(57)【要約】【課題】柱状構造物の立体データに欠落が生じている場合でも、その欠落の度合い等に応じて、たわみ値の推定算出とその精度とを正確に推定すること。【解決手段】柱状構造物の立体データから当該柱状構造物のたわみと欠落度合いとを算出し、算出した欠落度合いが、予め設定したしきい値より低い複数の立体データにより、擬似的に複数の欠落パターンが生じている場合に得られるたわみの精度評価指標を欠落パターン毎に算出し、算出した欠落パターン毎の精度評価指標により、算出した立体データの欠落度合いから、当該立体データで算出したたわみの精度を算出する計測精度推定部１５を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状構造物の立体データから当該柱状構造物のたわみと欠落度合いとを算出する第１の演算部と、
前記第１の演算部で算出した欠落度合いが、予め設定したしきい値より低い複数の前記立体データにより、擬似的に複数の欠落パターンが生じている場合に得られるたわみの精度評価指標を前記欠落パターン毎に算出する第２の演算部と、
前記第２の演算部で算出した欠落パターン毎の精度評価指標により、前記第１の演算部で算出した立体データの欠落度合いから、当該立体データで算出したたわみの精度を算出する第３の演算部と、
を備えるたわみ推定装置。
【請求項２】
前記柱状構造物は、地表面から上方に突出したものであり、
前記複数の欠落パターンは、欠落部分の地表面からの距離及び範囲に応じて複数の欠落パターンに分類する、
請求項１記載のたわみ推定装置。
【請求項３】
前記第１の演算部が算出する欠落度合いは、前記柱状構造物の上端位置の地表面からの高さの範囲に応じて算出式を可変設定する、請求項２記載のたわみ推定装置。
【請求項４】
前記第１の演算部は、３次元の点群データを含む柱状構造部の立体データからたわみと欠落度合いとを算出し、
前記第３の演算部で算出した立体データのたわみと欠落度合い、及び前記第３の演算部で算出したたわみの精度と、当該立体データの点群データとを関連付けて保存する保存部と、
前記前記第３の演算部で算出したたわみの精度に応じて、前記保存部による立体データの点群データの少なくとも一部の保存を解除する保存制御部と、
をさらに備える請求項１乃至３いずれか記載のたわみ推定装置。
【請求項５】
柱状構造物の立体データから当該柱状構造物のたわみと欠落度合いとを算出する第１の演算工程と、
前記第１の演算工程で算出した欠落度合いが、予め設定したしきい値より低い複数の前記立体データにより、擬似的に複数の欠落パターンが生じている場合に得られるたわみの精度評価指標を前記欠落パターン毎に算出する第２の演算工程と、
前記第２の演算工程で算出した欠落パターン毎の精度評価指標により、前記第１の演算工程で算出した立体データの欠落度合いから、当該立体データで算出したたわみの精度を算出する第３の演算工程と、
を有するたわみ推定方法。
【請求項６】
コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、
柱状構造物の立体データから当該柱状構造物のたわみと欠落度合いとを算出する第１の演算部と、
前記第１の演算部で算出した欠落度合いが、予め設定したしきい値より低い複数の前記立体データにより、擬似的に複数の欠落パターンが生じている場合に得られるたわみの精度評価指標を前記欠落パターン毎に算出する第２の演算部と、
前記第２の演算部で算出した欠落パターン毎の精度評価指標により、前記第１の演算部で算出した立体データの欠落度合いから、当該立体データで算出したたわみの精度を算出する第３の演算部と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に柱状構造物のたわみ量を推定するのに好適なたわみ推定装置、たわみ推定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
柱状構造物のたわみ値を精度よく推定するための技術が提案されている。（例えば、特許文献１，２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２４９８０号公報
