(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像記録媒体から同一の被写体およびターゲットを含む第１および第２画像に関する測量画像データを読み込む読込み手段と、
前記測量画像データに基づいて前記第１画像および第２画像をモニタ画面に表示する画像表示手段と、
前記モニタ画面上の前記第１画像において、前記被写体上の所定の測量点が投影された第１像点を指定する第１指定手段と、
前記第１像点の２次元座標と、前記測量画像データに含まれ少なくとも前記ターゲットの寸法形状の情報を有する写真測量用データとに基づいて、前記測量点が前記第２画像に投影された第２像点を含み得る補助線を定義し、前記第２画像に表示する補助線定義手段と、
前記モニタ画面上の前記第２画像において、前記測量点が投影された第２像点を指定する第２指定手段と、
前記補助線定義手段により得られた補助線と、前記第２指定手段により指定された第２像点との距離の最小値が所定許容値以上の場合に前記第１画像または前記第２画像の少なくとも一方が改竄されたと判定する改竄検出手段と、
前記改竄検出手段により改竄が検出されない場合にのみ、前記第１像点および前記第２像点と写真測量用データとに基づいて、前記測量点の３次元座標を算出する測量点算出手段と
を備えることを特徴とする写真測量用画像処理装置。
【請求項２】
前記測量画像データが、歪曲収差を有する撮影光学系により結像され、撮像素子により光電変換されることにより得られた前記第１および第２画像のデジタル画素データを含み、前記写真測量用データが前記歪曲収差を補正するためのデータを含むことを特徴とする請求項１に記載の写真測量用画像処理装置。
【請求項３】
前記写真測量用データが、少なくとも前記ターゲットの寸法形状に関するデータと、前記撮影光学系の焦点距離のデータとを有することを特徴とする請求項１に記載の写真測量用カメラ。
【請求項４】
前記写真測量用データが、前記ターゲットの撮影時における方位および水平面に対する傾斜角のデータと、前記ターゲットの相対位置を判別するためのデータとを有し、
前記ターゲットの相対位置を判別するためのデータは、前記ターゲットの設置回数及び移動回数を有することを特徴とする請求項１に記載の写真測量用カメラ。
【請求項５】
歪曲収差を有する撮影光学系を備えた写真測量用カメラを用いて、同一の被写体およびターゲットを異なる方向から撮影し、前記第１および第２画像のデジタル画素データを得る第１ステップと、
前記写真測量用カメラにより、前記第１および第２画像のデジタル画素データと、少なくとも前記ターゲットの寸法形状に関するデータと前記撮影光学系の焦点距離のデータとを含む写真測量用データとを併せて画像記録媒体に格納する第２ステップと、
請求項１に記載の写真測量用画像処理装置を用いて、前記第１画像または前記第２画像の改竄の有無を検出すると共に測量図を作成する第３ステップとを備えたことを特徴とする写真測量方法。
【請求項６】
画像記録媒体から同一の被写体およびターゲットを含む第１および第２画像に関する測量画像データを読み込む読込み処理ルーチンと、
前記測量画像データに基づいて前記第１画像および第２画像をモニタ画面に表示させる画像表示処理ルーチンと、
前記モニタ画面上の前記第１画像において、前記被写体上の所定の測量点が投影された第１像点を特定する第１像点特定処理ルーチンと、
前記第１像点の２次元座標と、前記測量画像データに含まれ少なくとも前記ターゲットの寸法形状の情報を有する写真測量用データとに基づいて、前記測量点が前記第２画像に投影された第２像点を含み得る補助線を定義し、前記第２画像に表示させる補助線定義ルーチンと、
前記モニタ画面上の前記第２画像において、前記測量点が投影された第２像点を特定する第２像点特定ルーチンと、
前記補助線定義ルーチンにより定義された補助線と、前記第２像点特定ルーチンにより特定された第２像点との距離の最小値が所定許容値以上の場合に前記第１画像または前記第２画像の少なくとも一方が改竄されたと判定する改竄検出ルーチンと、
前記改竄検出ルーチンにより改竄が検出されない場合にのみ、前記第１像点および前記第２像点と写真測量用データとに基づいて、前記測量点の３次元座標を算出する測量点算出ルーチンと
を備える写真測量用画像処理プログラムを格納していることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のデジタル画像を用いて測量図を作成する写真測量に関する。
【０００２】
【従来の技術】
写真測量は地図の作成に広く使用され、交通事故の現場検証等の局所的な状況の記録においても極めて有効な手段として活用されている。交通事故の現場を撮影した画像を証拠として用いる場合には、画像は撮影後の改竄が不可能であることが要求され、実際には銀塩フィルムに記録されることが多い。
【０００３】
近年のデジタル技術の発達に伴って測量図をパーソナルコンピュータ等により作成する試みが行われ、このような測量図作成では上述のような銀塩フィルムに記録された画像をスキャナ等によりデジタル画像に変換する処理が必要となる。また、測量図作成に必要な長さの基準となるデータや撮影条件等の種々のデータを各画像毎に対応付けて手入力する処理が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし写真測量において用いられる画像の枚数は極めて多いため、上述の処理に要する時間は多大であり、またオペレータにとって非常に煩雑な作業である。また、デジタル画像は汎用の画像処理プログラムを用いて改竄が容易であり、その改竄の検出が困難なため、交通事故現場の証拠としての信頼性は低い。
【０００５】
本発明は、この様な点に鑑みてなされたものであり、デジタル画像を用いた写真測量において、測量図作成を迅速に行うと共に、改竄を容易に検出し交通事故現場の証拠としての信頼性を高め得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による写真測量用画像処理装置は、画像記録媒体から同一の被写体およびターゲットを含む第１および第２画像に関する測量画像データを読み込む読込み手段と、測量画像データに基づいて第１画像および第２画像をモニタ画面に表示する画像表示手段と、モニタ画面上の第１画像において被写体上の所定の測量点が投影された第１像点を指定する第１指定手段と、第１像点の２次元座標と測量画像データに含まれ少なくともターゲットの寸法形状の情報を有する写真測量用データとに基づいて測量点が第２画像に投影された第２像点を含み得る補助線を定義し第２画像に表示する補助線定義手段と、モニタ画面上の第２画像において被写体上の所定の測量点が投影された第２像点を指定する第２指定手段と、補助線定義手段により得られた補助線と第２指定手段により指定された第２像点との距離の最小値が所定許容値以上の場合に第１画像または第２画像の少なくとも一方が改竄されたと判定する改竄検出手段と、改竄検出手段により改竄が検出されない場合にのみ、第１像点および第２像点と写真測量用データとに基づいて測量点の３次元座標を算出する測量点算出手段とを備えることを特徴としている。これにより、測量図作成の迅速化が図られ、同時に改竄を容易に検出し得る。
【０００７】
写真測量用画像処理装置において処理される測量画像データは、具体的には、歪曲収差を有する撮影光学系により結像され、撮像素子により光電変換されることにより得られた第１および第２画像のデジタル画素データを含み、写真測量用データが歪曲収差を補正するためのデータを含む。これにより、高精度の測量図が作成できる。
【０００８】
写真測量用画像処理装置において、測量図作成および改竄判定に用いられる写真測量用データは、具体的には、少なくともターゲットの寸法形状に関するデータと、撮影光学系の焦点距離のデータである。
【０００９】
写真測量用データは、さらに、ターゲットの撮影時における方位および水平面に対する傾斜角のデータと、ターゲットの相対位置を判別するためのデータとを有していてもよい。これにより、多数の画像を用いて広範囲の測量図を作成することができる。
【００１０】
また本発明による写真測量方法は、歪曲収差を有する撮影光学系を備えた写真測量用カメラを用いて、同一の被写体およびターゲットを異なる方向から撮影し、第１および第２画像のデジタル画素データを得る第１ステップと、写真測量用カメラにより、第１および第２画像のデジタル画素データと、少なくともターゲットの寸法形状に関するデータと撮影光学系の焦点距離のデータとを含む写真測量用データとを併せて画像記録媒体に格納する第２ステップと、写真測量用画像処理装置を用いて、第１画像または第２画像の改竄の有無を検出すると共に、測量図を作成する第３ステップとを備えている。ここで、写真測量用画像処理装置は、画像記録媒体から同一の被写体およびターゲットを含む第１および第２画像に関する測量画像データを読み込む読込み手段と、測量画像データに基づいて第１画像および第２画像をモニタ画面に表示する画像表示手段と、モニタ画面上の第１画像において被写体上の所定の測量点が投影された第１像点を指定する第１指定手段と、第１像点の２次元座標と測量画像データに含まれ少なくともターゲットの寸法形状の情報を有する写真測量用データとに基づいて測量点が第２画像に投影された第２像点を含み得る補助線を定義し第２画像に表示する補助線定義手段と、モニタ画面上の第２画像において被写体上の所定の測量点が投影された第２像点を指定する第２指定手段と、補助線定義手段により得られた補助線と第２指定手段により指定された第２像点との距離の最小値が所定許容値以上の場合に第１画像または第２画像の少なくとも一方が改竄されたと判定する改竄検出手段と、改竄検出手段により改竄が検出されない場合にのみ、第１像点および第２像点と写真測量用データとに基づいて測量点の３次元座標を算出する測量点算出手段とを備えることを特徴としている。これにより、測量図作成の迅速化が図られ、同時に改竄を容易に検出し得る。
【００１１】
