特許 7324097 ３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラム

(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】

(24)【登録日】2023-08-01

(45)【発行日】2023-08-09

(54)【発明の名称】３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20230802BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103E

G01C15/00 103A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019167413

(22)【出願日】2019-09-13

(65)【公開番号】P2021043154

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100098796

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 全

(74)【代理人】

【識別番号】100121647

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 和孝

(74)【代理人】

【識別番号】100187377

【弁理士】

【氏名又は名称】芳野 理之

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 忠之

(72)【発明者】

【氏名】西 義弘

(72)【発明者】

【氏名】宮嶋 基広

【審査官】飯村 悠斗

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１６２４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９５３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００９５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４９７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２９８６６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １５／００

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置であって、
望遠鏡部の視準により前記測定対象物に第１測距光を照射し、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した第１反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、
前記視準測距ユニットと一体で設けられ、第２測距光を回転照射し、前記第２測距光が前記測定対象物で反射した第２反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、
前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、
を備え、
前記制御演算部は、前記点群データに含まれる複数の前記３次元データの間に存在する前記測定対象物の特徴部分であって前記３次元データが前記スキャナユニットにより取得されていない前記測定対象物の特徴部分の位置および形状の少なくともいずれかを前記測定対象物上に存在する第１の前記３次元データと前記測定対象物上には存在しない背景の第２の前記３次元データとに基づいて認識し、前記特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得し、前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した前記特徴部分に関する前記３次元データを前記点群データに追加する制御を実行することを特徴とする３次元測量装置。

【請求項2】

前記制御演算部は、前記望遠鏡部の前記視準により測定箇所に設定された前記特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットにより直接的に取得することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。

【請求項3】

前記制御演算部は、前記特徴部分の近傍における前記点群データに基づいて前記特徴部分の近傍の幾何学的な面を算出するとともに、前記特徴部分に対する前記望遠鏡部の前記視準の方向を視準測距ユニットにより取得し、前記幾何学的な面と、前記望遠鏡部の前記視準の方向と、に基づいて前記特徴部分に関する前記３次元データを取得することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。

【請求項4】

前記制御演算部は、認識した前記特徴部分を含む領域を自動的に測定箇所に設定し、前記測定箇所において自動的なスキャンを前記視準測距ユニットに実行させることにより前記特徴部分に関する前記３次元データを取得することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。

【請求項5】

前記制御演算部は、前記第１の３次元データのうちの距離データと、前記第２の３次元データのうちの距離データと、の互いの差に基づいて、前記特徴部分が前記第１の３次元データと前記第２の３次元データとの間に存在すると認識することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。

【請求項6】

前記視準測距ユニットは、撮像部を内蔵し、
前記制御演算部は、前記撮像部から送信された画像信号に基づいて画像処理を実行し、前記特徴部分の位置および形状の少なくともいずれかを認識することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。

【請求項7】

望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した第１反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、
前記視準測距ユニットと一体で設けられ、第２測距光を回転照射し、前記第２測距光が前記測定対象物で反射した第２反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、
前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、
を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置が実行する３次元測量方法であって、
前記点群データに含まれる複数の前記３次元データの間に存在する前記測定対象物の特徴部分であって前記３次元データが前記スキャナユニットにより取得されていない前記測定対象物の特徴部分の位置および形状の少なくともいずれかを前記測定対象物上に存在する第１の前記３次元データと前記測定対象物上には存在しない背景の第２の前記３次元データとに基づいて認識し、前記特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得し、前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した前記特徴部分に関する前記３次元データを前記点群データに追加するステップを備えたことを特徴とする３次元測量方法。

【請求項8】

望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した第１反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、
前記視準測距ユニットと一体で設けられ、第２測距光を回転照射し、前記第２測距光が前記測定対象物で反射した第２反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、
前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、
を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置のコンピュータによって実行される３次元測量プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記点群データに含まれる複数の前記３次元データの間に存在する前記測定対象物の特徴部分であって前記３次元データが前記スキャナユニットにより取得されていない前記測定対象物の特徴部分の位置および形状の少なくともいずれかを前記測定対象物上に存在する第１の前記３次元データと前記測定対象物上には存在しない背景の第２の前記３次元データとに基づいて認識し、前記特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得し、前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した前記特徴部分に関する前記３次元データを前記点群データに追加するステップを実行させることを特徴とする３次元測量プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、トータルステーションと、レーザスキャナユニットと、を備えた測量システムが開示されている。トータルステーションは、測定点の３次元座標（３次元データ）を高精度に測定する測量装置である。レーザスキャナユニットは、測距光としてパルスレーザ光を回転照射し、パルスレーザ光毎に測距を行い、点群データを取得する。より具体的には、レーザスキャナユニットは、測距光としてパルスレーザ光を測定対象物に照射し、測定対象物で反射したパルスレーザ光毎の反射光を受光して、測定対象物までの距離を測定するとともに測距光の照射方向（水平角および鉛直角）を検出することにより、測定対象物の多数点の３次元データ（３次元点群データ）を取得する。

【0003】

トータルステーションの測定精度は、工業計測を含めて非常に高い。例えば、トータルステーションは、測量の分野で使用される場合において、距離精度で１ｍｍ以下の測定精度を確保することができ、また、角度精度も一級経緯儀等で要求される充分な精度を確保することができる。レーザスキャナユニットは、１秒間に数十万点の点群測定を実行可能であり、非常に高速で高効率な測量を実現することができる。

【0004】

ここで、レーザスキャナユニットは、所定の角度の方向にパルスレーザ光を回転照射してパルスレーザ光毎に測距を行い、点群データを取得する。そのため、レーザスキャナユニットにより取得された点群データは、グリッド構造を有する。すなわち、レーザスキャナユニットにより取得された点群データに含まれる複数の３次元データは、測定対象物において互いに離れた部分に関する３次元データであり、例えば格子状に位置している。そのため、本来的に３次元データの取得を要望する測定対象物のコーナ部やエッジ部などの特徴部分が、レーザスキャナユニットにより取得された点群データに含まれる複数の３次元データの間に存在し、レーザスキャナユニットにより取得されないことがある。この点において、レーザスキャナユニットを備えた３次元測量装置には改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－２２３５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、測定対象物の特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することができる３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラム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】

