特許 7502914 アイウェア表示システムおよびアイウェア表示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】アイウェア表示システムおよびアイウェア表示方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 19/00 20110101AFI20240612BHJP

【ＦＩ】

G06T19/00 600

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020109966

(22)【出願日】2020-06-25

(65)【公開番号】P2022007185

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-06-21

(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】110004060

【氏名又は名称】弁理士法人あお葉国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100187182

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 由希

(72)【発明者】

【氏名】安富 敏

(72)【発明者】

【氏名】菊池 武志

【審査官】鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１０９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１４７５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｔ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルス測距光を照射し、照射点を測距および測角して該照射点の３次元座標を取得する測定部と、該測定部により測距光を鉛直方向および水平方向に回転照射して、観測データとして点群データを取得する点群データ取得部とを備えるスキャナ；
ディスプレイと、装置の位置を検出する相対位置検出センサと、装置の方向を検出する相対方向検出センサとを備えるアイウェア装置；
観測現場の３次元ＣＡＤ設計データと前記スキャナの器械情報とを考慮して算出された観測ルートを記憶する記憶装置；および、
前記アイウェア装置の位置および方向に関する情報と、前記観測ルートの座標空間とを同期する座標同期部と、前記観測ルートの前記ディスプレイへの表示を制御する表示制御部とを備える情報処理装置;を備え、
前記スキャナ、前記アイウェア装置、前記記憶装置、および前記情報処理装置は、相互に情報の入出力が可能となっており、前記アイウェア装置は、前記観測ルートを、現場の風景に重ねて表示することを特徴とするアイウェア表示システム。

【請求項2】

前記観測ルートは、前記スキャナの器械情報と、前記３次元ＣＡＤ設計データにおける立体構造物とを考慮して、前記観測現場全体において最少の器械設置点数で要求される点群密度での点群データが取得可能となるように算出されており、
前記スキャナの器械情報は、前記スキャナの器械中心の座標、前記測距光のパルス間隔設定および前記スキャナの回転速度設定を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のアイウェア表示システム。

【請求項3】

前記観測ルートは、前記観測現場におけるすべての器械設置点を最短のルートで結ぶように算出されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアイウェア表示システム。

【請求項4】

前記アイウェア装置は、観測の進捗に応じて前記観測ルートの表示を更新するように構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のアイウェア表示システム。

【請求項5】

前記情報処理装置は、前記観測ルートで器械設置点に前記スキャナを設置できなかった場合に、別の点に前記スキャナを設置することで、前記スキャナの設置情報を取得して前記別の点を始点として、前記観測ルートにおける前記器械設置点の順序を再計算するように構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のアイウェア表示システム。

【請求項6】

パルス測距光を照射し、照射点を測距および測角して該照射点の３次元座標を取得する測定部と、該測定部により測距光を鉛直方向および水平方向に回転照射して、観測データとして点群データを取得する点群データ取得部とを備えるスキャナ；ディスプレイと、装置の位置を検出する相対位置検出センサと、装置の方向を検出する相対方向検出センサとを備えるアイウェア装置；および観測現場の３次元ＣＡＤ設計データと前記スキャナの器械情報とを考慮して算出された現場における観測ルートを記憶する記憶装置と、相互に情報の入出力が可能な情報処理装置が、
前記アイウェア装置の位置および方向に関する情報と、前記観測ルートの座標空間とを同期し、
前記ディスプレイへの表示を制御して、前記アイウェア装置に、前記観測ルートを、現場の風景に重ねて表示させることを特徴とするアイウェア表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アイウェア表示システムに関し、より詳細には、地上設置型スキャナを用いた点群データ観測を支援ンするためのアイウェア表示システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地上設置型スキャナを用いた点群データの観測が知られている（例えば特許文献1参照）。点群データ観測では、要求される観測精度を達成するために、点群密度を確保する必要がある。点群密度は、スキャナからの測定距離と、スキャナの回転速度に依存する。すなわち、スキャナから近距離にある領域では、点群密度が高いが、スキャナから遠ざかるに従って、点群の密度は低くなる。

