專利名稱：點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置、點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理方法及點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理技術(shù)，特別涉及從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取其特征，自動(dòng)地且在短時(shí)間內(nèi)生成三維形狀的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為從測(cè)定對(duì)象物 的點(diǎn)群數(shù)據(jù)生成三維形狀的方法，存在著連結(jié)鄰接點(diǎn)而形成多邊形的方法。然而，為了對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)的數(shù)萬 數(shù)千萬的點(diǎn)形成多邊形，花費(fèi)巨大的處理時(shí)間，會(huì)不方便使用。因此，公開了僅從點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取三維的特征(邊緣、面)，自動(dòng)地生成三維復(fù)合線的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)廣3)。在專利文獻(xiàn)I所記載的發(fā)明中，掃描激光裝置掃描三維對(duì)象，生成點(diǎn)云?；陉P(guān)于掃描點(diǎn)的深度和法線的變化，將點(diǎn)云分割為邊緣點(diǎn)和非邊緣點(diǎn)的群。使各群對(duì)幾何學(xué)原圖進(jìn)行擬合，擴(kuò)充擬合出的幾何學(xué)原圖，使其相交，由此生成三維形狀。在專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)明中，從點(diǎn)群數(shù)據(jù)形成片段(三角形)，基于鄰接的多邊形彼此的連續(xù)性、法線方向或距離，提取邊緣及面。另外，對(duì)各片段的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的平面性或曲面性使用最小二乘法，置換為平面方程式或曲面方程式，進(jìn)行分群，生成三維形狀。在專利文獻(xiàn)3所記載的發(fā)明中，對(duì)三維點(diǎn)群數(shù)據(jù)設(shè)定二維矩形區(qū)域，求取與該矩形區(qū)域?qū)?yīng)的測(cè)定點(diǎn)的合成法線向量。以合成法線向量與Z軸方向一致的方式，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)矩形區(qū)域內(nèi)的全部計(jì)測(cè)點(diǎn)。對(duì)矩形區(qū)域內(nèi)的各計(jì)測(cè)點(diǎn)求取Z值的標(biāo)準(zhǔn)偏差O，在標(biāo)準(zhǔn)偏差σ超過既定值的情況下，將與矩形區(qū)域的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的計(jì)測(cè)點(diǎn)作為噪聲處理?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特表2000 - 509150號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004 - 272459號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005 - 024370號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
從激光設(shè)備、立體攝像裝置等所獲得的對(duì)象物的三維信息的利用用途之一在于提取對(duì)象物的特征獲得三維CAD數(shù)據(jù)這方面。在此重要的是自動(dòng)地且在短的運(yùn)算時(shí)間內(nèi)獲得期望的數(shù)據(jù)。在這樣的背景下，本發(fā)明的目的在于，提供從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取其特征，自動(dòng)地且在短時(shí)間內(nèi)生成與對(duì)象物的輪廓相關(guān)的數(shù)據(jù)的技術(shù)。權(quán)利要求I記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備非面區(qū)域除去部，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)記部，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去部除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽；輪廓線算出部，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部，基于所述非面區(qū)域除去部、所述面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理，所述輪廓線算出部具備局部區(qū)域取得部，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及局部空間取得部，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得，基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。在點(diǎn)群數(shù)據(jù)中連結(jié)有二維圖像和三維坐標(biāo)。即，在點(diǎn)群數(shù)據(jù)中測(cè)定對(duì)象物的二維圖像的數(shù)據(jù)、與該二維圖像進(jìn)行對(duì)應(yīng)的多個(gè)測(cè)定點(diǎn)、以及該多個(gè)測(cè)定點(diǎn)的三維空間中的位置(三維坐標(biāo))相關(guān)聯(lián)。利用點(diǎn)群數(shù)據(jù)，能夠通過點(diǎn)的集合而再現(xiàn)測(cè)定對(duì)象物的外形。另外，由于判定各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所以能夠把握各點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)畫面所顯示的對(duì)象物的圖像，或切換為從不同視點(diǎn)看到的圖像的處理。 在權(quán)利要求I中，標(biāo)簽是指確定面(或者與其他面進(jìn)行區(qū)分)的標(biāo)識(shí)符。面是指適于作為運(yùn)算對(duì)象而選擇的面，包含平面、曲率大的曲面、曲率大而隨著其位置的變化小的曲面。在本發(fā)明中，根據(jù)利用運(yùn)算在數(shù)學(xué)上把握(數(shù)據(jù)化)時(shí)的運(yùn)算量是否為許容的量，對(duì)面與非面進(jìn)行區(qū)分。非面包含角、邊緣部分、其他曲率小的部分、隨著曲率的部位的變化劇烈的部分。在通過運(yùn)算在數(shù)學(xué)上把握(數(shù)據(jù)化)這些部分時(shí)，需要大量的運(yùn)算，導(dǎo)致對(duì)運(yùn)算裝置的高負(fù)擔(dān)、運(yùn)算時(shí)間的增大。由于本發(fā)明的課題之一是運(yùn)算時(shí)間的縮短，所以將這樣的導(dǎo)致對(duì)運(yùn)算裝置的高負(fù)擔(dān)、運(yùn)算時(shí)間的增大的面作為非面而除去，盡量不作為運(yùn)算的對(duì)象。在權(quán)利要求I中，關(guān)于第I面和第2面，處于中間夾著非面區(qū)域的位置關(guān)系的面成為對(duì)象。一般而言，在除去非面區(qū)域的情況下，處于中間夾著該非面區(qū)域的位置的兩個(gè)面成為鄰接的第I面和第2面。所謂輪廓線是為可視地把握測(cè)定對(duì)象物的外觀所需要的、構(gòu)成該測(cè)定對(duì)象物的外形的線(outline)。具體而言，彎曲部分、曲率急劇變小的部分為輪廓線。輪廓線不限于僅以外側(cè)的輪廓的部分為對(duì)象，也以具有凸?fàn)畹孛俺龅牟糠值奶卣鞯倪吘壍牟糠帧⒕哂邪紶畹匕歼M(jìn)的部分(例如，槽構(gòu)造的部分)的特征的邊緣的部分為對(duì)象。通過輪廓線獲得所謂線圖，能夠進(jìn)行易于把握對(duì)象物的外觀的圖像顯示。實(shí)際的輪廓線存在于面和面的交界、邊緣的部分，但在本發(fā)明中，由于這些部分作為非面區(qū)域而從點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去，如下述說明那樣地通過運(yùn)算輪廓線進(jìn)行預(yù)計(jì)。在權(quán)利要求I記載的發(fā)明中，將相對(duì)于對(duì)象物的角、邊緣的部分的區(qū)域作為非面區(qū)域除去，通過容易作為數(shù)據(jù)概括處理的面的集合進(jìn)行對(duì)象物的電子地把握。依據(jù)該原理，將對(duì)象物的外觀作為多個(gè)面的集合進(jìn)行把握。因此，能節(jié)約處理的數(shù)據(jù)量，能節(jié)約獲得對(duì)象物的3維數(shù)據(jù)所需要的運(yùn)算量。而且，縮短點(diǎn)群數(shù)據(jù)的處理時(shí)間，縮短測(cè)定對(duì)象物的三維圖像的顯示、縮短基于其的各種運(yùn)算的處理時(shí)間。此外，由于需要作為三維CAD數(shù)據(jù)可視地把握對(duì)象物的形狀，所以需要對(duì)象物的3維輪廓線信息(線圖數(shù)據(jù))。然而，對(duì)象物的輪廓信息存在于面與面之間，所以包含于上述的非面區(qū)域。因此，在權(quán)利要求I所記載的發(fā)明中，首先作為用少的運(yùn)算量完成的面的集合把握對(duì)象物，接著作為在鄰接的面與面之間具有輪廓線推定輪廓線。對(duì)象物的輪廓線的部分有時(shí)包含邊緣等曲率劇烈變化的部分，所以從獲得的點(diǎn)群數(shù)據(jù)進(jìn)行直接運(yùn)算，獲得輪廓線的數(shù)據(jù)導(dǎo)致運(yùn)算量的增大，所以不是高效的。在權(quán)利要求I所記載的發(fā)明中，首先作為非面區(qū)域除去輪廓線附近的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，基于易于計(jì)算的面的點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取面。然后取得基于與所獲得的面連續(xù)、剛才除去的非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，取得與該局部區(qū)域擬合的局部面(一維局部空間)或局部線(二維局部空間)。在此，局部面是與5點(diǎn)X5點(diǎn)那樣的局部性區(qū)域(局部區(qū)域)擬合的局部性面。關(guān)于局部面，選擇平面(局部平面)時(shí)運(yùn)算更簡(jiǎn)單，但曲面(局部曲面)也無妨。另外，局部線是與局部區(qū)域擬合的曲線線段。關(guān)于局部線，也是利用直線(局部直線)時(shí)運(yùn)算更簡(jiǎn)單，但曲線(局部曲線)也無妨。在考慮上述局部面的情況下，該局部面成為比第I面更與非面區(qū)域的形狀擬合的局部性面。該局部面是反映第I面與第2面之間的非面區(qū)域的狀態(tài)不完全的面，所以第I 面及第2面的面方向(法線方向)不同。如上所述，該局部面是反映第I面與第2面之間的非面區(qū)域的狀態(tài)的面，所以通過基于該局部面算出輪廓線，能夠獲得近似高精度的輪廓線。另外，依據(jù)該手法，用局部面來近似非面區(qū)域，所以能夠抑制運(yùn)算量。在利用局部線的情況下這方面也同樣如此。在權(quán)利要求I所記載的發(fā)明中，局部區(qū)域可以與第I面鄰接，也可以位于從第I面離開的位置。在該情況下，在局部區(qū)域位于從第I面離開的位置的情況下，該局部區(qū)域與第I面之間通過一個(gè)或多個(gè)局部區(qū)域進(jìn)行連接。在此，如果第I面和在那里鄰接的局部區(qū)域中共有點(diǎn)(例如共有邊緣的部分)，接著在該局部區(qū)域和其相鄰的局部區(qū)域中共有點(diǎn)這一關(guān)系，則能確保區(qū)域的連續(xù)性。在權(quán)利要求I所記載的發(fā)明中，基于成為判定是否適合作為面處理指標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行面和非面的區(qū)分。作為該參數(shù)，能舉出(I)局部曲率，(2)局部平面的擬合精度，(3)共平面性。局部曲率是示出著眼點(diǎn)與其周圍的點(diǎn)的法線向量的偏差的參數(shù)。例如，在著眼點(diǎn)與其周圍的點(diǎn)位于同一平面上的情況下，各點(diǎn)的法線向量沒有偏差，所以局部曲率為最小。所謂局部平面，是用平面近似的局部區(qū)域。所謂局部平面的擬合精度，是算出的局部平面與成為該局部平面的基礎(chǔ)的局部區(qū)域一致的精度。局部區(qū)域是例如一邊為3、像素左右的正方區(qū)域(矩形區(qū)域)。而且，將用容易處理該局部區(qū)域的局部性平面(局部平面)近似的作為局部平面，求取各點(diǎn)處的局部平面和該局部區(qū)域的距離的平均值。利用該值判定對(duì)局部平面的局部區(qū)域的擬合精度。例如，如果局部區(qū)域?yàn)槠矫妫瑒t局部區(qū)域和局部平面一致，局部平面的擬合精度成為最高(好)狀態(tài)。共平面性是示出鄰接或接近的兩個(gè)面的方向的差異的參數(shù)。例如，在鄰接的平面以90度相交的情況下，該鄰接的平面的法線向量正交。而且兩個(gè)平面所成的角度越小，兩個(gè)平面的法線向量所成的角度就越小。利用該性質(zhì)，判定鄰接的兩個(gè)面位于同一面，而且如果沒有位于同一面，判定其差異為何種程度。該程度是共平面性。具體而言，如果與成為對(duì)象的兩個(gè)局部區(qū)域的各個(gè)擬合的兩個(gè)局部平面的法線向量和連接其中心點(diǎn)間的向量的內(nèi)積為0，則判定兩局部平面存在于同一平面上。另外，判定為上述內(nèi)積越大，兩個(gè)局部平面不在同一面上的程度就越顯著。對(duì)于判定上述的(I)局部曲率，(2)局部平面的擬合精度，(3)共平面性的各參數(shù)，設(shè)定閾值，通過該閾值進(jìn)行面和非面的區(qū)分的判定。一般而言，通過(I)的局部曲率判定通過面的朝向變化而產(chǎn)生的尖銳的三維邊緣、通過曲率大的曲面產(chǎn)生的光滑的三維邊緣那樣的非面區(qū)域。由于通過遮擋(深處的物體被跟前的物體遮住而看不見的狀態(tài))產(chǎn)生的三維邊緣那樣的非面區(qū)域的點(diǎn)的位置急劇變化，所以主要利用(2)的局部平面的擬合精度進(jìn)行判定。通過變化面的朝向而產(chǎn)生的尖銳的三維邊緣那樣的非面區(qū)域，主要利用(3)的共平面性進(jìn)行判定。區(qū)分面與非面的判定能使用上述3種判定基準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)。例如，對(duì)于分別執(zhí)行上述3種判定，用其中的一個(gè)以上做出判定為非面的情況，能舉出將對(duì)象區(qū)域判定為非面區(qū)域的情況。此外，在首先求取標(biāo)記為上述的面的部分，隨后將局部區(qū)域設(shè)定為非面區(qū)域而算出輪廓線的方法中，有時(shí)沒有需要點(diǎn)群數(shù)據(jù)的精度的水平，因此不進(jìn)行高精度的輪廓線的算出(即誤差較多)，從而在顯示器上顯示時(shí)不能顯示對(duì)象物的正確的輪廓圖像(例如，輪廓的一部分不清晰等)。作為用需要該點(diǎn)群數(shù)據(jù)的精度的水平?jīng)]有獲得的原因，能舉出點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得時(shí)的通過車輛、通行人的影響，天氣、照明的影響，點(diǎn)群數(shù)據(jù)的密度較粗的情況等。
