(57)【要約】【課題】容易かつ高精度で変換テーブルを求めることができる画像計測装置及びその校正方法を提供する。【解決手段】画像計測装置において、スリット光源３からのスリット光３ａと直交し、かつ、平行移動可能な１本の校正棒２を用い、少なくとも４箇所以上の位置に校正棒２を平行移動して、校正棒２におけるスリット光３ａの反射点をＩＴＶカメラ４で撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を取得すると共に、当該反射点の実座標を取得し、取得した画像座標と実座標の４つ以上の組から、変換テーブルを求める。【選択図】図１
2009294032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射する平面光照射手段と、
前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像する撮像手段と、
撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める計算処理手段とを有する画像計測装置において、
前記計算処理手段は、
少なくとも４箇所以上の異なる位置に、前記平面光と直交させて配置する棒部材を用い、
前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を前記撮影手段にて撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする画像計測装置。
【請求項２】
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射する平面光照射手段と、
前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像する撮像手段と、
撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める計算処理手段とを有する画像計測装置において、
前記計算処理手段は、
前記平面光と直交し、かつ、平行移動可能な１本の棒部材を用い、
前記棒部材を平行移動した少なくとも４箇所以上の位置において、前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を前記撮影手段にて撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする画像計測装置。
【請求項３】
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射する平面光照射手段と、
前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像する撮像手段と、
撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める計算処理手段とを有する画像計測装置において、
前記計算処理手段は、
前記平面光と直交し、かつ、互いに平行な４本以上の棒部材を用い、
前記４本以上の棒部材における前記平面光の反射点の全てを含む領域を前記撮影手段にて撮像し、反射点毎に、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする画像計測装置。
【請求項４】
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射し、前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める画像計測装置の校正方法であって、
少なくとも４箇所以上の異なる位置に、前記平面光と直交させて配置する棒部材を用い、
前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする画像計測装置の校正方法。
【請求項５】
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射し、前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める画像計測装置の校正方法であって、
前記平面光と直交し、かつ、平行移動可能な１本の棒部材を用い、
前記棒部材を平行移動した少なくとも４箇所以上の位置において、前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする画像計測装置の校正方法。
【請求項６】
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射し、前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める画像計測装置の校正方法であって、
前記平面光と直交し、かつ、互いに平行な４本以上の棒部材を用い、
前記４本以上の棒部材における前記平面光の反射点の全てを含む領域を前記撮影手段にて撮像し、反射点毎に、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする画像計測装置の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物の画像計測を行う画像計測装置及びその校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラにより撮像した計測対象物の画像座標から、画像処理によって、計測対象物の実座標を計測することができる。この画像処理の計算には、変換テーブルが必要であり、変換テーブルの精度によって、計測対象物の実座標の計測精度が決まるため、変換テーブルを精度良く求めることが重要である。
