レーザスキャナ及び動体検知方法
【課題】３次元データ内への動体の測定データの混入防止を自動で行うことで、作業効率の向上を図るレーザスキャナ及び動体検知方法を提供する。
【解決手段】投光光軸３４に沿って測距光４０を射出する投光光学系３３と、測距光４０を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、測距光４０の反射光に基づき測定を行い測定エリアの距離データを求める測距部４と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部６と、制御部７とを具備し、制御部７は画像データと距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有する。
【解決手段】投光光軸３４に沿って測距光４０を射出する投光光学系３３と、測距光４０を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、測距光４０の反射光に基づき測定を行い測定エリアの距離データを求める測距部４と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部６と、制御部７とを具備し、制御部７は画像データと距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距光を測定対象物に照射して、測定対象物からの反射光を受光して測定対象物迄の距離を測定し、更に測定時の測距光の照射方向を検出することで、測定対象物の３次元データを取得するレーザスキャナ及び動体検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物や道路等の測定対象物に向けて赤外光等のパルスレーザビームを照射・走査し、測定対象物からの反射光に基づき測距を行い、その測距値と照射角度から測定対象物の３次元測定を行い、点群データを得る、所謂レーザスキャナといわれる３次元測定装置が知られている。
【０００３】
該レーザスキャナは、測距値とパルスビームの照射角度とから計算される３次元の点群データを得る。又、レーザスキャナとして点群データの取得に先んじて測定対象物の画像データを取得し、この画像データと点群データとを関連付け、画像付きの３次元データを得るものがある。
【０００４】
然し乍ら、レーザスキャナを用いて建物や道路等を測定する場合、歩行者や自動車等の動体が測定エリアに存在すると、動体についても測定され、３次元座標データ内に動体の測定データがノイズとして混入する。この為、従来はレーザスキャナの操作者が測定エリアと前記動体の位置とを常時監視し、動体が測定エリアに入った場合にはスキャンの一時停止と再開を手動で行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は斯かる実情に鑑み、３次元データ内への動体の測定データの混入防止を自動で行うことで、作業効率の向上を図るレーザスキャナ及び動体検知方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、投光光軸に沿って測距光を射出する投光光学系と、前記測距光を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、該偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、前記偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、前記測距光の反射光に基づき測定を行い前記測定エリアの距離データを求める測距部と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部と、制御部とを具備し、該制御部は画像データと前記距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有するレーザスキャナに係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記制御部は、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に検知された動体の測定を制限する様前記測距部を制御するレーザスキャナに係り、又前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部に前記測定エリアの測定を一時停止させ、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に動体が存在しないことを確認した後に測定を再開させるレーザスキャナに係り、又前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記第２の画像処理部により動体が検知されなかった箇所から前記測定エリア内の測定を行う様、前記測距部に測定の順番を変更させるレーザスキャナに係り、又前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部により測定された動体の距離データを破棄し、破棄した箇所から再度前記測定エリア内の測定を再開させるレーザスキャナに係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記偏向光学部材を介して撮像を行う第１の撮像部を更に具備し、前記第２の撮像部により撮像された画像を基に、前記第１の撮像部がパノラマ画像を取得するレーザスキャナに係り、又前記第２の撮像部は前記偏向光学部材と一体に水平回転する様配設され、該偏向光学部材より照射される測距光の水平回転と連動するレーザスキャナに係り、又前記第２の撮像部は固定部に配設され、前記偏向光学部材より照射される測距光は前記第２の撮像部に対して相対的に回転するレーザスキャナに係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記第２の撮像部は周方向に複数設けられたレーザスキャナに係り、又前記投光光学系は測距光の光束を平行に射出するレーザスキャナに係り、又前記投光光学系は、前記測定エリア迄の測定距離に応じて測距光の光束径を最小化する為のズームビームエキスパンダを有するレーザスキャナに係るものである。
【００１１】
又本発明は、測定エリアを設定する工程と、投光光学系から射出された測距光の反射光に基づき測距部が測定を行い前記測定エリアの距離データを求める工程と、距離データを求める工程と並行して第２の撮像部が前記測定エリアを連続して撮像して画像データを取得し、時間的に隣接する画像データ間の差分の抽出により動体を検知する工程とを具備する動体検知方法に係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記測定エリアは、偏向光学部材を介して第１の撮像部により撮像された画像データを基に設定される動体検知方法に係り、又前記測定エリアは、照星照門により複数点を視準し、それぞれの視準方向を設定することで設定される動体検知方法に係り、更に又前記測定エリアは、前記第２の撮像部により撮像された画像データを基に設定される動体検知方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投光光軸に沿って測距光を射出する投光光学系と、前記測距光を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、該偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、前記偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、前記測距光の反射光に基づき測定を行い前記測定エリアの距離データを求める測距部と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部と、制御部とを具備し、該制御部は画像データと前記距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有するので、前記測定エリア内の動体を自動で検知でき、作業者が前記測定エリアを視認し、動体を検知した際に手動で測定の停止、再開を行う必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
【００１４】
又本発明によれば、前記制御部は、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に検知された動体の測定を制限する様前記測距部を制御するので、前記距離データに動体の距離データが混入するのを防止することができる。
【００１５】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部に前記測定エリアの測定を一時停止させ、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に動体が存在しないことを確認した後に測定を再開させるので、前記測距部が前記動体の距離データを取得することがない。
【００１６】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記第２の画像処理部により動体が検知されなかった箇所から前記測定エリア内の測定を行う様、前記測距部に測定の順番を変更させるので、前記測定エリアの測定時間を短縮できる。
【００１７】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部により測定された動体の距離データを破棄し、破棄した箇所から再度前記測定エリア内の測定を再開させるので、動体の距離データが取得された場合でも前記第１の画像処理部によって処理される３次元画像に動体の距離データが反映されることがない。
【００１８】
又本発明によれば、前記偏向光学部材を介して撮像を行う第１の撮像部を更に具備し、前記第２の撮像部により撮像された画像を基に、前記第１の撮像部がパノラマ画像を取得するので、作業者が手動にて該パノラマ画像を取得する必要がなく、作業効率を向上させることができる。
【００１９】
又本発明によれば、前記第２の撮像部は前記偏向光学部材と一体に水平回転する様配設され、該偏向光学部材より照射される測距光の水平回転と連動するので、前記測定エリアが広範囲であり、前記撮像部の撮像範囲を越える場合であっても容易に画像データを取得できる。
【００２０】
又本発明によれば、前記第２の撮像部は固定部に配設され、前記偏向光学部材より照射される測距光は前記第２の撮像部に対して相対的に回転するので、動体を検知する際に前記撮像部自身の水平移動速度を考慮する必要がなく、前記測定エリア内の動体検知が容易となる。
【００２１】
更に又本発明によれば、測定エリアを設定する工程と、投光光学系から射出された測距光の反射光に基づき測距部が測定を行い前記測定エリアの距離データを求める工程と、距離データを求める工程と並行して第２の撮像部が前記測定エリアを連続して撮像して画像データを取得し、時間的に隣接する画像データ間の差分の抽出により動体を検知する工程とを具備するので、前記測定エリアの測定に対してリアルタイムの動体の有無を反映でき、取得する距離データ内に動体を測定することによるノイズデータの混入を防止することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例に係るレーザスキャナの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る一部を回転したレーザスキャナの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るレーザスキャナの構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施例に於けるデータ取得を示す説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は第１の実施例に於けるデータ取得を示す説明図であり、（Ａ）は測定エリアの高さが低く設定された状態、（Ｂ）は測定エリアの高さが高く設定された状態を示している。
【図６】第１の実施例に於けるデータ取得を示す説明図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例に於ける動体の検知を説明する説明図であり、（Ａ）は前回取得された第２画像データを示し、（Ｂ）は新規に取得された第２画像データを示し、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）との比較により動体が検出された状態を示している。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例に於ける動体の回避方法を示す説明図であり、（Ａ）は前回取得された第２画像データを示し、（Ｂ）は新規に取得された第２画像データを示し、（Ｃ）は次回取得される第２画像データを示している。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例に於ける動体の回避方法を示す説明図であり、（Ａ）は測定エリア内に動体が検知された状態を示し、（Ｂ）は動体の検知により測定の順番を変更した状態を示し、（Ｃ）は測定を停止した状態を示している。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は第１の実施例に於ける動体の回避方法を示す説明図であり、（Ａ）は測定エリアの通常測定状態を示し、（Ｂ）はスキャンライン上に突然動体が出現した状態を示し、（Ｃ）は動体がスキャンされた状態を示し、（Ｄ）は動体をスキャンしたエリアを破棄する状態を示している。
【図１１】第１の実施例に於ける動体の検知及び回避の流れを示すフローチャートである。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は参照画像データの作製方法の一例を示す説明図であり、（Ａ）は複数回撮像された第１画像データの内の１枚を示し、（Ｂ）は複数回撮像された第１画像データの内の１枚を示し、（Ｃ）は複数回撮像された第１画像データの内の１枚を示し、（Ｄ）は（Ａ）〜（Ｃ）の差分により動体を削除した第１画像データを示している。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るレーザスキャナの断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係る一部を回転したレーザスキャナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２４】
先ず、本発明が実施されるレーザスキャナについて説明する。
【００２５】
図１〜図３は第１の実施例に係るレーザスキャナを示している。
【００２６】
レーザスキャナ１は主に、整準部２、該整準部２に設置された回転機構部３、該回転機構部３に支持され、測距部４、第１撮像部５、第２撮像部６、制御部７等を含む測定装置本体部８、該測定装置本体部８の上部に設けられた回転照射部９から構成されている。尚、図２は便宜上、図１に対して前記回転照射部９のみ側方から見た状態を示している。
【００２７】
前記整準部２について説明する。
【００２８】
