(57)【要約】【課題】３次元形状の精度を向上すること。【解決手段】３次元データおよび所定点の３次元座標データを得る３次元レーザスキャナ２と、所定点の３次元座標データを得るトータルステーション３と、レーザスキャナにて走査される複数の走査範囲２Ａの隣り合う各走査範囲２Ａに設定した重複領域２Ｂに設置された共通点４Ｂと、少なくとも２箇所の走査範囲に設置された基準点４Ｃと、各走査範囲をレーザスキャナにより各走査範囲の３次元データを得て、かつ隣り合う各走査範囲における重複領域に設けられた共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各走査範囲の３次元データを合成する際、トータルステーションにより得た各基準点の３次元座標データに基づいてレーザスキャナにより得た各基準点の３次元座標データの位置を補正し、補正した各基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の３次元データの位置を修正する制御部と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元データおよび所定点の３次元座標データを取得する３次元レーザスキャナと、
所定点の３次元座標データを取得するトータルステーションと、
前記３次元レーザスキャナにて走査される複数の走査範囲の隣り合う各前記走査範囲に設定した重複領域に設置された共通点と、
少なくとも２箇所の前記走査範囲に設置された基準点と、
各前記走査範囲を３次元レーザスキャナにより走査して隣り合う各前記走査範囲における前記重複領域に設置された共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各前記走査範囲の３次元データを合成する際、前記トータルステーションにより取得した各前記基準点の３次元座標データに基づいて前記３次元レーザスキャナにより取得した各前記基準点の３次元座標データの位置を補正し、補正した各前記基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の前記３次元データの位置を修正する制御部と、
を備えることを特徴とする３次元形状計測装置。
【請求項２】
各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記重複領域がなく途切れる場合、一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記基準点が設置されることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項３】
各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とが前記重複領域および前記共通点を有して合成される場合、所定の前記走査範囲と当該所定の前記走査範囲から最も離れて合成される前記走査範囲とに前記基準点が設置されることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項４】
前記基準点に白黒ターゲットが適用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の３次元形状計測装置。
【請求項５】
前記トータルステーションが複数の場合に、前記トータルステーション間にて共通して走査される重合点をさらに備え、
前記制御部は、各前記トータルステーションにより共に走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の３次元形状計測装置。
【請求項６】
前記重合点に反射シートが適用されることを特徴とする請求項５に記載の３次元形状計測装置。
【請求項７】
複数の走査範囲を３次元レーザスキャナにより走査して隣り合う各前記走査範囲に設定した重複領域に設置された共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各前記走査範囲の３次元データを合成する３次元形状計測方法であって、
少なくとも２箇所の前記走査範囲に設置された各基準点の３次元座標データを前記３次元レーザスキャナにより取得する工程と、
各前記基準点をトータルステーションにより走査して各前記基準点の３次元座標データを取得する工程と、
前記トータルステーションにより取得した各前記基準点の３次元座標データに基づいて前記３次元レーザスキャナにより取得した各前記基準点の３次元座標データの位置を補正する工程と、
補正した各前記基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の前記３次元データの位置を修正する工程と、
を含むことを特徴とする３次元形状計測方法。
【請求項８】
各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記重複領域がなく途切れる場合、一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記基準点を設置することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状計測方法。
【請求項９】
各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とが前記重複領域および前記共通点を有して合成される場合、所定の前記走査範囲と当該所定の前記走査範囲から最も離れて合成される前記走査範囲とに前記基準点を設置することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状計測方法。
【請求項１０】
前記基準点を白黒ターゲットとすることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の３次元形状計測方法。
【請求項１１】
複数の前記トータルステーションにより重合点を共に走査して前記重合点の３次元座標データを取得する工程と、
各前記トータルステーションにより共に走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせる工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の３次元形状計測方法。
【請求項１２】
前記重合点を反射シートとすることを特徴とする請求項１１に記載の３次元形状計測方法。
【請求項１３】
複数の走査範囲が３次元レーザスキャナの走査により入力されるデータを用い、隣り合う各前記走査範囲の重複領域に設置された共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各前記走査範囲の３次元データを合成させる３次元形状計測プログラムであって、
少なくとも２箇所の前記走査範囲に設置された基準点が前記３次元レーザスキャナにより走査された３次元座標データを入力する手順と、各前記基準点がトータルステーションにより走査された３次元座標データを入力する手順と、前記トータルステーションから入力した各前記基準点の３次元座標データに基づいて前記３次元レーザスキャナから入力した各前記基準点の３次元座標データの位置を補正させる手順と、補正した各前記基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の前記３次元データの位置を修正させる手順と、を実行させることを特徴とする３次元形状計測プログラム。
【請求項１４】
