(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャンされた大規模計測データに基づき、画像ツールを備えるコンピュータがリバースモデルを作成するリバースモデル作成方法であって、
地面、堆積物、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含む計測対象のスキャンデータである３次元の点群データを、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、ポリゴン形式のポリゴンデータに変換するポリゴン変換ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータのポリゴン面上に複数の点データを、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する点データ付加ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータを削除するポリゴンデータ削除ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記点データを通る線データを格子状に付加する線データ付加ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、すべての前記線データを通る曲面データを作成する曲面データ作成ステップと、
を含むことを特徴とするリバースモデル作成方法。
【請求項２】
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータに基づいてモデリングするモデリングステップをさらに含み、
前記点データ付加ステップでは、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータのうち作業者が選択した作業対象面に対して前記点データを付加し、
前記モデリングステップでは、前記ポリゴンデータのうち前記作業対象面以外の部位に対して前記ポリゴンデータのみに基づいてモデリングし、前記作業対象面の前記曲面データと前記作業対象面以外のモデリングデータとを組み合わせる請求項１に記載のリバースモデル作成方法。
【請求項３】
スキャンされた大規模計測データに基づきリバースモデルを作成するリバースモデル作成装置であって、
地面、堆積物、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含む計測対象のスキャンデータである３次元の点群データを、ポリゴン形式のポリゴンデータに変換するポリゴン変換部と、
前記ポリゴンデータのポリゴン面上に複数の点データを、予め設定された間隔条件に基づいて、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する点データ付加部と、
前記ポリゴンデータを削除するポリゴンデータ削除部と、
前記点データを通る線データを格子状に付加する線データ付加部と、
すべての前記線データを通る曲面データを作成する曲面データ作成部と、
を備えることを特徴とするリバースモデル作成装置。
【請求項４】
前記点データ付加部は、前記ポリゴンデータのうち作業者が選択した作業対象面に対して前記点データを付加する請求項３に記載のリバースモデル作成装置。
【請求項５】
スキャンされた大規模計測データに基づき、画像ツールを備えるコンピュータがリバースモデルを作成するリバースモデル作成方法であって、
作業対象面を有する建物のスキャンデータである３次元の点群データを、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、ポリゴン形式のポリゴンデータに変換するポリゴン変換ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータのうち前記作業対象面に対応するポリゴン面上に複数の点データを、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する点データ付加ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータのうち前記作業対象面以外の部位に対して簡易リバースモデルを作成する簡易リバースモデル作成ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータを削除するポリゴンデータ削除ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記点データを通る線データを格子状に付加する線データ付加ステップと、
作業者の操作に応じて前記コンピュータが、すべての前記線データを通る曲面データを作成する曲面データ作成ステップと、
前記簡易リバースモデルと前記曲面データからリバースモデルを作成するリバースモデル作成ステップと、