【0003】

また、スキャナの回転速度が遅いと、点群密度は高くなるが、回転速度が早いと点群密度が低くなる。このため、要求される点群密度を確保するために、測定領域がある程度重なりあうように、複数のスキャナの設置点を（器械設置点）を設定して、点群データを取得する。

【0004】

従って、点群観測においては、測定領域が重なり合う様にスキャナの設置点（器械設置点）を順次設定し、測定を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－２８４６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、現地でこの重なり合いを意識しながら、逐次、次の器械設置点を設定し、観測を行っていくことは、過大な労力を要する。また、測定結果の漏れリスクがある。

【0007】

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、地上設置型スキャナによる点群データ観測において、現場で漏れのない観測を容易にする技術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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る点群データ観測システムは、パルス測距光を照射し、照射点を測距および測角して該照射点の３次元座標を取得する測定部と、該測定部により測距光を鉛直方向および水平方向に回転照射して、観測データとして点群データを取得する点群データ取得部とを備えるスキャナ；ディスプレイと、装置の位置を検出する相対位置検出センサと、装置の方向を検出する相対方向検出センサとを備えるアイウェア装置；観測現場の３次元ＣＡＤ設計データと前記スキャナの器械情報とを考慮して算出された観測ルートを記憶する記憶装置；および、前記アイウェア装置の位置および方向に関する情報と、前記観測ルートの座標空間とを同期する座標同期部と、前記観測ルートの前記ディスプレイへの表示を制御するアイウェア表示制御部とを備える情報処理装置;を備え、前記スキャナ、前記アイウェア装置、前記記憶装置、および前記情報処理装置は、相互に情報の入出力が可能となっており、前記アイウェア装置は、前記観測ルートを、現場の風景に重ねて表示する。

【0009】

上記態様において、前記観測ルートは、前記スキャナの器械情報と、前記３次元ＣＡＤ設計データにおける立体構造物とを考慮して、前記観測現場全体において最少の器械設置点数で要求される点群密度での点群データが取得可能となるように算出されており、前記スキャナの器械情報は、前記スキャナの器械中心の座標、前記測距光のパルス間隔設定および前記スキャナの回転速度設定を含むことも好ましい。

【0010】

また、上記態様において、前記観測ルートは、前記観測現場におけるすべての器械設置点を最短のルートで結ぶように算出されていることも好ましい。

【0011】

また、上記態様において、前記アイウェア装置は、観測進捗情報に応じて前記観測ルートの表示を更新するように構成されていることも好ましい。

【0012】

また、上記態様において、前記情報処理装置は、前記観測ルートで器械設置点に前記スキャナを設置できなかった場合に、別の点に前記スキャナを設置することで、前記スキャナの設置情報を取得して前記別の点を始点として、前記観測ルートにおける前記器械設置点の順序を再計算するように構成されていることも好ましい。

【発明の効果】

【0013】

上記態様に係る表示システムによれば、地上設置型スキャナによる点群データ観測において、漏れのない観測を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係るアイウェア表示システムの外観斜視図である。

【図2】同形態に係るアイウェア表示システムの構成ブロック図である。

【図3】同表示システムにおけるスキャナの構成ブロック図である。

【図4】同表示システムにおけるアイウェア装置の外観斜視図である。

【図5】同アイウェア装置の構成ブロック図である。

【図6】同形態に係る処理ＰＣの構成ブロック図である。

【図7】同表示システムのスキャナが取得可能な点群データのイメージを示す図である。

【図8】同表示システムに用いられる観測ルートの算出方法を説明する図である。

【図9】同表示システムに用いられる観測ルートの算出方法を説明する図である。

【図10】上記表示システムを用いた点群観測方法のフローチャートでる。

【図11】同点群観測方法における初期設定を説明する図である。

【図12】上記形態の１つの変形例に係る表示システムに用いられる観測ルートの算出方法を説明する図である。

【図13】上記形態の別の変形例に係る表示システムの処理ＰＣの構成ブロック図である。

【図14】同変形例に係る表示システムを用いた点群観測方法のフローチャートである。

【図15】上記形態のさらに別の変形例に係る表示システムの処理ＰＣの構成ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明これに限定されるものではない。また、実施の形態および各変形例に共通する同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0016】

