(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定点の位置情報である３次元点群情報、建築限界の形状の情報、および、経路の情報を取得するデータ取得部と、
前記３次元点群情報から第１の点の選択を受け付ける操作受付部と、
前記第１の点に基づいて前記建築限界の形状の基準位置を表示する第２の位置を算出し、前記経路の情報に基づいて、鉛直方向、左右のレールの高低差方向、および前記レールの延伸方向について前記建築限界の形状の回転軸および回転角度を算出し、前記回転軸および前記回転角度に基づいて前記建築限界の形状の位置情報を変換する算出部と、
前記基準位置が前記第２の位置に合わせられた位置情報変換後の前記建築限界の形状を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする建築限界表示装置。
【請求項２】
前記表示部は、位置情報変換後の前記建築限界の形状、前記３次元点群情報及び前記経路の情報を重畳表示することを特徴とする請求項１に記載の建築限界表示装置。
【請求項３】
前記データ取得部は、複数の建築限界の形状の情報、および位置によって使用する建築限界の形状が設定された経路の情報を取得し、
前記算出部は、前記経路の情報を参照し、前記複数の建築限界の形状から使用する建築限界の形状を選択する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建築限界表示装置。
【請求項４】
複数の測定点の位置情報である３次元点群情報、建築限界の形状の情報、および、経路の情報を取得するデータ取得部と、
前記３次元点群情報から第１の点の選択を受け付ける操作受付部と、
前記第１の点に基づいて前記建築限界の形状の基準位置を表示する第２の位置を算出し、前記経路の情報に基づいて、鉛直方向、左右のレールの高低差方向、および前記レールの延伸方向について前記建築限界の形状の回転軸および回転角度を算出し、前記回転軸および前記回転角度に基づいて前記建築限界の形状の位置情報を変換する算出部と、
を備えることを特徴とする建築限界表示制御装置。
【請求項５】
建築限界を表示する建築限界表示装置における建築限界表示方法であって、
データ取得部が、複数の測定点の位置情報である３次元点群情報、建築限界の形状の情報、および、経路の情報を取得する取得ステップと、
操作受付部が、前記３次元点群情報から第１の点の選択を受け付ける受付ステップと、
算出部が、前記第１の点に基づいて前記建築限界の形状の基準位置を表示する第２の位置を算出する第１の算出ステップと、
前記算出部が、前記経路の情報に基づいて、鉛直方向、左右のレールの高低差方向、および前記レールの延伸方向について前記建築限界の形状の回転軸および回転角度を算出する第２の算出ステップと、
前記算出部が、前記回転軸および前記回転角度に基づいて前記建築限界の形状の位置情報を変換する変換ステップと、
表示部が、前記基準位置が前記第２の位置に合わせられた位置情報変換後の前記建築限界の形状を表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする建築限界表示方法。
【請求項６】
前記表示部は、位置情報変換後の前記建築限界の形状、前記３次元点群情報及び前記経路の情報を重畳表示することを特徴とする請求項５に記載の建築限界表示方法。
【請求項７】
前記取得ステップでは、前記データ取得部が、複数の建築限界の形状の情報、および位置によって使用する建築限界の形状が設定された経路の情報を取得し、
前記第２の算出ステップでは、前記算出部が、前記第２の位置を算出する際に前記経路の情報を参照し、前記複数の建築限界の形状から使用する建築限界の形状を選択する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の建築限界表示方法。
【請求項８】
建築限界を表示する制御を行う建築限界表示制御装置における建築限界表示制御方法であって、
データ取得部が、複数の測定点の位置情報である３次元点群情報、建築限界の形状の情報、および、経路の情報を取得する取得ステップと、
操作受付部が、前記３次元点群情報から第１の点の選択を受け付ける受付ステップと、
算出部が、前記第１の点に基づいて前記建築限界の形状の基準位置を表示する第２の位置を算出する第１の算出ステップと、
前記算出部が、前記経路の情報に基づいて、鉛直方向、左右のレールの高低差方向、および前記レールの延伸方向について前記建築限界の形状の回転軸および回転角度を算出する第２の算出ステップと、
前記算出部が、前記回転軸および前記回転角度に基づいて前記建築限界の形状の位置情報を変換する変換ステップと、
