(57)【要約】【課題】  位置観測データに基づいて特定した障害物の位置を静止画像上に表示させることができるレーザ隔離計測システムを提供する。【解決手段】  レーザ測距部からの取得データを含む位置観測データに基づいて送電線の位置とその障害物の位置とを特定するレーザ離隔計測システムにおいて、デジタルスチルカメラを、その撮像範囲が前記レーザ測距装置の走査範囲に対して所定の関係となるように設け、前記デジタルスチルカメラからの静止画像データと前記取得データとを時刻情報に基づいて関連付けることにより、前記位置観測データに基づいて特定された前記障害物の位置を、前記静止画像データに基づく画像上に表示できるようにした。【選択図】図２
2009058255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ測距部からの取得データを含む位置観測データに基づいて送電線の位置とその障害物の位置とを特定するレーザ離隔計測システムにおいて、
デジタルスチルカメラを、その撮像範囲が前記レーザ測距装置の走査範囲に対して所定の関係となるように設け、
前記デジタルスチルカメラからの静止画像データと前記取得データとを時刻情報を用いて関連付けることにより、前記位置観測データに基づいて特定された前記障害物の位置を、前記静止画像データに基づく画像上に表示できるようにしたことを特徴とするレーザ離隔計測システム。
【請求項２】
前記デジタルスチルカメラが一定の周期で撮像を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のレーザ離隔計測システム。
【請求項３】
前記時刻情報がＧＰＳ時刻情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ離隔計測システム。
【請求項４】
前記レーザ測距部と前記デジタルカメラとを含み、前記位置観測データと前記静止画像データとを取得する航空機搭載装置と、
前記位置観測データと前記静止画像データとに基づいて、前記静止画像データに基づく画像上に前記障害物の位置を表示するデータ処理装置と、
を備えることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のレーザ離隔計測システム。
【請求項５】
前記航空機搭載装置が、ＧＰＳ受信機と姿勢計測装置とをさらに有していることを特徴とする請求項４に記載のレーザ離隔計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載されたレーザ測距装置を用いて送電線とその周囲の障害物の位置を特定するレーザ離隔計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線の保守業務のために、送電線とその周囲の樹木等の障害物の位置を特定し、それらの間の距離を計測するレーザ離隔計測システムが用いられている。
【０００３】
従来のレーザ離隔計測システムは、ヘリコプタ等の航空機に搭載される航空機搭載装置と、航空機搭載装置により取得した位置測定データを地上において解析処理するデータ処理装置とを含んでいる。
【０００４】
航空機搭載装置は、レーザ測距部を含んでいる。レーザ測距部は、送電線の上空から送電線及びその周辺に向けてパルスレーザ光を照射し、その反射光を検出する。これにより、レーザ測距部は、パルスレーザ光の照射方向（走査角度）を表すスキャナー測角データとパルスレーザ光照射から反射光検出までの時間を表すレーザ測距データとを取得する。
【０００５】
また、航空機搭載装置は、ＧＰＳ部及び慣性計測部を含んでいる。ＧＰＳ部は航空機の位置を、慣性計測部は航空機の姿勢を、それぞれ高精度で検出する。これにより、ＧＰＳ部及び慣性計測部は、航空機に関する位置データ及び姿勢データを取得する。
【０００６】
航空機搭載装置は、さらに、ビデオカメラを含んでいる。ビデオカメラは、レーザ測距部の走査範囲を撮像し、撮像データを取得する。
【０００７】
航空機搭載装置は、レーザ測距部、ＧＰＳ部及び慣性計測部がそれぞれ取得したデータを、時刻情報を用いて互いに関連付け、位置観測データとして記憶保持する。また、ビデオカメラからの撮像データに、同じ時刻情報を埋め込み、記憶保持する。
【０００８】
データ処理装置は、航空機搭載装置が取得した位置観測データに基づいて、送電線の位置及び樹木等の障害物の位置を特定し、それらの間の距離を計算する。そして、送電線からの距離が所定の値以下の障害物を排除すべき障害物として特定する。特定された障害物を視覚確認するため、時刻情報に基づいて撮像データを検索し、表示器に表示させる。これによりオペレータは、画像上で排除すべき障害物を確認（樹種の判別等）することができる（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２３２６３号公報
【特許文献２】特願平７−４３１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のレーザ隔離計測システムでは、位置観測データに基づいて求められた仮想三次元空間上のデータ配置を示す画像と、撮像データに基づく画像とを表示器の画面に並列配置し、オペレータがこれらの画像を見比べることにより、障害物を確認している。
【００１１】
