(57)【要約】【課題】汎用機材で取得した測量用データを安易に高精度な測量情報に補正する測量情報管理装置を提供する。【解決手段】移動体に設けた２個の撮像装置の各々から得た視差を有する２枚の画像データから、移動体周辺における観察対象３次元形状を含む３次元空間であるステレオ画像を生成する画像生成部と、前記ステレオ画像に撮像されている３次元形状の所定の箇所の座標点を、前記観察対象の観察に用いる世界座標系における前記所定の箇所と同一位置の座標点を基準点とし、前記所定の箇所の座標点を前記基準点に合わせることで、前記ステレオ画像の示す３次元空間の座標が前記世界座標系の座標となるように補正する補正部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けた２個の撮像装置の各々から得た視差を有する２枚の画像データから、移動体周辺における観察対象３次元形状を含む３次元空間であるステレオ画像を生成する画像生成部と、
前記ステレオ画像に撮像されている３次元形状の所定の箇所の座標点を、前記観察対象の観察に用いる世界座標系における前記所定の箇所と同一位置の座標点を基準点とし、前記所定の箇所の座標点を前記基準点に合わせることで、前記ステレオ画像の示す３次元空間の座標が前記世界座標系の座標となるように補正する補正部と、
を備えることを特徴とする測量情報管理装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記観察対象が撮像可能な位置を移動する移動体である車両に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の測量情報管理装置。
【請求項３】
前記基準点は、モービルマッピングシステムにより取得した前記世界座標系における座標点である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測量情報管理装置。
【請求項４】
前記基準点は地図上の所定の箇所の緯度経度で示される座標値である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の測量情報管理装置。
【請求項５】
前記基準点は距離標が設置された緯度経度で示される座標値である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の測量情報管理装置。
【請求項６】
移動体に設けた２個の撮像装置の各々から得た視差を有する２枚の画像データから、移動体周辺における観察対象３次元形状を含む３次元空間であるステレオ画像を生成するステップと、
前記ステレオ画像に撮像されている３次元形状の所定の箇所の座標点を、前記観察対象の観察に用いる世界座標系における前記所定の箇所と同一位置の座標点を基準点とし、前記所定の箇所の座標点を前記基準点に合わせることで、前記ステレオ画像の示す３次元空間の座標が前記世界座標系の座標となるように補正するステップと、
を備えることを特徴とする測量情報管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測量情報管理装置および測量情報管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の位置を測量するためには、担当者が現場に行き、測量基材を用いて計測する必要があった。また、道路周辺設備の位置の測量には、ＭＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、モービルマッピングシステム）を利用した計測等がなされている。
ここで、ＭＭＳとは、高精度な３次元位置情報を取得するシステムである。ＭＭＳは、カメラ、レーザースキャナ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、オドメータおよびＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ、慣性計測装置）等の機器を搭載した車両を走行させながら、それぞれの機器を用いてデータを取得する。そして、ＭＭＳは、カメラで撮像した画像情報にレーザースキャナで取得した道路周辺設備の位置座標等を重ねあわせ、さらにＧＰＳで等から取得した車両位置、進行方向等の情報を用いて補正等を行う。こうして取得されるＭＭＳ参照データは、誤差１０ｃｍ程度という、高い精度をもつ。
特許文献１によれば、ＧＰＳの電波が届かない場合であっても、位置座標値が予め分かっている地物（ランドマーク）等を利用することで、精度を高く維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５２８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭＭＳは、高い精度を実現するために各種機器を用いるので、装置コストが高い。また、ＭＭＳは、多数の機材を搭載するだけでなく、これらの機材が情報を取得するタイミングを、厳密に管理し同期させることを要する。このため、高度なタイミング管理を実現させる制御装置も必要となる。
道路周辺設備の測量にあたっては、設備の保守・点検（メンテナンス）のために、定期的に測量を繰り返す必要がある。しかし、装置コストの高いＭＭＳを利用した測量を、繰り返し行えば膨大な費用がかかってしまう。
