(57)【要約】［目的］  本発明は、測量装置と電子的記憶媒体に係わり、特に、角部にある測定点を測定可能なノンプリズム測定に関する測量装置等を提供することを目的とする。［構成］  本発明は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であり、測量装置には撮像装置が接続可能となっており、演算処理手段が、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定することができる。【選択図】図１
2004163292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であって、この測量装置には、水平角及び高度角に関連付けられたデジタル画像を得るための撮像装置が接続可能に構成されており、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定するための演算処理手段を備えた測量装置。
【請求項２】
平面部分を構成して交わる少なくとも２直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、この直線の交点を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する請求項１記載の測量装置。
【請求項３】
少なくとも２平面部分が連続的に交わる場合に、角を構成する３直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分の画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、直線の交点である角を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する請求項１記載の測量装置。
【請求項４】
平面部分に直線部分を含む場合に、その直線を指定することにより、その直線の位置及び長さを演算する請求項１記載の測量装置。
【請求項５】
平面部分に直線で囲まれた窓を有する場合に、その窓を指定することによりその窓を特定し、その窓の位置及び形状を演算する請求項１記載の測量装置。
【請求項６】
測量目標である平面部分上に位置するポイントがある場合に、そのポイントの画像データの重心位置を求め、測定された３点と関連付けることで、３次元位置を決定する請求項１記載の測量装置。
【請求項７】
測量目標に正対する場合に、１点の測定値から、測定目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定する請求項１記載の測量装置。
【請求項８】
測量装置に備えられる望遠鏡の視準により、平面部分が含まれる直線又は窓を指定する請求項４又は請求項５記載の測量装置。
【請求項９】
測量装置に備えられる表示部の画像をポイントすることにより、平面部分に含まれる直線又は窓を指定する請求項４又は請求項５記載の測量装置。
【請求項１０】
エッジの抽出は、ラプラシアン等の空間フィルタを使用する請求項１記載の測量装置。
【請求項１１】
反射光を利用し、測量目標までの距離と水平角度及び高度角を測定するための測量装置であって、この測量機には、測定方向のデジタル画像を得るための撮像装置が接続可能に構成され、平面部分の少なくとも３測定点を決定し測定する第１工程、測定して得られた前記３測定点の距離と角度のデータから前記平面部分が含まれる式を決定する第２工程と、前記平面部分の属するデジタル画像データを関連付ける第３工程と、前記平面部分を特定する画像データと平面部分が含まれる式とから前記平面部分の３次元位置を決定する３次元測定方法。
【請求項１２】
反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置と撮像装置とから得られるデータを使用して、３次元測定を行うためのものであり、演算処理手段を実行させて、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定する手順を示すプログラムが記憶されているＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリカード等の電子的記憶媒体。
【請求項１３】
平面部分を構成して交わる少なくとも２直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、この直線の交点を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する請求項１０記載の電子的記憶媒体。
【請求項１４】
少なくとも２平面部分が連続的に交わる場合に、角を構成する３直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分の画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、直線の交点である角を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する請求項１０記載の電子的記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測量装置と電子的記憶媒体に係わり、特に、角部にある測定点を測定可能なノンプリズム測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コーナーキューブ等の反射部材を使用しないノンプリズム型のトータルステーション（測量機）を使用して、３次元測定を行う技術が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、建物の外観を測量する場合において、建物のエッジ部（角部）等の測量は極めて困難であるという問題点があった。