(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工現場の地形図を計算機に読み込んで施工現場の平面図の画像データを作成した後、上記画像データ上で、ステレオ撮影するための複数の撮影位置と撮影方向とを指示し、更に上記計算機に備えた３次元ＣＡＤ入力機能を利用して計測対象の概略地形を入力することにより３次元背景画像データを得、上記３次元背景画像データから作業者が上記平面図上で指定した複数の撮影位置から撮影した場合を想定した３次元シミュレーション画像をそれぞれ作成するとともに、これらの想定した３次元シミュレーション画像を並べて表示させ、上記指定した撮影位置と撮影方向とがステレオ撮影に適した撮影位置と撮影方向であるかどうかを、施工現場で写真撮影を行う前に確認でき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】
作業者が上記平面図上で指定した標定点装置設置箇所を３次元シミュレーション画像上に表示させるとともに、作業者が指定した２枚の３次元シミュレーション画像が予め設定された数の標定点を含んでいるかどうかを検知し、上記２枚の画像が計測モデルとして適切かどうかを判断させ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】
実際の撮影が行われた後、上記３次元シミュレーション画像データを実画像のデータと入れ替え可能とし、更に上記実画像データを、撮影位置，撮影方向等の撮影点情報と標定点データ等の計測情報とともにデータベースに登録・保存する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関するもので、特に施工現場の写真撮影計画及び写真撮影を容易にするととも写真撮影の工程の各データを管理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次元モデルを作成するものである。まず、作業者が施工現場においてカメラ等の撮影機器や被測定物の３次元計測に適した複数の撮影位置等の撮影条件を決定して写真撮影を行う。このとき施工現場には、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。そして、上記撮影された写真画像の中からステレオ撮影された２つの画像から成る計測モデルを複数選択し、写真画像上のパスポイントに基づいて上記計測モデルを標定解析した後、上記被測定物の３次元座標の算出を行い上記被測定物の３次元モデルを作成していた。
【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、作業者がステレオ撮影に適した撮影場所及び撮影方向の設定を行うだけでなく、撮影された画像から標定解析を行うことを予測して標定点装置の設置場所の決定等を行う必要があるため、作業者は写真撮影法についての詳細な知識や経験が要求されていた。また、上記写真測量では、撮影機器の情報や画像データ等の管理は各工程毎に管理されており、作業者が作業前に様々な準備をする場合、作業者は前後の工程の各ファイルを取出して行わなければならいため、作業能率が悪いという欠点があった。また、ステレオ撮影の作業手順等はほぼ確立されているにも拘らず、一般の作業者が撮影位置や方向の決定を容易に行う方法については提案されてはいなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、一般の作業者が撮影位置や方向の決定を容易に行うことができ、更に、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、作業者が上記画像データを効率よく管理でき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、施工現場の地形図を計算機に読み込んで施工現場の平面図の画像データを作成した後、上記画像データ上で、ステレオ撮影するための複数の撮影位置と撮影方向とを指示し、更に上記計算機に備えた３次元ＣＡＤ入力機能を利用して計測対象の概略地形を入力することにより３次元背景画像データを得、上記３次元背景画像データから作業者が上記平面図上で指定した複数の撮影位置から撮影した場合を想定した３次元シミュレーション画像をそれぞれ作成するとともに、これらの想定した３次元シミュレーション画像を並べて表示させ、上記指定した撮影位置と撮影方向とがステレオ撮影に適した撮影位置と撮影方向であるかどうかを、施工現場で写真撮影を行う前に確認でき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、作業者が上記平面図上で指定した標定点設置箇所を３次元シミュレーション画像上に表示させるとともに、作業者が指定した２枚の３次元シミュレーション画像が予め設定された数の標定点を含んでいるかどうかを判断し、上記２枚の画像が計測モデルとして適切かどうかを判断させ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、実際の撮影が行