特開 2023-108245 窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023108245

(43)【公開日】2023-08-04

(54)【発明の名称】窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20230728BHJP

   G01B 11/28 20060101ALI20230728BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20230728BHJP

   G06T 7/62 20170101ALI20230728BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 A

G01B11/28 Z

G06T7/00 C

G06T7/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022009257

(22)【出願日】2022-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000232254

【氏名又は名称】日本電気通信システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】河野 研二

(72)【発明者】

【氏名】青木 教之

(72)【発明者】

【氏名】高岡 真則

(72)【発明者】

【氏名】上野 悟己

(72)【発明者】

【氏名】安達 ゆり

【テーマコード（参考）】

2F065

5L096

【Ｆターム（参考）】

2F065AA21

2F065AA53

2F065AA59

2F065BB05

2F065DD03

2F065DD06

2F065FF05

2F065FF11

2F065GG04

2F065HH04

2F065JJ03

2F065JJ05

2F065JJ26

2F065QQ25

2F065QQ28

2F065QQ31

2F065SS02

2F065SS04

2F065SS13

5L096AA09

5L096CA18

5L096CA24

5L096FA08

5L096FA77

5L096GA51

5L096MA07

(57)【要約】

【課題】地物の表面に形成された窪みの特定及び計測を容易に行なうことができる窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラムを提供する。
【解決手段】窪み計測装置２００は、地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる測定空間の点群データを取得する測定データ取得部２０１と、測定空間の点群データに対して窪みが含まれる対象領域を指定する対象領域指定部２２１と、対象領域の点群データに基づき窪みを特定する窪み特定部２２２と、特定された窪みの点群データに基づき窪みの体積を算出する体積算出部２２３と、を有し、窪み特定部２２２は、整地から窪みを特定する第１特定処理と不整地から窪みを特定する第２特定処理とのいずれか一方を選択して窪みを特定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる前記測定空間の点群データを取得する測定データ取得部と、
前記測定空間の点群データに対して体積を求める前記窪みが含まれる対象領域を指定する対象領域指定部と、
前記対象領域の点群データに基づき前記窪みを特定する窪み特定部と、
特定された前記窪みの点群データに基づき前記窪みの体積を算出する体積算出部と、を有し、
前記窪み特定部は、
前記表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地から前記窪みを特定する第１特定処理と前記表面の凹凸量が前記閾値以上の不整地から前記窪みを特定する第２特定処理とのいずれか一方を選択して前記窪みを特定する窪み計測装置。

【請求項2】

前記第１特定処理では、
前記対象領域の点群データから平面部分を除去する処理と、
前記平面部分が除去された前記点群データに対してクラスタリングを行うことにより平面除去クラスタを生成する処理と、
前記平面除去クラスタ毎に前記窪みの上面部分の点群データを捕間する処理と、
を行う請求項１に記載の窪み計測装置。

【請求項3】

前記第２特定処理では、
前記対象領域の点群データに対して前記窪みの深さ方向と直交する前記窪みの陥没面をレイヤ化する処理と、
前記陥没面をレイヤ化したレイヤ毎の点群データを取得し、前記レイヤ毎の点群データを上位の前記レイヤから順次追加して生成される検索クラスタ毎にクラスタリングを行うことにより生成された各レイヤクラスタに対して前記陥没面内に存在する下位の前記レイヤを順次検索する処理と、
を行う請求項１又は２に記載の窪み計測装置。

【請求項4】

前記体積算出部は、
前記窪みにおいて前記３次元センサによる測定が不能なオクルージョンがある場合は、
前記窪みの点群データから得られる欠損補間点群を前記オクルージョンによってできた欠損部に補間した後、前記窪みの体積を算出する第１算出処理を行い、
前記オクルージョンがない場合は、
前記窪み特定部により特定された前記窪みの点群データに基づき前記窪みの体積を算出する第２算出処理を行なう、
請求項１～３のいずれか１項に記載の窪み計測装置。

【請求項5】

前記体積算出部は、
特定された前記窪みの高さ、幅、奥行きの寸法のうち少なくとも１つを算出する請求項１～４のいずれか１項に記載の窪み計測装置。

【請求項6】

地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる前記測定空間の点群データを取得するステップと、
前記測定空間の点群データに対して体積を求める前記窪みが含まれる対象領域を指定するステップと、
前記対象領域の点群データに基づき前記窪みを特定するステップと、
特定された前記窪みの点群データに基づき前記窪みの体積を算出するステップと、を有し、
前記窪みを特定するステップでは、
前記表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地から前記窪みを特定する第１特定方法と前記表面の凹凸量が前記閾値以上の不整地から前記窪みを特定する第２特定方法とのいずれか一方を選択して前記窪みを特定する窪み計測方法。

【請求項7】

コンピュータに実行させる窪み計測プログラムであって、
地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる前記測定空間の点群データを取得する処理と、
前記測定空間の点群データに対して体積を求める前記窪みが含まれる対象領域を指定する処理と、
前記対象領域の点群データに基づき前記窪みを特定する処理と、
特定された前記窪みの点群データに基づき前記窪みの体積を算出する処理と、を実行させ、
前記窪みを特定する処理では、
前記表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地から前記窪みを特定する第１特定方法と前記表面の凹凸量が前記閾値以上の不整地から前記窪みを特定する第２特定方法とのいずれか一方を選択して前記窪みを特定する処理を実行させる窪み計測プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力業界やガス業界等では、地中に敷設した配管を定期的に点検する必要があり、掘削機等によって地面を掘削して配管の点検を行っている。掘削作業にあたっては、配管が露出するように掘削量が調整されるが、必要以上に掘削を行うと地中の配管を破損してしまう虞があるため、掘削量を正確に計測できる技術が求められている。

【0003】

一方、建設業界や土木業界等では、工事等によって生じた掘削箇所の埋め戻し作業において、埋め戻しに必要な土砂の残量を把握するために、掘削領域の体積を計測できる技術が求められている。また、鉄道業界等では、地中の空洞化によって地上の線路が沈下すると、陥没事故を引き起こす虞があるため、線路の沈下箇所を早期に発見する技術が求められている。

【0004】

掘削等による窪みを計測する技術として、３次元センサを用いて測定される点群データに基づいて窪みの深度や体積を計測する方法が知られている。このような技術の一例として、特許文献１が挙げられる。

