(57)【要約】【課題】  三次元座標計測のための作業量を少なくする。【解決手段】  三次元座標計測装置１は、自然光αの環境下に置かれた対象物６０の表面に配置され、自然光αに含まれる一つの単色光βを反射する6個以上の反射マーカ１０と、単色光βを対象物６０に照射する光源２０と、単色光βの波長の透過率が自然光に含まれる他の単色光の透過率よりも低いフィルター３０と、フィルター３０越しに対象物６０の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラ４０と、3つ以上の画像内の反射マーカ１０の位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、対象物６０の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部５０とを備える。【選択図】図１
2019144183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然光の環境下に置かれた対象物の表面に配置され、前記自然光に含まれる一つの単色光を反射する6個以上の反射マーカと、
前記単色光を前記対象物に照射する光源と、
前記単色光の波長の透過率が前記自然光に含まれる他の単色光の透過率よりも低いフィルターと、
前記フィルター越しに前記対象物の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラと、
3つ以上の前記画像内の前記反射マーカの位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と前記反射マーカを除いた前記画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、前記対象物の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部と
を備えることを特徴とする三次元座標計測装置。
【請求項２】
自然光の環境下に置かれた対象物の表面に配置され、前記自然光に含まれる一つの単色光を発光する6個以上の発光マーカと、
前記単色光の波長の透過率が低く、且つ他の単色光の波長の透過率が高いフィルターと、
前記フィルター越しに前記該対象物の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラと、
3つ以上の前記画像内の前記発光マーカの位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と前記発光マーカを除いた前記画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、前記対象物の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部と
を備えることを特徴とする三次元座標計測装置。
【請求項３】
前記反射マーカは、
再帰反射特性を持ち、前記対象物と前記光源を結ぶ直線と、該対象物と前記カメラを結ぶ直線とが成す角度は、20度以下であることを特徴とする請求項１に記載の三次元座標計測装置。
【請求項４】
前記発光マーカは、
均等拡散光源であることを特徴とする請求項２に記載の三次元座標計測装置。
【請求項５】
三次元座標計測装置が実行する三次元座標計測方法であって、
自然光の環境下に置かれた対象物の表面に、前記自然光に含まれる一つの
単色光を反射する6個以上の反射マーカを配置し、
単色光を前記対象物に照射し、
前記対象物からの反射光を、前記単色光の波長の透過率が前記自然光に含まれる他の単色光の透過率よりも低いフィルターでフィルタリングし、
前記フィルター越しに前記対象物の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影し、
3つ以上の前記画像内の前記反射マーカの位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と前記反射マーカを除いた前記画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、前記対象物の三次元座標を抽出する
ことを特徴とする三次元座標計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、対象物の三次元座標を計測する三次元座標計測装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数枚の画像から３次元モデルを復元する画像計測技術であるＳｆＭ（Structure from Motion）が普及し始めている。ＳｆＭによる３次元モデル復元では、複数の画像間の類似度に基づいて、三次元空間中の三次元点が対象物上の点であることの信頼度を算出し、信頼度が高い三次元点を対象物上の点とすることで、三次元座標計測を行う。
【０００３】
