(57)【要約】      （修正有）【課題】高所作業などの危険な作業をせず、しかも遠近ひずみを解消する補正処理を用いて、等脚台形形状を持つ屋根や建造物にも適合する計測装置および方法を提供する。【解決手段】所定の焦点距離を有する撮像手段２と、この撮像手段２を建造物の高さに相当する高所に保持する手段と、撮像手段２により撮影された建造物の等脚台形形状を表示する手段と、表示された等脚台形形状の４頂点を特定しその座標を求める手段と、等脚台形形状を含む平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から平面上の１点までの距離を特定する手段と、４頂点の座標と焦点距離とから建造物の形状を求める手段と、平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から平面上の１点までの距離により、建造物の大きさを求める手段からなる建造物の寸法を求める装置。【選択図】図３
2014232095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも等脚台形部分を有する建造物を計測する計測装置において、
所定の焦点距離を有する撮像手段と、
該撮像手段を建造物の高さに相当する高所に保持する手段と、
前記撮像手段により撮影された建造物の等脚台形形状を表示する手段と、
表示された等脚台形形状の４頂点を特定しその座標を求める手段と、
前記等脚台形形状を含む平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から前記平面上の１点までの距離を特定する手段と、
前記４頂点の座標と前記焦点距離とから建造物の形状を求める手段と、
前記平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から前記平面上の１点までの距離により、建造物の大きさを求める手段とからなることを特徴とする建造物の計測装置。
【請求項２】
請求項１における計測装置において、所定の焦点距離を有する撮像手段は、撮影画像と撮影時の焦点距離データを出力する機能を持つことを特徴とする。
【請求項３】
請求項１における計測装置において、前記２点間の距離を特定する手段は、長さの特定された物差しを有し、前記撮像手段は、カメラと、パン＆チルト装置と、リモートシャッタと、画像モニタを有し、前記保持手段はカメラを高所に取り付けるポールを有することを特徴とする。
【請求項４】
請求項１における計測装置において、撮像手段から前記平面上の１点までの距離を特定する手段は、レーザー測距器と、レーザー測距器用リモートスイッチ、前記撮像手段とレーザー測距器との方向を同期して動かす共用ステイ機構付きパン＆チルト装置を有し、前記撮像手段は、カメラと、リモートシャッタと、画像モニタを有し、前記保持手段は共用ステイ機構付きパン＆チルト装置を高所に取り付けるポールを有することを特徴とする。
【請求項５】
請求項１における計測装置において、前記撮像手段の所定の焦点距離と等脚台形の２辺が平行していることと、両脚の長さが等しいこととの２条件から等脚台形オルソ形状を求める手段を有することを特徴とする。
【請求項６】
請求項５における計測装置において、前記建造物の大きさを求める手段は、等脚台形オルソ形状を求める手段により求められた等脚台形オルソ形状と、前記２点間距離、若しくは、撮像手段から建造物平面上の１点までの距離から前記建造物の大きさを求めることを特徴とする。
【請求項７】
請求項５における計測装置において、等脚台形のオルソ形状を求める手段は、一対の向かい合う辺が平行で、他の向かい合う一対の辺の長さが等しい四角形である等脚台形、平行四辺形、正方形、長方形のいずれにも適用できることを特徴とする。
【請求項８】
請求項５或いは請求項６における計測装置において、等脚台形のオルソ形状を求める手段により求められた等脚台形オルソ形状の４頂点の座標値から、撮像手段で撮影された画像を、オルソ画像に補正する手段を含むことを特徴とする。
【請求項９】
所定の焦点距離を有する撮像手段により、少なくとも等脚台形部分を有する建造物の大きさを計測する方法において、
前記撮像手段を建造物の高さに相当する高所に保持し、
建造物の等脚台形形状部分を撮影し、表示手段に表示し、
表示された等脚台形形状の４頂点を特定しその座標を求め、
前記等脚台形形状を含む平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から前記平面上の１点までの距離を特定し、
前記４頂点の座標と前記焦点距離とから建造物の形状を求め、