台盤１１にピン１２が立設され、該ピン１２の上端は曲面に形成され、下部ケーシング１３の底面に形成された凹部に傾動自在に嵌合している。又、前記底面の他の２カ所には、調整螺子１４が螺合貫通しており、該調整螺子１４の下端部には脚部材１５が固着されており、該脚部材１５の下端は、尖端又は曲面に形成され、前記台盤１１に当接している。前記調整螺子１４の上端には整準従動ギア１６が嵌着されている。前記下部ケーシング１３は前記ピン１２と２つの前記調整螺子１４により３点で前記台盤１１に支持され、前記ピン１２の先端を中心に傾動可能となっている。尚、前記台盤１１と前記下部ケーシング１３とは離反しない様に、前記台盤１１と前記下部ケーシング１３との間にはスプリング１７が設けられている。
【００２９】
前記下部ケーシング１３の内部には、２個の整準モータ１８が設けられ、該整準モータ１８の出力軸に整準駆動ギア１９が嵌着され、該整準駆動ギア１９は前記整準従動ギア１６に噛合している。前記整準モータ１８は前記制御部７によって独立して駆動され、前記整準モータ１８の駆動により前記整準駆動ギア１９、前記整準従動ギア１６を介して前記調整螺子１４が回転され、該調整螺子１４の下方への突出量が調整される様になっている。又、前記下部ケーシング１３の内部には傾斜センサ５４（図３参照）が設けられており、該傾斜センサ５４の検出信号に基づき２個の前記整準モータ１８が駆動されることで、前記整準部２の整準がなされる。
【００３０】
次に、前記回転機構部３について説明する。
【００３１】
前記下部ケーシング１３は、前記回転機構部３のケーシングを兼ねており、内部には水平回動モータ２０が設けられ、該水平回動モータ２０の出力軸には水平回動駆動ギア２１が嵌着されている。
【００３２】
前記下部ケーシング１３の上端には、軸受２２を介して回転基盤２３が設けられ、該回転基盤２３の中心には、下方に突出する回転軸２４が設けられ、該回転軸２４には水平回動ギア２５が設けられ、該水平回動ギア２５に前記水平回動駆動ギア２１が噛合されている。又、前記水平回動モータ２０、前記水平回動駆動ギア２１、前記水平回動ギア２５等により水平角駆動部が構成される。
【００３３】
又、前記回転軸２４には水平角検出器２６、例えばエンコーダが設けられ、該水平角検出器２６により、前記下部ケーシング１３に対する前記回転軸２４の相対回転角が検出され、検出結果（水平角）は前記制御部７に入力され、該検出結果に基づき前記制御部７により前記水平回動モータ２０の駆動が制御される様になっている。
【００３４】
次に、前記測定装置本体部８について説明する。
【００３５】
前記回転基盤２３に本体部ケーシング２７が固着され、該本体部ケーシング２７の内部に鏡筒２８が設けられる。該鏡筒２８は、前記本体部ケーシング２７の回転中心と同心の軸心３２を有し、該本体部ケーシング２７に所要の手段で取付けられる。例えば、前記鏡筒２８の上端にフランジ２９が形成され、該フランジ２９が前記本体部ケーシング２７の天井部に固着される。
【００３６】
前記鏡筒２８の側面には投光光学系である発光部３３が設けられ、該発光部３３はパルスビームを発する発光素子３１と、該発光素子３１の投光光軸３４上には複数のレンズ３５，３５（図示ではレンズの構成を簡略化して示している）が設けられ、該複数のレンズ３５によりズームビームエキスパンダ３０が構成される。前記発光素子３１は、例えば半導体レーザ等であり、測距光４０としての赤外光のパルスレーザ光線を発し、前記制御部７によって所要の状態でパルスレーザ光線が発光される様に制御される。
【００３７】
前記投光光軸３４と前記軸心３２との交差位置にはハーフミラー３６が配設され、前記発光素子３１から発せられたパルスレーザ光線による測距光は、前記レンズ３５により平行な光束とされ、前記ズームビームエキスパンダ３０により測距光４０の光束径が最小化された後、前記ハーフミラー３６で前記軸心３２と合致する様反射される。反射された測距光は高低回動ミラー３７を経て前記投光光軸３４に沿って測定対象物に照射される様になっている。該高低回動ミラー３７は偏向光学部材であり、前記軸心３２上に配設され、前記軸心３２上の前記ハーフミラー３６と前記高低回動ミラー３７との間には集光レンズ３８が配設されている。前記高低回動ミラー３７は前記ハーフミラー３６により鉛直方向に偏向された前記投光光軸３４を、更に水平方向に偏向する。
【００３８】
前記軸心３２上であり前記鏡筒２８の底部には測距受光部３９が設けられ、該測距受光部３９は前記ハーフミラー３６を透過する受光光軸４１上に位置する。前記測距受光部３９には測定対象物からの反射測距光が、前記高低回動ミラー３７、前記集光レンズ３８、前記ハーフミラー３６を経て入射される。又、前記測距受光部３９には、測距光の一部が内部参照光（図示せず）として入射する様になっており、前記反射測距光と内部参照光とに基づき測定対象物迄の距離を測定する様になっている。
【００３９】
前記発光素子３１、前記レンズ３５、前記ハーフミラー３６、前記高低回動ミラー３７、前記集光レンズ３８、前記測距受光部３９等は前記測距部４を構成する。
【００４０】
前記本体部ケーシング２７の上側に上部ケーシング４２が設けられ、該上部ケーシング４２の側壁の一部は投光窓４３となっている。
【００４１】
又、前記上部ケーシング４２の天井下面には、狭角の画角を有する狭角カメラ（以下パノラマカメラ）４４が設けられる。又、該パノラマカメラ４４は、多数の画素が平面上に集合された画像受光部４４ａ、例えばＣＣＤ或はＣＭＯＳセンサを有するデジタルカメラである。前記画像受光部４４ａの画素は該画像受光部４４ａに対して垂直な撮像光軸５０を中心として位置が特定されている。又、画素の位置の特定は、例えば光軸を原点としたＸ−Ｙ座標が想定され、Ｘ座標、Ｙ座標によって特定される。
【００４２】
前記画像受光部４４ａに入射する光線の角度（前記撮像光軸５０に対する角度）は、該画像受光部４４ａの画素の位置によって特定され、画角として表される様になっており、前記パノラマカメラ４４、前記高低回動ミラー３７等により前記第１撮像部５が構成される。
【００４３】
測定対象物からの撮像光の撮像光軸５０は、前記投光光軸３４と一致しており、前記高低回動ミラー３７を所定角度回転させることで前記撮像光軸５０を偏向し、偏向後の光軸を前記パノラマカメラ４４の光軸に合致させることができる。前記パノラマカメラ４４で測定対象物を撮像する場合は、前記高低回動ミラー３７を前記所定角度回転し、測定対象物からの撮像光を前記高低回動ミラー３７で反射し、前記パノラマカメラ４４に入射させる。入射した撮像光は、前記画像受光部４４ａに受光され、画像が取得される。
【００４４】
尚、前記第１撮像部５は、前記高低回動ミラー３７を回転させ、該高低回動ミラー３７を測距状態とは異なった角度で測定対象物の画像を取得する為、前記測距部４による距離の測定と前記第１撮像部５による画像の取得とは択一的な作動となる。
【００４５】
又、前記本体部ケーシング２７側壁の前記投光窓４３下方には、デジタル動画を撮像可能な広角カメラ４５が設けられている。該広角カメラ４５の撮像光軸は、前記投光光軸３４及び前記撮像光軸５０と同一平面上に位置し、前記投光光軸３４、前記撮像光軸５０と平行となっている。前記広角カメラ４５は前記測距部４による測定対象物迄の距離の測定と並行して測定対象物の動画像を取得できる様になっており、前記広角カメラ４５は前記第２撮像部６として機能する。
【００４６】
次に、前記回転照射部９について説明する。
【００４７】
該回転照射部９は前記上部ケーシング４２の内部に収納される。前記フランジ２９の上端にミラーホルダ４６が設けられ、該ミラーホルダ４６に水平な回動軸４７を介して前記高低回動ミラー３７が回転自在に設けられ、該高低回動ミラー３７の一方の軸端に高低回動ギア４８が嵌着され、前記高低回動ミラー３７の他方の軸端には高低角検出器４９が設けられている。該高低角検出器４９は前記高低回動ミラー３７の回動角（回動位置）を検出し、前記制御部７に検出結果を送出する様になっている。
【００４８】
前記ミラーホルダ４６には高低回動モータ５１が取付けられ、該高低回動モータ５１の出力軸に高低回動駆動ギア５２が嵌着され、該高低回動駆動ギア５２は前記高低回動ギア４８に噛合している。前記高低回動モータ５１は、前記高低角検出器４９の検出結果に基づき前記制御部７により駆動が制御される様になっている。又、該制御部７は、前記水平回動モータ２０及び前記高低回動モータ５１を独立して駆動、或は同期して駆動制御可能となっている。又、前記高低回動ギア４８、前記高低回動モータ５１、前記高低回動駆動ギア５２等により高低角駆動部が構成される。
【００４９】
尚、前記上部ケーシング４２の上面には照星照門５３が設けられ、該照星照門５３の視準方向は鉛直方向の前記投光光軸３４（即ち前記軸心３２）と直交すると共に、前記回動軸４７に対しても直交している。
【００５０】
次に、図３に於いて、前記レーザスキャナ１の制御系の構成について説明する。
【００５１】
前記制御部７には前記水平角検出器２６、前記高低角検出器４９、前記傾斜センサ５４からの検出信号が入力されると共に、操作部５５から作業者が前記レーザスキャナ１を測定開始するのに必要な条件、測定開始の指令等を入力できる様になっている。尚、前記操作部５５は前記本体部ケーシング２７等の筐体に設けられてもよく、或は別途独立して設けられ、無線、赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能としてもよい。
【００５２】
前記制御部７は前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５１、前記整準モータ１８を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する表示部５６を駆動する。又、前記制御部７には、メモリカード、ＨＤＤ等の外部記憶装置５７が取付けられ、或は着脱可能に設けられている。
【００５３】
前記制御部７の概略を説明する。
【００５４】
該制御部７は、ＣＰＵで代表される演算部６１と、測距、高低角の検出、水平角の検出をする為に必要な、シーケンスプログラム、演算プログラム、測定データの処理を実行する測定データ処理プログラム、画像処理をする画像処理プログラム、時間的に隣接して取得した画像データを比較することで動体を検出する動体検出プログラム、比較により得られた変位に基づき動体の速度を計算する移動速度計算プログラム、動体が検出された場合に、動体に対応した回避処理を行う動体回避処理プログラム、検出した動体の位置や速度に応じて複数の動体回避処理の中から１つを選択する回避処理選択プログラム、データを前記表示部５６に表示させる画像表示プログラム等のプログラム、或はこれらプログラムを統合管理するプログラム等を格納し、更に測定データ、画像データ等のデータを格納する記憶部６２と、前記水平回動モータ２０を駆動制御する為の水平駆動部６３と、前記高低回動モータ５１を駆動制御する為の高低駆動部６４と、前記整準モータ１８を駆動制御する為の整準駆動部６５、及び前記測距部４により得られた距離データを処理する為の距離データ処理部６６と、前記第１撮像部５により得られた第１画像データと距離データを基に３次元画像データを取得する第１画像データ処理部６７と、前記第２撮像部６により得られた第２画像データを基に動体を検知する第２画像データ処理部６８等を具備している。
【００５５】
尚、前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８の機能を前記演算部６１に実行させてもよく、この場合前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８は省略することができる。又、前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８を個別に具備することで、距離データ処理と、画像データ処理とを並行して実行でき、高速処理が可能となる。
【００５６】
又、前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８とを別途設けてもよい。例えば、別途ＰＣを装備し、該ＰＣに前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、距離データ、第１画像データ、第２画像データを前記外部記憶装置５７に格納し、格納後、該外部記憶装置５７を前記制御部７から取外してＰＣに接続し、ＰＣで距離データ処理、第１画像データ処理、第２画像データ処理を実行する様にしてもよい。尚、無線ＬＡＮ等所要の通信手段で、前記レーザスキャナ１で取得したデータをＰＣに送信することもできる。この場合、前記外部記憶装置５７を着脱可能とする必要はなくなり、或は省略することもできる。
【００５７】
次に、前記レーザスキャナ１による測定作動、測定対象物の画像データ、距離データの取得について、図４、図５（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。
【００５８】
前記レーザスキャナ１を既知点に設置し、前記操作部５５より整準を指定し、整準を実行させる。
【００５９】
前記整準駆動部６５を介して前記整準モータ１８が駆動され、前記レーザスキャナ１の傾斜は前記傾斜センサ５４によって検出され、該傾斜センサ５４の検出結果が前記制御部７にフィードバックされる。前記傾斜センサ５４が水平を検出する様に、前記整準モータ１８により前記調整螺子１４が回転される。
【００６０】
整準が完了すると、前記表示部５６に整準完了の表示がなされ、或は警告音等によって整準完了が告知される。
【００６１】
整準が終了すると、前記照星照門５３により視準し、測定範囲を設定する。例えば、測定範囲が４角であれば、前記照星照門５３により測定範囲の４つの角を視準し、それぞれの視準方向（水平角、高低角）を設定することで測定範囲を設定できる。或は、前記パノラマカメラ４４で取得した画像上からタッチパネル等により測定範囲を設定できる。又、測定範囲が前記パノラマカメラ４４で取得される１つの画像よりも広い場合は、該パノラマカメラ４４により撮像した複数の画像を合成し、パノラマ画像である第１画像データ７２を作製し、該第１画像データ７２上から測定範囲を設定することもできる。
【００６２】
該第１画像データ７２は前記第１撮像部５にて撮像することで取得されるが、設定された測定範囲の広さが１回の撮像範囲を超える場合には、測定範囲を分割して撮像を行う（図示では１２分割）。分割して撮像する場合、分割撮像した分割画像データを合成する為、隣接する分割画像データ間で所要部分がオーバラップする様に撮像される。
【００６３】
測定範囲の設定、１回の撮像範囲、オーバラップ量が設定されることで、前記演算部６１によって分割撮像する場合の必要な条件が演算される。例えば、撮像する分割数、撮像する毎に前記測定装置本体部８を回転する回転角、該測定装置本体部８の撮像方向、前記高低回動ミラー３７の回転角、該高低回動ミラー３７の高低角等が演算される。
【００６４】
前記操作部５５より、前記第１画像データ７２の取得が指令されると、前記高低回動ミラー３７の反射面が前記パノラマカメラ４４に対峙する様に前記高低回動ミラー３７の姿勢が設定されると共に、前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５１が駆動され、前記測定装置本体部８が水平方向に回転され、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回転される。
【００６５】