また本発明による記録媒体は写真測量用画像処理プログラムを格納していることを特徴としており、この写真測量用画像処理プログラムは、以下に示す複数のルーチンを備える。即ち、画像記録媒体から同一の被写体およびターゲットを含む第１および第２画像に関する測量画像データを読み込む読込み処理ルーチン、測量画像データに基づいて第１画像および第２画像をモニタ画面に表示させる画像表示処理ルーチン、モニタ画面上の第１画像において被写体上の所定の測量点が投影された第１像点を特定する第１像点特定処理ルーチン、第１像点の２次元座標と測量画像データに含まれ少なくともターゲットの寸法形状の情報を有する写真測量用データとに基づいて測量点が第２画像に投影された第２像点を含み得る補助線を定義し第２画像に表示させる補助線定義ルーチン、モニタ画面上の第２画像において測量点が投影された第２像点を特定する第２像点特定ルーチン、補助線定義ルーチンにより定義された補助線と第２像点特定ルーチンにより特定された第２像点との距離の最小値が所定許容値以上の場合に第１画像または第２画像の少なくとも一方が改竄されたと判定する改竄検出ルーチン、改竄検出ルーチンにより改竄が検出されない場合にのみ第１像点および第２像点と写真測量用データとに基づいて測量点の３次元座標を算出する測量点算出ルーチンである。記録媒体は例えばハードディスクやＣＤ−ＲＯＭであり、汎用のパーソナルコンピュータにより写真測量用画像処理プログラムを実行させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による写真測量用画像処理装置、写真測量用画像処理装置を用いた写真測量方法、および写真測量用画像処理プログラムを格納した記録媒体の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本実施形態の写真測量の撮影状況を示す図であり、測量対象である道路の外形ＲＧおよび白線ＲＷを鉛直上方から見た水平面図である。同図には、撮影地点を示すカメラ位置Ｍ１〜１８が黒丸点で示され、各カメラ位置Ｍ１〜１８は写真測量用カメラ（符号１００；図５参照）に設けられた撮影光学系の後側主点位置に一致する。カメラ位置Ｍ１〜１８からそれぞれ伸びる矢印は撮影光学系の光軸の方向を示している。
【００１４】
この写真測量においては同一の測量対象に対して異なる２方向からの撮影が連続して行われる。詳述すると、例えば測量対象がＴ字路の場合、このＴ字路の左側（図中下方）のカメラ位置Ｍ１から撮影が開始され、次に右側（図中右方）のカメラ位置Ｍ２からＴ字路が撮影される。カメラ位置Ｍ１およびＭ２で得られた２フレーム分の画像は第１ペア画像として定義され、図中Ｌ字で示されるターゲット（符号１０；図２参照）を共通に写し込んでいる。
【００１５】
続いて、カメラ位置Ｍ３およびＭ４、カメラ位置Ｍ５およびＭ６、・・・、カメラ位置Ｍ１７およびＭ１８の順に撮影が行われる。このように、１つの測量対象に対する異なる２方向からの撮影が繰り返し行われ、第１〜第９ペア画像が得られる。
【００１６】
撮影地点の移動に伴って、ターゲット１０はターゲット位置ＲＰ１からＲＰ２、およびＲＰ３へ順次移動させられる。同一位置のターゲット１０が写し込まれている画像は１つのグループとして定義付けられる。例えば、ターゲット１０がターゲット位置ＲＰ１に配された時に得られた第１〜第３ペア画像、即ちカメラ位置Ｍ１〜６の画像は第１グループＧＰ１として定義される。同様に、ターゲット位置ＲＰ２に対応する第４および第５ペア画像（カメラ位置Ｍ７〜１０の画像）は第２グループＧＰ２として、ターゲット位置ＲＰ３に対応する第６〜９ペア画像（カメラ位置Ｍ１１〜１８の画像）は第３グループＧＰ３として定義される。
【００１７】
図中、三角点で示される接続点ＲＣ１〜４には、例えばコーン等の目印が置かれる。この接続点ＲＣは異なるターゲット位置ＲＰの略中間に置かれ、同一グループ内の複数ペア画像の少なくとも１ペアには必ず写し込まれる。
【００１８】
図２は撮影に用いられるターゲット１０の平面図である。ターゲット１０は一端部で互いに連結される２本の柱状部材１２、１４を備える。柱状部材１２、１４は長方形断面を有し、内部は中空に形成される。これら柱状部材１２および１４の一面には、後述する写真測量用画像処理装置においてカメラ位置Ｍ１〜１８を定めるための６個の視認用の指標部材２０が設けられる。指標部材２０は白色を呈し、それら周囲には境界を明確にするために黒色の円板部材２２が設けられる。
【００１９】
柱状部材１２上には４個の指標部材２０が一直線上に設けられ、また柱状部材１上には２個の指標部材２０が一直線上に設けられる。柱状部材１２の自由端部、柱状部材１２および１４の連結部、柱状部材１４の自由端部に位置する３つの指標部材２０の中心はそれぞれ基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３として定義される。基準点ｔ１およびｔ２間の距離は基準点間距離Ｌ１として示され、同様に、基準点ｔ２およびｔ３間の距離、基準点ｔ１およびｔ３間の距離はそれぞれ基準点間距離Ｌ２、Ｌ３で示される。
【００２０】
図中２点鎖線で示される直線ＡＸ１は基準点ｔ１およびｔ２を通り、基準点ｔ２およびｔ３を通る直線ＡＸ２は直線ＡＸ１に対して垂直である。後述する写真測量用画像処理装置においては、基準点ｔ１を原点とし、直線ＡＸ１およびＡＸ２を座標軸とする３次元直交座標系（以下、基準座標系と記載する）が設定され、カメラ位置Ｍ１〜１８はこの基準座標系における座標値で表される。
【００２１】
３個の基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３によって定義される基準平面は、ターゲット１０が地面上に載置された時水平面に略一致する。柱状部材１２および１４の内部には基準平面の水平面に対する傾斜角を測定するセンサ、具体的には水平面に対する基準平面の直線ＡＸ１周りの傾斜角を測定する第１傾斜角センサ３２と、直線ＡＸ２周りの傾斜角を測定する第２傾斜角センサ３４が設けられる。第１傾斜角センサ３２および第２傾斜角センサ３４から得られた２つの傾斜角θ１、θ２に基づいて、基準平面は厳密に水平面に一致すべく補正される。
【００２２】
また、柱状部材１２の連結側端部には方位センサ３６が設けられ、例えば直線ＡＸ１の方位ＤＲが測定される。これにより直線ＡＸ１を方位ＤＲに基づいて北方向に一致させるべく補正することができる。
【００２３】
このように、傾斜角θ１、θ２および方位ＤＲに基づいて、基準座標系の座標軸の１つ例えばＹ軸を鉛直方向に一致させ、かつ他の座標軸の１つ例えばＺ軸を北方向に一致させることができ、同一のターゲット位置ＲＰ、即ち同一グループＧＰのカメラ位置Ｍの相対関係が容易に特定できる。
【００２４】
図３はターゲット１０の電気的構成を示すブロック図である。ターゲット１０はターゲット制御部１２を備え、第１傾斜角センサ３２、第２傾斜角センサ３４および方位センサ３６の出力は、ターゲット制御部１２により所定時間毎にモニタされ、適当な信号処理を受けた後、傾斜角θ１、θ２および方位ＤＲとしてＲＡＭ６８に一時的に格納される。ターゲット１０にはＥＥＰＲＯＭ４０が設けられ、ＥＥＰＲＯＭ４０にはターゲット１０固有のターゲット識別番号、および基準点間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の値が予め書き込まれる。これら基準点間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は設計値ではなく、製造後に測定されたターゲット１０固有の値である。
【００２５】
ターゲット１０は電池等の電源部４２と、電源の投入および停止を切替える電源スイッチ４４とを備える。ターゲット制御部１２は電源スイッチ４４のオンの切替え回数をカウントする機能を有する。電源スイッチ４４は、１つの現場における一連の撮影、図１においてはカメラ位置Ｍ１〜１８の撮影の間は終始オンに切替えられた状態が保持される。従って、切替え回数の値の違いは異なる現場における撮影であるとみなせる。ここではこの切替え回数をターゲット１０の設置回数と定める。
【００２６】
また、ターゲット制御部１２は電源オン時のターゲット１０の相対的に大きな移動の回数をカウントする機能を備える。例えば、図１においては電源スイッチ４４がオンの状態でＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３の順に２回移動しており、このとき移動回数は２度カウントされる。従って、移動回数の値の違いは異なるターゲット位置ＲＰであるとみなすことができる。
【００２７】
ターゲット制御部１２により定められるターゲット１０の設置回数および移動回数のデータはＲＡＭ６８内に格納され、電源オフ後もＲＡＭ６８内に保持される。
【００２８】
ＥＥＰＲＯＭ４０内のターゲット識別番号、基準点間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のデータ、およびＲＡＭ６８内の傾斜角θ１、θ２、方位ＤＲ、設置回数および移動回数のデータの双方は、一定時間毎に読み出されターゲットデータとして集約される。ターゲットデータは送信部４６において変調されて例えば無線により写真測量用カメラ１００に送信される。
【００２９】
図４はターゲット制御部１２において実行される送信処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００３０】
この送信処理ルーチンは電源スイッチ４４の切替え操作により電源が投入されることにより開始され、ステップＳ１０２が実行される。ステップＳ１０２においてはＲＡＭ６８内に格納されていた設置回数および移動回数が読み込まれ、それぞれ１ずつカウントアップされて再びＲＡＭ６８に格納される。例えばＲＡＭ６８から読み込まれた設置回数および移動回数がそれぞれ０の場合、双方の値は共に１に更新される。
【００３１】
次にステップＳ１０４が実行され、ターゲットデータの送信の有無を判定するための送信フラグＦｓが立てられ、その初期値として０が代入される。Ｆｓ＝０のときはターゲットデータが送信されていないことを示す。
【００３２】
ステップＳ１０４において送信フラグＦｓが０と設定された後、ステップＳ１０６においてターゲット制御部１２により第１傾斜角センサ３２、第２傾斜角センサ３４および方位センサ３６の出力が３０ｍｓ毎にモニタされ、さらにステップＳ１０８において連続した３回分、即ち９０ｍｓ間の傾斜角θ１およびθ２の変化量が算出される。なお、ステップＳ１０４におけるモニタの間隔は３０ｍｓに限定されず、またステップＳ１０８において変化量算出を５回分毎に行ってもよい。
【００３３】
ステップＳ１１０においては、ステップＳ１０８で算出された９０ｍｓ間の傾斜角θ１およびθ２の変化量が、それぞれ±１度以内であるか否か、即ちターゲット１０が移動中か否かが判定される。変化量が±１度より大きければ、ターゲット１０が移動しているあるいは安定していないとみなされ、ステップＳ１１４において送信フラグＦｓが０となり、ステップＳ１０６に戻る。即ち、傾斜角θ１およびθ２の変化量の双方が±１度以内になるまでステップＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１４が繰り返し実行される。
【００３４】
なお、本実施形態においてはターゲット１０が安定して設置された状態で写真測量を行うために９０ｍｓ間の変化量が±１度以内という判定値でもってターゲット１０の安定状態を検出しているが、これはペア画像に写し込まれるターゲット１０が厳密に同一位置であることが写真測量の精度上要求されるためである。しかし、変化量の判定値は±１度以内に限定されず、用途や使用状況に応じて適宜設定変更してもよいし、またターゲット１０の安定状態を検出する必要がない場合にはステップＳ１０８を省略してもよい。
【００３５】
