(57)【要約】【課題】本発明は、ディスプレイに３Ｄ表示された点群データを回転させる際の作業性を改善する。【解決手段】画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示制御部１０３と、前記回転の方向を示すローテイトマーカのマーカ表示制御部１０４とを備え、前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示制御部と、
前記回転の方向を示すローテイトマーカの表示制御を行うマーカ表示制御部と
を備え、
前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、
前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記ローテイトマーカの位置における前記点群データの面の向きを算出する面方向算出部を備え、
前記マーカ表示制御部は、前記面の向きに対応させて前記ローテイトマーカの向きを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記面の向きの算出は、
前記ユーザに指定された位置を含む複数の点群の抽出と、
前記抽出された前記複数の点群にフィッティングする面の算出と、
前記面の方向の算出と
により行われることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記ローテイトマーカは、中心を共有し、中心軸の方向が直交する３つの円により構成され、
前記マーカ表示制御部は、前記３つの円の一つにおける中心軸の方向を前記面の方向に合わせる制御を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示ステップと、
前記回転の方向を示すローテイトマーカの表示制御を行うマーカ表示ステップと
を備え、
前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、
前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータを
画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示制御部と、
前記回転の方向を示すローテイトマーカの表示制御を行うマーカ表示制御部と
して動作させ、
前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、
前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点群データの画像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザスキャナやステレオ写真計測によって得られる点群データが知られている（例えば特許文献１や２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１１/０７０９２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３０５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
点群データをＰＣ等のディスプレイ上に３Ｄ表示させると、対象物の点群によって測定対象物の三次元形状が表示される。点群データの主な活用方法として、点群データから三次元モデルを得る技術がある。三次元モデルは、対象物の輪郭線をデータで表したので、ＣＡＤソフト上で扱う三次元データと親和性が高い。
【０００５】
点群データは、視点から影となる部分は得られない。これをオクルージョンという。よって、オクルージョンのない三次元モデルを作成する場合、複数の視点から点群を得、それを合成する。この際、異なる視点から得た点群同士をマッチングさせる作業が必要となる。マッチングは、２つの点群の位置を大凡合わせた後、テンプレートマッチング等の公知のマッチング技術を利用して行われる。
【０００６】
２つの点群の大凡の位置合わせは、作業者のマニュアル操作によって行われる。この際、点群の平行移動と回転を行う操作が行われるが、この際の作業性が作業効率に大きく影響する。本発明は、ディスプレイに３Ｄ表示された点群データを回転させる際の作業性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示制御部と、前記回転の方向を示すローテイトマーカの表示制御を行うマーカ表示制御部とを備え、前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ローテイトマーカの位置における前記点群データの面の向きを算出する面方向算出部を備え、前記マーカ表示制御部は、前記面の向きに対応させて前記ローテイトマーカの向きを制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記面の向きの算出は、前記ユーザに指定された位置を含む複数の点群の抽出と、前記抽出された前記複数の点群にフィッティングする面の算出と、前記面の方向の算出とにより行われることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記ローテイトマーカは、中心を共有し、中心軸の方向が直交する３つの円により構成され、前記マーカ表示制御部は、前記３つの円の一つにおける中心軸の方向を前記面の方向に合わせる制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示ステップと、前記回転の方向を示すローテイトマーカの表示制御を行うマーカ表示ステップとを有し、前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理方法である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータを画面上に３Ｄ表示された点群データを回転させる制御を行う点群データ表示制御部と、前記回転の方向を示すローテイトマーカの表示制御を行うマーカ表示制御部として動作させ、前記ローテイトマーカは、前記画面上でユーザに指定された位置に表示され、前記３Ｄ表示された点群データの前記回転は、前記ローテイトマーカの位置を中心として行われることを特徴とする画像処理用プログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ディスプレイに３Ｄ表示された点群データを回転させる際の作業性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態のブロック図である。
【図２】表示画面の一例を示す図面代用写真である。
【図３】表示画面の一例を示す図面代用写真である。
【図４】表示画面の一例を示す図面代用写真である。
【図５】表示画面の一例を示す図面代用写真である。
【図６】ローテイトマーカの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には、画像処理装置１００が示されている。画像処理装置１００は、点群データの処理を行うための装置である。通常は、専用のオードウェアではなく、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に画像処理装置１００の機能を実現するアプリケーションソフトウェアをインストールし、当該アプリケーションソフトウェア起動することで、画像処理装置１００がソフトウェア的に実現される。
【００１６】
ＰＣを利用した場合、図１に図示する各機能部は、ソフトウェア的に構成される。なお、図１に示す各機能部を専用の演算回路によって構成してもよい。また、ソフトウェア的に構成された機能部と、専用の演算回路によって構成された機能部が混在していてもよい。例えば、図示する各機能部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成される。
【００１７】
各機能部を専用のハードウェアで構成するのか、ＣＰＵにおけるプログラムの実行によりソフトウェア的に構成するのかは、要求される演算速度、コスト、消費電力等を勘案して決定される。例えば、特定の機能部をＦＰＧＡで構成すれば、処理速度の上では優位であるが高コストとなる。他方で、ＣＰＵでプログラムを実行することで特定の機能部を実現する構成は、ハードウェア資源を節約できるので、コスト的に優位となる。しかしながら、ＣＰＵで機能部を実現する場合、処理速度は、専用のハードウェアに比較して見劣りする。なお、機能部を専用のハードウェアで構成することとソフトウェア的に構成することは、上述した違いはあるが、特定の機能を実現するという観点からは、等価である。
【００１８】
画像処理装置１００は、点群データ記憶部１０１、操作内容受付部１０２、点群データ表示制御部１０３、マーカ表示制御部１０４、面方向算出部１０５を備えている。点群データ記憶部１０１は、三次元レーザスキャナが計測した点群データを記憶する。点群データは、ステレオ写真測量の原理を用いて、撮影画像中から抽出した多数の特徴点の三次元座標を求める手法により得ることもできる。
【００１９】
操作内容受付部１０２は、画像処理装置１００を操作する作業者の操作内容に係るデータの受付を行う。例えば、当該作業者は、画像処理装置１００として動作するＰＣを操作して各種の作業を行うが、この際における作業者によるＰＣの操作内容が操作内容受付部１０２で受け付けられる。また、操作内容受付部１０２は、後述するマーカ表示制御部１０４によって表示が制御されるトランスレートマーカとローテイトマーカを用いた操作の内容を受け付ける。
【００２０】
図２にはトランスレートマーカが示され、図３にはローテイトマーカが示されている。トランスレートマーカは、３軸方向表示マークの一例である。トランスレートマーカは、３Ｄ表示された点群データと共に平行移動および回転する正立方体の線図表示であり、見えている面の一つをマウスの左クリックによって指定し、そのままマウスを動かすと、指定された面に平行な方向に表示された点群全体が移動する。トランスレートマーカの指定する面を選択することで、平行移動させる３軸の方向を選択することができる。トランスレートマーカの３軸を、垂直方向、南北方向、東西方向に対応させることは好ましい。こうすることで、３Ｄ表示された点群データにおける建物等の向きが把握し易くなる。
【００２１】
ローテイトマーカは、３軸回転位置マークの一例である。ローテイトマーカは、３Ｄ表示された点群データと共に平行移動および回転する。ローテイトマーカは、中心を共有し、中心軸の方向が直交する３つの円により構成されている。ローテイトマーカを構成する３つの円（輪）の一つをマウスの左クリックで指定し、そのままマウスを動かすと、指定した円が、当該円の中心軸に垂直な方向（当該円の中心を通る対称軸）を回転軸として回転する。この回転にしたがって、点群の３Ｄ表示も同時に回転する。３つの円の回転軸は、直交しているので、選択する円によって、直交する３軸回りの回転を選択できる。
【００２２】
