特許 6865566 ３次元モデル生成装置、そのプログラム及びその方法

(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】6865566

(24)【登録日】2021年4月8日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】３次元モデル生成装置、そのプログラム及びその方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20210419BHJP

   G06T 17/20 20060101ALI20210419BHJP

   G01C 11/04 20060101ALI20210419BHJP

   G06F 30/13 20200101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   G06T7/00 C

   G06T17/20

   G01C11/04

   G06F17/50 680B

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-233944(P2016-233944)

(22)【出願日】2016年12月1日

(65)【公開番号】特開2018-92300(P2018-92300A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年11月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳本 貴司

(72)【発明者】

【氏名】高取 昭浩

(72)【発明者】

【氏名】田中 吉史

【審査官】 粕谷 満成

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１２５００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６１９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２１０７４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｔ ７／００

Ｇ０６Ｔ １７／２０

Ｇ０１Ｃ １１／０４

Ｇ０６Ｆ ３０／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋内のキュービックパノラマ画像を用いて、前記屋内を表した３次元モデルを生成する３次元モデル生成装置であって、
全天球カメラが撮影した全天球画像を前記キュービックパノラマ画像に変換するキュービックパノラマ画像変換手段と、
前記キュービックパノラマ画像内に設定した計測点を３次元計測することで、前記キュービックパノラマ画像に対応付けて、前記屋内の３次元形状を表した３次元ベースモデルを生成する３次元ベースモデル生成手段と、
前記計測点同士を結ぶ線分を選択させ、選択させた前記線分に基づいて、前記３次元ベースモデル内に前記屋内の面領域を生成する面領域生成手段と、
前記３次元ベースモデルの面領域毎に、前記キュービックパノラマ画像からの切り出し範囲を選択させる切り出し範囲選択手段と、
前記キュービックパノラマ画像から、前記切り出し範囲の画像を切り出す画像切り出し手段と、
前記切り出し範囲の画像と前記３次元ベースモデルの面領域とを対応付けることで、前記３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、
を備えることを特徴とする３次元モデル生成装置。

【請求項2】

前記面領域生成手段は、前記３次元ベースモデルの面領域を時計回りで囲むように連続する前記線分を選択させ、時計回りで連続する前記線分で囲まれた面領域を前記３次元ベースモデル内に生成することを特徴とする請求項１に記載の３次元モデル生成装置。

【請求項3】

前記面領域生成手段は、前記時計回りで連続する線分及び前記線分間の計測点が同一基準面上に位置しない場合、前記線分及び前記計測点を前記同一基準面に投影することを特徴とする請求項２に記載の３次元モデル生成装置。

【請求項4】

屋内のキュービックパノラマ画像を用いて、前記屋内を表した３次元モデルを生成する３次元モデル生成装置であって、
前記キュービックパノラマ画像内に設定した計測点を３次元計測することで、前記キュービックパノラマ画像に対応付けて、前記屋内の３次元形状を表した３次元ベースモデルを生成する３次元ベースモデル生成手段と、
前記計測点同士を結ぶ線分を選択させ、選択させた前記線分に基づいて、前記３次元ベースモデル内に前記屋内の面領域を生成する面領域生成手段と、
前記３次元ベースモデルの面領域毎に、前記キュービックパノラマ画像からの切り出し範囲を選択させる切り出し範囲選択手段と、
前記キュービックパノラマ画像から、前記切り出し範囲の画像を切り出す画像切り出し手段と、
前記切り出し範囲の画像と前記３次元ベースモデルの面領域とを対応付けることで、前記３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、を備え、
前記画像切り出し手段は、前記切り出し範囲が５辺以上の場合、前記切り出し範囲を、前記切り出し範囲に外接する四角形状に変換し、変換した前記切り出し範囲の画像を前記キュービックパノラマ画像から切り出すことを特徴とする３次元モデル生成装置。

【請求項5】

コンピュータを、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の３次元モデル生成装置として機能させるための３次元モデル生成プログラム。