【0007】

前記課題は、測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置であって、望遠鏡部の視準により前記測定対象物に第１測距光を照射し、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した第１反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、前記視準測距ユニットと一体で設けられ、第２測距光を回転照射し、前記第２測距光が前記測定対象物で反射した第２反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、を備え、前記制御演算部は、前記点群データに含まれる複数の前記３次元データの間に存在する前記測定対象物の特徴部分であって前記３次元データが前記スキャナユニットにより取得されていない前記測定対象物の特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得し、前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した前記特徴部分に関する前記３次元データを前記点群データに追加する制御を実行することを特徴とする本発明に係る３次元測量装置により解決される。

【0008】

本発明に係る３次元測量装置によれば、制御演算部は、スキャナユニットにより取得された点群データに含まれる複数の３次元データの間に存在する測定対象物の特徴部分に関する３次元データを視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得する。ここでいう測定対象物の特徴部分とは、例えば本来的に３次元データの取得を要望する測定対象物のコーナ部やエッジ部などであり、３次元データがスキャナユニットにより取得されていない測定対象物の部分である。そして、制御演算部は、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した測定対象物の特徴部分に関する３次元データをスキャナユニットにより取得された点群データに追加する制御を実行する。すなわち、制御演算部は、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した測定対象物の特徴部分に関する３次元データと、スキャナユニットにより取得された点群データと、を合成する制御を実行する。これにより、本発明に係る３次元測量装置は、測定対象物の特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することができる。

【0009】

本発明に係る３次元測量装置において、好ましくは、前記制御演算部は、前記望遠鏡部の前記視準により測定箇所に設定された前記特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットにより直接的に取得することを特徴とする。

【0010】

本発明に係る３次元測量装置によれば、制御演算部は、視準測距ユニットの望遠鏡部の視準により測定箇所に設定された特徴部分の測量（測距および測角）を視準測距ユニットにより行い、測定対象物の特徴部分に関する３次元データを直接的に取得する。これにより、制御演算部は、測定対象物の特徴部分に関する３次元データを視準測距ユニットにより直接的に取得することができ、視準測距ユニットにより直接的に取得された特徴部分に関する３次元データをスキャナユニットにより取得された点群データにより確実に追加することができる。

【0011】

本発明に係る３次元測量装置において、好ましくは、前記制御演算部は、前記特徴部分の近傍における前記点群データに基づいて前記特徴部分の近傍の幾何学的な面を算出するとともに、前記特徴部分に対する前記望遠鏡部の前記視準の方向を視準測距ユニットにより取得し、前記幾何学的な面と、前記望遠鏡部の前記視準の方向と、に基づいて前記特徴部分に関する前記３次元データを取得することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る３次元測量装置によれば、例えば測定対象物のコーナ部やエッジ部などのように、測定対象物の特徴部分が、視準測距ユニットにより３次元データを取得することが困難な部分である場合あっても、制御演算部は、特徴部分の近傍の幾何学的な面と、望遠鏡部の視準の方向と、に基づいて特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することできる。すなわち、特徴部分の形状や望遠鏡部の視準の方向によっては、反射測距光の強度が弱かったり、反射測距光がほとんど無かったりすることにより、視準測距ユニットが測定対象物の特徴部分の測距を行うことができず、その特徴部分に関する３次元データを取得できないことがある。一方で、視準測距ユニットは、測定対象物の特徴部分の測距を行うことができない場合であっても、望遠鏡部の視準の方向を確実に検出し、測定対象物の特徴部分の測角を確実に行うことができる。そのため、制御演算部は、測定対象物の特徴部分の近傍における点群データに基づいて特徴部分の近傍の幾何学的な面を算出するとともに、測定対象物の特徴部分に対する望遠鏡部の視準の方向を視準測距ユニットにより取得し、特徴部分の近傍の幾何学的な面に対して視準測距ユニットにより検出された望遠鏡部の視準の方向を適用することにより特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することできる。これにより、制御演算部は、測定対象物の特徴部分に関する３次元データをスキャナユニットにより取得された点群データにより確実に追加することができる。

【0013】

本発明に係る３次元測量装置において、好ましくは、前記制御演算部は、前記特徴部分の近傍における前記点群データに基づいて前記特徴部分を認識するとともに認識した前記特徴部分を含む領域を自動的に測定箇所に設定し、前記測定箇所において自動的なスキャンを前記視準測距ユニットに実行させることにより前記特徴部分に関する前記３次元データを取得することを特徴とする。

【0014】

本発明に係る３次元測量装置によれば、作業者等が視準測距ユニットにより自動的なスキャンを行う測定箇所を例えば操作表示部などにおいて設定しなくとも、制御演算部は、測定対象物の特徴部分の近傍における点群データに基づいて測定対象物の特徴部分を認識し、視準測距ユニットにより自動的なスキャンを行う測定箇所を自動的に設定する。これにより、制御演算部は、測定対象物の特徴部分に関する３次元データを視準測距ユニットにより効率的に取得し、スキャナユニットにより取得された点群データに効率的に追加することができる。

【0015】

前記課題は、望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した第１反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、前記視準測距ユニットと一体で設けられ、第２測距光を回転照射し、前記第２測距光が前記測定対象物で反射した第２反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置が実行する３次元測量方法であって、前記点群データに含まれる複数の前記３次元データの間に存在する前記測定対象物の特徴部分であって前記３次元データが前記スキャナユニットにより取得されていない前記測定対象物の特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得し、前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した前記特徴部分に関する前記３次元データを前記点群データに追加するステップを備えたことを特徴とする本発明に係る３次元測量方法により解決される。

