(57)【要約】【課題】測量機を用いた測量の作業効率を向上させる。【解決手段】デジタルスチルカメラが内蔵された測量機１０において、測量対象物の画像を撮影する。外部カメラ２０により測量対象物の画像を撮影する。内蔵カメラで撮影された画像データと外部カメラで撮影された画像データを測量機１０に転送する。外部カメラで撮影された画像上において測点を指定する。指定された指定点を中心とするテンプレート画像を外部カメラの画像から抽出する。テンプレート画像に基づいて、内蔵カメラで撮影された画像の中からエピポーララインに沿って指定点の対応候補点を検出する。対応候補点に対応する物点を各々自動測量する。自動測量により得られた測量座標に対応する外部カメラ２０の画像上の画像座標を求め、指定点の画像座標とのメリット関数を算出する。メリット関数が所定値よりも小さいとき、その対応候補点の測量座標を指定点に対応する測量座標とする。【選択図】        図１
2004361330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測点の３次元的な測量座標を測定可能な測量手段と、
前記測量手段に対する位置関係が各々知られた第１及び第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段により撮像された第１の画像上の任意の点を指定点として指定するための測点指定手段と、
前記指定点により確定される前記第２の撮像手段により撮像された第２の画像上のエピポーララインに沿って、前記指定点に対応する対応候補点を検出する対応候補点検出手段と、
前記対応候補点の各々に対応する測点の測量座標を、前記測量手段を用いて測量する対応候補点測量手段と、
前記対応候補点に対応する測点の測量座標と前記指定点の前記第１の画像上の画像座標とから前記指定点に対応する測点の測量座標を特定する測量座標特定手段と
を備えることを特徴とする測量システム。
【請求項２】
前記第２の撮像手段が、前記測量手段と一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の記載の測量システム。
【請求項３】
前記第２の撮像手段が前記測量手段の視準光学系と光学的に等価な位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の測量システム。
【請求項４】
前記測量システムが前記第１の画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段により表示された画像の任意の位置を指定するためのポインティングデバイスとを備え、前記指定点が、前記ポインティングデバイスを用いて指定されることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
【請求項５】
前記測点指定手段により、前記第１の画像における任意の領域が指定可能であり、前記領域内の複数の点が前記指定点として指定されることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
【請求項６】
前記測量システムが、前記領域内の前記複数の指定点に対応する測点の測量座標から、前記領域の面積又は容積を算出可能であることを特徴とする請求項５に記載の測量システム。
【請求項７】
前記測点指定手段により、前記第１の画像における任意の曲線が指定可能であり、前記曲線上の複数の点が前記指定点として指定されることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
【請求項８】
前記測量システムが、前記曲線上の前記複数の指定点に対応する測点の測量座標から、前記曲線の長さを算出可能であることを特徴とする請求項７に記載の測量システム。
【請求項９】
前記測量座標特定手段が、前記対応候補点に対応する測点の測量座標に対する前記第１の画像上の画像座標が、前記指定点に対応する測点の前記第１の画像上の画像座標と実質的に等しい場合に、前記測量座標が前記指定点の測量座標であると特定することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
【請求項１０】
前記対応候補点検出手段が、前記第１の画像における前記指定点周りの画像パターンと類似する画像パターンを前記エピポーララインに沿って前記第２の画像から検出することにより、前記指定点に対応する対応候補点を前記第２の画像から検出することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
【請求項１１】