を含むことを特徴とする建築限界表示制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築限界への構造物の侵入などを視覚的に捉えることができる表示を提供する建築限界表示装置および建築限界表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道または道路には、交通の安全を確保するため、構造物の設置が許されない空間範囲である建築限界が設定されている。建築限界の範囲は、目印が設置されているわけではなく、実空間上での範囲を視覚的に捉えることは難しい。鉄道の保守点検作業では、画像計測またはレーザスキャナなどによる測量により、建築限界内に進入する構造物がないことの確認、および建築限界に近接する構造物の距離の測定などが行われている。構造物と建築限界との位置関係を視覚的に捉え易くするため、特許文献１には、線路に直交する断面図上に計測した構造物の測定点および建築限界を表示する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７１７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、線路上の位置断面上の測定結果のみが表示される。すなわち、２次元座標で捉えた結果となる。この場合、任意の箇所に最も近い建築限界が、任意の箇所が含まれる断面で表示される建築限界とはならない可能性がある。そのため、計測範囲の中で任意の箇所と建築限界との位置関係の測定結果を確認しようとする場合、わずかな距離をおいた断面ごとに膨大な数の断面図を作成し、全ての断面図を見なければならない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、建築限界と構造物との位置関係を容易な操作で表示できる建築限界表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の建築限界表示装置は、複数の測定点の位置情報である３次元点群情報、建築限界の形状の情報、および、経路の情報を取得するデータ取得部を備える。また、建築限界表示装置は、３次元点群情報から第１の点の選択を受け付ける操作受付部を備える。また、建築限界表示装置は、第１の点に基づいて建築限界の形状の基準位置を表示する第２の位置を算出し、経路の情報に基づいて、鉛直方向、左右のレールの高低差方向、およびレールの延伸方向について建築限界の形状の回転軸および回転角度を算出し、回転軸および回転角度に基づいて建築限界の形状の位置情報を変換する算出部を備える。また、建築限界表示装置は、基準位置が第２の位置に合わせられた位置情報変換後の建築限界の形状を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、建築限界と構造物との位置関係を容易な操作で表示できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる建築限界表示装置の構成例を示すブロック図
【図２】実施の形態１にかかるデータ取得部が取得するデータの種類を示す図
【図３】実施の形態１にかかるデータ取得部が取得する３次元点群データの内容を示す図
【図４】実施の形態１にかかるデータ取得部が取得する建築限界データで表される建築限界枠を示す図
【図５】実施の形態１にかかるデータ取得部が取得する建築限界データの内容を示す図
【図６】実施の形態１にかかるデータ取得部が取得する線路データと左右のレールの関係を示す図
【図７】実施の形態１にかかるデータ取得部が取得する線路データの内容を示す図
【図８】実施の形態１にかかる建築限界表示装置において建築限界枠を表示する処理を示すフローチャート
【図９】実施の形態１の算出部によって算出された線路直線データの例を示す図
【図１０】実施の形態１にかかる算出部においてＺ軸を回転軸とするときの回転角度を算出する処理のイメージを示す図
【図１１】実施の形態１にかかる算出部において左右のレールの高低差ベクトルおよび左右のレールの高低差ベクトルを回転軸とするときの回転角度を算出する処理のイメージを示す図
【図１２】実施の形態１にかかる算出部においてレールの延伸方向ベクトルおよびレールの延伸方向ベクトルを回転軸とするときの回転角度γを算出する処理のイメージを示す図
【図１３】実施の形態１にかかる表示部において、選択された点に対応した位置に建築限界枠を表示した状態を示す図
【図１４】実施の形態１にかかる算出部を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図
【図１５】実施の形態１にかかる算出部をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図
【図１６】実施の形態２にかかる建築限界表示装置の構成例を示すブロック図
【図１７】実施の形態２にかかるデータ取得部が取得する建築限界データの内容を示す図
【図１８】実施の形態２にかかるデータ取得部が取得する線路データの内容を示す図
