(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物を複数の方向からカメラを用いてフラッシュ撮影し、これで得た複数の画像を画像処理して各画像に写し込んだ計測点の３次元座標を算出する写真計測方法に用いられる写真計測用ターゲットであって、
フラッシュ光を反射して前記画像上で該計測点ないしその近傍を鮮明に写し出させて高輝度点を認識させる光反射部を備えた写真計測用ターゲットにおいて、
前記画像上で前記計測対象物の計測点以外の部位で生じるノイズの輝度値よりも高い輝度値でフラッシュ光を反射する色を選択して着色された色情報提供部を備えている
ことを特徴とする写真計測用ターゲット。
【請求項２】
計測対象物を複数の方向からカメラを用いてフラッシュ撮影し、これで得た複数の画像を画像処理して各画像に写し込んだ計測点の３次元座標を算出する写真計測方法であって、
請求項１に記載の写真計測用ターゲットを前記計測点ないしその近傍に配置した後、
前記計測対象物を複数の方向からフラッシュ撮影するのに続いて、これで得た複数の各画像の中から前記写真計測用ターゲットの色情報提供部を抽出して該写真計測用ターゲットの位置を特定し、
次いで、前記複数の画像を画像処理して、すでに各画像中に特定されている前記写真計測用ターゲットの光反射部の高輝度点に基づいて前記計測点の３次元座標を算出する
ことを特徴とする写真計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物等の計測対象物を３次元計測する写真計測方法に用いられる写真計測用ターゲット及び写真計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した写真計測方法は、構造物（計測対象物）を複数の方向からカメラを用いてフラッシュ撮影し、これで得た画像をコンピュータで画像処理することにより、各画像に写し込んだ複数の計測点の２次元座標に基づいて、該複数の計測点の３次元座標を算出する手法である。
【０００３】
この写真計測方法において、複数の方向からフラッシュ撮影した構造物の画像に写し込まれた複数の計測点を鮮明にするべく、これらの計測点にフラッシュ光を反射するターゲットを貼付するようにしており、これらの写真計測用ターゲットを用いることで、構造物の画像中における複数の計測点の画像部分をより正確に認識し得るようになっている。
【０００４】
従来、上記した写真計測方法に用いられる写真計測用ターゲットとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この写真計測用ターゲットは、複数の方向からのフラッシュ光を指向性なく照射方向に反射する円形状の光反射部を備えており、この写真計測用ターゲットでは、色々な方向から構造物をフラッシュ撮影しても、光反射部における輝度が一定したものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001-249020号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した写真計測用ターゲットでは、日中屋外の状況下で写真計測する場合、フラッシュ撮影して得た画像のコンピュータ処理時において、画像内の輝度が高いものをすべて計測点として認識してしまう。すなわち、計測対象物中の計測点以外の部位（例えば研磨面）や、計測対象物の周囲に存在する部位（例えば水面、雲）といった、太陽光反射による輝度が高くなる部位をすべて計測点として誤認識してしまう。
【０００７】
その結果、フラッシュ光による写真計測用ターゲットでの高輝度反射と、太陽光等の外乱による計測点以外の部位での高輝度反射とを分ける解析作業が煩雑で且つ困難なものとなっているうえ、フラッシュ光による写真計測用ターゲットでの高輝度反射を認識する精度も高いとは言えないという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、太陽光反射等によるノイズの除去作業の手間隙を少なく抑えたうえで、フラッシュ光による計測点での高輝度反射を高精度で且つ自動的に認識することが可能になる写真計測用ターゲット及び写真計測方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、計測対象物を複数の方向からデジタルカメラや銀塩カメラを用いてフラッシュ撮影し、これで得た複数の画像を画像処理して各画像に写し込んだ計測点の３次元座標を算出する写真計測方法に用いられる写真計測用ターゲットであって、フラッシュ光を反射して前記画像上で該計測点ないしその近傍を鮮明に写し出させて高輝度点を認識させる光反射部を備えた写真計測用ターゲットにおいて、前記画像上で前記計測対象物の計測点以外の部位で生じるノイズの輝度値よりも高い輝度値でフラッシュ光を反射する色を選択して着色された色情報提供部を備えている構成としたことを特徴としており、この構成の写真計測用ターゲットを前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