図６には、ローテイトマーカの一例が示されている。図６の場合、第１の円を回転させることで、３Ｄ表示された点群データがＸ軸を回転軸として回転する。また、第２の円を回転させることで、３Ｄ表示された点群データがＺ軸を回転軸として回転する。第３の円を回転させることで、３Ｄ表示された点群データがＹ軸を回転軸として回転する。なお、図６における第２の円の回転軸が第１の円の中心軸である。例えば、ローテイトマーカの３つある回転軸の延在方向を、垂直方向、南北方向、東西方向に対応させることができる。こうすることで、３Ｄ表示された点群データの回転方向を把握し易い。
【００２３】
図２には、トランスレートマーカの表示が選択された場合が示され、図３には、ローテイトマーカの表示が選択された場合が示されている。３Ｄ表示された点群データを平行移動させたい場合は、図２の表示画面を選択し、トランスレートマーカの操作を行う。３Ｄ表示された点群データを回転させたい場合は、図３の表示画面を選択し、ローテイトマーカの操作を行う。
【００２４】
点群データ表示制御部１０３は、点群データをＰＣや適当なディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）上に３Ｄ表示するための制御を行う。画面表示された点群データの一例を図２および図３に示す。点群データ表示制御部１０３は、トランスレートマーカおよびローテイトマーカを利用した３Ｄ表示された点群データの平行移動および回転の表示制御を行う。なお、図２，３には、示されていないが、点群データにおける方位（東西南北）の表示を行うこともできる。
【００２５】
マーカ表示制御部１０４は、トランスレートマーカおよびローテイトマーカの表示、およびそれに伴う各種の制御を行う。トランスレートマーカおよびローテイトマーカは、画面上でユーザが希望する位置に動かすことができる。特にローテイトマーカは、以下に述べる様な特徴的な機能を有する。
【００２６】
上述したように、ローテイトマーカは、ユーザが希望する画面上の任意の位置に移動させることができる。３Ｄ表示された点群データの表示画面上での回転は、上記のユーザに指定された画面上のローテイトマーカの位置（３つの回転軸に交点の位置）を中心として行われる。
【００２７】
また、ローテイトマーカの向き、すなわち３つの輪の中心軸の設定は、以下の設定から選ぶことができる。第１の設定は、第１の輪の回転軸の方向を鉛直方向とし、第２の輪の回転軸の方向を東西方向とし、第２の輪の回転軸の方向を南北方向とする設定である。第２の設定は、ユーザが指定したローテイトマーカの位置（その中心の位置）における点群データで構成される面の向きに、第１の輪の回転軸の延在方向に合わせる設定である。
【００２８】
この例が図４および図５に示されている。なお、図４および図５は、同時に撮影した写真画像に基づいて、３Ｄ表示された点群データの各点に着色し、３Ｄ画像として見易さを改善させた画像処理を行った画像である。図４および図５には、山間部における工事現場の点群データの３Ｄ表示が示されている。
【００２９】
図４の場合、平らな部分をローテイトマーカの中心位置として指定した場合が示されている。この場合、平たい部分が指定されているので、ローテイトマーカを構成する輪の一つの中心軸の向きは、略鉛直方向に設定されている。なお、他の２つの輪の中心軸の方向は任意であるが、ユーザが希望する向きに設定することもできる。
【００３０】
図５には、斜面（崖）の部分がローテイトマーカの中心位置として指定された場合が示されている。この場合、ローテイトマーカを構成する輪の一つの中心軸の方向を斜面の法線方向に一致させた状態でローテイトマーカが画面上に表示される。
【００３１】
３Ｄ表示された点群データの回転は、対象物の面に着目して行われる場合が多い。図４や図５に例示される形態でローテイトマーカを表示することで、３Ｄ表示された点群データの回転操作を視覚的に把握し易い形で行うことができる。
【００３２】
面方向算出部１０５は、ローテイトマーカの位置（ローテイトマーカの回転中心の位置）における点が構成する面の向きを算出する。この処理は、以下のようにして行われる。まず、操作内容受付部１０２が受け付けたローテイトマーカの中心位置またはそこに最も近い位置にある点を着目点として取得する。そしてこの着目点を中心に９点×９点等の一辺が奇数の数の点で構成される正方領域の点のデータを取得する。この正方領域の大きさをユーザが指定する形態も可能である。
【００３３】
次に、この正方領域にフィッティングする面の方程式を求める。ここでは、最小二乗法を用いて、当該正方領域にフィッティングする面の方程式を算出する。具体的には、複数の異なる平面方程式を求め、更にそれらを比較し、当該正方領域にフィッティングする面の方程式を算出する。そして、求めた面の法線の方向を当該面の向きとして取得する。以上のようにして、ローテイトマーカの位置（ローテイトマーカの回転中心の位置）における点が構成する面の向きの算出が行われる。
【００３４】
トランスレートマーカおよびローテイトマーカを用いることで、３Ｄ表示された点群データの表示画面上における平行移動および回転を容易に、また作業者が把握し易い状態で行うことができる。トランスレートマーカとローテイトマーカを同時に表示する形態も可能である。
【図１】
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【図２】
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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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