ステップＳ１１０において傾斜角θ１およびθ２の変化量がそれぞれ±１度以内であると判定されると、さらにステップＳ１１２において傾斜角θ１およびθ２の値がそれぞれ±３０度以内であるか否か、即ちターゲット１０の基準平面の水平面に対する傾きが３０度より小さいか否かが判定される。傾斜角θ１またはθ２のどちらか一方でも±３０度より大きい値であれば、ターゲット１０が通常の使用状態ではないとみなされ、ステップＳ１１４において送信フラグＦｓが０となり、ステップＳ１０６に戻る。ターゲット１０の通常の使用状態とは、基準平面が地面に対して略平行となるように載置された状態である。傾斜角θ１およびθ２の双方の値が±３０度以内になって初めてステップＳ１１６に進む。
【００３６】
なお、本実施形態においては傾斜角θ１およびθ２の値が±３０度以内という判定値でもってターゲット１０の使用状態を検出しているが、これは測量対象が道路でありターゲット１０が道路上に設置されることが前提とされるからである。しかし、判定値は±３０度以内に限定されず、使用状況に応じて適宜設定変更してもよいし、またターゲット１０の用途が異なる場合にはステップＳ１１２を省略してもよい。
【００３７】
このように、ターゲット１０が移動中や安定していない状態、あるいは基準平面が地面に略平行ではない場合にはステップＳ１０６〜Ｓ１１４が繰り返し実行され、ターゲットデータは送信されない。即ち、写真測量用カメラ１００が受信し得るターゲットデータは所定位置に安定した状態でおかれたときのデータであり、その信頼性は向上する。
【００３８】
ステップＳ１１６においては、送信フラグＦｓが１であるか否か、即ちターゲットデータが送信されたか否かが判定される。ターゲット１０が移動して安定した直後には送信フラグＦｓは０に設定されているので、ステップＳ１１６ではターゲットデータが送信されていないと判定されてステップＳ１１８が実行され、ここでＲＡＭ６８内の移動回数は１だけカウントアップされ、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１１６において送信フラグＦｓが１である、即ちターゲット１０の安定した状態において既にターゲットデータが送信された場合にはターゲット１０は移動していないとみなされ、ステップＳ１１８は実行されずにステップＳ１２０へ進む。
【００３９】
ステップＳ１２０、Ｓ１２２およびＳ１２４ではＥＥＰＲＯＭ４０およびＲＡＭ６８内のターゲットデータが読み出され、３つに分割されて送信部４６により送信される。ステップＳ１２０ではターゲット識別番号、設置回数および移動回数が送信され、ステップＳ１２２では基準点間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が送信され、ステップＳ１２４では傾斜角θ１、θ２および方位ＤＲが送信される。ステップＳ１２４が終了すると、送信フラグＦｓは１に更新される。
【００４０】
続いてステップＳ１２８が実行され、ここでは電源スイッチ４４がオフに切り替えられたか否かが判定される。電源スイッチ４４がオンのままであればステップＳ１０６に戻り、電源スイッチ４４がオフであると判定されれば送信処理ルーチンは終了する。
【００４１】
以上のように、ターゲット１０は所定位置に安定した状態で置かれた場合には、所定時間おきにターゲットデータを送信し、これにより写真測量用カメラ１００はターゲットデータを容易に得ることができる。従ってオペレータによる測定作業が省略でき、撮影に要する時間を大幅に短縮し得る。なお、ターゲットデータの送信の順番については本実施形態に限定されない。
【００４２】
図５は写真測量用カメラ１００の内部の主要構成を模式的に示すブロック図である。写真測量用カメラ１００は被写体の光学像を電気信号として適当な画像記録媒体、例えばＩＣメモリカード１８０に記録するカメラユニット１１０と、このカメラユニット１１０に着脱自在な受信ユニット１６０とを備える。
【００４３】
カメラユニット１１０全体の動作はシステムコントロール回路１１２により制御され、受信ユニット１６０全体の動作はレシーバーコントロール回路１６２により制御される。システムコントロール回路１１２およびレシーバーコントロール回路１６２は接続端子１１４および１６４の係合により互いに接続される。
【００４４】
カメラユニット１１０には、複数のレンズからなる撮影光学系１１６が設けられ、この撮影光学系１１６の背後には絞り１１８およびＣＣＤイメージセンサ１２０が配置され、撮影光学系１１６を経た光は、ＣＣＤイメージセンサ１２０の受光面上に導かれてそこに結像される。図示しないレリーズボタンの半押しにより測光スイッチ１２２がオンとなり、測光センサ１２４の出力に基づいて露出制御回路１２６が駆動する。露出制御回路１２６は絞り１１８の開度を制御すると共に、必要な電荷蓄積時間を算出してその算出値をＣＣＤ駆動回路１２８に与える。
【００４５】
ＣＣＤイメージセンサ１２０は被写体の光学像を電気信号であるアナログ画素信号に変換し、このアナログ画素信号はシステムコントロール回路１１２の制御下でＣＣＤ駆動回路１２８により所定の電荷蓄積時間経過後にＣＣＤイメージセンサ１２０から順次読み出される。
【００４６】
ＣＣＤイメージセンサ１２０から読み出されたアナログ画素信号は、順次、アンプ１３０による増幅後、Ａ／Ｄ変換器１３２によりデジタル画素信号に変換され、画像処理回路１３４に入力される。画像処理回路１３４ではバッファメモリ１３８に一端格納された１フレーム分のデジタル画素信号（以下、デジタル画素データと呼ぶ）が適当な画像処理、例えばガンマ補正やシェーディング補正等を受ける。
【００４７】
画像処理回路１３４の画像処理が終了すると、デジタル画素データはエンコーダ１４０に出力され、ここで同期信号の付加等の処理が施されて一連のビデオカラー信号に変換される。ビデオカラー信号はビデオ出力端子１４２から出力され、ケーブル１４４、ビデオ入力端子１６５を介して受信ユニット１６０のＬＣＤ駆動回路１６６に入力される。ＬＣＤ駆動回路１６６はレシーバーコントロール回路１６２の制御下においてＬＣＤディスプレイパネル１６８を駆動し、ビデオカラー信号に基いてＬＣＤディスプレイパネル１６８に被写体像を再現する。
【００４８】
レリーズボタンが半押しされた状態において、撮像から被写体像再現までの一連の動作はシステムコントロール回路１１２の制御に基いて所定時間毎に繰り返し行われ、これによりＬＣＤディスプレイパネル１６８には被写体像が動画として表示される。
【００４９】
カメラユニット１１０および受信ユニット１６０の側方にはアンテナ１７０が設けられ、受信ユニット１６０の内部にはこのアンテナ１７０に接続された受信部１７２が設けられる。ターゲット１０から送信されたターゲットデータは、アンテナ１７０を介して受信部１７２により受信され、データデコーダ１７４により復調されてレシーバーコントロール回路１６２に出力される。さらに、ターゲットデータはレシーバーコントロール回路１６２により必要に応じて読み出されて８ビットのシリアルデータ信号に変換され、接続端子１６４、１１４を介してカメラユニット１１０のシステムコントロール回路１１２に入力され、ＲＡＭ１１３内に一端格納される。なお、ＲＡＭ１１３にはターゲットデータの他、撮影光学系１１６に対応して予め定められた固有値である座標変換のためのパラメータＣｍ等が格納される。
【００５０】
カメラユニット１１０はＥＥＰＲＯＭ１１５を備え、ＥＥＰＲＯＭ１１５内にはカメラユニット１１０の固有のデータ、例えばカメラ識別番号と、撮影光学系１１６の歪曲収差を補正するためのディストーションデータと、ＣＣＤイメージセンサ１２０の水平および垂直方向の画素数Ｗ、Ｈと、画素間距離Ｐｘ、Ｐｙとが格納される。歪曲収差の補正にはＫａｒａｒａのモデルが採用され、ディストーションデータは具体的にはＫａｒａｒａの式に用いられる６つのパラメータＰ1 、Ｐ2 、Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ6 および画像中心ずれ量Ｘｃ、Ｙｃを含む。
【００５１】
ＥＥＰＲＯＭ１１５に格納されたカメラユニット１１０の固有のデータと、ＲＡＭ１１３に格納されたターゲットデータ以外の写真測量用カメラ１００に関するデータとを併せてカメラデータと呼ぶ。
【００５２】
レリーズボタンが全押しされると、レリーズスイッチ１４６がオンとなり、デジタル画素データがバッファメモリ１３８から記録制御回路１４８へ出力され、同時にその時点でＲＡＭ１１３およびＥＥＰＲＯＭ１１５に格納されているターゲットデータおよびカメラデータがシステムコントロール回路１１２により読み出されて記録制御回路１４８へ出力される。記録制御回路１４８はシステムコントロール回路１１２の制御下でＩＣメモリカード１８０の書込みおよび読出しを制御する。
【００５３】
本実施形態においては、ターゲットデータおよびカメラデータを格納するためのＲＡＭ１１３およびＥＥＰＲＯＭ１１５はカメラユニット１１０に設けられているが、これらを受信ユニット１６０に設けてもよい。
【００５４】
１フレーム分のデジタル画素データおよびターゲットデータおよびカメラデータは記録制御回路１４８により所定のフォーマットに基づいてＩＣメモリカード１８０に書込まれる。このとき、デジタル画素データにはシステムコントロール回路１１２により画像番号および撮影日時が自動的に付され、これらデータもＩＣメモリカード１８０に書込まれる。
【００５５】
カメラユニット１１０は電源としてのバッテリ１５０を備え、このバッテリ１５０から電源回路１５２を介してシステムコントロール回路１１２に電圧が供給される。一方受信ユニット１６０は内部に電源を有しておらず、カメラユニット１１０内のバッテリ１５０から電源出力端子１５４、ケーブル１５６、電源入力端子１７５および電源回路１７６を介してレシーバーコントロール回路１６２に電圧が供給される。
【００５６】
図６は受信ユニット１６０のレシーバーコントロール回路１６２において実行される受信処理ルーチンを示すフローチャートである。この受信処理ルーチンは、受信ユニット１６０がカメラユニット１１０に接続された状態でさらにカメラユニット１１０の電源が投入されることにより開始される。
【００５７】
まず、ステップＳ１５２においてカメラユニット１１０との通信開始が許可され、また記憶フラグＦｋおよび送信フラグＦｒがたてられる。記憶フラグＦｋはターゲットデータがレシーバーコントロール回路１６２の所定の記憶領域に格納されているか否かを判定するためのフラグであり、初期値０（格納されていない）に設定される。また送信フラグＦｒはターゲットデータがカメラユニット１１０に送信されたか否かを判定するためのフラグであり、初期値０（送信されていない）に設定される。
【００５８】
次にステップＳ１５４が実行され、ターゲット１０からのターゲットデータの受信、即ち受信部１７２による受信動作およびデータデコーダ１７４による復調動作が行われる。なお、ターゲットデータは３段階に分かれて送信されるので、ステップＳ１５４ではターゲットデータの全てが受信できるまで次のステップには移行しない。
【００５９】
ステップＳ１５６では記憶フラグＦｋが１であるか否か、即ちレシーバーコントロール回路１６２内のターゲットデータの有無が判定される。ここで、レシーバーコントロール回路１６２に格納されたターゲットデータを一時記憶データとし、これに対してターゲット１０から受信したターゲットデータを受信データと定義する。
