(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知点である第１地点から既知点である第２地点を経て、未知点である第３地点に移動する過程で周囲の景色についてのデジタル画像を連続的に撮像し、前記第１地点で取得した画像から追尾ポイントを発生させ、連続的に取得する画像に発生させたポイントの追跡から前記追尾ポイントを順次特定し、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントの標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントの３次元位置データを求め、前記第３地点にて取得した前記追尾ポイントの標定結果と前記追尾ポイントの３次元位置データに基づき未知点である前記第３地点の位置を順次求めると共に、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを求め、前記第２地点と前記第３地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第２地点及び前記第３地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを順次求めることを特徴とする３次元データ作成方法。
【請求項２】
少なくとも最初の第１地点、第２地点の位置データはＧＰＳ位置検出装置により測定する請求項１の３次元データ作成方法。
【請求項３】
前記追尾ポイントの位置データは、前記第１地点、前記第２地点の既知データから前方交会法により求め、前記第３地点の位置データは、画像中の前記追尾ポイントの３次元位置データから後方交会法により求める請求項１の３次元データ作成方法。
【請求項４】
複数方向の画像を連続的に取得し、追尾ポイントの取得は少なくとも１方向の画像に発生させる請求項１の３次元データ作成方法。
【請求項５】
既知点である第１地点から既知点である第２地点を経て、未知点である第３地点に移動する過程で周囲の景色についてのデジタル画像を連続的に撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮像方向を検知する方向センサと、前記第１地点で取得した画像から追尾ポイントを発生させ、連続的に取得する画像に発生させたポイントの追跡から前記追尾ポイントを順次特定し、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントの標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントの３次元位置データを求め、前記第３地点にて取得した前記追尾ポイントの標定結果と前記追尾ポイントの３次元位置データに基づき未知点である前記第３地点の位置を順次求めると共に、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを求め、前記第２地点と前記第３地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第２地点及び前記第３地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを順次求めるデータ処理作成部とを備えることを特徴とする３次元データ作成装置。
【請求項６】
ＧＰＳ位置検出装置を更に具備し、前記第１地点、前記第２地点についての既知データは、前記ＧＰＳ位置検出装置により測定される請求項５の３次元データ作成装置。
【請求項７】
全周囲ミラー、画像補正手段を具備し、前記撮像装置は水平方向の全周方向を前記全周囲ミラーを介して撮像可能であり、撮像された画像は前記画像補正手段により修正される請求項５の３次元データ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用した３次元データ作成方法に於いて、ＧＰＳによる位置測定ができない場合の３次元データ作成方法及び３次元データ作成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ＧＰＳを利用した位置測定が普及し、例えばブルドーザ等の土木建設機械により土木作業を行う場合に、作業位置即ちブルドーザ位置をＧＰＳ位置検出装置により測定し、作業位置の確認等が行われ、或はカーナビゲータの様に電子化した地図情報とＧＰＳ位置検出装置により得られた位置データをリンクさせ、現在位置を電子地図上に反映させ画像化して映像表示装置に映出す等、移動体の位置をリアルタイムで測定することが可能となっている。
【０００３】
又、土木建設機械により土木作業を行う場合に、土木作業を精度よく施工する為には施工データに対応した作業位置の３次元データ、作業予定位置の３次元データが得られることが好ましい。
【０００４】
又、画像処理技術の進歩、記憶装置の大容量化に伴い、電子地図の機能としてより視覚的な判断が容易な様に、地形、景色を立体表示することが求められ、地図データとして３次元データを有する画像が、容易に又大量に取得することが求められている。
【０００５】