前記対応候補点検出手段において、前記第１の画像における画像パターンと前記第２の画像における画像パターンとの間の相関を取ることにより前記２つの画像パターンの間における類似度が判定されることを特徴とする請求項１０に記載の測量システム。
【請求項１２】
測量手段に対する位置関係が知られた第１の撮像手段により測量対象物の第１の画像を撮影するステップと、
前記測量手段に対する位置関係が知られた第２の撮像手段により前記測量対象物の第２の画像を撮影するステップと、
前記第１の画像上の測量しようとする任意の点を指定点として指定するためのステップと、
前記指定点により確定される前記第２の画像上のエピポーララインに沿って、前記指定点に対応する対応候補点を検出するステップと、
前記対応候補点の各々に対応する測点の測量座標を、前記測量手段を用いて測量するステップと、
前記対応候補点に対応する測点の測量座標と前記指定点の前記第１の画像上の画像座標とから前記指定点に対応する測点の測量座標を特定するステップと
を備えることを特徴とする測量方法。
【請求項１３】
測量手段に対する位置関係が知られた第１及び第２の撮像手段により撮影された測量対象物の第１及び第２の画像に基づいて自動測量を行なう測量プログラムであって、コンピュータに、
入力手段を介して前記第１の画像上の測量しようとする任意の点を指定点として指定させる手順と、
前記指定点により確定される前記第２の画像上のエピポーララインに沿って、前記指定点に対応する対応候補点を検出する手順と、
前記測量手段を制御し、前記対応候補点の各々に対応する測点の測量座標を、前記測量手段を用いて測量する手順と、
前記対応候補点に対応する測点の測量座標と前記指定点の前記第１の画像上の画像座標とから前記指定点に対応する測点の測量座標を特定する手順と
を実行させる測量プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測量機を用いた測量システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常測量は、測量を行なおうとする測点（測量点）においてプリズム等の反射ターゲットを保持する作業者と、測量機を操作する作業者の二人一組で行なわれる。このような測量作業では、ターゲットを保持する作業者は、測点毎に場所を移動しなければならず、測量機を操作する作業者はその都度、ターゲットに視準する作業を行なわなければならない。したがって、測量作業は極めて煩雑であり、人員、時間を要するために経費も高くつく。最近では、プリズム等の反射ターゲットを必要としないノンプリズム式の測量機もある。ノンプリズム式の測量機では、ターゲットを保持する作業者は必要がなく、測量機を操作する作業者のみで測量を行なうことができるので作業は効率化される。しかし、ノンプリズム式の測量機であっても、作業者は各測点毎に測量機の視準作業を行なわなければならない。特に土砂を埋める窪地の容積を見積もる場合等、測点の数が多い場合には、作業は長時間に渡ることとなり作業者への負担は大きくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、測量における作業効率を向上させることを目的としている。更に詳しくは、本発明は測量機で得られる測量情報とカメラで得られる画像情報とを簡便かつ効率的に関連付け、画像情報に基づき測量機の視準をコントロ−ルし、更には簡便、迅速に自動測量を行なうことを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の測量システムは、測点の３次元的な測量座標を測定可能な測量手段と、測量手段に対する位置関係が各々知られた第１及び第２の撮像手段と、第１の撮像手段により撮像された第１の画像上の任意の点を指定点として指定するための測点指定手段と、指定点により確定される第２の撮像手段により撮像された第２の画像上のエピポーララインに沿って、指定点に対応する対応候補点を検出する対応候補点検出手段と、対応候補点の各々に対応する測点の測量座標を、測量手段を用いて測量する対応候補点測量手段と、対応候補点に対応する測点の測量座標と指定点の第１の画像上の画像座標とから指定点に対応する測点の測量座標を特定する測量座標特定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００５】
第２の撮像手段は、測量手段と一体化されていることが好ましく、更に撮像手段が測量手段の視準光学系と光学的に等価な位置に配置されることが好ましい。これにより、第２の画像上の画像座標と測量手段の視準方向が直接関係付けられ、測量手段のより簡単・迅速な制御が可能となる。
