【手続補正書】
【提出日】令和3年10月4日(2021.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、該方法は：
（Ａ）環境の３Ｄ参照マップが存在しない場合、前記環境の３Ｄ参照マップを構築する工程であって、該工程は、
（ａ）３Ｄスキャナーデータを提供するために、１秒につき少なくとも５つのフレームの速度でモバイルリアルタイムレーザーレンジスキャナー（１）により環境を獲得すること、
（ｂ）レーザーレンジスキャナー（１）の複数の姿勢の各々に関する３Ｄスキャナーデータを使用して、マップ表示を構築することであって、各々の姿勢がスキャナーデータにより画定される関連するポイントクラウドを持ち、マップ表示は、大きな領域にわたる１秒につき少なくとも５つのフレームの速度で一定時間の最近傍探索及びスケーラビリティにおける、データ構造へのランダムサンプルアクセスのために構成されるデータ構造を持つ、マップ表示を構築すること、及び
（ｃ）マップ表示を使用して、３Ｄの同時の位置確認及びマッピング（３Ｄ ＳＬＡＭ）のフレームワークを用いる環境のための３Ｄ参照マップを構築することにより行われ、前記環境のための３Ｄ参照マップを構築することは：
（ｉ）オドメーターモジュールを使用して、ローカルマップ表示への最後のポイントクラウドの登録に基づいて、レーザーレンジスキャナー（１）の現行の姿勢を推定すること、
（ｉｉ）ローカルマップ表示におけるドリフトを最小化するために、ローカル軌道最適化モジュールを使用して、ポイントクラウドのセットの軌道推定を改善すること、及び
（ｉｉｉ）軌道のループが閉じたものを考慮する環境の全体のマップを再構築することにより大域的な軌道最適化をオフラインで行ない、それにより前記３Ｄ参照マップを形成すること、とを含んでなる、工程と、
（Ｂ）環境の既存の３Ｄ参照マップに基づいて、前記環境のリアルタイムのマッピング、位置確認、及び変化の分析を行う工程であって、当該工程は、
（ｄ）３Ｄスキャナーデータを提供するために、１秒につき少なくとも５つのフレームの速度でリアルタイムレーザーレンジスキャナー（１）により環境を獲得すること、
（ｅ）場所認識中に、リアルタイムでスキャナーを自己位置同定するために、場所認識中のレーザーレンジスキャナー姿勢の予備知識無しに、環境の内部のレーザーレンジスキャナー（１）の現行の場所を識別することおよび、場面内の減少された探索空間を用いてレーザーレンジスキャナー（１）により獲得された場面のシンプル且つコンパクトな記述子を事前に計算すること、
（ｆ）環境におけるスキャナーの位置確認の判定後、最近傍情報を含むデータを利用する標準のＩｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ方法を使用して、環境の前記既存の３Ｄ参照マップ内部の現行のスキャナーデータを登録することにより、スキャナー姿勢を追跡すること、
（ｇ）現行のスキャナーデータにおける各スキャンポイントと３Ｄ参照マップにおける最も近いポイントとの間の距離を計算することであって、変化の分析はこの距離に閾値を適用することにより実行され、それにより、参照モデルにおいて対応する近傍を持たない現行のスキャナーデータにおける各ポイントは、変化と考慮される、計算すること、
（ｈ）リアルタイムユーザーインターフェース上で３Ｄ参照マップ及び現行の３Ｄスキャナーデータに関する情報を表示することであって、前記情報は好ましくは、情報の変化あり／変化無しといった分類に従い色分けされる、表示すること、により行われる工程、と、を含んでなる、
方法。
【請求項２】
ローカル軌道最適化モジュールは、最後の登録されたセットに構築されたマップに関して、姿勢のセット、及びそれらの関連するポイントクラウドにより構成された軌道のフラグメントを最適化する、ローカルウィンドウ機構を含み、ここで、ポイントは好ましくは、
【数１】
2021152662.tif 000001
