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公開番号2025098649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214928
出願日2023-12-20
発明の名称内空断面算出システム、及び内空断面算出方法
出願人鉄建建設株式会社,CalTa株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04N 7/18 20060101AFI20250625BHJP(電気通信技術)
要約【課題】点群が部分的に欠落した点群データ38であっても、トンネルTの断面積や体積を算出できる内空断面算出システム1及び内空断面算出方法を提供することを目的とする。
【解決手段】内空断面算出システム1であって、点群データ38から抽出した抽出点群38Aが示すトンネルTの断面を、基点BPを中心とした周方向に分割して複数の分割範囲E_nを設定する分割範囲設定手段と、抽出点群38Aの点が存在する分割範囲E_nの範囲面積S_nを算出する範囲面積算出手段と、範囲面積S_nを合算して合計面積Saを算出する合計面積算出手段と、分割範囲E_nにおける基点BPを中心とした周方向の角度を所定角度Δθとして、範囲面積S_nを算出した分割範囲E_nの所定角度Δθの累積値である累積角度θの割合を算出する割合算出手段と、合計面積Saを累積角度θの割合で除算して推定断面積を算出する推定断面積算出手段とが備えられたことを特徴とする。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
軸方向に延びる内部空間を有する内空構造体の内面形状を示す点群データに基づいて、前記軸方向の断面位置での前記内空構造体の断面積を算出する内空断面算出システムであって、
前記断面位置に対応する点群を抽出点群として前記点群データから抽出する点群抽出手段と、
抽出した前記抽出点群の座標情報を所定座標平面の座標情報に変換する座標情報変換手段と、
前記所定座標平面上の前記抽出点群が示す前記内空構造体の断面のうち、前記断面積の算出を所望する対象領域を、該対象領域における任意の位置である基点を中心とした周方向に所定の分割数または所定の分割角度で分割して複数の分割範囲を設定する分割範囲設定手段と、
前記抽出点群の点が存在する前記分割範囲の面積を範囲面積として算出する範囲面積算出手段と、
該範囲面積算出手段で算出した前記範囲面積を合算して合計面積を算出する合計面積算出手段と、
前記分割範囲における前記基点を中心とした周方向の角度を所定角度として、前記範囲面積を算出した前記分割範囲の前記所定角度を累積して累積角度を算出する累積角度算出手段と、
前記基点を中心とした周方向における前記対象領域の始点から終点までの角度に対する前記累積角度の割合を算出する割合算出手段と、
前記合計面積を前記累積角度の割合で除算して推定断面積を算出する推定断面積算出手段とが備えられた
内空断面算出システム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記所定座標平面が、極座標系の座標平面である
請求項１に記載の内空断面算出システム。
【請求項３】
前記分割範囲に含まれる前記抽出点群の点に基づく代表点を設定する代表点設定手段が備えられ、
前記範囲面積算出手段は、
前記基点と前記代表点を結ぶ直線距離を半径として、該半径と前記所定角度とに基づいて前記範囲面積を算出する構成である
請求項２に記載の内空断面算出システム。
【請求項４】
前記代表点設定手段は、
前記基点からの前記直線距離が異なる少なくとも二つの前記代表点を設定する構成である
請求項３に記載の内空断面算出システム。
【請求項５】
前記所定座標平面の座標軸に略平行な直線と前記対象領域の輪郭との交点の間隔が最大となる位置で、前記交点を結ぶ仮想直線の略中央に前記基点を設定する基点設定手段が備えられた
請求項１に記載の内空断面算出システム。
【請求項６】
前記点群抽出手段は、
前記断面位置から前記軸方向の所定範囲に対応する前記点群を、前記抽出点群として前記点群データから抽出する構成である
請求項１に記載の内空断面算出システム。
【請求項７】
前記内空構造体の設計断面に基づいて算出された設計断面積を記憶する記憶手段と、
前記推定断面積算出手段が算出した前記推定断面積の良否を前記設計断面積に基づいて判定する良否判定手段とが備えられた
請求項１に記載の内空断面算出システム。
【請求項８】
前記推定断面積算出手段が算出した前記推定断面積に基づいて、前記内部空間の推定体積を算出する体積算出手段が備えられた
請求項１に記載の内空断面算出システム。
【請求項９】
軸方向に延びる内部空間を有する内空構造体の内面形状を示す点群データに基づいて、前記内空構造体における前記軸方向に沿った所定空間の体積を算出する内空断面算出システムであって、
前記所定空間に対応する点群を抽出点群として前記点群データから抽出する点群抽出手段と、
抽出した前記抽出点群の座標情報を、前記軸方向の座標情報を保持する所定座標平面の座標情報に変換する座標情報変換手段と、
前記所定座標平面上の前記抽出点群が示す前記内空構造体の断面のうち、前記体積の算出を所望する対象領域を、該対象領域における任意の位置である基点を中心とした周方向に所定の分割数または所定の分割角度で分割して複数の分割範囲を設定する分割範囲設定手段と、
前記抽出点群の点が存在する前記分割範囲の体積を前記軸方向の座標情報に基づく範囲体積として算出する範囲体積算出手段と、
該範囲体積算出手段で算出した前記範囲体積を合算して合計体積を算出する合計体積算出手段と、
前記分割範囲における前記基点を中心とした周方向の角度を所定角度として、前記範囲体積を算出した前記分割範囲の前記所定角度を累積して累積角度を算出する累積角度算出手段と、
前記基点を中心とした周方向における前記対象領域の始点から終点までの角度に対する前記累積角度の割合を算出する割合算出手段と、
前記合計体積を前記累積角度の割合で除算して推定体積を算出する推定体積算出手段とが備えられた
内空断面算出システム。
【請求項１０】
軸方向に延びる内部空間を有する内空構造体の内面形状を示す点群データに基づいて、前記軸方向の断面位置での前記内空構造体の断面積を算出する内空断面算出方法であって、