【０００６】
測量システムは第１の画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段により表示された画像の任意の位置を指定するためのポインティングデバイスとを備え、指定点は、ポインティングデバイスを用いて指定されることが好ましい。これにより作業者は、第１の画像上において視覚的に測点を指定することが可能となり、測量作業がより効率化される。
【０００７】
また、測点指定手段により、第１の画像における任意の領域が指定可能であり、領域内の複数の点は指定点として指定されることが好ましい。このとき測量システムは、領域内の複数の指定点に対応する測点の測量座標から、領域の面積又は容積を算出できることが好ましい。また、測点指定手段により、第１の画像における任意の曲線が指定可能であり、曲線上の複数の点は指定点として指定されることが好ましく、このときには、測量システムは、曲線上の複数の指定点に対応する測点の測量座標から、曲線の長さを算出できることが好ましい。
【０００８】
測量座標特定手段は、対応候補点に対応する測点の測量座標に対する第１の画像上の画像座標が、指定点に対応する測点の第１の画像上の画像座標と実質的に等しい場合に、測量座標が指定点の測量座標であると特定する。
【０００９】
例えば対応候補点検出手段は、第１の画像における指定点周りの画像パターンと類似する画像パターンをエピポーララインに沿って第２の画像から検出することにより、指定点に対応する対応候補点を第２の画像から検出する。またこのとき、対応候補点検出手段において、第１の画像における画像パターンと第２の画像における画像パターンとの間の相関を取ることにより２つの画像パターンの間における類似度が判定される。
【００１０】
本発明の測量方法は、測量手段に対する位置関係が知られた第１の撮像手段により測量対象物の第１の画像を撮影するステップと、測量手段に対する位置関係が知られた第２の撮像手段により測量対象物の第２の画像を撮影するステップと、第１の画像上の測量しようとする任意の点を指定点として指定するためのステップと、指定点により確定される第２の画像上のエピポーララインに沿って、指定点に対応する対応候補点を検出するステップと、対応候補点の各々に対応する測点の測量座標を、測量手段を用いて測量するステップと、対応候補点に対応する測点の測量座標と指定点の第１の画像上の画像座標とから指定点に対応する測点の測量座標を特定するステップとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の測量プログラムは、測量手段に対する位置関係が知られた第１及び第２の撮像手段により撮影された測量対象物の第１及び第２の画像に基づいて自動測量を行なう測量プログラムであって、コンピュータに、入力手段を介して第１の画像上の測量しようとする任意の点を指定点として指定させる手順と、指定点により確定される第２の画像上のエピポーララインに沿って、指定点に対応する対応候補点を検出する手順と、測量手段を制御し、対応候補点の各々に対応する測点の測量座標を、測量手段を用いて測量する手順と、対応候補点に対応する測点の測量座標と指定点の第１の画像上の画像座標とから指定点に対応する測点の測量座標を特定する手順とを実行させることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である測量システムの概略を模式的に示す図である。
【００１３】
第１実施形態の測量システムは、例えば測量機１０、外部カメラ２０、及びコンピュータ３０から構成される。測量機１０は例えばデジタルスチルカメラが内蔵されたトータルステーションであり、外部カメラ２０は例えば市販のデジタルスチルカメラである。測量機１０は、視準方向にある測点（測量される点）の３次元座標を検出、内蔵カメラでは視準方向にある測量対象Ｓの画像を撮影できる。測量された各測点の測量データと内蔵カメラで撮影された測量対象物Ｓの画像データは、例えば図示しないインターフェースケーブルを介してコンピュータ３０に転送される。
【００１４】
一方、外部カメラ２０は、例えば測量機１０とは別個独立に設けられたカメラであり、測量機１０とは異なる所定の位置から測量対象Ｓを撮影するのに用いられる。なお、外部カメラ２０の測量機１０に対する位置及び傾き（外部標定要素）は、予め、計測または従来周知の単写真標定などを用いて求められている。コンピュータ３０では、後述するように、外部カメラ２０からの画像データと、測量機１０からの測量データ・画像データを用いて、測量機１０を用いた自動測量が行われる。
【００１５】