一方、ＭＭＳを用いずに安価に測量を行うために、車載したＧＰＳによる位置情報およびカメラで撮像した画像情報を用いて、位置合わせを行うことが考えられる。しかし、車載のＧＰＳの位置情報の精度が、ＭＭＳの用いるＧＰＳより大幅に低いために、測量精度が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＭＭＳを用いずに取得した測量情報を、ＭＭＳを用いた場合と同等の精度の測量情報に補正する測量情報管理装置および測量情報管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明にかかる測量情報管理装置は、移動体に設けた２個の撮像装置の各々から得た視差を有する２枚の画像データから、移動体周辺における観察対象３次元形状を含む３次元空間であるステレオ画像を生成する画像生成部と、前記ステレオ画像に撮像されている３次元形状の所定の箇所の座標点を、前記観察対象の観察に用いる世界座標系における前記所定の箇所と同一位置の座標点を基準点とし、前記所定の箇所の座標点を前記基準点に合わせることで、前記ステレオ画像の示す３次元空間の座標が前記世界座標系の座標となるように補正する補正部と、を備えること。
【０００７】
また、上述した課題を解決するために、この発明に係る測量情報管理方法は、移動体に設けた２個の撮像装置の各々から得た視差を有する２枚の画像データから、移動体周辺における観察対象３次元形状を含む３次元空間であるステレオ画像を生成するステップと、前記ステレオ画像に撮像されている３次元形状の所定の箇所の座標点を、前記観察対象の観察に用いる世界座標系における前記所定の箇所と同一位置の座標点を基準点とし、前記所定の箇所の座標点を前記基準点に合わせることで、前記ステレオ画像の示す３次元空間の座標が前記世界座標系の座標となるように補正するステップと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明にかかる測量情報管理装置によれば、ＭＭＳを用いずに取得した測量情報を、ＭＭＳを用いた場合と同等の精度に補正することができる。こうすることにより、少ないコストで高精度な測量情報を得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における、測量情報管理装置が用いられる状況の一例を示す概要図である。
【図２】本発明の実施形態における、測量情報管理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明における、撮像された画像上の像と、その像に対応する撮像対象物の位置関係を説明するために用いる模式図である。
【図４】本発明における、測量情報管理装置で、測量情報を取得する流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明における、測量情報管理装置で、取得した測量情報を用いて、３次元情報を算出する流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による測量情報管理装置について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態による測量情報管理装置が用いられる状況の一例を示す概要図である。本発明にかかる測量情報管理装置は、例えば、移動体である車両１３に設けられた取得部１０と、データ管理センター１６内に設けられる管理部２０とを含んで構成される。
本発明にかかる測量情報管理装置は、例えば、車両１３周辺における観察対象である、道路１２および道路周辺設備から成る、道路周辺環境１の測量データの収集に用いられる。道路周辺設備は、例えば、マンホール１４および、電柱１５等である。道路１２では、本発明にかかる測量情報管理装置に備えられる取得部１０を搭載した車両１３が、道路周辺環境１のマンホール１４等の３次元形状を含む３次元空間であるステレオ画像データを撮像するために走行する。
取得部１０は、車両１３の走行中に、定期的に、道路１２の周囲にある、マンホール１４や電柱１５等の道路周辺設備を含む、道路周辺環境１の画像データを取得する。
また、本発明にかかる測量情報管理装置に備えられる管理部２０は、取得部１０が取得した画像データを管理する。管理部２０は、ＭＭＳを用いて取得した３次元位置情報（以下、ＭＭＳ参照データと称する。）が記録されている。そして、管理部２０は、ＭＭＳ参照データを用いて、取得部１０が取得した画像データに基づいて求められる３次元形状を含む３次元空間に関する情報を補正し管理する。
【００１１】
図２は、本実施形態における、測量情報管理装置の構成を示す概略ブロック図である。図２を用いて、本実施形態における測量情報管理装置の各構成要素について説明する。
本実施形態における測量情報管理装置は、取得部１０および管理部２０を備える。また、取得部１０は、撮像制御部１１１と、カメラ１１２およびカメラ１１３と、ＧＰＳ受信機１１４と、画像データ記録領域１２２とを備える。管理部２０は、処理部２０１と、記録部２０２とを備える。
【００１２】
取得部１０は、車両１３に搭載される。
取得部１０は、撮像制御部１１１に、ＧＰＳ受信機１１４、カメラ１１２およびカメラ１１３制御させることで、車両１３が走行している、道路周辺の画像データを取得する。
