(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザスキャナの設置作業及び、複数地点からの点群データの合体を容易にしたレーザスキャナ及びレーザスキャナシステム及び点群データのレジストレーション方法を提供する。【解決手段】測定対象物の測距を行う測距部２２と、測距光３５を回転照射する走査部２９と、測距光３５の照射方向を検出する方向角検出部１４，１８と、ＧＮＳＳ装置２４と、制御演算部１５とを具備するレーザスキャナ１と、後視点を設定するターゲットとを有するレーザスキャナシステムで、制御演算部１５は、ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測定範囲を走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、ＧＮＳＳ装置２４からのグローバル座標値と、点群データ測定モード及びターゲットスキャンモードでの測定結果とに基づき、グローバル座標値を有する点群データとターゲットのグローバル座標値を演算する様構成した。【選択図】図１
2018004401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距光を発し、測定対象物からの反射光を受光し測距を行う測距部と、測距光を回転照射する走査部と、測距光の照射方向を検出する方向角検出部と、ＧＮＳＳ装置と、制御演算部とを具備するレーザスキャナと、後視点を設定するターゲットとを有するレーザスキャナシステムであって、前記制御演算部は、前記ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測距光を測定範囲に走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、前記ＧＮＳＳ装置により得られたグローバル座標値と、点群データ測定モードを実行して得られた測定結果と、ターゲットスキャンモードを実行して得られた測定結果とに基づき、グローバル座標値を有する点群データと前記ターゲットのグローバル座標値を演算する様構成したレーザスキャナ。
【請求項２】
測距光を発し、測定対象物からの反射光を受光し測距を行う測距部と、測距光を回転照射する走査部と、測距光の照射方向を検出する方向角検出部と、ＧＮＳＳ装置と、制御演算部とを含むレーザスキャナと、データ処理装置と、後視点として設置されるターゲットとを具備するレーザスキャナシステムであって、前記制御演算部は、前記ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測距光を測定範囲に走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、前記レーザスキャナの複数設置地点でそれぞれ、前記ＧＮＳＳ装置から前記レーザスキャナの設置位置のグローバル座標値を取得し、ターゲットスキャンモードを実行してターゲット中心位置を測定し、点群データ測定モードを実行して点群データを取得し、前記データ処理装置は、前記複数設置地点での前記グローバル座標値、前記複数設置地点からのターゲット中心位置、前記複数設置地点からの点群データに基づき、複数の点群データを形状マッチングして合体させるレーザスキャナシステム。
【請求項３】
前記データ処理装置は前記制御演算部に設けられる請求項２のレーザスキャナシステム。
【請求項４】
前記データ処理装置は前記レーザスキャナから分離して設けられる請求項２のレーザスキャナシステム。
【請求項５】
ＧＮＳＳ装置を具備するレーザスキャナを任意の設置位置に設置する工程と、任意の位置にターゲットを設置する工程と、前記ＧＮＳＳ装置により複数地点のレーザスキャナのグローバル座標値を取得する工程と、各設置位置から前記レーザスキャナによりターゲットスキャンして前記ターゲットの中心位置を測定し、前記複数地点のレーザスキャナのグローバル座標値に基づきターゲットの中心のグローバル座標値を取得する工程と、複数の地点から点群データを取得する工程と、複数の点群データを前記ターゲットの中心のグローバル座標値を初期値として形状マッチングさせ、前記複数の点群データを合体させる点群データのレジストレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は点群データを取得するレーザスキャナ、レーザスキャナにより複数の地点から点群データを取得し、又複数の点群データを同一の座標系の点群データとして統合するレーザスキャナシステム及び点群データのレジストレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の３次元データを取得する測定装置としてレーザスキャナがあり、該レーザスキャナは測距光を走査（スキャン）して測定対象物或は測定範囲の点群データを取得する。得られた点群データにより測定対象物の形状及び３次元データを測定することができる。