のグループにおける姿勢補間を使用して世界座標に変換され、及び、Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔの方法は好ましくは、マップに対して全てのポイントをより良く位置合わせする軌道を見つけるために使用され；ここで、ローカルウィンドウ機構は、リストにおける最初の姿勢と最後の姿勢との距離が閾値よりも大きい時に、ポイントクラウドの姿勢が最適化され、且つ新しいリストが最適化された姿勢及びポイントクラウドにより生成されるように、作動する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
データ構造は、ネイティブに３Ｄポイントを取り扱うように設定され、且つ、マップ表示における特徴のコンパクトで密なリストにインデックスを付けるために使用されるスパースボクセル化構造により構成されるハイブリッド構造に基づいており、探索された空間にわたるスケーラビリティでデータのマップサイズ及び効果的な保管とは独立したボクセル座標における一定時間のランダムアクセスを可能にする、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
データ構造は、保存されたデータの５つの異なる表示を維持し、それにより各マップの更新後に内部データ表示の間の一致を認め、前記５つの異なる表示は、
（ｉ）特徴のコンパクトで密なリストＬ、及び最後の要素に対する指標Ｌｌａｓｔであって、各要素
【数２】
2021152662.tif 000002
は、世界座標の位置及び単位法線ベクトルなどの、マップ中の特徴に関連した全ての情報、及び好ましくは追加情報を含んでいる、特徴のコンパクトで密なリストＬ、及び最後の要素に対する指標Ｌｌａｓｔ、
（ｉｉ）コンパクトで密な有効性マスクＭであって、各要素
【数３】
2021152662.tif 000003
は、その対応するサンプル
【数４】
2021152662.tif 000004
が有効か否かを示し、ｍｉ＝０，ｉ＞Ｌｌａｓｔを確かにする、ブール値である、コンパクトで密な有効性マスクＭ、
（ｉｉｉ）ホールのリストＨであって、各要素
【数５】
2021152662.tif 000005
は、
【数６】
2021152662.tif 000006
が有効ではないため
【数７】
2021152662.tif 000007
となることを示している、ホールのリストＨ、
（ｉｖ）パラメーター化可能なセルサイズで構築され、Ｌにおけるその対応する特徴の指標を各セル
【数８】
2021152662.tif 000008
に保存する、スパースボクセル表示Ｖであって、Ｌにおける特徴及びＶにおけるセルは、ｌｉの位置及びＶのセルサイズに基づいて、１対１の様式で関連付けられる、スパースボクセル表示Ｖ、及び
（ｖ）マップ上で最近傍探索を行なうように使用され、且つ、そのメモリフットプリントを低く維持するためにＬの要素を使用して構築されるｋｄ木Ｋ
である、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
中心の位置及び半径により表わされた関心領域を与えられると、内部特徴は、Ｌに保存された要素上をループすることにより選択され、且つ最近傍探索のための高速機構としてｋｄ木が再構築される、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｅ）は、工程（ｄ）のスキャナーデータに基づいたスキャナーの可能な場所のセットの識別を含み、工程（ｅ）は以下のサブ工程：
（ｅ１）最後の３Ｄスキャナーデータに基づいて、記述子空間に閾値半径ｒ、好ましくは３６０度の水平のビュースキャナーデータを与えられ、生成された記述子ｄＴｉを、対応する姿勢ΓＴｉに写像するｋｄ−木であるＴ上で放射状探索を行なうことにより、関連する記述子ｑを計算し、候補の場所
【数９】
2021152662.tif 000009
のセットを回復する工程であって、範囲の値を水平に推移させることにより追加の入力記述子を計算することによって候補の場所を増大させ、各記述子は、そのローカル軸上を回転され且つその後に候補の場所の結果として生じるセットｉそれぞれに従って回転する場合に、スキャナーが生成する読み取り値に対応する、工程、
（ｅ２）重み
【数１０】
2021152662.tif 000010
を各潜在的な場所
【数１１】
2021152662.tif 000011
に関連付ける工程であって：
【数１２】
2021152662.tif 000012
ここで、ｄｐは、Ｔから検索された場所
【数１３】