撮像制御部１１１は、カメラ１１２およびカメラ１１３に、道路周辺の画像を撮像させる。また、撮像制御部１１１は、ＧＰＳ受信機１１４に、カメラ１１２およびカメラ１１３が画像データを取得した場所の位置情報を取得させる。
撮像制御部１１０は、ＧＰＳ受信機１１４、カメラ１１２およびカメラ１１３から取得した、位置情報および画像データを、両者を関連付け、画像データ記録領域に記録させる。
撮像制御部１１１は、画像データを取得するタイミングを示す信号（以下、タイミング信号とも称する。）を、カメラ１１２およびカメラ１１３に、同時に送信する。これは、カメラ１１２およびカメラ１１３から得られる、２枚の画像データから、いわゆるステレオ画像を生成できるようにするためである。また、撮像制御部１１１は、ＧＰＳ受信機１１４が位置情報を取得するタイミングが、カメラ１１２およびカメラ１１３が画像データを取得するタイミングと同時になるように制御する。このように、撮像制御部１１１は、道路周辺を撮像した画像データおよび撮像位置についての情報を取得する。
【００１３】
撮像制御部１１１は、一定の距理を車両１３が走行する毎に、ＧＰＳ受信機１１４、カメラ１１２およびカメラ１１３に対して、タイミング信号を送信する。撮像制御部１１１は、例えば、ＧＰＳ受信機１１４からの情報に基づいて、車両１３が走行する距理を把握する。撮像制御部１１１は、例えば、マイコン(マイクロコンピュータ)または、中央処理装置（いわゆるＣＰＵ）等からなる。そして、撮像制御部１１１は、記憶領域（図示せず）に記録された制御プログラムを読み込んで実行することにより、上述した処理を実行する。
撮像制御部１１０は、カメラ１１２およびカメラ１１３を起動させ、同期して撮影させるトリガー信号として、例えば、ＣＰＵデバイスの処理クロックの所定回数毎に生成した一定間隔時間で発生する、ハードウェア的なタイミング信号を用いる。
また、車両には、トランスミッションの出力軸またはタイヤの回転速度に比例した時間間隔にて車速パルスを出力する車速センサが搭載され、この車速パルスが、通常ＧＰＳ受信機１１４に取り込まれる。このことから、撮像制御部１１０は、車速パルスを取得して積分し、一定距離を走行したことを示すタイミング信号を生成する。撮像制御部１１０は、こうして生成したタイミング信号を、カメラ１１２およびカメラ１１３に対して送信し、これらカメラに対し同時に起動撮影を行わせる構成としても良い。
【００１４】
カメラ１１２およびカメラ１１３は、撮像装置であり、例えば、車両の上部やルームミラーを挟んだ両脇に並んで設置される。また、カメラ１１２およびカメラ１１３は、車両１３の進行方向前方の景色にある道路付帯設備を含めた領域が撮像できるような方向で設置される。カメラ１１２およびカメラ１１３は、同じ領域を左右異なる位置から同時に撮像する。こうすることで、カメラ１１２およびカメラ１１３は、左右異なる位置から、道路周辺の画像データを取得する。
こうして得られる、カメラ１１２およびカメラ１１３からの２枚の画像データは、視差を有しており、同じ領域が撮像されている。この視差を用いることで、撮像された領域にある撮像対象物を立体視することができる。
【００１５】
また、カメラ１１２およびカメラ１１３は、撮像制御部１１１からタイミング信号を受信すると、それぞれの受信時の位置における画像を撮像する。そして、カメラ１１２およびカメラ１１３は、画像を撮像することで得られた画像データを、撮像制御部１１０に送信する。
また、カメラ１１２およびカメラ１１３は、ステレオカメラであってもよい。その場合、撮像制御部１１１は、カメラ１１２およびカメラ１１３の撮像タイミングを同期させる必要はない。この場合、撮像制御部１１１は、ステレオカメラに対して、定期的に撮像タイミングを通知する信号を送信する。
【００１６】
画像データ記録領域１２２は、カメラ１１２およびカメラ１１３が撮像した画像の画像データと、その画像を取得した位置の情報とが記録される記憶領域である。
画像データ記録領域１２２は、可搬型記録媒体（例えば、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ  ｄｉｇｉｔａｌ）カード等）または、可搬型ではない記録媒体（例えば、ハードディスク等）を有して構成される。また、画像データ記録領域１２２は、管理部２０内の記憶手段の一部であってもよい。この場合、撮像制御部１１１は、無線等の通信手段を介して、画像データ記録領域１２２に記録させる画像データ等を、管理部２０に送信する。
【００１７】
管理部２０は、取得部１０が取得した測量に関する情報の管理を行う。管理部２０は、処理部２０１および、記録部２０２を備える。
処理部２０１は、例えば、ステレオ画像処理部２１０と、補正部２１１と、入力部２１２と、表示部２１３とを備える。
ステレオ画像処理部２１０は、取得部１０が取得した２枚の画像の画像データから、撮像面の座標上の３次元情報（以下、ステレオ画像データと称する。）を算出する。
ステレオ画像処理部２１０は、それぞれの画像データにおける同一の撮像対象物の、それぞれの画像座標における位置の関係を求める。そうすることで、ステレオ画像処理部２１０は、その撮像された領域の３次元形状の立体的な空間情報（３次元座標系における位置情報）が算出できる。その結果、ステレオ画像処理部２１０は、カメラ１１２およびカメラ１１３が撮像した画像データから、それらの画像データに撮像された撮像対象物である、道路周辺環境１の３次元情報を得る。