前記平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から前記平面上の１点までの距離により、建造物の大きさを求めることを特徴とする建造物の計測方法。
【請求項１０】
請求項９における計測方法において、前記撮像手段の所定の焦点距離と等脚台形の２辺が平行していることと、両脚の長さが等しいこととの２条件から等脚台形オルソ形状を求める方法。
【請求項１１】
請求項９或いは請求項１０における建造物計測方法において、等脚台形のオルソ形状を求める方法により求められた等脚台形オルソ形状の４頂点の座標値から、撮像手段で撮影された画像を、オルソ画像に補正する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、建造物、特に家屋の屋根に太陽光パネルを設置するために屋根の大きさを計測する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年石油などの再生不可能なエネルギーに替えて、太陽光や太陽熱、水力、風力、バイオマス、地熱など、一度利用しても比較的短期間に再生が可能であり、資源が枯渇しないエネルギーが脚光を浴びてきている。【０００３】  こうした自然エネルギーおいて特に太陽光を利用した発電に注目が集まっている。建造物の屋根などに太陽電池のモジュールを載置するものが一般的である。この太陽光モジュールには、屋根の上に設置する複数枚の太陽光パネルとこれらを電気的に結合する配線類とこれらを作動させる制御コンピュータとから成り立っている。【０００４】  この中で特に屋根の上に載置される太陽光パネルはその枚数、形状などを屋根の大きさ、形状に合わせて決定する。通常は屋根の寸法を計測してこれに合わせてパネルを準備している。【０００５】  ところがこうした屋根の計測については現状では実際に屋根に上って実計測をしたり、下から写真をとってその撮像を処理して大きさを推定する方法などがとられている。
特に屋根に上って実計測する方法は確実ではあるが高所でもあり危険が伴う。この場合にはある単位当たりの大きさの板を屋根に載せ屋根面との大きさを比較してその屋根の大きさを計算する方法が例えば、特許４１５２６８２号などで知られている。この方法では単位板を屋根の上に載せる際に危険が伴うため、特に急な斜面の屋根とか２階以上の屋根への載置は難しい。【０００６】  このため、実際に屋根には上らず、地上から写真等で屋根を撮像してその画像を処理して計測する方法が知られている。この撮像方法では屋根全体を撮像するために、比較的遠くから、しかも下のほうから俯角する位置で撮像する。このため、画像に遠近ひずみが発生して正確には計測できないことが多い。このためこの遠近ひずみを補正する手段も講じられている。【０００７】  単一の画像に対するひずみ補正は多くの場合には見た目の違和感がないように補正する方法がある。これはホワイトボードなどの被写体を真正面からではなく側方から撮像したりすることが多い。こうして撮った写真は斜め方向から撮影した場合、文字等が斜め、または台形に歪む。もちろん、これらの文字の判読は可能である。しかし、判読できたとしても、読むには非常に疲れやすいものである。またこれらの画像は歪みをもっているので、この画像を再利用することも難しい。こうした不具合を解決するためこの公報での方法は被写体（ホワイトボード）の画像上の座標とカメラの焦点距離から縦横の辺の長さの比を求めて、本来の長方形を求める物である。その例として特許公開公報２００５−１２２３２８号の方法が知られている。【０００８】    しかし上記の方法は被写体が長方形で四隅が直角であることを前提とした補正方法であり、等脚台形の屋根面で構成される寄棟造りや方行造りのような日本家屋の屋根の計測をする場合には、従来の補正方法では不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１５２６８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２２３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  そこで本発明は高所作業などの危険な作業をせず、しかも遠近ひずみを解消する補正処理を用いて、等脚台形形状を持つ屋根や建造物にも適合する新しい計測装置および方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上記課題を解決する請求項１に係る発明は所定の焦点距離を有する撮像手段とこの撮像手段を建造物の高さに相当する高所に保持する手段と前記撮像手段により撮影された建造物の等脚台形形状を表示する手段と表示された等脚台形形状の４頂点を特定しその座標を求める手段と前記等脚台形形状を含む平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から前記平面上の１点までの距離を特定する手段と前記４頂点の座標と前記焦点距離とから建造物の形状を求める手段と前記平面上の２点間の距離、若しくは、撮像手段から前記平面上の１点までの距離により、建造物の大きさを求める手段からなる建造物の寸法を求める装置である。