【図１９】実施の形態２にかかる建築限界表示装置において建築限界枠を表示する処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる建築限界表示装置および建築限界表示方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる建築限界表示装置２０の構成例を示すブロック図である。建築限界表示装置２０は、データ取得部１と、表示部２と、操作受付部３と、算出部４と、を備える。本実施の形態では、一例として、鉄道の建築限界を対象にして説明する。
【００１１】
図２は、実施の形態１にかかるデータ取得部１が取得するデータの種類を示す図である。データ取得部１は、３次元点群データ１１、建築限界データ１２、および線路データ１３を取得する。ここでは、データ取得部１を１つの構成としているが、データ毎に異なる構成としてもよい。
【００１２】
データ取得部１は、高密度レーザスキャナなどで計測および取得された構造物などの３次元座標を有する３次元点群情報である３次元点群データ１１を取得する。３次元点群データ１１は、複数の測定点の位置情報すなわち３次元座標を有する。３次元点群データ１１を取得するデータ取得部１は、高密度レーザスキャナそのものであってもよい。また、３次元点群データ１１を取得するデータ取得部１は、高密度レーザスキャナで計測および取得された３次元点群データ１１を記録媒体経由でデータ読み取りを行うデータ読み取り装置、または、高密度レーザスキャナで計測および取得された３次元点群データ１１を有線通信または無線通信によって受信する通信装置であってもよい。
【００１３】
図３は、実施の形態１にかかるデータ取得部１が取得する３次元点群データ１１の内容を示す図である。３次元点群データ１１に含まれる各点は、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標については、例えば、平面直角座標系を用いて、ＸＹ軸を水平面上にとり、Ｚ軸を高さ方向にとることができる。または、任意の点を原点として、例えば、東向き方向をＸ軸方向、北向き方向をＹ軸方向、鉛直上向き方向をＺ軸方向とする座標系でもよい。各点の座標値を示すデータの単位については、メートル（ｍ）などを使用することができるが、これに限定されるものではない。データ取得部１は、３次元点群データ１１について、データ取得部１内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００１４】
また、データ取得部１は、建築限界枠の形状を示す情報である建築限界データ１２を取得する。建築限界データ１２を取得するデータ取得部１は、建築限界データ１２を記録媒体経由でデータ読み取りを行うデータ読み取り装置、または、建築限界データ１２を有線通信または無線通信によって受信する通信装置であってもよい。
【００１５】
図４は、実施の形態１にかかるデータ取得部１が取得する建築限界データ１２で表される建築限界枠４１を示す図である。図４に示す基準位置である点Ｏｒｇは、左右レール位置の中心にあたる位置である。建築限界データ１２は、図４で示される建築限界の範囲を示す外側の枠の部分である建築限界枠４１の各点Ｐｉ（Ｕｉ，０，Ｖｉ）の３次元座標を示すものである。図５は、実施の形態１にかかるデータ取得部１が取得する建築限界データ１２の内容を示す図である。建築限界データ１２は、ここでは、Ｘ軸およびＺ軸の面で示される２次元のデータとする。すなわち、Ｙ軸方向の座標は０となる。データ取得部１は、建築限界データ１２について、データ取得部１内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００１６】
また、データ取得部１は、左右のレールのレール位置を示す情報であって、３次元座標を有する線路データ１３を取得する。線路データ１３は、列車が走行する線路の延伸方向、左右方向の傾き、および延伸方向の傾きを示すデータである。線路データ１３を取得するデータ取得部１は、高密度レーザスキャナそのものであってもよい。また、線路データ１３を取得するデータ取得部１は、高密度レーザスキャナで計測および取得された線路データ１３を記録媒体経由でデータ読み取りを行うデータ読み取り装置、または、高密度レーザスキャナで計測および取得された線路データ１３を有線通信または無線通信によって受信する通信装置であってもよい。
【００１７】
データ取得部１は、線路データ１３に替えて、高密度レーザスキャナでの３次元点群データ１１の計測時の走行軌跡の３次元座標を有する情報を、走行データとして取得してもよい。走行データは、列車が走行したときの進行方向、走行時の左右の傾き、および走行時の進行方向の傾きを示すデータである。データ取得部１は、道路の建築限界を対象にする場合、道路位置を示す情報であって、３次元座標を有する道路データを取得する。道路データは、自動車などが走行する道路の延伸方向、左右方向の傾き、および延伸方向の傾きを示すデータである。データ取得部１は、建築限界の対象となる乗り物、例えば、列車または自動車などが走行する経路の情報として、線路データ１３、または走行データ、または道路データを取得する。