ＳｆＭは、画像を用いて三次元点の信頼度を算出するため、対象物のテクスチャによっては三次元点の信頼度の精度が悪くなる場合がある。そこで、レーザセンサを用いた距離計測とＳｆＭを組み合わせて三次元座標計測の精度を高める方法が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、写真測量とＳｆＭを組み合わせて三次元座標計測の計測精度を高める方法が例えば非特許文献１に開示されている。非特許文献１の方法では、基準点を得るための撮影（写真測量）と三次元座標を得るための撮影（ＳｆＭ）を別々に行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−４９２００号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S. Recker, M. M. Shashkov, M. Hess-Flores, C. Gribble, R. Baltrusch, M. A. Butkiewicz, K. I. Joy, "Hybrid Photogrammetry Structure-from-Motion Systems for Scene Measurement and Analysis." Coordinate Metrology Systems Conference, 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の技術は、レーザセンサを用いた距離計測とＳｆＭのための撮影を行う必要がある。また、非特許文献１の技術は写真測量用の撮影とＳｆＭ用の撮影を2回に分けて行う必要がある。つまり、従来の技術は、三次元座標計測のための作業量が多いという課題がある。
【０００８】
本開示は上記課題に鑑み、少ない作業量で三次元座標計測が行える三次元座標計測装置及びその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】
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る三次元座標計測装置は、自然光の環境下に置かれた対象物の表面に配置され、前記自然光に含まれる一つの単色光を反射する6個以上の反射マーカと、前記単色光を前記対象物に照射する光源と、前記単色光の波長の透過率が前記自然光に含まれる他の単色光の透過率よりも低いフィルターと、前記フィルター越しに前記対象物の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラと、3つ以上の前記画像内の前記反射マーカの位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と前記反射マーカを除いた前記画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、前記対象物の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部とを備える。
また、本開示の他の態様に係る三次元座標計測装置は、自然光の環境下に置かれた対象物の表面に配置され、前記自然光に含まれる一つの単色光を発光する6個以上の発光マーカと、前記単色光の波長の透過率が低く、且つ他の単色光の波長の透過率が高いフィルターと、前記フィルター越しに前記該対象物の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラと、3つ以上の前記画像内の前記発光マーカの位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と前記発光マーカを除いた前記画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、前記対象物の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部とを備える。
また、本開示の一態様に係る三次元座標計測方法は、三次元座標計測装置が実行する三次元座標計測方法であって、自然光の環境下に置かれた対象物の表面に、前記自然光に含まれる一つの単色光を反射する6個以上の反射マーカを配置し、単色光を前記対象物に照射し、前記対象物からの反射光を、前記単色光の波長の透過率が前記自然光に含まれる他の単色光の透過率よりも低いフィルターでフィルタリングし、前記フィルター越しに前記対象物の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影し、3つ以上の前記画像内の前記反射マーカの位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と前記反射マーカを除いた前記画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、前記対象物の三次元座標を抽出する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、画像上の反射マーカを用いて写真測量を行い、該反射マーカを除いた画像を用いてＳｆＭを行うので1回の撮影で得た画像から三次元座標を抽出する。したがって、三次元座標計測のための作業量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１実施形態に係る三次元座標計測装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す三次元座標計測装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図３】図１に示すフィルターの透過特性を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す反射マーカの位置で写真測量を実行し、写真測量の結果と反射マーカを除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行する手順を概念的に示す図である。
【図５】三次元座標を、写真測量の結果で補正する様子を模式的に示す図である。
