JP2016085102A - 測量機及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】任意のパターンの測量対象について、自動的に測量対象を検出することができ、作業効率を向上させることができる測量機を提供すること。
【解決手段】視準方向の所定範囲を撮影する、高倍率の視準カメラ光学系11と、視準カメラ光学系11より低倍率の広角カメラ光学系12と、視準カメラ光学系11によって撮影された高倍率撮影画像、または広角カメラ光学系12によって撮影された広角撮影画像の少なくとも一方を視準方向の視準用撮影画像として表示するタッチパネル表示器と、測量対象であるターゲットのテンプレートを記憶するテンプレート記憶部と、テンプレート記憶部に記憶されたテンプレートから選択された検索用テンプレートに一致する部分を視準用撮影画像の中から検索するターゲット検出部と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、測量機及びプログラムに関する。
従来の測量機は、ハーフプリズムなどにより望遠鏡の視野をCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサなどの撮像素子に結像させ、望遠鏡の視野を撮像素子により映像信号とし、液晶モニタなどに表示させるようにしている。
特許文献1では、測量対象であるターゲットを含む映像信号に基づいて、ターゲットの中心である視準点を検出し、望遠鏡の光軸の位置である機械点とのずれ角によってターゲットの方向を算出することが提案されている。
特許第3565293号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたものは、四角形のターゲットを検出し、ターゲットの中の2本の交わる直線の交点をターゲットの視準点としているため、それ以外のパターンのターゲットを使うことができなかった。
本発明は、任意のパターンの測量対象について、自動的に測量対象を検出することができ、作業効率を向上させることができる測量機を提供することを目的とするものである。
本発明は、視準方向の所定範囲を撮影する望遠鏡部と、望遠鏡部で視準された測量対象を測距および測角する測量部と、望遠鏡部を水平軸および鉛直軸周りにそれぞれ回動させる駆動部と、を備える測量機であって、望遠鏡部が、高倍率の視準カメラ光学系と、視準カメラ光学系より低倍率の広角カメラ光学系とを有し、視準カメラ光学系によって撮影された高倍率撮影画像、または広角カメラ光学系によって撮影された広角撮影画像の少なくとも一方を視準方向の視準用撮影画像として表示するとともにタップによる入力操作が可能なタッチパネル表示器と、測量対象のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部と、テンプレート記憶部に記憶されたテンプレートから選択された検索用テンプレートに一致する部分を視準用撮影画像の中から検索するターゲット検出部と、を備える。
測量機1の正面図を示す。 測量機1の背面図を示す。 測量機1の下面図を示す。 測量機1のシステム構成を示す。 メインメニュー画面が表示された第2表示部19の一例を示す。 観測機能で第2表示部19に表示される観測画面の一例を示す。 ターゲット視準機能を実行する場合のフローの一例を示す。 ターゲットを検索できた場合の画面表示の一例を示す。 検索範囲の設定順の一例を示す。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、測量機1(測量機器、測量装置)の正面図(正側から見た図)を示す。図2は、測量機1の背面図(反側から見た図)を示す。図3は、測量機1の下面図を示す。
一例として、測量機1は、測量対象物を測量する機器である。一例として、測量機1は、測量対象物との角度と、測量対象物との距離とを計測する機器である。一例として、測量機1は、距離を測る光波測距儀と、角度を測るセオドライトとを組み合わせた機器である。一例として、測量機1は、測量対象物との角度と、測量対象物との距離とを同時に計測する機器である。一例として、測量機1は、トータルステーション (Total Station) である。一例として、測量対象物は、プリズム、ミラー、レフシート等のターゲットである。なお、測量対象物は、測標、目標物と呼ぶ場合がある。一例として、測量機1は、第1ターゲットを測量する機器である。一例として、第1ターゲットは、プリズム、ミラー、レフシート等である。
測量機1は、整準部2と、本体部6と、撮像部7とを備えている。整準部2は、例えば整準台である。整準部2は、底板3と、上板4と、整準ねじ5とを含んでいる。底板3は、不図示の三脚に固定される部材である。底板3は、例えばねじ等で三脚の脚頭に固定される。上板4は、整準ねじ5を用いることで、底板3に対する傾きが変更可能に構成されている。上板4には、本体部6が取り付けられている。測量機1の鉛直軸である第1軸O1の傾きは、整準ねじ5を用いることで変更可能である。
整準とは、測量機1の鉛直軸を鉛直にすることである。整準した測量機1は、測量機1の鉛直軸である第1軸O1が鉛直方向に沿った状態である。整準した測量機1は、測量機1の鉛直軸である第1軸O1が鉛直方向に沿った状態であり、且つ、測量機1の水平軸である第2軸O2が鉛直軸に対して直角の状態である。整準は、レベリング (leveling) と表現することがある。
求心とは、測量機1の鉛直中心をターゲット(測標)の中心に一致させることである。求心とは、地上の測量基準位置(基準点)等の測点の鉛直線上に測量機1の機械中心を一致させることである。求心は、致心やセンタリング(centering) と表現することがある。求心した測量機1は、測量機の鉛直軸である第1軸O1が第2ターゲットの中心を通過する状態である。第2ターゲットは、第1ターゲットとは別のターゲットである。一例として、第2ターゲットは、器械高計測用ターゲットである。
本体部6は、整準部2により鉛直軸周りに回転可能に支持されている。本体部6は、整準部2に対して鉛直軸である軸O1周りに回転可能に構成されている。本体部6は、整準部2の上方に位置している。本体部6は、撮像部7を水平軸周りに回転可能に支持している。本体部6は、支柱部である。本体部6は、托架部である。本体部6は、第1表示部18と、第2表示部19と、水平角操作部23と、鉛直角操作部24と、把持部25と、第3撮像部14とを含んでいる。