【００６０】
レシーバーコントロール回路１６２に一時記憶データが無ければ、ステップＳ１５８に進み、ここで受信データが一時記憶データとして新たに格納され、記憶フラグＦｋが１に更新され、ステップＳ１５４に戻る。レシーバーコントロール回路１６２に一時記憶データがある場合にはステップＳ１６０に進み、一時記憶データと受信データとの値が比較される。
【００６１】
ステップＳ１６０の終了後、ステップＳ１６２において送信フラグＦｒが１であるか否かが判定され、送信フラグＦｒが１の場合にはステップＳ１６４に進み、送信フラグＦｒが１の場合にはステップＳ１６６に進む。ステップＳ１６４およびステップＳ１６６の双方では、ステップＳ１６０の一時記憶データと受信データとの比較結果に基づいて双方のデータが一致するか否かが判定される。
【００６２】
ステップＳ１６４で一時記憶データと受信データとが一致していないと判定された場合、またはステップＳ１６６で一致していると判定された場合にはステップＳ１６８においてカメラユニット１１０への受信データの送信動作が行われ、ステップＳ１７０において送信フラグＦｒが１に更新される。
【００６３】
ステップＳ１６６で不一致が判定されるとステップＳ１５４に戻り、ステップＳ１６６で不一致が判定されるとステップＳ１６７において記憶フラグＦｋが０に更新された後、ステップＳ１５４に戻る。
【００６４】
具体的に説明すると、カメラユニット１１０との通信が開始されると、一時記憶データを未だ一度も送信していない（Ｆｒ＝０）ので、受信データを一時記憶データとして格納した後、格納された一時記憶データに次の受信データが一致するまでステップＳ１５４〜Ｓ１６６が繰り返し実行され、連続して受信されたターゲットデータが一致したとき初めて受信データを送信する。ターゲット１０・写真測量用カメラ１００間の送受信に何らかの不具合があって、受信データが送信したターゲットデータと異なった値になった場合は、カメラユニット１１０へ送信されず、これにより、カメラユニット１１０が得るターゲットデータの信頼性が向上する。
【００６５】
一方、受信データを既に一度でも送信している場合（Ｆｒ＝１）には、ステップＳ１６２からステップＳ１６４へ進み、受信データが一時記憶データと一致しなくなった場合にのみ受信データを送信する。即ち、受信データが一時記憶データと一致する間はカメラユニット１１０に送信する必要がないのでステップＳ１５４〜Ｓ１６４が繰り返し実行され、受信データが異なる値になって初めてその受信データを送信する。
【００６６】
ステップＳ１６８の送信処理後、ステップＳ１７０において送信フラグＦｒが１に更新される。その後、ステップＳ１７２においてカメラユニット１１０の電源がオフであるか否かが判定され、電源がオンであればステップＳ１５４に戻り、電源がオフであると判定されれば受信処理ルーチンが終了する。
【００６７】
図７は、本発明の画像記録媒体の一実施形態であるＩＣメモリーカード１８０に格納される測量画像データのフォーマットを示す図であり、画像１８フレーム分の測量画像データ（図７では２番目〜５番目の測量画像データが示される）が順次格納される。１つの測量画像データＰＤはヘッダ領域Ｈとデジタル画素データ格納領域ＩＭＤとフッタ領域Ｆとを備え、デジタル画素データ格納領域ＩＭＤにはレリーズスイッチ１４６がオンとなった時点の１フレーム分のデジタル画素データ列が格納される。例えば、図７に示す測量画像データＰＤ4 のデジタル画素データ格納領域ＩＭＤには、カメラ位置Ｍ４における撮影により得られたデジタル画素データ列が格納される。
【００６８】
ヘッダ領域Ｈには、フレーム番号Ｈ１の他、ＲＡＭ１１３およびＥＥＰＲＯＭ１１５内に格納されたカメラデータが格納され、具体的には画像番号Ｈ２、撮影日時Ｈ３、カメラ識別番号Ｈ４、撮影条件Ｈ５およびディストーションデータＨ６が含まれる。撮影条件Ｈ５には、パラメータＣｍ、ＣＣＤイメージセンサ１２０の水平および垂直方向の画素数Ｗ、Ｈおよび画素間距離Ｐｘ、Ｐｙが含まれる。ディストーションデータＨ６は、パラメータＰ1 、Ｐ2 、Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ6 および画像中心ずれ量Ｘｃ、Ｙｃである。なお、ヘッダ領域Ｈには上記データの他、水平および垂直方向の画角等の種々データを格納してもよい。
【００６９】
フッタ領域Ｆにはターゲット１０から送信されたターゲットデータが格納され、具体的にはターゲット識別番号Ｆ１、設置回数および移動回数Ｆ２、基準点間距離Ｆ３およびターゲット位置Ｆ４である。基準点間距離Ｆ３は、ターゲット１０固有の基準点間距離Ｌ１、Ｌ２およびＬ３（図２）である。ターゲット位置Ｆ４には撮影時点におけるターゲット１０の傾斜角θ１、θ２および方位ＤＲが含まれる。
【００７０】
このように、写真測量用カメラ１００は、ターゲット１０からターゲットデータを受信し、撮影時には被写体像のデジタル画素データと共に受信したターゲットデータおよびカメラデータを併せて測量画像データＰＤとし、ＩＣメモリーカード１８０に格納する。ターゲットデータおよびカメラデータは後述する写真測量用画像処理装置における測量図作成に必要なデータであり、これらデータを撮影時に自動的に記録することにより、手動によるこれらデータの測定作業および記録作業が省略でき、撮影に要する時間の大幅な短縮が図られる。
【００７１】
さらに、実際の写真測量においては多数の画像を撮影することが多く、また測量精度の低下を防止するために撮影範囲は相対的に狭く設定される。このため、一直線の道路等変化の乏しい被写体を多数回に分けて撮影する場合には類似した画像が多くなる。従って、目視でこれら画像の判別し、手動で画像とターゲットデータおよびカメラデータとを対応付ける作業は煩わしく、特に撮影者以外の者にとってはこの作業は困難を極める。しかし、本実施形態の写真測量用カメラ１００を用いれば、画像とターゲットデータおよびカメラデータとの対応付けの作業が自動的に行われるので、作業の大幅な効率化が図られる。
【００７２】
図８は、ＩＣメモリカード１８０に格納された測量画像データＰＤに基づいて測量図を作成する写真測量用画像処理装置を示す図であって、その主要構成を示すブロック図である。
【００７３】
写真測量用画像処理装置２００は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ２１０と、測量画像データＰＤをＩＣメモリカード１８０から読取るためのカード読取装置２１２と、画像および測量図を表示するモニタ装置２１４とを備える。また写真測量用画像処理装置２００は、像点指定や種々の指示に用いるマウス２１６およびキーボード２１７を備える。ＣＰＵ２１０、カード読取装置２１２、モニタ装置２１４、マウス２１６、プリンタ２１８およびスピーカ２１９は、直接または間接的にバス２３０に接続される。
【００７４】
マウス２１６およびキーボード２１７にはバス２３０に接続された入力制御部２２６が接続され、マウス２１６およびキーボード２１７からの入力がバス２３０に転送され、またこれらの入力モード等が設定される。
【００７５】
また、プリンタ２１８およびスピーカ２１９にはバス２３０に接続された出力制御部２２８が接続される。作成された測量図はプリンタ２１８により必要に応じて印刷される。スピーカ２１９は、マウス２１６およびキーボード２１７からの入力間違い等の警告音を発生し、オペレータに報知する。
【００７６】
ＩＣメモリカード１８０はカード読取装置２１２に挿入され、ＩＣメモリカード１８０内に格納された１８フレーム分の測量画像データＰＤが装置内に適宜読み込まれる。なお、ＩＣメモリカード１８０からの読み出し後、ＩＣメモリカード１８０内に格納されていた測量画像データＰＤは消去され、測量画像データ読出しの重複を防止している。
【００７７】
カード読取装置２１２の読込み動作および書込み動作は、バス２３０に接続された記録媒体制御部２２２により制御される。記録媒体制御部２２２にはハードディスク２１３が接続され、このハードディスク２１３にはＩＣメモリカード１８０から読み込まれた測量画像データＰＤが格納される。なお、ハードディスク２１３内に格納された測量画像データＰＤや、作成された測量図のデータは必要に応じて光磁気ディスク２１５に記録される。
【００７８】
バス２３０には表示メモリ２４２および作業メモリ２４４がそれぞれ接続される。表示メモリ２４２はモニタ装置２１４で表示すべき内容をデジタルデータとして保持し、バス２３０に接続された表示制御部２２４は保持されたデジタルデータをモニタ装置２１４のためのアナログＲＧＢ信号に変換する。作業メモリ２４４はＣＰＵ２１０による演算、処理におけるキャッシュメモリ等に使用される。
【００７９】
ＣＰＵ２１０は、入力状態管理部２３２、表示状態管理部２３４、演算処理部２３６およびデータ管理部２３８を備え、必要な管理、演算、処理を実行する。入力状態管理部２３２はマウス２１６およびキーボード２１７の設定を管理し、また入力された情報、例えばマウス２１６の座標、キーボード２１７から入力された文字等を所定のデジタルデータに変換する。表示状態管理部２３４はモニタ装置２１４に表示すべき内容を管理し、表示に関する設定の変更等があったときには表示内容を変更する。演算処理部２３６は後述する測量図作成のための種々の演算処理に使用される。データ管理部２３８はＩＣメモリカード１８０から読込んだデータ内容を管理し、また読み込まれたデータに基づいて作成された座標データ等を管理する。
【００８０】
実際には、写真測量用画像処理装置２００には汎用のパーソナルコンピュータが適用され、またデータの読込みから作図までの一連の写真測量用画像処理プログラムは写真測量用画像処理装置２００に着脱自在な記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭ２５０、または写真測量用画像処理装置２００に内蔵された記録媒体であるハードディスク２１３に格納される。ハードディスク２１３内に写真測量用画像処理プログラムが格納されていない場合には、ＣＰＵ２１０はＣＤ−ＲＯＭドライブ２４８を介してＣＤ−ＲＯＭ２５０から写真測量用画像処理プログラムを読み出し、ハードディスク２１３にインストールする。既にハードディスク２１３にインストールされている場合には、ＣＰＵ２１０はハードディスク２１３内の写真測量用画像処理プログラムを起動して種々の画像処理および測量図作成処理を行う。
【００８１】
図９および図１０は、ＣＰＵ２１０において実行される写真測量画像処理プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。このメインルーチンは、写真測量画像処理プログラムの起動をマウス２１６等で指示することにより開始される。なお、以下の説明においては図１に示す撮影により得られた１８フレーム分の測量画像データＰＤを用いた場合について説明する。
【００８２】
