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公開番号2025098648
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214927
出願日2023-12-20
発明の名称切羽面解析システム、及び切羽面解析方法
出願人鉄建建設株式会社,CalTa株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01C 15/00 20060101AFI20250625BHJP(測定;試験)
要約【課題】切羽面Fの三次元モデル37を用いた切羽面Fの評価を容易にする切羽面解析システム1及び切羽面解析方法を提供することを目的とする。
【解決手段】切羽面解析システム1であって、切羽面Fの点群データを取得する点群データ取得手段と、点群データに基づいて切羽面Fの三次元モデル37を生成する三次元モデル生成手段と、メッシュ平面37aの重心Gを通る第1法線ベクトルVを算出する第1法線ベクトル算出手段と、区画データ39Aを三次元モデル37上に生成する区画データ生成手段と、区画データ39Aの区画39s内に含まれる第1法線ベクトルVに基づいて求めた一つの法線ベクトルを、区画39s内の第2法線ベクトルとして区画39sごとに取得する第2法線ベクトル取得手段と、第2法線ベクトルに対応する所定の色で区画39sを色分けした色付区画データ39Bを出力する出力手段とが備えられたことを特徴とする。
【選択図】図7

特許請求の範囲【請求項１】
トンネルの切羽面を解析して前記切羽面の評価を支援する切羽面解析システムであって、
前記切羽面の形状を示す点群データを取得する点群データ取得手段と、
前記点群データの隣接する点を頂点とする三角形状のメッシュ平面で構成された三次元モデルを生成する三次元モデル生成手段と、
前記メッシュ平面の重心を通る法線方向に沿った第１法線ベクトルを算出する第１法線ベクトル算出手段と、
所定の大きさの区画が二次元配列された区画データを前記三次元モデル上に生成する区画データ生成手段と、
前記区画データの前記区画内に含まれる前記第１法線ベクトルに基づいて求めた一つの法線ベクトルを、前記区画内の第２法線ベクトルとして前記区画ごとに取得する第２法線ベクトル取得手段と、
前記第２法線ベクトルが示す方向に対応する所定の色で前記区画を色分けした前記区画データを出力する出力手段とが備えられた
切羽面解析システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第２法線ベクトル取得手段は、
前記区画データの前記区画内の前記第１法線ベクトルが複数の場合、当該複数の第１法線ベクトルの平均値を前記第２法線ベクトルとして取得する構成である
請求項１に記載の切羽面解析システム。
【請求項３】
前記点群データ取得手段は、
前記切羽面を撮影した動画データから前記点群データを取得する構成である
請求項１に記載の切羽面解析システム。
【請求項４】
出現頻度が高い前記第１法線ベクトルを抽出する第１法線ベクトル抽出手段と、
該第１法線ベクトル抽出手段によって抽出された前記第１法線ベクトルを削除する第１法線ベクトル削除手段とが備えられた
請求項１に記載の切羽面解析システム。
【請求項５】
前記第１法線ベクトルが示す方向がトンネル軸方向に対して所定の角度範囲となる前記第１法線ベクトルを抽出する第１法線ベクトル抽出手段と、
該第１法線ベクトル抽出手段によって抽出された前記第１法線ベクトルを削除する第１法線ベクトル削除手段とが備えられた
請求項１に記載の切羽面解析システム。
【請求項６】
出現頻度が高い前記第２法線ベクトルの方向を特定する方向特定手段が備えられ、
前記出力手段は、
前記方向特定手段で特定された前記第２法線ベクトルの方向に対応する前記所定の色で前記区画を色分けした前記区画データを出力する構成である
請求項１に記載の切羽面解析システム。
【請求項７】
前記方向特定手段は、
出現頻度の分布図に基づいた利用者の操作を受け付けて、出現頻度が高い前記第２法線ベクトルの方向を特定する構成である
請求項６に記載の切羽面解析システム。
【請求項８】
利用者が使用するクライアント端末と、
通信回線を介して前記クライアント端末に接続されたサーバーとが備えられ、
前記クライアント端末は、
前記切羽面を撮影した動画データを前記サーバーに送信する動画送信手段と、
前記サーバーから取得した前記区画データを表示する表示手段とが備えられ、
前記サーバーは、
前記動画データから前記点群データを取得する前記点群データ取得手段と、
前記三次元モデル生成手段、前記第１法線ベクトル算出手段、前記区画データ生成手段、前記第２法線ベクトル取得手段及び前記出力手段と、
色分けされた前記区画データを前記クライアント端末に送信するデータ送信手段とが備えられた
請求項１に記載の切羽面解析システム。
【請求項９】
トンネルの切羽面を解析して前記切羽面の評価を支援する切羽面解析方法であって、
点群データ取得手段が前記切羽面の形状を示す点群データを取得する点群データ取得工程と、
三次元モデル生成手段が前記点群データの隣接する点を頂点とする三角形状のメッシュ平面で構成された三次元モデルを生成する三次元モデル生成工程と、
第１法線ベクトル算出手段が前記メッシュ平面の重心を通る法線方向に沿った第１法線ベクトルを算出する第１法線ベクトル算出工程と、