【0005】

特許文献１には、以下のデータ解析装置、データ解析方法、及びプログラムが開示されている。近傍空間設定手段は各要素点を注目点とし、当該注目点を包含し予め定められた３次元形状及び大きさを有する要素点近傍空間を設定する。３次元空間フィルタリング手段は各要素点近傍空間において、点群の要素点が予め設定した複数個以上包含される場合に、当該要素点を検出対象である段差又は亀裂に由来する特徴点として抽出する。亀裂検出手段は特徴点の配置から検出対象の位置を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－４５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の技術によって、地物表面から計測された点群の３次元座標データに基づいて地物表面に生じた変状である亀裂、段差を検出する作業の自動化を可能とすることが記載されている。しかしながら、特許文献１の技術は、亀裂や段差等の窪みを検出するものであり、窪みを特定して、窪みの体積や寸法を計測することができないという問題があった。

【0008】

本発明の目的は、上述した課題を鑑み、地物の表面に形成された窪みの特定及び計測を容易に行なうことができる窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一実施の形態にかかる窪み計測装置は、地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる測定空間の点群データを取得する測定データ取得部と、測定空間の点群データに対して体積を求める窪みが含まれる対象領域を指定する対象領域指定部と、対象領域の点群データに基づき窪みを特定する窪み特定部と、特定された窪みの点群データに基づき窪みの体積を算出する体積算出部と、を有し、窪み特定部は、表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地から窪みを特定する第１特定処理と表面の凹凸量が閾値以上の不整地から窪みを特定する第２特定処理とのいずれか一方を選択して窪みを特定する。

【0010】

また、一実施の形態にかかる窪み計測方法は、地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる測定空間の点群データを取得するステップと、測定空間の点群データに対して体積を求める窪みが含まれる対象領域を指定するステップと、対象領域の点群データに基づき窪みを特定するステップと、特定された窪みの点群データに基づき窪みの体積を算出するステップと、を有し、窪みを特定するステップでは、表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地から窪みを特定する第１特定方法と表面の凹凸量が閾値以上の不整地から窪みを特定する第２特定方法とのいずれか一方を選択して窪みを特定する。

【0011】

また、一実施の形態にかかる窪み計測プログラムは、コンピュータに実行させる窪み計測プログラムであって、地物の表面に形成された窪みの少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサにより測定して得られる測定空間の点群データを取得する処理と、測定空間の点群データに対して体積を求める窪みが含まれる対象領域を指定する処理と、対象領域の点群データに基づき窪みを特定する処理と、特定された窪みの点群データに基づき窪みの体積を算出する処理と、を実行させ、窪みを特定する処理では、表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地から窪みを特定する第１特定方法と表面の凹凸量が閾値以上の不整地から窪みを特定する第２特定方法とのいずれか一方を選択して窪みを特定する処理を実行させる。

【発明の効果】

【0012】

地物の表面に形成された窪みの特定及び計測を容易に行なうことができる窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラムを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１にかかる窪み計測装置の構成を示すブロック図である。

【図2】測定空間を３次元センサにより測定する様子を示す図である。

【図3】実施の形態２にかかる窪み計測装置の構成を示すブロック図である。

【図4】図３に示す窪み計測装置の動作を示すフローチャートである。

【図5】窪み特定部における第１特定処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】整地上に窪みが存在する地物のイメージ図である。

【図7】窪み特定部における第２特定処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】不整地上に窪みが存在する地物のイメージ図である。

【図9】色データを示すイメージ図である。

【図10】射影データを示すイメージ図である。

【図11】オクルージョンの影響がある場合の測定空間を３次元センサにより測定する様子を示す図である。

【図12】体積算出部における第１算出処理の流れを示すフローチャートである。

【図13】欠損部に最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群を補間する前のイメージ図である。

【図14】欠損部に最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群を補間した後のイメージ図である。

【図15】欠損部に窪みの傾斜角度θによって与えられる欠損補間点群を補間する前のイメージ図である。

【図16】欠損部に窪みの傾斜角度θによって与えられる欠損補間点群を補間した後のイメージ図である。

【図17】図３に示す窪み計測装置により窪みを計測した後のイメージ図である。

【図18】図３に示す窪み計測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。さらに、以下の説明において同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

図１は、実施の形態１にかかる窪み計測装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、窪み計測装置２００は、測定データ取得部２０１と、対象領域指定部２２１と、窪み特定部２２２と、体積算出部２２３と、を有している。

【0016】

測定データ取得部２０１は、地物１０の表面に形成された窪み１の少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサ２０により測定（撮影）して得られる測定空間の点群データである測定データ１００を取得する。対象領域指定部２２１は、測定データ１００に対して体積を求める窪み１が含まれる対象領域５０３を指定する。窪み特定部２２２は、対象領域５０３の点群データに基づき窪み１を特定する。また、窪み特定部２２２は、表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地５０１から窪み１（５０２）を特定する第１特定処理と表面の凹凸量が閾値以上の不整地７０１から窪み１（７０２）を特定する第２特定処理とのいずれか一方を選択して窪み１を特定する。体積算出部２２３は、特定された窪み１の点群データに基づき窪み１の体積を算出する。

【0017】

本実施形態にかかる窪み計測装置２００によれば、地物の表面に形成された窪みの特定及び計測を容易に行なうことができる。

【0018】

実施の形態２
次に、図２～１８を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態では、実施の形態１で説明した窪み計測装置２００について、さらに詳細に説明する。まず、図２は、測定空間を３次元センサにより測定する様子を示す図である。

【0019】

図２に示すように、窪み計測装置２００は、測定空間を３次元センサ２０により測定（撮影）して得られる当該測定空間の点群データである測定データ１００を取得し、測定データ１００の中から地物１０に形成された窪み１（５０２、７０２）を自動的に特定するとともに、特定した窪み１（５０２、７０２）の体積を算出する装置である。

【0020】

本実施形態では、表面が平坦な整地５０１上に存在する窪み５０２と、表面が不定形な不整地７０１上に存在する窪み７０２と、が形成された地物１０を例に挙げて、窪み計測装置２００が行う処理を説明する。本実施形態では、整地５０１が水平面であるものとして説明するが、整地５０１は鉛直方向に延びる壁面であってもよく、斜面であってもよく、曲面であってもよい。