【0016】

本発明に係る３次元測量方法によれば、スキャナユニットにより取得された点群データに含まれる複数の３次元データの間に存在する測定対象物の特徴部分に関する３次元データが、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得される。ここでいう測定対象物の特徴部分とは、例えば本来的に３次元データの取得を要望する測定対象物のコーナ部やエッジ部などであり、３次元データがスキャナユニットにより取得されていない測定対象物の部分である。そして、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得された測定対象物の特徴部分に関する３次元データをスキャナユニットにより取得された点群データに追加するステップが実行される。すなわち、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得された測定対象物の特徴部分に関する３次元データと、スキャナユニットにより取得された点群データと、を合成するステップが実行される。これにより、本発明に係る３次元測量方法は、測定対象物の特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することができる。

【0017】

前記課題は、望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した第１反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、前記視準測距ユニットと一体で設けられ、第２測距光を回転照射し、前記第２測距光が前記測定対象物で反射した第２反射測距光に基づいて、前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置のコンピュータによって実行される３次元測量プログラムであって、前記コンピュータに、前記点群データに含まれる複数の前記３次元データの間に存在する前記測定対象物の特徴部分であって前記３次元データが前記スキャナユニットにより取得されていない前記測定対象物の特徴部分に関する前記３次元データを前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得し、前記視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得した前記特徴部分に関する前記３次元データを前記点群データに追加するステップを実行させることを特徴とする本発明に係る３次元測量プログラムにより解決される。

【0018】

本発明に係る３次元測量プログラムによれば、スキャナユニットにより取得された点群データに含まれる複数の３次元データの間に存在する測定対象物の特徴部分に関する３次元データが、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得される。ここでいう測定対象物の特徴部分とは、例えば本来的に３次元データの取得を要望する測定対象物のコーナ部やエッジ部などであり、３次元データがスキャナユニットにより取得されていない測定対象物の部分である。そして、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得された測定対象物の特徴部分に関する３次元データをスキャナユニットにより取得された点群データに追加するステップが実行される。すなわち、視準測距ユニットの測量結果に基づいて取得された測定対象物の特徴部分に関する３次元データと、スキャナユニットにより取得された点群データと、を合成するステップが実行される。これにより、本発明に係る３次元測量プログラムは、測定対象物の特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、測定対象物の特徴部分に関する３次元データをより確実に取得することができる３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る３次元測量装置の構造系を主として表すブロック図である。

【図2】本実施形態に係る３次元測量装置の制御系を主として表すブロック図である。

【図3】本実施形態に係る３次元測量装置の動作を表すフローチャートである。

【図4】測定対象物の特徴部分の近傍を表す平面図である。

【図5】図３に表したステップＳ１３の処理の第１具体例を表すフローチャートである。

【図6】図３に表したステップＳ１３の処理の第２具体例を表すフローチャートである。

【図7】図３に表したステップＳ１３の処理の第３具体例を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0022】

図１は、本発明の実施形態に係る３次元測量装置の構造系を主として表すブロック図である。
図２は、本実施形態に係る３次元測量装置の制御系を主として表すブロック図である。

【0023】

本実施形態に係る３次元測量装置２は、視準測距ユニット４と、スキャナユニット５と、を備え、例えば建築物などの測定対象物７の３次元データを取得する。視準測距ユニット４は、例えばトータルステーションなどと呼ばれ、望遠鏡部４５の視準により、測定対象物７に第１測距光４５５（図２参照）を照射し、第１測距光４５５が測定対象物７で反射した第１反射測距光４５６（図２参照）と第１内部参照光（図示せず）とに基づいて測定対象物７までの距離を測定するとともに、第１測距光４５５の照射方向すなわち望遠鏡部４５の視準の方向を検出する。つまり、視準測距ユニット４は、測距および測角を行う機器である。視準測距ユニット４の詳細については、後述する。

【0024】

視準測距ユニット４が測距および測角を行う測定対象物には、例えばプリズムなどの計測用ターゲット６が含まれる。つまり、視準測距ユニット４は、測定対象物として例えばプリズムなどの計測用ターゲット６に関する測距および測角を行うことができる。計測用ターゲット６として用いられるプリズムは、特には限定されず、例えば全周プリズムや球状プリズムや面状プリズムなどである。

【0025】

スキャナユニット５は、視準測距ユニット４と一体で設けられている。本実施形態に係る３次元測量装置２では、スキャナユニット５は、視準測距ユニット４の上部に固定されている。なお、スキャナユニット５は、視準測距ユニット４に対して回転自在に設けられていてもよい。スキャナユニット５は、測定対象物７に第２測距光５６５（図２参照）を照射し、第２測距光５６５が測定対象物７で反射した第２反射測距光５６６（図２参照）と第２内部参照光（図示せず）とに基づいて測定対象物７までの距離を測定するとともに、第２測距光５６５の照射方向を検出する。スキャナユニット５は、視準測距ユニット４と同様に、測距および測角を行う機器である。

【0026】

より具体的には、スキャナユニット５は、第２測距光５６５を回転照射し、測定対象物７までの距離を測定するとともに第２測距光５６５の照射方向を検出することにより、測定対象物７に関する多数の測定点の３次元座標（３次元データ）を取得する。すなわち、スキャナユニット５は、測定対象物７における多数の測定点の３次元データ（点群データ）を取得する。スキャナユニット５の詳細については、後述する。

【0027】

本実施形態の視準測距ユニット４は、整準部４１と、第１托架部４２と、第１水平回転部４３と、第１鉛直回転部４４と、望遠鏡部４５と、制御演算部４６と、操作表示部４７と、基盤部４８と、傾斜計４９と、を有する。なお、視準測距ユニット４は、傾斜計４９を必ずしも有していなくともよい。視準測距ユニット４は、測定対象物としての計測用ターゲット６を自動的に探す自動追尾機能を有していてもよい。

