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JP2009198382A - Environment map acquiring device - Google Patents

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JP2009198382A
JP2009198382A JP2008041630A JP2008041630A JP2009198382A JP 2009198382 A JP2009198382 A JP 2009198382A JP 2008041630 A JP2008041630 A JP 2008041630A JP 2008041630 A JP2008041630 A JP 2008041630A JP 2009198382 A JP2009198382 A JP 2009198382A
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JP
Japan
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distance
laser
shape
distance data
point cloud
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Application number
JP2008041630A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Hisanaga
聡 久永
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a shape, without being affected by the irregularities of the road surface or by installation errors. <P>SOLUTION: An environment map acquiring device is provided with: a low-precision measuring domain specification part 13 for specifying a measuring domain of point group data having low measurement precision; and a scan procedure changing part 15 for controlling the low angle of a movable stand 4 so that the scanning angle range of laser light includes the measuring domain specified by the low-precision measuring domain specifying part 13, and collecting additional point group data measured by a laser scanner 5. In the device, a shape-specifying part 17 synthesizes point group data collected by a scan processing part 11, with the additional point group data collected by the scan procedure changing part 15, and specifies the shape of a reflection object from the composited point group data. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、環境地図(屋外の場合、例えば、地面、周辺の建物、ガードレールなどの構造物の形状が環境地図に該当し、屋内の場合、例えば、壁、天井、机、パーティション、テーブルなどの家具の形状や、床の上に置いている瓶や缶等の形状が環境地図に該当する)を取得する環境地図取得装置に関するものである。   The present invention relates to an environmental map (in the case of outdoor, for example, the shape of a structure such as the ground, surrounding buildings, guardrails, etc.) corresponds to the environmental map, and in the case of indoor, for example, a wall, ceiling, desk, partition, table, etc. The present invention relates to an environmental map acquisition device that acquires the shape of furniture or the shape of a bottle or can placed on a floor corresponds to an environmental map.

従来の環境地図取得装置は、人が計測したい場所に運んで形状を計測するものであり、計測装置としてレーザスキャナと呼ばれる装置を用いている(例えば、非特許文献1を参照)。
このレーザスキャナは、レーザを用いた測距機器であり、水平方向の左右にレーザ光を振ることにより、様々な方向角にレーザ光を照射し、その方向角に存在する反射物までの距離を取得するものである。
従来の環境地図取得装置は、レーザスキャナを台車に固定し、台車の進行方向に向けて左右水平の方向角の距離を取得することにより、建物内部の形状を取得するようにしている。
A conventional environment map acquisition device measures a shape by bringing it to a place where a person wants to measure, and uses a device called a laser scanner as a measurement device (see, for example, Non-Patent Document 1).
This laser scanner is a distance measuring device that uses a laser. By irradiating the laser beam to the left and right in the horizontal direction, it irradiates the laser beam at various directional angles and determines the distance to the reflector present at the directional angle. To get.
The conventional environmental map acquisition device acquires the shape of the inside of a building by fixing the laser scanner to the carriage and obtaining the distance of the horizontal horizontal direction angle in the traveling direction of the carriage.

平岡他著「屋内地図作成のための時系列レーザスキャナデータのロバストな重ね合わせ」写真計測とリモートセンシング,P37〜41,VOL.46,NO.2,2007Hiraoka et al., “Robust Superposition of Time-Series Laser Scanner Data for Indoor Mapping” Photo Measurement and Remote Sensing, P37-41, VOL. 46, NO. 2,2007

従来の環境地図取得装置は以上のように構成されているので、台車に対するレーザスキャナの設置誤差が存在する場合や、台車が載っている路面の凹凸の影響で台車が傾いて、レーザスキャナの計測方向が地面に対して水平方向にならない場合には、正確に形状を計測することができないなどの課題があった。   Since the conventional environmental map acquisition device is configured as described above, the measurement of the laser scanner occurs when there is an installation error of the laser scanner with respect to the carriage or the carriage tilts due to the unevenness of the road surface on which the carriage is placed. When the direction is not horizontal with respect to the ground, there is a problem that the shape cannot be measured accurately.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、路面の凹凸や設置誤差の影響を受けることなく、正確に形状を計測することができる環境地図取得装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an environmental map acquisition device that can accurately measure the shape without being affected by road surface unevenness and installation errors. To do.

この発明に係る環境地図取得装置は、可動台のピッチ角を制御して、レーザ測距装置によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第1の距離データ収集手段と、第1の距離データ収集手段により収集された距離データを解析して、測定精度が低い距離データの測定領域を特定する低精度測定領域特定手段と、レーザ測距装置によるレーザ光の走査角度範囲が低精度測定領域特定手段により特定された測定領域を包含するように可動台のロー角を制御して、レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第2の距離データ収集手段とを設け、形状特定手段が第1の距離データ収集手段により収集された距離データと第2の距離データ収集手段により収集された距離データを合成し、合成後の距離データから反射物の形状を特定するようにしたものである。   The environmental map acquisition device according to the present invention collects distance data indicating the distance measured by the laser distance measuring device while controlling the pitch angle of the movable table and changing the irradiation direction of the laser light by the laser distance measuring device. First distance data collecting means for analyzing, distance data collected by the first distance data collecting means, low-precision measurement area specifying means for specifying a measurement area of distance data having low measurement accuracy, laser measurement Distance data indicating the distance measured by the laser distance measuring device by controlling the low angle of the movable base so that the scanning angle range of the laser beam by the distance device includes the measurement area specified by the low precision measurement area specifying means. Second distance data collecting means for collecting the distance data, and the shape specifying means is collected by the distance data collected by the first distance data collecting means and the second distance data collecting means. The distance data is synthesized, is obtained so as to identify the shape of the reflector from the distance data after the synthesis.

この発明によれば、可動台のピッチ角を制御して、レーザ測距装置によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第1の距離データ収集手段と、第1の距離データ収集手段により収集された距離データを解析して、測定精度が低い距離データの測定領域を特定する低精度測定領域特定手段と、レーザ測距装置によるレーザ光の走査角度範囲が低精度測定領域特定手段により特定された測定領域を包含するように可動台のロー角を制御して、レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第2の距離データ収集手段とを設け、形状特定手段が第1の距離データ収集手段により収集された距離データと第2の距離データ収集手段により収集された距離データを合成し、合成後の距離データから反射物の形状を特定するように構成したので、路面の凹凸や設置誤差の影響を受けることなく、正確に形状を計測することができる効果がある。   According to the present invention, the distance data indicating the distance measured by the laser distance measuring device is collected while changing the irradiation direction of the laser light by the laser distance measuring device by controlling the pitch angle of the movable base. Distance data collecting means, low-precision measurement area specifying means for analyzing distance data collected by the first distance data collecting means, and specifying a measurement area of distance data with low measurement accuracy, and laser by a laser distance measuring device First, collect distance data indicating the distance measured by the laser distance measuring device by controlling the low angle of the movable base so that the scanning angle range of the light includes the measurement area specified by the low-precision measurement area specifying means. 2 distance data collecting means, and the shape specifying means combines the distance data collected by the first distance data collecting means and the distance data collected by the second distance data collecting means. And, since it is configured to identify the shape of the reflector from the distance data after synthesis, without being affected by the road surface irregularities and installation error, there is an effect that can be measured accurately shape.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による環境地図取得装置が移動台に搭載されている状態を示す斜視図である。また、図2はこの発明の実施の形態1による環境地図取得装置を示す構成図である。
図1及び図2において、移動台1は前方の左右に2つの前方車輪2が取り付けられ、後方の中心に1つの後方車輪3が取り付けられている。
2つの前方車輪2はステッピングモータが実装されており、計算機6から出力される制御信号にしたがって指定の角変位量だけ任意方向に回転する。また、前方車輪2は回転計が取り付けられており、その回転計により検知された回転角度を計算機6に送信する。
後方車輪3は左右に曲がることが可能な車輪である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a state where an environmental map acquisition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is mounted on a moving table. FIG. 2 is a block diagram showing an environment map acquisition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
1 and 2, the moving base 1 has two front wheels 2 attached to the left and right sides of the front, and one rear wheel 3 attached to the center of the rear.
A stepping motor is mounted on the two front wheels 2 and rotates in an arbitrary direction by a specified angular displacement amount according to a control signal output from the computer 6. The front wheel 2 has a tachometer attached thereto, and transmits the rotation angle detected by the tachometer to the computer 6.
The rear wheel 3 is a wheel that can be bent left and right.

可動台4は例えば自動精密ステージや、電動雲台といわれる機器を用いて構成されており、移動台1の上面部に固定されている。可動台4は移動台1の上面部に対する上下方向(ピッチ方向)と、進行方向へ向かう軸を中心とする左右方向(ロー方向)に回転することができる。
即ち、可動台4は計算機6から出力される制御信号にしたがって上下向き方向(ピッチ方向)又は進行方向を軸とした左右回転方向(ロー方向)に回転する。また、計算機6が可動台4を任意のピッチ角及び回転角で傾けることができるようにするために、可動台4の中心には、ピッチ方向の角度と、ロー方向の水平からの角度を検知する傾斜計が設置されており、その傾斜計により検知された角度を計算機6に送信する。
なお、アジマス方向もピッチ方向及びロー方向と同様に、計算機6の指示の下で、任意の変位角だけ回転させることができる。この場合、任意の変位角とは、正面角度からの変位角である。
The movable table 4 is configured using, for example, an automatic precision stage or a device called an electric pan head, and is fixed to the upper surface of the movable table 1. The movable table 4 can rotate in the vertical direction (pitch direction) with respect to the upper surface portion of the movable table 1 and in the left-right direction (low direction) centered on the axis that goes in the traveling direction.
That is, the movable table 4 rotates in the vertical direction (pitch direction) or the left-right rotation direction (low direction) with the traveling direction as an axis in accordance with a control signal output from the computer 6. Further, in order for the computer 6 to tilt the movable table 4 at an arbitrary pitch angle and rotation angle, an angle in the pitch direction and an angle from the horizontal in the low direction are detected at the center of the movable table 4. An angle meter detected by the inclinometer is transmitted to the computer 6.
Note that the azimuth direction can be rotated by an arbitrary displacement angle under the instruction of the computer 6 as in the pitch direction and the low direction. In this case, the arbitrary displacement angle is a displacement angle from the front angle.

レーザスキャナ5は可動台4の上面部に設置されており、レーザ光を照射する光源5aを中心にして、左右水平に回転することにより、レーザ光を走査角度範囲(レーザスキャナ5がレーザ光を向ける方向を変えられる面)で振り、レーザ光の反射光(物体に反射されたレーザ光)が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定するレーザ測距装置である。
計算機6は移動台1の上面部に固定されており、前方車輪2及び後方車輪3を制御して、移動台1を前後左右や、向きの変更といった任意の位置、方向に動かす処理を実施するとともに、可動台4を任意のピッチ方向及びロー方向に動かす処理を実施する。
また、計算機6はレーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データを収集し、その距離データから反射物の形状を特定する処理を実施する。
The laser scanner 5 is installed on the upper surface of the movable table 4 and rotates horizontally from side to side about a light source 5a that irradiates laser light, thereby moving the laser light to a scanning angle range (the laser scanner 5 emits laser light). This is a laser distance measuring device that measures the distance from the time it takes for the reflected light of the laser beam (the laser beam reflected by the object) to return to the reflecting object.
The computer 6 is fixed to the upper surface portion of the moving table 1 and controls the front wheels 2 and the rear wheels 3 to carry out a process of moving the moving table 1 to any position and direction such as front and rear, left and right, and changing the orientation. At the same time, a process of moving the movable table 4 in an arbitrary pitch direction and a low direction is performed.
Further, the computer 6 collects distance data indicating the distance measured by the laser scanner 5 and performs a process of specifying the shape of the reflector from the distance data.

図3はこの発明の実施の形態1による環境地図取得装置の計算機6の詳細を示す構成図である。
図3において、スキャン処理部11は可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データである点群データを収集する処理を実施する。なお、スキャン処理部11は第1の距離データ収集手段を構成している。
点群データ格納部12はスキャン処理部11により収集された点群データを格納するメモリである。
FIG. 3 is a block diagram showing details of the computer 6 of the environmental map acquisition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 3, the scan processing unit 11 controls the pitch angle of the movable table 4 and changes the irradiation direction of the laser light by the laser scanner 5, and is a point group that is distance data indicating the distance measured by the laser scanner 5. Implement a process to collect data. The scan processing unit 11 constitutes a first distance data collection unit.
The point cloud data storage unit 12 is a memory that stores the point cloud data collected by the scan processing unit 11.