【0021】

３次元センサ２０は、地物１０の表面に形成された窪み５０２、７０２の少なくとも一部を含む測定空間を撮影可能な位置に設けられている。図２に示す例では、窪み５０２、７０２の斜め上方付近に３次元センサ２０が設置されている。３次元センサ２０は、例えばＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、ステレオカメラ、３Ｄ－ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の３次元空間における距離を測定するセンサである。

【0022】

３次元センサ２０は、撮影した画像から測定データ１００を生成する。３次元センサ２０は、例えば有線又は無線の通信網であるネットワークを介して窪み計測装置２００と通信可能に接続されている。

【0023】

測定データ１００は、各測定点のセンサからの距離を含む３次元点群データである。３次元とは、緯度、経度、及び海抜（高さ）情報でもよいし、ユーザが設定した特定の位置を原点とした３次元ユークリッド座標系でも極座標系でもよい。以下の例では、ユーザが設定した原点における３次元ユークリッド座標系（各方向をＸ、Ｙ、Ｚ座標とする）を想定する。各座標の単位はメートル（ｍ）やセンチメートル（ｃｍ）、及びミリメートル（ｍｍ）で表現されるが、他の単位でもよい。また、Ｚ座標の値は、高さ（深さ）情報を意味する。

【0024】

３次元点とは、各点にその点群データが撮影された時刻や、レーザーの反射強度や赤・青・緑等の色情報等が付与されている点である。３次元点に付与される情報に制限はないが、少なくとも位置情報である３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）が付与されたものであり、点群とはその３次元点が２点以上集まった集合である。また、本実施形態において、ユークリッド座標系のＺ軸方向は鉛直方向を意味し、Ｘ軸とＹ軸の張る２次元平面は水平面を意味する。

【0025】

窪み計測装置２００は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等の位置姿勢センサ、ＲＧＢ（Ｒｅｄ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌｕｅ）カメラ、環境センサ等の他のセンサと３次元センサ２０とを組み合わせて生成された測定データ１００を取得してもよい。また、窪み計測装置２００は、外部システム（例えば、外部の装置、点検、工事等）と連携する機能を有していてもよい。

【0026】

なお、測定データ１００の取得方法として、任意の方法を採用することができる。例えば、自動車等の車両、移動ロボット等の移動体に３次元センサ２０を搭載して、移動体によって３次元センサ２０を移動させながら測定空間を測定してもよい。測定データ１００の取得方法の一形態として、ドローン等の空中移動体に３次元センサ２０を搭載すれば、測定空間を空撮することができる。

【0027】

次に、図３を参照して窪み計測装置２００の構成について説明する。図３は、実施の形態２にかかる窪み計測装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、窪み計測装置２００は、前処理部２１０と、計測部２２０と、ユーザインターフェース部２３０と、により構成される。

【0028】

前処理部２１０は、図１で説明した測定データ取得部２０１に相当し、３次元センサ２０から測定データ１００を取得する。前処理部２１０は、計測部２２０における処理の前に、データを整形するための前処理を測定データ１００に対して行い、前処理された測定データ１００を計測部２２０に出力する。前処理部２１０は、フォーマット変換部２１１と、ノイズ除去部２１２と、角度変換部２１３と、を有する。

【0029】

フォーマット変換部２１１は、測定データ１００のデータ形式を窪み計測装置２００で使用可能な所定のフォーマットに変換する機能を有する。フォーマット変換部２１１は、所定のフォーマットに変換された測定データ１００をノイズ除去部２１２に出力する。なお、３次元センサ２０から取得した測定データ１００が所定のフォーマットである場合には、フォーマット変換部２１１の処理は省略される。また、フォーマット変換部２１１は、データ形式の変換だけでなく、複数のデータの合成や、他のセンサや外部システムから取得されたデータとの融合や統合を行ってもよい。

【0030】

ノイズ除去部２１２は、測定データ１００に含まれる点群データの中から外れ値等の不要な点群データを除去する機能を有する。ノイズ除去の方法として、例えば平滑化処理、フィルタリング、外れ値の除去処理や補正処理等が挙げられる。ノイズ除去部２１２は、ノイズが除去された測定データ１００を角度変換部２１３に出力する。

【0031】

角度変換部２１３は、最短計測の前処理として測定データ１００が所定の角度となるように回転させる角度変換を行う機能を有する。角度変換部２１３は、他のセンサや外部システムの情報等に基づいて測定データ１００の角度変換を行う。例えば、角度変換部２１３は、ＩＭＵにより所定の角度となる鉛直方向を取得したり、他のセンサや外部システムからの地勢・地理情報、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）、出来形図等の情報を参照したりすることにより測定データ１００の角度変換を行うことができる。本実施形態では、窪み５０２、７０２の深さ方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）となるように回転させることによって測定データ１００が所定の角度となるように角度変換が行なわれる。

【0032】

また、角度変換部２１３は、窪み５０２、７０２の陥没面が水平方向となるように回転させることによって測定データ１００が所定の角度となるように角度変換を行ってもよい。また、測定データ１００の角度変換は、角度変換部２１３を用いずに、操作部２３１が受け付けたユーザの操作により入力された情報に基づいて手動で行ってもよい。

【0033】

続いて、計測部２２０は、測定データ１００に基づいて窪み５０２、７０２の少なくとも一部を特定し、特定した窪み５０２、７０２の少なくとも一部から窪み５０２、７０２の体積を算出（推定）する機能を有する。計測部２２０は、対象領域指定部２２１と、窪み特定部２２２と、体積算出部２２３と、により構成される。

【0034】

対象領域指定部２２１は、指定された条件に基づいて、前処理部２１０から取得した測定データ１００に対して体積を求める窪み５０２、７０２が含まれる対象領域５０３を指定する機能を有する。対象領域指定部２２１は、例えば操作部２３１が受け付けたユーザの操作により指定された条件（高さ、幅、奥行き等）に基づいて対象領域５０３を指定する。ユーザは、測定空間内で窪み５０２、７０２が存在しない領域を除外して対象領域５０３を指定することができる。対象領域指定部２２１は、操作部２３１を介して取得した条件に基づく対象領域５０３に関する情報を窪み計測装置２００のメモリ１２０に記憶する処理を行うとともに、対象領域５０３に関する情報を窪み特定部２２２に出力する。対象領域５０３に関する情報は、操作部２３１を介して取得した条件と対象領域５０３の点群データである対象領域点群とを含む。