【図６】図１に示す反射マーカのコントラストと、反射マーカの中心位置検出精度の関係を説明するための概念図である。
【図７】反射マーカのコントラストと検出精度の関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】図１に示す光源とカメラの位置の関係を模式的に示す図である。
【図９】図６に示す角度と反射輝度の関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１０】本開示の第２実施形態に係る三次元座標計測装置の機能構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本開示の実施形態に係る三次元座標計測装置の構成及び動作について説明する。
【００１３】
〔第１実施形態〕
図１は、本開示の第１実施形態に係る三次元座標計測装置の機能構成例を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、第１実施形態に係る三次元座標計測装置１は、反射マーカ１０、光源２０、フィルター３０、カメラ４０、及び三次元座標抽出部５０を備える。図１では、3台のカメラ４０１，４０２，４０３の例を示すが、カメラ４０は1台でもよい。以降において各々を特定する必要の無い場合、カメラの参照符号は４０と表記する。複数ある反射マーカ１０についても同様である。
【００１５】
図２は、三次元座標計測装置１の動作フローを示すフローチャートである。図１と図２を参照して三次元座標計測装置１の動作を説明する。
【００１６】
反射マーカ１０は、自然光αの環境下に置かれた対象物６０の表面に6個（１０１，１０２，…，１０６，…）以上配置され、自然光αに含まれる一つの単色光βを反射する。自然光αとは、太陽光などの自然に由来する光であり、屋内に配置される一般的な照明器具が発する光も含む。また、自然光αは、光の三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の波長を含む光である。なお反射マーカ１０は、対象物６０の表面であれば何れの位置に配置されてもよい（ステップＳ１）。
【００１７】
単色光βは、光の三原色の例えば青色のみの波長から成る光である。反射マーカ１０は、赤色及び緑色の波長の光よりも、青色の波長の光を反射する。その反射量は、反射マーカ１０を除く対象物６０表面の他の波長の反射量よりも相対的に多ければ定量的にはどのような値であっても構わない。
【００１８】
光源２０は、単色光βを対象物６０に照射する（ステップＳ２）。単色光βは、青色の波長以外の赤色又は緑色であってもよい。その場合、反射マーカ１０は、該単色光の波長の光を反射する。また、反射マーカ１０の反射特性は、例えば光源２０がカメラ４０に近い位置に配置される場合、再帰反射である方が好ましい。カメラ４０と光源２０の配置について詳しくは後述する。
【００１９】
フィルター３０は、単色光βの波長の透過率が自然光αに含まれる他の単色光の透過率よりも低いフィルターである。図３は、フィルター３０の光の波長に対する透過率の特性例を模式的に示す図である。図３の横軸は光の波長、縦軸は透過率（％）である。波長の短い青色の光（破線）の透過率は低く、それ以外の緑色と赤色の波長の光の透過率は高い。フィルター３０は、対象物６０が反射する反射光γを例えば図３に実線で示す透過特性でフィルタリングする（ステップＳ３）。
【００２０】
カメラ４０は、フィルター３０越しに反射マーカ１０を含む対象物６０の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影する（ステップＳ４）。図１に示す例では、3つの画像を3台のカメラ４０１，４０２，４０３で同時に撮影する。なお、対象物６０は、複数のカメラ４０１〜４０３で同時に撮影しなくてもよい。また、図１では、カメラ４０１，４０２，４０３がｚ軸方向に配列される例を示しているが、このようにカメラ４０を規則的に配置する必要はない。それぞれのカメラ４０１，４０２，４０３の位置が異なっていればよい。
【００２１】
対象物６０の正面から見て右側の画像、正面の画像、及び左側の画像の例えば3枚の画像を、1台のカメラ４０の位置を変えて撮影してもよい。つまり、カメラ４０は、フィルター３０越しに対象物６０の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影すればよい。
【００２２】
三次元座標抽出部５０は、3つ以上の画像内の反射マーカ１０の位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、対象物６０の三次元座標を抽出する（ステップＳ５）。ここで、写真測量とＳｆＭは一般的な技術である。
【００２３】
三次元座標抽出部５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等からなるコンピュータで実現される。三次元座標抽出部５０をコンピュータによって実現する場合、その処理内容はプログラムによって記述される。
【００２４】
写真測量は、2カ所以上から対象物６０を撮影したステレオ画像から該対象物の三次元形状を計測する技術である。写真測量で対象物６０上の点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を得ることができる。なお、本実施形態においては、最適化の関係から3箇所以上から撮影した対象物６０の画像が必要である。
【００２５】