第1表示部18は、表示面18aを備えている。第1表示部18は、画像やオブジェクトを表示面18aに表示する表示機能を有している。一例として、第1表示部18は、撮像部7が生成した画像データに基づく画像や観測データに基づく情報を表示する。一例として、第1表示部18は、液晶ディスプレイである。一例として、第1表示部18は、反側に配置されている。一例として、第1表示部18は、例えば反観測を行う場合に利用される。
一例として、第1表示部18は、表示面18aを介してユーザによる操作を受付けるタッチパネル機能を有している。一例として、第1表示部18は、静電容量式のタッチパネルにより構成されている。ユーザは、例えばスタイラスペンや指で表示面18aを操作する(触れる、タッチする)ことで、測量機1に対する動作指示等を行うことができる。第1表示部18は、感圧式のタッチパネルで構成されてもよい。第1表示部18は、本体部6に固定して構成してもよいし、本体部6に対して移動可能に構成してもよい。本体部6に対して移動可能な第1表示部18の構成として、例えばチルト可動式が挙げられる。第1表示部18は、例えば水平軸周りに回転可能である。
第2表示部19は、表示面19aを備えている。第2表示部19は、画像やオブジェクトを表示面19aに表示する表示機能を有している。一例として、第2表示部19は、撮像部7が出力した画像データに基づく画像や観測データに基づく情報を表示する。一例として、第2表示部19は、液晶ディスプレイである。一例として、第2表示部19は、本体部6において第1表示部18とは反対側に配置されている。一例として、第2表示部19の表示面19aは、第1表示部18の表示面18aとは異なる方向に向いている。第2表示部19の表示面19aは、第1表示部18の表示面18aとは反対方向に向いている。一例として、第2表示部19は、正側に配置されている。一例として、第2表示部19は、正観測を行う場合に利用される。
一例として、第2表示部19は、表示面19aを介してユーザによる操作を受付けるタッチパネル機能を有している。一例として、第2表示部19は、静電容量式のタッチパネルにより構成されている。ユーザは、例えばスタイラスペンや指で表示面19aを操作する(触れる、タッチする)ことで、測量機1に対する動作指示等を行うことができる。第2表示部19は、感圧式のタッチパネルで構成されてもよい。第2表示部19は、本体部6に固定して構成してもよいし、本体部6に対して移動可能に構成してもよい。本体部6に対して移動可能な第2表示部19の構成として、例えばチルト可動式が挙げられる。第2表示部19は、例えば水平軸周りに回転可能である。
水平角操作部23は、撮像部7を水平方向に回転するためにユーザにより操作される部材である。
鉛直角操作部24は、撮像部7を鉛直方向に回転するためにユーザにより操作される部材である。
把持部25は、例えば測量機1を持ち運ぶ際にユーザが把持するための部材である。把持部25は、例えばキャリングハンドルである。把持部25は、例えば本体部6の上面に固定されている。把持部25は、第1表示部18や第2表示部19を操作する場合にユーザが用いるスタイラスペンを格納可能である。
第3撮像部14は、第3対物レンズ10を含む第3光学系と、第3撮像素子とを含んでいる。第3光学系は、第2ターゲットからの光を第3撮像素子に導く。第3撮像素子は、第2ターゲットを撮像して、画像データを生成する。第3撮像部14は、測量機1の下方を撮像して、画像データを生成する。第3撮像部14は、測量機1の鉛直軸である第1軸O1を含む下方を撮像して、画像データを生成する。一例として、第3撮像素子は、CCDやCMOSで構成される。第3撮像部14で生成された画像データは、制御部40に出力される。一例として、第3撮像部14は、ユーザが測量機1を整準したり求心したりする場合に、測量機1下方の画像を第1表示部18や第2表示部19に表示するための画像データを生成するユニットである。第3撮像部14は、本体部6に固定されている。一例として、第3撮像部14は、求心カメラである。一例として、第3撮像部14は、求心望遠鏡である。
撮像部7は、本体部6によって水平軸周りに回転可能に支持されている。撮像部7は、本体部6に対して水平軸である第2軸O2周りに回転可能に構成されている。撮像部7は、整準部2に対して鉛直軸である第1軸O1周りに回転可能に構成されている。撮像部7は、測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転可能であり、且つ、測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転可能である。
ユーザにより水平微動ノブ23が操作された操作量に応じて、撮像部7は、水平方向に微小角度回転するように構成されている。ユーザにより鉛直微動ノブ24が操作された操作量に応じて、撮像部7は、鉛直方向に微少角度回動するように構成されている。
撮像部7は、第1撮像部11と、第2撮像部12とを備えている。
第1撮像部11は、第1対物レンズ8を含む第1光学系と、第1撮像素子とを含んでいる。第1光学系は、第1ターゲットからの光を第1撮像素子に導く。第1撮像素子は、第1ターゲットを撮像して、画像データを生成する。一例として、第1撮像素子は、CCDやCMOSで構成される。第1撮像部11で生成された画像データは、制御部40に出力される。一例として、第1撮像部11は、視準する場合に第1ターゲットを含む視野の画像を第1表示部18や第2表示部19に表示するための画像データを生成するユニットである。一例として、第1撮像部11は、望遠カメラである。一例として、第1撮像部11は、視準カメラである。一例として、第1撮像部11は、視準望遠鏡である。第1撮像部11が撮像する視野は、第3撮像部14が撮像する視野とは異なる。第1撮像部11が撮像する視野は、第3撮像部14が撮像する視野とは重複しない。
第2撮像部12は、第2対物レンズ9を含む第2光学系と、第2撮像素子とを含んでいる。第2光学系は、第1ターゲットからの光を第2撮像素子に導く。第2対物レンズ9は、第1対物レンズ8とは別個に設けられている。一例として、第2対物レンズ9は、撮像部7において第1対物レンズ8が配置されている面と同じ面に配置されている。一例として、第2対物レンズ9は、第1対物レンズ8と鉛直方向に並んで配置されている。一例として、第2対物レンズ9の光軸は、第1対物レンズ8の光軸と略平行である。第2撮像素子は、第1ターゲットを撮像して、画像データを生成する。第2撮像素子は、第1撮像素子とは別個に設けられている。一例として、第2撮像素子は、CCDやCMOSで構成される。第2撮像部12で生成された画像データは、制御部40に出力される。第2撮像部12の画角は、第1撮像部11の画角より広い。第1撮像部11の画角は、第2撮像部12の画角より狭い。第2撮像部12の視野角は、第1撮像部11の視野角より広い。第1撮像部11の視野角は、第2撮像部12の視野角より狭い。一例として、第2撮像部12は、視準する場合に第1ターゲットを含み第1視野よりも広い第2視野の画像を第1表示部18や第2表示部19に表示するための画像データを生成するユニットである。一例として、第2撮像部12は、広角カメラである。一例として、第2撮像部12は、広角望遠鏡である。第2撮像部12が撮像する視野は、第3撮像部14が撮像する視野とは異なる。第2撮像部12が撮像する視野は、第3撮像部14が撮像する視野とは重複しない。