【０００３】
変換テーブルは、実際の平面上の点の実座標と、その点のカメラ画像中の画像座標とを用いて求めることができ、この変換テーブルの求め方として、以下の提案が既になされている。
（１）"Tsai's Camera Model"の場合：実座標と画像座標の点の６組以上から変換テーブルを計算（非特許文献１）。
（２）射影変換の場合：実座標と画像座標の点の４組以上から変換テーブルを計算（特許文献１、非特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９１１４１号公報
【非特許文献１】"Tsai's Camera Model"、[online]、[平成19年2月12日検索]、インターネット<URL:HTTP://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/user/rgw/www/TsaiDesc.html>
【非特許文献２】村井俊治、“解析写真測量学会”、社団法人  日本写真測量学会、昭和５８年６月１５日、ｐ．２８−３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、変換テーブルを求めるには、実際の平面上の点の実座標と、その点のカメラ画像中の画像座標が必要である。例えば、特許文献１に示す画像計測装置は、図９に示すように、トロリー線２０を画像計測するため、レール２１上を走行する電車車両２２の屋根上に、トロリー線２０の１点を照らすスリット光源２３と、スリット光源２３とレール２１方向に間隔を置いて設けられ、スリット光源２３上方のトロリー線２０を撮像するＩＴＶ（Industrial Television）カメラ２４とを有すると共に、ＩＴＶカメラ２４で撮像した画像を録画すると共に録画した画像データの画像処理を行う制御装置２５を有している。この画像計測装置では、平面上の実際の４点の実座標とそれら４点をＩＴＶカメラ２４で撮像した画像中の画像座標とを用いて変換テーブルを求めている。変換テーブルを求める際には、例えば、平板状の校正板２６を用い、校正板２６上の実際の４点の実座標とそれら４点をＩＴＶカメラ２４で撮像した画像中の画像座標とを用いて変換テーブルを求めることが、一般的かつ簡便な手法である。
【０００６】
トロリー線２０のような線状の計測対象物の位置を画像計測するためには、スリット光源２３からのスリット光を用いることが好適であるが、校正板２６を用いて変換テーブルを求める際には、スリット光源２３からのスリット光の放射が形成する面（以降、放射平面と呼ぶ。）と校正板２６の面とを一致させる必要がある。スリット光の放射平面と校正板２６の面との位置を合わせは、スリット光が眩しくてよく見えないこともあって、その作業は難しく、その手順も煩雑となる。スリット光の放射平面と校正板２６の面が一致しない場合には、一致しない分だけ、変換テーブルの精度が低下し、その結果、画像計測による実座標の誤差が大きくなる問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、容易かつ高精度で変換テーブルを求めることができる画像計測装置及びその校正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する第１の発明に係る画像計測装置は、
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射する平面光照射手段と、
前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像する撮像手段と、
撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める計算処理手段とを有する画像計測装置において、
前記計算処理手段は、
少なくとも４箇所以上の異なる位置に、前記平面光と直交させて配置する棒部材を用い、
前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を前記撮影手段にて撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る画像計測装置は、
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射する平面光照射手段と、
前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像する撮像手段と、
撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める計算処理手段とを有する画像計測装置において、
前記計算処理手段は、
前記平面光と直交し、かつ、平行移動可能な１本の棒部材を用い、
前記棒部材を平行移動した少なくとも４箇所以上の位置において、前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を前記撮影手段にて撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第３の発明に係る画像計測装置は、