図２は、第１実施形態の測量システムの電気的及び光学的な構成を示すブロック図である。以下、図２を参照して第１実施形態の測量システムの電気的及び光学的な構成について説明する。
【００１６】
測量機１０は、測点に視準するための視準望遠鏡１７を備える。視準望遠鏡１７は、高度角θｐを測定するために視準望遠鏡を俯仰させる水平軸Ｌｈと、水平角θｈを測定するために視準望遠鏡を水平方向に回転させる鉛直軸Ｌｐとを有し、これらの軸の周りに回動可能である。水平軸Ｌｈと鉛直軸Ｌｐとは点ＯＳ（以下視準原点ＯＳと呼ぶ）において直交し、視準望遠鏡１７の光軸（視準線）Ｌ０は視準原点ＯＳを通る。対物レンズ系ＬＳ１の光軸Ｌ０は、例えばプリズムＰＳ１において２分され、一方は接眼レンズ系ＬＳ２に導かれ他方は測距部１１に導かれる。測距部１１では視準された測点までの斜距離等が、例えば光波測距等により検出され、測角部１２ではこのときの水平角θｈ、高度角θｐ等が検出される。
【００１７】
測距部１１及び測角部１２はそれぞれシステムコンロール回路１３に接続されており、システムコントロール回路１３からの指令に基づき制御される。例えば測距部１１はシステムコントロール回路１３の指令に基づいて測距を行い、測定値をシステムコントロール回路１３に送出する。一方、測角部１２は常時水平角θｈ、高度角θｐ等を測定しておりシステムコントロール回路１３からの要求に応じてその測定値をシステムコントロール回路１３へ送出する。検出された斜距離、水平角、高度角等の測定値はシステムコントロール回路１３において処理される。
【００１８】
また、測量機１０は撮像光学系ＬＳ３及びＣＣＤ等の撮像素子を備えた撮像部１８を備え（内蔵カメラ）、撮像光学系ＬＳ３を介して視準方向の画像を撮像することができる。撮像部１８において取得された画像データは、システムコントロール回路１３に転送され、システムコントロール１３内に設けられた図示しないメモリに記録される。なお、システムコントロール回路１３には、この他にも、スイッチ群１４、表示器１５（例えばＬＣＤ）、インターフェース回路１６等が接続される。
【００１９】
インターフェース回路１６には、インターフェースケーブルを介して例えばノート型パーソナルコンピュータ等のコンピュータ３０が接続される。すなわち、測量機１０はインターフェースケーブルを介してコンピュータ３０等に測量データや画像データ等を送信できる。なお、インターフェース回路１６は、データコレクタ（図示せず）等の周辺機器にも接続可能である。
【００２０】
コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１を中心にハードディスク、ＤＶＤ、ＭＯ、ＩＣカード等の記録媒体３２、マウス３３やキーボード３４等の入力装置や、ＬＣＤ、ＣＲＴ等の画像表示装置（モニタ）３５、及びインターフェース回路３６から概ねなる。インターフェース回路３６は上述したように、インターフェースケーブルを介して測量機１０のインターフェース回路１６に接続され、測量機１０との通信に用いられる。すなわち、測量機１０からの測量データや画像データは、インターフェース回路３６を介して入力される。また、インターフェース回路３６は、外部カメラ２０に接続可能である。すなわち、外部カメラ２０で撮影された画像は、デジタル画像データとしてコンピュータ３０に伝送され、例えばインターフェース回路３６を介して記録媒体３２に記録される。
【００２１】
次に図３〜図５を参照して第１実施形態における自動測量について説明する。図３は、本実施形態のコンピュータ３０において実行される自動測量のプログラムのフローチャートである。
【００２２】
図３のプログラムの実行に先立って、測量機１０の内蔵カメラ（撮像部１８）及び外部カメラ２０では、同一測量対象物Ｓに対して異なる位置から撮影が行われる。図３のプログラムが実行されると、まずステップＳ１０１において測量機１０の内蔵カメラにより撮影された測量対象物Ｓの画像（内部カメラ画像）の画像データと、外部カメラ２０により撮影された測量対象物Ｓの画像（外部カメラ画像）の画像データの転送処理が開始するとともに、それぞれの画像データがコンピュータ３０に転送されたか否かが判定され、それぞれの画像データの転送が完了するまで繰り返される。なお、画像データの転送が終了すると、内部カメラ画像及び外部カメラ画像の画像データは、例えばハードディスク等の記録媒体３２に保存され、処理はステップＳ１０２へ進む。
【００２３】
