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(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】P2025018623
(43)【公開日】2025-02-06
(54)【発明の名称】設備構造推定装置及び設備構造推定プログラム
(51)【国際特許分類】
G06T 7/521 20170101AFI20250130BHJP
【ＦＩ】
G06T7/521
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023122499
(22)【出願日】2023-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】000213297
【氏名又は名称】中部電力株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】八尾 健一朗
(72)【発明者】
【氏名】松本 浩
(72)【発明者】
【氏名】重田 考徳
(72)【発明者】
【氏名】今井 隆輔
【テーマコード（参考）】
5L096
【Ｆターム（参考）】
5L096FA12
5L096FA16
5L096FA64
(57)【要約】
【課題】本体及び幅広部を有する構造物の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えられるようにする。
【解決手段】コンピュータの中央処理装置は、上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、上記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する。中央処理装置は、上記三次元モデルを作成する処理として、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行する。こうして作成される三次元モデルは、本体に対応する本体フレーム及び幅広部に対応する突出フレームを有するフレーム化されたものである。上記構造物をフレーム化した三次元モデルの作成については、上記構造物を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そのデータに基づき上記各処理を通じて作業量を少なく抑えつつ行うことができる。
【選択図】図４
【解決手段】コンピュータの中央処理装置は、上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、上記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する。中央処理装置は、上記三次元モデルを作成する処理として、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行する。こうして作成される三次元モデルは、本体に対応する本体フレーム及び幅広部に対応する突出フレームを有するフレーム化されたものである。上記構造物をフレーム化した三次元モデルの作成については、上記構造物を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そのデータに基づき上記各処理を通じて作業量を少なく抑えつつ行うことができる。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、前記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する制御部を備え、
前記制御部は、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行するものであり、
前記抽出処理は、前記構造物を表した前記三次元点群のうち、前記幅広部及び前記本体における前記幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記データ変換処理は、前記抽出箇所を表す前記各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換し、
前記特徴点推定処理は、前記二次元座標系の前記各点を用いて、それら各点で表される前記抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所における前記幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の前記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とし、
前記フレーム化処理は、前記特徴点の三次元座標、及び、前記構造物を表した三次元点群のうち前記構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、前記構造物の三次元モデルとして、前記上端に対応する点から前記本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから前記幅広部の前記本体に対する突出端まで前記本体の幅方向に延びる突出フレームと、を有する三次元モデルを作成するものである設備構造推定装置。
前記制御部は、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行するものであり、
前記抽出処理は、前記構造物を表した前記三次元点群のうち、前記幅広部及び前記本体における前記幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記データ変換処理は、前記抽出箇所を表す前記各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換し、
前記特徴点推定処理は、前記二次元座標系の前記各点を用いて、それら各点で表される前記抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所における前記幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の前記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とし、