前記水平角検出器２６で検出した水平角、前記高低角検出器４９により検出した高低角が前記制御部７にフィードバックされ、前記パノラマカメラ４４の撮像範囲が分割した前記第１画像データ７２の撮像範囲（以下、分割エリア７３ａ〜７３ｌ）方向の水平角、高低角に合致する様に制御される。
【００６６】
前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌ毎に、演算された水平角、高低角と前記水平角検出器２６、前記高低角検出器４９が検出する水平角、高低角とが合致した状態で、前記パノラマカメラ４４により前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌの撮像が行われる。
【００６７】
前記パノラマカメラ４４からの撮像画像は、前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌに対応するデジタル画像データとして前記記憶部６２に格納される。
【００６８】
尚、デジタル画像データは、前記パノラマカメラ４４の前記画像受光部４４ａの画素それぞれの信号の集合であり、又画素それぞれの信号は、前記画像受光部４４ａ上での位置（座標位置）を特定する信号を有している。又、前記画像受光部４４ａ上での位置、即ち画角は前記撮像光軸５０に対して特定され、更に各画像についての該撮像光軸５０の水平角、高低角は、前記水平角検出器２６、前記高低角検出器４９で検出された値であり、既知となっている。従って、前記撮像光軸５０の水平角、高低角と前記画像受光部４４ａ上の画角によって、各画素の水平角、高低角が算出される。而して、全ての画像の前記第１画像データ７２の撮像範囲内での位置が既知となると共に、各画像の全ての画素の前記第１画像データ７２の撮像範囲内での位置が既知となる。前記記憶部６２に格納される画像データは、各画素毎に水平角データ、高低角データ（番地データ）を含んでいる。
【００６９】
前記第１画像データ７２の撮像範囲、即ち前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌの撮像が完了すると、各分割エリア７３ａ〜７３ｌの画像データを合成することで、前記第１画像データ７２を取得することができ、取得した該第１画像データ７２を基に、前記操作部５５より測定を行う範囲を設定する。又、該測定範囲内の測定点密度を設定する。設定された該測定エリア７４の高低方向の長さ（高さ）に基づいて後述する検知エリア７５の高低方向の長さが設定されると共に、前記測定エリア７４の高さ及び測定点密度に基づいて前記レーザスキャナ１によるスキャン速度、即ち後述するスキャンライン７６の水平移動速度が前記演算部６１により演算され、又前記スキャンライン７６の水平移動速度に基づいて前記検知エリア７５の水平方向の長さ（幅）が前記演算部６１により設定される。
【００７０】
尚、図５（Ａ）（Ｂ）中、Ｈは前記測定エリア７４の高低方向の高さを示し、Ｗは前記検知エリア７５の水平方向の幅を示している。図５（Ａ）は、前記スキャンライン７６の水平移動速度が速い場合を示し、前記高低回動ミラー３７は定速で回転するのでＨの長さが短くなっている。又、図５（Ｂ）は、前記スキャンライン７６の水平移動速度が遅い場合を示し、該スキャンライン７６の長さが長くなっている。
【００７１】
前記操作部５５より前記測定エリア７４の測距の実行を指令すると、前記高低回動ミラー３７の反射面が前記発光素子３１に対峙する様に前記高低回動ミラー３７の姿勢が設定されると共に、前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５１が駆動され、前記測定装置本体部８が水平方向に回転され、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回転される。
【００７２】
前記発光素子３１から測距光４０が前記投光光軸３４上にパルス発光され、前記高低回動ミラー３７で偏向され、測定対象物７１へと投射される。前記測距光４０がパルス発光された状態で、前記水平回動モータ２０と前記高低回動モータ５１が同期駆動され、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回転され、前記測定装置本体部８が水平方向に回転されることで、前記パルス発光された測距光４０（以下パルス測距光４０）により前記測定エリア７４が走査（レーザスキャン）される。
【００７３】
この時、前記パルス測距光４０は、前記高低回動ミラー３７により高低方向にスキャンされ、前記パルス測距光４０のスキャンによりスキャンライン７６が形成される。又、該スキャンライン７６は、前記測定装置本体部８の回転により水平方向に移動する。前記スキャンライン７６の周囲には前記検知エリア７５が形成される。該検知エリア７５により前記測定エリア７４内に動体が進入し、進入した動体を前記パルス測距光４０によりスキャンし、動体を測定するのを防止する様になっている。尚、前記検知エリア７５の広さは、所定の速度で近づく動体に対し、どの方向からの接近であっても前記スキャンライン７６に達する迄の猶予時間Ｔが得られる様、該スキャンライン７６の移動速度に合わせて拡大、縮小される。
【００７４】
又、前記測定対象物７１で反射された反射測距光は、前記高低回動ミラー３７により前記受光光軸４１上に偏向され、前記集光レンズ３８にて集光されて前記測距受光部３９に受光される。前記測距部４に於いて、反射測距光に基づき各パルス毎に距離測定がなされる。
【００７５】
各パルス毎に測距された距離データが取得されると共に、パルス発光された時の前記水平角検出器２６の検出水平角、前記高低角検出器４９の検出高低角も同時に取得され、各距離データは高低角データ、水平角データと対応付けられて前記記憶部６２に格納される。尚、各画素に関する水平角と距離データに関する水平角とは等しく対応し、各画素に関する高低角と距離データに関する高低角との関係は、画素高低角から前記測距光４０と前記撮像光軸５０とが一致する様回転させた前記高低回動ミラー３７の回転角を引いたものが距離データの高低角と等しくなる。
【００７６】
ここで、前記測定エリア７４の広さにもよるが、取得する距離データの数は、数百万〜数千万に及ぶ。取得された距離データと高低角データ、水平角データとを対応付けることで、各測定点についての３次元点データが得られ、更に前記測定エリア７４に含まれる多数の点データ、即ち３次元データ群（点群データ）が得られる。
【００７７】
又、前記測距部４と前記第１撮像部５とは前記測定装置本体部８に一体に設けられ、前記投光光軸３４と前記撮像光軸５０とが一致しており、更に前記回転機構部３により一体に水平回転されるので、点群データと画像データ間で回転による位置ずれは生じない。前記第１画像データ７２の各画素毎の水平角データ、高低角データは、前記点群データの各点の距離データに対応付けられた高低角データ、水平角データと１対１に対応するので、前記距離データと前記第１画像データ７２とは高低角データ、水平角データに基づき、直ちに対応付けが可能である。前記第１画像データ７２上の高低角データ、水平角データに対応する画素の信号を点群データに転写することで、点群データによる色づけされた３次元画像を得ることができる。
【００７８】
更に、上記した前記測定エリア７４の測距を開始する前から測距と並行して、該測定エリア７４内の動体の検知及び回避が行われる。図６、図７（Ａ）〜（Ｃ）に於いて、前記レーザスキャナ１を用いた動体の検知及び回避について説明する。尚、前記広角カメラ４５は前記測定装置本体部８と一体に回転する為、前記スキャンライン７６及び前記検知エリア７５は、常に前記第２撮像部６により撮像される第２画像データ７７の中心部に位置するが、前記スキャンライン７６の移動を明確にする為、図７（Ｂ）では便宜上前記スキャンライン７６及び前記検知エリア７５を水平方向にずらして示している。
【００７９】
前記第２撮像部６により、前記測定エリア７４内の前記スキャンライン７６、該スキャンライン７６の周囲に形成された前記検知エリア７５及びその周囲を含むエリアがデジタル動画にて撮像され、該動画内所定コマ間隔、或は所定時間間隔にデジタル画像データが第２画像データ７７として取得され、前記記憶部６２に格納される。前記第２画像データ７７も前記第１画像データ７２と同様、画素それぞれの信号は、前記広角カメラ４５の画像受光部４５ａ上での位置（座標位置）を特定する信号を有しており、全ての画素は前記第２画像データ７７の撮像範囲上での位置を特定できる。尚、該第２画像データ７７の水平方向の幅は、前記測定エリア７４の水平方向の幅よりも狭くてもよい。
【００８０】
前記レーザスキャナ１では、前記第２撮像部６により図７（Ｂ）に示される新規に第２画像データ７７ｎ（ｎは自然数）が取得される度に、該第２画像データ７７ｎと図７（Ａ）に示される前回取得された第２画像データ７７ｎ−１とを、図７（Ｃ）に示される様に比較し、各画素に於ける色情報、輝度情報の偏差を算出することで動体７８が検知される様になっている。
【００８１】
該動体７８が検知されると、次に前記第２画像データ７７ｎ及び前記第２画像データ７７ｎ−１をエッジ処理することで、前記第２画像データ７７ｎに於ける動体７８ｎの先端座標（Ｘｎ、Ｙｎ）と、前記第２画像データ７７ｎ−１に於ける動体７８ｎ−１の先端座標（Ｘｎ−１、Ｙｎ−１）を求める。前記動体７８ｎと前記動体７８ｎ−１の先端座標の差を取ることで、Ｘ軸及びＹ軸に於ける変位量（ΔＸ、ΔＹ）、即ち前記動体７８の水平方向の移動量及び高低方向の移動量を求め、変位量（ΔＸ、ΔＹ）と前記第２画像データ７７の取得間隔ｔと、前記測定装置本体部８の回転速度、即ち前記スキャンライン７６の水平移動速度ｖとから前記動体７８の移動速度Ｖが算出され、算出された移動速度Ｖを基に次回取得される第２画像データ７７ｎ＋１に於ける動体７８ｎ＋１の先端座標が算出される。
【００８２】
以下では、前記スキャンライン７６が紙面に対して右方向に移動し、前記動体７８も前記スキャンライン７６と同様紙面に対して右方向に移動する場合について説明している。
【００８３】
尚、前記動体７８が高速移動体であり、移動速度が極めて速い場合、前記動体７８から前記スキャンライン７６迄の距離をＬとし、Ｌ＋ｔｖ＜ｔＶとなった際には、次回の第２画像データ７７ｎ＋１が取得された段階で前記動体７８が前記スキャンライン７６上に到達していると判断され、前記第２画像データ７７ｎに於いて前記動体７８が前記検知エリア７５外に存在していた場合であっても、該検知エリア７５による判断を介さずに前記動体７８の回避処理が行われる。
【００８４】
次に、図８〜図１０に於いて、該動体７８の回避処理について説明する。動体回避処理として、本実施例では動体７８の速度、検知位置に応じて３パターンの動体回避処理が設定されており、前記操作部５５より予め速度の閾値Ｋが設定されている。尚、閾値Ｋは前記スキャンライン７６の水平移動速度ｖ、前記第２画像データ７７の取得間隔ｔ等に応じて適宜設定されるか、或は水平移動速度ｖ、取得間隔ｔ、前記動体７８から前記スキャンライン７６迄の距離Ｌ等に応じて、例えばＫ＝（Ｌ＋ｔｖ）／ｔとなる様適宜演算されるものとする。
【００８５】
前記動体７８が高速移動体ではなく、前記検知エリア７５内で検知され、移動速度Ｖが閾値Ｋを上回っている場合を説明する。
【００８６】
図８（Ａ）に示される様に、前記第２画像データ７７ｎ−１で検知された前記動体７８ｎ−１が自動車等であり、移動速度が速く、短時間で前記検知エリア７５を通過すると判断された場合には、図８（Ｂ）に示される様に、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定を一時的に停止する。その後、第２画像データ７７ｎと第２画像データ７７ｎ＋１との比較により、前記動体７８が前記検知エリア７５を通過したと判断されると、図８（Ｃ）に示される様に、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定が再開される。
【００８７】
尚、前述した前記動体７８が高速移動体であり、前記第２画像データ７７ｎの段階で前記動体７８が前記検知エリア７５内に存在していないが、前記第２画像データ７７ｎ＋１を取得した段階で、前記動体７８が前記スキャンライン７６上に到達していると判断された場合も、前記測定エリア７４の測定を一時的に停止することで処理される。
【００８８】
前記動体７８が高速移動体ではなく、前記検知エリア７５内で検知され、移動速度Ｖが閾値Ｋを下回っている場合を説明する。
【００８９】
図９（Ａ）に示される様に、前記動体７８が歩行者等であり、移動速度が遅く、前記検知エリア７５の通過に時間がかかると判断された場合には、その段階での水平角データ、高低角データを記憶し、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定を中断する。該測定エリア７４の測定を中断した後は、別の場所、例えば図９（Ｂ）に示される様に、前記測定エリア７４の終端から始端に向って測定を再開する等測定の順番を変更する。
【００９０】
該測定エリア７４の終端から始端に向って測定を進め、再度前記検知エリア７５内で前記動体７８を検知した場合、或は該動体７８を検知した際に測定する様予め設定されたエリアの測定が完了した場合には、順番を変更した測定を終了し、測定を中断した際に記憶した水平角データ、高低角データに基づき先程停止した箇所より終端に向って該測定エリア７４の測定を再開する。
【００９１】
尚、前記動体７８の速度が極めて遅い、或は途中で停止した場合等、前記測定エリア７４の別の箇所からの測定を完了した後も、中断した箇所に前記動体７８が存在し、前記測定エリア７４の測定を再開できない場合には、該測定エリア７４の測定を一時的に停止する。更に、一定時間経過後も該測定エリア７４の測定を再開できなければ、図９（Ｃ）に示される様に、該測定エリア７４の測距を停止し、前記動体７８がなくなった後に再度前記測定エリア７４の測距を行う様促す告知を前記表示部５６に表示する。
【００９２】
図１０（Ａ）は、前記測定エリア７４の通常測定状態を示しており、前記第１画像データ７２のエリアが前記測定エリア７４より広い場合を示している。図１０（Ｂ）に示される様に、前記測定対象物７１の背後より突然前記動体７８が出現する等、前記検知エリア７５の内外で前記動体７８を検知できず、前記スキャンライン７６上に前記動体７８が出現する場合がある。図１０（Ｃ）は取得された該動体７８の距離データを示しており、前記測距光４０により前記動体７８をスキャンしてしまった場合には、前記測定エリア７４の測定を停止した上で、図１０（Ｄ）に示される前記動体７８の測定済みエリア７９の距離データを破棄する。該測定済みエリア７９の距離データを破棄した後は、該動体７８が前記検知エリア７５内に存在しなくなった段階で、前記測定済みエリア７９より再度前記測定エリア７４の測定を開始する、或は距離データを破棄した段階で別の箇所より前記測定エリア７４の測定を開始する等所定の処理が行われる。
【００９３】
該測定エリア７４の測距と並行して、上述した動体７８の検知及び回避処理を行うことで、前記測距光４０により前記測定エリア７４の測定が完了した際には、第１画像データ７２、及び測距光４０により前記動体７８をスキャンすることにより生じる画像データと距離データとの差異、即ちノイズデータを除いた３次元データ群（点群データ）の取得が完了する。
【００９４】
図１１により、前記測定エリア７４の距離データの取得と、距離データ取得処理と並行して行われる前記動体７８の検知及び回避処理について説明する。
【００９５】