【請求項6】

全天球カメラが、屋内の全天球画像を撮影する全天球画像撮影ステップと、
送信装置が、前記全天球画像をクラウドサーバに送信する全天球画像送信ステップと、
３次元モデル生成装置が、前記クラウドサーバから前記全天球画像を受信する全天球画像受信ステップと、
前記３次元モデル生成装置が、前記全天球画像を、前記屋内のキュービックパノラマ画像に変換するパノラマ画像変換ステップと、
前記３次元モデル生成装置が、前記キュービックパノラマ画像内に設定した計測点を３次元計測することで、前記キュービックパノラマ画像に対応付けて、前記屋内の３次元形状を表した３次元ベースモデルを生成する３次元ベースモデル生成ステップと、
前記３次元モデル生成装置が、前記計測点同士を結ぶ線分を選択させ、選択させた前記線分に基づいて、前記３次元ベースモデル内に前記屋内の面領域を生成する面領域生成ステップと、
前記３次元モデル生成装置が、前記３次元ベースモデルの面領域毎に、前記キュービックパノラマ画像からの切り出し範囲を選択させる切り出し範囲選択ステップと、
前記３次元モデル生成装置が、前記キュービックパノラマ画像から前記切り出し範囲の画像を切り出す画像切り出しステップと、
前記３次元モデル生成装置が、前記切り出し範囲の画像と前記３次元ベースモデルの面領域とを対応付けることで、前記屋内を表した３次元モデルを生成する３次元モデル生成ステップと、
を実行することを特徴とする３次元モデル生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、屋内のパノラマ画像を用いて、屋内を表した３次元モデルを生成する３次元モデル生成装置、そのプログラム及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建物の維持管理や改修工事を行うために、その建物の屋内図面が広く利用されている。しかし、建物を現地調査すると、屋内図面が紛失していたり、屋内図面と建物の現状に齟齬があることがある。この場合、測量技術を有する測量員が建物を測量して屋内図面を生成しなければならず、時間やコストが余分にかかってしまう。

【0003】

そこで、測量員による測量を行うことなく、屋内を３次元計測する手法が提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載の手法は、屋内のパノラマ画像を撮影し、撮影したパノラマ画像を水平調整することで、屋内を３次元計測するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５‐１２５００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載の手法では、３次元計測の専用ソフトウェアを使いこなして、全ての計測点の座標を取得する必要があり、一般ユーザにとって敷居が高い。このため、一般ユーザが使い慣れた一般的なＢＩＭ（Building Information Modeling）ソフトウェアに３次元モデルを取り込んで、屋内図面を生成できる手法が要望されている。

【0006】

そこで、本発明は、測量員による測量を行うことなく、一般ユーザが専用ソフトウェアを使用することなく３次元モデルを生成し、生成した３次元モデルを一般的なＢＩＭソフトウェアで利用できる３次元モデル生成装置、そのプログラム及びその方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記した課題に鑑みて、本発明に係る３次元モデル生成装置は、屋内のキュービックパノラマ画像を用いて、前記屋内を表した３次元モデルを生成する３次元モデル生成装置であって、全天球カメラが撮影した全天球画像を前記キュービックパノラマ画像に変換するキュービックパノラマ画像変換手段と、前記キュービックパノラマ画像内に設定した計測点を３次元計測することで、前記キュービックパノラマ画像に対応付けて、前記屋内の３次元形状を表した３次元ベースモデルを生成する３次元ベースモデル生成手段と、前記計測点同士を結ぶ線分を選択させ、選択させた前記線分に基づいて、前記３次元ベースモデル内に前記屋内の面領域を生成する面領域生成手段と、前記３次元ベースモデルの面領域毎に、前記キュービックパノラマ画像からの切り出し範囲を選択させる切り出し範囲選択手段と、前記キュービックパノラマ画像から、前記切り出し範囲の画像を切り出す画像切り出し手段と、前記切り出し範囲の画像と前記３次元ベースモデルの面領域とを対応付けることで、前記３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、を備える構成とした。

【0008】

かかる３次元モデル生成装置によれば、屋内のパノラマ画像から生成した３次元ベースモデルの面領域毎に、このパノラマ画像からの切り出し画像を対応付けることで、３次元モデルを生成する。

