(57)【要約】    【課題】  計測対象に写真計測用のターゲット等の基準位置特定部を設けることを要せずに多数の点について精度の良い写真計測を行うことができる写真計測方法及び写真計測プログラムの提供。    【解決手段】  複数方向から、同一のディジタルカメラ２４により、所定数の基準位置特定部を所定位置に備える標定基準体と計測対象とを共に写真撮影し、各写真について、基準位置特定部の写真上の位置と標定基準体における基準位置特定部相互の位置関係に基づき外部標定を行い、外部標定要素の値を用いて、２つの写真上における、計測対象上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により三次元座標を求め、外部標定要素の値、計測対象上の前記所要点についての三次元座標及び各写真上の像の位置、基準位置特定部についての三次元座標、各写真上の像の位置についてバンドル調整を行う写真計測方法。【選択図】      図３
2007147522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記ステップａ乃至ｅを備えることを特徴とする写真計測方法：
a) 写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置するステップ、
b) 複数方向から、同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影するステップ、
c) 前記写真それぞれについて、写真上の基準位置特定部の像により特定される基準位置特定部の写真上の位置と、標定基準体における基準位置特定部相互の位置関係に基づき外部標定を行うステップ、
d) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値を用いて、前記写真のうち２つの写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により、その所要点の三次元座標を求めるステップ、
e) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値、計測対象上の前記所要点についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置、並びに前記基準位置特定部についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップ。
【請求項２】
上記ステップｃにおける外部標定により得られた各写真の外部標定要素の値並びに上記基準位置特定部についての相互位置関係及び各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップｃ−１を有し、そのバンドル調整の結果に基づき、上記ステップｄにおいて前方交会により上記所要点の三次元座標を求めると共に上記ステップeにおいてバンドル調整を行う請求項１記載の写真計測方法。
【請求項３】
上記ステップｂにおける写真撮影を３以上の方向から行う請求項１又は２記載の写真計測方法。
【請求項４】
上記ステップｄにおいて求めた所要点の三次元座標に基づく後方投影を利用して他の写真上における前記所要点に対応する点の位置を求めるステップｄ−１を有し、その結果を含めて上記ステップeにおいてバンドル調整を行う請求項３記載の写真計測方法。
【請求項５】
上記ステップｂにおける写真撮影による写真が一対のステレオ写真を含み、上記ステップｄにおいて、上記所要点の三次元座標を、前記一対のステレオ写真上における、計測対象上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により求める請求項１乃至４の何れかに記載の写真計測方法。
【請求項６】
a) 写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置し、
b) 複数方向から、校正がなされたか若しくは可能である又は校正を要しない同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影する
ことにより撮影された写真に基づき計測を行う方法であって、
下記ステップｃ−ｅを備えることを特徴とする写真計測方法：
c) 前記写真それぞれについて、写真上の基準位置特定部の像により特定される基準位置特定部の写真上の位置と、標定基準体における基準位置特定部相互の位置関係に基づき外部標定を行うステップ、
d) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値を用いて、前記写真のうち２つの写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により、その所要点の三次元座標を求めるステップ、
e) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値、計測対象上の前記所要点についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置、並びに前記基準位置特定部についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップ。
【請求項７】
上記ステップｃにおける外部標定により得られた各写真の外部標定要素の値並びに上記基準位置特定部についての相互位置関係及び各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップｃ−１を有し、そのバンドル調整の結果に基づき、上記ステップｄにおいて前方交会により上記所要点の三次元座標を求めると共に上記ステップeにおいてバンドル調整を行う請求項６記載の写真計測方法。
【請求項８】
上記ステップｂにおける写真撮影を３以上の方向から行う請求項６又は７記載の写真計測方法。
【請求項９】
上記ステップｄにおいて求めた所要点の三次元座標に基づく後方投影を利用して他の写真上における前記所要点に対応する点の位置を求めるステップｄ−１を有し、その結果を含めて上記ステップeにおいてバンドル調整を行う請求項８記載の写真計測方法。
【請求項１０】
上記ｂにおける写真撮影による写真が一対のステレオ写真を含み、上記ステップｄにおいて、上記所要点の三次元座標を、上記一対のステレオ写真上における、計測対象上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により求める請求項６乃至９の何れかに記載の写真計測方法。
【請求項１１】
コンピュータに請求項６乃至１０の何れかに記載の写真計測方法を実行させるための写真計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象に写真計測用のターゲット（反射標識）等の基準位置特定部を設けることを要せずに計測を行うための写真計測方法及び写真計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
写真計測の始まりは、地図を作るためのステレオ写真測量である。ステレオ写真測量は人間のステレオ視の機構を巧みに利用した３次元計測法であり、ステレオ図化機を使うことにより、建物や、道路、等高線を連続して描画していくことができる。
【０００３】
ステレオ写真による計測は、２枚の対になった直角撮影の写真の対応点を指定することにより、計測対象点の３次元座標を知ることができるものであり、原理としては古くから知られている。両写真の対応点像は写真上の異なる点に写るので、それぞれの像で写真上の位置の違い（これを視差という）を測る。視差には距離の情報が含まれているので、カメラから対象物までの距離を算出することができる。
【０００４】
ステレオ写真には２つの技術上の課題がある。１つは、両カメラの相対的位置関係をどのように定めるかであり、もう１つは、自動計測を行う場合に両画像の対応点をどのようにして発見するかである。なお、作業者が写真をステレオ視するときには対応点は容易に押さえられる。
【０００５】
両カメラの位置関係を定める方法には３つある。
1）予め２台のカメラを治具の上に固定し、両者の位置関係を予め測定しておく。この方法は外部標定を予め行っておくことに等しい。ステレオカメラは古くから実用されているが、特開平１１−１６００２１号公報（特許文献１）に特殊例が記載されている。
2）自由に撮影した２枚の画像上の対応点を何点か教示し、射影幾何学に基づく方程式を解いて両者の位置関係を定める。特開２００３−９９７５９号公報（特許文献２）にあるがこの標定法は相互標定と呼ばれ公知である。この方法は２枚の重複画像の幾何学的性質に基づいて外部標定することに等しい。
3）対応点が明らかになるように、特徴点を有する物体を予め対象物近傍に置き、写真の中にその物体を一緒に写し込む。特開平１１−１６００２１号公報（特許文献１）及び特開２００１−７４４５４号公報（特許文献３）には、座標既知の基準物を計測の対象空間においてカメラを外部標定する技術が記載されている。
【０００６】
対応点発見の問題はかなり難しい問題であり、様々な方法が提案されている。
【０００７】
代表的なものは相関法である。相関法は、２枚のうち何れかの写真を基準画像とし、その画像の特徴点を含む一定の領域を取り出して、もう一方の写真中の似た部分（すなわち、相関の高い部分）を探索することにより対応点を発見するものである特許３３１６６８２号公報（特許文献４）。対応点発見のために画像全体を探し回るのは時間がかかり過ぎるので、探索範囲を限定するよう工夫する技術が特開２００４−２３３１３８号公報（特許文献５）に記載されている。