しかしながら、位置観測データには、通常、バラツキや誤差が含まれている。また、ビデオカメラからの撮像データは解像度が低いうえ、航空機の移動に伴うブレを含んでいる。それゆえ、オペレータによる比較確認では、障害物の位置を誤り、樹種等の特定ができない場合があるという問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、航空機の移動に伴うブレを生じにくいデジタルスチルカメラを用い、デジタルカメラで取得した画像上に、位置観測データに基づいて特定した障害物の位置を表示することにより、高い精度で障害物の位置を目視確認し、樹種を特定できるレーザ隔離計測システ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】
【００１３】
本発明は、レーザ測距部からの取得データを含む位置観測データに基づいて送電線の位置とその障害物の位置とを特定するレーザ離隔計測システムにおいて、デジタルスチルカメラを、その撮像範囲が前記レーザ測距装置の走査範囲に対して所定の関係となるように設け、前記デジタルスチルカメラからの静止画像データと前記取得データとを時刻情報に基づいて関連付けることにより、前記位置観測データに基づいて特定された前記障害物の位置を、前記静止画像データに基づく画像上に表示できるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高解像度でブレの少ないデジタルスチルカメラからの静止画像データに基づく画像上に、位置観測データに基づき特定された障害物の位置を表示できるようにしたことで、障害物の位置を精度よく視覚確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ離隔計測システムの構成を示すブロック図である。
【００１７】
図示のレーザ離隔計測システムは、ヘリコプタ等の航空機に搭載され、上空から地上の送電線及びその周辺の物体に関する位置観測データを取得する航空機搭載装置１０と、航空機搭載装置１０により取得した位置観測データを地上において解析処理するデータ処理装置２０とを含む。
【００１８】
航空機搭載装置１０は、レーザ測距部１１、ＧＰＳ／ＩＭＵ（Global Positioning System/Inertial Measurement Unit）部１２、デジタルスチルカメラ部１３、制御部１４及びデータ記録部１５を有している。
【００１９】
レーザ測距部１１は、レーザパルス光を照射しつつ走査し、その反射光を受光する。その際、レーザ測距部１１は、照射方向（走査角度）を表すスキャナー測角データと、レーザパルス光の照射から反射光の受光までに要する時間を表すレーザ測距データとを取得する。
【００２０】
ＧＰＳ／ＩＭＵ部１２は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してレーザ測距部１１の（正確には自身の）位置を求めるとともに、航空機の姿勢を検出し、位置・姿勢データを得る。ＧＰＳ／ＩＭＵ部１２として、ＧＰＳ衛星からの信号の位相差を利用するＫＧＰＳ（Kinematic GPS）を利用することで、より高精度の位置・姿勢データを得ることができる。
【００２１】
デジタルスチルカメラ部１３は、解像度数百万（例えば、２００万）画素以上の高解像度カメラを備える。デジタルスチルカメラ部１３は、その撮像範囲が、レーザ測距部１１の走査範囲と特定の関係になるように設置されている。例えば、デジタルスチルカメラ部１３は、その撮影範囲の中心が、レーザ測距部１１のレーザ走査角度が０度（航空機の真下方向）のときのレーザ照射位置となるように設置される。デジタルスチルカメラ部１３は、一定の周期（例えば、１秒）で撮像を繰り返し、静止画像データを得る。
【００２２】
制御部１４は、レーザ測距部１１、ＧＰＳ／ＩＭＵ部１２及びデジタルスチルカメラ部１３を制御し、スキャナー測角データとレーザ測距データ、位置・姿勢データ及び静止画データが同期して得られるようにする。なお、デジタルスチルカメラ部１３の単位時間当たりの静止画像データ取得回数は、他のデータの取得回数に比べ少なくてよい。換言すると、デジタルスチルカメラ部１３が静止画像データを１回得る間に、レーザ測距部１１及びＧＰＳ／ＩＭＵ部１２は、数回〜数十回のスキャンデータを取得する。そして、制御部１４は、得られたデータを互いに関連付けて、データ記録部１５に記録する。これらのデータ相互の関連付けは、テータ取得時刻を表す時刻情報（例えば、ＧＰＳ／ＩＭＵ部１２からの位置データに含まれるＧＰＳ時刻情報）を用いて行われる。制御部１４は、さらに、レーザ測距装置全体の動作を制御する。
【００２３】
データ記録部１５は、制御部１４の制御の下、互いに関連付けされたデータを記録する。なお、互いに関連付けされたスキャナー測角データ、レーザ測距データ及び位置・姿勢データは、位置観測データを構成する。
【００２４】
データ処理装置２０は、データ読取部２１、データ処理部２２、表示部２３及び入力部２４を有している。データ処理装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ等の計算機により実現される。
【００２５】
データ読取部２１は、データ記録部１５に記録された位置観測データ及び静止画像データを読み取る。データ読取部２１は、データ記録部１５によりデータが書き込まれた記録媒体からデータを読み取る読取装置であってよい。また、データ記録部１５と有線又は無線により交信してデータ記録部１５からデータを読み出す装置であってもよい。
【００２６】
データ処理部２２は、データ読取部２１が読み取った位置観測データを演算処理する。また、データ処理部２２は、必要に応じて、入力部２４からの入力を受け付け、処理結果等を表示部２３に表示させる。
【００２７】
表示部２３は、データ処理部２２の制御の下、データ処理部２２の処理結果等を表示する。
【００２８】