【0009】

前記した課題に鑑みて、本発明に係る３次元モデル生成方法は、全天球カメラが、屋内の全天球画像を撮影する全天球画像撮影ステップと、送信装置が、前記全天球画像をクラウドサーバに送信する全天球画像送信ステップと、３次元モデル生成装置が、前記クラウドサーバから前記全天球画像を受信する全天球画像受信ステップと、前記３次元モデル生成装置が、前記全天球画像を、前記屋内のキュービックパノラマ画像に変換するパノラマ画像変換ステップと、前記３次元モデル生成装置が、前記キュービックパノラマ画像内に設定した計測点を３次元計測することで、前記キュービックパノラマ画像に対応付けて、前記屋内の３次元形状を表した３次元ベースモデルを生成する３次元ベースモデル生成ステップと、前記３次元モデル生成装置が、前記計測点同士を結ぶ線分を選択させ、選択させた前記線分に基づいて、前記３次元ベースモデル内に前記屋内の面領域を生成する面領域生成ステップと、前記３次元モデル生成装置が、前記３次元ベースモデルの面領域毎に、前記キュービックパノラマ画像からの切り出し範囲を選択させる切り出し範囲選択ステップと、前記３次元モデル生成装置が、前記キュービックパノラマ画像から前記切り出し範囲の画像を切り出す画像切り出しステップと、前記３次元モデル生成装置が、前記切り出し範囲の画像と前記３次元ベースモデルの面領域とを対応付けることで、前記屋内を表した３次元モデルを生成する３次元モデル生成ステップと、を実行する手順とした。

【0010】

かかる３次元モデル生成方法によれば、屋内のパノラマ画像から生成した３次元ベースモデルの面領域毎に、このパノラマ画像からの切り出し画像を対応付けることで、３次元モデルを生成する。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、屋内のパノラマ画像から生成した３次元ベースモデルの面領域毎にパノラマ画像からの切り出し画像を対応付ける。これにより、本発明は、測量員による測量を行うことなく、一般ユーザが専用ソフトウェアを使用することなく３次元モデルを生成し、生成した３次元モデルを一般的なＢＩＭソフトウェアで利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る３次元モデル生成システムの概略構成図である。

【図2】全天球カメラの外観図である。

【図3】全天球画像の一例を説明する説明図である。

【図4】３次元モデル生成装置の構成を示すブロック図である。

【図5】キュービックパノラマ画像への変換を説明する説明図である。

【図6】キュービックパノラマ画像の一例を説明する説明図であり、（ａ）が前面であり、（ｂ）が右面であり、（ｃ）が左面であり、（ｄ）が後面であり、（ｅ）が下面であり、（ｆ）が上面である。

【図7】キュービックパノラマ画像の表示例を説明する説明図である。

【図8】キュービックパノラマ画像上での計測点の設定を説明する説明図である。

【図9】３次元ベースモデルの一例を説明する説明図である。

【図10】線分の選択及びポリゴンの生成を説明する説明図である。

【図11】ポリゴンと切り出し画像との対応付けを説明する説明図であり、（ａ）はポリゴンであり、（ｂ）は切り出し画像である。

【図12】ポリゴンの投影を説明する説明図であり、（ａ）は投影前であり、（ｂ）は投影後である。

【図13】切り出し範囲の変形を説明する説明図であり、（ａ）は変形前であり、（ｂ）は変形後である。

【図14】３次元モデルの一例を説明する説明図である。

【図15】３次元モデル生成システムの動作を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［３次元モデル生成システムの概略］
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１を参照し、本発明の実施形態に係る３次元モデル生成システム１の概略について説明する。

【0014】

３次元モデル生成システム１は、全天球カメラ１０で屋内を撮影した全天球画像を用いて、屋内の３次元モデルを生成するものである。図１に示すように、３次元モデル生成システム１は、全天球カメラ１０と、送信装置２０と、クラウドサーバ３０と、３次元モデル生成装置４０と、ＰＣ（Personal Computer）５０とを備える。

【0015】

まず、３次元モデル生成システム１の使用法について簡単に説明する。
撮影担当者は、改修工事等の対象となる建物の屋内に、図示を省略したスケールを配置する。スケール（例えば、クロスロッド）は、長さを表しており、後記する３次元計測に必要である。このスケールは、壁面に沿って鉛直、又は、床面に沿って水平に配置する。次に、撮影担当者は、全天球カメラ１０により、全天球画像を撮影する。そして、撮影担当者は、送信装置２０を操作して、撮影した全天球画像をクラウドサーバ３０にアップロードする。

【0016】

３次元モデル生成装置４０のオペレータは、クラウドサーバ３０から全天球画像を３次元モデル生成装置４０にダウンロードする。次に、オペレータは、３次元モデル生成装置４０を操作して、全天球画像をキュービックパノラマ画像（パノラマ画像）に変換する。そして、オペレータは、３次元モデル生成装置４０を操作して、キュービックパノラマ画像から、屋内の３次元モデルを生成する。さらに、オペレータは、３次元モデル生成装置４０で生成した３次元モデルをクラウドサーバ３０にアップロードする。