先ずステップＳ２０２において、測量画像データＰＤの読込み開始がマニュアルで指示され、カード読取装置４１２に装着されたＩＣメモリカード１８０から、カメラ位置Ｍ１〜１８における撮影により得られた測量画像データＰＤが読み込まれる。このとき、各測量画像データＰＤに含まれるデジタル画像データ、カメラデータおよびターゲットデータは作業メモリ２４４に格納され、ＩＣメモリカード１８０から測量画像データＰＤが消去される。ここでフレーム数を示すパラメータｊｍａｘには「１８」が代入される。なお、カメラ位置Ｍ１〜１８において得られた画像には、撮影順に画像番号１〜１８が付されている。
【００８３】
次にステップＳ２０４が実行され、１８フレームの画像が前述したように３つのグループ、即ちカメラ位置Ｍ１〜６の画像が第１グループＧＰ１、カメラ位置Ｍ７〜１０の画像が第２グループＧＰ２、カメラ位置Ｍ１１〜１８の画像が第３グループＧＰ３に定義付けられる。ここでグループ数を示すパラメータｇｍａｘには「３」が代入される。
【００８４】
このグループ分けには、各測量画像データＰＤに含まれるターゲットデータの設置回数および移動回数（測量画像データＰＤのフッタ領域Ｆ２に格納される；図７参照）が用いられ、設置回数および移動回数の双方の値が一致する画像が同一グループに登録され、グループの順番は移動回数の値が大きくなる順、即ち撮影順に１、２、３、・・と自動的に定められる。ここでは１８フレーム分の測量画像データＰＤにおいて設置回数は同値であり、実質的には移動回数のみが参照される。
【００８５】
ステップＳ２０６〜ステップＳ２１４においては、カメラ位置Ｍ１〜１８のそれぞれについてカメラパラメータが算出される。カメラパラメータとは、ターゲット１０に設定された基準座標系におけるカメラ位置Ｍの３次元座標と光軸の方向を示す３軸周りの回転角である。
【００８６】
図１１はカメラ位置Ｍｊ（ｊは画像番号を示すパラメータ）における撮影状況を示し、特にターゲット１０との位置関係を示す斜視図である。図１２は同撮影状況により得られた画像ＩＭｊのカメラパラメータとターゲット１０との関係を概念的に示す図である。図中、撮影光学系１１６の光軸は一点鎖線ＣＬｊで示される。
【００８７】
ここで、ターゲット１０の基準点ｔ２を原点とし、直線ＡＸ１をＸ軸、直線ＡＸ２をＺ軸とする基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が設定される。なお、基準座標系は基準平面であるＸＺ平面が水平面に平行となるべく、傾斜角θ１、θ２および方位ＤＲ（測量画像データＰＤのフッタ領域Ｆ４に格納される；図７参照）により補正され、これによりＹ軸は鉛直方向に一致する。
【００８８】
基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３の基準座標系における座標値（以下、基準座標と呼ぶ）は、それぞれ（−Ｌ１，０，０）、（０，０，０）、（０，０，Ｌ２）である。Ｌ１およびＬ２は測量画像データＰＤのフッタ領域Ｆ３に格納された基準点間距離（図７参照）である。
【００８９】
カメラ位置Ｍｊの相対位置は基準座標（ΔＸｊ，ΔＹｊ，ΔＺｊ）で表され、また光軸ＣＬｊの傾きは基準座標系の３軸に対する回転角（Δαｊ，Δβｊ，Δγｊ）で表される。これら６つのパラメータΔＸｊ、ΔＹｊ、ΔＺｊ、Δαｊ、ΔβｊおよびΔγｊがカメラパラメータである。
【００９０】
図１２には、撮影光学系１１６の歪曲収差のない場合の結像面であるスクリーンＳｊが示される。このスクリーンＳｊはカメラ位置Ｍｊから所定距離だけ離れた平面であり、その中心Ｃｊにおいて光軸ＣＬｊが直交する。スクリーンＳｊに投影された基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３の像点Ｔ1j、Ｔ2jおよびＴ3jは、カメラ位置Ｍｊと各基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３とを結ぶ直線上にそれぞれ位置する。
【００９１】
この相対位置関係により、基準座標系における像点Ｔ1j、Ｔ2jおよびＴ3jの位置を特定すれば、カメラパラメータΔＸｊ、ΔＹｊ、ΔＺｊ、Δαｊ、ΔβｊおよびΔγｊの値が得ることができる。なお、基準座標系における像点Ｔ1j、Ｔ2jおよびＴ3jの位置は、スクリーンＳｊにおける２次元座標とパラメータＣｍとに基づいて特定することができる。スクリーンＳｊは画像ＩＭｊとみなせるので、画像ＩＭｊにおいて基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３を特定しその２次元座標を読取ることにより、像点Ｔ1j、Ｔ2jおよびＴ3jの２次元座標が得られる。パラメータＣｍは、測量画像データＰＤのヘッダ領域Ｈ５に格納された値（図７参照）である。
【００９２】
図９のフローチャートを再び参照する。ステップＳ２０６においてカウンタｊに初期値１が代入され、ステップＳ２０８では第ｊ（＝１）番目の画像ＩＭｊについて、基準点ｔi （ｉ＝１、２、３）が２値化処理等の所定の画像処理により特定され、第ｊ画像ＩＭｊ上における２次元座標が読取られる。
【００９３】
続いてステップＳ３００のカメラパラメータ算出サブルーチンが実行され、ステップＳ２０８により得られた基準点ｔi の読取座標と、基準点間距離Ｌ１、Ｌ２およびパラメータＣｍとに基づいて、カメラパラメータΔＸｊ、ΔＹｊ、ΔＺｊ、Δαｊ、ΔβｊおよびΔγｊが算出される。
【００９４】
なお、実際に得られる画像ＩＭｊは撮影光学系１１６の歪曲収差により微少量湾曲し、また光軸ＣＬｊが画像ＩＭｊと交差する点と画像ＩＭｊの中心とは厳密には一致しない。このため、カメラパラメータΔＸｊ、ΔＹｊ、ΔＺｊ、Δαｊ、ΔβｊおよびΔγｊを未知のパラメータとして基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３のスクリーンＳｊにおける２次元座標を求め、さらに歪曲収差や中心ずれ量を加味し、得られた値が基準点ｔi の読取座標に一致するようなカメラパラメータを算出している。歪曲収差や中心ずれ量の補正にはＫａｒａｒａの補正モデルが用いられ、測量画像データＰＤのヘッダ領域Ｈ６に格納されたディストーションデータ（パラメータＰ1 、Ｐ2 、Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ6 および画像中心ずれ量Ｘｃ、Ｙｃ）が用いられる。このＫａｒａｒａの補正によって高精度なカメラパラメータが得られる。
【００９５】
そしてステップＳ２１０において、ステップＳ２０８により得られた基準点ｔi の読取座標と、ステップＳ３００により得られたカメラパラメータΔＸｊ、ΔＹｊ、ΔＺｊ、Δαｊ、ΔβｊおよびΔγｊとが、第ｊ画像ＩＭｊに対応付けられ、これら数値および対応付けを示すデータは作業メモリ４４に格納される。
【００９６】
ステップＳ２１２ではカウンタｊがｊｍａｘ（＝１８）に一致するか否かが判定され、カウンタｊがｊｍａｘ未満であればステップＳ２１４においてカウンタｊが１インクリメントされてステップＳ２０８に戻る。即ち、カウンタｊが１８になるまでステップＳ２０８〜ステップＳ２１０が繰り返し実行され、これにより全１８画像について基準点ｔi の読取座標およびカメラパラメータが得られる。なお、ここまでの処理は測量画像データ読込み開始がマニュアルで指示されることにより自動的に行われる。
【００９７】
ステップＳ２１２でカウンタｊがｊｍａｘ（＝１８）に一致すると判定されると、ステップＳ２１５においてモニタ画面には図１３に示すペア接続確認画面が表示される。画像表示領域ＧＤＡには、所定サイズに縮小された画像ＩＭ１〜１８の全てが画像番号順に２列に表示される。図１３では画像ＩＭ１〜１０のみが示されており、画像ＩＭ１１〜１８を表示させるためにはマウス２１６によりスクロールバーＳＲＢを操作すればよい。
【００９８】
ここで、水平に並ぶ２画像、例えば第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２はペア画像として定義される。また、異なるグループの境界は即ち移動回数の値が変わる場合には境界線ＢＤＬ（一点鎖線で示す）の表示によりオペレータに報知される。画像表示領域ＧＤＡの表示順は画像番号（測量画像データＰＤのヘッダ領域Ｈ２に格納される；図７参照）に基づいており、グループが異なる２画像が水平に並ぶ可能性もある。グループが異なる２画像はペア画像になり得ないので、この場合には警告のメッセージが表示される。
【００９９】
モニタ画面の右上隅に設けられた完了ボタンＣＩＢをクリックすると、その時点で定義付けられたペア画像の情報が作業メモリ２４４に格納される。なお、画像表示領域ＧＤＡに測量図作成に不要な画像やペア画像にならない画像が表示された場合には、マウス２１６の操作により退避領域ＴＭＰＡに移動させることができる。
【０１００】
ここで、同一グループ内では相対位置関係を特定する基準座標系が同一であるが、異なるグループ間では基準座標系の配置が異なっているため、相互の位置関係が把握できない。このため、次のステップＳ２１６〜Ｓ２２２においてはグループ間の相対位置を定義付ける接続処理が行われる。具体的には、ターゲット位置ＲＰ２およびＲＰ３を原点とする各基準座標系が、座標変換により、最初のターゲット位置ＲＰ１を原点とする基準座標系に統一される。
【０１０１】
ステップＳ２１６ではグループの順番を示すカウンタｇが設定され、初期値として２が代入される。ステップＳ２１８では第ｇ(=2)グループについて、１つ前のグループである第（ｇ−１）(=1)グループへの接続が定義され、第（ｇ−１）(=1)グループの基準座標系への座標変換を定めるパラメータ、具体的にはターゲット位置ＲＰ１に対するターゲット位置ＲＰ２の移動変位量、およびＸ軸（またはＺ軸）の回転変位角が求められる。ここで、Ｙ軸は何れの基準座標系においても鉛直方向に一致するので考慮しない。
【０１０２】
図１４は、モニタ画面に表示されるグループ接続画面の概念図である。ここでは第２グループＧＰ２を第１グループＧＰ１に接続する場合について説明する。モニタ画面の上段には、第１グループＧＰ１の第５画像ＩＭ５および第６画像ＩＭ６が表示され、下段には第２グループＧＰ２の第７画像ＩＭ７および第８画像ＩＭ８が表示される。これらの画像ＩＭ５〜８には接続点ＲＣ１およびＲＣ２（図１参照）が写し込まれており、マウス２１６により各像点が特定されることによりそれぞれ対応付けられる。
【０１０３】
詳述すると、第１の指定モードボタンＫＢ１がクリック指定された後、画像ＩＭ５〜８において４点ＲＣ15、ＲＣ16、ＲＣ17、ＲＣ18が連続して指定されてその２次元座標が取得され、これら４点が接続点ＲＣ１の像点として対応付けられる。同様に、第２の指定モードボタンＫＢ２のクリック後、画像ＩＭ５〜８において、接続点ＲＣ２の像点ＲＣ25、ＲＣ26、ＲＣ27およびＲＣ28が指定される。
【０１０４】
