(57)【要約】【課題】カメラの内部定位要素を簡便に算出するとともに測量機で得られる測量情報とカメラで得られる測量現場の画像情報とを簡便・効率的に関連付ける。【解決手段】デジタルスチルカメラ２０により測量現場の概観画像を撮影する。概観画像上において１１個の基準点（基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３等）を指定する。トータルステーション等の測量機１０により基準点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３等）の位置を測量する。測量された１１個の基準点の実空間上の位置と、これらの基準点の概観画像上の位置とから、デジタルスチルカメラ２０の測量機１０に対する位置・傾き、及びディスト−ション等の内部定位要素を求める。測量機１０を用いて概観画像内の任意の測点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を測定する。デジタルスチルカメラ２０の位置・傾き、及び内部定位要素から測点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に対応する位置を概観画像上に表示するとともに、その対応を記録媒体に記録する。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量情報が基準とする座標系と測点を含む測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係を算出する位置関係算出手段と、
前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の位置とから、前記概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段と、
前記位置関係及び前記内部定位要素から、前記測点の測量情報と前記測点に対応する前記概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける対応付手段と
を備えることを特徴とする測量システム。
【請求項２】
前記測点の測量情報を得るための測量手段を有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３】
前記位置関係が、前記測量手段により測定された前記基準点の測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の位置との関係から算出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】
前記位置関係が、３次元的な位置が既知な点を前記基準点とし、前記３次元的な位置を前記基準点の測量情報として算出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】
前記基準点の数が、前記位置関係を表わす未知パラメータ及び前記内部定位要素を表わす未知パラメータの総数の１／２以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の測量システム。
【請求項６】
前記座標系と前記概観画像との位置関係が、前記座標系に対する前記概観画像が撮影されたときのカメラの位置及び傾きを表す外部標定要素により表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７】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、前記基準点の位置が前記入力手段により前記概観画像上の任意の位置を指定することにより決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】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記測量情報と前記概観画像の位置情報との対応付けに基づいて、前記測量手段により測定された測点を前記概観画像内の座標と対応付け、対応付けた測点の位置を前記画像表示手段により表示された前記概観画像上に示す測点表示手段とを備え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９】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記測量情報と前記概観画像の位置情報との対応付けに基づいて、測量情報が既知の測点を前記概観画像内の座標と対応付け、対応付けた測点の位置を前記画像表示手段により表示された前記概観画像上に示す測点表示手段とを備え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】
前記対応付け手段による前記測量情報と前記概観画像上の位置情報との対応を記録可能な記録手段を備え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】
前記測量手段が測距手段と測角手段とを備え、前記測量情報が測点までの斜距離と角度であ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１２】
前記測量手段が測距手段と測角手段とを備え、前記測量情報が測点までの斜距離と角度より計算された所定の測量座標値であ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１３】
前記測量手段が所定の点周りの異なる２つの角度を測定する測角手段を備え、前記測量情報が測点に対する前記２つの角度から計算された測量座標値であり、前記測量座標値の原点が前記所定の点に取られ、前記概観画像を撮影したカメラのレンズ中心が前記原点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１４】
前記角度が水平角及び高度角であることを特徴とする請求項１１、請求項１２、請求項１３に記載の測量システム。
【請求項１５】
前記概観画像を撮影するためのデジタルカメラを備え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１６】
前記概観画像の共線条件からのズレを示すための補正確認手段を備え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１７】
前記概観画像を表示する画像表示手段を備え、前記補正確認手段が、直線又は前記概観画像の中央に中心を持つ円からなる図形を前記画像表示手段により表示された前記概観画像上に表示することを特徴とする請求項１６に記載の測量システム。
【請求項１８】
前記測点の測量情報を得るための測量手段と、前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、前記補正確認手段が、前記入力手段により前記概観画像上で指定された位置と、この位置に対応する測点を前記測量手段により測定したときの測量情報に対応する前記概観画像上の位置とを表示することを特徴とする請求項１６に記載の測量システム。
【請求項１９】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、前記補正確認手段が、前記入力手段により前記概観画像上で指定された既知の測点の位置と、この位置の既知の測量情報に対応する前記概観画像上の位置とを表示することを特徴とする請求項１６に記載の測量システム。
