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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-28
(45)【発行日】2024-07-08
(54)【発明の名称】設計モデル表示システム、方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20240701BHJP
G01C 11/04 20060101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 104Z
G01C11/04
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2024035904
(22)【出願日】2024-03-08
【審査請求日】2024-03-08
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】520064610
【氏名又は名称】株式会社ｃｏｎｎｅｃｔ
(74)【代理人】
【識別番号】100141346
【弁理士】
【氏名又は名称】潮崎 宗
(74)【代理人】
【識別番号】100212082
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 貴康
(72)【発明者】
【氏名】清野 大輔
【審査官】櫻井 仁
(56)【参考文献】
【文献】特許第６１７４１９９（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２００８－０２０４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０２７８１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－０９６６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００１４２１２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｃ １／００－ １／１４
Ｇ０１Ｃ ５／００－１５／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
現在位置座標を取得する現在位置座標取得手段と、少なくともカメラ、プロセッサ、及びディスプレイを内蔵する端末装置と、
を互いに一体になるように備え、
前記端末装置のプロセッサは、
前記カメラによって現場の映像を現場映像として撮影し前記ディスプレイに表示する現場映像撮影部と、
前記現在位置座標と、前記現在位置座標取得手段及び前記カメラの視点の位置関係とに基づいて、前記カメラの視点の現場座標系での座標をカメラ座標として算出するカメラ座標算出部と、
前記カメラの光軸の方向角を設定する方向角設定部と、
設定された前記方向角で前記現場映像撮影部によって前記現場を撮影しながら、前記現場で施工される対象物に対応し、前記現場座標系での位置を示す設計モデル座標を含む設計モデルデータにより描画される設計モデルを、前記方向角と前記設計モデル座標と前記カメラ座標とに基づいて前記カメラの投影面上で前記現場の映像に重畳させ、前記ディスプレイに表示する設計モデル重畳表示部と、
の機能を実行する、
設計モデル表示システム。
【請求項2】
前記現在位置座標取得手段は、測位衛星からの電波を受信することにより地球上の位置を測位する汎地球航法衛星システム受信機と、
前記端末装置のプロセッサが実行する機能であって、
前記汎地球航法衛星システム受信機が測位した前記地球上の位置を汎地球航法衛星システムデータとして受信する汎地球航法衛星システムデータ受信部と、
前記現場座標系である平面直角座標系を選択する座標系選択部と、
前記汎地球航法衛星システムデータ受信部で受信された前記汎地球航法衛星システムデータと、前記座標系選択部で選択された前記平面直角座標系とに基づいて、前記現在位置座標を前記現場座標系における座標として算出する現場座標系現在位置座標算出部と、
を含む機能と、
を備える請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項3】
前記現在位置座標取得手段は、前記現場において前記現場座標系での座標が既知の任意点に設置されるトータルステーション装置からの光波を受光して前記トータルステーション装置に向けて反射するプリズム装置と、
前記端末装置のプロセッサが実行する機能であって、前記トータルステーション装置が測量した前記プリズム装置までの距離及び角度に基づいて前記トータルステーション装置によって算出された前記現場座標系における前記プリズム装置の座標を、前記現在位置座標として受信又は設定する現場座標系現在位置座標算出部を含む機能と、
を備える請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項4】
前記端末装置及び前記現在位置座標取得手段のハードウェア部分は一体として固定的に設置される、請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項5】
前記方向角設定部は、前記ディスプレイの画面の左右中央に地面に鉛直な方向の中心線を表示し、前記現場において基準杭の位置に前記地面に鉛直な方向に立てた方向基準ポールが前記ディスプレイの画面の表示において前記中心線に重なるように前記端末装置の向きが調整されたときの、前記カメラ座標算出部が算出する前記カメラ座標から前記方向基準ポールを立てる前記基準杭の前記現場座標系での位置を示す基準杭座標に向かう線分の方向を、前記方向角として設定する、請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項6】
前記設計モデル重畳表示部は、前記カメラの投影面上で前記現場の映像に重畳表示される前記設計モデルの、地面に鉛直な方向の高さ位置を補正する高さ補正部の機能を更に含む、請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項7】
前記対象物は３次元形状を有し、前記設計モデルデータは、前記３次元形状の前記設計モデルを描画するための３次元形状モデルデータと、前記対象物を前記現場に設置したときの前記３次元形状の少なくとも３点の前記現場座標系での座標を、該少なくとも３点の夫々に対応する前記３次元形状の前記設計モデル上の少なくとも３点を前記現場の映像に重畳させるための各座標とする前記設計モデル座標とを含み、
前記設計モデル重畳表示部は、前記３次元形状モデルデータに基づいて描画される前記３次元形状の前記設計モデルを、前記方向角と前記少なくとも３点の前記設計モデル座標と前記カメラ座標とに基づいて前記カメラの投影面上で前記現場の映像に重畳させる、
請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項8】
前記対象物は杭の３次元形状を有し、前記設計モデルデータは、前記杭の３次元形状の前記設計モデルを描画するための、前記杭の長さである杭長、前記杭の直径である杭径、地面に垂直な線に対する前記杭の傾きを示す傾斜角、及び前記杭の打設の地面に水平な方角を示す打設方向角を含む杭の３次元形状モデルデータと、前記対象物である前記杭を前記現場で打設したときの前記杭の上端である打止め高さにおける前記杭の断面中央により定義される杭中心の前記現場座標系での座標を、該杭中心に対応する前記杭の３次元形状の前記設計モデル上の杭の上端である設計打止め高さにおける該杭の設計断面中央により定義される設計杭中心を前記現場の映像に重畳させるための座標とする前記設計モデル座標とを含み、
前記設計モデル重畳表示部は、前記杭の３次元形状モデルデータである前記杭長及び前記杭径に基づいて描画される前記杭の本体の設計線の形状と、前記杭長方向の前記杭の本体の設計線を前記設計モデル上の前記杭の本体の上端である設計打止め高さから前記杭長の上方向に延長させることにより描画される延長の設計線の形状とを含む前記杭の３次元形状の前記設計モデルを、前記カメラの投影面上で前記杭長の方向が前記地面に垂直な方向に対して前記方向角と前記傾斜角と前記打設方向角とによって定まる傾斜を有するように、前記方向角と前記設計杭中心の前記設計モデル座標と前記カメラ座標とに基づいて前記カメラの投影面上で前記現場の映像に重畳させる、
請求項１に記載に設計モデル表示システム。
【請求項9】
前記設計モデル重畳表示部は、前記設計モデルデータに基づいて描画される前記設計モデルにおける前記杭長の方向の前記設計線に対して夫々平行でかつ前記投影面上で該設計線を挟んだ左右両側に夫々第１の許容値だけずれた補助線の対と、前記設計打止め高さにおける前記杭の３次元形状の設計断面に対して平行でかつ前記投影面上で該設計断面を挟んだ上下両側に夫々第２の許容値だけずれた補助線の対を、前記カメラの投影面に投影される前記現場の映像に重畳させる、請求項８に記載の設計モデル表示システム。
【請求項10】
互いに略直交する２つの前記方向角の夫々に対応させて前記設計モデル表示システムを設置し、夫々、前記設計モデル重畳表示部に前記杭の３次元形状に対応する前記設計モデルを前記現場の映像に重ねて前記投影面に投影して表示させることにより、２つの前記方向角の夫々について、夫々表示される前記杭の３次元形状に対応する前記設計モデルに合わせて前記対象物を打設する、請求項８又は９に記載の設計モデル表示システム。
【請求項11】
前記端末装置は、ネットワークに遠隔接続されたコンピュータと通信を実行するためのモバイル通信インタフェースを備え、前記プロセッサは、前記カメラの投影面における前記現場及び前記設計モデルの重畳映像を、前記モバイル通信インタフェース装置を介して遠隔接続された前記コンピュータに送信して共有させる映像遠隔送信部の機能を更に実行する、請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項12】
前記対象物は複数であり、前記設計モデル重畳表示部は、複数の前記対象物に夫々対応する複数の前記設計モデルを、前記カメラの投影面上で前記現場の映像に同時に重畳させ、前記ディスプレイに表示する、
請求項１に記載の設計モデル表示システム。
【請求項13】
端末装置のプロセッサにおいて、前記端末装置が内蔵するカメラによって現場の映像を現場映像として撮影し前記端末装置が内蔵するディスプレイに表示する現場映像撮影処理と、
前記カメラの光軸の方向角を設定する方向角設定処理と、
現在位置座標取得手段が取得する現在位置座標と、前記現在位置座標取得手段及び前記カメラの視点の位置関係とに基づいて、前記カメラの視点の現場座標系での座標をカメラ座標として算出するカメラ座標算出処理と、
設定された前記方向角で前記現場映像撮影処理によって前記現場を撮影しながら、前記現場で施工される対象物に対応し、前記現場座標系での位置を示す設計モデル座標を含む設計モデルデータにより描画される設計モデルを、前記方向角と前記設計モデル座標と前記カメラ座標とに基づいて前記カメラの投影面上で前記現場の映像に重畳させ、前記ディスプレイに表示する設計モデル重畳表示処理と、
を実行する設計モデル表示方法。
【請求項14】
端末装置のコンピュータに、
前記端末装置が内蔵するカメラによって現場の映像を現場映像として撮影し前記端末装置が内蔵するディスプレイに表示する現場映像撮影処理と、
前記カメラの光軸の方向角を設定する方向角設定処理と、
現在位置座標取得手段が取得する現在位置座標と、前記現在位置座標取得手段及び前記カメラの視点の位置関係とに基づいて、前記カメラの視点の現場座標系での座標をカメラ座標として算出するカメラ座標算出処理と、
