(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸に関するカメラ本体の回転角を測定する回転角検出手段と、
前記第１の軸に垂直な平面内における前記カメラの移動量を得る移動量検出手段と、
同一の被写体を含み、前記平面内の相互に異なる撮影位置においてそれぞれ得られる複数の被写体像を画像情報として記録する画像記録手段と、
前記被写体の座標を得るための一組の画像を、前記回転角と前記移動量とに基づいて前記複数の画像から選択する画像選択手段とを備えたことを特徴とする画像選択装置。
【請求項２】
前記第１の軸が鉛直方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の画像選択装置。
【請求項３】
前記平面が水平面であることを特徴とする請求項１に記載の画像選択装置。
【請求項４】
前記移動量が、第１の軸にカメラ中心で直交し光軸方向に延びる第２の軸に関する移動量と、第１および第２の軸と直交する第３の軸に関する移動量とにより表されることを特徴とする請求項１に記載の画像選択装置。
【請求項５】
前記回転角検出手段が方位角センサを備えることを特徴とする請求項２に記載の画像選択装置。
【請求項６】
前記移動量検出手段がカメラ本体の第２および第３の軸に関する加速度を測定する加速度センサを備え、前記移動量が前記加速度を時間で積分することにより求められることを特徴とする請求項４に記載の画像選択装置。
【請求項７】
前記回転角と前記移動量とが、撮影時に画像とともに記録されることを特徴とする請求項１に記載の画像選択装置。
【請求項８】
同一の被写体を含み、所定の第１の軸に垂直な平面内における相互に異なる撮影位置においてそれぞれ記録された記録画像情報が入力される第１の入力手段と、
前記複数の記録画像のうちの所定の記録画像の撮影位置に対する他の記録画像の撮影位置の変位量情報が入力される第２の入力手段と、
前記複数の記録画像のうちの所定の記録画像の撮影位置に対する他の記録画像の撮影位置の前記第１の軸周りの回転角情報が入力される第３の入力手段と、
前記記録画像情報と前記変位量情報と前記回転角情報とに基づいて、前記複数の記録画像から、前記被写体の座標を得るための一組の記録画像を選択する画像選択手段とを備えたことを特徴とする画像選択装置。
【請求項９】
鉛直方向に延びる第１の軸に関するカメラ本体の回転角を測定する回転角検出手段と、
水平面における前記カメラ本体の移動量を得る移動量検出手段と、
同一の被写体を含み、前記平面内の相互に異なる撮影位置においてそれぞれ得られる複数の被写体像を画像情報として記録する画像記録手段と、
前記回転角と前記移動量とにより、複数の画像から被写体の座標を得るための画像ペアを選択する画像選択手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
前記画像ペアの情報が、前記カメラ本体に着脱可能な記録媒体に記録されることを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
【請求項１１】
前記画像ペアの情報が、前記カメラ本体の表示部に表示されることを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば写真測量に用いられる画像選択装置およびこの画像選択装置を備えたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来交通事故調査などで行なわれる写真測量において、例えば被写体は銀塩フィルムを用いたカメラ、あるいは電子スチルカメラにより色々な角度から撮影され、その中の２枚の記録画像における被写体の２次元座標から、共線方程式などを用いた演算により被写体の３次元座標が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は多数の画像の中から、演算に使用するための画像のペアを選別する作業は、人の手によって行なわれていた。しかし、多数の画像から選別する作業は煩雑であり、時間がかかるという問題がある。
【０００４】
本発明は、この様な問題に鑑みてなされたものであり、画像のペアを選別する画像選別装置を提供することが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像選択装置は、第１の軸に関するカメラ本体の回転角を測定する回転角検出手段と、第１の軸に垂直な平面内におけるカメラの移動量を得る移動量検出手段と、同一の被写体を含み、平面内の相互に異なる撮影位置においてそれぞれ得られる複数の被写体像を画像情報として記録する画像記録手段と、被写体の座標を得るための一組の画像を、回転角と移動量とに基づいて複数の画像から選択する画像選択手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
画像選択装置において、好ましくは、第１の軸が鉛直方向に延びる。
【０００７】
画像選択装置において、好ましくは、平面が水平面である。
【０００８】
画像選択装置において、好ましくは、移動量が、第１の軸にカメラ中心で直交し光軸方向に延びる第２の軸に関する移動量と、第１および第２の軸と直交する第３の軸に関する移動量とにより表される。