なお、反射マーカ１０が6個以上必要な理由は、カメラ４０の位置と姿勢を求めるためである。つまり、カメラ４０の三次元座標のｘ，ｙ，ｚの3つの座標、及び三軸それぞれについての3つの角度の合計6つの未知数を求めるために6個以上の反射マーカ１０が必要となる。
【００２６】
ＳｆＭは、移動するカメラ４０から得られる対象物６０の画像から対象物６０の三次元形状を復元する技術である。なお、カメラ４０は移動させなくてもよい。図１に示すように3つ以上のそれぞれ異なる位置に配置されたカメラ４０１〜４０３で撮影された画像（静止画像）からでも、対象物６０の三次元座標を求めることができる。
【００２７】
本実施形態に係る三次元座標計測装置１によれば、自然光αの環境下に置かれた対象物６０に、例えば青色の波長の単色光βを照射し、該対象物６０の画像をフィルター３０越しに撮影する。つまり、この例では青色の光が多い環境下で、青色の光を反射する反射マーカ１０が表面に配置された対象物６０を撮影することになる。
【００２８】
そして、フィルター３０は、例えば青色の波長の透過率が低く、且つその他の光の波長の透過率が高い。したがって、画像内の反射マーカ１０とその他の部分の輝度のコントラストを大きくすることができる。
【００２９】
反射マーカ１０とその他の部分の輝度のコントラストが大きいと、反射マーカ１０の位置を正しく検出することが可能になる。つまり、反射マーカ１０を用いた写真測量の計測精度を高めることができる。コントラストと反射マーカ１０の検出精度との関係について詳しくは後述する。
【００３０】
図４は、対象物６０の画像と、対象物６０をフィルター３０越しに撮影した画像の例を模式的に示す図である。画像４１は、対象物６０を自然光の環境下においてカメラ４０で撮影した画像である。画像４１内の対象物６０は、例えば橋梁を支える柱の一部である。なお、画像４１において反射マーカ１０の表記は省略している。
【００３１】
画像４２は、フィルター３０を通して青色成分を撮影した画像である。画像４２内の白丸１０１（７０１）〜１０７（７０７）は、フィルター３０でフィルタリングされた青色成分の少ない範囲である反射マーカ１０又は後述する発光マーカ７０の領域を表している。このように、例えば青色の光が多い環境下において、青色成分をフィルタリングした画像を撮影すると、反射マーカ１０の位置を正確に識別できる。
【００３２】
画像４３は、フィルター３０越しに対象物６０を撮影した画像である。フィルター３０でフィルタリングされた青色成分の少ない赤色と緑色の光の成分から成る画像であっても対象物６０の形状は識別可能である。つまり、画像４３から対象物６０の特徴点を見分けることができる。特徴点とは、対象物６０を特徴つける形状のことである。
【００３３】
以上述べた本実施形態に係る三次元座標計測装置１は、自然光αの環境下に置かれた対象物６０の表面に配置され、自然光αに含まれる一つの単色光βを反射する6個以上の反射マーカ１０と、単色光βを対象物６０に照射する光源２０と、単色光βの波長の透過率が低く、且つその他の光の波長の透過率が高いフィルター３０と、フィルター３０越しに対象物６０の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラ４０と、3つ以上の画像内の反射マーカ１０の位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、対象物６０の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部５０とを備える。
【００３４】
また、三次元座標計測装置１が実行する三次元座標計測方法は、自然光αの環境下に置かれた対象物６０の表面に、自然光αに含まれる一つの単色光βを反射する6個以上の反射マーカ１０を配置し、単色光βを対象物６０に照射し、対象物６０からの反射光γを、単色光βの波長の透過率が低く、且つその他の光の波長の透過率が高いフィルター３０でフィルタリングし、フィルター３０越しに対象物６０の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影し、3つ以上の画像内の反射マーカ１０の位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、対象物６０の三次元座標を抽出する。
【００３５】
三次元座標計測装置１及びその方法によれば、例えば、青色の光が多い環境下で、青色の光を反射する反射マーカ１０が表面に配置された対象物６０を1回の撮影で取得した画像から、三次元座標計測の為の情報を取得する。つまり、従来技術では写真測量用の撮影とＳｆＭ用の撮影を2回に分けて行う必要があったのに対し、1回の撮影で取得した画像から三次元座標計測に必要な情報を取得することができる。よって、三次元座標計測のための作業量を少なくすることができる。
【００３６】
また、三次元座標計測装置１及びその方法によれば、反射マーカ１０とその他の部分の輝度のコントラストが大きい画像が撮影できるので、反射マーカ１０を用いた写真測量の計測精度を高めることができる。つまり、精度の高い写真測量の結果と反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行するので、三次元座標計測を高精度化することができる。
【００３７】
図５は、ＳｆＭで抽出した三次元座標を破線で示し、写真測量で得られた（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、及び（ｘ３，ｙ３，ｚ３）の3つの座標を実線で結んで示す。ＳｆＭは、対象物６０の全体の形状に関する三次元座標を抽出するのに好適である。しかし、ＳｆＭで抽出した三次元座標は、対象物６０の実物の形状から少しずつずれ、復元された対象物６０の形状が歪む場合がある。