【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１における計測装置において、所定の焦点距離を有する撮像手段は、撮影画像と撮影時の焦点距離データを出力する機能を持つことを必要とする。【００１３】  請求項３に係る発明は、請求項１における計測装置において、前記２点間の距離を特定する手段は、長さの特定された物差しを有し、前記撮像手段は、カメラと、パン＆チルト装置と、リモートシャッタと、画像モニタを有し、前記保持手段はカメラを高所に取り付けるポールを有する。【００１４】  請求項４に係る発明は、請求項１における計測装置において、撮像手段から前記平面上の１点までの距離を特定する手段は、レーザー測距器と、レーザー測距器用リモートスイッチ、前記撮像手段とレーザー測距器との方向を同期して動かす共用ステイ機構付きパン＆チルト装置とを有し、前記撮像手段は、カメラと、リモートシャッタと、画像モニタを有し、前記保持手段は共用ステイ機構を高所に取り付けるポールを有する。【００１５】  請求項５に係わる発明は、請求項１における計測装置において、前記撮像手段の所定の焦点距離と等脚台形の２辺が平行していることと、両脚の長さが等しいこととの２条件から等脚台形オルソ形状を求めることである【００１６】  請求項６に係わる発明は、請求項１における計測装置において、前記建造物の大きさを求める手段は、等脚台形オルソ形状を求める手段により求められた等脚台形オルソ形状と、前記２点間距離、若しくは、撮像手段から建造物平面上の１点までの距離から前記建造物の大きさを求める手段を含むことである。
【発明の効果】
【００１７】  請求項１に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明では、等脚台形形状の特性条件を活用して寸法を求めている。本発明は、日本家屋の屋根の大半が、切妻屋根、片流れ屋根、寄棟屋根、方行屋根であり、これらの屋根がいずれも等脚台形形状を含むことから、日本式屋根の寸法を測るのに適している。【００１８】  請求項１に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明では、撮像手段の撮影時の焦点距離データが必要とされる。従って、請求項２の発明では、撮像手段は撮影時の焦点距離データを出力し、本発明の寸法計算に使用している。【００１９】  請求項１に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明では、撮像手段が建造物の高さに保持される手段が必要とされる。従って、請求項３の発明では、ポールの上端にカメラとパン＆チルト装置を保持することにより、地上から、高所の屋根を撮影できる。【００２０】  請求項３に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明では、屋根と、屋根の上に置いた長さが特定される物差しなどを撮影して、屋根の寸法を求めることができる。この場合、物差しなどは、屋根の上に投げ上げることで済み、危険な高所作業を必要とせず、屋根を計測することができる。また、ポールは、１本式、分割ポール式、伸縮式のいずれでも良い。【００２１】  請求項１に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明では、撮像手段から屋根までの距離データが必要とされる。従って、請求項４の発明では、ポールの上端にとレーザー測距器とパン＆チルト装置を保持することにより、地上から、この距離データを計測できる。【００２２】  請求項４に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明では、撮像手段で屋根を撮影し、かつ、レーザー測距器で撮像手段と屋根までの距離を測ることにより、屋根の寸法を求めることができる。物差しのような比較対象物の設置すら必要でなく、危険な高所作業を必要とせずに屋根を計測することができる。