【0035】

なお、対象領域指定部２２１は、条件が指定されていない場合、測定データ１００の全体（測定空間の全景）を対象領域５０３として指定する。すなわち、対象領域指定部２２１は、条件が指定されていない場合、前処理が完了した測定データ１００に相当する対象領域点群を窪み特定部２２２に出力する。対象領域指定部２２１は、指定された対象領域５０３に関する情報を複数保存しておき、保存されたデータを読み出すことで対象領域５０３を切り替えできるようにしてもよい。

【0036】

窪み特定部２２２は、対象領域指定部２２１から取得した対象領域点群に基づき、対象領域５０３内の窪み５０２、７０２を自動的に特定（クラスタリング）する機能を有する。窪み５０２、７０２を特定する具体的な方法として、地物１０の表面に窪み５０２、７０２が発生する前後の点群データを比較して得られる差分を抽出する方法が挙げられる。窪み５０２、７０２を特定する他の方法として、窪み５０２、７０２の寸法や体積に閾値を設けるとともに閾値を超える箇所を抽出する方法、窪み５０２、７０２の寸法や体積に応じて色分けした画像を表示部２３２に表示する方法等が挙げられる。また、窪み特定部２２２は、上記したＲＧＢカメラ等の他のセンサと連携して窪み５０２、７０２を特定してもよい。

【0037】

窪み特定部２２２は、地物１０の表面の形状（凹凸量）に応じて第１特定処理と第２特定処理とのいずれか一方を選択して、整地５０１上に存在する窪み５０２又は不整地７０１上に存在する窪み７０２を特定することができる。窪み特定部２２２は、特定された窪み５０２、７０２の少なくとも一部の点群データである３次元マップを生成して体積算出部２２３に出力する。窪み特定部２２２における第１特定処理及び第２特定処理の詳細は後述する。

【0038】

体積算出部２２３は、窪み特定部２２２から取得した３次元マップに基づき窪み５０２、７０２の体積を算出（推定）する機能を有する。体積算出部２２３は、３次元センサ２０による測定が不能なオクルージョンの影響の有無に応じて、第１算出処理と第２算出処理とのいずれか一方を選択して、窪み５０２、７０２の体積を算出（推定）することができる。

【0039】

また、体積算出部２２３は、窪み５０２、７０２の体積だけでなく窪み５０２、７０２の高さ、幅、奥行きの寸法のうち少なくとも１つを算出（推定）することもできる。窪み５０２、７０２の寸法を算出する場合は、３次元マップに含まれる点群データからＸ、Ｙ、Ｚ座標のそれぞれ最大値及び最小値を求め、各座標の最大値と最小値の差分から寸法を算出する。

【0040】

オクルージョンの影響の有無を確認する方法としては、対象領域指定部２２１によって窪み５０２、７０２ができるだけ過不足なく収まるように対象領域５０３を指定し、当該対象領域５０３に基づいて特定した窪み５０２、７０２の寸法によって判定するとよい。

【0041】

体積算出部２２３は、体積の算出結果を表示部２３２に出力する。なお、算出結果には、体積だけでなく寸法の算出結果が含まれていてもよい。体積算出部２２３における第１算出処理及び第２算出処理の詳細は後述する。

【0042】

体積算出部２２３は、他のセンサから取得される情報を用いて窪み５０２、７０２の体積を算出してもよい。例えば、体積算出部２２３は、ＲＧＢカメラや環境センサ等の情報を用いて窪み５０２、７０２の位置情報や大きさ（寸法）の情報を補正すること等により、体積の算出精度を高めることができる。また、体積算出部２２３は、外部システムから取得された情報や操作部２３１が受け付けたユーザの操作により入力された情報を用いて体積の算出を行なってもよい。ここで、窪み５０２、７０２の体積を算出するための情報として、特定対象の種別（例えば、材質）や状況（例えば、土壌の粘度、土壌の含水量等）、環境（例えば、降水、温湿度等）等が挙げられる。

【0043】

ユーザインターフェース部２３０は、窪み計測装置２００で扱う点群データの可視化や操作、及び計測部２２０により計測された計測結果等の表示を行う機能を有する。ユーザインターフェース部２３０は、操作部２３１と、表示部２３２と、を有する。ユーザインターフェース部２３０は、操作部２３１及び表示部２３２へのインタフェース回路だけでなく、外部システム（例えば、警報システム等）へのインタフェース回路を含んでいてもよい。

【0044】

また、ユーザインターフェース部２３０は、入力又は算出された情報を時系列に沿って窪み計測装置２００のメモリ１２０に蓄積する処理を行ったり、入力又は算出された情報を抽象化したデータを窪み計測装置２００のメモリ１２０に蓄積する処理を行ったりしても良い。さらに、メモリ１２０に蓄積されたこれらの情報及びデータを読み出してユーザや外部システムに伝達する処理を行ってもよい。

【0045】

操作部２３１は、ユーザからの操作を受け付ける。操作部２３１は、ユーザが窪み計測装置２００に対して指示や情報等を入力可能な入力装置を有する。入力装置は、キーボード、マウス、テンキー、ボタン等の物理キーであってもよいし、ディスプレイと一体的にタッチパネルとして構成されていてもよい。ユーザは、操作部２３１を操作することにより、例えば対象領域５０３を指定するための条件を窪み計測装置２００に入力することができる。

【0046】

表示部２３２は、窪み特定部２２２により特定された窪み５０２、７０２の特定結果や体積算出部２２３により算出された体積の算出結果等を表示する表示装置を有する。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどのプラットパネルディスプレイである。

【0047】

次に、図４を参照して、本実施形態にかかる窪み計測装置２００の動作を説明する。図４は、図３に示す窪み計測装置の動作を示すフローチャートである。図４に示すように、窪み計測装置２００は、ステップＳ３０１～Ｓ３０７の窪み計測処理を実行する。

【0048】

ステップＳ３０１において、前処理部２１０は、測定データ１００を取得する。このステップでは、測定空間を３次元センサ２０により測定して得られる測定データ１００が取得される。測定データ１００を取得したフォーマット変換部２１１は、必要に応じて、測定データ１００のデータ形式を所定のフォーマットに変換する。