各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記重複領域がなく途切れる場合、一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに設置された各前記基準点が前記３次元レーザスキャナにより走査された３次元座標データを入力する手順と、各前記基準点がトータルステーションにより走査された３次元座標データを入力する手順と、を実行させることを特徴とする請求項１３に記載の３次元形状計測プログラム。
【請求項１５】
各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とが前記重複領域および前記共通点を有して合成される場合、所定の前記走査範囲と当該所定の前記走査範囲から最も離れて合成される前記走査範囲とに設置された前記基準点が前記３次元レーザスキャナにより走査された３次元座標データを入力する手順と、各前記基準点がトータルステーションにより走査された３次元座標データを入力する手順と、を実行させること特徴とする請求項１３に記載の３次元形状計測プログラム。
【請求項１６】
複数の前記トータルステーションにより重合点が共に走査された３次元座標データを取得する手順と、各前記トータルステーションにより走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせる手順と、を実行させることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一つに記載の３次元形状計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状計測する装置および方法ならびにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載の変位情報測定システムおよび方法ならびにプログラムは、３次元レーザスキャナを用いて計測された建築物の３次元点群データから好適に当該建築物上の基準点を算出し、建築物自身の３次元的な変位量を好適に測定し確認するためのものである。具体的には、３次元レーザスキャナを用いて、建築物の変位前後の３次元点群データを計測する。一方、建築物の外部に不動点を含む基準点を設定して、トータルステーションを用いて測量する。そして、計測された建築物の変位前後の３次元点群データを当該基準点に基づいてコンピュータ内に構成される座標系内のデータに変換する。その後、コンピュータでは、変換された建築物の変位前後の３次元点群データからそれぞれ複数の近似面を生成して、その交点をそれぞれ算出し、それぞれの交点の差分を変位情報として算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４９５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、トータルステーションを用いて計測する方法は、１箇所ごとに計測点を設定して、その３次元座標を取得する必要があるため、寺院などの構造物の３次元形状を把握するためには、大量の計測点を取得する必要があり、簡易に、また迅速に、３次元データを取得することができないことが示されている。そこで、特許文献１では、３次元レーザスキャナを用いることによって、構造物の３次元形状を比較的簡易に取得している。そして、トータルステーションは、取得した３次元形状の変位の基準を取得することに用いている。
【０００５】
ここで、３次元レーザスキャナにより広範囲に亘って３次元形状を取得する場合、複数の走査範囲を走査することになる。この場合、隣り合う各走査範囲において相互に重複する重複領域を設定し、当該重複領域に設置された共通点を計測し、計測した共通点を合成することで隣り合う走査範囲の３次元形状を取得する。
【０００６】
しかしながら、３次元レーザスキャナでは、共通点を重ねて隣り合う走査範囲を合成する場合に数ｍｍの誤差が生じる。そして、共通点を重ねてさらに隣り合う走査範囲を合成するごとに誤差が累積し、３次元形状の精度が低下することになる。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、３次元形状の精度を向上することのできる３次元形状計測装置および方法ならびにプログラム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】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の３次元形状計測装置は、３次元データおよび所定点の３次元座標データを取得する３次元レーザスキャナと、所定点の３次元座標データを取得するトータルステーションと、前記３次元レーザスキャナにて走査される複数の走査範囲の隣り合う各前記走査範囲に設定した重複領域に設置された共通点と、少なくとも２箇所の前記走査範囲に設置された基準点と、各前記走査範囲を３次元レーザスキャナにより走査して隣り合う各前記走査範囲における前記重複領域に設置された共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各前記走査範囲の３次元データを合成する際、前記トータルステーションにより取得した各前記基準点の３次元座標データに基づいて前記３次元レーザスキャナにより取得した各前記基準点の３次元座標データの位置を補正し、補正した各前記基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の前記３次元データの位置を修正する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この３次元形状計測装置によれば、３次元レーザスキャナで走査した各走査範囲の３次元データが、３次元レーザスキャナおよびトータルステーションで走査した基準点の３次元座標データにより補正されて、より正確な位置に修正されるため、走査範囲の合成の誤差をより小さくし、３次元形状の精度を向上することができる。
【００１０】
また、本発明の３次元形状計測装置では、各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記重複領域がなく途切れる場合、一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記基準点が設置されることを特徴とする。
【００１１】
走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲と他端の走査範囲とに重複領域がなく途切れる場合では、一端の走査範囲から他端の走査範囲で誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置によれば、最も大きい誤差を補正することができ、一端の走査範囲と他端の走査範囲との間の走査範囲に累積した誤差を補正することができる。
【００１２】
また、本発明の３次元形状計測装置では、各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とが前記重複領域および前記共通点を有して合成される場合、所定の前記走査範囲と当該所定の前記走査範囲から最も離れて合成される前記走査範囲とに前記基準点が設置されることを特徴とする。
【００１３】
走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲と他端の走査範囲とが重複領域および共通点を有して合成される場合、一端の走査範囲から最も離れて合成される走査範囲で誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置によれば、最も大きい誤差を補正することができ、所定の走査範囲と当該走査範囲から最も離れて合成される走査範囲との間の走査範囲に累積した誤差を補正することができる。
【００１４】
また、本発明の３次元形状計測装置では、前記基準点に白黒ターゲットが適用されることを特徴とする。