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るアイウェア表示システム（以下、単に「表示システム」ともいう。）１の外観斜視図であり、測定現場での作業イメージを示す。本形態に係る表示システム１は、スキャナ２、アイウェア装置４、および処理ＰＣ６を備える。

【0017】

スキャナ２は、三脚上に取り付けられた整準台を介して任意の点に設置される。スキャナ２は、整準台の上に設けられた基盤部２αと、基盤部２α上を軸Ｈ－Ｈ周りに水平回転する托架部２βと、托架部２βの中央で鉛直回転する投光部２γとを有する。アイウェア装置４は、作業者の頭部に装着される。処理ＰＣ６は、観測現場に設置される。

【0018】

図２は、表示システム１の構成ブロック図である。表示システム１において、スキャナ２とアイウェア装置４は、処理ＰＣ６に無線または有線で接続されている。アイウェア装置４の数は、特に限定されず、１つであってもよく複数であってもよい。アイウェア装置４が複数の場合、各アイウェア装置４は固有のＩＤ等で識別可能に構成される。

【0019】

（スキャナ）
図３は、本形態に係るスキャナ２の構成ブロック図である。スキャナ２は、測距部２１、鉛直回転駆動部２２、鉛直角検出器２３、水平回転駆動部２４、水平角検出器２５、演算処理部２６、表示部２７、操作部２８、記憶部２９、外部記憶装置３０、および通信部３１を備える。本実施の形態において、測距部２１、鉛直角検出器２３、および水平角検出器２５が測定部を構成する。

【0020】

測距部２１は、送光部、受光部、送光光学系、該送光光学系と光学素子を共有する受光光学系および回動ミラー２１αを備える。送光部は、半導体レーザ等の発光素子を備え、測距光としてパルス光を出射する。出射された測距光は、送光光学系を介して回動ミラー２１αに入射し、回動ミラー２１αによって偏向されて測定対象物に照射される。回動ミラー２１αは、鉛直回転駆動部２２により駆動されて回転軸Ｖ－Ｖ周りに回転する。

【0021】

測定対象物により再帰反射された測距光は、回動ミラー２１α、および受光光学系を経て、受光部に入射する。受光部は、フォトダイオードなどの受光素子を備える。また、受光部には、測距光の一部が内部参照光として入射するようになっており、反射測距光および内部参照光に基づいて、演算処理部２６により、照射点までの距離を求めるようになっている。

【0022】

鉛直回転駆動部２２と水平回転駆動部２４は、モータであり、演算処理部２６に制御される。鉛直回転駆動部２２は回動ミラー２１αを鉛直方向にＶ－Ｖ軸周りに回転させる。水平回転駆動部２４は、托架部２βを水平方向にＨ－Ｈ軸周りに回転させる、

【0023】

鉛直角検出器２３と水平角検出器２５は、エンコーダである。鉛直角検出器２３は、回動ミラー２１αの鉛直方向の回転角を測定する。水平角検出器２５は、托架部２βの水平方向の回転角を測定する。この結果、鉛直角検出器２３と水平角検出器２５は、測距光の照射方向の角度を測定する測角部を構成する。

【0024】

演算処理部２６は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）等を集積回路に実装したマイクロコントローラである。

【0025】

演算処理部２６は、送光部の発光タイミングと、受光部の受光タイミングの時間差（パルス光の往復時間）に基づき、測距光の１パルス光ごとに照射点までの距離を算出する。また、その時の測距光の照射角度を算出して、照射点の角度を算出する。