ペア画像である第５画像ＩＭ５および第６画像ＩＭ６のカメラパラメータは既に求められており、像点ＲＣ15およびＲＣ16の２次元座標から接続点ＲＣ１の３次元座標が算出される。なお、この３次元座標はターゲット位置ＲＰ１の基準座標系における値である。一方、像点ＲＣ17、ＲＣ18の２次元座標に基づいて、ターゲット位置ＲＰ２の基準座標系における接続点ＲＣ１の３次元座標が算出される。２種の３次元座標の比較によりターゲット位置ＲＰ１に対するターゲット位置ＲＰ２の移動変位量が算出される。接続点ＲＣ２についても同様の処理が行われ、接続点ＲＣ１の処理により得られた移動変位量との平均が取られる。
【０１０５】
回転変位角は、ターゲット位置ＲＰ１およびＲＰ２における直線ＡＸ１の方位ＤＲ（測量画像データＰＤのフッタ領域Ｆ４に格納される；図７参照）に基づいて算出される。
【０１０６】
２つの接続点ＲＣ１およびＲＣ２の対応付けが完了したときには、完了ボタンＯＦＮを指示することにより、接続処理が完了する。なお、完了ボタンＯＦＮの下には処理を中断するためのキャンセルボタンＯＣＳが設けられる。なお、像点指定の際には図示しない倍率設定メニューにより像点の近傍の画像を任意に拡大でき、像点指定が高精度に行われる。
【０１０７】
次に、ステップＳ２２０が実行され、第２グループＧＰ２のターゲット位置ＲＰ２の移動変位量および回転変位角が座標変換データとして登録され、作業メモリ２４４に格納される。
【０１０８】
ステップＳ２２２ではカウンタｇがｇｍａｘに一致するか否かが判定され、カウンタｇがｇｍａｘ未満であればステップＳ２２４においてカウンタｇが１インクリメントされてステップＳ２１８に戻る。即ち、カウンタｇが３になるまでステップＳ２１８〜ステップＳ２２２が繰り返し実行され、これにより全３グループについて座標変換データが得られる。
【０１０９】
ステップＳ２２２の終了後、ステップＳ４００の測量図作成サブルーチンが実行され、前述の接続処理と同様、ペア画像において測量点ｑi に対応する第１像点ＡＱi1および第２像点ＡＱi2をそれぞれ指定して、その３次元座標を算出し、測量図を作成する。
【０１１０】
ステップＳ４００により得られた測量図は、ステップＳ２２４において必要に応じて編集される。そして、ステップＳ２２６においてプリンタ２１８による紙等への印刷処理が実行され、ステップＳ２２８では作業メモリ２４４に格納されていたデータがハードディスク２１３または光磁気ディスク２１５へ書き込まれ、以上で写真測量用画像処理プログラムが終了する。
【０１１１】
図１５は、カメラパラメータ算出サブルーチン（ステップＳ３００；図９）の詳細を示すフローチャートである。
【０１１２】
まず、ステップＳ３０２において第ｊ画像ＩＭｊについてカメラパラメータ（ΔＸｊ，ΔＹｊ，ΔＺｊ，Δαｊ，Δβｊ，Δγｊ）が初期化される。
【０１１３】
次いで、ステップＳ３０４において基準点ｔi （ｉ＝１〜３）の基準座標は（１）式により座標変換され、写真測量用カメラ１００に設定された３次元座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）（図１２参照）における座標値（以下、カメラ座標と呼ぶ）に変換される。３次元座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の原点はカメラ位置Ｍｊ、そのＺｍ軸は光軸ＣＬｊに一致する。Ｘｍ軸およびＹｍ軸は写真測量用カメラ１００に設定された水平方向および垂直方向である。
【０１１４】
具体的には、（１）式の（ｘi ，ｙi ，ｚi ）にはそれぞれ基準点ｔ１、ｔ２およびｔ３の基準座標ｔ１（−Ｌ１，０，０）、ｔ２（０，０，０）、ｔ３（０，０，Ｌ２）が代入される。また、（１）式のカメラパラメータ（ΔＸｊ，ΔＹｊ，ΔＺｊ，Δαｊ，Δβｊ，Δγｊ）には適当な値が代入され、これにより基準点ｔi （ｉ＝１〜３）のカメラ座標（ｃｘij，ｃｙij，ｃｚij）が算出される。
【０１１５】
【数１】
0003820074.tif 000002
【０１１６】
ステップＳ３０６において、（２）式により、基準点ｔi のカメラ座標（ｃｘij，ｃｙij，ｃｚij）から、基準点ｔi をスクリーンＳｊに投影した像点Ｔijの２次元座標（以下、スクリーン座標と呼ぶ）に変換される。スクリーンＳｊには２次元座標系（Ｘｓ，Ｙｓ）が設定され（図１２参照）、その原点は結像中心Ｃｊであり、Ｘｓ軸およびＹｓ軸はそれぞれＸｍ軸およびＹｍ軸に平行である。（２）式には基準点ｔi のカメラ座標（ｃｘij，ｃｙij，ｃｚij）およびパラメータＣｍが代入され、基準点ｔi のスクリーン座標（Ｘij，Ｙij）が算出される。
【０１１７】
【数２】
0003820074.tif 000003
【０１１８】
ステップＳ３０８では、スクリーン座標（Ｘij，Ｙij）には、Ｋａｒａｒａの補正モデルを用いて実際の画像ＩＭｊ上の２次元座標に近づける補正が施される。即ち、（３）式にスクリーン座標（Ｘij，Ｙij）およびパラメータＰ1 、Ｐ2 、Ｄ2 、Ｄ4 、Ｄ6 および画像中心ずれ量Ｘｃ、Ｙｃが代入され、歪曲収差および画像中心ずれを加味したディストーション補正座標（ＤＸij，ＤＹij）が求められる。
【０１１９】
【数３】
0003820074.tif 000004
【０１２０】
さらにステップＳ３１０では、画像中心を原点とする２次元座標系から、第ｊ画像ＩＭｊの左上隅を原点とし水平および垂直方向の画素数で表される２次元座標系に座標変換される。即ち、（４）式に、基準点ｔi のディストーション補正座標（ＤＸij，ＤＹij）、水平および垂直方向の画素数Ｗ、Ｈおよび画素間距離Ｐｘ、Ｐｙとが代入され、ピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）が算出される。
【０１２１】
【数４】
0003820074.tif 000005
【０１２２】
カメラパラメータ算出サブルーチンの実行前に、ステップＳ２０８で基準点ｔi （ｉ＝１〜３）の２次元座標が読取られるが、この読取られた２次元座標である読取座標（ＡＸij，ＡＹij）は、第１画像ＩＭ１の左上隅からの水平および垂直方向の画素数で表される。即ち、ステップＳ３１０で算出されたピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）は、読取座標（ＡＸij，ＡＹij）と同一の２次元座標系で表されており、（１）式に代入されたカメラパラメータ（ΔＸｊ，ΔＹｊ，ΔＺｊ，Δαｊ，Δβｊ，Δγｊ）が正しい値であれば両者が一致する。
【０１２３】
ステップＳ３１２では、（５）式を用いて、ステップＳ２０８で読取られた読取座標（ＡＸij，ＡＹij）と、ステップＳ３１０により求められたピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）との誤差Φ、具体的には距離の２乗が算出される。
【０１２４】
【数５】
0003820074.tif 000006
【０１２５】
ステップＳ３１４では、誤差Φが最小値であるか否かが判定され、最小値でない場合は、カメラパラメータ（ΔＸｊ，ΔＹｊ，ΔＺｊ，Δαｊ，Δβｊ，Δγｊ）の値が更新され、再びステップＳ３０４〜Ｓ３１４の処理が繰り返される。このようにして、誤差Φが最小値となる、即ち読取座標（ＡＸij，ＡＹij）とピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）とが実質的に一致するようなカメラパラメータが算出される。
【０１２６】
ステップＳ３１４において誤差Φが最小であることが確認されたら、ステップＳ３１６に進み、現在の値が第ｊ画像ＩＭｊのカメラパラメータ（ΔＸｊ，ΔＹｊ，ΔＺｊ，Δαｊ，Δβｊ，Δγｊ）として登録され、作業メモリ２４４に格納された後、カメラパラメータ算出サブルーチンが終了する。
【０１２７】
このように、カメラパラメータ算出サブルーチンにおいては、未知のパラメータであるカメラパラメータに初期値を与えてピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）を定義し、ピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）と読取座標（ＡＸij，ＡＹij）とが実質的に一致するようにカメラパラメータの値を変えながら演算を繰り返し行う逐次近似解法により、カメラパラメータが算出される。
【０１２８】
図１６は測量図作成サブルーチン（ステップＳ４００；図１０）の詳細を示すフローチャートであり、図１７は測量図作成におけるモニタ装置１４のモニタ画面を概念的に示す図である。
【０１２９】
ステップＳ４０２においてペア画像および測量図がモニタ画面に表示され、パラメータｉは１に初期化される。モニタ画面には１組のペア画像を表示するための画像表示領域ＩＭＡが設定され、画像表示領域ＩＭＡの上方には画像表示領域ＩＭＡに表示すべきペア画像を選択するためのペア選択タグＰＩＭＴが設けられる。図１７においては、第１ペア画像である第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２が並列して表示され、このとき画像番号を示すパラメータｊは１または２の値をとる。
【０１３０】
第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２は測量画像データに含まれるデジタル画素データに基づいて表示され、水平方向にＷ個、垂直方向にＨ個の画素が配列される。Ｗ、Ｈは整数（Ｗ≧Ｈ）であり、例えばＷ＝１０００、Ｈ＝８００である。
【０１３１】
画像表示領域ＩＭＡの下側には作図領域ＤＲＡが設けられ、全画像ＩＭ１〜１８に基づいて作図された測量図、具体的には道路の外形ＲＧを示す実線ＬＧが描かれる。測量図は道路を鉛直上方から見た水平面図である。なお、測量点ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 およびターゲット位置ＲＰ１、ＲＰ２およびＲＰ３は、作図領域ＤＲＡにおいて点表示される。ターゲット位置ＲＰ１を示す基準点ｔ２は、第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２においてそれぞれ像点ＲＰ11およびＲＰ12で示される。
【０１３２】
画面の左方にはメニューＭＭが設けられ、種々のコマンドの選択や、測量図のの表示倍率や表示方向等を適宜指定し得る。また作図領域ＤＲＡ内には作図のためのメニューＤＲＭが設けられ、このメニューＤＲＭにおいて描画線の線種や色等が指定される。例えば「直線描画」が指定されている場合、測量点ｑ1 およびｑ2 が連続して指定されると、この２点ｑ1 およびｑ2 を結ぶ直線Ｌ１が自動的に作成され、作図領域ＤＲＡに表示される。
【０１３３】
ステップＳ４０４〜ステップＳ４１４においては、測量点の各画像における像点がマニュアルで指定されて対応付けられる。ここでは道路の角の測量点ｑ(i=1) について第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２上の像点、即ち第１像点ＡＱi1および第２像点ＡＱi2を指定し、測量点ｑ(i=1) の基準座標を算出して作図領域ＤＲＡに点表示する場合について説明する。
【０１３４】