【００３８】
そこで、写真測量で得られた（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、及び（ｘ３，ｙ３，ｚ３）の3つの精度の高い座標と、反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行する。そうすることで、ＳｆＭで抽出した三次元座標（破線）を、実線で示す三次元座標に近づけることが可能である。
【００３９】
なお、写真測量の結果と反射マーカ１０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行する例で説明したが、ＳｆＭで抽出した三次元座標を、写真測量の結果で補正するように三次元座標抽出部５０を変形してもよい。
【００４０】
三次元座標抽出部５０を変形した三次元座標抽出部５１（図示せず）は、3つ以上の対象物６０の画像上の反射マーカ１０を用いて写真測量を実行し、該反射マーカ１０を除いた該画像を用いてＳｆＭを実行し、該ＳｆＭで求めた三次元座標を、該写真測量で求めた座標を基準に補正した三次元座標を抽出する。変形した三次元座標抽出部５１を備える三次元座標計測装置は、ＳｆＭのみで三次元座標を抽出する従来技術よりも三次元座標計測を高精度化することができる。
【００４１】
（コントラストと検出精度）
反射マーカ１０のコントラストと、反射マーカ１０の中心位置の検出精度の関係について検討を行った。図６は、画像中の反射マーカ１０のコントラストと、反射マーカ１０の中心位置の検出精度の関係を評価する方法を示す図である。
【００４２】
図６に示す画像６１は、反射マーカ１０の画像をディジタル化するために、反射マーカ１０の画像をメッシュで分割したものである。メッシュで分割した画像が全て反射マーカ１０であれば、該メッシュに例えば数値1.00を付与する。メッシュで分割した画像に反射マーカ１０で無い部分が含まれれば該メッシュにその割合に応じた数値（例えば0.23等）を付与する。
【００４３】
図６に示す画像６２は、上記のようにしてメッシュに付与した数値で反射マーカ１０を、例えば8bitモノクロ画像でディジタル化した画像である。この画像６２から反射マーカ１０の中心座標を求めることができる。
【００４４】
図６に示す画像６３と画像６４は、反射マーカ１０をディジタル化した画像に誤差を付加する様子を模式的に示す画像である。画像６４は、画像６３に標準偏差σ=3の正規分布の誤差を付加した画像である。誤差が付加されたことで反射マーカ１０の輪郭がぼやけていることが分かる。
【００４５】
このように反射マーカ１０の中心座標を設定した後に、標準偏差σ=3の正規分布の誤差を付加した画像６４を用意する。そして、画像６４のコントラストを変化させた画像から、反射マーカ１０の中心座標を計測する。
【００４６】
図６に示す画像６５は、上記のように設定した反射マーカ１０の中心座標（設定値）と、上記のように誤差を付加した画像から計測した反射マーカ１０の計測位置（計測値）を示す画像である。画像６４のコントラストを変化させて検出誤差の大きさを評価することで、反射マーカ１０の位置を正確に検出するのに必要なコントラストを求めることができる。コントラストは、画像６４内の輝度値の最大（Ｌｍａｘ）÷画像６４内の輝度値の最小（Ｌｍｉｎ）である。
【００４７】
図７は、コントラストを変化させて反射マーカ１０の検出精度をシミュレーションした結果を示す図である。図７の横軸はコントラスト、縦軸は反射マーカ１０の検出精度[pixel]である。
【００４８】
図７に示すように、コントラストを上げるに従って検出精度は向上する特性を示す。コントラストを100以上にすることで、反射マーカ１０の中心位置の検出精度は0.015[pixel]以下で安定する。
【００４９】
このシミュレーション結果から、画像内の反射マーカ１０の輝度と、反射マーカ１０を除いた特徴点の輝度のコントラストは、100以上であることが好ましいことが分かる。つまり、画像内の反射マーカ１０の輝度のコントラストは、100以上にすることで、より正確な写真測量を実行することができ三次元座標計測を高精度化することができる。
【００５０】
（カメラと光源の配置）
カメラ４０と光源２０がストロボの様に一体化された（双方が近い）場合、反射マーカ１０の反射特性は再帰反射であることが好ましいことは既に述べた。しかし、カメラ４０と光源２０は、離れた位置に配置される場合も考えられる。そこで、カメラ４０と光源２０が離れて配置された場合に、反射マーカ１０の反射強度がどのように変化するかについて検討を行った。
【００５１】
図８は、カメラ４０と光源２０の位置を模式的に示す図である。図８に示すように、対象物６０と光源２０を結ぶ直線８１と、対象物６０とカメラ４０を結ぶ直線８２とが成す角度θを変化させた場合に、反射マーカ１０の反射強度がどのように変化するかについて検討を行った。
【００５２】
図９は、角度θに対する反射マーカ１０の反射強度の変化を示す図である。図９の横軸は角度θ[deg]、縦軸は反射強度である。図９に示す実線の特性（■）は反射マーカ１０が拡散反射マーカの場合、破線の特性（●）は再帰反射マーカの場合である。
【００５３】
図９に示すように、拡散反射マーカの場合は、角度θを0〜70[deg]の範囲で変えても反射強度は一定である。一方、再帰反射マーカの場合は、角度θ=20[deg]以下の範囲で反射強度が拡散反射マーカよりも大きくなる特性を示す。
【００５４】