【0026】

また、演算処理部２６は、ソフトウェア的に構成された点群データ取得部２６１を備える。点群データ取得部２６１は、測距部２１、鉛直回転駆動部２２、および水平回転駆動部２４を制御して測距光を全周（３６０°）に走査して、各照射点の３次元座標を取得して、全周の点群データを器械設置点における観測データとして取得する。このようにスキャナ２の器械全周の点群データを観測することをフルドームスキャンという。

【0027】

表示部２７は、例えば、液晶ディスプレイである。操作部２８は、電源キー、数字キー、小数点キー、プラス／マイナスキー、実行キー、スクロールキー等を有し、作業者が、スキャナ２の操作、スキャナ２に対する情報の入力を可能となるように構成されている。

【0028】

記憶部２９は、例えばハードディスクドライブであり、演算処理部２６の機能を実行するためのプログラムを格納している。

【0029】

外部記憶装置３０は例えばメモリカード等であり、スキャナ２が取得する種々のデータを記憶する。

【0030】

通信部３１は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、例えばインターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットと接続し、アイウェア装置４および処理ＰＣ６との情報の送受信を行う。

【0031】

（アイウェア装置）
図４は、本実施の形態に係るアイウェア装置４の外観斜視図、図５は、アイウェア装置４の構成ブロック図である。アイウェア装置４は、作業者の頭部に装着されるウェアラブルデバイスである。アイウェア装置４は、ディスプレイ４１と、制御部４２とを備える。

【0032】

ディスプレイ４１は、作業者が装着した時に、作業者の両目または片目を覆うゴーグルレンズ型の透過型ディスプレイである。一例として、ディスプレイ４１は、ハーフミラーによる光学シースルーのディスプレイであり、現場風景（以下、「現物」という。）の実像に重ねて、制御部４２の受信した虚像が合成された映像を観察できるように構成されている。

【0033】

制御部４２は、アイウェア演算処理部４３、通信部４４、相対位置検出センサ（以下、単に「相対位置センサ」という。）４５、相対方向検出センサ（以下、単に「相対方向センサ」という。）４６、アイウェア記憶部４７、操作スイッチ４８を備える。

【0034】

アイウェア演算処理部４３は、少なくともＣＰＵおよびメモリ(ＲＡＭ，ＲＯＭ)を集積回路に実装したマイクロコンピュータである。アイウェア演算処理部４３は、相対位置センサ４５および相対方向センサ４６の検出したアイウェア装置４の位置および方向の情報を処理ＰＣ６に出力する。

【0035】

また、アイウェア演算処理部４３は、後述する観測ルート６６１を、アイウェア表示制御部６０２の制御にしたがって、虚像としてディスプレイ４１上で現場の風景に重ねて表示する。本実施例では３次元ＣＡＤ設計データは、ＣＡＤを用いて絶対座標系で作成した、観測現場の３次元の設計図面である。

【0036】

通信部４４は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットに接続し、処理ＰＣ６と情報の送受信を行う。

【0037】

相対位置センサ４５は、観測現場に設置されたＧＰＳ用アンテナ、ＷｉＦｉ（登録商標）アクセスポイント、超音波発振器などから無線測位を行い、観測現場内でのアイウェア装置４の位置を検出する。

【0038】

相対方向センサ４６は、三軸加速度センサまたはジャイロセンサと、傾斜センサとの組み合わせからなる。相対方向センサ４６は、上下方向をＺ軸方向、左右方向をＹ軸方向、前後方向をＸ軸方向として、アイウェア装置４の傾きを検出する。

【0039】

アイウェア記憶部４７は、例えばメモリカードである。アイウェア記憶部４７は、アイウェア演算処理部４３が機能を実行するためのプログラムを格納している。

【0040】

操作スイッチ４８は、例えば、図４に示すような、アイウェア装置４の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源ボタン４８αを備える。