【０００９】
画像選択装置において、好ましくは、回転角検出手段が方位角センサを備える。
【００１０】
画像選択装置において、好ましくは、移動量検出手段がカメラ本体の第２および第３の軸に関する加速度を測定する加速度センサを備え、移動量が加速度を時間で積分することにより求められる。
【００１１】
画像選択装置において、好ましくは、回転角と移動量とが、撮影時に画像とともに記録される。
【００１２】
また本発明による画像選択装置は、同一の被写体を含み、所定の第１の軸に垂直な平面内における相互に異なる撮影位置においてそれぞれ記録された記録画像情報が入力される第１の入力手段と、複数の記録画像のうちの所定の記録画像の撮影位置に対する他の記録画像の撮影位置の変位量情報が入力される第２の入力手段と、複数の記録画像のうちの所定の記録画像の撮影位置に対する他の記録画像の撮影位置の第１の軸周りの回転角情報が入力される第３の入力手段と、記録画像情報と変位量情報と回転角情報とに基づいて、複数の記録画像から、被写体の座標を得るための一組の記録画像を選択する画像選択手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また本発明によるカメラは、鉛直方向に延びる第１の軸に関するカメラ本体の回転角を測定する回転角検出手段と、水平面におけるカメラ本体の移動量を得る移動量検出手段と、同一の被写体を含み、平面内の相互に異なる撮影位置においてそれぞれ得られる複数の被写体像を画像情報として記録する画像記録手段と、回転角と移動量とにより、複数の画像から被写体の座標を得るための画像ペアを選択する画像選択手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
カメラにおいて、好ましくは、画像ペアの情報がカメラに着脱可能な記録媒体に記録される。
【００１５】
カメラにおいて、好ましくは、画像ペアの情報がカメラの表示部に表示される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による画像選択装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
まず本実施形態における写真測量について述べる。写真測量では、まず被写体が異なる方向からｎ枚（ｎ≧２）撮影される。このとき撮影時のカメラ位置、即ち撮影地点の２次元移動距離（ｘ0i，ｚ0i）（ｉ＝1 〜ｎ）、およびカメラ光軸方向の方位θoiは、カメラ内に設けられた加速度センサおよび地磁気測定器により測定および演算が行なわれ、記憶される。なお原点はカメラの電源を入れた直後の地点とし、ｚ軸は水平面におけるカメラの光軸方向とする。
【００１８】
次に後述する画像ペア選択装置（画像選択装置）を用いて、ｎ枚の撮影画像から最適画像ペアとなりうる２枚の画像が選び出される。なお本実施形態ではカメラ内に画像ペア選択装置を備えることとする。その後、この選び出された２枚の画像における被写体の２次元座標から、例えば共線方程式などを用いて被写体の３次元座標が求められる。被写体の３次元座標が得られた後、図面化（水平面における２次元化）等が行なわれる。
【００１９】
図１〜図５を参照して、２枚の画像に基づいて被写体の３次元座標を求める処理、及び図面化処理について説明する。
図１は、カメラ１０と、被写体である立方体１０２と、ターゲット１００との位置関係を示す図である。カメラ１０は立方体１０２とターゲット１００が両方写るように２方向から撮影される。第１及び第２のカメラ位置は、それぞれ撮影レンズの後側主点位置Ｍ1 ，Ｍ2 で示され、その光軸方向はそれぞれＯ1 ，Ｏ2 で示される。なお、第１のカメラ位置Ｍ1 は実線で示され、第２のカメラ位置Ｍ2 は破線で示される。
【００２０】
ターゲット１００は、長さＬの正三角形の頂点に位置する３点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を有している。これらの点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 により、図中ハッチングで示される正三角形を含む平面が定義される。このように定義された平面に基づいて図面化が行われるので、これら３点を基準点とし、３つの基準点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 により定義される平面を基準平面、長さＬの正三角形を基準形状とする。このターゲット１００の基準点Ｐi の数は３点に限られることはなく、３点以上でもよい。また基準形状は正三角形に限られず、各点の相対位置関係が正確な形状を有しておればよい。
【００２１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１に示す２つのカメラ位置Ｍ1 ，Ｍ2 からそれぞれ撮影されたときの画像である。図２（ａ）で示す画像１において、撮像中心ｃ1 を原点とする２次元直交座標系である第１の写真座標系（ｘ1 ，ｙ1 ）が画像上に設定される。この第１の写真座標系（ｘ1 ，ｙ1 ）において、基準点Ｐ1 の像点はｐ11（ｐｘ11, ｐｙ11）で示され、基準点Ｐ2 ，Ｐ3 はそれぞれ像点ｐ12（ｐｘ12, ｐｙ12），ｐ13（ｐｘ13, ｐｙ13）で示される。同様に、図２（ｂ）で示す画像２の第２の写真座標系（ｘ2 ，ｙ2 ）における基準点Ｐ1 〜Ｐ3 の像点は、それぞれｐ21（ｐｘ21, ｐｙ21），ｐ22（ｐｘ22, ｐｙ22），ｐ23（ｐｘ23, ｐｙ23）で示される。