ところが、ＧＰＳによる位置測定では、衛星からの電波を利用しているので、衛星からの電波が障害物、例えば山或はビルディング等により遮られ、電波の届かない場所（陰）が存在し、陰の部分ではＧＰＳによる位置測定ができなくなっている。
【０００６】
従来、ＧＰＳによる位置測定ができない区間は、従来の測量機を使用した人力による測量作業を加え断続しなければならない。
【０００７】
或は、陰の部分の地図データとしては位置データのない画像データ、平面画像データしか取得できず、例えば電子地図を連続した立体画像で表示できない等の不便さがあった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１７９１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み、単一のＧＰＳ位置検出装置を利用して、而も衛星からの電波が遮られる陰の部分でも継続して位置測定を実行でき、位置測定が中断されることがない様にし、連続した又大量の３次元データ及び３次元データを有する画像の取得を可能とするものであり、又位置検出装置を具備しなくても、移動中に取得した連続画像を３次元データ付きのデータに作成可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、既知点である第１地点から既知点である第２地点を経て、未知点である第３地点に移動する過程で周囲の景色についてのデジタル画像を連続的に撮像し、前記第１地点で取得した画像から追尾ポイントを発生させ、連続的に取得する画像に発生させたポイントの追跡から前記追尾ポイントを順次特定し、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントの標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントの３次元位置データを求め、前記第３地点にて取得した前記追尾ポイントの標定結果と前記追尾ポイントの３次元位置データに基づき未知点である前記第３地点の位置を順次求めると共に、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを求め、前記第２地点と前記第３地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第２地点及び前記第３地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを順次求める３次元データ作成方法に係り、又少なくとも最初の第１地点、第２地点の位置データはＧＰＳ位置検出装置により測定する３次元データ作成方法に係り、又前記追尾ポイントの位置データは、前記第１地点、前記第２地点の既知データから前方交会法により求め、前記第３地点の位置データは、画像中の前記追尾ポイントの３次元位置データから後方交会法により求める３次元データ作成方法に係り、又複数方向の画像を連続的に取得し、追尾ポイントの取得は少なくとも１方向の画像に発生させる３次元データ作成方法に係るものである。
【００１１】
又本発明は、既知点である第１地点から既知点である第２地点を経て、未知点である第３地点に移動する過程で周囲の景色についてのデジタル画像を連続的に撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮像方向を検知する方向センサと、前記第１地点で取得した画像から追尾ポイントを発生させ、連続的に取得する画像に発生させたポイントの追跡から前記追尾ポイントを順次特定し、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントの標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントの３次元位置データを求め、前記第３地点にて取得した前記追尾ポイントの標定結果と前記追尾ポイントの３次元位置データに基づき未知点である前記第３地点の位置を順次求めると共に、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを求め、前記第２地点と前記第３地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第２地点及び前記第３地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを順次求めるデータ処理作成部とを備える３次元データ作成装置に係り、又ＧＰＳ位置検出装置を更に具備し、前記第１地点、前記第２地点についての既知データは、前記ＧＰＳ位置検出装置により測定される３次元データ作成装置に係り、更に又全周囲ミラー、画像補正手段を具備し、前記撮像装置は水平方向の全周方向を前記全周囲ミラーを介して撮像可能であり、撮像された画像は前記画像補正手段により修正される３次元データ作成装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、既知点である第１地点から既知点である第２地点を経て、未知点である第３地点に移動する過程で周囲の景色