前記フレーム化処理は、前記特徴点の三次元座標、及び、前記構造物を表した三次元点群のうち前記構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、前記構造物の三次元モデルとして、前記上端に対応する点から前記本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから前記幅広部の前記本体に対する突出端まで前記本体の幅方向に延びる突出フレームと、を有する三次元モデルを作成するものである設備構造推定装置。
【請求項2】
前記構造物は、送電鉄塔であって、
前記送電鉄塔は、四角柱状の前記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を前記幅広部として備えており、
前記抽出処理は、前記送電鉄塔を表した前記三次元点群のうち、複数段の前記腕金に対応した前記抽出箇所毎に、それら抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記特徴点推定処理は、前記特徴点として、前記抽出箇所における前記本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点、及び、前記抽出箇所における前記腕金の前記本体に対する突出端に対応する特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所毎に前記腕金の高さを求め、そうして求めた高さを同高さに対応する前記抽出箇所における複数の前記特徴点の高さ情報として付与することにより、複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とするものである請求項１に記載の設備構造推定装置。
前記送電鉄塔は、四角柱状の前記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を前記幅広部として備えており、
前記抽出処理は、前記送電鉄塔を表した前記三次元点群のうち、複数段の前記腕金に対応した前記抽出箇所毎に、それら抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記特徴点推定処理は、前記特徴点として、前記抽出箇所における前記本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点、及び、前記抽出箇所における前記腕金の前記本体に対する突出端に対応する特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所毎に前記腕金の高さを求め、そうして求めた高さを同高さに対応する前記抽出箇所における複数の前記特徴点の高さ情報として付与することにより、複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とするものである請求項１に記載の設備構造推定装置。
【請求項3】
上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、前記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する処理として、コンピュータに抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行させ、
前記抽出処理は、前記構造物を表した前記三次元点群のうち、前記幅広部及び前記本体における前記幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記データ変換処理は、前記抽出箇所を表す前記各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換し、
前記特徴点推定処理は、前記二次元座標系の前記各点を用いて、それら各点で表される前記抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所における前記幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の前記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とし、
前記フレーム化処理は、前記特徴点の三次元座標、及び、前記構造物を表した三次元点群のうち前記構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、前記構造物の三次元モデルとして、前記上端に対応する点から前記本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから前記幅広部の前記本体に対する突出端まで前記本体の幅方向に延びる突出フレームとを有する三次元モデルを作成するものである設備構造推定プログラム。
前記抽出処理は、前記構造物を表した前記三次元点群のうち、前記幅広部及び前記本体における前記幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記データ変換処理は、前記抽出箇所を表す前記各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換し、
前記特徴点推定処理は、前記二次元座標系の前記各点を用いて、それら各点で表される前記抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所における前記幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の前記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とし、
前記フレーム化処理は、前記特徴点の三次元座標、及び、前記構造物を表した三次元点群のうち前記構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、前記構造物の三次元モデルとして、前記上端に対応する点から前記本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから前記幅広部の前記本体に対する突出端まで前記本体の幅方向に延びる突出フレームとを有する三次元モデルを作成するものである設備構造推定プログラム。
【請求項4】
前記構造物は、送電鉄塔であって、
前記送電鉄塔は、四角柱状の前記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を前記幅広部として備えており、