【請求項２０】
被写体の画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮影された複数の基準点を含む測量現場の概観画像における前記基準点の２次元的な位置情報と、前記複数の基準点の３次元的な測量情報に基づいて、前記概観画像と前記測量情報が基準とする座標系との間の位置関係及び前記撮像手段の内部定位要素を算出する測量条件算出手段と、
前記位置関係から、測点の測量情報と前記測点に対応する前記概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける対応付け手段と
を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２１】
前記基準点の測量情報が、測量機による前記基準点の測定により求められることを特徴とする請求項２０に記載のデジタルカメラ。
【請求項２２】
前記基準点の測量情報に既知のデータが用いられることを特徴とする請求項２０に記載のデジタルカメラ。
【請求項２３】
測量機との間において前記測量情報に関わるデータの伝送を行なうためのデータ伝送手段を備えることを特徴とする請求項２０に記載のデジタルカメラ。
【請求項２４】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、前記基準点の位置が前記入力手段により前記概観画像上の任意の位置を指定することにより決定されることを特徴とする請求項２０に記載のデジタルカメラ。
【請求項２５】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記測点の前記測量情報と前記概観画像上の位置情報との対応付けに基づいて測量機により測定された前記概観画像内の測点の位置を前記画像表示手段により表示された前記概観画像上に示す測点表示手段とを備えることを特徴とする請求項２０に記載のデジタルカメラ。
【請求項２６】
測量情報が基準とする座標系と測点を含む測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係を算出する位置関係算出手段と、
前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の２次元的な位置情報とから、前記概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段と、
前記位置関係及び前記内部定位要素から、前記測点の測量情報と前記測点に対応する前記概観画像上の２次元的位置情報とを対応付ける対応付け手段と
を備えることを特徴とする測量支援装置。
【請求項２７】
前記基準点の測量情報が、測量機による前記基準点の測定により求められることを特徴とする請求項２６に記載の測量支援装置。
【請求項２８】
前記基準点の測量情報に既知の測量情報が用いられることを特徴とする請求項２６に記載の測量支援装置。
【請求項２９】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、前記基準点の位置が前記入力手段により前記概観画像上の任意の位置を指定することにより決定されることを特徴とする請求項２６に記載の測量支援装置。
【請求項３０】
前記概観画像を表示する画像表示手段と、前記測点の測量情報と前記概観画像上の２次元的な位置情報との対応付けに基づいて、前記概観画像内の測点の位置を前記画像表示手段により表示された前記概観画像上に示す測点表示手段とを備えることを特徴とする請求項２６に記載の測量支援装置。
【請求項３１】
コンピュータに、測点を含む測量現場の概観画像と測量機との間の位置関係を算出する手順と、前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の２次元的な位置情報とから、前記概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する手順と、前記位置関係及び前記内部定位要素から、前記測量機により測定された測点の測量情報と前記測点に対応する前記概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける手順とを実行させるための測量支援プログラム。
【請求項３２】
前記基準点の測量情報が、測量機による前記基準点の測定により求められることを特徴とする請求項３１に記載の測量支援プログラム。
【請求項３３】
前記基準点の測量情報に既知の測量情報が用いられることを特徴とする請求項３１に記載の測量支援プログラム。
【請求項３４】
測量を行なうための測量手段と、
測点を含む測量現場の概観画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段と、
前記入力手段を用いて前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の前記測量手段により測定される位置と、前記基準点の前記概観画像上の位置とから、前記概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段と
を備えることを特徴とする測量システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測量現場の画像の撮影をともなう測量システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来測量においては、測量しようとする点（測点）を含む周囲の風景を撮影し、撮影された画像を測定データと共に保存することがある。このような場合、例えば通常のカメラを用いて測量目標物周囲の概略的な風景を記録する方法や、測量機内に内蔵された撮像装置を用いて測点毎に周囲の風景を撮影する方法などが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３７３３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常のカメラを用いて撮影を行なう場合には、撮影された画像上に測点の位置が表示されないことから測点が画像上のどの位置に対応するのか知ることができない。一方、上記特許文献１に記載された方法では、測点毎に１枚以上の画像が記録されるため大容量の記録装置を必要とし、その取り扱いも煩雑となる。
【０００５】
また、測定用のカメラでない通常のカメラでは、像面距離やレンズディスト−ション等の内部定位要素が不明であるため、精度が要求される測量に用いることは困難である。更に、内部定位要素は、ズーミングやピント調整によっても変化するため精度を要する測量において自由なズーミング、ピント調整を行なうことも困難である。
【０００６】