ここで、カラーの画像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの色情報を混ぜ合わせることによって、色を表現している。図４に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）は、各々フレームＦを有していて、各フレームＦは、画素Ｐ毎にその色の輝度情報を保存している。
【００１１】
画素Ｐ（ｘｎ，ｙｎ）の色は、Ｐ（ｘｎ，ｙｎ）＝Ｒ（ｘｎ，ｙｎ）＋Ｇ（ｘｎ，ｙｎ）＋Ｂ（ｘｎ，ｙｎ）として表すことができる。但し、Ｒ（ｘｎ，ｙｎ）は図５に示すＲフレームの（ｘｎ，ｙｎ）画素における輝度値であり、Ｇ（ｘｎ，ｙｎ）は図６に示すＧフレームの（ｘｎ，ｙｎ）画素における輝度値であり、Ｂ（ｘｎ，ｙｎ）は図７に示すＢフレームの（ｘｎ，ｙｎ）画素における輝度値である。
【００１２】
１つの画素Ｐが８ビットの場合には、各色を２８＝２５６段階の輝度で表現することができ、したがって、カラー画像は、２５６（Ｒ）×２５６（Ｇ）×２５６（Ｂ）の約１６７７万色の表現が可能である。
【００１３】
色情報の表現方法としては、このＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの色を混合する方法の他に、輝度、色相、彩度による表現方法もあるが、一般的なデジタルカメラの画像が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの色で表現されているうえ、１０００万画素程度の画素をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）から輝度、色相、彩度に変換するためには、画像処理を行うコンピュータの能力にもよるが、１０〜２０秒の時間を必要とするので、Ｒフレーム、Ｇフレーム、Ｂフレームの加減という単純な計算で、特定の色情報のみを高速且つ高精度で抽出できる表現方法を選ぶこととした。
【００１４】
すなわち、ベースとなる色のフレームを選択して、その色のフレームの輝度値から他の色のフレームの輝度値を減ずる。例えば、Ｒフレームをベースとした場合には、Ｐ（ｘｎ，ｙｎ）＝Ｒ（ｘｎ，ｙｎ）−Ｇ（ｘｎ，ｙｎ）−Ｂ（ｘｎ，ｙｎ）となる。但し、Ｐ（ｘｎ，  ｙｎ）＜０となった場合は、Ｐ（ｘｎ，ｙｎ）＝０（黒色）とする。
【００１５】
Ｒ（赤）の情報の感度が高いため、Ｒ（ｘｎ，ｙｎ）−Ｇ（ｘｎ，ｙｎ）−Ｂ（ｘｎ，ｙｎ）からＲ（赤）情報を抽出するのが望ましく、この場合には、図８に示すように、赤色部分だけが白くなった画像を取得することができる。但し、後の画像処理手法（ヒストグラム調整処理追加）によっては、Ｂ（青）情報の利用も検討に値する。比較のため、Ｇフレームをベースとした場合及びＢフレームをベースとした場合を図９及び図１０にそれぞれ示す。
【００１６】
屋外においてノイズに混ざるターゲットを認識する場合、まず、フラッシュ撮影して得た画像に対して、Ｒフレームをベースとした上記加工を施して、例えば、PANTONEの色見本における色番号が、811 C 2X,Orange 021 C,485 C 2X（以上図８に二重丸を付した色）,Process Magenta C,813 2X,Process Yellow C（以上図８に丸を付した色）の計６種類の色を抽出する。
【００１７】
この加工において、図１１及び表１に示すように、オレンジ系の色である811 C 2X,Orange 021 C,485 C 2Xの計３種類の色の各輝度値が特に高くなるので、これらの811 C 2X,Orange 021 C,485 C 2Xの部分を抽出する。
【００１８】
次いで、抽出した部分を含む枠を設定する。この枠内には、ターゲットが一つ存在する可能性が高い。したがって、通常の画像における上記枠内に相当する範囲に高輝度値がある場合には、すなわち、オレンジ系の色に囲まれた反射物がある場合には、これがターゲットであるとして処理する。
なお、ＣＣＤ素子及びＣＭＯＳ素子の各デジタルカメラなど、カメラの仕様が異なっていても、輝度値の傾向は同じであった。
【００１９】
【表１】
0005610137.tif 000002