視準とは、対物レンズをターゲットに向けて、視準軸をターゲットの中心に一致させることである。視準軸は、対物レンズの光学的な中心点を通り、水平軸に垂直に交差する軸である。視準軸は、第1撮像部11の第1対物レンズ8の光学的な中心点を通り、水平軸である第2軸O2に垂直に交差する軸である。視準軸は、セオドライトの対物レンズの中心を通り水平軸と直交する軸である。視準軸は、第1撮像部11の第1対物レンズ8の中心を通り、測量機1の水平軸である第2軸O2と直交する軸である。視準軸は、第1対物レンズ8の光軸と一致している。視準した測量機1は、第1対物レンズ8を第1ターゲットに向けて、視準軸である第3軸O3が第1ターゲットの中心に一致した状態である。視準軸において測量機1内部から測量機1外部に向かう方向を視準方向と呼ぶ場合がある。
図4は、測量機1のシステム構成を示す。測量機1は、第1撮像部11と第2撮像部12と第3撮像部14を含む撮像部7と、測距部13と、水平角駆動部15と、鉛直角駆動部17と、第1表示部18と、第2表示部19と、通信部20と、水平角操作部用エンコーダ21と、鉛直角操作部用エンコーダ22と、水平角操作部23と、鉛直角操作部24と、水平角測角部31と、鉛直角測角部32と、画像処理部33と、一時記憶部34と、記録部35と、制御部40と、電源部(図示せず)とを備えている。
第1撮像部11は、制御部40により設定された撮像条件(ゲイン、蓄積時間(シャッタ速度)等)に基づいて撮像して生成した画像データを画像処理部33に出力する。第1撮像部11は、撮像して生成した画像データに基づく画像の明るさが適正となるよう制御部40により適正露出が自動的に設定される。第1撮像部11は、制御部40により自動露出 (AE; Auto Exposure) 機能が実行される。第1撮像部11における第1光学系は、制御部40による焦点調節指示に応じてフォーカスレンズ駆動部がフォーカスレンズの位置を光軸方向に沿って変更可能に構成されている。
第2撮像部12は、制御部40により設定された撮像条件(ゲイン、蓄積時間(シャッタ速度)等)に基づいて撮像して生成した画像データを画像処理部33に出力する。第2撮像部12は、画像データに基づく第2画像の明るさが適正となるよう制御部40により適正露出が自動的に設定される。第2撮像部12は、制御部40により自動露出 (AE; Auto Exposure) 機能が実行される。
第3撮像部14は、制御部40により設定された撮像条件(ゲイン、蓄積時間(シャッタ速度)等)に基づいて撮像して生成した第3画像データを画像処理部33に出力する。
画像処理部33は、第1撮像部11、第2撮像部12及び第3撮像部13から出力された画像データに対して画像処理を施す。画像処理部33で画像処理が施された画像データは、一時記憶部34に記憶される。例えばライブビュー動作時において第1撮像部11や第2撮像部12、第3撮像部13が連続して撮像した場合、順次出力される画像データは、一部記憶部34に順次記憶される。
一時記憶部34は、画像データを一時的に記憶する。一例として、一時記憶部34は、揮発性メモリである。一例として、一時記憶部34は、RAM (Random Access Memory) である。
画像処理部33で施される画像処理は、表示用画像データを生成する処理、圧縮した画像データを生成する処理、記録用画像データを生成する処理、画像データに基づく画像から一部切り出すことで電子的に画像を拡大する(デジタルズーム)処理、テンプレートマッチングがなされる検索対象画像データを生成する処理等が挙げられる。
画像処理部33により生成された表示用画像データは、制御部40の制御により第1表示部18や第2表示部19に表示される。測量機1は、視準用接眼光学系や求心用接眼光学系を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。
画像処理部33により生成された記録用画像データは、通信部20を介して外部メモリに記録される。一例として、外部メモリは、不揮発性メモリである。一例として、外部メモリは、フラッシュメモリやハードディスクである。
一例として、測距部13は、発光素子とダイクロイックミラーと受光素子とを備える光波距離計として構成されている。一例として、発光素子は、パルスレーザダイオード(PLD)等のレーザダイオード、赤外発光ダイオード等の発光ダイオードである。一例として、測距部13は、発光素子が出射する測距光を、ダイクロイックミラーによって第1対物レンズ8と同軸の光線として測量対象物(例えば反射プリズム)に向けて送光する。測量対象物で反射された光は、再び第1対物レンズ8に戻り、ダイクロイックプリズムで測距光と分離され、受光素子へ入射する。測量対象物までの距離は、発光素子から測距部13内部で受光素子に入射する参照光と、測量対象物からの測距光との時間差から算出される。
水平角測角部31は、視準軸である第3軸O3の水平方向の回転角度(第1軸O1周りの角度)を検出する。水平角測角部31は、検出した回転角度に対応する信号を制御部40に出力する。一例として、水平角測角部31は、エンコーダにより構成されている。一例として、水平角測角部31は、光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにより構成されている。
鉛直角測角部32は、視準軸O3の鉛直(高低)方向の回転角度(第2軸O2周りの角度)を検出する。鉛直角測角部32は、検出した角度に対応する検出信号を制御部40に出力する。一例として、鉛直角測角部32は、エンコーダにより構成されている。一例として、鉛直角測角部32は、光学式アブソリュート形ロータリエンコーダにより構成されている。
水平角操作部用エンコーダ21は、水平角操作部23の回転角度を検出する。水平角操作部用エンコーダ21は、検出した回転角度に対応する信号を制御部40に出力する。