【００２２】
図３は、カメラと２枚の画像、およびターゲットとの位置関係を３次元的に示す図である。図２に示された２枚の画像から立方体の３次元座標を求めるためには、ある３次元の基準座標系を設定し、この基準座標系における２枚の画像の位置を定めることが必要である。第１のカメラ位置Ｍ1 を原点とし、光軸Ｏ1 方向をＺ軸とする右手系の３次元直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を基準座標系と定め、第２のカメラ位置Ｍ2 の位置をこの基準座標で表す。即ち第２のカメラ位置Ｍ2 は、第１のカメラ位置に対する変位量（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）、および光軸Ｏ1 に対する回転角（α，β，γ）で示される。
【００２３】
基準座標系における基準点Ｐi （ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸi ，ＰＹi ，ＰＺi ）は、例えば基準点と、その像点と、撮影レンズの後側主点位置とが一直線上にあることを利用した共線方程式（（１）式）を用いて求められる。なお、（１）式におけるＣは主点距離、即ち焦点距離であり、２枚の画像において同一であることとする。主点距離Ｃは、図３では撮影レンズの後側主点位置Ｍ1 と撮像中心ｃ1 との距離、あるいは撮影レンズの後側主点位置Ｍ2 と撮像中心ｃ2 との距離である。
【００２４】
【数１】
0003758830.tif 000002
【００２５】
図５のフローチャートに沿って２枚の画像から平面図を得るステップを説明する。これらのステップは、例えば外部のコンピュータ（図示しない）により行なわれる。
【００２６】
まず処理がスタートすると、ステップＳ５０２で（１）式における未知変量、即ち基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における第２のカメラ位置（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）及び光軸Ｏ2 の光軸Ｏ1 に対する回転角（α，β，γ）には、０でない適当な数値が与えられる。ステップＳ５０４では、前述したように２つの画像における基準点Ｐ1 の各像点がペアに指定される。即ち画像１における基準点Ｐ1 の像点ｐ11と、画像２における基準点Ｐ1 の像点ｐ21とがペアとなり、この２つの像点ｐ11及びｐ21の位置はそれぞれの写真座標系（ｘi ，ｙi ）で表される（図２参照）。基準点Ｐ2 ，Ｐ3 についても同様に像点のペアｐ12とｐ22，ｐ13とｐ23が指定される。
【００２７】
次にステップＳ５０６において初期値を１とする変数ｋが与えられる。ステップＳ５０８では、２枚の画像に共通して写る任意の物点、例えば図１に示す立方体の頂点Ｑk （ｋ＝１）を決定する。そして物点Ｑ1 の画像１（図２（ａ）参照）における像点をｑ11、画像２（図２（ｂ）参照）における像点をｑ21とし、この２点をペアに指定する。
【００２８】
ステップＳ５１０において、共線方程式を例えば逐次近似解法などの手法を用いて解き、基準点Ｐi （ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸi ，ＰＹi ，ＰＺi ）、および物点Ｑ1 の３次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）を求める。逐次近似解法とは、前述の共線方程式において６つの未知変量Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ，α，β，γに初期値を与え、この初期値の周りにテーラー展開して線形化し、最小二乗法により６つの未知変量の補正量を求める手法である。この手法により６つの未知変量のさらに誤差の少ない近似値が求められる。
【００２９】
上述のように基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における基準点Ｐi （ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸi ，ＰＹi ，ＰＺi ）は、２つの写真座標ｐ1i（ｐｘ1i，ｐｙ1i），ｐ2i（ｐｘ2i，ｐｙ2i）から変換されると同時に、Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ，α，β，γの近似値が求められる。また物点Ｑ1 の３次元の基準座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）も、２つの写真座標ｑ11（ｑｘ11，ｑｙ11），ｑ21（ｑｘ21，ｑｙ21）から求められる。