【００１５】
白黒ターゲットは、３次元レーザスキャナにおけるＴＯＦ（Time-of-Flight）方式レーザスキャナおよび位相差方式のレーザスキャナにより計測することが可能なターゲットである。つまり、この次元形状計測装置では、双方の方式のレーザスキャナを適用することができる。特に、位相差方式のレーザスキャナは、ＴＯＦ方式のレーザスキャナと比較して計測速度が速いため、３次元形状の計測時間を短縮できる。
【００１６】
また、本発明の３次元形状計測装置では、前記トータルステーションが複数の場合に、前記トータルステーション間にて共通して走査される重合点をさらに備え、前記制御部は、各前記トータルステーションにより共に走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせることを特徴とする。
【００１７】
重合点を用いることで、複数のトータルステーション間の位置関係が明確になり、共通点を合成する位置精度が向上するので、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００１８】
また、本発明の３次元形状計測装置では、前記重合点に反射シートが適用されることを特徴とする。
【００１９】
重合点に反射シートを適用することで、複数のトータルステーション間の位置関係がより明確化され、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００２０】
上述の目的を達成するために、本発明の３次元形状計測方法は、複数の走査範囲を３次元レーザスキャナにより走査して隣り合う各前記走査範囲に設定した重複領域に設置された共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各前記走査範囲の３次元データを合成する３次元形状計測方法であって、少なくとも２箇所の前記走査範囲に設置された各基準点の３次元座標データを前記３次元レーザスキャナにより取得する工程と、各前記基準点をトータルステーションにより走査して各前記基準点の３次元座標データを取得する工程と、前記トータルステーションにより取得した各前記基準点の３次元座標データに基づいて前記３次元レーザスキャナにより取得した各前記基準点の３次元座標データの位置を補正する工程と、補正した各前記基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の前記３次元データの位置を修正する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
この３次元形状計測方法によれば、３次元レーザスキャナで走査した各走査範囲の３次元データが、３次元レーザスキャナおよびトータルステーションで走査した基準点の３次元座標データにより補正されて、より正確な位置に修正されるため、走査範囲の合成の誤差をより小さくし、３次元形状の精度を向上することができる。
【００２２】
また、本発明の３次元形状計測方法では、各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記重複領域がなく途切れる場合、一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記基準点を設置することを特徴とする。
【００２３】
走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲と他端の走査範囲とに重複領域がなく途切れる場合では、一端の走査範囲から他端の走査範囲で誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測方法によれば、最も大きい誤差を補正することができ、一端の走査範囲と他端の走査範囲との間の走査範囲に累積した誤差を補正することができる。
【００２４】
また、本発明の３次元形状計測方法では、各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とが前記重複領域および前記共通点を有して合成される場合、所定の前記走査範囲と当該所定の前記走査範囲から最も離れて合成される前記走査範囲とに前記基準点を設置することを特徴とする。
【００２５】
走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲と他端の走査範囲とが重複領域および共通点を有して合成される場合、一端の走査範囲から最も離れて合成される走査範囲で誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測方法によれば、最も大きい誤差を補正することができ、所定の走査範囲と当該走査範囲から最も離れて合成される走査範囲との間の走査範囲に累積した誤差を補正することができる。
【００２６】
また、本発明の３次元形状計測方法では、前記基準点を白黒ターゲットとすることを特徴とする。
【００２７】
白黒ターゲットは、３次元レーザスキャナにおけるＴＯＦ（Time-of-Flight）方式レーザスキャナおよび位相差方式のレーザスキャナにより計測することが可能なターゲットである。つまり、この３次元形状計測方法では、双方の方式のレーザスキャナを適用することができる。特に、位相差方式のレーザスキャナは、ＴＯＦ方式のレーザスキャナと比較して計測速度が速いため、３次元形状の計測時間を短縮できる。
【００２８】
また、本発明の３次元形状計測方法では、複数の前記トータルステーションにより重合点を共に走査して前記重合点の３次元座標データを取得する工程と、各前記トータルステーションにより共に走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせる工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００２９】
重合点を用いることで、複数のトータルステーション間の位置関係が明確になり、共通点を合成する位置精度が向上するので、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００３０】
また、本発明の３次元形状計測方法では、前記重合点を反射シートとすることを特徴とする。
【００３１】
重合点に反射シートを適用することで、複数のトータルステーション間の位置関係がより明確化され、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００３２】
上述の目的を達成するために、本発明の３次元形状計測プログラムは、複数の走査範囲が３次元レーザスキャナの走査により入力されるデータを用い、隣り合う各前記走査範囲の重複領域に設置された共通点の３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各前記走査範囲の３次元データを合成させる３次元形状計測プログラムであって、少なくとも２箇所の前記走査範囲に設置された基準点が前記３次元レーザスキャナにより走査された３次元座標データを入力する手順と、各前記基準点がトータルステーションにより走査された３次元座標データを入力する手順と、前記トータルステーションから入力した各前記基準点の３次元座標データに基づいて前記３次元レーザスキャナから入力した各前記基準点の３次元座標データの位置を補正させる手順と、補正した各前記基準点の３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲の前記３次元データの位置を修正させる手順と、を実行させることを特徴とする。
【００３３】
この３次元形状計測プログラムによれば、３次元レーザスキャナで走査した各走査範囲の３次元データが、３次元レーザスキャナおよびトータルステーションで走査した基準点の３次元座標データにより補正されて、より正確な位置に修正されるため、走査範囲の合成の誤差をより小さくし、３次元形状の精度を向上することができる。