【0041】

（処理ＰＣ）
図６は、本形態に係る処理ＰＣ６の構成ブロック図である。処理ＰＣ６は、汎用パーソナルコンピュータ、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｌｏｇｉｃ・Ｄｅｖｉｃｅ）等による専用ハードウェア、タブレット端末、またはスマートフォン等である。処理ＰＣ６は、少なくともＰＣ演算処理部６０、ＰＣ通信部６３、ＰＣ表示部６４、ＰＣ操作部６５、およびＰＣ記憶部６６を備える。本実施の形態において、ＰＣ演算処理部６０が、情報処理装置であり、ＰＣ記憶部６６が記憶装置として機能する。

【0042】

ＰＣ通信部６３は、ネットワークアダプタ、ネットワークインタフェースカード、ＬＡＮカード及びモデム等の通信制御装置であり、処理ＰＣ６をインターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ等の通信ネットワークに有線又は無線で接続する装置である。ＰＣ演算処理部６０はＰＣ通信部６３を介して、スキャナ２およびアイウェア装置４と情報の送受信（入出力）を行う。

【0043】

ＰＣ表示部６４は、例えば液晶ディスプレイである。ＰＣ操作部６５は、例えば、キーボード、マウス等であり、種々の入力・選択・決定等を可能にする。

【0044】

ＰＣ記憶部６６は、情報をコンピュータが処理可能な形式で記憶、保存および伝達する記憶媒体である。例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）等の磁気ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）等の光ディスク、フラッシュメモリ等の半導体メモリが、ＰＣ記憶部６６として適用可能である。ＰＣ記憶部６６は、少なくとも、予め算出されたスキャナ２による観測現場における観測ルート６６１を格納している。

【0045】

ＰＣ演算処理部６０は、少なくともＣＰＵおよびメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ等）を集積回路に実装した制御ユニットである。ＰＣ演算処理部６０には、座標同期部６０１およびアイウェア表示制御部６０２がソフトウェア的に構成されている。

【0046】

座標同期部６０１は、スキャナ２の位置および方向に関する情報と、アイウェア装置４の位置・方向に関する情報を受信して、スキャナ２の座標空間と、アイウェア装置４の座標空間および観測ルート６６１の座標空間を、同一の座標空間のデータに変換して管理する。このように変換された観測ルート６６１を観測ルート６６１ａと示す。

【0047】

アイウェア表示制御部６０２は、座標同期部６０１によってアイウェア装置４と、スキャナ２の座標空間と一致するように変換された観測ルート６６１ａを、アイウェア装置４に送信し、観測ルート６６１ａのディスプレイ４１への表示を制御する。

【0048】

（観測ルートの算出）
ここで、観測ルート６６１について説明する。観測ルート６６１は、スキャナ２の器械情報（器械中心の座標、パルス間隔設定、およびスキャンの回転速度設定）および観測現場の３次元ＣＡＤ設計データに基づいて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置により、予め算出され、ＰＣ記憶部６６に記憶されている。

【0049】

観測ルート６６１の算出方法について図７～９を参照して説明する。図７は、スキャナ２による点のデータ取得可能領域Ａのイメージを３次元的に表したものである。また、図８は観測ルート算出のための器械設置点設定の様子を模式的に表した平面図である。また、図９（Ａ）は算出された観測ルート６６１の１例を示し、図９（Ｂ）は、観測ルート６６１をディスプレイ４１に表示した例を示す。

【0050】

スキャナ２は、測距光を器械中心から鉛直に所定角度（例えば３６０°）、および水平に所定角度（例えば１８０°）回転スキャン（フルドームスキャン）して点群データを取得する。したがって、図７に示すように、点群データ取得可能な領域Ａは、スキャナ２の器械中心Ｃを中心とした略半球状の領域Ａとなる。なお、作図の都合上、器械中心Ｃは地面にあるものとして表したが、実際には、地面からスキャナ２の器械高だけ上方向に位置している。

【0051】

また、スキャナ２により取得される点群の密度は、測距光のパルス間隔が狭いほど高くなり、スキャナ２の回転速度が速いほど低くなり、スキャナ２の器械中心からの距離が遠いほど低くなる。このように、点群密度は、スキャナ２の測距光のパルス間隔設定、スキャナ２の回転速度設定およびスキャナの器械中心からの距離に依存する。