【０００３】
又、測定対象物がビル等の構造物である場合、一方向からの測定であると影の部分の点群データを取得することができない。この為、複数地点から測定対象物の点群データを取得している。
【０００４】
複数地点から点群データを取得した場合、同一の座標系のデータとなる様合体させる必要がある。
【０００５】
従来、複数の設置地点から取得した点群データを合体させる為には、各設置点での器械点（レーザスキャナの設置点）、器械高、既知の座標値を有する複数の後視点が必要となる。
【０００６】
器械点は任意でもよいが、器械点から複数の後視点を測定し、測定結果に基づき器械点が既知点とされる。又、器械高は設置点の地表からレーザスキャナの基準点迄の高さであり、設置状態で実測される。
【０００７】
複数の点群データは、それぞれの器械点の座標値、器械高、及び共通の後視点の座標値に基づき合体される。
【０００８】
上記した様に、従来のレーザスキャナシステムではレーザスキャナを設置する度に、複数の既知の後視点の測定、器械高の測定、器械点の測定を行わなければならず、作業性が煩雑であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５０７３２５６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、レーザスキャナの設置作業を容易にし、或は複数地点から点群データを取得した場合の複数の点群データの合体を容易にしたレーザスキャナ及びレーザスキャナシステム及び点群データのレジストレーション方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、測距光を発し、測定対象物からの反射光を受光し測距を行う測距部と、測距光を回転照射する走査部と、測距光の照射方向を検出する方向角検出部と、ＧＮＳＳ装置と、制御演算部とを具備するレーザスキャナと、後視点を設定するターゲットとを有するレーザスキャナシステムであって、前記制御演算部は、前記ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測距光を測定範囲に走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、前記ＧＮＳＳ装置により得られたグローバル座標値と、点群データ測定モードを実行して得られた測定結果と、ターゲットスキャンモードを実行して得られた測定結果とに基づき、グローバル座標値を有する点群データと前記ターゲットのグローバル座標値を演算する様構成したレーザスキャナに係るものである。
【００１２】
又本発明は、測距光を発し、測定対象物からの反射光を受光し測距を行う測距部と、測距光を回転照射する走査部と、測距光の照射方向を検出する方向角検出部と、ＧＮＳＳ装置と、制御演算部とを含むレーザスキャナと、データ処理装置と、後視点として設置されるターゲットとを具備するレーザスキャナシステムであって、前記制御演算部は、前記ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測距光を測定範囲に走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、前記レーザスキャナの複数設置地点でそれぞれ、前記ＧＮＳＳ装置から前記レーザスキャナの設置位置のグローバル座標値を取得し、ターゲットスキャンモードを実行してターゲット中心位置を測定し、点群データ測定モードを実行して点群データを取得し、前記データ処理装置は、前記複数設置地点での前記グローバル座標値、前記複数設置地点からのターゲット中心位置、前記複数設置地点からの点群データに基づき、複数の点群データを形状マッチングして合体させるレーザスキャナシステムに係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記データ処理装置は前記制御演算部に設けられるレーザスキャナシステムに係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記データ処理装置は前記レーザスキャナから分離して設けられるレーザスキャナシステムに係るものである。