を含むことを特徴とするリバースモデル作成方法。
【請求項６】
前記計測対象は、路面と、前記路面上の建物及び前記路面上の車両の少なくとも一方と、を含み、
前記作業対象面は、前記路面である請求項２に記載のリバースモデル作成方法。
【請求項７】
前記作業対象面は、前記建物の壁面であり、
前記壁面は、部材の取り付け対象となる面である請求項２又は５に記載のリバースモデル作成方法。
【請求項８】
設置面の簡易モデルを作成する設置面モデル作成ステップと、
前記曲面データ作成ステップで作成された曲面データと前記設置面の簡易モデルに基づいて、前記堆積物の体積を求める体積算出ステップと、
を備える請求項１又は２に記載のリバースモデル作成方法。
【請求項９】
前記リバースモデルは、ソリッドデータとサーフェスデータで構成されている請求項２、５、６、７、又は８に記載のリバースモデル作成方法。
【請求項１０】
コンピュータに、請求項１、２、５、６、７、８、又は９に記載の方法の各ステップを実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大規模スキャンデータに対するモデリングにおけるリバースモデル作成方法及びリバースモデル作成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、工場内外のレイアウト等において、大規模なスキャンデータである３次元の点群データから、モデリングを実行することが行われている。具体的には、点群データをポリゴンデータに変換し、そこから例えばソリッドリバースモデルやサーフェスリバースモデルを作成する。小物など小規模なスキャンデータに対し、作業者は、ポリゴンデータから面を作成していく。ポリゴンデータから曲面データを作成する方法としては、例えば特開２００６−０８５３３３号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８５３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のポリゴンデータからのリバースモデルでは、建物を建てる路面又は実機を配置する工場内の設置面等において、角のある段差ができてしまい滑らかな面が作成できなかった。また、建物や路面を計測対象とすると、計測点が１億点以上の点群データである大規模データとなるため、画面上の手作業によって、実際の地面の傾きや凹凸を滑らかな面としてモデリングすることは事実上不可能であった。また、データを軽くしてのモデリングであれば、ナーブス面を用いて地面等をモデリングすることが考えられるが、ポリゴン面に沿った曲面が描かれず、曲面のモデリング精度の面で課題がある。
【０００５】
面の傾きや曲面形状を考慮して実機、部材、車両、又は建物の配置を検討するために、大規模データにおける地面や壁面に対し滑らかな曲面形状を再現するということは、これまでに着目されていない新たな課題及び着眼点である。また、大規模データに対するモデリングについて、作業時間が膨大となり、事実上不可能であった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、地面、建物外観、又は建物内観を含む大規模なスキャンデータから、データを軽くしつつ、短時間で且つ精度の良い曲面データを作成するリバースモデル作成方法及びリバースモデル作成装置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】
上記目的を達成するため、本発明の様相１に係るリバースモデル作成方法は、スキャンされた大規模計測データに基づき、画像ツールを備えるコンピュータがリバースモデルを作成するリバースモデル作成方法であって、地面、堆積物、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含む計測対象のスキャンデータである３次元の点群データを、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、ポリゴン形式のポリゴンデータに変換するポリゴン変換ステップと、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータのポリゴン面上に複数の点データを、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する点データ付加ステップと、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータを削除するポリゴンデータ削除ステップと、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記点データを通る線データを格子状に付加する線データ付加ステップと、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