特開2023-73944情報処理方法、情報処理装置、プログラム、及び計測システム
(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】P2023073944
(43)【公開日】2023-05-26
(54)【発明の名称】情報処理方法、情報処理装置、プログラム、及び計測システム
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20230519BHJP
G01C 7/06 20060101ALI20230519BHJP
G01C 15/06 20060101ALI20230519BHJP
G01B 21/00 20060101ALI20230519BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 101
G01C7/06
G01C15/00 102C
G01C15/06 T
G01B21/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022067695
(22)【出願日】2022-04-15
(31)【優先権主張番号】P 2021186060
(32)【優先日】2021-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】592259060
【氏名又は名称】サンリツオートメイシヨン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100166006
【弁理士】
【氏名又は名称】泉 通博
(74)【代理人】
【識別番号】100154070
【弁理士】
【氏名又は名称】久恒 京範
(74)【代理人】
【識別番号】100153280
【弁理士】
【氏名又は名称】寺川 賢祐
(72)【発明者】
【氏名】星野 心
(72)【発明者】
【氏名】三浦 貴彦
【テーマコード（参考）】
2F069
【Ｆターム（参考）】
2F069AA01
2F069AA13
2F069AA71
2F069CC02
2F069GG07
2F069GG09
2F069QQ01
(57)【要約】
【課題】配管形状の構造物の沈下の兆候を検出するための情報を提供する。
【解決手段】データ取得部４０は、配管の内部の１又は複数の地点において配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した点群データと、配管の内部における内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した位置データとを取得する。位置算出部４１は、点群データと位置データとに基づいて、配管の断面の中心点の位置を算出する。出力部４２は、内部計測器の進行方向の距離と、配管の入口における配管の中心点を基準とする配管の中心点の高さとの関係を示す情報を出力する。
【選択図】図２
【解決手段】データ取得部４０は、配管の内部の１又は複数の地点において配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した点群データと、配管の内部における内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した位置データとを取得する。位置算出部４１は、点群データと位置データとに基づいて、配管の断面の中心点の位置を算出する。出力部４２は、内部計測器の進行方向の距離と、配管の入口における配管の中心点を基準とする配管の中心点の高さとの関係を示す情報を出力する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状の空間座標情報を有する点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データを取得するステップと、
前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データを取得するステップと、
前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出するステップと、
前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力するステップと、を含む、
情報処理方法。
前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データを取得するステップと、
前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出するステップと、
前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力するステップと、を含む、
情報処理方法。
【請求項2】
前記中心点の位置を算出するステップは、
前記位置データに基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データの座標系を、前記固定計測器を基準とする統一座標系の点群データに変換するステップと、
前記配管の入口からの距離が異なる複数の地点において前記統一座標系の点群データを抽出した複数の抽出点群データを生成するステップと、
前記複数の抽出点群データそれぞれの中心座標を前記配管の断面の中心点の位置として算出するステップと、を含む、
請求項１に記載の情報処理方法。
前記位置データに基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データの座標系を、前記固定計測器を基準とする統一座標系の点群データに変換するステップと、
前記配管の入口からの距離が異なる複数の地点において前記統一座標系の点群データを抽出した複数の抽出点群データを生成するステップと、
前記複数の抽出点群データそれぞれの中心座標を前記配管の断面の中心点の位置として算出するステップと、を含む、
請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項3】
前記固定計測器が航法衛星から受信した信号を用いて前記固定計測器の位置を取得するステップと、
前記固定計測器の位置を基準として、前記統一座標系を緯度及び経度を含む絶対座標系に変換するステップと、をさらに備える、
請求項２に記載の情報処理方法。
前記固定計測器の位置を基準として、前記統一座標系を緯度及び経度を含む絶対座標系に変換するステップと、をさらに備える、
請求項２に記載の情報処理方法。
【請求項4】
前記点群データに変換するステップは、
前記複数の地点それぞれにおける前記点群データを楕円近似して得られた楕円に基づいて、前記配管の中心点を算出するステップと、
複数の前記中心点から、前記配管の中心線を推定するステップと、
推定した前記中心線に基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記内部計測器のヨー（Ｙａｗ）角を推定するステップと、をさらに含む、
請求項２又は３に記載の情報処理方法。
前記複数の地点それぞれにおける前記点群データを楕円近似して得られた楕円に基づいて、前記配管の中心点を算出するステップと、
複数の前記中心点から、前記配管の中心線を推定するステップと、
推定した前記中心線に基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記内部計測器のヨー（Ｙａｗ）角を推定するステップと、をさらに含む、
請求項２又は３に記載の情報処理方法。
【請求項5】
前記点群データに変換するステップは、前記内部計測器が備える姿勢角センサの計測結果に基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記内部計測器のロール（Ｒｏｌｌ）角とピッチ（Ｐｉｔｃｈ）角とを取得するステップを含み、
前記統一座標系の点群データに変換するステップにおいて、前記複数の地点それぞれにおける前記ヨー角、ロール角、及びピッチ角にさらに基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データの座標系を、前記固定計測器を基準とする統一座標系の点群データに変換する、