【００３４】
また、本発明の３次元形状計測プログラムでは、各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに前記重複領域がなく途切れる場合、一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とに設置された各前記基準点が前記３次元レーザスキャナにより走査された３次元座標データを入力する手順と、各前記基準点がトータルステーションにより走査された３次元座標データを入力する手順と、を実行させることを特徴とする。
【００３５】
走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲と他端の走査範囲とに重複領域がなく途切れる場合では、一端の走査範囲から他端の走査範囲で誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測プログラムによれば、最も大きい誤差を補正することができ、一端の走査範囲と他端の走査範囲との間の走査範囲に累積した誤差を補正することができる。
【００３６】
また、本発明の３次元形状計測プログラムでは、各前記走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の前記走査範囲と他端の前記走査範囲とが前記重複領域および前記共通点を有して合成される場合、所定の前記走査範囲と当該所定の前記走査範囲から最も離れて合成される前記走査範囲とに設置された前記基準点が前記３次元レーザスキャナにより走査された３次元座標データを入力する手順と、各前記基準点がトータルステーションにより走査された３次元座標データを入力する手順と、を実行させること特徴とする。
【００３７】
走査範囲が一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲と他端の走査範囲とが重複領域および共通点を有して合成される場合、一端の走査範囲から最も離れて合成される走査範囲で誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測プログラムによれば、最も大きい誤差を補正することができ、所定の走査範囲と当該走査範囲から最も離れて合成される走査範囲との間の走査範囲に累積した誤差を補正することができる。
【００３８】
また、本発明の３次元形状計測プログラムでは、複数の前記トータルステーションにより重合点が共に走査された３次元座標データを取得する手順と、各前記トータルステーションにより走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせる手順と、を実行させることを特徴とする。
【００３９】
重合点を用いることで、複数のトータルステーション間の位置関係が明確になり、共通点を合成する位置精度が向上するので、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、３次元形状の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナによる走査の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナによる走査の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナおよびトータルステーションによる走査の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナおよびトータルステーションによる走査の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の他のターゲットを示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナおよびトータルステーションによる走査の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００４３】
図１は、本実施形態に係る３次元形状計測装置の概略構成図である。図１に示すように、３次元形状計測装置１は、構造物１００の３次元形状を計測するものである。構造物１００は、例えば、原子力発電プラントの各種機器や配管があり、このような構造物１００の３次元形状を計測することで、各種機器や配管の３次元図面や解析データを作成できるため、各種機器や配管の経年変化が把握することができ、プラントの安全性を確保することができる。
【００４４】
この３次元形状計測装置１は、３次元レーザスキャナ２と、トータルステーション３と、ターゲット４と、制御部５と、を備える。
【００４５】
３次元レーザスキャナ２は、構造物１００を走査した３次元データおよび所定点の３次元座標データを取得するものである。３次元データとは、構造物１００の走査範囲２Ａを走査して得られる複数のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元の点群座標からなる構造物１００の形状データである。また、所定点の３次元座標データとは、ターゲット４（図１では特徴点４Ａ）を走査して得られるターゲット４のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元の座標データである。
【００４６】
トータルステーション３は、所定点の３次元座標データを取得するものである。所定点の３次元座標データとは、３次元レーザスキャナ２と同様に、ターゲット４を走査して得られるターゲット４のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元の座標データである。
【００４７】
ターゲット４は、上述したように３次元レーザスキャナ２やトータルステーション３の走査により３次元座標データを取得するための標的である。ターゲット４は、点座標であって、図１に示すように、十字状に分割された対向部分を黒（濃色）と白（淡色）とで色分けした白黒ターゲットが適応されることが好ましい。
【００４８】
制御部５は、コンピュータであって、３次元レーザスキャナ２およびトータルステーション３に接続され、３次元レーザスキャナ２から３次元データおよび３次元座標データを入力するとともに、トータルステーション３から３次元座標データを入力する。そして、これらの各データを処理する。
【００４９】
制御部５における処理について説明する。図２および図３は、本実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナによる走査の一例を示す図であり、図４および図５は、本実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナおよびトータルステーションによる走査の一例を示す図であり、図６は、本実施形態に係る３次元形状計測装置の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
３次元レーザスキャナ２は、図１に示すように所定の走査範囲２Ａを有している。３次元レーザスキャナ２は、この走査範囲２Ａに収められた構造物１００の３次元データ、および当該構造物１００に設置されたターゲット４の３次元座標データを取得する。これら３次元データおよび３次元座標データは、制御部５に入力される。制御部５は、３次元データにより３次元形状を作成し、この３次元形状にターゲット４を関連付ける。
【００５１】
