(57)【要約】【目的】本発明は、高精度のカメラを使用する必要がなく、また飛行機による航空写真の撮影を必要とせず、もって天候に左右されず、撮影費用も安価となり、トータル的にもコストがきわめて安価な正射投影画像を得ることが出来、ひいてはリニューアルすべき建築構造物についての図面（正射投影図）をきわめて容易に得ることが出来る正射投影画像の形成システムを提供することを目的とするものである。【構成】本発明は、正射投影画像の形成システムであり、撮影対象物につき撮影位置を異ならせて複数地点からデジタルカメラで撮影した複数の画像情報と、撮影対象物の３次元座標情報とを用い、撮影対象物の所定位置における３次元座標情報に対応する画像情報上での画像座標情報を求め、求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して撮影対象物の正射投影画像を形成することを特徴とする。【選択図】              図１
2006079521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象物につき撮影位置を異ならせて複数地点からデジタルカメラで撮影した複数の画像情報と、
前記撮影対象物の３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の所定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とする正射投影画像の形成システム。
【請求項２】
撮影対象物につき撮影位置を異ならせて複数地点から焦点距離を固定し、かつ同一レンズによるデジタルカメラで撮影し取得した複数の画像情報と、
前記複数の画像情報から取得した前記撮影対象物の３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の所定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とする正射投影画像の形成システム。
【請求項３】
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式から取得した前記撮影対象物の３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とする正射投影画像の形成システム。
【請求項４】
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とする正射投影画像の形成システム。
【請求項５】
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な３次元座標情報及び下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な下記数２に示す標定要素と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を下記数１により求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とする正射投影画像の形成システム。
【請求項６】
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な３次元座標情報及び下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な下記数２に示す標定要素と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を下記数１により求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を下記数３に示す式を使用して求め、前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とする正射投影画像の形成システム。
【数１】
2006079521.tif 000006
【数２】
2006079521.tif 000007
【数３】
2006079521.tif 000008
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば航空機などを使用しなくとも航空写真の様に撮影対象物の略真上から投影した画像の形成ができ、また土木、建築分野等で使用が必要とされるいわゆる平面図、側面図等の正射投影画像の形成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物などのリニューアル化に関する土木、建築業務が着目されており、これに伴ってリニューアル化を目的とした技術開発が望まれている。
【０００３】
しかして、建築構造物などのリニューアル化においては、リニューアルすべき建築構造物についての図面（正射投影図）が存在しない場合も多く、このような場合に、きわめて容易に前記建築構造物の図面が作成できる技術の開発が望まれる。
【０００４】
また、従来、飛行機などからの空中撮影により得られた画像を利用して正射投影画像を生成する方法およびシステム（特許公開2003-331259号）は一般に知られている。
【特許文献１】特許公開2003-331259号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記の空中撮影では、高精度のカメラにより撮影する必要があり、また航空写真の撮影は天候にも左右され、費用も一回の飛行に多くの費用が必要となり、トータル的にもコストがきわめて高価になってしまうとの課題があった。