まず、ステップＳ４０４において、作図を継続するか否か、即ちメニューＭＭに設けられた終了ボタンをクリックしたか否かにより判定される。作図を終了する場合にはこの測量図作成サブルーチンは終了する。
【０１３５】
作図を継続する場合にはステップＳ４０６が実行され、ここで第１画像ＩＭ１において第１像点ＡＱ11がマウス２１６によりマニュアル指定される。第１像点ＡＱ11は、マウス２１６の指定によりその読取座標（ＡＸ11，ＡＹ11）が取得され、作業メモリ４４に格納される。
【０１３６】
第１像点ＡＱ11の指定が完了するとステップＳ５００が実行され、第１像点ＡＱ11の読取座標（ＡＸ11，ＡＹ11）に基づいて、第２像点ＡＱ12を含み得る視認用の補助線ＡＤＬが求められ、第２画像ＩＭ２に重ねて表示される（図１７参照）。
【０１３７】
続いてステップＳ４０８において補助線ＡＤＬを参照しながら第２像点ＡＱ12が指定され、マウス指定により読取座標（ＡＸ12，ＡＹ12）が得られる。ここでステップＳ６００の改竄判定サブルーチンが実行され、ステップＳ４０８で指定した第２像点ＡＱ12と補助線ＡＤＬとの距離が所定誤差範囲内であるかが検出され、誤差範囲内であれば返り値ＧＯＯＤが、誤差範囲でなければ返り値ＮＧが返される。
【０１３８】
ステップＳ４１０では返り値がＧＯＯＤであるか否かが判定され、ＧＯＯＤの場合は測量点ｑ1 の像点として第１像点ＡＱ11および第２像点ＡＱ12が互いに対応付けられ、ステップＳ７００の測量点算出サブルーチンにより測量点ｑ1 の基準座標（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）が算出される。そして、ステップＳ４１４において作図領域ＤＲＡに測量点ｑ1 が点表示され、ステップＳ４１６においてｉが１だけインクリメントされてｉ＝２となり、ステップＳ４０４に戻る。
【０１３９】
ステップＳ４１０において返り値がＮＧである場合には、第１画像ＩＭ１または第２画像ＩＭ２が改竄されたと判定され、モニタ画面にエラーメッセージが表示され、その確認後測量図作成サブルーチンは終了する。
【０１４０】
このように、これら第１像点ＡＱ11および第２像点ＡＱ12の読取座標に基づいて測量点ｑ1 の基準座標（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）が算出されるとともに、作図領域ＤＲＡに測量点ｑ1 が点表示される。測量点ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 についても同様、像点ＡＱ21と像点ＡＱ22、像点ＡＱ31と像点ＡＱ32、像点ＡＱ41と像点ＡＱ42がそれぞれ互いに対応付けられ、作図領域ＤＲＡに測量点ｑ2 、ｑ3 およびｑ4 が点表示される。
【０１４１】
なお、本実施形態においては、始めに第１画像ＩＭ１の像点指定が行われ、補助線ＡＤＬは第２画像ＩＭ２上に示されるが、指定の順序が逆、即ち第２画像ＩＭ２の像点指定を先に行っても良い。この場合、補助線ＡＤＬは第１画像ＩＭ１上に表示される。このように、一方の画像で像点を指定すると、他方の画像に対応する像点を含み得る補助線ＡＤＬが自動的に表示されるので、オペレータは対応する像点を容易に指定し得る。
【０１４２】
ここで、改竄および補助線ＡＤＬについて述べる。写真測量用画像処理装置２００において画像ＩＭは実際にはデジタル信号として扱われるため、汎用の画像処理プログラムにより容易に加工し得る。交通事故現場等においては事故現場の忠実な再現のために、測量に用いる画像の改竄は避けられるべきである。このため従来では証拠として採用される画像記録媒体としては、改竄が容易に検出できる銀塩フィルムが用いられる事が多い。
【０１４３】
また、デジタル画像を用いる場合には何らかの検出するためのフラグデータを撮影時に付加する機能を有する電子スチルカメラを用い、このフラグデータの変更や消去があった場合には改竄があったと判定する方法も提案されている。しかし、一度撮影された画像をカラープリンタ等で出力し、得られた画像を再びこの電子スチルカメラで撮影すれば、改竄があったのにも関わらずフラグデータは検出される。
【０１４４】
そこで、本実施形態の写真測量用カメラ１００および写真測量用画像処理装置２００を用いた写真測量においては、一対のペア画像において同値であるべきターゲットデータおよびカメラデータを用いて改竄の有無を判定している。具体的にはペア画像の一方で像点（第１像点）を指定し、この像点とターゲットデータおよびカメラデータとに基づいて他方の画像上の像点の候補となるべき点の集合（補助線ＡＤＬ）を求め、実際に指定された像点（第２像点）が補助線ＡＤＬに対して全く離れた位置にあれば、真のペア画像ではない、即ち改竄があったと判定する。
【０１４５】
このように、測量点ｑi の基準座標を算出するために用いられるターゲットデータおよびカメラデータが、改竄を検出するためのフラグデータの機能をも有し、画像の改竄は容易に検出し得る。即ち、写真測量用カメラ１００で得られる測量画像データＰＤは、交通事故現場等の証拠として用いるだけの十分な信頼性を有する。
【０１４６】
図１８は補助線ＡＤＬおよび測量点ｑi 、第１像点ＡＱi1および第２像点ＡＱi2の関係を概念的に示す図である。ｉは測量点の数を示すパラメータである。
【０１４７】
測量点ｑi は、第１画像ＩＭ１（図中、破線で示される）上に第１像点ＡＱi1（図中、白丸で示される）として投影される。測量点ｑi は、理想的には第１撮影位置Ｍ１と第１像点ＡＱi1とを結ぶ直線ＥＬの延長線上に位置するはずであるが、現実には撮影光学系１１６が歪曲収差を有するために直線ＥＬから外れてしまう。そこで、測量点ｑi を第１スクリーンＳ１に投影し、その投影された像点を第１補正像点Ｑi1（図中、黒丸で示される）として示す。測量点ｑi は第１撮影位置Ｍ１と第１補正像点Ｑi1とを通る直線ＥＬ上に位置する。
【０１４８】
測量点ｑi の基準座標（ｑｘi ，ｑｙi ，ｑｚi ）と第１補正像点Ｑi1のスクリーン座標（ＱＸi1，ＱＹi1）との関係は、前述の（１）式および（２）式における基準点ｔi の基準座標（ｘi ，ｙi ，ｚi ）とスクリーン座標（Ｘij，Ｙij）との関係と同一である。
【０１４９】
第２撮影位置Ｍ２に関しても同様に、実際の結像面である第２画像ＩＭ２、および理想的な結像面である第２スクリーンＳ２における測量点ｑi の像点が、それぞれ第２像点ＡＱi2および第２補正像点Ｑi2として示される。測量点ｑi が直線ＥＬ上にあることから、直線ＥＬを第２スクリーンＳ２に投影した直線（以下、投影線と呼ぶ）ＰＥＬ上には、第２補正像点Ｑi2が位置する。
【０１５０】
この投影線ＰＥＬを歪曲収差を考慮して変換すれば、変換された線上には第２像点ＡＱi2が位置するはずである。本実施形態では、この変換された線を補助線ＡＤＬ（図中破線で示される）として定義し、図１８に示すように第２画像ＩＭ２に重ねて表示させている。このように補助線ＡＤＬは撮影光学系の歪曲収差を考慮して求められており、これにより第２像点ＡＱi2を容易かつ高精度に指定し得る。
【０１５１】
具体的には、直線ＥＬ上にあってかつ測量点ｑi を含み得る所定範囲内にあるｎ個の補助点ｈ1 〜ｈn を抽出し、これら補助点ｈ1 〜ｈn を第２スクリーンＳ２に投影し、さらに歪曲収差に基づいて変換して補助像点ＡＰ1 〜ＡＰn （図１８にはＡＰ1 およびＡＰn のみを示す）を得、連続する補助像点ＡＰ1 〜ＡＰn を結ぶことにより補助線ＡＤＬを生成する。補助点の数ｎは多い方が好ましく、少なくとも水平方向の画素数Ｗより大きい値に設定される。この場合、水平方向において１画素単位で補助線ＡＤＬを表示でき、高精度かつ滑らかな補助線ＡＤＬが得られる。
【０１５２】
補助点ｈ1 〜ｈn が抽出される所定範囲としては、第１撮影位置Ｍ１から１ｍ以上５０ｍ以下の範囲が好ましい。この下限値１ｍおよび上限値５０ｍは、像点指定を高精度に行うために撮影範囲が１ｍ以上５０ｍ以下程度に限られることから経験的に得られた数値であり、特に限定されるものではない。図１７に示す画面上のメニューＭＭで所定範囲を適宜変更しても良い。本実施形態においては水平方向の画素数Ｗが１０００であり、１ｍから５０ｍの範囲を１０００等分することにより１０００個の補助点ｈn （１≦ｎ≦１０００）が定義される。
【０１５３】
補助点ｈn の基準座標（ｈｘn ，ｈｙn ，ｈｚn ）は、（６）式により定義される。（６）式においてｔは距離を示すパラメータであり、Ｒは直線ＥＬの方向を示す方向ベクトル（ｒX ，ｒY ，ｒZ ）である。この方向ベクトルＲは第１カメラ位置Ｍ１からの単位ベクトルである。
【０１５４】
【数６】
0003820074.tif 000007
【０１５５】
補助点ｈn の第２スクリーンＳ２に投影されたスクリーン座標（Ｘn2，Ｙn2）は、前述の（１）式および（２）式を用いて求められる。ここで、パラメータｉにはｎ（１≦ｎ≦１０００）が、パラメータｊには２がそれぞれ代入され、ｘi 、ｙi およびｚi にはそれぞれ補助点ｈn の基準座標ｈｘn 、ｈｙn およびｈｚn が代入される。
【０１５６】
補助点ｈn のスクリーン座標（Ｘn2，Ｙn2）は、前述のＫａｒａｒａの補正モデル（（３）式）を用いて、歪曲収差および画像中心ずれ量を考慮したディストーション補正座標（ＤＸn2，ＤＹn2）に変換される。変換後の点は補助像点ＡＨn で示される。ディストーション補正座標（ＤＸn2，ＤＹn2）は、さらに前述の（４）式によって第２画像ＩＭ２におけるピクセル座標（ＰＸn2，ＰＹn2）に変換される。
【０１５７】
そして、１０００個の補助像点ＡＨn は、算出されたピクセル座標（ＰＸn2，ＰＹn2）に基づいて、第２画像ＩＭ２上に例えば赤色の点で表示され、補助像点ＡＨn を連続して結ぶことにより補助線ＡＤＬが得られる。
【０１５８】
このように、補助線ＡＤＬはカメラデータおよびターゲットデータに基づいて得られる。補助線ＡＤＬを構成する補助像点ＡＨn のピクセル座標は撮影光学系１１６の歪曲収差を考慮した値であり、画像ＩＭ上の読取座標に高精度に一致し得る。
【０１５９】
図１９は補助線描画サブルーチン（ステップＳ５００；図１６）の詳細を示すフローチャートである。
【０１６０】
まずステップＳ５０２が実行され、第１画像ＩＭ１のカメラパラメータ（ΔＸ1 、ΔＹ1 、ΔＺ1 、Δα1 、Δβ1 、Δγ1 ）および第２画像ＩＭ２のカメラパラメータ（ΔＸ2 、ΔＹ2 、ΔＺ2 、Δα2 、Δβ2 、Δγ2 ）が作業メモリ２４４から読み出される。次に、ステップＳ５５０の方向ベクトル算出サブルーチンが実行され、直線ＥＬの方向を定義付ける方向ベクトルＲ（ｒX ，ｒY ，ｒZ ）が算出される。
【０１６１】
ステップＳ５０４では、ステップＳ５５０で算出された方向ベクトルＲ（ｒX ，ｒY ，ｒZ ）により直線ＥＬ（（６）式）が定義され、次のステップＳ５０６では定義された直線ＥＬ上の補助点ｈn が定義される。具体的には（６）式のパラメータｔに数値が代入される。本実施形態においては、距離ｔには１ｍ以上５０ｍ以下の範囲を１０００等分した数値が代入される。即ち、ステップＳ５０６により１０００個の補助点ｈn （１≦ｎ≦１０００）およびその基準座標（ｈｘn ，ｈｙn ，ｈｚn ）が得られる。