請求項４に記載の情報処理方法。
前記統一座標系の点群データに変換するステップにおいて、前記複数の地点それぞれにおける前記ヨー角、ロール角、及びピッチ角にさらに基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データの座標系を、前記固定計測器を基準とする統一座標系の点群データに変換する、
請求項４に記載の情報処理方法。
【請求項6】
前記情報を出力するステップにおいて、前記配管の入口から前記内部計測器に向かう方向の距離を第１の軸、前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さを第２の軸とするプロットデータを出力する、
請求項４に記載の情報処理方法。
請求項４に記載の情報処理方法。
【請求項7】
前記情報を出力ステップにおいて、前記配管の入口から前記内部計測器に向かう方向の距離を第１の軸とし、（１）前記内部計測器の上面から前記配管の天井までの長さ、（２）前記内部計測器の下面から前記配管の底部までの長さ、及び（３）前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記内部計測器の水平方向の移動距離のうち、少なくとも一つを第２の軸とするプロットデータをさらに出力する、
請求項６に記載の情報処理方法。
請求項６に記載の情報処理方法。
【請求項8】
前記情報を出力するステップにおいて、前記配管の入口から前記内部計測器に向かう方向の距離を第１の軸とし、前記楕円近似して得られた楕円に基づいて算出された前記配管の変形度合いを示す値を第２の軸とするプロットデータをさらに出力する、
請求項６記載の情報処理方法。
請求項６記載の情報処理方法。
【請求項9】
前記内部計測器は、前記固定計測器が前記内部計測器の位置を計測するために参照する複数のターゲットを備えており、
前記固定計測器は、前記内部計測器が備える複数のターゲットのうち観測可能なターゲットの位置に基づいて前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する、
請求項１又は２に記載の情報処理方法。
前記固定計測器は、前記内部計測器が備える複数のターゲットのうち観測可能なターゲットの位置に基づいて前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する、
請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項10】
コンピュータに、
配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データを取得する機能と、
前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データを取得する機能と、
前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出する機能と、
前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力する機能と、を実現させる、
プログラム。
配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データを取得する機能と、
前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データを取得する機能と、
前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出する機能と、
前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力する機能と、を実現させる、
プログラム。
【請求項11】
配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データと、前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データとを取得するデータ取得部と、
前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出する位置算出部と、
前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力する出力部と、を備える、
情報処理装置。
前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出する位置算出部と、
前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力する出力部と、を備える、
情報処理装置。
【請求項12】
配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状の空間座標情報を有する点群データを計測する内部計測器と、
前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器と、
請求項１１に記載の情報処理装置と、を含む、
計測システム。
前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器と、
請求項１１に記載の情報処理装置と、を含む、
計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、情報処理装置、情報処理方法、プログラム、及び計測システムに関する。
【背景技術】
【0002】
下水道管や農業用排水管等の管形状の構造物のうち、検査員が管内に入ることができない構造物の径方向の変位を測定するための管内変位測定技術が提案されている。このような技術を用いることにより、地盤の振動、土圧、洪水や地震等による地盤の変形といった種々の外圧を受けることで部分的に変形した配管の直径の変位を測定することができる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－１９６９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
配管が埋設された後に配管自体の自重によって沈下すること等が原因で配管の入口から出口に至るまでの間の配管が施工時点よりも下がる場合がある。配管が沈下すると配管が排水不全となったり道路陥没の原因となったりするため、配管の沈下を測定することが望まれている。上記のような技術は配管の径方向の変異を測定できるものの、配管の沈下は測定することはできない。
【0005】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、配管形状の構造物の沈下の兆候を検出するための情報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】
【0006】
本発明の第１の態様は、情報処理方法である。この方法は、配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状の空間座標情報を有する点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データを取得するステップと、前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データを取得するステップと、前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出するステップと、前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力するステップと、を含む。
【0007】
前記中心点の位置を算出するステップは、前記位置データに基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データの座標系を、前記固定計測器を基準とする統一座標系の点群データに変換するステップと、前記配管の入口からの距離が異なる複数の地点において前記統一座標系の点群データを抽出した複数の抽出点群データを生成するステップと、前記複数の抽出点群データそれぞれの中心座標を前記配管の断面の中心点の位置として算出するステップと、を含んでもよい。
