特許 6861592 データ間引き装置、測量装置、測量システム及びデータ間引き方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861592

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】データ間引き装置、測量装置、測量システム及びデータ間引き方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 7/04 20060101AFI20210412BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01C7/04

   G01C15/00 103Z

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-138004(P2017-138004)

(22)【出願日】2017年7月14日

(65)【公開番号】特開2019-20218(P2019-20218A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2019年6月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100188880

【弁理士】

【氏名又は名称】坂元 辰哉

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(74)【代理人】

【識別番号】100201743

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 和真

(72)【発明者】

【氏名】日野 百代

(72)【発明者】

【氏名】前原 秀明

(72)【発明者】

【氏名】平 謙二

(72)【発明者】

【氏名】加藤 純雄

【審査官】 國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５８２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６０２９７９４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００８−０８９３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１８８８４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ７／０４

Ｇ０１Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、前記移動体に搭載された座標測定装置により測定された前記レーザ光の照射基準点の座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記移動体に搭載された撮影装置により周期的に前記測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、
前記画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、物体のエッジ部を観測した点であるかを判定するエッジ判定部と、
前記距離計算部により計算された距離のうちの距離が遠い測距点及び前記エッジ判定部によりエッジ部を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部と
を備えたデータ間引き装置。

【請求項2】

移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、前記移動体に搭載された座標測定装置により測定された前記レーザ光の照射基準点の座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記移動体に搭載された撮影装置により周期的に前記測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、
前記画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、植生を観測した点であるかを判定する植生判定部と、
前記距離計算部により計算された距離のうちの距離の遠い測距点及び前記植生判定部により植生を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部と
を備えたデータ間引き装置。

【請求項3】

移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、前記移動体に搭載された座標測定装置により測定された前記レーザ光の照射基準点の座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記移動体に搭載された撮影装置により周期的に前記測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、
前記画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、物体のエッジ部を観測した点であるかを判定するエッジ判定部と、
前記距離計算部により計算された距離のうちの距離が遠い測距点及び前記エッジ判定部によりエッジ部を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部と、
前記要否判定部により不要なデータが削除された前記測距点に関するデータを用いて、前記移動体の姿勢角を設定する航法装置と
を備えた測量装置。

【請求項4】

移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、前記移動体に搭載された座標測定装置により測定された前記レーザ光の照射基準点の座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記移動体に搭載された撮影装置により周期的に前記測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、
前記画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、植生を観測した点であるかを判定する植生判定部と、
前記距離計算部により計算された距離のうちの距離の遠い測距点及び前記植生判定部により植生を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部と、
前記要否判定部により不要なデータが削除された前記測距点に関するデータを用いて、前記移動体の姿勢角を設定する航法装置と
を備えた測量装置。

【請求項5】

移動体に搭載され、レーザ光により複数の測距点までの距離及び角度を測定する測距装置と、
前記移動体に搭載され、前記レーザ光の照射基準点の座標を測定する座標測定装置と、
前記移動体に搭載され、周期的に、前記測距点を含む領域を撮影して画像を得る撮影装置と、
前記測距装置により測定された各測距点までの距離及び角度と、前記座標測定装置により測定された座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記撮影装置により得られた対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、
前記画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、物体のエッジ部を観測した点であるかを判定するエッジ判定部と、
前記距離計算部により計算された距離のうちの距離が遠い測距点及び前記エッジ判定部によりエッジ部を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部と、
前記要否判定部により不要なデータが削除された前記測距点に関するデータを用いて、前記移動体の姿勢角を設定する航法装置と
を備えた測量システム。

【請求項6】

移動体に搭載され、レーザ光により複数の測距点までの距離及び角度を測定する測距装置と、
前記移動体に搭載され、前記レーザ光の照射基準点の座標を測定する座標測定装置と、
前記移動体に搭載され、周期的に、前記測距点を含む領域を撮影して画像を得る撮影装置と、
前記測距装置により測定された各測距点までの距離及び角度と、前記座標測定装置により測定された座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記撮影装置により得られた対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、
前記画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、
前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、植生を観測した点であるかを判定する植生判定部と、
前記距離計算部により計算された距離のうちの距離の遠い測距点及び前記植生判定部により植生を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部と、
前記要否判定部により不要なデータが削除された前記測距点に関するデータを用いて、前記移動体の姿勢角を設定する航法装置と
を備えた測量システム。