【００１８】
図６は、実施の形態１にかかるデータ取得部１が取得する線路データ１３と左右のレールの関係を示す図である。線路データ１３は、左レールおよび右レールの位置の位置情報である３次元座標を一定間隔おきに記録したものである。左レールにある左レール点をＲｌｉ（Ｘｌｉ，Ｙｌｉ，Ｚｌｉ）とし、右レールにある右レール点をＲｒｉ（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ，Ｚｒｉ）とする。図７は、実施の形態１にかかるデータ取得部１が取得する線路データ１３の内容を示す図である。線路データ１３は、図６に示す黒丸であって任意の位置におけるレール位置の３次元座標を示すものである。左右のレールの黒丸の位置の３次元座標のデータの集合体が、線路データ１３となる。
【００１９】
なお、図４および図６では、レール点をレールが車両と接触する面の中央部分にしているが、これに限定されるものではない。図４に示す点Ｏｒｇを求めることができればよいため、左右のレールの内側部分の点同士、または左右のレールの外側部分の点同士の組み合わせであってもよい。データ取得部１は、線路データ１３について、データ取得部１内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００２０】
ここで、３次元点群データ１１および線路データ１３は、同じ測定機会において取得されたデータとする。３次元点群データ１１および線路データ１３については、例えば、ＭＭＳ（Mobile  Mapping  System）により計測された情報を用いることができる。ＭＭＳでは、デジタルカメラおよびレーザなどの測定装置を搭載した車両において、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）および慣性航法装置などを用いて、自車両の位置と姿勢を正確に計測できる。そのため、ＭＭＳでは、自車両の位置にレーザで計測された構造物のなどの位置を加算することで、構造物の位置を正確に取得することができる。
【００２１】
データ取得部１は、３次元点群データ１１からレールの位置を検出し、線路データ１３を取得してもよい。データ取得部１は、例えば、３次元点群データ１１から複数の点からなる点群を抽出し、抽出した点群によって表される形状と、レールの形状を表した点の並びであるテンプレートとのマッチングを行うことによってレールを検出する。データ取得部１は、テンプレートの形状に合った点群の位置にレールがあることを検出することができる。
【００２２】
図１の建築限界表示装置２０の構成の説明に戻る。表示部２は、データ取得部１から取得した３次元点群データ１１の全部または一部のデータ、および、後述する算出部４によって位置情報すなわち３次元座標が変換された後の建築限界データ１２で示される建築限界枠４１を重畳表示する。表示部２は、建築限界表示装置２０を構成する装置、例えば、パーソナルコンピュータなどに搭載されたディスプレイなどに表示を行う。なお、表示部２は、ディスプレイ部に３次元点群データ１１などを表示する表示制御部のみを備え、ディスプレイ部については建築限界表示装置２０に外付けで接続される外部のディスプレイなどを用いる形態でもよい。
【００２３】
操作受付部３は、操作者の操作により、表示部２に表示された３次元点群データ１１から任意の点、例えば、構造物などの位置にある第１の点の選択を受け付ける。操作受付部３は、建築限界表示装置２０を構成する装置、例えば、パーソナルコンピュータなどに搭載されたキーボードまたはマウスなどで入力操作を行う。なお、操作受付部３は、入力操作イベントなどを受信するイベント受信部のみを備え、入力操作を行うデバイスについては建築限界表示装置２０に外付けで接続される外部のマウスなどを用いる形態でもよい。
【００２４】
算出部４は、建築限界データ１２で示される建築限界枠４１の表示位置を特定する。まず、算出部４は、操作受付部３で受け付けられた操作イベントにより選択された点である第１の点の位置について、線路データ１３から最直近のレール位置を算出し、建築限界枠４１の点Ｏｒｇを表示する位置である第２の位置を算出する。また、算出部４は、線路データ１３から算出したレール位置を用いて、建築限界枠４１の位置情報すなわち３次元座標を変換するための回転軸としてレールの延伸方向ベクトルおよび左右のレール高低差ベクトルを算出し、回転角度を算出する。算出部４は、建築限界枠４１の３次元座標を、算出した回転軸および回転角度に基づいて建築限界枠４１を回転させて得られる３次元座標に変換する。算出部４は、変換後の３次元座標で示される建築限界枠４１の表示を、表示部２に表示させる。
