(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工現場とその周辺を含む地上からデジタルカメラを用いてステレオ撮影された、上記施工現場の地形等の被測定物の一連のデジタル画像データから計測モデルとなる上記ステレオ撮影された２枚の画像を選択して標定解析し、施工管理に利用する３次元データを求める方法であって、上記撮影された各画像データ，上記各画像データの標定点計測データ，標定解析により得られた標定点解析結果などのステレオモデル情報等の作業工程の各種データをデータベースに保存するとともに、上記保存されたステレオモデル情報に基づいて表示画面に表示された、計測モデルを構成する２枚の画像上ののり尻，のり肩等のブレークラインに沿った領域の３次元座標データを算出する際には、上記表示画面上にて上記ブレークラインをトレースして入力し、上記入力されたブレークラインの線分情報を基に上記領域の３次元座標データを算出するようにしたことを特徴とする写真撮影管理方法。
【請求項２】
トレースされた計測モデルの一方の画像のトレース領域が狭く、上記領域の３次元座標データを算出するための点情報が不足している場合には、上記データベースに登録された上記２枚の画像のステレオモデル情報に基づいて、上記点情報が不足している方の画像に不足している点を発生させて、上記２枚の画像の位置合わせを行い、上記２枚の画像データの計測範囲を揃えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の写真撮影管理方法。
【請求項３】
３枚以上の画像に重複して共通した計測点が存在する場合には、上記各画像から２枚ずつの画像を選び出して複数の計測モデルを設定し、それぞれの計測モデルにて標定解析を行って上記共通した計測点の３次元座標データをそれぞれ算出するとともに、上記算出された３次元座標データを比較して、上記複数の計測モデルにおける計測結果の検証を同時に行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の写真撮影管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、施工対象物の写真測量法による３次元計測を容易にするための、計測システム及びデータベースの管理方法に関するもので、特に、ステレオ撮影されたデジタル画像から施工現場の３次元座標データを算出する写真撮影管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の写真測量法は、施工現場の地形等の被測定物を地上空間の相異る２地点より撮影（ステレオ撮影）し、上記撮影された２枚の写真画像に基づいて上記被測定物の３次元座標を算出し、上記被測定物の３次元形状情報及び３次元モデルを作成していた。上記施工現場には、地上座標が既知の複数の基準点やステレオ撮影する２つの画像（計測モデルという）に共通して撮影される複数の点（パスポイント）等の標定点を示す標定点装置が予め設置される。作業者は、施工現場においてデジタルカメラにより写真撮影を行い、上記各計測モデルの画像上の標定点を特定し標定点の相互標定解析を行い、更に上記標定点の画像上の座標と地上座標とのを決定（対地標定）する。そして、上記標定点解析作業により決定された画像上の座標系と地上座標系との関係から、計測モデル上の任意の被測定物の各位置の３次元座標データを求めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の写真測量法においては、使用カメラ，レンズ焦点距離等のプロジェクト情報や撮影位置，撮影方向等の撮影点情報や写真名，標定点計測データ等のステレオモデル情報は、個別にファイル管理されているので、３次元座標データを求める場合、作業者は前工程の各ファイルを取出して作業を行わなければならず、作業能率が悪いという欠点があった。また、３次元座標データを求める作業は専門的知識を必要とするもので、一般の作業者が計測モデルに基づいて３次元座標データを求めることが困難であるという問題点があった。
更に、マッチング技術等を用いて、自動的に３次元座標データを求める方法がいくつか提案されているが、いずれものり肩，のり尻などのブレークラインデータ等の出来形管理を行う上での重要箇所を合わせて効率的に計測できるものではなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ステレオ撮影されたデジタル画像データをデータベースに管理し、上記データに基づいて写真測量全般に渡り各種データを管理し、標定点解析が終了した各計測モデルの被測定物についての３次元座標データを、作業者が容易にしかも効率よく求めることが出来るような写真撮影管理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の写真撮影管理方法は、施工現場とその周辺を含む地上からデジタルカメラを用いてステレオ撮影された、上記施工現場の地形等の被測定物の一連のデジタル画像データから