【００１５】
更に又本発明は、ＧＮＳＳ装置を具備するレーザスキャナを任意の設置位置に設置する工程と、任意の位置にターゲットを設置する工程と、前記ＧＮＳＳ装置により複数地点のレーザスキャナのグローバル座標値を取得する工程と、各設置位置から前記レーザスキャナによりターゲットスキャンして前記ターゲットの中心位置を測定し、前記複数地点のレーザスキャナのグローバル座標値に基づきターゲットの中心のグローバル座標値を取得する工程と、複数の地点から点群データを取得する工程と、複数の点群データを前記ターゲットの中心のグローバル座標値を初期値として形状マッチングさせ、前記複数の点群データを合体させる点群データのレジストレーション方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測距光を発し、測定対象物からの反射光を受光し測距を行う測距部と、測距光を回転照射する走査部と、測距光の照射方向を検出する方向角検出部と、ＧＮＳＳ装置と、制御演算部とを具備するレーザスキャナと、後視点を設定するターゲットとを有するレーザスキャナシステムであって、前記制御演算部は、前記ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測距光を測定範囲に走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、前記ＧＮＳＳ装置により得られたグローバル座標値と、点群データ測定モードを実行して得られた測定結果と、ターゲットスキャンモードを実行して得られた測定結果とに基づき、グローバル座標値を有する点群データと前記ターゲットのグローバル座標値を演算する様構成したので、レーザスキャナを作業環境に合わせ任意の位置に設置することができ、又レーザスキャナの器械高等の測定作業が省略でき、測定作業が能率よく行え、又取得した点群データを容易にグローバル座標値に変換することができる。
【００１７】
又本発明によれば、測距光を発し、測定対象物からの反射光を受光し測距を行う測距部と、測距光を回転照射する走査部と、測距光の照射方向を検出する方向角検出部と、ＧＮＳＳ装置と、制御演算部とを含むレーザスキャナと、データ処理装置と、後視点として設置されるターゲットとを具備するレーザスキャナシステムであって、前記制御演算部は、前記ターゲットを含む範囲をターゲットスキャンするターゲットスキャンモードと、測距光を測定範囲に走査して点群データを取得する点群データ測定モードとを有し、前記レーザスキャナの複数設置地点でそれぞれ、前記ＧＮＳＳ装置から前記レーザスキャナの設置位置のグローバル座標値を取得し、ターゲットスキャンモードを実行してターゲット中心位置を測定し、点群データ測定モードを実行して点群データを取得し、前記データ処理装置は、前記複数設置地点での前記グローバル座標値、前記複数設置地点からのターゲット中心位置、前記複数設置地点からの点群データに基づき、複数の点群データを形状マッチングして合体させるので、作業環境に合わせ、レーザスキャナの設置位置、ターゲットの設置位置を容易に設定することができ、又レーザスキャナの器械高等の測定作業が省略でき、作業性が向上する。
【００１８】
更に又本発明によれば、ＧＮＳＳ装置を具備するレーザスキャナを任意の設置位置に設置する工程と、任意の位置にターゲットを設置する工程と、前記ＧＮＳＳ装置により複数地点のレーザスキャナのグローバル座標値を取得する工程と、各設置位置から前記レーザスキャナによりターゲットスキャンして前記ターゲットの中心位置を測定し、前記複数地点のレーザスキャナのグローバル座標値に基づきターゲットの中心のグローバル座標値を取得する工程と、複数の地点から点群データを取得する工程と、複数の点群データを前記ターゲットの中心のグローバル座標値を初期値として形状マッチングさせ、前記複数の点群データを合体させるので、作業環境に合わせ、レーザスキャナの設置位置、ターゲットの設置位置を容易に設定することができ、又レーザスキャナの器械高等の測定作業が省略でき、作業性が向上するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に用いられる３次元レーザスキャナの概略立断面図である。