前記抽出処理は、前記送電鉄塔を表した前記三次元点群のうち、複数段の前記腕金に対応した前記抽出箇所毎に、それら抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記特徴点推定処理は、前記特徴点として、前記抽出箇所における前記本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点、及び、前記抽出箇所における前記腕金の前記本体に対する突出端に対応する特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所毎に前記腕金の高さを求め、そうして求めた高さを同高さに対応する前記抽出箇所における複数の前記特徴点の高さ情報として付与することにより、複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とするものである請求項３に記載の設備構造推定プログラム。
前記送電鉄塔は、四角柱状の前記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を前記幅広部として備えており、
前記抽出処理は、前記送電鉄塔を表した前記三次元点群のうち、複数段の前記腕金に対応した前記抽出箇所毎に、それら抽出箇所を表す各点を抽出し、
前記特徴点推定処理は、前記特徴点として、前記抽出箇所における前記本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点、及び、前記抽出箇所における前記腕金の前記本体に対する突出端に対応する特徴点を推定し、
前記データ復元処理は、前記送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき前記抽出箇所毎に前記腕金の高さを求め、そうして求めた高さを同高さに対応する前記抽出箇所における複数の前記特徴点の高さ情報として付与することにより、複数の前記特徴点の二次元座標を三次元座標とするものである請求項３に記載の設備構造推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、設備構造推定装置及び設備構造推定プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
構造物として、上に延びる本体と、その本体から幅方向に突出する幅広部と、を有するものがある。こうした構造物としては例えば送電鉄塔があげられる。
上記構造物では、ドローン等の飛行体を用いて次のように点検が行われる場合がある。すなわち、構造物の周辺に定められた所定の飛行経路に沿って上記飛行体を移動させながら、その飛行体に搭載されたカメラで構造物を撮影する。そして、上記カメラで撮影された構造物の映像に基づき、構造物に異常が生じていないかどうか点検する。また、上記構造物の点検として、構造物の周辺の樹木等の物体に対し、構造物との間に適切な離隔距離が確保されているか否か確認する場合もある。
上記構造物では、ドローン等の飛行体を用いて次のように点検が行われる場合がある。すなわち、構造物の周辺に定められた所定の飛行経路に沿って上記飛行体を移動させながら、その飛行体に搭載されたカメラで構造物を撮影する。そして、上記カメラで撮影された構造物の映像に基づき、構造物に異常が生じていないかどうか点検する。また、上記構造物の点検として、構造物の周辺の樹木等の物体に対し、構造物との間に適切な離隔距離が確保されているか否か確認する場合もある。
【0003】
上記飛行体の飛行経路を定めたり、構造物の周辺の物体との離隔距離を確認したりする際には、構造物の三次元モデルを用いることが考えられる。こうした三次元モデルを作成するため、構造物を三次元点群で表したデータが用いられる。特許文献１には、構造物を表す三次元点群の取得について記載されている。このように取得した三次元点群のデータに基づき構造物の三次元モデルを作成すれば、その三次元モデルを用いて上記飛行体の飛行経路を定めたり、構造物の周辺の物体との離隔距離を確認したりすることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２３－４９２９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、本体及び幅広部を有する上記構造物を表した三次元点群のデータは膨大であるため、そのデータを一つずつ確認しながら同データに基づき三次元モデルを作成しようとすると、三次元モデルを作成する際の作業量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する設備構造推定装置は、上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、上記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する制御部を備える。制御部は、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行する。抽出処理は、上記構造物を表した三次元点群のうち、幅広部及び本体における幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出する。データ変換処理は、抽出箇所を表す各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換する。特徴点推定処理は、二次元座標系の各点を用いて、それら各点で表される抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定する。データ復元処理は、上記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき抽出箇所における幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の上記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の上記特徴点の二次元座標を三次元座標とする。フレーム化処理は、上記特徴点の三次元座標、及び、上記構造物を表した三次元点群のうち構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、以下のような構造物の三次元モデルを作成する。すなわち、構造物の三次元モデルとして、上記上端に対応する点から本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから幅広部の本体に対する突出端まで本体の幅方向に延びる突出フレームと、を有する三次元モデルを作成する。