水平角駆動部15は、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。水平角駆動部15が整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動することで、撮像部7は、整準部2に対して測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転する。水平角駆動部15は、制御部40の制御に応じて、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。水平角駆動部15が制御部40の制御に応じて整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動することで、撮像部7は、整準部2に対して測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転する。一例として、水平角駆動部15は、モータで構成されている。
一例として、水平角駆動部15は、ユーザにより第1表示部18が操作された場合、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。一例として、水平角駆動部15は、ユーザにより表示面18aがタッチされた位置に基づき制御部40が判断した駆動量に応じて、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。
一例として、水平角駆動部15は、ユーザにより第2表示部19が操作された場合、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。一例として、水平角駆動部15は、ユーザにより表示面19aがタッチされた位置に基づき制御部40が判断した駆動量に応じて、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。
一例として、水平角駆動部15は、外部機器であるリモコンから回転駆動指示を受け付けた場合、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。一例として、水平角駆動部15は、外部機器であるリモコンから受け付けた回転駆動指示に基づき制御部40が判断した駆動量に応じて、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。
一例として、水平角駆動部15は、水平角操作部23が操作された場合、整準部2に対して本体部6を測量機1の鉛直軸である第1軸O1周りに回転駆動する。
鉛直角操作部用エンコーダ22は、鉛直角操作部24の回転角度を検出する。鉛直角操作用エンコーダ22は、検出した回転角度に対応する信号を制御部40に出力する。
鉛直角駆動部17は、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。鉛直角駆動部17は、制御部40の制御に応じて、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。鉛直角駆動部17は、例えばモータで構成されている。
一例として、鉛直角駆動部17は、ユーザにより第1表示部18が操作された場合、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。一例として、鉛直角駆動部17は、ユーザにより表示面18aがタッチされた位置に基づき制御部40が判断した駆動量に応じて、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。
一例として、鉛直角駆動部17は、ユーザにより第2表示部19が操作された場合、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。一例として、鉛直角駆動部17は、ユーザにより表示面19aがタッチされた位置に基づき制御部40が判断した駆動量に応じて、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。
一例として、鉛直角駆動部17は、外部機器であるリモコンから回転駆動指示を受け付けた場合、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。一例として、鉛直角駆動部17は、外部機器であるリモコンから受け付けた回転駆動指示に基づき制御部40が判断した駆動量に応じて、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。
一例として、鉛直角駆動部17は、鉛直角操作部24が操作された場合、本体部6に対して撮像部7を測量機1の水平軸である第2軸O2周りに回転駆動する。
通信部20は、外部機器との通信を行う。通信部20は、外部機器とのデータ入出力を行うインタフェースである。通信部20として、例えばUSB (Universal Serial Bus) 規格の通信用インタフェースや、Bluetooth(登録商標)規格の無線通信用インタフェースが挙げられる。
記憶部35は、測量機1の動作に必要なプログラムやパラメータ等を記憶する。一例として、記憶部35は、不揮発性メモリである。一例として、記憶部35は、ROM (Read Only Memory) である。一例として、記憶部35は、プログラムやパラメータ等を測量機1の非動作時にも失われないように格納する。
記憶部35は、測量対象としてのターゲットのテンプレートファイルを記憶する。一例として、ターゲットの種類に応じたテンプレートファイルが外部機器の一例であるパーソナルコンピュータやサーバに記憶されている。制御部40は、外部機器の一例であるパーソナルコンピュータやサーバから通信部20を介して受信したテンプレートファイルを記憶部35に記録する。記憶部35は、検索可能なターゲットが異なる複数のテンプレートファイルを記憶している。一例として、記憶部35は、第1ターゲットを検索するための第1テンプレートファイルと、第1ターゲットとは異なる種類の第2ターゲットを検索するための第2テンプレートファイルと、第1ターゲット及び第2ターゲットとは異なる種類の第3ターゲットを検索するための第3テンプレートファイルとを記憶している。
制御部40は、測量機1全体の制御を行う。一例として、制御部40の制御に基づき測量機1が実行可能な機能として、基本観測や出来形観測等の観測機能と、測設機能とが挙げられる。基本観測機能は、ターゲットの測距及び測角を行うための機能である。出来形観測機能は、工事施工が完了した部分の測量をするための機能である。測設機能は、構造物の基準になる点や道路の中心線、のり肩、のり尻を現地に復元するために測量杭などを設定するための機能である。