【図２】該レーザスキャナの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係るシステムの概略図である。
【図４】本実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２１】
先ず、図１、図２を参照して本実施例に用いられる３次元レーザスキャナについて説明する。
【００２２】
図１に示される様に、レーザスキャナ１は、三脚１０（図３参照）を介して設置される。前記レーザスキャナ１は、前記三脚１０に取付けられる整準部２と、該整準部２に設けられた基盤部３と、該基盤部３に水平回転部４を介して水平方向に回転可能に設けられた托架部５と、該托架部５に鉛直回転軸６を中心に鉛直方向（高低方向）に回転可能に設けられた走査ミラー７とを有している。
【００２３】
前記整準部２は、例えば１つの支持ピン（図示せず）及び２つの調整螺子８を有し、前記托架部５に設けられた傾斜センサ（図示せず）が水平を検出する様前記調整螺子８を調整することで、前記整準部２の整準がなされる。
【００２４】
前記水平回転部４は、前記基盤部３に軸受９を介して回転自在に、且つ鉛直に支持された水平回転軸１１を有している。該水平回転軸１１に前記托架部５が支持され、該托架部５が前記水平回転軸１１と一体に回転する様になっている。
【００２５】
前記水平回転部４には、水平駆動モータ１２を含む水平駆動部１３、前記水平回転軸１１の回転角を検出する水平角検出器（例えばエンコーダ）１４が収納されている。前記水平駆動モータ１２によって前記水平回転軸１１を中心に前記托架部５が回転され、前記水平回転軸１１の前記基盤部３に対する回転角、即ち前記托架部５の回転角は前記水平角検出器１４によって検出される様になっている。
【００２６】
又、該水平角検出器１４の検出結果（水平角）は、制御演算部１５（後述）に入力され、該制御演算部１５は、前記水平角検出器１４の検出結果に基づき前記水平駆動モータ１２の駆動を制御する様になっている。
【００２７】
前記托架部５の中央部に凹部１６が形成され、該凹部１６を挾み左右に室５ａ，５ｂが形成されている。一方の前記室５ａ（図示では左側の室）には、鉛直駆動部１７、鉛直角検出器１８が収納され、他方の前記室５ｂ（図示では右側の室）には、測距発光部１９、共通光路部２１、測距部２２、撮像部２３等が収納されている。又、前記托架部５の内部の所要位置には、前記制御演算部１５が収納されている。更に、前記托架部５の所要部分には、表示部２５、操作部２６が設けられている。
【００２８】
前記鉛直回転軸６は水平に延びる軸心を有し、前記托架部５に軸受２７を介して回転自在に支持されている。前記鉛直回転軸６の一端部は前記凹部１６に突出しており、前記鉛直回転軸６の突出端に前記走査ミラー７が前記鉛直回転軸６の軸心に対して４５°傾いた状態で設けられている。前記走査ミラー７は、前記鉛直回転軸６によって前記凹部１６内に支持され、前記鉛直回転軸６を中心に鉛直方向に回転自在となっている。
【００２９】
前記鉛直回転軸６の軸心は、前記走査ミラー７の中心を通過すると共に該走査ミラー７に入射する測距光軸３６と合致する様になっている。又、前記鉛直回転軸６の軸心は、前記走査ミラー７の中心で前記水平回転軸１１の軸心と直交する様に設定されている。
【００３０】
前記鉛直駆動部１７は鉛直駆動モータ２８を有し、該鉛直駆動モータ２８により前記鉛直回転軸６が回転される様になっている。前記鉛直駆動モータ２８により、前記鉛直回転軸６を介して前記走査ミラー７が回転される。尚、前記鉛直回転軸６、前記走査ミラー７、前記鉛直駆動モータ２８等により走査部２９が構成される。
【００３１】
前記鉛直回転軸６には前記鉛直角検出器１８（例えば、インクリメンタルエンコーダ）が設けられ、該鉛直角検出器１８により、前記托架部５に対する前記鉛直回転軸６の回転角が検出される。前記鉛直角検出器１８の検出結果（鉛直角）は、前記制御演算部１５に入力され、該制御演算部１５は前記鉛直角検出器１８の検出結果に基づき前記鉛直駆動モータ２８の駆動を制御する様になっている。
【００３２】
前記托架部５の上面にはアダプタ３０を介してＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems）装置２４が取付けられる。前記アダプタ３０は、前記托架部５に対して着脱可能となっている。従って、前記ＧＮＳＳ装置２４も前記托架部５に対して着脱可能となっている。又、前記ＧＮＳＳ装置２４は、人工衛星からの信号を受信し、所要の信号処理を行い、グローバル座標演算部５３（後述）に入力する。該グローバル座標演算部５３は前記受信信号に基づきグローバル座標を演算する。