為了應(yīng)對(duì)該問題，在本發(fā)明中，基于非面區(qū)域除去部、面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求再次點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得的處理。由此，能進(jìn)行再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得、基于新的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再次的運(yùn)算。而且通過進(jìn)行再次的運(yùn)算，能降低或者排除上述那樣的使精度下降的因素。另外，在再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得中，通過比上次提高點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得密度(即，用于獲得測(cè)定對(duì)象物中的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的測(cè)定點(diǎn)的密度)，能降低或者排除上述那樣的使精度下降的因素。關(guān)于權(quán)利要求2所記載的發(fā)明，其特征在于，在權(quán)利要求I所記載的發(fā)明中，所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部進(jìn)行請(qǐng)求所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得的處理。運(yùn)算精度成為問題的是輪廓線的算出精度，其是與非面區(qū)域相關(guān)的運(yùn)算。即，在權(quán)利要求I的發(fā)明中，基于非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得局部區(qū)域，取得與該局部區(qū)域擬合的曲線面或局部線，基于該局部面或局部線算出輪廓線。即，部分地進(jìn)行基于非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的運(yùn)算。因此，在輪廓線的算出精度存在著問題的情況下，質(zhì)疑非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)存在著誤差(或者沒有需要的精度)。依據(jù)權(quán)利要求2所記載的發(fā)明，請(qǐng)求非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得，所以能夠提高輪廓線的算出精度。另外，通過不再請(qǐng)求標(biāo)記的面的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑴c點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得相關(guān)的處理效率化。關(guān)于權(quán)利要求3所記載的發(fā)明，其特征在于，在權(quán)利要求I或2所記載的發(fā)明中，具備對(duì)所述同一標(biāo)簽的賦予及所述輪廓線的算出的精度進(jìn)行判定的精度判定部，所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部基于所述精度判定部的判定而進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理。依據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)明，自動(dòng)判定同一標(biāo)簽的賦予、輪廓線的算出精度，基于其指示點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得。因此，即使不進(jìn)行手冊(cè)操作也能夠提高基于點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得及隨后的運(yùn)算的輪廓線的算出精度。關(guān)于權(quán)利要求4所記載的發(fā)明，其特征在于，在權(quán)利要求f 3的任一項(xiàng)所記載的發(fā)明中，具備接受部，接受請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的區(qū)域的指定。依據(jù)權(quán)利要求4所記載的發(fā)明，能夠提高用戶所希望的區(qū)域的輪廓線算出精度。依據(jù)附圖的目的、所請(qǐng)求的內(nèi)容，有時(shí)存在著需要精度的區(qū)域和不需要精度的區(qū)域。在該情況下，一律要求精度，處理時(shí)間消耗在不需要的運(yùn)算。依據(jù)權(quán)利要求4所記載的發(fā)明，通過用戶的操作選擇點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得區(qū)域，基于指示點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得，所以能夠兼顧所要求的精度和處理時(shí)間的縮短。
關(guān)于權(quán)利要求5所記載的發(fā)明，其特征在于，在權(quán)利要求廣4的任一項(xiàng)所記載的發(fā)明中，請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理是與之前的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得相比、請(qǐng)求點(diǎn)的密度高的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理。依據(jù)權(quán)利要求5所記載的發(fā)明，與以前取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的情況比較，將再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得所請(qǐng)求的測(cè)定對(duì)象物的區(qū)域(被測(cè)定區(qū)域)中的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得密度設(shè)定得高。即，與以前取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的情況比較，將每單位面積中的測(cè)定點(diǎn)的數(shù)量設(shè)定得高。通過這樣，進(jìn)行更詳細(xì)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得，能夠提高建模的精度。關(guān)于權(quán)利要求6所記載的發(fā)明，其特征在于，在權(quán)利要求I飛的任一項(xiàng)所記載的發(fā)明中，所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)包含與來自對(duì)象物的反射光的強(qiáng)度相關(guān)的信息，還具備基于與所述反射光的強(qiáng)度相關(guān)的信息來算出構(gòu)成賦予所述同一標(biāo)簽的面內(nèi)的花紋的二維邊緣的二維邊緣算出部，所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部基于所述二維邊緣算出部的算出結(jié)果進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理。 所謂的二維邊緣是顯示為標(biāo)記的面中的線的部分。例如，花紋、濃淡的變化、花磚的接縫等的線狀花紋、在寬度狹的長(zhǎng)度方向上延伸的凸部、部件和部件的接頭、分界線等。這些嚴(yán)格而言不是構(gòu)成測(cè)定對(duì)象物的輪廓的輪廓線(outline)，但與輪廓線同樣地是在把握對(duì)象物的外觀的情況下起作用的線的顯示。例如，在把握建筑物的外觀的情況下，凹凸少的窗框、外壁部件的區(qū)域是二維邊緣。依據(jù)權(quán)利要求6所記載的發(fā)明，算出二維邊緣，進(jìn)一步將其作為再運(yùn)算的對(duì)象，由此能夠獲得更真實(shí)的測(cè)定對(duì)象物的外觀的線圖數(shù)據(jù)。權(quán)利要求7所記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備旋轉(zhuǎn)照射部，對(duì)于測(cè)定對(duì)象物旋轉(zhuǎn)照射測(cè)距光；測(cè)距部，基于所述測(cè)距光的飛行時(shí)間對(duì)從自身的位置到測(cè)定對(duì)象物上的測(cè)定點(diǎn)的距離進(jìn)行測(cè)距；照射方向檢測(cè)部，檢測(cè)所述測(cè)距光的照射方向；三維坐標(biāo)算出部，基于所述距離及所述照射方向而算出所述測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)；點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得部，基于所述三維坐標(biāo)算出部算出的結(jié)果取得所述測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)；非面區(qū)域除去部，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)記部，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去部除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽；輪廓線算出部，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部，基于所述非面區(qū)域除去部、所述面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理，所述輪廓線算出部具備局部區(qū)域取得部，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及局部空間取得部，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得，基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。權(quán)利要求8所記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備攝影部，在從不同方向重復(fù)的攝影區(qū)域中對(duì)測(cè)定對(duì)象物進(jìn)行攝影；特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)部，對(duì)通過所述攝影部獲得的重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，攝影位置姿態(tài)測(cè)定部，測(cè)定所述攝影部的位置及姿態(tài)；三維坐標(biāo)算出部，基于所述攝影部的位置及姿態(tài)和所述重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)的位置而算出特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得部，基于所述三維坐標(biāo)算出部算出的結(jié)果取得所述測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)；非面區(qū)域除去部，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)記部，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去部除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽；輪廓線算出部，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部，基于所述非面區(qū)域除去部、所述面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理，所述輪廓線算出部具備局部區(qū)域取得部，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及局部空間取得部，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得，基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。權(quán)利要求9所記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，具備點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得單元，光學(xué)地獲得測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)；非面區(qū)域除去單元，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)記單元，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去單元除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽；輪廓線算出單元，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理單元，基于所述非面區(qū)域除去單元、所述面標(biāo)記單元及所述輪廓線算出 單元的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理，所述輪廓線算出單元具備局部區(qū)域取得單元，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及局部空間取得單元，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得，基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。權(quán)利要求10所記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，具備非面區(qū)域除去步驟，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)記步驟，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去步驟除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽；輪廓線算出步驟，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理步驟，基于所述非面區(qū)域除去步驟、所述面標(biāo)記步驟及所述輪廓線算出步驟的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理，所述輪廓線算出步驟具備局部區(qū)域取得步驟，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及局部空間取得步驟，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得，基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。權(quán)利要求11所記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理程序，所述程序由計(jì)算機(jī)讀取并執(zhí)行，其特征在于，使計(jì)算機(jī)具備非面區(qū)域除去功能，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)記功能，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去功能除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽；輪廓線算出功能，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理功能，基于所述非面區(qū)域除去功能、所述面標(biāo)記功能及所述輪廓線算出功能的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理，所述輪廓線算出功能具備局部區(qū)域取得功能，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及局部空間取得功能，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得，基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。發(fā)明的效果
依據(jù)本發(fā)明，能提供從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取其特征，自動(dòng)地且在短時(shí)間內(nèi)生成與對(duì)象物的輪廓相關(guān)的數(shù)據(jù)的技術(shù)。


圖I是實(shí)施方式的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的框圖。圖2是示出實(shí)施方式的處理順序的流程圖。 圖3是示出測(cè)定對(duì)象物的一個(gè)例子的概念圖。圖4是示出賦予標(biāo)簽的面的邊緣的情況的概念圖。圖5是示出算出輪廓線的原理的概念圖。圖6是示出算出輪廓線的原理的概念圖。圖7是示出輪廓線算出部的一個(gè)例子的框圖。圖8是示出賦予標(biāo)簽的面的邊緣和輪廓線的關(guān)系的概念圖。圖9是示出實(shí)施方式的處理順序的流程圖。圖10是具有三維激光掃描儀功能的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的概念圖。圖11是具有三維激光掃描儀功能的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的概念圖。圖12是實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的框圖。圖13是實(shí)施方式的運(yùn)算部的框圖。圖14是示出柵格形成順序的一個(gè)例子的概念圖。圖15是示出柵格的一個(gè)例子的概念圖。圖16是使用立體照相機(jī)的具有三維信息取得功能的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的概念圖。圖17是實(shí)施方式的框圖。標(biāo)號(hào)說明