【0008】
前記情報処理方法は、前記固定計測器が航法衛星から受信した信号を用いて前記固定計測器の位置を取得するステップと、前記固定計測器の位置を基準として、前記統一座標系を緯度及び経度を含む絶対座標系に変換するステップと、をさらに備えてもよい。
【0009】
前記点群データに変換するステップは、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データを楕円近似して得られた楕円に基づいて、前記配管の中心点を算出するステップと、複数の前記中心点から、前記配管の中心線を推定するステップと、推定した前記中心線に基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記内部計測器のヨー（Ｙａｗ）角を推定するステップと、をさらに含んでもよい。
【0010】
前記点群データに変換するステップは、前記内部計測器が備える姿勢角センサの計測結果に基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記内部計測器のロール（Ｒｏｌｌ）角とピッチ（Ｐｉｔｃｈ）角とを取得するステップを含んでもよく、前記統一座標系の点群データに変換するステップにおいて、前記複数の地点それぞれにおける前記ヨー角、ロール角、及びピッチ角にさらに基づいて、前記複数の地点それぞれにおける前記点群データの座標系を、前記固定計測器を基準とする統一座標系の点群データに変換してもよい。
【0011】
前記情報を出力するステップにおいて、前記配管の入口から前記内部計測器に向かう方向の距離を第１の軸、前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さを第２の軸とするプロットデータを出力してもよい。
【0012】
前記情報を出力ステップにおいて、前記配管の入口から前記内部計測器に向かう方向の距離を第１の軸とし、（１）前記内部計測器の上面から前記配管の天井までの長さ、（２）前記内部計測器の下面から前記配管の底部までの長さ、及び（３）前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記内部計測器の水平方向の移動距離のうち、少なくとも一つを第２の軸とするプロットデータをさらに出力してもよい。
【0013】
前記情報を出力するステップにおいて、前記配管の入口から前記内部計測器に向かう方向の距離を第１の軸とし、前記楕円近似して得られた楕円に基づいて算出された前記配管の変形度合いを示す値を第２の軸とするプロットデータをさらに出力してもよい。
【0014】
前記内部計測器は、前記固定計測器が前記内部計測器の位置を計測するために参照する複数のターゲットを備えていてもよく、前記固定計測器は、前記内部計測器が備える複数のターゲットのうち観測可能なターゲットの位置に基づいて前記内部計測器の位置を示す位置データを計測してもよい。
【0015】
本発明の第２の態様は、プログラムである。このプログラムは、コンピュータに、配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データを取得する機能と、前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データを取得する機能と、前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出する機能と、前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力する機能と、を実現させる。
【0016】
本発明の第３の態様は、情報処理装置である。この装置は、配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状を示す点群データを計測する内部計測器が生成した前記点群データと、前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器が生成した前記位置データとを取得するデータ取得部と、前記点群データと前記位置データとに基づいて、前記配管の断面の中心点の位置を算出する位置算出部と、前記配管の入口における前記配管の中心点を基準とする前記配管の中心点の高さと前記配管の入口からの距離との関係を示す情報を出力する出力部と、を備える。
【0017】
本発明の第４の態様は、計測システムである。このシステムは、配管の内部の１又は複数の地点において前記配管の内壁形状の空間座標情報を有する点群データを計測する内部計測器と、前記配管の内部における前記内部計測器の位置を示す位置データを計測する固定計測器と、上述の情報処理装置と、を含む。
【0018】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。また、プログラムを提供するため、あるいはプログラムの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、配管形状の構造物の沈下の兆候を検出するための情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施の形態に係る計測システムの概要を説明するための図である。
【図2】実施の形態に係る情報処理装置の機能構成を模式的に示す図である。
【図3】実施の形態に係る固定計測器が測定した内部計測器の位置データの一例を模式的に示す図である。
【図4】統一座標系の点群データを模式的に示す図である。
【図5】抽出点群データから配管の断面の中心点を算出する中心点算出処理を説明するための図である。
【図6】実施の形態に係る変換部の内部構成を模式的に示す図である。
【図7】実施の形態に係る変換部による内部計測器のヨー角推定処理を説明するための図である。
【図8】実施の形態に係る出力部が出力する情報の一例を模式的に示す図である。
【図9】実施の形態に係る出力部が出力する情報の別の例を模式的に示す図である。
【図10】円柱形状の配管の潰れ度合いを説明するための模式図である。
【図11】実施の形態に係る出力部が出力する情報のさらに別の例を模式的に示す図である。
【図12】実施の形態に係る情報処理装置が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図13】実施の形態に係る位置算出部が実行する中心点位置算出処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図14】第４の変形例に係る計測システムＳを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
【0022】
図１に示すように、実施の形態に係る計測システムＳは、内部計測器Ｖと、固定計測器Ｍと、情報処理装置１とを備える。内部計測器Ｖは、配管Ｐの内部を移動しながら複数の地点において配管Ｐの内壁形状の空間座標情報を有する点群データを計測するための装置であり、例えば移動式のＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）計測装置や超音波センサ等である。また、固定計測器Ｍは配管Ｐの外側に設置されており、配管Ｐの内部を移動中の内部計測器Ｖの位置を示す位置データを計測するための装置であり、一例として固定式のＬｉＤＡＲである。なお、図１は内部計測器Ｖがキャタピラや車輪等の移動手段を備える場合の例を示しているが、内部計測器Ｖはこれに限られず、例えばドローン等の飛行装置であってもよい。
【0023】
図１に示す計測システムＳにおいて、第１座標系Ｃ１は、固定計測器Ｍに対して固定した座標系であり、一例として固定計測器Ｍが備えるＬｉＤＡＲを原点とする座標系である。図１に示す計測システムＳの例では、固定計測器Ｍが備えるＬｉＤＡＲのカメラの光軸がＹ軸、鉛直上向きがＺ軸となる右手座標系となっており、Ｙ軸は配管Ｐの長軸の方向と概ね一致する。なお、固定計測器Ｍも地面に対して固定されているため、第１座標系Ｃ１は静止した座標系と言える。なお、固定計測器Ｍが備えるＬｉＤＡＲは２ＤＬｉＤＡＲでも３ＤＬｉＤＡＲでもよい。また、固定計測器ＭはＬｉＤＡＲに替えて、あるいはそれに加えて、深度カメラを用いて内部計測器Ｖの位置を示す位置データを計測してもよい。