【００３０】
ステップＳ５１２では、座標値による距離を実際の距離に補正するための補正倍率ｍを求める。以上のステップで求められた基準点Ｐi （ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸi ，ＰＹi ，ＰＺi ）及び物点Ｑ1 の３次元の基準座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）の各数値は、第１のカメラ位置Ｍ1 を原点とする基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて算出される座標値である。従って各点の相対間距離しか求められず、作図のためには実際の点間距離に変換する必要があり、これは座標値に補正倍率を掛け合わせることにより求められる。
【００３１】
ここで基準形状を備えたターゲット１００が用いられる。この演算には既知の長さが必要であり、ここでターゲット１００の基準点Ｐ1 とＰ2 との距離が用いられる。即ち、基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるＰ1 とＰ2 の距離をＬ’（図３参照）とすると、Ｐ1 とＰ2 の実際の距離はターゲット１００の一辺の長さＬであることから、Ｌ’とＬとの間には次の関係式が成り立つ。
【００３２】
Ｌ＝Ｌ’×ｍ      （ｍ：補正倍率）
【００３３】
ステップＳ５１４では、上式で求められた補正倍率ｍを用いて実際の点間距離にスケーリングされる。
【００３４】
ステップＳ５１６では、基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から基準平面上に原点を有する座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）へ、座標変換が行われる。３次元座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）は、図４に示すようにＰ1 とＰ2 を結ぶ直線をＸ軸とし、基準平面ＰｓをＸ−Ｚ平面に設定される。この場合基準点Ｐ1 を原点として基準点Ｐ2 ，Ｐ3 および物点Ｑ1 が基準座標系から座標変換される。なお、原点は基準平面Ｐｓ内であれば任意の点でも構わない。この座標変換は公知の変換、例えばベクトル変換などを用いて行なわれる。
【００３５】
ステップＳ５１８では、例えばＸ−Ｚ平面図が図示しないモニタなどに表示され、このＸ−Ｚ平面図上に基準点Ｐ1 〜Ｐ3 とともに物点Ｑ1 が図示される。なお、特にＸ−Ｚ平面図に限定されることはなく、Ｘ−Ｙ平面図あるいは立体斜視図をモニタ表示してもよい。
【００３６】
ステップＳ５２０ではペア指定を継続するか否か、即ちさらに別の物点の３次元座標を求めるか否かを判定する。ペア指定を継続しない場合は処理が終了する。さらにペア指定を行なう場合はステップＳ５２２においてｋが１つカウントされ、ステップＳ５０８から再実行される。
【００３７】
このように任意の物点Ｑk の数、即ちｋの回数分だけステップＳ５０８からステップＳ５２２まで繰り返し行なわれ、ｋ個の物点Ｑk は基準平面Ｐｓを基にした３次元座標がそれぞれ求められて、モニタ上に図示される。なお物点Ｑk の数ｋは、Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ，α，β，γを誤差の少ない値に近似するために最低２つ（基準点の３点と合わせて５点）必要であり、２つ以上が好ましい。
【００３８】
２枚の画像から被写体の３次元座標を求める、あるいは被写体を図面化するには、以上のような処理が必要である。本発明の画像ペア選択装置及び画像ペア選択装置を備えたカメラは、撮影時に得られた多数枚の画像の中から、この被写体の図面化に最も適した２枚の画像を選択する。
【００３９】
次に図６から図９を参照して、本実施形態であるカメラの構成および動作について説明する。
図６にはカメラの外観図が示される。このカメラは、撮像素子（以下、ＣＣＤという）を用いた電子スチルカメラであり、撮像された画像は記録媒体に電気的、あるいは磁気的に記録されるものとする。
【００４０】
カメラ本体１０の正面のほぼ中央には撮影光学系１２が設けられる。撮影光学系１２の右上方にはストロボ１４が、左上方にはレリーズボタン１６が設けられる。カメラ本体１０の上面の中央にはファインダ１８が設けられ、このファインダ１８の右側方にはカメラの状態を示すための、例えばＬＣＤから成る表示装置２０と最適ペア選択スイッチ２２とが設けられ、左側方にメインスイッチ７８が設けられる。最適ペア選択スイッチ２２は後述する最適ペア選択処理のための動作をＯＮにするために設けられる。
【００４１】
カメラ本体１０の側面にはスロット２４が設けられ、このスロット２４には記録媒体であるメモリカード３０が着脱可能である。スロット２４の近傍には排出スイッチ２６が設けられ、この排出スイッチ２６を押すことにより、スロット２４内のメモリカード３０を抜き取ることができる。さらにカメラ本体１０の背面には図示しないモニタが設けられる。
【００４２】