本発明は、カメラの内部定位要素を簡便に算出することとを目的としている。更に本発明は、測点の３次元的な位置情報とカメラで得られる測量現場の画像情報とを簡便かつ効率的に高い精度で関連付け可能とすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の測量システムは、測量情報が基準とする座標系と測点を含む測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係を算出する位置関係算出手段と、概観画像内において任意に指定される複数の基準点（位置関係計算のために任意選択した測点）の測量情報と、基準点の概観画像上の位置とから、概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段と、位置関係及び前記内部定位要素から、測点の測量情報と測点に対応する概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける対応付手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
測量システムは、例えば測点の測量情報を得るための測量手段を有し、位置関係は、例えば測量手段により測定された基準点の測量情報と、基準点の概観画像上の位置との関係から算出される。これにより、カメラの位置を特定するために別途センサ等を設ける必要がない上、カメラの内部定位要素を、治具等を使用して測定する必要がないので、例えば従来の単写真標定の手段を用いて簡便かつ低コストで測量手段と概観画像との対応を高精度に知ることができる。また、位置関係は、例えば３次元的な測量情報が既知な点を１つ以上基準点として使用し算出することも可能である。すなわち、国土地理院の三角点や、市販の地図デ−タ等において所与の点を基準点すべてに指定することにより、測量機を用いなくとも、上記座標系と概観画像の位置関係やカメラの内部定位要素を算出することができる。また、基準点の数は、位置関係を表わす未知パラメータ及び内部定位要素を表わす未知パラメータの総数の１／２以上である。
【０００９】
上記座標系と概観画像との位置関係は、例えば上記座標系に対する概観画像が撮影されたときのカメラの位置及び傾きを表す外部標定要素により表されることが好ましい。また、測量システムは、概観画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備えることが好ましく、基準点の位置はこの入力手段により概観画像上の任意の位置を指定することにより決定される。これにより、概観画像と測量手段との間の位置関係を簡便・迅速に算出することができる。
【００１０】
また、測量システムは、例えば概観画像を表示する画像表示手段と、測量情報と概観画像の位置情報との対応付けに基づいて、測量手段により測量された測点又は測量情報が既知の測点を、概観画像内の座標と対応付け、対応付けた測点の位置を画像表示手段により表示された概観画像上に示す測点表示手段とを備える。またこれにより、測点の概観画像上の位置を視覚的に確認することが可能となるとともに、測量残しなどを防止することができる。また、測点の配置を容易に認識することができる。
【００１１】
測量システムは、好ましくは対応付け手段による測量情報と概観画像上の位置情報との対応を記録可能な記録手段を備える。これにより、測量作業終了後にも上記対応付けにより概観画像上に測点を表示することが可能となる。また、測量手段は例えば測距手段と測角手段とを備え、測量データは測点までの斜距離と（高度、水平）角度、あるいは、斜距離と角度より計算された所定の測量座標値であることが好ましい。また、一体的な測量作業を行なうためには、測量システムは概観画像を撮影するためのデジタルカメラを備えることが好ましい。
【００１２】
また測量手段は、例えば所定の点周りの異なる２つの角度を測定する測角手段を備え、測量情報は例えば測点に対する２つの角度でその方向が定義される単位ベクトルから計算された測量座標値である。このとき測量座標値の原点は、上記所定の点に取られ、概観画像を撮影したカメラのレンズ中心は、測量座標値の原点と光学的に等価な位置に配置される。このような場合、外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）は等価な位置のため（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ）＝（０，０，０）となり外部標定要素（ω，φ，κ）に減らす事ができる。よって基準点の数を減らすことができ、測量作業を迅速に行なうことができる。なお、上記角度は、例えば水平角及び高度角である。
【００１３】
また、測量システムは好ましくは、概観画像の共線条件からのズレを示すための補正確認手段を備える。このとき、例えば測量システムは、概観画像を表示する画像表示手段を備え、補正確認手段は、直線又は概観画像の中央に中心を持つ円からなる図形を、画像表示手段により表示された概観画像上に表示する。あるいは、測量システムは、概観画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、補正確認手段は、入力手段により概観画像上で指定された位置と、この位置に対応する測点を測量手段により測定したときの測量情報に対応する概観画像上の位置、又は既知の測量情報に対応する概観画像上の位置を表示して、概観画像の共線条件からのズレを表す。これにより、オペレータは、内部標定を行い、補正を行なう必要があるか否かを視覚的に簡便に確認することができる。
【００１４】
本発明のデジタルカメラは、被写体の画像を撮影する撮像手段と、撮像手段により撮影された複数の基準点を含む測量現場の概観画像における基準点の２次元的な位置情報と、複数の基準点の３次元的な測量情報に基づいて、概観画像と測量機との間の位置関係及び撮像手段の内部定位要素を算出する測量条件算出手段と、上記位置関係から、測量機により測量された測点の測量情報、又は既知の測点の測量情報と測点に対応する概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける対応付け手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
デジタルカメラは、測量機との間において測量情報に関わるデータの伝送を行なうためのデータ伝送手段を備えることが好ましい。これにより、効率的に測量情報をデジタルカメラに伝送することが可能となる。
【００１６】
デジタルカメラは、概観画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、基準点の位置はこの入力手段により概観画像上の任意の位置を指定することにより決定されることが好ましい。またデジタルカメラは、測点の測量情報と概観画像上の位置情報との対応付けに基づいて測量機により測量された概観画像内の測点の位置を画像表示手段により表示された概観画像上に示する測点表示手段とを備えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の測量支援装置は、測量情報が基準とする座標系と測点を含む測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係を算出する位置関係算出手段と、概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と、基準点の概観画像上の２次元的な位置情報とから、概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段と、上記位置関係及び内部定位要素から、測点の測量情報と測点に対応する概観画像上の２次元的位置情報とを対応付ける対応付け手段とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