制御部40は、第1撮像部11で撮像して生成した画像データに基づく画像、第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づく画像、水平角測角部31で測角して得られた水平角データ、鉛直角測角部32で測角して得られた鉛直角データ、測距部13で測距して得られた測距データの少なくとも1つに基づく観測情報を第1表示部18や第2表示部19に表示する。
電源部は、測量機1が動作するための電力を供給する。一例として、電源部は、測量機1に内蔵された内部電源である。一例として、電源部は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。
図5は、メインメニュー画面が表示された第2表示部19の一例を示す。第2表示部19は、表示面19aと、ライブビューボタン19bとを備えている。
一例として、図5に示すメインメニュー画面は、電源スイッチをオンにする等、測量機1を起動したときに表示される。図5に示すメインメニュー画面は、観測機能オブジェクト50aと、測設機能オブジェクト50bとを含む。
観測機能オブジェクト50aは、観測機能を実行するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて観測機能オブジェクト50aが表示された位置がタッチされたと判断した場合、例えば図6に示す観測画面を第2表示部19に表示する。
測設機能オブジェクト50bは、測設機能を実行するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて測設機能オブジェクト50bが表示された位置がタッチされたと判断した場合、例えば図14(a)に示す測設画面を第2表示部19に表示する。
観測機能について説明する。図6は、観測機能で第2表示部19に表示される観測画面の一例を示す。一例として、図6に示す観測画面は、図5に示すメインメニュー画面が第2表示部19に表示されている状態で、表示面19aにおいて観測機能オブジェクト50aが表示された位置がタッチされたと制御部40により判断された場合に、第2表示部19に表示される。
図6では、第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像の画像オブジェクト100と、レチクルを示すレチクルオブジェクト101と、画角変更後の画角を示すオブジェクト102と、タッチ操作用のオブジェクト110とを有する観測画面が第2表示部19に表示された状態を例示している。
オブジェクト110は、第1画角選択オブジェクト111と、第2画角選択オブジェクト112と、第3画角選択オブジェクト113と、第4画角選択オブジェクト114と、ターゲット視準オブジェクト115と、AFオブジェクト116と、レーザーポインタオブジェクト117と、気泡管表示オブジェクト118と、バッテリー表示オブジェクト119と、マップ表示オブジェクト120と、器械設置オブジェクト121と、撮影画面切替オブジェクト122と、AR表示画面切替オブジェクト123と、テキスト表示画面切替オブジェクト124と、ファンクション切替オブジェクト125と、観測・入力・設定オブジェクト126と、測距オブジェクト127と、記録オブジェクト128とを含む。
第1画角選択オブジェクト111は、第1撮像部11で撮像して生成した画像データに基づく第1画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。
制御部40は、表示面19aにおいて第1画角選択オブジェクト111が表示された位置がタッチされたと判断した場合、第1撮像部11で撮像して生成した画像データに基づく第1画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示する。
第2画角選択オブジェクト112は、第1撮像部11で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第1画角より広い画角の第2画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて第2画角選択オブジェクト112が表示された位置がタッチされたと判断した場合、第1撮像部11で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第1画角より広い画角の第2画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示する。
第3画角選択オブジェクト113は、第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第2画角より広い画角の第3画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて第3画角選択オブジェクト113が表示された位置がタッチされたと判断した場合、第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第2画角より広い画角の第3画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示する。
第4画角選択オブジェクト114は、第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第3画角より広い画角の第4画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて第4画角選択オブジェクト114が表示された位置がタッチされたと判断した場合、第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第3画角より広い画角の第4画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示する。
第1画角選択オブジェクト111、第2画角選択オブジェクト112、第3画角選択オブジェクト113及び第4画角選択オブジェクト114のうちユーザ操作を受け付けたオブジェクトは、ユーザ操作を受け付けていないオブジェクトとは識別可能に第2表示部19に表示される。一例として、第1画角選択オブジェクト111、第2画角選択オブジェクト112、第3画角選択オブジェクト113及び第4画角選択オブジェクト114のうちユーザ操作を受け付けたオブジェクトは、予め定められた色で第2表示部19に表示したり、枠で囲って第2表示部19に表示したりすることが挙げられる。図6では、第3画角選択オブジェクト113がユーザ操作を受け付けた状態を示している。図6では、オブジェクト100として、第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づく第3画角の画像が第2表示部19に表示されている。