、すべての前記線データを通る曲面データを作成する曲面データ作成ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の様相２に係るリバースモデル作成方法は、上記様相１において、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータに基づいてモデリングするモデリングステップをさらに含み、前記点データ付加ステップでは、作業者の操作に応じて前記コンピュータが、前記ポリゴンデータのうち作業者が選択した作業対象面に対して前記点データを付加し、前記モデリングステップでは、前記ポリゴンデータのうち前記作業対象面以外の部位に対して前記ポリゴンデータのみに基づいてモデリングし、前記作業対象面の前記曲面データと前記作業対象面以外のモデリングデータとを組み合わせる。
【０００９】
本発明の様相３に係るリバースモデル作成装置は、スキャンされた大規模計測データに基づきリバースモデルを作成するリバースモデル作成装置であって、地面、堆積物、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含む計測対象のスキャンデータである３次元の点群データを、ポリゴン形式のポリゴンデータに変換するポリゴン変換部と、前記ポリゴンデータのポリゴン面上に複数の点データを、予め設定された間隔条件に基づいて、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する点データ付加部と、前記ポリゴンデータを削除するポリゴンデータ削除部と、前記点データを通る線データを格子状に付加する線データ付加部と、すべての前記線データを通る曲面データを作成する曲面データ作成部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の様相４に係るリバースモデル作成装置は、上記様相３において、前記点データ付加部が、前記ポリゴンデータのうち作業者が選択した作業対象面に対して前記点データを付加する。
【発明の効果】
【００１１】
上記様相１に係るリバースモデル作成方法によれば、ポリゴン面上に付加された格子状を形成する点データに基づいて曲面を形成するため、ポリゴンデータから直接ラインを抽出することによる段差の発生を抑制し、滑らかな曲面データを作成することができる。さらに、ポリゴン上の点データに沿った曲面であるため曲面の再現精度が高い。つまり、大規模データのある面（地面、壁面、堆積物等）における傾斜や凹凸を精度の良い曲面でモデリングすることができる。また、ポリゴンデータの凹凸に関係なく縦横に等間隔に、点データをポリゴン面上に付加しているため、大規模データにおいて計測対象を容易に短時間で精度良くモデリングすることができる。また、ポリゴンデータは削除されるので、データ量は小さくなり、軽くなる。本発明によれば、面の傾きや曲面形状を考慮して実機、部材、車両、又は建物の配置を検討するために、大規模データにおける地面や壁面に対し精度の良い滑らかな曲面形状を広範囲で再現するという新たな課題を解決することができる。
【００１２】
上記様相２に係るリバースモデル作成方法によれば、モデリングにおける面形状の重要度に応じて、ひとつのポリゴンデータのうち重要な一部分のみを精度良くモデリングすることができる。本方法によれば、同一ポリゴンデータ内において、例えば設備の設置面部分や、建物外壁の各種配管部分等、面形状が重要な部位と、比較的重要でない部位とに対応してモデリングすることができる。大規模データにおいて、すべてを精度良くモデリングせず、且つ重要な部分のみ点データから容易に高精度なモデリングができるため、モデリングの精度と容易性を両立させることができる。
【００１３】
上記様相３に係るリバースモデル作成装置によれば、作業者が、予め点データの間隔条件を設定することで自動的に滑らかな曲面データを作成することができる。さらに、上記様相４に係るリバースモデル作成装置によれば、作業者が作業対象面を選択することで、自動的に作業対象面のみを滑らかな曲面とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態におけるコンピュータを示す概念図である。
【図２】第一実施形態のリバースモデル作成方法の流れを示すフローチャートである。
【図３】第一実施形態におけるポリゴンデータを示す模式図である。
【図４】第一実施形態におけるポリゴンデータ及び点データを示す模式図である。
【図５】第一実施形態における一方向から見たポリゴンデータ及び点データを示す模式図である。
【図６】第一実施形態における点データを示す模式図である。
【図７】第一実施形態における点データ及び線データを示す模式図である。
【図８】第一実施形態における線データ及び曲面データを示す模式図である。
【図９】第一実施形態における曲面データを示す模式図である。