【０００８】
しかしながら、何れにせよステレオ写真法は２枚の画像の情報から対象の位置を求めるものであり、そのための光線はわずか２本であるため、高い精度を得ることはできない。
【０００９】
一方、高い精度が要求される工業計測のためには、計測対象を３以上の様々な位置から多数重複撮影して得た写真についてバンドル調整を行う手法が採用されている。このバンドル調整法では、各写真において対応する写真点を容易に認識し得、且つ計測精度を上げるようにするために、計測対象に多数のターゲット（反射標識）を貼った状態でストロボ撮影することが行われている。これにより得られた各写真にはターゲットの明瞭な像が写る。これらの像１つ１つについて共線条件式を立て、それらをすべて連立させた方程式を解くことにより、ターゲットを貼った対象点の三次元座標を求める。
【００１０】
この方法によれば、
i) ターゲットの反射により明瞭な像を得る
ii) ３本以上の光線の交会で対象点座標を定める
iii) バンドル調整計算により全てのデータを全体で調整する
という理由により、２枚の画像を用いるに過ぎないステレオマッチング法よりも高い精度を得ることが可能である。
【００１１】
しかし、このようにして撮影した多数の写真は１枚ずつ処理するので、各写真における各ターゲットが示す写真点を識別するための番号付けに労力及び時間を要した。この点については、ターゲット像の認識を簡便化するための手段の一つとして、特許３５３０９７８号公報（特許文献６）に、コード付きターゲットを利用する技術が記載されている。
【００１２】
また、このような方法では、連続した点の計測を行うことはできなかった。
【００１３】
更に、この方法においてはターゲットを計測対象に設けることを要するが、計測対象に多数のターゲットを貼ることは、特に、船舶や橋梁等のように寸法の大きな対象については多大の労力を必要とし、また、急斜面や高層建築物等では、ターゲットを貼るのに危険を伴うこともあった。
【特許文献１】特開平１１−１６００２１号公報
【特許文献２】特開２００３−９９７５９号公報
【特許文献３】特開２００１−７４４５４号公報
【特許文献４】特許３３１６６８２号公報
【特許文献５】特開２００４−２３３１３８号公報
【特許文献６】特許３５３０９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、計測対象に写真計測用のターゲット等の基準位置特定部を設けることを要せずに多数の点について精度の良い写真計測を行うことができる写真計測方法及び写真計測プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
(1) 上記目的を達成する本発明の写真計測方法は、
下記ステップａ乃至ｅを備えることを特徴とする：
a) 写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置するステップ、
b) 複数方向から、同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影するステップ、
c) 前記写真それぞれについて、写真上の基準位置特定部の像により特定される基準位置特定部の写真上の位置と、標定基準体における基準位置特定部相互の位置関係に基づき外部標定を行うステップ、
d) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値を用いて、前記写真のうち２つの写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により、その所要点の三次元座標を求めるステップ、
e) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値、計測対象上の前記所要点についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置、並びに前記基準位置特定部についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップ。
【００１６】
写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置し、複数方向から、同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影する。
【００１７】
写真撮影は、通常、校正されたカメラを用いて行う。尤も、自ら校正の必要がない市販の計測カメラがあればそれを用いることができる。また、撮影後にカメラの校正を行うことも可能である。
【００１８】