測量支援装置は、概観画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段とを備え、基準点の位置は入力手段により概観画像上の任意の位置を指定することにより決定される。また、測量支援装置は、概観画像を表示する画像表示手段と、測点の測量情報と概観画像上の位置情報との対応付けに基づいて測量機により測量された、又は既知の概観画像内の測点の位置を画像表示手段により表示された概観画像上に示す測点表示手段とを備える。
【００１９】
本発明の測量支援プログラムは、コンピュータに、コンピュータに、測点を含む測量現場の概観画像と測量機との間の位置関係を算出する手順と、概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と、基準点の概観画像上の２次元的な位置情報とから、概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する手順と、位置関係及び内部定位要素から、測量機により測定された測点の測量情報と測点に対応する概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける手順とを実行させることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の測量システムは、測量を行なうための測量手段と、測点を含む測量現場の概観画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段と、入力手段を用いて概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量手段により測定される位置と、基準点の概観画像上の位置とから、概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
なお、座標系の違う測量情報を使用する場合には測量情報を座標変換により１つの座標系に統一して行なうことがよい。これは、測点を概観画像上に表示する場合や基準点の測量情報により対応づけを行なう場合共である。（例えば、座標系の違う測点を表示させる場合。例えば基準点として、一部所与の測量デ−タを使用する場合などは測量現場での測量座標と違う場合があり、その場合には所与の測量デ−タを座標変換して測量現場の座標値に変換して使用する。又逆を行ってもよい）
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である測量機とカメラを用いた測量システムの概略を示すブロック図である。
【００２３】
測量機１０は例えばトータルステーション等であり、測距部１１と測角部１２とを備える。測距部１１は視準された測点までの斜距離を例えば光波測距により検出し、測角部１２はこのときの水平角、高度角等を検出する。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は常時角度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。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等が接続されている。インターフェース回路１６には、例えばインターフェースケーブルを介して例えばデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）２０が接続される。なお、インターフェース回路１６は、例えばデータコレクタ（図示せず）やコンピュータ等の周辺機器にも接続可能である。
【００２４】
デジタルスチルカメラ２０には、ＣＣＤ等の撮像素子２１が設けられており、撮像レンズ２２を介して被写体の映像を撮像可能である。すなわち、撮像素子２１では被写体の映像が画像信号として検出され、画像信号処理回路２３へ出力される。画像信号処理回路２３では、入力された画像信号に対してＲＧＢゲイン補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正やスーパインポーズ等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像信号は例えば表示部（例えばＬＣＤ）２４に送出されシースルー画像として表示される。また、システムコントロール回路２６に接続されたスイッチ群２９に設けられたシャッターボタン（図示せず）が押下されると、被写体の映像がデジタル画像として画像メモリ２５に一時的に記憶される。
【００２５】
画像メモリ２５に記憶されたデジタル画像は、画像信号処理回路２３を介して表示部２４に表示可能であるとともに、システムコントロール回路２６を介して記録媒体（ＩＣカードや光学的あるいは磁気的な記録媒体等）２７に記録可能である。記録媒体２７に記録された画像はシステムコントロール回路２６により表示部２４に表示することが可能である。また、デジタルスチルカメラ２０をコンピュータ等の周辺機器にインターフェース回路２８を介して接続し、撮像された画像を画像データとして伝送し表示することも可能である。
【００２６】
システムコントロール回路２６には、ポインティングデバイス３０が接続されており、これにより表示部２４の画面上の任意の位置を指定することが可能である。ポインティングデバイス３０としては、例えば十字キー、トラックボール、ジョイスティック、タッチスクリーン等が用いられる。また、システムコントロール回路２６にはメモリ３１が接続されている。
【００２７】
次に図１、図２、図３を参照して第１の実施形態の測量システムにおける測点表示処理について説明する。図２は、第１の実施形態の測量システムにおける測量手順を示すフローチャートであり、図３は第１の実施形態の測量システムにおける測量機およびカメラの配置を概念的に示す図である。
【００２８】
まずステップＳ１０１において、オペレータはデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）２０により測量現場の概観を撮影する。撮影された１枚のデジタル画像（概観画像）には、測量されるべき測点が複数含まれる。ステップＳ１０２では、撮影された概観画像が例えばデジタルスチルカメラ２０の表示部２４に表示され、表示された概観画像において３次元的に配置された複数の点（画素）がオペレータによりポインティングデバイス３０を用いて選択され、選択された画素に対応する実空間内の物点が基準点Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）として指定される。このとき指定された各基準点Ｐｉに対応する撮像面上の像点Ｐｉ’の位置が、それぞれ２次元の画像座標（ｘｐｉ’，ｙｐｉ’）として求められる。なお画像座標系は、画像左上を原点としたｙ軸下向きが正の２次元座標系である。また、基準点の数ｎは３次元的に配置された例えば１１以上の数である。