設定された前記方向角で前記現場映像撮影処理によって前記現場を撮影しながら、前記現場で施工される対象物に対応し、前記現場座標系での位置を示す設計モデル座標を含む設計モデルデータにより描画される設計モデルを、前記方向角と前記設計モデル座標と前記カメラ座標とに基づいて前記カメラの投影面上で前記現場の映像に重畳させ、前記ディスプレイに表示する設計モデル重畳表示処理と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建設、工事等の現場における対象物の施工を支援する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
建設、工事等の現場（以下単に「現場」と記載）において、現場で施工される対象物（以下単に「対象物」と記載）の仮想的な３次元画像を生成し、それを現場で撮像される画像に合成して表示することにより、現場での対象物の施工を支援する技術が知られている。
【0003】
例えば、現場において対象物を目標位置に精度よく誘導するための３次元画像を取得する画像表示システムに関する従来技術として、次のような技術が知られている（例えば特許文献１）。この画像表示システムは、測量装置とコントローラとを備える。
上述の測量装置は、測量情報出力手段と、駆動手段と、測量情報送信手段と、撮像手段と、画像合成手段とを備える。
上記測量情報出力手段は、視準点を視準する光軸方向の角度を計測して測量情報として出力する。
また、上記駆動手段は、光軸方法を変更する。測量情報送信手段は、測量情報出力手段にて得られた測量情報をコントローラへ送信する。
また、上記撮像手段は、光軸方向の視準点を含む画像を撮像して出力し、コントローラから送信された制御信号に基づいて撮像倍率を変更する。
更に、上記画像合成手段は、目標位置に配置された対象物の位置及び姿勢を示す仮想的な３次元画像を撮像手段を視点とし撮像倍率に応じて倍率を調整して生成し、生成した３次元画像と、撮像手段により撮像された撮像画像とを合成する。
一方、前述のコントローラは、通信手段、及び表示手段を備える。
上記通信手段は、測量装置に撮像倍率を指定する制御信号を送信する。
また、上記表示手段は、測量装置から送信された３次元画像の合成された撮像画像を表示する。
上述の測量装置は、測量情報出力手段と、駆動手段と、測量情報送信手段と、撮像手段と、画像合成手段とを備える。
上記測量情報出力手段は、視準点を視準する光軸方向の角度を計測して測量情報として出力する。
また、上記駆動手段は、光軸方法を変更する。測量情報送信手段は、測量情報出力手段にて得られた測量情報をコントローラへ送信する。
また、上記撮像手段は、光軸方向の視準点を含む画像を撮像して出力し、コントローラから送信された制御信号に基づいて撮像倍率を変更する。
更に、上記画像合成手段は、目標位置に配置された対象物の位置及び姿勢を示す仮想的な３次元画像を撮像手段を視点とし撮像倍率に応じて倍率を調整して生成し、生成した３次元画像と、撮像手段により撮像された撮像画像とを合成する。
一方、前述のコントローラは、通信手段、及び表示手段を備える。
上記通信手段は、測量装置に撮像倍率を指定する制御信号を送信する。
また、上記表示手段は、測量装置から送信された３次元画像の合成された撮像画像を表示する。
【0004】
例えば特許文献１の記載によれば、上述の測量装置は、測量対象の視準点を視準するための望遠鏡、望遠鏡の視界に視準点を導くための回転ツマミ、回転ツマミ駆動装置、及び駆動装置を含み視準点を視準する光軸方向の角度を計測する器械（国土地理院の定義によるところの経緯儀）と、レーザ光や赤外光などを照射して視準点からの反射光を受光し、照射光と反射光との位相差から、測距部と視準点との距離を計測する測距部（国土地理院の定義によるところの測距儀）とを備えた、いわゆるトータルステーション装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第６１７４１９９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、上述した従来技術の構成要素である測量装置は、一般的に価格が数百万円のオーダーになる高価な器械であり、このような測量装置を備える画像表示システムの製造、販売コストは高価なものになってしまうという課題があった。
【0007】
また、上記測量装置は、それを据え付ける三脚と合わせて１０キログラム前後の重量となり、現場において場所を気軽に移動して画像表示を行うことが難しいという課題があった。
【0008】
更に、例えば特許文献１の記載によれば、仮想的な３次元画像を生成するための設計データとして、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ‐Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データと、測量装置の設置位置や建込み完了時の杭等の対象物の位置及び姿勢などを示す、測量の基準点を原点とした３次元直交座標系で表された３次元位置情報とが必要となる。上記ＣＡＤデータは、ＣＡＤソフトウェアを使って対象物を正確に設計したものでなければならず、データの準備が容易ではないという課題があった。また、測量装置の設置位置や対象物の位置及び姿勢などを示す３次元位置情報は、別途測量しなければならないという課題があった。
【0009】
そこで、本発明は、小型・軽量かつ低コストで取り回しが容易で、重畳表示する３次元画像の設計モデルを簡易な３次元画像作成ソフトウェアで用意に生成でき、自身の設置座標や設計モデル座標を容易に設定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
態様の一例の設計モデル表示システムは、現在位置座標を取得する現在位置座標取得手段と、少なくともカメラ、プロセッサ、及びディスプレイを内蔵する端末装置と、を互いに一体になるように備え、端末装置のプロセッサは、カメラによって現場の映像を現場映像として撮影しディスプレイに表示する現場映像撮影部と、現在位置座標と、現在位置座標取得手段及びカメラの視点の位置関係とに基づいて、カメラの視点の現場座標系での座標をカメラ座標として算出するカメラ座標算出部と、カメラの光軸の方向角を設定する方向角設定部と、設定された方向角で現場映像撮影部によって現場を撮影しながら、現場で施工される対象物に対応し、現場座標系での位置を示す設計モデル座標を含む設計モデルデータにより描画される設計モデルを、方向角と設計モデル座標とカメラ座標とに基づいてカメラの投影面上で現場の映像に重畳させ、ディスプレイに表示する設計モデル重畳表示部と、の機能を実行する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、小型・軽量かつ低コストで取り回しが容易で、重畳表示する３次元画像の設計モデルを簡易な３次元画像作成ソフトウェアで用意に生成でき、自身の設置座標や設計モデル座標を容易に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】設計モデル表示システムの第１の実施形態の外観図である。
【図2】第１又は第２の実施形態のタブレット端末装置のハードウェアブロック図である。
【図3】第１の実施形態の機能ブロック図である。
【図4】系番号の説明図である。
【図5】カメラ座標オフセットの説明図である。
【図6】方向角設定処理の説明図である。
【図7】杭の３次元形状の設計モデルの現場映像への重畳表示の例を示す図である。
【図8】杭設計モデルの現場映像への重畳表示の例を示す図である。
【図9】第１の実施形態の処理を示すフローチャートである。
【図10】設計モデル表示システムの第２の実施形態の外観図である。
【図11】第２の実施形態の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、設計モデル表示システムの第１の実施形態の外観図である。図１（ａ）は矢印Ｉの方向から見た場合の正面図、図１（ｂ）は矢印ＩＩの方向から見た場合の側面図である。
図１は、設計モデル表示システムの第１の実施形態の外観図である。図１（ａ）は矢印Ｉの方向から見た場合の正面図、図１（ｂ）は矢印ＩＩの方向から見た場合の側面図である。
【0014】
第１の実施形態では、測位衛星からの電波を受信することにより地球上の現在位置を測位する汎地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ、以下「ＧＮＳＳ」と記載）受信機１０１（以下「ＧＮＳＳ受信機１０１」と記載）と、端末装置１０２とが、一対のポール（以下「システムポール」と記載）１０３に一体に接続されている。
【0015】
上部システムポール１０３ａの上端には、ＧＮＳＳ受信機１０１が特には図示しない留め具によって固定接続されている。
端末装置１０２は、留め具１０６ａ及び１０６ｂによって端末装置１０２を挟み込むように固定された後、留め具１０６ａ、１０６ｂがＧＮＳＳ受信機１０１の下側で上部システムポール１０３ａを挟み込み、クランプ１０７ａ１０７ｂが締め付けられる。これにより、端末装置１０２が上部システムポール１０３ａに固定される。
端末装置１０２は、留め具１０６ａ及び１０６ｂによって端末装置１０２を挟み込むように固定された後、留め具１０６ａ、１０６ｂがＧＮＳＳ受信機１０１の下側で上部システムポール１０３ａを挟み込み、クランプ１０７ａ１０７ｂが締め付けられる。これにより、端末装置１０２が上部システムポール１０３ａに固定される。
【0016】
一方、下部システムポール１０３ｂには、正立脚１０９ａ、１０９ｂが広げて接続される。そして、下部システムポール１０３ｂの下端のシステムポール石突き１１０と、２本の正立脚１０９ａ、１０９ｂの各下端の正立脚石突き１１１ａ、１１１ｂとを地面に挿す（又は置く）ことにより、下部システムポール１０３ｂと広げられた２本の正立脚１０９ａ、１０９ｂとを、地面に正立させることができる。
【0017】
その後、ＧＮＳＳ受信機１０１と端末装置１０２が一体に設置された上部システムポール１０３ａが、下部システムポール１０３ｂに差し込まれて、適当な位置でシステムポール伸縮ノブ１０８によって締め付けられる。
【0018】
端末装置１０２は、少なくともカメラ１０４、プロセッサ２０１（後述する図２参照）、及びタッチパネルディスプレイ１０５を内蔵する。端末装置１０２としては、例えば一般的な民生用のタブレット端末を採用することができる。
【0019】
図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、端末装置１０２が内蔵するカメラ１０４は、その光軸方向Ｃが、背面のタッチパネルディスプレイ１０５とは逆方向を向くように設置される。また、カメラ１０４は、端末装置１０２の四隅の一つ付近に内蔵されるため、その光軸方向Ｃは上部システムポール１０３ａに遮られることはない。
【0020】
端末装置１０２下側の留め具１０６ｂの上部付近には、水平を取るための例えば気泡式の水準器１１２が設置されている。この水準器１１２を見ながら、例えば気泡がセンターに来るように正立脚１０９ａ、１０９ｂを調整することにより、設計モデル表示システムの全体の水平を取ることができる。
【0021】
上述したように、端末装置１０２としては民生用のタブレット端末を利用できるため、重量が軽く、価格も手頃である。
また、ＧＮＳＳ受信機１０１も、トータルステーション装置に比較して、数分の一から十分の一程度の価格であり、重量も１キログラム前後である。
更に、設計モデル表示システムは、測量機器ではないため、高い精度は要求されない。従って、システムポール１０３や正立脚１０９ａ、１０９ｂとしては、ＧＮＳＳ受信機１０１と端末装置１０２を支えられる程度の強度があればよく、強度が高く重量も重く高価なものは要求されない。