また、３次元レーザスキャナ２は、走査範囲２Ａが比較的狭く、図２および図３に示すように、構造物１００全体を１つの走査範囲２Ａ内に収めることができない場合、構造物１００に対して走査範囲２Ａを複数とし、隣り合う走査範囲２Ａに重複領域２Ｂを設ける。重複領域２Ｂを除く走査範囲２Ａでは、ターゲット４としての特徴点４Ａを配置する。特徴点４Ａは、上述したように３次元レーザスキャナ２により３次元座標データを取得するためのもので、この３次元座標データが制御部５によって３次元形状に関連付けられる。特徴点４Ａは、１つの走査範囲２Ａに複数配置されることが好ましい。また、重複領域２Ｂでは、ターゲット４としての共通点４Ｂを配置する。共通点４Ｂは、上述したように３次元レーザスキャナ２により３次元座標データを取得するためのもので、この３次元座標データが制御部５によって３次元形状に関連付けられ、隣り合う走査範囲２Ａを合成するために用いられる。共通点４Ｂは、図２および図３に示すように、重複領域２Ｂに３箇所配置されてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応することが好ましい。そして、３次元レーザスキャナ２により隣り合う一方の走査範囲２Ａでの共通点４Ｂの３次元座標データと、隣り合う他方の走査範囲２Ａでの共通点４Ｂの３次元座標データとを走査し、これら各共通点４Ｂの３次元座標データを制御部５に入力する。制御部５は、入力された隣り合う一方の走査範囲２Ａでの共通点４Ｂの３次元座標データと、隣り合う他方の走査範囲２Ａでの共通点４Ｂの３次元座標データとを重ね合わせることで隣り合う各走査範囲２Ａの３次元データを合成する。これにより、隣り合う各走査範囲２Ａの３次元データが１つになった３次元形状が作成される。なお、共通点４Ｂは、重複領域２Ｂに２箇所配置されていてもよいが、この場合、合成条件として基準となる鉛直軸を設定する必要がある。
【００５２】
このように、各走査範囲２Ａの重複領域２Ｂの各共通点４Ｂの３次元座標データを重ね合わせることで、３次元レーザスキャナ２により走査した各走査範囲２Ａの３次元データを合成することができる。しかし、重ね合わせる各共通点４Ｂの３次元座標データの間に数ｍｍの誤差が生じる。そして、共通点４Ｂの３次元座標データを重ね合わせてさらに隣り合う走査範囲２Ａの３次元データを合成するごとに誤差が累積し、３次元形状の精度が低下することになる。
【００５３】
例えば、図２に示すように、構造物１００内に壁１０１があって、走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合では、一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。また、図３に示すように、走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、一端の走査範囲２Ａａから最も離れて合成される走査範囲２Ａｃで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。なお、一端の走査範囲２Ａａや他端の走査範囲２Ａｂは、途切れた場合の端部をあらわすもので開始の走査範囲や終了の走査範囲をあらわすものではない。特に、図３に示す形態において、一端の走査範囲２Ａａは基準とする走査範囲をあらわしているだけである。
【００５４】
本実施形態の３次元形状計測装置１は、上記の誤差を小さくして３次元形状の精度を向上するものである。まず、図２に示す形態に対応して３次元形状の精度を向上する実施形態を図４および図６を参照して説明する。
【００５５】
図４に示すように、３次元形状計測装置１は、３次元レーザスキャナ２で走査する走査範囲２Ａ（重複領域２Ｂも含む）内にターゲット４としての基準点４Ｃを配置する。基準点４Ｃは、特徴点４Ａや共通点４Ｂを用いてもよいし、特徴点４Ａや共通点４Ｂとは別に新たに設置してもよい。基準点４Ｃは、３次元レーザスキャナ２およびトータルステーション３により３次元座標データを取得するためのもので、この３次元座標データが制御部５によって３次元形状に関連付けられる。そして、複数の走査範囲２Ａの各基準点４Ｃを走査できるようにトータルステーション３を配置する。基準点４Ｃは、全ての走査範囲２Ａに配置する必要はなく、図４に示すように、１つのトータルステーション３の走査可能距離（例えば、図４中の実線の矢印が直線上で届く範囲）内で隣り合う走査範囲２Ａを跨ぐようにして走査できる走査範囲２Ａに配置する。また、基準点４Ｃは、図４に示すように、複数のトータルステーション３で共通して走査できる範囲に配置し、複数のトータルステーション３により一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂに繋げて走査できるように配置する。また、トータルステーション３は、その走査可能距離が３次元レーザスキャナ２よりも広いため、３次元レーザスキャナ２の数よりも少ない走査数となる。
【００５６】
この３次元形状計測装置１の動作であって３次元形状を得る工程（方法）としては、図６に示すように、上述のごとく３次元レーザスキャナ２により各走査範囲２Ａを走査する（ステップＳ１）。そして、制御部５では、３次元レーザスキャナ２により走査された各走査範囲２Ａの３次元データ、および基準点４Ｃ、特徴点４Ａ、共通点４Ｂの３次元座標データを取得（入力）する（ステップＳ２）。一方、図６に示すように、トータルステーション３により各基準点４Ｃを走査する（ステップＳ３）。そして、制御部５では、トータルステーション３により走査された各基準点４Ｃの３次元座標データを取得（入力）する（ステップＳ４）。これらステップＳ１，Ｓ２の工程と、ステップＳ３，Ｓ４の工程との順番は逆であってもよい。
【００５７】
その後、制御部５では、トータルステーション３から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データに基づいて、３次元レーザスキャナ２から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正する（ステップＳ５）。３次元座標データの位置の補正は、図１に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の延在方向およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の廻り方向に、３次元レーザスキャナ２から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を移動させ、トータルステーション３から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置に合わせる。
【００５８】
その後、制御部５は、上記補正に基づいて基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正した走査範囲２Ａの特徴点４Ａおよび共通点４Ｂの３次元座標データを含む３次元データの位置を修正し、隣り合う走査範囲２Ａの共通点４Ｂを重ね合わせる（ステップＳ６）。すなわち、３次元レーザスキャナ２から取得（入力）した各基準点４Ｃの位置の移動に合わせて同走査範囲２Ａ全体の位置を移動させ、この移動させた走査範囲２Ａに隣り合う走査範囲２Ａと共通点４Ｂを重ね合わせる。制御部５は、上記手順を実行させるためのプログラムが格納されている。
【００５９】