これにより、前記写真それぞれについて、写真上の基準位置特定部の像により特定される基準位置特定部の写真上の位置と、標定基準体における基準位置特定部相互の位置関係に基づき外部標定を行うことができる。
【００１９】
この外部標定により得られた外部標定要素の値を用いて、前記写真のうち２つの写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により、その所要点の三次元座標を求めることができるので、前記外部標定により得られた外部標定要素の値、計測対象上の前記所要点についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置、並びに前記基準位置特定部についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うことができ、それにより得られた結果に基づき、必要な点について計測することができる。
【００２０】
このようにして、計測対象に写真計測用のターゲット（反射標識）等の基準位置特定部を設けることを要せずに、多数の点について精度の良い写真計測を行うことができる。
【００２１】
(2) また本発明の写真計測方法は、
上記ステップｃにおける外部標定により得られた各写真の外部標定要素の値並びに上記基準位置特定部についての相互位置関係及び各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップｃ−１を有し、そのバンドル調整の結果に基づき、上記ステップｄにおいて前方交会により上記所要点の三次元座標を求めると共に上記ステップeにおいてバンドル調整を行うものとすることが好ましい。
【００２２】
外部標定により得られた各写真の外部標定要素の値並びに上記基準位置特定部についての三次元座標及び各写真上の像の位置について、バンドル調整を行うことにより、それらの精度を向上させることができ、ステップｄにおける前方交会により求める所要点の三次元座標並びにステップeにおけるバンドル調整の結果についての精度をそれぞれ向上させることができる。
【００２３】
(3) また上記(1)又は(2)の写真計測方法は、上記ステップｂにおける写真撮影を３以上の方向から行うものとすることが望ましい。
【００２４】
ステップｂにおける写真撮影を３以上の方向から行うことにより、写真計測の精度が向上する。
【００２５】
(4) また、上記(3)の写真計測方法は、
上記ステップｄにおいて求めた所要点の三次元座標に基づく後方投影を利用して他の写真上における前記所要点に対応する点の位置を求めるステップｄ−１を有し、その結果を含めて上記ステップeにおいてバンドル調整を行うものとすることが望ましい。
【００２６】
３以上の写真撮影を行った場合に、ステップｄにおいて２つの写真より求めた所要点の三次元座標に基づく後方投影を利用することにより、他の写真上における前記所要点に対応する点の位置を容易に求めることができ、その結果についてステップｅでバンドル調整を行うことにより、写真計測の精度を向上させることができる。
【００２７】
(5) また、上記(1)乃至(4)の写真計測方法は、
上記ステップｂにおける写真撮影による写真が一対のステレオ写真を含み、上記ステップｄにおいて、上記所要点の三次元座標を、前記一対のステレオ写真上における、計測対象上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により求めるものとすることができる。
【００２８】
一対のステレオ写真においては、一方の写真における点に対応する点を他方の写真において容易に而もより正確に見い出すことができるので、一対のステレオ写真のそれぞれにおける計測対象上の所要点に対応する点の位置を容易に而もより正確に見い出すことができる。そのため、それらの写真上の位置に基づきその所要点の三次元座標を求めて写真計測を実行する速度及び精度を向上させることができる。
【００２９】
(6) 本発明の別の写真計測方法は、
【００３０】
a) 写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置し、
【００３１】
b) 複数方向から、校正がなされたか若しくは可能である又は校正を要しない同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影する
ことにより撮影された写真に基づき計測を行う方法であって、
下記ステップｃ−ｅを備えることを特徴とする：
c) 前記写真それぞれについて、写真上の基準位置特定部の像により特定される基準位置特定部の写真上の位置と、標定基準体における基準位置特定部相互の位置関係に基づき外部標定を行うステップ、
d) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値を用いて、前記写真のうち２つの写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により、その所要点の三次元座標を求めるステップ、
e) 前記外部標定により得られた外部標定要素の値、計測対象上の前記所要点についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置、並びに前記基準位置特定部についての三次元座標及び前記各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップ。
【００３２】
写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置し、複数方向から、同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影した写真に基づき計測を行う写真計測方法であること以外は、この(5)の写真計測方法は上記(1)の写真計測方法と同様であり、下記(7)乃至(10)の写真計測方法は、それぞれ上記(2)乃至(5)の写真計測方法と同様である。
【００３３】
(7) また本発明の写真計測方法は、
上記ステップｃにおける外部標定により得られた各写真の外部標定要素の値並びに上記基準位置特定部についての相互位置関係及び各写真上の像の位置についてバンドル調整を行うステップｃ−１を有し、そのバンドル調整の結果に基づき、上記ステップｄにおいて前方交会により上記所要点の三次元座標を求めると共に上記ステップeにおいてバンドル調整を行う行うものとすることが好ましい。
【００３４】
(8) また上記(6)又は(7)の写真計測方法は、上記ｂにおける写真撮影を３以上の方向から行うものとすることが望ましい。
【００３５】
(9) また、上記(8)の写真計測方法は、
【００３６】
上記ステップｄにおいて求めた所要点の三次元座標に基づく後方投影を利用して他の写真上における前記所要点に対応する点の位置を求めるステップｄ−１を有し、その結果を含めて上記ステップeにおいてバンドル調整を行うものとすることが望ましい。
【００３７】
(10) また、上記(6)乃至(9)の写真計測方法は、
【００３８】
上記ｂにおける写真撮影による写真が一対のステレオ写真を含み、上記ステップｄにおいて、上記所要点の三次元座標を、上記一対のステレオ写真上における、計測対象上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により求めるものとすることができる。
【００３９】
(11) 本発明の写真計測プログラムは、コンピュータに上記(6)乃至(10)の何れかに記載の写真計測方法を実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の写真計測方法又は写真計測プログラムによれば、写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える標定基準体を、前記基準位置特定部のうち６以上を計測対象と共に写真撮影可能な位置に設置し、複数方向から、同一の撮影手段により、前記基準位置特定部のうち６以上と前記計測対象とを共に写真撮影することにより、或いは、そのように写真撮影された写真に基づいて、計測対象に写真計測用のターゲット（反射標識）等の基準位置特定部を設けることを要せずに、多数の点について精度の良い写真計測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図面は何れも本発明の写真計測方法及び写真計測プログラムの実施の形態の例に関するものである。
【００４２】
図１は標定基準板２０ターゲットの番号と混同しないように符号を変えました。図面中の符号も訂正します。の正面説明図である。
【００４３】
標定基準板２０（標定基準体の一例）は、写真撮影用のストロボ光を反射するための反射標識であるターゲット２２（基準位置特定部）を、容易に変形しない方形板（例えばベニヤ板）の一方の面（ストロボ光が反射しない又は反射しにくい面）上に、図１に示すように１６個設けたものである。
【００４４】
図１に示すターゲット２２は、縦５列×横５行の等間隔の碁盤目における２５の格子点のうち、上から第１行及び第２行並びに左から第２列及び第４列に位置する１６の格子点に配置され、それぞれのターゲット２２には図１に示す番号（記号その他の識別手段とすることもできる）が割り当てられている。標定基準板２０上におけるターゲット２２相互の位置関係（例えば所定の座標系における座標）は、予め測定されている。このようなターゲット配置とすることにより、写真上におけるターゲット像の番号認識（或いはその他の識別手段の認識）の誤りが少なく、認識を自動化することが可能である。また、２５の格子点のうち残りの９の格子点に１つのターゲットを加えることにより、容易且つ確実に区別できる別の９種類の標定基準板を作成することができる。広い或いは複雑な３次元空間に関する写真計測においては、これらの複数種の標定基準板を適宜位置に配置することにより、何れかの標定基準板を含めて計測対象を重複して多数写真撮影して計測を行うことができる。