このように、設計モデル表示システムの第１の実施形態は、従来技術とは異なり、小型・軽量かつ低コストで取り回しが容易である。
また、後述するようにＧＮＳＳ受信機１０１によって自身の現在位置座標を容易に取得できる。
更に、後述する現場に設置される対象物や基準杭の位置に本システムを一人で簡単に持ち運んで、後述する設計モデル座標や基準杭の座標を容易に取得することが可能である。
また、ＧＮＳＳ受信機１０１も、トータルステーション装置に比較して、数分の一から十分の一程度の価格であり、重量も１キログラム前後である。
更に、設計モデル表示システムは、測量機器ではないため、高い精度は要求されない。従って、システムポール１０３や正立脚１０９ａ、１０９ｂとしては、ＧＮＳＳ受信機１０１と端末装置１０２を支えられる程度の強度があればよく、強度が高く重量も重く高価なものは要求されない。
このように、設計モデル表示システムの第１の実施形態は、従来技術とは異なり、小型・軽量かつ低コストで取り回しが容易である。
また、後述するようにＧＮＳＳ受信機１０１によって自身の現在位置座標を容易に取得できる。
更に、後述する現場に設置される対象物や基準杭の位置に本システムを一人で簡単に持ち運んで、後述する設計モデル座標や基準杭の座標を容易に取得することが可能である。
【0022】
図２は、図１の端末装置１０２のハードウェアブロック図である。これは、例えば民生用のタブレット端末の一般的なコンピュータ構成であり、プロセッサ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）記憶装置２０４、タッチパネルディスプレイインタフェース２０５、カメラインタフェース２０６、近距離無線通信インタフェース２０７、及びモバイル通信インタフェース２０８などが、システムバス２０９によって相互に接続されている。
【0023】
プロセッサ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されている設計モデル表示処理プログラムをＲＡＭ２０３にロードして実行することにより、後述する設計モデル表示処理を実行する。
【0024】
ＳＳＤ記憶装置２０４は、半導体メモリにより構成される外部記憶装置であり、後述するＧＮＳＳ受信機１０１からのＧＮＳＳデータ３５１や、後述する設計モデル３５７が重畳された現場映像データなどを記憶する。
【0025】
タッチパネルディスプレイインタフェース２０５は、図１のタッチパネルディスプレイ１０５に対するデータの入出力を制御する回路である。
【0026】
カメラインタフェース２０６は、図１のカメラ１０４が撮像した映像を取り込む制御回路である。
【0027】
近距離無線通信インタフェース２０７は、例えばＧＮＳＳ受信機１０１との間のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ近距離無線通信規格（「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」はアメリカ合衆国 ブルートゥース エスアイジー，インコーポレイテッドの登録商標）による無線通信を制御する回路である。
【0028】
モバイル通信インタフェース２０８は、特には図示しないインターネット又はローカルエリアネットワークとの間の例えば５Ｇ（第５世代移動通信システム）や４Ｇ（第４世代移動通信システム）の通信規格によるＩＰ（インターネットプロトコル）通信を制御する回路である。
【0029】
図３は、本発明による設計モデル表示システムの第１の実施形態の機能ブロック図である。図３に示される３０１から３１５の各ブロックで示される各機能は、図２のプロセッサ２０１がＲＯＭ２０２に記憶されている設計モデル表示処理プログラムをＲＡＭ２０３に読み出すことにより実行する、後述する図９のフローチャートで示される処理機能を示している。
【0030】
まず、プロセッサ２０１は、現場映像撮影部３０１の機能を実行することにより、図１のカメラ１０４によって建設、工事等の現場の映像を現場映像３５０として撮影して図２のＲＡＭ２０３に取り込み、図２のタッチパネルディスプレイインタフェース２０５を介して図１のタッチパネルディスプレイ１０５にその現場映像３５０を動画像として表示する。
現場映像撮影部３０１の処理は、後述する図９のフローチャートの処理には依存せずに、ユーザが端末装置１０２の電源をオンした後、オフするまで、プロセッサ２０１によって自動的に起動された状態となる。この結果、端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５には、端末装置１０２の電源がオンの間、他の処理を何もしなければ、常に現場映像３５０が表示される。
現場映像撮影部３０１の処理は、後述する図９のフローチャートの処理には依存せずに、ユーザが端末装置１０２の電源をオンした後、オフするまで、プロセッサ２０１によって自動的に起動された状態となる。この結果、端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５には、端末装置１０２の電源がオンの間、他の処理を何もしなければ、常に現場映像３５０が表示される。
【0031】
次に、プロセッサ２０１が実行するＧＮＳＳデータ受信部３０２と、座標系選択部３０３と、現場座標系現在位置座標算出部３０４は、図１のＧＮＳＳ受信機１０１と共に、現在位置座標を取得する現在位置座標取得手段を構成する。
【0032】
前述したように、ＧＮＳＳ受信機１０１は、測位衛星からの電波を受信することにより地球上の現在位置（緯度、経度、高度）を測位し、ＧＮＳＳデータ３５１を出力する。
これに対して、端末装置１０２のプロセッサ２０１が実行するＧＮＳＳデータ受信部３０２は、図２の近距離無線通信インタフェース２０７を介して図１のＧＮＳＳ受信機１０１が出力する現在位置のＧＮＳＳデータ３５１を受信する。
これに対して、端末装置１０２のプロセッサ２０１が実行するＧＮＳＳデータ受信部３０２は、図２の近距離無線通信インタフェース２０７を介して図１のＧＮＳＳ受信機１０１が出力する現在位置のＧＮＳＳデータ３５１を受信する。
【0033】
建設、工事などの現場は、地球の大きさに比較して十分に狭い範囲であるため、地球上の位置（緯度、経度、高度）によって表されるＧＮＳＳデータが示す位置・方向・距離等を、現場に対応する平面直角座標系の平面上に投影して位置計算を行うほうが演算処理等において取り扱い易い。例えば、日本国内では、日本国測量法第１１条第１項第１号に従って、全国を１９に区分した地域毎に座標系原点が異なる平面直角座標系を選択してＧＮＳＳデータからの変換を行うように規定されている。
【0034】
そこで、プロセッサ２０１が実行する座標系選択部３０３は、例えば図１のタッチパネルディスプレイ１０５に、図４に例示されるような１９の平面直角座標系の系番号のリストを表示し、ユーザに、そのリストからユーザが設計モデルの表示を行いたい現場に対応する１つの系番号を選択させる。
【0035】
次に、プロセッサ２０１が実行する現場座標系現在位置座標算出部３０４は、ＧＮＳＳデータ受信部３０２が出力する現在位置のＧＮＳＳデータ３５１を、座標系選択部３０３においてユーザにより選択された系番号に対応する平面直角座標系（以下「現場座標系」と記載）上の現在位置座標３５３に変換する。
具体的には、現場座標系現在位置座標算出部３０４において、ＧＮＳＳデータ３５１の経緯度座標を所定の系番号に対応する平面直角座標系３５２上のＸＹ座標に変換するための計算プログラムとして例えば、ガウス・クリューゲルの等角投影法を用いた下記の非特許文献１に記載のプログラムを利用することができる。
＜非特許文献１＞
河瀬和重 （２０１１）：
投影における経緯度座標及び平面直角座標相互間の座標換算についてのより簡明な計算方法国土地理院時報，１２１，１０９‐１２４．
具体的には、現場座標系現在位置座標算出部３０４において、ＧＮＳＳデータ３５１の経緯度座標を所定の系番号に対応する平面直角座標系３５２上のＸＹ座標に変換するための計算プログラムとして例えば、ガウス・クリューゲルの等角投影法を用いた下記の非特許文献１に記載のプログラムを利用することができる。
＜非特許文献１＞
河瀬和重 （２０１１）：
【0036】
この現場座標系現在位置座標算出部３０４が出力する現在位置座標３５３は、ＧＮＳＳ受信機１０１の現在位置に対応する現場座標系上の座標を示している。つまり、ＧＮＳＳ受信機１０１が設置されているシステムポール１０３を現場座標系内の任意の位置に立てることにより、その位置の現場座標系上の座標を、現在位置座標３５３としていつでも簡単に取得することができる。この機能は、後述する設計モデル選択部３０８による設計モデル座標３５５の取得及び基準杭設定部３０７による基準杭の座標３５６の取得に用いることができる。
【0037】
次に、プロセッサ２０１が実行するカメラ座標算出部３１０は、現場座標系現在位置座標算出部３０４（現在位置座標取得手段）が出力する現在位置座標３５３と、ＧＮＳＳ受信機１０１及び端末装置１０２が内蔵するカメラ１０４の視点の位置関係とに基づいて、カメラ１０４の視点の現場座標系での座標をカメラ座標３６０として算出する。
【0038】
図５は、ＧＮＳＳ受信機１０１及びカメラ１０４の視点の位置関係を示すカメラ座標オフセットの説明図である。ＧＮＳＳ受信機１０１（後述する第２の実施形態における図１０のプリズム装置１００１についても同様）と端末装置１０２が内蔵するカメラ１０４の視点（カメラ１０４の特には図示しない撮像センサの中央部）とは、ＧＮＳＳ受信機１０１及び端末装置１０２がシステムポール１０３ａ、１０３ｂに設置された状態で、図５のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥのオフセット値の関係にある。
なお、オフセット値Ｅは、システムポール石突き１１０が、オフセット値Ｅの分だけ地面に埋没している条件を示している。
カメラ座標算出部３１０は、ＧＮＳＳ受信機１０１に対応する現場座標系の現在位置座標３５３に対して、図５に示されるオフセット値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの分だけずらして得られる座標を、カメラ座標３６０として算出する。
なお、オフセット値Ｅは、システムポール石突き１１０が、オフセット値Ｅの分だけ地面に埋没している条件を示している。
カメラ座標算出部３１０は、ＧＮＳＳ受信機１０１に対応する現場座標系の現在位置座標３５３に対して、図５に示されるオフセット値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの分だけずらして得られる座標を、カメラ座標３６０として算出する。
【0039】
ここで、端末装置１０２のシステムポール１０３への組み付け状態によって、上記オフセット値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥは変化し得る。
そこで、ユーザが端末装置１０２をシステムポール１０３に組み付ける毎に、プロセッサ２０１は、ユーザの指示に従って、図３のカメラ座標オフセット設定部３０５を起動する。カメラ座標オフセット設定部３０５は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に、図５に示されるオフセット値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの各値をユーザに登録させる登録フォームを表示し、ユーザにこれらの値をカメラ座標オフセット３５９として設定させる。