【００２３】  請求項１、２、４、５、６、７に係る建造物の屋根などの寸法を求める装置の発明において、写真測量技術では撮影画像に長さを示す対標を写し込む必要であるが、本発明では、撮像手段の焦点距離と、撮像手段から屋根までの距離と、等脚台形形状の特性条件から、対標を必要とせずに、寸法を求めることができる。【００２４】  請求項８に係る撮影画像をオルソ画像に補正する装置の発明では、屋根の寸法だけでなく、屋根全体の画像を表示することにより、屋根面上にある付属物などの把握ができる。【００２５】  請求項９に係る建造物の屋根などの寸法を求める方法の発明では、等脚台形形状の特性条件を活用して寸法を求めている。本発明は、日本家屋の屋根の大半が、切妻屋根、片流れ屋根、寄棟屋根、方行屋根であり、これらの屋根がいずれも等脚台形形状を含むことから、日本式屋根の寸法を測る方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】日本の住宅の代表的な屋根を示す図である。
【図２】屋根形状に含まれる等脚台形形状を特定した図である。
【図３】撮像手段及びレーザー測距器の付いた高所撮像＆計測システムを示す図である。
【図４】レーザーとカメラ方向の同期原理を示す図である。
【図５】高所撮影＆計測システムによる２点間距離の撮影状況を示す図である。
【図６】高所撮像＆計測システムによる撮影及び撮影手段から平面上の１点までの計測状況を示す図である。
【図７】撮像手段、制御コンピュータなどの計測支援装置の概略図である。
【図８】パソコンで表示される撮影画像の座標系を示す図である。
【図９】建造物計測プログラムの計測フローを示すフローチャートである。
【図１０】屋根形状に含まれる等脚台形形状を投影面に透視投影した状況を示す図である。
【図１１】本発明の計測を可能とする「２点間距離データ処理」の原理図である。
【図１２】本発明の計測を可能とする「レーザー距離データ処理」の原理図である。
【発明を実施するための形態】
本発明の実施形態について以下、添付図面に沿って説明をする。
【００２７】  建造物の計測装置の主な対象は、太陽光パネルを設置するための屋根である。図１は日本住宅の代表的な屋根である。これらの屋根の特徴として、図２に示すように、全体或いはその一部に、等脚台形、長方形、正方形を含んでいる。
すなわち、切妻屋根と片流れ屋根は長方形、寄棟屋根は等脚台形、方行屋根は三角形であるが、三角形の一部は等脚台形である。
等脚台形、長方形、正方形を簡易に計測できれば、日本の屋根のほとんどを計測できる。又、完全な異形の屋根においても、天窓など一部に等脚台形、長方形、正方形を含む場合には計測が可能である。
【００２８】  図３は、建造物計測装置の撮像手段と距離特定手段を実行する高所撮像＆計測システムの構成図である。高所撮像＆計測システムは、カメラと、レーザー測距器と、カメラとレーザー測距器との方向を同期して動かす共用ステイ機構付きパン＆チルト装置と、カメラ用リモートシャッタと、カメラ用画像モニタと、レーザー測距器用リモートスイッチを有し、前記保持手段はカメラとレーザー測距器を高所に取り付けるポールから構成される。
又、カメラとレーザー測距器を建造物の高さに相当する高所に保持する方法については、高所作業車の上で人が保持したり、或いは、小型ヘリコプターなどで保持しても良い。
【００２９】  図４は、建造物計測装置において、カメラとレーザー測距器の向く方向の同期原理である。カメラとレーザー測距器は、共用ステイ機構に同じ向きに、上下又は左右に取り付けられ、更に、該共用ステイは、パン＆チルト装置に取り付けられる。パン機構により共用ステイ機構が左右に回ると、カメラもレーザー測距器も常に同じ方向を向いて回る。チルト機構により共用ステイ機構が上下に傾くと、カメラもレーザー測距器も常に同じ角度で傾く。
該装置を使用すれば、カメラで屋根全体を撮影し、同時に、カメラから撮影された画像の中心までの距離をレーザー測距器で計測することができる。この場合、カメラとレーザー測距器の取り付け位置が上下に１０ｃｍ程度離れており、厳密に言えば、カメラから撮影された画像の中心までの距離は真の距離とわずかに異なるが、近似値として認識し、計算を行う。
【００３０】  高所撮像＆計測システムでは、ポール先端に保持されたカメラの画像を、ポール手元に取り付けられたカメラ用画像モニタにより被写体の画角を確認し、同じく、ポール手元に取り付けられたカメラ用リモートシャッタにより屋根を撮影する。同時に、ポール手元に取り付けられたレーザー測距器用リモートスイッチにより、レーザーを照射し、距離を計測する。撮影画像データと撮影時の焦点距離は、撮像手段に付属するメモリに保存されたり、或いは、有線又は無線により、別の機器に保存される。