【0028】

制御演算部４６は、演算部４６１と、第１距離測定部４６２と、第１水平回転駆動部４６３と、第１鉛直回転駆動部４６４と、第２距離測定部４６５と、第２鉛直回転駆動部４６７と、記憶部４６８と、画像処理部４６９と、を有する。演算部４６１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などであり、操作表示部４７の操作入力部４７２から送信された信号（指令）に基づいて、プログラムの起動や、信号の制御処理や、演算や、操作表示部４７の表示部４７１などの駆動制御などを実行する。すなわち、演算部４６１は、３次元測量装置２の全体の制御を行うとともに、測量条件や、測定結果（測距結果および測角結果）や、画像処理された結果（２Ｄ受光光量の画像）などを表示部４７１に表示させる。

【0029】

なお、制御演算部４６は、スキャナユニット５に設けられていてもよく、視準測距ユニット４およびスキャナユニット５の両方に設けられていてもよい。すなわち、制御演算部４６は、視準測距ユニット４およびスキャナユニット５の少なくともいずれかに設けられる。

【0030】

第１距離測定部４６２、第１水平回転駆動部４６３、第１鉛直回転駆動部４６４、第２距離測定部４６５、第２鉛直回転駆動部４６７、および画像処理部４６９は、記憶部４６８に格納（記憶）されているプログラムを演算部４６１が実行することにより実現される。なお、第１距離測定部４６２、第１水平回転駆動部４６３、第１鉛直回転駆動部４６４、第２距離測定部４６５、第２鉛直回転駆動部４６７、および画像処理部４６９は、ハードウェアによって実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。

【0031】

記憶部４６８には、例えば、測定のためのシーケンスプログラムや、画像処理のための画像処理プログラムや、演算プログラムなどが格納されている。記憶部４６８としては、例えば、３次元測量装置２に内蔵された半導体メモリなどが挙げられる。あるいは、記憶部４６８としては、３次元測量装置２に接続可能なＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＲＡＭ（Random access memory）、ＲＯＭ（Read only memory）、ハードディスク、メモリカードなどの種々の記憶媒体が挙げられる。

【0032】

制御演算部４６を含むコンピュータによって実行されるプログラムは、本発明の「３次元測量プログラム」に相当する。ここでいう「コンピュータ」とは、パソコンには限定されず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

【0033】

整準部４１は、三脚（図示せず）に取付けられる部分であり、例えば３つの調整螺子４１１を有する。整準部４１の整準は、測量位置において、第１托架部４２に設けられた傾斜センサ（図示せず）が水平を検出するように調整螺子４１１が調整されることにより行われる。すなわち、第１托架部４２は、測量位置において、調整螺子４１１による整準が行われることで水平に維持される。

【0034】

第１水平回転部４３は、第１水平回転軸４３１と、軸受４３２と、第１水平駆動モータ４３３と、第１水平角検出器（例えばエンコーダ）４３４と、を有する。第１水平回転軸４３１は、鉛直に延びた第１鉛直軸心４３６を有し、軸受４３２を介して基盤部４８に回転自在に支持されている。第１托架部４２は、第１水平回転軸４３１に支持され、第１水平駆動モータ４３３から伝達された駆動力により第１鉛直軸心４３６を中心として水平方向に第１水平回転軸４３１と一体的に回転する。

【0035】

基盤部４８に対する第１水平回転軸４３１の回転角（すなわち第１托架部４２の回転角）は、第１水平角検出器４３４によって検出される。第１水平角検出器４３４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第１水平駆動モータ４３３の駆動は、第１水平角検出器４３４の検出結果に基づいて第１水平回転駆動部４６３により制御される。

【0036】

第１鉛直回転部４４は、第１鉛直回転軸４４１と、軸受４４２と、第１鉛直駆動モータ４４３と、第１鉛直角検出器（例えばエンコーダ）４４４と、を有する。第１鉛直回転軸４４１は、水平に延びた第１水平軸心４４６を有し、軸受４４２を介して第１托架部４２に回転自在に支持されている。第１鉛直回転軸４４１の一方の端部は、第１托架部４２の間隙部４２１に突出している。望遠鏡部４５は、第１托架部４２の間隙部４２１に突出した第１鉛直回転軸４４１の一方の端部に支持され、第１鉛直駆動モータ４４３から伝達された駆動力により第１水平軸心４４６を中心として鉛直方向に第１鉛直回転軸４４１と一体的に回転する。

【0037】

第１鉛直角検出器４４４は、第１鉛直回転軸４４１の他方の端部に設けられている。第１托架部４２に対する第１鉛直回転軸４４１の回転角（すなわち望遠鏡部４５の回転角）は、第１鉛直角検出器４４４により検出される。第１鉛直角検出器４４４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第１鉛直駆動モータ４４３の駆動は、第１鉛直角検出器４４４の検出結果に基づいて第１鉛直回転駆動部４６４により制御される。

【0038】

望遠鏡部４５は、前述したように、第１鉛直回転軸４４１に支持され、第１鉛直駆動モータ４４３から伝達された駆動力により第１水平軸心４４６を中心として鉛直方向に回転する。望遠鏡部４５は、視準望遠鏡４５８を有し、計測用ターゲット６を含む測定対象物７に視準され第１測距光４５５を照射する。第１測距光４５５は、望遠鏡部４５の測距光軸上に射出される。望遠鏡部４５の測距光軸は、第１鉛直軸心４３６と交差するとともに、第１水平軸心４４６と直交する。望遠鏡部４５の測距光軸と、第１鉛直軸心４３６と、の交差点は、視準測距ユニット４の機械基準点に設定されてもよい。本実施形態の説明では、視準測距ユニット４の機械基準点が、望遠鏡部４５の測距光軸と、第１鉛直軸心４３６と、の交差点である場合を例に挙げる。