ターゲット視準オブジェクト115は、第1撮像部11又は第2撮像部12で撮像して生成された画像データに基づく画像からテンプレートマッチング等を利用して自動的にターゲットを検索して視準するターゲット視準機能を実行するためのユーザ操作を受け付けるオブジェクトである。
撮影画面切替オブジェクト122は、第1撮像部11で撮像して生成した画像データ又は第2撮像部12で撮像して生成した画像データを記憶部35に記録する撮影画面に切り替えるためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて撮影画面切替オブジェクト122が表示された位置がタッチされたと判断した場合、撮影画面を第2表示部19に表示する。
AR表示画面切替オブジェクト123は、オブジェクト100として第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像に、設計データ等に基づく観測対象座標位置を示す観測対象座標位置情報を重ねて表示する状態と表示しない状態とを切り替えるためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。
制御部40は、第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像に観測対象座標位置情報が表示されていない状態で、表示面19aにおいてAR表示画面切替オブジェクト123が表示された位置がタッチされたと判断した場合、オブジェクト100として、第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像に観測対象座標位置情報を重ねて第2表示部19に表示する。観測対象座標位置は、拡張現実 (Augmented Reality) を用いた表示である。
制御部40は、第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像に観測対象座標位置情報が重ねて表示されている状態で、表示面19aにおいてAR表示画面切替オブジェクト123が表示された位置がタッチされたと判断した場合、オブジェクト100として、観測対象座標位置情報を表示することなく、第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像を第2表示部19に表示する。
テキスト表示画面切替オブジェクト124は、テキスト表示の観測画面に切り替えるためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいてテキスト表示画面切替オブジェクト124が表示された位置がタッチされたと判断した場合、テキスト表示画面を第2表示部19に表示する。
ファンクション切替オブジェクト125は、観測・入力・設定オブジェクト126に表示するオブジェクトを切り替えるためにユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。
一例として、制御部40は、観測・入力・設定オブジェクト126として観測オブジェクト126aが表示されている状態で、表示面19aにおいてファンクション切替オブジェクト125が表示された位置がタッチされたと判断した場合、入力オブジェクト126bを観測・入力・設定オブジェクト126として第2表示部19に表示する。
一例として、制御部40は、観測・入力・設定オブジェクト126として入力オブジェクト126bが表示されている状態で、表示面19aにおいてファンクション切替オブジェクト125が表示された位置がタッチされたと判断した場合、設定オブジェクト126cを観測・入力・設定オブジェクト126として第2表示部19に表示する。
一例として、制御部40は、観測・入力・設定オブジェクト126として設定オブジェクト126cが表示されている状態で、表示面19aにおいてファンクション切替オブジェクト125が表示された位置がタッチされたと判断した場合、観測オブジェクト126aを観測・入力・設定オブジェクト126として第2表示部19に表示する。
観測・入力・設定オブジェクト126は、観測オブジェクト126aと入力オブジェクト126bと設定オブジェクト126cとのうちいずれかのオブジェクトを表示する。図6では、観測・入力・設定オブジェクト126として観測オブジェクト126aが第2表示部19に表示されている。観測オブジェクト126aは、観測データに示す情報を含む。観測データは、水平角測角部31で測角して得られた水平角データと、鉛直角測角部32で測角して得られた鉛直角データと、測距部13で測距して得られた測距データとのうち少なくとも1つのデータを含む。図6では、水平角測角部31で測角して得られた水平角データを示す情報と、鉛直角測角部32で測角して得られた鉛直角データを示す情報と、測距部13で測距して得られた測距データを示す情報とを含んでいる。
測距オブジェクト127は、ターゲットまでの距離(水平距離)を測距部13により測距するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。制御部40は、表示面19aにおいて測距オブジェクト127が表示された位置がタッチされたと判断した場合、ターゲットまでの距離(水平距離)を測距部13に測距させる。
記録オブジェクト128は、観測データを記憶部35に記録するためのユーザ操作を受け付ける位置をユーザに示すオブジェクトである。観測データは、水平角測角部31で測角して得られた水平角データと、鉛直角測角部32で測角して得られた鉛直角データと、測距部13で測距して得られた測距データとのうち少なくとも1つのデータを含む。制御部40は、表示面19aにおいて記録オブジェクト128が表示された位置がタッチされたと判断した場合、観測データを記憶部35に記録する。