また、図４（図２）に示すように、構造物１００内に壁１０１があって、走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合では、一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。そこで、基準点４Ｃの位置の補正は、一端の走査範囲２Ａａおよび他端の走査範囲２Ａｂにおいて、トータルステーション３で走査した基準点４Ｃａ，４Ｃｂの３次元座標データに基づき、３次元レーザスキャナ２で走査した基準点４Ｃａ，４Ｃｂの３次元座標データの位置を補正する。これにより、最も大きい誤差が補正され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとの間の走査範囲２Ａに累積した誤差が補正される。したがって、１つのトータルステーション３で一端の走査範囲２Ａａおよび他端の走査範囲２Ａｂの基準点４Ｃａ，４Ｃｂを走査することができれば、基準点４Ｃａ，４Ｃｂの２箇所のみ設置すればよい。
【００６０】
次に、図３に示す形態に対応して３次元形状の精度を向上する実施形態を図５および図６を参照して説明する。
【００６１】
図５に示すように、３次元形状計測装置１は、３次元レーザスキャナ２で走査する走査範囲２Ａ（重複領域２Ｂも含む）内にターゲット４としての基準点４Ｃを配置する。基準点４Ｃは、特徴点４Ａや共通点４Ｂを用いてもよいし、特徴点４Ａや共通点４Ｂとは別に新たに設置してもよい。基準点４Ｃは、３次元レーザスキャナ２およびトータルステーション３により３次元座標データを取得するためのもので、この３次元座標データが制御部５によって３次元形状に関連付けられる。そして、複数の走査範囲２Ａの各基準点４Ｃを走査できるようにトータルステーション３を配置する。基準点４Ｃは、全ての走査範囲２Ａに配置する必要はなく、図５に示すように、１つのトータルステーション３の走査可能距離（例えば、図５中の実線の矢印が直線上で届く範囲）内で隣り合う走査範囲２Ａを跨ぐようにして走査できる走査範囲２Ａに配置する。また、基準点４Ｃは、図５に示すように、複数のトータルステーション３で共通して走査できる範囲に配置し、複数のトータルステーション３により一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂに繋げて走査できるように配置する。また、トータルステーション３は、その走査可能距離が３次元レーザスキャナ２よりも広いため、３次元レーザスキャナ２の数よりも少ない走査数となる。
【００６２】
この３次元形状計測装置１の動作であって３次元形状を得る工程（方法）としては、図６に示すように、上述のごとく３次元レーザスキャナ２により各走査範囲２Ａを走査する（ステップＳ１）。そして、制御部５では、３次元レーザスキャナ２により走査された各走査範囲２Ａの３次元データ、および基準点４Ｃ、特徴点４Ａ、共通点４Ｂの３次元座標データを取得（入力）する（ステップＳ２）。一方、図６に示すように、トータルステーション３により各基準点４Ｃを走査する（ステップＳ３）。そして、制御部５では、トータルステーション３により走査された各基準点４Ｃの３次元座標データを取得（入力）する（ステップＳ４）。これらステップＳ１，Ｓ２の工程と、ステップＳ３，Ｓ４の工程との順番は逆であってもよい。
【００６３】
その後、制御部５では、トータルステーション３から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データに基づいて、３次元レーザスキャナ２から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正する（ステップＳ５）。３次元座標データの位置の補正は、図１に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の延在方向およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の廻り方向に、３次元レーザスキャナ２から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を移動させ、トータルステーション３から取得（入力）した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置に合わせる。
【００６４】
その後、制御部５は、上記補正に基づいて基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正した走査範囲２Ａの特徴点４Ａおよび共通点４Ｂの３次元座標データを含む３次元データの位置を修正し、隣り合う走査範囲２Ａの共通点４Ｂを重ね合わせる（ステップＳ６）。すなわち、３次元レーザスキャナ２から取得（入力）した各基準点４Ｃの位置の移動に合わせて同走査範囲２Ａ全体の位置を移動させ、この移動させた走査範囲２Ａに隣り合う走査範囲２Ａと共通点４Ｂを重ね合わせる。制御部５は、上記手順を実行させるためのプログラムが格納されている。
【００６５】
また、図５（図３）に示すように、走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、一端の走査範囲２Ａａから最も離れて合成される走査範囲２Ａｃで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。そこで、基準点４Ｃの位置の補正は、一端の走査範囲２Ａａおよび走査範囲２Ａｃにおいて、トータルステーション３で走査した基準点４Ｃａ，４Ｃｃの３次元座標データに基づき、３次元レーザスキャナ２で走査した基準点４Ｃａ，４Ｃｃの３次元座標データの位置を補正する。これにより、最も大きい誤差が補正され、一端の走査範囲２Ａａと走査範囲２Ａｃとの間の走査範囲２Ａに累積した誤差が補正される。したがって、１つのトータルステーション３で一端の走査範囲２Ａａおよび他端の走査範囲２Ａｂの基準点４Ｃａ，４Ｃｃを走査することができれば、基準点４Ｃａ，４Ｃｃの２箇所のみ設置すればよい。
【００６６】
このように、本実施形態の３次元形状計測装置１は、３次元データおよび所定点の３次元座標データを取得する３次元レーザスキャナ２と、所定点の３次元座標データを取得するトータルステーション３と、３次元レーザスキャナ２にて走査される複数の走査範囲２Ａの隣り合う各走査範囲２Ａに設定した重複領域２Ｂに設置された共通点４Ｂと、少なくとも２箇所の走査範囲２Ａに設置された基準点４Ｃと、各走査範囲２Ａを３次元レーザスキャナ２により走査して各走査範囲２Ａの３次元データを取得し、かつ隣り合う各走査範囲２Ａにおける重複領域２Ｂに設けられた共通点４Ｂの３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各走査範囲２Ａの３次元データを合成する際、トータルステーション３により取得した各基準点４Ｃの３次元座標データに基づいて３次元レーザスキャナ２により取得した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正し、補正した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲２Ａの３次元データの位置を修正する制御部５と、を備える。
【００６７】
この３次元形状計測装置１によれば、３次元レーザスキャナ２で走査した各走査範囲２Ａの３次元データが、３次元レーザスキャナ２およびトータルステーション３で走査した基準点４Ｃの３次元座標データにより補正されて、より正確な位置に修正されるため、走査範囲２Ａの合成の誤差をより小さくし、３次元形状の精度を向上することができる。
【００６８】
また、本実施形態の３次元形状計測装置１では、各走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに基準点４Ｃａ，４Ｃｂが設置される。
【００６９】
走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合では、一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置１によれば、最も大きい誤差を補正することができ、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとの間の走査範囲２Ａに累積した誤差を補正することができる。