【００４５】
標定基準体としては、製作・取り扱い・写真計測のための計算等の便宜から、板状体、すなわち標定基準板を用いることが望ましいが、必ずしもこれに限らない。建築物、構築物、自然物等の土地に固定した物を用いることもできる。基準位置特定部は、必ずしも一定平面上に位置することを要するものではなく、また、相互の位置関係が予め測定されたもの以外に、相互の位置関係を容易に測定し得るものであってもよい。基準位置特定部の相互の位置関係の測定精度は、ものさし程度の精度（１ｍｍ目盛りを用いた目視による測定の程度）でもよい。
【００４６】
標定基準体は、写真計測用の基準位置特定部を６以上所定位置に備える。座標が既知（ものさし程度の精度でよい）の基準位置特定部が６以上ある写真については外部標定が可能である。２枚の写真で標定要素等の計測データのバンドル調整を行うには、それらの写真上に共通の基準位置特定部の像を５以上有することが必要である。
【００４７】
標定基準体及び基準位置特定部は、計測対象の大きさに応じた縮尺とすることが望ましい。計測対象が大きい場合は、写真撮影対象の大きさに合わせて標定基準体及び基準位置特定部を大きくし、計測対象が小さい場合や、計測対象の一部を精密に計測する場合等においては、標定基準体及び基準位置特定部を小さくすることが望ましい。
【００４８】
標定基準体上のターゲット２２は、写真上の像が明瞭になるようにして精度を向上させる上で、その反射面が非反射面に囲繞されていることが望ましい。また、ターゲットは、写真撮影に用いるストロボ光等の照明光（必ずしも可視光に限らない。）を、できるだけ指向性なく反射し得るものとすることが望ましい。ターゲットの反射面の形状は、撮影角度の如何によらずに写真上の反射面の像から中心位置を特定し易い形状である円形が最適である。
【００４９】
写真計測は、下記ａ）、ｂ）、ｃ）、ｃ−１）、ｄ）、ｄ−１）、及びｅ）により行うことができる。また写真計測プログラムは、下記ａ）及びｂ）により撮影された写真に基づくｃ）、ｃ−１）、ｄ）、ｄ−１）、及びｅ）による写真計測を、コンピュータに実行させるためのものである。
【００５０】
ａ）  標定基準板２０を、計測対象と共に１６個のターゲット２２を写真撮影可能な位置に設置する。
【００５１】
ｂ）  ３以上の方向から、予め校正が行われた同一のディジタルカメラ２４により、標定基準板２０における１６個のターゲット２２と計測対象とを共に写真撮影する。計測対象にはターゲット２２を設けていない。
【００５２】
最初の２方向（２枚）の写真は、両写真上で対応点を見つけ易いようにするため、例えば、最初の２方向の写真撮影を示す説明図である図２に示すように、ステレオ撮影（写真の撮影点を結ぶ直線［基線B］に対してカメラの軸を直角にして撮影）による一対のステレオ写真とする（この一対のステレオ写真は、最初の２方向の写真とすることが処理上好都合であるが、必ずしも最初の２方向の写真であることを要するものではない）。図３は、９方向（ステレオ撮影を含む）から標定基準板２０における１６個のターゲット２２と計測対象とを共に同一のディジタルカメラ２４により写真撮影した場合の説明図である。尤も、撮影する写真は、必ずしも一対のステレオ写真を含むことを要するものではない。
【００５３】
写真撮影は、ディジタルカメラ以外の撮影手段を用いて行うこともできる。また、撮影手段に必要な校正を撮影後に行うこともできる。
【００５４】
写真撮影は、２方向からの撮影（好ましくはステレオ撮影）のみとすることもできるが、３以上とすることが望ましい。好ましくは、同じターゲットを５方向以上から撮影する。
【００５５】
ｃ）撮影した写真それぞれについて、写真上のターゲット２２の像により特定されるターゲット２２の写真上の位置と、標定基準板２０におけるターゲット２２相互の位置関係に基づき外部標定を行う。
【００５６】
各写真に座標が既知の点の像が１６（すなわち６以上）あるので、予め近似値を用意することなくその写真の外部標定要素を算出し得る。求められた外部標定値を、バンドル調整の初期値として利用する。
【００５７】
ターゲットの像から外部標定を求める手順は、DLT法（Direct Linear Transformation Method）によることができる。
【００５８】
なお、もし６以上のターゲットが写っていない写真があれば、他の２枚の写真に基づき、後述の前方交会によって座標が求められた点を６点以上指定することにより外部標定を行い得る。