【００３１】  撮像手段は、通常、２Ｄデジタルカメラが用いられるが、３Ｄデジタルカメラ、ビデオカメラの静止画撮像機能、タブレット型ＰＣ、ノート型ＰＣ、携帯電話機、フィルム型カメラなどでもよい。
【００３２】  図７は、本発明の実施の形態における建造物計測装置に含まれる計測支援装置の概略図である。この計測支援装置は、撮像手段と、撮像手段に付随する通信手段とメモリカードと、レーザー測距器と、レーザー測距器に付随する通信手段とメモリカードと、ＣＤ−ＲＯＭ＆ＤＶＤドライブと、ハードディスクと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、キーボード及びマウスと、ディスプレイと、プリンタで構成されている。
【００３３】  前記の計測支援装置は、ハードディスクに格納された建造物計測プログラムを備え、該プログラムの実行においては、該プログラムがＲＡＭに呼び出され、ＣＰＵにより計算が実行される。計算されたデータや処理された画像データなどはハードディスクに保存される。また、該プログラムは、直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、暗号化された形式のプログラム、圧縮処理された形式のプログラム等も含まれる。
【００３４】  図７に示した該計測支援装置の記録媒体としては、メモリカード、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ＆ＤＶＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ  ＆  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）ドライブが接続されているが、その他の記録媒体であるＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ）、フロッピディスク、磁気テープ、カセットテープ、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等も用いることができる。
【００３５】  図８は、建造物計測プログラムのフロー図である。まず、建造物計測プログラムをコンピュータで起動させる。ステップ１として、等脚台形形状を含んだ建造物の撮影画像をモニタに読み込み、画像上の等脚台形の４頂点を画面上で指定する。
ステップ２として、画像撮影時のレンズの焦点距離を入力する。次に撮影画像の確認をして、撮影した等脚台形形状に歪がない場合には処理をすることができない。但し、歪みがない場合とは、前記の建造物に含まれた等脚台形形状が、撮影画像上でも等脚台形になっている場合をいう。撮影した等脚台形形状に歪がある場合には、次項で述べる数式で処理できる。ステップ３として、平面上の２点間の距離、或いは、撮像手段から被写体である平面の１点までの距離を入力すると、数式３では、等脚台形のオルソ画像の形状が求められ、数式４では、該オルソ画像の大きさが求められる。次に、建造物計測プログラムは、数式５と６にて、等脚台形形状部分をオルソ画像化し、その結果、建造物が写っている撮影画像全体もオルソ画像化される。ステップ４で、改めて屋根形状の４頂点を指定することにより、屋根の形状を求めることができる。
【００３６】  建造物計測プログラムのフロー図の各プロセスについて説明する。
「画像上の等脚台形の４頂点を指定」プロセスでは、図９に示すように、撮像手段のレンズ位置を原点Ｏとし、撮像手段の向いている方向をＺ軸、Ｚ軸に垂直な面の水平方向がＸ軸、垂直方向がＹ軸という座標系に撮影画像データを表示する。該撮影画像データに写された等脚台形形状の頂点をそれぞれマウスで特定してクリックすると、頂点の座標値が自動的にメモリに保存される。
「レンズの焦点距離を入力」プロセスでは、画像撮影時の焦点距離データを読み込み、メモリに保存する。
「平面上の２点間の距離、または、カメラから平面上の１点への距離を入力」プロセスでは、どちらかのデータを読み込み、メモリに保存する。
【００３７】  「平面の式を計算し、等脚台形のオルソ形状を求める」プロセスでは、等脚台形を含む平面の傾きから等脚台形のオルソ形状を求めるため、本傾きを計算する方法について説明する。レンズの焦点距離をｆとする。図１０に示すように、屋根平面上の等脚台形形状を、線分Ｒ１Ｒ２と線分Ｒ３Ｒ４が平行である四角形Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４とし、４点Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が撮影画像上に投影された点をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とする。４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の座標を数式１のように定める。