【特許文献２】特開２０１５−２３２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１，２に記載された技術により、ＭＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：モビールマッピングシステム）等の計測機器を用いて、立体構造物の３次元点群データ（以下「立体データ」と称する）を取得する際に、当該構造物に対する遮蔽物等が存在して、生成された立体データに部分的な欠落が生じていた場合でも、取得した点群を元に欠落部分の立体データの推定を行ない、たわみ値を算出することが可能となった。
【０００５】
しかしながら、立体データに欠落が生じている場合、その欠落の位置や大きさによっては、本来の欠落なしに算出する場合のたわみ値から大きく乖離したたわみ値を算出する可能性があった。
【０００６】
本発明は前記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、柱状構造物の立体データに欠落が生じている場合でも、その欠落の度合い等に応じて、たわみ値の推定算出とその精度とを正確に推定することが可能なたわみ推定装置、たわみ推定方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、柱状構造物の立体データから当該柱状構造物のたわみと欠落度合いとを算出する第１の演算部と、前記第１の演算部で算出した欠落度合いが、予め設定したしきい値より低い複数の前記立体データにより、擬似的に複数の欠落パターンが生じている場合に得られるたわみの精度評価指標を前記欠落パターン毎に算出する第２の演算部と、前記第２の演算部で算出した欠落パターン毎の精度評価指標により、前記第１の演算部で算出した立体データの欠落度合いから、当該立体データで算出したたわみの精度を算出する第３の演算部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、柱状構造物の立体データに欠落が生じている場合でも、その欠落の度合い等に応じて、たわみ値の推定算出とその精度とを正確に推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る管理サーバシステム内の機能回路構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係る主として計測精度推定部で実行する処理内容を示すフローチャート。
【図３】同実施形態に係る柱状構造物の立体データの各要素の定義を説明する図。
【図４】同実施形態に係る柱状構造物の４つの欠落パターンを例示する図。
【図５】同実施形態に係る欠落パターン毎のモデル化率とＲＭＳＥとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、柱状構造物である電柱設備の管理サーバシステムに適用した場合の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、前記管理サーバシステム１における機能回路構成を示すブロック図である。同図において、ＭＭＳ等の計測機器を用いて、柱状構造物である電柱を含む３次元点群データと未加工の画像データ等を含む計測データを、何らかの記録媒体により直接、あるいはインターネットを含む図示しないネットワークを介してデータ解析部１０に入力する。
【００１２】
データ解析部１０においては、計測データ中の画像データが画像変換部１１に送られる一方で、同計測データ中の点群データが設備情報取得部１２に送られる。
【００１３】
画像変換部１１は、送られてきた未加工の画像データであるＲＡＷデータを、不可逆な圧縮画像データであるＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）データに変換して、データ解析部１０外部の後述する設備データベース（ＤＢ）通信部２１へ送出する。
【００１４】
前記設備情報取得部１２は、送られてきた計測データの点群データに関連付けられている位置データに基づいて、設備全般の情報を統括して記憶している設備データベース（ＤＢ）２０から、当該位置領域周辺の設備情報を読み出し、読み出した設備情報を計測データと共にモデル抽出部１３へ出力する。
【００１５】