これは、ノンプリズム型のトータルステーション（測量機）からの射出されるレーザー光等の測定光により測定を行うため、エッジ部の測量は困難なためである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であって、この測量装置には水平角及び高度角に関連付けられたデジタル画像を得るための撮像装置が接続可能に構成されており、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定するための演算処理手段を備えて構成されている。
【０００５】
また本発明は、平面部分を構成して交わる少なくとも２直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、この直線の交点を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する構成することもできる。
【０００６】
そして本発明は、少なくとも２平面部分が連続的に交わる場合に、角を構成する３直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分の画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、直線の交点である角を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する構成にすることもできる。
【０００７】
更に本発明は、平面部分に直線部分を含む場合に、その直線を指定することにより、その直線の位置及び長さを演算する構成にすることもできる。
【０００８】
また本発明は、平面部分に直線で囲まれた窓を有する場合に、その窓を指定することによりその窓を特定し、その窓の位置及び形状を演算する構成にすることもできる。
【０００９】
そして本発明は、測量目標である平面部分上に位置するポイントがある場合に、そのポイントの画像データの重心位置を求め、測定された３点と関連付けることで、３次元位置を決定する構成にすることもできる。
【００１０】
更に本発明は、測量目標に正対する場合に、１点の測定値から、測定目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定する構成にすることもできる。
【００１１】
そして本発明は、測量装置に備えられる望遠鏡の視準により、平面部分が含まれる直線又は窓を指定する構成にすることもできる。
【００１２】
更に本発明は、測量装置に備えられる表示部の画像をポイントすることにより、平面部分に含まれる直線又は窓を指定する構成にすることもできる。
【００１３】
また本発明のエッジの抽出は、ラプラシアン等の空間フィルタを使用する構成にすることもできる。
【００１４】
そして本発明の３次元測定方法は、反射光を利用し、測量目標までの距離と水平角度及び高度角を測定するための測量装置であって、この測量機には、測定方向のデジタル画像を得るための撮像装置が接続可能に構成され、平面部分の少なくとも３測定点を決定し測定する第１工程、測定して得られた前記３測定点の距離と角度のデータから前記平面部分が含まれる式を決定する第２工程と、前記平面部分の属するデジタル画像データを関連付ける第３工程と、前記平面部分を特定する画像データと平面部分が含まれる式とから前記平面部分の３次元位置を決定する構成となっている。
【００１５】
更に本発明のＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリカード等の電子的記憶媒体は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置と撮像装置とから得られるデータを使用して、３次元測定を行うためのものであり、演算処理手段を実行させて、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定する手順を示すプログラムが記憶されている。
【００１６】
また本発明の電子的記憶媒体は、平面部分を構成して交わる少なくとも２直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、この直線の交点を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する手順を示すプログラムが記憶されている。
【００１７】
そして本発明の電子的記憶媒体は、少なくとも２平面部分が連続的に交わる場合に、角を構成する３直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分の画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、直線の交点である角を演算して前記平面部分の３次元位置を決定する手順を示すプログラムが記憶されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であり、測量装置には撮像装置が接続可能となっており、演算処理手段が、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定することができる。