【0052】

点群データ観測では、観測の目的や、依頼者の要望に応じて、要求される点群密度が設定される。スキャナ２の観測範囲には、１回の測定で、要求される点群密度を満たせる領域Ａ１と、１回の測定では要求される点群密度を満たせないが、別の点からの測定と重なり合わせることで、要求される点群密度を満たせる領域Ａ２が存在する。そこで、観測ルートを設計する際には、例えば、図８（Ａ）に示すように、観測現場全体が要求される点群密度を満たすように器械設置点Ｐを設定する必要がある。

【0053】

しかし、点群データ観測は、観測現場の立体構造物の３次元データを取得するための測量であるため、観測現場には、立体構造物（例えば図８の立体構造物Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が存在する。立体構造物が存在すると、たとえば、図８（Ｂ）のように、器械設置点Ｐに設置したスキャナ２からの測距光が、立体構造物Ｓ１に照射（反射）された場合には、立体構造物に対してスキャナの反対側にある部分Ｂには、測距光が届かず、点群データを取得することができない。３次元的にも同様のことが起こる。

【0054】

そこで観測現場の３次元ＣＡＤデータを用いて、スキャナ２の測距光のパルス間隔設定、スキャナ２の回転速度設定およびスキャナの器械中心からの距離と、立体構造物との位置関係を３次元的に考慮してコンピュータシミュレーションを行うことにより、図８（Ｃ）で示すように、要求される点群密度で、観測範囲全体をカバーできる最少の器械設置点Ｐの位置を算出する。すなわち、スキャナの点群データ取得可能領域から、立体構造物に対してスキャナの反対側にある部分を除外して、点群データ取得可能領域を算出してこれを重なり合わせて、要求される点群密度を達成しながら、最少の器械設置点数で観測現場全体をカバーする器械設置点Ｐの位置を算出する。

【0055】

さらに、図９（Ａ）に示すように算出された器械設置点Ｐを最短のルートで一筆書きに結ぶルートを算出する。これにより、要求される点群密度で、観測現場全体をカバーできるように配置した器械設置点を最短で結ぶ観測ルート６６１が算出される。

【0056】

上記の通り、観測ルート６６１は、座標同期部６０１により、基準点を原点とする座標空間の座標系に変換され、アイウェア表示制御部６０２によって、アイウェア装置４に送信され、例えば図９（Ｂ）に示すように、ディスプレイ４１に表示される。器械設置点Ｐ（Ｐ1～Ｐ１１）は、現場風景の地面上の点として表示される。

【0057】

（表示システム１を使用した点群観測方法）
次に、表示システム１を使用した点群観測方法の例について説明する。図１０は、本点群観測方法のフローチャートである。図１１は、ステップＳ１０１～Ｓ１０４の作業イメージ図である。

【0058】

まずステップＳ１０１で、作業者は、観測現場に基準点および基準方向を設定する。具体的には、既知点および現場内の任意の点を選択して、作業者がアイウェア装置を装着して立っている状態のアイウェア装置４の位置を基準点とする。また、現場内において、基準点とは別の特徴点（例えば、構造物の角など）を任意に選択し、基準点から特徴点の方向を基準方向とする。

【0059】

次にステップＳ１０２で、スキャナ２を用いて、基準点および基準方向の絶対座標系との同期を行う。具体的には、作業者が、現場内の任意の点にスキャナ２を設置し、後方交会法等、公知の方法をもちいて、スキャナ２の絶対座標を把握するとともに、ステップＳ１０１で選択した基準点および特徴点の絶対座標を把握する。スキャナ２は、取得したスキャナ２、基準点および特徴点の絶対座標を処理ＰＣ６に送信する。

【0060】

処理ＰＣ６の座標同期部６０１は、基準点の絶対座標を（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）に変換し、かつ、基準方向を水平角０°と認識して、以後、スキャナ２からの情報を、基準点を原点とする空間で管理可能とする。