【００３３】
前記ＧＮＳＳ装置２４を前記托架部５に装着した場合、前記ＧＮＳＳ装置２４の基準位置（該ＧＮＳＳ装置２４によって測定されるグローバル座標の位置）と前記レーザスキャナ１の基準位置（測距、測角する場合の基準位置）とは、既知の関係となっている。又、前記ＧＮＳＳ装置２４は、前記水平回転軸１１の軸心上に位置する様に設定される。
【００３４】
前記測距発光部１９は、測距光源部３１と、ハーフミラーやビームスプリッタ等の光路分割部材３２と、対物レンズ等から構成される投光光学部３３と、ミラー３４とを有している。前記測距光源部３１は、例えば半導体レーザ等であり、測距光３５として測距光軸３６上に不可視光である赤外光のパルスレーザ光線を発する。
【００３５】
前記測距光軸３６は、前記共通光路部２１を経て前記走査ミラー７に入射し、前記共通光路部２１によって前記鉛直回転軸６の軸心と一致する様に偏向される。又、前記測距光軸３６は、前記走査ミラー７によって測定対象物に向う様直角方向に偏向される。
【００３６】
前記測距光源部３１は、所要の光強度、所要のパルス間隔等、所要の状態でパルス光が発光される様前記制御演算部１５に制御される様になっている。
【００３７】
前記共通光路部２１は、第１ビームスプリッタ３８と第２ビームスプリッタ３９とを有している。又、前記測距部２２は、集光レンズ等から構成される受光光学部４１と、光路延長部４２と、光路結合部４３と、受光素子４４とを有している。
【００３８】
前記測距光源部３１より出力された前記測距光３５は、一部が前記光路分割部材３２を透過し、前記投光光学部３３を介して前記ミラー３４に入射される。前記測距光３５は、前記ミラー３４に反射されて前記共通光路部２１へと導かれる。又、残りの前記測距光３５は、内部参照光として前記光路分割部材３２により反射され、内部参照光路３７へと導かれる。
【００３９】
前記ミラー３４に反射された前記測距光３５は、前記第１ビームスプリッタ３８、前記第２ビームスプリッタ３９により順次反射され、該第２ビームスプリッタ３９に反射された後、前記走査ミラー７へと導かれる。尚、前記第１ビームスプリッタ３８、前記第２ビームスプリッタ３９を透過した前記測距光３５は、図示しない反射防止部材により吸収される。
【００４０】
尚、前記走査ミラー７は偏向光学部材であり、該走査ミラー７は水平方向から入射した前記測距光３５を直角に反射し、又前記走査ミラー７に入射した反射測距光を前記第２ビームスプリッタ３９に向って水平方向に反射する様になっている。
【００４１】
前記共通光路部２１から前記走査ミラー７に導かれた前記測距光３５は、前記走査ミラー７により反射され、図示しない測定対象物へと照射される。又、該走査ミラー７が前記鉛直回転軸６を中心に回転されることで、前記測距光３５は鉛直面内で回転照射される。
又、前記水平回転部４が前記托架部５を水平方向に回転させることで、前記測距光３５は前記水平回転軸１１を中心に水平方向に回転照射される。従って、前記走査ミラー７の鉛直方向の回転と前記托架部５の水平方向の回転の協働により、測定範囲全域を前記測距光３５により走査できる。
【００４２】
測定範囲内に存在する測定対象物にて反射された反射測距光は、前記走査ミラー７に入射し、該走査ミラー７によって反射され、前記共通光路部２１に入射する。前記反射測距光は、前記第２ビームスプリッタ３９にて反射され、更に第１ビームスプリッタ３８を透過し、前記測距部２２へと導かれる。
【００４３】
該測距部２２は、前記第１ビームスプリッタ３８を透過した反射測距光を前記受光素子４４へ導くと共に、前記内部参照光路３７により導かれた内部参照光を前記光路結合部４３を介して前記受光素子４４に導く様になっている。
【００４４】
前記第１ビームスプリッタ３８を透過した反射測距光は、前記受光光学部４１に入射し、該受光光学部４１にて集光され、前記光路延長部４２へと入射する。該光路延長部４２を透過した反射測距光は、前記光路結合部４３を介して前記受光素子４４に受光される。
又、前記内部参照光路３７を経た内部参照光が、前記光路結合部４３を介して前記受光素子４４に受光される。
【００４５】
該受光素子４４に於いて、前記反射測距光と前記内部参照光は、反射測距光電気信号と内部参照光電気信号へと変換され、前記制御演算部１５へと送られる。前記反射測距光電気信号と前記内部参照光電気信号との時間間隔の差に基づき測定対象物（測定点）迄の距離が測定される様になっている。