【0024】
また、第２座標系Ｃ２は、内部計測器Ｖに対して固定した座標系であり、一例として内部計測器Ｖが備えるＬｉＤＡＲを原点とする座標系である。図１に示す計測システムＳの例では、内部計測器Ｖが備えるＬｉＤＡＲのカメラの光軸がｙ軸、内部計測器Ｖが水平な地面に置かれたときに鉛直上向きがｚ軸となる右手座標系となっている。内部計測器Ｖは配管Ｐ内を走行して移動するため、第１座標系Ｃ１から見ると、第２座標系Ｃ２は動いている座標系と言える。
【0025】
図１に示すように、配管Ｐ内には長年の使用により土砂等の堆積物Ｄがたまっており、内部計測器Ｖは堆積物Ｄの上を走行することになる。このため、内部計測器Ｖは配管Ｐの入口から出口に向かって概ねまっすぐ進むものの、堆積物Ｄの影響で姿勢が変化する。結果として、内部計測器Ｖに対して固定された第２座標系Ｃ２は、第１座標系Ｃ１から見ると、各軸の向きがランダムに変化する。
【0026】
内部計測器Ｖは配管Ｐ内を走行しながら配管Ｐの内部の１又は複数の異なる地点において配管Ｐの内壁形状に関するデータを測定する。したがって、内部計測器Ｖが測定するデータは、第１座標系Ｃ１から見ると、１又は複数の異なる地点における座標系のデータとなる。図１に示すように、内部計測器Ｖは、配管Ｐ内のある地点において、内部計測器Ｖの進行方向に向かってある程度奥行きを持ったデータとして内壁形状に関するデータを測定する。
【0027】
情報処理装置１は、固定計測器Ｍと内部計測器Ｖとのそれぞれが測定した情報を受信し、それらの情報に基づいて配管Ｐの長手方向に対して垂直な断面の中心点の軌跡を算出する。具体的には、以下の（１）～（６）の順に演算することにより、中心点の軌跡を算出する。
【0028】
（１）まず、情報処理装置１は、固定計測器Ｍが測定した位置データから、配管Ｐ内の１又は複数の地点における内部計測器Ｖの第１座標系Ｃ１における位置を算出する。
【0029】
（２）続いて、情報処理装置１は、内部計測器Ｖの第１座標系Ｃ１における位置に基づいて、１又は複数の地点におけて内部計測器Ｖが測定した点群データの座標系を、第２座標系Ｃ２から第１座標系Ｃ１に変換する。これにより、情報処理装置１は、内部計測器Ｖが配管Ｐ内の各位置で測定した点群データの座標系を第１座標系Ｃ１に統一することができる。
【0030】
（３）情報処理装置１は、内部計測器Ｖが配管Ｐ内の複数の位置で点群データを測定した場合、各位置で測定した点群データを第１座標系Ｃ１の下で連結し、一つの点群データを生成する。
【0031】
（４）情報処理装置１は、配管Ｐの入口からの距離が異なる複数の地点において第１座標系Ｃ１の点群データを抽出する。図１に示す例では配管Ｐの断面は概ね円形であるため、情報処理装置１が抽出した点群データは、円又は楕円の弧の少なくとも一部を含むデータとなる。
【0032】
（５）情報処理装置１は、配管Ｐの入口からの距離が異なる複数の地点における抽出した点群データに基づいて、各地点における配管Ｐの中心点を算出する。
【0033】
（６）情報処理装置１は、算出した各計測地点における中心点を配管Ｐの入口における配管Ｐの中心点を基準点として出力する。
【0034】
実施の形態に係る情報処理装置１は、配管Ｐ内を移動しつつ配管Ｐ内部を計測して得られた情報を統一した座標系における情報に変換してから配管Ｐの中心点の軌跡を算出することにより、配管形状の構造物の沈下の兆候を検出するための情報を計測システムＳのユーザに提供することができる。
【0035】
＜実施の形態に係る情報処理装置１の機能構成＞
図２は、実施の形態に係る情報処理装置１の機能構成を模式的に示す図である。情報処理装置１は、記憶部２、通信部３、及び制御部４を備える。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。
図２は、実施の形態に係る情報処理装置１の機能構成を模式的に示す図である。情報処理装置１は、記憶部２、通信部３、及び制御部４を備える。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。
【0036】
記憶部２は、情報処理装置１を実現するコンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や情報処理装置１の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置である。
【0037】
通信部３は、情報処理装置１が固定計測器Ｍや内部計測器Ｖ等の外部の装置との間で情報をやり取りするための通信インタフェースであり、例えば既知のＬＡＮ（Local Area Network）モジュールやＷｉ－Ｆｉ（登録商標）モジュールで実現されている。
【0038】
制御部４は、情報処理装置１のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部２に記憶されたプログラムを実行することによってデータ取得部４０、位置算出部４１、出力部４２、位置取得部４３、及び座標変換部４４として機能する。また、位置算出部４１は、変換部４１０、生成部４１１、及び中心座標算出部４１２を含んでいる。
【0039】
なお、図２は、情報処理装置１が単一の装置で構成されている場合の例を示している。しかしながら、情報処理装置１は、例えばクラウドコンピューティングシステムのように複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。この場合、制御部４を構成する各部は、複数の異なるプロセッサの中の少なくともいずれかのプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
【0040】
データ取得部４０は、内部計測器Ｖが配管Ｐの内部を移動しながら１又は複数の地点において計測して生成した点群データを取得する。データ取得部４０は、走行中の内部計測器Ｖから無線通信で点群データを取得してもよいし、計測を終了した内部計測器Ｖから事後的に無線又は記録媒体を介して点群データを取得してもよい。
【0041】
データ取得部４０は、固定計測器Ｍが生成した内部計測器Ｖの位置を示す位置データも取得する。点群データと同様に、データ取得部４０は、位置データを計測している固定計測器Ｍから無線で位置データを取得してもよいし、計測を終了した固定計測器Ｍから事後的に無線又は記録媒体を介して位置データを取得してもよい。
【0042】
位置算出部４１は、点群データと位置データとに基づいて、配管Ｐの断面の中心点の位置を算出する。位置算出部４１による中心点算出の詳細は後述するが、位置算出部４１は、位置データに基づいて各点群データの座標系を統一することにより、配管Ｐの入口から出口に至るまでの内壁形状を統一した座標系における空間座標情報にすることで、配管Ｐの中心点の軌跡を算出する。
【0043】
出力部４２は、配管Ｐの入口における配管Ｐの中心点を基準とする配管Ｐの中心点の高さと、配管Ｐの入口からの距離との関係を示す情報を出力する。具体的には、出力部４２は、この情報を情報処理装置１に接続された図示しない表示装置や情報処理装置１のユーザが所持する端末（不図示）に出力する。これにより、情報処理装置１のユーザは、出力部４２が出力した情報を見ることで、配管Ｐの沈下の兆候に気づくことができる。
【0044】
（配管Ｐの中心点の算出）
続いて、実施の形態に係る位置算出部４１が実行する配管Ｐの中心点の算出処理について説明する。図２に示すように、位置算出部４１は、変換部４１０、生成部４１１、及び中心座標算出部４１２を備える。
続いて、実施の形態に係る位置算出部４１が実行する配管Ｐの中心点の算出処理について説明する。図２に示すように、位置算出部４１は、変換部４１０、生成部４１１、及び中心座標算出部４１２を備える。
【0045】
まず、変換部４１０は、固定計測器Ｍが計測した内部計測器Ｖの位置データに基づいて、固定計測器Ｍが配管Ｐ内の１又は複数の地点それぞれにおいて計測した点群データの座標系を、固定計測器Ｍを基準とする第１座標系Ｃ１の点群データに変換する。以下、本明細書において、変換部４１０によって第２座標系Ｃ２の点群データから第１座標系Ｃ１の点群データに変換された点群データを「統一座標系の点群データ」と記載することがある。
【0046】