【図１０】第二実施形態のリバースモデル作成方法の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第二実施形態における線データ、曲面データ、及び簡易リバースモデルを示す模式図である。
【図１２】第二実施形態における曲面データ及び簡易リバースモデルを示す模式図である。
【図１３】第三実施形態のリバースモデル作成方法の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第三実施形態におけるリバースモデルを示す模式図である。
【図１５】第三実施形態における部材取り付け後のリバースモデルを示す模式図である。
【図１６】第四実施形態のリバースモデル作成装置の構成を示す構成図である。
【図１７】本実施形態のリバースモデルの効果を説明するための模式図である。
【図１８】本実施形態のリバースモデルの効果を説明するための模式図である。
【図１９】本実施形態とナーブス面を説明するための説明図である。
【図２０】本実施形態の応用例（砂山）を説明するための模式図である。
【図２１】本実施形態の応用例（砂山）を説明するための模式図である。
【図２２】本実施形態の変形態様におけるリバースモデル作成方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
本実施形態のリバースモデル作成方法は、画像ツール（画像ソフト）がインストールされたコンピュータ１が、作業者の操作に応じて実行するものである。コンピュータ１は、図１に示すように、ＣＰＵやメモリ等が内蔵された本体１１と、ディスプレイ等の表示部１２と、キーボードやマウスである操作手段１３と、を備えている。本体１１の記憶部（メモリ）には、画像ツールが記憶されている。
【００１７】
計測対象は、地面、堆積物、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含むものである。地面は、例えば、建物や機械等の設置面（路面等）、又は建物内部での機械等の設置面（床面）である。計測は、レーザースキャン装置等の大型スキャン装置を用いて行われる。計測データは、大規模な３次元の点群データ（計測点１億点以上の点群データ）である。計測された点群データは、本体１１の記憶部、あるいは本体１１に読み取り可能に接続された外部記憶装置に記憶される。
【００１８】
＜第一実施形態＞
第一実施形態における計測対象は、地面（ここでは路面）を含むものである。したがって、コンピュータ１が読み込んでいるのは、路面を含む計測対象の点群データである。なお、本実施形態の計測対象には、路面と路面上の建物が含まれているが、路面部分のデータを用いて曲面データを作成する。
【００１９】
第一実施形態のリバースモデル作成方法は、図２に示すように、ポリゴン変換ステップＳ１０１と、点データ付加ステップＳ１０２と、ポリゴンデータ削除ステップＳ１０３と、線データ付加ステップＳ１０４と、曲面データ作成ステップＳ１０５と、を含んでいる。
【００２０】
ポリゴン変換ステップＳ１０１では、図３に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、計測対象を計測した３次元の点群データをポリゴンデータに変換する。
【００２１】
点データ付加ステップＳ１０２では、図４及び図５に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、ポリゴン面上に点データを縦横等間隔に付加する。具体的に、点データは、図５に示すように、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加される。本実施形態では、画像ソフトを利用し、予め点間隔を設定しておくことで格子状の交点上に点データをポリゴン面上に付加することができる。なお、点データの付加は、一方向で画面を固定して、一定ピッチでカーソルを移動させながら点データをポリゴン面上に付加していくこともできる。
【００２２】
ポリゴンデータ削除ステップＳ１０３では、図６に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、点データが付加されたデータからポリゴンデータを削除し、点データのみを残したデータを作成する。
【００２３】
線データ付加ステップＳ１０４では、図７に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、点データを通る複数の線データを格子状となるように作成する。線データは、ポリゴン面上に付加された点データ同士をつなぐ線であり、一方向から見た場合（図５参照）には縦横に延びる直線であり、他の方向から３次元で見るとポリゴン面の凹凸に応じた曲線、すなわち計測対象の凹凸や傾斜に応じた曲線となる。線データ付加ステップＳ１０４では、線データが付加された後、点データが削除される（削除ステップ）。