【請求項7】

座標計算部が、移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、前記移動体に搭載された座標測定装置により測定された前記レーザ光の照射基準点の座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記移動体に搭載された撮影装置により周期的に前記測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算し、
特徴点抽出部が、前記画像毎に、特徴点を抽出し、
距離計算部が、前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算し、
エッジ判定部が、前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、物体のエッジ部を観測した点であるかを判定し、
要否判定部が、前記距離計算部により計算された距離のうちの距離が遠い測距点及び前記エッジ判定部によりエッジ部を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する
ことを特徴とするデータ間引き方法。

【請求項8】

座標計算部が、移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、前記移動体に搭載された座標測定装置により測定された前記レーザ光の照射基準点の座標とを示す前記測距点に関するデータ、及び、前記移動体の姿勢角から、前記測距点毎に、前記移動体に搭載された撮影装置により周期的に前記測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算し、
特徴点抽出部が、前記画像毎に、特徴点を抽出し、
距離計算部が、前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標から、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算し、
植生判定部が、前記測距点毎に、前記対応する画像において、前記座標計算部により計算された座標が、植生を観測した点であるかを判定し、
要否判定部が、前記距離計算部により計算された距離のうちの距離の遠い測距点及び前記植生判定部により植生を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する
ことを特徴とするデータ間引き方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、移動体の姿勢推定で用いるデータを間引くデータ間引き装置、測量装置、測量システム及びデータ間引き方法に関する。

【背景技術】

【0002】

測量システムでは、移動体に測距装置及びカメラを搭載し、計測結果及び移動体の姿勢を用いて各測距点の絶対位置を得ている。この際、移動体の姿勢は、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）により取得される。

【0003】

しかしながら、ＩＭＵは、非常に高価且つ比較的重い装置であり、ＩＭＵを搭載可能な移動体の種類が限定されてしまう。この課題を解決するため、ＩＭＵ及びスタビライザを搭載しない構成で移動体の姿勢を精度よく推定する航法装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０２９７９４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、ＩＭＵ及びスタビライザを搭載しない構成で移動体の姿勢を精度よく推定する航法装置が提案されている。具体的には、測距点に関するデータと複数の画像間とのテンプレートマッチング結果を用い、バンドル計算により、移動体の姿勢を計算している。

【0006】

しかしながら、この航法装置では、レーザ光の照射点数が多い程バンドル計算の計算量が多くなり、処理時間がかかり、また、測距点によっては姿勢の推定精度が低下するという課題がある。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、移動体の姿勢推定で用いるデータを間引くことが可能なデータ間引き装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係るデータ間引き装置は、移動体に搭載された測距装置によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点までの距離及び角度と、移動体に搭載された座標測定装置により測定されたレーザ光の照射基準点の座標とを示す測距点に関するデータ、及び、移動体の姿勢角から、測距点毎に、移動体に搭載された撮影装置により周期的に測距点を含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算する座標計算部と、画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部と、測距点毎に、対応する画像において、座標計算部により計算された座標から、特徴点抽出部により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部と、測距点毎に、対応する画像において、座標計算部により計算された座標が、物体のエッジ部を観測した点であるかを判定するエッジ判定部と、距離計算部により計算された距離のうちの距離が遠い測距点及びエッジ判定部によりエッジ部を観測した点であると判定された測距点に関するデータを、不要なデータとして削除する要否判定部とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、上記のように構成したので、移動体の姿勢推定で用いるデータを間引くことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】この発明の実施の形態１に係る測量システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】図２Ａ〜図２Ｄは、この発明の実施の形態１における測距装置、左カメラ及び右カメラの位置関係を模式的に示す図であり、図２Ａは測距装置、左カメラ及び右カメラが搭載された航空機を示す斜視図であり、図２Ｂは航空機をＸ軸方向から見た図であり、図２Ｃは航空機をＺ軸方向から見た図であり、図２Ｄは航空機をＹ軸方向から見た図である。

【図3】この発明の実施の形態１に係るデータ間引き装置の機能構成例を示すブロック図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂは、この発明の実施の形態１に係るデータ間引き装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図5】この発明の実施の形態１に係るデータ間引き装置の動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る測量システム１の構成例を示すブロック図である。
測量システム１は、地形を測量する。この測量システム１は、図１に示すように、測距装置１１、左カメラ１２、右カメラ１３、ＧＮＳＳ装置（座標測定装置）１４、メモリカード（記憶装置）１５、データ間引き装置１６及び航法装置１７を備えている。なお、測距装置１１、左カメラ１２、右カメラ１３、ＧＮＳＳ装置１４及びメモリカード１５は、航空機（移動体）２に搭載されている。