図３は、実施の形態に係る固定計測器Ｍが測定した内部計測器Ｖの位置データの一例を模式的に示す図であり、固定計測器ＭがＬｉＤＡＲを用いて測定した位置データの例を示す図である。図３において示す位置データは点群データであり複数の点から構成されている。図３に示す点群データを構成する各点は固定計測器Ｍからの相対的な距離が既知である。図示の都合上、図３に示す点群データは、ＬｉＤＡＲを用いた計測における計測対象物の反射光の強度が異なる点群データは異なるコントラストとなるように表現されているが、固定計測器Ｍから距離が異なる点群データは異なる色となるように表現されてもよい。なお、固定計測器Ｍは、反射光の強度に応じてその計測対象物の座標を決定することができる。
【0047】
図３において、符号Ｔで示す円形状の領域は、内部計測器Ｖに設けられたターゲットＴである。ターゲットＴは、ＬｉＤＡＲを用いた計測において照射される光を反射しやすい材料（例えば、反射板やプリズム）で作られており、点群データにおいて固定計測器Ｍが内部計測器Ｖの位置を計測するために参照される。なお、図３は内部計測器Ｖが１つのターゲットＴを備える場合の例を示しているが。ターゲットＴの数は１に限られず、内部計測器Ｖは複数のターゲットＴを備えていてもよい。この場合、固定計測器Ｍは、内部計測器Ｖが備える複数のターゲットＴのうち観測可能なターゲットＴ（すなわち、位置データに写り込んだターゲットＴ）の位置に基づいて内部計測器Ｖの位置を示す位置データを計測する。これにより、内部計測器Ｖが傾くことによって固定計測器Ｍから観測できないターゲットＴが出現しても、固定計測器Ｍは観測できるターゲットＴを起点として内部計測器Ｖの位置を計測することができる。
【0048】
図３において、破線で示す略円形Ｐ１及びＰ２は点群データではなく、説明の便宜のために付した図形である。略円形Ｐ１と略円形Ｐ２とに囲まれる領域は配管Ｐの内壁に対応し、略円形Ｐ１は略円形Ｐ２よりもＭからの距離が近いため、大きな図形となっている。また、図３において一点鎖線で示す楕円形は内部計測器Ｖが存在する領域を示している。変換部４１０は、内部計測器Ｖを構成する点群データの距離から、固定計測器Ｍを基準とする内部計測器Ｖの距離、すなわち第１座標系Ｃ１における内部計測器Ｖの位置を取得することができる。
【0049】
図４（ａ）－（ｂ）は、統一座標系の点群データを模式的に示す図である。具体的には、図４（ａ）は統一座標系である第１座標系Ｃ１における第２座標系Ｃ２の原点ｏの座標を示す図であり、図４（ｂ）は複数の点群データを統一座標系である第１座標系Ｃ１において連結したデータを示す図である。
【0050】
図４（ａ）に示すように、変換部４１０は、固定計測器Ｍが計測した位置データに基づいて第２座標系Ｃ２の原点ｏの第１座標系Ｃ１における座標ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）Ｔ（Ｔはベクトル又は行列の転置）を算出する。これにより、例えば第２座標系Ｃ２における点Ｑの座標（ｘ，ｙ，ｚ）Ｔは、第１座標系Ｃ１における座標（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）Ｔ＝（ｘ＋Ｘｏ，ｙ＋Ｙｏ，ｚ＋Ｚｏ）Ｔと表せる。
【0051】
詳細は後述するが、変換部４１０は、座標ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）における内部計測器Ｖの姿勢、すなわち、座標ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）における第２座標系Ｃ２の回転量を取得する。これにより、変換部４１０は、第１座標系Ｃ１に対して回転した第２座標系Ｃ２の座標を第１座標系Ｃ１に変換するための回転行列Ｒ（３行３列の行列）を算出することができる。これにより、変換部４１０は、まず第２座標系Ｃ２における点Ｑの座標（ｘ，ｙ，ｚ）Ｔを回転行列Ｒで第１座標系Ｃ１との傾きがない座標系における座標に変換することができる。その後、変換部４１０は、第２座標系Ｃ２の原点ｏの第１座標系Ｃ１における座標ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）Ｔに基づいて第２座標系Ｃ２で記述された点群データを統一座標系である第１座標系Ｃ１の点群データに変換する。
【0052】
変換部４１０は、配管Ｐ内の複数の地点において内部計測器Ｖが計測した第２座標系Ｃ２における点群データを統一座標系の点群データに変換して結合することにより、図４（ｂ）に示すように統一座標系で記述した一つの点群データに変換することができる。
【0053】
生成部４１１は、配管Ｐの入口からの距離が異なる複数の地点において統一座標系の点群データを抽出した複数の抽出点群データを生成する。中心座標算出部４１２は、複数の抽出点群データそれぞれの中心座標をその地点における配管Ｐの断面の中心点の位置として算出する。
【0054】
図５（ａ）－（ｄ）は、抽出点群データから配管Ｐの断面の中心点を算出する中心点算出処理を説明するための図である。具体的には、図５（ａ）は、第１座標系Ｃ１においてＹ座標がＹｔの地点における抽出点群データを示す図である。図５（ａ）－（ｄ）に示す例において配管Ｐは円柱形状であるため、図５（ａ）中の上部は配管Ｐの内壁に沿って円形となっている。一方、配管Ｐの下部には堆積物が存在するため、図５（ａ）の下部は堆積物表面の形状が現れ、円形から外れた形状となっている。
【0055】
図５（ｂ）は、第１座標系Ｃ１においてＹ座標をＹｔに固定した場合のＸＺ座標系において点群データを円近似した結果を示す図である。具体的には、図５（ｂ）において、一点鎖線で示す円Ｗが、図５（ｂ）に示す全ての点群データを使って円近似した結果を示している。また、点Ｃｗは、円Ｗの中心を示している。
【0056】
図５（ｂ）に示すＸＺ座標系において、点群データを構成する各点の値を、点群データの数をＮとして、（Ｘ１，Ｚ１）Ｔ，（Ｘ２，Ｚ２）Ｔ，・・・，（ＸＮ，ＺＮ）Ｔとする。また、ＸＺ座標系において、中心Ｃｗの座標を（Ｘｃ，Ｚｃ）Ｔ、半径をＲとする円は、
（Ｘ－Ｘｃ）２＋（Ｚ－Ｚｃ）２＝Ｒ２ （１）
と書ける。
（Ｘ－Ｘｃ）２＋（Ｚ－Ｚｃ）２＝Ｒ２ （１）
と書ける。
【0057】
式（１）を変形すると、以下の式（２）を得る。
ｓＸ＋ｔＺ＋ｕ＝Ｘ２＋Ｚ２ （２）
ｓＸ＋ｔＺ＋ｕ＝Ｘ２＋Ｚ２ （２）
【0058】
式（２）において、ｓ、ｔ、及びｕは以下の式（３）で表現される。
【0059】
【数1】
【0060】
図５（ｂ）に示す各点群データが式（１）に示す円上に存在すると仮定すると、以下の式（４）が成り立つ。
【0061】
【数2】
【0062】
式（４）を行列を用いて表現すると以下の式（５）となる。
【0063】
【数3】
【0064】
式（５）において、左辺第１項の行列をＡ、左辺第２項のベクトルをｘ、右辺のベクトルをｄとすると、式（５）は以下の式（６）となる。
Ａｘ＝ｄ （６）
Ａｘ＝ｄ （６）
【0065】
ここで、行列Ａ及びベクトルｄの各要素は変換部４１０が算出した統一座標系の点群データの座標から算出できるため既知である。ベクトルｘは、円Ｗを規定するパラメータであるため未知である。ベクトルｄの要素の数は３であるため、図５（ｂ）に示す抽出点群データの要素数が３より大きければ、式（５）及び式（６）において未知数を求める問題は優決定問題となる。
【0066】
いま、式（６）の誤差ｅを式（７）で表す。
ｅ＝ｄ－Ａｘ （７）
このとき、誤差ｅの２ノルムの二乗を最少化するという意味での最適解ｘｅｓｔは最小二乗誤差解として既知であり、以下の式（８）で表される。
ｘｅｓｔ＝（ＡＴＡ）－１ＡＴｄ （８）
ｅ＝ｄ－Ａｘ （７）
このとき、誤差ｅの２ノルムの二乗を最少化するという意味での最適解ｘｅｓｔは最小二乗誤差解として既知であり、以下の式（８）で表される。
ｘｅｓｔ＝（ＡＴＡ）－１ＡＴｄ （８）
【0067】
式（８）及び式（３）から、中心座標算出部４１２はＸｃ、Ｚｃ、及びＲを算出し、円Ｗを特定することができる。
【0068】
ところで、図５（ｂ）に例示するように、図５（ｂ）に示す全ての点群データを使って円近似した円Ｗは、堆積物の影響を受けて実際の配管Ｐの内壁からずれてフィッティングされる場合がある。そこで、中心座標算出部４１２は、円Ｗの中心である点Ｃｗから所定の範囲内に存在する点群データをノイズデータとして削除する。