【００２０】
そこで、本発明に係る写真計測用ターゲットにおいて、前記色情報提供部は、屋外でフラッシュ撮影を行う場合に、高い輝度値で前記フラッシュ光を反射する色、いわゆるオレンジ系の色を有している構成とすることが望ましく、このような構成とすることで、太陽光反射等によるノイズを確実に除去し得ることとなる。
【００２１】
本発明に係る写真計測用ターゲットとしては、シールタイプ及びシート状マグネットタイプのいずれをも採用し得る。
【００２２】
本発明は、計測対象物に設定される計測位置に配置される計測位置認識用のターゲットに採用することができるほか、複数の写真間における位置関係を明確にして計測自動化に利用するコードターゲットにも採用することができる。
【００２３】
一方、本発明の請求項２に係る発明は、計測対象物を複数の方向からカメラを用いてフラッシュ撮影し、これで得た複数の画像を画像処理して各画像に写し込んだ計測点の３次元座標を算出する写真計測方法であって、請求項１に記載の写真計測用ターゲットを前記計測点ないしその近傍に配置した後、前記計測対象物を複数の方向からフラッシュ撮影するのに続いて、これで得た複数の各画像の中から前記写真計測用ターゲットの色情報提供部を抽出して該写真計測用ターゲットの位置を特定し、次いで、前記複数の画像を画像処理して、すでに各画像中に特定されている前記写真計測用ターゲットの光反射部の高輝度点に基づいて前記計測点の３次元座標を算出する構成としている。
【００２４】
本発明では、計測対象物の写真計測を行う場合、まず、計測対象物に設定した複数の計測点に写真計測用ターゲットを配置するのに続いて、計測対象物を複数の方向からカメラでフラッシュ撮影する。
【００２５】
この撮影で得た複数の各画像中には、ターゲット以外の反射光（ノイズ）が多数混ざるが、写真計測用ターゲットの色情報提供部の輝度値がノイズの輝度値よりも高いので、各画像中からこの色情報提供部を抽出して、写真計測用ターゲットの位置を特定する。
【００２６】
この後、複数の画像を処理して、特定した写真計測用ターゲットの光反射部の高輝度値を認識し、これに基づいて計測点の３次元座標を算出する。
【００２７】
したがって、本発明に係る写真計測用ターゲット及び写真計測方法では、太陽光反射等によるノイズを除去する煩雑で且つ難しい作業をしなくても済むこととなり、フラッシュ光による計測点での高輝度反射を高精度で且つ自動的に認識し得ることとなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る写真計測用ターゲット及び写真計測方法では、上記した構成としているので、太陽光反射等によるノイズの除去作業の手間隙を少なく抑えたうえで、フラッシュ光による計測点での高輝度反射を高精度で且つ自動的に認識することが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る写真計測用ターゲットの一実施例を示す平面説明図（ａ），他の構成例を示す平面説明図（ｂ）及び他の採用例を示す平面説明図（ｃ）である。
【図２】図１（ａ）における写真計測用ターゲットを用いて行う写真計測のターゲット特定中の状況説明図（ａ）及びターゲット特定後の状況説明図（ｂ）である。
【図３】図１（ｃ）におけるコードターゲットを用いて行う写真計測のターゲット特定中の状況説明図（ａ）及びターゲット特定後の状況説明図（ｂ）である。
【図４】色情報のフレーム及び画素の関係を示す模式図である。
【図５】Ｒフレームの色見本撮影画像図である。
【図６】Ｇフレームの色見本撮影画像図である。
【図７】Ｂフレームの色見本撮影画像図である。
【図８】Ｒフレームをベースとした場合の色見本撮影画像図である。
【図９】Ｇフレームをベースとした場合の色見本撮影画像図である。
【図１０】Ｂフレームをベースとした場合の色見本撮影画像図である。
【図１１】Ｒ（赤）情報に基づいて選出した６種類の色の撮影結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明に係る写真計測用ターゲットの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係る写真計測用ターゲットをワーク（計測対象物）の計測位置認識用のターゲットである場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、この写真計測用ターゲット１は、ワークに貼付するタイプの円形シート状を成しており、中央に位置する円形状の光反射部２と、その周囲に位置するドーナツ状の色情報提供部３を備えている。
【００３２】