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射する平面光照射手段と、
前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像する撮像手段と、
撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める計算処理手段とを有する画像計測装置において、
前記計算処理手段は、
前記平面光と直交し、かつ、互いに平行な４本以上の棒部材を用い、
前記４本以上の棒部材における前記平面光の反射点の全てを含む領域を前記撮影手段にて撮像し、反射点毎に、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第４の発明に係る画像計測装置の校正方法は、
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射し、前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める画像計測装置の校正方法であって、
少なくとも４箇所以上の異なる位置に、前記平面光と直交させて配置する棒部材を用い、
前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第５の発明に係る画像計測装置の校正方法は、
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射し、前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める画像計測装置の校正方法であって、
前記平面光と直交し、かつ、平行移動可能な１本の棒部材を用い、
前記棒部材を平行移動した少なくとも４箇所以上の位置において、前記棒部材における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第６の発明に係る画像計測装置の校正方法は、
線状の計測対象物と直交するように平面光を照射し、前記計測対象物における前記平面光の反射点を含む領域を撮像し、撮像した画像における前記反射点の画像座標を検出し、画像座標から実座標へ変換する変換行列を用いて、当該画像座標から前記計測対象物の実座標を求める画像計測装置の校正方法であって、
前記平面光と直交し、かつ、互いに平行な４本以上の棒部材を用い、
前記４本以上の棒部材における前記平面光の反射点の全てを含む領域を前記撮影手段にて撮像し、反射点毎に、撮像した画像から当該反射点の画像座標を検出すると共に、当該反射点の実座標を実測し、
取得した前記画像座標と前記実座標の４つ以上の組から、前記変換行列を求めておくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１〜第６の発明によれば、画像計測装置で用いる変換行列を、簡便な作業手順で容易に求めることができると共に、その変換行列の精度も高くすることができ、その結果、実際に行う画像計測も高精度で行うことができる。
【００１５】
第３、第６の発明によれば、画像計測装置の校正作業をより簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１〜図８を用いて、本発明に係る画像計測装置及びその校正方法の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明においては、一例として、レールに沿って架設された電車車両上のトロリー線を、線状（又は棒状）の計測対象物として説明を行っているが、線状（又は棒状）の計測対象物であれば、他のものにも適用可能である。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明に係る画像計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図であり、又、図２（ａ）、（ｂ）は、校正時における本実施例の画像計測装置を示す上面図及び側面図である。なお、図１、２においては、レールの幅方向をＸ方向とし、レールの高さ方向をＹとし、レールの長さ方向をＺ方向と規定して説明している。
【００１８】
本実施例の画像計測装置は、トロリー線１（後述の図５参照）や校正棒２（棒部材）に平面光であるスリット光３ａを照射するスリット光源３（平面光照射手段）と、スリット光３ａに照射された部分を含め、その周囲のトロリー線１、校正棒２を撮像するＩＴＶカメラ４（撮像手段）と、ＩＴＶカメラ４で撮像した画像の録画や録画した画像データの画像処理を行う画像処理部５（計算処理手段）を有している。本実施例の場合、計測対象物がトロリー線１であるため、これらのスリット光源３、ＩＴＶカメラ４、画像処理部５は、レール６上を走行する電車車両７上に設けられている。
【００１９】
校正棒２は、本実施例の画像計測装置において、その校正（キャリブレーション）を行うために使用するものであり、より詳細には、画像処理の際の変換テーブルとなる変換行列を求めるために使用するものである。この校正棒２は、１本の円形断面の剛体からなり、スリット光源３からのスリット光３ａと直交するように、スリット光源３の直上に配置されると共に、Ｘ−Ｙ平面内の任意の位置に平行移動可能なものである。つまり、校正棒２は、Ｘ−Ｙ平面内の任意の位置に平行移動することにより、複数の異なる位置に（少なくとも４箇所以上の異なる位置に）、スリット光３ａと直交させて配置することになる。