【００７０】
また、本実施形態の３次元形状計測装置１では、各走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、所定の走査範囲２Ａ（例えば図５に示す一端の走査範囲２Ａａ）と当該所定の走査範囲２Ａから最も離れて合成される走査範囲２Ａ（例えば図５に示す走査範囲２Ａｃ）とに基準点４Ｃａ，４Ｃｃが設置される。
【００７１】
走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、一端の走査範囲２Ａａから最も離れて合成される走査範囲２Ａｃで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置１によれば、最も大きい誤差を補正することができ、所定の走査範囲２Ａ（２Ａａ）と走査範囲２Ａ（２Ａｃ）との間の走査範囲２Ａに累積した誤差を補正することができる。
【００７２】
また、本実施形態の３次元形状計測装置１では、基準点４Ｃ（４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ）に図１〜図５および図７に示すような白黒ターゲット（ターゲット４）が適用されることが好ましい。
【００７３】
白黒ターゲットは、３次元レーザスキャナ２におけるＴＯＦ（Time-of-Flight）方式レーザスキャナおよび位相差方式のレーザスキャナにより計測することが可能なターゲットである。つまり、本実施形態の３次元形状計測装置１は、双方の方式のレーザスキャナを適用することができる。特に、位相差方式のレーザスキャナは、ＴＯＦ方式のレーザスキャナと比較して計測速度が速いため、３次元形状の計測時間を短縮できる。
【００７４】
ところで、図１〜図５に示す白黒ターゲット（ターゲット４）は、板状部材に十字状に分割された対向部分を黒（濃色）と白（淡色）とで色分けしたものである。一方、図７に示す白黒ターゲット（ターゲット４）は、円板部材に十字状に分割された対向部分を黒（濃色）と白（淡色）とで色分けしたものである。そして、図７に示すように、ターゲット４は、基台４１に垂直軸の廻りに回転可能な支持部４２を設け、この支持部４２に半円状の取付部４３を固定し、この取付部４３に水平軸４３ａの廻りに回転可能に取り付けられている。すなわち、図７に示すターゲット４は、垂直軸の廻りに回転移動するとともに、水平軸の廻りに回転移動することから、様々な位置から真正面に相対させることが可能であり、走査誤差を極めて小さくすることができる。
【００７５】
また、本実施形態の３次元形状計測装置１では、図４および図５に示すように、トータルステーション３により走査される重合点６をさらに備える。図８は、本実施形態に係る３次元形状計測装置の３次元レーザスキャナおよびトータルステーションによる走査の一例を示す図である。重合点６は、トータルステーション３が複数の場合、トータルステーション３間にて共通して走査されるものである。トータルステーション３間とは、図４および図５に示すように、一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂまでに共通した基準点４Ｃを走査するトータルステーション３同士のことを意味する。なお、図８では、図４に示すように一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる構成に対応しているが、重合点６を備えるのは、図５に示すように、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される構成であってもよい。そして、制御部５は、トータルステーション３間で共に走査された重合点６の３次元座標データを重ね合わせる。これにより、重合点６を共に走査したトータルステーション３同士の３次元座標データが合成され、相互のトータルステーション３の位置関係が明確となる。
【００７６】
重合点６は、トータルステーション３の位置関係をあらわすため、図４、図５および図８に示すように、３箇所配置されてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応することが好ましい。なお、重合点６は、２箇所配置されていてもよいが、この場合、条件として基準となる鉛直軸を設定する必要がある。また、重合点６は、重複領域２Ｂの内外のいずれにあってもよい。
【００７７】
このように、重合点６を用いることで、複数のトータルステーション３間の位置関係が明確になり、共通点４Ｂを合成する位置精度が向上するので、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００７８】
また、重合点６に反射シートが適用されることが好ましい。反射シートはトータルステーション３による走査においてより正確性を有するものである。従って、重合点６に反射シートを適用することで、複数のトータルステーション３間の位置関係がより明確化され、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００７９】
また、本実施形態の３次元形状計測方法は、複数の走査範囲２Ａを３次元レーザスキャナ２により走査して隣り合う各走査範囲２Ａに設定した重複領域２Ｂに設置された共通点４Ｂの３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各走査範囲２Ａの３次元データを合成する３次元形状計測方法であって、少なくとも２箇所の走査範囲２Ａに設置された各基準点４Ｃの３次元座標データを３次元レーザスキャナ２により取得する工程と、各基準点４Ｃをトータルステーション３により走査して各基準点４Ｃの３次元座標データを取得する工程と、トータルステーション３により取得した各基準点４Ｃの３次元座標データに基づいて３次元レーザスキャナ２により取得した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正する工程と、補正した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲２Ａの３次元データの位置を修正する工程と、を含む。
【００８０】
この３次元形状計測方法によれば、３次元レーザスキャナ２で走査した各走査範囲２Ａの３次元データが、３次元レーザスキャナ２およびトータルステーション３で走査した基準点４Ｃの３次元座標データにより補正されて、より正確な位置に修正されるため、走査範囲２Ａの合成の誤差をより小さくし、３次元形状の精度を向上することができる。
【００８１】
また、本実施形態の３次元形状計測方法では、各走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに基準点４Ｃａ，４Ｃｂを設置する。
【００８２】
走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合では、一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置１によれば、最も大きい誤差を補正することができ、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとの間の走査範囲２Ａに累積した誤差を補正することができる。
【００８３】
また、本実施形態の３次元形状計測方法では、各走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、所定の走査範囲２Ａ（例えば図５に示す一端の走査範囲２Ａａ）と当該所定の走査範囲２Ａから最も離れて合成される走査範囲２Ａ（例えば図５に示す走査範囲２Ａｃ）とに基準点４Ｃａ，４Ｃｃを設置する。