入力部２４は、オペレータによる入力操作を受け付け、入力された指令や情報をデータ処理部２２に引き渡す。
【００２９】
次に、図１のレーザ離隔計測システムの動作について説明する。
【００３０】
航空機搭載装置１０を搭載した航空機は、例えば、測定対象である送電線の斜め上方を送電線に沿って飛行する。
【００３１】
レーザ測距部１１は、制御部１４の制御の下、レーザパルス光を周期的に発生させ、送電線を横切るようにレーザパルス光を走査する。レーザ測距部１１は、また、照射したレーザパルス光の反射光を検出し、照射から反射光受光までの時間を測定する。こうして、レーザ測距部１１は、レーザパルス光を照射した方向を表すスキャナー測角データと、レーザパルス光を照射してから反射光を受光するまでの時間を表すレーザ測距データとを取得する。レーザ測距部１１は、取得したスキャナー測角データとレーザ測距データとを逐次制御部１４へ出力する。
【００３２】
一方、ＧＰＳ／ＩＭＵ部１２は、レーザ測距部１１と同期して、レーザ測距部１１の位置を表す位置データ及び航空機の姿勢を表す姿勢データをそれぞれ取得し制御部１４へ出力する。
【００３３】
また、デジタルスチルカメラ部１３は、レーザ測距部１１の動作の１／Ｎ（Ｎ：自然数）の周期に同期して、静止画像データを取得する。
【００３４】
制御部１４は、レーザ測距部１１、ＧＰＳ／ＩＭＵ部１２及びデジタルスチルカメラ部１３から出力されたデータを、取得時刻に基づいて互いに関連付け、位置観測データ及び静止画データとしてデータ記録部１５に記録する。
【００３５】
データ記録部１５に記録されたデータは、その後、データ読取部２１によって読み取られ、データ処理部２２へ送られる。
【００３６】
図２は、データ処理部２２の動作を示すフローチャートである。以下、図２を参照して、データ処理部２２の動作について説明する。
【００３７】
データ処理部２２は、スタート処理及び初期設定のあと、データ読取部２１より読み取った位置観測データに含まれる位置・姿勢データを用いて、航空機の位置・姿勢を算出する（ステップＳ２０１）。
【００３８】
次に、データ処理部２２は、算出した航空機の位置・姿勢と、位置観測データに含まれるスキャナー測角データとレーザ測距データとに基づいて、計測点（レーザパルス光反射点）の位置を算出する（ステップＳ２０２）。つまり、データ処理部２２は、三次元空間における計測点の位置を示す計測点データを作成する。そして、データ処理部２２は、算出された計測点を仮想三次元空間に配置する。
【００３９】
次に、データ処理部２２は、求めた計測点の位置の中から、送電線に対応するもののみ抽出し送電線を特定する。そして、送電線に対応する計測点それぞれについて、近くに障害物（樹木）が存在するか否か判定する（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）。判定は、送電線に対応する測定点と障害物に対応する測定点との距離が所定の距離以下であるか否かにより行なう。
【００４０】
障害物が存在すると判定された場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、その計測点に対応する位置観測データが得られた時刻に最も近い時刻に取得された静止画像データを検索する（ステップＳ２０５）。そして、データ処理部２２は、その静止画像データを取得した時刻における航空機の位置に基づいて、仮想三次元空間を静止画像データに基づく画像上に投影する（データを結合する）（ステップＳ２０６）。これにより、仮想三次元空間に配置された計測点は、静止画像データに基づく画像上で特定される。データ処理部２２は、その結果を表示部２３に表示させる（ステップＳ２０７）。こうして、位置観測データに基づいて特定した障害物の位置がデジタルスチルカメラで撮像した画像上に表示される。
【００４１】
障害物が存在しないと判定された場合（ステップＳ２０４でＮＯ）は、データ処理部２２は、その動作を終了する。
【００４２】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ離隔計測システムでは、位置観測データに基づいて特定した障害物の位置をデジタルスチルカメラで撮像した画像上に表示させることができる。これにより、オペレータは、送電線の障害物となっている樹木を誤りなく目視確認することができる。その結果、障害物の除去（樹木の伐採）現場において、迅速に障害物を特定することができ、業務の効率化とコスト削減を実現することができる。
【００４３】
以上本発明について一実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では航空機搭載装置を用いているが、地上からレーザ測距及び撮像を行なった場合であっても、同様に、障害物の位置を画像上に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ離隔計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のレーザ隔離計測システムに含まれるデータ処理部の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０    航空機搭載装置
１１    レーザ測距部
１２    ＧＰＳ／ＩＭＵ部
１３    デジタルスチルカメラ部
１４    制御部
１５    データ記録部
２０    データ処理装置
２１    データ読取部
２２    データ処理部
２３    表示部
２４    入力部
【図１】
2009058255.tif 000003
【図２】
2009058255.tif 000004