オブジェクト101は、電子的に表示されたレチクルである。オブジェクト101は、視準線である。記憶部35は、パターン(デザイン、形状)が異なる複数種類のレチクルを示すレチクルデータを記憶している。パターンとしては、十字、方眼、枠、同心円、クロス等が挙げられる。レチクルにスケール(目盛)をあわせて示してもよい。制御部40は、記憶部35に記憶されているレチクルデータに基づくレチクルをオブジェクト101として第2表示部19に表示する。制御部40は、オブジェクト100としての第1撮像部11又は第2撮像部12により生成された画像データに基づく画像に、オブジェクト101としての記憶部35に記憶されているレチクルデータに基づくレチクルを重ねて第2表示部19に表示する。オブジェクト101としてのレチクルは、第2表示部19に表示しなくてもよい。
オブジェクト102は、オブジェクト100として表示される画像の画角を望遠側に変更した場合に設定される画角を画角変更前に予め示すガイドである。図6に示す観測画面において、第1撮像部11で撮像して生成した画像データに基づく画像であって第1画角より広い画角の第2画角の画像がオブジェクト100として第2表示部19に表示されているので、オブジェクト102は、第1画角の画像をオブジェクト100として第2表示部19に表示した場合の画角を予め示している。なお、第1画角の画像がオブジェクト100として第2表示部19に表示されている場合は、第1画角より望遠側に画角を変更できないので、オブジェクト102は第2表示部19に表示されない(例えば図9)。
なお、オブジェクト100としての第2画角の画像に対して第1画角をオブジェクト102として第2表示部19に表示する例を示したが、これに限るものではなく、例えばオブジェクト100としての第4画角の画像に対して、第3画角をオブジェクト102として第2表示部19に表示してもよいし、第1画角をオブジェクト102として第2表示部19に表示してもよい。
ターゲット視準機能について説明する。
図7は、ターゲット視準機能を実行する場合のフローの一例を示す。
ステップS11において、ユーザは、第1撮像部11又は第2撮像部12で撮像して生成された画像データに基づく画像からテンプレートマッチングにより検索したいターゲットを予め選択する。一例として、制御部40は、検索ターゲット選択画面を第2表示部19に表示し、ユーザが検索ターゲットを選択するためのユーザ操作を受け付ける。検索ターゲット選択画面では、記憶部35に記憶されている複数種類のテンプレートファイルに対応する複数種類のターゲットを測量機1で検索可能なターゲットとしてユーザに示す。ユーザは、検索ターゲット選択画面において測量機1で検索したいターゲットをタッチ等によって選択することができる。制御部40は、検索ターゲット選択画面においてユーザに選択されたターゲットに対応するテンプレートファイルをテンプレートマッチングに適したデータ配列に展開して一時記憶部34に格納する。一例として、制御部40は、検索ターゲット選択画面においてユーザに選択された第1ターゲットに対応する第1テンプレートファイルに基づく検索用テンプレートを一時記憶部34に展開する。
図6に示す観測画面では、画像オブジェクト100として、第1撮像部11又は第2撮像部12から順次に出力され画像処理部33で順次に生成された表示用画像データに基づく画像が順次に表示されている。
ステップS12において、制御部40は、表示面19aにおいてターゲットサーチオブジェクト115が表示された位置がタッチされたと判断した場合、ターゲットサーチ機能を実行する。
画像処理部33は、第1撮像部11又は第2撮像部12から順次に出力された画像データから抽出した1フレーム分の画像データを検索対象画像データとして一時記憶部34に格納する。画像処理部33は、第1撮像部11又は第2撮像部12から順次に出力された画像データから抽出した1フレーム分の画像データから一部分を切り出した画像データを検索対象画像データとして一時記憶部34に格納してもよい。画像処理部33は、第1撮像部11又は第2撮像部12から順次に出力された画像データから抽出した1フレーム分の画像データに色補正処理を施した画像データを検索対象画像データとして一時記憶部34に格納してもよい。
ステップS13において、制御部40は、テンプレートマッチング前処理を実行する。
一例として、制御部40は、一時記憶部34に記憶されている検索対象画像データに対してテンプレートマッチングを実行する検索範囲を設定する。一例として、制御部40は、検索画像データに基づく画像の中心部を検索範囲に設定して、検索画像データに基づく画像の周辺部を検索範囲から除外する。なお、検索範囲は、例えば第2表示部19に対する操作等により、ユーザに指定させるようにしてもよい。
一例として、制御部40は、一時記憶部34に記憶されている検索対象画像データに基づく検索対象画像におけるターゲットの大きさ(サイズ)を予測し(例えば第1撮像部11又は第2撮像部12のフォーカスレンズ位置から予測したターゲットまでの距離と、使用しているターゲットのサイズとに基づく)、予測したターゲットの大きさに応じて、一時記憶部34に記憶されている検索用テンプレートの大きさを拡大又は縮小する。
一例として、制御部40は、第1撮像部11又は第2撮像部12で撮像して生成した画像データに基づいてターゲット周辺が暗い場合、第1撮像部11のゲインを増加させたり、第2撮像部12のゲインを増加させたりする。
ステップS14において、制御部40は、テンプレートマッチングを実行する。一例として、制御部40は、検索対象画像データと検索用テンプレートを用いてパターンマッチングを実行する。
ステップS15において、制御部40は、ターゲットの検索に成功したか否かを判定する。
制御部40は、検索対象画像データに検索用テンプレートと一致する部分が存在すると判断した場合、検索対象画像データにおいて検索用テンプレートと一致する部分をターゲットとみなし、検索対象画像データにおいてターゲットが占める領域を特定するための座標や検索対象画像データにおけるターゲットの中心点の座標などを取得する。この場合、制御部40は、ステップS15においてターゲットの検索に成功したと判定する。制御部40は、ターゲットに形成されている複数の直線の交点を検出することによりターゲットの中心点の座標を算出する。制御部40は、例えばターゲットが四角形状の場合、対角頂点の座標をターゲットの占める領域の座標情報として算出する。制御部40は、検索対象画像データに検索用テンプレートと一致する部分が複数存在すると判断した場合、検索対象画像データにおいて検索用テンプレートと一致する複数の部分をそれぞれターゲットとみなし、検索対象画像データにおいてターゲットが占める領域を特定するための座標や検索対象画像データにおけるターゲットの中心点の座標などの組を複数取得する。
制御部40は、ターゲットを検索できた場合、ターゲットが占める領域の座標情報に基づいて、例えば図8に示したようにターゲットが存在する領域を示す枠を画像に重ねて表示する。ターゲットが存在する領域を色で塗りつぶすことで示してもよい。