【００２０】
スリット光源３からのスリット光３ａは、例えば、光源３ｂ及びスリット３ｃにより形成された平面光であり、平面光の放射が形成する放射平面（図１中の三角形の点線枠）が、レール６の長さ方向と直交するように設置されている。つまり、スリット光３ａは、Ｙ方向上方（鉛直上方）に向かって、Ｘ方向に広がるように照射したものである。このスリット光源３としては、平面光を照射できるものであれば、平面光の照度分布を持つ専用の照明でも良いし、自動車用フォグランプとスリット等を組み合わせた照明でも良い。
【００２１】
つまり、スリット光３ａは、レール６の長さ方向と直交するように設置され、校正棒２は、スリット光３ａと直交するように配置されるため、レール６と校正棒２は、互いに平行な関係となる。又、トロリー線１は、レール６と略平行になるように架設されるため、スリット光３ａは、トロリー線１の長さ方向と略直交する関係となり、又、校正棒２は、トロリー線１の長さ方向と略平行な関係となる。従って、スリット光源３からのスリット光３ａは、その直上のトロリー線１、校正棒２の一点と交差して、その一点を照らすことになり、この一点が、トロリー線１、校正棒２においてスリット光３ａを反射する反射点１０となる（図２（ａ）、（ｂ）及び後述の図４（ａ）参照）。
【００２２】
ＩＴＶカメラ４は、スリット光源３とはレール６の長さ方向に間隔を置いて、配置されており、その向きを適度な角度に固定して、トロリー線１、校正棒２の下方から、反射点１０を含めた領域のトロリー線１、校正棒２を撮像している。例えば、校正棒２を撮像する場合には、反射点１０を含めた領域の校正棒２が撮像視野４ａ内に撮像されて、画像として取得される（図２（ａ）、（ｂ）及び後述の図４（ａ）参照）。
【００２３】
このとき、図２（ａ）の上面図に示すように、校正棒２の長さ方向とＩＴＶカメラ４の撮像中心線４ｂが一致するように、ＩＴＶカメラ４の水平方向の角度を設定すると、校正棒２を撮像視野４ａの中心線上で撮像することができ、更に、図２（ｂ）の側面図に示すように、反射点１０とＩＴＶカメラ４の撮像中心線４ｂが交差するように、ＩＴＶカメラ４の仰角を設定すると、反射点１０を撮像視野４ａの中心点で撮像することができる。
【００２４】
ここで、本実施例の画像計測装置における校正手順を、図１〜図４を用いて説明する。なお、図３は、本実施例の画像計測装置における校正手順を示すフローチャートであり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施例の画像計測装置における校正手順で取得したデータを示すものである。
【００２５】
本校正手順においては、最初に、校正棒２を、スリット光３ａと直交するように、スリット光源３の直上の任意の位置に配置する（ステップＳ１〜Ｓ２）。このとき、校正棒２は、トロリー線１の長さ方向と略平行な関係となる。
【００２６】
次に、校正棒２に向けてスリット光源３からスリット光３ａを照射すると共に、ＩＴＶカメラ４により撮像を行い、図４（ａ）に示すように、校正棒２におけるスリット光３ａの反射点１０を含めた領域の画像を取得する（ステップＳ３）。
【００２７】
取得された画像から、公知のエッジ検出方法により直線を検出し、検出した直線の中から、校正棒２に該当する直線を確認する（ステップＳ４〜Ｓ５）。
【００２８】
例えば、図４（ａ）の画像を、横方向に画像微分することにより直線を検出することができる。この画像微分を行うと、輝度変動の無い箇所は、微分値の絶対値が小さいため、図４（ｂ）に示す低い輝度の部分（ドット部分）となるのに対し、校正棒２の輪郭が存在する箇所は、大きい微分値になって、図４（ｂ）に示す高い輝度の部分（実線部分）となる。従って、図４（ａ）の画像を横方向に画像微分すると、図４（ｂ）に示すように、校正棒２の輪郭部分が高い輝度として表示されることになる。
【００２９】
そして、高い輝度の部分から所定値以上の輝度の部分を抜き出し、更に、高い輝度の部分の横方向幅をチェックし、一定幅で高い輝度が連続する部分を直線として検出する。検出された直線間の間隔から、直線が校正棒２に該当するかどうか確認する。これは、校正棒２に対応する直線間の間隔が、校正棒２の実際の直径から光学的に一意に決まるため、該当直線が校正棒２であるかどうか確認できるからである。なお、検出された直線の長さ、方向等から、直線が校正棒２に該当するかどうか確認してもよい。
【００３０】
確認された直線上において、反射点１０を検出する（ステップＳ６）。例えば、検出した直線上の位置に沿って、図４（ａ）の画像を走査すると、図４（ｃ）に示すように、直線上の位置に対する輝度のグラフが得られる。図４（ｃ）のグラフから判るように、直線上において、反射点１０がある位置は最も輝度が高いのに対し、反射点１０が無い位置は輝度が相対的に低くなる。従って、直線上において、輝度が最も高い位置を反射点１０として検出する。
【００３１】
検出した反射点１０の位置を、つまり、図４（ｃ）に示すグラフの高輝度部分を、画像座標（ｕ、ｖ）として検出する（ステップＳ７）。反射点１０の画像座標（ｕ、ｖ）は、例えば、ピクセル（pixel）単位で表される。
【００３２】
反射点１０の実座標（ｘ，ｙ）、つまり、反射点１０の画像座標（ｕ，ｖ）に対応する実際の実座標（ｘ，ｙ）を求める（ステップＳ８）。反射点１０の実座標（ｘ，ｙ）は、例えば、メジャーや物差し等を用いた実測により求められ、ｍｍ単位で表される。