【0049】

続いて、ステップＳ３０２において、ノイズ除去部２１２は、ステップＳ３０１で取得された測定データ１００に含まれる点群データの中から外れ値などの不要な点群データを除去する。

【0050】

続いてＳ３０３において、角度変換部２１３は、ステップＳ３０２のノイズ除去処理が行われた測定データ１００が所定の角度となるように回転させる角度変換を行う。このステップでは、測定データ１００における窪み５０２、７０２の上面から底面に向かう深さ方向が鉛直下向き（Ｚ軸下向き）になるように角度変換を行う。このようにして、前処理が完了した測定データ１００が生成される。

【0051】

続いて、ステップＳ３０４において、対象領域指定部２２１は、ステップＳ３０３の前処理が完了した測定データ１００に対して体積を求める窪み５０２、７０２が含まれる対象領域５０３を指定する。このステップでは、操作部２３１が受け付けた条件に基づいて前処理が完了した測定データ１００に対して対象領域５０３を指定し、対象領域点群を生成する。

【0052】

続いて、ステップＳ３０５において、窪み特定部２２２は、ステップＳ３０４で生成された対象領域点群に基づき窪み５０２、７０２を特定（クラスタリング）する。窪み計測装置２００は、整地５０１上に存在する窪み５０２を特定する第１特定処理と、不整地７０１上に存在する窪み７０２を特定する第２特定処理と、のいずれか一方を選択して窪みの特定を行う。窪み計測装置２００は、地物１０の表面の凹凸量に応じて、第１特定処理と第２特定処理とを自動で切り替えて窪み５０２、７０２の特定を行う。

【0053】

具体的には、窪み特定部２２２は、地物１０の表面における凸部と凹部とのＺ座標の値の差分である凹凸量が閾値より小さい場合に整地５０１と判定して第１特定処理（ステップＳ４００）を実行し、地物１０の表面における凹凸量が閾値以上である場合に不整地７０１と判定して第２特定処理（ステップＳ６００）を実行する。

【0054】

そこで、図５及び図６を参照して、第１特定処理の流れを説明する。図５は、窪み特定部における第１特定処理の流れを示すフローチャートである。図６は、整地上に窪みが存在する地物のイメージ図である。窪み計測装置２００は、図５に示すステップＳ４０１～Ｓ４０３に示す第１特定処理（ステップＳ４００）を実行し、図６に示す整地５０１上の窪み５０２を特定する。

【0055】

まず、ステップＳ４０１において、窪み特定部２２２は、対象領域指定部２２１から取得した対象領域点群の中から平面部分（例えば、平坦な地面、路面等）を除去する平面除去を行ない、平面除去点群を生成する。このステップにおいて、窪み特定部２２２は、測定空間内で窪み５０２が存在しない領域が除外された対象領域点群を対象領域指定部２２１から取得することが好ましい。

【0056】

平面部分は、例えばＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）等のアルゴリズムにしたがって抽出することができる。平面部分を除去することで、地面や壁面のように平坦な同じ形状の物体が除去されて、正しくクラスタリングを行えるため、誤分類を抑えることができる。平面除去点群に対して、必要に応じてノイズ除去部２１２によってノイズ除去処理を行うように構成しても良い。

【0057】

続いて、ステップＳ４０２において、ステップＳ４０１で生成された平面除去点群に対してクラスタリングを行い、平面除去クラスタを生成する。クラスタリングは、点群データ（ここでは、平面除去点群）を複数のクラスタに分割又は分類する手法であり、例えばｋ平均法等を採用することができる。

【0058】

さらに、ステップＳ４０３において、ステップＳ４０２で生成された平面除去クラスタ毎に欠損している窪み５０２の上面部分５０２ａ（鉛直上側の面）の点群データである上面補間点群を補間する点群補間を行なうことにより、上面補間点群が補間された３次元マップを生成する。ここで生成される３次元マップは、整地５０１上に存在する窪み５０２を表す３次元マップであり、特定された窪み５０２毎に生成されるものである。上面補間点群の３次元座標は、ステップＳ３０４で指定した対象領域５０３の条件によって与えられる。

【0059】

ここで、「補間」とは、計測で得られた部位の値に基づいて、計測していない部位の値を算出することをいう。窪み特定部２２２は、生成した３次元マップを体積算出部２２３に出力する。以上が第１特定処理の流れである。

【0060】

一方、図７及び図８を参照して、第２特定処理の流れを説明する。図７は、窪み特定部における第２特定処理の流れを示すフローチャートである。図８は、不整地上に窪みが存在する地物のイメージ図である。窪み計測装置２００は、図７に示すステップＳ６０１～Ｓ６１０に示す第２特定処理を実行し、図８に示す不整地７０１上の窪み７０２を特定する。

【0061】

まず、Ｓ６０１において、窪み特定部２２２は、対象領域指定部２２１から取得した対象領域点群を構成する各３次元点の３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）のうちＺ座標の値を基準として３次元点をサンプリングし、対象領域点群をレイヤ化する。この時のサンプリング数をｎとする。このステップにおいて、窪み特定部２２２は、条件が指定されていない対象領域点群を対象領域指定部２２１から取得することが好ましい。なお、Ｚ軸は、鉛直方向に沿った窪み７０２の深さ方向を指す。また、Ｘ軸は窪み７０２の幅方向を指し、Ｙ軸は窪み７０２の奥行き方向を指す。

【0062】

窪み特定部２２２は、サンプリングした３次元点を深度（Ｚ座標の値）に応じて色分けした色データを生成する。図９は、色データを示すイメージ図である。図９に示す色データは、Ｘ軸方向からみた地物１０の側面を表している。図９に示す例では、色が濃いほど深度が深いことを示し、色が淡いほど深度が浅いことを示している。

【0063】

続いて、Ｓ６０２において、ステップＳ６０１でサンプリングした３次元点の３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）をＸ－Ｙ平面へ射影して２次元座標（Ｘ、Ｙ座標）に変換し、２次元の射影データを生成する。図１０は、射影データを示すイメージ図である。図１０に示す射影データは、３次元座標を２次元座標に変換することにより得られる２次元点が集合した２次元点群データからなり、Ｚ軸方向からみた地物１０の平面図を表している。図１０に示す例では、色が濃い領域ほど深度が深いことを示し、色が淡い領域ほど深度が浅いことを示している。なお、Ｘ－Ｙ平面は、Ｚ軸に直交する窪み７０２の陥没面を指す。