【0017】

ＰＣ５０のユーザ（一般ユーザ）は、クラウドサーバ３０から３次元モデルをＰＣ５０にダウンロードする。そして、一般ユーザは、ダウンロードした３次元モデルをＰＣ５０のＢＩＭソフトウェアに取り込んで、屋内図面を生成する。このような手順で、３次元モデル生成システム１は、クラウドサーバ３０を介して、３次元モデルを一般ユーザに提供できるので、一般ユーザが専用ソフトウェアを使用する必要がない。

【0018】

［３次元モデル生成システムの構成］
以下、３次元モデル生成システム１の構成について説明する。
全天球カメラ１０は、屋内の全天球画像を撮影し、撮影した全天球画像を送信装置２０に出力する。例えば、全天球カメラ１０は、ＳＤカード等の記録媒体を介して、又は、無線通信を用いて、全天球画像（全天球画像ファイル９０）を出力する。

【0019】

図２に示すように、全天球カメラ１０は、全天球画像を撮影する全天球カメラ本体１１と、全天球カメラ本体１１を載置する三脚１３と、を備える。また、全天球画像は、図３に示すように、全天球カメラ本体１１を中心として、全周３６０°、上下１８０°の全周を撮影した画像である。

【0020】

送信装置２０は、全天球カメラ１０が撮影した全天球画像をクラウドサーバ３０に送信するものである。例えば、送信装置２０としては、無線通信、有線通信等の通信機能を有する携帯端末２１やＰＣ２３をあげることができる。
なお、送信装置２０として、携帯端末２１又はＰＣ２３の一方を備えていればよく、両方を備える必要はない。

【0021】

クラウドサーバ３０は、クラウド環境で構築したサーバ群であり、全天球画像及びキュービックパノラマ画像の蓄積、送受信を行うものである。具体的には、クラウドサーバ３０は、送信装置２０から受信した全天球画像を蓄積し、３次元モデル生成装置４０に送信する。また、クラウドサーバ３０は、３次元モデル生成装置４０から受信した３次元モデルを蓄積し、ＰＣ５０に送信する。

【0022】

３次元モデル生成装置４０は、クラウドサーバ３０から受信した全天球画像をキュービックパノラマ画像に変換し、変換したキュービックパノラマ画像を用いて、屋内の３次元モデルを生成するものである。そして、３次元モデル生成装置４０は、生成した３次元モデルをクラウドサーバ３０に送信する。
なお、３次元モデル生成装置４０の詳細は、後記する。

【0023】

ＰＣ５０は、３次元モデル生成装置４０から３次元モデルを受信し、受信した３次元モデルをＢＩＭソフトウェアに取り込んで、屋内図面を生成するものである。例えば、ＰＣ５０としては、無線通信、有線通信等の通信機能を有し、一般的なＢＩＭソフトウェアがインストールされたコンピュータをあげることができる。

【0024】

［３次元モデル生成装置の構成］
図４を参照し、３次元モデル生成装置４０の構成について説明する。
図４に示すように、３次元モデル生成装置４０は、画像送受信手段４１と、キュービックパノラマ画像変換手段４２と、３次元ベースモデル生成手段４３と、ポリゴン生成手段（面領域生成手段）４４と、切り出し範囲選択手段４５と、画像切り出し手段４６と、３次元モデル生成手段４７と、を備える。

【0025】

画像送受信手段４１は、クラウドサーバ３０との間で全天球画像及びパノラマ画像を送受信するものである。具体的には、画像送受信手段４１は、クラウドサーバ３０から全天球画像を受信し、受信した全天球画像をパノラマ画像変換手段４２に出力する。また、画像送受信手段４１は、３次元モデル生成手段４７から入力された３次元モデルを、クラウドサーバ３０に送信する。

【0026】

キュービックパノラマ画像変換手段４２は、画像送受信手段４１から入力された全天球画像をキュービックパノラマ画像に変換するものである。図３に示すように、全天球画像は、歪んでいるため、３次元モデルの生成に適していない。このため、キュービックパノラマ画像変換手段４２は、全天球画像を、歪みのないキュービックパノラマ画像に変換する。

【0027】

図５に示すように、キュービックパノラマ画像は、正六面体の各面（上面、下面、左面、右面、前面、後面）の内側に全天球画像を投影した画像である。例えば、キュービックパノラマ画像は、図６に示すように、図５の正六面体の各面内側に全天球画像を貼り付けたものとなる。図６（ａ）がキュービックパノラマ画像の前面であり、図６（ｂ）がキュービックパノラマ画像の右面であり、図６（ｃ）がキュービックパノラマ画像の左面である。また、図６（ｄ）がキュービックパノラマ画像の後面であり、図６（ｅ）がキュービックパノラマ画像の下面であり、図６（ｆ）がキュービックパノラマ画像の上面である。