【０００６】
かくして本発明は、上記従来の課題に鑑みて創案されたものであり、高精度のカメラを使用する必要がなく、また飛行機による航空写真の撮影を必要とせず、もって天候に左右されず、撮影費用も安価となり、トータル的にもコストがきわめて安価な正射投影画像を得ることが出来、ひいてはリニューアルすべき建築構造物についての図面（正射投影図）をきわめて容易に得ることが出来る正射投影画像の形成システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による正射投影画像の形成システムは、
撮影対象物につき撮影位置を異ならせて複数地点からデジタルカメラで撮影した複数の画像情報と、
前記撮影対象物の３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の所定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とし、
または、
撮影対象物につき撮影位置を異ならせて複数地点から焦点距離を固定し、かつ同一レンズによるデジタルカメラで撮影し取得した複数の画像情報と、
前記複数の画像情報から取得した前記撮影対象物の３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の所定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とし、
または、
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式から取得した前記撮影対象物の３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とし、
または、
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な３次元座標情報と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とし、
または、
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な３次元座標情報及び下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な下記数２に示す標定要素と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を下記数１により求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を取得して前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とし、
または、
撮影対象物を撮影位置の異なった複数地点からデジタルカメラで撮影し、得られた複数の画像情報と、
前記複数の画像情報と下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な３次元座標情報及び下記数１に示す共線条件式を使用し繰り返し計算して取得した前記撮影対象物の正確な下記数２に示す標定要素と、
を用い、  
前記撮影対象物の指定位置における３次元座標情報に対応する前記画像情報上での画像座標情報を下記数１により求め、
前記求められた画像座標情報に対応するＲＧＢ値を下記数３に示す式を使用して取得し、前記撮影対象物の正射投影画像を形成する、
ことを特徴とするものである。
（数１）  
2006079521.tif 000003
（数２）
2006079521.tif 000004
（数３）
2006079521.tif 000005
【発明の効果】
【０００８】
本発明による正射投影画像の形成システムであれば、高精度のカメラを使用する必要がなく、また飛行機による航空写真の撮影を必要とせず、もって天候に左右されず、撮影費用も安価となり、トータル的にもコストがきわめて安価な正射投影画像を得ることが出来、ひいてはリニューアルすべき建築構造物についての図面（正射投影図）をきわめて容易に得ることが出来るとの優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る正射投影画像形成システムの一実施の態様について説明する。
【００１０】
まず、図１に示すように本実施例で撮影対象物とされた、上面１に雑誌３が載置されている袖机２につき、例えば斜め上方の全方位複数方向（本実施例では４方向）から撮影する。
【００１１】
ここで、使用されるカメラは通常デジタルカメラ４であり、かつ該デジタルカメラ４での撮影は全て同一のレンズを使用し、全て焦点を固定して撮影するものとする。
【００１２】
尚、撮影の際、前記撮影する画像中に長さが既知の被写体を含ませ、該被写体を長さ情報とすることが望ましい。
【００１３】
しかして、長さが既知の被写体としては、一定の長さのポールや側尺等を含ませることが考えられ、また撮影対象物の一部、例えば本実施例で示せば袖机の長さ、高さ奥行きなどを他の測量機器（巻尺など）で測定し、これらを長さ情報としても良い。
【００１４】
そして、前記デジタルカメラ４のレンズの焦点を固定し、撮影対象物たる袖机２に対して図１に示すように撮影位置をかえ、複数枚のデジタル画像５・・・を取得するのである。