われた後、上記３次元シミュレーション画像データを実画像のデータと入れ替え可能とし、更に上記実画像データを、撮影位置，撮影方向等の撮影点情報と標定点データ等の計測情報とともにデータベースに登録・保存する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、施工現場の地形図や撮影に使用するカメラの機種及びレンズ焦点距離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、上記入力手段２に入力された各種データに基づいて撮影位置，撮影方向等の撮影点情報を生成する撮影計画管理手段３と，上記撮影計画管理手段３の出力データに基づき計測対象の概略地形を取込み基準点の計画配置を行う撮影計画シミュレーション手段４とを備えた制御手段５と、上記入力データや撮影点情報等の各種データを保存するデータベース６と、ディスプレイ７と、プリンタ８とを備えている。
なお、本実施の形態においては、上記制御手段５としてＣＡＤ機能を備えたパソコンを用い、入力手段３としてはキイボード及びスキャナーを用いている。また、デジタルカメラで撮影された実画像データＤＰは上記データベース６に直接入力され登録・保存される。
【０００９】
次に、写真撮影管理装置１により施工現場の撮影計画の管理を行う方法について説明する。まず施工現場の写真撮影を行う前に計測対象となる施工現場の地形図をスキャナーを用いてパソコンに読み込み、図２に示すような、施工現場の平面図の画像データを作成する。この画像データは、撮影計画及び計測精度のシミレーションを行うための背景画像データである。上記背景画像データに対して座標系を設定するため、上記地形図において地上座標が既知である点Ｐ1（Ｘ1，Ｙ1）及び点Ｐ2（Ｘ2，Ｙ2）とこの点Ｐ1，Ｐ2に対応する上記背景画像データ上の点ｐ1（ｘ1，ｙ1）及び点ｐ2（ｘ2，ｙ2）の座標データを用いて、地上座標系と画像上の座標系との座標変換を行うための変換係数であるヘルマート変換係数を算出する。上記背景画像データの任意の点ｐ（ｘ，ｙ）の座標は、上記ヘルマート変換係数を用いて地上座標（Ｘ，Ｙ）に変換することができる。
【００１０】
次に作業者は、撮影に使用するカメラの機種，レンズ焦点距離を撮影管理手段４に入力した後、上記背景画像データ上で、図３に示すように、撮影位置（同図の□印）及び撮影方向（同図の矢印）の設定を行う。なお、上記背景画像データは、まだ２次元の情報しか入力されていないので、パソコンに備えられた３次元ＣＡＤ入力機能を利用して、図４に示すような、計測対象の概略地形、例えばピット部におけるのり肩Ｋ1やのり尻Ｋ2のｚ座標を入力して３次元の背景画像データを作成する。また、地形の画面を分かり易くするために補助線Ｌを入力することもできる。更に、図４に示すように、符号黒△で示すような基準点やパスポイント等の標定点装置位置を指示することで、上記背景画像データ上において標定点装置の配置計画も同時に行うことができる。図５（ａ）に示すような撮影位置，撮影方向，標定点装置位置等を設定した背景画像データにおいて、作業者が例えば符号０１２で示される撮影位置を選択すると、上記入力された使用カメラ，レンズ焦点距離のデータを有するカメラにより撮影位置０１２から撮影した場合の画像を想定した３次元シミュレーション画像が撮影計画シミュレーション手段４により作成され、図５（ｂ）に示すように、ディスプレイ７の表示画面のウインドウＷ０１２に表示される。また、上記ウインドウ画面Ｗ０１２には、当該撮影位置や撮影方向の指定が適切であるかどうかを作業者に確認させる目的で、撮影収斂角，撮影基本長，計測予想精度の情報が順次表示される。
【００１１】
図６は、作業者が指定した各撮影位置０１１〜０１４及び０３１〜０３４からの３次元シミュレーション画像を順次並べた表示画面の一例で、作業者はこれらの３次元シミュレーション画像を参照して、実際の施工現場での撮影位置と撮影方向とを決定し、施工現場においてデジタルカメラによる写真撮影を行う。なお、撮影計画シミュレーション手段４は、作業者が指定した２枚の３次元シミュレーション画像が予め設定された数の標定点を含んでいるかどうかを検知し、上記２枚の画像が計測モデルとして適切かどうかを判断し、作業者に上記判断結果を表示するので、専門的知識のない作業者でも、撮影位置と撮影方向とを適切に決定することが出来る。また、上記３次元シミュレーション画像は、上記使用カメラ等の撮影条件とリンクされてデータベース６に登録・保存され、写真撮影後、実際の施工現場で撮影されたデジタルカメラの実画像データと置換えられる。
また、上記３次元シミュレーション画像を、図３に示すような撮影位置及び撮影角度が記入された平面図とともに、写真撮影管理装置１のプリンタ８より出力させ、実際に写真撮影を行う場合の資料とすることができる。
【００１２】
このように、本実施の形態によれば、施工現場で写真撮影を行う前に撮影現場の３次元シミュレーション画像を作成し、上記３次元シミュレーション画像を参照しながら撮影計画を立てることができるので、写真測量法の知識や経験の少ない作業者でも適切なステレオ撮影を行うことが出来る。更に、データベース６には、上記３次元シミュレーション画像または実画像とともにカメラ情報等の撮影機器情報や撮影位置等の撮影点情報がリンクされて登録されているので、作業者が交替になった場合でも、容易に作業を引き継ぐことが出来る。