についてのデジタル画像を連続的に撮像し、前記第１地点で取得した画像から追尾ポイントを発生させ、連続的に取得する画像に発生させたポイントの追跡から前記追尾ポイントを順次特定し、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントの標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントの３次元位置データを求め、前記第３地点にて取得した前記追尾ポイントの標定結果と前記追尾ポイントの３次元位置データに基づき未知点である前記第３地点の位置を順次求めると共に、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを求め、前記第２地点と前記第３地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第２地点及び前記第３地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを順次求めるので、少なくとも測定開始時に前記第１地点、前記第２地点についての位置データがあれば、前記第３地点以降についての３次元データ付きの画像の作成が可能となる。
【００１３】
又本発明によれば、少なくとも最初の第１地点、第２地点の位置データはＧＰＳ位置検出装置により測定するので、前記第１地点、前記第２地点の既知データを得る為の個別の測定作業が省略でき、任意の時期、任意の地点、任意の範囲について、３次元データ付きの画像の作成が即時に可能となる。
【００１４】
又本発明によれば、前記追尾ポイントの位置データは、前記第１地点、前記第２地点の既知データから前方交会法により求め、前記第３地点の位置データは、画像中の前記追尾ポイントの３次元位置データから後方交会法により求めるので、位置測定装置を具備しなくても、取得した連続画像について３次元データ付きの画像を作成することができる。
【００１５】
又本発明によれば、既知点である第１地点から既知点である第２地点を経て、未知点である第３地点に移動する過程で周囲の景色についてのデジタル画像を連続的に撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮像方向を検知する方向センサと、前記第１地点で取得した画像から追尾ポイントを発生させ、連続的に取得する画像に発生させたポイントの追跡から前記追尾ポイントを順次特定し、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントの標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントの３次元位置データを求め、前記第３地点にて取得した前記追尾ポイントの標定結果と前記追尾ポイントの３次元位置データに基づき未知点である前記第３地点の位置を順次求めると共に、前記第１地点と前記第２地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第１地点及び前記第２地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを求め、前記第２地点と前記第３地点に於ける前記追尾ポイントを含む画像の標定結果と、前記第２地点及び前記第３地点の位置データとから前記追尾ポイントを含む画像の３次元位置データを順次求めるデータ処理作成部とを備えるので、少なくとも測定開始時に前記第１地点、前記第２地点についての位置データがあれば、前記第３地点以降についての３次元データ付きの画像の作成が可能となり、又位置測定装置を具備しなくても、取得した連続画像について３次元データ付き画像を作成することができる。
【００１６】
又本発明によれば、ＧＰＳ位置検出装置を更に具備し、前記第１地点、前記第２地点についての既知データは、前記ＧＰＳ位置検出装置により測定されるので、前記第１地点、前記第２地点の既知データを得る為の個別の測定作業が省略でき、任意の時期、任意の地点、任意の範囲について、３次元データ付きの画像の作成が即時に可能となる。
【００１７】
又本発明によれば、全周囲ミラー、画像補正手段を具備し、前記撮像装置は水平方向の全周方向を前記全周囲ミラーを介して撮像可能であり、撮像された画像は前記画像補正手段により修正されるので、１つの撮像装置により位置データに関連付けられた広範囲の画像データが取得できる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１９】
本発明は移動体の位置測定を行いつつ、移動体から連続画像を取得し、取得した画像に３次元データを関連付けるものである。
【００２０】
先ず、本発明に係る３次元データ作成装置１について図１、図２により説明する。
【００２１】
図１は、３次元データ作成装置１の概略を示すものであり、該３次元データ作成装置１は主にデータ処理作成部２、位置検出センサ３、操作部４、表示部５から構成される。前記位置検出センサ３は移動体９、例えばブルドーザ、自動車の運転室の屋根等見晴しのよい位置に設置され、又、前記データ処理作成部２、前記操作部４、前記表示部５は作業者、運転者が操作し、視認可能な場所、例えば運転室に設置される。尚、前記操作部４はタッチパネル等とし、前記表示部５と一体化してもよい。