計測モデルとなる上記ステレオ撮影された２枚の画像を選択して標定解析し、施工管理に利用する３次元データを求める方法であって、上記撮影された各画像データ，上記各画像データの標定点計測データ，標定解析により得られた標定点解析結果などのステレオモデル情報等の作業工程の各種データをデータベースに保存するとともに、上記保存されたステレオモデル情報に基づいて表示画面に表示された、計測モデルを構成する２枚の画像上ののり尻，のり肩等のブレークラインに沿った領域の３次元座標データを算出する際には、上記表示画面上にて上記ブレークラインをトレースして入力し、上記入力されたブレークラインの線分情報を基に上記領域の３次元座標データを算出するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２記載の写真撮影管理方法は、トレースされた計測モデルの一方の画像のトレース領域が狭く、上記領域の３次元座標データを算出するための点情報が不足している場合には、上記データベースに登録された上記２枚の画像のステレオモデル情報に基づいて、上記点情報が不足している方の画像に不足している点を発生させて、上記２枚の画像の位置合わせを行い、上記２枚の画像データの計測範囲を揃えるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３記載の写真撮影管理方法は、３枚以上の画像に重複して共通した計測点が存在する場合には、上記各画像から２枚ずつの画像を選び出して複数の計測モデルを設定し、それぞれの計測モデルにて標定解析を行って上記共通した計測点の３次元座標データをそれぞれ算出するとともに、上記算出された３次元座標データを比較して、上記複数の計測モデルにおける計測結果の検証を同時に行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係わる写真撮影管理装置１の構成を示すブロック図で、被測定物の３次元データを計測する計測範囲等を写真撮影管理装置１に入力するための入力手段２と、デジタルカメラで撮影された施工現場の画像データや上記画像データの標定点計測データ及び標定点解析結果などのステレオモデル情報等の作業工程の各種データを保存するデータベース３と、上記データベース３のステレオモデル情報に基づいて３次元計測範囲等の３次元計測情報及び３次元座標データ等の３次元情報を生成する３次元計測情報管理手段４と，トレースした線分情報を基にステレオモデルでの計測結果を他の写真に当てはめ計測データの検証を同時に行う計測データ検証手段５とを備えた制御手段６と、ディスプレイ７とを備えている。なお、実際の施工現場で撮影されデータベース３に保存されたデジタルカメラの実画像データは、標定点計測データ等のステレオモデル情報に基づいて標定解析され、解析された結果は再び上記ステレオモデル情報に付加されてデータベース３に保存されている。
【０００９】
以上の構成の写真撮影管理装置１の動作について説明する。
作業者が入力装置２により施工現場の画像のうち３次元座標データを算出する画像データのコース名（例えばコース０１とコース０３）を指定すると、ディスプレイ７には、図２に示すように、コース内のデジタル画像が表示される。作業者は、上記画像の中から３次元座標データを計測する計測モデルとなる左右の画像（例えば画像０１１と画像０１２）を選択する。３次元計測情報管理手段４は、データベース３から施工現場の指定された画像０１１，０１２の画像データ及び標定点解析結果を取込み、上記各画像上の標定点にその座標の値を対応づけ、図３（ａ），（ｂ）に示すように、デジタルカメラで撮影された原画像から計測領域Ｍ1，Ｍ2の偏位修正画像を算出する。上記偏位修正画像は、原画像のデータから相互標定要素を用い、エピポーラ幾何学にしたがって画像を並び替えたものであり、左画像０１１の直交系の等間隔な計測メッシュｍ1に対応する右画像０１２の計測メッシュｍ2は、上記左画像０１１と右画像０１２の撮影位置の違いに相当する修正が加えられた歪んだメッシュになる。
【００１０】
作業者は上記偏位修正画面上で、図４（ａ）の太線の矢印に示すように、左右の画像０１１，０１２上で、のり肩及びのり尻等のブレークラインに沿った領域をトレースして入力する。３次元情報管理装置４は、上記トレースにより入力された部分の３次元データを算出する。そのとき、上記トレースされた入力線分をスプライン曲線で近似するとともに、図４（ｂ）に示すように、対応点計測の近似ｘ視差に関しても手前と奥とでのＸ視差の差の変化を関数近似することで与え、更に水平撮影の幾何学をＸ視差の予測・変動限界に利用し、マッチング精度安定に採用する。このように、計測範囲をトレースして入力すれば、計測範囲を矩形範囲で指定する場合に比較して、のり肩及びのり尻等のブレークラインに沿った領域を確実に指定でき、上記ブレークラインの３次元座標データを高密度に求めることができる。