低精度測定領域特定部13はスキャン処理部11により収集された点群データを解析して、測定精度が低い点群データの測定領域を特定する処理を実施する。なお、低精度測定領域特定部13は低精度測定領域特定手段を構成している。
低精度範囲データメモリ14は低精度測定領域特定部13により特定された測定精度が低い点群データの測定領域を示す低精度範囲データを格納するメモリである。
The low-accuracy measurement region specifying unit 13 analyzes the point cloud data collected by the scan processing unit 11 and performs a process of specifying the measurement region of the point cloud data with low measurement accuracy. The low accuracy measurement area specifying unit 13 constitutes a low accuracy measurement area specifying means.
The low-accuracy range data memory 14 is a memory for storing low-accuracy range data indicating a measurement region of point cloud data with low measurement accuracy specified by the low-accuracy measurement region specifying unit 13.

スキャン手法変更部15はレーザスキャナ5によるレーザ光の走査角度範囲が低精度測定領域特定部13により特定された測定精度が低い点群データの測定領域を包含するように、可動台4のロー角を制御して、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データである追加の点群データを収集する処理を実施する。なお、スキャン手法変更部15は第2の距離データ収集手段を構成している。
追加点群データ格納部16はスキャン手法変更部15により収集された追加の点群データを格納するメモリである。
The scanning method changing unit 15 includes the low angle of the movable table 4 so that the scanning angle range of the laser beam by the laser scanner 5 includes the measurement region of the point cloud data with the low measurement accuracy specified by the low accuracy measurement region specifying unit 13. And a process of collecting additional point cloud data that is distance data indicating the distance measured by the laser scanner 5 is performed. The scanning method changing unit 15 constitutes second distance data collection means.
The additional point cloud data storage unit 16 is a memory for storing the additional point cloud data collected by the scan method changing unit 15.

形状特定部17は点群データメモリ12に格納されている点群データと追加点群データ格納部16に格納されている追加の点群データとを合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定する処理を実施する。なお、形状特定部17は形状特定手段を構成している。   The shape specifying unit 17 combines the point cloud data stored in the point cloud data memory 12 and the additional point cloud data stored in the additional point cloud data storage unit 16, and reflects the reflected object from the combined point cloud data. The process of specifying the shape of In addition, the shape identification part 17 comprises the shape identification means.

まず、全体の動作について説明する。
可動台は、自動的に前進しても、人が押して前進させてもよい。第一に、自動的に一定時間間隔でスキャン処理部11が点群データを取得する。この直後に低精度測定領域特定部13の動作により、低精度範囲データが蓄積される。このとき、もし、低精度領域データが存在した場合、スキャン手法変更部15が動作し、可動台及びレーザスキャナ5へ指示を送ることにより、レーザ取得位置及び取得方法を変更して、再度、点群データを収集する。
次に各部の動作について説明する。
まず、計算機6のスキャン処理部11は、可動台4のピッチ角及びロー角を制御して、例えば、可動台4が水平になるように調整するとともに、測定方向を調整する。
次に、スキャン処理部11は、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データを収集する。
First, the overall operation will be described.
The movable platform may be automatically advanced or may be pushed forward by a person. First, the scan processing unit 11 automatically acquires point cloud data at regular time intervals. Immediately after this, the low-accuracy range data is accumulated by the operation of the low-accuracy measurement region specifying unit 13. At this time, if the low-accuracy region data exists, the scanning method changing unit 15 operates and sends an instruction to the movable table and the laser scanner 5 to change the laser acquisition position and the acquisition method. Collect group data.
Next, the operation of each unit will be described.
First, the scan processing unit 11 of the computer 6 controls the pitch angle and low angle of the movable table 4 to adjust, for example, the movable table 4 to be horizontal and adjust the measurement direction.
Next, the scan processing unit 11 collects distance data indicating the distance measured by the laser scanner 5 while controlling the pitch angle of the movable table 4 and changing the irradiation direction of the laser light from the laser scanner 5.

即ち、スキャン処理部11は、可動台4のピッチ角を、例えばマイナス20度からプラス40度まで1度刻みで可動し、各ピッチ角において、1回のスキャンを実施するようにレーザスキャナ5に指示する。
レーザスキャナ5は、各ピッチ角において、レーザ光を走査角度範囲で振って、レーザ光の反射光(物体に反射されたレーザ光)が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定する。
レーザスキャナ5の走査角度範囲が例えばマイナス90度からプラス90度の範囲であり、レーザスキャナ5が1度変位で距離を測定する場合には、181個の距離データが点群データとしてスキャン処理部11に出力される。
スキャン処理部11は、上述したように、可動台4のピッチ角を、例えばマイナス20度からプラス40度まで1度刻みで可動する場合、レーザスキャナ5から61組の点群データを収集し、61組の点群データを点群データ格納部12に格納する。
That is, the scanning processing unit 11 moves the pitch angle of the movable table 4 in increments of 1 degree from, for example, minus 20 degrees to plus 40 degrees, and causes the laser scanner 5 to perform one scan at each pitch angle. Instruct.
The laser scanner 5 oscillates the laser light in each scanning angle range within the scanning angle range, and measures the distance from the time until the reflected light of the laser light (laser light reflected by the object) returns to the reflecting object. .
When the scanning angle range of the laser scanner 5 is, for example, a range of minus 90 degrees to plus 90 degrees, and the laser scanner 5 measures the distance with a displacement of 1 degree, 181 distance data are used as point group data as a scan processing unit. 11 is output.
As described above, the scan processing unit 11 collects 61 sets of point cloud data from the laser scanner 5 when the pitch angle of the movable table 4 is movable in increments of 1 degree from, for example, minus 20 degrees to plus 40 degrees, 61 sets of point cloud data are stored in the point cloud data storage unit 12.

ここで、図4は点群データの一例を示す説明図である。
図4の例では、測定位置として、レーザスキャナ5の中心の位置を直交座標X,Y,Zで表すこととする。
なお、測定位置の基準は、例えば、環境地図取得装置の出発地点を原点として、北方向をY、東方向をX、高さ方向をZとし、単位は1メートルを1.0としている。
測定方位は、水平面上でレーザスキャナ5が向いている方位を示し、北を0として、時計方向の角度としている。
方位が正確にわかるケースは、傾斜計に、地磁気センサが付加されている場合であるとする。この場合、地磁気センサが可動台4の向きを、北方向からの角度のずれとして検知して計算機6に送り、計算機6が車輪2,3を動かして一定回転数分移動した場合に、方向と距離(回転数と車輪の直径から求まる)により絶対位置を算出する。万が一、地磁気センサを有しないで、方位が取得できない場合は、ピッチとロー角を正確に記録し、仮に方位については、北方向、絶対位置については、出発点と仮定してデータを記録することとする。
Here, FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of point cloud data.
In the example of FIG. 4, the position of the center of the laser scanner 5 is represented by orthogonal coordinates X, Y, and Z as the measurement position.
The reference of the measurement position is, for example, Y as the north direction, X as the east direction and Z as the height direction, with the starting point of the environment map acquisition device as the origin, and the unit is 1.0 per meter.
The measurement azimuth indicates the azimuth on which the laser scanner 5 is directed on a horizontal plane, with north being 0 and a clockwise angle.
The case where the azimuth is accurately known is a case where a geomagnetic sensor is added to the inclinometer. In this case, when the geomagnetic sensor detects the direction of the movable platform 4 as a deviation of the angle from the north direction and sends it to the computer 6, the computer 6 moves the wheels 2 and 3 and moves by a certain number of revolutions. The absolute position is calculated from the distance (obtained from the rotation speed and the wheel diameter). If the orientation cannot be obtained without having a geomagnetic sensor, the pitch and low angle should be recorded accurately, and the data should be recorded assuming that the orientation is the north direction and the absolute position is the starting point. And

測定結果は、ピッチ角P1,P2,・・・、ロー角R1,R2,・・・、測定方向θ−m,θ−m+1,・・・,θ+m、測定方向に対応する測定距離D1(θ−m)〜D1(θ+m),D2(θ−m)〜D2(θ+m),・・・・で表されている。
例えば、D1(θ−m)は、水平角θ−mの方向のレーザスキャナ5の測距値であり、例えば、センチメートル精度である。
角度はθ−m,θ−m+1,・・・,θ+mまでの2m+1方向である。角度の解像度は、レーザスキャナ5の精度により異なるが、例えば、1度である。
The measurement results are pitch angles P1, P2,..., Low angles R1, R2,..., Measurement directions θ-m, θ-m + 1,. −m) to D1 (θ + m), D2 (θ−m) to D2 (θ + m),.
For example, D1 (θ-m) is a distance measurement value of the laser scanner 5 in the direction of the horizontal angle θ-m, and has a centimeter accuracy, for example.
The angles are 2m + 1 directions up to θ−m, θ−m + 1,. The angular resolution varies depending on the accuracy of the laser scanner 5, but is, for example, 1 degree.

計算機6の低精度測定領域特定部13は、スキャン処理部11が点群データを収集すると、その点群データを解析して、測定精度が低い点群データの測定領域を特定する。
即ち、低精度測定領域特定部13は、反射物の形状を正確に測定することが困難な領域を特定するものであり、例えば、反射物のエッジ付近の形状(エッジ付近の距離データ)は正確に測定することが困難であるので、主には、エッジの位置を特定することを目的としている。
When the scan processing unit 11 collects point cloud data, the low accuracy measurement region specifying unit 13 of the computer 6 analyzes the point cloud data and specifies a measurement region of point cloud data with low measurement accuracy.
That is, the low-precision measurement area specifying unit 13 specifies an area where it is difficult to accurately measure the shape of the reflector. For example, the shape near the edge of the reflector (distance data near the edge) is accurate. Therefore, it is mainly intended to specify the position of the edge.

以下、低精度測定領域特定部13の処理内容を具体的に説明する。
レーザスキャナ5の走査方向の変位は、図6に示すように、レーザスキャナ5の製品仕様によって誤差の範囲が一定に抑えられている。
一方、移動台1の姿勢は、路面の状況によって水平にならないことがある。
また、可動台4の水平は、完全には保証されないため、可動台4のピッチ角とロー角の角度調整だけでは、水平な面の距離計測を行うことができない。
さらに、精度が低い安価な傾斜計を使用すると、可動台4の姿勢自体も正確にとれないため、レーザスキャナ5の測定面の方向は不正確になる。
Hereinafter, the processing content of the low-accuracy measurement region specifying unit 13 will be specifically described.
As shown in FIG. 6, the error range of the displacement in the scanning direction of the laser scanner 5 is kept constant depending on the product specifications of the laser scanner 5.
On the other hand, the posture of the movable platform 1 may not be horizontal depending on the road surface condition.
In addition, since the level of the movable table 4 is not completely guaranteed, the distance measurement of the horizontal surface cannot be performed only by adjusting the pitch angle and the low angle of the movable table 4.
Furthermore, when an inexpensive inclinometer with low accuracy is used, the orientation of the movable table 4 itself cannot be accurately taken, and the direction of the measurement surface of the laser scanner 5 becomes inaccurate.

レーザスキャナ5のスキャン面(レーザスキャナ5がレーザ光を振っている面)を上下させると、図7に示すように、物体の形状の不均衡によって、レーザ光が物体の上を突き抜けたり(B,D,Eを参照)、レーザ光が物体の側面に当ったりすることがある(A,Cを参照)。このような場合には、あるスキャン面において、凸凹した形状であると捉えられることがある。
また、水平に調整したつもりのスキャン面が水平でなかった場合には、図8に示すように、レーザ光が箱の上を突き抜けてしまって(D,Eを参照)、形状が定まらないことがある。
また、図9に示すように、スキャン面のピッチを徐々に上げる場合、ある面では、全てのレーザ光が箱の横に辺り、ある面では、全てのレーザ光が箱の上を通過するようなことがある。このような場合、可動台4を動かす精度では、この間の角度変位が正確な値にならない。即ち、正確に変位何度であるとか、水平に対して絶対角が何度であるといった正確な値にならない。
When the scanning surface of the laser scanner 5 (the surface on which the laser scanner 5 oscillates the laser beam) is moved up and down, as shown in FIG. 7, the laser beam may penetrate through the object due to imbalance in the shape of the object (B , D, and E), and laser light may strike the side of the object (see A and C). In such a case, a certain scanning surface may be perceived as an uneven shape.
Also, if the scan plane that was intended to be adjusted horizontally is not horizontal, as shown in FIG. 8, the laser beam penetrates the top of the box (see D and E), and the shape cannot be determined. There is.
In addition, as shown in FIG. 9, when the pitch of the scan surface is gradually increased, on one surface, all the laser beams pass beside the box, and on one surface, all the laser beams pass over the box. There is something wrong. In such a case, the angular displacement during this period is not an accurate value with the accuracy of moving the movable table 4. In other words, it is not an accurate value such as the exact number of displacements or the absolute angle with respect to the horizontal.