【0039】

望遠鏡部４５は、第１測距発光部４５１と、第１測距受光部４５２と、視準受光部４５３と、を有する。

【0040】

第１測距発光部４５１は、第１距離測定部４６２により駆動制御される。第１測距発光部４５１は、望遠鏡部４５の内部に設けられ、例えばレーザ光などの第１測距光４５５を第１水平軸心４４６に直交する方向に射出する。第１測距発光部４５１から射出された第１測距光４５５は、測定対象物７に照射される。なお、前述したように、視準測距ユニット４が測距および測角を行う測定対象物は、建築物などの測定対象物７に限定されるわけではなくプリズムなどの計測用ターゲット６であってもよい。測定対象物７で反射した第１反射測距光４５６は、望遠鏡部４５の内部に設けられた第１測距受光部４５２において受光される。第１測距受光部４５２は、受光した第１反射測距光４５６による明暗（受光結果）を電子信号（受光信号）に変換し、受光信号を第１距離測定部４６２に送信する。また、第１測距受光部４５２は、参照光光学部（図示せず）から導かれた内部参照光（図示せず）を受光し電気信号に変換して、第１距離測定部４６２に送信する。

【0041】

第１距離測定部４６２は、第１測距受光部４５２から送信された受光信号に基づいて測定対象物７までの距離を演算する。すなわち、第１反射測距光４５６および内部参照光は、第１反射測距光電気信号および内部参照光電気信号のそれぞれに変換され、第１距離測定部４６２に送られる。測定対象物７までの距離は、第１反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との間の時間的間隔の差に基づいて測定される。第１距離測定部４６２の演算結果は、演算部（ＣＰＵ）４６１に入力される。

【0042】

演算部４６１は、測定した測定対象物７までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、測定対象物７の座標を算出する。あるいは、演算部４６１は、測定した測定対象物７までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、所定位置を基準とした視準測距ユニット４の機械基準点の座標を算出してもよい。

【0043】

視準受光部４５３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサであり、第１反射測距光４５６の波長域とは異なる波長域の反射視準光４５７を受光する。反射視準光４５７は、第１反射測距光４５６の波長域とは異なる波長域を有する光であって、測定対象物７で反射した光である。すなわち、視準受光部４５３は、測定対象物７で反射した反射視準光４５７を受光し、測定対象物７の画像を受光する。反射視準光４５７としては、例えば自然光や赤外光などが挙げられる。但し、反射視準光４５７は、これだけには限定されない。反射視準光４５７は、望遠鏡部４５の内部に設けられた視準受光部４５３において受光される。視準受光部４５３は、反射視準光４５７による明暗（受光結果）を電子信号（画像信号）に変換し、画像信号を画像処理部４６９に送信する。

【0044】

画像処理部４６９は、視準受光部４５３から送信された画像信号の画像処理を実行し、画像データ信号として演算部４６１に送信する。演算部４６１は、画像処理部４６９から送信された画像データ信号に基づいて演算を実行し、望遠鏡部４５による視準範囲の画像を操作表示部４７の表示部４７１に表示させる制御を実行する。

【0045】

傾斜計４９は、重力に対する視準測距ユニット４の傾き（傾斜角）を計測する。傾斜計４９の計測結果は、演算部４６１に入力される。

【0046】

本実施形態のスキャナユニット５は、第２托架部５２と、第２鉛直回転部５４と、走査鏡５５と、第２測距発光部５６と、第２測距受光部５７と、を有し、視準測距ユニット４の上部に固定されている。なお、スキャナユニット５は、視準測距ユニット４の第１水平回転部４３と同様の水平回転部を有していてもよい。この場合には、スキャナユニット５は、視準測距ユニット４に対して水平方向に回転自在に設けられる。

【0047】

第２鉛直回転部５４は、第２鉛直回転軸５４１と、軸受５４２と、第２鉛直駆動モータ５４３と、第２鉛直角検出器（例えばエンコーダ）５４４と、を有する。第２鉛直回転軸５４１は、水平に延びた第２水平軸心５４６を有し、軸受５４２を介して第２托架部５２に回転自在に支持されている。第２鉛直回転軸５４１の一方の端部は、第２托架部５２の凹部５２１に突出している。走査鏡５５は、第２托架部５２の凹部５２１に突出した第２鉛直回転軸５４１の一方の端部に支持され、第２鉛直駆動モータ５４３から伝達された駆動力により第２水平軸心５４６を中心として鉛直方向に第２鉛直回転軸５４１と一体的に回転する。

【0048】

第２鉛直角検出器５４４は、第２鉛直回転軸５４１の他方の端部に設けられている。第２托架部５２に対する第２鉛直回転軸５４１の回転角（すなわち走査鏡５５の回転角）は、第２鉛直角検出器５４４により検出される。第２鉛直角検出器５４４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第２鉛直駆動モータ５４３の駆動は、第２鉛直角検出器５４４の検出結果に基づいて第２鉛直回転駆動部４６７により制御される。

【0049】

第２水平軸心５４６は、第１水平軸心４４６と平行である。第１水平軸心４４６と第２水平軸心５４６との間の距離は、既知である。すなわち、第１水平軸心４４６に対する第２水平軸心５４６の位置は、既知である。

【0050】

走査鏡５５は、偏向光学部材であり、水平方向から入射した第２測距光５６５を直角に反射する。すなわち、走査鏡５５は、水平方向から入射した第２測距光５６５を第２水平軸心５４６に直交する方向に反射する。走査鏡５５は、前述したように、第２鉛直回転軸５４１に支持され、第２鉛直駆動モータ５４３から伝達された駆動力により第２水平軸心５４６を中心として鉛直方向に回転する。これにより、走査鏡５５は、第２測距光５６５を第２水平軸心５４６に交差（具体的には直交）する面内で回転照射させる。また、走査鏡５５は、測定対象物７で反射され走査鏡５５に入射した第２反射測距光５６６を第２測距受光部５７に向かって反射する。すなわち、走査鏡５５は、測定対象物７で反射され走査鏡５５に入射した第２反射測距光５６６を第２水平軸心５４６に平行な方向に反射する。

【0051】

第２水平軸心５４６と、走査鏡５５と、の交差点は、スキャナユニット５の機械基準点に設定されている。例えば、視準測距ユニット４の機械基準点と、スキャナユニット５の機械基準点と、は、同一直線としての第１鉛直軸心４３６の上に存在する。つまり、スキャナユニット５の機械基準点を通過する鉛直線は、第１鉛直軸心４３６に合致する。視準測距ユニット４の機械基準点と、スキャナユニット５の機械基準点と、の間の距離は、既知である。