【００２４】
曲面データ作成ステップＳ１０５では、図８に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、すべての線データを通る曲面データを作成する。曲面データ作成後、図９に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、線データ（及び点データ）を削除し、曲面データのみのデータを作成する（削除ステップ）。なお、点データ及び線データは、曲面データ作成ステップＳ１０５以後に削除されれば良い。
【００２５】
第一実施形態によれば、大規模なポリゴンデータから直接モデリングすることによる屈曲した段差発生を抑制し、大規模データにおける傾斜や凹凸を滑らかにモデリングすることができる。本発明では、線データで形成される格子状の升目形状が一方向から見てすべて正方形となっているため、ポリゴン面への点データの付加が容易であるとともに、一定間隔での点データ付加により高精度なモデリングを実現することが可能となる。
【００２６】
また、今回の計測対象（地面）と同じ条件で計測された、当該地面上に建っている建物の点群データに基づいてソリッドリバースモデルを、曲面データ作成ステップＳ１０５より後に、曲面データと組み合わせることができる。大規模スキャンデータからのリバースモデルにおいて、路面等の曲面データのみを高精度にすることで、リバースモデルの工事設計等への利用価値は格段に大きくなる。
【００２７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態では、第一実施形態同様の地面と建物とを含む計測対象のスキャンデータを元にモデリングを実施する。
【００２８】
第二実施形態のリバースモデル作成方法は、図１０に示すように、ポリゴン変換ステップＳ２０１と、第一モデリングステップＳ２０２と、点データ付加ステップＳ２０３と、ポリゴンデータ削除ステップＳ２０４と、線データ付加ステップＳ２０５と、曲面データ作成ステップＳ２０６と、第二モデリングステップＳ２０７と、を含んでいる。
【００２９】
ポリゴン変換ステップＳ２０１は、第一実施形態と同様である。第一モデリングステップＳ２０２は、モデリング対象のうち作業者が選択した面（作業対象面）以外の部位について、ポリゴンデータを用いた一般的なモデリングによりリバースモデル（例えばサーフェスリバースモデルやソリッドリバースモデル）を作成する工程である。一般的なモデリングとは、例えばポリゴンデータに基づいて平面を手作業で作成するモデリングである。第一モデリングステップＳ２０２では、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、ポリゴンデータに基づいてモデリングする。第二実施形態では、平面により簡易的に作成したリバースモデルを採用しており、それを簡易リバースモデルと称する。コンピュータ１は、モデリング終了後、作業者の操作に応じてポリゴンデータを削除する。面の抽出は、リバースモデルで一般に行われている技術である。
【００３０】
点データ付加ステップＳ２０３では、ポリゴンデータのうち作業対象面に対応するポリゴンに対して、第一実施形態同様、作業者の操作に応じてコンピュータ１が点データを付加する（図４参照）。本実施形態では、地面の一部にのみ点データを付加している。ここで用いるポリゴンデータは、ポリゴン変換ステップＳ２０１で変換したポリゴンデータをコピーしたデータであるが、第一モデリングステップＳ２０２でモデリングしたデータを直接用いても良い。
【００３１】
ポリゴンデータ削除ステップＳ２０４は、第一実施形態同様、点データが付加されたポリゴンデータからポリゴンデータを削除して点データのみとする工程である。線データ作成ステップＳ２０５及び曲面データ作成ステップＳ２０６は、第一実施形態と同様の工程である。
【００３２】
第二モデリングステップＳ２０７では、図１１及び図１２に示すように、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、第一モデリングステップＳ２０２でモデリングされたリバースモデルと、曲面データ作成ステップＳ２０６で作成された作業対象面の曲面データとを組み合わせる。コンピュータ１は、２つのデータの座標を一致させて１つのデータとする。なお、図１１は、線データを残したまま第二モデリングステップＳ２０７を行ったものを表している。
【００３３】
第二実施形態によれば、作業者は、大規模データにおいて、計測対象のうち面形状が重要となる部位を作業対象面（ここでは路面）として選択でき、作業対象面のみを容易に且つ滑らかな曲面でモデリングすることができる。本実施形態によれば、曲面精度が求められる面と輪郭がある程度把握できれば足りる面との二面を含む大型の計測対象に対して、当該二面を両立させたデータを容易に作成することができる（図１１及び図１２参照）。これにより、作成されたリバースモデルは、重要な曲面が滑らかに表示され、設計において路面の傾きによる影響などを考慮でき、例えば工場建設の設計等に大きな効果が発揮される。これは、面に角のある凹凸が生じる従来のポリゴンデータからのリバースモデルでは発揮されない効果である。なお、作業対象面の曲面データ作成と作業対象面以外のモデリングの順序は、いずれが先であっても良い。