上記課題を解決する設備構造推定装置は、上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、上記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する制御部を備える。制御部は、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行する。抽出処理は、上記構造物を表した三次元点群のうち、幅広部及び本体における幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出する。データ変換処理は、抽出箇所を表す各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換する。特徴点推定処理は、二次元座標系の各点を用いて、それら各点で表される抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定する。データ復元処理は、上記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき抽出箇所における幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の上記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の上記特徴点の二次元座標を三次元座標とする。フレーム化処理は、上記特徴点の三次元座標、及び、上記構造物を表した三次元点群のうち構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、以下のような構造物の三次元モデルを作成する。すなわち、構造物の三次元モデルとして、上記上端に対応する点から本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから幅広部の本体に対する突出端まで本体の幅方向に延びる突出フレームと、を有する三次元モデルを作成する。
【0007】
上記構成によれば、本体及び幅広部を有する構造物を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そうしたデータに基づき構造物の三次元モデルが作業量を少なく抑えつつ作成される。すなわち、作成される上記三次元モデルは、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を通じて、本体フレーム及び突出フレームを有するフレーム化されたものである。上記構造物をフレーム化した三次元モデルの作成については、上記構造物を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そのデータに基づき上記各処理を通じて作業量を少なく抑えつつ行うことができる。従って、本体及び幅広部を有する構造物の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えることができる。
【0008】
上記設備構造推定装置が三次元モデルを作成する対象である構造物は、送電鉄塔とされる。送電鉄塔は、四角柱状の前記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を幅広部として備える。そして、抽出処理は、送電鉄塔を表した三次元点群のうち、複数段の腕金に対応した抽出箇所毎に、それら抽出箇所を表す各点を抽出する。特徴点推定処理は、上記特徴点として、抽出箇所における本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点、及び、抽出箇所における腕金の本体に対する突出端に対応する特徴点を推定する。データ復元処理は、送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき抽出箇所毎に腕金の高さを求める。更に、データ復元処理は、そうして求めた高さを同高さに対応する抽出箇所における複数の特徴点の高さ情報として付与することにより、複数の特徴点の二次元座標を三次元座標とする。
【0009】
上記構成によれば、四角柱状の本体から幅方向に突出する幅広部が複数段の腕金である送電鉄塔について、その送電鉄塔の三次元モデルが上記各処理を通じてフレーム化したものとして作成される。従って、複数段の腕金を有する送電鉄塔を表した三次元点群のデータが膨大になるとしても、そのデータに基づき送電鉄塔の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えることができる。
【0010】
上記課題を解決する設備構造推定プログラムは、上に延びる本体から幅方向に突出する幅広部を有する構造物を対象とし、その構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、上記構造物をフレーム化した三次元モデルを作成する処理として、コンピュータに抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行させる。抽出処理は、上記構造物を表した三次元点群のうち、幅広部及び本体における幅広部に対応する箇所である抽出箇所を表す各点を抽出する。データ変換処理は、抽出箇所を表す各点を、高さを除いた二次元座標系の各点に変換する。特徴点推定処理は、二次元座標系の各点を用いて、それら各点で表される抽出箇所の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定する。データ復元処理は、上記構造物を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき抽出箇所における幅広部の高さを求め、その求めた高さを複数の上記特徴点の高さ情報として付与することによって複数の上記特徴点の二次元座標を三次元座標とする。フレーム化処理は、上記特徴点の三次元座標、及び、上記構造物を表した三次元点群のうち構造物の上端に対応する点の三次元座標に基づき、以下のような構造物の三次元モデルを作成する。すなわち、構造物の三次元モデルとして、上記上端に対応する点から本体の外形に沿って延びる本体フレームと、その本体フレームから幅広部の本体に対する突出端まで本体の幅方向に延びる突出フレームと、を有する三次元モデルを作成する。