【0052】

図２に表したように、第２測距発光部５６は、発光素子５６１と、対物レンズ等を含む投光光学部５６２と、を有し、第２距離測定部４６５により駆動制御される。発光素子５６１は、例えば半導体レーザ等であり、投光光学部５６２を介して第２測距光５６５を第２水平軸心５４６に合致する光軸上に射出する。第２測距光５６５は、不可視光としての赤外光のパルスレーザ光線である。発光素子５６１は、第２距離測定部４６５に制御され、所要の光強度や所要のパルス間隔などを含む所要の状態でパルス光を発光する。

【0053】

図２に表したように、第２測距受光部５７は、受光素子５７１と、集光レンズなどを含む受光光学部５７２と、を有する。受光素子５７１は、第２測距光５６５が測定対象物７で反射した第２反射測距光５６６であって、走査鏡５５で反射し受光光学部５７２を透過した第２反射測距光５６６を受光する。受光素子５７１は、受光した第２反射測距光５６６による明暗（受光結果）を電子信号（受光信号）に変換し、受光信号を第２距離測定部４６５および演算部４６１に送信する。また、受光素子５７１は、参照光光学部（図示せず）から導かれた内部参照光（図示せず）を受光し電気信号に変換して、第２距離測定部４６５に送信する。

【0054】

第２距離測定部４６５は、第２測距受光部５７（具体的には受光素子５７１）から送信された受光信号に基づいて測定対象物７までの距離を演算する。すなわち、第２反射測距光５６６および内部参照光は、第２反射測距光電気信号および内部参照光電気信号のそれぞれに変換され、第２距離測定部４６５に送られる。測定対象物７までの距離は、第２反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との間の時間的間隔の差に基づいて測定される。第２距離測定部４６５の演算結果は、演算部４６１に入力される。

【0055】

演算部４６１は、測定した測定対象物７までの距離と、第２鉛直角検出器５４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、測定対象物７の座標を算出する。また、演算部４６１は、パルス光毎の測定対象物７の座標を記録することで、測定範囲全域に関する点群データ、あるいは測定対象物７に関する点群データを得ることができる。

【0056】

さらに、演算部４６１は、第２測距受光部５７の受光素子５７１から送信された受光信号に基づいて第２反射測距光５６６の強度（反射強度）を演算し、第２反射測距光５６６の強度を示す画像を望遠鏡部４５による視準範囲の画像に重合させて操作表示部４７の表示部４７１に表示させる制御を実行する。これにより、作業者等は、測定対象物７のうちで、３次元データが取得された測定箇所（点や領域）と、３次元データが取得されなかった測定箇所（点や領域）と、を表示部４７１において確認することができる。すなわち、作業者等は、スキャナユニット５が点群データを取得したときに、測定対象物７のうちに３次元データが取得されていない「抜け部」などと呼ばれるデータ不足部が存在するか否かを表示部４７１において確認することができる。

【0057】

次に、本実施形態に係る３次元測量装置の動作を、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る３次元測量装置の動作を表すフローチャートである。
図４は、測定対象物の特徴部分の近傍を表す平面図である。
なお、図３は、すなわち、本実施形態に係る３次元測量方法により実行されるステップと、本実施形態に係る３次元測量プログラムが３次元測量装置２のコンピュータに実行させるステップと、を表すフローチャートである。

【0058】

まず、ステップＳ１１において、３次元測量装置２の制御演算部４６は、例えば後方交会法などにより測量位置における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の基準視準の方向と、を決定し記憶部４６８に記憶する。すなわち、制御演算部４６は、視準測距ユニット４から例えばプリズムなどの計測用ターゲット６までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の基準視準の方向と、を算出し記憶部４６８に記憶する。

【0059】

続いて、ステップＳ１２において、制御演算部４６は、スキャナユニット５を制御することにより、測定対象物７における多数の測定点の３次元データ（点群データ）を取得し記憶する。

【0060】

続いて、ステップＳ１３において、制御演算部４６は、スキャナユニット５により取得された点群データ８（図４参照）に含まれる複数の３次元データ８１（図４参照）の間に存在する測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを視準測距ユニット４の測量結果に基づいて取得する。ここでいう「測定対象物７の特徴部分７１」は、本来的に３次元データの取得を要望する測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１であり、３次元データがスキャナユニット５により取得されていない測定対象物７の特徴部分７１をいう。

【0061】

より具体的に説明すると、図４に表したように、スキャナユニット５は、所定の角度の方向にパルスレーザ光を回転照射してパルスレーザ光毎に測距を行い、点群データ８を取得する。そのため、スキャナユニット５により取得された点群データ８は、グリッド構造を有する。すなわち、スキャナユニット５により取得された点群データ８に含まれる複数の３次元データ８１は、測定対象物７において互いに離れた部分に関する３次元データであり、例えば格子状に位置している。そのため、本来的に３次元データの取得を要望する測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１が、スキャナユニット５により取得された点群データ８に含まれる複数の３次元データ８１の間に存在し、スキャナユニット５により取得されないことがある。

【0062】

これに対して、ステップＳ１３において、本実施形態に係る３次元測量装置２の制御演算部４６は、スキャナユニット５により取得された点群データ８に含まれる複数の３次元データ８１の間に存在する測定対象物７の特徴部分７１であって、３次元データがスキャナユニット５により取得されていない測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを視準測距ユニット４の測量結果に基づいて取得する。

【0063】

続いて、ステップＳ１４において、制御演算部４６は、視準測距ユニット４の測量結果に基づいて取得した測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをスキャナユニット５により取得された点群データ８に追加する。