先ず、処理の前段階として、前記第１撮像部５により分割画像データを複数取得し、分割画像データを合成して前記第１画像データ７２を作製し、前記操作部５５より前記測定エリア７４が設定され、該測定エリア７４の設定後に前記操作部５５より測距実行の指令が入力されることで、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定が開始される。
【００９６】
尚、該測定エリア７４を作業者が前記照星照門５３を介して前記操作部５５より設定し、設定された前記測定エリア７４を所要分割し、前記第１撮像部５により分割画像データを複数取得し、分割画像データを合成して前記第１画像データ７２を作製してもよい。この場合、前記測定エリア７４と前記第１画像データ７２のエリアの広さが略等しくなる。
【００９７】
ＳＴＥＰ：０１ 測距実行の指令が入力されると、先ず前記第２撮像部６により前記測定エリア７４の動画撮像が開始され、所定コマ間隔、或は所定時間間隔で前記第２画像データ７７の取得が開始される。
【００９８】
ＳＴＥＰ：０２ 該第２画像データ７７の取得開始後、前記測定エリア７４に対して前記測距部４による測距が開始される。
【００９９】
ＳＴＥＰ：０３ 測距が開始されると、前記第２画像データ処理部６８により、前記第２撮像部６により取得された前記第２画像データ７７ｎ（ｎは自然数）と、１回前に取得された前記第２画像データ７７ｎ−１とが、各画素毎の色情報、輝度情報に基づき比較される。
【０１００】
ＳＴＥＰ：０４ 前記第２画像データ７７ｎと前記第２画像データ７７ｎ−１との比較の結果、色情報、輝度情報間で差分が存在したかどうかで前記動体７８が存在するかが判断される。
【０１０１】
ＳＴＥＰ：０５ ＳＴＥＰ：０４にて該動体７８が存在すると判断された場合には、次に該動体７８の位置を検知し、該動体７８の位置が前記スキャンライン７６上であるかどうかが判断される。
【０１０２】
ＳＴＥＰ：０６ ＳＴＥＰ：０５にて前記動体７８が前記スキャンライン７６上に存在しないと判断されると、次にエッジ検出された前記第２画像データ７７ｎと、前記第２画像データ７７ｎ−１に於ける前記動体７８の先端座標の変位が求められ、該変位と前記第２画像データ７７の取得間隔ｔ、前記スキャンライン７６の水平移動速度ｖとから移動速度Ｖが算出される。
【０１０３】
ＳＴＥＰ：０７ 前記動体７８の移動速度Ｖが算出されると、次に前記動体７８の移動速度Ｖが極めて速い、即ち該動体７８が高速移動体であるかどうかが判断される。
【０１０４】
ＳＴＥＰ：０８ ＳＴＥＰ：０７にて前記動体７８が高速移動体ではないと判断されると、次に該動体７８の検知された位置が前記検知エリア７５内であるかが判断される。
【０１０５】
ＳＴＥＰ：０９ ＳＴＥＰ：０８にて前記動体７８が前記検知エリア７５内に存在しないと判断されると、或はＳＴＥＰ：０４にて前記動体７８が存在しないと判断されると、該動体７８の回避処理が行われることなく、通常の前記測定エリア７４の測定が行われる。
【０１０６】
ＳＴＥＰ：１０ ＳＴＥＰ：０５にて前記動体７８の位置が前記スキャンライン７６上であると判断された場合には、前記動体７８をスキャンしたエリアの一部である前記測定済みエリア７９の距離データを破棄し、破棄後は距離データを破棄した該測定済みエリア７９から測定を再開する様測定箇所を変更する。
【０１０７】
ＳＴＥＰ：１１ ＳＴＥＰ：０７にて前記動体７８が高速移動体であると判断された場合には、前記検知エリア７５に基づく動体回避処理が行われず、次回取得される前記第２画像データ７７ｎ＋１に於ける前記動体７８の先端座標が算出される。
【０１０８】
ＳＴＥＰ：１２ 前記第２画像データ７７ｎ＋１に於ける前記動体７８の先端座標の算出後、或はＳＴＥＰ：０８にて該動体７８が前記検知エリア７５内に存在していると判断されると、次に前記動体７８の移動速度Ｖが、予め設定、或は前記第２画像データ７７ｎ取得後に算出された速度の閾値Ｋよりも大きいかどうかが判断される。
【０１０９】
ＳＴＥＰ：１３ ＳＴＥＰ：１２にて前記動体７８の移動速度Ｖが閾値Ｋよりも大きいと判断されると、該動体７８が前記検知エリア７５通過後に前記測定エリア７４内の測定を再開する様、距離データの取得を一時停止する。
【０１１０】
ＳＴＥＰ：１４ ＳＴＥＰ：１２にて前記動体７８の移動速度Ｖが閾値Ｋよりも小さいと判断されると、該動体７８が検知されなかった箇所、例えば前記測定エリア７４の終端より始端に向って距離データの取得を行う様測定箇所を変更する。
【０１１１】
ＳＴＥＰ：１５ ＳＴＥＰ：０９、ＳＴＥＰ：１０、ＳＴＥＰ：１３、ＳＴＥＰ：１４にて所定の処理が行われ、前記第２画像データ７７の取得間隔ｔの経過後、前記第２画像データ７７ｎ＋１が取得される。
【０１１２】
ＳＴＥＰ：１６ 該第２画像データ７７ｎ＋１の取得後、前記測定エリア７４内の距離データの取得が全て完了したかどうかが判断され、距離データの取得が完了していなければ、再度ＳＴＥＰ：０３〜ＳＴＥＰ：１５の処理が繰返され、前記測定エリア７４内の距離データの取得が全て完了したと判断されることで距離データの取得処理を終了する。
【０１１３】
上述の様に、本実施例では、前記測定装置本体部８に設けられ、該測定装置本体部８と一体に回転する前記広角カメラ４５を設けたので、前記測定エリア７４に対する距離データの取得と、該測定エリア７４内の画像データの取得を同時に行うことができ、画像、色データをリアルタイムで取得することができる。
【０１１４】
又、前記測定エリア７４の距離データの取得と並行して、前記動体７８の検知を行い、該動体７８を検知した際には、前記測距光４０による前記動体７８のスキャンを回避し、又該動体７８をスキャンした場合には該動体７８をスキャンした距離データを破棄する様構成したので、前記測距部４により取得される点群データ内に、前記動体７８をスキャンしたことにより生じるノイズデータが混入するのを防止することができる。
【０１１５】
又、前記スキャンライン７６の周囲に前記検知エリア７５を設定し、前記動体７８が前記検知エリア７５内で検知されると、前記動体７８の速度、位置に応じて測定の一時停止、測定箇所の変更、前記動体７８の測定済み距離データの破棄の３パターンの処理の何れか１つを自動的に行う様にしたので、作業者が前記測定エリア７４と前記動体７８の位置とを監視し、点群データ内にノイズデータが混入しない様測定の一時停止と再開を手動で行う必要がなく、点群データを取得する際の作業者の負担を軽減することができる。
【０１１６】
尚、本実施例では、前記広角カメラ４５を前記測定装置本体部８に設け、該測定装置本体部８と一体となって回転する様にしているが、前記測定エリア７４が前記第２撮像部６により撮像される前記第２画像データ７７よりも充分に小さい場合には、前記広角カメラ４５を前記回転機構部３等に固定的に設けてもよい。
【０１１７】
又、本実施例では、作業者が前記照星照門５３により視準して前記レーザスキャナ１を測定方向に向け、前記測定エリア７４の設定を行っていたが、前記第２撮像部６により広範囲の画像データを取得し、該画像データを基に操作部５５より前記測定エリア７４の設定を行ってもよい。
【０１１８】
又、本実施例では、前記第１撮像部５にて撮像された分割画像データを合成した前記第１画像データ７２を基に点群データの色づけを行っているが、点群データの各点の距離データと、前記第２画像データ７７の各画素とを対応付けることで、該第２画像データ７７を基に点群データの色づけを行うことができる。この場合、前記第１撮像部５を省略してもよい。
【０１１９】
又、本実施例では、新規に前記第２画像データ７７ｎを取得する毎に、該第２画像データ７７ｎと前回取得された前記第２画像データ７７ｎ−１とを比較することで前記動体７８の検知を行っているが、距離データ取得処理の前に、前記動体７８が存在しない状態で前記第１画像データ７２を取得して参照画像データとし、該参照画像データと新規に取得された前記第２画像データ７７ｎとを比較することで前記動体７８の検知を行ってもよい。
【０１２０】
更に、前記第１画像データ７２撮像時に、前記分割エリア７３ａ〜７３ｌをそれぞれ複数回、例えば３回撮像し、図１２に示される様に、図１２（Ａ）〜（Ｃ）から色情報、輝度情報の差分を演算し、演算結果に基づき前記動体７８を削除することで、自動で図１２（Ｄ）に示される様な前記動体７８の存在しない参照画像データ８０を作製することができ、作業者の負担をより軽減することができる。
【０１２１】
次に、図１３、図１４に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図１４は便宜上、図１３に対して回転照射部９のみ側方から見た状態を示している。又、図１３、図１４中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
第２の実施例では、第１の実施例で用いられた回転機構部３を簡略化し、鏡筒２８の一部を回転する様にしたものである。更に、本体部ケーシング２７の周面に広角カメラ４５を全周に亘って所定の間隔で複数設けている。又、第２の実施例に於いても、測距光４０としては赤外光が使用される。尚、前記広角カメラ４５が設けられる間隔は、隣接する該広角カメラ４５，４５′が撮像した画像の両端の所要部分がオーバラップする距離となっている。
【０１２３】
ハーフミラー３６、集光レンズ３８、測距受光部３９等が収納される鏡筒２８の上端部に、該鏡筒２８の一部を形成する上端軸部８１が設けられ、該上端軸部８１に軸受８２を介して回動筒８３が回転自在に設けられる。該回動筒８３にミラーホルダ４６が取付けられ、更に該ミラーホルダ４６に高低回動ミラー３７が回転自在に設けられ、該高低回動ミラー３７を回動させる高低回動駆動ギア５２が設けられ、前記高低回動ミラー３７の高低角を検出する高低角検出器４９が設けられている。
【０１２４】
前記回動筒８３に水平回動ギア２５が設けられ、該水平回動ギア２５を回転させる水平回動モータ２０が前記本体部ケーシング２７の上面に設けられている。又、前記回動筒８３と前記本体部ケーシング２７間に前記回動筒８３の回転角を検出する水平角検出器２６が設けられている。
【０１２５】
第２の実施例では、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回動すると共に、該高低回動ミラー３７とパノラマカメラ４４が水平方向に回動し、測距部４、第２撮像部６は前記測定装置本体部８に固定的に設けられている。
【０１２６】
第２の実施例に於いて、撮像光軸と測距光軸とは投光光軸３４に合致しており、前記高低回動ミラー３７の高低方向の回動、水平方向の回動により、所要範囲で測量が可能であり、所要方向の撮像画像を得ることができる。
【０１２７】
尚、第２の実施例では、前記回動筒８３が回転することで、前記測距受光部３９に対して反射測距光の受光状態も回転するが、前記測距受光部３９に対する反射測距光の受光状態の回転は、前記水平角検出器２６によって検出されるので、該水平角検出器２６の検出角によって距離データが修正される。
【０１２８】
上述の様に、第２の実施例では、前記回転機構部３の構成を簡略化したので、レーザスキャナ１の小型化を図ることができる。
【０１２９】
又、第２の実施例では、複数の前記広角カメラ４５を前記本体部ケーシング２７の周面全周に亘って固定的に設けたので、動体を検出する際に前記測定装置本体部８の回転速度を考慮する必要がなく、動体の検知が容易になる。
【符号の説明】
【０１３０】
１ レーザスキャナ
２ 整準部
３ 回転機構部
４ 測距部
５ 第１撮像部
６ 第２撮像部
７ 制御部
８ 測定装置本体部
９ 回転照射部
１８ 整準モータ
２０ 水平回動モータ
２６ 水平角検出器
３１ 発光素子
３４ 投光光軸
３６ ハーフミラー
３７ 高低回動ミラー
３９ 測距受光部
４０ 測距光
４１ 受光光軸
４４ パノラマカメラ
４５ 広角カメラ
４９ 高低角検出器
５０ 撮像光軸
５３ 照星照門
６１ 演算部
６２ 記憶部
７２ 第１画像データ
７４ 測定エリア
７５ 検知エリア
７６ スキャンライン
７７ 第２画像データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距光を測定対象物に照射して、測定対象物からの反射光を受光して測定対象物迄の距離を測定し、更に測定時の測距光の照射方向を検出することで、測定対象物の３次元データを取得するレーザスキャナ及び動体検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物や道路等の測定対象物に向けて赤外光等のパルスレーザビームを照射・走査し、測定対象物からの反射光に基づき測距を行い、その測距値と照射角度から測定対象物の３次元測定を行い、点群データを得る、所謂レーザスキャナといわれる３次元測定装置が知られている。
【０００３】
該レーザスキャナは、測距値とパルスビームの照射角度とから計算される３次元の点群データを得る。又、レーザスキャナとして点群データの取得に先んじて測定対象物の画像データを取得し、この画像データと点群データとを関連付け、画像付きの３次元データを得るものがある。
【０００４】
然し乍ら、レーザスキャナを用いて建物や道路等を測定する場合、歩行者や自動車等の動体が測定エリアに存在すると、動体についても測定され、３次元座標データ内に動体の測定データがノイズとして混入する。この為、従来はレーザスキャナの操作者が測定エリアと前記動体の位置とを常時監視し、動体が測定エリアに入った場合にはスキャンの一時停止と再開を手動で行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は斯かる実情に鑑み、３次元データ内への動体の測定データの混入防止を自動で行うことで、作業効率の向上を図るレーザスキャナ及び動体検知方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、投光光軸に沿って測距光を射出する投光光学系と、前記測距光を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、該偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、前記偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、前記測距光の反射光に基づき測定を行い前記測定エリアの距離データを求める測距部と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部と、制御部とを具備し、該制御部は画像データと前記距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有するレーザスキャナに係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記制御部は、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に検知された動体の測定を制限する様前記測距部を制御するレーザスキャナに係り、又前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部に前記測定エリアの測定を一時停止させ、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に動体が存在しないことを確認した後に測定を再開させるレーザスキャナに係り、又前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記第２の画像処理部により動体が検知されなかった箇所から前記測定エリア内の測定を行う様、前記測距部に測定の順番を変更させるレーザスキャナに係り、又前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部により測定された動体の距離データを破棄し、破棄した箇所から再度前記測定エリア内の測定を再開させるレーザスキャナに係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記偏向光学部材を介して撮像を行う第１の撮像部を更に具備し、前記第２の撮像部により撮像された画像を基に、前記第１の撮像部がパノラマ画像を取得するレーザスキャナに係り、又前記第２の撮像部は前記偏向光学部材と一体に水平回転する様配設され、該偏向光学部材より照射される測距光の水平回転と連動するレーザスキャナに係り、又前記第２の撮像部は固定部に配設され、前記偏向光学部材より照射される測距光は前記第２の撮像部に対して相対的に回転するレーザスキャナに係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記第２の撮像部は周方向に複数設けられたレーザスキャナに係り、又前記投光光学系は測距光の光束を平行に射出するレーザスキャナに係り、又前記投光光学系は、前記測定エリア迄の測定距離に応じて測距光の光束径を最小化する為のズームビームエキスパンダを有するレーザスキャナに係るものである。
