�������� 3 ��������������������� � �������������
3D Photogrammetric System using Visible Light Communication� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� ��� TAKAO KAKEHASHI� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� ��HIROSHI MIKAMI� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� ��� SHIGEYUKI SUZUKI
������ ��� ��� NAOKI� NAGAMOTO�������������������������������������������������������������������� GPS �������������������������������������������� LED ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������LED���������

The author proposes a new measurement system using visible light communication and image sensor.
Measurement is an essential technique for building, bridge and tunnel construction and disasterprediction. However, conventional measurement method such as total station (GPS) takes much time andworks. On the other, visible light communication utilizing LED lighting equipment is being developed.
Visible light communication can receive plural light signals at the same time by using image sensor asreceiver. The 3D photogrammetric system using visible light communication system proposed in thispaper can measure multiple locations at the same time at short times and can be implemented easily. The
availability of the proposed method is demonstrated by experimental assessment.
Key Words: Visible Light Communication, Photogrammetry, Digital Camera, Displacement, LED,Image Sensor��������������������������������������������������������� ���������������������������������������LED�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� GPS ������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������IC������������������������������������191����������������� � 7 ����� 5) ���������������������������������������������������������������� �������������������� 3 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������� �������������������������������������������������

���������������LED�����������������������������������������������������������������������������������

���������� Nikon � D300 ���� 4,288 ��������������� 2 ����������2,848 ������������ 100 ��������

�������������������������

����������������LED�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��� 100 ���������������������������������������������

��������LED��� ID ������������������������1)������������������������������������������������������������������
���������� ������������������������������������� 2) ������������������������������������
����������������� 3)4)5) ����������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������� � � � � � � � ��� �������

������������������ �������������������������������������������������
���� 3) ������������������ 4) ��������������������������� � � � ��� ����92� � ��� ��������� 3 �������� � � ��� ����2�������� 3 �������������������������������

��������������������������

��� 1 �������������� 12.5 ����������������������������ID ��������������������������12����������������������

����������������� 1 ��� 2 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������������������� 3 ������ ��������������������������12��������������������������������������������

�
Header� � �111111000000 ��������������������������
��������������������������
�������������������������

��������� 6 ���������64�� ID�������������������������

����������������������������������������

���������������������CRC����� 6) ��������������������

��������������� 3 ��������������������������������

�������������������������ID � X � Y � Z �����������������

�������������������������

�������������������������

����������������������� 3 ��������������������������

���CRC�������������������

���� ID ���������������������

�������������������������
x3 � x � 1 � � � � � � � � � � � � � � � �

����

(1)

����10��� ID ���������������

������

�������� TD �����
����������������
������������������������

�����������

�������������������� Nikon �� ����������� ID �����������

D300 ����� 100 ���������������

��������������� 0 � 1 � 2 �����

�������������������������

�������������������������

1 �����������������50������

�������������������������

������������������ 1 ���� 4 �������� 3)4) ����������������

���������������������� 1 ���������������������������

�� 4 ���������������� 1 ������ � � � � ��� ������������

��������������� 12.5 ��������
���������������� 1 ��������
����� 0 ������������������������� � � � � � � ��� ��������4 sample� � �1 bit �0011��� ����0�
� 1100��� ����1������� 4 ������������������
��������������� 1 ���������393����������������� � 7 ��������������������������

���������������������������������������������������

�������������������������

������������������

������������������� 4,288 �� ����������������� 100 �����

2,828 �����������������16����

�������16�����������������

�������������� 26,649 ��������

�������������������������

����� 236 ������������������

�����������������������Maxi�������������������������

���� Mini ��������� Thi ��������

��������������������������

�������������������������������

������������������������

������� � ��������������������������
Maxi - Mini

Thi =� �� � � � + Mini � � ��������������������������� � � �(2)�����20����������� � 2���������������

�������������������������

������������ ������������������������

�������������������������

�������������������������

����20������������������

������������������ 111111000000 �

5,627 ��������� 2,110 ����������

������������������ 1 � 0 ���������������� 1 ���� 1,466 �����

�������������������������

�������������������������

��������� 0 � 1 ������������01�����������

�10������������������������

������������������������

�������������������01�10�����������������������������������������������������������������������������

�� 2 ����������������������

���������������������� 2 ���������������������

�������� 0 � 1 ��������������� ������������������������

������� 0 � 1 ���������������

�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������� ID �����������������������������������
�������������������������� � � � � � � ��� ���������� � � ��� ����� � � � �� ��� �������������������94� ��� �������� � ��� ������ � � ��� �����������4�������� 3 �������������

�������������
������������������������
������������������������
Nikon � D300 ����20�������LED����������������50�50�����������
�������������������������
�������������������������� � � � � ����� ����������������������������������

�7)���������������������������������������������

������������������ ��� �����

������������������������ 3����

1 ������������������������

������������ 2 ������������

������������

�������������������������
������������ �������������������� (4) ��������

�������������������������
���xc�yc�zc��������� Xo � Yo ��������� � ��� ���������������������Zo ��������������������� (4)� Xw � Yw � Zw ���������xc�yc�zc������������ x � y �������� f ���������� Xo � Yo � Zo ������������F�Xo, Yo, Zo,�,�,�� � �f������������������������������������������������ R� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �(5)�����������������F�Xo, Yo, Zo,�,�,�� � �f�
� xc �
� Xw - Xo �� ���� yc � = R ��,�,�� � Yw - Yo �� zc �
� Zw - Zo �� ���xc
�x �0zcyc
�y�0zc� �(3) �������������������� (5) ����������������������������
1 ��������������������������������������������������

