皆さんこんにちは！クモノスコーポレーション　空間情報事業部の池山です。

「3Dレーザースキャナってどういう原理で計測しているんだろう？」そういった疑問をお持ちではないですか？実は3Dレーザースキャナには一般的に２つの測定原理があります。

今回の記事では二つの測定原理と、その違いについて紹介します！

タイムオブフライト方式

レーザーを発射し、測定対象部に反射して返ってくるまでの時間で距離を算出し、またスキャナーの移動方向からレーザーを発射した角度を算出します。

この二つの情報から３次元位置情報を求めます。一般に、測量で用いられるトータル・ステーションと同じ原理になります。

フェイズシフト方式

「位相差方式」とも呼ばれる方式。

複数に変調させたレーザー光を照射し、対象物に当たって戻ってきた拡散反射成分の位相差により、対象物との距離を求める方法です。

また、スキャナーの移動方向から照射した角度を算出し、距離と角度から３次元位置情報を求めます。

測定の原理の違いによるデータの比較

上項目で測定原理について書きましたがどうでしょうか？　正直「よく分からない」と思った方もいらっしゃるかもしれません。

ですので、この項目では二つの測定原理によってデータがどう違ってくるのかを実際のデータで比較してみたいと思います。

今回はこのステンレス製の缶で計測を行ってみました。

そしてこのように二つの３Dレーザースキャナーを並べて計測を・・・・！（なんとぜいたくな）

ちなみに、計測条件は

• 3Dレーザースキャナから計測対象物であるステンレス缶までの距離は約5m
• ステンレス缶の直径は200mm

となっています。では計測したデータの比較画像を見てみましょう・・・・！

上が「位相差方式」で計測をした点群データで、下が「タイムオブフライト方式」で計測した点群データです。

位相差方式の点群データは多く点を取得出来ていますが、上面の画像ではモヤモヤした点がたくさん発生しています。これは”ノイズ”と呼ばれるもので、レーザーが乱反射したことにより生まれるゴミデータです。

 

位相差方式の3Dレーザースキャナでは、乱反射したレーザーも受光するのでこのようなデータが生まれやすいのです。

 

下の「タイムオブフライト方式」では点自体は位相差方式ほど多くはないですが、ノイズデータがほとんどありません。

 

レーザーを照射し正しく返ってきたものが点群データとなるのでノイズデータが少なくなる傾向があります。

ただし、一般にタイムオブフライト方式の方が計測時間が長くなる傾向にあります。

 

いかがでしたか？3Dレーザースキャナの測定の原理についての疑問は解決されたでしょうか？

最後に測定の原理の違いをまとめた表を載せておきます。

測定原理	データ	計測時間
位相差方式	ノイズデータが発生しやすい	短い
タイムオブフライト方式	ノイズデータが発生しにくい	長い