【００１１】
又本発明は、測定エリアを設定する工程と、投光光学系から射出された測距光の反射光に基づき測距部が測定を行い前記測定エリアの距離データを求める工程と、距離データを求める工程と並行して第２の撮像部が前記測定エリアを連続して撮像して画像データを取得し、時間的に隣接する画像データ間の差分の抽出により動体を検知する工程とを具備する動体検知方法に係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記測定エリアは、偏向光学部材を介して第１の撮像部により撮像された画像データを基に設定される動体検知方法に係り、又前記測定エリアは、照星照門により複数点を視準し、それぞれの視準方向を設定することで設定される動体検知方法に係り、更に又前記測定エリアは、前記第２の撮像部により撮像された画像データを基に設定される動体検知方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投光光軸に沿って測距光を射出する投光光学系と、前記測距光を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、該偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、前記偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、前記測距光の反射光に基づき測定を行い前記測定エリアの距離データを求める測距部と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部と、制御部とを具備し、該制御部は画像データと前記距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有するので、前記測定エリア内の動体を自動で検知でき、作業者が前記測定エリアを視認し、動体を検知した際に手動で測定の停止、再開を行う必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
【００１４】
又本発明によれば、前記制御部は、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に検知された動体の測定を制限する様前記測距部を制御するので、前記距離データに動体の距離データが混入するのを防止することができる。
【００１５】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部に前記測定エリアの測定を一時停止させ、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に動体が存在しないことを確認した後に測定を再開させるので、前記測距部が前記動体の距離データを取得することがない。
【００１６】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記第２の画像処理部により動体が検知されなかった箇所から前記測定エリア内の測定を行う様、前記測距部に測定の順番を変更させるので、前記測定エリアの測定時間を短縮できる。
【００１７】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部により測定された動体の距離データを破棄し、破棄した箇所から再度前記測定エリア内の測定を再開させるので、動体の距離データが取得された場合でも前記第１の画像処理部によって処理される３次元画像に動体の距離データが反映されることがない。
【００１８】
又本発明によれば、前記偏向光学部材を介して撮像を行う第１の撮像部を更に具備し、前記第２の撮像部により撮像された画像を基に、前記第１の撮像部がパノラマ画像を取得するので、作業者が手動にて該パノラマ画像を取得する必要がなく、作業効率を向上させることができる。
【００１９】
又本発明によれば、前記第２の撮像部は前記偏向光学部材と一体に水平回転する様配設され、該偏向光学部材より照射される測距光の水平回転と連動するので、前記測定エリアが広範囲であり、前記撮像部の撮像範囲を越える場合であっても容易に画像データを取得できる。
【００２０】
又本発明によれば、前記第２の撮像部は固定部に配設され、前記偏向光学部材より照射される測距光は前記第２の撮像部に対して相対的に回転するので、動体を検知する際に前記撮像部自身の水平移動速度を考慮する必要がなく、前記測定エリア内の動体検知が容易となる。
【００２１】
更に又本発明によれば、測定エリアを設定する工程と、投光光学系から射出された測距光の反射光に基づき測距部が測定を行い前記測定エリアの距離データを求める工程と、距離データを求める工程と並行して第２の撮像部が前記測定エリアを連続して撮像して画像データを取得し、時間的に隣接する画像データ間の差分の抽出により動体を検知する工程とを具備するので、前記測定エリアの測定に対してリアルタイムの動体の有無を反映でき、取得する距離データ内に動体を測定することによるノイズデータの混入を防止することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例に係るレーザスキャナの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る一部を回転したレーザスキャナの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るレーザスキャナの構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施例に於けるデータ取得を示す説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は第１の実施例に於けるデータ取得を示す説明図であり、（Ａ）は測定エリアの高さが低く設定された状態、（Ｂ）は測定エリアの高さが高く設定された状態を示している。
【図６】第１の実施例に於けるデータ取得を示す説明図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例に於ける動体の検知を説明する説明図であり、（Ａ）は前回取得された第２画像データを示し、（Ｂ）は新規に取得された第２画像データを示し、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）との比較により動体が検出された状態を示している。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例に於ける動体の回避方法を示す説明図であり、（Ａ）は前回取得された第２画像データを示し、（Ｂ）は新規に取得された第２画像データを示し、（Ｃ）は次回取得される第２画像データを示している。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例に於ける動体の回避方法を示す説明図であり、（Ａ）は測定エリア内に動体が検知された状態を示し、（Ｂ）は動体の検知により測定の順番を変更した状態を示し、（Ｃ）は測定を停止した状態を示している。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は第１の実施例に於ける動体の回避方法を示す説明図であり、（Ａ）は測定エリアの通常測定状態を示し、（Ｂ）はスキャンライン上に突然動体が出現した状態を示し、（Ｃ）は動体がスキャンされた状態を示し、（Ｄ）は動体をスキャンしたエリアを破棄する状態を示している。
【図１１】第１の実施例に於ける動体の検知及び回避の流れを示すフローチャートである。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は参照画像データの作製方法の一例を示す説明図であり、（Ａ）は複数回撮像された第１画像データの内の１枚を示し、（Ｂ）は複数回撮像された第１画像データの内の１枚を示し、（Ｃ）は複数回撮像された第１画像データの内の１枚を示し、（Ｄ）は（Ａ）〜（Ｃ）の差分により動体を削除した第１画像データを示している。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るレーザスキャナの断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係る一部を回転したレーザスキャナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２４】
先ず、本発明が実施されるレーザスキャナについて説明する。
【００２５】
図１〜図３は第１の実施例に係るレーザスキャナを示している。
【００２６】
レーザスキャナ１は主に、整準部２、該整準部２に設置された回転機構部３、該回転機構部３に支持され、測距部４、第１撮像部５、第２撮像部６、制御部７等を含む測定装置本体部８、該測定装置本体部８の上部に設けられた回転照射部９から構成されている。尚、図２は便宜上、図１に対して前記回転照射部９のみ側方から見た状態を示している。
【００２７】
前記整準部２について説明する。
【００２８】
台盤１１にピン１２が立設され、該ピン１２の上端は曲面に形成され、下部ケーシング１３の底面に形成された凹部に傾動自在に嵌合している。又、前記底面の他の２カ所には、調整螺子１４が螺合貫通しており、該調整螺子１４の下端部には脚部材１５が固着されており、該脚部材１５の下端は、尖端又は曲面に形成され、前記台盤１１に当接している。前記調整螺子１４の上端には整準従動ギア１６が嵌着されている。前記下部ケーシング１３は前記ピン１２と２つの前記調整螺子１４により３点で前記台盤１１に支持され、前記ピン１２の先端を中心に傾動可能となっている。尚、前記台盤１１と前記下部ケーシング１３とは離反しない様に、前記台盤１１と前記下部ケーシング１３との間にはスプリング１７が設けられている。
【００２９】
前記下部ケーシング１３の内部には、２個の整準モータ１８が設けられ、該整準モータ１８の出力軸に整準駆動ギア１９が嵌着され、該整準駆動ギア１９は前記整準従動ギア１６に噛合している。前記整準モータ１８は前記制御部７によって独立して駆動され、前記整準モータ１８の駆動により前記整準駆動ギア１９、前記整準従動ギア１６を介して前記調整螺子１４が回転され、該調整螺子１４の下方への突出量が調整される様になっている。又、前記下部ケーシング１３の内部には傾斜センサ５４（図３参照）が設けられており、該傾斜センサ５４の検出信号に基づき２個の前記整準モータ１８が駆動されることで、前記整準部２の整準がなされる。
【００３０】
次に、前記回転機構部３について説明する。
【００３１】
前記下部ケーシング１３は、前記回転機構部３のケーシングを兼ねており、内部には水平回動モータ２０が設けられ、該水平回動モータ２０の出力軸には水平回動駆動ギア２１が嵌着されている。
【００３２】
前記下部ケーシング１３の上端には、軸受２２を介して回転基盤２３が設けられ、該回転基盤２３の中心には、下方に突出する回転軸２４が設けられ、該回転軸２４には水平回動ギア２５が設けられ、該水平回動ギア２５に前記水平回動駆動ギア２１が噛合されている。又、前記水平回動モータ２０、前記水平回動駆動ギア２１、前記水平回動ギア２５等により水平角駆動部が構成される。
【００３３】
又、前記回転軸２４には水平角検出器２６、例えばエンコーダが設けられ、該水平角検出器２６により、前記下部ケーシング１３に対する前記回転軸２４の相対回転角が検出され、検出結果（水平角）は前記制御部７に入力され、該検出結果に基づき前記制御部７により前記水平回動モータ２０の駆動が制御される様になっている。
【００３４】
次に、前記測定装置本体部８について説明する。
【００３５】
前記回転基盤２３に本体部ケーシング２７が固着され、該本体部ケーシング２７の内部に鏡筒２８が設けられる。該鏡筒２８は、前記本体部ケーシング２７の回転中心と同心の軸心３２を有し、該本体部ケーシング２７に所要の手段で取付けられる。例えば、前記鏡筒２８の上端にフランジ２９が形成され、該フランジ２９が前記本体部ケーシング２７の天井部に固着される。
【００３６】
前記鏡筒２８の側面には投光光学系である発光部３３が設けられ、該発光部３３はパルスビームを発する発光素子３１と、該発光素子３１の投光光軸３４上には複数のレンズ３５，３５（図示ではレンズの構成を簡略化して示している）が設けられ、該複数のレンズ３５によりズームビームエキスパンダ３０が構成される。前記発光素子３１は、例えば半導体レーザ等であり、測距光４０としての赤外光のパルスレーザ光線を発し、前記制御部７によって所要の状態でパルスレーザ光線が発光される様に制御される。
【００３７】
前記投光光軸３４と前記軸心３２との交差位置にはハーフミラー３６が配設され、前記発光素子３１から発せられたパルスレーザ光線による測距光は、前記レンズ３５により平行な光束とされ、前記ズームビームエキスパンダ３０により測距光４０の光束径が最小化された後、前記ハーフミラー３６で前記軸心３２と合致する様反射される。反射された測距光は高低回動ミラー３７を経て前記投光光軸３４に沿って測定対象物に照射される様になっている。該高低回動ミラー３７は偏向光学部材であり、前記軸心３２上に配設され、前記軸心３２上の前記ハーフミラー３６と前記高低回動ミラー３７との間には集光レンズ３８が配設されている。前記高低回動ミラー３７は前記ハーフミラー３６により鉛直方向に偏向された前記投光光軸３４を、更に水平方向に偏向する。
【００３８】
前記軸心３２上であり前記鏡筒２８の底部には測距受光部３９が設けられ、該測距受光部３９は前記ハーフミラー３６を透過する受光光軸４１上に位置する。前記測距受光部３９には測定対象物からの反射測距光が、前記高低回動ミラー３７、前記集光レンズ３８、前記ハーフミラー３６を経て入射される。又、前記測距受光部３９には、測距光の一部が内部参照光（図示せず）として入射する様になっており、前記反射測距光と内部参照光とに基づき測定対象物迄の距離を測定する様になっている。
【００３９】
前記発光素子３１、前記レンズ３５、前記ハーフミラー３６、前記高低回動ミラー３７、前記集光レンズ３８、前記測距受光部３９等は前記測距部４を構成する。
【００４０】