また、上記左右の画像のトレース位置は必ずしも正確に一致させる必要はなく、一方の画像のトレース領域が狭く点情報が不足していても、データベース３に登録された上記２枚の画像のステレオモデル情報に基づいて３次元計測情報管理手段４内で不足の点を発生させ、左右の位置合わせを行い３次元データ（ｘ，ｙ，ｚ）を設定することができるので、専門的知識がない一般の作業者でも被測定物の３次元座標データを算出することができる。
【００１１】
次に、上記トレースした線分情報を基づいて計測されたステレオモデル０１１，０１２における３次元座標データを他の画像に当てはめ、計測データの検証を行う方法について説明する。例えば、検証を行う計測モデルＭａ（画像０１１と画像０１２）の検証には、図６に示すように、画像０１２に隣接する画像０１３を用いる。そして、上記計測モデルＭａの左画像０１２を右画像とし、隣接する画像０１３を左画像とした隣接モデルＭｂを設定する。このとき、上記３つの画像には、共通計測点Ｓが存在するものとする。計測モデルＭａに基づいて得られた上記点Ｓの座標を（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とし、隣接モデルＭｂで再度マッチングを行い、上記点Ｓの座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を求める。そして、上記点Ｓの座標の値を比較し、その値がほぼ同一になるかどうかを検証することにより計測の異常点の抽出を行うことが出来るので、作業者は被測定物の３次元座標データを算出作業を確実に行うことができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、施工現場とその周辺を含む地上からデジタルカメラを用いてステレオ撮影された、上記施工現場の地形等の被測定物の一連のデジタル画像データから計測モデルとなる上記ステレオ撮影された２枚の画像を選択して標定解析し、施工管理に利用する３次元データを求める方法において、上記撮影された各画像データ，上記各画像データの標定点計測データ，標定解析により得られた標定点解析結果などのステレオモデル情報等の作業工程の各種データをデータベースに保存するとともに、上記保存されたステレオモデル情報に基づいて表示画面に表示された、計測モデルを構成する２枚の画像上ののり尻，のり肩等のブレークラインに沿った領域の３次元座標データを算出する際には、上記表示画面上にて上記ブレークラインをトレースして入力し、上記入力されたブレークラインの線分情報を基に上記領域の３次元座標データを算出するようにしたので、のり肩及びのり尻等のブレークラインに沿った領域を確実に指定でき、上記ブレークライン周辺の３次元座標データを高密度に求めることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の写真撮影管理方法によれば、トレースされた計測モデルの一方の画像のトレース領域が狭く、上記領域の３次元座標データを算出するための点情報が不足している場合には、上記データベースに登録された上記２枚の画像のステレオモデル情報に基づいて、上記点情報が不足している方の画像に不足している点を発生させて、上記２枚の画像の位置合わせを行い、上記２枚の画像データの計測範囲を揃えるようにしたので、計測範囲の設定を容易に行うことができる。
【００１４】
また、請求項３記載の写真撮影管理方法によれば、３枚以上の画像に重複して共通した計測点が存在する場合には、上記各画像から２枚ずつの画像を選び出して複数の計測モデルを設定し、それぞれの計測モデルにて標定解析を行って上記共通した計測点の３次元座標データをそれぞれ算出するとともに、上記算出された３次元座標データを比較して、上記複数の計測モデルにおける計測結果の検証を同時に行うようにしたので、一般の作業者でも確実に被測定物の３次元座標データの算出作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる写真撮影管理装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる撮影点とデジタルカメラによる実画像データの表示例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる計測モデルにおける偏位修正画像の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わるトレース方法の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる測定データの検証方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  写真撮影管理装置
２  入力手段
３  撮影計画管理手段
４  ３次元計測情報管理手段
５  計測データ検証手段
６  制御手段
７  データベース
８  ディスプレイ
【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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