【0061】

次にステップＳ１０３で、作業者は、アイウェア装置４の同期を行う。具体的には、作業者は、アイウェア装置を装着して基準点に立って基準方向を向いて、基準点にアイウェア装置４を設置し、ディスプレイ４１の中心を基準方向に一致させ、相対位置センサ４５の（ｘ，ｙ，ｚ）を（０，０，０）、かつ、相対方向センサの４（ｒｏｌｌ，ｐｉｔｃｈ，ｙａｗ）を（０，０，０）に設定する。

【0062】

アイウェア装置４の同期は、上記方法に限定されず、例えば、アイウェア装置４に、アイウェア装置４の中心および方向軸を示すためのレーザ装置を設け、レーザをガイドにして、基準点および基準方向を一致させることにより行ってもよい。

【0063】

次に、ステップＳ１０４で、座標同期部６０１は、観測ルート６６１を絶対座標系から基準点を原点とする座標空間に変換し観測ルート６６１ａ（図９（Ｂ））とする。

【0064】

ステップＳ１０１～Ｓ１０４は、表示システム１を使用するための初期設定である。これにより、ステップＳ１０５で、ディスプレイ４１上で、現場の風景に重ねて観測ルート６６１ａを表示できるようになる。

【0065】

そして、ステップＳ１０６で、作業者は、この観測ルートの表示に従って、スキャナ２を設置し、設置点における点群データ観測を実行する。

【0066】

このように、本実施の形態においては、スキャナ２を用いて、要求される点群密度を達成し、かつ最少の器械設置点数で、観測現場全体を観測可能な観測ルートを現場の風景に重ねて表示できるようにした。この結果、作業者は、表示にしたがってスキャナ２を設置して観測するだけで、容易に、漏れのない点群観測を行うことができる。特に、本実施の形態では、観測ルートを、観測現場の３次元ＣＡＤ設計データに含まれる立体構造物の情報を考慮して算出しているので、単に、２次元的ではなく、３次元的にも漏れのない観測が可能となり、高さ方向の構造物の確認による判断もしやすくなる。

【0067】

また、本実施の形態では、全ての器械設置点を最短のルートで結ぶように算出したので、特に効率的に点群観測を行うことができる。

【0068】

＜変形例１＞
図１２は、本実施の形態の１つの変形例に係るアイウェア表示システム１Ａの構成ブロック図である。表示システム１Ａは、概略、表示システム１と同じ構成を有するが、用いられる観測ルート６６１Ａが、コンピュータシミュレーションにより算出されたものではなく、機械学習により予測されたものである。

【0069】

具体的には、３次元ＣＡＤ設計データにおいて、スキャナ２の測距光のパルス間隔設定、スキャナ２の回転速度設定およびスキャナの器械中心の座標（器械高）を設定したスキャナ２を任意の器械設置点Ｐに設置したものと仮定して、最終的に、最も少ない器械設置点数で、要求される点群密度を達成しうる配置となるものを報酬が最大となるように、次の器械設置点を設定するという強化学習をおこなって作成した強化学習モデルを用いて、今回の３次元ＣＡＤデータから予測した観測ルートを観測ルート６６１Ａとして用いている。

【0070】

強化学習の手法としては、モンテカルロ法や、Ｑ学習法等の公知の手法を用いることができる。

【0071】

＜変形例２＞
図１３は、本実施の形態の別の変形例に係るアイウェア表示システム１Ｂの、処理ＰＣ６Ｂの構成ブロック図である。図示を省略するが、表示システム１Ｂは、概略、表示システム１と同じ構成を有し、スキャナ２Ｂとアイウェア装置４と、処理ＰＣ６Ｂを備える。スキャナ２Ｂは、ある器械設置点における点群データ観測が完了する度に、その器械設置点における観測完了の情報（観測進捗情報）を処理ＰＣ６Ｂに送信する。