そこで、低精度測定領域特定部13では、図7に示すように、同じスキャンデータ(あるピッチ角において、スキャン処理部11により収集された点群データ)の中で、測定点が隣り合う方向角で一定以上のばらつきがある場合(例えば、連続する測定方位角におけるN個の距離値の分散が一定以上である場合)、低精度範囲データ(点群データのある範囲を示すデータ)として、ばらつきのある範囲のピッチ角、ロー角及び測定方向の測定点を低精度範囲データ格納部14に記録する。
ここで、図5は低精度範囲データの一例を示す説明図である。
低精度範囲データのフォーマットは、点群データのフォーマットと同じであるが、低精度範囲のピッチ角、ロー角、測定方向に関するデータだけが記録される。
Therefore, in the low-accuracy measurement region specifying unit 13, as shown in FIG. 7, in the same scan data (point group data collected by the scan processing unit 11 at a certain pitch angle), the direction angle at which the measurement points are adjacent to each other. If there is more than a certain variation in (for example, if the dispersion of N distance values at successive measurement azimuths is more than a certain value), the variation is as low-accuracy range data (data indicating a certain range of point cloud data). Are recorded in the low accuracy range data storage unit 14 in a certain range of pitch angles, low angles, and measurement points in the measurement direction.
Here, FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the low accuracy range data.
The format of the low accuracy range data is the same as the format of the point cloud data, but only data relating to the pitch angle, low angle, and measurement direction of the low accuracy range is recorded.

また、低精度測定領域特定部13は、図8のCとDのように、連続する測定方位角において、一定以上の距離の変動がある場合にも、低精度範囲データとして、ばらつきのある範囲のピッチ角、ロー角及び測定方向の測定点を低精度範囲データ格納部14に記録する。   Further, the low-accuracy measurement region specifying unit 13 also has a variation range as the low-accuracy range data even when there is a variation of a certain distance or more in continuous measurement azimuth angles as in C and D of FIG. The pitch angle, the low angle, and the measurement points in the measurement direction are recorded in the low accuracy range data storage unit 14.

また、低精度測定領域特定部13は、図9に示すように、連続するピッチ角において、同じ測定方位角の距離測定誤差が一定以上の差異がある場合にも、低精度範囲データとして、ばらつきのある範囲のピッチ角、ロー角及び測定方向の測定点を低精度範囲データ格納部14に記録する。
図9において、X,P,Q,R,Sの測定点に対して、Y,A,B,C,D及びZ,E,F,G,Hの測定点がそれぞれ同じ測定方位であるとして、一定の増減率で距離が変化している部分(P,Q,R,SやA,B,C,D)を一つの物体の面とする。
このとき、AとE、AとF、AとG、AとHは、それぞれ一定以上の距離変位があるので、Y,A,B,C,Dを計測したピッチ角、ロー角及び測定方向の測定点と、Z,E,F,G,Hを計測したピッチ角、ロー角及び測定方向の測定点とを低精度範囲データとして記録する。
なお、図7、図8及び図9は、いずれも箱等の凸の角であるが、凹の角でも同じ処理によって低精度にしか測定することができない部分を特定する。
Further, as shown in FIG. 9, the low-accuracy measurement region specifying unit 13 varies as low-accuracy range data even when the distance measurement error of the same measurement azimuth angle exceeds a certain value at successive pitch angles. Are recorded in the low accuracy range data storage unit 14 in a certain range of pitch angles, low angles, and measurement points in the measurement direction.
In FIG. 9, it is assumed that the measurement points of Y, A, B, C, D and Z, E, F, G, H are the same measurement direction with respect to the measurement points of X, P, Q, R, S. A portion (P, Q, R, S or A, B, C, D) where the distance is changed at a constant increase / decrease rate is defined as one object surface.
At this time, since A and E, A and F, A and G, and A and H each have a certain distance displacement, the pitch angle, the low angle, and the measurement direction in which Y, A, B, C, and D are measured. And the measurement points in the pitch angle, low angle and measurement direction in which Z, E, F, G, and H are measured are recorded as low-accuracy range data.
7, 8, and 9 are all convex corners of a box or the like, but even a concave corner specifies a portion that can be measured only with low accuracy by the same processing.

計算機6のスキャン手法変更部15は、低精度測定領域特定部13が低精度範囲データを低精度範囲データ格納部14に記録すると、レーザスキャナ5によるレーザ光の走査角度範囲が、その低精度範囲データが示す測定領域を包含するように、可動台4のロー角を制御して、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データを収集する。
以下、スキャン手法変更部15の処理内容を具体的に説明する。
When the low-accuracy measurement region specifying unit 13 records the low-accuracy range data in the low-accuracy range data storage unit 14, the scanning method changing unit 15 of the computer 6 changes the scanning angle range of the laser beam by the laser scanner 5 to the low-accuracy range. The low angle of the movable table 4 is controlled so as to include the measurement region indicated by the data, and distance data indicating the distance measured by the laser scanner 5 is collected.
Hereinafter, the processing content of the scanning method change part 15 is demonstrated concretely.

スキャン手法変更部15は、測定精度が低い点群データの測定領域における反射物の形状を正確に測定することができるようにするため、レーザスキャナ5の新たなスキャン面をエッジ方向に垂直に傾けた方向に決定する。
レーザスキャナ5のスキャン面は、例えば、以下のように決定する。
(1)図7の例では、エッジの角度が不明なので、元のスキャン面に垂直な面を新たなスキャン面(点線で示す面)に決定する。
(2)図8の例では、複数のピッチ角のスキャンデータを参照することにより、図10のように、同じ測定方向で測定距離に差異がある2と4の間にエッジがあり、また、3と5の間にエッジがあると判断し、2と3の方向、あるいは、4と5の方向に垂直な面を新たなスキャン面(図10において、点線で示す面)に決定する。
(3)図9の例では、A,B,C,Dに垂直な面を新たなスキャン面(点線で示す面)に決定する。
The scan technique changing unit 15 tilts the new scan surface of the laser scanner 5 perpendicularly to the edge direction so that the shape of the reflector in the measurement region of the point cloud data with low measurement accuracy can be accurately measured. Determine the direction.
For example, the scan surface of the laser scanner 5 is determined as follows.
(1) In the example of FIG. 7, since the angle of the edge is unknown, a plane perpendicular to the original scan plane is determined as a new scan plane (plane indicated by a dotted line).
(2) In the example of FIG. 8, by referring to the scan data of a plurality of pitch angles, there is an edge between 2 and 4 having a difference in measurement distance in the same measurement direction as shown in FIG. It is determined that there is an edge between 3 and 5, and a direction perpendicular to the directions 2 and 3 or the directions 4 and 5 is determined as a new scan plane (a plane indicated by a dotted line in FIG. 10).
(3) In the example of FIG. 9, a plane perpendicular to A, B, C, and D is determined as a new scan plane (a plane indicated by a dotted line).

スキャン手法変更部15は、レーザスキャナ5の新たなスキャン面を決定すると、図11に示すように、レーザスキャナ5のスキャン面が、決定したスキャン面と一致するように、可動台4の向きを制御して(計測対象のエッジにスキャン面が垂直になるように、可動台4の向きを制御する)、スキャンの実施指令をレーザスキャナ5に出力する。
これにより、レーザスキャナ5がレーザ光を振ることにより、低精度測定領域を包含する範囲がスキャンされる。
図11に示すように、低精度測定領域を包含する範囲がスキャンされて、新たに別のエッジが検出された場合、計測対象のエッジから新たに検出されたエッジの範囲にあるデータ(図11の例では、ろ、は、に)を追加の点群データとして、追加点群データ格納部16に格納する。
追加の点群データのフォーマットは、低精度範囲データのフォーマットと同じであり、データの内容は、新たに追加して取得した測定位置、測定方位、測定結果(測定方位とその距離)である。
When the scanning method changing unit 15 determines a new scanning surface of the laser scanner 5, as shown in FIG. 11, the scanning method changing unit 15 changes the orientation of the movable table 4 so that the scanning surface of the laser scanner 5 coincides with the determined scanning surface. Control is performed (the direction of the movable table 4 is controlled so that the scan surface is perpendicular to the edge to be measured), and a scan execution command is output to the laser scanner 5.
Thereby, the range including the low-accuracy measurement region is scanned by the laser scanner 5 shaking the laser beam.
As shown in FIG. 11, when a range including the low-precision measurement region is scanned and another edge is newly detected, data in the range of the edge newly detected from the measurement target edge (FIG. 11). In the example of FIG. 6, the additional point cloud data storage unit 16 stores the additional point cloud data as additional point cloud data.
The format of the additional point cloud data is the same as the format of the low-accuracy range data, and the content of the data is a newly added measurement position, measurement orientation, and measurement result (measurement orientation and its distance).

計算機6の形状特定部17は、スキャン手法変更部15が追加の点群データを追加点群データ格納部16に格納すると、点群データメモリ12に格納されている点群データと追加点群データ格納部16に格納されている追加の点群データとを合成して、合成後の点群データから反射物の形状を特定する。
即ち、形状特定部17は、以下のようにして、反射物の形状を特定する。
When the scan method changing unit 15 stores the additional point cloud data in the additional point cloud data storage unit 16, the shape specifying unit 17 of the computer 6 stores the point cloud data and the additional point cloud data stored in the point cloud data memory 12. The additional point cloud data stored in the storage unit 16 is combined, and the shape of the reflector is specified from the combined point cloud data.
That is, the shape specifying unit 17 specifies the shape of the reflector as follows.

形状特定部17は、レーザスキャナ5における光源5aの中心位置は移動しないので、レーザスキャナ5における光源5aの位置を原点として、点群データの測定方位(図4を参照)への単位ベクトルに対して、計測方向角、ロー回転角、アジマス回転角及びピッチ回転角の角度変換を加えて、角度変換後のベクトルを全ての測定結果について求める。
同様に、追加の点群データの測定方位への単位ベクトルに対して、計測方向角、ロー回転角、アジマス回転角及びピッチ回転角の角度変換を加えて、角度変換後のベクトルを全ての測定結果について求める。
Since the center position of the light source 5a in the laser scanner 5 does not move, the shape specifying unit 17 uses the position of the light source 5a in the laser scanner 5 as an origin and the unit vector to the measurement direction of the point cloud data (see FIG. 4). Then, the angle conversion of the measurement direction angle, the low rotation angle, the azimuth rotation angle, and the pitch rotation angle is added, and the vector after the angle conversion is obtained for all the measurement results.
Similarly, the unit vector to the measurement direction of the additional point cloud data is subjected to angle conversion of the measurement direction angle, low rotation angle, azimuth rotation angle, and pitch rotation angle, and all the vectors after angle conversion are measured. Ask for results.

次に、形状特定部17は、点群データの測定結果から求めた角度変換後のベクトルの角度と、追加の点群データの測定結果から求めた角度変換後のベクトルの角度とを比較する。
そして、双方のベクトルの角度差が一定角度以下であれば、当該ベクトルに係る点群データの測定結果を消去し、残っている点群データの測定結果と追加の点群データの測定結果(追加の点群データの測定結果を点群データの測定結果と同様に取り扱う)とから反射物の形状を特定する。
点群データの測定結果から反射物の形状を特定する手法の一例を挙げれば、先ず、点群同士で、最も近い点同士をつなぐベクトルを生成し、ベクトルをつなげた点を除いて、同じく最も近い点同士をつなぐベクトルを生成する処理を繰り返すようにする。このとき、一定の距離以内である場合にだけベクトルを生成することとする。
次に、ベクトルによって繋がった連結成分を一つのグループとして、あるグループの中の点と、他のグループの中の点で、最も近い点同士をつなぐベクトルを生成する。ベクトルでつないだグループを除く他のグループ同士も同様なベクトル生成を繰り返すようにする。このとき、一定の距離以内である場合にだけベクトルを生成することとする。
このような繰り返しをベクトルが生成できなくなるまで繰り返した結果、生成できたベクトル群を面とする形状が反射物の表面の形状を現すデータとして再現することができる。
Next, the shape specifying unit 17 compares the angle of the vector after the angle conversion obtained from the measurement result of the point cloud data and the angle of the vector after the angle conversion obtained from the measurement result of the additional point cloud data.
If the angle difference between the two vectors is less than a certain angle, the point cloud data measurement result related to the vector is deleted, and the remaining point cloud data measurement result and additional point cloud data measurement result (additional) The shape of the reflector is specified from the measurement result of the point cloud data in the same manner as the measurement result of the point cloud data.
An example of a method for identifying the shape of a reflector from the point cloud data measurement results is as follows. The process of generating a vector that connects close points is repeated. At this time, the vector is generated only when the distance is within a certain distance.
Next, the connected components connected by the vectors are grouped into one group, and a vector that connects the points closest to each other in the points in one group and the points in the other group is generated. Similar vector generation is repeated for other groups except for groups connected by vectors. At this time, the vector is generated only when the distance is within a certain distance.
As a result of repeating such repetition until no vector can be generated, the shape having the generated vector group as a plane can be reproduced as data representing the shape of the surface of the reflector.