【０１６２】
次にステップＳ５０８が実行され、上述したように（１）〜（４）式に補助点ｈn の基準座標（ｈｘn ，ｈｙn ，ｈｚn ）および第２画像ＩＭ２のカメラパラメータが代入されて、１０００個の補助点ｈn を画像ＩＭ２に投影した補助像点ＡＨn の高精度なピクセル座標（ＰＸn2，ＰＹn2）が得られる。
【０１６３】
そしてステップＳ５１０において、１０００個の補助像点ＡＨn を連続して結んだ補助線ＡＤＬがモニタ装置１４の画面上の第２画像ＩＭ２に重ねて表示され、補助線描画サブルーチンが終了する。
【０１６４】
図２０は、図１９の方向ベクトル算出サブルーチン（ステップＳ５５０）の詳細を示すフローチャートである。ここでは、方向ベクトルＲの先端である第１カメラ位置Ｍ１から距離１だけ離れた点ＲＢ（図１８）を第１画像ＩＭ１に投影した点と、指定した第１像点ＡＱi1とが実質的に一致するような、ｒX 、ｒY およびｒZ の値が求められる。
【０１６５】
始めにステップＳ５５２において、方向ベクトルＲのｒX 、ｒY 、およびｒZ に適当な初期値が与えられる。次に、ステップＳ５５４において（１）式により点ＲＢのカメラ座標が算出される。続いて（２）〜（４）式により点ＲＢのスクリーン座標、ディストーション補正座標、ピクセル座標が順に算出される（ステップＳ５５６、５５８、５６０）。そしてステップＳ５６２が実行され、ステップＳ５６０により求められた点ＲＢの第１画像ＩＭ１におけるピクセル座標（ＰＸRB，ＰＹRB）と、指定した第１像点ＡＱi1の読取座標（ＡＸi1，ＡＹi1）との距離の２乗で表される誤差Ψが（７）式により算出される。
【０１６６】
【数７】
0003820074.tif 000008
【０１６７】
ステップＳ３１４においては誤差Ψが最小値であるか否かが判定され、最小値でないと判定されるとｒX 、ｒY およびｒZ の値がより近似した値に変えられてステップＳ５５４に戻る。即ち、誤差Ψが最小値に収束するまでｒX 、ｒY およびｒZ の値が順次変えられて誤差Ψの算出が繰り返し行われる。誤差Ψが最小値であると判定されると、ステップＳ５６６において現在のｒX 、ｒY およびｒZ の値が方向ベクトルＲとして登録され、方向ベクトル算出サブルーチンが終了する。
【０１６８】
図２１は、改竄判定サブルーチン（ステップＳ６００；図１６）の詳細を示すフローチャートである。
【０１６９】
まずステップＳ６０２が実行され、改竄の有無を判定するための返り値が初期化される。次にステップＳ６０４において補助線ＡＤＬを構成する全画素の２次元座標が取得される。本実施形態では１０００個の補助像点ＡＨn （１≦ｎ≦１０００）のピクセル座標（ＰＸn2，ＰＹn2）である。ここで、パラメータｎｍａｘには読取られた画素数、即ち１０００が代入される。
【０１７０】
続いてステップＳ６０６〜６１６においては、補助像点ＡＨn と第２像点ＡＱi2との距離の最小値が算出される。具体的に説明すると、ステップＳ６０６においてピクセルの順番を示すパラメータｎには初期値１が代入され、補助像点ＡＨn と第２像点ＡＱi2との距離の最小値を示すパラメータｄｍｉｎには十分に大きい初期値、例えば画像を構成する水平方向の画素数Ｗが代入される。
【０１７１】
ステップＳ６０８では第ｎ（＝１）番目の画素と、ステップＳ４０８（図１６）において指定された第２像点ＡＱi2との距離ｄ(n=1) が算出される。ステップＳ６１０では距離ｄ(n=1) とパラメータｄｍｉｎとの数値の大小が比較され、距離ｄ(n=1) がパラメータｄｍｉｎより小さければステップＳ６１２が実行されてパラメータｄｍｉｎはｄ(n=1) の値に更新され、距離ｄ(n=1) がパラメータｄｍｉｎより大きければステップＳ６１２は実行されずパラメータｄｍｉｎの値は更新されない。
【０１７２】
次のステップＳ６１４ではパラメータｎがｎｍａｘに一致するか否かが判定され、ｎｍａｘに一致しなければステップＳ６１６においてｎが１インクリメントされてステップＳ６０８に戻る。即ち、ステップＳ６０８〜６１４がｎｍａｘ回繰り返され、これによりパラメータｄｍｉｎには補助像点ＡＨn と第２像点ＡＱi2との距離の最小値が格納される。
【０１７３】
ステップＳ６１４でパラメータｎがｎｍａｘに達したと判定されると、ステップＳ６１８に進み、ここで最小値ｄｍｉｎが所定の許容値δより小さいか否かが判定される。最小値ｄｍｉｎが所定の許容値δより小さければ、実質的に第２像点ＡＱi2が補助線ＡＤＬ上にあると判定され、第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２の改竄が行われていないとみなされる。この場合にはステップＳ６２０において返り値がＧＯＯＤに設定される。
【０１７４】
一方ステップＳ６１８において最小値ｄｍｉｎが所定の許容値δ以上であると判定されると、実質的に第２像点ＡＱi2が補助線ＡＤＬ上にない、即ち第１画像ＩＭ１または第２画像ＩＭ２の改竄が行われたとみなされる。この場合にはステップＳ６２２が実行され、返り値がＮＧに設定される。
【０１７５】
ステップＳ６２０またはステップＳ６２２において返り値が設定されると、この改竄判定サブルーチンが終了し、測量図作成サブルーチンのステップＳ４１０（図１６）へ戻る。
【０１７６】
なお、画像ＩＭにおいて、像点の取り得る誤差は大きくなるため、許容値δはカメラ位置Ｍ１からの距離ｔに応じて適宜定められる。
【０１７７】
図２２は、測量点算出サブルーチン（ステップＳ７００；図１６）の詳細を示すフローチャートである。ここでは測量点ｑi の基準座標（ｑｘi ，ｑｙi ，ｑｚi ）が前述の（１）〜（５）式を用いた逐次近似解法で算出される。基準座標（ｑｘi ，ｑｙi ，ｑｚi ）を未知のパラメータとする以外は、図１５のカメラパラメータ算出サブルーチンと実質的に同一であり、対応する処理については図１５のステップ数に４００を加算して示している。
【０１７８】
即ち、この測量点算出サブルーチンにおいては、基準座標（ｑｘi ，ｑｙi ，ｑｚi ）を未知のパラメータとして測量点ｑi のピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）が定められ、このピクセル座標（ＰＸij，ＰＹij）と読取座標（ＡＸij，ＡＹij）とが実質的に一致するような基準座標（ｑｘi ，ｑｙi ，ｑｚi ）が算出される。
【０１７９】
このように、写真測量用画像処理装置２００を用いれば、高精度な測量図が得られるだけでなく、画像ＩＭ１〜１８の改竄の有無が検出できる。また、測量図作成および改竄判定に用いるターゲットデータおよびカメラデータがデジタル画素データと共にＩＣメモリカード１８０に記録されているので、オペレータの手入力などの処理が省け、測量図作成処理に要する時間が大幅に短縮できる。
【０１８０】
【発明の効果】
本発明の写真測量用画像処理装置、または写真測量用画像処理プログラムを用いた写真測量によると、測量図作成が迅速に行え、かつデジタル画像の改竄を容易に検出して交通事故現場の証拠としての信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】写真測量の撮影状況を示す図であり、測量対象である道路の外形および白線を鉛直上方から見た水平面図である
【図２】写真測量の撮影に用いられるターゲットの平面図である。
【図３】図２に示すターゲットの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図３のターゲット制御部において実行される送信処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】写真測量の撮影に用いられる写真測量用カメラの主要構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】図５に示す受信ユニットのレシーバーコントロール回路において実行される受信処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】ＩＣメモリーカードに格納される測量画像データのフォーマットを示す図である。
【図８】本発明の写真測量用画像処理装置の実施形態を示す図であって、その主要構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す写真測量用画像処理装置のＣＰＵにおいて実行される写真測量画像処理プログラムのメインルーチンの前半を示すフローチャートである。
【図１０】写真測量画像処理プログラムのメインルーチンの後半を示すフローチャートである。
【図１１】所定位置のカメラ位置とスクリーンおよびターゲットとの位置関係を示す斜視図である。
【図１２】図１１の位置関係においてカメラパラメータとターゲットとの関係を概念的に示す図である。
【図１３】図８に示す写真測量用画像処理装置のモニタ画面に表示されるペア接続確認画面の概念図である。
【図１４】図８に示す写真測量用画像処理装置のモニタ画面に表示されるグループ接続画面の概念図である。
【図１５】図９に示すカメラパラメータ算出サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１６】図１０に示す測量図作成サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１７】図８に示す写真測量用画像処理装置のモニタ画面に表示される測量図作成画面を概念的に示す図である。
【図１８】測量点と、この測量点に対応する第１像点および第２像点と、補助線との関係を概念的に示す図である。
【図１９】図１６に示す補助線描画サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図２０】図１９に示す方向ベクトル算出サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図２１】図１６に示す改竄判定サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図２２】図１６に示す測量点算出サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ターゲット
１００  写真測量用カメラ
１１６  撮影光学系
２００  写真測量用画像処理装置
２５０  ＣＤ−ＲＯＭ
ｔ１、ｔ２、ｔ３  基準点
ＩＭ１  第１画像
ＩＭ２  第２画像
ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 、ｑi   測量点
ＡＱ11、ＡＱ21、ＡＱ31、ＡＱ41、ＡＱi1  第１像点
ＡＱ12、ＡＱ22、ＡＱ32、ＡＱ42、ＡＱi2  第２像点
ｈ1 〜ｈn   補助点
ＡＨ1 〜ＡＨn 補助像点
ＡＤＬ  補助線
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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