前記本体部ケーシング２７の上側に上部ケーシング４２が設けられ、該上部ケーシング４２の側壁の一部は投光窓４３となっている。
【００４１】
又、前記上部ケーシング４２の天井下面には、狭角の画角を有する狭角カメラ（以下パノラマカメラ）４４が設けられる。又、該パノラマカメラ４４は、多数の画素が平面上に集合された画像受光部４４ａ、例えばＣＣＤ或はＣＭＯＳセンサを有するデジタルカメラである。前記画像受光部４４ａの画素は該画像受光部４４ａに対して垂直な撮像光軸５０を中心として位置が特定されている。又、画素の位置の特定は、例えば光軸を原点としたＸ−Ｙ座標が想定され、Ｘ座標、Ｙ座標によって特定される。
【００４２】
前記画像受光部４４ａに入射する光線の角度（前記撮像光軸５０に対する角度）は、該画像受光部４４ａの画素の位置によって特定され、画角として表される様になっており、前記パノラマカメラ４４、前記高低回動ミラー３７等により前記第１撮像部５が構成される。
【００４３】
測定対象物からの撮像光の撮像光軸５０は、前記投光光軸３４と一致しており、前記高低回動ミラー３７を所定角度回転させることで前記撮像光軸５０を偏向し、偏向後の光軸を前記パノラマカメラ４４の光軸に合致させることができる。前記パノラマカメラ４４で測定対象物を撮像する場合は、前記高低回動ミラー３７を前記所定角度回転し、測定対象物からの撮像光を前記高低回動ミラー３７で反射し、前記パノラマカメラ４４に入射させる。入射した撮像光は、前記画像受光部４４ａに受光され、画像が取得される。
【００４４】
尚、前記第１撮像部５は、前記高低回動ミラー３７を回転させ、該高低回動ミラー３７を測距状態とは異なった角度で測定対象物の画像を取得する為、前記測距部４による距離の測定と前記第１撮像部５による画像の取得とは択一的な作動となる。
【００４５】
又、前記本体部ケーシング２７側壁の前記投光窓４３下方には、デジタル動画を撮像可能な広角カメラ４５が設けられている。該広角カメラ４５の撮像光軸は、前記投光光軸３４及び前記撮像光軸５０と同一平面上に位置し、前記投光光軸３４、前記撮像光軸５０と平行となっている。前記広角カメラ４５は前記測距部４による測定対象物迄の距離の測定と並行して測定対象物の動画像を取得できる様になっており、前記広角カメラ４５は前記第２撮像部６として機能する。
【００４６】
次に、前記回転照射部９について説明する。
【００４７】
該回転照射部９は前記上部ケーシング４２の内部に収納される。前記フランジ２９の上端にミラーホルダ４６が設けられ、該ミラーホルダ４６に水平な回動軸４７を介して前記高低回動ミラー３７が回転自在に設けられ、該高低回動ミラー３７の一方の軸端に高低回動ギア４８が嵌着され、前記高低回動ミラー３７の他方の軸端には高低角検出器４９が設けられている。該高低角検出器４９は前記高低回動ミラー３７の回動角（回動位置）を検出し、前記制御部７に検出結果を送出する様になっている。
【００４８】
前記ミラーホルダ４６には高低回動モータ５１が取付けられ、該高低回動モータ５１の出力軸に高低回動駆動ギア５２が嵌着され、該高低回動駆動ギア５２は前記高低回動ギア４８に噛合している。前記高低回動モータ５１は、前記高低角検出器４９の検出結果に基づき前記制御部７により駆動が制御される様になっている。又、該制御部７は、前記水平回動モータ２０及び前記高低回動モータ５１を独立して駆動、或は同期して駆動制御可能となっている。又、前記高低回動ギア４８、前記高低回動モータ５１、前記高低回動駆動ギア５２等により高低角駆動部が構成される。
【００４９】
尚、前記上部ケーシング４２の上面には照星照門５３が設けられ、該照星照門５３の視準方向は鉛直方向の前記投光光軸３４（即ち前記軸心３２）と直交すると共に、前記回動軸４７に対しても直交している。
【００５０】
次に、図３に於いて、前記レーザスキャナ１の制御系の構成について説明する。
【００５１】
前記制御部７には前記水平角検出器２６、前記高低角検出器４９、前記傾斜センサ５４からの検出信号が入力されると共に、操作部５５から作業者が前記レーザスキャナ１を測定開始するのに必要な条件、測定開始の指令等を入力できる様になっている。尚、前記操作部５５は前記本体部ケーシング２７等の筐体に設けられてもよく、或は別途独立して設けられ、無線、赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能としてもよい。
【００５２】
前記制御部７は前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５１、前記整準モータ１８を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する表示部５６を駆動する。又、前記制御部７には、メモリカード、ＨＤＤ等の外部記憶装置５７が取付けられ、或は着脱可能に設けられている。
【００５３】
前記制御部７の概略を説明する。
【００５４】
該制御部７は、ＣＰＵで代表される演算部６１と、測距、高低角の検出、水平角の検出をする為に必要な、シーケンスプログラム、演算プログラム、測定データの処理を実行する測定データ処理プログラム、画像処理をする画像処理プログラム、時間的に隣接して取得した画像データを比較することで動体を検出する動体検出プログラム、比較により得られた変位に基づき動体の速度を計算する移動速度計算プログラム、動体が検出された場合に、動体に対応した回避処理を行う動体回避処理プログラム、検出した動体の位置や速度に応じて複数の動体回避処理の中から１つを選択する回避処理選択プログラム、データを前記表示部５６に表示させる画像表示プログラム等のプログラム、或はこれらプログラムを統合管理するプログラム等を格納し、更に測定データ、画像データ等のデータを格納する記憶部６２と、前記水平回動モータ２０を駆動制御する為の水平駆動部６３と、前記高低回動モータ５１を駆動制御する為の高低駆動部６４と、前記整準モータ１８を駆動制御する為の整準駆動部６５、及び前記測距部４により得られた距離データを処理する為の距離データ処理部６６と、前記第１撮像部５により得られた第１画像データと距離データを基に３次元画像データを取得する第１画像データ処理部６７と、前記第２撮像部６により得られた第２画像データを基に動体を検知する第２画像データ処理部６８等を具備している。
【００５５】
尚、前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８の機能を前記演算部６１に実行させてもよく、この場合前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８は省略することができる。又、前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８を個別に具備することで、距離データ処理と、画像データ処理とを並行して実行でき、高速処理が可能となる。
【００５６】
又、前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８とを別途設けてもよい。例えば、別途ＰＣを装備し、該ＰＣに前記距離データ処理部６６、前記第１画像データ処理部６７、前記第２画像データ処理部６８の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、距離データ、第１画像データ、第２画像データを前記外部記憶装置５７に格納し、格納後、該外部記憶装置５７を前記制御部７から取外してＰＣに接続し、ＰＣで距離データ処理、第１画像データ処理、第２画像データ処理を実行する様にしてもよい。尚、無線ＬＡＮ等所要の通信手段で、前記レーザスキャナ１で取得したデータをＰＣに送信することもできる。この場合、前記外部記憶装置５７を着脱可能とする必要はなくなり、或は省略することもできる。
【００５７】
次に、前記レーザスキャナ１による測定作動、測定対象物の画像データ、距離データの取得について、図４、図５（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。
【００５８】
前記レーザスキャナ１を既知点に設置し、前記操作部５５より整準を指定し、整準を実行させる。
【００５９】
前記整準駆動部６５を介して前記整準モータ１８が駆動され、前記レーザスキャナ１の傾斜は前記傾斜センサ５４によって検出され、該傾斜センサ５４の検出結果が前記制御部７にフィードバックされる。前記傾斜センサ５４が水平を検出する様に、前記整準モータ１８により前記調整螺子１４が回転される。
【００６０】
整準が完了すると、前記表示部５６に整準完了の表示がなされ、或は警告音等によって整準完了が告知される。
【００６１】
整準が終了すると、前記照星照門５３により視準し、測定範囲を設定する。例えば、測定範囲が４角であれば、前記照星照門５３により測定範囲の４つの角を視準し、それぞれの視準方向（水平角、高低角）を設定することで測定範囲を設定できる。或は、前記パノラマカメラ４４で取得した画像上からタッチパネル等により測定範囲を設定できる。又、測定範囲が前記パノラマカメラ４４で取得される１つの画像よりも広い場合は、該パノラマカメラ４４により撮像した複数の画像を合成し、パノラマ画像である第１画像データ７２を作製し、該第１画像データ７２上から測定範囲を設定することもできる。
【００６２】
該第１画像データ７２は前記第１撮像部５にて撮像することで取得されるが、設定された測定範囲の広さが１回の撮像範囲を超える場合には、測定範囲を分割して撮像を行う（図示では１２分割）。分割して撮像する場合、分割撮像した分割画像データを合成する為、隣接する分割画像データ間で所要部分がオーバラップする様に撮像される。
【００６３】
測定範囲の設定、１回の撮像範囲、オーバラップ量が設定されることで、前記演算部６１によって分割撮像する場合の必要な条件が演算される。例えば、撮像する分割数、撮像する毎に前記測定装置本体部８を回転する回転角、該測定装置本体部８の撮像方向、前記高低回動ミラー３７の回転角、該高低回動ミラー３７の高低角等が演算される。
【００６４】
前記操作部５５より、前記第１画像データ７２の取得が指令されると、前記高低回動ミラー３７の反射面が前記パノラマカメラ４４に対峙する様に前記高低回動ミラー３７の姿勢が設定されると共に、前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５１が駆動され、前記測定装置本体部８が水平方向に回転され、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回転される。
【００６５】
前記水平角検出器２６で検出した水平角、前記高低角検出器４９により検出した高低角が前記制御部７にフィードバックされ、前記パノラマカメラ４４の撮像範囲が分割した前記第１画像データ７２の撮像範囲（以下、分割エリア７３ａ〜７３ｌ）方向の水平角、高低角に合致する様に制御される。
【００６６】
前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌ毎に、演算された水平角、高低角と前記水平角検出器２６、前記高低角検出器４９が検出する水平角、高低角とが合致した状態で、前記パノラマカメラ４４により前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌの撮像が行われる。
【００６７】
前記パノラマカメラ４４からの撮像画像は、前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌに対応するデジタル画像データとして前記記憶部６２に格納される。
【００６８】
尚、デジタル画像データは、前記パノラマカメラ４４の前記画像受光部４４ａの画素それぞれの信号の集合であり、又画素それぞれの信号は、前記画像受光部４４ａ上での位置（座標位置）を特定する信号を有している。又、前記画像受光部４４ａ上での位置、即ち画角は前記撮像光軸５０に対して特定され、更に各画像についての該撮像光軸５０の水平角、高低角は、前記水平角検出器２６、前記高低角検出器４９で検出された値であり、既知となっている。従って、前記撮像光軸５０の水平角、高低角と前記画像受光部４４ａ上の画角によって、各画素の水平角、高低角が算出される。而して、全ての画像の前記第１画像データ７２の撮像範囲内での位置が既知となると共に、各画像の全ての画素の前記第１画像データ７２の撮像範囲内での位置が既知となる。前記記憶部６２に格納される画像データは、各画素毎に水平角データ、高低角データ（番地データ）を含んでいる。
【００６９】
前記第１画像データ７２の撮像範囲、即ち前記各分割エリア７３ａ〜７３ｌの撮像が完了すると、各分割エリア７３ａ〜７３ｌの画像データを合成することで、前記第１画像データ７２を取得することができ、取得した該第１画像データ７２を基に、前記操作部５５より測定を行う範囲を設定する。又、該測定範囲内の測定点密度を設定する。設定された該測定エリア７４の高低方向の長さ（高さ）に基づいて後述する検知エリア７５の高低方向の長さが設定されると共に、前記測定エリア７４の高さ及び測定点密度に基づいて前記レーザスキャナ１によるスキャン速度、即ち後述するスキャンライン７６の水平移動速度が前記演算部６１により演算され、又前記スキャンライン７６の水平移動速度に基づいて前記検知エリア７５の水平方向の長さ（幅）が前記演算部６１により設定される。
【００７０】
尚、図５（Ａ）（Ｂ）中、Ｈは前記測定エリア７４の高低方向の高さを示し、Ｗは前記検知エリア７５の水平方向の幅を示している。図５（Ａ）は、前記スキャンライン７６の水平移動速度が速い場合を示し、前記高低回動ミラー３７は定速で回転するのでＨの長さが短くなっている。又、図５（Ｂ）は、前記スキャンライン７６の水平移動速度が遅い場合を示し、該スキャンライン７６の長さが長くなっている。
【００７１】
前記操作部５５より前記測定エリア７４の測距の実行を指令すると、前記高低回動ミラー３７の反射面が前記発光素子３１に対峙する様に前記高低回動ミラー３７の姿勢が設定されると共に、前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５１が駆動され、前記測定装置本体部８が水平方向に回転され、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回転される。
【００７２】
前記発光素子３１から測距光４０が前記投光光軸３４上にパルス発光され、前記高低回動ミラー３７で偏向され、測定対象物７１へと投射される。前記測距光４０がパルス発光された状態で、前記水平回動モータ２０と前記高低回動モータ５１が同期駆動され、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回転され、前記測定装置本体部８が水平方向に回転されることで、前記パルス発光された測距光４０（以下パルス測距光４０）により前記測定エリア７４が走査（レーザスキャン）される。
【００７３】
この時、前記パルス測距光４０は、前記高低回動ミラー３７により高低方向にスキャンされ、前記パルス測距光４０のスキャンによりスキャンライン７６が形成される。又、該スキャンライン７６は、前記測定装置本体部８の回転により水平方向に移動する。前記スキャンライン７６の周囲には前記検知エリア７５が形成される。該検知エリア７５により前記測定エリア７４内に動体が進入し、進入した動体を前記パルス測距光４０によりスキャンし、動体を測定するのを防止する様になっている。尚、前記検知エリア７５の広さは、所定の速度で近づく動体に対し、どの方向からの接近であっても前記スキャンライン７６に達する迄の猶予時間Ｔが得られる様、該スキャンライン７６の移動速度に合わせて拡大、縮小される。