【００２２】
図２は、前記位置検出センサ３が、前記移動体９の一例として自動車の屋根に設けられた場合を示している。
【００２３】
前記位置検出センサ３は、センサ本体６の上面に設けられたＧＰＳ位置検出装置７、前記センサ本体６の側面に４方向に向けられたデジタルカメラ等、撮像した画像をデジタル画像データとして出力可能な撮像装置８ａ、撮像装置８ｂ、撮像装置８ｃ、撮像装置８ｄ（以下、総称する場合は撮像装置８とする）、方位センサ１０（図３参照）を具備している。前記撮像装置８は、多数の画素から構成される撮像素子、例えばＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等を具備し、１フレームの画像データは各撮像素子の信号の集合として構成され、信号に対応する撮像素子を特定することで、画像中の位置が特定される様になっている。又、前記撮像装置８と前記方位センサ１０との機械的関係は固定されており、該方位センサ１０が方位を検出することで各撮像装置８の撮像方向（方位）が一義的に決定される。
【００２４】
前記ＧＰＳ位置検出装置７は、ＧＰＳアンテナ１１、ＧＰＳ演算部１２（図３参照）を具備し、前記ＧＰＳアンテナ１１により複数の衛星からの信号を受信して、受信結果に基づき前記ＧＰＳ演算部１２が衛星と受信点との距離を３次元幾何学的に演算して３次元の測位を行うものである。尚、測位には単独測位、干渉測位等があるが、移動しつつ短時間で測定が可能なＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）測位が採用されることが好ましい。
【００２５】
前記撮像装置８によって全周の画像の取得を可能とする。尚、該撮像装置８の撮像角（撮像範囲）に応じて、該撮像装置８は３個或は５個以上設けられる。又、１つの撮像装置８を水平方向に回転させ、所要回転角毎に撮影する様にしてもよく、該撮像装置８により全周の景色の取得を可能とする。
【００２６】
或は、前記移動体９の進行方向に対して直角な２方向の景色を撮像する様、２個の撮像装置８を設けてもよい。この場合、撮像角は適宜な範囲を有していればよく、１８０°である必要はない。
【００２７】
前記撮像装置８ａ、前記撮像装置８ｂ、前記撮像装置８ｃ、前記撮像装置８ｄは、所定時間間隔で同期して撮像し、又撮像と同期又は撮像時間間隔の所要倍の間隔と同期して前記ＧＰＳ位置検出装置７による位置測定が行われ、撮像画像の画像データと、画像を撮像した時の位置検出センサ３で得られた位置データが後述するデータ処理作成部２に送出される。又、前記撮像装置８の撮像の時間間隔は、前回、今回間で撮像した画像の大半が重複し、全体として各撮像画像間での連続性が損われない程度の時間間隔とし、移動体９の速度が大きい場合は、時間間隔は短くし、移動体９の速度が小さい場合は、時間間隔は大きくなってもよい。或は、撮像の時間間隔を移動体９の最大速度に対応する様に固定的に設定してもよい。又、撮像の時間間隔を移動体９の最大速度に対応する様に設定し、前記データ処理作成部２に送出する画像を速度に対応させ、間引いてもよい。
【００２８】
該データ処理作成部２について図３を参照して説明する。
【００２９】
該データ処理作成部２は入出力制御部１３、ＣＰＵで代表される制御演算部１４、記憶部１５、通信制御部１６等で概略構成されている。
【００３０】
前記記憶部１５はメモリカード、ＨＤ、ＦＤ、ＭＯ等であり、内蔵又は着脱可能に設けられる。又該記憶部１５は、プログラム格納部１７、データ格納部１８を有しており、前記プログラム格納部１７には、装置の作動を制御するシーケンスプログラム、取得した画像から追尾ポイントを抽出する画像処理プログラム、複数の画像間での画像マッチング、複数の画像間の追尾ポイントのトラッキングを行う演算プログラム、前記位置検出センサ３により得られる２つの３次元位置データを基に画像中の未知点の位置を前方交会法により演算し、又２つの画像中のそれぞれ少なくとも２つの既知点から前記位置検出センサ３の位置を後方交会法により演算する測量プログラム、得られた測定結果をデータ収集装置等の外部装置に送信する為の送信制御プログラム、位置測定結果を前記表示部５に表示させる為の表示プログラム等のプログラムが格納されている。
【００３１】
又、前記データ格納部１８には前記撮像装置８で取得した画像データ、及び画像データを撮像した時の位置検出センサ３の位置データが格納され、該位置データと前記画像データとは関連付けされ、前記画像データは時系列のデータとなっている。
【００３２】
前記通信制御部１６は、外部データ処理装置、例えばＰＣ等とデータの授受を行う場合のデータの送受信を制御するものである。
【００３３】
図４〜図８に於いて作用について説明する。
【００３４】
図４は、前記移動体９が障害物２０、障害物２１の間を進行し、前記位置検出センサ３が第１地点（測定ポイントＰ１）から第６地点（測定ポイントＰ６）（以下測定ポイントＰは単にＰと略称する）に移動した状態を示し、Ｐ１，Ｐ２では、前記ＧＰＳアンテナ１１により衛星からの信号を受信可能であり、Ｐ３〜Ｐ５では前記障害物２０、前記障害物２１により衛星からの信号が受信できない状態であり、Ｐ６で再び衛星からの信号を受信可能となっている。