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された点群データを収集するスキャン処理部11と、スキャン処理部11により収集された点群データを解析して、測定精度が低い点群データの測定領域を特定する低精度測定領域特定部13と、レーザスキャナ5によるレーザ光の走査角度範囲が低精度測定領域特定部13により特定された測定領域を包含するように可動台4のロー角を制御して、レーザスキャナ5により測定された追加の点群データを収集するスキャン手法変更部15とを設け、形状特定部17がスキャン処理部11により収集された点群データとスキャン手法変更部15により収集された追加の点群データを合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定するように構成したので、路面の凹凸や設置誤差の影響を受けることなく、正確に形状を計測することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the first embodiment, the point angle measured by the laser scanner 5 while controlling the pitch angle of the movable table 4 and changing the irradiation direction of the laser light by the laser scanner 5. A scan processing unit 11 that collects data, a point cloud data collected by the scan processing unit 11, a low accuracy measurement region specifying unit 13 that specifies a measurement region of point cloud data with low measurement accuracy, and a laser scanner The additional point cloud data measured by the laser scanner 5 by controlling the low angle of the movable table 4 so that the scanning angle range of the laser beam by 5 includes the measurement region specified by the low-precision measurement region specifying unit 13. And a scan method changing unit 15 that collects the point cloud data collected by the scan processing unit 11 and the additional information collected by the scan method changing unit 15. Since the point cloud data is synthesized and the shape of the reflector is specified from the synthesized point cloud data, the shape can be accurately measured without being affected by road surface irregularities and installation errors. There is an effect.

即ち、可動台4の可動角度の分解能が低い場合や、レーザスキャナ5自体が傾いている場合であっても、机、パーティション、壁の縁などのエッジ部分を高精度で計測することができる。
図11の例では、縦にレーザ光を振ることにより、エッジからエッジまでの距離が正確になる(図9の例は、ピッチ角を可動台4の動作にまかせているので、正確にピッチの差異がでるか否かが分らず、正確に計測することができない)。
That is, even when the resolution of the movable angle of the movable table 4 is low or the laser scanner 5 itself is tilted, edge portions such as desks, partitions, and wall edges can be measured with high accuracy.
In the example of FIG. 11, the distance from edge to edge becomes accurate by oscillating the laser beam vertically (in the example of FIG. 9, the pitch angle is left to the operation of the movable table 4, so the pitch can be accurately adjusted. I don't know if there is a difference, and I can't measure it accurately).

実施の形態2.
図12はこの発明の実施の形態2による環境地図取得装置の計算機6の詳細を示す構成図であり、図12において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
スキャン処理部21は図3のスキャン処理部11と同様に、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データである点群データを収集する処理を実施する。
ただし、スキャン処理部21は、環境地図取得装置が移動されて、可動台4が異なる位置に設置される毎に、各設置位置において、点群データを収集する。なお、スキャン処理部21は距離データ収集手段を構成している。
点群データ格納部22はスキャン処理部21により収集された点群データを格納するメモリである。
Embodiment 2. FIG.
12 is a block diagram showing details of the computer 6 of the environmental map acquisition apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG.
Similarly to the scan processing unit 11 in FIG. 3, the scan processing unit 21 controls the pitch angle of the movable table 4 to change the irradiation direction of the laser light by the laser scanner 5 and change the distance measured by the laser scanner 5. A process of collecting point cloud data, which is distance data shown, is performed.
However, the scan processing unit 21 collects point cloud data at each installation position each time the environment map acquisition device is moved and the movable platform 4 is installed at a different position. The scan processing unit 21 constitutes a distance data collection unit.
The point cloud data storage unit 22 is a memory that stores the point cloud data collected by the scan processing unit 21.

特徴形状抽出部23は点群データ格納部22から、可動台4が異なる位置から取得した複数の点群データを読み出し、複数の点群データから特徴的な形状をそれぞれ抽出する処理を実施する。なお、特徴形状抽出部23は特徴形状抽出手段を構成している。
特徴データ格納部24は特徴形状抽出部23により抽出された特徴的な形状を示す特徴データを格納するメモリである。
The feature shape extraction unit 23 reads a plurality of point group data acquired from different positions of the movable platform 4 from the point group data storage unit 22, and performs a process of extracting characteristic shapes from the plurality of point group data. Note that the feature shape extraction unit 23 constitutes a feature shape extraction unit.
The feature data storage unit 24 is a memory that stores feature data indicating the characteristic shape extracted by the feature shape extraction unit 23.

形状対応付け部25は特徴形状抽出部23により抽出された複数の特徴的な形状を相互に比較して、同じ空間を示す特徴的な形状を対応付ける処理を実施する。なお、形状対応付け部25は形状対応付け手段を構成している。
形状特定部26は形状対応付け部25により対応付けられた特徴的な形状の抽出元の点群データ同士を合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定する処理を実施する。なお、形状特定部26は形状特定手段を構成している。
The shape associating unit 25 compares a plurality of characteristic shapes extracted by the characteristic shape extracting unit 23 with each other, and performs a process of associating characteristic shapes indicating the same space. The shape association unit 25 constitutes a shape association unit.
The shape specifying unit 26 synthesizes the point cloud data from which the characteristic shapes associated with each other by the shape association unit 25 are combined, and performs the process of specifying the shape of the reflector from the combined point cloud data. The shape specifying unit 26 constitutes a shape specifying means.

まず、全体の動作について説明する。
可動台4は、自動的に前進しても、人が押して前進させてもよい。第一に、自動的に一定時間間隔でスキャン処理部21が点群データを取得する。例えば、人が可動台4を動かして、様々な場所において、スキャン処理を行ってもよい。複数台の可動台4を別々に動かし、それぞれの可動台4にて取得した点群データを一つの点群データに集めてもよい。
次に、特徴形状抽出部23が個々の点群データの特徴を抽出し、特徴データとして記録する。次に、形状対応付け部25が、これらの特徴データのうち、対応付くものを抽出する。これにしたがって、形状特定部26が点群データ同士をつなぎ合わせる処理を行う。
次に個々の動作について説明する。
まず、計算機6のスキャン処理部21は、図3のスキャン処理部11と同様に、可動台4のピッチ角及びロー角を制御して、例えば、可動台4が水平になるように調整するとともに、測定方向を調整する。
次に、スキャン処理部21は、図3のスキャン処理部11と同様に、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データを収集する。
First, the overall operation will be described.
The movable table 4 may be automatically advanced or may be pushed forward by a person. First, the scan processing unit 21 automatically acquires point cloud data at regular time intervals. For example, a person may move the movable table 4 and perform a scanning process at various places. A plurality of movable platforms 4 may be moved separately, and the point cloud data acquired by each movable platform 4 may be collected into one point cloud data.
Next, the feature shape extraction unit 23 extracts features of individual point cloud data and records them as feature data. Next, the shape associating unit 25 extracts the feature data to be associated. In accordance with this, the shape specifying unit 26 performs processing for connecting the point cloud data.
Next, each operation will be described.
First, the scan processing unit 21 of the computer 6 controls the pitch angle and the low angle of the movable table 4 to adjust the movable table 4 to be horizontal, for example, in the same manner as the scan processing unit 11 of FIG. , Adjust the measurement direction.
Next, as with the scan processing unit 11 in FIG. 3, the scan processing unit 21 controls the pitch angle of the movable table 4 and changes the laser beam irradiation direction by the laser scanner 5 while measuring with the laser scanner 5. Collect distance data indicating the distances that have been placed.

即ち、スキャン処理部21は、可動台4のピッチ角を、例えばマイナス20度からプラス40度まで1度刻みで可動し、各ピッチ角において、1回のスキャンを実施するようにレーザスキャナ5に指示する。
レーザスキャナ5は、各ピッチ角において、レーザ光を走査角度範囲で振って、レーザ光の反射光(物体に反射されたレーザ光)が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定する。
レーザスキャナ5の走査角度範囲が例えばマイナス90度からプラス90度の範囲であり、レーザスキャナ5が1度変位で距離を測定する場合には、181個の距離データが点群データとしてスキャン処理部21に出力される。
スキャン処理部21は、上述したように、可動台4のピッチ角を、例えばマイナス20度からプラス40度まで1度刻みで可動する場合、レーザスキャナ5から61組の点群データを収集し、61組の点群データを点群データ格納部22に格納する。
In other words, the scan processing unit 21 moves the movable platform 4 with a pitch angle of, for example, minus 20 degrees to plus 40 degrees in increments of 1 degree, and causes the laser scanner 5 to perform one scan at each pitch angle. Instruct.
The laser scanner 5 oscillates the laser light in each scanning angle range within the scanning angle range, and measures the distance from the time until the reflected light of the laser light (laser light reflected by the object) returns to the reflecting object. .
When the scanning angle range of the laser scanner 5 is, for example, a range of minus 90 degrees to plus 90 degrees, and the laser scanner 5 measures the distance with a displacement of 1 degree, 181 distance data are used as point group data as a scan processing unit. 21 is output.
As described above, the scan processing unit 21 collects 61 sets of point cloud data from the laser scanner 5 when the pitch angle of the movable table 4 is movable in increments of 1 degree from, for example, minus 20 degrees to plus 40 degrees, 61 sets of point cloud data are stored in the point cloud data storage unit 22.

ただし、スキャン処理部21は、図3のスキャン処理部11と異なり、環境地図取得装置が移動されて、可動台4が異なる位置に設置される毎に、各設置位置において、61組の点群データを収集する。
なお、環境地図取得装置の移動台1が移動することによって、可動台4の設置位置が変化する場合には、出発地点を原点として測定位置を記録する。
一方、ユーザが環境地図取得装置を持ち上げて、任意地点から他の地点に移動させる場合には、操作するユーザの指示の下、測定位置と測定方位を記録しないようにする。
点群データのフォーマットは、上記実施の形態1と同様である(図4を参照)。
However, unlike the scan processing unit 11 in FIG. 3, the scan processing unit 21 has 61 sets of point groups at each installation position each time the environment map acquisition device is moved and the movable platform 4 is installed at a different position. Collect data.
In addition, when the installation position of the movable platform 4 changes due to the movement of the movable platform 1 of the environment map acquisition device, the measurement position is recorded with the departure point as the origin.
On the other hand, when the user lifts the environment map acquisition device and moves it from an arbitrary point to another point, the measurement position and the measurement direction are not recorded under the instruction of the operating user.
The format of the point cloud data is the same as that in the first embodiment (see FIG. 4).

特徴形状抽出部23は、スキャン処理部21が各設置位置の点群データを点群データ格納部22に格納すると、その点群データ格納部22から各設置位置の点群データを読み出し、各設置位置の点群データから特徴的な形状をそれぞれ抽出する。
即ち、特徴形状抽出部23は、各設置位置の点群データの中から、例えば、机の角、パーティションの縁など、目印になる形状を抽出する。
そして、特徴形状抽出部23は、目印になる形状の相対位置、特徴部位の直線性を表現する値、矩形を表現する値、形状の包含関係を表す値を特徴データとして、特徴データ格納部24に出力する。
When the scan processing unit 21 stores the point cloud data of each installation position in the point cloud data storage unit 22, the feature shape extraction unit 23 reads the point cloud data of each installation position from the point cloud data storage unit 22, and each installation Each characteristic shape is extracted from the point cloud data of the position.
That is, the feature shape extraction unit 23 extracts shapes that serve as marks, such as desk corners and partition edges, from the point cloud data at each installation position.
Then, the feature shape extraction unit 23 uses the relative position of the shape to be a mark, the value representing the linearity of the feature part, the value representing the rectangle, and the value representing the inclusion relation of the shape as the feature data, and the feature data storage unit 24. Output to.

点群データから特徴的な形状を抽出する技術は、公知の技術を用いればよいが、ここでは、点群データから特徴的な形状として、直線を抽出する例を説明する。
図14は特徴的な形状として直線を抽出する手法を示す説明図である。図中上4本のレーザ軌跡は、箱型の形状の上をつきぬけ、点1を含む左右4本のうち、左側2本は壁にあたり、右2本は壁が無い部分に伸びている、点2の左右4本、点3の左右4本も、点1と同様である。
まず、特徴形状抽出部23は、図14の点1,点2,点3のように、隣接するピッチ角、隣接する測定方向の距離が急激に変化している点に注目する。
図14の例では、凸部分であるが、凹部分であれば、距離が急激に変化するのではなく、距離が最長になる部分となる(凹み部分の一番遠くまで届いている点である)。
As a technique for extracting a characteristic shape from point cloud data, a known technique may be used. Here, an example in which a straight line is extracted as a characteristic shape from point cloud data will be described.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a method of extracting a straight line as a characteristic shape. In the figure, the upper four laser trajectories pass through the top of the box shape, and of the four left and right including point 1, the left two hit the wall and the right two extend to the part without the wall. The left and right four of 2 and the four left and right of point 3 are the same as point 1.
First, the feature shape extraction unit 23 pays attention to the fact that the adjacent pitch angles and the distances in the adjacent measurement directions are abruptly changed as indicated by points 1, 2, and 3 in FIG. 14.
In the example of FIG. 14, although it is a convex part, if it is a recessed part, a distance does not change suddenly, but becomes a part where the distance becomes the longest (this is a point reaching the farthest part of the concave part. ).