ステップＳ１０２では、外部カメラ２０の測量機１０に対する相対位置及び傾きである外部標定要素や、外部カメラ２０における画面距離やディスト−ション補正用のパラメータ等の内部定位要素を入力するようにモニタ３５等を用いてオペレータに要求するともに、例えばキーボード３４等からオペレータによりこれらの値が入力されたか、あるいはこれらのデータを格納した所定のデータファイルが指定されたか否かが判定される。この処理は、オペレータにより外部標定要素や内部定位要素等の所定のパラメータが入力されるまで、あるいはデータファイルが指定され、それらの値が読み出されるまで繰り返される。
【００２４】
ステップＳ１０２において、これらのパラメータが取得されたと判定されると、ステップＳ１０３において、例えば図４に示すように、モニタ３５上に外部カメラ画像Ｓ１が表示され、測点に対応する画像Ｓ１上の点Ｐを指定するように指示が出される。また同時に、マウス３３などのポインティングデバイスやキーボード３４等の入力装置を用いて外部カメラ画像Ｓ１上において測量しようとする点Ｐが指定されたか否かが判定される。この処理は、ステップＳ１０３において測点に対応する点Ｐが指定されたと判定されるまで繰り返される。
【００２５】
ステップＳ１０４では、外部カメラ画像Ｓ１上において指定された点Ｐの画像座標（ｘｐ、ｙｐ）が求められるとともに、画像座標（ｘｐ、ｙｐ）と外部カメラの外部標定要素、内部定位要素に基づいて、図５に示されるように、指定点Ｐにより決定される内蔵カメラ画像Ｓ２上のエピポーララインＥＬが算出される。
【００２６】
ステップＳ１０５では、後述するように、外部カメラ画像Ｓ１上の指定点Ｐに対応するテンプレート画像Ｔが切り出され、内蔵カメラ画像Ｓ２上のエピポーララインに沿って相関マッチング等の手法を用いて、類似度の高い点を指定点Ｐに対応する対応候補点として検出する。なお、テンプレート画像Ｔは、図４に示されるように、画像Ｓ１上の画素Ｐを中心とした所定の領域（例えば正方領域）の画像である。図５に示されるように画像Ｓ２上では、テンプレート画像Ｔと同じ大きさの領域Ｔ’（例えば１画素画とに移動）を単位として、エピポーララインＥＬに沿って走査され、テンプレート画像Ｔに類似する領域が検出される。これにより、指定点Ｐに対応する対応候補点Ｑｋが検出される。
【００２７】
図５には、３つの対応候補点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が検出された場合が例示されている。ステップＳ１０６では、内蔵カメラと外部カメラの撮影位置がわかっているので，内蔵カメラ画像Ｓ２上の対応候補点Ｑｋ（ｋ＝１，２，３）の画像座標（ｘｑｋ，ｙｑｋ）と外部カメラ画像Ｓ１上において指定された点Ｐの画像座標（ｘｐ、ｙｐ）からステレオ写真計測のアルゴリズムにより、これら２つの画像上の点Ｑｋ、点Ｐによって指定される実空間上の点の測量座標系における３次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が算出される。なお、ここで測量座標系は測量機１０に対して設けられた所定の３次元座標系である。
【００２８】
ステップＳ１０７では、３次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）からＴＳの視準方向が算出される。すなわち、エピポーラ線上の点である画像座標（ｘｑｋ，ｙｑｋ）に対応する３次元座標から対応候補点Ｑｋに対応する測点を視準するための視準望遠鏡１７の水平角及び高度角（θｈｋ，θｐｋ）が求められる。
【数１】
2004361330.tif 000003
また、このとき測量機１０には、コンピュータ３０から（θｈｋ，θｐｋ）のデータが転送される。測量機１０では対応候補点Ｑｋに対応する測点の測量が行われ３次元の測量座標（Ｘｑｋ，Ｙｑｋ，Ｚｑｋ）が取得されるとともに、その測量データがコンピュータ３０に転送される。
【００２９】
ステップＳ１０８では、対応候補点Ｑｋに対応する測量座標（Ｘｑｋ，Ｙｑｋ，Ｚｑｋ）と外部カメラ２０の外部評定要素や内部定位要素を用いて、測量座標（Ｘｑｋ，Ｙｑｋ，Ｚｑｋ）に対応する画像Ｓ１上の画像座標（ｘｑｋ’，ｙｑｋ’）が算出される。ステップＳ１０９では、次式で定義されるメリット関数Φが所定値よりも小さいか否かが判定される。すなわち、対応候補点Ｑｋに対応する画像座標（ｘｑｋ’，ｙｑｋ’）が指定点Ｐの画像座標（ｘｐ，ｙｐ）に実質的に一致するか否かが判定される。
【数２】
2004361330.tif 000004
【００３０】
ステップＳ１０９において、Φ＜所定値でなく画像座標（ｘｑｋ’，ｙｑｋ’）が指定点Ｐの画像座標（ｘｐ，ｙｐ）に実質的に一致しないと判定されると、ステップＳ１１０においてパラメータｋの値が１インクリメントされてステップＳ１０６以下の処理が繰り返される。なお、この処理は対応候補点Ｑｋの総数をＮとするとき、Φ＜所定値が満たされるかｋ＝Ｎとなるまで繰り返される。パラメータｋの値がＮに達してもΦ＜所定値の条件が満たされない場合には、エラー処理が実行される。