1、100、200…點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，120…立方體，121…放大部分，122…輪廓線，123…平面，123a…平面121的外邊緣，124…平面，124b…平面124的外邊緣，125…非面區(qū)域，131···平面，131a···平面131的外邊緣，132…平面，132a…平面132的外邊緣，133…非面區(qū)域，134…交線，135…局部平面，136…局部平面，137…局部平面，138…輪廓線，150…輪廓線，I…點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，2…點(diǎn)群數(shù)據(jù)，22···調(diào)平部，23···旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部，24···測(cè)距部，25···攝像部，26…控制部，27…主體部，28…旋轉(zhuǎn)照射部，29…底盤，30…下部機(jī)殼，31…銷，32…調(diào)整螺絲，33…拉伸彈簧，34…調(diào)平馬達(dá)，35…調(diào)平驅(qū)動(dòng)齒輪，36…調(diào)平從動(dòng)齒輪，37…傾斜傳感器，38…水平轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，39…水平轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，40…水平轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，41…旋轉(zhuǎn)軸部，42···旋轉(zhuǎn)底座，43…軸承部件，44…水平角檢測(cè)器，45…主體部機(jī)殼，46…鏡筒，47…光軸，48…分束器，49、50···光軸，51···脈沖激光源，52…帶孔的鏡，53…束腰變更光學(xué)系統(tǒng)，54…測(cè)距光接收部，55…高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡，56…照明光軸，57···聚光透鏡，58…圖像光接收部，59…照明機(jī)殼，60…凸緣部,61···鏡保持板,62…轉(zhuǎn)動(dòng)軸,63···高低角齒輪,64…高低角檢測(cè)器,65…高低角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，66…驅(qū)動(dòng)齒輪，67···準(zhǔn)星照門，68…外部存儲(chǔ)裝置，69…水平驅(qū)動(dòng)部，76、77···攝影部，78···特征投影部，79···校正用拍照對(duì)象，80···目標(biāo)。
具體實(shí)施例方式I.第I實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的點(diǎn)群處理裝置具備非面區(qū)域除去部，其從將測(cè)定對(duì)象物即二維圖像、與該二維圖像對(duì)應(yīng)的多個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中、除去與運(yùn)算負(fù)擔(dān)較大的非面區(qū)域相關(guān)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。另夕卜，具備面標(biāo)記部，對(duì)于除去非面區(qū)域的數(shù)據(jù)后的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，賦予對(duì)面進(jìn)行指定的標(biāo)簽；以及輪廓線算出部，利用基于從賦予標(biāo)簽的面連續(xù)的局部區(qū)域的局部平面，算出對(duì)象物的輪廓線。另外，具備，點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106，進(jìn)行與再取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)相關(guān)的處理。
(點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的結(jié)構(gòu))
圖I是點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的框圖。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，提取測(cè)定對(duì)象物的特征，生成基于該特征的三維形狀。通過對(duì)測(cè)定對(duì)象物搜查并照射激光并檢測(cè)其反射光，使用獲得測(cè)定對(duì)象物的3維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)作為點(diǎn)群數(shù)據(jù)的三維位置測(cè)定裝置(三維激光一掃描儀)、多個(gè)攝像裝置，取得立體圖像信息，并基于其從獲得測(cè)定對(duì)象物的3維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)作為點(diǎn)群數(shù)據(jù)的立體圖像信息取得裝置獲得點(diǎn)群數(shù)據(jù)。在實(shí)施方式2對(duì)三維激光掃描儀進(jìn)行說明，在實(shí)施方式3對(duì)立體圖像信息取得裝置進(jìn)行說明。圖I所示的點(diǎn)群處理裝置100在筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)使用軟件構(gòu)成。因此，安裝有進(jìn)行利用本發(fā)明的點(diǎn)群處理的專用軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖I的點(diǎn)群處理裝置起作用。該程序不限于安裝于個(gè)人計(jì)算機(jī)中的狀態(tài)，也可以是預(yù)先記錄在服務(wù)器、適當(dāng)?shù)挠涗浗橘|(zhì)，再從那里提供的方式。所利用的個(gè)人計(jì)算機(jī)按照需要具備鍵盤、觸摸面板顯示器等輸入部，液晶顯示器等顯示部，綜合了輸入部和顯示部的作為用戶接口的⑶I (圖形用戶接口)功能部，CPU及其他專用運(yùn)算器件，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，硬盤存儲(chǔ)部，與光盤等存儲(chǔ)介質(zhì)之間進(jìn)行信息的交換的盤存儲(chǔ)裝置驅(qū)動(dòng)部，與USB存儲(chǔ)器等便攜型存儲(chǔ)介質(zhì)之間進(jìn)行信息的交換的接口部，進(jìn)行無線通信、有線通信的通信接口部。此外，個(gè)人計(jì)算機(jī)不限于筆記本型，也可以是便攜型、桌上型等其他方式。另外，除利用通用個(gè)人計(jì)算機(jī)以外，也能通過使用ASIC (ApplicationSpecific Integrated Circuit,專用集成電路)、FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)等PLD (Programmable Logic Device,可編程邏輯設(shè)備)等而構(gòu)成的專用硬件構(gòu)成點(diǎn)群處理裝置100。(A)與輪廓線的算出相關(guān)的構(gòu)成
首先，對(duì)點(diǎn)群處理裝置100中的進(jìn)行算出輪廓線的處理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。點(diǎn)群處理裝置100具備非面區(qū)域除去部101、面標(biāo)記部102、輪廓線算出部103。以下，對(duì)這些各功能部進(jìn)行說明。(Al :非面區(qū)域除去部)
圖2是示出在點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100中所進(jìn)行的處理的一個(gè)例子的流程圖。在非面區(qū)域除去部101中進(jìn)行圖2的步驟S202 S204的處理。非面區(qū)域除去部101具備取得局部區(qū)域的局部區(qū)域取得部101a，算出局部區(qū)域的法線向量的法線向量算出部101b，算出局部區(qū)域的局部曲率的局部曲率算出部101c，算出與局部區(qū)域擬合的局部平面的局部平面算出部101d。以下，隨著處理的流程，對(duì)這些功能部進(jìn)行說明。局部區(qū)域取得部IOla基于點(diǎn)群數(shù)據(jù)，取得以著眼點(diǎn)為中心的一邊為:Γ7個(gè)像素左右的正方區(qū)域(格子狀的區(qū)域)作為局部區(qū)域。法線向量算出部IOlb進(jìn)行局部區(qū)域取得部IOla所取得的上述局部區(qū)域中的各點(diǎn)的法線向量的算出(步驟S202)。在算出該法線向量的處理中，著眼于局部區(qū)域中的點(diǎn)群數(shù)據(jù)而算出各點(diǎn)的法線向量。以全部點(diǎn)群數(shù)據(jù)為對(duì)象進(jìn)行該處理。即，將點(diǎn)群數(shù)據(jù)分區(qū)為無數(shù)的局部區(qū)域，在各局部區(qū)域中進(jìn)行各點(diǎn)的法線向量的算出。局部曲率算出部IOlc算出上述的局部區(qū)域內(nèi)的法線向量的偏差(局部曲率)(步驟S203)。在此，在著眼的局部區(qū)域中，求取各法線向 量的3個(gè)軸分量的強(qiáng)度值(NVx，NVy,NVz)的平均(mNVx, mNVy, mNVz),而且求取標(biāo)準(zhǔn)偏差(StdNVx, StdNVy, StdNVz)。接著，算出標(biāo)準(zhǔn)偏差的二乘和的平方根作為局部曲率(Local Curveture crv)(參照下述數(shù)學(xué)式I)。[數(shù)學(xué)式I]
局部曲率=(StdNVx2+StdNVy2+StdNVz2) 1/2
局部平面算出部IOld是局部空間取得部的一個(gè)例子，求取與局部區(qū)域擬合(近似)的局部平面(二維局部空間)(步驟S204)。在該處理中，從所著眼的局部區(qū)域的各點(diǎn)的三維坐標(biāo)求取局部平面的方程式(局部平面擬合)。局部平面是與所著眼的局部區(qū)域擬合的平面。在此，使用最小二乘法，算出與該局部區(qū)域擬合的局部平面的面的方程式。具體而言，求取多個(gè)不同平面方程式，而且對(duì)其進(jìn)行比較，算出與該局部區(qū)域擬合的局部平面的面的方程式。假設(shè)如果所著眼的局部區(qū)域是平面，則局部平面與局部區(qū)域一致。依次偏移局部區(qū)域，并且以將全部點(diǎn)群數(shù)據(jù)作為對(duì)象的方式反復(fù)進(jìn)行以上處理，獲得各局部區(qū)域中的法線向量、局部平面、局部曲率。接著，基于以上所求取的各局部區(qū)域中的法線向量、局部平面、局部曲率，進(jìn)行除去非面區(qū)域的點(diǎn)的處理(步驟S205)。即，為了提取面(平面及曲面)，除去預(yù)先能夠判斷為非面的部分(非面區(qū)域)。此外，非面區(qū)域是指既不是平面也不是曲面的區(qū)域，而存在著包含基于下述的(I) (3)的閾值而曲率較高的曲面的情況。非面區(qū)域除去的處理能夠使用以下所示的三個(gè)方法之中的至少一個(gè)來進(jìn)行。在此，對(duì)上述的局部區(qū)域的全部進(jìn)行基于下述的(I) (3)的方法的判定，將在I個(gè)以上的方法中判定為非面區(qū)域的局部區(qū)域作為構(gòu)成非面區(qū)域的局部區(qū)域進(jìn)行提取。而且，除去與構(gòu)成所提取的非面區(qū)域的點(diǎn)相關(guān)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。(I)局部曲率較高的部分
將在步驟S203所求取的局部曲率與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，將超過閾值的局部曲率的局部區(qū)域判定為非面區(qū)域。由于局部曲率表示著眼點(diǎn)與其周邊點(diǎn)中的法線向量的偏差，所以在面(平面及曲率較小的曲面)中其值較小，在面以外(非面)其值較大。因此，如果局部曲率比預(yù)先決定的閾值大，則將該局部區(qū)域判定為非面區(qū)域。(2)局部平面的擬合精度
計(jì)算與局部區(qū)域的各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的與局部平面的距離，在這些距離的平均比預(yù)先設(shè)定的閾值大的情況下，將該局部區(qū)域判定為非面區(qū)域。即，如果在局部區(qū)域從平面背離的狀態(tài)下，則其程度越激烈，與該局部區(qū)域的各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的與局部平面的距離越大。利用該情況來判定該局部區(qū)域的非面程度。(3)共平面性的檢查
在此，在鄰接的局部區(qū)域中，比較對(duì)應(yīng)的局部平面彼此的朝向。在該局部平面的朝向差別超過閾值的情況下，判定作為比較對(duì)象的局部區(qū)域?qū)儆诜敲鎱^(qū)域。具體而言，如果與作為對(duì)象的兩個(gè)局部區(qū)域的各個(gè)擬合的兩個(gè)局部平面的法線向量、與連結(jié)其中心點(diǎn)間的向量的內(nèi)積為0，則判定兩局部平面存在于同一平面上。另外，上述內(nèi)積越大，判定為兩個(gè)局部平面不在同一面上的程度越顯著。在基于上述(I廣(3)的方法的判定中，將在I個(gè)以上的方法中判定為非面區(qū)域的局部區(qū)域作為構(gòu)成非面區(qū)域的局部區(qū)域進(jìn)行提取。而且，從作為算出對(duì)象的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中除 去與構(gòu)成該所提取的局部區(qū)域的點(diǎn)相關(guān)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。如以上那樣，進(jìn)行圖2的步驟S205證的非面區(qū)域的除去。這樣，在非面區(qū)域除去部101中，從輸入至點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中除去非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。此外，由于所除去的點(diǎn)群數(shù)據(jù)有可能在以后的處理中利用，所以存放于適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)區(qū)域，使其為能夠識(shí)別為未除去的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的狀態(tài)等，預(yù)先使其為在以后能夠利用的狀態(tài)。(A2 :面標(biāo)記部)
接著，參照?qǐng)D2對(duì)面標(biāo)記部102的功能進(jìn)行說明。面標(biāo)記部102以通過非面區(qū)域除去部101進(jìn)行了處理的點(diǎn)群數(shù)據(jù)作為對(duì)象，執(zhí)行圖2的步驟S206以下的處理。對(duì)于在非面區(qū)域除去部101中除去了非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)后的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，面標(biāo)記部102基于法線向量的連續(xù)性而進(jìn)行面標(biāo)記(步驟S205)。具體而言，如果特定著眼點(diǎn)與鄰接點(diǎn)的法線向量的角度差為預(yù)先決定的閾值以下，則對(duì)這些點(diǎn)貼上同一標(biāo)簽。通過反復(fù)進(jìn)行該操作，對(duì)連續(xù)的平面、連續(xù)的緩和的曲面貼上同一標(biāo)簽，能將其識(shí)別為一個(gè)面。另外，在步驟S205的面標(biāo)記之后，使用法線向量的角度差、法線向量的3個(gè)軸分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，判定標(biāo)簽(面)是平面或者是曲率較小的曲面，將識(shí)別該意思的識(shí)別數(shù)據(jù)與各標(biāo)簽關(guān)聯(lián)。接著，將面積較小的標(biāo)簽(面)作為噪聲除去(步驟S207)。此外，該噪聲除去也可以與步驟S205的面標(biāo)記處理同時(shí)進(jìn)行。在該情況下，進(jìn)行面標(biāo)記，并且計(jì)數(shù)同一標(biāo)簽的件數(shù)(構(gòu)成標(biāo)簽的點(diǎn)數(shù))，對(duì)作為既定以下點(diǎn)數(shù)的標(biāo)簽進(jìn)行取消處理。接著，對(duì)于在此時(shí)沒有標(biāo)簽的點(diǎn)，賦予與最接近的面(最近面)相同的標(biāo)簽。由此，進(jìn)行已標(biāo)記面的擴(kuò)充(步驟S208)。以下，說明步驟S207的處理的細(xì)節(jié)。首先，求取添加標(biāo)簽的面的方程式，求取該面與沒有標(biāo)簽的點(diǎn)的距離。在沒有標(biāo)簽的點(diǎn)的周邊存在著多個(gè)標(biāo)簽(面)的情況下，選擇其距離最短的標(biāo)簽。而且，在沒有標(biāo)簽的點(diǎn)依然殘留的情況下，變更非面區(qū)域除去(步驟S205)、噪聲除去(步驟S207)及標(biāo)簽擴(kuò)充(步驟S208)中的各閾值，進(jìn)行再次關(guān)聯(lián)處理(再標(biāo)記)(步驟S209)。例如，在非面區(qū)域除去(步驟S205)中，通過提高局部曲率的閾值，使作為非面提取的點(diǎn)數(shù)減少?；蛘咴跇?biāo)簽擴(kuò)充(步驟S208)中，通過提高沒有標(biāo)簽的點(diǎn)與最接近面的距離的閾值，對(duì)于沒有標(biāo)簽的點(diǎn)賦予更多的標(biāo)簽。接著，即使是標(biāo)簽為不同的面也在相同面的情況下對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行統(tǒng)一(步驟S210)。在該情況下，即使是不連續(xù)的面，也對(duì)位置或朝向相等的面彼此添加相同標(biāo)簽。具體而言，通過比較各面的法線向量的位置及朝向，提取不連續(xù)的相同面，對(duì)任一個(gè)面的標(biāo)簽進(jìn)行統(tǒng)一。以上是面標(biāo)記部102的功能。