ステレオ画像処理部２１０は、算出したステレオ画像データを、補正部２１１に送信する。
補正部２１１は、ステレオ画像データ２１０より、ステレオ画像データを受信する。また、補正部２１１は、参照データ記録領域２２２より、世界座標系で示されているＭＭＳ参照データを読み込む。そして、補正部２１１は、ステレオ画像データに対して、ステレオ画像データに撮像された撮像対象物の所定の箇所に対応する、地上面の座標点である３次元情報（以下、３次元情報と称する。）を算出する。補正部２１１は、算出した３次元情報を、３次元データ記録領域２２１に書き込み、記録させる。
補正部２１１は、ステレオ画像データに撮像された撮像対象物の所定の箇所以外の箇所について３次元情報を算出するために、ＭＭＳ参照データおよび、カメラ撮像面と地表面の幾何学的な条件から、カメラの回転量等算出する。そして、補正部２１１は、算出したカメラの回転量等を用いて、３次元情報を補正する。補正部２１１が行う、３次元情報の算出および補正処理については、後述する。
補正部２１１は、上記３次元情報を得るために、入力部２１２より、ステレオ画像データ上の選択点情報を取得する。また、補正部２１１は、入力部より、ステレオ画像データ上の選択点に対応する、ＭＭＳ参照データ上の対応点情報を取得する。
また、補正部２１１は、表示部２１３に、ステレオ画像データおよびＭＭＳ参照データを表示させる。こうすることで、例えば、操作者に、表示部２１３の表示を確認させた上で、上記ステレオ画像データ上の選択点およびＭＭＳ参照データ上の対応点を、入力部２１２から入力させることができる。
【００１８】
入力部２１２は、例えば、マウスおよびキーボード等の外部入力装置を含んで構成される。そして、入力部２１２は、表示部２１３が表示する画像の、任意の地点を示す信号を、補正部２１１に送信する。
【００１９】
表示部２１３は、補正部２１１からの制御に基づいて、ステレオ画像データおよびＭＭＳ参照データに基づく画像をする。
表示部２１３は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、等を有する。表示部２１３は、複数の表示装置で、ステレオ画像データおよび、ＭＭＳ参照データを別々に表示するようにしてもよいし、１の表示装置で、これらの画像を並べて表示するようにしてもよい。
【００２０】
記録部２０２は、内部の記録媒体に、３次元情報および、ＭＭＳ参照データを記録させる。記録部２０２は、例えば、３次元データ記録領域２２１と、参照データ記録領域２２２とを備える。
３次元データ記録領域２２１は、補正部２１１が算出した、３次元情報を記録させるための記録領域である。参照データ記録領域２２２は、ＭＭＳ参照データが記録されるための記録領域である。
【００２１】
＜３次元情報算出およびその補正処理＞
ここでは、図３を用いて、補正部２１１が、ステレオ画像データおよび、ＭＭＳ参照データを用いて、ステレオ画像データの３次元情報を算出および補正する方法について説明する。図３は、空中から地上を撮影した場合の位置関係を示す模式図である。
図３（ａ）は、カメラの撮像面（例えば、カメラ１１２で撮像した撮像面）と、地上面との位置関係を示す。主点Ｏはレンズの中心、地物Ｐは地上面にある任意の点、像点ｐは地物Ｐが撮像面に投影された像点、をそれぞれ示している。
図３（ａ）に示す通り、主点Ｏから、地上面と反対方向に、焦点距離ｆ離れて、実際の撮像面がある。ここでは、説明を簡単にするために、主点Ｏから、地上面方向にｆ移動した座標を中心として撮像面があるとみなして（図３（ａ）において「見なし撮像面」と称している。）説明する。以下の説明では、みなし撮像面のことを、単に、撮像面と称する。
図３（ｂ）は、図３（ａ）をＸＺ断面および、ＹＺ断面からみた図を示す。
図３（ｃ）は、図３（ａ）における各点の撮像面座標系（図３（ｃ）において、カメラ座標系と称している。）および地上座標系における、それぞれの座標を示す。
【００２２】
まず、空中から地上を撮影した場合で、カメラの傾きがなく、地表面とカメラが平行であると仮定した、簡単なモデルについて、説明する。
図３（ａ）に示すように、主点Ｏから、鉛直方向下向きに引いた直線と、地上面との交点をＯ´とする。また、撮像面の中心を、ｏ´とする。
図３（ｃ）に示すように、地上座標系における、主点Ｏ、像点ｐ、地物Ｐのそれぞれの座標を、（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）、（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）、（Ｘ，Ｙ、Ｚ）とする。また、撮像面上の座標（以下、カメラ座標と称する。）における、主点Ｏ、像点ｐ、地物Ｐのそれぞれの座標を、（０，０，０）、（ｘ、ｙ、-f）、（ｘＰ、ｙＰ、ｚＰ）とする。
このとき、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）をＸＺ断面および、ＹＺ断面からみた、三角形ＯＯ´Ｐおよび、三角形Ｏｏ´ｐは、相似する。このため、以下の（１）および（２）式で示す関係がある。
【００２３】
Ｚ−Ｚ０：ｆ＝Ｘ−Ｘ０：ｘ  …（１）
Ｚ−Ｚ０：ｆ＝Ｙ−Ｙ０：ｙ  …（２）
【００２４】
上記（１）および（２）式により、ｘおよびｙを求めると、ｘおよびｙの各々は、以下の（３）および（４）式により表せる。
【００２５】
ｘ＝ｆ×（Ｘ−Ｘ０）／（Ｚ−Ｚ０）  …（３）