【００２５】
つぎに、建築限界表示装置２０において建築限界枠４１を表示する処理の流れについて説明する。図８は、実施の形態１にかかる建築限界表示装置２０において建築限界枠４１を表示する処理を示すフローチャートである。
【００２６】
まず、建築限界表示装置２０では、表示部２によって３次元点群データ１１の全部または一部のデータが表示されている状態において、操作受付部３は、操作者の操作を受け付けて、表示されているデータから第１の点である任意の１点の選択の操作を受け付ける、すなわち操作受付部３で入力操作イベントが発生する（ステップＳ１）。算出部４は、操作受付部３から入力操作イベントの情報を取得すると、選択された点の位置情報すなわち３次元座標のデータを３次元点群データ１１から取得する（ステップＳ２）。
【００２７】
算出部４は、線路データ１３を入力情報として、左右レール各々の線路直線データを算出する（ステップＳ３）。算出部４は、算出した線路直線データを、算出部４内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００２８】
算出部４の左右レール各々の線路直線データを算出する方法について詳細に説明する。算出部４は、まず、線路データ１３の左右各々のレール点の３次元位置座標を一定距離間隔でグルーピングし、同一グループの点に対して最小二乗法などの手法により直線近似する。算出部４は、つぎに、直線近似した線分に対して、隣接する線分の端点同士を接続する。算出部４は、端点同士を接続したものを線路直線データとする。なお、算出部４は、直線近似して得られた左右レール各々の線路直線データとしてもよいし、線路データ１３の各点を結んだ線分の集合を線路直線データとしてもよい。
【００２９】
図９は、実施の形態１の算出部４によって算出された線路直線データの例を示す図である。図９において、９１が左レールの線路直線データを示し、９２が右レールの線路直線データを示す。９０はステップＳ１において操作受付部３で選択された任意の点である。
【００３０】
算出部４は、左レールの線路直線データ９１および右レールの線路直線データ９２から、軌道中心の直線データ９３を算出する（ステップＳ４）。軌道中心とは、左右レールの中心線にあたるものである。算出部４は、算出して得られた軌道中心の直線データ９３を、算出部４内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。なお、算出部４は、ステップＳ３，Ｓ４の処理については、データ取得部１によって線路データ１３が取得された段階で予め行っておいてもよい。
【００３１】
算出部４は、ステップＳ１の処理で選択された点９０から、一方のレールの線路直線データ上において最短距離となる点の位置情報すなわち３次元座標を算出する（ステップＳ５）。一例として、一方のレールを左レール、他方のレールを右レールとして説明する。具体的に、算出部４は、選択された点９０から左レールの線路直線データ９１に対して下ろした垂線の交点を最短距離となる点９４として、点９４の３次元座標を算出する。算出部４は、算出して得られた点９４の３次元座標を、算出部４内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００３２】
算出部４は、算出した一方のレールの線路直線データ上の点から、他方のレールの線路直線データ上において最短距離となる点の位置座標すなわち３次元座標を算出する（ステップＳ６）。具体的に、算出部４は、左レールの線路直線データ９１上の点９４から右レールの線路直線データ９２に対して下ろした垂線の交点を最短距離となる点９５として、点９５の３次元座標を算出する。算出部４は、算出して得られた点９５の３次元座標を、算出部４内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００３３】
算出部４は、算出した左右レールの線路直線データ９１，９２上の点９４，９５を結ぶ直線と、軌道中心の直線データ９３との交点９６の位置情報すなわち３次元座標を算出する（ステップＳ７）。具体的に、算出部４は、点９４と点９５とを結ぶ直線と、軌道中心の直線データ９３との交点９６の３次元座標を算出する。または、算出部４は、点９４または点９５から軌道中心の直線データ９３に対して下ろした垂線の交点を交点９６として、交点９６の３次元座標を算出してもよい。算出部４は、算出して得られた交点９６の３次元座標を、算出部４内部の記憶部で記憶してもよいし、図示しない外部の記憶部で記憶してもよい。
【００３４】
算出部４は、建築限界データ１２で示される建築限界枠４１の位置情報すなわち３次元座標を、Ｚ軸を回転軸として角度α分だけ回転させるためのαを算出する。算出部４は、建築限界枠４１の３次元座標を、Ｚ軸を回転軸として角度α分だけ回転させて、建築限界枠４１の３次元座標を変換する（ステップＳ８）。算出部４は、Ｚ軸を回転軸として角度α分だけ回転させた、３次元座標変換後の建築限界枠４１の３次元座標を記憶する。