【００２９】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２において指定された各基準点Ｐｉの斜距離及び（高度、水平）角度が測量機１０を用いてオペレータにより測定され、測定値はインターフェースを介してデジタルスチルカメラ２０のシステムコントロール回路２６へ伝送される。システムコントロール回路２６では、各基準点Ｐｉの３次元座標（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ，Ｚｐｉ）が所定の測量座標系において算出される。このとき各基準点Ｐｉの測量座標（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ，Ｚｐｉ）は、それぞれ像点Ｐｉ’の画像座標（ｘｐｉ’，ｙｐｉ’）に対応付けられる。なお、測量座標系としては、例えば測量機１０に設けられた視準望遠鏡１０ａ（図３参照）の高度角、水平角の回転中心を原点として用いてもよいし、国土地理院等で規定している絶対座標を用いてもよい。また、測量機が測量座標計算を行い、その値がデジタルカメラ２０のシステムコントロール回路２６へ伝送されるように構成してもよい。
【００３０】
ステップＳ１０４では後述するように、各基準点Ｐｉに対する測量座標と画像座標との対応から概観画像を撮影したときのデジタルスチルカメラ２０の位置および傾き等を表わす外部標定要素と、レンズディスト−ションや主点の画像中心からの偏心による共線条件のズレを補正するための内部定位要素が、例えば空間後方交会法により算出される。すなわち、デジタルスチルカメラ２０に固定された３次元カメラ座標系の原点の測量座標系における位置（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ）と、撮影時のカメラ座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの回転角（ω，φ，κ）が外部標定要素として求められるとともに、カメラの内部定位要素（ｆ：レンズ投影中心から像面までの距離（画像距離）；Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６：ディスト−ション２次、４次、６次成分；Ｎ１、Ｎ２：ディスト−ションの非対称成分；ＸＣ、ＹＣ：主点の画像中心からの偏心量）が求められる。これにより、画像座標と測量座標との射影関係が確立される。なお、内部定位要素を上記（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）に設定した場合、外部標定要素及び内部定位要素を算出するのに必要な基準点の数は７点以上である。このうち、外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）を算出するのに必要な基準点の数は３点以上である。なお、本実施形態では、外部標定及び内部標定を行なうための基準点として１１点（以上）指定している。
【００３１】
カメラ座標系は、レンズ中心（投影中心）Ｏを原点とした左手座標系であり、そのｚ軸、ｙ軸はスクリーン座標系のｓ’軸、ｔ’軸と平行であり、ｘ軸は撮像面と垂直で、像面とは反対の方向に向けて定義される。すなわち、撮像面上の点は（−ｆ，ｙ，ｚ）で表される。ここでスクリーン座標系は、主点を原点とした撮像面上の２次元座標系であり、ｓ’軸は撮像素子２１の水平ライン方向に、ｔ’軸は垂直ライン方向に対応する。
【００３２】
ステップＳ１０５では、オペレータが測量機１０を用いて測点Ｑ１を測量する。測定値はインターフェースを介してデジタルスチルカメラ２０に伝送される。このときデジタルスチルカメラ２０のシステムコントロール回路２６では測点Ｑ１の測量座標が算出される。ステップＳ１０６では、算出された測点Ｑ１の測量座標およびステップＳ１０４において求められた外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）及び内部定位要素（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）に基づいて測点Ｑ１に対応する像点Ｑ１’の概観画像上の画像座標Ｑ１’（ｘｑ１’，ｙｑ１’）が求められ、画像座標Ｑ１’（ｘｑ１’，ｙｑ１’）に対応する位置に測点Ｑ１を示すマークまたは測定値がスーパインポーズされデジタルスチルカメラ２０の表示部２４に表示される。
【００３３】
ステップＳ１０７において測量を継続する場合にはステップＳ１０５以下の処理が繰り返し実行され、例えば測量機１０を用いて測点Ｑ２、Ｑ３を測量すると、デジタルスチルカメラ２０の表示部２４に表示された概観画像には、測点Ｑ２、Ｑ３の像点Ｑ２’、Ｑ３’に対応する位置にそれぞれ測点Ｑ２、Ｑ３を示すマークまたは測定値が表示される。一方測量を終了する場合にはステップＳ１０８において、概観画像の画像データ、カメラの内部定位要素、外部定位要素、像点Ｑ１’、Ｑ２’、Ｑ３’の画像座標（概観画像上の位置を示す位置情報、例えば画素の位置を示すデータであってもよい）、測点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の斜距離、高度角、水平角または測量座標等の測量データ（測量情報）がそれぞれ関連付けて記録媒体２７に記録され、本実施形態の測量システムを用いた測点表示処理は終了する。なお、概観画像の画像データ、測点に対応する画像座標データ（または画素位置を示すデータ）や測量データ等は、それぞれ別のファイルに記録されてもよいし、同一のファイルに記録されてもよい。
【００３４】
次に図４、図５を参照して本実施形態におけるデジタルスチルカメラ２０の空間後方交会法による外部標定要素及び内部定位要素の算出方法（ステップＳ１０４）と、測点の概観画像への表示する方法（ステップＳ１０６）の原理について説明する。
【００３５】
図４は、３つの基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とこれらの撮像面Ｓにおける像点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’との関係を模式的に示している。図５は図２のステップＳ１０４におけるデジタルスチルカメラ２０の位置および傾きを表す外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）及びカメラの内部定位要素（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）を算出する空間後方交会法のプログラムのフローチャートであり、その算出には最小二乗法を用いた逐次近似法が用いられる。なお、本実施形態では、上述したように基準点の数は７点以上であればいくつあってもよいが、ここでは、基準点が１１点指定された場合を例に説明を行なう。また、図４にはその内の３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のみが示される。
【００３６】
まず、ステップＳ２０１においてカメラの位置および傾きを表す外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）及び内部定位要素（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）に近似値として適当な初期値（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）を与える。次にステップＳ２０２では、与えられた外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）を用いて１１個の基準点Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，１１）の測量座標（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ，Ｚｐｉ）から各基準点Ｐｉに対応する像点Ｐｉ’の近似的な画像座標（ｘｐＧｉ’，ｙｐＧｉ’）を算出する。