【００４６】
前記制御演算部１５は、測定した測定点迄の距離と、前記鉛直角検出器１８により検出された鉛直角と、前記水平角検出器１４により検出された水平角とに基づき、測定点の３次元座標値を算出する。又、パルス毎の測定点の座標値を記録することで、測定範囲全域に関する、或は測定対象物に関する点群データを得ることができる。又、前記ＧＮＳＳ装置２４からの受信信号に基づき前記レーザスキャナ１のグローバル座標が演算され、該グローバル座標に基づき前記点群データのグローバル座標が演算される。
【００４７】
前記水平角検出器１４及び前記鉛直角検出器１８により、前記測距光軸３６の方向を検出する方向角検出部が構成される。
【００４８】
前記撮像部２３は撮像光軸を有し、該撮像光軸は前記共通光路部２１を経て前記測距光軸３６と合致し、前記走査ミラー７に入射する。前記撮像光軸上の結像位置には撮像素子４５が設けられ、該撮像素子４５はデジタル画像信号を出力する様になっている。
【００４９】
該撮像素子４５は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等、画素（ピクセル）の集合体で構成されたものであり、各画素は前記撮像素子４５内での位置が特定できる様になっている。該撮像素子４５では、前記走査ミラー７に入射し、該走査ミラー７で反射され前記第２ビームスプリッタ３９を透過した背景光が受光される。
【００５０】
又、前記撮像部２３によって画像が取得される場合は、前記撮像光軸が撮像対象に向く様に前記走査ミラー７の鉛直角、前記托架部５の水平角が前記制御演算部１５によって制御される。この場合、前記走査ミラー７の回転、前記制御演算部１５の回転は、停止或は略停止の状態となる。又、前記測距部２２よる測距は停止され、前記測距光源部３１の発光も停止される。
【００５１】
次に、図２を参照して、前記レーザスキャナ１の制御系について説明する。
【００５２】
前記制御演算部１５には、前記操作部２６、前記鉛直角検出器１８、前記水平角検出器１４が電気的に接続されている。前記制御演算部１５には、前記鉛直角検出器１８、前記水平角検出器１４からの角度検出信号が入力されると共に、作業者の操作により前記操作部２６からの信号が入力される。
【００５３】
作業者は、該操作部２６から前記レーザスキャナ１の測定を開始するのに必要な条件設定、例えば測定範囲の設定、点群データ密度（ピッチ）の設定、或は撮像時の撮像条件の設定等を行い、更に後述する共振回転数検出処理の開始指示や測定開始の指令等の入力ができる。前記操作部２６から入力された設定条件等は、前記表示部２５により確認できる様になっている。尚、前記操作部２６や前記表示部２５は、前記托架部５に設けられてもよく、或は別途独立して設けられ、無線、赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能としてもよい。
【００５４】
前記制御演算部１５は、前記測距光源部３１、前記水平駆動モータ１２、前記鉛直駆動モータ２８を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する前記表示部２５を制御する。又、前記制御演算部１５には、ＨＤＤ、メモリーカード、ＵＳＢメモリ等の外部記憶装置４６が設けられる。該外部記憶装置４６は、前記制御演算部１５に固定的に設けられてもよく、或は着脱可能に設けられてもよい。
【００５５】
次に、前記制御演算部１５の概略について説明する。
【００５６】
該制御演算部１５は、ＣＰＵに代表される演算部４７と、記憶部４８と、前記測距光源部３１の発光を制御する為の測距発光駆動部４９と、前記水平駆動モータ１２を駆動制御する為の前記水平駆動部１３と、前記鉛直駆動モータ２８を駆動制御する為の前記鉛直駆動部１７とを有している。又、前記制御演算部１５は、前記測距部２２により得られた信号に基づき距離データを演算する為の距離データ処理部５１と、前記撮像部２３により得られた画像データを処理する為の画像データ処理部５２と、前記ＧＮＳＳ装置２４により得られた受信信号に基づきグローバル座標を演算するグローバル座標演算部５３等を有している。
【００５７】
前記制御演算部１５は、上記した様に前記水平駆動部１３、前記鉛直駆動部１７等を制御すると共に、データ処理装置として後述する各種プログラムにより所要の演算、処理を実行する。
【００５８】