カメラ座標算出部３１０は、カメラ座標オフセット設定部３０５が出力するカメラ座標オフセット３５９を使って、カメラ座標３６０を算出する。
そこで、ユーザが端末装置１０２をシステムポール１０３に組み付ける毎に、プロセッサ２０１は、ユーザの指示に従って、図３のカメラ座標オフセット設定部３０５を起動する。カメラ座標オフセット設定部３０５は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に、図５に示されるオフセット値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの各値をユーザに登録させる登録フォームを表示し、ユーザにこれらの値をカメラ座標オフセット３５９として設定させる。
カメラ座標算出部３１０は、カメラ座標オフセット設定部３０５が出力するカメラ座標オフセット３５９を使って、カメラ座標３６０を算出する。
【0040】
上述したＧＮＳＳデータ受信部３０２、現場座標系現在位置座標算出部３０４、及びカメラ座標算出部３１０の各処理は、後述する図９のフローチャートの処理には依存せずに、ユーザが端末装置１０２の電源をオンした後、オフするまで、プロセッサ２０１によって自動的に起動された状態となる。この結果、ＧＮＳＳ受信機１０１が取得するＧＮＳＳデータ３５１の値が変化する毎に、ＧＮＳＳデータ受信部３０２がＧＮＳＳデータ３５１の受信を継続し、現場座標系現在位置座標算出部３０４が、新たに入力するＧＮＳＳデータ３５１に対応する現場座標系の現在位置座標３５３の算出、出力を継続し、カメラ座標算出部３１０が、現場座標系現在位置座標算出部３０４から出力される現在位置座標３５３に対応するカメラ座標３６０の算出、出力を継続する。
【0041】
次に、プロセッサ２０１が実行する方向角設定部３０９は、カメラ１０４の光軸（図１の光軸Ｃ）の方向角３５８を設定する。
【0042】
具体的には、ユーザはまず、図６に例示されるように、現場６０５で設計モデルの表示を行いたい対象物６０４が施工される位置付近の任意の位置に、地面に方向基準ポール６０１を立てる。この方向基準ポール６０１の構造は、図１に示したシステムポール１０３（１０３ａ、１０３ｂ）及び正立脚１０９ａ、１０９ｂからなる構造と同じでよい。このときユーザは、ポールに付属している水準器（図１の水準器１１２と同様のもの）を使って、方向基準ポール６０１のポールが地面に対して鉛直になるように調整する。
なお、図６は、対象物６０４が杭（例えば鋼管杭）である場合の例であるが、例えば図７に示されるように、対象物６０４が３次元形状のもの（例えばケーソン）である場合も、対象物６０４が異なるだけで、システムポール１０３と方向基準ポール６０１に対する操作は同じである。
なお、図６は、対象物６０４が杭（例えば鋼管杭）である場合の例であるが、例えば図７に示されるように、対象物６０４が３次元形状のもの（例えばケーソン）である場合も、対象物６０４が異なるだけで、システムポール１０３と方向基準ポール６０１に対する操作は同じである。
【0043】
続いて、ユーザは、端末装置１０２のカメラ１０４が概ね上記方向基準ポール６０１と対象物６０４がタッチパネルディスプレイ１０５の画角に入る方向を向くように、図１のシステムポール１０３と正立脚１０９ａ、１０９ｂと水準器１１２を調整した後、方向角設定部３０９の機能を起動する。
この結果、方向角設定部３０９は、図６に示されるように、現場映像撮影部３０１によってタッチパネルディスプレイ１０５に表示されている、方向基準ポール６０１と対象物６０４が映り込んだ現場映像３５０に重ねて、タッチパネルディスプレイ１０５の左右中央に、方向角ガイド用の中心線６０２を表示する。
この結果、方向角設定部３０９は、図６に示されるように、現場映像撮影部３０１によってタッチパネルディスプレイ１０５に表示されている、方向基準ポール６０１と対象物６０４が映り込んだ現場映像３５０に重ねて、タッチパネルディスプレイ１０５の左右中央に、方向角ガイド用の中心線６０２を表示する。
【0044】
ユーザは、タッチパネルディスプレイ１０５の表示を見ながら、画面に表示されている方向基準ポール６０１が、タッチパネルディスプレイ１０５の中央に表示される地面に鉛直な方向の中心線６０２に重なるように、例えば端末装置１０２の左右両端を両手で持って、図１のシステムポール１０３を中心に端末装置１０２を、例えば図６の矢印６０６の方向に回転させる（振る）。なお、矢印６０６は説明のためのものであって、実際には、タッチパネルディスプレイ１０５には表示されていない。
方向基準ポール６０１が中心線６０２に重なったタイミングで、ユーザが、端末装置１０２の動きを固定すると共に、タッチパネルディスプレイ１０５上の方向角確定ボタン６０３をタップすると、方向角設定部３０９が、カメラ座標算出部３１０が算出するカメラ座標３６０から、方向基準ポール６０１を立てる基準杭の現場座標系での位置を示す基準杭座標３５６に向かう線分の方向を、方向角３５８として設定する。
方向基準ポール６０１が中心線６０２に重なったタイミングで、ユーザが、端末装置１０２の動きを固定すると共に、タッチパネルディスプレイ１０５上の方向角確定ボタン６０３をタップすると、方向角設定部３０９が、カメラ座標算出部３１０が算出するカメラ座標３６０から、方向基準ポール６０１を立てる基準杭の現場座標系での位置を示す基準杭座標３５６に向かう線分の方向を、方向角３５８として設定する。
【0045】
プロセッサ２０１が実行する設計モデル選択部３０８は、後述する設計モデル設定部３０６により設定された複数の設計モデルデータ３５４から１つを選択し、その選択した設計モデルデータ３５４を設計モデル重畳表示部３１１に入力する。
【0046】
プロセッサ２０１が実行する設計モデル重畳表示部３１１は、図６で説明したように、方向角設定部３０９で設定された方向角３５８で現場映像撮影部３０１によって現場６０５を撮影しながら、図７又は図８に例示されるように、現場６０５で施工される対象物６０４に対応し、現場座標系での位置を示す設計モデル座標３５５を含む設計モデルデータ３５４により描画される設計モデル３５７を、方向角３５８と設計モデル座標３５５とカメラ座標３６０とに基づいてカメラ１０４の投影面（特には図示しない撮像センサの撮像面）上で現場映像３５０に重畳させ、タッチパネルディスプレイ１０５に表示する。
ここで、ＧＮＳＳデータ受信部３０２が算出する高さ方向の座標値は正確でない場合があり得る。この場合には、現場座標系現在位置座標算出部３０４及びカメラ座標算出部３１０を介して設計モデル重畳表示部３１１が重畳表示させる設計モデル３５７表示位置が、高さ方向でずれる場合が起こり得る。
そこで、ユーザは、ディスプレイ１０５に表示される現場映像３５０に重畳表示される設計モデル３５７の映像を見ながら、設計モデル重畳表示部３１１が備える高さ補正部３１６の機能である、例えばディスプレイ１０５上に表示される特には図示しない高さ補正用スライダ等を指でスライドさせる、又はディスプレイ１０５上に表示される特には図示しない数値入力ボックスに補正値を直接入力すること等により、重畳表示される設計モデル３５７の、地面に鉛直な方向の高さ表示位置を補正することができる。
これにより、ユーザは、現場映像３５０内の対象物６０４が設置されるべき場所に、その対象物６０４に対応する設計モデル３５７を適切に重畳表示させることが可能となる。
ここで、ＧＮＳＳデータ受信部３０２が算出する高さ方向の座標値は正確でない場合があり得る。この場合には、現場座標系現在位置座標算出部３０４及びカメラ座標算出部３１０を介して設計モデル重畳表示部３１１が重畳表示させる設計モデル３５７表示位置が、高さ方向でずれる場合が起こり得る。
そこで、ユーザは、ディスプレイ１０５に表示される現場映像３５０に重畳表示される設計モデル３５７の映像を見ながら、設計モデル重畳表示部３１１が備える高さ補正部３１６の機能である、例えばディスプレイ１０５上に表示される特には図示しない高さ補正用スライダ等を指でスライドさせる、又はディスプレイ１０５上に表示される特には図示しない数値入力ボックスに補正値を直接入力すること等により、重畳表示される設計モデル３５７の、地面に鉛直な方向の高さ表示位置を補正することができる。
これにより、ユーザは、現場映像３５０内の対象物６０４が設置されるべき場所に、その対象物６０４に対応する設計モデル３５７を適切に重畳表示させることが可能となる。
【0047】
図７は、現場６０５が例えば港湾工事のケーソン設置現場であり、対象物６０４が、例えばケーソンに対応する３次元形状である場合の例である。この場合、対象物６０４に対応する設計モデル３５７としては、対象物６０４の３次元形状モデルが設定される。
【0048】
設計モデルデータ３５４は、対象物６０４であるケーソン等の３次元形状の設計モデル３５７を描画するための３次元形状モデルデータと、対象物６０４であるケーソン等を現場６０５に設置したときの３次元形状の少なくとも３点の現場座標系での座標を、それら少なくとも３点の夫々に対応する３次元形状の設計モデル３５７上の少なくとも３点を現場映像３５０に重畳させるための各座標とする設計モデル座標３５５とを含む。
そして、設計モデル重畳表示部３１１は、３次元形状モデルデータに基づいて描画される３次元形状の設計モデル３５７を、方向角設定部３０９で設定される方向角３５８と、設計モデルデータ３５４に含まれる少なくとも３点の現場座標系での設計モデル座標３５５と、カメラ座標算出部３１０で算出されているカメラ座標３６０とに基づいてディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で現場映像３５０に重畳表示させる。
そして、設計モデル重畳表示部３１１は、３次元形状モデルデータに基づいて描画される３次元形状の設計モデル３５７を、方向角設定部３０９で設定される方向角３５８と、設計モデルデータ３５４に含まれる少なくとも３点の現場座標系での設計モデル座標３５５と、カメラ座標算出部３１０で算出されているカメラ座標３６０とに基づいてディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で現場映像３５０に重畳表示させる。
【0049】
図７の例では、端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５には、これから設置されようとするクレーンからワイヤで吊り下げられた対象物６０４であるケーソンの例えばリアルタイム動画である現場映像３５０が表示されている。そして、その現場映像３５０に、設置される対象物６０４に対応する設計モデル３５７が、これから設置される位置に重畳表示される。
【0050】
これにより、設計モデル表示システムの操作者は、例えば、端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５における現場映像３５０に設計モデル３５７が重畳表示された映像を見ながら、トランシーバ等によってクレーンの運転手に、対象物６０４の設置位置が設計モデル３５７の表示位置に正確に重なるように指示を出すことが可能となる。
【0051】
或いは、現場映像３５０に設計モデル３５７が重畳表示された映像を、後述する図３の映像遠隔送信部３１５によってクレーンの運転席に設置されたコンピュータ（タブレット端末等）に直接送信することにより、クレーンの運転手はその映像を見ながら、対象物６０４の設置位置が設計モデル３５７の表示位置に正確に重なるように、クレーンを操作することが可能となる。
【0052】
図８は、対象物６０４が杭の３次元形状である場合の例である。図８において、図１のカメラ１０４の投影面に対応する端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５には、これから設置されようとする杭打ち機によって打設されようとしている対象物６０４である杭（例えば鋼管杭）の、例えばリアルタイム動画である現場映像３５０が表示されている。