【0012】

航空機２は、測距装置１１、左カメラ１２、右カメラ１３、ＧＮＳＳ装置１４及びメモリカード１５を搭載して飛行できればよく、パイロットが操縦を行う航空機でもよいし、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）でもよい。
また、航空機２の姿勢は、航空機２のローリング方向、ピッチング方向及びヨーイング方向の姿勢角であるロール角ω、ピッチ角φ及びヨー角κの３つのパラメータによって特定される。

【0013】

測距装置１１は、航空機２が飛行中に、レーザ光の照射角度θを変えながら、地表面に対してレーザ光の送受信を行うことで、レーザ光の照射基準点から測距点Ｐまでの距離ｌを測定する。そして、測距装置１１は、測距点Ｐ毎に、距離ｌを示す距離データ、及び、距離ｌが得られたレーザ光の照射角度θを示す角度データを、メモリカード１５に出力する。

【0014】

左カメラ１２及び右カメラ１３は、航空機２が飛行中に、測距装置１１の測距点Ｐを含む領域（地表面）を撮影する。左カメラ１２及び右カメラ１３には、左カメラ１２及び右カメラ１３を制御する制御装置（不図示）が接続されている。例えば、制御装置は、左カメラ１２及び右カメラ１３に対し、予め定めた周期（例えば１秒毎）で、地表面の撮影を行うよう指示を行う。そして、制御装置は、左カメラ１２及び右カメラ１３による撮影で得られた画像を撮影日時と対応付けた画像データを、メモリカード１５に出力する。なお、左カメラ１２、右カメラ１３及び制御装置は、撮影装置を構成する。
図２は、測距装置１１、左カメラ１２及び右カメラ１３の位置関係を模式的に示している。

【0015】

また、ここでは、２台のカメラ（左カメラ１２及び右カメラ１３）を用いた場合を示しているが、これに限らず、１台のカメラのみを用いてもよい。

【0016】

ＧＮＳＳ装置１４は、予め定めた周期で、測距装置１１におけるレーザ光の照射基準点の三次元座標（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０）を測定する。そして、ＧＮＳＳ装置１４は、レーザ光の照射基準点の三次元座標（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０）を示す座標データを、メモリカード１５に出力する。例えば、ＧＮＳＳ装置１４は、左カメラ１２及び右カメラ１３による撮影に同期してレーザ光の照射基準点の三次元座標（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０）を測定する。
なお、ＧＮＳＳ装置１４と照射基準点との位置の違いは、ＧＮＳＳ装置１４の測定精度に対して許容範囲内であるとする。すなわち、ＧＮＳＳ装置１４は、照射基準点と同一の位置にあるものとする。更に、照射基準点の位置は、航空機２の位置と同一の意味であるものとする。

【0017】

メモリカード１５は、測距装置１１により出力された距離データ及び角度データ、撮影装置により出力された画像データ、及び、ＧＮＳＳ装置１４により出力された座標データを記憶する。このメモリカード１５としては、例えばＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカードを使用できる。

【0018】

データ間引き装置１６は、メモリカード１５に記憶されたデータ及び航法装置１７により設定された航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）に基づいて、上記データから移動体の姿勢推定に不要なデータを間引く。そして、データ間引き装置１６は、不要なデータを間引いたデータを、航法装置１７に出力する。なお図１では、データ間引き装置１６を航空機２の外部に設けた場合を示したが、これに限らず、データ間引き装置１６を航空機２に搭載してもよい。このデータ間引き装置１６の構成例については後述する。

【0019】

航法装置１７は、データ間引き装置１６により出力されたデータを用いて、航空機２の姿勢を推定し、航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）を設定する。なお、航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）は、初回では、初期値が設定される。なお、航法装置１７は既存のもの（例えば特許文献１）を使用でき、その構成及び動作については説明を省略する。なお図１では、航法装置１７を航空機２の外部に設けた場合を示したが、これに限らず、航法装置１７を航空機２に搭載してもよい。

【0020】

なお、データ間引き装置１６及び航法装置１７は測量装置を構成する。また、データ間引き装置１６及び航法装置１７を同じハードウェア上で実装し、当該ハードウェアでデータ間引き装置１６及び航法装置１７の両方の機能を実現してもよい。