前記記憶部４８は、測距、鉛直角の測定、水平角の測定を実行する為のシーケンスプログラム、測距光を回転照射し、更に測距、測角の演算等を行い、点群データを取得する点群データ測定プログラム、ターゲットのスキャンを行い、ターゲットの位置測定を実行するターゲットスキャンプログラム、複数の点群データのシェイプマッチングを行い、点群データ同士の合体処理を行うレジストレーションプログラム、前記撮像部２３の撮像状態を制御する為の撮像プログラム、画像処理を実行する画像処理プログラム、データを前記表示部２５に表示させる為の画像表示プログラム等のプログラム、或はこれらのプログラムを統合管理するプログラム等を格納する。
【００５９】
又、前記記憶部４８は、ターゲット測定データ、点群データ、測角データ、画像データ、ＧＮＳＳデータ等のデータを格納する。
【００６０】
尚、前記距離データ処理部５１、前記画像データ処理部５２、前記グローバル座標演算部５３の機能を前記演算部４７に実行させてもよく、この場合前記距離データ処理部５１と前記画像データ処理部５２と前記グローバル座標演算部５３は省略できる。
【００６１】
又、前記距離データ処理部５１と前記画像データ処理部５２と前記グローバル座標演算部５３とを別途設けてもよい。例えば、別途データ処理装置（例えばＰＣ）を装備し、該ＰＣに前記距離データ処理部５１と前記画像データ処理部５２と前記グローバル座標演算部５３の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、前記レーザスキャナ１と前記ＰＣとに通信手段を設け、ターゲット測定データ、点群データ、測角データ、画像データ、ＧＮＳＳデータを該ＰＣに送信し、該ＰＣでターゲット測定データ処理、点群データ処理、測角データ処理、画像データ処理、ＧＮＳＳデータ処理を実行する様にしてもよい。尚、通信手段としては、光通信、無線通信、ＬＡＮ等所要の通信手段を採用することが可能である。
【００６２】
或は、前記外部記憶装置４６を前記レーザスキャナ１、前記ＰＣに共通に着脱可能とし、前記レーザスキャナ１が、ターゲット測定データ、点群データ、測角データ、画像データ、ＧＮＳＳデータ等のデータを前記外部記憶装置４６に格納し、該外部記憶装置４６に格納されたデータを前記ＰＣで処理する様にしてもよい。更に、点群データの形状マッチング、点群データの合体（レジストレーション）を前記ＰＣで行ってもよい。
【００６３】
尚、前記レーザスキャナ１では、前記撮像部２３を前記測距部２２と一体に設けたが、該測距部２２を分離し、独立して設けてもよい。尚この場合、前記撮像部２３の光軸は前記測距部２２の光軸と既知の関係に設定される。
【００６４】
次に、図３、図４を参照してレーザスキャナシステムについて説明する。
【００６５】
該レーザスキャナシステムは、少なくとも１つの前記レーザスキャナ１と少なくとも１つのターゲット５５を有する。
【００６６】
前記レーザスキャナ１は、測定対象物（図示せず）をスキャンするに適した位置に設置される。図３では、前記レーザスキャナ１は２台示されているが、実際にはＡ地点に設置され、所要の測定が完了した後Ｂ地点に設置される。又、前記ターゲット５５は２箇所に設置されているが、実際には一箇所でよい。
【００６７】
Ａ地点に前記レーザスキャナ１が設置され、又Ａ地点、Ｂ地点から所要の方向に所要距離離れた位置（任意の位置）に、後視点としての前記ターゲット５５が設置される。
【００６８】
レーザスキャナ１がＡ地点に設置される状態では、前記ＧＮＳＳ装置２４が前記レーザスキャナ１に取付けられている。
【００６９】
ＳＴＥＰ：０１  前記レーザスキャナ１がＡ地点に設置され、前記レーザスキャナ１のＡ地点での設置が確定すると、前記ＧＮＳＳ装置２４によりレーザスキャナ１の設置位置の測定が行われ、前記レーザスキャナ１のグローバル座標が取得される。ここで、前記レーザスキャナ１の器械高の測定等の作業は省略される。
【００７０】
ＳＴＥＰ：０２  前記レーザスキャナ１の前記托架部５を前記ターゲット５５に向ける（水平角を前記ターゲット５５の方向に合わせる）と共に前記走査ミラー７を前記ターゲット５５に向ける（鉛直角を前記ターゲット５５の方向に合わせる）。
【００７１】
前記撮像部２３により前記ターゲット５５の映像を取得する。該ターゲット５５の映像は前記表示部２５に表示される。画像から前記測距光軸３６が前記ターゲット５５に向けられていることが確認される。
【００７２】
画像により前記ターゲット５５が確認されると、前記操作部２６よりターゲットスキャンモードが選択される。前記制御演算部１５はターゲットスキャンプログラムを実行する。