【００７４】
又、前記測定対象物７１で反射された反射測距光は、前記高低回動ミラー３７により前記受光光軸４１上に偏向され、前記集光レンズ３８にて集光されて前記測距受光部３９に受光される。前記測距部４に於いて、反射測距光に基づき各パルス毎に距離測定がなされる。
【００７５】
各パルス毎に測距された距離データが取得されると共に、パルス発光された時の前記水平角検出器２６の検出水平角、前記高低角検出器４９の検出高低角も同時に取得され、各距離データは高低角データ、水平角データと対応付けられて前記記憶部６２に格納される。尚、各画素に関する水平角と距離データに関する水平角とは等しく対応し、各画素に関する高低角と距離データに関する高低角との関係は、画素高低角から前記測距光４０と前記撮像光軸５０とが一致する様回転させた前記高低回動ミラー３７の回転角を引いたものが距離データの高低角と等しくなる。
【００７６】
ここで、前記測定エリア７４の広さにもよるが、取得する距離データの数は、数百万〜数千万に及ぶ。取得された距離データと高低角データ、水平角データとを対応付けることで、各測定点についての３次元点データが得られ、更に前記測定エリア７４に含まれる多数の点データ、即ち３次元データ群（点群データ）が得られる。
【００７７】
又、前記測距部４と前記第１撮像部５とは前記測定装置本体部８に一体に設けられ、前記投光光軸３４と前記撮像光軸５０とが一致しており、更に前記回転機構部３により一体に水平回転されるので、点群データと画像データ間で回転による位置ずれは生じない。前記第１画像データ７２の各画素毎の水平角データ、高低角データは、前記点群データの各点の距離データに対応付けられた高低角データ、水平角データと１対１に対応するので、前記距離データと前記第１画像データ７２とは高低角データ、水平角データに基づき、直ちに対応付けが可能である。前記第１画像データ７２上の高低角データ、水平角データに対応する画素の信号を点群データに転写することで、点群データによる色づけされた３次元画像を得ることができる。
【００７８】
更に、上記した前記測定エリア７４の測距を開始する前から測距と並行して、該測定エリア７４内の動体の検知及び回避が行われる。図６、図７（Ａ）〜（Ｃ）に於いて、前記レーザスキャナ１を用いた動体の検知及び回避について説明する。尚、前記広角カメラ４５は前記測定装置本体部８と一体に回転する為、前記スキャンライン７６及び前記検知エリア７５は、常に前記第２撮像部６により撮像される第２画像データ７７の中心部に位置するが、前記スキャンライン７６の移動を明確にする為、図７（Ｂ）では便宜上前記スキャンライン７６及び前記検知エリア７５を水平方向にずらして示している。
【００７９】
前記第２撮像部６により、前記測定エリア７４内の前記スキャンライン７６、該スキャンライン７６の周囲に形成された前記検知エリア７５及びその周囲を含むエリアがデジタル動画にて撮像され、該動画内所定コマ間隔、或は所定時間間隔にデジタル画像データが第２画像データ７７として取得され、前記記憶部６２に格納される。前記第２画像データ７７も前記第１画像データ７２と同様、画素それぞれの信号は、前記広角カメラ４５の画像受光部４５ａ上での位置（座標位置）を特定する信号を有しており、全ての画素は前記第２画像データ７７の撮像範囲上での位置を特定できる。尚、該第２画像データ７７の水平方向の幅は、前記測定エリア７４の水平方向の幅よりも狭くてもよい。
【００８０】
前記レーザスキャナ１では、前記第２撮像部６により図７（Ｂ）に示される新規に第２画像データ７７ｎ（ｎは自然数）が取得される度に、該第２画像データ７７ｎと図７（Ａ）に示される前回取得された第２画像データ７７ｎ−１とを、図７（Ｃ）に示される様に比較し、各画素に於ける色情報、輝度情報の偏差を算出することで動体７８が検知される様になっている。
【００８１】
該動体７８が検知されると、次に前記第２画像データ７７ｎ及び前記第２画像データ７７ｎ−１をエッジ処理することで、前記第２画像データ７７ｎに於ける動体７８ｎの先端座標（Ｘｎ、Ｙｎ）と、前記第２画像データ７７ｎ−１に於ける動体７８ｎ−１の先端座標（Ｘｎ−１、Ｙｎ−１）を求める。前記動体７８ｎと前記動体７８ｎ−１の先端座標の差を取ることで、Ｘ軸及びＹ軸に於ける変位量（ΔＸ、ΔＹ）、即ち前記動体７８の水平方向の移動量及び高低方向の移動量を求め、変位量（ΔＸ、ΔＹ）と前記第２画像データ７７の取得間隔ｔと、前記測定装置本体部８の回転速度、即ち前記スキャンライン７６の水平移動速度ｖとから前記動体７８の移動速度Ｖが算出され、算出された移動速度Ｖを基に次回取得される第２画像データ７７ｎ＋１に於ける動体７８ｎ＋１の先端座標が算出される。
【００８２】
以下では、前記スキャンライン７６が紙面に対して右方向に移動し、前記動体７８も前記スキャンライン７６と同様紙面に対して右方向に移動する場合について説明している。
【００８３】
尚、前記動体７８が高速移動体であり、移動速度が極めて速い場合、前記動体７８から前記スキャンライン７６迄の距離をＬとし、Ｌ＋ｔｖ＜ｔＶとなった際には、次回の第２画像データ７７ｎ＋１が取得された段階で前記動体７８が前記スキャンライン７６上に到達していると判断され、前記第２画像データ７７ｎに於いて前記動体７８が前記検知エリア７５外に存在していた場合であっても、該検知エリア７５による判断を介さずに前記動体７８の回避処理が行われる。
【００８４】
次に、図８〜図１０に於いて、該動体７８の回避処理について説明する。動体回避処理として、本実施例では動体７８の速度、検知位置に応じて３パターンの動体回避処理が設定されており、前記操作部５５より予め速度の閾値Ｋが設定されている。尚、閾値Ｋは前記スキャンライン７６の水平移動速度ｖ、前記第２画像データ７７の取得間隔ｔ等に応じて適宜設定されるか、或は水平移動速度ｖ、取得間隔ｔ、前記動体７８から前記スキャンライン７６迄の距離Ｌ等に応じて、例えばＫ＝（Ｌ＋ｔｖ）／ｔとなる様適宜演算されるものとする。
【００８５】
前記動体７８が高速移動体ではなく、前記検知エリア７５内で検知され、移動速度Ｖが閾値Ｋを上回っている場合を説明する。
【００８６】
図８（Ａ）に示される様に、前記第２画像データ７７ｎ−１で検知された前記動体７８ｎ−１が自動車等であり、移動速度が速く、短時間で前記検知エリア７５を通過すると判断された場合には、図８（Ｂ）に示される様に、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定を一時的に停止する。その後、第２画像データ７７ｎと第２画像データ７７ｎ＋１との比較により、前記動体７８が前記検知エリア７５を通過したと判断されると、図８（Ｃ）に示される様に、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定が再開される。
【００８７】
尚、前述した前記動体７８が高速移動体であり、前記第２画像データ７７ｎの段階で前記動体７８が前記検知エリア７５内に存在していないが、前記第２画像データ７７ｎ＋１を取得した段階で、前記動体７８が前記スキャンライン７６上に到達していると判断された場合も、前記測定エリア７４の測定を一時的に停止することで処理される。
【００８８】
前記動体７８が高速移動体ではなく、前記検知エリア７５内で検知され、移動速度Ｖが閾値Ｋを下回っている場合を説明する。
【００８９】
図９（Ａ）に示される様に、前記動体７８が歩行者等であり、移動速度が遅く、前記検知エリア７５の通過に時間がかかると判断された場合には、その段階での水平角データ、高低角データを記憶し、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定を中断する。該測定エリア７４の測定を中断した後は、別の場所、例えば図９（Ｂ）に示される様に、前記測定エリア７４の終端から始端に向って測定を再開する等測定の順番を変更する。
【００９０】
該測定エリア７４の終端から始端に向って測定を進め、再度前記検知エリア７５内で前記動体７８を検知した場合、或は該動体７８を検知した際に測定する様予め設定されたエリアの測定が完了した場合には、順番を変更した測定を終了し、測定を中断した際に記憶した水平角データ、高低角データに基づき先程停止した箇所より終端に向って該測定エリア７４の測定を再開する。
【００９１】
尚、前記動体７８の速度が極めて遅い、或は途中で停止した場合等、前記測定エリア７４の別の箇所からの測定を完了した後も、中断した箇所に前記動体７８が存在し、前記測定エリア７４の測定を再開できない場合には、該測定エリア７４の測定を一時的に停止する。更に、一定時間経過後も該測定エリア７４の測定を再開できなければ、図９（Ｃ）に示される様に、該測定エリア７４の測距を停止し、前記動体７８がなくなった後に再度前記測定エリア７４の測距を行う様促す告知を前記表示部５６に表示する。
【００９２】
図１０（Ａ）は、前記測定エリア７４の通常測定状態を示しており、前記第１画像データ７２のエリアが前記測定エリア７４より広い場合を示している。図１０（Ｂ）に示される様に、前記測定対象物７１の背後より突然前記動体７８が出現する等、前記検知エリア７５の内外で前記動体７８を検知できず、前記スキャンライン７６上に前記動体７８が出現する場合がある。図１０（Ｃ）は取得された該動体７８の距離データを示しており、前記測距光４０により前記動体７８をスキャンしてしまった場合には、前記測定エリア７４の測定を停止した上で、図１０（Ｄ）に示される前記動体７８の測定済みエリア７９の距離データを破棄する。該測定済みエリア７９の距離データを破棄した後は、該動体７８が前記検知エリア７５内に存在しなくなった段階で、前記測定済みエリア７９より再度前記測定エリア７４の測定を開始する、或は距離データを破棄した段階で別の箇所より前記測定エリア７４の測定を開始する等所定の処理が行われる。
【００９３】
該測定エリア７４の測距と並行して、上述した動体７８の検知及び回避処理を行うことで、前記測距光４０により前記測定エリア７４の測定が完了した際には、第１画像データ７２、及び測距光４０により前記動体７８をスキャンすることにより生じる画像データと距離データとの差異、即ちノイズデータを除いた３次元データ群（点群データ）の取得が完了する。
【００９４】
図１１により、前記測定エリア７４の距離データの取得と、距離データ取得処理と並行して行われる前記動体７８の検知及び回避処理について説明する。
【００９５】
先ず、処理の前段階として、前記第１撮像部５により分割画像データを複数取得し、分割画像データを合成して前記第１画像データ７２を作製し、前記操作部５５より前記測定エリア７４が設定され、該測定エリア７４の設定後に前記操作部５５より測距実行の指令が入力されることで、前記測距光４０による前記測定エリア７４の測定が開始される。
【００９６】
尚、該測定エリア７４を作業者が前記照星照門５３を介して前記操作部５５より設定し、設定された前記測定エリア７４を所要分割し、前記第１撮像部５により分割画像データを複数取得し、分割画像データを合成して前記第１画像データ７２を作製してもよい。この場合、前記測定エリア７４と前記第１画像データ７２のエリアの広さが略等しくなる。
【００９７】
ＳＴＥＰ：０１ 測距実行の指令が入力されると、先ず前記第２撮像部６により前記測定エリア７４の動画撮像が開始され、所定コマ間隔、或は所定時間間隔で前記第２画像データ７７の取得が開始される。
【００９８】
ＳＴＥＰ：０２ 該第２画像データ７７の取得開始後、前記測定エリア７４に対して前記測距部４による測距が開始される。
【００９９】
ＳＴＥＰ：０３ 測距が開始されると、前記第２画像データ処理部６８により、前記第２撮像部６により取得された前記第２画像データ７７ｎ（ｎは自然数）と、１回前に取得された前記第２画像データ７７ｎ−１とが、各画素毎の色情報、輝度情報に基づき比較される。
【０１００】
ＳＴＥＰ：０４ 前記第２画像データ７７ｎと前記第２画像データ７７ｎ−１との比較の結果、色情報、輝度情報間で差分が存在したかどうかで前記動体７８が存在するかが判断される。
【０１０１】
ＳＴＥＰ：０５ ＳＴＥＰ：０４にて該動体７８が存在すると判断された場合には、次に該動体７８の位置を検知し、該動体７８の位置が前記スキャンライン７６上であるかどうかが判断される。
【０１０２】
ＳＴＥＰ：０６ ＳＴＥＰ：０５にて前記動体７８が前記スキャンライン７６上に存在しないと判断されると、次にエッジ検出された前記第２画像データ７７ｎと、前記第２画像データ７７ｎ−１に於ける前記動体７８の先端座標の変位が求められ、該変位と前記第２画像データ７７の取得間隔ｔ、前記スキャンライン７６の水平移動速度ｖとから移動速度Ｖが算出される。
【０１０３】
ＳＴＥＰ：０７ 前記動体７８の移動速度Ｖが算出されると、次に前記動体７８の移動速度Ｖが極めて速い、即ち該動体７８が高速移動体であるかどうかが判断される。
【０１０４】
ＳＴＥＰ：０８ ＳＴＥＰ：０７にて前記動体７８が高速移動体ではないと判断されると、次に該動体７８の検知された位置が前記検知エリア７５内であるかが判断される。
【０１０５】
ＳＴＥＰ：０９ ＳＴＥＰ：０８にて前記動体７８が前記検知エリア７５内に存在しないと判断されると、或はＳＴＥＰ：０４にて前記動体７８が存在しないと判断されると、該動体７８の回避処理が行われることなく、通常の前記測定エリア７４の測定が行われる。
【０１０６】
ＳＴＥＰ：１０ ＳＴＥＰ：０５にて前記動体７８の位置が前記スキャンライン７６上であると判断された場合には、前記動体７８をスキャンしたエリアの一部である前記測定済みエリア７９の距離データを破棄し、破棄後は距離データを破棄した該測定済みエリア７９から測定を再開する様測定箇所を変更する。
【０１０７】
ＳＴＥＰ：１１ ＳＴＥＰ：０７にて前記動体７８が高速移動体であると判断された場合には、前記検知エリア７５に基づく動体回避処理が行われず、次回取得される前記第２画像データ７７ｎ＋１に於ける前記動体７８の先端座標が算出される。
【０１０８】
ＳＴＥＰ：１２ 前記第２画像データ７７ｎ＋１に於ける前記動体７８の先端座標の算出後、或はＳＴＥＰ：０８にて該動体７８が前記検知エリア７５内に存在していると判断されると、次に前記動体７８の移動速度Ｖが、予め設定、或は前記第２画像データ７７ｎ取得後に算出された速度の閾値Ｋよりも大きいかどうかが判断される。
【０１０９】
ＳＴＥＰ：１３ ＳＴＥＰ：１２にて前記動体７８の移動速度Ｖが閾値Ｋよりも大きいと判断されると、該動体７８が前記検知エリア７５通過後に前記測定エリア７４内の測定を再開する様、距離データの取得を一時停止する。
【０１１０】
ＳＴＥＰ：１４ ＳＴＥＰ：１２にて前記動体７８の移動速度Ｖが閾値Ｋよりも小さいと判断されると、該動体７８が検知されなかった箇所、例えば前記測定エリア７４の終端より始端に向って距離データの取得を行う様測定箇所を変更する。
【０１１１】
ＳＴＥＰ：１５ ＳＴＥＰ：０９、ＳＴＥＰ：１０、ＳＴＥＰ：１３、ＳＴＥＰ：１４にて所定の処理が行われ、前記第２画像データ７７の取得間隔ｔの経過後、前記第２画像データ７７ｎ＋１が取得される。
【０１１２】
ＳＴＥＰ：１６ 該第２画像データ７７ｎ＋１の取得後、前記測定エリア７４内の距離データの取得が全て完了したかどうかが判断され、距離データの取得が完了していなければ、再度ＳＴＥＰ：０３〜ＳＴＥＰ：１５の処理が繰返され、前記測定エリア７４内の距離データの取得が全て完了したと判断されることで距離データの取得処理を終了する。
【０１１３】