【0028】

３次元ベースモデル生成手段４３は、キュービックパノラマ画像変換手段４２からキュービックパノラマ画像が入力される。そして、３次元ベースモデル生成手段４３は、このキュービックパノラマ画像内に設定した計測点を３次元計測することで、パノラマ画像に対応付けて、屋内の３次元形状を表した３次元ベースモデルを生成するものである。

【0029】

具体的には、３次元ベースモデル生成手段４３は、キュービックパノラマ画像を水平調整し、水平調整したキュービックパノラマ画像に計測点を設定する。ここでは、３次元ベースモデル生成手段４３は、ソフトウェアにより正確に水平調整を行う。

【0030】

次に、３次元ベースモデル生成手段４３は、図示を省略したディスプレイ等の表示手段に、図７に示すように、水平調整されたキュービックパノラマ画像を表示する。すると、オペレータが、図示を省略したマウス、キーボード等の操作手段を介して、図８に示すように、キュービックパノラマ画像上に計測点Ｐを設定（入力）する。さらに、オペレータが、操作手段を介して、キュービックパノラマ画像上に、計測点Ｐ同士を結ぶ線分を設定する。この線分は、屋内の境界（例えば、床面と壁面の境界）を表す。

【0031】

図８の例では、オペレータは、計測点Ｐ１〜Ｐ４を屋内のコーナーに設定している。また、オペレータは、計測点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分、計測点Ｐ２，Ｐ３を結ぶ線分、計測点Ｐ３，Ｐ４を結ぶ線分、及び、計測点Ｐ４，Ｐ１を結ぶ線分を設定している（太線で図示）。
なお、図８では、計測点Ｐ１〜Ｐ４及びこれらの線分を設定する例を図示したが、オペレータは、必要な計測点Ｐ及び線分を全て設定することは言うまでもない。

【0032】

そして、３次元ベースモデル生成手段４３は、計測点Ｐ１〜Ｐ４を高さが既知の水平面上へ逆投影することで、水平面上の計測点Ｐ１〜Ｐ４の座標を３次元計測する。また、３次元ベースモデル生成手段４３は、計測済みの計測点Ｐ１〜Ｐ４の鉛直線上に位置する点をこの鉛直線に逆投影することで、計測点Ｐ１〜Ｐ４の高さ方向の座標を３次元計測する。そして、３次元ベースモデル生成手段４３は、水平面と高さ方向の座標を組み合わせて、計測点Ｐ１〜Ｐ４の３次元座標を求める。
なお、３次元計測の詳細は、例えば、特開２０１５−１２５００２号公報に記載されているため、これ以上の説明を省略する。

【0033】

計測点Ｐ１〜Ｐ４は、キュービックパノラマ画像上に設定されているので、計測点Ｐ１〜Ｐ４の画像座標が既知である。また、計測点Ｐ１〜Ｐ４の３次元座標は、３次元計測の際に求められている。つまり、計測点Ｐ１〜Ｐ４は、キュービックパノラマ画像の画像座標と、３次元ベースモデルの３次元座標とを対応付けている。

【0034】

３次元ベースモデルＢＭは、図９に示すように、計測点Ｐ、及び、計測点Ｐ同士を結ぶ線分で屋内の形状を表したモデルである。つまり、３次元ベースモデルＢＭは、屋内の形状のみを表しており、形状以外の情報（例えば、床面の材料）を表していない。

【0035】

ポリゴン生成手段４４は、計測点Ｐ同士を結ぶ線分をオペレータに選択させ、選択させた線分に基づいて、３次元ベースモデルＢＭ内にポリゴンを生成するものである。例えば、ポリゴン生成手段４４は、キュービックパノラマ画像及び３次元ベースモデルＢＭを重ねて表示手段に表示する（図８参照）。すると、オペレータが、操作手段を介して、３次元ベースモデルＢＭ上で線分を選択する。