依據(jù)該面標(biāo)記部102的功能，由于能夠壓縮處理的數(shù)據(jù)量，所以能夠使點(diǎn)群數(shù)據(jù)的處理高速化。另外能夠節(jié)約需要的存儲(chǔ)器量。另外，能夠?qū)y(cè)定中混入的通行人、通過的車輛的點(diǎn)群數(shù)據(jù)作為噪聲除去。以下，說明基于利用面標(biāo)記部102進(jìn)行了處理的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的顯示圖像的一個(gè)例子。在圖3中示出立方體120作為測(cè)定對(duì)象物的一個(gè)例子。在此，考慮利用三維激光一掃描儀從斜上方的視點(diǎn)掃描立方體120，取得立方體120的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的情況。在該情況下，對(duì)于該點(diǎn)群數(shù)據(jù)，實(shí)施圖2的步驟S20fS210的處理時(shí)，對(duì)在圖2中看不見的三個(gè)面貼上標(biāo)簽，在遠(yuǎn)處看的情況下，看一眼就能夠獲取與圖3所示的同樣的圖像數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)放大平面123和平面124的交界附近時(shí)，如圖4所示，面123的面124側(cè)的外邊緣123a與平面124的平面123側(cè)的外邊緣124b不一致，以大致平行地延伸的狀態(tài)定位。即，不能正確地再現(xiàn)立方體120的輪廓線122。這是因?yàn)檩喞€122的部分的數(shù)據(jù)是構(gòu)成立方體120的平面123與124的交界的·部分的邊緣部分而作為非面區(qū)域125從點(diǎn)群數(shù)據(jù)中除去。在該情況下，由于以作為貼上(賦予)不同標(biāo)簽的平面123的外側(cè)的邊緣的外邊緣123a和作為平面124的外側(cè)的邊緣的外邊緣124b的點(diǎn)群數(shù)據(jù)作為處理對(duì)象，所以進(jìn)行該部分的顯示。然而，由于在外邊緣123a與124b之間(非面區(qū)域125)沒有點(diǎn)群數(shù)據(jù)，所以不顯示與該部分相關(guān)的圖像信息。由于該理由，在進(jìn)行基于面標(biāo)記部102的輸出的圖像顯示的情況下，不能正確地顯示成為平面123和平面124的交界的輪廓線122。在本實(shí)施方式中，為了從點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100輸出例如上述例示中的輪廓線122，具備接著說明的輪廓線算出部103。(A3 :輪廓線算出部)
輪廓線算出部103基于鄰接的面的點(diǎn)群數(shù)據(jù)算出(推定)輪廓線(圖2的步驟S211)。以下，對(duì)具體的算出方法進(jìn)行說明。(算出方法之I)
在圖5中示出算出輪廓線的方法的原理之一。在圖5中概念性地示出平面131與平面132的交界附近。在該情況下，通過非面區(qū)域除去的處理，除去曲率較小的非面區(qū)域133，對(duì)鄰接的平面131和132作為面貼上標(biāo)簽。此時(shí)，由于作為非面區(qū)域除去了平面131的平面132側(cè)的外邊緣131a和平面132的平面131側(cè)的外邊緣132a之間的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，不能夠從點(diǎn)群數(shù)據(jù)直接獲得應(yīng)該位于非面區(qū)域133的輪廓線的數(shù)據(jù)。因此在該例子中，在輪廓線算出部103中進(jìn)行以下處理。在該情況下，延長(zhǎng)平面132和平面131，算出其交線134。而且，以交線134作為所推定的輪廓線。在該情況下，通過平面131的到延長(zhǎng)的交線的部分和平面132的到延長(zhǎng)的交線的部分形成多面體，該多面體成為連接平面131和132的近似的連接面。此外，在平面131和平面132是曲面的情況下，考慮具有其外邊緣131a及132a的部分的法線向量的平面，將其延長(zhǎng)，由此算出交線134。與其他方法相比較，該方法的運(yùn)算簡(jiǎn)單，所以適于高速處理。另一方面，實(shí)際的非面區(qū)域與算出的輪廓線的距離易于變大，誤差較大的可能性較高。然而，在邊緣陡峭的情況下、非面區(qū)域的寬度狹窄的情況下，誤差較小，所以產(chǎn)生了處理時(shí)間短就能完成的優(yōu)越性。圖7 (A)示出執(zhí)行“算出方法之I”的情況下的圖I的輪廓線算出部103的結(jié)構(gòu)。在該情況下，輪廓線算出部103具備連接面算出部141，連接面算出部141具備進(jìn)行延長(zhǎng)鄰接的第I面和第2面的運(yùn)算的鄰接面延長(zhǎng)部142，以及算出延長(zhǎng)的第I面和第2面的交線的交線算出部143。(算出方法之2)
在圖6示出算出輪廓線的方法的原理。在圖6 (A)中示出從觀察將與圖5相同的面垂直切開的截面的視點(diǎn)的概念圖，在圖6(B)中示出俯視兩個(gè)面與其間的輪廓線所觀察到的狀態(tài)的概念圖(模型圖)。在圖6中概念性地示出與圖5的情況下同樣的平面131和平面132的交界附近。在該情況下，也通過非面區(qū)域除去的處理，除去曲率較小的非面區(qū)域133，對(duì)鄰接的平面131和132作為面貼上標(biāo)簽。這方面與圖5的情況下相同。以下，說明處理的一個(gè)例子。首先，取得包含平面131的平面132側(cè)的外邊緣131a的點(diǎn)、進(jìn)一步位于平面132側(cè)的局部區(qū)域。該局部區(qū)域是在邊緣部分與平面131的外邊緣131a共有，構(gòu)成非面區(qū)域133的一部分的3X3點(diǎn)、5X5點(diǎn)那樣的局部正方區(qū)域。由于該局部區(qū)域與平面131的外邊緣131a共有邊緣部分，所以成為從平面131連續(xù)的區(qū)域。而且，取得與該局部區(qū)域擬合的局部平面135。由于局部平面135主要受非面區(qū)域133的形狀影響，·所以其法線向量的方向(面的方向)與平面131、132的法線向量的方向(面的方向)不同。此夕卜，局部平面的算出方法與局部平面算出部IOlc中的算出方法相同。接著，取得包含平面132的平面131側(cè)的外邊緣132a的點(diǎn)，進(jìn)一步位于平面131側(cè)的局部區(qū)域。而且，取得與該局部區(qū)域擬合的局部平面137。在此，在局部平面135和137之間存在著進(jìn)一步設(shè)定局部平面的空間的情況下(或者精度追求上有該需要的情況下)，反復(fù)進(jìn)行同樣的處理，從平面131側(cè)向著平面132側(cè)，另外從平面132側(cè)向著平面131側(cè)，將局部平面與非面區(qū)域133上的局部區(qū)域擬合。換言之，拼接(継￥ ii￥)局部平面而用多面體近似非面區(qū)域133。在該例子中，由于局部平面135和137之間的距離在閾值以下(B卩，進(jìn)一步由于判定為不是設(shè)定局部平面的間隔)，所以求取處于接近并鄰接的位置關(guān)系的局部平面135和137的交線，算出輪廓線138。在該情況下，通過局部平面135、局部平面137及到將這些延長(zhǎng)的交線的部分形成多面體，該多面體成為連接平面131和132的近似的連接面。依據(jù)該方法，由于與非面區(qū)域擬合的局部平面相連而形成連接平面131和132的連接面，所以與圖5的情況相比也能夠提高輪廓線的算出精度。這樣，如圖6 (B)所示，獲取具有局部平面135、137的尺寸程度的長(zhǎng)度的輪廓線138 (輪廓線的線元)。而且通過沿著非面區(qū)域的延伸方向進(jìn)行上述處理，算出區(qū)分平面131和132的輪廓線139。S卩，在算出圖6 (A)所示的輪廓線138后，通過利用同樣的手法取得局部平面135’、137’，算出其間的輪廓線部分。通過反復(fù)進(jìn)行該處理，延長(zhǎng)短的輪廓線138，獲得輪廓線139。以下，例如，說明在局部平面135的平面132側(cè)進(jìn)一步設(shè)定局部平面的情況。在該情況下，取得包含成為局部平面135的基礎(chǔ)的局部區(qū)域的平面132側(cè)的邊緣的點(diǎn)、進(jìn)一步位于平面132側(cè)的局部區(qū)域，取得與其擬合的局部平面。在平面132側(cè)也同樣地進(jìn)行該處理。在兩平面?zhèn)确謩e反復(fù)進(jìn)行該處理，連接來自兩面的連接面，在其間隙為閾值以下的階段中，求取以對(duì)置的位置關(guān)系接近的兩個(gè)局部面的交線，以其作為輪廓線。在該情況下，由于從第I面向著第2面接連取得的多個(gè)局部區(qū)域在鄰接的第I面、局部區(qū)域共有一部分點(diǎn)，所以分別成為從第I面連續(xù)的局部區(qū)域。即，如果也按照上述順序取得位于從第I面離開的位置的局部區(qū)域，則能作為從第I面連續(xù)的局部區(qū)域進(jìn)行把握。此夕卜，即使鄰接的局部平面彼此是與連續(xù)的局部區(qū)域分別擬合的局部平面，這些也按照非面區(qū)域的形狀而朝向互相不同的方向。因此，雖然存在著局部平面彼此沒有完全連接的情況，正確而言，成為產(chǎn)生間隙的多面體的情況，但是在此忽略其間隙，作為多面體構(gòu)造的連接面進(jìn)行把握。在圖7(B)示出在執(zhí)行算出方法之2的情況下的圖I的輪廓線算出部103的結(jié)構(gòu)。在該情況下，輪廓線算出部103具備連接面算出部144。連接面算出部144具備局部區(qū)域取得部145、局部平面取得部146、局部平面延長(zhǎng)部147、交線算出部148。局部區(qū)域取得部145取得為了取得局部平面135、137所需要的局部區(qū)域。局部平面取得部146是局部空間取得部的一個(gè)例子，局部區(qū)域取得部145取得與所取得的局部區(qū)域擬合的局部平面。局部平面延長(zhǎng)部147進(jìn)行對(duì)從平面131在平面132 的方向上延伸的局部平面(圖6的情況下為局部平面135)和從平面132在平面131的方向上延伸的局部平面(圖6的情況下為局部平面137)進(jìn)行延長(zhǎng)的運(yùn)算。交線算出部148算出上述延長(zhǎng)的兩個(gè)局部平面的交線。依據(jù)以上所述的方法，用局部平面連接經(jīng)由非面區(qū)域鄰接的第I面和第2面之間的間隙(非面區(qū)域的部分)，使該間隙緩緩變窄，在該間隙變窄到某種程度時(shí)，進(jìn)行算出隔著間隙鄰接的局部平面的交線作為輪廓線的運(yùn)算。此外，作為判定在局部平面135和137之間是否進(jìn)一步設(shè)定局部平面的基準(zhǔn)，也可以利用局部平面135和137的法線向量的方向之差。在該情況下，如果局部平面135和137的法線向量的方向之差為閾值以下，則考慮到用利用交線的輪廓線的算出也能夠充分地確保精度，不進(jìn)行新的局部平面的取得，如圖示的情況那樣，進(jìn)行基于局部平面135和137的交線的輪廓線的算出。(算出方法之3)
在該方法中，對(duì)于在最初階段判定為非面區(qū)域的區(qū)域，進(jìn)行變更閾值的再次的非面區(qū)域的除去及標(biāo)記，除去進(jìn)一步限定的非面區(qū)域，隨后再次進(jìn)行使用“算出方法之I”或“算出方法之2”的任一個(gè)的輪廓線算出。此外，雖然進(jìn)行2次、3次變更閾值的再運(yùn)算，進(jìn)一步使所除去的非面區(qū)域狹窄，也能提高精度，但是變更閾值的反復(fù)運(yùn)算的次數(shù)變多時(shí)，運(yùn)算時(shí)間變長(zhǎng)，因此優(yōu)選將閾值的變更次數(shù)設(shè)定為適當(dāng)?shù)拈撝?，在進(jìn)行某種程度再處理的次數(shù)的階段切換至基于其他算出方法的輪廓線算出。(算出方法之4)
作為與算出方法之2同樣的考慮方法，也存在著不使用局部平面，而使用局部直線(一維局部空間)的方法。在該情況下，圖I的局部平面算出部IOld作為取得一維局部空間的局部空間取得部即局部直線算出部起作用。以下，使用圖6進(jìn)行說明。在該情況下，首先在圖6的概念圖中，將標(biāo)號(hào)135和137作為局部直線進(jìn)行把握。在此，局部直線能夠作為將局部平面的寬度變窄到I點(diǎn)的量的寬度(在數(shù)學(xué)上沒有寬度)的方式進(jìn)行把握。考慮方法與局部平面的情況相同，取得與平面131連續(xù)的局部區(qū)域，與該局部區(qū)域擬合，算出在平面132的方向上延伸的局部直線。而且利用該局部直線構(gòu)成連接平面131和132的連接線(在該情況下，不是面而是線)。與局部平面的情況相同，通過使用最小二乘法算出與該局部區(qū)域擬合的線的方程式而進(jìn)行局部直線的算出。具體而言，求取并比較多個(gè)不同直線的方程式，算出與該局部區(qū)域擬合的直線的方程式。假設(shè)如果所著眼的局部區(qū)域?yàn)槠矫?，則局部直線和局部區(qū)域平行。此外，由于成為局部直線的擬合對(duì)象的局部區(qū)域是構(gòu)成非面區(qū)域133的一部分的局部性區(qū)域，所以局部直線(在該情況下為標(biāo)號(hào)135)不與平面131及132平行。另外，在面132側(cè)也進(jìn)行同樣的處理，算出在該情況下用標(biāo)號(hào)137示出的局部直線。而且，兩個(gè)局部直線的交 點(diǎn)(在該情況下為標(biāo)號(hào)138)成為求取的輪廓線的通過點(diǎn)。通過求取多個(gè)上述交點(diǎn)，并將其連結(jié)而獲得實(shí)際的輪廓線的算出。此外，雖然也能通過在鄰接的部分求取上述局部直線的交點(diǎn)并連接其而算出輪廓線，但是也能通過在隔開跳過多個(gè)點(diǎn)的間隔的部分求取多個(gè)局部直線彼此的交點(diǎn)并將其連結(jié)而算出輪廓線。此外，也能將局部直線設(shè)定為更小的多個(gè)，將連接線切得更小，而算出輪廓線。這與在“算出方法之2”中所說明的使用局部平面的輪廓線算出的情況相同。(其他算出方法)
作為通過求取局部平面的交線來預(yù)計(jì)輪廓線的方法的其他形式，能舉出在連接面的中央部分設(shè)定輪廓線的手法。在該情況下，作為算出連接面的中央的方法，能舉出(I)輪廓線通過距離上的中央部分而算出輪廓線的方法，(2)基于局部面的法線的變化(面的方向的變化)，將具有其變化范圍的中央的法線(或與其接近的法線)的局部面的中心點(diǎn)作為輪廓線的通過點(diǎn)的方法，(3)基于局部面的法線的變化(面的方向的變化)，以其變化率最大的部分作為輪廓線的通過點(diǎn)的方法等。也能夠采用局部曲面作為局部面。在該情況下，選定易于作為數(shù)據(jù)處理的曲面，將其利用于上述的局部平面的代替。另外，準(zhǔn)備多種局部面，從其中選擇向局部區(qū)域的擬合性高的面的方法也是可能的。(輪廓線的一個(gè)例子)
以下，說明所算出的輪廓線的一個(gè)例子。圖8是與圖4對(duì)應(yīng)的概念圖。在圖8中示出在圖4所示的狀態(tài)下實(shí)施用本實(shí)施方式所說明的輪廓線算出處理(輪廓線算出方法之2)，算出輪廓線150的情況。在該情況下，在作為非面區(qū)域除去的區(qū)域中，基于賦予標(biāo)簽的平面123的外邊緣123a及平面124的外邊緣124b利用“輪廓線算出方法之2”算出連接兩平面的連接面(參照?qǐng)D6)，求取構(gòu)成該連接面的兩個(gè)局部平面的公線，由此算出輪廓線150。通過算出輪廓線150，不明了的圖3的測(cè)定對(duì)象物(在該情況下為立體120)的輪廓的圖像變得明確。這樣，通過拿進(jìn)來到三維CAD數(shù)據(jù)，能夠從點(diǎn)群數(shù)據(jù)獲得適于作為CAD數(shù)據(jù)活用的圖像數(shù)據(jù)。(A4 :二維邊緣算出部)
接著對(duì)進(jìn)行圖2的步驟S212的處理的圖I的二維邊緣算出部104進(jìn)行說明。以下，說明用二維邊緣算出部104進(jìn)行的處理的一個(gè)例子。首先，基于來自對(duì)象物的反射光的強(qiáng)度分布，使用Laplacian、Prewwit> Sobel> Canny等公知的邊緣提取算符(operater),從與片段化(分區(qū))的面對(duì)應(yīng)的二維圖像的區(qū)域內(nèi)提取邊緣。即，由于通過面內(nèi)的濃淡的差異識(shí)別二維邊緣，所以從反射光的強(qiáng)度信息提取該濃淡的差異，對(duì)其提取條件設(shè)置閾值，由此將濃淡的分界線作為邊緣進(jìn)行提取。接著，將構(gòu)成所提取的邊緣的點(diǎn)的三維坐標(biāo)的高度(z值)與構(gòu)成其附近的輪廓線(三維邊緣)的點(diǎn)的三維坐標(biāo)的高度(z值)進(jìn)行比較，在該差在既定閾值以內(nèi)的情況下，提取該邊緣作為二維邊緣。即，判定構(gòu)成二維圖像上的所提取的邊緣的點(diǎn)是否位于片段化的面上，在判定為位于面上的情況下將其設(shè)定為二維邊緣。在二維邊緣的算出(步驟S212)后，綜合輪廓線算出部103所算出的輪廓線與二維邊緣算出部104所算出的二維邊緣。由此，進(jìn)行基于點(diǎn)群數(shù)據(jù)的邊緣提取(S214)。利用該邊緣提取，提取視覺辨認(rèn)測(cè)定對(duì)象物時(shí)的構(gòu)成測(cè)定對(duì)象物的外觀的線。由此，獲得測(cè)定對(duì)象物的線圖的數(shù)據(jù)。例如，作為測(cè)定對(duì)象物選擇建筑物，對(duì)基于該建筑物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，通過圖2的處理獲得線圖的數(shù)據(jù)的情況進(jìn)行說明。在該情況下，表達(dá)該建筑物的外觀、外壁的圖案、窗等的輪廓作為線圖的數(shù)據(jù)。此外，窗那樣的凹凸比較少的部分的輪廓，通過閾值的判定，存在著作為輪廓線處理的情況，也存在著作為二維邊緣處理的情況。能夠?qū)⑦@樣的線圖的數(shù)據(jù)作為3維CAD數(shù)據(jù)、對(duì)象物的下圖的數(shù)據(jù)。(B)與請(qǐng)求點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理相關(guān)的結(jié)構(gòu)I