設計モデルデータ３５４は、対象物６０４である杭の３次元形状の設計モデル３５７を描画するための、杭の長さである杭長、杭の直径である杭径、地面に垂直な線に対する杭の傾きを示す傾斜角、及び杭の打設の地面に水平な方角を示す打設方向角を含む杭の３次元形状モデルデータと、対象物６０４である杭を現場６０５で打設したときの杭の上端である打止め高さにおける杭の断面中央により定義される杭中心の現場座標系での座標を、その杭中心に対応する杭の３次元形状の設計モデル３５７上の杭の上端である設計打止め高さにおけるその杭の設計断面中央により定義される設計杭中心を現場映像３５０に重畳させるための座標とする設計モデル座標３５５とを含む。
設計モデル３５７は、杭の３次元形状モデルデータである杭長及び杭径に基づいて描画される杭の本体の設計線８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、及び８０１ｄ等の形状と、杭長の方向の杭の本体の設計線８０１ａ及び８０１ｂを設計モデル３５７上の杭の本体の上端である設計打止め高さ８０４から杭長の上方向に延長させることにより描画される延長の設計線８０２ａ及び８０２ｂ等の形状とを含むように描画される。
そして、設計モデル重畳表示部３１１は、上記設計モデル３５７を、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で上記杭長の方向が地面に垂直な方向に対して方向角設定部３０９で設定された方向角３５８と夫々前述した傾斜角と打設方向角とによって定まる傾斜を有するように、方向角３５８と、設計モデルデータ３５４に含まれる設計杭中心の設計モデル座標３５５と、カメラ座標算出部３１０で算出されているカメラ座標３６０とに基づいて、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で現場映像３５０に重畳表示させる。
ディスプレイ１０６上で、杭の設計モデル３５７として、杭本体の設計線形状８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、及び８０１ｄ等だけでなく、杭長の方向に延長された延長の設計線形状８０２ａ及び８０２ｂ等も表示されることにより、杭が地中に打設された以後も正確な傾斜で杭の打設を続行することが可能となる。
設計モデルデータ３５４は、対象物６０４である杭の３次元形状の設計モデル３５７を描画するための、杭の長さである杭長、杭の直径である杭径、地面に垂直な線に対する杭の傾きを示す傾斜角、及び杭の打設の地面に水平な方角を示す打設方向角を含む杭の３次元形状モデルデータと、対象物６０４である杭を現場６０５で打設したときの杭の上端である打止め高さにおける杭の断面中央により定義される杭中心の現場座標系での座標を、その杭中心に対応する杭の３次元形状の設計モデル３５７上の杭の上端である設計打止め高さにおけるその杭の設計断面中央により定義される設計杭中心を現場映像３５０に重畳させるための座標とする設計モデル座標３５５とを含む。
設計モデル３５７は、杭の３次元形状モデルデータである杭長及び杭径に基づいて描画される杭の本体の設計線８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、及び８０１ｄ等の形状と、杭長の方向の杭の本体の設計線８０１ａ及び８０１ｂを設計モデル３５７上の杭の本体の上端である設計打止め高さ８０４から杭長の上方向に延長させることにより描画される延長の設計線８０２ａ及び８０２ｂ等の形状とを含むように描画される。
そして、設計モデル重畳表示部３１１は、上記設計モデル３５７を、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で上記杭長の方向が地面に垂直な方向に対して方向角設定部３０９で設定された方向角３５８と夫々前述した傾斜角と打設方向角とによって定まる傾斜を有するように、方向角３５８と、設計モデルデータ３５４に含まれる設計杭中心の設計モデル座標３５５と、カメラ座標算出部３１０で算出されているカメラ座標３６０とに基づいて、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で現場映像３５０に重畳表示させる。
ディスプレイ１０６上で、杭の設計モデル３５７として、杭本体の設計線形状８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、及び８０１ｄ等だけでなく、杭長の方向に延長された延長の設計線形状８０２ａ及び８０２ｂ等も表示されることにより、杭が地中に打設された以後も正確な傾斜で杭の打設を続行することが可能となる。
【0053】
ここで、設計モデル重畳表示部３１１は、設計モデルデータ３５４に基づいて描画される設計モデル３５７における杭長の方向の設計線８０１ａ／８０２ａ、８０１ｂ／８０２ｂ等に対して夫々平行でかつディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で当該設計線を挟んだ左右両側に夫々第１の許容値だけずれた補助線８０３ａと８０３ｂの対又は８０３ｃと８０３ｄの対などを、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）に投影される現場映像３５０に重畳表示させるようにしてもよい。
これらの補助線８０３ａと８０３ｂの対又は８０３ｃと８０３ｄの対は、設計モデル３５７における設計線８０１ａ／８０２ａ、８０１ｂ／８０２ｂ等に対して、対象物６０４である杭の杭長方向の縁がディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上でどれだけ左右方向にずれて打設されてもよいかという許容値（第１の許容値）に対応するものである。
これらの補助線８０３ａと８０３ｂの対又は８０３ｃと８０３ｄの対は、設計モデル３５７における設計線８０１ａ／８０２ａ、８０１ｂ／８０２ｂ等に対して、対象物６０４である杭の杭長方向の縁がディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上でどれだけ左右方向にずれて打設されてもよいかという許容値（第１の許容値）に対応するものである。
【0054】
また、設計モデル重畳表示部３１１は、設計モデル３５７に基づいて描画される設計モデル３５７における杭の上端である設計打止め高さ８０４における杭の３次元形状の設計断面に対して平行でかつディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で設計断面を挟んだ上下両側に夫々第２の許容値だけずれた補助線８０５ａと８０５ｂの対などを、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）に投影される現場映像３５０に重畳表示させるようにしてもよい。
これらの補助線８０５ａと８０５ｂの対は、設計モデル３５７における杭の設計打止め高さ８０４の設計断面に対して、対象物６０４である杭の打止め高さの断面がディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上でどれだけ上下方向にずれて打設されてもよいかという許容値（第２の許容値）に対応するものである。
これらの補助線８０５ａと８０５ｂの対は、設計モデル３５７における杭の設計打止め高さ８０４の設計断面に対して、対象物６０４である杭の打止め高さの断面がディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上でどれだけ上下方向にずれて打設されてもよいかという許容値（第２の許容値）に対応するものである。
【0055】
左右方向の打設許容値（第１の許容値）の例として、図８の例では、対象物６０４の現在の設置位置は、補助線８０３aと８０３ｂの対の間又は８０３ｃと８０３ｄの対の間に入ってはいるが、設計線８０１ａ／８０２ａ及び８０１ｂ／８０２ｂからはわずかにずれている。
図８には図示しないが、上下方向の打設許容値（第２の許容値）の例である、杭の設計打止め高さ８０４と補助線８０５ａ及び８０５ｂの対との関係についても同様である。
工事担当者は、これらの関係を判断しながら、対象物６０４である杭の施工を行うことが可能となる。
図８には図示しないが、上下方向の打設許容値（第２の許容値）の例である、杭の設計打止め高さ８０４と補助線８０５ａ及び８０５ｂの対との関係についても同様である。
工事担当者は、これらの関係を判断しながら、対象物６０４である杭の施工を行うことが可能となる。
【0056】
ここで、対象物６０４が杭形状であって、上述のように設計線群８０１ａ／８０２ａ、８０１ｂ／８０２ｂ、８０１ｃ、及び８０１ｄ及び補助線群８０３ａと８０３ｂの対、８０３ｃと８０３ｄの対、又は８０５ａと８０５ｂの対などによって重畳描画される１つの方向角３５８に対応する設計モデル３５７の設計線群及び補助線群の映像だけでは、その方向角３５８に対応する奥行き方向の対象物６０４の設置状態を判断できない。
そこで、本実施形態では、１つの方向角３５８に対して直角の他の方向角３５８になるように設計モデル表示システムを持って行き、同様にして重畳映像を表示させることにより、対象物６０４の正確な設置が可能となる。
そこで、本実施形態では、１つの方向角３５８に対して直角の他の方向角３５８になるように設計モデル表示システムを持って行き、同様にして重畳映像を表示させることにより、対象物６０４の正確な設置が可能となる。
【0057】
即ち、互いに略直交する２つの方向角３５８の夫々に対応させて設計モデル表示システムを設置し、夫々、設計モデル重畳表示部３１１に、図８に例示される設計線群８０１ａ／８０２ａ、８０１ｂ／８０２ｂ、８０１ｃ、及び８０１ｄ及び補助線群８０３ａと８０３ｂの対、８０３ｃと８０３ｄの対、又は８０５ａと８０５ｂの対を、現場映像３５０に重ねてディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）に投影して表示させることにより、２つの方向角３５８の夫々について、夫々表示される上記設計線群及び補助線群に合わせて対象物６０４である杭を正確に打設することが可能となる。
【0058】
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
【0059】
これにより、設計モデル表示システムの操作者は、例えば、端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５の現場映像３５０に設計モデル３５７である設計線群８０１ａ／８０２ａと８０１ｂ／８０２ｂの対、及び補助線群８０３ａと８０３ｂの対又は８０３ｃと８０３ｄの対の夫々と対象物６０４の杭長方向の縁部分との重なり具合を見ながら、或いは、設計モデル３５７である杭の設計打止め高さ部分８０４及び補助線群８０５ａと８０５ｂの対の夫々と対象物６０４である杭の打止め高さ部分との重なり具合を見ながら、トランシーバ等によりクレーンの運転手に、対象物６０４の設置位置が設計モデル３５７の表示位置に正確に重なるように指示を出すことが可能となる。
【0060】
或いは、図７の場合と同様に、現場映像３５０に設計モデル３５７が重畳表示された映像を、後述する図３の映像遠隔送信部３１５によってクレーンの運転席に設置されたコンピュータ（タブレット端末等）に直接送信することにより、クレーンの運転出力はその映像を見ながら、対象物６０４の設置位置が設計モデル３５７の表示位置に正確に重なるように、クレーンを操作することが可能となる。