【0036】

＜線分の選択、ポリゴンの生成＞
図１０を参照し、ポリゴン生成手段４４による線分の選択及びポリゴンの生成を詳細に説明する。
本実施形態では、オペレータが、３次元ベースモデル生成手段４３で設定した線分のうち、ポリゴンＡの生成に必要な線分Ｌを全て選択する。このとき、オペレータは、３次元ベースモデルＢＭのポリゴンを時計回りで囲むように連続する線分Ｌを選択する。例えば、オペレータが、図１０に示すように、計測点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分Ｌ１と、計測点Ｐ２，Ｐ３を結ぶ線分Ｌ２とを順に選択する。次に、オペレータは、計測点Ｐ３，Ｐ４を結ぶ線分Ｌ３と、計測点Ｐ４，Ｐ１を結ぶ線分Ｌ４とを順に選択する。これにより、ポリゴン生成手段４４は、時計回りの線分Ｌ１〜Ｌ４で囲まれる面領域をポリゴンＡとして生成する。

【0037】

なお、最初に線分Ｌ１を選択する例で説明したが、時計回りで連続していれば、線分Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の何れを最初に選択してもよい。
また、ポリゴン生成手段４４は、線分Ｌ４〜Ｌ１のように線分Ｌの選択順が反時計回りの場合、その選択を受け付けない。さらに、ポリゴン生成手段４４は、線分Ｌ１，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ４のように線分Ｌが不連続な場合、又は、線分Ｌ１，Ｌ２のように線分Ｌが特定の領域を囲んでいない場合、その選択を受け付けない。
また、ポリゴン生成手段４４は、連続する線分Ｌが３本以下の場合、つまり、線分Ｌで囲まれる領域が三角形の場合も、その選択を受け付けない。一方、ポリゴン生成手段４４は、連続する線分Ｌが４本以上の場合、その選択を受け付ける。

【0038】

各ポリゴンＡは、そのポリゴンＡを一意に識別する識別情報（例えば、‘１００’，‘１０１’）が付加される。また、ポリゴンＡは、図１１（ａ）に示すように、４本以上の線分Ｌの組み合わせで表現できる。例えば、ポリゴンＡ１は、線分Ｌ１〜Ｌ４の組み合わせで表現できる。ここで、ポリゴンＡは、表面及び裏面があり、線分Ｌが時計回りで選択された順で表面となる。例えば、ポリゴンＡ１は、線分Ｌ１〜Ｌ４の順で並ぶ側が表面となる。また、ポリゴンＡの表面には、後記する切出し画像を対応付ける（貼り付ける）ことができる。このように、３次元ベースモデルＢＭは、ポリゴンＡの組み合わせにより、屋内の形状を表現できる。

【0039】

＜ポリゴンの投影＞
図１２を参照し、ポリゴン生成手段４４によるポリゴンＡの投影を詳細に説明する。
図１２（ａ）に示すように、ポリゴンＡは、３次元計測の誤差に起因して、計測点Ｐ及び線分Ｌが同一基準面上に位置しない場合がある。ここで、基準面とは、鉛直面（図１２のＸ−Ｙ平面）、又は、水平面（図１２のＸ−Ｚ平面）のことである。図１２（ａ）では、計測点Ｐ２及び線分Ｌ１，Ｌ２が、基準面である鉛直面上に位置していない。この場合、ポリゴン生成手段４４は、計測点Ｐ２の座標を参照し、計測点Ｐ２が鉛直面上に位置しないと判定する。そして、ポリゴン生成手段４４は、図１２（ｂ）に示すように、鉛直面上に位置しないと判定した計測点Ｐ２及び計測点Ｐ２を端点とする線分Ｌ１，Ｌ２を、鉛直面上に投影する。
なお、図１２は、図面を見やすくするため、３次元ベースモデルＢＭのみ図示し、キュービックパノラマ画像の図示を省略した。

【0040】

図４に戻り、３次元モデル生成装置４０の構成について、説明を続ける。
切り出し範囲選択手段４５は、オペレータに、３次元ベースモデルＢＭのポリゴン毎に、パノラマ画像からの切り出し範囲を選択させるものである。例えば、切り出し範囲選択手段４５は、キュービックパノラマ画像及び３次元ベースモデルＢＭを重ねて表示手段に表示する。すると、オペレータが、操作手段を介して、切り出し範囲となるポリゴンを３次元ベースモデルＢＭ上で選択する。このとき、オペレータは、必要なポリゴンを全て選択することは言うまでもない。

【0041】

画像切り出し手段４６は、切り出し範囲選択手段４５から入力された切り出し範囲の画像を、キュービックパノラマ画像から切り出すものである。
前記したように、計測点Ｐは、３次元ベースモデルＢＭの３次元座標と、キュービックパノラマ画像の画像座標とを対応付けている。従って、画像切り出し手段４６は、図１１（ｂ）に示すように、切り出し範囲として選択したポリゴンＡを構成する計測点Ｐ１〜Ｐ４の画像座標を求める。そして、画像切り出し手段４６は、計測点Ｐ１〜Ｐ４の画像座標で特定される切り出し範囲の画像をキュービックパノラマ画像から切り出す。