點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100具備點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106作為與請(qǐng)求點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理相關(guān)的結(jié)構(gòu)。點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106基于非面區(qū)域除去部101、面標(biāo)記部102、輪廓線算出部103的至少一個(gè)處理的結(jié)果，進(jìn)行與點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的請(qǐng)求相關(guān)的處理。以下，對(duì)在點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106中進(jìn)行的處理進(jìn)行說明。(處理之I)
在該情況下，點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106基于非面區(qū)域除去部101的處理結(jié)果，進(jìn)行用于再次獲得作為非面區(qū)域處理的區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的處理。即，進(jìn)行再取得非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。以下說明該處理的一個(gè)例子。首先，相對(duì)粗地設(shè)定最初獲得的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的密度。而且對(duì)于在最初的階段中作為面標(biāo)記的部分以外的部分(即非面區(qū)域)，指示再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得。通過這樣，能夠效率良好地取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)，而且，能夠提高運(yùn)算的精度。另外，在上述處理中，也可以采用這樣的方式，將設(shè)定的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的密度階段性地設(shè)定多個(gè)，并反復(fù)取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)，緩緩地以數(shù)據(jù)密度更高的狀態(tài)取得非面度更大的區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。即，也能夠采用緩緩篩選需要獲得更小的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的區(qū)域的手法。(處理之2)
點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106基于輪廓線算出部103的處理結(jié)果，進(jìn)行處理來進(jìn)行輪廓線及其附近的再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得。在該情況下，對(duì)于輪廓線的部分與其周邊(例如，用測(cè)定點(diǎn)捕獲而Γ10點(diǎn)的量的寬度)，請(qǐng)求再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得。依據(jù)該處理，能夠獲得更高精度的輪廓線的圖像數(shù)據(jù)。另外，也可能是這樣的設(shè)定，即不僅選擇輪廓線而且選擇二維邊緣的部分及其周邊作為再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得對(duì)象。(處理之3)
點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106基于面標(biāo)記部102的處理結(jié)果，對(duì)于面的擬合精度差的部分進(jìn)行請(qǐng)求再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得的處理。在該情況下，通過閾值判定標(biāo)記的面的擬合精度的好/差，進(jìn)行再次取得判定為擬合精度差的面的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。(處理之4)
由于遮擋(深處的物體被跟前的物體遮住而看不見深處的物體的狀態(tài))而產(chǎn)生的三維邊緣那樣的非面區(qū)域特別容易產(chǎn)生誤差。點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106通過對(duì)那樣的區(qū)域判定局部平面的擬合精度、共平面性，從而進(jìn)行提取，限定于該區(qū)域，進(jìn)行處理來進(jìn)行再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得。在該情況下，基于非面區(qū)域除去部101中的處理結(jié)果，進(jìn)行與點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的請(qǐng)求相關(guān)的處理。(處理之5)
由于一些理由，有時(shí)產(chǎn)生不進(jìn)行面的標(biāo)記、輪廓線的算出而成為空白的部分。例如，在遮擋(深處的物體被跟前的物體遮住而看不見的狀態(tài))部分、掃描光以極淺的角度(對(duì)于面、邊緣的延伸方向接近平行的角度)入射到測(cè)定對(duì)象物的部分中，容易產(chǎn)生該問題。點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106檢測(cè)這樣的區(qū)域，進(jìn)行處理來進(jìn)行對(duì)該區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得。通過有無標(biāo)簽、有無棱線、與其他區(qū)域之間的數(shù)據(jù)的連續(xù)性來判別上述的空白部分的檢測(cè)。在該情況下，基于非面區(qū)域除去部101、面標(biāo)記部102、輪廓線算出部103中的至少一個(gè)的處理結(jié)果，進(jìn)行與點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的請(qǐng)求相關(guān)的處理。(處理之6)
點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106判定綜合在邊緣綜合部105所取得的輪廓線和二維邊緣的圖像(由線構(gòu)成的圖像線像)的精度。在該情況下，如圖所示，點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106具有精度判定部106’的功能。具體而言，對(duì)線不正常、間斷、不自然的彎曲(鋸齒狀顯示)這樣的作為線的表達(dá)不自然的顯示進(jìn)行檢測(cè)。在該處理中，將成為預(yù)先選擇的基準(zhǔn)的比較對(duì)象作為數(shù)據(jù)而預(yù)先準(zhǔn)備，通過與該數(shù)據(jù)比較而判定是否為不自然的顯示。在該情況下，基于輪廓線算出部103及二維邊緣算出部104的處理結(jié)果，進(jìn)行與點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取 得的請(qǐng)求相關(guān)的處理。(C)與請(qǐng)求點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理相關(guān)的結(jié)構(gòu)2
作為與請(qǐng)求點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理相關(guān)的結(jié)構(gòu)，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100具備點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求信號(hào)輸出部107、操作輸入部110、以及操作輸入接受部111。點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求信號(hào)輸出部107基于點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106中的處理，生成請(qǐng)求點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的信號(hào)，并輸出至外部。例如，接受點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106中的處理結(jié)果，對(duì)構(gòu)成點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100的與個(gè)人計(jì)算機(jī)連接的三維激光掃描儀，輸出請(qǐng)求指定的區(qū)域中的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的信號(hào)。圖I的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100具備操作輸入部110、操作輸入接受部111。操作輸入部110是進(jìn)行由用戶對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100的操作的輸入裝置，例如，利用⑶I的操作接口。操作輸入接受部111通過用戶解釋所操作的內(nèi)容，并變換為各種控制信號(hào)。以下，說明利用操作輸入部110的操作的內(nèi)容。在該例子中，用戶能夠觀察圖像顯示裝置109，并選擇希望的部分(例如，輪廓線不清晰的部分)。能夠使用GUI進(jìn)行該操作。此時(shí)，使所選擇的區(qū)域的顏色、濃淡變化，設(shè)定為強(qiáng)調(diào)顯示，進(jìn)行容易可視地把握的顯示控制。(D)其他結(jié)構(gòu)
點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100具備圖像顯示控制部108和圖像顯示裝置109。圖像顯示控制部108進(jìn)行與所顯示的圖像的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，顯示畫面的切換，放大縮小顯示，渦旋(scroll)，其他公知的⑶I相關(guān)的圖像顯示裝置109中的畫面顯示的控制。作為圖像顯示裝置109，能舉出例如液晶顯示器等。將在邊緣綜合部105獲得的線圖的數(shù)據(jù)送出至圖像顯示控制部108，圖像顯示控制部108在圖像顯示裝置109上進(jìn)行基于該線圖的數(shù)據(jù)的附圖顯示(線圖的顯示)。(動(dòng)作例)
對(duì)以上所說明的結(jié)構(gòu)的動(dòng)作的一個(gè)例子進(jìn)行說明。在圖9中，示出在點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100中進(jìn)行的動(dòng)作的一個(gè)例子。在此，以將用于進(jìn)行點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得的三維激光掃描儀與點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100連接的結(jié)構(gòu)作為前提。當(dāng)開始處理時(shí)(步驟S301)，首先對(duì)三維激光掃描儀指示粗點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得，并進(jìn)行粗點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得(步驟S302)。粗點(diǎn)群數(shù)據(jù)是在將測(cè)定點(diǎn)的密度設(shè)定得相對(duì)較小(將掃描密度設(shè)定得較小)的掃描條件下所獲得的數(shù)據(jù)，是以對(duì)于面的提取是充分的、但是對(duì)于輪廓線的算出是稍不充分的密度獲得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的設(shè)定。粗點(diǎn)群數(shù)據(jù)的點(diǎn)的密度(掃描密度)利用通過實(shí)驗(yàn)求取的值。如果獲得粗點(diǎn)群數(shù)據(jù)，則進(jìn)行圖2所示的處理并進(jìn)行邊緣的提取(步驟S303)。通過該處理，獲得利用輪廓線和二維邊緣構(gòu)成的線圖的數(shù)據(jù)。接著，利用點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106的功能，決定再取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的區(qū)域(步驟S304)。利用在上述的點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部106中所進(jìn)行的處理的一個(gè)或多個(gè)而進(jìn)行該決定。此外，在沒有再取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的區(qū)域的情況下，前進(jìn)至步驟S307。作為沒有再取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的區(qū)域的情況，能舉出用粗點(diǎn)群數(shù)據(jù)能獲得充分的精度的情況。接著，對(duì)再取得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的區(qū)域進(jìn)行獲得再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的處理(再掃描)，取得再次點(diǎn)群數(shù)據(jù)(步驟S305)。此時(shí)，在與步驟S302的情況相比增大相對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)的密度(測(cè)定點(diǎn)的密度=掃描密度)的條件下取得再次點(diǎn)群數(shù)據(jù)。接著，基于再次獲得的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行圖2的處理，進(jìn)行提取再次邊緣的處理(步驟S306)。隨后，將所提取的邊緣的圖像(綜合輪廓線和二維邊緣的線像)顯示于圖像顯示裝置109(步驟S307)。在此，用戶觀看所顯示的畫面，在存在著請(qǐng)求再次點(diǎn)群數(shù)據(jù)的 取得的部分的情況下，從圖I的操作輸入裝置110操作輸入該意思。在該情況下，步驟S308的判定變?yōu)榇嬖谥偃〉脜^(qū)域，返回步驟S304的前一階段。此時(shí)，將由用戶指定的測(cè)定對(duì)象物的區(qū)域決定為再取得區(qū)域(步驟S304)，再次執(zhí)行步驟S305以下的處理。在步驟S308中，在沒有用戶的再次的點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得的指示的情況下，結(jié)束處理(步驟S309)。2.第2實(shí)施方式
以下，對(duì)具備三維激光掃描儀的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行說明。在該例子中，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)測(cè)定對(duì)象物掃描并照射測(cè)距光(激光)，基于激光的飛行時(shí)間對(duì)從自身位置到測(cè)定對(duì)象物上的多個(gè)測(cè)定點(diǎn)的距離進(jìn)行測(cè)距。另外，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置檢測(cè)激光的照射方向(水平角及高低角)，基于距離及照射方向運(yùn)算測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。另外，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置取得攝像測(cè)定對(duì)象物的二維圖像(各測(cè)定點(diǎn)處的RGB強(qiáng)度)，形成連結(jié)二維圖像和三維坐標(biāo)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)一步從所形成的點(diǎn)群數(shù)據(jù)形成示出利用輪廓線構(gòu)成的對(duì)象物的三維輪廓線的線圖。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置還具有在第I實(shí)施方式中說明的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得功能。(結(jié)構(gòu))
