[S-TT40] 空中からの地球計測とモニタリング

[STT40-P01] 地形の3D計測のための可搬型装置の試作

*勝間田 明男¹、赤坂 勇紀¹ (1.富山大学)

キーワード：地形計測、3Dモデル、点群データ

地震直後の地震断層の計測・地形の計測など，野外において地形を計測し，その3Dモデルの構築することは，研究の補助手段として有益であると考えられる．現在では様々な3Dモデル作成ツールがある．航空機やドローンを用いることにより広域の地形把握とその3Dモデルを作成する技術が開発されている．また，小規模の計測にはタブレットやスマートフォンを用いたアプリケーションが利用可能である．これらには，距離計測や画像撮影などの計測手段が用いられている．レーザー測距装置であるLiDARやカメラなどの安価な部品を用いて，可搬型の地形計測装置(図1)の試作を行っている．LiDARにより点群データを得て，それにカメラから得た画像をテキスチャーマッピングして3Dモデルを構成することを想定している．

　LiDAR装置としては，RPLIDAR A1M8を使用した．RPLIDAR A1M8は計測可能距離12mであり，8000点/秒のデータ取得能力を持つ．RPLIDAR A1M8は2次元のデータを取得するものであるが，それをサーボモータにより往復回転させることにより半空間の点群データを得るようにした．サーボモータの往復時間は約4秒とした．LiDARデータの取得・サーボモータの制御にRaspberry Piを1台，カメラのデータの取得に1台のRaspberry Piを用いた．それらにバッテリーから給電した．2台の大容量モバイルバッテリーを用いることにより，8時間ほどの連続稼働は可能とみている．いわゆる終日のフィールドの計測の実現を想定している．タブレットなどで実現している3Dモデル作成を広域で実現できることを目指している．

　LiDARから得られる点群データはそのまま対象物の空間座標を表すデータ(図2)となっている．実験室内でテストした結果，レーザー光の入射角度が大きな場合には，LiDARによる測距データが得にくい状態であった．広角カメラを4式取り付けて半空間の画像データを取得できるようにした．３Dモデルを構築するためにはカメラの画像と空間座標を対応つける必要がある．方眼紙を張り付けた面を撮影することで，カメラ画像の中心の向いている方向，傾きなどの対応づけを行った．また，画像補正については，画像の中心からピクセル距離と実際の方向の関係のみによる補正とした．予備的な開発として，静止状態で計測を行い3Dモデルを構築できるか確認を行った．カメラの画像データ操作に，OpenCVライブラリを用いて，3Dモデル作成にpython上のOpenGLライブラリの実装であるpygletを用いて，開発した装置で静止状態で得たデータから3Dモデルが構築できることを確認した．