【００３５】
尚、Ｐ１，Ｐ２については、ＧＰＳによる位置検出でなく他の測定装置により位置測定をして既知点とし、既知点化したＰ１，Ｐ２を基に測定、３次元データ作成を開始してもよい。
【００３６】
又、前記移動体９が移動している間中、前記撮像装置８により周囲の画像が連続的に撮像される。又、各Ｐは、予め設定された時間間隔毎の前記移動体９の位置となっている。
【００３７】
該移動体９がＰ１となった時点で、前記制御演算部１４が前記ＧＰＳ位置検出装置７で測定された位置データを取得する。同時に前記撮像装置８で撮像した画像データを取得し、前記データ格納部１８に位置データと共に画像データを格納する。又、前記制御演算部１４は各Ｐ毎に前記ＧＰＳ位置検出装置７から位置データの入力があるかどうかをチェックする。各Ｐでの前記ＧＰＳ位置検出装置７からの位置データの入力の有無により、後述する様に各Ｐの位置測定を前記位置検出センサ３による測定か、或は画像データに基づく、前方交会法、後方交会法による演算による測定かが判断、選択され実行される。
【００３８】
以下は、右側の景色、前記障害物２０についての画像の取得、該画像に基づく位置測定について説明する。
【００３９】
図５に於いて、Ｐ１で撮像した画像Ｉ１を図６（Ａ）に示し、図５中、Ｐ１からＰ２まで移動しながら連続して撮像していったＰ２の画像Ｉ２を図６（Ｂ）に示している。
【００４０】
前記制御演算部１４はＰ１での画像データＩ１をＰ１の測定位置データと関連付けて前記データ格納部１８に格納する。又、前記制御演算部１４は、画像処理プログラムに基づき、Ｐ１の画像データＩ１をエッジ処理等の画像処理し、画像中の特徴点であるコーナ部又はクロスポイントが追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）（図６（Ａ）中、白丸で示す）として所要数抽出される（ＳＴＥＰ：０１）。尚、追尾ポイントは画像全体に分散する様に抽出される。
【００４１】
ここで、前記画像データＩ１中心のＰ１からの方位は、前記方位センサ１０が検出する方位から求められ、各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）のＰ１からの方位は、画像データＩ１中の画素の位置（撮像中心に対する撮像素子上での位置）から演算される。
【００４２】
Ｐ１〜Ｐ２に至る過程でも、前記撮像装置８により連続的に撮像されており、各画像で発生された追尾のポイントは隣接する画像間で追跡（トラッキング）が行われる（ＳＴＥＰ：０２）。
【００４３】
追跡について説明する。
【００４４】
追跡の対象として設定された追尾ポイントの撮像素子上での位置が検索中心位置として記憶され、経時的に次に取得された次画像データについて前記検索中心位置を中心として設定した検索範囲に亘って前記次画像データ中で追尾ポイントが検索される。上記した様に、画像は移動中連続して撮像しているので、前画像データと次画像データとのずれは僅かであり、追尾ポイントは次画像データの検索範囲に存在し、直ちに次画像データ中の追尾ポイントが特定される。前記検索範囲内での検索は、ＳＳＤＡ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）法、若しくは面積相関法等が用いられる。
【００４５】
尚、次画像データで特定された追尾ポイントを検索対象として、前画像データの追尾ポイントを逆検索（バックマッチング）でチェックする。逆検索で得られた追尾ポイントが既に得られた追尾ポイントと一致していない時は該追尾ポイントは削除される。逆検索を実施することで、影（オクルージョン）或は障害物を回避することができる。又、３以上の画像データの追尾ポイントが求められると、複数画像によるバンドル調整計算により、重複して座標のチェックを実行し、精度の悪い追尾ポイントについては削除する。精度の悪い追尾ポイントを削除することで全体として追尾ポイントの特定精度が向上する。
【００４６】
前画像データと次画像データとを比較し、上記した追尾ポイントを時系列に従って順次検索する。
【００４７】
前記画像処理による追尾ポイントの抽出、又追尾ポイントの追跡は、各Ｐでの前記位置検出センサ３からの位置データの入力の有無に拘らず連続的に実行される。尚、追尾ポイントの追跡が完了した過去の画像データ（各Ｐ間で撮像した画像データ）は、記憶量の節約の為、消去してもよい。
【００４８】
次に、Ｐ２について、前記位置検出センサ３からの位置測定データが入力され、位置測定データとＰ２で撮像した画像Ｉ２が前記データ格納部１８に格納される。又、画像Ｉ２について画像処理が行われ、又トラッキングにより各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）が特定される。又、この時のＰ２に関する各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）の方位は、前記方位センサ１０による撮像方向の方位検出、各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）の画像Ｉ２の位置（画角）によって演算される（図７（Ａ）参照）。