【００３１】
ステップＳ１０９においてΦ＜所定値であり、画像座標（ｘｑｋ’，ｙｑｋ’）が指定点Ｐの画像座標（ｘｐ，ｙｐ）に実質的に一致すると判定されると、処理はステップＳ１１１に移り、このとき対応候補点Ｑｋの測量座標（Ｘｑｋ，Ｙｑｋ，Ｚｑｋ）が指定点（ｘｐ，ｙｐ）の測量座標として特定され、例えば記録媒体３２に記録される。以上により、本実施形態の自動測量のプログラムは終了する。
【００３２】
次に図５、図６を参照して、図３のステップＳ１０５において実行される相関マッチング処理について説明する。
【００３３】
図６は、テンプレート画像Ｔの一例を示すものである。テンプレート画像Ｔ内の各画素の位置は、順序対（ａ，ｂ）で表わされ、テンプレート画像Ｔの中心に位置する指定点Ｐに対応する画素Ｐ’は（ｕ，ｖ）で表わされる。すなわち、画素Ｐ’の左斜め上に隣接する画素は（ｕ−１，ｖ−１）であり、右斜め下に隣接する画素は（ｕ＋１，ｖ＋１）で表わされる。テンプレート画像Ｔは、例えば画素Ｐ’（ｕ，ｖ）を中心とした縦（２ｍ＋１）画素、横（２ｎ＋１）画素の矩形領域である。なお、図６では、便宜上ｍ＝２、ｎ＝３として表わされているが、ｍ、ｎの値は任意であり、例えば１６である。
【００３４】
相関マッチング処理では、図５に示されるように、テンプレート画像Ｔと同形かつ同じ大きさの矩形領域Ｔ’が比較領域として、測量機１０の内蔵カメラで撮影された画像Ｓ２のエピポーララインＥＬに沿って走査され、テンプレート画像Ｔと比較領域Ｔ’との間で相関が取られる。すなわち、画素Ｐ’（ｕ，ｖ）は、エピポーララインＥＬ上の全ての画素（ｍ１，ｍ２）と比較される。
【００３５】
例えば、本実施形態では、以下の式を用いてテンプレート画像Ｔと画素（ｍ１，ｍ２）を中心とする比較領域Ｔ’との相関値Ｓ（ｍ１，ｍ２）が計算される。
【数３】
2004361330.tif 000005
【数４】
2004361330.tif 000006
【数５】
2004361330.tif 000007
【数６】
2004361330.tif 000008
【数７】
2004361330.tif 000009
ここでＩ（ａ，ｂ）はテンプレート画像Ｔの画素（ａ，ｂ）の画素値であり、Ｉ’（ａ，ｂ）は画素（ｍ１，ｍ２）を中心とする比較領域Ｔ’における画素（ａ，ｂ）に対応する画素の画素値である。また、上線が冠せられたＩは、テンプレート画像Ｔにおける画素値の平均値であり、上線が冠せられたＩ’（ｍ１，ｍ２）は、画素（ｍ１，ｍ２）を中心とする比較領域Ｔ’における画素値の平均値である。また、σはテンプレート画像Ｔにおける画素値の標準偏差であり、σ’（ｍ１，ｍ２）は、画素（ｍ１，ｍ２）を中心とする比較領域Ｔ’における画素値の標準偏差である。
【００３６】
相関値Ｓ（ｍ１，ｍ２）は、−１≦Ｓ（ｍ１，ｍ２）≦１の範囲の値をとり、相関値Ｓ（ｍ１，ｍ２）の値が１に近いほど、テンプレート画像Ｔと画素（ｍ１、ｍ２）を中心とする比較領域Ｔ’の類似度が高い。したがって、本実施形態では、相関値Ｓ（ｍ１，ｍ２）の値が所定値（例えば０．８）よりも大きい画素（ｍ１，ｍ２）を指定点Ｐ（画素Ｐ’）に対応する対応候補点とする。
【００３７】
なお、本実施形態では、類似度の評価に上記相関マッチングを用いたが、類似度の評価に平均値や分散の差を用いたり、エッジ等の特徴点を抽出する方法と組み合わせてもよく、従来公知の様々な類似度評価のための手法が適用できることは言うまでもない。
【００３８】
次に図７を参照して、本実施形態の変形例について説明する。図７は、モニタ３５に表示された測量現場の画像Ｓ１の模式図である。作業者は、例えばマウス３３によりマウスカーソルを操作して画像Ｓ１上の測量したい単一の測点Ｐや、領域Ａや、曲線Ｂを指定することができる。測量対象として領域や曲線が指定された場合には、指定された領域や曲線を例えば格子点や節点に自動分割し、自動分割により得られた格子点Ｐｍや節点Ｐｎを指定点として、第１の実施形態と同様の処理を行なう。例えば曲線Ｂが指定された場合には、曲線Ｂ上の各節点Ｐｎを指定点として測量座標が求められるので、曲線Ｂの長さを算出することが可能である。また、領域Ａが指定された場合には、領域Ｂ内の各格子点Ｐｍを指定点として測量座標が求められるので、領域Ａの面積や体積を算出することが可能となる。
【００３９】
以上のように第１の実施形態やその変形例によれば、測量機で得られる測量情報と外部カメラで得られる画像情報とを簡便かつ効率的に関連付け、外部カメラの画像情報に基づき測量機の視準をコントロ−ルし、自動測量を行なうことができる。これにより測量における作業効率を著しく向上させることができる。また、変形例では、領域や曲線を外部カメラで撮影された画像上で指定することにより、領域内や曲線に沿った多数の測点を自動測量でき、簡単かつ迅速にそれらの面積や容積、長さなどの値を得ることができる。