ｙ＝ｆ×（Ｙ−Ｙ０）／（Ｚ−Ｚ０）  …（４）
【００２６】
次に、カメラの撮像方向が、Ｚ軸と並行でない場合のモデルについて説明する。カメラの撮像方向が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心として、それぞれ（ω、γ、φ）の角度で回転していたとする。この場合、カメラを逆の回転量（−ω、−γ、−φ）で回転させると、図３（ａ）に示すようなカメラと地表面が平行な関係となる。このとき、このカメラの逆の回転に伴って、撮像面も回転する。このため、ｘおよびｙの各々は、以下の（５）および（６）式でそれぞれ表される。
【００２７】
ｘ＝ｆ×Ａ／Ｂ  …（５）
ｙ＝ｆ×Ｃ／Ｄ  …（６）
ただし、上記（５）および（６）式における、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各々は、以下の（７）、（８）、（９）、（１０）式でそれぞれ表される。
Ａ＝ａ１１（Ｘ−Ｘ０）＋ａ２１（Ｙ−Ｙ０）＋ａ３１（Ｚ−Ｚ０）  …（７）
Ｂ＝ａ１３（Ｘ−Ｘ０）＋ａ２３（Ｙ−Ｙ０）＋ａ３３（Ｚ−Ｚ０）  …（８）
Ｃ＝ａ１２（Ｘ−Ｘ０）＋ａ２２（Ｙ−Ｙ０）＋ａ３２（Ｚ−Ｚ０）  …（９）
Ｄ＝ａ１２（Ｘ−Ｘ０）＋ａ２２（Ｙ−Ｙ０）＋ａ３２（Ｚ−Ｚ０）  …（１０）
【００２８】
ここで、上記（７）から（１０）式における、ａ１１からａ３３までの９つの変数は、カメラの回転（ω、γ、φ）の値に基づいて決まる変数である。（５）から（１０）式において、既知数は、カメラ座標上の像点ｐ座標（ｘ、ｙ、−ｆ）および、焦点距離ｆである。また、（５）から（１０）式における未知数は、地上座標上の地物Ｐ座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、主点Ｏ座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）およびカメラの回転（ω、γ、φ）の９つである。
【００２９】
本実施形態においては、車載したカメラから撮影している。このため、カメラは、車両１３の進行方向に応じて向きを変えるが、地上からの高さ方向は変化しない。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動するがＺ軸方向には移動しない。このためカメラの回転は（０、０、φ）で表すことができる。
そして、地表上の任意の２点、地物Ｐ座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）および地物Ｐ１座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）について、ＭＭＳ参照データを用いて既知の値を代入する。そして、それぞれに対して、（５）から（１０）式で示す方程式を立てる。
そうすると、未知数４に対して、４つの方程式が立てられる。こうすることで、未知数を解くことができる。すなわち、主点Ｏ座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）およびカメラの回転（０、０、φ）の値が明らかとなる。
【００３０】
この上述した作業をもう一方のカメラ（例えば、カメラ１１３）に対しても同様に行い、それぞれのカメラの、主点Ｏ座標およびカメラの回転を求める。そして、ステレオ画像処理部２１０から得られるステレオ画像データにより、撮像面の座標上の３次元情報がえられる。
そのうえで、ステレオ画像処理部２１０から得られるステレオ画像のカメラ座標系での任意の地点の座標について、（５）から（１０）式で示される方程式に代入し、ステレオ画像に映されている任意の地点に対応する地上座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を求めることができる。
すなわち、ステレオ画像データの３次元情報を求めることができる。
以上説明したように、ステレオ画像を生成する２枚の画像の双方に共通に撮像されている像を２点抽出し、各々の像のカメラ座標に対応する地表上の位置座標（緯度経度）を特定する。こうすることで、ステレオ画像上に撮像された他の地点について、３次元情報を算出することができる。
【００３１】
図４は、本発明における測量情報管理装置で、測量に必要な情報を取得する流れを示すフローチャートである。この図を用いて、測量情報を取得する処理の流れについて説明する。
本フローチャートを説明する前提として、取得部１０は、車両１３に搭載されている。また、車両１３は、測量する道路周辺設備の周辺の道路を走行しているものとする。
【００３２】
取得部１０は、測量を開始する場所の付近に到達したら、データの取得を開始する。
まず、撮像制御部１１１は、ＧＰＳ受信機１１４から、最初の位置情報を取得する（ステップＳ１）。以降、撮像制御部１１１は、定期的に位置情報を取得し、位置情報の差分から走行距離を算出する。撮像制御部１１１は、走行距離が所定の値（ここでは２．５ｍ毎）となったら（ステップＳ２  ＹＥＳ）、情報を取得するためのタイミング信号を、ＧＰＳ受信機１１４、カメラ１１２およびカメラ１１３へ送信する（ステップＳ３）。
【００３３】
カメラ１１２およびカメラ１１３は、撮像制御部１１１からタイミング信号を受信し、それぞれカメラ前景の道路周辺の画像を撮像する。カメラ１１２および、カメラ１１３は、取得した画像データを、撮像制御部１１１に送信する。