圖10及圖11是示出點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I的結(jié)構(gòu)的截面圖。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I具備調(diào)平部22、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部23、主體部27以及旋轉(zhuǎn)照射部28。主體部27由測(cè)距部24、攝像部25、控制部26等構(gòu)成。此外，為了說明的方便，相對(duì)于圖10所示的截面方向，圖11示出僅從側(cè)方觀看旋轉(zhuǎn)照射部28的狀態(tài)。調(diào)平部22具有底盤(臺(tái)盤)29，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部23具有下部機(jī)殼30。下部機(jī)殼30利用銷31和2個(gè)調(diào)整螺絲32而3點(diǎn)支撐于底盤29。下部機(jī)殼30以銷31的前端為支點(diǎn)翹起。此外，為了不使底盤29和下部機(jī)殼30互相背離，在底盤29與下部機(jī)殼30之間設(shè)置有拉伸彈黃33。在下部機(jī)殼30的內(nèi)部設(shè)置有2個(gè)調(diào)平馬達(dá)34。通過控制部26互相獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)2個(gè)調(diào)平馬達(dá)34。通過調(diào)平馬達(dá)34的驅(qū)動(dòng)，調(diào)整螺絲32經(jīng)由調(diào)平驅(qū)動(dòng)齒輪35、調(diào)平從動(dòng)齒輪36旋轉(zhuǎn)，調(diào)整向調(diào)整螺絲32的下方的突出量。另外，在下部機(jī)殼30的內(nèi)部設(shè)置有傾斜傳感器37(參照?qǐng)D12)。通過傾斜傳感器37的檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)2個(gè)調(diào)平馬達(dá)34，由此執(zhí)行調(diào)平。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部23在下部機(jī)殼30的內(nèi)部具有水平角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)38。在水平角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)38的輸出軸嵌合固定水平轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪39。水平轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪39與水平轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪40嚙合。水平轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪40設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸部41。旋轉(zhuǎn)軸部41設(shè)置于旋轉(zhuǎn)底座42的中央部。旋轉(zhuǎn)底座42經(jīng)由軸承部件43而設(shè)置于下部機(jī)殼30的上部。另外，在旋轉(zhuǎn)軸部41設(shè)置有例如編碼器作為水平角檢測(cè)器44。水平角檢測(cè)器44檢測(cè)相對(duì)于下部機(jī)殼30的旋轉(zhuǎn)軸部41的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角(水平角)。將水平角輸入至控制部26，控制部26基于該檢測(cè)結(jié)果控制水平角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)38。主體部27具有主體部機(jī)殼45。主體部機(jī)殼45與旋轉(zhuǎn)底座42固接。在主體部機(jī)殼45的內(nèi)部設(shè)置有鏡筒46。鏡筒46具有與主體部機(jī)殼45的旋轉(zhuǎn)中心同心的旋轉(zhuǎn)中心。鏡筒46的旋轉(zhuǎn)中心與光軸47 —致。在鏡筒46的內(nèi)部設(shè)置有作為光束分離單元的分束器 48。分束器48具有透射可見光并且反射紅外光的功能。光軸47通過分束器48與光軸49和光軸50分離。測(cè)距部24設(shè)置于鏡筒46的外周部。測(cè)距部24具有作為發(fā)光部的脈沖激光源51。在脈沖激光源51與分束器48之間，配設(shè)有帶孔的鏡52、變更激光的束腰直徑的束腰變更光學(xué)系統(tǒng)53。測(cè)距光源部由脈沖激光源51、束腰變更光學(xué)系統(tǒng)53、帶孔的鏡52構(gòu)成。帶孔的鏡52具有將脈沖激光從孔部52a引導(dǎo)至分束器48，將從測(cè)定對(duì)象物反射回來的反射激光向著測(cè)距光接收部54反射的作用。脈沖激光源51通過控制部26的控制而以既定定時(shí)發(fā)出紅外脈沖激光。通過分束器48向著高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡55反射紅外脈沖激光。高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡55向著測(cè)定對(duì)象物反射紅外脈沖激光。高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡55通過在高低角方向上旋轉(zhuǎn)，將在鉛直方向上延伸的光軸47變換為高低角方向的照明光軸56。在分束器48與高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡55之間并且在鏡筒46的內(nèi)部配設(shè)有聚光透鏡57。經(jīng)由高低角轉(zhuǎn)動(dòng)用鏡55、聚光透鏡57、分束器48、帶孔的鏡52將來自測(cè)定對(duì)象物的反射激光引導(dǎo)至測(cè)距光接收部54。另外，通過內(nèi)部參照光路將參照光也引導(dǎo)至測(cè)距光接收部54?；谠跍y(cè)距光接收部54光接收反射激光的時(shí)間和通過內(nèi)部參照光路在測(cè)距光接收部54光接收激光的時(shí)間之差，測(cè)定從點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I到測(cè)定對(duì)象物(測(cè)定對(duì)象點(diǎn))的距離。攝像部25具有圖像光接收部58。圖像光接收部58設(shè)置于鏡筒46的底部。圖像光接收部58由平面狀地集合并排列多個(gè)像素的裝置、例如CCD (Charge Coupled Device,電荷耦合設(shè)備)構(gòu)成。通過光軸50確定圖像光接收部58的各像素的位置。例如，以光軸50為原點(diǎn),假設(shè)X — Y坐標(biāo),將像素定義為該X — Y坐標(biāo)的點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)照射部28收納于照明機(jī)殼59的內(nèi)部。照明機(jī)殼59的周壁的一部分成為照明窗。如圖11所示，在鏡筒46的凸緣部60對(duì)置地設(shè)置有一對(duì)鏡保持板61。在鏡保持板61中架設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸62。高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡55固定于轉(zhuǎn)動(dòng)軸62。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸62的一端部嵌合固定高低角齒輪63。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸62的另一端側(cè)設(shè)置有高低角檢測(cè)器64。高低角檢測(cè)器64檢測(cè)高低角用轉(zhuǎn)動(dòng)鏡55的轉(zhuǎn)動(dòng)角，將其檢測(cè)結(jié)果輸出至控制部26。在鏡保持板61的一個(gè)安裝有高低角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)65。在高低角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)65的輸出軸嵌合固定驅(qū)動(dòng)齒輪66。驅(qū)動(dòng)齒輪66與安裝于旋轉(zhuǎn)軸62的高低角齒輪63哨合?；诟叩徒菣z測(cè)器64的檢測(cè)結(jié)果，通過控制部26的控制而適當(dāng)驅(qū)動(dòng)高低角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)65。在照明機(jī)殼59的上部設(shè)置有準(zhǔn)星照門67。準(zhǔn)星照門67用于對(duì)測(cè)定對(duì)象物進(jìn)行概略準(zhǔn)直。使用準(zhǔn)星照門67的準(zhǔn)直方向設(shè)定為相對(duì)于照明光軸56的延伸方向及轉(zhuǎn)動(dòng)軸62的延伸方向正交的方向。圖12是控制部的框圖。將來自水平角檢測(cè)器44、高低角檢測(cè)器64、傾斜傳感器37的檢測(cè)信號(hào)輸入至控制部26。另外，控制部26從操作部6輸入操作指示信號(hào)?？刂撇?6驅(qū)動(dòng)控制水平角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)38、高低角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)65、調(diào)平馬達(dá)34，并且控制顯示操作狀況、測(cè)定結(jié)果等的顯示部7。存儲(chǔ)器卡、HDD等外部存儲(chǔ)裝置68設(shè)定為可裝卸于控制部26?？刂撇?6由運(yùn)算部4、存儲(chǔ)部5、水平驅(qū)動(dòng)部69、高低驅(qū)動(dòng)部70、調(diào)平驅(qū)動(dòng)部71、距離數(shù)據(jù)處理部72、圖像數(shù)據(jù)處理部73等構(gòu)成。存儲(chǔ)部5存放進(jìn)行測(cè)距、高低角和水平角的檢測(cè)所需要的序列程序、運(yùn)算程序、執(zhí)行測(cè)定數(shù)據(jù)的處理的測(cè)定數(shù)據(jù)處理程序、進(jìn)行圖像處理的圖像處理程序、從點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取面并進(jìn)一步算出輪廓線的程序、用于將該算出的輪 廓線顯示于顯示部7的圖像顯示程序、控制與點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得相關(guān)的動(dòng)作的程序等各種程序，并且存放用于綜合管理這些各種程序的綜合管理程序等。另外，存儲(chǔ)部5存放測(cè)定數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)。水平驅(qū)動(dòng)部69驅(qū)動(dòng)控制水平角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)38，高低驅(qū)動(dòng)部70驅(qū)動(dòng)控制高低角用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)65，調(diào)平驅(qū)動(dòng)部71驅(qū)動(dòng)控制調(diào)平馬達(dá)34。距離數(shù)據(jù)處理部72處理通過測(cè)距部24獲得的距離數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)處理部73處理通過攝像部25獲得的圖像數(shù)據(jù)。圖13是運(yùn)算部4的框圖。運(yùn)算部4具備三維坐標(biāo)運(yùn)算部74、鏈接形成部75、柵格形成部9、點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’。從距離數(shù)據(jù)處理部72輸入測(cè)定對(duì)象點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)，并從水平角檢測(cè)器44及高低角檢測(cè)器64輸入測(cè)定對(duì)象點(diǎn)的方向數(shù)據(jù)(水平角及高低角)至三維坐標(biāo)運(yùn)算部74。三維坐標(biāo)運(yùn)算郜74基于所輸入的距離數(shù)據(jù)和方向數(shù)據(jù)，算出以點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I的位置作為原點(diǎn)(0,0,0)的各測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)(正交坐標(biāo))。將從圖像數(shù)據(jù)處理部73算出圖像數(shù)據(jù)及三維坐標(biāo)運(yùn)算部74的各測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入至鏈接形成部75。鏈接形成部75形成連結(jié)圖像數(shù)據(jù)(各測(cè)定點(diǎn)的RGB強(qiáng)度)和三維坐標(biāo)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)2。即，在鏈接形成部75著眼于測(cè)定對(duì)象物的某點(diǎn)的情況下，作成關(guān)聯(lián)其著眼點(diǎn)的二維圖像中的位置與其著眼點(diǎn)的三維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。對(duì)全部的測(cè)定點(diǎn)算出該關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，其成為點(diǎn)群數(shù)據(jù)2。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I能從不同方向取得所測(cè)定的測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)2。因此，以一個(gè)測(cè)定方向?yàn)镮塊時(shí)，點(diǎn)群數(shù)據(jù)2能夠由多個(gè)塊的二維圖像和三維坐標(biāo)構(gòu)成。另外，鏈接形成部75將以上點(diǎn)群數(shù)據(jù)2輸出至柵格形成部9。在點(diǎn)群數(shù)據(jù)2的鄰接點(diǎn)的點(diǎn)間距離不固定的情況下，柵格形成部9形成等間隔的柵格(網(wǎng)格)，向柵格的交點(diǎn)注冊(cè)最接近點(diǎn)?；蛘撸瑬鸥裥纬刹?使用線性內(nèi)插法、雙三次(bicubic)法將全部點(diǎn)修正到柵格的交點(diǎn)位置。此外，在點(diǎn)群數(shù)據(jù)2的點(diǎn)間距離固定的情況下，能夠省略柵格形成部9的處理。以下，對(duì)柵格的形成順序進(jìn)行說明。圖14是示出點(diǎn)間距離不固定的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的圖，圖15是示出所形成的柵格的圖。如圖14所示，求取各列的平均水平間隔ΗΓΝ，進(jìn)一步算出列間的平均水平間隔的差量AHi，j，將其平均設(shè)定為柵格的水平間隔ΛΗ(數(shù)學(xué)式2)。關(guān)于垂直方向的間隔，算出與各列中的垂直方向的鄰接點(diǎn)的距離AHVN，H，將圖像尺寸W，H的圖像整體中的AVN，H的平均設(shè)定為垂直間隔AV (數(shù)學(xué)式3)。而且，如圖15所示，形成所算出的水平間隔ΛΗ及垂直間隔AV的柵格。[數(shù)學(xué)式2]
(Σ AHi；J) / (N - I) = ΔΗ[數(shù)學(xué)式3]
(Σ AVi j) / (WXH) = AV
接著，向形成的柵格的交點(diǎn)注冊(cè)最接近點(diǎn)。此時(shí)，對(duì)從交點(diǎn)到各點(diǎn)的距離設(shè)置既定閾值，對(duì)注冊(cè)進(jìn)行限制。例如，將閾值設(shè)定為水平間隔ΛΗ及垂直間隔AV的1/2。此外，也可以像線性內(nèi)插法、雙三次法那樣，添加與交點(diǎn)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重對(duì)全部點(diǎn)進(jìn)行修正。但是，在進(jìn)行內(nèi)插的情況下，成為本來未計(jì)測(cè)的點(diǎn)。