【0011】
上記構成によれば、本体及び幅広部を有する構造物を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そうしたデータに基づき構造物の三次元モデルが作業量を少なく抑えつつ作成される。すなわち、作成される上記三次元モデルは、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を通じて、本体フレーム及び突出フレームを有するフレーム化されたものである。上記構造物をフレーム化した三次元モデルの作成については、上記構造物を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そのデータに基づき上記各処理を通じて作業量を少なく抑えつつ行うことができる。従って、本体及び幅広部を有する構造物の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えることができる。
【0012】
上記設備構造推定プログラムによって三次元モデルを作成する対象である構造物は、送電鉄塔とされる。送電鉄塔は、四角柱状の前記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を幅広部として備える。そして、抽出処理は、送電鉄塔を表した三次元点群のうち、複数段の腕金に対応した抽出箇所毎に、それら抽出箇所を表す各点を抽出する。特徴点推定処理は、上記特徴点として、抽出箇所における本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点、及び、抽出箇所における腕金の本体に対する突出端に対応する特徴点を推定する。データ復元処理は、送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき抽出箇所毎に腕金の高さを求める。更に、データ復元処理は、そうして求めた高さを同高さに対応する抽出箇所における複数の特徴点の高さ情報として付与することにより、複数の特徴点の二次元座標を三次元座標とする。
【0013】
上記構成によれば、四角柱状の本体から幅方向に突出する幅広部が複数段の腕金である送電鉄塔について、その送電鉄塔の三次元モデルが上記各処理を通じてフレーム化したものとして作成される。従って、複数段の腕金を有する送電鉄塔を表した三次元点群のデータが膨大になるとしても、そのデータに基づき送電鉄塔の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、設備構造推定装置及び設備構造推定プログラムの一実施形態について、図１～図１４を参照して説明する。
図１に示すコンピュータ１１は、構造物の三次元モデルを作成する設備構造推定装置として機能する。上記構造物として、上に延びる本体と、その本体から幅方向に突出する幅広部と、を有するものがある。例えば送電鉄塔は、四角柱状の上記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を幅広部として備える構造物である。
図１に示すコンピュータ１１は、構造物の三次元モデルを作成する設備構造推定装置として機能する。上記構造物として、上に延びる本体と、その本体から幅方向に突出する幅広部と、を有するものがある。例えば送電鉄塔は、四角柱状の上記本体を備えるとともに、その本体の幅方向に突出する複数段の腕金を幅広部として備える構造物である。
【0016】
コンピュータ１１は、中央処理装置１２と、記憶部１３と、通信部１４と、を備えている。中央処理装置１２は、コンピュータ１１における記憶部１３及び通信部１４といった各種の機器を制御するとともに、各種データに基づく演算処理等を行うためのものである。記憶部１３は、各種データを記憶するためのものである。通信部１４は、コンピュータ１１の外部とのデータのやり取りを行うためのものである。
【0017】
中央処理装置１２は、上記構造物、すなわち送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、上記送電鉄塔をフレーム化した三次元モデルを作成する制御部としての役割を担う。このように作成された送電鉄塔の三次元モデルを図２及び図３に示す。図２は送電鉄塔の三次元モデルを側方から見た状態を示しており、図３は上記三次元モデルを上方から見た状態を示している。
【0018】
図１に示すコンピュータ１１の中央処理装置１２は、上記三次元モデルを作成するための設備構造推定プログラムを実行する。この設備構造推定プログラムは、コンピュータ１１に抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を順に実行させることにより、上記送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき上記送電鉄塔の三次元モデルを作成する。
【0019】
図４のフローチャートは、設備構造推定プログラムの実行手順を示している。
中央処理装置１２は、上記フローチャートにおけるステップ１０１（Ｓ１０１）の処理として、上記送電鉄塔を表す三次元点群のデータ、詳しくは三次元点群における各点の三次元座標を取り込む。上記三次元点群のデータは、ドローン等の飛行体を用いて送電鉄塔をレーザー測量することによって取得することが可能である。なお、それ以外の方法で、上記三次元点群のデータを取得してもよい。
中央処理装置１２は、上記フローチャートにおけるステップ１０１（Ｓ１０１）の処理として、上記送電鉄塔を表す三次元点群のデータ、詳しくは三次元点群における各点の三次元座標を取り込む。上記三次元点群のデータは、ドローン等の飛行体を用いて送電鉄塔をレーザー測量することによって取得することが可能である。なお、それ以外の方法で、上記三次元点群のデータを取得してもよい。
【0020】
こうした三次元点群のデータは、予めコンピュータ１１の記憶部１３に記憶しておくことが考えられる。この場合、中央処理装置１２は、記憶部１３から三次元点群のデータを取り込む。中央処理装置１２は、飛行体から通信部１４を介して直接的に上記三次元点群のデータを取り込むことも可能である。上記三次元点群のデータがサーバー等に記憶されている場合もある。この場合、中央処理装置１２は、通信部１４によるネットワーク接続により、そのネットワークを介してサーバーに記憶された三次元点群のデータを取り込むものとすることが考えられる。