また、ＧＰＳ受信機１１４は、撮像制御部１１１からのタイミング信号を受けたら、位置情報を取得し、撮像制御部１１１に、この位置情報を送信する。
撮像制御部１１１は、カメラ１１２およびカメラ１１３から取得した画像データを、位置情報と関連づけ、画像データ記録領域１２２に書き込み、記録させる（ステップＳ４）。
取得部１０は、車両１３が測量を終了する地点に到着したら、測量に用いるデータの取得を終了する（ステップＳ５）。そして、本フローチャートは終了する。
【００３４】
図５は、本発明における測量情報管理装置で取得した画像データから、３次元情報を算出する流れを示すフローチャートである。この図を用いて、３次元情報を取得する処理の流れについて説明する。
本フローチャートを説明する前提として、作業者は、画像データ記録領域１２２に記録させた画像データを、可搬型記録媒体等に記録させ、データ管理センター１６の管理部２０のドライブ装置（図示なし）に装着等している。すなわち、取得部１０が画像データ記録領域１２２に記録させた画像データは、管理部２０の記録部２０２から読み取り可能な状態にあるものとする。
まず、ステレオ画像処理部２１０は、カメラ１１２およびカメラ１１３が同時に撮像した２枚の画像の画像データから、ステレオ画像処理を行う。そして、ステレオ画像処理部２１０は、撮像面座標上の３次元情報である、ステレオ画像データを算出する。ステレオ画像処理部２１０は、算出したステレオ画像データを、補正部２１１に送信する。
ステレオ画像処理部２１０は、画像データに関連づけて記録させている、撮像場所の位置情報を、ステレオ画像データと関連付けて、補正部２１１に送信する。
【００３５】
補正部２１１は、このステレオ画像データを、表示部２１３に表示させる（ステップＳ７）。また、補正部２１１は、ステレオ画像データと関連付けられて送付された、この画像データを取得した位置に関する情報に基づいて、その位置の周辺のＭＭＳ参照データを、参照データ記録領域２２２から読み取る。そして、補正部２１１は、読み取ったＭＭＳ参照データを、表示部２１３に表示させる（ステップＳ８）。
操作者は、ステレオ画像データおよびＭＭＳ参照データに基づいて表示部２１３に表示された、２つの画像を視認する。そして、両画像に共通に存在する像である３次元形状の同一箇所を示す点を、入力部２１２のマウス等を用いて、選択する。さらにもう一点、操作者は、両画像に共通に存在する像の同一箇所を示す点を、選択する。以下の説明では、この選択された点を、選択点とも称する。
入力部２１２のキーボードのＥＮＴＥＲキーが操作者により押下されるなどして、選択点が指定されると、入力部２１２から、各々の選択点の、画像上の位置を示す信号が、補正部２１１へ入力される（ステップＳ９）。
補正部２１１は、入力部２１２から取得した選択点の緯度経度を、ＭＭＳ参照データを用いて、特定する（ステップＳ１０）。
また、補正部２１１は、ステップＳ１０で算出した２つの選択点の緯度経度に基づいて、カメラ１１２およびカメラ１１３の各々の主点座標と回転量を算出する。そして、補正部２１１は、算出した主点座標および回転量を用いて、ステレオ画像データの選択点以外の任意の点の緯度経度を求める。こうすることで、ステレオ画像データに示されたあらゆる地点の３次元情報を補正する（ステップＳ１１）。
補正部２１１は、ステップＳ１１で求めた３次元情報を、３次元データ記録領域２２１に書込んで記録させる（ステップＳ１２）。こうすることで、管理部２０は、３次元情報を管理する。
補正部２１１は、取得部１０が取得した画像すべてについて３次元情報を求めるまで、ステップＳ７に戻り、処理を繰り返す（ステップＳ１３  ＮＯ）。
【００３６】
以上、説明したとおり、ＭＭＳ参照データを用いることで、道路周辺のステレオ画像をから、その画像上に示される任意の設備について３次元情報を得ることができる。ＭＭＳ参照データは、誤差１０ｃｍ程度という、高い精度をもつ測量情報である。このため、汎用のＧＰＳ受信機およびカメラを用いて得られるステレオ画像の３次元情報も、同程度の精度となる。
こうして求めた３次元情報を用いることで、少ないコストで、道路周辺設備の位置の変化が容易に把握でき、かかる道路周辺設備の保守、点検を効率よく行うことができる。
本実施形態では、ＭＭＳ参照データを用いて３次元情報を算出したが、これに限定されない。補正部２１１は、ＭＭＳ参照データに代わって、地図の位置座標を用いることもできる。この場合、参照データ記録領域２２２には、その地図のデータが記録される。また、この場合、得られる３次元情報の精度は、その地図の精度に依存する。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態と同様に、取得部１０および管理部２０を備える測量情報管理装置を用いる。
本実施形態では、補正部２１１は、ＧＰＳ受信機１１４が取得した位置情報を用いて、撮像位置およびカメラの方向を算出する。そして、補正部２１１は、これらを用いて、３次元情報を求める。こうすることで、補正部２１１は、第１の実施形態で用いた、ステレオ画像データ上の選択点およびその選択点に対応する対応点の数を減らすことができる。
【００３８】