2021152662.tif 000013
に関連付けられる記述子であり、
【数１４】
2021152662.tif 000014
は、完全に一致する記述子に関しては１であり、サーチスフィアの境界上での記述子に関しては０である工程、及び
（ｅ３）ｗにおいて重みを集め、ｍａｘ ｗ＝１を持つようにこれらの重みを標準化する工程
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｅ）は、工程（ｄ）のスキャナーデータに基づいたスキャナーの可能な場所のセットの識別を含み、工程（ｅ）は以下のサブ工程：
（ｅ１）最後の３Ｄスキャナーデータに基づいて、関連する記述子ｑを計算して、候補の場所
【数１５】
2021152662.tif 000015
のセットを再生する工程であって、候補の場所はｑと同様の記述子を持つ、サブ工程、
（ｅ２）重み
【数１６】
2021152662.tif 000016
を各潜在的な場所
【数１７】
2021152662.tif 000017
に関連付けるサブ工程であって：
【数１８】
2021152662.tif 000018
ここで、ｄｐは、Ｔから検索された場所
【数１９】
2021152662.tif 000019
に関連付けられる記述子であり、
【数２０】
2021152662.tif 000020
は、完全に一致する記述子に関しては１であり、サーチスフィアの境界上での記述子に関しては０である、サブ工程、
（ｅ３）ｗにおいて重みを集め、ｍａｘ ｗ＝１を持つようにこれらの重みを標準化するサブ工程、
（ｅ４）動作を推定し、新たな姿勢にてクエリの結果に基づいて初期の候補の姿勢それぞれについて重みを再評価することにより、センサーが移動している間の候補の場所のセットを更新するサブ工程、及び
（ｅ５）候補の姿勢が１つの場所に集中するまで更新のサブ工程を反復するサブ工程
を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
特に地面を移動することに関して、それによりレーザーレンジスキャナー（１）はフロアを通過するヒト又は車に取り付けられ、前記方法は、
（ｉ）３Ｄ参照マップにおいてフロアの範囲を識別する工程であって、フロアの抽出は、環境Ｖのスパースボクセル表示上で行なわれ、スパースボクセル表示の個々の完全なセルｖ（ｉ）は、候補のフロアのセル
【数２１】
2021152662.tif 000021
を表すボクセルのサブセットを抽出することにより、それらの関連する法線の垂直成分が優性、即ち、
【数２２】
2021152662.tif 000022
であることを確認することにより、その重心
【数２３】
2021152662.tif 000023
の周囲のポイントによりローカルに画定された表面に対する法線ベクトルを含んでおり、ここでεは典型的に０．５〜１の値である、工程、
（ｉｉ）セルの到達可能性を判定する工程であって、到達可能なセル
【数２４】
2021152662.tif 000024
を仮定して、下記条件が満たされる場合に、周囲のセル
【数２５】
2021152662.tif 000025
は全て到達可能であると考慮され：
【数２６】
2021152662.tif 000026
ここで、（６）における
【数２７】
2021152662.tif 000027
は、最大の工程距離（例えば、歩行動作について０．５メートル、又は車の動作についてＶｃｅｌｌＳｉｚｅ）を表し、（７）におけるθ１は最大の垂直工程サイズを表し、（８）における
【数２８】
2021152662.tif 000028
は、フロアのセルｇ（ｉ）上に集中する、オブザーバーの単純化された体積を表わす、工程
を含む、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載の方法。
【請求項９】
マップ構造は、保存且つ同期される要素の２つの異なるリスト、コンパクトな平面のリストＬと密なボクセルのグリッドＶを含み、各平面
【数２９】
2021152662.tif 000029
は、世界座標における位置ｐｉ、及び単位法線
【数３０】
2021152662.tif 000030
を保存し；ここで、ボクセル
【数３１】
2021152662.tif 000031