【0021】

次に、データ間引き装置１６の構成例について、図３を参照しながら説明する。
データ間引き装置１６は、図３に示すように、座標計算部１６１、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６を備えている。

【0022】

座標計算部１６１は、メモリカード１５から読み出した複数の測距点Ｐに関するデータ（距離データ、角度データ及び座標データ）及び航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から、測距点Ｐ毎に、メモリカード１５から読み出した複数の画像データに含まれる画像のうちの対応する画像上での座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）を計算する。なお、測距点Ｐに対応する画像とは、測距点Ｐに対するレーザ光の照射時刻に近い（通常は、最も近い）時刻での撮影により得られた画像である。また、航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）は、航法装置１７により設定された最新の値のものを用いる。この際、座標計算部１６１は、まず、距離データ、角度データ、座標データ及び航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から、測距点Ｐ毎に、測距点Ｐの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。そして、座標計算部１６１は、座標データ及び航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から、対応する画像を撮影した左カメラ１２及び右カメラ１３の投影中心座標（Ｘ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ）を算出する。そして、座標計算部１６１は、航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）、各測距点Ｐの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び、各画像を撮影した左カメラ１２及び右カメラ１３の投影中心座標（Ｘ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ）から、測距点Ｐ毎に、対応する画像上での座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）を算出する。
なお、座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）は、姿勢角（ω，φ，κ）が実際の航空機２の姿勢と完全に一致しているとみなした場合での座標である。

【0023】

特徴点抽出部１６２は、メモリカード１５から読み出した複数の画像データに含まれる画像毎に、特徴点を抽出する。なお図３では、特徴点抽出部１６２は、上記画像データを座標計算部１６１を介してメモリカード１５から取得する場合を示している。特徴点抽出部１６２による特徴点の抽出には、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ−Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）又はＳＵＲＦ等の回転及びスケールの変換に依存しない特徴が用いられる。

【0024】

距離計算部１６３は、上記測距点Ｐ毎に、上記対応する画像において、座標計算部１６１により計算された座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）から、特徴点抽出部１６２により抽出された特徴点のうちの距離の近い（通常は、最も近い）特徴点までの距離を計算する。なお図３では、距離計算部１６３は、上記座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）を示すデータを特徴点抽出部１６２を介して座標計算部１６１から取得する場合を示している。

【0025】

エッジ判定部１６４は、上記測距点Ｐ毎に、上記対応する画像において、座標計算部１６１により計算された座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）が、物体（建物等）のエッジ部を観測した点であるかを判定する。この際、例えば、エッジ判定部１６４は、測距点Ｐの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）の時間的連続性から、当該座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）でのエッジ強度を計算する。

【0026】

植生判定部１６５は、上記測距点Ｐ毎に、上記対応する画像において、座標計算部１６１により計算された座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）が、植生を観測した点であるかを判定する。この際、例えば、植生判定部１６５は、測距点Ｐの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）での反射輝度から、当該座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）が植生を観測した点である確率を計算する。

【0027】

要否判定部１６６は、距離計算部１６３による計算結果、エッジ判定部１６４による判定結果及び植生判定部１６５による判定結果から、メモリカード１５から読み出した測距点Ｐに関するデータ（距離データ、角度データ及び座標データ）のうちの不要なデータを間引く。この際、要否判定部１６６は、距離計算部１６３による計算結果、エッジ判定部１６４による判定結果及び植生判定部１６５による判定結果から、上記測距点Ｐ毎に、要否を判定するための評価値を算出する。そして、要否判定部１６６は、予め設定した間引き点数に沿うように画像を分割し、当該分割したエリア毎に、算出した評価値の低い（通常は、最も低い）測距点Ｐを選択する。そして、要否判定部１６６は、選択した測距点Ｐに関するデータは必要なデータとし、選択しなかった測距点Ｐに関するデータは不要なデータとみなして削除する。

【0028】

図４はデータ間引き装置１６のハードウェア構成例を示すブロック図である。
データ間引き装置１６における座標計算部１６１、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６の各機能は、処理回路５１により実現される。処理回路５１は、図４Ａに示すように、専用のハードウェアであっても、図４Ｂに示すように、メモリ５３に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）５２であってもよい。

【0029】

処理回路５１が専用のハードウェアである場合、処理回路５１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。座標計算部１６１、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６の各部の機能それぞれを処理回路５１で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路５１で実現してもよい。