【００４９】
次に、既知点であるＰ１，Ｐ２の位置データ、Ｐ１，Ｐ２に対する各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）の方位角に基づき、前方交会法により各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）の３次元位置データが演算される（ＳＴＥＰ：０３）。
【００５０】
演算の結果、追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）は既知点となる。各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）の位置データは、画像Ｉ１、画像Ｉ２の画像データに関連付けられて前記データ格納部１８に格納される。又、そして追尾ポイントはパスポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）として画像Ｉ１と画像Ｉ２の相互標定が行われ、画像Ｉ１と画像Ｉ２は３次元データを含む画像（ステレオ画像）化される。又、画像Ｉ１と画像Ｉ２及び後述する測定ポイントＰで撮像した画像は３次元データと共に前記データ格納部１８に格納される。
【００５１】
前記移動体９がＰ３に移動すると、衛星からの電波が前記障害物２０により遮られ、前記位置検出センサ３による位置測定が入力されない。前記制御演算部１４は前記位置検出センサ３からの入力がないことを判断すると、後方交会法に基づく演算による位置測定に切替える。
【００５２】
Ｐ３に至る間も前記撮像装置８による撮像、画像データ中の追尾ポイントの追跡は連続して行われている（ＳＴＥＰ：０４）。
【００５３】
即ち、既に得られている各追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）の位置データ、及びＰ３で取得した画像Ｉ３中の前記追尾ポイント（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）とＰ３の方位のデータ（撮像方向の方位と画角）に基づき後方交会法によりＰ３の位置データが演算される（ＳＴＥＰ：０５、（図７（Ｂ））参照）。
【００５４】
尚、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…と前記移動体９が移動し、撮像範囲が移動することに伴い、撮像した画像中には順次新しい追尾ポイントが発生する。例えば、図７（Ａ）、図７（Ｂ）を参照すれば、画像Ｉ２にはＡ４、画像Ｉ３にはＡ５，Ａ６の追尾ポイントが発生する。新たに発生した追尾ポイントついても追跡が行われ（ＳＴＥＰ：ｎ−１）、更に順次前方交会法により位置データが演算測定される。
【００５５】
後方交会法によりＰ３が既知点となり、Ｐ３とＰ２の位置データ、Ｐ３とＰ２からの新たに発生した追尾ポイントに対する方位データに基づき前方交会法により新たに発生した追尾ポイントの位置が演算される（ＳＴＥＰ：ｎ）。
【００５６】
而して、画像中の追尾ポイントの位置データからＰｎの位置を後方交会法により演算測定し、更に、既知となったＰ（ｎ−１）、及びＰｎのデータから新たに発生した追尾ポイントの位置を、画像を基に前方交会法により演算測定し、衛星からの電波が得られず、前記位置検出センサ３によるＰの位置測定ができない状態でも、前方交会法と後方交会法を交互に実施し、継続してＰの位置測定が実施可能である。
【００５７】
次に、前記移動体９がＰ６に至ると、衛星からの電波の受信が可能となり、Ｐ６の位置が前記位置検出センサ３により測定され、該位置検出センサ３で測定された位置データが前記制御演算部１４に入力されると、該制御演算部１４は位置データ入力有りと判断し、後方交会法による演算を停止する。又、前記撮像装置８によりＰ６で撮像した画像データ、該画像データより抽出した追尾ポイント、抽出した追尾ポイントの方位データが、Ｐ６の位置データに関連付けられて前記データ格納部１８に格納される。
【００５８】
従って、前記位置検出センサ３から位置データが入力されている間は、該位置検出センサ３で測定された結果が、Ｐの位置測定のデータとして採用され、該位置検出センサ３からの位置データが途絶えると、前方交会法、後方交会法により演算されたＰの位置データが採用され、Ｐの位置は中断することなく連続的に測定される。
【００５９】
又、上記追尾ポイントの位置データについては、追跡した所要数の追尾ポイントを基に隣接する２つの測定点、例えばＰ２，Ｐ３についてＰ２，Ｐ３で取得した画像について追尾ポイントに基づくパスポイントにて相互標定を行い、３次元データを含む画像（ステレオ画像）とすれば、他の画像を構成する各画素の、位置データ、方位データを画像により求めることができ、演算処理を高速化できる（ＳＴＥＰ：ｘ）。相互標定により得られたＰのステレオ画像は、前記データ格納部１８に格納される。