はそれぞれ、完全、空、又は付近のいずれかであり得る、何れかである現行の状態を保存し、完全なボクセルは、その関連する位置が該当する平面
【数３２】
2021152662.tif 000032
へとインデックスを保存し、空のセルはヌルの参照を保存し、及び付近のセルは、その関連する位置のボクセル中心までの距離ｄｖが最短である平面
【数３３】
2021152662.tif 000033
へとインデックスを保存し；好ましくは付近のボクセルは、距離ｄｖが与えられた閾値ｄｍａｘ下にある場合のみ考慮され、さもなくばボクセルは空であると考慮される、請求項１乃至８の何れか１つに記載の方法。
【請求項１０】
総合的なシステムのロバスト性を改善するために、スキャナー追跡はオドメーターと組み合わせられ、ここで、姿勢が推定された後、世界座標におけるその関連するポイントは、ｋｄ木に保存され、レーザーレンジスキャナー（１）により新たな獲得物が与えられると、登録アルゴリズムがポイントのセット
【数３４】
2021152662.tif 000034
を作成した時、これは、参照マップ
【数３５】
2021152662.tif 000035
及び以前に固定されたポイントクラウド
【数３６】
2021152662.tif 000036
の両方において最近傍を探索し、
ここで、コレスポンデンスは以下のように画定され：
【数３７】
2021152662.tif 000037
ここで、Ｓはボクセルのセルサイズに対応し、ボクセル化されたグラウンドトゥルースマップと以前に固定されたクラウドの非離散ｋｄ木との間の異なる解像度を補う、ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の方法。
【請求項１１】
特にＧＰＳが繋がらない環境における、リアルタイムのマッピング、位置確認、及び変化の分析のためのモバイルレーザースキャニング装置であって、請求項１乃至１０の何れか１つに記載の方法を実行するために配置される、モバイルレーザースキャニング装置。
【請求項１２】
リアルタイムレーザーレンジスキャナー（１）、処理ユニット（３）、電源ユニット、及び携帯型の視覚化及び制御ユニット（４）を含んでおり、ここで、リアルタイムレーザーレンジスキャナー（１）は、スキャナーデータを提供するために１秒につき少なくとも５つのフレームの速度で環境を獲得することができ、処理ユニット（３）は、前記スキャナーデータを分析し、且つ携帯型の視覚化及び制御ユニット（４）に３Ｄマップ／モデル、位置確認、及び変化の情報を含む処理結果を提供するように配置され、携帯型の視覚化及び制御ユニット（４）は、前記処理結果を表示し且つユーザーがモバイルレーザースキャニング装置を制御するのを可能にするように配置される、ことを特徴とする請求項１１に記載のモバイルレーザースキャニング装置。
【請求項１３】
視覚化及び制御ユニット（４）は、タブレットコンピューターである、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモバイルレーザースキャニング装置。
【請求項１４】
前記モバイルレーザースキャニング装置は、バックパック（２）又は車両搭載装置である、ことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか１つに記載のモバイルレーザースキャニング装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１０の何れか１つに記載の方法であって、３Ｄの屋内のマッピング／モデル化；施設管理；正確且つリアルタイムの屋内の位置確認及びナビゲーション；障害者又は高齢者への補助；設計情報の検証；防護措置検査のためなどの変化の分析；土木のためなどの経過の監視；又は災害管理及び応答のための、方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１４の何れか１つに記載のモバイルレーザースキャニング装置であって、３Ｄの屋内のマッピング／モデル化；施設管理；正確且つリアルタイムの屋内の位置確認及びナビゲーション；障害者又は高齢者への補助；設計情報の検証；防護措置検査のためなどの変化の分析；土木のためなどの経過の監視；又は災害管理及び応答のための、モバイルレーザースキャニング装置。