【0064】

続いて、Ｓ６０３において、レイヤカウンタｍを「１」に設定する。レイヤカウンタｍとは、第２特定処理において、レイヤ化された対象領域点群について上位レイヤ（ｍ＝１）から下位レイヤ（ｍ＝ｎ）まで検索する窪み検索を行なうためのカウンタである。なお、下位レイヤは、上位レイヤより鉛直下側に位置するレイヤである。

【0065】

続いて、Ｓ６０４において、レイヤ化された対象領域点群のうち、ｍ番目のレイヤの点群データであるレイヤ点群を取得し、検索されたレイヤをグループ化するための検索クラスタに追加する。

【0066】

続いて、Ｓ６０５において、検索クラスタに対してクラスタリングを行い、窪み７０２毎のレイヤクラスタを生成する。

【0067】

続いて、Ｓ６０６において、各レイヤクラスタに対して、各レイヤクラスタの領域内でＸ－Ｙ平面に下位レイヤが存在するか否かを検索する。検索の結果、Ｘ－Ｙ平面に下位レイヤが存在する場合（ステップＳ６０６；ＹＥＳ）は、窪み７０２が存在すると判定してステップＳ６０７に進む。そして、ステップＳ６０７において、ステップＳ６０６で検索された下位レイヤのレイヤ点群を取得し、ステップＳ６０８に進む。Ｘ－Ｙ平面に下位レイヤが存在しない場合（ステップＳ６０６；ＮＯ）は、窪み７０２が存在しないと判定してステップＳ６０８に進む。

【0068】

続いて、Ｓ６０８において、レイヤカウンタに「１」を加算（ｍ＝ｍ＋１）する。その後、Ｓ６０４に戻り、レイヤ化された対象領域点群のうち最下位の下位レイヤ（ｍ＝ｎ）が検索されるまで、ステップＳ６０４～Ｓ６０７に示す窪み検索の一連の処理を繰り返し行う。レイヤカウンタがｍ＝ｎとなる最下位の下位レイヤまで窪み検索を終えたらステップＳ６０９に進む。

【0069】

続いて、Ｓ６０９において、ステップＳ６０４～Ｓ６０８の窪み検索によって取得したｍ＝１～ｎの各レイヤのレイヤ点群に対して射影の復元を行う。このステップでは、レイヤ点群を構成する２次元点の２次元座標（Ｘ、Ｙ座標）を３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）に変換する。

【0070】

続いて、ステップＳ６１０において、ステップＳ６０９で３次元に復元したレイヤ点群に対してクラスタリングを行なうことにより窪み７０２毎の３次元マップを生成する。以上が第２特定処理の流れである。

【0071】

そして、窪み特定部２２２は、第１特定処理又は第２特定処理により生成した３次元マップを体積算出部２２３に出力する。

【0072】

ここで、第２特定処理において窪み７０２を特定する他の方法としては、例えば、上記した窪み検索を行なうことなく、図９に示した色データの画像や図１０に示した射影データの画像を用いて窪み７０２を特定する方法が挙げられる。さらに別の方法として、エッジ検出等のアルゴリズムによって射影データから輪切り状になっている箇所（陥没面の外郭）を検出し、輪切り状になっている箇所に囲まれた領域内に下位レイヤが存在するか否かを検索する窪み検索の方式を採用してもよい。

【0073】

図３に戻り、Ｓ３０６において、体積算出部２２３は、ステップＳ４００及びＳ６００で生成された３次元マップに基づき窪み１の体積を算出（推定）する。体積算出部２２３は、オクルージョンがある場合、窪み特定部２２２により特定された窪み１の３次元マップから得られる欠損補間点群をオクルージョンによってできた欠損部９０３に補間した後、窪み１の体積を算出する第１算出処理を行なう。体積算出部２２３は、オクルージョンがない場合、窪み特定部２２２により特定された窪み１の３次元マップから窪み１の体積を算出する第２算出処理を行なう。体積算出部２２３は、オクルージョンの影響の有無に応じて第１算出処理と第２算出処理とのいずれか一方を選択して体積の算出を行なう。

【0074】

ここで、図１１は、オクルージョンの影響がある場合の測定空間を３次元センサにより測定する様子を示す図である。以下の説明では、図１１に示す地物１０の表面に形成された窪み１を特定対象とした場合について説明する。

【0075】

図１１に示すように、３次元センサ２０と特定対象の窪み１との間に障害物がある場合には、手前にある障害物が背後にある窪み１の一部を隠して見えなくするオクルージョンが発生する。そのため、窪み１のうち障害物の背後の領域は３次元センサ２０による測定が不能である。図１１に示す例では、３次元センサ２０が窪み１の手前側（図１１において左側）に配置されており、３次元センサ２０と窪み１との間に存在する地物１０の手前側部分が障害物となっている。オクルージョンの影響があると、窪み特定部２２２から取得した３次元マップは、オクルージョンにより一部の点群データが欠損した状態となる。

【0076】

このように、測定データ１００が点群データを含まない欠損部９０３を有している場合、窪み特定部２２２から取得した３次元マップに対して体積を算出しても、オクルージョン部分の体積を得ることができないため、窪み１全体の正確な体積が算出できない。そこで、窪み計測装置２００は、オクルージョンの影響の有無に応じて、第１算出処理（ステップＳ８００）と第２算出処理（ステップＳ９００）とを自動で切り替えて窪み１の体積を算出する。なお、測定データ１００をユーザが目視で確認することによりオクルージョンの影響の有無を判断し、第１算出処理と第２算出処理とを手動で切り替えるようにしてもよい。

【0077】

図１２を参照して、第１算出処理の流れを説明する。図１２は、体積算出部における第１算出処理の流れを示すフローチャートである。図１２に示すように、窪み計測装置２００は、オクルージョンの影響が有ることを確認した場合に、ステップＳ８０１～Ｓ８０４に示す第１算出処理を実行する。

【0078】

まず、ステップＳ８０１において、ステップＳ３０５の窪み特定部２２２によって特定した窪み１の３次元マップ９０４に含まれる点群データの中から必要に応じて外れ値を除去する。

【0079】

続いて、ステップＳ８０２において、ステップＳ８０１の外れ値の除去を行った３次元マップに含まれる点群データの中から、最も深度が深い位置に存在するＺ座標を含む３次元点である最下点Ｐ１を検索する（最下点検索）。そして、最下点検索を行なうことにより検索された最下点Ｐ１の３次元座標を取得する。