すでに説明した通り、（５）から（１０）式に示される未知数は、地上座標上の地物Ｐ座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、主点Ｏ座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）およびカメラの回転（ω、γ、φ）である。
本実施形態においては、主点Ｏ座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）は、ＧＰＳ受信機１１４が取得した位置情報と、ＧＰＳ受信機１１４とカメラ１１２およびカメラ１１３との位置関係から、求めることができる。さらに、カメラの回転（ω、γ、φ）は、ＧＰＳ受信機１１４が取得した位置情報の差分により、求められる。これらの値を代入することにより、（５）から（１０）式に示される未知数、主点Ｏ座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）およびカメラの回転（ω、γ、φ）を算出できる。さらに、精度の高い測定点（基準点）がステレオ画像データ上にあれば、これを用いて、主点Ｏ座標およびカメラの回転量を、調整することができる。
【００３９】
本実施形態は、第１の実施形態と同様に、撮像制御部１１１は、ＧＰＳ受信機１１４を用いて、カメラ１１２およびカメラ１１３が画像を撮像した場所の位置情報を取得する。
【００４０】
補正部２１１は、取得部１０が取得した位置情報の差分を算出する。補正部２１１は、画像が撮像された位置の情報から、その前の画像が撮像された位置の情報を減算することで、前の画像が撮像された場所からの、移動距離および進行方向を算出する。カメラ１１２およびカメラ１１３は車両１３の進行方向に対し垂直に設置されているため、補正部２１１は、この進行方向を、カメラの回転方向とすることができる。
また、補正部２１１は、ステレオ画像データを、表示部２１３に表示させる。そして補正部２１１は、表示部２１３に表示させたステレオ画像データに示される何らかの基準点を指定した信号を、入力部２１２から、入力させる。入力部２１２からの入力は、第１の実施形態と同様に、操作者等がマウスやキーボード等を用いて行う。補正部２１１は、入力部２１２から指定された基準点の情報に対し、参照データ記録領域２２２を参照する等により、その基準点の緯度経度を特定する。
そして、補正部２１１は、算出した、主点位置とカメラの方向と、特定した基準点の緯度経度とを用いて、ステレオ画像データのあらゆる地点の３次元情報を求める。補正部２１１は、求めた３次元情報を、３次元データ記憶領域２２１に書き込んで記録させる。
【００４１】
ここでいう、何らかの基準点とは、例えば、位置情報が正確に測定されている距離標（キロポスト）等が考えられる。また、マンホールや道路がカーブする地点等について、例えば、これらの設備を設置した際の緯度経度が記された測量情報が記録されていれば、これらを用いることもできる。
また、補正部２１１は、１点の基準点の緯度経度について特定できればよく、第１の実施形態で説明したように２点の基準点の緯度経度を特定させる必要がない。これは、ＭＭＳ参照データがなくとも、ステレオ画像データに、何かしら測量精度の高い地点が少なくとも１点示されていれば、３次元情報を取得できることを意味する。
【００４２】
本実施形態においては、基準点の精度および撮像位置の情報の精度が、３次元データの精度に影響する。
基準点の精度は、より精度の高い場所の緯度経度情報を用いることで、３次元情報の精度を高く算出できる。
撮像位置の情報の精度は、ＧＰＳ受信機の受信精度、受信状況および、情報取得のタイミングのずれ等に依存する。ここで、ＧＰＳ受信機１１４は、例えば、汎用ＧＰＳ受信機である。汎用ＧＰＳ受信機は、衛星から送信される、周波数の異なった２つの送信波のうち、１波を受信するのみであり、測量用ＧＰＳ受信機と比較して、誤差が大きい。また、トンネル内部や、高架下など、衛星からの信号が届きにくい場所を、車両１３が走行している間、ＧＰＳ受信機は、十分な台数の衛星からの信号を受信するできないことも考えられる。この場合、ＧＰＳ受信機から取得する位置情報は、途絶する、または、相応の誤差が含まれることになる。
【００４３】
ＧＰＳ受信機１１４から取得する位置情報が、途絶している、または、誤差が含まれている場合、補正部２１１は、位置情報を補間する。補正部２１１は、例えば、経路から大きく外れた地点を示す位置情報を用いない。そして、補正部２１１は、その代わりに前後の位置情報を滑らかにつないだ線上の中間点を位置情報として用いる。本実施形態では、撮像制御部１１１は、車両が２ｍ走行するごとに位置情報を得る。車両の前後のタイヤの間隔（車軸間距離）は、普通車で２．５ｍ程度である。このため、仮に１点が外れた位置を示した場合、その位置情報は前後の値を滑らかにつないだ線の中間にある位置とする方が、より確からしい。
補正部２１１は、経路から大きく外れた地点を抽出する処理として、例えば、車両１３の走行ルート上に、ＧＰＳ取新規１１４が取得した位置情報をプロットした図を、表示部２１３に表示させる。そして、補正部２１１は、その表示画面を操作者に視認させ、ルートから外れている部分を特定させ、その部分に関する情報を、入力部２１２から、入力させる。こうすることで、経路から大きく外れた地点を抽出する。または、補正部２１１は、位置の変化量を抽出し、しきい値を設け、変化量がしきい値より大きければ、経路から外れた誤差の含まれる位置情報であると認識してもよい。また、誤差が含まれる位置情報が連続する場合などは、走行ルートに沿った方向を、進行方向（カメラ方向）としてもよい。