モデル抽出部１３は、設備情報取得部１２を介して読み出した設備情報に基づき、立体データを構成する点群データから電柱と思われる柱状構造物や支線を含むケーブル等を抽出し、さらに各柱状構造物に関しては水平断面の中心点を連結することで中心軸のデータを作成し、それらの処理結果を自動突合部１４へ出力する。
【００１６】
自動突合部１４は、前記モデル抽出部１３で抽出した各柱状構造物に関して、前記設備データベース２０から読み出した設備情報を参照して、位置情報と構造物としての特徴とから電柱の識別情報を順次突合し、それら突合結果を計測精度推定部１５へ出力する。
【００１７】
計測精度推定部１５は、電柱の識別情報の突合を終えた各柱状構造物に対する、たわみ値の算出や計測精度の推定等を実行し、その処理結果を手動修正部１６へ出力する。
【００１８】
手動修正部１６では、この管理サーバシステム１と接続される、図示しない端末装置とのデータ送受により、前記自動突合部１４で自動的な突合を行なうことができなかった柱状構造物の電柱の識別情報の手動による突合や、自動突合した電柱の識別情報を修正するなどの手動操作を受け付けて、その修正した結果を含めて、データ解析部１０外部の前記設備データベース通信部２１へ出力する。
【００１９】
設備データベース通信部２１は、前記画像変換部１１から送られてきたＪＰＥＧデータ化された画像データと、前記手動修正部１６から送られてきた、電柱の突合結果を含む計測データとを前記設備データベース２０に保存させる一方で、必要に応じて設備データベース２０に保存した計測データを読み出して計測結果診断部２２へ出力する。
【００２０】
計測結果診断部２２では、適宜必要な表示データをオペレータが操作する端末装置（不図示）に各種データを出力しながら、該端末装置からのオペレータによる入力も受け付けて、柱状構造物の計測結果に対する各種診断支援処理、具体的には進捗状況の表示、点群データに対する画像データの重畳表示、全方位方向の画像表示、ＧＩＳ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：地理情報システム）との照合、診断結果のリスト表示、及び手動モデル抽出等を実行する。
【００２１】
次に前記実施形態の動作について説明する。
【００２２】
図２は、主として計測精度推定部１５で実行する処理内容を示すフローチャートである。同図において、その当初に計測精度推定部１５では、自動突合部１４から得た柱状構造物の全立体データそれぞれに対し、たわみ値、鉛直たわみ値、及び立体データの欠落の度合いを示すモデル化率を算出する（ステップＳ１０１）。
【００２３】
図３は、柱状（円柱状）構造物である電柱の立体データの各要素の定義を説明する図である。同図において、地表面である最下点での柱状構造物の中心点位置を原点として、その３次元（ｘｙｚ）座標を（０，０，０）とし、点群データが鉛直方向では例えば４［ｃｍ］間隔で得られているものとする。
【００２４】
図中の鉛直軸ＶＡは、前記原点から鉛直方向に上方に延在させた直線軸である。中心軸ＣＡは、各円形断面の中心点を順次接続して得られる曲線であり、前述した如く前記モデル抽出部１３により抽出及び補正の各処理が実行されることで得られる。
【００２５】
基準軸ＡＡは、前記原点位置と、中心軸上の一定の高さ、例えば２［ｍ］の高さ位置とを結んだ疑似直線である。図中に示すように、鉛直軸ＶＡと基準軸ＡＡとがなす角を傾きθと定義する。
【００２６】
さらに、電柱としてのたわみを代表する基準となる高さ位置として、前記２［ｍ］より高い一定の高さ、例えば５［ｍ］における中心軸ＣＡと基準軸ＡＡとの水平面に沿った距離をたわみＢと定義すると共に、中心軸ＣＡと鉛直軸ＶＡとの水平面に沿った距離を鉛直たわみＶＢと定義する
立体データの欠落の度合いを示すモデル化率としては、その上端部までの高さが所定値、例えば１０［ｍ］以上である場合と、１０［ｍ］未満である場合とに分けて定義する。
ここで、１０［ｍ］をしきい値として処理を分けた理由について説明する。ＭＭＳにおいては、計測の特性上、距離が離れるほどに取得する点群データの精度が落ちるため、特に柱状構造物の上端は立体データ化がしにくいものとなる。そのため、１０［ｍ］以上である柱状構造物の欠落度合いを、１０［ｍ］未満の柱状構造物と同様に定義すると、１０［ｍ］以上である柱状構造物の欠落度合いは低くなるので、同等の評価となるように分けて定義するものである。