点群抽出手段が前記断面位置に対応する点群を抽出点群として前記点群データから抽出する点群抽出工程と、
抽出した前記抽出点群の座標情報を座標情報変換手段が所定座標平面の座標情報に変換する座標情報変換工程と、
前記所定座標平面上の前記抽出点群が示す前記内空構造体の断面のうち、前記断面積の算出を所望する対象領域を、分割範囲設定手段が前記対象領域における任意の位置である基点を中心とした周方向に所定の分割数または所定の分割角度で分割して複数の分割範囲を設定する分割範囲設定工程と、
前記抽出点群の点が存在する前記分割範囲の面積を範囲面積算出手段が範囲面積として算出する範囲面積算出工程と、
該範囲面積算出工程で算出した前記範囲面積を合計面積算出手段が合算して合計面積を算出する合計面積算出工程と、
前記分割範囲における前記基点を中心とした周方向の角度を所定角度として、累積角度算出手段が前記範囲面積を算出した前記分割範囲の前記所定角度を累積して累積角度を算出する累積角度算出工程と、
割合算出手段が前記基点を中心とした周方向における前記対象領域の始点から終点までの角度に対する前記累積角度の割合を算出する割合算出工程と、
推定断面積算出手段が前記合計面積を前記累積角度の割合で除算して推定断面積を算出する推定断面積算出工程とを行う
内空断面算出方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばトンネルなどの内部に空間を有する内空構造体の断面積等を算出するような内空断面算出システム及び内空断面算出方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、内部に空間を有する内空構造体として、上下水道管のような流路管やトンネルなどが知られている。このような内空構造体では、様々な目的のために内部空間の断面積や内部空間の体積を算出することがある。
【０００３】
例えば山岳トンネルなどのトンネル工事では、設計断面との差分や覆工コンクリートの打設量などを算出するために、切羽面付近や防水工前のトンネル内面を計測して内空断面の断面積を算出している。
【０００４】
ところで、このようなトンネル工事では、特許文献１のように三次元レーザスキャナでトンネル内面形状を三次元計測することが多い。そこで、三次元計測に基づく点群データを用いて内空断面の断面積を算出することが考えられる。
【０００５】
この際、点群データは、点群が途切れることなく連続していることが望ましいが、実際には、トンネル内空における附帯物などによってトンネル内面を計測できない部分があるため、点群が部分的に欠落していることが多々ある。
【０００６】
このため、点群データを用いて内空断面の断面積を算出する場合、欠落した点群によって断面積を算出できない、あるいは断面積を精度よく算出できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１２－５８１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑み、点群が部分的に欠落した点群データであっても、内空構造体の断面積や体積を算出できる内空断面算出システム及び内空断面算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、軸方向に延びる内部空間を有する内空構造体の内面形状を示す点群データに基づいて、前記軸方向の断面位置での前記内空構造体の断面積を算出する内空断面算出システムであって、前記断面位置に対応する点群を抽出点群として前記点群データから抽出する点群抽出手段と、抽出した前記抽出点群の座標情報を所定座標平面の座標情報に変換する座標情報変換手段と、前記所定座標平面上の前記抽出点群が示す前記内空構造体の断面のうち、前記断面積の算出を所望する対象領域を、該対象領域における任意の位置である基点を中心とした周方向に所定の分割数または所定の分割角度で分割して複数の分割範囲を設定する分割範囲設定手段と、前記抽出点群の点が存在する前記分割範囲の面積を範囲面積として算出する範囲面積算出手段と、該範囲面積算出手段で算出した前記範囲面積を合算して合計面積を算出する合計面積算出手段と、前記分割範囲における前記基点を中心とした周方向の角度を所定角度として、前記範囲面積を算出した前記分割範囲の前記所定角度を累積して累積角度を算出する累積角度算出手段と、前記基点を中心とした周方向における前記対象領域の始点から終点までの角度に対する前記累積角度の割合を算出する割合算出手段と、前記合計面積を前記累積角度の割合で除算して推定断面積を算出する推定断面積算出手段とが備えられたことを特徴とする。
【００１０】
またこの発明は、軸方向に延びる内部空間を有する内空構造体の内面形状を示す点群データに基づいて、前記軸方向の断面位置での前記内空構造体の断面積を算出する内空断面算出方法であって、点群抽出手段が前記断面位置に対応する点群を抽出点群として前記点群データから抽出する点群抽出工程と、抽出した前記抽出点群の座標情報を座標情報変換手段が所定座標平面の座標情報に変換する座標情報変換工程と、前記所定座標平面上の前記抽出点群が示す前記内空構造体の断面のうち、前記断面積の算出を所望する対象領域を、分割範囲設定手段が前記対象領域における任意の位置である基点を中心とした周方向に所定の分割数または所定の分割角度で分割して複数の分割範囲を設定する分割範囲設定工程と、前記抽出点群の点が存在する前記分割範囲の面積を範囲面積算出手段が範囲面積として算出する範囲面積算出工程と、該範囲面積算出工程で算出した前記範囲面積を合計面積算出手段が合算して合計面積を算出する合計面積算出工程と、前記分割範囲における前記基点を中心とした周方向の角度を所定角度として、累積角度算出手段が前記範囲面積を算出した前記分割範囲の前記所定角度を累積して累積角度を算出する累積角度算出工程と、割合算出手段が前記基点を中心とした周方向における前記対象領域の始点から終点までの角度に対する前記累積角度の割合を算出する割合算出工程と、推定断面積算出手段が前記合計面積を前記累積角度の割合で除算して推定断面積を算出する推定断面積算出工程とを行うことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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