【００５９】
ｃ−１）  前記ｃにおける外部標定により得られた各写真の外部標定要素の値並びに標定基準板２０におけるターゲット２２についての相互位置関係及び各写真上の像の位置についてバンドル調整を行う。
【００６０】
このように全写真をバンドル調整することにより、全写真の位置関係が標定基準板２０におけるターゲット２２を介して全体として矛盾なく調整される。従って写真間の位置関係がより精度良く定まり、後の手順の精度が向上する。なお、ｃ−１のバンドル調整を行わないようにすることも可能であるが、後の手順における探索範囲をより広く取る必要が生じ得る。
【００６１】
ｄ）[i]   前記一対のステレオ写真のうち一方の写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置と、他方の写真上における、その点に対応する点の位置をそれぞれ特定する。
【００６２】
例えばコンピュータを利用する場合、前記所要点は作業者が目視でコンピュータに認識させることができる。
【００６３】
具体的には、例えば左右両写真を同時に画面上に表示し、ステレオ写真における対応点指摘についての説明図である図４に示すように、計測対象上の所要点Ｐに対応する左写真１上の点ｐ１をマウスでクリックしてコンピュータにその位置を認識させ、右写真２上の対応する点ｐ２を探し出してマウスでクリックしてコンピュータにその位置を認識させる。
【００６４】
望ましくは、例えば、一方の写真１における点ｐ１を含む一定領域の近傍画像を記憶し、他方の写真における対応領域を相関法で探索することにより、最も相関の高い点を自動的に写真２上の点ｐ２として採用するものとすることにより、対応の精度を向上させることができる。
【００６５】
更に例えば、点ｐ１をコンピュータが認識した場合に、計算によって写真２上にエピポーラ線Ｌを引き、このエピポーラ線Ｌ上における点ｐ１と最も相関の高い点を探索することによって自動的に点ｐ２を特定するものとすることもできる。特開２００４−２３３１３８号公報（特許文献５）に記載されているように、点ｐ２は必ずエピポーラ線Ｌ上に位置する。
【００６６】
これらの作業は、ステレオ図化機を利用して行えばより効率的に行うことができる。ステレオ図化機は、左写真を左目で、右写真を右目で見る機構を備える画像処理機であって対象が立体に見えるため、ごく自然に両写真上の対応点を押さえることができる。対応点を連続的に特定することや曲線に沿った対応点特定も容易に行い得る。
【００６７】
なお、ステレオ写真を利用することにより作業の効率化を図り得るが、ステレオ写真でない２枚の写真を用いることもできる。
【００６８】
[ii]   外部標定により得られバンドル調整を経た外部標定要素の値を用いて、前記一対のステレオ写真上における、計測対象上の１又は２以上の所要点に対応する点の位置に基づき、前方交会により、その所要点の三次元座標を求める。
【００６９】
図５は、写真１及び写真２に基づく前方交会と、ｄ−１における写真３への後方投影についての説明図である。
【００７０】
図５に示されるように、所要点Ｐに対応する写真１上の点ｐ１及び写真２上の点ｐ２の位置に基づき、前方交会（写真１のカメラ視点Ｃ１から点ｐ１を経て所要点Ｐに向かう矢線と、写真２のカメラ視点Ｃ２から点ｐ２を経て所要点Ｐに向かう矢線による）により所要点Ｐの三次元座標が求められる。所要点Ｐ以外の他の所要点についても同様である。
【００７１】
ｄ−１）  求めた所要点の三次元座標に基づく後方投影を利用して、他の写真上における所要点Ｐに対応する点の位置を求める。
【００７２】
図５に示されるように、所要点Ｐの三次元座標に基づく後方投影（所要点Ｐから写真３のカメラ視点Ｃ３に向かう矢線）により、写真３上の対応点ｐ３の位置が求められる。所要点Ｐ以外の他の所要点についても同様である。
【００７３】
前記一対のステレオ写真（又は２枚の非ステレオ写真）以外の写真について、前記所要点Ｐの三次元座標に基づき、例えば次のようにして、対応点を自動的に探索することができる。
【００７４】
所要点Ｐの三次元座標に基づき、後方投影によって、図５に示すように所要点Ｐの写真３（前記２枚以外の写真）上の像である点ｐ３の写真３上の位置が計算で求められる。写真１におけるｐ１付近の近傍画像を記憶し、写真３における計算上のｐ３付近を相関法で探索することにより、相関の最も高い位置を改めて対応点ｐ３として採用する。後方投影による計算上の像の位置は、校正済みカメラを使用した場合、数画素程度の精度で計算できるので、探索範囲を極めて狭い範囲に限定することができ、高速で而も確実に、３枚目以降の写真上の対応点の位置を特定することができる。このような後方投影による３枚目以降の写真上の対応点の自動探索は、前記ｄ）[ii]の前方計算は（4-1）の前方交会による所要点Ｐの三次元座標の算出に引き続き自動的に行われるようにすることができる。