【００３７】
すなわち、基準点Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，１１）のカメラ座標系における座標（ｘｐｉ，ｙｐｉ，ｚｐｉ）は、測量座標系における座標（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ，Ｚｐｉ）から次の（１）式により求まるので、近似的な外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）、及び基準点Ｐｉの測量座標（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ，Ｚｐｉ）を（１）式に代入することにより、基準点Ｐｉの近似的なカメラ座標（ｘｐＧｉ，ｙｐＧｉ，ｚｐＧｉ）を求めることができる。
【数１】
2004085553.tif 000003
ここで行列｛Ｔｊｋ｝は回転行列であり、各成分Ｔｊｋは例えば次式で表される。
Ｔ１１＝ｃｏｓφ・ｃｏｓκ
Ｔ１２＝ｃｏｓω・ｓｉｎκ＋ｓｉｎω・ｓｉｎφ・ｃｏｓκ
Ｔ１３＝ｓｉｎω・ｓｉｎκ−ｃｏｓω・ｓｉｎφ・ｃｏｓκ
Ｔ２１＝−ｃｏｓφ・ｓｉｎκ
Ｔ２２＝ｃｏｓω・ｃｏｓκ−ｓｉｎω・ｓｉｎφ・ｓｉｎκ
Ｔ２３＝ｓｉｎω・ｃｏｓκ＋ｃｏｓω・ｓｉｎφ・ｓｉｎκ
Ｔ３１＝ｓｉｎφ
Ｔ３２＝−ｓｉｎω・ｃｏｓφ
Ｔ３３＝ｃｏｓω・ｃｏｓφ
【００３８】
また基準点Ｐｉに対応する像点Ｐｉ’の内部定位要素による補正前のスクリーン座標（ｓｐｉ’，ｔｐｉ’）は、撮影された基準点、投影中心、およびその像点が同一直線上にあるという共線条件から外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）、及び基準点Ｐｉのカメラ座標（ｘｐｉ，ｙｐｉ，ｚｐｉ）を用いて次の（２）式により求められる。
【数２】
2004085553.tif 000004
【００３９】
補正前のスクリーン座標（ｓｐｉ’，ｔｐｉ’）は、ディスト−ション等の影響を受けているが、これらは、（３）式に、各々の像点のＰｉ’のスクリーン座標（ｓｐｉ’，ｔｐｉ’）及び近似的な内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）を代入することにより補正される。すなわち、（３）式により補正後の近似的なスクリーン座標（ｓｃｐｉ’，ｔｃｐｉ’）が算出される。
【数３】
2004085553.tif 000005
【００４０】
像点Ｐｉ’の近似的な画像座標（ｘｐＧｉ’，ｙｐＧｉ’）は補正された近似的なスクリーン座標（ｓｃｐＧｉ’，ｔｃｐＧｉ’）を次の（４）式に代入することにより求められる。
【数４】
2004085553.tif 000006
ここで、Ｐｘ、ＰｙはそれぞれＣＣＤの水平、垂直方向の画素ピッチであり、Ｗ、Ｈはそれぞれ画像の水平、垂直方向のピクセル数である。
【００４１】
ステップＳ２０３では、近似的に与えられた外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）の値が適切か否かを判定するためのメリット関数Φが計算される。メリット関数Φは例えば（５）式で定義される。
【数５】
2004085553.tif 000007
すなわち、本実施形態においてメリット関数Φは概観画像上で指定された基準点Ｐｉの像点Ｐｉ’の画像座標（ｘｐｉ’，ｙｐｉ’）と、測量により求められた基準点Ｐｉの測量座標（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ，Ｚｐｉ）および近似的に与えられた外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）から求められた像点Ｐｉ’の近似的な画像座標（ｘｐＧｉ’，ｙｐＧｉ’）との間の距離の２乗に対応している。
【００４２】
次にステップＳ２０４において、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、近似的に与えられた外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）による像点Ｐｉ’の近似的な画像座標（ｘｐＧｉ’，ｙｐＧｉ’）が、概観画像上で指定された基準点Ｐｉの像点Ｐｉ’の画像座標（ｘｐｉ’，ｙｐｉ’）に十分近いか否かが判定される。Φ＜所定値の場合にはこの処理は終了し、現在与えられている外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）の値を、概観画像撮影時のカメラの位置、傾き、及び内部定位を表す外部標定要素であるとする。
【００４３】
一方、ステップＳ２０４においてΦ≧所定値であると判定された場合には、ステップＳ２０５において近似的に与えられた外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）に対する補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ２，δＤ４，δＤ６，δＮ１，δＮ２，δＸＣ，δＹＣ）が例えば最小二乗法により求められる。すなわち、共線条件である（２）式の（ｓｐｉ’，ｔｐｉ’）に（３）式の（ｓｃｐｉ’，ｔｃｐｉ’）を代入し、近似値である外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）の周りにテイラー展開し高次の項を省いて線形化する。この線形化された式において補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ２，δＤ４，δＤ６，δＮ１，δＮ２，δＸＣ，δＹＣ）を未知量とする正規方程式を作成し、適正な補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ２，δＤ４，δＤ６，δＮ１，δＮ２，δＸＣ，δＹＣ）を求める。
【００４４】
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５において算出された補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ２，δＤ４，δＤ６，δＮ１，δＮ２，δＸＣ，δＹＣ）に基づいて近似値である外部標定要素（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ）及び内部定位要素（ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）の値が更新される。すなわち、（ＸＧＯ，ＹＧＯ，ＺＧＯ，ωＧ，φＧ，κＧ，ｆＧ，Ｄ２Ｇ，Ｄ４Ｇ，Ｄ６Ｇ，Ｎ１Ｇ，Ｎ２Ｇ，ＸＣＧ，ＹＣＧ）の各値は、それぞれ（ＸＧＯ＋δＸ，ＹＧＯ＋δＹ，ＺＧＯ＋δＺ，ωＧ＋δω，φＧ＋δφ，κＧ＋δκ，ｆＧ＋δｆ，Ｄ２Ｇ＋δＤ２，Ｄ４Ｇ＋δＤ４，Ｄ６Ｇ＋δＤ６，Ｎ１Ｇ＋δＮ１，Ｎ２Ｇ＋δＤ２，ＸＣＧ＋δＸＣ，ＹＣＧ＋δＹＣ）に置き換えられカメラの位置及び内部定位が更新される。その後処理はステップＳ２０２へ戻り、ステップＳ２０４においてΦ＜所定値と判定されるまでステップＳ２０２〜ステップＳ２０６が繰り返し実行される。