【0030】

処理回路５１がＣＰＵ５２の場合、座標計算部１６１、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５３に格納される。処理回路５１は、メモリ５３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、データ間引き装置１６は、処理回路５１により実行されるときに、例えば図５に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５３を備える。また、これらのプログラムは、座標計算部１６１、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ５３とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等が該当する。

【0031】

なお、座標計算部１６１、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、座標計算部１６１については専用のハードウェアとしての処理回路５１でその機能を実現し、特徴点抽出部１６２、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５及び要否判定部１６６については処理回路５１がメモリ５３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

【0032】

このように、処理回路５１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

【0033】

次に、実施の形態１に係るデータ間引き装置１６の動作例について、図５を参照しながら説明する。図５では、データ間引き装置１６が、飛行中の航空機２に搭載されたメモリカード１５からデータを取得し、航法装置１７へデータを渡すまでの一連の処理を示している。また以下では、１台のカメラ（左カメラ１２）のみを用いた場合を示す。

【0034】

データ間引き装置１６の動作例では、図５に示すように、まず、座標計算部１６１は、メモリカード１５から読み出した測距点Ｐに関するデータ（距離データ、角度データ及び座標データ）及び航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から、メモリカード１５から読み出した複数の画像データに含まれる画像のうちの当該測距点Ｐに対応する画像上での座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）を計算する（ステップＳＴ４１）。

【0035】

この際、まず、座標計算部１６１は、距離データ、角度データ、座標データ及び航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から、下式（１）に従い、測距点Ｐの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。

【0036】

式（１）において、Ｒｔは、航空機２の姿勢に応じた測距装置１１及び左カメラ１２の傾きを表す３×３の回転行列の要素である。このＲｔは、時刻ｔにおける航空機２の姿勢角（ω（ｔ），φ（ｔ），κ（ｔ））を用いて、下式（２）で表される。

【0037】

そして、座標計算部１６１は、座標データ及び航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から、下式（３）に従い、上記測距点Ｐに対応する画像を撮影した左カメラ１２の投影中心座標（Ｘ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ）を算出する。式（３）において、Ｒ_ｉｍｇｔは、測距点Ｐに対するレーザ光の照射時刻に最も近い撮影時刻における航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）から算出される回転行列である。

【0038】

そして、座標計算部１６１は、航空機２の姿勢角（ω，φ，κ）、上記測距点Ｐの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び、上記測距点Ｐに対応する画像を撮影した左カメラ１２の投影中心座標（Ｘ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ）から、下式（４）に従い、対応する画像上での測距点Ｐの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）を算出する。式（４）において、ｃは、左カメラ１２の焦点距離である。また、式（４）におけるＵ_Ｌ，Ｖ_Ｌ，Ｗ_Ｌは下式（５）で表され、式（５）におけるｂ_１１〜ｂ_３３は下式（６）で表される。

【0039】

座標計算部１６１は、上記の処理を、全ての測距点Ｐに対して行う。

【0040】

次いで、特徴点抽出部１６２は、メモリカード１５から読み出した画像データに含まれる画像から特徴点を抽出する（ステップＳＴ４２）。この際、処理時間の短縮のため、特徴点抽出部１６２は、入力画像を１／４程度に縮小した上で特徴点の抽出処理を行ってもよい。特徴点抽出部１６２は、上記の処理を、全ての画像データに含まれる画像に対して行う。

【0041】

次いで、距離計算部１６３は、測距点Ｐに対応する画像において、座標計算部１６１により計算された座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）から、特徴点抽出部１６２により抽出された特徴点のうちの距離の最も近い特徴点までの距離を計算する（ステップＳＴ４３）。距離計算部１６３は、上記の処理を、全ての測距点Ｐに対して行う。

【0042】

また、エッジ判定部１６４は、測距点Ｐに対応する画像において、座標計算部１６１により計算された測距点Ｐの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）が、物体（建物等）のエッジ部を観測した点であるかを判定する（ステップＳＴ４４）。この際、例えば、エッジ判定部１６４は、上記測距点Ｐの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）の周囲での測距値の変化の急峻度（エッジ強度）を中央差分又はＳｏｂｅｌオペレータにより算出する。また、エッジ判定部１６４は、画像からエッジ部を検出することで、上記エッジ強度を算出してもよい。エッジ判定部１６４は、上記の処理を、全ての測距点Ｐに対して行う。