【0069】
図５（ｃ）は、中心座標算出部４１２が判定したノイズデータを示す図である。具体的には、図５（ｃ）において黒丸は中心座標算出部４１２によって判定されたノイズデータであり、白抜きの丸は円近似の対象として残されたデータを示している。
【0070】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）における白抜きの丸で示される点群データに対して中心座標算出部４１２が円近似を実行した結果を示す図である。図５（ｄ）において、円Ｆが図５（ｃ）における白抜きの丸で示される点群データに対して円近似された結果の円を表し、点ＣＦは円Ｆの中心を示している。
【0071】
中心座標算出部４１２は、複数の抽出点群データそれぞれの中心座標を算出し、配管Ｐの断面の中心点の位置とする。これにより、位置算出部４１は、第１座標系Ｃ１の異なるＹ座標の地点において、配管Ｐの中心点を算出することができる。
【0072】
（内部計測器Ｖの姿勢推定）
続いて、変換部４１０による内部計測器Ｖの姿勢推定処理、具体的には内部計測器Ｖのヨー角ψ、ロール角φ、及びピッチ角θの推定処理について説明する。
続いて、変換部４１０による内部計測器Ｖの姿勢推定処理、具体的には内部計測器Ｖのヨー角ψ、ロール角φ、及びピッチ角θの推定処理について説明する。
【0073】
図６は、実施の形態に係る変換部４１０の内部構成を模式的に示す図である。図６に示すように、実施の形態に係る変換部４１０は、楕円近似部４１００、中心線推定部４１０１、及び姿勢推定部４１０２を備える。また、図７（ａ）－（ｂ）は、実施の形態に係る変換部４１０による内部計測器Ｖのヨー角推定処理を説明するための図である。以下、図６及び図７を参照して、ヨー角推定処理を説明する。
【0074】
上述したように、配管Ｐ内を走行中の内部計測器Ｖは、堆積物Ｄの影響で姿勢が変化する。その結果、内部計測器Ｖは配管Ｐの入口から出口に向かって概ねまっすぐ進むものの、ある瞬間の内部計測器Ｖ進行方向と配管Ｐの中心軸とがずれることも起こりうる。
【0075】
配管Ｐが円柱形状である場合に配管Ｐの中心軸に垂直な平面で配管Ｐを切断すると、配管Ｐの切り口は円形となる。しかしながら、配管Ｐの中心軸に対して垂直でない平面、言い換えると、配管Ｐの中心軸と平面の法線とのなす角αが０より大きくなるような平面で配管Ｐを切断すると、その切り口は楕円形状となる。配管Ｐの中心軸と平面の法線とのなす角αが大きくなるほど、切り口の楕円の離心率が大きくなる。
【0076】
そこで、楕円近似部４１００は、複数の地点それぞれにおける点群データ（第２座標系Ｃ２における点群データ）を楕円近似して得られた楕円に基づいて、配管Ｐの中心点を算出する。図１を参照して説明したように、内部計測器Ｖは、配管Ｐ内の各点において、内部計測器Ｖの進行方向に向かってある程度奥行きを持って内壁形状に関するデータを測定する。このため、楕円近似部４１００は、内部計測器Ｖが配管Ｐ中のある地点において測定した点群データから抽出した複数のデータについて楕円近似を行う。
【0077】
楕円の方程式は、長軸の長さ２ａ、短軸の長さ２ｂ、楕円の中心の座標（Ｘｃ，Ｚｃ）、及びＸ軸に対する楕円の傾きξの５つのパラメータを用いて一般化できる。既知の技術のため詳細な説明は省略するが、楕円近似の対象とするデータが６つ以上あれば、楕円近似部４１００は、上述した円近似と同様に最小二乗法を用いて楕円近似を実現できる。
【0078】
図７（ａ）は、配管Ｐを進行中の内部計測器Ｖを鉛直上方から下方に向かって眺めた場合の模式図である。説明の便宜のため、図７（ａ）では、内部計測器Ｖの傾きは誇張して図示されている。図７（ａ）において、符号Ｇ１で示す矢印は内部計測器Ｖの進行方向を示す。また、符号Ｇ２で示す矢印は内部計測器Ｖが備えるＬｉＤＡＲのカメラの光軸の方向、すなわち内部計測器Ｖが向いている方向を示す。方向Ｇ１と方向Ｇ２とのなす角ψが内部計測器Ｖのヨー角である。
【0079】
図７（ａ）において、符号Ｅで示す図形は楕円近似部４１００が近似して得られた楕円であり、点ＣＥは楕円Ｅの中心を示している。煩雑となることを避けるために図７（ａ）では一つの図形にのみ符号Ｅを付しているが、図７（ａ）において楕円Ｅと類似する図形は楕円近似部４１００が近似した楕円であり、黒丸はその楕円の中心を示している。楕円近似部４１００は、内部計測器Ｖが配管Ｐ中のある地点において測定した点群データから抽出した複数のデータについて楕円近似を行い、対応する複数の中心ＣＥを算出する。
【0080】
図７（ｂ）は、楕円近似部４１００が算出した複数の中心ＣＥと配管Ｐの中心線Ｌとを示す図である。中心線推定部４１０１は、複数の中心ＣＥから、配管Ｐの中心線を推定する。具体的には、中心線推定部４１０１は、内部計測器Ｖの進行方向に平行な方向をα軸、α軸に垂直な方向をβ軸とする二次元直交座標系において、既知の最小二乗法を用いて中心ＣＥを通る直線を近似し、その直線を配管Ｐの中心線Ｌとする。
【0081】
姿勢推定部４１０２は、中心線推定部４１０１が推定した配管の中心線Ｌに基づいて、複数の地点それぞれにおける内部計測器Ｖのヨー角を推定する。具体的には、中心線推定部４１０１が複数の地点それぞれについて推定した中心線Ｌに基づいて、各地点における内部計測器Ｖの進行方向である方向Ｇ１（すなわち、図７（ｂ）におけるα軸）と、中心線Ｌとのなす角をヨー角ψとして推定する。
【0082】
なお、内部計測器Ｖは内部計測器Ｖの姿勢角を検出するための姿勢角センサ（不図示）を備えているが、内部計測器Ｖのヨー角ψは地磁気の影響によってＲｏｌｌ角φ及びピッチ角θと比較して精度が著しく低下することが知られている。変換部４１０は、上記の方法によってヨー角ψを推定することにより、姿勢角センサが検出するヨー角ψよりも精度の高いヨー角ψを取得することができる。
【0083】
姿勢推定部４１０２は、内部計測器Ｖが備える姿勢角センサの計測結果に基づいて、複数の地点それぞれにおける内部計測器Ｖのロール角φとピッチ角θとを取得する。変換部４１０は、複数の地点それぞれにおけるヨー角ψ、ロール角φ、及びピッチ角θに基づいて、第１座標系Ｃ１に対して回転した第２座標系Ｃ２の座標を第１座標系Ｃ１に変換するための回転行列Ｒを算出する。これにより、変換部４１０は、複数の地点それぞれにおける点群データの座標系である第２座標系Ｃ２を、固定計測器Ｍを基準とする統一座標系（第１座標系Ｃ１）の点群データに変換することができる。
【0084】
変換部４１０が生成した統一座標系の点群データは、固定計測器Ｍを基準とした座標であり、固定計測器Ｍの位置情報がなければ統一座標系の点群データが地図上のどの位置にあるデータであるのかは分からない。そこで、固定計測器Ｍは、図示しない航法衛星から信号を受信する信号受信部を備えていてもよい。具体的には、固定計測器Ｍの信号受信は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の航法衛星からの信号を受信する既知のＧＰＳモジュール等で実現される。
【0085】
情報処理装置１の位置取得部４３は、固定計測器Ｍが航法衛星から受信した信号を用いて固定計測器Ｍの位置を取得する。座標変換部４４は、固定計測器Ｍの位置を基準として、統一座標系を緯度及び経度を含む絶対座標系に変換する。これにより、点群データを絶対座標系で表すことができ、情報処理装置１のユーザは、点群データの想定対象となる配管Ｐが地図上のどこに位置するかを把握することができる。
【0086】
（出力情報）
続いて、出力部４２が出力する情報について説明する。
続いて、出力部４２が出力する情報について説明する。
【0087】
図８は、実施の形態に係る出力部４２が出力する情報の一例を模式的に示す図である。具体的には、図８は、出力部４２が、内部計測器Ｖの進行方向の距離を第１の軸、配管Ｐの入口における配管Ｐの中心点を基準とする配管Ｐの中心点の高さを第２の軸とするプロットデータを情報として出力する場合の例を示している。
【0088】
図８に示すグラフにおいて、横軸（第１の軸）は配管Ｐの入口からの距離、すなわち、内部計測器Ｖの進行方向の距離Ｘを表しており、単位はメートルである。また、縦軸（第２の軸）は配管Ｐの入口における配管の中心点を基準とする配管Ｐの中心点の高さを表しており、単位はセンチメートルである。