【００３４】
＜第三実施形態＞
第三実施形態では、建物を計測対象とする。本実施形態では、建物の配管設置工事を行うに当たり、配管を設置する面を作業対象面としてリバースモデルを作成する。作業対象面は、工事の作業対象となる面部分であって、配管等の部材を設置（取り付け）する部材設置面ともいえる。
【００３５】
第三実施形態のリバースモデル作成方法は、図１３に示すように、ポリゴン変換ステップＳ３０１と、点データ付加ステップＳ３０２と、簡易リバースモデル作成ステップＳ３０３と、ポリゴンデータ削除ステップＳ３０４と、線データ付加ステップＳ３０５と、曲面データ作成ステップＳ３０６と、リバースモデル作成ステップＳ３０７と、を含んでいる。
【００３６】
ポリゴン変換ステップＳ３０１は、第一実施形態と同様である。点データ付加ステップＳ３０２は、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、ポリゴンデータのうち作業対象面に対応するポリゴン面上に複数の点データを、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する工程である。作業対象面は、作業者の選択により決定される面であり、本実施形態では部材の取り付け対象となる建物の壁面である。
【００３７】
簡易リバースモデル作成ステップＳ３０３は、作業者の操作に応じてコンピュータ１が、ポリゴンデータのうち作業対象面以外の部位に対して平面を用いて簡易リバースモデルを作成する工程である。コンピュータ１は、作業者の操作に応じて、平面をポリゴンデータに基づいて作成する。コンピュータ１は、作業者の操作に応じて、簡易リバースモデル（サーフェスリバースモデル）を作成する。なお、簡易リバースモデルは、ソリッドリバースモデルやその他のリバースモデルでも良い。
【００３８】
ポリゴンデータ削除ステップＳ３０４は、コンピュータ１が作業者の操作に応じて、ポリゴンデータ上に点データ（作業対象面）及び簡易リバースモデル（作業対象面以外の部位）が作成されたデータからポリゴンデータを削除する工程である。削除後のデータは、点データと簡易リバースモデルのみで構成されている。
【００３９】
線データ付加ステップＳ３０５は、第一実施形態同様、作業対象面の点データに基づいて線データを作成する工程である。曲面データ作成ステップＳ３０６は、第一実施形態同様の工程である。リバースモデル作成ステップＳ３０７は、コンピュータ１が作業者の操作に応じて、簡易リバースモデルと曲面データからリバースモデルを作成する工程である。
【００４０】
本実施形態では、１つのポリゴンデータ上で、簡易リバースモデルと曲面データとを作成しているため、座標を合わせることなく、曲面データ作成ステップＳ３０６が完了した時点でリバースモデル作成ステップＳ３０７も完了する。つまり、より容易且つ精度良くリバースモデルを作成することができる。
【００４１】
簡易リバースモデル作成ステップＳ３０３では、点データを付加したポリゴンデータとは別に、予めコピーした点データ付加前のポリゴンデータに基づいて簡易リバースモデルを作成しても良い。この場合、ポリゴンデータ削除ステップＳ３０４を、点データ付加後のデータ及び簡易リバースモデル作成後（作成中）のデータに対して実行する。最終的なリバースモデルにおいて、ポリゴンデータが削除されていれば良く、ポリゴンデータの削除の順序は変更可能である。
【００４２】
第三実施形態によれば、図１４及び図１５に示すように、建物の工事の対象となる面（作業対象面）のみを滑らかな曲面としてモデリングすることができ、且つ作業対象面以外の部位は、簡易なモデリングとすることができるため、滑らかな面を有するリバースモデルを容易に作成可能となる。部材（ここでは配管）の取付工事では、事前に、当該取付面の傾斜、曲がり具合、歪み、及び寸法等を正確に知る必要があると同時に、作業対象面以外の部位と配管との位置関係を知る必要がある。本実施形態では、点データを使った精度の良い滑らかな面と簡易モデリングを組み合わせることで、上記要求を容易に実現することができる。図１５は、取り付け部材（配管）のリバースモデルを曲面データに合わせた、取り付け後のリバースモデルを表している。このように、第三実施形態によれば、工事対象となる作業対象面の曲面と、当該作業対象面と他の部位との位置関係とを容易に把握することができ、取付工事設計に極めて有効となる。
【００４３】
＜第四実施形態＞