【００１９】
また本発明は、平面部分を構成して交わる少なくとも２直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、この直線の交点を演算して前記平面部分の３次元位置を決定することもできる。
【００２０】
そして本発明は、少なくとも２平面部分が連続的に交わる場合に、角を構成する３直線部分のエッジを抽出し、このエッジの部分の画像データに基づき、最小二乗法又は条件付き最小二乗法により直線を決定し、直線の交点である角を演算して平面部分の３次元位置を決定することもできる。
【００２１】
更に本発明は、平面部分に直線部分を含む場合に、その直線を指定することにより、その直線の位置及び長さを演算することもできる。
【００２２】
また本発明は、平面部分に直線で囲まれた窓を有する場合に、その窓を指定することによりその窓を特定し、その窓の位置及び形状を演算することもできる。
【００２３】
そして本発明は、測量目標である平面部分上に位置するポイントがある場合に、そのポイントの画像データの重心位置を求め、測定された３点と関連付けることで、３次元位置を決定することもできる。
【００２４】
更に本発明は、測量目標に正対する場合に、１点の測定値から、測定目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定することもできる。
【００２５】
そして本発明は、測量装置に備えられる望遠鏡の視準により、平面部分が含まれる直線又は窓を指定することもできる。
【００２６】
更に本発明は、測量装置に備えられる表示部の画像をポイントすることにより、平面部分に含まれる直線又は窓を指定することもできる。
【００２７】
また本発明のエッジの抽出は、ラプラシアン等の空間フィルタを使用することもできる。
【００２８】
そして本発明の３次元測定方法は、反射光を利用し、測量目標までの距離と水平角度及び高度角を測定するための測量装置であって、この測量機には、測定方向のデジタル画像を得るための撮像装置が接続可能に構成され、第１工程では、平面部分の少なくとも３測定点を決定して測定し、第２工程では、測定して得られた３測定点の距離と角度のデータから平面部分が含まれる式を決定し、第３工程では、平面部分の属するデジタル画像データを関連付け、平面部分を特定する画像データと平面部分が含まれる式とから平面部分の３次元位置を決定することができる。
【００２９】
更に本発明のＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリカード等の電子的記憶媒体は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置と撮像装置とから得られるデータを使用して、３次元測定を行うためのものであり、演算処理手段を実行させて、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定することができる。
【００３０】
【原理】
【００３１】
ここで、図１と図２とに示す様に、測定対象物である建物２０００の角部２０００ａの３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測定する例で説明する。本発明の使用形態として多いと思われる、直線で構成される平面からなる建物２０００等で説明する。
【００３２】
まず、図１に示す様に、座標が既知である基準点Ｏ点上に設置された測量機から建物２０００を構成するα面を視準する。α面上のほぼ三角形を形成する任意の３点（予備測定点）を運び、各点までの距離・水平角及び高度角を測定する。
【００３３】
測定データにより予備測定点が含まれる平面の式を算出する。予備測定点が含まれる平面には、α面が含まれている。
【００３４】
なお、ノンプリズムの測量機により建物等の平面の測定については、本願出願人による特開平２０００−９７７０３号に記載されている。
【００３５】
また、測定と共に撮像装置１００により、測定対象である建物２０００のデジタル画像データを得る。
【００３６】
そして、画像と視準が同軸の構成では、画像中心と視準中心とが一致しているので、画像上の位置は、視準中心に対する水平と高度の角度で表すことができる。
そして、視準中心の水平角データ及び高度角データに基づき、画像上の位置は、水平角と高度角で算出される。
【００３７】
デジタル画像データを得るための画像センサ等の撮像素子は、格子状に配列された画素（ピクセル）から構成され、画像上に配列される各画素の位置は既知となっている。
【００３８】
直線で構成される建物等の角を求める場合、各画素の受光のバラツキに基づき、最小自乗法又は条件付き最小自乗法を用いて直線の式を導き出し、画像上での交点の位置、画像中心に対する水平と高度の角度を求めることができる。求められた水平と高度の角度は、視準中心に対するα面にある建物の角の水平角と高度角に一致する。視準中心の水平角データと高度角データが既知であるので、建物の角の水平角データと高度角データは直ちに求まる。そして、視準中心点の距離が測定されると、先に求めたα面の式により、建物の角の三次元位置を求めることができる。
【００３９】
なお画像と視準とが、同軸でない場合には、適宜の補正を施すこともできる。
【００４０】
第１の撮像素子１１０は広角の画像を撮像し、第２の撮像素子１２０は挟角の画像を撮像する。広角の画像と狭角の画像とは、それぞれ関連付けられている。広角の画像は全体像又は近景を撮影するのに適しており、狭角の画像は例えばその一部を拡大したり又は遠景を撮影するのに適している。