【0042】

＜切り出し範囲の変形＞
図１３を参照し、画像切り出し手段４６による切り出し範囲の変形を詳細に説明する。
図１３（ａ）に示すように、切り出し範囲が５辺以上の場合もある。この場合、画像切り出し手段４６は、図１３（ｂ）に示すように、切り出し範囲を、この切り出し範囲に外接する四角形状に変換する。そして、画像切り出し手段４６は、四角形状に変換した切り出し範囲の画像を、キュービックパノラマ画像から切り出す。

【0043】

ここで、図１３（ａ）の切り出し範囲が床面に対応する場合、四角形状に変形するときに拡張した領域Ｂには、３次元ベースモデルＢＭで床面以外の構造物（例えば、柱）が存在している。つまり、この床面以外の構造物は、別の切り出し範囲の画像に含まれている。このため、画像切り出し手段４６は、拡張した領域Ｂの部分を使用しない。

【0044】

図４に戻り、３次元モデル生成装置４０の構成について、説明を続ける。
３次元モデル生成手段４７は、画像切り出し手段４６から入力された切り出し画像と、３次元ベースモデル生成手段４３から入力された３次元ベースモデルＢＭのポリゴンとを対応付けることで、屋内の３次元モデルＭ（図１４）を生成するものである。この３次元モデルＭは、図１４に示すように、３次元ベースモデルＢＭ、各ポリゴンの画像ファイル、及び、画像配置場所ファイルで構成されている。

【0045】

前記したように、３次元ベースモデルＢＭのポリゴンと、キュービックパノラマ画像の切り出し範囲とは、計測点Ｐで対応付けられている。そこで、３次元モデル生成手段４７は、図１４に示すように、３次元ベースモデルＢＭにおける屋内の壁と、その壁の切り出し画像とを対応付ける。さらに、３次元モデル生成手段４７は、壁と同様、３次元ベースモデルＢＭにおける床や天井と、床や天井の切り出し画像とを対応付ける。その後、３次元モデル生成手段４７は、壁、床、天井等の各ポリゴンに対応した画像ファイル（例えば、‘壁．ｊｐｇ’）の配置場所を表す画像配置場所ファイルを生成する。

【0046】

以上のように、本発明の実施形態に係る３次元モデル生成装置４０は、屋内の全天球画像をキュービックパノラマ画像に変換し、変換したキュービックパノラマ画像から３次元ベースモデルＢＭを生成する。そして、３次元モデル生成装置４０は、生成した３次元ベースモデルＢＭのポリゴン毎に、キュービックパノラマ画像からの切り出し画像を対応付けることで、３次元モデルＭを生成する。このように、３次元モデル生成装置４０は、測量員による測量を行う必要がなく、測量員の手配や測量作業の時間調整が不要となり、短時間、低コストで３次元モデルＭを生成できる。

【0047】

さらに、３次元モデル生成装置４０は、従来の専用ソフトウェアのように、全ての計測点の座標を取得するときの出戻り作業が発生せず、３次元モデルＭを効率よく生成できる。

【0048】

［３次元モデル生成システムの動作］
図１５を参照し、３次元モデル生成システム１の動作について説明する（適宜図４参照）。
全天球カメラ１０は、屋内の全天球画像を撮影し（ステップＳ１：全天球画像撮影ステップ）、撮影した全天球画像を送信装置２０に出力する（ステップＳ２）。
送信装置２０は、ステップＳ２で入力された全天球画像をクラウドサーバ３０に送信する（ステップＳ３：全天球画像送信ステップ）。

【0049】

３次元モデル生成装置４０の画像送受信手段４１は、クラウドサーバ３０から全天球画像を受信する（ステップＳ４：全天球画像受信ステップ）。
３次元モデル生成装置４０のキュービックパノラマ画像変換手段４２は、ステップＳ４で受信した全天球画像をキュービックパノラマ画像に変換する（ステップＳ５：パノラマ画像変換ステップ）。