第四実施形態のリバースモデル作成装置は、モデリングプログラム及び画像ソフトがインストールされたコンピュータ１で構成されている。コンピュータ１は、モデリングプログラム及び画像ソフトによって機能を発揮する複数の手段を備えているといえる。すなわち、リバースモデル作成装置（コンピュータ１）は、図１及び図１６に示すように、ポリゴン変換部９１と、点データ付加部９２と、ポリゴンデータ削除部９３と、線データ付加部９４と、曲面データ作成部９５と、を備えている。
【００４４】
ポリゴン変換部９１は、コンピュータ１に記憶された又はコンピュータ１に接続された外部メモリ等に記憶された３次元の点群データをポリゴンデータに変換する。点群データは、地面、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含む計測対象のスキャンデータである。
【００４５】
点データ付加部９２は、ポリゴン変換部９１で変換したポリゴンデータのポリゴン面上に複数の点データを、予め設定された間隔条件に基づいて、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する。間隔条件は、予めコンピュータ１に設定された、点と点との間隔（離間距離）である。当該間隔を小さくすることで曲面データの精度が向上する。点データ付加部９２は、予め設定された一方向を基準として、当該一方向から見て格子状となるように点データを付加する。
【００４６】
また、本実施形態の点データ付加部９２は、作業者が点群データ上又はポリゴンデータ上で指定した領域（作業対象面）に対してのみ点データを付加する。指定領域である作業対象面は、点群データ時に作業者が指定した領域か、あるいは点データ付加部９２が表示部１２に表示したポリゴンデータ上で作業者が指定した領域である。本実施形態では、点データ付加部９２は、ポリゴンデータ作成後、表示部１２にポリゴンデータを表示し、作業者に指定操作を促す。点データ付加部９２は、領域指定があった場合、指定された領域に対してのみ点データを付加し、領域指定がなかった場合、変換したポリゴンデータに対してそのまま点データを付加する。
【００４７】
ポリゴンデータ削除部９３は、点データが付加されたポリゴンデータからポリゴンデータを削除して点データのみのデータを作成する。線データ付加部９４は、点データ付加部９２が付加した点データを有するデータ上において、点データを通る線データを格子状に付加する。線データ付加部９４は、線データを付加後に点データを削除する。曲面データ作成部９５は、線データが付加されたデータ上で、すべての線データを通る曲面データを作成する。曲面データ作成部９５は、曲面データ作成後に線データを削除する。点データ及び線データは、曲面データが作成された後に、曲面データ作成部９５により削除されても良い。
【００４８】
本実施形態のリバースモデル作成装置によれば、上記実施形態同様の効果が発揮される。さらに本実施形態によれば、作業者が、間隔条件を設定し、領域の指定の有無を決定することで、３次元の点群データから自動的に精度の良い曲面データを作成することができる。
【００４９】
なお、ポリゴンデータ削除部９３は、点データ付加後であれば、どのタイミングで作動しても良い。具体的にポリゴンデータ削除部９３は、線データ付加部９４が線データを付加した後にポリゴンデータを削除しても良く、あるいは曲面データ作成部９５が曲面データを作成した後にポリゴンデータを削除しても良く、削除のタイミングは設定可能である。
【００５０】
建物のうち例えば工場のレイアウトでは、機械の設置や車両（例えばトラック）の停車位置などにおける地面の少しの傾斜が重要になる場合がある。地面の傾斜により、例えばトラックの積荷のずれ落ちや積み下ろし作業時の落下が生じるおそれも考えられる。また、傾斜した地面（床面等）に機械を設置することで、機械の動作精度や作業者の作業のしやすさなどに影響が出る可能性がある。第一〜第四実施形態によれば、これら重要な面のレイアウトを角のない滑らかな曲面で表現でき、さらには他の部位（建物や機械等）との位置関係を知ることができるため、上記傾斜による影響を設計時に考慮することができる。
【００５１】
また、第一〜第四実施形態によれば、図１７に示すように、例えば低床トレーラの工場への進入経路や停車位置において、進入経路上に障害物があるか否か、あるいは路面と車体との隙間を容易に確認することができる。当該隙間の小さい場所がある場合、進入経路、停車位置、又は路面改良の検討が必要となる。また、第一〜第四実施形態によれば、図１８に示すように、例えばラフタークレーンの設置位置の検討やその姿勢の確認も可能となる。これらの場合、路面については曲面データを作成し、建物、車両（トレーラ等）、又は機器（クレーン等）等の他の部位については、例えば簡易リバースモデルを用いれば良い。
【００５２】