そして、特徴形状抽出部23は、点1,点2,点3の座標(光源5aの座標を“0”とする)との距離の和が最も小さくなる直線を求める。一般的な手法として、最小二乗法を用いると求まる。または、例えば、3点から2つの点を取り出して、2点を結ぶ傾きの単位ベクトルを求めて合成し、合成後のベクトルを傾きベクトルとして、3点の中の1点を通る直線を決定する。
そして、点1,点2,点3のうち、連続するピッチ角のレーザ軌跡、または、連続する測定方向の両端(図14の例では、点1、点2、点3と連続したピッチ角のレーザ軌跡の到達点のうち、点1と点3が両端である)を特徴データとして記録する。
なお、一つの点群データから複数の特徴データを生成するようにしてもよい。この場合、元の特徴データ毎に識別できるように番号を付与する。
Then, the feature shape extraction unit 23 obtains a straight line that minimizes the sum of the distances from the coordinates of the points 1, 2 and 3 (the coordinates of the light source 5a are set to “0”). As a general method, the least square method is used. Or, for example, two points are extracted from three points, and a unit vector of inclination connecting the two points is obtained and combined, and a straight line passing through one of the three points is determined using the combined vector as an inclination vector. .
Then, among the points 1, 2 and 3, the laser trajectory having a continuous pitch angle, or both ends of the continuous measurement direction (in the example of FIG. 14, the pitch angle which is continuous with the points 1, 2, and 3) Among the arrival points of the laser trajectory, point 1 and point 3 are both ends) and recorded as feature data.
A plurality of feature data may be generated from one point cloud data. In this case, a number is assigned so that each original feature data can be identified.

図13は特徴データの一例を示す説明図である。
図13の例では、特徴となる両端の点と、両端の点を結ぶ直線の傾きとを特徴データとしている。
なお、一つの特徴を表す点が多数ある場合には、特徴を表す点群から求めた傾きデータを利用する。また、全ての特徴データにはユニークな番号を付与するものとする。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of feature data.
In the example of FIG. 13, feature points are points at both ends that are features and the slope of a straight line connecting the points at both ends.
Note that when there are a large number of points representing one feature, inclination data obtained from a point group representing the feature is used. Also, a unique number is assigned to all feature data.

形状対応付け部25は、特徴形状抽出部23が各設置位置の点群データから特徴的な形状をそれぞれ抽出すると、複数の特徴的な形状を相互に比較して、同じ空間を示す特徴的な形状の対応付けを実施し、対応部分情報を形状特定部26に出力する。
ここで、対応部分情報とは、各設置位置の点群データの中で、ある点群データのどの部分が、他の点群データのどの部分に対応しているかを示す情報である。
以下、形状対応付け部25の処理内容を具体的に説明する。
When the feature shape extraction unit 23 extracts characteristic shapes from the point cloud data at the respective installation positions, the shape association unit 25 compares the plurality of characteristic shapes with each other and displays the same space. The shape is associated and the corresponding part information is output to the shape specifying unit 26.
Here, the corresponding part information is information indicating which part of certain point cloud data corresponds to which part of other point cloud data among the point cloud data at each installation position.
Hereinafter, the processing content of the shape matching part 25 is demonstrated concretely.

形状対応付け部25は、特徴データ格納部24に格納されている複数の特徴データの中から、下記の条件を満足する特徴データを探索し、その特徴データに付与されている番号、対応部分情報、その特徴データ(傾き、距離)などを形状特定部26に出力する。
[ケース1]測定位置と測定方向が記録されている番号のペアの探索(その1)
条件(1) 傾き角度が一定以下の2つの特徴データ
条件(2) 線分の距離が一定以下の2つの特徴データ。
条件(3) 異なる測定位置から取得した点群データの特徴データを比較する
The shape association unit 25 searches for feature data satisfying the following conditions from among a plurality of feature data stored in the feature data storage unit 24, and the number assigned to the feature data and corresponding part information The feature data (tilt, distance) and the like are output to the shape specifying unit 26.
[Case 1] Search for number pairs in which measurement position and measurement direction are recorded (part 1)
Condition (1) Two feature data conditions in which the inclination angle is constant or less (2) Two feature data in which the distance of the line segment is constant or less.
Condition (3) Compare feature data of point cloud data acquired from different measurement positions

[ケース2]測定位置と測定方向が記録されている番号のペアの探索(その2)
条件(1) 同じ測定位置から取得した点群データの特徴データを比較する
条件(2) 傾き角度が一定以上の2つの特徴データ
条件(3) 線分の距離が一定以下の2つの特徴データ
条件(4) 2つの特徴データの線分の距離の最も近い点の少なくとも一方が端点
条件(5) 条件(1)〜条件(4)を満たす特徴データをグループとする。
(同じ測定位置から複数のグループの特徴データ群が出る可能性有)
それぞれの一式の特徴データと、他の測定位置から測定した特徴データについて、ケース1の条件(1)〜条件(3)と一致する特徴データを求める。
[Case 2] Search for number pairs in which measurement position and measurement direction are recorded (part 2)
Condition (1) Condition for comparing feature data of point cloud data acquired from the same measurement position (2) Two feature data conditions with an inclination angle greater than or equal to (3) Two feature data conditions with a line segment distance less than or equal to (4) At least one of the points with the closest distance between the line segments of the two feature data satisfies the endpoint condition (5) Condition (1) to Condition (4) as a group.
(There may be multiple groups of feature data from the same measurement position)
For each set of feature data and feature data measured from other measurement positions, feature data matching the conditions (1) to (3) of case 1 is obtained.

[ケース3](A:同じ測定位置、測定方向で測定した特徴データ)と(B:Aと異なるが、同じ測定位置、測定方向で測定した特徴データ)のペアの探索(測定位置の座標が定まっていてもいなくてもよい)
条件(1) AとBの特徴データを比較して、傾き角度が一定以内の特徴データを抽出
条件(2) 条件(1)を満たす特徴データのうち、
(Aの特徴データ(2つ)の距離)と(Bの特徴データ(2つ)の距離)を比
較し、距離の差が一定以下の特徴データを選択
条件(3) 条件(2)を満たす特徴データのうち、
(Aの特徴データ同士の傾きの差異)と(Bの特徴データ同士の傾きの差異)
を比較し、これらの差異の差分が一定以下の対を選択
条件(4) 条件(2)(3)を同時に満たすAの特徴データ間の相対位置と、条件(2
)、(3)を満たすBの特徴データ間の相対位置が同じになるものを、A、
Bから選択
[Case 3] Search for a pair of (A: feature data measured at the same measurement position and measurement direction) and (B: feature data measured at the same measurement position and measurement direction but different from A) (the coordinates of the measurement position are May or may not be fixed)
Condition (1) A and B feature data are compared, and feature data whose inclination angle is within a certain range are extracted. (2) Among feature data satisfying condition (1),
Ratio of (distance between feature data (two) of A) and (distance of feature data (two) of B)
Compared to the feature data satisfying the selection condition (3) condition (2)
(Difference in inclination between feature data of A) and (Difference in inclination between feature data of B)
And selecting a pair in which the difference between these differences is equal to or less than a certain value, the relative position between the feature data of A that simultaneously satisfies the conditions (4), (2), and (3)
), Those having the same relative position between feature data of B satisfying (3), A,
Select from B

ここで、形状対応付け部25の処理内容をもう少し具体的に説明する。
点群データの並びの角度は、レーザスキャナ5の正面方向を必ず北として扱うようにしているが、設置位置や測定方向が異なる2つの点群データを比較するときには、角度を回転させて、特徴である直線部分の長さや方向が一致するかを調べる。
例えば、図15に示すように、点群から曲がりと直線を検知して、さらに一次元配列に変換してから比較する。一例として、床(または天井)と壁の間の凹みの部分を特徴量として抽出した結果として、床(または天井)といった水平部分と壁との交線の形状を取得できている例を示す。曲がりや直線の端点は、図28の種類で表現する。
一例としては、直線区間をL、空白区間をS、直線の端が角になっていない点をE、レーザの到達距離限界や、スキャン範囲の最大値といったその先がどのようになっているか分らない点をUとして表現する。
また、直線の端点については、向かって左端で奥へ折れ曲がっている点をA、向かって右端で奥へ折れ曲がっている点をBとする。向かって左端で手前に折れ曲がっている点をC、向かって右端で手前に折れ曲がっている点をDとする。
また、右よりも左が手前にあるクランクをG、左よりも右が手前にあるクランクをHとする。
なお、この表現例は、水平面についての形状特徴の記述例であるので、上下面や斜め面については、左右という表現を上下や斜めの角度にあてはめて考えればよい。
Here, the processing contents of the shape association unit 25 will be described more specifically.
The angle of the arrangement of the point cloud data is such that the front direction of the laser scanner 5 is always treated as north, but when comparing two point cloud data with different installation positions and measurement directions, the angle is rotated to It is checked whether the length and direction of the straight line portion that is the same.
For example, as shown in FIG. 15, a curve and a straight line are detected from the point group, and further converted into a one-dimensional array for comparison. As an example, an example in which the shape of an intersection line between a horizontal portion such as a floor (or ceiling) and a wall can be acquired as a result of extracting a concave portion between the floor (or ceiling) and a wall as a feature amount. The end points of a curve or a straight line are expressed by the types shown in FIG.
As an example, L is a straight section, S is a blank section, E is a point where the end of the straight line is not a corner, and it is understood what the destination of the laser reaches, such as the limit of the reach of the laser and the maximum value of the scan range. The point that does not exist is expressed as U.
As for the end points of the straight line, A is a point that is bent to the back at the left end, and B is a point that is bent to the back at the right end. Let C be the point that is bent toward the front at the left end, and D be the point that is bent toward the front at the right end.
Further, a crank with the left side closer to the front than the right is G, and a crank with the right side closer to the front than the left is referred to as H.
Note that this expression example is a description example of the shape feature about the horizontal plane, and therefore, for the upper and lower surfaces and the oblique surface, the expression “left and right” may be applied to the vertical and oblique angles.

一次元配列に変換する時点で、長さや角度は数段階の値に丸める処理を行う。このような丸め処理を行うことで、例えば、壁際に電源コード等がある場合、タイミングや方向によっては、2箇所から取得した点群データの一方には反射し、もう一方には反射しないので、異なる壁面データとなる。
曲がりの連続については、曲がり始めと曲がり終わりの方向をもって、一つの大きな曲がりとして認識するようにしてもよい。この場合、誤差を低減することができる。
また、点群データを水平面ではなく、面として捉えた場合、一定面から逸れた小さな点の塊を除去するようにしてもよい(図16を参照)。この場合、誤差を低減することができる。
At the time of conversion to a one-dimensional array, the length and angle are rounded to several levels. By performing such rounding processing, for example, when there is a power cord or the like near the wall, depending on the timing and direction, it reflects on one of the point cloud data acquired from two locations, it does not reflect on the other, Different wall data.
About a continuation of a curve, you may make it recognize as one big curve with the direction of a curve start and a curve end. In this case, the error can be reduced.
In addition, when the point cloud data is regarded as a plane instead of a horizontal plane, a small cluster of points deviating from a certain plane may be removed (see FIG. 16). In this case, the error can be reduced.