將如以上那樣獲得的點(diǎn)群數(shù)據(jù)輸出至點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’進(jìn)行在第I實(shí)施方式中說明的動(dòng)作，其結(jié)果是在作為液晶顯示器的顯示部7顯示所獲得的圖像。這方面與關(guān)于第I實(shí)施方式而說明的情況相同。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’具有在圖I點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100中省略圖像顯示裝置109和操作輸入部110的結(jié)構(gòu)。在該情況下，通過利用FPGA的專用集成電路用硬件構(gòu)成點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’與點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100同樣地進(jìn)行對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)的處理。(其他)
控制部26的結(jié)構(gòu)成為組合使用從柵格形成部9將點(diǎn)群數(shù)據(jù)輸出的方式與第I實(shí)施方式的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的三維激光掃描儀。另外，通過設(shè)定為將設(shè)定為從柵格形成部9輸出點(diǎn)群數(shù)據(jù)的方式的三維掃描儀和接受該三維掃描儀的輸出并進(jìn)行在實(shí)施方式I中所說明的動(dòng)作的圖I的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I組合的系統(tǒng)，能獲得利用本發(fā)明的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。3.第3實(shí)施方式
以下，對(duì)具備圖像計(jì)測(cè)裝置的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行說明，該圖像計(jì)測(cè)裝置具備立體照相機(jī)。對(duì)于與第I及第2實(shí)施方式同樣的結(jié)構(gòu),使用相同的標(biāo)號(hào),并省略其說明。(點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置的結(jié)構(gòu))
在圖16中示出點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200具有綜合具備立體照相機(jī)的圖像計(jì)測(cè)功能和利用本發(fā)明的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理功能的結(jié)構(gòu)。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200在從不同方向重復(fù)的攝影區(qū)域中對(duì)測(cè)定對(duì)象物攝影，與重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)，基于預(yù)先求取的攝影部的位置及姿態(tài)和重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)的位置，運(yùn)算特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)。另外，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200基于重復(fù)圖像中的特征點(diǎn)的視差、計(jì)測(cè)空間以及基準(zhǔn)方式，形成連結(jié)二維圖像和三維坐標(biāo)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。并且，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200基于所獲得的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，進(jìn)行面標(biāo)記處理及輪廓線數(shù)據(jù)的算出。另外，點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200具有在第I實(shí)施方式中說明的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得及進(jìn)行基于其的再運(yùn)算的功能。圖16是示出點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200的結(jié)構(gòu)的框圖。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置200具備用于獲得立體圖像的攝影部76、77，特征投影部78，圖像數(shù)據(jù)處理部73，運(yùn)算部4，存儲(chǔ)部5，操作部6，顯示部7，數(shù)據(jù)輸出部8。對(duì)于攝影部76、77，使用數(shù)碼相機(jī)、視頻照相機(jī)、工業(yè)計(jì)測(cè)用CCD照相機(jī)(Charge Coupled Device Camera,電荷稱合設(shè)備照相機(jī))、CMOS照相機(jī)(Complementary Metal Oxide Semiconductor Camera,互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體照相機(jī))等。攝影部76、77作為從不同攝影位置在重復(fù)的攝影區(qū)域中對(duì)測(cè)定對(duì)象物進(jìn)行攝影的立體照相機(jī)起作用。此外，攝像部的數(shù)量不限于2臺(tái)，也可以是3臺(tái)以上。對(duì)于特征投影部78，使用投影儀、激光裝置等。特征投影部78對(duì)于測(cè)定對(duì)象物投影隨機(jī)點(diǎn)圖案、點(diǎn)狀的斑點(diǎn)光、線狀的狹縫光等圖案。由此，使測(cè)定對(duì)象物的缺乏特征的部分具有特征，使圖像處理容易。特征投影部78主要在沒有花紋的中小型人工物的精密計(jì)測(cè)的情況下使用。在通常位于屋外的比較的大的測(cè)定對(duì)象物的計(jì)測(cè)、不需要精密計(jì)測(cè)的情況下，或者，測(cè)定對(duì)象物具有特征的情況下、能夠涂敷花紋的情況下，能夠省略特征投影部78。圖像數(shù)據(jù)處理部73將攝像部76、77所攝影的重復(fù)圖像變換為能夠用運(yùn)算部4處理的圖像數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)部5存放測(cè)定攝影位置及姿態(tài)的程序、從重復(fù)圖像內(nèi)提取 特征點(diǎn)并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的程序、基于攝影位置及姿態(tài)和重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)的位置運(yùn)算三維坐標(biāo)的程序、判定誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)并形成點(diǎn)群數(shù)據(jù)的程序、從點(diǎn)群數(shù)據(jù)提取面進(jìn)一步算出輪廓線的程序、用于在顯示部7顯示該算出的輪廓線的圖像顯示程序、控制與點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得相關(guān)的動(dòng)作的程序等各種程序，并且存放用于綜合管理這些各種程序的綜合管理程序等。另外，在存儲(chǔ)部5存儲(chǔ)點(diǎn)群數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)。操作部6通過用戶進(jìn)行操作，將操作指示信號(hào)輸出至運(yùn)算部4。顯示部7顯示運(yùn)算部4的處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出部8將運(yùn)算部4的處理數(shù)據(jù)輸出至外部。從圖像數(shù)據(jù)處理部73將圖像數(shù)據(jù)輸入至運(yùn)算部4。在使用固定的2臺(tái)以上的照相機(jī)的情況下，運(yùn)算部4基于校正用拍照對(duì)象79的攝影圖像測(cè)定攝像部76、77的位置及姿態(tài)，從測(cè)定對(duì)象物的重復(fù)圖像內(nèi)提取特征點(diǎn)并進(jìn)行對(duì)應(yīng)。運(yùn)算部4計(jì)算攝像部76、77的位置及姿態(tài)，而且基于重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)的位置，運(yùn)算測(cè)定對(duì)象物的三維坐標(biāo)，形成點(diǎn)群數(shù)據(jù)2。運(yùn)算郜4進(jìn)一步從點(diǎn)群數(shù)據(jù)2提取面，算出測(cè)定對(duì)象物的輪廓線。圖17是運(yùn)算部4的框圖。運(yùn)算部4具備點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’、攝影位置姿態(tài)測(cè)定部81、特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)部82、背景除去部83、特征點(diǎn)提取部84、對(duì)應(yīng)點(diǎn)搜索部85、三維坐標(biāo)運(yùn)算部86、誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)判定部87、視差判定部88、空間判定部89、形態(tài)判定部90。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’具有圖I的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100中省略圖像顯示裝置109和操作輸入部110的結(jié)構(gòu)。在此，通過利用FPGA的專用集成電路用硬件構(gòu)成點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’。點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理部100’與點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100同樣地進(jìn)行對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)的處理。將攝像部76、77攝影的重復(fù)圖像的圖像數(shù)據(jù)從圖像數(shù)據(jù)處理部73輸入至攝影位置姿態(tài)測(cè)定部81。如圖16所示，在校正用拍照對(duì)象79以既定間隔貼上靶80(懷舊靶(retrotarget)、或碼祀(code target)、或彩色碼祀(color code target)),攝影位置姿態(tài)測(cè)定部81從校正用拍照對(duì)象79的攝影圖像檢測(cè)目標(biāo)80的圖像坐標(biāo)，使用公知的相互標(biāo)定法或單照相標(biāo)定法或DLT (Direct Linear Transformation,直接線性變換)法,或者Bundle調(diào)整法，測(cè)定攝影部76、77的位置及姿態(tài)。此外，也可以單獨(dú)使用也可以組合使用相互標(biāo)定法、單照相標(biāo)定法或DLT法、Bundle調(diào)整法。特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)部82從圖像數(shù)據(jù)處理部73輸入測(cè)定對(duì)象物的重復(fù)圖像，從重復(fù)圖像提取測(cè)定對(duì)象物的特征點(diǎn)并進(jìn)行對(duì)應(yīng)。特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)部82由背景除去部83、特征點(diǎn)提取部84、對(duì)應(yīng)點(diǎn)搜索部85構(gòu)成。背景除去部83通過從拍照測(cè)定對(duì)象物的攝影圖像區(qū)分未拍照測(cè)定對(duì)象物的背景圖像、利用操作部6算符指定想要測(cè)定的部位，或者自動(dòng)提取測(cè)定部位(預(yù)先注冊(cè)的模型的利用、自動(dòng)檢測(cè)特征豐富的部位)，從而生成僅拍照測(cè)定對(duì)象物的背景除去圖像。此外，在不需要除去背景的情況下，能夠省略背景除去部83的處理。特征點(diǎn)提取部84從背景除去圖像提取特征點(diǎn)。對(duì)于特征點(diǎn)的提取，使用Sobel、Laplacian、Prewwit> Roberts等的微分濾波器。對(duì)應(yīng)點(diǎn)搜索部85在另一個(gè)圖像內(nèi)搜索與在一個(gè)圖像中所提取的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。關(guān)于對(duì)應(yīng)點(diǎn)的搜索，使用殘差逐次檢驗(yàn)法(Sequential SimiLarity Detection Algorithm Method (序貫相似性檢測(cè)算法):SSDA)、歸一化相關(guān)法、方向標(biāo)號(hào)照合法(Orientation Code Matching (取向碼匹配)0CM)等的模板匹配。三維坐標(biāo)運(yùn)算部86基于用攝影位置姿態(tài)測(cè)定部81測(cè)定的攝像部76、77的位置及姿態(tài)、用特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)部82進(jìn)行對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，運(yùn)算各特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)。誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)判定部87基于視差、計(jì)測(cè)空間及基準(zhǔn)方式中的至少一個(gè)來判定誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)。誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)判·定部87由視差判定部88、空間判定部89、形態(tài)判定部90構(gòu)成。視差判定部88作成重復(fù)圖像中對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)的視差的直方圖，將具有從視差的平均值未處于既定范圍內(nèi)的視差的特征點(diǎn)判定為誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)。例如，將平均值±1.5 σ (標(biāo)準(zhǔn)偏差)設(shè)定為閾值?？臻g判定部89將從校正用拍照對(duì)象70的重心位置既定距離的空間定義為計(jì)測(cè)空間，在用三維坐標(biāo)運(yùn)算部86運(yùn)算出的特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)從其計(jì)測(cè)空間突出的情況下，將其特征點(diǎn)判定為誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)。形態(tài)判定部90從用三維坐標(biāo)運(yùn)算部86運(yùn)算出的特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，形成或輸入測(cè)定對(duì)象物的基準(zhǔn)方式(粗糙面)，基于與基準(zhǔn)方式和特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)的距離判定誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)。例如，基于特征點(diǎn)，形成具有既定長(zhǎng)度以上的邊的TIN(Triangulated Irregular Network(不規(guī)則三角網(wǎng))),刪除邊較長(zhǎng)的TIN,從而形成粗糙面。接著，基于與粗糙面和特征點(diǎn)的距離判定誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)。誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)判定部87形成除去所判定的誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)2。點(diǎn)群數(shù)據(jù)2具有連結(jié)二維圖像和三維坐標(biāo)的直接鏈接構(gòu)造。在點(diǎn)群數(shù)據(jù)2的鄰接點(diǎn)的點(diǎn)間距離不固定的情況下，如用第2實(shí)施方式所說明的那樣，運(yùn)算部4在誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)判定部87和點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置100’之間需要具備柵格形成部9。在該情況下，柵格形成部9形成等間隔的柵格(網(wǎng)格)，向柵格的交點(diǎn)注冊(cè)最接近點(diǎn)。隨后，如用第I實(shí)施方式所說明的那樣，從點(diǎn)群數(shù)據(jù)2提取面，進(jìn)一步進(jìn)行測(cè)定對(duì)象物的輪廓線的算出。另外，進(jìn)行需要取得再次點(diǎn)群數(shù)據(jù)的區(qū)域中的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得。