【００２７】
高さが１０［ｍ］以上である場合、当該立体データの欠落の度合いを示すモデル化率を、次式  
（(計測円の数(中心点数))／(柱長×(5/6)×0.85÷４[cm]))×100[％]    …(1) 
と定義する。
【００２８】
一方、立体データの高さが１０［ｍ］未満である場合、当該立体データの欠落の度合いを示すモデル化率を、次式  
（(計測円の数(中心点数))／(柱長×(5/6)÷４[cm]))×100[％]          …(2) 
と定義する。
【００２９】
前記各式でも定義した如く、立体データの円中心点の（高さｚ方向の）最小間隔は、現状では４［ｃｍ］であり、前記いずれかのモデル化率の初期に基づいて算出した結果が１００［％］を超過した場合には１００［％］に丸め処理して出力するものとする。
【００３０】
前記全立体データのたわみ値、鉛直たわみ値、及びモデル化率を算出した後、計測精度推定部１５では、次に立体データの中で欠落が少ない立体データ、例えばモデル化率が９９［％］以上である立体データを複数選択し、複数の欠落パターンが生じている立体データを擬似的に生成した上で、モデル化率に応じた欠落前のたわみ値とのＲＭＳＥ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）を算出する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
図４は、柱状構造物の欠落を４つのパターンに分けた場合を例示している。図４（Ａ）は、柱状構造物の立体データＴＰの地面位置を含む低い位置で欠落を生じているパターンＡ「地際欠け」、図４（Ｂ）は、同立体データＴＰの地面位置は欠落していないものの、やはり低い位置で欠落を生じているパターンＢ「地際欠け（最下面あり）」、図４（Ｃ）は、同立体データＴＰの第１の所定の高さ、例えば１［ｍ］より上側で欠落を生じているパターンＣ「１ｍ上欠け」、図４（Ｄ）は、同立体データＴＰの前記第１の指定の高さより高い第２の所定の高さ、例えば５［ｍ］より上側で欠落を生じているパターンＤ「５ｍ上欠け」、である。
【００３２】
算出した複数の欠落パターン毎のモデル化率に応じた欠落前のたわみとのＲＭＳＥ
に基づいて、データの欠落度合いをｘ、ＲＭＳＥをｙとして、欠落パターン毎に実施したデータ欠落の数の（ｘ，ｙ）の集合Ａを生成する。
【００３３】
次に、生成した集合Ａに対して、最も良く当てはまる直線または曲線を算出する。算出方法としては、集合Ａに対して適切となる関数が定義できれば良く、当該関数をたわみ値の精度推定式「ｙ＝ｆ(ｘ)」と定義する（ステップＳ１０３）。
【００３４】
図５は、直線の一次式で前記関数「ｙ＝ｆ(ｘ)」を定義した、前記欠落パターンＡ〜Ｄ毎のモデル化率とＲＭＳＥの関係を例示する図である。ＲＭＳＥは、モデルの予測精度の悪さを表す指標であるため、「０（ゼロ）」に近いほど推定精度が高いものとなる。
【００３５】
こうして得た欠落パターン毎の精度推定式を用いて、全立体モデルを欠落パターンに応じたたわみ値の精度推定演算を実行する（ステップＳ１０４）。
【００３６】
前記図５で示した例では、全立体データに対し、「(真値−１[cm])×ｙ」から「(真値＋１[cm])×ｙ」までの範囲（図中の破線より下側）に約６８［％］の確率で収めることができ、且つ「(真値−２[cm])×ｙ」から「(真値＋２[cm])×ｙ」までの範囲に約９５［％］の確率で収めることができた。
【００３７】
以上のように、全立体データに対する精度推定の演算を実行した後、計測精度推定部１５ではたわみ値の誤差の推定精度に対する許容範囲の設定を受付ける（ステップＳ１０５）。この許容範囲に関しては、一定の数値、例えば「±１[cm]」を予め設定しておいても良いし、管理サーバシステム１で立体データを取込む毎にオペレータが手動で設定しても良い。
【００３８】
計測精度推定部１５では、設定された誤差の許容範囲を、前記ステップＳ１０３で定義した、たわみ値の精度推定式「ｙ＝ｆ(ｘ)」のｙに代入することで、立体データの欠落度合いであるモデル化率ｘを算出する（ステップＳ１０６）。