【００３３】
ステップＳ３〜Ｓ８の手順が終了すると、校正棒２の位置を任意の位置に平行移動させる（ステップＳ９）。そして、少なくとも４箇所以上の位置において、ステップＳ３〜Ｓ８の手順を繰り返し、その位置毎に反射点１０の画像座標（ｕ、ｖ）と実座標（ｘ、ｙ）を取得する（ステップＳ１０）。つまり、校正棒２の位置を変えて、各位置における反射点１０の画像座標（ｕ、ｖ）とそれに対応する実座標（ｘ、ｙ）を、４組以上取得する。
【００３４】
画像座標（ｕ、ｖ）と対応する実座標（ｘ，ｙ）からなる４組以上のデータから、変換テーブルで用いる変換行列を計算する（ステップＳ１１）。
【００３５】
具体的には、下記投影変換式（１）、（２）に、画像座標（ｕ、ｖ）と対応する実座標（ｘ，ｙ）を代入して解いて、投影変換式（１）、（２）を満たす変換行列［ａ］を取得する。
ｘ＝（ａ11ｕ＋ａ12ｖ＋ａ13）／（ａ31ｕ＋ａ32ｖ＋ａ33）  ・・・  （１）
ｙ＝（ａ21ｕ＋ａ22ｖ＋ａ23）／（ａ31ｕ＋ａ32ｖ＋ａ33）  ・・・  （２）
【００３６】
以上の手順により、実際の空間に設定した実座標系と、ＩＴＶカメラ４が撮像した画像上の画像座標系とを対応させる変換行列［ａ］を求めることができ、校正手順は終了する（ステップＳ１２）。
【００３７】
続いて、本実施例の画像計測装置における計測手順を、図５〜図６を用いて説明する。なお、図５は、計測時における本実施例の画像計測装置を示す概略図であり、図６は、本実施例の画像計測装置における計測手順を示すフローチャートである。
【００３８】
図５に示すように、トロリー線１は、電車線柱８に設けられた曲引金具９に支持されて、各電車線柱８間に架設されている。そして、画像計測によりトロリー線１の位置を計測するため、上記校正手順により変換行列を求めた画像計測装置を有する電車車両７を、レール６上に配置し、電車車両７を移動させながら、以下の計測手順を実施する。
【００３９】
最初に、トロリー線１に向けてスリット光源３からスリット光３ａを照射すると共に、ＩＴＶカメラ４により撮像を行い、図４（ａ）と同様に、トロリー線１におけるスリット光３ａの反射点を含めた領域の画像を取得する（ステップＳ２１〜Ｓ２２）。
【００４０】
取得された画像から、公知のエッジ検出方法により直線を検出し、検出した直線の中から、トロリー線１に該当する直線を確認する（ステップＳ２３〜Ｓ２４）。これらのステップＳ２３〜Ｓ２４は、例えば、前述のステップＳ４〜Ｓ５と同様の方法を用いて、トロリー線１に該当する直線を確認すればよい。
【００４１】
確認された直線上において、反射点１０を検出する（ステップＳ２５）。このステップＳ２５でも、前述のステップＳ６と同様の方法を用いて、反射点を検出している。
【００４２】
検出した反射点の位置を画像座標（ｕ、ｖ）として検出する（ステップＳ２６）。
【００４３】
検出した画像座標（ｕ、ｖ）と、前述のステップＳ１１で求めた変換行列［ａ］とを用いて、実座標（ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ２７）。具体的には、前述の投影変換式（１）、（２）に、画像座標（ｕ、ｖ）と変換行列［ａ］を代入して、実座標（ｘ，ｙ）を計算する。
【００４４】
以上の手順により、実際のトロリー線１の位置、より具体的には、レール６からトロリー線１までの高さ、レール６の長さ方向に対する水平方向の偏位等を求めることができ、計測手順は終了する（ステップＳ２８）。
【００４５】
このように、本実施例の画像計測装置は、スリット光３ａを用いて、線状の計測対象物の位置を計測するものであり、従来は、平板状の校正板を用いて校正を行っていたが、本実施例では、棒状の校正棒２を用いて校正を行っており、これにより、画像計測装置で用いる変換行列を、簡便な作業手順で容易に求めることができると共に、その変換精度も高くなり、その結果、実際に行う画像計測も、高精度で行うことができる。
【実施例２】
【００４６】
図７は、本発明に係る画像計測装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図であり、図８は、本実施例の画像計測装置における校正手順を示すフローチャートである。なお、本実施例の画像計測装置は、校正棒に該当する構成を除き、他の構成は実施例１に示した画像計測装置と同等のものである。従って、同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４７】
本実施例の画像計測装置は、図７に示すように、スリット光源３、ＩＴＶカメラ４、画像処理部５を有し、これらが、レール６上を走行する電車車両７上に設けられたものである。
【００４８】
本実施例の画像計測装置においては、その校正（キャリブレーション）を行うため、つまり、画像処理の際の変換テーブルを求めるため、互いに平行な少なくとも４本以上の校正棒１１を有しており、これらの校正棒１１は、支持部材１２によりＸ−Ｙ平面内で支持されている。校正棒１１は、実施例１における校正棒２と同様に、円形断面の剛体からなり、スリット光３ａと直交するように、スリット光源３の直上に配置される。つまり、校正棒１１は、支持部材１２によりＸ−Ｙ平面内で４本以上支持されることにより、複数の異なる位置に（少なくとも４箇所以上の異なる位置に）、スリット光３ａと直交させて配置することになる。
【００４９】