【0064】

本実施形態に係る３次元測量装置２によれば、制御演算部４６は、スキャナユニット５により取得された点群データ８に含まれる複数の３次元データ８１の間に存在する測定対象物７の特徴部分７１であって、３次元データがスキャナユニット５により取得されていない測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを視準測距ユニット４の測量結果に基づいて取得し、視準測距ユニット４の測量結果に基づいて取得した測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをスキャナユニット５により取得された点群データ８に追加する制御を実行する。すなわち、制御演算部４６は、視準測距ユニット４の測量結果に基づいて取得した測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データと、スキャナユニット５により取得された点群データ８と、を合成する制御を実行する。これにより、本実施形態に係る３次元測量装置２は、測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをより確実に取得することができる。

【0065】

次に、図３に表したステップＳ１３の処理の具体例を、図面を参照して詳しく説明する。
図５は、図３に表したステップＳ１３の処理の第１具体例を表すフローチャートである。

【0066】

本具体例では、まず、ステップＳ１３１において、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の視準により、測定箇所が設定される。例えば、作業者等は、表示部４７１に表示された画像に基づいて、３次元データの取得を要望する測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１に対して望遠鏡部４５の視準を行い、視準測距ユニット４により測距を行う測定箇所を設定する。

【0067】

続いて、ステップＳ１３２において、視準測距ユニット４は、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の視準により測定箇所に設定された測定対象物７の特徴部分７１の測量（測距および測角）を行い、測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを直接的に取得する。

【0068】

続いて、ステップＳ１５において、制御演算部４６は、視準測距ユニット４により取得された測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを取得する。例えば、制御演算部４６は、視準測距ユニット４により取得された測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データの信号を視準測距ユニット４から受信し、測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データとして取得する。

【0069】

本具体例によれば、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを視準測距ユニット４により直接的に取得することができ、視準測距ユニット４により直接的に取得された測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをスキャナユニット５により取得された点群データ８により確実に追加することができる。

【0070】

図６は、図３に表したステップＳ１３の処理の第２具体例を表すフローチャートである。
本具体例では、まず、ステップＳ１３１Ａにおいて、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍における点群データ８に基づいて測定対象物７の特徴部分７１の近傍の幾何学的な面を算出する。

【0071】

例えば、図４に表したように、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍の３つの３次元データ８１１、８１２、８１３を含む点群データ８に基づいて、測定対象物７の特徴部分７１の近傍の幾何学的な面８５を算出する。測定対象物７の特徴部分７１の近傍の面８５は、平面だけには限定されず、曲面や円柱面や球面である場合がある。そのため、制御演算部４６により算出される幾何学的な面８５は、平面だけには限定されず、例えば曲面や円柱面や球面などが挙げられる。なお、制御演算部４６が幾何学的な面８５を算出するときに参照する３次元データは、３つの３次元データ８１１、８１２、８１３だけには限定されず、４つ以上の３次元データであってもよい。

【0072】

続いて、ステップＳ１３２Ａにおいて、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１に対する望遠鏡部４５の視準の方向を視準測距ユニット４により取得する。例えば、例えば、作業者等は、表示部４７１に表示された画像に基づいて、３次元データの取得を要望する測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１に対して望遠鏡部４５の視準を行う。これにより、視準測距ユニット４は、測定対象物７の特徴部分７１に対する望遠鏡部４５の視準の方向を取得することができる。

【0073】

すなわち、図１および図２に関して前述したように、所定部分に対して望遠鏡部４５の視準が行われると、制御演算部４６の演算部４６１は、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、を取得することができる。つまり、視準測距ユニット４は、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて測角を行うことができる。これにより、例えば作業者等が測定対象物７の特徴部分７１に対して望遠鏡部４５の視準を行うと、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１に対する望遠鏡部４５の視準の方向を視準測距ユニット４により取得することができる。

【0074】

続いて、ステップＳ１３３Ａにおいて、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍の幾何学的な面８５と、望遠鏡部４５の視準の方向と、に基づいて測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを取得する。例えば、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍の３つの３次元データ８１１、８１２、８１３を含む点群データ８に基づいて算出した幾何学的な面８５の延長上に測定対象物７の特徴部分７１が存在すると想定し、算出した幾何学的な面８５に対して視準測距ユニットにより検出された望遠鏡部４５の視準の方向を適用することにより測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを取得する。つまり、制御演算部４６は、算出した幾何学的な面８５に対して望遠鏡部４５の視準の方向を適用することにより測定対象物７の特徴部分７１に関する測距を行うことができる。

【0075】

本具体例によれば、例えば測定対象物７のコーナ部やエッジ部などのように、測定対象物７の特徴部分７１が、視準測距ユニット４により３次元データを取得することが困難な部分である場合あっても、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍の幾何学的な面８５と、望遠鏡部４５の視準の方向と、に基づいて測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをより確実に取得することできる。すなわち、測定対象物７の特徴部分７１の形状や望遠鏡部４５の視準の方向によっては、第１反射測距光４５６（図２参照）の強度が弱かったり、第１反射測距光４５６がほとんど無かったりすることにより、視準測距ユニット４が測定対象物７の特徴部分７１の測距を行うことができず、その特徴部分７１に関する３次元データを取得できないことがある。一方で、視準測距ユニット４は、測定対象物７の特徴部分７１の測距を行うことができない場合であっても、望遠鏡部４５の視準の方向を確実に検出し、測定対象物７の特徴部分７１の測角を確実に行うことができる。そのため、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍における点群データ８に基づいて測定対象物７の特徴部分７１の近傍の幾何学的な面８５を算出するとともに、測定対象物７の特徴部分７１に対する望遠鏡部４５の視準の方向を視準測距ユニット４により取得し、測定対象物７の特徴部分７１の近傍の幾何学的な面８５に対して視準測距ユニット４により検出された望遠鏡部４５の視準の方向を適用することにより測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをより確実に取得することできる。これにより、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データをスキャナユニット５により取得された点群データ８により確実に追加することができる。