図７はカメラの構成を示すブロック図である。システムコントロール回路５０はマイクロコンピュータであり、本カメラの全体の制御はこのシステムコントロール回路５０により行なわれる。
撮影光学系１２には複数のレンズ群のほか、絞り１２ａが設けられる。撮影光学系１２の後方にはクイックリターンミラー１５を介してＣＣＤ２１（Charge Coupled Device ；撮像素子）が設けられる。クイックリターンミラー１５の上方には、ファインダ光学系１７のピント板１７ａが配設されている。クイックリターンミラー１５はミラー駆動回路５２に駆動され、ミラー駆動回路５２はさらに露出制御回路５４により制御される。露出制御回路５４はシステムコントロール回路５０から出力される指令信号に従って動作する。また露出制御時、露出制御回路５４は測光センサ５６からの出力信号を受ける。
【００４３】
クイックリターンミラー１５は、通常ダウン位置（図中実線で示す傾斜状態）に定められ、撮影光学系１２を通過した光をファインダ光学系１７に導いている。撮影動作時、クイックリターンミラー１５は露出制御回路５４の制御に従い、ミラー駆動回路５２により上方に回動せしめられ、アップ位置（図中破線で示す水平状態）に定められる。これにより、撮影光学系１２を通過した光はＣＣＤ２１の受光部に照射される。
【００４４】
システムコントロール回路５０により、エリアセンサ駆動回路５８を介してＣＣＤ２１の受光部の電荷蓄積時間が制御されて露光動作が行なわれ、蓄積時間経過後、蓄積された電荷信号が撮像信号として読み出される。読み出された撮像信号は、アンプ６０により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６２によってデジタル信号に変換され、画像処理回路６４に入力される。
【００４５】
カメラ内部には方位角センサ４７と、２つの加速度センサ４２、４４とが設けられる。方位角センサ４７により、地磁気方向を基にした方位データ、即ち鉛直方向に延びる第１の軸（以下Ｙ軸という）に関するカメラ１０の回転角が測定される。第１の加速度センサ４２により、Ｙ軸に垂直でありカメラ１０の光軸方向に延びる第２の軸（以下Ｚ軸という）に関するカメラ１０の加速度が、所定の時刻毎に測定される。同様に第２の加速度センサ４４により、Ｙ軸及びＺ軸に垂直な第３の軸（以下Ｘ軸という）に関するカメラ１０の加速度が、所定の時刻毎に測定される。このように２つの加速度センサ４２、４４により、カメラ１０移動時の加速度が時刻とともに逐次測定される。３つのセンサ４２、４４、４７は、センサ制御回路４１にそれぞれ接続され、このセンサ制御回路４１により制御される。
【００４６】
センサ制御回路４１は独自のメモリ４０を有しており、このセンサ制御回路４１によって、システムコントロール回路５０からの指令に基づいた各センサの動作制御が行われる。それと同時に、センサ制御回路４１には方位角センサ４７から方位角データが、また加速度センサ４２、４４から加速度データとが入力される。センサ制御回路４１では時刻とその時刻における加速度データとを用いて２回積分などの演算が行なわれ、カメラ１０の位置データが求められる。センサ制御回路４１により、これらの計測値および計測値から演算した値（位置データ）等はメモリ４０に格納され、またシステムコントロール回路５０と計測値及び位置データの授受が行なわれる。
【００４７】
３つのセンサ４２、４４、４７の配置は、理想的にはカメラ１０の撮影光学系１２の後側主点位置と一致させることが望ましい。このため、メモリ４０内には各センサ４２、４４、４７の撮影光学系１２の後側主点位置からのオフセット値が格納されている。そしてセンサ制御回路４１は、各センサ４２、４４、４７からの計測値をオフセット値を用いて、撮影光学系１２の後側主点位置を基準とした計測値に補正演算し、計測値の精度を高めている。
【００４８】
画像処理回路６４では、１画像分のメモリ容量を持つメモリ６６と協動して表示用映像データが生成され、この表示用映像データはエンコーダ６８へ出力される。エンコーダ６８では、画像処理回路６４から出力された表示用映像データに同期信号を付加処理するなどしてモニタ表示用映像信号が生成される。エンコーダ６８から出力されたモニタ表示用映像信号はモニタ装置７０に入力され、これによりモニタ装置７０において撮影した静止画がモニタできる。
【００４９】
またシステムコントロール回路５０により、画像処理回路６４からの１画像分の撮像データ、センサ制御回路４１からの位置データ、および撮影日時、ファイル名、ペアとなりうる画像などの情報が記録制御回路７２へ出力される。記録制御回路７２では、これらの情報が結合されて所定の記録様式に沿った記録用データが生成され、この記録用データはメモリカード３０に記録される。
【００５０】
メモリカード３０はカメラ本体１０から着脱自在であり、図示しない外部のコンピュータによって記録された撮像データが読み取られ、撮像データと位置データ等を読み取り、図面化、及びその補正などの各種演算処理が行なわれる。
【００５１】
システムコントロール回路５０にはレリーズスイッチ７４と測光スイッチ７６とが接続され、これらのスイッチの操作に従って撮影動作、および画素データ即ち撮像データの読み出し動作が行なわれる。またシステムコントロール回路５０には、このカメラ１０の種々の設定状態などを表示するするための表示装置２０と、ストロボ１４の発光制御を行なうためのストロボ駆動回路５７が接続されている。