【0080】

続いて、ステップＳ８０３において、欠損部９０３に欠損補間点群を補間する点群補間を行うことにより完成された３次元マップを生成する。なお、完成された３次元マップは、特定された窪み１毎に生成される。

【0081】

ここで、ステップＳ８０３の点群補間を行なうにあたっては、２つの方法が挙げられる。まず、図１３及び図１４を参照して、１つ目の方法について説明する。図１３は、欠損部に最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群を補間する前のイメージ図である。図１４は、欠損部に最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群を補間した後のイメージ図である。

【0082】

図１３に示す測定データ１００は、３次元マップ９０４に含まれる最下点Ｐ１を通るＸ軸を中心軸とした場合、オクルージョンの影響によって中心軸よりＹ軸手前側（図１３において左側）の点群データの少なくとも一部が欠損した欠損部９０３を有している。すなわち、図１３に示す欠損部９０３は、実際の最下点（最下点Ｐ１）を含んでいない。この場合、ステップＳ８０２で検索された最下点Ｐ１を、特定された窪み１の底面部分（鉛直下側の面）と仮定する。

【0083】

１つ目の方法は、ステップＳ８０２で検索された最下点Ｐ１が実際の最下点と一致する場合に好適である。検索された最下点Ｐ１が実際の最下点と一致するとは、実際の最下点が欠損していないことであって、実際の最下点が欠損部９０３に含まれていないことを意味する。１つ目の方法を適用する場合、欠損補間点群の３次元座標は、ステップＳ８０２で検索された最下点Ｐ１によって与えられる。

【0084】

図１４には、最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群が欠損部９０３に補間された３次元マップ９０５を示している。最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群は、３次元マップ９０４のうち中心軸からＹ軸奥側（図１３、１４において右側）の奥行きＬの範囲（図１３）に位置する点群データと中心軸に関して対称となる点群データである。すなわち、欠損補間点群は、中心軸からＹ軸手前側（図１３、１４において左側）の奥行きＬの範囲に位置する点群データである。最下点Ｐ１によって与えられる欠損補間点群を欠損部９０３に補間することにより生成された３次元マップ９０５は、完成された３次元マップである。このように、窪み特定部２２２から取得した３次元マップから図１３に示す欠損部９０３の形状を推定し、完成された３次元マップを生成することができる。

【0085】

一方、２つ目の方法は、ステップＳ８０２で検索された最下点Ｐ１が実際の最下点と一致しない場合に好適である。検索された最下点Ｐ１が実際の最下点と一致しないとは、実際の最下点が欠損していることであって、実際の最下点が欠損部９０３に含まれていることを意味する。２つ目の方法を適用する場合、欠損補間点群の３次元座標は、窪み１の傾斜角度によって与えられる。

【0086】

そこで、図１５及び図１６を参照して、２つ目の方法について説明する。図１５は、欠損部に窪みの傾斜角度θによって与えられる欠損補間点群を補間する前のイメージ図である。図１６は、欠損部に窪みの傾斜角度θによって与えられる欠損補間点群を補間した後のイメージ図である。

【0087】

図１５に示す測定データ１００は、窪み１の底面部分に対応する実際の最下点がオクルージョンにより欠損した欠損部９０３を有している。すなわち、図１５に示す欠損部９０３は、実際の最下点を含んでいる。この場合、ステップＳ８０２で検索された最下点Ｐ１は、実際の最下点よりも鉛直上側に位置する３次元点である。そのため、図１５に示す３次元マップ９０４に含まれる最下点Ｐ１を用いて１つ目の方法と同様の方法で完成された３次元マップを生成し、体積を算出すると、実際の窪み１の体積との間の誤差が増大する可能性がある。

【0088】

そこで、実際の最下点が欠損している場合は、図１６に示すように、点群補間を行う前に、３次元マップ９０４の点群データから窪み１の傾斜角度θを算出する。傾斜角度θは、例えば３次元マップ９０４のうち３次元センサ２０から見て最も奥側及び最も手前側に位置する各３次元点の３次元座標を用いて算出することができる。なお、３次元センサ２０から見て奥側は図１５、１６において右側であり、３次元センサから見て手前側は図１５、１６において左側である。ここで算出される窪み１の傾斜角度θは、窪み１の傾斜面と水平方向とのなす角度である。

【0089】

そして、窪み１の上面部分のＹ軸における両端から傾斜角度θに沿った形状を表す欠損補間点群を補間する。これにより、仮想的な最下点Ｐ２が求められる。傾斜角度θによって与えられる欠損補間点群を欠損部９０３に補間することにより生成された３次元マップ９０５は、完成された３次元マップである。このように、窪み特定部２２２から取得した３次元マップから、図１５に示す欠損部９０３の形状を推定し、完成された３次元マップを生成することができる。なお、完成された３次元マップは、特定された窪み１毎に生成されるものである。

【0090】

続いて、ステップＳ８０４において、完成された３次元マップに対して体積の算出を行う。体積は、例えば完成された３次元マップの点群データの凸包を作成することで求めることができる。ここで、凸包は、与えられた集合を含む最小の凸集合である。凸包は、例えばＱｕｉｃｋｈｕｌｌ法を用いたアルゴリズムによって作成することができる。Ｑｕｉｃｋｈｕｌｌ法を用いたアルゴリズムで作成した凸包は、複数の四面体により構成される。四面体の底面積をＳ、高さをｈとすると、四面体の体積Ｖｉは三角錐の体積の下記式（１）から算出することができる。
Ｖｉ＝Ｓｈ／３・・・式（１）

【0091】

このようにして、作成された凸包を構成する四面体の体積を算出することで、完成された３次元マップの体積を算出することができる。

【0092】

一方、第２算出処理では、欠損補間点群を補間することなく、窪み特定部２２２から取得した３次元マップに対して体積を算出する。体積は、例えば窪み特定部２２２から取得した３次元マップの点群データの凸包を作成し、作成された凸包を構成する四面体の体積を算出することで、窪み特定部２２２から取得した３次元マップの体積を算出することができる。凸包による体積の計算方法は、第１算出処理で説明した計算方法と同様である。