【0021】
上記フローチャートにおけるＳ１０２の処理、Ｓ１０３の処理、Ｓ１０４の処理、Ｓ１０５の処理、及びＳ１０６の処理はそれぞれ、上述した抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理に相当する。以下、これらの処理について個別に詳しく説明する。
【0022】
＜抽出処理＞
図５は、上記送電鉄塔を表した三次元点群を示している。中央処理装置１２は、Ｓ１０２の抽出処理として、上記三次元点群のうち、送電鉄塔における腕金及び本体における腕金に対応する箇所である抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を表す各点を抽出する。詳しくは、中央処理装置１２は、送電鉄塔における複数段の腕金に対応した抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に、それら抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を表す各点を抽出する。
図５は、上記送電鉄塔を表した三次元点群を示している。中央処理装置１２は、Ｓ１０２の抽出処理として、上記三次元点群のうち、送電鉄塔における腕金及び本体における腕金に対応する箇所である抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を表す各点を抽出する。詳しくは、中央処理装置１２は、送電鉄塔における複数段の腕金に対応した抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に、それら抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を表す各点を抽出する。
【0023】
中央処理装置１２は、次のように抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を定める。すなわち、中央処理装置１２は、上記送電鉄塔を表した三次元点群を鉛直方向において所定の間隔で区切る。中央処理装置１２は、各区間の三次元点群の水平方向への広がりに基づいて、各区間の三次元点群が腕金を表す各点を含むか否かを判定する。こうした判定に基づき、中央処理装置１２は、複数の腕金を表す各点を含む抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を定める。そして、中央処理装置１２は、抽出箇所Ａ１の各点、抽出箇所Ａ２の各点、及び抽出箇所Ａ３の各点をそれぞれ、腕金を表す点を含む各点として抽出する。
【0024】
＜データ変換処理＞
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０３のデータ変換処理として、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を表す各点を、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に高さを除いた二次元座標系の各点に変換する。図６は抽出箇所Ａ１を表す各点を示しており、図７は上記二次元座標系への変換後の上記各点を示している。このように抽出箇所Ａ１を表す各点を上記二次元座標系の各点に変換することにより、上記二次元座標系上における各点の密度を高めることができる。
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０３のデータ変換処理として、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３を表す各点を、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に高さを除いた二次元座標系の各点に変換する。図６は抽出箇所Ａ１を表す各点を示しており、図７は上記二次元座標系への変換後の上記各点を示している。このように抽出箇所Ａ１を表す各点を上記二次元座標系の各点に変換することにより、上記二次元座標系上における各点の密度を高めることができる。
【0025】
＜特徴点推定処理＞
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０４の特徴点推定処理として、上記二次元座標系の各点を用いて、それら各点で表される抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定する。詳しくは、中央処理装置１２は、上記特徴点として、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３における送電鉄塔における本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点Ａ～Ｄ、及び、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３における腕金の上記本体に対する突出端に対応する特徴点Ｅ，Ｆを推定する。これら特徴点Ａ～Ｆを図３に示す。
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０４の特徴点推定処理として、上記二次元座標系の各点を用いて、それら各点で表される抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３の外形における屈曲点である複数の特徴点を推定する。詳しくは、中央処理装置１２は、上記特徴点として、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３における送電鉄塔における本体の四つ角にそれぞれ対応する特徴点Ａ～Ｄ、及び、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３における腕金の上記本体に対する突出端に対応する特徴点Ｅ，Ｆを推定する。これら特徴点Ａ～Ｆを図３に示す。
【0026】
特徴点Ａ～Ｆを推定するに際には、まず抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に、抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３の上記二次元座標系上での外形を菱形として近似したときの特徴点Ｅ，Ｆ，Ｍ，Ｎを仮推定する。これら特徴点Ｅ，Ｆ，Ｍ，Ｎも図３に示す。特徴点Ｅ，Ｆ，Ｍ，Ｎの仮推定は、以下の（手順１）～（手順３）を通じて行われる。