【００５２】
次に図８のフローチャートを参照して、カメラの動作を説明する。
ステップＳ１０２ではメインスイッチがＯＮになると、システムコントロール回路５０により初期動作テストが行なわれ、種々の装置の電気的動作が正常に行なわれるかどうかチェックされる。システムコントロール回路５０は、センサ制御回路４１を介してデータメモリ４０をクリアし、メモリ内の演算値を初期化する。
【００５３】
ステップＳ１０４では３つのセンサ４２、４４、４７の動作が開始される。センサ制御回路４１は、各種センサの計測値を表示装置２０にモニタするとともに、計測値から現在のカメラの位置データを演算する。メインスイッチ投入直後の最初の演算値は、カメラの初期位置としてデータメモリ４０に格納される。
【００５４】
ステップＳ１０６では、センサ制御回路４１は、３つのセンサ４２、４４、４７から入力される計測値と、先にメモリしたカメラの初期位置データとに基づいて、カメラの現在の位置データを逐次演算する。
【００５５】
ステップＳ１０８ではレリーズボタン１６が半押しされたか否かが判定される。半押しされなければステップＳ１０４から再び実行される。レリーズボタン１６が半押しされると測光スイッチ７６がＯＮになり、システムコントロール回路５０による動作が開始される。ステップＳ１１０では測光センサ５６によって被写体照度が測定され、露出制御回路５４ではこの被写体照度に基づいて、適正な露光時間（電荷蓄積時間）が演算され、決定される。
【００５６】
ステップＳ１１２ではレリーズボタン１６が全押しされたか否かが判定される。全押しされなければステップＳ１０４から再実行される。レリーズボタン１６が全押しされるとステップＳ１１４へ進み、レリーズスイッチ７４がＯＮし、ＣＣＤ２１の露光が開始される。
【００５７】
同時にセンサ制御回路４１は、この動作指令により、レリーズ時におけるカメラ１０の位置データ、即ち方位角θ0i、移動量ｘ0i、ｚ0i（ｉは変数）をデータメモリ４０に記憶させる。露光はステップＳ１０６において演算された露光時間に基づいて行なわれる。この時レリーズボタン１６は入力ができないようにロックされる。
【００５８】
ステップＳ１１６では、一定時間後ＣＣＤ２１から画素データ即ち撮像データが読み出される。ステップＳ１１８では読み出された撮像データと位置データ等の付加情報とが結合され、画像データとして例えば図９に示すような所定のフォーマットでメモリカード３０に記録される。図９は１回の撮影における画像データである。ヘッダー部には画像名、シャッタスピード、レンズ焦点距離などの撮影条件、撮影日時、測定値による位置データが順に書き込まれ、その後に撮像データが書き込まれる。撮像データの後には予備のスペースが設けられる。この予備のスペースには、後述する最適ペア選択処理にて２画像が決定した後、最適ペアとして選択されたことを示す識別情報を記録するのに利用される。
【００５９】
またデータ記録と同時に画像データは表示装置２０に表示される。この画像データは一定時間後あるいはレリーズボタン１６が半押しされるまで表示される。ステップＳ１２０でレリーズスイッチのロックが解除される。
【００６０】
ステップＳ１２２では電源が切断されたか否かが判定される。電源が切断されると動作は終了するが、電源が切断されなければステップＳ１０４から再び実行される。
【００６１】
すなわち、電源がＯＮであればカメラ１０の移動量は、測定値により常時演算され続ける。レリーズボタン１６が全押しされたときに、撮影時のカメラの位置データが撮像データとともに記録される。
【００６２】
このように撮影が行なわれ、ｎ枚の画像（ｎ≧２）が、位置データθ0i、ｘ0i、ｚ0i（ｉ＝１〜ｎ）と共にメモリカード３０に記録される。次に記録された位置データに基づいて、ｎ枚の中から２枚の画像が一組のペアとして選択され、図面化が行なわれる。
【００６３】
図１０は、最適画像ペア選択処理を示すフローチャートである。本実施形態では最適画像ペア選択処理はカメラ内のシステムコントロール回路５０が行うものとする。
処理がスタートし、まずステップＳ２０２においてｎ個の位置データ、即ち画像ｉの方位角θ0i、移動量ｘ0i、ｚ0i（ｉ＝１〜ｎ）がメモリカード３０から画像選択装置に読み込まれる。
【００６４】
ステップＳ２０４からステップＳ２１４では、基準画像ｉを基準座標として他の画像ｋ（ｉ＋１≦ｋ≦ｎ）が総当たり形式に比較される。即ちステップＳ２０４において変数ｉの初期値を１とし、ステップＳ２０６で変数ｋを（ｉ＋１）とする。次にステップＳ２０８では、基準画像ｉを基準として比較画像ｋの座標変換が行なわれ、比較画像ｋの相対移動量ｘki、ｚkiと、相対角θkiが（２）式により求められる。なおこの相対移動量ｘkiを左右移動量とし、相対移動量ｚkiを前後移動量とする。
【００６５】