【0043】

また、植生判定部１６５は、測距点Ｐに対応する画像において、座標計算部１６１により計算された座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）が、植生を観測した点であるかを判定する（ステップＳＴ４５）。この際、例えば、植生判定部１６５は、上記測距点Ｐの座標（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）での反射輝度が閾値未満である場合には確率１（植生である）とし、閾値以上である場合には確率０（植生ではない）とする。植生判定部１６５は、上記の処理を、全ての測距点Ｐに対して行う。

【0044】

次いで、要否判定部１６６は、距離計算部１６３による計算結果、エッジ判定部１６４による判定結果及び植生判定部１６５による判定結果から、測距点Ｐの要否を判定するための評価値を算出する（ステップＳＴ４６）。この際、要否判定部１６６は、距離計算部１６３により計算された距離と、エッジ判定部１６４により判定されたエッジ強度と、植生判定部１６５により判定された植生である確率との重み付け和により、上記評価値を算出する。要否判定部１６６は、上記の処理を、全ての測距点Ｐに対して行う。

【0045】

次いで、要否判定部１６６は、予め設定した間引き点数に沿うように画像を分割し、当該分割したエリア毎に、算出した評価値の最も低い測距点Ｐを選択する（ステップＳＴ４７）。

【0046】

次いで、要否判定部１６６は、選択した測距点Ｐに関するデータは必要なデータとし、選択しなかった測距点Ｐに関するデータは不要なデータとみなして削除する（ステップＳＴ４８）。すなわち、画像中の特徴的な点は地形の測量に有用であるため、要否判定部１６６は、特徴点から遠い測距点Ｐに関するデータは不要なデータとみなす。また、物体のエッジ部では測距装置１１による測距値が安定しないため、要否判定部１６６は、エッジ強度が高い測距点Ｐに関するデータは不要なデータとみなす。また、植生領域では、測距装置１１はレーザ光が木の葉を透過するため地面までの距離を測定するが、左カメラ１２は木々を撮影することになるため、同一点を観測できない。そのため、要否判定部１６６は、植生を観測した点である確率が高い測距点Ｐに関するデータは不要なデータとみなす。

【0047】

なお上記では、データ間引き装置１６に、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４及び植生判定部１６５を全て設けた場合を示した。しかしながら、これに限らず、データ間引き装置１６は、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４及び植生判定部１６５のうちの１つ以上を設けていればよい。重要度の順位は、高い順に、距離計算部１６３、エッジ判定部１６４、植生判定部１６５である。

【0048】

以上のように、この実施の形態１によれば、航空機２に搭載された測距装置１１によりレーザ光を用いて測定された複数の測距点Ｐまでの距離及び角度と、航空機２に搭載されたＧＮＳＳ装置１４により測定された上記レーザ光の照射基準点の座標とを示す測距点Ｐに関するデータ、及び、航空機２の姿勢角から、測距点Ｐ毎に、航空機２に搭載されたカメラ１２，１３により周期的に測距点Ｐを含む領域が撮影されて得られた複数の画像のうちの対応する画像上での座標を計算する座標計算部１６１と、画像毎に、特徴点を抽出する特徴点抽出部１６２と、測距点Ｐ毎に、対応する画像において、座標計算部１６１により計算された座標から、特徴点抽出部１６２により抽出された特徴点のうちの距離の近い特徴点までの距離を計算する距離計算部１６３と、距離計算部１６３による計算結果から、測距点Ｐに関するデータのうちの不要なデータを削除する要否判定部１６６とを備えた。したがって、航空機２の姿勢推定で用いるデータを間引くことが可能である。すなわち、測量システム１では、データ間引き装置１６において、計測精度を悪化させるような測距点ｐに関するデータを除去した上で、後段の航法装置１７へデータを出力できる。これにより、航法装置１７における航空機２の姿勢推定精度向上が可能となる。また、余計な測距点ｐを間引くことで、航法装置１７における計算速度向上が見込める。

【0049】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0050】

１ 測量システム、２ 航空機（移動体）、１１ 測距装置、１２ 左カメラ、１３ 右カメラ、１４ ＧＮＳＳ装置（座標測定装置）、１５ メモリカード（記憶装置）、１６ データ間引き装置、１７ 航法装置、５１ 処理回路、５２ ＣＰＵ、５３ メモリ、１６１ 座標計算部、１６２ 特徴点抽出部、１６３ 距離計算部、１６４ エッジ判定部、１６５ 植生判定部、１６６ 要否判定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】