センシングした位置やレーザスキャナ5の方向が異なる点群データ間のマッチングにおいては、部分的にしかマッチングしない場合もある。
例えば、凸の角に当ると、図23のように角は取れるが、その奥の形状がよく分らないことがある。
一次元配列で比較する場合でも、全数一致ではなく、部分一致であってもよいことにする。
具体例として、床(または天井)と壁の間の凹みの部分を特徴量として抽出した結果として、床(または天井)といった水平面と壁の交線の形状を取得できている例を示す。この例では、床(または天井)と壁の接線を抽出できているので、センサの傾きに左右されない。図17に示すように、取得位置や方向の異なる2つの点群データを一致させる場合に、別々に1〜8およびA〜Mの特徴を抽出する。このとき、何もデータが取れていない部分は空間として特徴付ける。空間と接している直線の長さは定まらない(もっと長いかもしれないとする)。
これらを、比較すると、図18に示すように、一致する部分がある。このとき、両端が曲がり部分と接している直線の長さは定まるが、片方だけが曲がり部分と接している場合は、その直線の長さは定まらないので、長さを比較対象としない。例えば、1直線とL直線、3直線とA直線は、もっと長いかもしれないので、長さは比較しないようにする。
In matching between point cloud data in which the sensed position and the direction of the laser scanner 5 are different, there are cases where only partial matching is performed.
For example, if it hits a convex corner, the corner can be taken as shown in FIG. 23, but the shape behind it may not be well understood.
Even in the case of comparison using a one-dimensional array, it is possible that partial match is possible instead of complete match.
As a specific example, an example in which the shape of the intersection of the horizontal plane and the wall such as the floor (or ceiling) can be acquired as a result of extracting the concave portion between the floor (or ceiling) and the wall as a feature amount. In this example, since the tangent line between the floor (or ceiling) and the wall can be extracted, it is not affected by the inclination of the sensor. As shown in FIG. 17, when two point group data having different acquisition positions and directions are matched, the features 1 to 8 and A to M are extracted separately. At this time, a portion where no data is taken is characterized as a space. The length of the straight line in contact with the space is not fixed (assuming it may be longer).
When these are compared, there is a matching part as shown in FIG. At this time, the length of the straight line in which both ends are in contact with the bent portion is determined. However, when only one of the straight lines is in contact with the bent portion, the length of the straight line is not determined, so the length is not compared. For example, the 1 straight line, the L straight line, the 3 straight line, and the A straight line may be longer, so the lengths are not compared.

図19の例では、点群を真上から見た処理を示しているが、点群を面として捉え、面の様々な位置の法線を求め、この法線の傾きと、面の接続関係を文字配列として比較する方法で、面と面を繋ぎ合わせるようにしてもよい。
この場合、面Aと接続する面(例えば、面B、面C)、面Sと接続する面(例えば、面T、面U、面V)であった場合に、Aの法線とBの法線の角度差及びAの法線とCの法線の角度差が、面S、面T、面U、面Vのうち、例えば、面Sと接する2つの面の法線の角度差と等しく、かつ、それらの接する線の方向差も等しければ、一致するとする。
複数の装置を用いて、ばらばらの地点で取得した点群データや、廊下のような場所を行ったり来たりして、向きの違う方向から取得した点群データを合成することにより、環境地図取得装置が通過した場所の環境地図を作成することができる(図20を参照)。
また、一次元配列を比較する具体的な手段として、例えば、DP(ダイナミックプログラミング)マッチング法を適用してもよい。
In the example of FIG. 19, the point cloud is viewed from directly above, but the point cloud is regarded as a surface, normals at various positions on the surface are obtained, and the inclination of the normal and the connection relation of the surfaces May be connected as a character arrangement.
In this case, when the surface is connected to the surface A (for example, the surface B, the surface C), and the surface is connected to the surface S (for example, the surface T, the surface U, the surface V), the normal line of A and the B The angle difference between the normal line and the angle difference between the normal line of A and the normal line of C is, for example, the angle difference between the normal lines of two surfaces in contact with the surface S among the surfaces S, T, U, and V. If they are equal and the direction difference between the tangent lines is equal, they are matched.
Use multiple devices to obtain environmental maps by combining point cloud data acquired at distant points, or point cloud data acquired from different directions by moving back and forth in a corridor. An environmental map of the location where the device has passed can be created (see FIG. 20).
Further, as a specific means for comparing one-dimensional arrays, for example, a DP (dynamic programming) matching method may be applied.

形状特定部26は、形状対応付け部25が同じ空間を示す特徴的な形状の対応付けを行うと、対応付けられた特徴的な形状の抽出元の点群データ同士を合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定する。
即ち、形状特定部26は、形状対応付け部25から出力された対応部分情報を参照して、一方の点群データを並行移動したり、回転したりすることで、対応関係がある他の点群データと合成する。
つまり、両方の特徴データの番号と傾きの差異の平均値を求め、この平均値分だけ、一方の測定位置から測定した点群データの全体を、光源を軸にして傾ける。点群データの全体を傾けた後に、再度、対応する線分の距離を計算して、距離の差異の平均値を求め、この平均値が示す距離だけ、点群データの全体を並行移動する。
図17の例では、5直線とC直線の傾きの差、3直線とA直線の傾きの差、1直線とL直線の傾きの差、7直線とJ直線の傾きの差が、それぞれ一定範囲内であれば、その差の平均値である傾きだけ、図17の左側の点群を回転させて、4の曲がりの位置とBの曲がりの位置、8の曲がりの位置とKの曲がりの位置が重なる位置に点群を並行移動させることにより、図19の右端のように点群をつなぎ合わせることができる。
When the shape associating unit 25 associates the characteristic shapes indicating the same space, the shape specifying unit 26 synthesizes the point cloud data from which the characteristic features are associated with each other. The shape of the reflector is specified from the point cloud data.
That is, the shape specifying unit 26 refers to the corresponding part information output from the shape associating unit 25, and moves one point cloud data in parallel or rotates the other point having the corresponding relationship. Combine with group data.
That is, the average value of the difference between the numbers and inclinations of both feature data is obtained, and the entire point cloud data measured from one measurement position is tilted about the light source as much as this average value. After tilting the entire point cloud data, the distance of the corresponding line segment is calculated again to obtain an average value of the difference in distance, and the entire point cloud data is moved in parallel by the distance indicated by the average value.
In the example of FIG. 17, the difference between the inclinations of the 5th and C straight lines, the difference between the 3rd and A line inclinations, the difference between the 1st line and the L line inclination, and the difference between the 7th line and the J line inclination are within a certain range. If it is within, the point group on the left side of FIG. 17 is rotated by the inclination that is the average value of the difference, and the position of 4 bend and the position of B bend, the position of 8 bend and the position of K bend By moving the point group in parallel to the position where they overlap, the point group can be connected as shown at the right end of FIG.

以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された点群データを収集するスキャン処理部21と、可動台4が異なる位置に設置されて、スキャン処理部21により収集された複数の点群データから特徴的な形状をそれぞれ抽出する特徴形状抽出部23と、特徴形状抽出部23により抽出された複数の特徴的な形状を相互に比較して、同じ空間を示す特徴的な形状を対応付ける形状対応付け部25とを設け、形状特定部26が形状対応付け部5により対応付けられた特徴的な形状の抽出元の点群データ同士を合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定するように構成したので、異なる位置で測定された点群データを繋ぎ合わせることが可能になり、その結果、広範囲の環境地図を取得することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the second embodiment, the point group measured by the laser scanner 5 while controlling the pitch angle of the movable table 4 and changing the irradiation direction of the laser light by the laser scanner 5. A scan processing unit 21 that collects data, a feature shape extraction unit 23 that is installed at different positions of the movable table 4 and extracts characteristic shapes from a plurality of point cloud data collected by the scan processing unit 21; A plurality of characteristic shapes extracted by the characteristic shape extraction unit 23 are compared with each other, and a shape association unit 25 that associates characteristic shapes indicating the same space with each other is provided. Since the point cloud data from which the characteristic shapes associated by 5 are extracted are synthesized, and the shape of the reflector is specified from the synthesized point cloud data, it is measured at different positions. It enables joining together the point cloud data, a result, an effect that can be obtained a wide range of environmental map.

なお、この実施の形態2における特徴形状抽出部23では、隣接するピッチ角、隣接する測定方向の距離が急激に変化している点に注目して、特徴的な形状として直線を抽出する手法を説明したが、一般的に知られているハフ変換を用いる検出処理を実施することにより、特徴的な形状として直線を抽出するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
Note that the feature shape extraction unit 23 according to the second embodiment uses a method of extracting a straight line as a characteristic shape by paying attention to the fact that the adjacent pitch angle and the distance in the adjacent measurement direction change rapidly. As described above, a straight line may be extracted as a characteristic shape by performing a detection process using a generally known Hough transform.
Specifically, it is as follows.

まず、ハフ変換を用いる検出処理を実施する前に、レーザスキャナ5により測定された点群データ(レーザ取得点列)を地面と水平な面に射影したときの点同士の距離が閾値以内である連結成分毎に、点列をグルーピングする。
即ち、レーザ取得点列の全てに対して、ハフ変換を用いる検出処理を実施すると、様々な直線成分が含まれているため、直線の過検出や検出漏れが発生することがある。このため、ハフ変換を用いる検出処理を実施する前に、点列をグルーピングする。
First, before carrying out the detection process using the Hough transform, the distance between points when the point cloud data (laser acquisition point sequence) measured by the laser scanner 5 is projected on a plane parallel to the ground is within a threshold value. Point sequences are grouped for each connected component.
That is, if detection processing using the Hough transform is performed on all of the laser acquisition point sequences, since various linear components are included, straight line overdetection or detection omission may occur. For this reason, the point sequence is grouped before performing the detection process using the Hough transform.

点列をグルーピングすることにより、環境地図取得装置から向かって左の壁、右の壁、正面の壁といった点群が連続していない部分毎に分割して、それぞれの壁に適する直線方向だけを検出することができるので、直線の過検出や検出漏れをなくすことができる。
図29は距離が近い点群を3分割している例を示す説明図である。楕円のように分割しているので、それぞれ長い直線を抽出することができている。
By grouping the point sequence, it is divided into parts where point clouds are not continuous, such as the left wall, right wall, and front wall from the environmental map acquisition device, and only the linear direction suitable for each wall is divided. Since it can be detected, straight line overdetection and omission of detection can be eliminated.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an example in which a point group having a short distance is divided into three. Since it is divided like an ellipse, a long straight line can be extracted for each.

点群が連続していない部分毎に分割せずに直線の検出を行うと、全体で何本まで直線を検出すればよいのか分らないため、直線の過検出や検出漏れが発生する。また、少ない点列(短い壁を示す点列)は検出することができないこともある。
図22は直線の過検出例を示し、図23は直線の検出漏れ例を示す説明図である。
点群が連続していない部分毎に分割すると、短い線だけの連結成分を一つの塊として処理するので、検出することができる。
If a straight line is detected without dividing every point where the point group is not continuous, it is not known how many straight lines should be detected as a whole. Also, a small number of point sequences (point sequences indicating short walls) may not be detected.
FIG. 22 shows an example of excessive detection of a straight line, and FIG. 23 is an explanatory diagram showing an example of detection failure of a straight line.
If the point cloud is divided for each non-continuous portion, the connected component of only a short line is processed as one lump so that it can be detected.

ここで、図24は直線と点の距離が急に変化している部分を示す説明図である。
例えば、検出した直線と、点列との距離の大小から、点列が直線であるのか、曲線を含んでいるのかを判断する。
順番に並んでいる点列において、ある区間で、直線と点の距離の変化が閾値以上の部分が、角であると判断する。
これにより、微小な窪み(例えば、ドア等で廊下面より凹んでいる部分)を抽出することができる。
Here, FIG. 24 is an explanatory diagram showing a portion where the distance between the straight line and the point changes suddenly.
For example, it is determined from the magnitude of the distance between the detected straight line and the point sequence whether the point sequence is a straight line or includes a curve.
In a sequence of points arranged in order, it is determined that a portion where the change in the distance between the straight line and the point is greater than or equal to a threshold in a certain section is a corner.
Thereby, it is possible to extract a minute depression (for example, a portion recessed from the lower surface of the hallway by a door or the like).