【0089】
図８に示す例では、計測対象とした配管Ｐは、入口から出口までは約１００メートルあり、入口は出口よりも３０センチメートル高い位置に存在する。すなわち、図８に示す例では、計測対象とした配管Ｐの中心は下降傾向となる。図８において、実線で示す直線は配管Ｐの入口から出口までが直線である場合の中心点のトレンドを示す。また、黒い点（五角形の点）は、配管Ｐ内の各位置で算出された配管Ｐの断面の中心点を示す。図８より、配管Ｐの断面の中心点は全体としては下降傾向であるものの、局所的には上下方向に移動していることが分かる。情報処理装置１のユーザは出力部４２が出力した情報を確認することにより、配管形状の構造物の沈下の兆候を把握することができる。
【0090】
図９（ａ）－（ｄ）は、実施の形態に係る出力部４２が出力する情報の別の例を模式的に示す図である。具体的には、図９（ａ）は、配管Ｐ内における内部計測器Ｖの左右の移動量、配管Ｐ内における堆積物Ｄの高さ、及びを説明するための図である。図９（ａ）において（１）で示す矢印は上方のクリアランスを示す矢印であり、内部計測器Ｖの上面から配管Ｐの天井までの長さを示している。また、図９（ａ）において（２）で示す矢印は堆積物Ｄの高さを示す矢印であり、内部計測器Ｖの下面から配管Ｐの底部までの長さを示している。さらに、図９（ａ）において（３）で示す矢印は配管Ｐ内における内部計測器Ｖの水平方向の移動を示す矢印である。
【0091】
図９（ｂ）は、内部計測器Ｖの上方のクリアランスの変位をグラフ形式で示す図である。図９（ｂ）において、横軸（第１の軸）は、配管Ｐの入口から内部計測器Ｖに向かう方向の距離を表しており、単位はメートルである。また、縦軸（第２の軸）は内部計測器Ｖの上面から配管Ｐの天井までの長さを表しており、単位はセンチメートルである。図９（ｃ）は、配管Ｐ内における堆積物Ｄの高さの変位をグラフ形式で示す図である。図９（ｃ）において、横軸（第１の軸）は、配管Ｐの入口から内部計測器Ｖに向かう方向の距離を表しており、単位はメートルである。また、縦軸（第２の軸）は内部計測器Ｖの下面から配管Ｐの底面までの長さを表しており、単位はセンチメートルである。図９（ｂ）－（ｃ）に示すように、配管Ｐ内における堆積物Ｄの高さと内部計測器Ｖの上方のクリアランスとは関連性があり、堆積物の高さが高いほど内部計測器Ｖの上方のクリアランスは小さくなる。
【0092】
図９（ｄ）は、内部計測器Ｖの水平方向の移動の変位をグラフ形式で示す図である。図９（ｄ）において、横軸（第１の軸）は、配管Ｐの入口から内部計測器Ｖに向かう方向の距離を表しており、単位はメートルである。また、縦軸（第２の軸）は配管Ｐの入口における配管Ｐの中心点を基準とする内部計測器Ｖの水平方向の移動距離を表しており、単位はセンチメートルである。図９（ｄ）に示す例では配管Ｐは直線形状であり、内部計測器Ｖは配管Ｐの概ね中心付近を移動していることが分かる。
【0093】
出力部４２は、配管Ｐの入口から内部計測器Ｖに向かう方向の距離を第１の軸とし、（１）内部計測器Ｖの上面から配管Ｐの天井までの長さ、（２）内部計測器Ｖの下面から配管Ｐの底部までの長さ、及び（３）配管Ｐの入口における配管Ｐの中心点を基準とする内部計測器Ｖの水平方向の移動距離のうち、少なくとも一つを第２の軸とするプロットデータをさらに出力する。これにより、情報処理装置１のユーザは、出力部４２が出力した情報を確認することにより、配管Ｐ内における内部計測器Ｖの状態を把握することができる。
【0094】
図１０（ａ）－（ｄ）は、円柱形状の配管Ｐの潰れ度合いを説明するための模式図である。具体的には、図１０（ａ）は、変形していない配管Ｐの断面（配管の長軸に対して垂直な平面での切断面）を示している。配管Ｐが円柱形状である場合、その断面は図１０（ａ）に示すように円となる。いま、配管Ｐの断面の直径の長さを「１」と仮定する。
【0095】
図１０（ｂ）は縦方向（鉛直方向）に潰れた配管Ｐを模式的に示す図であり、図１０（ｃ）は横方向（水平方向）に潰れた配管Ｐを模式的に示す図である。図１０（ｂ）では配管Ｐが縦方向に潰れているため、断面の縦方向の軸の長さがｓ（＜１）となっている。同様に、図１０（ｃ）では、配管Ｐが横方向に潰れているためｌ断面の横方向の長さがｔ（＜１）となっている。楕円近似部４１００は、統一座標系の点群データの種々の位置で配管Ｐの断面を楕円近似し、その長軸の長さと短軸の長さとを求める。出力部４２は、楕円近似部４１００が算出した長軸の長さに対する、長軸と短軸との差の割合を百分率で表し、配管Ｐの潰れ度合いとして算出する。例えば、図１０（ｂ）の例では（１－ｓ）／１×１００が潰れ度合いであり、図１０（ｃ）の例では（１－ｔ）／１×１００が潰れ度合いである。なお、潰れ度合いはこれに限らず、楕円の離心率や扁平率等の他の値であってもよい。
【0096】
なお、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、それぞれ配管Ｐが水平方向及び垂直方向に変形する場合の例を示したが、配管Ｐはそれ以外の方向に潰れる場合もある。図１０（ｄ）は、配管Ｐの潰れ方向を説明するための図である。説明の便宜のため、図１０（ａ）に示す回転前の水平方向の軸を横軸、回転前の縦方向の軸を縦軸と記載する。このとき、図１０（ｄ）に示す例では、回転前の縦軸（図１０（ｄ）では破線で示す）と、回転後の横軸とのなす角Θを潰れ方向と定義している。
【0097】
図１１（ａ）－（ｂ）は、実施の形態に係る出力部４２が出力する情報のさらに別の例を模式的に示す図である。具体的には、図１１（ａ）は配管Ｐの潰れ度合いの変位をグラフ形式で示す図であり、図１１（ｂ）は配管Ｐの潰れ方向の変位をグラフ形式で示す図である。図１１（ａ）において横軸（第１の軸）は、配管Ｐの入口から内部計測器Ｖに向かう方向の距離を表しており、単位はメートルである。また、縦軸（第２の軸）は配管Ｐの断面を楕円近似して得られた楕円に基づいて算出された配管Ｐの潰れ度合いを示す値を表しており、単位はパーセントである。このように、出力部４２が配管Ｐの潰れ度合いを示すプロットデータをさらに出力することにより、情報処理装置１のユーザは、配管Ｐの状態を把握し、配管の入れ替えの必要性の有無を判断することができる。
【0098】
＜情報処理装置１が実行する情報処理方法の処理フロー＞
図１２は、実施の形態に係る情報処理装置１が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば情報処理装置１が起動したときに開始する。
図１２は、実施の形態に係る情報処理装置１が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば情報処理装置１が起動したときに開始する。
【0099】
データ取得部４０は、配管Ｐの内部を移動しながら複数の地点において配管Ｐの内壁形状の空間座標情報を有する点群データを計測する内部計測器Ｖが生成した点群データを取得する（Ｓ２）。データ取得部４０は、配管Ｐの内部を移動中の内部計測器Ｖの位置を示す位置データを計測する固定計測器Ｍが生成した位置データを取得する（Ｓ４）。
【0100】
位置算出部４１は、点群データと位置データとに基づいて、配管Ｐの断面の中心点の位置を算出する（Ｓ６）。出力部４２は、配管Ｐの断面の中心点の位置を示す情報、具体的には、配管Ｐの入口における配管Ｐの中心点を基準とする配管Ｐの中心点の高さと配管Ｐの入口からの距離との関係を示す情報を出力する（Ｓ８）。出力部４２が情報を出力すると、本フローチャートにおける処理は終了する。
【0101】
図１３は、実施の形態に係る位置算出部４１が実行する中心点位置算出処理の流れを説明するためのフローチャートであり、１２におけるステップＳ６の処理内容を詳細に説明するための図である。
【0102】
姿勢推定部４１０２は、複数の地点それぞれにおいて内部計測器Ｖが測定した点群データに基づいて内部計測器Ｖのヨー角ψを推定する（Ｓ６０）。姿勢推定部４１０２は、内部計測器Ｖが備える姿勢角センサの計測結果に基づいて、複数の地点それぞれにおける内部計測器Ｖのロール角φを取得する（Ｓ６１）。姿勢推定部４１０２は、内部計測器Ｖが備える姿勢角センサの計測結果に基づいて、複数の地点それぞれにおける内部計測器Ｖのピッチ角θを取得する（Ｓ６２）。
【0103】