この結果、これらの校正棒１１は、レール６と平行に配置されることになり、又、トロリー線１（図５参照）の長さ方向と略平行になるように配置されることになる。従って、スリット光源３からのスリット光３ａは、その直上の校正棒１１各々において、各校正棒１１の一点と交差して、その一点を照らすことになり、この一点が、各校正棒１１においてスリット光３ａを反射する反射点となる。そして、ＩＴＶカメラ４は、各校正棒１１におけるスリット光３ａの反射点の全てを含む領域を撮像視野内で撮像できるように、その向きが調整される。
【００５０】
ここで、本実施例の画像計測装置における校正手順を、図８を用いて説明する。
【００５１】
本校正手順においては、最初に、互いに平行な４本以上の校正棒１１を、スリット光３ａと直交するように、スリット光源３の直上に配置する（ステップＳ３１〜Ｓ３２）。このとき、校正棒１１は、トロリー線１の長さ方向と略平行な関係となる。
【００５２】
次に、全ての校正棒１１に向けてスリット光源３からスリット光３ａを照射すると共に、ＩＴＶカメラ４により撮像を行い、各校正棒１１におけるスリット光３ａの反射点の全てを含む領域の画像を取得する（ステップＳ３３）。
【００５３】
取得された画像から、公知のエッジ検出方法により直線を検出し、検出した直線の中から、校正棒１１に該当する直線を確認する（ステップＳ３４〜Ｓ３５）。これらのステップＳ３４〜Ｓ３５では、例えば、実施例１の図２に示したステップＳ４〜Ｓ５と同様の方法を用いて、校正棒１１に該当する直線を確認する。
【００５４】
確認された直線上において、各校正棒１１における反射点の全てを検出する（ステップＳ３６）。このステップＳ３６でも、例えば、実施例１の図２に示したステップＳ６と同様の方法を用いて、反射点を検出する。
【００５５】
検出した全ての反射点の位置を画像座標（ｕ、ｖ）として検出する（ステップＳ３７）。
【００５６】
全ての反射点の画像座標（ｕ，ｖ）に対応する実際の実座標（ｘ，ｙ）を、実測により求める（ステップＳ３８）。これにより、画像座標（ｕ、ｖ）とそれに対応する実座標（ｘ、ｙ）の組を４つ以上取得することになる。
【００５７】
画像座標（ｕ、ｖ）と対応する実座標（ｘ，ｙ）からなる４つ以上の組から、変換テーブルで用いる変換行列を計算する（ステップＳ３９）。具体的には、実施例１で示した投影変換式（１）、（２）に、画像座標（ｕ、ｖ）と対応する実座標（ｘ，ｙ）を代入して解いて、投影変換式（１）、（２）を満たす変換行列［ａ］を取得する。
【００５８】
以上の手順により、実際の空間に設定した実座標系と、ＩＴＶカメラ４が撮像した画像上の画像座標系とを対応させる変換行列［ａ］を求めることができ、校正手順は終了する（ステップＳ４０）。
【００５９】
そして、本実施例の画像計測装置における計測手順は、上記校正手順で求めた変換行列を用い、実施例１で示した計測手順（図５、図６等参照）と同様の手順により実施されて、例えば、トロリー線１等の位置計測が行われることになる。
【００６０】
実施例１の場合は、画像計測装置の校正のため、複数回の画像取得が必要であるが、本実施例の場合は、１回の画像取得で複数点の反射点が取得できるので、図８に示すように、図２に示す校正手順より簡単になり、校正作業をより簡略化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る画像計測装置は、線状（又は棒状）の計測対象物の位置の画像計測に好適なものであり、例えば、トロリー線の位置計測に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る画像計測装置の実施形態の一例を示す概略校正図である。
【図２】図１に示す画像計測装置の校正時における配置構成の示す図であり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、その側面図である。
【図３】図１に示す画像計測装置における校正手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す画像計測装置における校正手順において得られたデータであり、（ａ）は、撮像画像のデータであり、（ｂ）は、（ａ）の撮像画像を画像微分したデータであり、（ｃ）は、直線上の輝度データである。
【図５】図１に示す画像計測装置を用いたトロリー線の計測を説明する概略校正図である。
【図６】図５に示す画像計測装置における計測手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る画像計測装置の実施形態の他の一例を示す概略校正図である。
【図８】図７に示す画像計測装置における校正手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来の画像計測装置における校正を説明する概略校正図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    トロリー線
２、１１  校正棒
３    スリット光源
３ａ  スリット光
４    ＩＴＶカメラ
５    画像処理部
６    レール
７    電車車両
８    電車線柱
９    曲引金具
１０  反射点
【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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