光反射部２は、銀白色の台紙表面に透明なガラスビーズを密集状態で固定して成っており、複数の方向からのフラッシュ光を指向性なく照射方向に反射するようになっている。
一方、色情報提供部３は、ノイズ（太陽光等の外乱による計測点以外の部位での高輝度反射）の輝度値よりも高い輝度値、例えば、フラッシュ光を用いた屋外撮影において高い輝度値で反射する色、いわゆるPANTONEの色見本における色番号が、811 C 2Xや、Orange 021 Cや、485 C 2Xなどのオレンジ系の色を塗付して成っている。
【００３３】
なお、写真計測用ターゲット１は、ワークの計測点の状況に合わせて、図１（ｂ）に示すように、全体形状を矩形状としてもよい。
【００３４】
また、この実施例では、写真計測用ターゲット１が計測位置認識用である場合を示しているが、図１（ｃ）に示すように、本発明を複数の写真間における位置関係を明確にして計測自動化に利用するコードターゲット１１に採用することができる。
図１（ｃ）において、符号１２〜１４は種別用光反射部であり、自らが計測点の識別用であることを示す。符号１５〜１７はコード用光反射部であり、種別用光反射部１２〜１４に対する相対位置に応じて所定のコード番号を示す。そして、符号１８が色情報提供部であり、写真計測用ターゲット１の色情報提供部３と同様に、フラッシュ光を用いた屋外撮影において高い輝度値で反射する色、いわゆるオレンジ系の色を塗付して成っている。
【００３５】
上記写真計測用ターゲット１を用いて、川辺に置いたワークの写真計測を行う場合、まず、図２（ａ）に示すように、板状のワークＷの周縁部に設定した複数の計測点に写真計測用ターゲット１を配置するのに続いて、ワークＷを複数の方向からデジタルカメラ（ＣＣＤ素子及びＣＭＯＳ素子いずれも可）でフラッシュ撮影する。
【００３６】
この撮影で得た複数の各画像中において、ワークＷ背後の川面Ｈの反射光Ｎ（ノイズ）が多数混ざるが、写真計測用ターゲット１の色情報提供部３の輝度値がノイズの輝度値よりも高いので、各画像中からこの色情報提供部３を抽出して、写真計測用ターゲット１の位置を特定する。
【００３７】
この後、複数の画像を処理して、図２（ｂ）に示すように、特定した写真計測用ターゲット１の光反射部２の高輝度値を認識し、これに基づいて計測点の３次元座標を算出する。
【００３８】
また、上記コードターゲット１１を用いて、ワークの写真計測を行う場合、まず、図３（ａ）に示すように、互いに溶接で繋ぎ合わせたワークＷの表面に設定した複数の計測点近傍にコードターゲット１１を配置するのに続いて、ワークＷを複数の方向からデジタルカメラでフラッシュ撮影する。
【００３９】
この撮影で得た複数の各画像中において、ワークＷの表面のグラインダーによる研磨面ＷａやスケールＳの反射光Ｎ（ノイズ）が多数混ざるが、コードターゲット１１の色情報提供部１８の輝度値がノイズの輝度値よりも高いので、各画像中からこの色情報提供部１８を抽出して、コードターゲット１１の位置を特定する。
この後、複数の画像を処理して、図３（ｂ）に示すように、特定したコードターゲット１１の種別用光反射部１２〜１４及びコード用光反射部１５〜１７の高輝度値を認識し、複数の写真間におけるコードターゲット１１の位置関係を明確にして計測自動化に利用する。
【００４０】
したがって、写真計測用ターゲット１及びコードターゲット１１を用いた写真計測方法では、太陽光反射等によるノイズＮの除去作業の手間隙が少なく抑えられることとなり、フラッシュ光による計測点での高輝度反射を高精度で且つ自動的に認識し得ることとなる。
【００４１】
本発明に係る写真計測用ターゲット及び写真計測方法の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１  写真計測用ターゲット
２  光反射部
３，１８  色情報提供部
１１  コードターゲット（写真計測用ターゲット）
１２〜１４  種別用光反射部
１５〜１７  コード用光反射部
Ｗ  ワーク（計測対象物）
【図１】
0005610137.tif 000003
【図２】
0005610137.tif 000004
【図３】
0005610137.tif 000005
【図４】
0005610137.tif 000006
【図１１】
0005610137.tif 000007
【図５】
0005610137.tif 000008
【図６】
0005610137.tif 000009
【図７】
0005610137.tif 000010
【図８】
0005610137.tif 000011
【図９】
0005610137.tif 000012
【図１０】
0005610137.tif 000013