【００４１】
なお、望遠鏡の倍率をズーム式に構成すれば、第１の撮像素子１１０と第２の撮像素子１２０とを共用として、１つの撮像素子から構成することもできる。
【００４２】
更に予備測定点Ａ付近の望遠鏡の像は図２に示す様になっており、十字線に合わせることにより、窓付近の予備測定点を決定することもできる。
【００４３】
デジタル画像上の位置と測量による予備測定点の測定データとは関連付けられている。予備測定点か属するα面は直線により区切られ一面を構成している。建物の位置、測地上の座標位置を特定する場合、特にビルディングは箱状のものが多く、角を特定すれば、その座標は容易に得られる。
【００４４】
まず、画像データのα面を構成する直線のエッジを画像処理で抽出する。このエッジの抽出には、例えば、ラプラシアン等の空間フィルタを使用して、エッジを強調する。このラプラシアンは、微分画像を用いてエッジを強調するものである。
【００４５】
そして、画像データに基づいて建物２０００の上壁部で形成される第１直線Ｌ１と、第２直線Ｌ２の２つの直線を定め、この２つの直線の交点と画像上の予備測定点の位置との関係から、角部２０００ａの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を求める。
【００４６】
予備測定点の位置は、基準点から見た、既知点からの水平角（方向角）、高度角により特定される。
【００４７】
２つの直線は、ばらつきのある画像データに最小２乗法を適用して直線の式を求める。
【００４８】
この直線の決定には、例えば、最小２乗法から求めることができる。
【００４９】
直線の式をｙ＝ａｘ＋ｂ
【００５０】
とすれば、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２との２つの直線で説明したが、３本以上の直線を設定し、その交点を求めてもよい。
【００５１】
この場合には、交点の精度を高めることができるという効果がある。
【００５２】
以下に最小２乗法により、２つの直線のａ、ｂを定めることができる。なお最小２乗法は、条件付き最小２乗法、重み付き最小２乗法とすることにより、更に精度良く直線を求め、座標を求めることができる。条件付き最小２乗法は、例えば、ビルの外観は垂直の直線で構成されていると条件付けることにより、建物の角は直線上にあり、結ぶ線は直線として求められ、垂直に立っていると求められる。条件付けることで、画像光学系の歪の影響を最小にする事が可能となると共に、計算過程を容易にすることもできる。更に、画素単位の受光検出を考慮した重み付き最小２乗法を加えることにより、より精度を高めて求めることもできる。
【００５３】
「数１」
2004163292.tif 000003
【００５４】
第１直線Ｌ１を
【００５５】
ｙ＝ａ１ｘ＋ｂ１              ・・・・・（式１）
【００５６】
第２直線Ｌ２を
【００５７】
ｙ＝ａ２ｘ＋ｂ２              ・・・・・（式２）
【００５８】
とすれば、
【００５９】
この２つの直線の交点が、エッジ部分である建物２０００の角部２０００ａと仮想的に、決定することができる。
【００６０】
更に、基準点に置かれた測量機１０００による予備測定点２０００ｂまでの距離と、水平角（方向角）、高低角のデータを使用すれば、測定点の３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を演算することができる。
【００６１】
即ち、測量機１０００の基準位置の座標、方向角に基づいて、予備測定点２０００ｂの３次元座標（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を測定することができるので、同一平面上にある建物２０００の角部２０００ａの３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を演算することができる。
【００６２】
なお、画像処理のみでは精度は得られない。例えば、建物等の画像のエッジ部分は直線であるが、部分的に受光する画素もあり、画像を形成するデータは直線状にばらついている。そのため画像データに基づいて、建物の角位置を求める場合、配列される画素以上の精度は得られない。
【００６３】
以上は、測定目標である建物２０００等を斜めに視準している場合である。これが略正対している状態であり、平面部分に対して略垂直に視準している場合には、正確には３点の測量が必要であるが、１点の測量であっても事実上問題ない。
１点の測量の場合には、３点の測量に代えて１点でも可能である。
【００６４】
更に説明では、直線のエッジ検出に基づいて平面部分を決定したが、平面の部分にある交点或いは単なるポイントの重心位置を画像データから検出して、その交点或いはポイントの３次元位置を決定することも可能である。
【００６５】
【実施例】
【００６６】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００６７】
図８と図９とに示す様に測量機１０００は、トータルステーションであり、角度（鉛直角及び水平角）を検出する電子セオドライトと、光波距離計を内蔵するものである。
【００６８】
測量機１０００は、望遠鏡部４と、望遠鏡部４を上下回転できるように支持する托架部３と、托架部３を水平回転できるように支える基盤部２とから構成されている。基盤部２は、整準台５を介して三脚等に取付可能となっている。
【００６９】