【００１５】
しかして、取得した各々の方向からのデジタル画像５・・・を図６，図７，図８，図９に示す。
【００１６】
尚、ここで、一般のスチルカメラを使用することも出来るが、この場合はその写真（印画紙）をスキャナー等で読み取り、デジタル画像データとする必要がある。  
次に、前記撮影した複数枚のデジタル画像５をコンピュータ６内に取り込む。
【００１７】
該コンピュータ６内には正射投影画像作成プログラムがインストールされており、該正射投影画像作成プログラムを使用して所望の正射投影画像を作成することとなる。
【００１８】
まず、コンピュータ６内の正射投影画像作成プログラムにおいてデジタル画像５を取り込み、該デジタル画像５をディスプレイ９上に開く（図１０参照）。
【００１９】
次に、撮影対象物たる袖机２が撮影されている各々のデジタル画像５上において基準となる点、すなわち基準点７（図６から図９において３点）の座標をマウス等によりクリックして入力する。
【００２０】
そして、複数枚のデジタル画像５各々で指定した基準点７、および計測点８について、各々のデジタル画像５上における３次元座標を取得することになる。
【００２１】
ここで、図６から図９に示すデジタル画像５を、図６の画像（１）は図２に示す方向から撮影したもの、図７の画像（２）は図３に示す方向から撮影したもの、図８の画像（３）は図４に示す方向から撮影したもの、図９の画像（４）は図５に示す方向から撮影したもののものとする。
【００２２】
そして、図６から図９に示すように、基準点７を「１」、「２」、「３」の３点決定すると共に、計測点８を「４」、「５」、「６」、「７」、「８」と５点決定し、これら基準点７及び計測点８の画像座標を取得するのである。
【００２３】
ここで、ｉを画像番号、ｊを座標番号として、
Ｘ１１，Ｙ１１＝１６８，１６０
Ｘ１２，Ｙ１２＝３５０，２９０
Ｘ１３，Ｙ１３＝−２９２，２９４
・
・
・  
Ｘ１７，Ｙ１７＝・・・，・・・
Ｘ２１，Ｙ２１＝・・・，・・・
Ｘ２２，Ｙ２２＝＊＊＊，＊＊＊
・
・
・  
Ｘ４８，Ｙ４８＝＋＋＋，＋＋＋・・・
以上において、各基準点７及び各計測点８につき、Ｘ，Ｙの大まかな画像座標が取得される。
【００２４】
この際、撮影距離（初期値）およびカメラの焦点距離（初期値）も入力される。さらに、撮影位置（初期値）と撮影角度（初期値）をも入力される。
【００２５】
なお、以上の一連の操作において入力される各々の「初期値」とは、解析において繰り返し計算をするための初期値であり、大まかな値で構わない。
【００２６】
次に、各基準点７及び各計測点８の３次元座標（初期値）を入力する。
【００２７】
すなわち、各基準点７についての３次元座標の値、例えば、
基準点（１）  Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１＝０，０，６００
基準点（２）  Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２＝４００，０，６００
基準点（３）  Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３＝０，６００，６００
として初期値設定する。
【００２８】
次に、各計測点８についての大まかな３次元座標の値、例えば、
計測点（４）  Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４＝４００，６００，６００
・
・
・
計測点（８）  Ｘ８，Ｙ８，Ｚ８＝＊＊＊，＊＊＊，＊＊＊
として大まかに初期値設定する。
次に、長さ情報として、
例えば、
基準点（１）−基準点（２）間の長さ  ４００ｍｍ、
基準点（１）−基準点（３）間の長さ  ６００ｍｍ
と初期値設定する。
【００２９】
さらに、
撮影距離を    ３０００ｍｍ  と初期値設定する。
【００３０】
また、
カメラの位置を、
Ｘ０・ｉ＝画像番号（ｍｍ）として、
Ｘ０１，Ｙ０１，Ｚ０１＝−２０００，−１０００，１５００
・
・
・
Ｘ０４，Ｙ０４，Ｚ０４＝・・・・，・・・・，・・・
と初期値設定する。
さらに、カメラ姿勢を、
図１１に示すように、初期値設定する。
【００３１】
尚、焦点距離、主点位置のずれ、カメラレンズの歪曲収差の係数については、同じカメラ、レンズを利用し、焦点距離を固定して撮影することを条件とするため、各画像について同一の値を使用する。
【００３２】
すなわち、
焦点距離        Ｃ＝２４（ｍｍ）
主点位置のずれ  ｘｈ＝ｙｈ＝０
カメラの歪曲収差の係数  ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝ｐ１＝ｐ２＝０
これらの値を用い、共線条件式、すなわち、数１に示す式を用いて各計測点８の正確な３次元座標を繰り返し計算で求める（図１２の「撮影対象物と撮影カメラの位置関係及び重複画像の共線条件」参照）。
【００３３】
しかして、当該繰り返し計算により、前記各計測点８の正確な３次元座標と共に、前記数２に示す標定要素が求まることとなる。
次に、求められた３次元座標を参考に、投影する面と範囲を設定する。
すなわち、袖机２の上面をＸ−Ｙ面として投影画像を作成したい場合には、
袖机２の上面は、
Ｚ＝６００ｍｍ、
Ｘ＝０乃至４００ｍｍ、
Ｙ＝０乃至６００ｍｍ、と設定でき、
例えば、縮尺を１ピクセルあたり１ｍｍとし、Ｘ軸を横方向、Ｙ軸を縦方向とすれば４００×６００ピクセルの画像が作成できることになる。  