【００８４】
走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、一端の走査範囲２Ａａから最も離れて合成される走査範囲２Ａｃで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置１によれば、最も大きい誤差を補正することができ、所定の走査範囲２Ａ（２Ａａ）と走査範囲２Ａ（２Ａｃ）との間の走査範囲２Ａに累積した誤差を補正することができる。
【００８５】
また、本実施形態の３次元形状計測方法では、基準点４Ｃ（４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ）に図１〜図５および図７に示すような白黒ターゲット（ターゲット４）とすることが好ましい。
【００８６】
白黒ターゲットは、３次元レーザスキャナ２におけるＴＯＦ（Time-of-Flight）方式レーザスキャナおよび位相差方式のレーザスキャナにより計測することが可能なターゲットである。つまり、本実施形態の３次元形状計測装置１は、双方の方式のレーザスキャナを適用することができる。特に、位相差方式のレーザスキャナは、ＴＯＦ方式のレーザスキャナと比較して計測速度が速いため、３次元形状の計測時間を短縮できる。
【００８７】
また、本実施形態の３次元形状計測方法では、複数のトータルステーション３により重合点６を共に走査して重合点３の３次元座標データを取得する工程と、各トータルステーション３により共に走査された重合点６の３次元座標データを重ね合わせる工程と、をさらに含む。
【００８８】
このように、重合点６を用いることで、複数のトータルステーション３間の位置関係が明確になり、共通点４Ｂを合成する位置精度が向上するので、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００８９】
また、本実施形態の３次元形状計測方法では、重合点６を反射シートとすることが好ましい。反射シートはトータルステーション３による走査においてより正確性を有するものである。従って、重合点６に反射シートを適用することで、複数のトータルステーション３間の位置関係がより明確化され、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【００９０】
また、本実施形態の３次元形状計測プログラムは、複数の走査範囲２Ａが３次元レーザスキャナ２の走査により入力されるデータを用い、隣り合う各走査範囲２Ａの重複領域２Ｂに設置された共通点４Ｂの３次元座標データを重ね合わせて隣り合う各走査範囲２Ａの３次元データを合成させる３次元形状計測プログラムであって、少なくとも２箇所の走査範囲２Ａに設置された基準点４Ｃが３次元レーザスキャナ２により走査された３次元座標データを入力する手順と、各基準点４Ｃがトータルステーション３により走査された３次元座標データを入力する手順と、トータルステーション３から入力した各基準点４Ｃの３次元座標データに基づいて３次元レーザスキャナ２から入力した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置を補正させる手順と、補正した各基準点４Ｃの３次元座標データの位置に合わせて同走査範囲２Ａの３次元データの位置を修正させる手順と、を実行させる。
【００９１】
この３次元形状計測プログラムによれば、３次元レーザスキャナ２で走査した各走査範囲２Ａの３次元データが、３次元レーザスキャナ２およびトータルステーション３で走査した基準点４Ｃの３次元座標データにより補正されて、より正確な位置に修正されるため、走査範囲２Ａの合成の誤差をより小さくし、３次元形状の精度を向上することができる。
【００９２】
また、本実施形態の３次元形状計測プログラムでは、各走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに設置された各基準点４Ｃａ，４Ｃｂが３次元レーザスキャナ２により走査された３次元座標データを入力する手順と、各基準点４Ｃａ，４Ｃｂがトータルステーション３により走査された３次元座標データを入力する手順と、を実行させる。
【００９３】
走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとに重複領域２Ｂがなく途切れる場合では、一端の走査範囲２Ａａから他端の走査範囲２Ａｂで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置１によれば、最も大きい誤差を補正することができ、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとの間の走査範囲２Ａに累積した誤差を補正することができる。
【００９４】
また、本実施形態の３次元形状計測プログラムでは、各走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定されて一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、所定の走査範囲２Ａ（例えば図５に示す一端の走査範囲２Ａａ）と当該所定の走査範囲２Ａから最も離れて合成される走査範囲２Ａ（例えば図５に示す走査範囲２Ａｃ）とに設置された基準点４Ｃａ，４Ｃｃが３次元レーザスキャナ２により走査された３次元座標データを入力する手順と、各基準点４Ｃａ，４Ｃｃがトータルステーション３により走査された３次元座標データを入力する手順と、を実行させる。
【００９５】
走査範囲２Ａが一端から他端に連続して隣り合って設定され、一端の走査範囲２Ａａと他端の走査範囲２Ａｂとが重複領域２Ｂおよび共通点４Ｂを有して合成される場合、一端の走査範囲２Ａａから最も離れて合成される走査範囲２Ａｃで誤差が順次累積されて最も誤差が大きくなる。この３次元形状計測装置１によれば、最も大きい誤差を補正することができ、所定の走査範囲２Ａ（２Ａａ）と走査範囲２Ａ（２Ａｃ）との間の走査範囲２Ａに累積した誤差を補正することができる。
【００９６】
また、本実施形態の３次元形状計測プログラムでは、複数の前記トータルステーションにより重合点が共に走査された３次元座標データを取得する手順と、各前記トータルステーションにより走査された前記重合点の３次元座標データを重ね合わせる手順と、を実行させる。
【００９７】
このように、重合点６を用いることで、複数のトータルステーション３間の位置関係が明確になり、共通点４Ｂを合成する位置精度が向上するので、３次元形状の精度を向上する効果をより顕著に得ることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１  ３次元形状計測装置
２  ３次元レーザスキャナ
２Ａ（２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ）  走査範囲
２Ｂ  重複領域
３  トータルステーション
４  ターゲット
４Ａ  特徴点
４Ｂ  共通点
４Ｃ（４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ）  基準点
５  制御部
６  重合点
【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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【図７】
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【図８】
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