【0072】

処理ＰＣ６Ｂは、アイウェア表示制御部６０２に代えてアイウェア表示制御部６０２Ｂを備える。

【0073】

座標同期部６０１は、表示システム１と同様であり、観測ルート６６１をアイウェア装置４と同期して、観測ルート６６１ａ（図示略）に変換する。

【0074】

アイウェア表示制御部６０２Ｂは、座標同期部６０１で同期した観測ルート６６１ａを、後述のようにスキャナ２から受信した観測進捗情報に応じて更新する。

【0075】

図１４は、表示システム１Ｂを用いた、点群観測方法のフローチャートである。ステップＳ２０１～Ｓ２０５は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０５と同様であるが、スキャナ２による点群観測を行う際に、ステップＳ２０６で、スキャナ２は各点での点群データの観測進捗情報をＰＣ演算処理部６０Ｂに送信する。次に、ステップＳ２０７で、アイウェア表示制御部６０２Ｂが、ある点での点群データ観測を完了するごとに、ディスプレイ４１に表示される観測ルート６６１ａの表示を更新する。

【0076】

具体的には、各点での点群データ観測が完了するごとに、表示される点群観測を完了した点色を変更したり、次の器械設置点に向かって矢印を点滅表示する等、次の器械設置点に移行するように促す表示をしたりする。さらに、スキャナ２から、観測進捗情報と合わせて取得した点群データを受信して、ディスプレイ４１上に、取得した点群データを表示するようにしてもよい。そして、各点の観測が完了する毎に、表示を更新して、点群データ観測が進められる。

【0077】

このように構成することで、作業者は、特別に意識をすることなく、観測の進行状況を把握でき、次の点での作業にスムーズに移行することができる。

【0078】

図１５は、本実施の形態のさらに別の変形例に係るアイウェア表示システム１Ｃの、処理ＰＣ６Ｃの構成ブロック図である。表示システム１Ｃは、概略、表示システム１Ｂ同じ構成を有するが、処理ＰＣ６Ｃがさらに観測ルート再計算部６０３を備える。

【0079】

本変形例では、観測現場において、観測ルート６６１ａで表示された順序で器械設置点を設置できない場合に対応するものである。観測ルート再計算部６０３は表示された観測ルート６６１ａの順序で器械設置点を設置できなかった場合に、別の点にスキャナ２を設置することで、スキャナ２の設置情報を取得してその点を始点として、器械設置点設置の順序を再計算する。

【0080】

上記構成により、当初の観測ルートの順序に従って器械設置点を設置できなかった場合にも対応することが可能となる。

【0081】

なお、本実施の形態においては、情報処理装置および記憶装置を処理ＰＣ６として構成したが、さらなる変形例として情報処理装置および記憶装置を以下のように構成してもよい。

【0082】

（１） アイウェア装置４のアイウェア記憶部４７に記憶装置として機能させるとともに、アイウェア演算処理部４３に情報処理装置として機能させてもよい。このような構成は、アイウェア記憶部およびアイウェア演算処理部を構成する記憶媒体および制御ユニットが高性能化、小型化することにより達成される。これにより、表示システム１の構成を簡易なものとすることができる。

【0083】

（２）処理ＰＣ６，スキャナ２およびアイウェア装置４と通信可能なサーバ装置をさらに備え、サーバ装置に記憶装置および情報処理装置として機能させる。このよう構成すると処理ＰＣ６の処理の負担を軽減することができ、処理の時間を大幅に低減することができる。

【0084】

これにより、処理ＰＣ６のＰＣ記憶部６６の負担を軽減することができる。

【0085】

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

1 ：アイウェア表示システム
１Ａ ：アイウェア表示システム
１Ｂ ：アイウェア表示システム
１Ｃ ：アイウェア表示システム
２ ：スキャナ
４１ ：ディスプレイ
４２ ：制御部
２６１ ：点群データ取得部
６０１ ：座標同期部
６６１ａ ：観測ルート
６ ：処理ＰＣ
６Ｂ ：処理ＰＣ
６Ｃ ：処理ＰＣ

【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】