【0027】
（手順１）抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に、それら抽出箇所Ａ１，Ａ２，Ａ３に対応する二次元座標系の各点からランダムに４点を選択する。図７に示される各点のうち、点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆは、このように選択された４点を示している。
【0028】
（手順２）上記点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆのうちの一つを入替候補として選択するとともに、二次元座標系の各点のうちの上記点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆ以外の一つを代替候補として選択する。例えば、図８に示すように、点Ｎを上記入替候補として選択するとともに、点Ｎ１を上記代替候補として選択する。
【0029】
（手順３）入替候補である点Ｎと代替候補である点Ｎ１とのうち、どちらが上記特徴点Ｅ，Ｆ，Ｍ，Ｎのうちの一つとして適正なのかを評価する。詳しくは、点Ｎに関する評価値と点Ｎ１に関する評価値とをそれぞれ算出した後、点Ｎと点Ｎ１とのうちの評価値の大きい方を最新の点Ｎとする。
【0030】
点Ｎに関する評価値は、次のように算出される。点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆのうちの点Ｎ以外の一つ、例えば点Ｍを選択する。そして、図９に示すように、点Ｍと点Ｎとを線分ＭＮに対し直交する方向に予め定められた所定量ずらすことにより、点ＭＡ，点ＭＢ、点ＮＡ、点ＮＢの４点を定める。これら点ＭＡ，点ＭＢ、点ＮＡ、点ＮＢで囲まれた範囲の内側に存在する点の数を点Ｎの評価値とする。
【0031】
点Ｎ１に関する評価値も、点Ｎに関する評価値の算出と同じ仕方で算出される。すなわち、図１０に示すように、点Ｍと点Ｎ１とを線分ＭＮ１に対し直交する方向に予め定められた所定量ずらすことにより、点ＭＡ，点ＮＢ、点Ｎ１Ａ、点Ｎ１Ｂの４点を定める。これら点ＭＡ，点ＭＢ、点Ｎ１Ａ、点Ｎ１Ｂで囲まれた範囲の内側に存在する点の数を点Ｎ１の評価値とする。
【0032】
上述した（手順２）及び（手順３）を所定回数、例えば１０００回繰り返すことにより、点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆが図１１に示すように定められる。このときの点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆが特徴点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆとして仮推定される。
【0033】
特徴点Ｍ，Ｎ，Ｅ，Ｆが仮推定された後、特徴点Ｍ，Ｎに基づき、特徴点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの仮推定が行われる。詳しくは、図１２に示すように、特徴点Ｍを線分ＭＮに対し直交する方向に線分ＭＮの１／２の距離ずらした位置に点Ａ，Ｄを置くとともに、特徴点Ｎを線分ＭＮに対し直交する方向に線分ＭＮの１／２の距離ずらした位置に点Ｂ、Ｃを置く。その後、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを次のように補正する。
【0034】
すなわち、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちから補正の対象となる一つを選択する。例えば点Ｄを補正の対象として選択した場合には、線分ＤＡ、線分ＤＢ、及び線分ＤＣの平均長さＡＬを求める。この平均長さＡＬを図１３に矢印で示す。そして、平均長さＡＬに基づき、以下のように位置Ｐ１、位置Ｐ２、及び位置Ｐ３を定める。位置Ｐ１は、点Ｄから点Ａに向かう方向に平均長さＡＬ離れた位置に定められる。位置Ｐ２は、点Ｄから点Ｂに向かう方向に平均長さＡＬ離れた位置に定められる。位置Ｐ３は、点Ｄから点Ｃに向かう方向に平均長さＡＬ離れた位置に定められる。その後、こうして定められた位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ点Ａ，Ｂ，Ｃに近づくよう点Ｄが補正される。
【0035】
こうした点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの補正を所定回数、例えば１０００回繰り返すことにより、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが図１４に示すように定められる。このときの点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが特徴点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして仮推定される。
【0036】
特徴点Ａ～Ｆの仮推定が行われた後、以下の（手順５）及び（手順６）を所定回数、例えば３０００回繰り返すことにより、本格的な特徴点Ａ～Ｆの推定が行われる。（手順５）特徴点Ａ～Ｆのうちの一つを入替候補として選択するとともに、二次元座標系の各点のうちの上記特徴点Ａ～Ｆ以外の一つを代替候補として選択する。（手順６）上記入替候補と上記代替候補とのうち、どちらが上記特徴点Ａ～Ｆのうちの一つとして適正なのかを上述した（手順３）と同じ手法で評価し、その評価に基づく評価値の高い方を最新の特徴点として採用する。
【0037】
＜データ復元処理＞
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０５のデータ復元処理として、上記推定された特徴点Ａ～Ｆに高さ情報を付与することにより、特徴点Ａ～Ｆの二次元座標を三次元座標とする。詳しくは、送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、抽出箇所Ａ１～Ａ３毎に腕金の高さを求める。すなわち、抽出箇所Ａ１～Ａ３に対しそれぞれ、図６に示すように高さ位置の異なる複数の水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・を設定する。図６には、抽出箇所Ａ１に設定された水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・が示されている。そして、複数の水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・のうち、最も点の数が多い水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・の高さを腕金の高さとする。この腕金の高さを二次元座標系における特徴点Ａ～Ｆに対し高さ情報として付与することにより、特徴点Ａ～Ｆの二次元座標を三次元座標とする。