2014232095.tif 000003
３点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を、それぞれ原点Ｏを始点としてλ２倍、λ３倍、λ４倍延長した点をＰ２’、Ｐ３’、Ｐ４’とする。３点Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’の座標は数式２のようになる。
2014232095.tif 000004
四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’が、屋根平面と平行な平面上にあり四角形Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４と相似形となるようなλ２、λ３、λ４を求める。
まず、線分Ｐ１Ｐ２’と線分Ｐ３’Ｐ４’が平行となることから、λ２、λ３、λ４は数式３の条件を満たす。
2014232095.tif 000005
次に、線分Ｐ１Ｐ４’と線分Ｐ２’Ｐ３’の長さが等しくなるためにλ２、λ３、λ４が満たすべき条件は数式４によって表される。
2014232095.tif 000006
線分Ｐ１Ｐ２の中点と線分Ｐ３Ｐ４の中点を通りＺ軸に平行な平面が原点Ｏを通る場合、数式４の左辺が０となる。この場合は屋根平面の傾きを求めることが出来ない。以下、４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がこのような位置関係に無い場合について考える。
数式３によりλ２、（λ３／λ４）の値は定数として求まっているので、数式４はλ４についての２次方程式と見ることが出来る。方程式が重解を持つ場合は、この解により四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’は長方形となる。方程式が異なる２つの解を持つ場合は、一方の解により四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’は等脚台形となり、もう一方の解により四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’は平行四辺形となる。この場合は、四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’の形状が四角形Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４の形状と同じである方の解をλ４の値として用いる。以上により、λ２、λ３、λ４の値が求まるので、四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’の４頂点の座標が決まる。四角形Ｐ１Ｐ２’Ｐ３’Ｐ４’は屋根平面と平行な平面上にある四角形であるので、屋根平面の傾きが得られる。
以上の数式３、４により、屋根平面の傾きが自動計算され、メモリに保存される。
【００３８】  次に、平面上の２点間の距離による「距離の式を計算し、等脚台形の大きさを求める」プロセスにおける、等脚台形の大きさを求める方法を説明する。図１１に示すように、屋根平面上にあり長さが既知である線分の端点を点Ｓ１、点Ｓ２とし、点Ｐ１を通り屋根平面に平行な平面に点Ｓ１、Ｓ２を投影した点をそれぞれ点Ｔ１、点Ｔ２とする。線分Ｓ１Ｓ２と線分Ｔ１Ｔ２の比をｓとすると、原点Ｏを始点として４点Ｐ１、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’をそれぞれｓ倍延長した点が４点Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と一致し、等脚台形形状Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４の大きさが求まる。
上記の方法により求まった等脚台形形状の大きさデータをメモリに保存する。