建物等の構造物は、曲面や斜め面よりも直交する垂直、水平の面が多いことを特徴として面を抽出する。
これにより、微小な窪み(例えば、ドア等で廊下面より凹んでいる部分)を抽出することができる。
なお、この実施の形態2における特徴形状抽出部23において、3次元的な別の特徴量の取得が可能な例について説明する。3次元ハフという手法を用いれば、水平面の点群から直線部分を抽出するだけではなく、様々なピッチ方向に向けたレーザの到達距離からなる立体的なレーザ点群の中から壁や天井といった面部分を抽出することができる。
点群全体の中から平面を見つけ、抽出した平面から、平面の端の部分を直線として特徴を求めることもできる。
3次元ハフ変換の原理の説明は、下記2つの論文にある記述が詳しい。中田崇行,他,“3D Hough変換における空間的なローリング角検出”,画像電子学会誌, Vol.31, No.5, pp.794--799, Sept. 2002)および、吉川 元基 ,他,“3次元ハフ変換を用いた眼鏡の抽出”,電子情報通信学会技術研究報告,パターン認識・メディア理解,Vol.101, No.568(20020110) pp.17-24。
3次元空間内の点(本特許では、点群の座標)のX1,Y1,Z1座標が、3次元ハフ変換により、ρ1、θ1、φ1の3つのパラメータから表現できる平面上にある場合に、ρ、θ、φ空間上のρ1、θ1、φ1に投票する。点群の全ての点に対して、様々なρ、θ、φの値で表現できる平面に載るかどうかを計算で試して投票し、投票数の多いρ、θ、φで表現できる平面上に点群のデータが多く存在することがわかる。
仮に、平面方向を北、または、レーザスキャナの正面方向からの角度としてφで表し、真上方向からの角度をθで表し、レーザ光源から物体までの距離をρで表現するとする。この場合、点群全てに関して様々なρ、θ、φで投票を行うと、無駄な計算が多いため、先ず点群のうち、地面と水平な点群(図4の例では、測定方向Aが水平のもの)の点群について、前述の2次元ハフ変換による直線部分の抽出処理を行う。
次に、抽出した直線を真上に延ばした平面が存在すると予想して、抽出した直線への垂線となるρ、θ、φの値を求め、この値の近くの値のみ、3次元ハフ変換の投票処理を行うこととする。
これにより、少ない計算量で、点群が多く乗る平面を見つけることができる。この平面のエッジにある点群の線(例えば、壁と天井の境の線や、壁の曲がりの角)を特徴線として抽出することができる。
なお、この実施の形態2における特徴形状抽出部23において、形状の特徴を少ない計算量で取得する方法について説明する。レーザスキャナとカメラを同じ向きに固定して設置する。これにより、レーザスキャナの傾きとカメラの傾きが同じになるようにする。また、レーザスキャナの正面方向とカメラの視線方向も一致するようにする。
特徴形状抽出部23において、カメラに写った画像の中の濃淡のエッジとなる直線部分を抽出する。次に、カメラについているレンズの焦点距離から、カメラの視野角を逆算し、画像中の座標位置から、濃淡部分がカメラの視線方向からアジマス及びピッチのどの角度かを求めることにより、同じアジマスとピッチ角の方向にある点群に直線エッジ部分があると推測し、このアジマスプラスマイナス数度、およびピッチプラスマイナス数度の範囲において、直線部分があるかどうかを調べることにより、全体から直線部分を抽出する時間を削減することができる。
A structure such as a building is extracted with a feature that there are more vertical and horizontal surfaces orthogonal to a curved surface or an oblique surface.
Thereby, it is possible to extract a minute depression (for example, a portion recessed from the lower surface of the hallway by a door or the like).
An example in which the feature shape extraction unit 23 according to the second embodiment can acquire another three-dimensional feature amount will be described. Using a technique called 3D Hough, not only a straight line part is extracted from a point group on a horizontal plane, but also a surface such as a wall or ceiling from a three-dimensional laser point group consisting of laser reach distances in various pitch directions. A part can be extracted.
It is also possible to find a plane from the entire point group and obtain the features from the extracted plane with the end portion of the plane as a straight line.
The explanation of the principle of 3D Hough transform is detailed in the following two papers. Takayuki Nakata, et al., “Spatial rolling angle detection in 3D Hough transform”, Journal of the Institute of Image Electronics Engineers of Japan, Vol.31, No.5, pp.794--799, Sept. 2002) and Motoki Yoshikawa, et al., “Extraction of glasses using 3D Hough transform”, IEICE Technical Report, Pattern Recognition / Media Understanding, Vol.101, No.568 (20020110) pp.17-24.
When the X1, Y1, and Z1 coordinates of a point in the three-dimensional space (in this patent, the coordinates of the point group) are on a plane that can be expressed from the three parameters ρ1, θ1, and φ1 by the three-dimensional Hough transform, Vote for ρ1, θ1, φ1 in the ρ, θ, φ space. For all points in the point cloud, vote on the calculation whether or not to place on a plane that can be expressed by various values of ρ, θ, φ, and on a plane that can be expressed by ρ, θ, φ with a large number of votes It can be seen that there are many point cloud data.
Suppose that the plane direction is represented by φ as the angle from the north or the front direction of the laser scanner, the angle from directly above is represented by θ, and the distance from the laser light source to the object is represented by ρ. In this case, if voting is performed with various ρ, θ, and φ for all of the point groups, there are many useless calculations. First, among the point groups, a point group that is horizontal to the ground (in the example of FIG. 4, the measurement direction A is For the horizontal point group, the straight line portion extraction process is performed by the above-described two-dimensional Hough transform.
Next, assuming that there is a plane obtained by extending the extracted straight line directly above, the values of ρ, θ, and φ that are perpendicular to the extracted straight line are obtained, and only the values near this value are converted into the three-dimensional Hough transform. The voting process will be performed.
Thereby, it is possible to find a plane on which a large number of point clouds are placed with a small amount of calculation. A point cloud line (for example, a boundary line between a wall and a ceiling or a corner of a wall) at the edge of the plane can be extracted as a feature line.
Note that a method for acquiring shape features with a small amount of calculation in the feature shape extraction unit 23 according to the second embodiment will be described. Install the laser scanner and camera in the same orientation. Thereby, the inclination of the laser scanner and the inclination of the camera are made the same. Also, the front direction of the laser scanner and the line-of-sight direction of the camera are made to coincide.
The feature shape extraction unit 23 extracts a straight line portion that becomes a shaded edge in an image captured by the camera. Next, calculate the viewing angle of the camera from the focal length of the lens attached to the camera, and determine from the coordinate position in the image which angle of the azimuth and pitch the shaded part is from the direction of the line of sight of the camera. Estimating that there is a straight edge part in the point group in the direction of the pitch angle, and by checking whether there is a straight line part in the range of this azimuth plus or minus several degrees and pitch plus or minus several degrees, the straight line part from the whole Time to extract can be reduced.

実施の形態3.
図25はこの発明の実施の形態3による環境地図取得装置の計算機6の詳細を示す構成図であり、図25において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
遮蔽領域推測部31は点群データ格納部12に格納された点群データを解析して、レーザスキャナ5により距離が測定されていない遮蔽領域を推測する処理を実施する。なお、遮蔽領域推測部31は遮蔽領域推測手段を構成している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 25 is a block diagram showing details of the computer 6 of the environmental map acquisition apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 25, the same reference numerals as those in FIG.
The shielding area estimation unit 31 analyzes the point cloud data stored in the point cloud data storage unit 12 and performs a process of estimating a shielding area whose distance is not measured by the laser scanner 5. In addition, the shielding area estimation part 31 comprises the shielding area estimation means.

計算機位置指定部32は遮蔽領域推測部31により推測された遮蔽領域の点群データを取得するために、環境地図取得装置が移動すべき位置を決定する処理を実施する。
移動制御部33は計算機位置指定部32の指示の下、移動台1及び可動台4を制御して、遮蔽領域推測部31により推測された遮蔽領域の測定が可能な位置まで環境地図取得装置を移動させる。
なお、計算機位置指定部32及び移動制御部33から移動制御手段が構成されている。
In order to acquire the point cloud data of the occlusion area estimated by the occlusion area estimation unit 31, the computer position designation unit 32 performs a process of determining a position where the environment map acquisition device should move.
The movement control unit 33 controls the movable table 1 and the movable table 4 under the instruction of the computer position specifying unit 32, and moves the environment map acquisition device to a position where the shielding region estimated by the shielding region estimation unit 31 can be measured. Move.
The computer position specifying unit 32 and the movement control unit 33 constitute a movement control means.

スキャン処理部34は移動制御部33により環境地図取得装置が移動されたのち、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データである点群データを収集する処理を実施する。なお、スキャン処理部34は第2の距離データ収集手段を構成している。
点群データ格納部35はスキャン処理部34により収集された点群データを格納するメモリである。
形状特定部36は点群データメモリ12に格納されている点群データと点群データ格納部35に格納されている点群データとを合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定する処理を実施する。なお、形状特定部36は形状特定手段を構成している。
After the environmental map acquisition device is moved by the movement control unit 33, the scan processing unit 34 controls the pitch angle of the movable table 4, and changes the laser beam irradiation direction by the laser scanner 5, and measures by the laser scanner 5. A process of collecting point cloud data, which is distance data indicating the measured distance, is performed. The scan processing unit 34 constitutes second distance data collection means.
The point cloud data storage unit 35 is a memory that stores the point cloud data collected by the scan processing unit 34.
The shape specifying unit 36 combines the point cloud data stored in the point cloud data memory 12 and the point cloud data stored in the point cloud data storage unit 35, and determines the shape of the reflector from the combined point cloud data. Perform the specified process. The shape specifying unit 36 forms a shape specifying means.

次に動作について説明する。
スキャン処理部11は、上記実施の形態1と同様に、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データである点群データを収集し、その点群データを点群データ格納部12に格納する。
Next, the operation will be described.
Similarly to the first embodiment, the scan processing unit 11 controls the pitch angle of the movable table 4 to change the laser light irradiation direction by the laser scanner 5 and indicates the distance measured by the laser scanner 5. Point cloud data that is distance data is collected, and the point cloud data is stored in the point cloud data storage unit 12.

遮蔽領域推測部31は、スキャン処理部11が点群データを点群データ格納部12に格納すると、その点群データ格納部12に格納された点群データを解析して、レーザスキャナ5により距離が測定されていない遮蔽領域を推測する。
図26の例では、手前の物体の影響で、その物体の後ろに位置する壁の部分が遮蔽領域になっている。
例えば、遮蔽領域推測部31は、スキャン面を水平にして、ピッチ角を上下してスキャンを実施したとき、ピッチ角が連続する測定方向、または、スキャン面のアジマス角度に連続する測定方向で、測定値である距離の差異が一定以上である場合は、その間の部分に遮蔽部分があると判定する。
図27の例では、AとBの間に遮蔽部分があると判定する。
When the scan processing unit 11 stores the point cloud data in the point cloud data storage unit 12, the occlusion area estimation unit 31 analyzes the point cloud data stored in the point cloud data storage unit 12 and uses the laser scanner 5 to measure the distance. Estimate the occluded area where is not measured.
In the example of FIG. 26, the wall portion located behind the object is a shielding area due to the influence of the object in front.
For example, when the shielding area estimation unit 31 performs scanning while leveling the scan plane and moving the pitch angle up and down, the measurement direction in which the pitch angle is continuous, or the measurement direction in which the azimuth angle of the scan plane is continuous, When the difference in distance, which is a measured value, is greater than or equal to a certain value, it is determined that there is a shielding part between the parts.
In the example of FIG. 27, it is determined that there is a shielding part between A and B.

計算機位置指定部32は、遮蔽領域推測部31が遮蔽領域を推測すると、その遮蔽領域の点群データを取得するために、環境地図取得装置が移動すべき位置を決定する。
図27の例では、OAの延長線上において、図中、Bより左側の位置を移動位置に決定する。
また、環境地図取得装置の向きは、AとBを同時に観測できる方向に決定する。
When the shielding area estimation unit 31 estimates the shielding area, the computer position designation unit 32 determines a position where the environment map acquisition device should move in order to acquire point cloud data of the shielding area.
In the example of FIG. 27, on the extension line of OA, the position on the left side of B in the figure is determined as the movement position.
Also, the orientation of the environment map acquisition device is determined in such a direction that A and B can be observed simultaneously.

移動制御部33は、計算機位置指定部32の指示の下、移動台1及び可動台4を制御して、遮蔽領域推測部31により推測された遮蔽領域の測定が可能な位置まで環境地図取得装置を移動させる。
即ち、移動制御部33は、計算機位置指定部32により決定された移動位置に到達するように移動台1を制御し、計算機位置指定部32により決定された向きになるように、移動台1及び可動台4を制御する。
なお、レーザスキャナ5の位置を上下したり、前に伸ばしたりすることができるようにするために、可動台4の形状は、以下の形状であってもよいことにする。
・クレーンアーム (レーザスキャナ5を上に伸ばせる)
・マジックハンド (レーザスキャナ5を細い影の部分に伸ばせる)
・フォークリフト (レーザスキャナ5を上に伸ばせる)
The movement control unit 33 controls the moving table 1 and the movable table 4 under the instruction of the computer position specifying unit 32, and obtains an environment map acquisition device up to a position where the shielding area estimated by the shielding area estimation unit 31 can be measured. Move.
That is, the movement control unit 33 controls the moving table 1 so as to reach the moving position determined by the computer position specifying unit 32, and moves the moving table 1 and the moving table 1 so as to be in the direction determined by the computer position specifying unit 32. The movable table 4 is controlled.
In addition, in order to be able to move the position of the laser scanner 5 up and down or to extend forward, the shape of the movable table 4 may be the following shape.
・ Crane arm (Laser scanner 5 can be extended upward)
・ Magic hand (The laser scanner 5 can be extended to a thin shadow.)
-Forklift (Laser scanner 5 can be extended upward)

スキャン処理部34は、移動制御部33により環境地図取得装置が移動されたのち、スキャン処理部11と同様に、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された距離を示す距離データである点群データを収集し、その点群データを点群データ格納部35に格納する。   The scan processing unit 34 controls the pitch angle of the movable base 4 after the environmental map acquisition device is moved by the movement control unit 33, and controls the irradiation direction of the laser light from the laser scanner 5, similarly to the scan processing unit 11. While changing, point cloud data, which is distance data indicating the distance measured by the laser scanner 5, is collected, and the point cloud data is stored in the point cloud data storage unit 35.