所定の大きさの区画が二次元配列された区画データを区画データ生成手段が前記三次元モデル上に生成する区画データ生成工程と、
第２法線ベクトル取得手段が前記区画データの前記区画内に含まれる前記第１法線ベクトルに基づいて求めた一つの法線ベクトルを、前記区画内の第２法線ベクトルとして前記区画ごとに取得する第２法線ベクトル取得工程と、
前記第２法線ベクトルが示す方向に対応する所定の色で前記区画を色分けした前記区画データを出力手段が出力する出力工程とを行う
切羽面解析方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばトンネルの切羽面を解析して切羽面の評価を支援するような切羽面解析システム及び切羽面解析方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
トンネルの掘削現場では、掘削の進行に伴って切羽面の状態を日々観察し、肌落ちが予測される箇所や掘削方向における地質の状態を把握する必要がある。この際、観察者が切羽面に接近して切羽面の状態を目視で観察し、クリノメーターを用いて不連続面の走向傾斜を計測することが望ましいが、観察者の安全確保が難しいという問題がある。
【０００３】
そこで、観察者が切羽面に接近することなく、切羽面の状態を観察できる様々な技術が提案されている。
例えば特許文献１には、トンネルの切羽面を三次元レーザスキャナで計測して得た三次元モデルに基づいて、切羽面上に出現した不連続面を抽出するとともに、不連続面に対応する三次元モデルのメッシュ平面を色分けして表示することで、利用者による切羽面の評価を支援する装置が開示されている。
【０００４】
ところで、切羽面の三次元モデルは、切羽面の細かい凹凸まで仮想空間上に再現可能なため、切羽面の状態を精度よく確認できるという利点がある。
しかしながら、特許文献１のようにメッシュ平面を色分けした三次元モデルを利用者が正面視で見た場合、メッシュ平面の向きによっては利用者が色分けされたメッシュ平面を視認できないおそれがある。
【０００５】
このため、利用者は、色分けされた三次元モデルを多方向から確認しながら切羽面の状態を評価する必要がある。そうすると、特許文献１では、利用者による切羽面の状態の評価に手間がかかるおそれがあり改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第５９８６３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑み、切羽面の形状を示す三次元モデルを用いた切羽面の評価を容易にする切羽面解析システム及び切羽面解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、トンネルの切羽面を解析して前記切羽面の評価を支援する切羽面解析システムであって、前記切羽面の形状を示す点群データを取得する点群データ取得手段と、前記点群データの隣接する点を頂点とする三角形状のメッシュ平面で構成された三次元モデルを生成する三次元モデル生成手段と、前記メッシュ平面の重心を通る法線方向に沿った第１法線ベクトルを算出する第１法線ベクトル算出手段と、所定の大きさの区画が二次元配列された区画データを前記三次元モデル上に生成する区画データ生成手段と、前記区画データの前記区画内に含まれる前記第１法線ベクトルに基づいて求めた一つの法線ベクトルを、前記区画内の第２法線ベクトルとして前記区画ごとに取得する第２法線ベクトル取得手段と、前記第２法線ベクトルが示す方向に対応する所定の色で前記区画を色分けした前記区画データを出力する出力手段とが備えられたことを特徴とする。
【０００９】
またこの発明は、トンネルの切羽面を解析して前記切羽面の評価を支援する切羽面解析方法であって、点群データ取得手段が前記切羽面の形状を示す点群データを取得する点群データ取得工程と、三次元モデル生成手段が前記点群データの隣接する点を頂点とする三角形状のメッシュ平面で構成された三次元モデルを生成する三次元モデル生成工程と、第１法線ベクトル算出手段が前記メッシュ平面の重心を通る法線方向に沿った第１法線ベクトルを算出する第１法線ベクトル算出工程と、所定の大きさの区画が二次元配列された区画データを区画データ生成手段が前記三次元モデル上に生成する区画データ生成工程と、第２法線ベクトル取得手段が前記区画データの前記区画内に含まれる前記第１法線ベクトルに基づいて求めた一つの法線ベクトルを、前記区画内の第２法線ベクトルとして前記区画ごとに取得する第２法線ベクトル取得工程と、前記第２法線ベクトルが示す方向に対応する所定の色で前記区画を色分けした前記区画データを出力手段が出力する出力工程とを行うことを特徴とする。
【００１０】
上記点群データは、切羽面を撮影した動画像に基づいて生成された点群データ、あるいは切羽面を三次元スキャナで計測した計測データに基づく点群データなどのことをいう。
上記点群データ取得手段は、点群データ生成手段によって生成された点群データを取得する手段、計測データに基づく点群データを取得する手段、通信回線を介して点群データを取得する手段、あるいは携帯可能な記憶媒体を介して点群データを取得する手段などのことをいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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