【００３５】
具体的に、回転角度αの算出方法について説明する。図１０は、実施の形態１にかかる算出部４においてＺ軸を回転軸とするときの回転角度αを算出する処理のイメージを示す図である。図１０において、面１０１は、絶対座標系のＸ軸方向およびＺ軸方向を含む２次元の面を示すものである。また、面１０２は、選択された点９０から最短距離となる左右レールの線路直線データ９１，９２上の点９４，９５およびＺ軸を含む２次元の面を示すものである。面１０２は、選択された点９０から最短距離となる左右レールの線路直線データ９１，９２上の点９４，９５の高低差ベクトルを含む面になる。また、面１０３は、選択された点９０から最短距離となる、左レールの線路直線データ９１上の点９４を含む左レールの線路直線データ９１の線分とＺ軸を含む２次元の面を示すものである。面１０３は、選択された点９０から最短距離となるレールである左レールの延伸方向ベクトルを含む面になる。算出部４は、面１０１と面１０２がなす角度をαとして回転角度を算出する。
【００３６】
算出部４は、ステップＳ８の処理でＺ軸を回転軸として角度α分だけ回転された建築限界枠４１の位置情報すなわち３次元座標を、左右のレールの高低差ベクトルを回転軸として角度β分だけ回転させるための左右のレールの高低差ベクトルおよびβを算出する。算出部４は、ステップＳ８の処理で変換後の建築限界枠４１の３次元座標を、左右のレールの高低差ベクトルを回転軸として角度β分だけ回転させて、建築限界枠４１の３次元座標を変換する（ステップＳ９）。算出部４は、左右のレールの高低差ベクトルを回転軸として角度β分だけ回転させた、３次元座標変換後の建築限界枠４１の３次元座標を記憶する。
【００３７】
具体的に、左右のレールの高低差ベクトルおよび回転角度βの算出方法について説明する。図１１は、実施の形態１にかかる算出部４において左右のレールの高低差ベクトル１１２および左右のレールの高低差ベクトル１１２を回転軸とするときの回転角度βを算出する処理のイメージを示す図である。図１０の面１０２における断面を表示した図である。図１１において、水平面１１１は、絶対座標系における水平面であり、絶対座標系のＸ軸方向およびＹ軸方向を含む２次元の面を示すものである。算出部４は、ステップＳ５，Ｓ６の処理で算出された点９４，９５を結ぶ直線を含むベクトルを、左右のレールの高低差ベクトル１１２として算出する。また、算出部４は、水平面１１１と左右のレールの高低差ベクトル１１２がなす角度をβとして回転角度を算出する。
【００３８】
算出部４は、ステップＳ９の処理で左右のレールの高低差ベクトル１１２を回転軸として角度β分だけ回転された建築限界枠４１の位置情報すなわち３次元座標を、レールの延伸方向ベクトルを回転軸として角度γ分だけ回転させるためのレールの延伸方向ベクトルおよびγを算出する。算出部４は、ステップＳ９の処理で変換後の建築限界枠４１の３次元座標を、レールの延伸方向ベクトルを回転軸として角度γ分だけ回転させて、建築限界枠４１の３次元座標を変換する（ステップＳ１０）。算出部４は、レールの延伸方向ベクトルを回転軸として角度γ分だけ回転させた、３次元座標変換後の建築限界枠４１の３次元座標を記憶する。
【００３９】
具体的に、レールの延伸方向ベクトルおよび回転角度γの算出方法について説明する。図１２は、実施の形態１にかかる算出部４においてレールの延伸方向ベクトル１２１およびレールの延伸方向ベクトル１２１を回転軸とするときの回転角度γを算出する処理のイメージを示す図である。図１２において、水平面１１１は、図１１と同様である。算出部４は、ステップＳ３の処理で算出された左レールの線路直線データ９１、およびステップＳ５の処理で算出された左レールの点９４を含むベクトルをレールの延伸方向ベクトル１２１として算出する。また、算出部４は、水平面１１１とレールの延伸方向ベクトル１２１がなす角度をγとして回転角度を算出する。
【００４０】
算出部４は、ステップＳ１０の処理でレールの延伸方向ベクトル１２１を回転軸として角度γ分だけ回転された、３次元座標変換後の建築限界枠４１を、点ＯｒｇがステップＳ７で算出した交点９６の位置にくるように、表示部２に表示させる（ステップＳ１１）。図１３は、実施の形態１にかかる表示部２において、選択された点９０に対応した位置に建築限界枠４１を表示した状態を示す図である。表示部２は、図１３に示すように、第１の点である選択された点９０、および、建築限界枠４１の基準位置である点Ｏｒｇが第２の位置である交点９６に合わせられた位置情報変換後の建築限界枠４１を表示する。
【００４１】
これにより、建築限界表示装置２０は、レールに沿った建築限界枠４１の表示を実現でき、選択された点９０と建築限界枠４１との位置関係を容易な操作で視覚的に捉えられる表示を提供することができる。