測量機１０００には、操作・入力部５０００に一部である操作パネル７が形成され、表示部４３００の一部となるディスプレイ６が取り付けられている。更に、望遠鏡部４には、対物レンズ８が露出している。
【００７０】
撮像装置１００は、画像装置データをデジタルデータに変換するためのものであり、例えば、デジタルカメラ等の電子カメラである。この撮像装置１００は、広角の画像を撮像するための第１撮像装置１１０と、挟角の画像を撮像するための第２撮像装置１２０とから構成されている。
【００７１】
ここで図１０に基づいて、望遠鏡部４の光学的構成を説明する。
【００７２】
望遠鏡部４は、対物レンズ８と、ダイクロイックミラー２０と、コンデンサレンズ４１と、第３のハーフミラー３３と、第１画像センサ２１０と、第２画像センサ２２０と、合焦レンズ１２とから構成されている。
【００７３】
ダイクロイックミラー２０は、第１のプリズム２１と第２のプリズム２２と第３のプリズム２３とから形成され、第１のハーフミラー２４と第２のハーフミラー２５が形成されている。
【００７４】
対物レンズ８から入射した光は、ダイクロイックミラー２０に入り、測定光と可視光の一部の光は、第１のハーフミラー２４で反射され、コンデンサレンズ４１を介して、第１画像センサ２１０と第２画像センサ２２０とに結像する様に構成されている。
【００７５】
第２のハーフミラー２５では、測定光のみが反射され距離が測定される。
【００７６】
コンデンサレンズ４１を通過した光は、第３のハーフミラー３３で一部の光が反射され、第２の画像センサ２２０に結像する様になっている。また、第３のハーフミラー３３を透過した光は、第１画像センサ２１０に結像する様になっている
【００７７】
第１画像センサ２１０と第２画像センサ２２０で受光された受光信号は、制御演算部４０００により、表示部４３００に表示可能に構成されている。なお、第１画像センサ２１０は第１撮像装置１１０に対応し、第２画像センサ２２０は第２撮像装置１２０に対応するものである。
【００７８】
第１のハーフミラー２４を透過した光は、合焦レンズ１２を介して、接眼部に導く様に構成されている。
【００７９】
次に図８に基づいて、本実施例の測量機１０００の電気的構成を説明する。
【００８０】
測量機１０００は、測距部１１００と、角度測定部１４００と、記憶部４２００、表示部４３００と、駆動部４４００と、制御演算部４０００と、操作・入力部５０００とから構成されている。ここで、記憶部４２００はデータ、プログラム等を記憶するためのものである。表示部４３００と操作・入力部５０００とにより、使用者が、測量機１０００を操作等することができる。
【００８１】
測距部１１００はノンプリズムタイプの光波距離計が使用されている。測距部は、１１００発光部１１１０と受光部１１２０とを備えており、発光部１１１０から発光した測距光が、測定対象物の方向へ射出する。測定対象物からの反射光が受光部１１２０に入射する様に構成されており、測定対象物までの距離を測定することができる。
【００８２】
即ち、測量機１０００から測定対象物までの距離は、発光部１１１０がパルス発光してから、受光部１１２０で受光されるまでの時間差により算出される。なお、この演算は制御演算部４０００で実行される。
【００８３】
測角部１４００は、鉛直角測角部１４１０と水平角測角部１４２０とから構成されている。本実施例では、回動部に取り付けられたロータと、固定部の形成されたステータとからなる水平角エンコーダと、鉛直角エンコーダとが使用されている。なお測角部１４００は、角度検出器に該当するものである。
【００８４】
駆動部４４００は、水平駆動部４４１０と高低駆動部４４２０とから構成されており、測量機１０００をモータにより、水平方向及び高低方向に回転させることができる。
【００８５】
制御演算部４０００は、ＣＰＵ等を含み、各種演算等を実行するものである。
【００８６】
次に図３と図６に示す様に、測定対象物である建物２０００の角部２０００ａの３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測定する例で説明する。
【００８７】
図１１に示す様に、まずステップ１（以下、Ｓ１と省略する）では、図３の角部２０００ａの付近の壁面を予備測定点Ａ、Ｂ、Ｃとして３点を適宜決定する。次に、測量機１０００の距離測定部１１００により、予備測定点Ａ、Ｂ、Ｃまでの距離と水平角と高低角を測定すると共に、撮像装置１００で測定対象物である建物２０００を撮像する。撮像装置１００は、第１撮像装置１１０が広角の画像を撮像し、第２撮像装置１２０が挟角の画像を撮像することができるので、必要に応じて選択する。
【００８８】
次にＳ２では、測量機１０００の演算部１３００が、撮像装置１００から得られた画像から、測量機１０００で計測した予備測定点Ａ、Ｂ、Ｃの付近の直線を指定する。即ち、建物２０００の角を構成する直線を抽出する。
【００８９】
測量機１０００の演算部１３００が、ラプラシアン等の空間フィルタを使用してエッジを強調することができる。
【００９０】
更にＳ３では、測量機１０００の演算部１３００が、建物２０００の角を構成する第１直線Ｌ１と、第２直線Ｌ２の２つの直線を定める。この直線の決定には、例えば、最小２乗法又は条件付き最小自乗法から求めることができる。
【００９１】
次にＳ４では、測量機１０００の演算部１３００が、予備測定点と２つの直線の交点から、角部２０００ａの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を求めることができる。
【００９２】