【0050】

３次元モデル生成装置４０の３次元ベースモデル生成手段４３は、キュービックパノラマ画像上に計測点Ｐ及び線分を設定し、設定した計測点Ｐを３次元計測することで、屋内の３次元ベースモデルＢＭを生成する（ステップＳ６：３次元ベースモデル生成ステップ）。
３次元モデル生成装置４０のポリゴン生成手段４４は、オペレータに、計測点Ｐ同士を結ぶ線分Ｌを選択させ、選択された線分Ｌに基づいて、３次元ベースモデルＢＭ内にポリゴンを生成する（ステップＳ７：ポリゴン生成ステップ）。

【0051】

３次元モデル生成装置４０の切り出し範囲選択手段４５は、オペレータに、３次元ベースモデルＢＭのポリゴン毎に切り出し範囲を選択させる（ステップＳ８：切り出し範囲選択ステップ）。
３次元モデル生成装置４０の画像切り出し手段４６は、キュービックパノラマ画像から、ステップＳ８で選択された切り出し範囲の画像を切り出す（ステップＳ９：画像切り出しステップ）。

【0052】

３次元モデル生成装置４０の３次元モデル生成手段４７は、ステップＳ９で切り出した画像と、ステップＳ７で生成した３次元ベースモデルＢＭのポリゴンとを対応付けることで、屋内の３次元モデルＭを生成する（ステップＳ１０：３次元モデル生成ステップ）。
３次元モデル生成装置４０の画像送受信手段４１は、ステップＳ１０で生成した３次元モデルＭをクラウドサーバ３０に送信する（ステップＳ１１）。

【0053】

ＰＣ５０は、クラウドサーバ３０から３次元モデルＭを受信する（ステップＳ１２）。
ＰＣ５０は、ステップＳ１２で受信した３次元モデルＭをＢＩＭソフトウェアに取り込んで、屋内図面を生成する（ステップＳ１３）。

【0054】

以上のように、本発明の実施形態に係る３次元モデル生成システム１は、屋内の全天球画像をキュービックパノラマ画像に変換し、変換したキュービックパノラマ画像から３次元ベースモデルＢＭを生成する。そして、３次元モデル生成システム１は、生成した３次元ベースモデルＢＭのポリゴン毎に、キュービックパノラマ画像からの切り出し画像を対応付けて３次元モデルＭを生成する。このように、３次元モデル生成システム１は、測量員による測量を行う必要がなく、測量員の手配や測量作業の時間調整が不要となり、短時間、低コストで３次元モデルＭを生成できる。

【0055】

さらに、３次元モデル生成システム１は、一般ユーザが専用ソフトウェアを使用することなく、３次元モデル生成装置４０で３次元モデルを生成し、生成した３次元モデルをＰＣ５０のＢＩＭソフトウェアに取り込んで利用することができる。

【0056】

さらに、３次元モデル生成システム１は、全天球画像の撮影から、３次元モデルＭの生成及び屋内図面の生成までの一連の作業を簡易、かつ、短時間で行う仕組みを提供できる。
さらに、３次元モデル生成システム１は、クラウドサーバ３０を介して、セキュアな環境下で全天球画像及び３次元モデルＭを送受信できるので、安全性に優れる。
さらに、３次元モデル生成システム１は、全天球画像を短時間で撮影できるので、屋内で長時間に及ぶ測量作業を行う必要がなく、利便性に優れる。

【0057】

［変形例］
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した実施形態では、３次元モデルを納品先に送信することとして説明したが、３次元モデルの送信先は、特に限定されない。

【0058】

前記した実施形態において、３次元モデル生成装置は、ポリゴンの編集、削除及び分割を行ってもよい。例えば、オペレータは、ポリゴンの編集作業として、ポリゴンの節点（計測点）を移動、追加又は削除することができる。

【0059】

前記した実施形態において、３次元モデル生成装置は、生成した３次元モデルを表示手段に表示してもよい。これにより、オペレータが、生成した３次元モデルを確認できるので、利便性に優れる。

【0060】

前記した実施形態では、３次元モデル生成装置を独立したハードウェアとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、３次元モデル生成装置は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記した各手段として協調動作させる３次元モデル生成プログラムで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

【符号の説明】

【0061】

１ ３次元モデル生成システム
１０ 全天球カメラ
２０ 送信装置
３０ クラウドサーバ
４０ ３次元モデル生成装置
４１ 画像送受信手段
４２ キュービックパノラマ画像変換手段
４３ ３次元ベースモデル生成手段
４４ ポリゴン生成手段（面領域生成手段）
４５ 切り出し範囲選択手段
４６ 画像切り出し手段
４７ ３次元モデル生成手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】