【００３９】
なお、前述したように前記精度推定式「ｙ＝ｆ(ｘ)」は、欠落パターン毎に異なるため、例えば前記図４、図５で説明した４つの欠落パターンＡ〜Ｄに分類する場合には、それら欠落パターンＡ〜Ｄ毎に立体データの欠落度合いであるモデル化率ｘを算出する。
【００４０】
次いで計測精度推定部１５では、欠落パターン毎に算出したモデル化率ｘに基づいて、それぞれ当該欠落パターンにおける誤差の許容範囲内となる立体データを選択する（ステップＳ１０７）。
【００４１】
そして、選択したそれぞれの立体データに関しては、十分な推定精度であるものとして、たわみの算出に最も影響を与えにくい部分に該当する点群データを許容誤差まで削除するよう設定し（ステップＳ１０８）、以上でこの計測精度推定部１５での処理を終了する。
【００４２】
前記立体データ中の点群データの削除設定に関しては、計測精度推定部１５において即時削除処理を実行するのではなく、後段の手動修正部１６によるオペレータの手動修正の処理完了後に実行するものとしても良い。
【００４３】
点群データが削除された立体データを含めた全立体データが、画像変換部１１でＪＰＥＧデータファイルに変換された画像データと共に、設備データベース通信部２１により設備データベース２０に保存される。
【００４４】
以上詳述した如く本実施形態によれば、柱状構造物の立体データに欠落が生じている場合でも、その欠落の度合い等に応じて、たわみ値の推定算出とその精度とを正確に推定することが可能となる。
【００４５】
また前記実施形態において、前記図４及び図５の説明で立体データの欠落に関しては、欠落部分の地表面からの距離及び範囲に応じて複数の欠落パターンに分類するものとしたので、欠落の度合いに関する取り扱いを定量化し易く、処理負担を軽減できる。
【００４６】
加えて前記実施形態では、柱状構造物である電柱の立体データに対し、一定の高さ、例えば１０［ｍ］以上である場合と１０［ｍ］未満である場合とでモデル化率の演算式を分けて算出するものとしたので、計測対象とする範囲に合わせて、取扱う欠落度合いの数値範囲が無闇に広がるのを回避し、処理負担をより軽減できる。
【００４７】
さらに前記実施形態では、欠落の度合いが低いと判断される立体データに関しては、柱状構造物の中心軸が比較的高い精度で得られているため、同立体データの点群データを削除設定するものとしたので、設備データベース２０で記憶するデータ容量を必要に応じて削減できる。
【００４８】
なお前記実施形態では、計測により得た立体データ中で、欠落の度合いが少なく、たわみ推定の精度が高いと思われる立体モデルを用いて精度推定式等を算出するものとして説明した。
しかしながら、本発明にあっては、これに限ることなく、過去に取得した計測データから作成した精度推定式のうち、最も影響が大きいと思われる精度推定式の結果を用いて、今回の計測で得た立体モデルに対する使用の可否を決定するものとしても良い。
例えば、前記図５における特性グラフにおいて、欠落パターンＡ「地際欠け」で示したように、「地際」における欠落が、たわみに最も大きく影響を与えることがわかる。そのため、例えば±１［ｃｍ］を許容誤差とした場合には、過去に取得した「地際欠け」のための精度推定式により、モデル化率が７０［％］以上の立体モデルを選択して採用することで、設定した許容誤差の範囲内にほとんどの電柱モデルを収めることができることとなる。
【００４９】
その他、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合は組み合わせた効果が得られる。さらに、前記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５０】
１…管理サーバシステム、１０…データ解析部、１１…画像変換部、１２…設備情報取得部、１３…モデル抽出部、１４…自動突合部、１５…計測精度推定部、１６…手動修正部、２０…設備データベース（ＤＢ）、２１…設備データベース（ＤＢ）通信部、２２…計測結果診断部
【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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