【0061】
図７に例示したように、対象物６０４が３次元形状で、それに対応する設計モデル３５７が３次元形状モデルの場合、図３の設計モデルデータ３５４は、下記に示されるように、設計モデル３５７の識別情報と共に、３次元形状モデルを描画する例えばワイヤフレームモデルデータ、サーフェイスモデルデータ、又はソリッドモデルデータ等の３次元形状モデルデータと、対象物６０４を現場６０５に設置したときの３次元形状の少なくとも３点の現場座標系での座標を、それら少なくとも３点の夫々に対応する３次元形状の設計モデル３５７上の少なくとも３点を現場映像３５０に重畳させるための各座標とする設計モデル座標３５５とを含む。
・設計モデル名
・３次元形状モデルデータ
・少なくとも３点Ａ、Ｂ、Ｃにおける現場座標系での座標
座標Ａ：Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
座標Ｂ：Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
座標Ｃ：Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
ここで、少なくとも３点の設計モデル座標３５５は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４を現場６０５に設置したときの３次元形状の現場座標系での任意の３点の座標であってよいが、好適には、例えばある現場６０５において方向角３５８から対象物６０４の３次元形状を見た場合の手前の角、左奥の角、右奥の角の夫々における現場座標系の座標とするのがよい。
・設計モデル名
・３次元形状モデルデータ
・少なくとも３点Ａ、Ｂ、Ｃにおける現場座標系での座標
座標Ａ：Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
座標Ｂ：Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
座標Ｃ：Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
ここで、少なくとも３点の設計モデル座標３５５は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４を現場６０５に設置したときの３次元形状の現場座標系での任意の３点の座標であってよいが、好適には、例えばある現場６０５において方向角３５８から対象物６０４の３次元形状を見た場合の手前の角、左奥の角、右奥の角の夫々における現場座標系の座標とするのがよい。
【0062】
図３において、プロセッサ２０１が実行する設計モデル設定部３０６は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が３次元形状である場合に、その３次元形状に対応する３次元形状の設計モデル３５７を作成し、その作成された３次元形状の設計モデル３５７を描画する例えばワイヤフレームモデルデータ、サーフェイスモデルデータ、又はソリッドモデルデータ等である設計モデルデータ３５４を生成する。
設計モデル設定部３０６としては、高度なＣＡＤソフトウェアは必要なく、例えばＳｋｅｔｃｈＵｐソフトウェア（「ＳｋｅｔｃｈＵｐ」はアメリカ合衆国 トリンブル インコーポレイテッドの登録商標）などの３次元デザインソフトウェアであってよい。
設計モデル設定部３０６としては、高度なＣＡＤソフトウェアは必要なく、例えばＳｋｅｔｃｈＵｐソフトウェア（「ＳｋｅｔｃｈＵｐ」はアメリカ合衆国 トリンブル インコーポレイテッドの登録商標）などの３次元デザインソフトウェアであってよい。
【0063】
次に、プロセッサ２０１が実行する設計モデル設定部３０６は、前述した少なくとも３点の設計モデル座標３５５（座標Ａ、Ｂ、Ｃ）は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に座標の登録フォームを表示してユーザに入力させて設定してもよいが、好適には、次のように現場６０５において図１の設計モデル表示システムを使って現地入力するのがよい。
【0064】
即ち、設計モデル設定部３０６は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４を現場６０５に設置したときの３次元形状の少なくとも３点の各位置に、ユーザが図１の設計モデル表示システムのＧＮＳＳ受信機１０１を夫々置いたときに、図３の現場座標系現在位置座標算出部３０４（現在位置座標取得手段）が夫々算出する各現在位置座標３５３を、少なくとも３点の設計モデル座標３５５として設定する。
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
【0065】
図８に例示したように、対象物６０４が杭形状で、それに対応する設計モデル３５７が杭の輪郭線を表す設計線群である場合、図３の設計モデルデータ３５４は、下記に示されるように、設計モデル３５７の識別情報と共に、設計モデル３５７の設計線を生成するための前述した杭長、杭径、傾斜角、及び打設方向角を含む杭の３次元形状モデルデータと、対象物６０４である杭を現場６０５で打設したときの前述した杭中心の現場座標系での座標を、その杭中心に対応する杭の３次元形状の設計モデル３５７上の前述した設計杭中心を現場映像３５０に重畳させるための座標とする設計モデル座標３５５とを含む。
・設計モデル名
・杭長 （単位はメートル）
・杭径 （単位はメートル）
・傾斜角 （単位は度）
・打設方向角 （単位は度）
・設計杭中心座標：杭の打止め高さでの杭の断面中央（杭中心）の現場座標系座標
Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
即ち、対象物６０４が杭である場合には、３次元形状作成ソフト等を用いて３次元形状データを生成することなく、上述の設計パラメータを設定するだけで、杭の３次元形状を生成して重畳表示させることができる。
・設計モデル名
・杭長 （単位はメートル）
・杭径 （単位はメートル）
・傾斜角 （単位は度）
・打設方向角 （単位は度）
・設計杭中心座標：杭の打止め高さでの杭の断面中央（杭中心）の現場座標系座標
Ｘ座標値／Ｙ座標値／Ｚ座標値 （単位はメートル）
即ち、対象物６０４が杭である場合には、３次元形状作成ソフト等を用いて３次元形状データを生成することなく、上述の設計パラメータを設定するだけで、杭の３次元形状を生成して重畳表示させることができる。
【0066】
図３において、プロセッサ２０１が実行する設計モデル設定部３０６は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が杭の３次元形状である場合に、前述した杭長、杭径、傾斜角、及び打設方向角を、設計モデルデータ３５４の一部である杭の３次元形状モデルデータとして設定する。
好適には、設計モデル設定部３０６は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に、杭長、杭径、傾斜角、及び打設方向角についての杭の３次元形状モデルデータの登録フォームを表示してユーザに入力させて設定するのがよい。
好適には、設計モデル設定部３０６は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に、杭長、杭径、傾斜角、及び打設方向角についての杭の３次元形状モデルデータの登録フォームを表示してユーザに入力させて設定するのがよい。
【0067】
次に、プロセッサ２０１が実行する設計モデル設定部３０６は、前述した設計杭中心の座標である設計モデル座標３５５は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に座標の登録フォームを表示してユーザに入力させて設定してもよいが、好適には、次のように現場６０５において図１の設計モデル表示システムを使って現地入力するのがよい。
【0068】
即ち、設計モデル設定部３０６は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４である杭を現場６０５で打設したときの杭中心（杭の上端である打止め高さにおける杭の断面中央の位置）に、ユーザが図１の設計モデル表示システムのＧＮＳＳ受信機１０１を置いたときに、図３の現場座標系現在位置座標算出部３０４（現在位置座標取得手段）が算出する現在位置座標３５３を、設計モデル座標３５５（設計杭中心座標）として設定する。
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
【0069】
以上のようにして、設計モデル設定部３０６は、設計モデル座標３５５を含む設計モデルデータ３５４を、現場６０５において施工される複数の対象物６０４に合わせて予め作成しておき、前述した設計モデル設定部３０６によってそのうちの１つを選択するようにすることができる。
【0070】
前述した図３の方向角設定部３０９で使用される方向基準ポール６０１（図６参照）を立てるための基準杭についても、下記に示されるように、基準杭の識別情報と共に、基準杭座標３５６として予め複数設定しておくことができる。なお、基準杭座標３５６は、Ｚ座標値は持たなくてもよい。
基準杭名
基準杭座標：Ｘ座標値／Ｙ座標値 （単位はメートル）
基準杭名
基準杭座標：Ｘ座標値／Ｙ座標値 （単位はメートル）
【0071】
即ち、プロセッサ２０１が実行する基準杭設定部３０７は、前述した基準杭座標３５６は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に座標の登録フォームを表示してユーザに入力させて設定してもよいが、好適には、次のように現場６０５において図１の設計モデル表示システムを使って現地入力するのがよい。
【0072】
即ち、基準杭設定部３０７は、ユーザが現場６０５において図１の設計モデル表示システムのシステムポール１０３を方向基準ポール６０１（図６参照）を立てる基準杭の位置に立てたときに図３の現場座標系現在位置座標算出部３０４（現在位置座標取得手段）が算出する現在位置座標３５３を、方向基準ポール６０１の基準杭座標３５６として設定する。
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
前述したように、本実施形態による設計モデル表示システムは、小型かつ軽量であるため、このような運用を容易に行うことが可能となる。
【0073】
以上のようにして、基準杭設定部３０７は、方向基準ポール６０１を立てるための基準杭座標３５６を、現場６０５において施工される複数の対象物６０４に合わせて予め作成しておき、そのうちの１つを選択することにより、任意の方向角３５８に対応することが可能となる。
【0074】
図３において、プロセッサ２０１が実行する映像遠隔送信部３１５は、カメラ１０４の投影面（特には図示しない撮像センサの撮像面）における現場６０５と設計モデル３５７（設計線）及び補助線の重畳映像を、図２のモバイル通信インタフェース２０８を介して遠隔接続されたコンピュータに送信して共有させる。
これにより、例えば現場６０５のクレーンの運転席の例えばタブレット端末に現場６０５の対象物６０４と設計モデル３５７（設計線）及び補助線の重畳映像を表示させて施工を支援したり、現場の作業従事者の例えばタブレット端末に映像を表示させて安全や条件等の注意を促したり、本社や顧客先のコンピュータに映像を表示させて例えば現場６０５の確認やプレゼンテーションに活用したりといった利用用途が可能となる。