【００４２】
なお、建築限界表示装置２０は、建築限界として建築限界の外側の枠の部分である建築限界枠４１を表示していたが、外側の枠だけでなく、図４または図１３で示される建築限界枠４１の内側全体の範囲を特定するように表示してもよい。
【００４３】
つづいて、建築限界表示装置２０のハードウェア構成について説明する。建築限界表示装置２０において、データ取得部１は、高密度レーザスキャナ、データ読み取り装置、または通信装置などにより実現される。表示部２は、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）などにより実現される。操作受付部３は、パーソナルコンピュータなどに搭載されたキーボードまたはマウスなどにより実現される。算出部４は、処理回路により実現される。すなわち、建築限界表示装置２０は、建築限界枠４１の３次元座標を変換するための回転軸および回転角度を算出し、建築限界枠４１の３次元座標を変換するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリであってもよい。
【００４４】
図１４は、実施の形態１にかかる算出部４を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアである場合、図１４に示す処理回路５１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。算出部４の各機能を機能別に処理回路５１で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路５１で実現してもよい。
【００４５】
図１５は、実施の形態１にかかる算出部４をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がＣＰＵ５２およびメモリ５３で構成される場合、算出部４の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５３に格納される。処理回路では、メモリ５３に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、建築限界表示装置２０は、算出部４が処理回路により実行されるときに、建築限界枠４１の３次元座標を変換するための回転軸および回転角度を算出するステップ、建築限界枠４１の３次元座標を変換するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５３を備える。また、これらのプログラムは、建築限界表示装置２０の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、ＣＰＵ５２は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などであってもよい。また、メモリ５３とは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などが該当する。
【００４６】
なお、算出部４の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、建築限界枠４１の３次元座標を変換するための回転軸および回転角度を算出する機能については専用のハードウェアとしての処理回路５１でその機能を実現し、建築限界枠４１の３次元座標を変換する機能についてはＣＰＵ５２がメモリ５３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
【００４７】
このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、建築限界表示装置２０では、操作者が確認したい任意の点の選択を受け付け、選択された点の位置に対応したレール上の位置に、建築限界枠４１の３次元座標を変換して建築限界枠４１を表示する。これにより、建築限界表示装置２０は、操作者による容易な操作によって、構造物などを示す任意の点と建築限界枠４１との関係性を３次元表現の中で視覚的に捉えることができる表示を提供することができる。また、建築限界表示装置２０は、操作者が選択する任意の点を変更すれば、再度、変更後の点に対応する位置に建築限界枠を表示することが可能であり、膨大な数の断面図を作成する必要もない。
【００４９】
なお、線路データ１３を用いる場合について説明したが、建築限界表示装置２０は、線路データ１３に替えて、高密度レーザスキャナでの計測時の走行軌跡の３次元座標を有する走行データを用いても同様の効果を得ることができる。また、建築限界表示装置２０は、線路データ１３に替えて、道路位置の３次元座標を有する道路データを用いることで、道路を対象にして同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態２では、建築限界表示装置は、建築限界枠のデータを複数持ち、位置によって建築限界枠４１のデータを変更可能とする。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５１】