このように反射マーカ１０を再帰反射マーカで構成した場合は、対象物６０と光源２０を結ぶ直線８１と、対象物６０とカメラ４０を結ぶ直線８２とが成す角度θは、20[deg]以下であると反射マーカ１０の反射強度を大きくできることが分かる。逆に角度θが20[deg]以上の場合は、拡散反射マーカを用いるのがよい。
【００５５】
つまり、反射マーカ１０は、再帰反射特性を持ち、対象物６０と光源２０を結ぶ直線８１と、対象物６０とカメラ４０を結ぶ直線８２とが成す角度θは、20[deg]以下である。これにより、反射マーカ１０の位置を正確に検出することができ、三次元座標計測を高精度化することができる。なお、図９に示すθ=0[deg]の反射輝度は、対称物６０からカメラ４０と光源２０を、θ=0[deg]線上の同じ距離に配置して計測（撮像）した。同一線上の同じ距離にカメラ４０と光源２０を配置するには、例えばリングライト（参考文献：http://www.nissin-japan.com/mf18.html）の様に光源２０を構成することで容易に実現できる。また、再帰反射マーカでも反射光の反射方向は一定のバラツキを持つ。よって、θ=0[deg]線上でもカメラ４０と光源２０の平面を変えることで対象物６０の撮像は可能である。
【００５６】
〔第２実施形態〕
図１０は、本開示の第２実施形態に係る三次元座標計測装置の機能構成例を示すブロック図である。
【００５７】
図１０に示すように、第２実施形態に係る三次元座標計測装置２は、三次元座標計測装置１（図１）の反射マーカ１０に代えて発光マーカ７０を備える点で異なる。発光マーカ７０は、自ら光を発光するので、三次元座標計測装置１が備えていた光源２０は不要である。発光マーカ７０と光源２０を除いた他の構成は、三次元座標計測装置１と同じである。
【００５８】
三次元座標計測装置２は、自然光αの環境下に置かれた対象物６０の表面に配置され、自然光αに含まれる一つの単色光βを発光する6個以上の発光マーカ７０と、単色光βの波長の透過率が低く、且つ他の単色光の波長の透過率が高いフィルター３０と、フィルター３０越しに対象物６０の3つ以上の画像をそれぞれ異なる位置から撮影するカメラ４０と、3つ以上の画像内の発光マーカ７０の位置で写真測量を実行し、該写真測量の結果と発光マーカ７０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行し、対象物６０の三次元座標を抽出する三次元座標抽出部５０とを備える。
【００５９】
本実施形態に係る三次元座標計測装置２によれば、1回の撮影で取得した1つの画像から三次元座標計測に必要な情報を取得することができる。よって、三次元座標計測のための作業量を少なくすることができる。また、発光マーカ７０による精度の高い写真測量の結果と発光マーカ７０を除いた画像内の特徴点を用いてＳｆＭを実行するので、三次元座標計測を高精度化することができる。また、三次元座標計測装置１では必要であった光源２０を不要にする効果も得られる。
【００６０】
なお、発光マーカ７０は、均等拡散光源であると好ましい。均等拡散光源とは、どの方向から見ても輝度が概ね一定な光源のことである。これにより、三次元座標計測を高精度化することができる。
【００６１】
本実施形態において単色光βは、対象物６０から発せられる。したがって、単色光βを含む対象物６０からの反射光γを異なる位置から撮影するカメラ４０にとって、発光マーカ７０は均等拡散光源であることが好ましい。
【００６２】
以上述べたように本実施形態に係る三次元座標計測装置１，２は、写真測量用の画像とＳｆＭ用の画像を1回の撮影で取得する。1回の撮影で取得した画像を構成する光の三原色の3つのチャネルの内の1つを反射マーカ１０の検出用チャネルとする。
【００６３】
そして、その反射マーカ１０の検出用チャネルの光を増加（照射又は発光）させた環境を作り、その環境下において対象物６０を、該検出用チャネルの光をフィルタリングするフィルター３０越しに撮影する。したがって、反射マーカ１０の輝度とその他の対象物６０の表面の輝度とのコントラストを高くすることができ、三次元座標計測を高精度化することができる。
【００６４】
以上、各実施形態を用いて本開示を詳細に説明したが、本開示は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、フィルター３０は1個の例を示したが、各カメラ４０のレンズ部分に、それぞれフィルターを配置するようにしてもよい。
【００６５】
また、青色の波長の単色光を照射する光源２０の例で説明を行ったが本開示はこの例に限定されない。光源２０は、赤色又は緑色の単色光を照射する光源であってもよい。その場合は、それぞれの単色光をフィルタリングするフィルター３０を用いればよい。
【００６６】
また、三次元座標抽出部５０はコンピュータで実現する例で説明したが、専用のハードウェアで実現してもよい。このように、本開示は上記の実施形態に限定されない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。
【符号の説明】
【００６７】
１，２…三次元座標計測装置、１０（１０１〜１０７）…反射マーカ、２０…光源、３０…フィルター、４０（４０１〜４０３）…カメラ、５０，５１…三次元座標抽出部、６０…対象物、７０（７０１〜７０７）…発光マーカ、α…自然光、β…単色光、γ…反射光。
【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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