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０５のデータ復元処理として、上記推定された特徴点Ａ～Ｆに高さ情報を付与することにより、特徴点Ａ～Ｆの二次元座標を三次元座標とする。詳しくは、送電鉄塔を表した三次元点群における各点の三次元座標に基づき、抽出箇所Ａ１～Ａ３毎に腕金の高さを求める。すなわち、抽出箇所Ａ１～Ａ３に対しそれぞれ、図６に示すように高さ位置の異なる複数の水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・を設定する。図６には、抽出箇所Ａ１に設定された水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・が示されている。そして、複数の水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・のうち、最も点の数が多い水平面Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・の高さを腕金の高さとする。この腕金の高さを二次元座標系における特徴点Ａ～Ｆに対し高さ情報として付与することにより、特徴点Ａ～Ｆの二次元座標を三次元座標とする。
【0038】
＜フレーム化処理＞
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０６のフレーム化処理として、特徴点Ａ～Ｆの三次元座標、及び、送電鉄塔を表した三次元点群のうち送電鉄塔の上端に対応する点の三次元座標に基づき、図２及び図３に示す送電鉄塔の三次元モデルを作成する。詳しくは、中央処理装置１２は、上記三次元モデルとして、送電鉄塔の上記上端に対応する点から送電鉄塔の本体の外形に沿って延びる本体フレーム１５と、その本体フレーム１５から複数段の腕金の本体に対する突出端まで本体の幅方向に延びる複数段の突出フレーム１６～１８と、を有する三次元モデルを作成する。
中央処理装置１２は、図４におけるＳ１０６のフレーム化処理として、特徴点Ａ～Ｆの三次元座標、及び、送電鉄塔を表した三次元点群のうち送電鉄塔の上端に対応する点の三次元座標に基づき、図２及び図３に示す送電鉄塔の三次元モデルを作成する。詳しくは、中央処理装置１２は、上記三次元モデルとして、送電鉄塔の上記上端に対応する点から送電鉄塔の本体の外形に沿って延びる本体フレーム１５と、その本体フレーム１５から複数段の腕金の本体に対する突出端まで本体の幅方向に延びる複数段の突出フレーム１６～１８と、を有する三次元モデルを作成する。
【0039】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
四角柱状の本体と幅広部としての複数段の腕金とを有する構造物である送電鉄塔を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そうしたデータに基づき上記送電鉄塔の三次元モデルが作業量を少なく抑えつつ作成される。すなわち、作成される上記三次元モデルは、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を通じて、本体フレーム１５及び突出フレーム１６～１８を有するフレーム化されたものである。上記送電鉄塔をフレーム化した三次元モデルの作成については、上記送電鉄塔を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そのデータに基づき上記各処理を通じて作業量を少なく抑えつつ行うことができる。従って、本体及び幅広部としての複数段の腕金を有する構造物である送電鉄塔の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えることができる。
四角柱状の本体と幅広部としての複数段の腕金とを有する構造物である送電鉄塔を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そうしたデータに基づき上記送電鉄塔の三次元モデルが作業量を少なく抑えつつ作成される。すなわち、作成される上記三次元モデルは、抽出処理、データ変換処理、特徴点推定処理、データ復元処理、及びフレーム化処理を通じて、本体フレーム１５及び突出フレーム１６～１８を有するフレーム化されたものである。上記送電鉄塔をフレーム化した三次元モデルの作成については、上記送電鉄塔を表した三次元点群のデータが膨大であるとしても、そのデータに基づき上記各処理を通じて作業量を少なく抑えつつ行うことができる。従って、本体及び幅広部としての複数段の腕金を有する構造物である送電鉄塔の三次元モデルを作成する際、その作成に要する作業量を少なく抑えることができる。
【0040】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・データ復元処理において、上記推定された特徴点Ａ～Ｆに付与する高さ情報は、鉄塔の設計図面から取得される各腕金の高さであってもよい。
・データ復元処理において、上記推定された特徴点Ａ～Ｆに付与する高さ情報は、鉄塔の設計図面から取得される各腕金の高さであってもよい。
【0041】
・送電鉄塔における腕金の数は三つ以外の値であってもよい。
・本体と幅広部とを有する構造物は、送電鉄塔以外の構造物であってもよい。そうした構造物としては、例えばロープウェイの支柱があげられる。
・本体と幅広部とを有する構造物は、送電鉄塔以外の構造物であってもよい。そうした構造物としては、例えばロープウェイの支柱があげられる。
【符号の説明】
【0042】
１１…コンピュータ
１２…中央処理装置
１３…記憶部
１４…通信部
１５…本体フレーム
１６～１８…突出フレーム
１２…中央処理装置
１３…記憶部
１４…通信部
１５…本体フレーム
１６～１８…突出フレーム
【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】