そこで、前記の数１に示す共線条件式と、前記の計算で求められた係数（標定要素）を使用して、４００×６００の画像の一つ一つのピクセルに対応する色、すなわちＲＧＢ値を各撮影画像より抽出するのである。
【００３４】
図１３には作成されるべき袖机２の上面の正射投影画像を示すが、該画像上において指定する画像座標は、（Ｘ，Ｙ）＝（２００，２００：単位はピクセル）として、
その３次元座標は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，２００，６００：単位はｍｍ）となる。
【００３５】
次に、数１に示す共線条件式を用いて、その３次元座標が対応する撮影画像（１）の画像座標ｘ，ｙを求める。
【００３６】
すると、撮影画像（１）における対応する画像座標は、
（ｘ１，ｙ１）＝（−３３．４，３１３．７：単位ピクセル）
となる。
【００３７】
ここで、当該座標に対応するＲＧＢ値を抽出する。
【００３８】
すなわち、対応する画像座標（−３３．４，３１３．７）近傍位置の４点、すなわち図１４に示すように、
（ｘ、ｙ）＝（−３４，３１３：単位ピクセル）、
（ｘ＋１，ｙ）＝（−３３，３１３：単位ピクセル）、
（ｘ，ｙ＋１）＝（−３４，３１４：単位ピクセル）、
（ｘ＋１，ｙ＋１）＝（−３３，３１４：単位ピクセル）、
の４点のＲＧＢ値（色：赤、緑、青それぞれ０〜２５５）から色を決定する。  
すなわち、数３に示す式を使用する「線形補間法」を利用して、色を決定していくのである（図１５参照）。
しかして、この処理を範囲全て（４００×６００：単位ピクセル）で行い、正射投影画像を作成するのである。
【００３９】
尚、本発明により形成した正射投影画像を用いて各種の計測が行える。
【００４０】
すなわち、作成した正射投影画像は撮影対象物と相似であり、設定した縮尺で作成されていることから、ピクセル数と縮尺により寸法や面積を計測することが出来るのである。
【００４１】
図１６，図１７にはその具体例が示されており、図１６では雑誌３の縦幅が２点間のピクセル数×縮尺から２９７．６３ｍｍと計測され、図１７では雑誌３の面積が４点で囲まれた範囲のピクセル数×縮尺から６２３３７．００ｍｍ２と計測される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明による正射投影画像形成システムによれば、遺跡発掘箇所の平面画像が簡易に取得出来、また、家具、電気製品、芸術品あるいは人体などの図面化が容易に出来、かつコンクリート構造物のクラック調査資料を作成することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】撮影対象物である袖机を複数方向から撮影する状態を説明した説明図である。
【図２】撮影方向を説明する説明図（その１）である。
【図３】撮影方向を説明する説明図（その２）である。
【図４】撮影方向を説明する説明図（その３）である。
【図５】撮影方向を説明する説明図（その４）である。
【図６】取得したデジタル画像（その１）である。）
【図７】取得したデジタル画像（その２）である。）
【図８】取得したデジタル画像（その３）である。）
【図９】取得したデジタル画像（その４）である。）
【図１０】デジタルカメラとコンピュータを繋いだ状態の説明図である。
【図１１】評定要素の「カメラ姿勢」の数値を説明する説明図である。
【図１２】撮影対象物と撮影カメラの位置関係及び重複画像の共線条件を説明する説明図である。
【図１３】作成されるべき袖机２の上面の正射投影画像を説明する説明図である。
【図１４】４点のＲＧＢ値から対象とされる画像座標のＲＧＢ値を取得する状態を説明する説明図（その１）である。
【図１５】４点のＲＧＢ値から対象とされる画像座標のＲＧＢ値を取得する状態を説明する説明図（その２）である。
【図１６】形成した正射投影画像を用いて雑誌の縦幅の計測を行った状態を説明する説明図である。
【図１７】形成した正射投影画像を用いて雑誌の面積の計測を行った状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      雑誌の上面
２      袖机
３      雑誌
４      デジタルカメラ
５      デジタル画像
６      コンピュータ
７      基準点
８      計測点
９      ディスプレイ
【図１】
2006079521.tif 000009
【図２】
2006079521.tif 000010
【図３】
2006079521.tif 000011
【図４】
2006079521.tif 000012
【図５】
2006079521.tif 000013
【図６】
2006079521.tif 000014
【図７】
2006079521.tif 000015
【図８】
2006079521.tif 000016
【図９】
2006079521.tif 000017
【図１０】
2006079521.tif 000018
【図１１】
2006079521.tif 000019
【図１２】
2006079521.tif 000020
【図１３】
2006079521.tif 000021
【図１４】
2006079521.tif 000022
【図１５】
2006079521.tif 000023
【図１６】
2006079521.tif 000024
【図１７】
2006079521.tif 000025