図１６は、実施の形態２にかかる建築限界表示装置２０ａの構成例を示すブロック図である。建築限界表示装置２０ａは、建築限界表示装置２０に対して、データ取得部１および算出部４を、データ取得部１ａおよび算出部４ａに置換えたものである。
【００５２】
データ取得部１ａは、建築限界枠４１の形状を示す情報である建築限界データ１２ａを取得する。図１７は、実施の形態２にかかるデータ取得部１ａが取得する建築限界データ１２ａの内容を示す図である。建築限界枠４１は、場所によって異なる形状になることがある。例えば、駅のホームがある位置の建築限界枠４１は、通常の建築限界枠４１より左右の幅は小さくなりスリムな形状になる。また、トンネル内の建築限界枠４１は、通常の建築限界枠４１より左右および高さ共に小さな形状になる。このように、建築限界枠４１の形状は、場所または鉄道事業の管理者が定める内容により様々である。そのため、実施の形態２では、データ取得部１ａは、建築限界データ１２ａとして、複数の建築限界枠４１の情報、各建築限界枠パターンを識別するための建築限界枠パターン番号の情報、および各建築限界枠４１を表示する際の表示色の情報を取得する。
【００５３】
また、データ取得部１ａは、線路データ１３ａを取得する。図１８は、実施の形態２にかかるデータ取得部１ａが取得する線路データ１３ａの内容を示す図である。前述のように、建築限界枠４１は、場所によって異なる形状になることがある。そのため、実施の形態２では、線路データ１３ａには、左右レールの位置の３次元座標の情報とともに、レールの各位置の場所に対応する建築限界枠パターンを示す建築限界枠パターン番号の情報が設定されているものとする。レールの各位置の場所に対応する建築限界枠パターンについては、操作者などが設定する。
【００５４】
算出部４ａは、算出した点９４について、線路データ１３ａを参照して点９４の位置に対応する建築限界枠パターンの情報を取得し、取得した建築限界枠パターンの情報に基づいて建築限界データ１２ａから使用する建築限界枠パターンを選択し、該当する建築限界枠パターンの３次元座標のデータを取得する。
【００５５】
算出部４ａは、実施の形態１と同様の方法により、左右のレール高低差ベクトル、レールの延伸方向ベクトル、および回転角度などを算出する。算出部４ａは、選択した建築限界枠４１のデータを用いて、建築限界データ１２ａに記憶される表示色情報に該当する表示色で建築限界枠４１を表示部２に表示させる。なお、建築限界枠４１のパターンを区別するのは表示色に限定されるものではなく、表示色に替えて建築限界枠４１のパターンを区別するシンボルを設定し、建築限界枠４１付近にシンボルを表示して、該当する建築限界枠パターンを区別できるようにしてもよい。
【００５６】
つぎに、建築限界表示装置２０ａにおいて建築限界枠４１を表示する処理の流れについて説明する。図１９は、実施の形態２にかかる建築限界表示装置２０ａにおいて建築限界枠４１を表示する処理を示すフローチャートである。実施の形態２において、建築限界表示装置２０ａの算出部４ａは、交点９６の３次元座標を算出後（ステップＳ７）、算出した点９４の位置に対応する建築限界枠パターンの情報を線路データ１３ａから取得し、取得した建築限界枠パターンの情報に基づいて、建築限界データ１２ａから該当する建築限界枠パターンを選択する（ステップＳ２１）。算出部４ａは、建築限界データ１２ａから、選択した建築限界枠パターンのデータを取得する。建築限界表示装置２０ａにおいてその他の処理は、実施の形態１の図８に示すフローチャートの処理と同様である。
【００５７】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、建築限界表示装置２０ａでは、複数の建築限界枠４１の中から、操作者が確認したい任意の点において設定された建築限界枠４１を選択し、設定された表示色で建築限界枠４１を表示する。これにより、建築限界表示装置２０ａは、任意の点と建築限界枠４１との関係性だけではなく、任意の点における位置の建築限界枠を視覚的に捉えることができる表示を提供することができる。
【００５８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１ａ  データ取得部、２  表示部、３  操作受付部、４，４ａ  算出部、２０，２０ａ  建築限界表示装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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