これにより、例えば現場６０５のクレーンの運転席の例えばタブレット端末に現場６０５の対象物６０４と設計モデル３５７（設計線）及び補助線の重畳映像を表示させて施工を支援したり、現場の作業従事者の例えばタブレット端末に映像を表示させて安全や条件等の注意を促したり、本社や顧客先のコンピュータに映像を表示させて例えば現場６０５の確認やプレゼンテーションに活用したりといった利用用途が可能となる。
【0075】
プロセッサ２０１が実行する情報挿入表示部３１２は、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５からユーザに任意の情報３６２を入力させてその情報３６２をカメラ１０４の投影面における現場６０５及び設計モデル３５７の重畳映像に挿入して表示する。
これにより、映像の利用者は、よりわかり易い情報把握や履歴管理等が可能となる。
これにより、映像の利用者は、よりわかり易い情報把握や履歴管理等が可能となる。
【0076】
プロセッサ２０１が実行する映像記録部３１３は、カメラ１０４の投影面に表示される現場６０５及び設計モデル３５７の重畳映像を、例えば端末装置１０２のＳＳＤ記憶装置２０４（図２）に動画像として記録する。
これにより、作業従事者の教育訓練や、画像の履歴管理や、プレゼンテーションでの映像利用が可能となる。
これにより、作業従事者の教育訓練や、画像の履歴管理や、プレゼンテーションでの映像利用が可能となる。
【0077】
プロセッサ２０１が実行するキャプチャ画像保存部３１４は、カメラ１０４の投影面に表示される現場６０５及び設計モデル３５７の重畳映像を任意のタイミングでキャプチャして得られるキャプチャ画像３６３を、例えば端末装置１０２のＳＳＤ記憶装置２０４（図２）に保存する。
これにより、画像の履歴管理やプレゼンテーションでの画像利用が可能となる。
これにより、画像の履歴管理やプレゼンテーションでの画像利用が可能となる。
【0078】
図９は、設計モデル表示システムの第１の実施形態において、図２のプロセッサ２０１が図３の各機能を実行するための処理を示すフローチャートである。この処理は、図２において、プロセッサ２０１がＲＯＭ２０２に記憶されている設計モデル表示処理プログラムをＲＡＭ２０３に読み出して実行する処理である。
【0079】
まず、プロセッサ２０１は、図３の座標系選択部３０３の機能処理を実行することにより、例えば図１のタッチパネルディスプレイ１０５に、図４に例示されるような１９種類の平面直角座標系の系番号のリストを表示し、ユーザに、そのリストからユーザが設計モデルの表示を行いたい現場に対応する１つの系番号を選択させる（図９のステップＳ９０１）。
【0080】
次に、プロセッサ２０１は、図９のステップＳ９０２からステップＳ９０７の一連の処理を繰り返し実行することにより、ユーザに、１つ以上の設計モデル３５７の作成又は編集を行わせる。この一連の処理は、図３の設計モデル設定部３０６の機能に対応する。
【0081】
上記一連の処理において、まずプロセッサ２０１は、ユーザが例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５から設計モデル３５７の新規作成を指示したか、既存の設計モデル３５７の編集を指示したかを判定する（図９のステップＳ９０２）。
【0082】
ユーザが設計モデル３５７の新規作成を指示したと判定した場合、プロセッサ２０１は、新規の設計モデルデータ３５４をユーザに作成させる（図９のステップＳ９０３）。
前述したように、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が３次元形状である場合には、設計モデルデータ３５４は、設計モデル名、３次元形状モデルデータ、及び座標Ａ、Ｂ、Ｃである。
３次元形状モデルデータは、３次元形状モデルを作成するためのソフトウェアをユーザに別途起動させて作成させ、その結果生成された３次元形状モデルデータを設計モデルデータ３５４に読み込むようにしてよい。
一方、前述したように、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が杭形状である場合には、設計モデルデータ３５４は、設計モデル名、杭長、杭径、傾斜角、打設方向角を含む杭の３次元形状モデルデータと、設計杭中心座標である設計モデル座標３５５である。プロセッサ１０１は、ユーザにディスプレイ１０５からこれらの数値を直接入力させるようにしてよい。
前述したように、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が３次元形状である場合には、設計モデルデータ３５４は、設計モデル名、３次元形状モデルデータ、及び座標Ａ、Ｂ、Ｃである。
３次元形状モデルデータは、３次元形状モデルを作成するためのソフトウェアをユーザに別途起動させて作成させ、その結果生成された３次元形状モデルデータを設計モデルデータ３５４に読み込むようにしてよい。
一方、前述したように、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が杭形状である場合には、設計モデルデータ３５４は、設計モデル名、杭長、杭径、傾斜角、打設方向角を含む杭の３次元形状モデルデータと、設計杭中心座標である設計モデル座標３５５である。プロセッサ１０１は、ユーザにディスプレイ１０５からこれらの数値を直接入力させるようにしてよい。
【0083】
ユーザが既存の設計モデル３５７の編集を指示したと判定した場合、プロセッサ２０１は、例えばＳＳＤ記憶装置２０４（図２）から、設計モデル３５７の一覧を読み出し、ユーザにその中の１つの設計モデル３５７を選択させて編集、更新させる（図９のステップS９０４）。
【0084】
上記一連の処理において、プロセッサ２０１は続いて、作成又は選択した設計モデル３５７において、ユーザが、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５から、設計モデル座標３５５として現在位置座標３５３を反映させることを指示したか否かを判定する（図９のステップＳ９０５）。
【0085】
ユーザが設計モデル座標３５５として現在位置座標３５３を反映させることを指示したと判定した場合には、設計モデル設定部３０６の機能として前述したように、プロセッサ２０１は、設計モデル３５７に対応する対象物６０４が設置されるべき現場６０５における少なくとも３点の位置（対象物６０４が３次元形状の場合）又は杭中心（対象物６０４が杭形状の場合）に、ユーザが図１の設計モデル表示システムのＧＮＳＳ受信機１０１を置いたときに図３の現場座標系現在位置座標算出部３０４が算出する現在位置座標３５３を、設計モデル座標３５５として取得し、設計モデルデータ３５４に反映させる（図９のステップＳ９０６）。
【0086】
ユーザが設計モデル座標３５５として現在位置座標３５３を反映させることを指示しなかったと判定した場合には、プロセッサ２０１はステップＳ９０６の処理はスキップする。
【0087】
その後、プロセッサ２０１は、ユーザが、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５から、設計モデル３５７の追加を指示したか否かを判定する（図９のステップＳ９０７）。
【0088】
ユーザが設計モデル３５７の追加を指示したと判定した場合、プロセッサ２０１は、ステップＳ９０２の処理に戻って、ユーザに新たに設計モデル３５７の作成又は編集を行わせる。
【0089】
ユーザが設計モデル３５７の追加を指示しなかったと判定した場合、プロセッサ２０１は、次のステップＳ９０８とステップＳ９０９の繰返し処理により、図３の基準杭設定部３０７の機能処理を実行する。
【0090】
まず、プロセッサ２０１は、ユーザが例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５から基準杭の追加を指示したか否かを判定する（図９のステップＳ９０８）。
【0091】
ユーザが基準杭の追加を指示したと判定した場合、図３の基準杭設定部３０７の機能の説明において前述したように、プロセッサ２０１は、ユーザが図１の設計モデル表示システムのシステムポール１０３を方向基準ポール６０１（図６参照）を立てる基準杭の位置に立てたときに図３の現場座標系現在位置座標算出部３０４が算出する現在位置座標３５３を、方向基準ポール６０１の基準杭座標３５６として取得し、基準杭座標３５６として反映させる（図９のステップＳ９０９）。
【0092】
その後、プロセッサ２０１はステップＳ９０８の判定処理に戻る。
【0093】
ユーザが基準杭の追加を指示しなかったと判定した場合、図３の設計モデル設定部３０６の機能の説明において前述したように、プロセッサ２０１は、ユーザによる例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５からの指示に従って、例えばＳＳＤ記憶装置２０４に記憶されている１つ以上の設計モデル３５７の一覧中から１つを選択する（図９のステップＳ９１０）。
【0094】
次に、ユーザが、例えばＳＳＤ記憶装置２０４に記憶されている１つ以上の基準杭の一覧中から１つの基準杭を選択して、基準杭座標３５６を確認する（図９のステップＳ９１１）。
【0095】
次に、ユーザが、ステップＳ９１１で選択した基準杭座標３５６に対応する現場６０５の位置に方向基準ポール６０１を立てて水準器（図１の水準器１１２と同様のもの）により水平を取る。そして、ユーザが、設計モデル表示システムのシステムポール１０３
を、設計モデル３５７を重畳表示させたい任意の位置に移動する（以上、図９のステップＳ９１２）。
を、設計モデル３５７を重畳表示させたい任意の位置に移動する（以上、図９のステップＳ９１２）。
【0096】
次に、ユーザが、水準器１１２（図１参照）によりシステムポール１０３の水平を取り、続いて、例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５上の特には図示しない座標記録ボタンを押下する。この結果、プロセッサ２０１が、図３のカメラ座標算出部３１０の機能により随時算出されているカメラ座標３６０を、例えば図２のＲＡＭ２０３に記録する（以上、図９のステップＳ９１３）。
【0097】
更に、プロセッサ２０１は、図３の方向角設定部３０９の機能の説明において前述したように、ユーザが、タッチパネルディスプレイ１０５において、表示されている現場映像３５０中の方向基準ポール６０１が中心線６０２（図６参照）に重なるように、端末装置１０２をシステムポール１０３を中心に回転移動させて方向角３５８を決める（図９のステップＳ９１４）。
【0098】
その後、プロセッサ２０１は、ユーザが例えば端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５から、方向角確定ボタンを押下したか、又は方向角リセットボタンを押下したかを判定する（図９のステップＳ９１５）。
【0099】
ユーザが方向角リセットボタンを押下したと判定した場合、プロセッサ２０１は、ステップＳ９１１の処理に戻って、方向角３５８の設定をやり直す。
【0100】
ユーザが方向角確定ボタンを押下したと判定した場合、プロセッサ２０１は、ステップＳ９１０で選択された設計モデルデータ３５４に基づいて設計モデル３５７を生成し、図３の現場映像撮影部３０１の機能により取得されディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）に表示されている現場映像３５０に、ステップS９１５で確定した方向角３５８と、その時点で図３のカメラ座標算出部３１０の機能により算出されているカメラ座標３６０と、ステップＳ９１０で選択された設計モデルデータ３５４中の設計モデル座標３５５とから算出される現場座標系内の座標に対応する表示位置に、生成した設計モデル３５７を重畳表示させる（図９のステップＳ９１６）。