關(guān)于本實(shí)施方式中的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得，有兩種方法。其第I是通過攝影部76、77進(jìn)行再次的攝影，并進(jìn)行指定的區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的情況。這在通過的車輛移動(dòng)而點(diǎn)群數(shù)據(jù)中混入噪聲的情況下、由于天氣不能正確獲得點(diǎn)群數(shù)據(jù)的情況下等利用。其第2是使用與前次相同的攝影圖像的數(shù)據(jù)，進(jìn)行使特征點(diǎn)的密度更高的運(yùn)算，獲得再次點(diǎn)群數(shù)據(jù)的情況。與第2實(shí)施方式的三維激光掃描儀的情況不同，由于攝影部76、77所攝影的圖像的密度(精細(xì)度)依賴于利用的照相機(jī)的性能，所以如果在相同條件下，即使進(jìn)行再次攝影也不能獲得更高密度的圖像。在該情況下，在指定區(qū)域中，再次進(jìn)行提高特征點(diǎn)的密度的運(yùn)算，由此獲得更高密度的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的方法有效。依據(jù)第3實(shí)施方式，能夠通過圖像計(jì)測(cè)裝置取得由二維圖像和三維坐標(biāo)構(gòu)成的點(diǎn)群數(shù)據(jù)。另外，通過設(shè)定為將設(shè)定為從誤對(duì)應(yīng)點(diǎn)判定部87輸出點(diǎn)群數(shù)據(jù)的方式的圖像計(jì)測(cè)裝置和接受該圖像形成裝置的輸出并進(jìn)行在實(shí)施方式I中所說明的動(dòng)作的圖I的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置I組合的系統(tǒng)，能獲得利用本發(fā)明的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性 本發(fā)明能夠利用于進(jìn)行三維信息的測(cè)定的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備 非面區(qū)域除去部，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)； 面標(biāo)記部，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去部除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽； 輪廓線算出部，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及 點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部，基于所述非面區(qū)域除去部、所述面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理， 所述輪廓線算出部具備 局部區(qū)域取得部，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及 局部空間取得部，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得， 基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。
2.如權(quán)利要求I所述的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于， 所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部進(jìn)行請(qǐng)求所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得的處理。
3.如權(quán)利要求I或2所述的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于， 具備對(duì)所述同一標(biāo)簽的賦予及所述輪廓線的算出的精度進(jìn)行判定的精度判定部，所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部基于所述精度判定部的判定而進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理。
4.如權(quán)利要求廣3的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于， 具備接受部，接受請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的區(qū)域的指定。
5.如權(quán)利要求廣4的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于， 請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理是與之前的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的取得相比、請(qǐng)求點(diǎn)的密度高的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理。
6.如權(quán)利要求1飛的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于， 所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)包含與來自對(duì)象物的反射光的強(qiáng)度相關(guān)的信息， 還具備基于與所述反射光的強(qiáng)度相關(guān)的信息來算出構(gòu)成賦予所述同一標(biāo)簽的面內(nèi)的花紋的二維邊緣的二維邊緣算出部， 所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部基于所述二維邊緣算出部的算出結(jié)果進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理。
7.一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備 旋轉(zhuǎn)照射部，對(duì)于測(cè)定對(duì)象物旋轉(zhuǎn)照射測(cè)距光； 測(cè)距部，基于所述測(cè)距光的飛行時(shí)間對(duì)從自身的位置到測(cè)定對(duì)象物上的測(cè)定點(diǎn)的距離進(jìn)行測(cè)距； 照射方向檢測(cè)部，檢測(cè)所述測(cè)距光的照射方向； 三維坐標(biāo)算出部，基于所述距離及所述照射方向而算出所述測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)； 點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得部，基于所述三維坐標(biāo)算出部算出的結(jié)果取得所述測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)； 非面區(qū)域除去部，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)； 面標(biāo)記部，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去部除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽； 輪廓線算出部，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及 點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部，基于所述非面區(qū)域除去部、所述面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理， 所述輪廓線算出部具備 局部區(qū)域取得部，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及 局部空間取得部，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得， 基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。
8.一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備 攝影部，在從不同方向重復(fù)的攝影區(qū)域中對(duì)測(cè)定對(duì)象物進(jìn)行攝影； 特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)部，對(duì)通過所述攝影部獲得的重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)； 攝影位置姿態(tài)測(cè)定部，測(cè)定所述攝影部的位置及姿態(tài)； 三維坐標(biāo)算出部，基于所述攝影部的位置及姿態(tài)和所述重復(fù)圖像內(nèi)的特征點(diǎn)的位置而算出特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)； 點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得部，基于所述三維坐標(biāo)算出部算出的結(jié)果取得所述測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)； 非面區(qū)域除去部，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)； 面標(biāo)記部，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去部除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽； 輪廓線算出部，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及 點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部，基于所述非面區(qū)域除去部、所述面標(biāo)記部及所述輪廓線算出部的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理， 所述輪廓線算出部具備 局部區(qū)域取得部，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及 局部空間取得部，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得， 基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。
9.一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，具備 點(diǎn)群數(shù)據(jù)取得單元，光學(xué)地獲得測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)；非面區(qū)域除去單元，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)； 面標(biāo)記單元，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去單元除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽； 輪廓線算出單元，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及 點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理單元，基于所述非面區(qū)域除去單元、所述面標(biāo)記單元及所述輪廓線算出單元的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理， 所述輪廓線算出單元具備 局部區(qū)域取得單元，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于 所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及 局部空間取得單元，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得， 基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。
10.一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，具備 非面區(qū)域除去步驟，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)； 面標(biāo)記步驟，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去步驟除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽； 輪廓線算出步驟，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及 點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理步驟，基于所述非面區(qū)域除去步驟、所述面標(biāo)記步驟及所述輪廓線算出步驟的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理， 所述輪廓線算出步驟具備 局部區(qū)域取得步驟，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及 局部空間取得步驟，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得， 基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。
11.一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理程序，所述程序由計(jì)算機(jī)讀取并執(zhí)行，其特征在于，使計(jì)算機(jī)具備 非面區(qū)域除去功能，基于測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)除去非面區(qū)域的點(diǎn)； 面標(biāo)記功能，對(duì)于通過所述非面區(qū)域除去功能除去的點(diǎn)以外的點(diǎn)，對(duì)同一面上的點(diǎn)賦予同一標(biāo)簽； 輪廓線算出功能，在中間夾著所述非面區(qū)域、賦予不同標(biāo)簽的第I面及第2面之間的部分中，算出區(qū)分所述第I面和所述第2面的輪廓線；以及 點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理功能，基于所述非面區(qū)域除去功能、所述面標(biāo)記功能及所述輪廓線算出功能的至少一個(gè)處理結(jié)果，進(jìn)行請(qǐng)求所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的處理， 所述輪廓線算出功能具備局部區(qū)域取得功能，在所述第I面和所述第2面之間，取得與所述第I面連續(xù)并且基于所述非面區(qū)域的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的局部區(qū)域，以及 局部空間取得功能，進(jìn)行與所述局部區(qū)域擬合并具有與所述第I面及所述第2面不同面方向的局部面 、或與所述局部區(qū)域擬合并且不與所述第I面及所述第2面平行的局部線的取得， 基于所述局部面或所述局部線進(jìn)行所述輪廓線的算出。
全文摘要
本發(fā)明具備非面區(qū)域除去部(101)，從將測(cè)定對(duì)象物的二維圖像和構(gòu)成該二維圖像的多個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中，除去與運(yùn)算負(fù)擔(dān)大的非面區(qū)域相關(guān)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)；面標(biāo)記部(102)，對(duì)于除去非面區(qū)域的數(shù)據(jù)后的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，賦予指定面的標(biāo)簽；輪廓線算出部(103)，利用基于從賦予標(biāo)簽的面連續(xù)的局部區(qū)域的局部平面，算出對(duì)象物的輪廓線；以及點(diǎn)群數(shù)據(jù)再取得請(qǐng)求處理部(106)，為了提高精度而進(jìn)行點(diǎn)群數(shù)據(jù)的再取得的請(qǐng)求。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102959355SQ20118003321
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者北村和男, 高地伸夫, 伊藤忠之, 大谷仁志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康