【００６０】
更に、Ｐ１、Ｐ２で得られた前記ＧＰＳ位置検出装置７の地上座標系の絶対データに基づき、各画像の３次元データを、地上座標系のデータに順次変換する（ＳＴＥＰ：ｙ）。
【００６１】
而して、各測定ポイントで撮像した画像を地上座標系の３次元データを含む画像とすることができ、単一のＧＰＳ位置検出装置７により、測定途中に衛星からの電波が遮られる陰の部分があった場合でも、位置測定が中断されることがなく、連続した又大量の３次元データ及び３次元データを有する画像の取得が可能となる（ＳＴＥＰ：ｚ）。
【００６２】
尚、上記説明では、前記移動体９の右側の障害物についての画像を撮像して、Ｐの位置測定を行ったが、右側の障害物から追尾ポイントを得る為に適切な画像が取得できない場合は、左側の障害物から画像を取得する等、取得する画像については障害物の状況に応じて、画像処理の段階で適宜選択される。
【００６３】
又、上記ＳＴＥＰ：ｘ〜ＳＴＥＰ：ｚについての処理は、ＳＴＥＰ：ｎ迄の処理で得られた各測定点Ｐでの画像、画像のＰに対する位置データを一旦、前記データ格納部１８に格納した後、前記通信制御部１６を介して外部のＰＣ等にデータを送信し、該ＰＣで処理してもよい。ＳＴＥＰ：ｘ〜ＳＴＥＰ：ｚの処理を外部のＰＣ等で行うことで、前記制御演算部１４の負担、前記データ格納部１８の記憶量の節約が可能となり、より多くの測定点を設定でき、多量の３次元データ付きの画像の取得が可能となる。
【００６４】
図９、図１０は位置検出センサ３の他の形態を示している。
【００６５】
該位置検出センサ３は、移動体９、例えば自動車の屋根等、周囲全体が見渡せる位置に設けられる。
【００６６】
前記位置検出センサ３は、１つの撮像装置８を具備し、該撮像装置８の光軸に中心線が合致された円錐ミラー２３を具備し、該円錐ミラー２３を介して撮像する様に構成されている。該円錐ミラー２３を介することから、前記撮像装置８は全周囲を撮像できる。画像データはデータ処理作成部２に送出される。データ格納部１８は歪み修正プログラムを有し、制御演算部１４は送出された画像の歪みを修正し、歪みのない全周画像として前記データ格納部１８に記憶させる（図３参照）。
【００６７】
前記円錐ミラー２３即ち全周囲ミラーにより全周画像を取得した場合についても、追尾ポイントの抽出、追尾ポイントの追跡等の処理については上記した実施の形態と同様である。
【００６８】
前記撮像装置８は、例えば市販品の全周の映像を撮る映像装置、例えばＣＣＤカメラが使用される。該撮像装置８（ＣＣＤカメラ）は円錐状の前記円錐ミラー２３の下方に位置され、該円錐ミラー２３で反射された周囲の映像を取得する。映像を取得したＰの位置は、前記円錐ミラー２３の上方又は既知の間隔に置いたＧＰＳ位置検出装置７より求める。又、移動方向については、該ＧＰＳ位置検出装置７で得られる２地点の位置座標から求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係る位置測定装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の実施の状態を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る位置測定装置の概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に於ける測定の状態を示す説明図である。
【図５】前記位置測定装置に於ける撮像の状態を示す説明図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は得られた画像を示す説明図である。
【図７】（Ａ）は得られた画像について、前方交会法により追尾ポイントの位置測定を行う説明図、（Ｂ）は得られた画像に基づき後方交会法により撮像点の位置測定を行う説明図である。
【図８】本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る位置検出センサの他の形態を示す説明図である。
【図１０】該位置センサの概略構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１              ３次元データ作成装置
２              データ処理作成部
３              位置検出センサ
４              操作部
５              表示部
６              センサ本体
７              ＧＰＳ位置検出装置
８              撮像装置
１４            制御演算部
１５            記憶部
１６            通信制御部
１８            データ格納部
２０            障害物
２１            障害物
２３            円錐ミラー
【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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