【００４０】
次に図８を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。図８は、第２の実施形態における測量システムの電気的な構成及び光学的な構成を示すブロック図である。第２の実施形態の測量システムでは、撮像部１８’が視準光学系と光学的に等価な位置に配置されており、それ以外の構成は第１の実施形態と略同様である。したがって、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明をし、その他の構成については説明を省略する。また、同一の構成については、同一参照符号を用いる。
【００４１】
第２の実施形態の測量システムにおいては、光軸Ｌ０上に光路を二分する光学素子、例えばプリズムＰＳ２が配置される。プリズムＰＳ２において分岐された光路の一方は、プリズムＰＳ１へと導かれる。プリズムＰＳ１では、第１の実施形態と同様に光路が二分され、その一方は接眼レンズ系ＬＳ２に導かれ他方は測距部１１に導かれる。また、プリズムＰＳ２において分岐された光路の他方は、撮像部１８’に導かれる。したがって、撮像部１８’では、視準光学系により観察される画像と略同様の画像が撮像され、撮像部１８’により撮像される画像Ｓ１は、視準光学系と実質的に光学的に等価な位置に配置される。すなわち、画像Ｓ１上の各画素の位置と視準光学系の視準方向とは、直接対応付けられる。
【００４２】
以上のように第２の実施形態によれば、内蔵カメラの撮像部１８’が視準光学系と光学的に等価な位置に配置されているため、対応候補点に対する視準方向をより簡単に算出できるので、第１の実施形態の効果に加え、各対応候補点に対する測量をより迅速に行なうことができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、測量機にデジタルスチルカメラが内蔵されているものとして説明を行なったが、測量機との位置関係が既知のカメラを内蔵カメラの変わりに用いても良い。すなわち、測量機に対してその位置及び傾きが既知の２つの外部カメラを用いてもよい。また、コンピュータにおいて実行される自動測量処理を測量機や外部カメラにおいて行なってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、測量における作業効率を向上させることができる。また、測量機で得られる測量情報とカメラで得られる画像情報とを簡便かつ効率的に関連付け、画像情報に基づき測量機の視準をコントロ−ルし、更には簡便、迅速に自動測量を行なうこととができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である測量システムの概略を模式的に示す図である。
【図２】第１の実施形態である測量システムの電気的、光学的構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】本実施形態の自動測量プログラムのフローチャートである。
【図４】外部カメラで撮影された測量対象物の画像の一例であり、指定点とそのテンプレート画像の一例を示す。
【図５】測量機の内蔵カメラで撮影された画像の一例であり、指定点に対応する対応候補点とエピポーララインが示されている。
【図６】テンプレート画像の一例を示すものである。
【図７】変形例において、領域や曲線を外部カメラで撮影された測量対象物の画像上で指定する場合の模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態である測量システムの電気的、光学的構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  測量機
１１  測距部
１２  測角部
１８、１８’  撮像部
２０  外部カメラ（デジタルカメラ）
３０  コンピュータ
ＥＬ  エピポーラライン
Ｐ  指定点
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３  対応候補点
Ｓ１  外部カメラの画像
Ｓ２  内蔵カメラの画像
Ｔ  テンプレート画像
Ｔ’  比較領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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