【００７３】
前記ターゲット５５を含むターゲットスキャン範囲が自動設定され、ターゲットスキャンが開始される。前記走査ミラー７が所定回転角度で往復回転し、又前記托架部５が所定定点角度で往復回転し、ターゲットスキャン範囲が集中してスキャンされ、点群データが取得される。得られた点群データから前記ターゲット５５の中心位置の３次元座標値が求められる。
【００７４】
このターゲット中心位置の３次元座標値は、前記レーザスキャナ１を基準とする座標値である。
【００７５】
ＳＴＥＰ：０３  次に、点群データ測定モードが選択され、前記制御演算部１５により点群データ測定プログラムが実行さる。測定対象物を含む測定範囲がＡ地点からスキャンされ点群データＡが取得される。尚、測定範囲に上方が含まれない場合は、前記ＧＮＳＳ装置２４は取外す必要がない。トンネル等上方の点群データが必要な場合は、前記ＧＮＳＳ装置２４は取外す。
【００７６】
ＳＴＥＰ：０４  Ａ地点での点群データの取得が完了すると、前記レーザスキャナ１をＢ地点に移動する。該レーザスキャナ１のＢ地点での設置が確定すると、前記ＧＮＳＳ装置２４によりレーザスキャナ１の設置位置の測定が行われ、レーザスキャナ１のグローバル座標が取得される。
【００７７】
ＳＴＥＰ：０５  前記測距光軸３６を前記ターゲット５５に向け、画像から前記測距光軸３６が前記ターゲット５５に向けられていることを確認する。前記操作部２６よりターゲットスキャンモードが選択され、上記と同様ターゲットスキャンが実行される。
【００７８】
ターゲットスキャンで得られた点群データに基づき、前記レーザスキャナ１を基準とする前記ターゲット５５の中心位置の３次元座標値が求められる。
【００７９】
ＳＴＥＰ：０６  点群データ測定モードが選択され、前記レーザスキャナ１によりＢ地点でのスキャンが行われ、Ｂ地点での点群データＢが取得される。
【００８０】
ＳＴＥＰ：０７  Ａ点でのターゲットスキャンによる前記ターゲット５５の測定結果（Ａ地点に設置されたレーザスキャナ１を基準とする座標値）、Ｂ点でのターゲットスキャンによる前記ターゲット５５の測定結果（Ｂ地点に設置されたレーザスキャナ１を基準とする座標値）に基づき、及びＡ地点、Ｂ地点での前記レーザスキャナ１のグローバル座標に基づき前記ターゲット５５の中心位置のグローバル座標が演算される。
【００８１】
ＳＴＥＰ：０８  点群データＡと点群データＢとの形状マッチング（シェイプマッチング）が行われる。形状マッチングを行う場合に、前記ターゲット５５のグローバル座標を初期値として与えることで、概略のマッチングが直ちに行えるので、形状マッチング工程は著しく簡略化できる。
【００８２】
形状マッチング工程を経て前記点群データＡ、前記点群データＢが合体（レジストレーション）される。
【００８３】
本実施例では、前記レーザスキャナ１の設置位置（グローバル座標値）を前記ＧＮＳＳ装置２４によって単独で取得できるので、前記レーザスキャナ１の設置位置は任意でよく、又複数箇所に設置する場合にも測定環境のみを考慮すればよく、設置上の制約が大幅軽減する。
【００８４】
更に、前記ターゲット５５を設置する場合も、任意の点でよい。従って、レーザスキャナ１による測定作業が能率よく実行される。
【符号の説明】
【００８５】
１              レーザスキャナ
５              托架部
７              走査ミラー
１３            水平駆動部
１４            水平角検出器
１５            制御演算部
１７            鉛直駆動部
１８            鉛直角検出器
１９            測距発光部
２２            測距部
２３            撮像部
２４            ＧＮＳＳ装置
２９            走査部
３５            測距光
４７            演算部
４８            記憶部
５１            距離データ処理部
５２            画像データ処理部
５３            グローバル座標演算部
５５            ターゲット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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