形状特定部36は、スキャン処理部34が点群データを点群データ格納部35に格納すると、点群データメモリ12に格納されている点群データと点群データ格納部35に格納されている点群データとを合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定する。
形状特定部36における点群データの合成処理は、例えば、図12の形状対応付け部25のような形状の対応付け処理を実施してから行うようにする。
また、合成後の点群データから反射物の形状を特定する処理は、例えば、図12の形状特定部26と同じように行う。
When the scan processing unit 34 stores the point cloud data in the point cloud data storage unit 35, the shape specification unit 36 stores the point cloud data stored in the point cloud data memory 12 and the point cloud data storage unit 35. The point cloud data is synthesized, and the shape of the reflector is specified from the synthesized point cloud data.
For example, the point cloud data combining process in the shape specifying unit 36 is performed after the shape matching process like the shape matching unit 25 in FIG. 12 is performed.
Moreover, the process which specifies the shape of a reflector from the point cloud data after a synthesis | combination is performed like the shape specific | specification part 26 of FIG. 12, for example.

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、スキャン処理部11により収集された点群データを解析して、レーザスキャナ5により距離が測定されていない遮蔽領域を推測する遮蔽領域推測部31と、遮蔽領域推測部31により推測された遮蔽領域の測定が可能な位置まで環境地図取得装置を移動させる移動制御部32と、移動制御部32により環境地図取得装置が移動されたのち、可動台4のピッチ角を制御して、レーザスキャナ5によるレーザ光の照射方向を変更しながら、レーザスキャナ5により測定された点群データを収集するスキャン処理部とを設け、形状特定部36がスキャン処理部11により収集された点群データとスキャン処理部34により収集された点群データを合成し、合成後の点群データから反射物の形状を特定するように構成したので、環境地図取得装置が移動しなければ見えない遮蔽領域についても環境地図をくまなく作成することができる効果を奏する。   As can be seen from the above, according to the third embodiment, the point cloud data collected by the scan processing unit 11 is analyzed, and the shielding region estimation for estimating the shielding region whose distance is not measured by the laser scanner 5 After the environmental map acquisition device is moved by the movement control unit 32, the movement control unit 32 that moves the environmental map acquisition device to a position where the measurement of the occlusion region estimated by the unit 31, the shielding region estimation unit 31 is possible, A scan processing unit that collects point cloud data measured by the laser scanner 5 while changing the irradiation direction of the laser beam by the laser scanner 5 by controlling the pitch angle of the movable table 4 is provided. The point cloud data collected by the scan processing unit 11 and the point cloud data collected by the scan processing unit 34 are combined, and the shape of the reflector is determined from the combined point cloud data. And then, it is constant, an effect that can be created throughout the environment map also shielding region environmental map acquiring device is not visible to be moved.

この発明の実施の形態1による環境地図取得装置が移動台に搭載されている状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state by which the environmental map acquisition apparatus by Embodiment 1 of this invention is mounted in the moving stand. この発明の実施の形態1による環境地図取得装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the environment map acquisition apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による環境地図取得装置の計算機の詳細を示す構成図である。It is a block diagram which shows the detail of the computer of the environmental map acquisition apparatus by Embodiment 1 of this invention. 点群データの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of point cloud data. 低精度範囲データの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of low precision range data. レーザスキャナの走査方向の変位が一定に抑えられている旨を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows that the displacement of the scanning direction of a laser scanner is restrained uniformly. レーザスキャナの測定結果が不正確になる例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example from which the measurement result of a laser scanner becomes inaccurate. レーザスキャナの測定結果が不正確になる例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example from which the measurement result of a laser scanner becomes inaccurate. レーザスキャナの測定結果が不正確になる例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example from which the measurement result of a laser scanner becomes inaccurate. 斜めのエッジの判定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the determination of an oblique edge. スキャン手法の変更例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a change of a scanning method. この発明の実施の形態2による環境地図取得装置の計算機の詳細を示す構成図である。It is a block diagram which shows the detail of the computer of the environmental map acquisition apparatus by Embodiment 2 of this invention. 特徴データの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of feature data. 特徴的な形状として直線を抽出する手法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of extracting a straight line as a characteristic shape. 計算機の形状対応付け部の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of the shape matching part of a computer. 計算機の形状対応付け部の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of the shape matching part of a computer. 計算機の形状対応付け部の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of the shape matching part of a computer. 計算機の形状対応付け部の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of the shape matching part of a computer. 計算機の形状対応付け部の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of the shape matching part of a computer. 計算機の形状対応付け部の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of the shape matching part of a computer. 距離が近いものを3分割している例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which has divided into 3 what has a short distance. 直線の過検出例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of overdetection of a straight line. 直線の検出漏れ例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection omission example of a straight line. 直線と点の距離が急に変化している部分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the part from which the distance of a straight line and a point is changing rapidly. この発明の実施の形態3による環境地図取得装置の計算機の詳細を示す構成図である。It is a block diagram which shows the detail of the computer of the environment map acquisition apparatus by Embodiment 3 of this invention. レーザスキャナ5により距離が測定されていない遮蔽領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shielding area | region where the distance is not measured by the laser scanner. 遮蔽領域推測部による遮蔽部分の判定手法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the determination method of the shielding part by the shielding area estimation part. 直線端点の形状とその記号表現を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the shape of a linear end point, and its symbol representation. 点群の分割単位と分割した点群が乗る直線を抽出した結果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result of having extracted the straight line which the division | segmentation unit of a point cloud and the divided point cloud ride on.

符号の説明Explanation of symbols

1 移動台、2 前方車輪、3 後方車輪、4 可動台、5 レーザスキャナ、5a 光源、6 計算機、11 スキャン処理部(第1の距離データ収集手段)、12,22,35 点群データ格納部、13 低精度測定領域特定部(低精度測定領域特定手段)、14 低精度範囲データメモリ、15 スキャン手法変更部(第2の距離データ収集手段)、16 追加点群データ格納部、17,26,36 形状特定部(形状特定手段)、21 スキャン処理部(距離データ収集手段)、23 特徴形状抽出部(特徴形状抽出手段)、24 特徴データ格納部、25 形状対応付け部(形状対応付け手段)、31 遮蔽領域推測部(遮蔽領域推測手段)、32 計算機位置指定部(移動制御手段)、33 移動制御部(移動制御手段)、34 スキャン処理部(第2の距離データ収集手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile stand, 2 front wheel, 3 back wheel, 4 movable stand, 5 laser scanner, 5a light source, 6 computer, 11 scan processing part (1st distance data collection means), 12, 22, 35 Point cloud data storage part , 13 Low-precision measurement region specifying unit (low-precision measurement region specifying unit), 14 Low-precision range data memory, 15 Scan method changing unit (second distance data collecting unit), 16 Additional point cloud data storage unit, 17, 26 , 36 Shape identification unit (shape identification unit), 21 Scan processing unit (distance data collection unit), 23 Feature shape extraction unit (feature shape extraction unit), 24 Feature data storage unit, 25 Shape association unit (shape association unit) ), 31 Shielding area estimation unit (shielding area estimation unit), 32 Computer position designation unit (movement control unit), 33 Movement control unit (movement control unit), 34 Scan processing (Second range data acquisition means).

Claims (3)

レーザ光を走査角度範囲で振って、上記レーザ光の反射光が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定するレーザ測距装置と、上記レーザ測距装置を搭載している可動台と、上記可動台のピッチ角を制御して、上記レーザ測距装置によるレーザ光の照射方向を変更しながら、上記レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第1の距離データ収集手段と、上記第1の距離データ収集手段により収集された距離データを解析して、測定精度が低い距離データの測定領域を特定する低精度測定領域特定手段と、上記レーザ測距装置によるレーザ光の走査角度範囲が上記低精度測定領域特定手段により特定された測定領域を包含するように上記可動台のロー角を制御して、上記レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第2の距離データ収集手段と、上記第1の距離データ収集手段により収集された距離データと上記第2の距離データ収集手段により収集された距離データを合成し、合成後の距離データから上記反射物の形状を特定する形状特定手段とを備えた環境地図取得装置。   A laser range finder that oscillates a laser beam in a scanning angle range and measures a distance from the time until the reflected light of the laser beam returns to a reflecting object, and a movable base equipped with the laser range finder And a first distance for collecting distance data indicating a distance measured by the laser distance measuring device while changing a laser beam irradiation direction by the laser distance measuring device by controlling a pitch angle of the movable table. By the data collection means, the low-precision measurement area specifying means for analyzing the distance data collected by the first distance data collection means and specifying the measurement area of the distance data having low measurement accuracy, and the laser distance measuring device The low angle of the movable base is controlled so that the scanning angle range of the laser beam includes the measurement area specified by the low-precision measurement area specifying means, and the distance measured by the laser distance measuring device is determined. A second distance data collecting means for collecting the distance data; a distance data collected by the first distance data collecting means; and a distance data collected by the second distance data collecting means. An environment map acquisition apparatus comprising shape specifying means for specifying the shape of the reflector from the distance data. レーザ光を走査角度範囲で振って、上記レーザ光の反射光が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定するレーザ測距装置と、上記レーザ測距装置を搭載している可動台と、上記可動台のピッチ角を制御して、上記レーザ測距装置によるレーザ光の照射方向を変更しながら、上記レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する距離データ収集手段と、上記可動台が異なる位置に設置されて、上記距離データ収集手段により収集された複数の距離データから特徴的な形状をそれぞれ抽出する特徴形状抽出手段と、上記特徴形状抽出手段により抽出された複数の特徴的な形状を相互に比較して、同じ空間を示す特徴的な形状を対応付ける形状対応付け手段と、上記形状対応付け手段により対応付けられた特徴的な形状の抽出元の距離データ同士を合成し、合成後の距離データから上記反射物の形状を特定する形状特定手段とを備えた環境地図取得装置。   A laser range finder that oscillates a laser beam in a scanning angle range and measures a distance from the time until the reflected light of the laser beam returns to a reflecting object, and a movable base equipped with the laser range finder And distance data collection means for collecting distance data indicating the distance measured by the laser distance measuring device while changing the irradiation direction of the laser light by the laser distance measuring device by controlling the pitch angle of the movable table And the movable platform is installed at different positions, and the feature shape extraction means for extracting characteristic shapes from the plurality of distance data collected by the distance data collection means, respectively, and the feature shape extraction means A shape association unit that compares a plurality of characteristic shapes with each other and associates characteristic shapes indicating the same space with each other, and a characteristic shape associated with the shape association unit The extract the distance data between synthesized, environmental map acquisition apparatus and a shape specifying means for specifying the shape of the reflector from the distance data after the synthesis. レーザ光を走査角度範囲で振って、上記レーザ光の反射光が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定するレーザ測距装置と、上記レーザ測距装置を搭載している可動台と、上記可動台のピッチ角を制御して、上記レーザ測距装置によるレーザ光の照射方向を変更しながら、上記レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第1の距離データ収集手段と、上記第1の距離データ収集手段により収集された距離データを解析して、上記レーザ測距装置により距離が測定されていない遮蔽領域を推測する遮蔽領域推測手段と、上記遮蔽領域推測手段により推測された遮蔽領域の測定が可能な位置まで上記可動台を移動させる移動制御手段と、上記移動制御手段により上記可動台が移動されたのち、上記可動台のピッチ角を制御して、上記レーザ測距装置によるレーザ光の照射方向を変更しながら、上記レーザ測距装置により測定された距離を示す距離データを収集する第2の距離データ収集手段と、上記第1の距離データ収集手段により収集された距離データと上記第2の距離データ収集手段により収集された距離データを合成し、合成後の距離データから上記反射物の形状を特定する形状特定手段とを備えた環境地図取得装置。   A laser range finder that oscillates a laser beam in a scanning angle range and measures a distance from the time until the reflected light of the laser beam returns to a reflecting object, and a movable base equipped with the laser range finder And a first distance for collecting distance data indicating a distance measured by the laser distance measuring device while changing a laser beam irradiation direction by the laser distance measuring device by controlling a pitch angle of the movable table. A data collection means, a shielding area estimation means for analyzing the distance data collected by the first distance data collection means, and estimating a shielding area whose distance is not measured by the laser distance measuring device; and the shielding area A movement control means for moving the movable table to a position where the shielding area estimated by the estimation means can be measured; and after the movable table is moved by the movement control means, A second distance data collecting means for collecting distance data indicating a distance measured by the laser distance measuring device while controlling an angle and changing an irradiation direction of the laser light by the laser distance measuring device; Shape specifying means for combining the distance data collected by the first distance data collecting means and the distance data collected by the second distance data collecting means and for specifying the shape of the reflector from the combined distance data; Environmental map acquisition device provided.
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