上述の様に、本実施例では、前記測定装置本体部８に設けられ、該測定装置本体部８と一体に回転する前記広角カメラ４５を設けたので、前記測定エリア７４に対する距離データの取得と、該測定エリア７４内の画像データの取得を同時に行うことができ、画像、色データをリアルタイムで取得することができる。
【０１１４】
又、前記測定エリア７４の距離データの取得と並行して、前記動体７８の検知を行い、該動体７８を検知した際には、前記測距光４０による前記動体７８のスキャンを回避し、又該動体７８をスキャンした場合には該動体７８をスキャンした距離データを破棄する様構成したので、前記測距部４により取得される点群データ内に、前記動体７８をスキャンしたことにより生じるノイズデータが混入するのを防止することができる。
【０１１５】
又、前記スキャンライン７６の周囲に前記検知エリア７５を設定し、前記動体７８が前記検知エリア７５内で検知されると、前記動体７８の速度、位置に応じて測定の一時停止、測定箇所の変更、前記動体７８の測定済み距離データの破棄の３パターンの処理の何れか１つを自動的に行う様にしたので、作業者が前記測定エリア７４と前記動体７８の位置とを監視し、点群データ内にノイズデータが混入しない様測定の一時停止と再開を手動で行う必要がなく、点群データを取得する際の作業者の負担を軽減することができる。
【０１１６】
尚、本実施例では、前記広角カメラ４５を前記測定装置本体部８に設け、該測定装置本体部８と一体となって回転する様にしているが、前記測定エリア７４が前記第２撮像部６により撮像される前記第２画像データ７７よりも充分に小さい場合には、前記広角カメラ４５を前記回転機構部３等に固定的に設けてもよい。
【０１１７】
又、本実施例では、作業者が前記照星照門５３により視準して前記レーザスキャナ１を測定方向に向け、前記測定エリア７４の設定を行っていたが、前記第２撮像部６により広範囲の画像データを取得し、該画像データを基に操作部５５より前記測定エリア７４の設定を行ってもよい。
【０１１８】
又、本実施例では、前記第１撮像部５にて撮像された分割画像データを合成した前記第１画像データ７２を基に点群データの色づけを行っているが、点群データの各点の距離データと、前記第２画像データ７７の各画素とを対応付けることで、該第２画像データ７７を基に点群データの色づけを行うことができる。この場合、前記第１撮像部５を省略してもよい。
【０１１９】
又、本実施例では、新規に前記第２画像データ７７ｎを取得する毎に、該第２画像データ７７ｎと前回取得された前記第２画像データ７７ｎ−１とを比較することで前記動体７８の検知を行っているが、距離データ取得処理の前に、前記動体７８が存在しない状態で前記第１画像データ７２を取得して参照画像データとし、該参照画像データと新規に取得された前記第２画像データ７７ｎとを比較することで前記動体７８の検知を行ってもよい。
【０１２０】
更に、前記第１画像データ７２撮像時に、前記分割エリア７３ａ〜７３ｌをそれぞれ複数回、例えば３回撮像し、図１２に示される様に、図１２（Ａ）〜（Ｃ）から色情報、輝度情報の差分を演算し、演算結果に基づき前記動体７８を削除することで、自動で図１２（Ｄ）に示される様な前記動体７８の存在しない参照画像データ８０を作製することができ、作業者の負担をより軽減することができる。
【０１２１】
次に、図１３、図１４に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図１４は便宜上、図１３に対して回転照射部９のみ側方から見た状態を示している。又、図１３、図１４中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
第２の実施例では、第１の実施例で用いられた回転機構部３を簡略化し、鏡筒２８の一部を回転する様にしたものである。更に、本体部ケーシング２７の周面に広角カメラ４５を全周に亘って所定の間隔で複数設けている。又、第２の実施例に於いても、測距光４０としては赤外光が使用される。尚、前記広角カメラ４５が設けられる間隔は、隣接する該広角カメラ４５，４５′が撮像した画像の両端の所要部分がオーバラップする距離となっている。
【０１２３】
ハーフミラー３６、集光レンズ３８、測距受光部３９等が収納される鏡筒２８の上端部に、該鏡筒２８の一部を形成する上端軸部８１が設けられ、該上端軸部８１に軸受８２を介して回動筒８３が回転自在に設けられる。該回動筒８３にミラーホルダ４６が取付けられ、更に該ミラーホルダ４６に高低回動ミラー３７が回転自在に設けられ、該高低回動ミラー３７を回動させる高低回動駆動ギア５２が設けられ、前記高低回動ミラー３７の高低角を検出する高低角検出器４９が設けられている。
【０１２４】
前記回動筒８３に水平回動ギア２５が設けられ、該水平回動ギア２５を回転させる水平回動モータ２０が前記本体部ケーシング２７の上面に設けられている。又、前記回動筒８３と前記本体部ケーシング２７間に前記回動筒８３の回転角を検出する水平角検出器２６が設けられている。
【０１２５】
第２の実施例では、前記高低回動ミラー３７が高低方向に回動すると共に、該高低回動ミラー３７とパノラマカメラ４４が水平方向に回動し、測距部４、第２撮像部６は前記測定装置本体部８に固定的に設けられている。
【０１２６】
第２の実施例に於いて、撮像光軸と測距光軸とは投光光軸３４に合致しており、前記高低回動ミラー３７の高低方向の回動、水平方向の回動により、所要範囲で測量が可能であり、所要方向の撮像画像を得ることができる。
【０１２７】
尚、第２の実施例では、前記回動筒８３が回転することで、前記測距受光部３９に対して反射測距光の受光状態も回転するが、前記測距受光部３９に対する反射測距光の受光状態の回転は、前記水平角検出器２６によって検出されるので、該水平角検出器２６の検出角によって距離データが修正される。
【０１２８】
上述の様に、第２の実施例では、前記回転機構部３の構成を簡略化したので、レーザスキャナ１の小型化を図ることができる。
【０１２９】
又、第２の実施例では、複数の前記広角カメラ４５を前記本体部ケーシング２７の周面全周に亘って固定的に設けたので、動体を検出する際に前記測定装置本体部８の回転速度を考慮する必要がなく、動体の検知が容易になる。
【符号の説明】
【０１３０】
１ レーザスキャナ
２ 整準部
３ 回転機構部
４ 測距部
５ 第１撮像部
６ 第２撮像部
７ 制御部
８ 測定装置本体部
９ 回転照射部
１８ 整準モータ
２０ 水平回動モータ
２６ 水平角検出器
３１ 発光素子
３４ 投光光軸
３６ ハーフミラー
３７ 高低回動ミラー
３９ 測距受光部
４０ 測距光
４１ 受光光軸
４４ パノラマカメラ
４５ 広角カメラ
４９ 高低角検出器
５０ 撮像光軸
５３ 照星照門
６１ 演算部
６２ 記憶部
７２ 第１画像データ
７４ 測定エリア
７５ 検知エリア
７６ スキャンライン
７７ 第２画像データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光光軸に沿って測距光を射出する投光光学系と、前記測距光を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、該偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、前記偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、前記測距光の反射光に基づき測定を行い前記測定エリアの距離データを求める測距部と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部と、制御部とを具備し、該制御部は画像データと前記距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有することを特徴とするレーザスキャナ。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に検知された動体の測定を制限する様前記測距部を制御する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項３】
前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部に前記測定エリアの測定を一時停止させ、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に動体が存在しないことを確認した後に測定を再開させる請求項２のレーザスキャナ。
【請求項４】
前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記第２の画像処理部により動体が検知されなかった箇所から前記測定エリア内の測定を行う様、前記測距部に測定の順番を変更させる請求項２のレーザスキャナ。
【請求項５】
前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部により測定された動体の距離データを破棄し、破棄した箇所から再度前記測定エリア内の測定を再開させる請求項２のレーザスキャナ。
【請求項６】
前記偏向光学部材を介して撮像を行う第１の撮像部を更に具備し、前記第２の撮像部により撮像された画像を基に、前記第１の撮像部がパノラマ画像を取得する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項７】
前記第２の撮像部は前記偏向光学部材と一体に水平回転する様配設され、該偏向光学部材より照射される測距光の水平回転と連動する請求項１〜請求項６のいずれかのレーザスキャナ。
【請求項８】
前記第２の撮像部は固定部に配設され、前記偏向光学部材より照射される測距光は前記第２の撮像部に対して相対的に回転する請求項１〜請求項６のいずれかのレーザスキャナ。
【請求項９】
前記第２の撮像部は周方向に複数設けられた請求項７又は請求項８のレーザスキャナ。
【請求項１０】
前記投光光学系は測距光の光束を平行に射出する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項１１】
前記投光光学系は、前記測定エリア迄の測定距離に応じて測距光の光束径を最小化する為のズームビームエキスパンダを有する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項１２】
測定エリアを設定する工程と、投光光学系から射出された測距光の反射光に基づき測距部が測定を行い前記測定エリアの距離データを求める工程と、距離データを求める工程と並行して第２の撮像部が前記測定エリアを連続して撮像して画像データを取得し、時間的に隣接する画像データ間の差分の抽出により動体を検知する工程とを具備することを特徴とする動体検知方法。
【請求項１３】
前記測定エリアは、偏向光学部材を介して第１の撮像部により撮像された画像データを基に設定される請求項１２の動体検知方法。
【請求項１４】
前記測定エリアは、照星照門により複数点を視準し、それぞれの視準方向を設定することで設定される請求項１２の動体検知方法。
【請求項１５】
前記測定エリアは、前記第２の撮像部により撮像された画像データを基に設定される請求項１２の動体検知方法。
【請求項１】
投光光軸に沿って測距光を射出する投光光学系と、前記測距光を偏向し測定エリアに照射する偏向光学部材と、該偏向光学部材を高低方向に回転させる高低角駆動部と、前記偏向光学部材を水平方向に回転させる水平角駆動部と、前記測距光の反射光に基づき測定を行い前記測定エリアの距離データを求める測距部と、測定エリアを含む画像データを連続して取得可能な第２の撮像部と、制御部とを具備し、該制御部は画像データと前記距離データとに基づき３次元画像を取得する第１の画像処理部と、時間的に隣接する画像データの比較により動体を検知する第２の画像処理部とを有することを特徴とするレーザスキャナ。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に検知された動体の測定を制限する様前記測距部を制御する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項３】
前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部に前記測定エリアの測定を一時停止させ、前記第２の画像処理部により前記測定エリア内に動体が存在しないことを確認した後に測定を再開させる請求項２のレーザスキャナ。
【請求項４】
前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記第２の画像処理部により動体が検知されなかった箇所から前記測定エリア内の測定を行う様、前記測距部に測定の順番を変更させる請求項２のレーザスキャナ。
【請求項５】
前記制御部は、前記測定エリア内に動体が検知されると、前記測距部により測定された動体の距離データを破棄し、破棄した箇所から再度前記測定エリア内の測定を再開させる請求項２のレーザスキャナ。
【請求項６】
前記偏向光学部材を介して撮像を行う第１の撮像部を更に具備し、前記第２の撮像部により撮像された画像を基に、前記第１の撮像部がパノラマ画像を取得する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項７】
前記第２の撮像部は前記偏向光学部材と一体に水平回転する様配設され、該偏向光学部材より照射される測距光の水平回転と連動する請求項１〜請求項６のいずれかのレーザスキャナ。
【請求項８】
前記第２の撮像部は固定部に配設され、前記偏向光学部材より照射される測距光は前記第２の撮像部に対して相対的に回転する請求項１〜請求項６のいずれかのレーザスキャナ。
【請求項９】
前記第２の撮像部は周方向に複数設けられた請求項７又は請求項８のレーザスキャナ。
【請求項１０】
前記投光光学系は測距光の光束を平行に射出する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項１１】
前記投光光学系は、前記測定エリア迄の測定距離に応じて測距光の光束径を最小化する為のズームビームエキスパンダを有する請求項１のレーザスキャナ。
【請求項１２】
測定エリアを設定する工程と、投光光学系から射出された測距光の反射光に基づき測距部が測定を行い前記測定エリアの距離データを求める工程と、距離データを求める工程と並行して第２の撮像部が前記測定エリアを連続して撮像して画像データを取得し、時間的に隣接する画像データ間の差分の抽出により動体を検知する工程とを具備することを特徴とする動体検知方法。
【請求項１３】
前記測定エリアは、偏向光学部材を介して第１の撮像部により撮像された画像データを基に設定される請求項１２の動体検知方法。
【請求項１４】
前記測定エリアは、照星照門により複数点を視準し、それぞれの視準方向を設定することで設定される請求項１２の動体検知方法。
【請求項１５】
前記測定エリアは、前記第２の撮像部により撮像された画像データを基に設定される請求項１２の動体検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２０７９２９（Ｐ２０１２−２０７９２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１５４４（Ｐ２０１１−７１５４４）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
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