【００１３】
なお、上記例では施工現場の実画像がデータベース６に登録されていない段階での撮影計画について述べたが、施工現場での掘削作業が進んだ段階で写真測量を行う場合も上記写真撮影管理装置１を用いて撮影計画を支援を行うことが出来る。すなわち、データベース６に登録された複数の実画像に基づいて標定解析を行い、図７に示すような、施工現場の等高線表示の計測データを作成し、上記計測データ上に新たな掘削を行った箇所の複数の３次元座標を入力するとともに、背景として既にデータベース３に登録されている背景画像データを用い、上記実施の形態で行ったように、３次元ＣＡＤ入力機能を利用して、図８に示すような、計測対象の概略地形図を作成する。なお、同図の点線で囲われた領域Ｒは上述した新たな掘削を行った箇所である。次に、上記画面上に標定点装置の配置を指示することで標定点装置の配置計画も合わせて行い、以下、上記実施の形態と同様の作業により、新たな掘削を行った施工現場の３次元シミュレーション画像をディスプレイ７表示させ、上記３次元シミュレーション画像を参照して、実際の施工現場での撮影位置と撮影方向とを決定し、施工現場での写真撮影を行う。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の写真撮影管理方法は、施工現場の地形図を計算機に読み込んで施工現場の平面図の画像データを作成した後、上記画像データ上で、ステレオ撮影するための複数の撮影位置と撮影方向とを指示し、更に上記計算機に備えた３次元ＣＡＤ入力機能を利用して計測対象の概略地形を入力することにより３次元背景画像データを得、上記３次元背景画像データから作業者が上記平面図上で指定した複数の撮影位置から撮影した場合を想定した３次元シミュレーション画像をそれぞれ作成するとともに、これらの想定した３次元シミュレーション画像を並べて表示させ、上記指定した撮影位置と撮影方向とがステレオ撮影に適した撮影位置と撮影方向であるかどうかを確認できるようにしたので、施工現場で写真撮影を行う前に撮影現場の３次元シミュレーション画像を参照することができ、写真測量法の知識や経験の少ない作業者でも容易に撮影計画を立てることができるとともに適切なステレオ撮影を行うことが出来る。
【００１５】
請求項２記載の写真撮影管理方法は、作業者が上記平面図上で指定した標定点装置設置箇所を３次元シミュレーション画像上に表示させるとともに、作業者が指定した２枚の３次元シミュレーション画像が予め設定された数の標定点を含んでいるかどうかを判断し、上記２枚の画像が計測モデルとして適切かどうかを判断させるようにしたので、写真測量法の知識や経験の少ない作業者でも容易に撮影現場での標定点装置の配置の計画を立てることが出来る。
【００１６】
請求項３記載の写真撮影管理方法は、実際の撮影が行われた後、上記３次元シミュレーション画像データを実画像のデータと入れ替え可能とし、更に上記実画像データを、撮影位置，撮影方向等の撮影点情報と標定点データ等の計測情報とともにデータベースに登録・保存するようにしたので、作業者が交替になった場合でも容易に写真撮影作業を引き継ぐことが出来る。
【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施工現場の地形図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる撮影点の設定例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる標定点装置の配置例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる写真撮影の３次元シミュレーション画像の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係わる背景画像データ上の撮影点と３次元シミュレーション画像の表示例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係わる堀削が進んだ施工現場の等高線計測データの一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係わる堀削が進んだ施工現場での撮影点及び標定点装置の設定例を示す図である。
【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  撮影計画シミュレーション手段
５  制御手段
６  データベース
７  ディスプレイ
８  プリンタ
ＤＰ  デジタルカメラの実画像データ
Ｋ1  のり肩
Ｋ2  のり尻
【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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