【００３９】  次に、カメラから平面上の１点への距離による「距離の式を計算し、等脚台形の大きさを求める」プロセスにおける、等脚台形の大きさを求める方法を説明する。図１２に示すように、レーザー測距器により距離を測定した屋根平面上の点を点Ｓ、点Ｐ１を通り屋根平面に平行な平面に点Ｓを投影した点を点Ｔとする。線分ＯＳと線分ＯＴの比をｓとすると、原点Ｏを始点として４点Ｐ１、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’をそれぞれｓ倍延長した点が４点Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と一致し、等脚台形形状Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４の大きさが求まる。
上記の方法により求まった等脚台形形状の大きさデータをメモリに保存する
【００４０】  次に「全体画像のオルソ画像化」プロセスにより、等脚台形オルソ形状の４頂点の座標値から、撮像手段で撮影された画像を、オルソ画像に補正する方法について説明する。
前記の方法により、等脚台形形状Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４の４つの頂点の座標を計算し、メモリに保存する。これらの頂点の座標から、線分Ｒ１Ｒ２の長さｌ、線分Ｒ３Ｒ４の長さｕ、等脚台形の高さｈが求まる。オルソ画像を得るためには、オルソ画像上の等脚台形をなす４点Ｑ１（−ｌ／２，−ｈ／２）、Ｑ２（ｌ／２，−ｈ／２）、Ｑ３（ｕ／２，ｈ／２）、Ｑ４（−ｕ／２，ｈ／２）と、撮影画像上の４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とを対応付けるような射影変換を求めればよい。
オルソ画像上の点（Ｘ，Ｙ）に対応する撮影画像上の点（ｘ、ｙ）を与える射影変換は、一般に実数ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８を用いて数式５のように表現される。
2014232095.tif 000007
点Ｑ１と点Ｐ１、点Ｑ２と点Ｐ２、点Ｑ３と点Ｐ３、点Ｑ４と点Ｐ４がそれぞれ対応することから、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８は数式６を満たす。
2014232095.tif 000008
数式６の両辺に、左辺の正方行列の逆行列を左から掛けることにより、射影変換の係数ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８が求まる。
オルソ画像の画素に対応する撮影画像の画素の座標を、数式５を用いて計算すると、座標が整数値になるとは限らない。従って、最近傍補間や線形補間のような補間処理により、オルソ画像の画素値を求める。
【００４１】  実施例１：等脚台形形状を持つ屋根に、２点間距離を測る物差しを置いて、屋根を撮影する方法について述べる。まず、屋根の中央部分に物差しを置く。次に、図３に示す高所撮像＆計測システムを屋根正対位置の少し斜めに立て、手元にある撮像手段の画像モニタで確認しながら、パン＆チルト装置で撮像手段の向きを変えながら、かつ、屋根全体が画角に入るようにこのシステムの位置を調整し、屋根全体を画角に入れ、カメラ用リモートシャッタにより撮影する。その撮影状況を図５に示す。
【００４２】  実施例２：等脚台形形状を持つ屋根に、撮像手段から建造物平面上の１点との距離を測定する方法と、屋根を撮影する方法について述べる。
まず、図３に示す高所撮像＆計測システムを屋根正対位置の少し斜めに立て、手元にある撮像手段の画像モニタで確認しながら、パン＆チルト装置で撮像手段の向きを変えながら、かつ、屋根全体が画角に入るように該システムの位置を調整し、屋根全体を画角に入れ、カメラ用リモートシャッタにより撮影し、レーザー測距器用リモートスイッチで計測する。その撮影状況を図６に示す。
【産業上の利用可能性】
【００４３】  本発明は、等脚台形形状を持つ建造物や、建築物の一部である屋根、壁などの寸法を計測する計測支援装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】  １：レーザー測距器
２：撮像手段
３：パン＆チルト装置
４：撮像手段用画像モニタ
５：撮像手段用リモートシャッタ
６：レーザー測距器用リモートスイッチ
７：パン＆チルト装置用コントローラ
８：パン＆チルト装置用ケーブル
９：レーザー測距器用ケーブル
１０：撮像手段リモートシャッタ用ケーブル
１１：撮像手段画像モニタ用ケーブル
１２：ポール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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