【0101】
【0102】
【0103】
第２の実施形態では、現場６０５でトータルステーション装置が既に測量装置として導入されて利用されている場合に、設計モデル表示システムのシステムポール１０３の上端に、既存のトータルステーション装置からの光波を受光するためのプリズム装置１００１が設置される。
そして、システムポール１０３が現場６０５で設置されたときに、現場座標系での座標が既知のトータルステーション装置からプリズム装置１００１の位置を測量することにより、プリズム装置１００１の現場座標系での座標を現在位置座標３５３として測量することができる。
第２の実施形態では、設計モデル表示システム自体には、測量装置のような大型かつ重い機器を備える必要はなく、プリズム装置１００１を端末装置１０２と一体に備えるだけなので、小型かつ軽量という、第１の実施形態と同様の効果を備える。
そして、システムポール１０３が現場６０５で設置されたときに、現場座標系での座標が既知のトータルステーション装置からプリズム装置１００１の位置を測量することにより、プリズム装置１００１の現場座標系での座標を現在位置座標３５３として測量することができる。
第２の実施形態では、設計モデル表示システム自体には、測量装置のような大型かつ重い機器を備える必要はなく、プリズム装置１００１を端末装置１０２と一体に備えるだけなので、小型かつ軽量という、第１の実施形態と同様の効果を備える。
【0104】
図１１は、本発明による設計モデル表示システムの第２の実施形態の機能ブロック図である。第１の実施形態における図３の場合と同様に、図１１に示される３０１、３０５から３１５、及び１１０１の各ブロックで示される各機能は、図２のプロセッサ２０１がＲＯＭ２０２に記憶されている設計モデル表示処理プログラムをＲＡＭ２０３に読み出すことにより実行する処理である。
第２の実施形態において、図１１の各機能ブロックを実行するハードウェア構成は、第１の実施形態における図２のハードウェア構成と同じである。
第２の実施形態において、図１１の各機能ブロックを実行するハードウェア構成は、第１の実施形態における図２のハードウェア構成と同じである。
【0105】
第２の実施形態における図１１の機能ブロックが、第１の実施形態における図３の機能ブロックと異なる点は、第１の実施形態の図２において、ＧＮＳＳ受信機１０１からのＧＮＳＳデータ３５１を受信して処理するために具備されたＧＮＳＳデータ受信部３０２、座標系選択部３０３、及び現場座標系現在位置座標算出部３０４が、第２の実施形態の図１１において、現場座標系現在位置座標算出部１１０１に置き換えられた点である。
【0106】
第２の実施形態において、図２のプロセッサ２０１が実行する図１１の現場座標系現在位置座標算出部１１０１は、トータルステーション装置が測量したプリズム装置１００１までの距離及び角度に基づいてトータルステーション装置によって算出された現場座標系におけるプリズム装置１００１の座標を、現在位置座標３５３として設定する。
トータルステーション装置が例えば近距離無線通信機能を備えている場合には、現場座標系現在位置座標算出部１１０１は、図２の近距離無線通信インタフェース２０７を介して、トータルステーション装置から直接、プリズム装置１００１の座標を受信することができる。
或いは、トータルステーション装置で測量されたプリズム装置１００１の座標を、ユーザが例えば図１０端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に表示された登録フォームから登録するようにしてもよい。
トータルステーション装置が例えば近距離無線通信機能を備えている場合には、現場座標系現在位置座標算出部１１０１は、図２の近距離無線通信インタフェース２０７を介して、トータルステーション装置から直接、プリズム装置１００１の座標を受信することができる。
或いは、トータルステーション装置で測量されたプリズム装置１００１の座標を、ユーザが例えば図１０端末装置１０２のタッチパネルディスプレイ１０５に表示された登録フォームから登録するようにしてもよい。
【0107】
設計モデル表示システムの第２の実施形態において、図２のプロセッサ２０１が図１１の各機能を実行するための処理を示すフローチャートは、第１の実施形態における図９のフローチャートにおいて、ステップＳ９０１の系番号の選択処理を削除したものと同じとすることができる。第２の実施形態においては、ＧＮＳＳ受信機１０１は使用しないので、ステップＳ９０１の処理は不要となる。その他の処理は、第１の実施形態の場合と同様である。
【0108】
以上のように、設計モデル表示システムの第２の実施形態では、小型、軽量という特徴を失わずに、既存のトータルステーション装置を活用して、第１の実施形態の場合と同様の効果を発揮することができる。
【0109】
第１又は第２の実施形態において、ＧＮＳＳ受信機１０１又はプリズム装置１００１は、端末装置１０２とは上部システムポール１０３ａ及び下部システムポール１０３ｂによって一体ではるが個別に設置されたが、例えば、ＧＮＳＳ受信機１０１又はプリズム装置１４０１が金具又はコネクタ等により端末装置１０２と直接固定的に接続されることにより、又はＧＮＳＳ受信機１０１が端末装置１０２に内蔵されることにより、一体として固定的に設置されてもよい。
この場合には、ＧＮＳＳ受信機１０１とカメラ１０４の位置関係は固定にできるため、図３のカメラ座標オフセット設定部３０５は不要となる。
この場合には、ＧＮＳＳ受信機１０１とカメラ１０４の位置関係は固定にできるため、図３のカメラ座標オフセット設定部３０５は不要となる。
【0110】
上述の実施形態において、併行して施工する対象物６０４を複数とし、設計モデル重畳表示部３１１の機能は、これら複数の対象物６０４に夫々対応する複数の設計モデル３５７を、ディスプレイ１０５（カメラ１０４の投影面）上で現場映像３５０に重畳させて表示するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0111】
１０１ ＧＮＳＳセンサ
１０２ 端末装置
１０３ システムポール
１０４ カメラ
１０５ ディスプレイ
１０６ａ、１０６ｂ 留め具
１０７ａ１０７ｂ クランプ
１０８ システムポール伸縮ノブ
１０９ａ、１０９ｂ 正立脚
１１０ システムポール石突き
１１１ａ、１１１ｂ 正立脚石突き
１１２ 水準器
２０１ プロセッサ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ ＳＳＤ記憶装置
２０５ タッチパネルディスプレイインタフェース
２０６ カメラインタフェース
２０７ 近距離無線通信インタフェース
２０８ モバイル通信インタフェース
２０９ システムバス
３０１ 現場映像撮影部
３０２ ＧＮＳＳデータ受信部
３０３ 座標系選択部
３０４、１１０１ 現場座標系現在位置座標算出部
３０５ カメラ座標オフセット設定部
３０６ 設計モデル設定部
３０７ 基準杭設定部
３０８ 設計モデル選択部
３０９ 方向角設定部
３１０ カメラ座標算出部
３１１ 設計モデル重畳表示部
３１２ 情報挿入表示部
３１３ 映像記録部
３１４ キャプチャ画像保存部
３１５ 映像遠隔送信部
３１６ 高さ補正部
３５０ 現場映像
３５１ ＧＮＳＳデータ
３５２ 平面直角座標系
３５３ 現在位置座標
３５４ 設計モデルデータ
３５５ 設計モデル座標
３５６ 基準杭座標
３５７ 設計モデル
３５８ 方向角
３５９ カメラ座標オフセット
３６０ カメラ座標
３６１ 現場映像・設計モデル重畳映像データ
３６２ 情報
３６３ キャプチャ画像
６０１ 方向基準ポール
６０２ 中心線
６０３ 方向角確定ボタン
６０４ 対象物
６０５ 現場
８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、８０１ｄ 杭の本体の設計線
８０２ａ、８０２ｂ 延長の設計線
８０３ａ、８０３ｂ、８０３ｃ、８０３ｄ、８０５ａ、８０５ｂ 補助線
８０４ 杭の設計打止め高さ
１００１ プリズム装置
１０２ 端末装置
１０３ システムポール
１０４ カメラ
１０５ ディスプレイ
１０６ａ、１０６ｂ 留め具
１０７ａ１０７ｂ クランプ
１０８ システムポール伸縮ノブ
１０９ａ、１０９ｂ 正立脚
１１０ システムポール石突き
１１１ａ、１１１ｂ 正立脚石突き
１１２ 水準器
２０１ プロセッサ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ ＳＳＤ記憶装置
２０５ タッチパネルディスプレイインタフェース
２０６ カメラインタフェース
２０７ 近距離無線通信インタフェース
２０８ モバイル通信インタフェース
２０９ システムバス
３０１ 現場映像撮影部
３０２ ＧＮＳＳデータ受信部
３０３ 座標系選択部
３０４、１１０１ 現場座標系現在位置座標算出部
３０５ カメラ座標オフセット設定部
３０６ 設計モデル設定部
３０７ 基準杭設定部
３０８ 設計モデル選択部
３０９ 方向角設定部
３１０ カメラ座標算出部
３１１ 設計モデル重畳表示部
３１２ 情報挿入表示部
３１３ 映像記録部
３１４ キャプチャ画像保存部
３１５ 映像遠隔送信部
３１６ 高さ補正部
３５０ 現場映像
３５１ ＧＮＳＳデータ
３５２ 平面直角座標系
３５３ 現在位置座標
３５４ 設計モデルデータ
３５５ 設計モデル座標
３５６ 基準杭座標
３５７ 設計モデル
３５８ 方向角
３５９ カメラ座標オフセット
３６０ カメラ座標
３６１ 現場映像・設計モデル重畳映像データ
３６２ 情報
３６３ キャプチャ画像
６０１ 方向基準ポール
６０２ 中心線
６０３ 方向角確定ボタン
６０４ 対象物
６０５ 現場
８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、８０１ｄ 杭の本体の設計線
８０２ａ、８０２ｂ 延長の設計線
８０３ａ、８０３ｂ、８０３ｃ、８０３ｄ、８０５ａ、８０５ｂ 補助線
８０４ 杭の設計打止め高さ
１００１ プリズム装置
【要約】
【課題】建設、工事等の現場における対象物の施工を支援する技術に関し、小型・軽量かつ低コストで取り回しが容易で、重畳表示する３次元画像の設計モデルを簡易な３次元画像作成ソフトウェアで用意に生成でき、自身の設置座標や設計モデル座標を容易に設定可能とする。
【解決手段】ＧＮＳＳ受信機１０１又はプリズム装置を含む現在位置座標を取得する現在位置座標取得手段と、少なくともカメラ、プロセッサ、及びディスプレイを内蔵する端末装置１０２とをシステムポール１０３により互いに一体になるように備える。端末装置１０２のプロセッサは、設定された方向角でカメラにより現場を撮影しながら、現場で施工される対象物に対応し、現場座標系での位置を示す設計モデル座標を含む設計モデルデータにより描画される設計モデルを、方向角と設計モデル座標とカメラ座標とに基づいてカメラの投影面上で現場の映像に重畳させ、ディスプレイに表示する。
【選択図】図１
【解決手段】ＧＮＳＳ受信機１０１又はプリズム装置を含む現在位置座標を取得する現在位置座標取得手段と、少なくともカメラ、プロセッサ、及びディスプレイを内蔵する端末装置１０２とをシステムポール１０３により互いに一体になるように備える。端末装置１０２のプロセッサは、設定された方向角でカメラにより現場を撮影しながら、現場で施工される対象物に対応し、現場座標系での位置を示す設計モデル座標を含む設計モデルデータにより描画される設計モデルを、方向角と設計モデル座標とカメラ座標とに基づいてカメラの投影面上で現場の映像に重畳させ、ディスプレイに表示する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】