補正部２１１は、このようにして、必要に応じて、より確からしいカメラ方向を用いることで、より精度の高い３次元情報を求めることが可能となる。
【００４４】
以上説明したように、仮に、ＭＭＳ参照データがない場合であっても、ステレオ画像と、その撮像された位置の情報と、ステレオ画像上にある１点の緯度経度を特定することで、３次元情報を算出することができる。
例えば、ステレオ画像上に、キロポスト等の基準点の像があれば、その基準点の位置座標を用いることができる。測量用の基準点およびキロポストは、位置情報が正確に測定されており、キロポストであれば３５ｃｍの精度を有する。
基準点およびキロポストは通常、１ｋｍ毎かそれ以上の間隔で設置されているため、本発明にかかる測量情報管理装置で取得する画像に、２点以上の基準点等が撮像されることは想定しにくい。それでも、第２に実施形態を用いれば、１点の基準点で、３次元情報を得ることができる。
【００４５】
第１の実施形態および第２の実施形態（以下、第１の実施形態および第２の実施形態をまとめて、実施形態と称する。）では、取得部１０にＧＰＳ受信機１１４を備えているが、これに限定されない。取得部１０は、適切なタイミングで、位置情報を取得できればよく、例えば、車両１３に装備されている、カーナビゲーションシステム（いわゆるカーナビ）のＧＰＳ情報を、入力部２１２から入力するようにしてもよい。この場合、入力部は、ＧＰＳ情報信号を入力させるためのインターフェースを備える。
【００４６】
また、取得部１０がステレオ画像を生成する２枚の画像を撮像し、管理部２０がその２枚の画像の画像データを用いてステレオ画像を生成しているが、これに限定されない。取得部１０が、ステレオ画像を生成してもよい。この場合、取得部１０は、ステレオ画像処理部２１０を備える。そして、撮像制御部１１１は、カメラ１１２およびカメラ１１３から画像データを取得すると、その画像データを、ステレオ画像処理部２１０へ送信する。ステレオ画像処理部２１０は、画像データを用いて、ステレオ画像データを生成する。そして、ステレオ画像処理部２１０は、生成したステレオ画像を、撮像制御部１１１に渡す。撮像制御部１１１は、受け取ったステレオ画像を、位置情報と関連付けて、画像データ記憶領域１２２に記録させる。カメラ１１２およびカメラ１１３に代えてステレオカメラを用いる場合なども考えられる。この場合、ステレオカメラから、３次元情報を示すステレオ画像データが、撮像制御部１１１に出力され、位置情報と関連付けて、画像データ記憶領域１２２に記録される。
【００４７】
また、補正部２１１は、記憶部２０２にある、参照データ記録領域２２２に記録されたＭＭＳ参照データ等を参照し、ステレオ画像上の選択点の緯度経度を特定しているが、これに限定されない。補正部２１１は、例えば、インターネット通信網を介して、位置情報を参照し、緯度経度を特定してもよい。この場合、補正部２１１は、インターネット通信網にアクセスするためのインターフェースを備える。ここで、通信部２１１が参照する位置情報は、例えば、国土交通省国土地理院が公開する、電子国土基本図（地図情報）等である。
【００４８】
さらに、補正部２１１は、３次元情報を求めるにあたり、第１の実施形態では２点、第２の実施形態では１点の、ステレオ画像上の選択点について緯度経度を特定している。この選択点の数は３次元情報を求めるために最低限必要な数であり、これに限定されるものではない。補正部２１１は、さらに、ステレオ画像上の別の選択点についても緯度経度を特定して微調整を行い、３次元情報の精度をさらに高めてもよい。
また、補正部２１１は、補正に用いた選択点についての情報を、記録部２０２に記録させてもよい。道路周辺設備においては、設備の保守点検のために測量を繰り返し行う。このため、ステレオ画像およびその３次元情報を取得する際に用いた選択点についての情報が蓄積されれば、次回の測定で選択点を、抽出しやすくなる。
さらに、補正部２１１は、入力部２１２から、ステレオ画像上の選択点に関する信号を、入力させているが、これに限定されない。補正部２１１は、例えば、ステレオ画像およびＭＭＳ参照データに共通する特徴ある点を、画像認識技術を用いて自動的に抽出してもよい。この場合、補正部２１１は、画像認識機能を有し、ステレオ画像およびＭＭＳ参照データに共通する特徴ある点を抽出する。そして、その選択点に応じた緯度経度をＭＭＳ参照データから特定する。
【００４９】
上述した実施形態における撮像制御、ステレオ画像処理および、補間処理をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１…道路周辺環境、１０…取得部、１２…道路、１３…車両、１４…マンホール、１５…電柱、１６…データ管理センター、２０…管理部、
１１１…撮像制御部、１１２…カメラ、１１３…カメラ、１１４…ＧＰＳ受信機、１２２…画像データ記録領域、
２０１…処理部、２１０…ステレオ画像処理部、２１１…補正部、２１２…入力部、２１３…表示部、２０２…記録部、２２１…３次元データ記録領域、２２２…参照データ記録領域。
【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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