【００４５】
空間後方交会法により撮影時のデジタルスチルカメラ２０の位置および傾きを示す外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）と内部定位要素（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）が算出されると、図２のステップＳ１０５で測量される測点に対応する像点の画像座標は、測量された斜距離および高度角から算出された測点の測量座標と、空間後方交会法により算出された外部標定要素及び内部定位要素の値とから（１）式〜（５）式を用いて求められる。ステップＳ１０６では、この画像座標に基づいて概観画像上の測点に対応する位置（画素）に測点を示すマークまたは測定値を表示する。また、算出された内部定位要素は例えばメモリ３１（図１参照）に記憶される。
【００４６】
以上のように、第１の実施形態によれば、非測定用カメラや、ズーム機能やピント調整等により内部定位が不明なカメラにおいても、カメラの外部標定要素及び内部定位要素を簡便・迅速に算出することができる。又、過去に撮影した定位要素が不明なデジタル画像も同様に算出する事もできる。これにより、測点の測量データから測点の位置を測量現場で撮影された概観画像上の位置（画素位置）に簡便に対応付けることができる。また、概観画像内の任意の測点を画像上に表示することができるため測点の配置を概観画像上において簡単に確認することができ、測量作業、および後の測量データの整理を効率的に行なうことができる。更に、１枚の概観画像に複数の測点を対応付けられるので、画像を記録するための記録容量を節約することができ、効率的に測量データを測量現場の画像情報に関連付けることができる。
【００４７】
なお、概観画像の撮影に望遠等の焦点距離が長いレンズを使用する場合には、内部定位要素の一つであるディスト−ションは小さく、実質的に無視できる場合がある。すなわち、内部定位要素のうち（Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２）は無視することができ、未知の内部定位要素は（ｆ，ＸＣ，ＹＣ）のみとなる。内部定位要素（ｆ，ＸＣ，ＹＣ）を求めるには、３次元的に配置された５点以上の基準点Ｐｉがあれば足りる。また、主点の画像中心からの偏心が無視でき、ディスト−ションの非対称性成分、ディスト−ション４次、６次成分が無視できる場合には、求める内部定位要素は（ｆ，Ｄ２）となり、内部標定のための基準点の数は４点で足りる。以上のように求めるべき内部標定要素の数が少ない場合には、内部標定のための基準点の数を少なくすることができるので、測定の手間・時間を節約できる。
【００４８】
また、本実施形態のデジタルカメラ２０には、例えばディスト−ション等による概観画像の共線条件からのズレの有無を予め確認するためのモードが設けられている。例えばスイッチ群２９の所定のスイッチが操作されると、表示部２４に表示された概観画像上に、図６に示されるように、画面中央を中心とする長方形や円形の破線Ｒ、Ｃが表示される。例えばオペレータは、直線的な物体や四辺形面を有する物体を撮影し、その辺を長方形の破線Ｒにあわせたときの歪み具合から、ディスト−ション等の有無を確認し、内部標定を行なって補正を行なうか否かを判断することができる。
【００４９】
また例えば、予め設定された所定の内部定位要素に基づいてカメラの外部標定要素を算出した後、破線Ｒ上にある物体の位置（点ｑ１、ｑ２、ｑ３等の外部標定に用いた基準点以外の点）を測量機１０で測定し、測定値に対応する概観画像上の位置（点ｑ１’、ｑ２’、ｑ３’等）と破線Ｒとのズレを確認することにより補正の必要性を判断してもよい。これは、例えばカメラの内部標定を行なった後に、ピントやズーミングを変更した場合や、レンズの交換を行なった場合などに特に有効である。
【００５０】
内部標定後にピントやズーミングが変更されるなどして、画像距離ｆにズレが発生した場合には、例えば円形の破線Ｃ上の物体の位置（点ｑ４）を測定し、その測定値に対応する概観画像上の位置（点ｑ４’）の破線Ｃからのズレを確認することによりそのズレ量を判断することができる。なお、上記ズレの表示方法としては、破線Ｒ、Ｃ等の上で指定される指示点（点ｑ１〜ｑ４等）と、これに対応して測定された測定値に基づき概観画像上に表示される表示点（点ｑ１’〜ｑ４’等）とを同時に表示するとともに、対応する指示点及び表示点を線分で結んでもよい。
【００５１】
なお、本実施形態では、測量機１０に対してデジタルカメラ２０が任意に配置される場合を例に説明を行なったが、例えば、測量機１０にカメラを取付けるための器具を設けるなどして、デジタルカメラ２０を測量機１０の視準望遠鏡１０ａ（図３参照）と光学的に等価な位置に配置してもよく、この場合、外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）は等価な位置のため（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ）＝（０，０，０）となり外部標定要素は（ω，φ，κ）。よって外部標定要素の未知数の数を減らすことができるので、基準点の数を減らすことができる。なお、デジタルカメラを視準望遠鏡１０ａと光学的に等価な位置に配置する場合には外部評定要素は角度成分のみのため、測量機はセオドライト等の角度のみの計測を行なう機器であってもよい。この場合例えば、計算上は上記角度の単位ベクトルによる測量座標を使用する。この単位ベクトルの測量座標は、次の（６）式によって表わされる。
【数６】
2004085553.tif 000008
なお、ここでθａ、θｈは、それぞれ高度角、水平角に対応する。
【００５２】
また、外部標定、内部標定終了後、算出された内部定位要素を用いて、概観画像の歪みを補正し、その後、概観画像内の測点の測量を行い、対応する点を補正された概観画像上に表示してもよい。さらに、本実施形態では測量機１０にて測定した測量情報を使用しているが、国土地理院の三角点や市販されている地図等の既知の測量情報を使用してもよい。とうぜん両者を混合して使用してもよい。又、図２のフロ−以外のたとえばＳ１０５とＳ１０１を別々の日時に行い、後日Ｓ１０２〜Ｓ１０４及びＳ１０８を行ってもよい。
【００５３】
次に、図７を参照して本発明における第２の実施形態の測量システムについて説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と略同様であるので、第１の実施形態とは異なる構成についてのみ説明する。なお第１の実施形態と共通の構成には同一参照符号を用いる。
【００５４】
図７は、第２の実施形態における測量システムの概略的な構成を示すブロック図である。第２の実施形態では、測量現場の概観画像の撮影に例えば通常市販されているデジタルスチルカメラ２０’が用いられる。まず、デジタルスチルカメラ２０’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ソコン（ＰＣ）等のコンピュータ４０に接続され、撮影された測量現場の概観画像は、コンピュータ４０に伝送される。その後コンピュータ４０はインターフェースケーブルを介して測量機１０に接続される。コンピュータにはマウス、トラックボール、ジョイスティック、キーボード等の入力装置４１や、ハードディスク、ＤＶＤ、ＭＯ、ＩＣカード等の記録媒体４２、ＬＣＤ、ＣＲＴ等の画像表示装置４３が接続されている。