【0093】

なお、上記した凸包を作成する方法に代えて、例えば体積の算出に用いる３次元マップをボクセルと呼ばれる立方体に加工したボクセルデータに対して窪み１の体積を算出してもよい。

【0094】

そして、体積算出部２２３は、第１算出処理又は第２算出処理により生成された体積の算出結果を表示部２３２に出力する。なお、オクルージョンの影響が小さい測定データ１００を取得することにより欠損部９０３が削減され、体積の算出精度を向上することができる。オクルージョンの影響が小さい測定データ１００を取得する方法として、３次元センサ２０を移動させながら測定空間を種々の方向から測定する方法が挙げられる。オクルージョンの影響が小さい測定データ１００を取得する他の方法として、測定空間に対して複数の３次元センサ２０を設置し、複数の３次元センサ２０から取得された複数のデータの中から最もオクルージョンの影響が小さい測定データ１００を抽出する方法等が挙げられる。

【0095】

図４に戻り、Ｓ３０７において、表示部２３２は、体積算出部２２３から算出結果を取得する。算出結果を取得した表示部２３２は、算出結果を表示する結果表示を行う。図１７は、図３に示す窪み計測装置により窪みを計測した後のイメージ図である。図１７に示すように、算出結果は、窪み１の体積Ｖに関する情報の他に、例えば、測定データ１００、対象領域５０３、特定された窪み１、窪み１の寸法（高さＨ、幅Ｗ、奥行きＤ）等に関する各種情報を含んでもよい。

【0096】

本実施形態にかかる窪み計測処理は、ユーザの使用するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やタブレット等の端末において実現することができる。図１８は、図３に示す窪み計測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図１８に示すように、窪み計測装置２００は、入出力インタフェース１１０、メモリ１２０、及びプロセッサ１３０を有する。

【0097】

入出力インタフェース１１０は、他の任意の装置と通信するために使用される。例えば、入出力インタフェース１１０は、３次元センサ２０から測定データ１００を取得するために用いられてもよいし、算出結果に関するデータを他の装置に出力するために用いられてもよい。

【0098】

メモリ１２０は、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１２０は、プロセッサ１３０により実行される、１以上の命令を含むソフトウェア（コンピュータプログラム）、及び窪み計測装置２００の各種処理に用いるデータなどを格納するために使用される。

【0099】

プロセッサ１３０は、メモリ１２０からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述した図４に示すフローチャートを用いて説明した窪み計測装置２００の処理を行う。ここで、窪み計測プログラムは、地物１０の表面に形成された窪み１の少なくとも一部を含む測定空間を３次元センサ２０により測定して得られる測定空間の点群データを取得する処理と、測定空間の点群データに対して体積を求める窪み１が含まれる対象領域５０３を指定する処理と、対象領域５０３の点群データに基づき窪み１を特定する処理と、特定された窪み１の点群データに基づき窪み１の体積を算出する処理と、をコンピュータに実行させるものである。また、窪み計測プログラムは、窪み１を特定する処理では、表面の凹凸量が予め設定した閾値よりも小さい整地５０１から窪み１（５０２）を特定する第１特定方法と表面の凹凸量が閾値以上の不整地７０１から窪み１（７０２）を特定する第２特定方法とのいずれか一方を選択して窪み１を特定する処理をコンピュータに実行させるものである。

【0100】

プロセッサ１３０は、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）、又はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などであってもよい。プロセッサ１３０は、複数のプロセッサを含んでもよい。

【0101】

なお、窪み計測装置２００で実行される上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。以上、実施の形態について説明した。

【0102】

ここで、上記に関連する技術として、複数の窪みの深度等を計測する場合に、点群データから検出対象となる窪みを目視で確認し、目視確認により検出した窪みのそれぞれに対して計測を行なう技術が挙げられるが、このような技術ではコストが増大するという問題がある。

【0103】

また、例えば、窪みにおける特定の深度を計測する技術では、窪み全体の寸法や体積を計測するために、窪み全体の点群データを取得する必要がある。しかしながら、このような技術では、オクルージョン等によって窪みの一部が欠けた状態である場合に、窪みの一部の点群データだけでは窪み全体の寸法や体積を算出できないため、窪みの計測ができなくなる可能性があるという問題がある。

【0104】

これに対し、本実施形態では、体積を求める窪み１が含まれる対象領域５０３を任意に指定するため、窪み１の特定及び計測を容易に行なうことができコストを削減できるとともに、窪み１の特定及び計測の精度を高めることができる。さらに、体積を求める窪み１が含まれる対象領域５０３を任意に指定することにより、窪み１の全体の体積だけでなく、窪み１の部分的な体積を算出することができる。そのため、本実施形態によれば、体積計測のシミュレーションが可能である。

【0105】

また、本実施形態では、オクルージョン等によって窪み１の一部が欠けた状態であっても、窪み１の少なくとも一部の点群データに基づいて欠損部９０３に欠損補間点群を補間することで窪み１を計測することができる。

【0106】

そして、本実施形態では、窪み１が存在する表面が整地５０１であっても不整地７０１であっても窪み１を特定して計測することができる。したがって、複雑な形状の環境下における窪み１を特定して計測することが求められる場合にも適用できる。

【0107】

上記実施の形態で説明した窪み計測装置、窪み計測方法、及び窪み計測プログラムは、建設業界における掘削作業の進捗管理、ガス・電力業界における掘削作業の掘削量監視、土木業界における道路・設備の点検監視、農業・林業における農地の異常監視や溜池の貯水量監視等に利用することができる。

【符号の説明】

【0108】

１、５０２、７０２ 窪み
１０ 地物
２０ ３次元センサ
１００ 測定データ
１１０ 入出力インタフェース
１２０ メモリ
１３０ プロセッサ
２００ 窪み計測装置
２０１ 測定データ取得部
２１０ 前処理部
２１１ フォーマット変換部
２１２ ノイズ除去部
２１３ 角度変換部
２２０ 計測部
２２１ 対象領域指定部
２２２ 窪み特定部
２２３ 体積算出部
２３０ ユーザインターフェース部
２３１ 操作部
２３２ 表示部
５０１ 整地
５０２ａ 上面部分
５０３ 対象領域
７０１ 不整地
９０３ 欠損部
９０４、９０５ ３次元マップ
Ｐ１、Ｐ２ 最下点

【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】

【図16】

【図17】

【図18】