なお、図１３（ａ）に示すように、基準画像ｉの撮影地点をＭｉとし、撮影光学系１２の光軸方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸とする。なお、Ｚ軸において後側主点位置よりも物点側に向かう方向を正方向と定める。光軸方向を正のＺ軸方向、相対角θkiはＺ軸から時計回りの角度（０≦θki＜３６０°）で表される。また図１３では撮影地点Ｍｉにおける光軸方向が太実線の矢印Ｖｉで示され、撮影地点Ｍｋにおける光軸方向が太破線の矢印Ｖｋで示される。なお図１３の（ａ）〜（ｊ）において、撮影地点Ｍｋ、光軸Ｖｋは条件に当てはまる一例を記載している。
【００６６】
【数２】
0003758830.tif 000003
【００６７】
ステップＳ２１０でｋ＝ｎか否かが判定され、ｋ＝ｎでなければステップＳ２１２においてｋが１カウントされ、ステップＳ２０８が再実行される。即ちステップＳ２０８からステップＳ２１２までがｋ＝ｎになるまで繰り返し行われる。ｋ＝ｎになるとステップＳ２１６でｉ＝ｎか否かが判定される。ｉ＝ｎでなければステップＳ２１４でｉが１カウントされ、ステップＳ２０６から再実行される。
【００６８】
このように、画像１に対する画像ｋ（２〜ｎ）の移動量ｘk1、ｚk1、相対角θk1が求められると、次に画像２に対する画像ｋ（３〜ｎ）の移動量ｘk2、ｚk2、相対角θk2が求められ、順に画像ｉが１ずつカウントされて画像ｎになるまで演算される。ｉ＝ｎになると移動量と相対角の演算は終了し、ステップＳ２１８でペア候補を選別する処理が行われる。
【００６９】
次に図１１〜図１３を参照して、ペアとなりうる候補を選別するステップ（図１０のステップＳ２１８）について説明する。図１１、図１２は処理流れを示すフローチャートであり、図１３は処理流れを座標で表した図である。２つの画像の光軸が交わることを交会するといい、光軸の交点が両方の撮影地点の前方にあるとき、２つの光軸は前方交会するという。ペア候補を選別するステップは２つの画像において、それぞれの光軸が前方交会するか否かが判定される。
【００７０】
ステップＳ３０２では変数ｉの初期値を１とし、ステップＳ３０４では変数ｋは（ｉ＋１）とする。ステップＳ３０６では（２）式により求められた相対角θkiが９０°未満か、または２７０°以上３６０°未満であるか否かが判定される。
【００７１】
なお以下、相対角θkiが上述の範囲内の場合光軸Ｖｋは正位置にあるとし、相対角θkiの絶対値が９０°以上２７０°未満の場合光軸Ｖｋが逆位置にあるとする。図１３（ａ）で示されるように、正位置の範囲は細実線の矢印で示され、逆位置の範囲は細破線の矢印で示される。図１３（ａ）においてＶｋの始点は便宜的に撮影位置Ｍｉ上に設定している。光軸Ｖｋが正位置であればステップＳ３０８が実行され、光軸Ｖｋが逆位置であればステップＳ３２６が実行される。
【００７２】
ステップＳ３０８では相対角θkiが９０°未満か否かが判定される。図１３（ｂ）の細実線の矢印で示すように、相対角θkiが９０°未満であればステップＳ３１０が実行される。上述の範囲内でない場合、即ち図１３（ｃ）の細実線の矢印で示すように相対角θkiが２７０°以上３６０°未満であればステップＳ３１２が実行される。
【００７３】
ステップＳ３１０では左右移動量ｘkiが負か否か、即ち撮影地点Ｍｋが撮影地点Ｍｉより左方にあるか否かが判定される（図１３（ｄ）参照）。逆にステップＳ３１２では左右移動量ｘkiが正か否か、即ち撮影地点Ｍｋが撮影地点Ｍｉより右方にあるか否かが判定される（図１３（ｅ）参照）。ステップＳ３１０、３１２において判定がＹｅｓであればステップＳ３１４が実行され、判定がＮｏであればステップＳ３１８が実行される。
【００７４】
ステップＳ３１０、３１２において判定がＹｅｓであれば光軸ＶｉとＶｋは前方交会すると判定されるが、実際には前方交会して撮影位置ＭｉとＭｋが極端に離れていると実際の画像上では一致しないことがある。このためステップＳ３１４でさらに撮影位置ＭｉとＭｋの範囲を条件に加える。
【００７５】
ステップＳ３１４では前後移動量ｚkiの絶対値が３メートル未満であるか否か、即ち撮影地点Ｍｋの撮影地点Ｍｉからの前後移動距離が３メートル未満であるか否かが判定される（図１３（ｆ）、（ｇ）参照）。３メートル未満であれば、ステップＳ３１６に進み画像ｋは画像ｉのペア候補に決定される。前後移動量ｚkiが３メートル以上であればステップＳ３１８が実行される。
【００７６】
ステップＳ３０６において光軸Ｖｋが逆位置にあるとき、即ち相対角θkiが９０°以上２７０°未満の場合（図１３（ｈ）参照）、図１２のステップＳ３２６が実行され、左右移動量ｘkiの絶対値が３メートル未満であるか否かが判定される。図１３（ｉ）に示すように、左右移動量ｘkiの絶対値が３メートル未満であればステップＳ３２８において前後移動量ｚkiが正であるか否かが判定される。図１３（ｊ）に示すように、前後移動量ｚkiが正であればステップＳ３１６が実行され、画像ｋは画像ｉのペア候補に決定される。
【００７７】
ステップＳ３１８では、ｋがｎか否かが判定され、ｎでなければステップＳ３２０でｋが１カウントされてステップＳ３０６から再び実行される。ステップＳ３１８においてｋがｎのとき、ステップＳ３２２でｉがｎか否かが判定され、ｎでなければステップＳ３２４でｉが１カウントされてステップＳ３０４から再び実行される。ステップＳ３２２でｉ＝ｎであれば、ペア候補を選別するステップは終了する。
【００７８】