【００５５】
コンピュータ４０に伝送された概観画像の画像データは、例えば記録媒体４２に記録される。概観画像はコンピュータ４０にインストールされている測量支援プログラムにより画像表示装置４３に表示される。以下図２のステップＳ１０２以降の処理と同様の処理がコンピュータ４０の測量支援プログラムにより測量機１０とコンピュータ４０との間において行なわれる。すなわち、オペレータは画像表示装置４３に表示された概観画像において、３次元的に配置された複数の点（画素）を基準点Ｐｉとして入力装置４１のポインティングデバイスを用いて指定し、指定された基準点Ｐｉの位置を測量機１０により測定する。測量支援プログラムは基準点Ｐｉに対応する像点Ｐｉ’の画像座標と測定値から算出された基準点Ｐｉの測量座標とから概観画像撮影時のデジタルスチルカメラ２０’の外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）と内部定位要素（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）を算出し、画像座標と測量座標との射影関係を確立する。測量支援プログラムは測量機１０から測点の測定データを取得して、確立された射影関係に基づいて画像表示装置４３に表示された概観画像上に測点の位置を示すマークや測定値を表示する。また、測量データ、画像データ、内部定位要素、外部標定要素等は関連付けられて記録媒体４２に記録される。
【００５６】
以上のように、第２の実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、第２の実施形態では、市販のデジタルカメラを用いることができる。更に第２の実施形態は測量を支援するための専用の装置として構成してもよいが、本実施形態の測量支援プログラムを汎用のノート型パソコンにインストールして用いることができるので、より簡略にかつ低コストで上記測量システムを提供することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、概観画像上においてポインティングデバイスを用いて任意に基準点を指定したが、撮影範囲内に例えば寸法が既知の基準尺や、任意に配置できる基準マーク等を配置し、これらを基準点として外部標定要素を求めてもよい。この場合、概観画像上において基準尺や基準マークの位置がポインティングデバイス等を用いて選択される。また基準尺や基準マークが用いられる場合には、例えば画像処理を用いて基準点の概観画像上の位置を自動的に検出してもよい。
【００５８】
本実施形態では、測量機として斜距離と（高度、水平）角度を測定可能なトータルステーションをあげたが、セオドライトに光波測距儀等組み合わせた装置等の所定の座標系における測点の３次元座標を算出可能な測量機であれば他の測量機であってもよく、例えばＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）等を利用した測量機であってもよい。また、測量機において測定される角度は、高度角、水平角以外の角度であってもよく、例えば斜平面内の２点の間の角度であってもよい。
【００５９】
また第２の実施形態では、測量機に接続されたコンピュータを用いたが、第２の実施形態におけるコンピュータの機能を測量機に一体的に持たせてもよい。
【００６０】
本実施形態では、測量機からデジタルスチルカメラ、またはコンピュータへの測量データの伝送は、インターフェース回路を介して行なわれたが、例えばオペレータがキーボード等の入力装置を用いてデジタルスチルカメラやコンピュータに測量データを入力してもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、概観画像は、測量の補助的要素として用いられているが、例えば異なる複数の概観画像を撮影し、概観画像毎に算出された外部標定要素及び内部定位要素を用いて解析写真測量に応用することも可能である。本実施形態ではデジタルスチルカメラを使用したが、デジタル画像が得られるものならば、ビデオカメラ等でもかまわない。
【００６２】
本実施形態において、座標系の違う測量情報を使用する場合には測量情報を座標変換により１つの座標系に統一して行なうことがよい。これは、測点を概観画像上に表示する場合や基準点の測量情報により対応づけを行なう場合共である。（例えば、座標系の違う測点を表示させる場合。例えば基準点として、一部所与の測量デ−タを使用する場合などは測量現場での測量座標と違う場合があり、その場合には所与の測量デ−タを座標変換して測量現場の座標値に変換して使用する。又逆を行ってもよい。）
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、カメラの内部定位要素を簡便に算出することとができる。更に本発明によれば、測量機で得られる測量情報とカメラで得られる測量現場の画像情報とを簡便かつ効率的に高い精度で関連付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態である測量システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の測量システムにおける測量手順を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態の測量システムにおける測量機およびカメラの配置を概念的に示す図である。
【図４】３つの基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と撮像面Ｓにおける像点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’との関係を模式的に示す図である。
【図５】デジタルスチルカメラの位置および傾きを表す外部標定要素（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ，ω，φ，κ）及びカメラの内部定位要素（ｆ，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｎ１，Ｎ２，ＸＣ，ＹＣ）を算出する空間後方交会法のプログラムのフローチャートである。
【図６】ディスト−ションを確認するモードの画面表示の一例である。
【図７】第２の実施形態における測量システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　測量機
１６、２８　インターフェース回路
２０　デジタルスチルカメラ
２４　表示部
２６　システムコントロール回路
２７、４２　記録媒体
３０　ポインティングデバイス
４０　コンピュータ
４１　入力装置
４３　画像表示装置
【図１】
2004085553.tif 000009
【図２】
2004085553.tif 000010
【図３】
2004085553.tif 000011
【図４】
2004085553.tif 000012
【図５】
2004085553.tif 000013
【図６】
2004085553.tif 000014
【図７】
2004085553.tif 000015