【００７５】
ｅ）  外部標定により得られバンドル調整を経た外部標定要素の値、前方交会により得られた計測対象上の所要点についての三次元座標及び後方投影により得られた各写真上の像の位置、並びにバンドル調整を経たターゲット２２についての三次元座標及び各写真上の像の位置について、更にバンドル調整を行う。
【００７６】
これらの全データをバンドル調整することにより、全変数が満たすべき式の誤差の総和が最小になるように各変数の値が再調整される。再調整により得られた値に基づき、必要な点についての観測を前方交会により行うことができる。このようにして、計測対象に写真計測用のターゲットを設けることを要せずに、多数の点について精度の良い写真計測を行うことができる。
【００７７】
図６は写真計測対象及び標定基準板２０の斜視図であり、図６におけるＰ乃至Ｙはバンドル調整の対象とする所要点である。
【００７８】
前記a−ｅによるバンドル調整後の下記所要点間の長さ[mm]を、括弧内の実測長と共に示す。
Ｐ−Ｑ：745.5 (743)
Ｒ−Ｓ：1203.4 (1200)
Ｓ−Ｔ：3138.8 (3130)
Ｔ−Ｕ：1207.7 (1200)
Ｔ−Ｖ：885.5 (890)
Ｖ−Ｗ：395.5 (397)
Ｗ−Ｕ：1001.3 (1005)
Ｘ−Ｙ：4159.9 (4200)
【００７９】
図６における窓枠や突起物における所要点Ｐ乃至Ｙ以外の必要な点については、前方交会により計測して図化することができる。
【００８０】
以上のような写真計測方法及び写真計測プログラムは、例えば次のような計測において好適に用いることができる。
【００８１】
(1) 急斜面や建築物の計測とくに変位計測
【００８２】
道路両側の急斜面の図化や変位の監視は防災上重要であるが、ディジタルカメラを使ったステレオ計測のみでは、解像度が不足し要求精度は出しにくい。対象空間が大きく、計測の必要な箇所はおおむね危険領域であるので、ターゲットを貼ることができないため、バンドル調整の方法も使えない。また、建築物の価値を査定するためには、毎年健康度を調査し、重要な箇所の変位を計測する必要がある。ターゲットが貼れるならば計測は容易であるが、高所や危険箇所ではそれができない。本発明による写真計測は、このような環境で効果を発揮し得る。
【００８３】
(2) 擁壁などの配筋検査のための計測
【００８４】
鉄筋コンクリート擁壁等の鉄筋コンクリート構造物の構築においては、型枠を作って鉄筋の配筋を行う。この配筋に関し、規則通り行われているか否かを調べるため、鉄筋のサイズ、本数、ピッチ、かぶり厚などを計測し、記録をとる必要がある。この場合の計測精度は、通常のステレオ計測程度すなわち５ｍ幅で３mm程度の誤差が許容される程度でよいが、現場での簡易な計測が要請されるため、図化機を持ち込んで使用するようなことはできない。本発明による写真計測は、このような場合に効果を発揮し得る。かぶり厚を計測するには、手前の鉄筋位置と奥側の型枠の面の位置を計測しなければならないが、配筋のため見え隠れが大きいので、撮影枚数を多くして本発明による写真計測方法を適用することが望ましい。なお、鉄筋上の所要点を特定しにくい場合には、磁石で着脱可能なターゲット（反射標識）を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】標定基準板の正面説明図である。
【図２】最初の２方向の写真撮影を示す説明図である。
【図３】９方向から標定基準板における１６個のターゲットと計測対象とを共に同一のディジタルカメラにより写真撮影した場合の説明図である。
【図４】ステレオ写真における対応点指摘についての説明図である。
【図５】写真１及び写真２に基づく前方交会と写真３への後方投影についての説明図である。
【図６】写真計測対象及び標定基準板の斜視図である。
【符号の説明】
【００８６】
１    写真１
２    写真２
３    写真３
B    基線
Ｃ１  写真１のカメラ視点
Ｃ２  写真２のカメラ視点
Ｃ３  写真３のカメラ視点
２０  標定基準板
２２  ターゲット
２４  ディジタルカメラ
Ｌ    エピポーラ線
Ｐ    所要点
ｐ１  写真上の点
ｐ２  写真上の点
ｐ３  写真上の点
Ｑ    所要点
Ｒ    所要点
Ｓ    所要点
Ｔ    所要点
Ｕ    所要点
Ｖ    所要点
Ｗ    所要点
Ｘ    所要点
Ｙ    所要点
【図１】
2007147522.tif 000003
【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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