【0076】

図７は、図３に表したステップＳ１３の処理の第３具体例を表すフローチャートである。
本具体例では、まず、ステップＳ１３１Ｂにおいて、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍における点群データ８に基づいて測定対象物７の特徴部分７１を認識する。例えば、図４に表したように、制御演算部４６は、測定対象物７上に存在する３次元データ８１４と、測定対象物７上には存在しない背景の３次元データ８１５と、に基づいて、測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１の位置や形状を認識することができる。すなわち、例えば、３次元データ８１４のうちの距離データと、３次元データ８１５のうちの距離データと、の互いの差が、所定値以上である場合には、制御演算部４６は、測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１が３次元データ８１４と３次元データ８１５との間に存在すると認識することができる。但し、制御演算部４６が測定対象物７の特徴部分７１の位置や形状を認識する手段は、これだけに限定されるわけではない。

【0077】

例えば、制御演算部４６は、視準測距ユニット４に内蔵されたカメラなどの撮像部から送信された画像信号に基づいて画像処理を実行し、測定対象物７の特徴部分７１を自動的に抽出してもよい。すなわち、視準測距ユニット４は、カメラなどの撮像部を内蔵していてもよい。この場合には、カメラで撮像された画像に関する信号が制御演算部４６に送信される。制御演算部４６は、カメラから送信された画像信号に基づいて画像処理を実行し、測定対象物７のコーナ部やエッジ部などの特徴部分７１の位置や形状を自動的に認識することができる。

【0078】

また、ステップＳ１３１Ｂにおいて、制御演算部４６は、認識した測定対象物７の特徴部分７１を含む領域Ａ１（図４参照）を自動的に測定箇所に設定する。なお、制御演算部４６が測定対象物７の特徴部分７１の位置や形状を認識する際に参照する３次元データは、２つの３次元データ８１４、８１５だけには限定されず、３つ以上の３次元データであってもよい。また、制御演算部４６が測定対象物７の特徴部分７１の位置や形状を認識する際に画像処理に用いる画像信号は、１つの画像データであってもよく、複数の画像データを含んでいてもよい。

【0079】

続いて、ステップＳ１３２Ｂにおいて、制御演算部４６は、自動的に設定した測定箇所において自動的なスキャンを視準測距ユニット４に実行させる。続いて、ステップＳ１３３Ｂにおいて、制御演算部４６は、視準測距ユニット４により取得された測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを取得する。このように、本具体例では、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍における点群データ８に基づいて測定対象物７の特徴部分７１を認識するとともに、認識した測定対象物７の特徴部分７１を含む領域Ａ１を自動的に測定箇所に設定し、測定対象物７の特徴部分７１を含む領域Ａ１において局所的に自動的なスキャンを視準測距ユニット４に実行させる。あるいは、本具体例では、制御演算部４６は、視準測距ユニット４に内蔵されたカメラなどの撮像部から送信された画像信号に基づいて測定対象物７の特徴部分７１を自動的に抽出するとともに、抽出した測定対象物７の特徴部分７１を含む領域Ａ１を自動的に測定箇所に設定し、測定対象物７の特徴部分７１を含む領域Ａ１において局所的に自動的なスキャンを視準測距ユニット４に実行させる。

【0080】

本具体例によれば、作業者等が視準測距ユニット４により自動的なスキャンを行う測定箇所を例えば操作表示部４７などにおいて設定しなくとも、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１の近傍における点群データ８に基づいて測定対象物７の特徴部分７１を認識し、視準測距ユニット４により自動的なスキャンを行う測定箇所を自動的に設定する。あるいは、制御演算部４６は、カメラなどの撮像部から送信された画像信号に基づいて測定対象物７の特徴部分７１を自動的に認識し、視準測距ユニット４により自動的なスキャンを行う測定箇所を自動的に設定する。これにより、制御演算部４６は、測定対象物７の特徴部分７１に関する３次元データを視準測距ユニット４により効率的に取得し、スキャナユニット５により取得された点群データ８に効率的に追加することができる。

【0081】

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。

【符号の説明】

【0082】

２：３次元測量装置、 ４：視準測距ユニット、 ５：スキャナユニット、 ６：計測用ターゲット、 ７：測定対象物、 ８：点群データ、 ４１：整準部、 ４２：第１托架部、 ４３：第１水平回転部、 ４４：第１鉛直回転部、 ４５：望遠鏡部、 ４６：制御演算部、 ４７：操作表示部、 ４８：基盤部、 ４９：傾斜計、 ５２：第２托架部、 ５４：第２鉛直回転部、 ５５：走査鏡、 ５６：第２測距発光部、 ５７：第２測距受光部、 ７１：特徴部分、 ８１：３次元データ、 ８５：面、 ４１１：調整螺子、 ４２１：間隙部、 ４３１：第１水平回転軸、 ４３２：軸受、 ４３３：第１水平駆動モータ、 ４３４：第１水平角検出器、 ４３６：第１鉛直軸心、 ４４１：第１鉛直回転軸、 ４４２：軸受、 ４４３：第１鉛直駆動モータ、 ４４４：第１鉛直角検出器、 ４４６：第１水平軸心、 ４５１：第１測距発光部、 ４５２：第１測距受光部、 ４５３：視準受光部、 ４５５：第１測距光、 ４５６：第１反射測距光、 ４５７：反射視準光、 ４５８：視準望遠鏡、 ４６１：演算部、 ４６２：第１距離測定部、 ４６３：第１水平回転駆動部、 ４６４：第１鉛直回転駆動部、 ４６５：第２距離測定部、 ４６６：第２水平回転駆動部、 ４６７：第２鉛直回転駆動部、 ４６８：記憶部、 ４６９：画像処理部、 ４７１：表示部、 ４７２：操作入力部、 ５２１：凹部、 ５４１：第２鉛直回転軸、 ５４２：軸受、 ５４３：第２鉛直駆動モータ、 ５４４：第２鉛直角検出器、 ５４６：第２水平軸心、 ５６１：発光素子 ５６２：投光光学部、 ５６５：第２測距光、 ５６６：第２反射測距光、 ５７１：受光素子、 ５７２：受光光学部、 ８１１、８１２、８１３、８１４、８１５：３次元データ、 Ａ１：領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】