制御部40は、複数のターゲットを検索できた場合、ターゲットが存在する領域を示す枠を複数のターゲットそれぞれについて画像に重ねて表示する。制御部40は、視準すべきターゲットをユーザに選択させるようにしてもよい。
ステップS16において、制御部40は、ターゲットの中心点に視準するよう水平角駆動部15及び鉛直角駆動部17を回転駆動する。制御部40は、ターゲットの中心点に視準したら自動的に測量を実行してもよい。
制御部40は、検索対象画像データに検索用テンプレートと一致する部分が存在しないと判断した場合、ステップS15においてターゲットの検索に失敗したと判定し、ステップS13に戻ってテンプレートマッチング前処理を実行する。制御部40は、一時記憶部34に記憶されている検索対象画像データに対してテンプレートマッチングを実行する検索範囲を再設定する。一例として、制御部40は、前回の検索範囲に隣接する領域を検索範囲に設定する。一例として、制御部40は、検索用テンプレートの大きさを変更する。
なお、検索範囲の設定順としては、例えば図9(a)や図9(b)を例示することができる。図9(a)及び図9(b)における数字は、検索範囲として設定される順番を示す。ターゲットの検索は、検索対象画像データに基づく画像の中央部を優先的に行い、ターゲットを検索できなかったら検索対象画像データに基づく画像の周辺部に向かって行う。
制御部40は、予め設定された条件が成立した場合、例えばテンプレートマッチングを予め設定した回数実行しても検索対象画像データに検索用テンプレートと一致する部分が存在しないと判断した場合や検索対象画像データの全域についてテンプレートマッチングを実行しても検索対象画像データに検索用テンプレートと一致する部分が存在しないと判断した場合は、一時記憶部34に記憶されている検索対象画像データを更新する。検索対象画像データを更新する場合、画像データの明るさを変えるようにしてもよい。
制御部40は、ターゲットが検索できなかった場合、オートフォーカス機能による視準方向にあるものとの距離が無限遠になっていたときは、テンプレートマッチングの再実行を行わず、「距離が遠すぎます」などのメッセージを第2表示部19に表示してターゲット視準機能を終了してもよい。
制御部40は、ターゲットが検索できなかった場合、検索対象画像データの輝度が予め定められた値以下だったときは、「暗すぎます」などのメッセージを第2表示部19に表示してターゲット視準機能を終了してもよい。
1 測量機
6 本体部
7 撮像部
11 第1撮像部
12 第2撮像部
13 測距部
14 第3撮像部
15 水平角駆動部
17 鉛直角駆動部
18 第1表示部
19 第2表示部
20 通信部
21 水平角操作部用エンコーダ
22 鉛直角操作部用エンコーダ
23 水平角操作部
24 鉛直角操作部
25 把持部
31 水平角測角部
32 鉛直角測角部
33 画像処理部
34 一時記憶部
35 記憶部
40 制御部
50a 観測機能オブジェクト
50b 測設機能オブジェクト
100 画像オブジェクト
101 レチクルオブジェクト
110 オブジェクト
111 第1画角選択オブジェクト
112 第2画角選択オブジェクト
113 第3画角選択オブジェクト
114 第4画角選択オブジェクト
115 ターゲットサーチオブジェクト
116 AFオブジェクト
117 レーザーポインタオブジェクト
118 気泡管表示オブジェクト
119 バッテリー表示オブジェクト
120 マップ表示オブジェクト
121 器械設置オブジェクト
122 撮影画面切替オブジェクト
123 AR表示画面切替オブジェクト
124 テキスト表示画面切替オブジェクト
125 ファンクション切替オブジェクト
126 観測・入力・設定オブジェクト
126a 観測オブジェクト
126b 入力オブジェクト
126c 設定オブジェクト
127 測距オブジェクト
128 記録オブジェクト

Claims (5)

  1. 視準方向の所定範囲を撮影する望遠鏡部と、
    前記望遠鏡部で視準された測量対象を測距および測角する測量部と、
    前記望遠鏡部を水平軸および鉛直軸周りにそれぞれ回動させる駆動部と、を備える測量機であって、
    前記望遠鏡部が、高倍率の視準カメラ光学系と、前記視準カメラ光学系より低倍率の広角カメラ光学系とを有し、
    前記視準カメラ光学系によって撮影された高倍率撮影画像、または前記広角カメラ光学系によって撮影された広角撮影画像の少なくとも一方を前記視準方向の視準用撮影画像として表示するとともにタップによる入力操作が可能なタッチパネル表示器と、
    前記測量対象のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部と、
    前記テンプレート記憶部に記憶された前記テンプレートから選択された検索用テンプレートに一致する部分を前記視準用撮影画像の中から検索するターゲット検出部と、を備える測量機。
  2. 前記ターゲット検出部は、前記検索用テンプレートに一致する部分を検索することができた場合、検索された部分を前記測量対象としてその中心点を検出する請求項1に記載の測量機。
  3. 前記ターゲット検出部は、前記中心点に前記視準方向を合わせるように前記駆動部を制御する請求項2に記載の測量機。
  4. 前記ターゲット検出部は、前記検索用テンプレートに一致する部分を検索することができた場合、前記高倍率撮影画像または前記広角撮影画像の検索された部分に図形を描画する請求項1から3のいずれかに記載の測量機。
  5. 視準方向の所定範囲を撮影する望遠鏡部と、
    前記望遠鏡部で視準された測量対象を測距および測角する測量部と、
    前記望遠鏡部を水平軸および鉛直軸周りにそれぞれ回動させる駆動部と、
    前記望遠鏡部によって撮影された視準用撮影画像を表示するとともにタップによる入力操作が可能なタッチパネル表示器と、を備える測量機の測量プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記測量対象のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部、
    前記テンプレート記憶部に記憶された前記テンプレートから選択された検索用テンプレートに一致する部分を、前記視準用撮影画像の中から検索するターゲット検出部、として動作させる測量プログラム。
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