即ち、測量機１０００により、予備測定点Ａ、Ｂ、Ｃの３次元座標を測定することができるので、Ａ、Ｂ、Ｃにより特定された同一平面上にある建物２０００の角部２０００ａの３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を、測量機１０００の演算部１３００が演算することができる。
【００９３】
更に望遠鏡の像は図４に示す様になっており、直線部分近くに十字線を合わせることにより、第１直線Ｌ１付近の予備測定点Ａ（α１、β１）、第２直線Ｌ２付近の測定点Ｂ（α２、β２）を決定することもできる。また図５に示す様に、角付近の測定点Ｃ（α３、β３）に十字線を合わせることにより決定することもできる。
【００９４】
高さ（奥行き）Ｚの演算方法を、図１２に基づいて説明する。
【００９５】
三角形△Ｐ１Ｐ２Ｐ３から形成される平面の方程式は、以下の様になる。
【００９６】
ａ’Ｘ＋ｂ’Ｙ＋ｃ’＝Ｚ              ・・・・・・（式３）
【００９７】
ここで、Ｐ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、Ｐ３（ｘ３、ｙ３、ｚ３）が既知とすると、
【００９８】
「数２」
2004163292.tif 000004
【００９９】
・・・・・・（式４）
【０１００】
この式４の連立方程式を解き、ａ’、ｂ’、ｃ’を求めることができる。
【０１０１】
ａ’、ｂ’、ｃ’を決定されると、三角形内（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の全点の標高は、
【０１０２】
ｚｊ＝ａ’ｘｊ＋ｂ’ｙｊ＋ｃ’
【０１０３】
・・・・・・（式５）
【０１０４】
より計算することができる。これをＴＩＮ（三角網）という。
【０１０５】
図７は角部がない場合の建物である。この場合は、建物２０００の直交する２平面を求め、その直線部分を延長して角部を想定して、３次元位置を算出して位置座標を求める。更に、図３の窓部は直線により囲まれた部分であり、窓を指定した場合には直線の式を応用して、α面に対する窓部分の位置及び形状が特定できる。
【０１０６】
また平面部分に直線部分を含む場合に、その直線を指定することにより、その直線の位置及び長さを演算する構成にすることもできる。
【０１０７】
更に、平面部分に直線で囲まれた窓を有する場合に、その窓を指定することによりその窓を特定し、その窓の位置を演算する構成にすることもできる。
【０１０８】
そして、測量装置に備えられる望遠鏡の視準により、平面部分が含まれる直線又は窓を指定する構成にすることもできる。
【０１０９】
また、測量装置に備えられる表示部の画像をポイントすることにより、平面部分に含まれる直線又は窓を指定する構成にすることもできる。
【０１１０】
なお、測量機１０００の演算部１３００が演算する手順を記憶したプログラムを、ＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリカード等の電子的記憶媒体に格納することができる。
【０１１１】
そして精度を高める場合には、測量機１０００と撮像装置１００との正確なキャリブレーションを行う必要がある。
【０１１２】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であって、この測量装置には水平角及び高度角に関連付けられたデジタル画像を得るための撮像装置が接続可能に構成されており、少なくとも３点の測定から、測量目標の平面部分が含まれる式を決定すると共に、その平面部分の属するデジタル画像データを関連付けることで、その平面部分を特定し、３次元位置を決定するための演算処理手段を備えて構成されているので、ノンプリズム測定を使用しても、角部にある測定点が測定可能となるという効果がある。
【０１１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の原理を説明する図である。
【図２】本実施例の原理を説明する図である。
【図３】本実施例の原理を説明する図である。
【図４】本実施例の原理を説明する図である。
【図５】本実施例の原理を説明する図である。
【図６】本実施例の原理を説明する図である。
【図７】本実施例の原理を説明する図である。
【図８】本発明の実施例の測量機１０００を説明する図である。
【図９】本発明の実施例の測量機１０００を説明する図である。
【図１０】望遠鏡部４を説明する図である。
【図１１】本実施例の動作を説明する図である。
【図１２】本実施例の原理を説明する図である。
【符号の説明】
１０００  測量機
１１００  測距部
１４００  角度測定部
４０００  制御演算部
２０００  建物
２０００ａ  測定対象物である建物２０００の角部
２０００ｂ  予備測定点
１００  撮像装置
１１０  第１撮像装置
１２０  第２撮像装置
【図１】
2004163292.tif 000005
【図２】
2004163292.tif 000006
【図３】
2004163292.tif 000007
【図４】
2004163292.tif 000008
【図５】
2004163292.tif 000009
【図６】
2004163292.tif 000010
【図７】
2004163292.tif 000011
【図８】
2004163292.tif 000012
【図９】
2004163292.tif 000013
【図１０】
2004163292.tif 000014
【図１１】
2004163292.tif 000015
【図１２】
2004163292.tif 000016