以上の様に、ペア候補の選別は画像ｉ（ｉ＝１）と画像ｋ（ｋ＝２〜ｎ）とが比較され、画像１に対するペア候補ｍ枚（ｍ＜ｎ）が選別される。次に画像２と画像３〜画像ｎ、画像３と画像４〜画像ｎと、ｉがｎになるまで繰り返され、ペア候補が選別される。
【００７９】
次に図１４を参照して、ペア候補の中から最適なペア（最適な２画像）を選択するステップ（図１０のステップＳ２２０）について述べる。
ステップＳ４０２で変数ｉに初期値１が与えられる。ステップＳ４０４では、基準画像ｉに対してペアとなり得る画像（以下、ペア候補画像という）をｍ枚とする。ステップＳ４０６では、ペア候補画像が複数枚あるか否か、即ちｍが２以上であるか否かが判定される。ぺア候補画像が複数枚なければ、即ちｍ＝１であればステップＳ４１２に進み、単一のペア候補画像が最適ペアとなる。ペア候補画像が複数枚あるときはステップＳ４０８に進む。
【００８０】
ステップＳ４０８では、ペア候補画像の中に光軸が正位置の画像と逆位置の画像とが混合しているか否かが判定される。光軸が正位置・逆位置が混合していない、即ち光軸が正位置の画像のみか、あるいは光軸が逆位置の画像のみしか存在しない場合、ステップＳ４１２に進む。光軸が正・逆位置の画像が混合している場合、ステップＳ４１０に進み、さらに光軸が正位置の画像が選択され、ステップＳ４１２に進む。
【００８１】
ステップＳ４１２では、相対角が最大のペア候補画像が基準画像ｉの最適画像ペアとして選ばれる。ステップＳ４１４ではｉ＝ｎか否かが判定され、ｉ＝ｎでなければステップＳ４１６でｉが１カウントされてステップＳ４０４から再実行される。ｉ＝ｎであれば最適ペアを選択する処理が終了し、図１０に戻って画像ペア選択装置における最適画像ペア選択処理は全て終了する。
【００８２】
以上の様に、最適ペアの選択は画像ｉ（ｉ＝１）のペア候補ｍ枚（ｍ＜ｎ）の中から最適ペアが選別される。次に画像２のペア候補、画像３のペア候補と、ｉがｎになるまで繰り返され、最適ペアが選択される。
【００８３】
以上のように、被写体の撮影時において撮像データとともにカメラの位置データ、及びペアとして対応する画像の画像番号などの識別情報が同時に記録され、画像ペア選択装置による演算により、多数の撮影画像から最適ペアの画像を容易に選び出すことができ、被写体の図面化が容易かつ短時間で行える。
【００８４】
なお本実施形態では画像ペア選択装置は、カメラ内に設けられたが、カメラの外部のコンピュータに設け、最適ペアを外部の表示装置に表示してもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によると、画像のペアを容易に選別できるペア選択装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラとターゲットと被写体との位置関係を示す斜視図である。
【図２】第１及び第２のカメラ位置から撮影したときの画像を示す図である。
【図３】基準点とその像点と撮影レンズの後側主点位置との位置関係を３次元座標で示す図である。
【図４】基準形状を含む平面に基づく３次元座標を示す図である。
【図５】２枚の画像から被写体の平面図を得るステップを示すフローチャートである。
【図６】図１に示すカメラの外観図である。
【図７】図６に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図８】図６に示すカメラの動作のフローチャートを示す図である。
【図９】画像データのフォーマットを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態である画像ペア選択装置の動作処理を示すフローチャートである。
【図１１】ペアとなりうる画像を選別する処理の前半を示すフローチャートである。
【図１２】ペアとなりうる画像を選別する処理の後半を示すフローチャートである。
【図１３】図１１および図１２に示す条件式を座標で示した図である。
【図１４】最適な画像ペアを選択する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  カメラ本体
１２  撮影光学系
１６  レリーズボタン
２０  表示装置
３０  メモリカード
４０  データメモリ
４１  センサ制御回路
４２、４４  加速度センサ
４７  方位角センサ
５０  システムコントロール回路
【図１】
0003758830.tif 000004
【図２】
0003758830.tif 000005
【図３】
0003758830.tif 000006
【図４】
0003758830.tif 000007
【図５】
0003758830.tif 000008
【図６】
0003758830.tif 000009
【図７】
0003758830.tif 000010
【図８】
0003758830.tif 000011
【図９】
0003758830.tif 000012
【図１０】
0003758830.tif 000013
【図１１】
0003758830.tif 000014
【図１２】
0003758830.tif 000015
【図１３】
0003758830.tif 000016
【図１４】
0003758830.tif 000017