変換部４１０は、固定計測器Ｍが計測した内部計測器Ｖの位置データに基づいて、固定計測器Ｍが配管Ｐ内の複数の地点それぞれにおいて計測した点群データの座標系を、固定計測器Ｍを基準とする統一座標系の点群データに変換し、点群データを統一する（Ｓ６３）。生成部４１１は、配管Ｐの入口からの距離が異なる複数の地点において統一座標系の点群データを抽出した複数の抽出点群データを生成する（Ｓ６４）。中心座標算出部４１２は、複数の抽出点群データそれぞれの中心座標をその地点における配管Ｐの断面の中心点の位置として算出する（Ｓ６５）。これにより、位置算出部４１は、人が侵入することが困難な配管Ｐの中心点の位置を精度よく算出することができる。
【0104】
＜実施の形態に係る情報処理装置１が奏する効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る情報処理装置１によれば、配管形状の構造物の沈下の兆候を検出することができる。
以上説明したように、実施の形態に係る情報処理装置１によれば、配管形状の構造物の沈下の兆候を検出することができる。
【0105】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。以下そのような変形例を説明する。
【0106】
＜第１の変形例＞
上記では、内部計測器Ｖが３次元の座標を特定可能なＬｉＤＡＲを用いて配管Ｐの内壁形状を示す点群データを計測する場合について説明した。これに替えて、内部計測器Ｖは、深度カメラ（距離画像カメラやステレオカメラ）を用いて配管Ｐの内壁形状を示す点群データを計測してもよい。
上記では、内部計測器Ｖが３次元の座標を特定可能なＬｉＤＡＲを用いて配管Ｐの内壁形状を示す点群データを計測する場合について説明した。これに替えて、内部計測器Ｖは、深度カメラ（距離画像カメラやステレオカメラ）を用いて配管Ｐの内壁形状を示す点群データを計測してもよい。
【0107】
＜第２の変形例＞
上記では、出力部４２が、配管Ｐの中心点の高さに関する情報を出力する場合について説明した。これに替えて、あるいはこれに加えて、出力部４２は、配管Ｐ内のクリアランスの計測値、配管Ｐ内にたまった水の水位の推定値、配管Ｐ内に堆積した土砂の高さの推定値、及び配管Ｐの入口から出口に至るまでの間に配管Ｐ内を移動した内部計測器Ｖの移動経路のうちの少なくとも一つに関する情報を出力してもよい。
上記では、出力部４２が、配管Ｐの中心点の高さに関する情報を出力する場合について説明した。これに替えて、あるいはこれに加えて、出力部４２は、配管Ｐ内のクリアランスの計測値、配管Ｐ内にたまった水の水位の推定値、配管Ｐ内に堆積した土砂の高さの推定値、及び配管Ｐの入口から出口に至るまでの間に配管Ｐ内を移動した内部計測器Ｖの移動経路のうちの少なくとも一つに関する情報を出力してもよい。
【0108】
ここで、出力部４２は、固定計測器Ｍが生成した位置データに基づいて内部計測器Ｖの移動経路を出力することができる。また、出力部４２は、中心座標算出部４１２がノイズデータとして削除したデータ（円Ｗの中心である点Ｃｗから所定の範囲内に存在する点群データ）に基づいて配管Ｐの入口から出口に至るまでの間の地面又は水面の位置を特定することにより、配管Ｐ内のクリアランスの計測値、配管Ｐ内にたまった水の水位の推定値、及び配管Ｐ内に堆積した土砂の高さの推定値を出力することができる。
【0109】
＜第３の変形例＞
上記では、配管Ｐの断面が円形状（すなわち、配管Ｐが円柱形状）である場合について説明した。しかしながら、配管Ｐの断面形状は円に限らず、正方形や長方形等の多角形であってもよい。配管Ｐの断面の形状が先見情報として既知である場合、中心座標算出部４１２は、配管Ｐの断面の形状に合わせたモデルを用いて抽出点群データをフィッティングすることにより、配管Ｐの中心点の位置を算出すればよい。
上記では、配管Ｐの断面が円形状（すなわち、配管Ｐが円柱形状）である場合について説明した。しかしながら、配管Ｐの断面形状は円に限らず、正方形や長方形等の多角形であってもよい。配管Ｐの断面の形状が先見情報として既知である場合、中心座標算出部４１２は、配管Ｐの断面の形状に合わせたモデルを用いて抽出点群データをフィッティングすることにより、配管Ｐの中心点の位置を算出すればよい。
【0110】
＜第４の変形例＞
上記では、１台の内部計測器Ｖが配管Ｐ内を移動しながら点群データを取得する場合について説明した。これに替えて、内部計測器Ｖは２台以上あってもよい。以下この場合について説明する。
上記では、１台の内部計測器Ｖが配管Ｐ内を移動しながら点群データを取得する場合について説明した。これに替えて、内部計測器Ｖは２台以上あってもよい。以下この場合について説明する。
【0111】
図１４は、第４の変形例に係る計測システムＳを説明するための図であり、固定計測器Ｍと、配管Ｐ内の２台の移動内部計測器Ｖとを上方から見た場合の模式図である。図１に示す実施の形態に係る計測システムＳと比較して、第４の変形例に係る計測システムＳは、第１内部計測器Ｖ１と第２内部計測器Ｖ２との複数台（２台）の移動内部計測器Ｖを備える点、及び配管Ｐが直線ではなく曲がっている点で相違する。
【0112】
図１４における固定計測器Ｍと第１内部計測器Ｖ１との関係は、図１における固定計測器Ｍと内部計測器Ｖとの関係と同じである。すなわち、図１４において、固定計測器Ｍが第１内部計測器Ｖ１の位置を計測することにより、情報処理装置１は、第１内部計測器Ｖ１が１又は複数の位置で計測した点群データの座標を統一することができる。
【0113】
図１４に示すように、配管Ｐが曲がっているため固定計測器Ｍは第２内部計測器Ｖ２の位置を計測することができない。一方、第１内部計測器Ｖ１は、第２内部計測器Ｖ２の位置を計測することができる。そこで、情報処理装置１は、第２内部計測器Ｖ２が計測した点群データの座標を第１内部計測器Ｖ１の座標系に変換する。結果として、情報処理装置１は、第１内部計測器Ｖ１が計測した点群データの座標と第２内部計測器Ｖ２が計測した点群データの座標とを統一することができる。内部計測器Ｖが３台以上ある場合であっても、情報処理装置１は同様に各内部計測器Ｖが計測した点群データの座標を統一することができる。以上より、第４の変形例に係る計測システムＳは、配管Ｐの外部に設置された固定計測器Ｍから内部計測器Ｖを直接計測できない場合であっても、点群データの座標を統一することができる。
【0114】
＜第５の変形例＞
上記では、内部計測器Ｖが動力を持ち、配管Ｐ内を移動しながら１又は複数の地点において点群データを計測する場合について説明した。これに替えて、内部計測器Ｖは、配管Ｐ内に設置された１又は複数の設置型の計測器であってもよい。これは例えば配管Ｐ内の計測の準備として図示しない運搬用ロボットがあらかじめ配管Ｐ内の１又は複数の位置にターゲットＴを付したＬｉＤＡＲを設置することで実現できる。
上記では、内部計測器Ｖが動力を持ち、配管Ｐ内を移動しながら１又は複数の地点において点群データを計測する場合について説明した。これに替えて、内部計測器Ｖは、配管Ｐ内に設置された１又は複数の設置型の計測器であってもよい。これは例えば配管Ｐ内の計測の準備として図示しない運搬用ロボットがあらかじめ配管Ｐ内の１又は複数の位置にターゲットＴを付したＬｉＤＡＲを設置することで実現できる。
【符号の説明】
【0115】
１・・・情報処理装置
２・・・記憶部
３・・・通信部
４・・・制御部
４０・・・データ取得部
４１・・・位置算出部
４１０・・・変換部
４１００・・・楕円近似部
４１０１・・・中心線推定部
４１０２・・・姿勢推定部
４１１・・・生成部
４１２・・・中心座標算出部
４２・・・出力部
４３・・・位置取得部
４４・・・座標変換部
Ｖ・・・内部計測器
Ｍ・・・固定計測器
Ｓ・・・計測システム
２・・・記憶部
３・・・通信部
４・・・制御部
４０・・・データ取得部
４１・・・位置算出部
４１０・・・変換部
４１００・・・楕円近似部
４１０１・・・中心線推定部
４１０２・・・姿勢推定部
４１１・・・生成部
４１２・・・中心座標算出部
４２・・・出力部
４３・・・位置取得部
４４・・・座標変換部
Ｖ・・・内部計測器
Ｍ・・・固定計測器
Ｓ・・・計測システム
【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】