また、配管や換気扇など、建物の壁面への取り付け工事の際には、壁面の少しの歪みや傾斜が、取り付け後のガタの原因になったり、設計図における取り付け位置との微妙な違いを生んだりと、取り付け工事の精度向上において重要な事項となる。第一〜第四実施形態によれば、上記同様、取り付け工事の対象となる壁面のレイアウトを角のない滑らかな曲面で表現でき、さらには他の部位（配管やその他部品等）との位置関係を知ることができるため、上記傾斜による影響を設計時に考慮することができる（図１４及び図１５参照）。
【００５３】
また、図１９に示すように、本発明で生成される曲面は、ナーブス面とは異なっている。ナーブス面における曲線は、座標点と、座標点と座標点を結んだ直線と、に依存して生成される。つまり、上記直線の影響を受けた曲線となり、曲線上に位置しない座標点が存在し得る。ナーブス面では、計測データ（計測点）からずれた点に基づいて曲面が形成され、ポリゴンデータに沿った曲面は形成されず、高精度な曲面を形成することができない。一方、本発明の方法では、ポリゴン上に付加された点データを座標点として、点データ（座標点）上を確実に通る曲線が形成される。つまり、本発明によれば、実際の計測データ位置に即した点データに忠実な曲面の形成が可能となる。
【００５４】
また、本発明によれば、応用例として、図２０に示すように、地面上の砂山を計測対象としたリバースモデルも作成することができる。また、図２１に示すように、砂山のリバースモデルを作成した後に、リバースモデルのデータを編集することで、砂山の断面形状及び寸法を計測することができる。これらは、本実施形態による精度の良い曲面の再現により、実際のものに忠実なものとなる。また、斜面に形成された土砂を計測対象としたリバースモデルも作成することができる。本実施形態によれば、砂山や土砂の体積を精度良く求めることができる（図２０参照）。また、例えば、土砂やがれきを取り除くために必要な搬出車両（例えばトラック）の数なども算出することができる。
【００５５】
上記体積算出の具体的な方法の一例として、図２２に示すように、上記実施形態は、さらに、設置面の簡易モデルを作成する設置面モデル作成ステップＳ１０６と、曲面データ（リバースモデル）と設置面の簡易モデルに基づいて堆積物の体積を求める体積算出ステップＳ１０７と、を備える。設置面モデル作成ステップＳ１０６は、体積算出ステップＳ１０７の前であればどのタイミングで行われも良い。設置面は、例えば地面などである。
【００５６】
設置面の簡易モデルは、手作業で作成したもので良く、単なる平面データでも良いし、堆積物を除いた後の設置面の予測形状（あるいは希望の形状）を表した曲面データでも良い。つまり、設置面の簡易モデルは、従来の方法（通常の方法）で作成した地面を表すモデルであり、簡易リバースモデルや予測形状（希望形状）を含むものである。簡易モデルは、堆積物が堆積する前の資料（写真等）に基づいて作成しても良い。図２１に示すように、上記実施形態で作成した精度の良いリバースモデルから設置面の簡易モデルを除いた分が堆積物となる。ここから堆積物の体積を精度良く算出することができる。堆積物は、上記のように、例えば砂山、土砂、又はがれき等である。
【００５７】
また、本実施形態で作成されたリバースモデルは、サーフェスデータ（作業対象面）とソリッドデータ（簡易リバースモデル）で構成させることができる。これにより、軽量化されたデータにより、当該リバースモデルをＣＡＤ等のソフトに取り込むことができる。つまり、リバースモデルをＣＡＤに読み込ませて、ＣＡＤ上で編集することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１：コンピュータ（リバースモデル作成装置）、  １１：本体、  １２：表示部、
１３：操作部、  ９１：ポリゴン変換部、  ９２：点データ付加部、  
９３：ポリゴンデータ削除部、  ９４：線データ付加部、
９５：曲面データ作成部
【要約】
【課題】地面、堆積物、建物外観、又は建物内観を含む大規模なスキャンデータから、容易に且つ滑らかな曲面データを作成するリバースモデル作成方法を提供する。
【解決手段】本発明のリバースモデル作成方法は、地面、堆積物、建物外観、及び建物内観の少なくとも１つを含む計測対象のスキャンデータである３次元の点群データを、ポリゴン形式のポリゴンデータに変換するポリゴン変換ステップＳ１０１と、ポリゴンデータのポリゴン面上に複数の点データを、当該点同士をつないだ直線が一方向から見て正方形の格子状となるように付加する点データ付加ステップＳ１０２と、ポリゴンデータを削除するポリゴンデータ削除ステップＳ１０３と、点データを通る線データを格子状に付加する線データ付加ステップＳ１０４と、すべての線データを通る曲面データを作成する曲面データ作成ステップＳ１０５と、を含む。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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