と比較して、数ｃｍ程度の誤差が生じるため、上述と同様に、測定精度に限界があるという課題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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