������������ 3 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�� x � �fxcyc
���� y � �fzczc

� ������������������������� � � � � �����(4) ������������ 3 ������������

�(3) �� (4) �����������������������

��������������������� 3 �����

� Xw ��
��x�� �� Yw �� � � y � ���P��
� Zw �
�1 ��
�
� �
�1 ��
�

������� 3 ������������������ � � � � � � � � � � � � � ��������������������������

� P �����������������������

��������������

���������� 3 � 4 ������������

��������� ������������������������(6) ��� (6) ������������ 2 ������ (6)�������������������������

595

����������������� � 7 �������������������� Xw � Yw �� � � ��� ��������� 3 �������Zw ������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������
����������������������10���� � � � � � � ��� ����������

��� 2m � 35m � 50m �������������3���(m) �� �����(pixel)
2292963.6
35
277.450256.5��������� ��� ��������������
���������������������� 2m ���� 150 � 150 ��������� 35m � 50m ����10�10������������������� 2m
��������������������������������������������������
�������������������
������������������������
����� 1 ��������10����������
��� 3 ���������30�����������
��������������������������
���� 35m � 50m ����������������(a) 2m

������30���27��25�����������
�������������������������
�������������� 2m �����30���
1 ������������������� 35m � 50m
��������������������������������������������� ��� ����������������������������
���� ��� �������������������(b) 35m

�������������������� 1 �����������������������������
��������������
��������������������LED������������������� ��� ����10��
LED�������� 20m ��� 2 ���������
����� 6 ������ 0 � 5 ����������(c) 50m

���������������� 4 �� 6 � 9 ���� � � � � � ������������

��10������������ 2 ����������������������������������
�������������������������
�������������������������
��� 4 �� 6 � 9 ����������� ����������������������������������� 4 �������������������� ����� � ��� � ���� �����966�������� 3 ����������������������������������������������������������������

������������������������10100m �����������������������������������������������

�������LED���� ��� �����������������������������������

��������������������������������������������������

��������� ��� ����LED�������

�������������������������

� 50m ����� 2 �������� 100 ������

��������������

������������������ 6 ������
��������������������������

��������

100m �������������41�48�49�LED�� � ��� ���������������������

������������������� 20mm ������������� � � � � � ���� ����������
�����������������
����������������
�������� ������
������ ������
������ ������
������ �������
������������������
������������
�������� ������ �����
������ ������ �����
������ ������ �����
������ ������ �����������

���������������������������
��������������
��������������������LED�����������������������������������������������������
� 2 �������������LED�������
����������������
�����LED�����������������
�����������������������
������������������������������������������������������������������� � � � � � ����������������������������������������������������������������� ������������������������
� 1 ������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������� � � � � � ��������LED��������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������
�������������������������
��LED���������������������� � � � ���������������
797

����������������� � 7 �� � � � � � � � � � � � � � � � � ��� ��������
ID

������������(m)���(m)

��(m)

�

�

�

�

�

�

40

73.58767.58173.32173.58867.57841

97.61650.03671.97297.56449.9964292.80150.03371.87292.7754388.01149.97171.75

87.9954483.31250.03671.67445

68.39850.05446

63.62849.9954775.83450.12548

58.79849.98349

53.99750.004�

total(m)��

73.3290.001-0.003

0.008

0.009

71.960-0.052-0.040-0.0120.067

50.01071.859-0.026-0.023-0.0130.037

49.95771.740-0.016-0.014-0.0100.023

83.30450.03371.662-0.008-0.003-0.012

0.015

71.37

68.39950.04071.3540.001-0.014-0.0170.022

71.30863.63049.96471.2900.002-0.031-0.0180.036

71.54675.83250.12071.532-0.002-0.005-0.0140.015

71.23558.80949.93771.2150.011-0.046-0.0200.051

71.12554.01249.94671.1140.015-0.058-0.0110.061���������

-0.007-0.024-0.0120.034���������

0.001

0.003

0.008

0.009

���������

0.052

0.058

0.020

0.067

�������������������������

Range Photogrammetry,” 2007 Annual Conference�����������

of the Remote Sensing and Photogrammetry
Society, 2007.
2) T.Komine and M.Nakagawa, “ Integrated System���������������
���������LED�������������

of White LED Visible-Light Communication and�������������������������

Power-Line Communication,” IEEE Transactions�������������������������

on Consumer Electronics, Vol.49, No.1, 2003.
3) Y.Oike and et al., “ A Smart Image Sensor With������������

High-Speed Feeble ID-Beacon Detection for AugmentedReality System,” IEEE European Solid-��������������

State Circuits Conference, pp.125-128, 2003.

������������������LED����4)�������������������������N.Matsushita and et al., “ ID CAM: a smart���������������������24���

camera for scene capturing and ID recognition,”�������������������IEEE and ACM International Symposium onMixed and Augmented Reality, pp.227-236, 2003.
5)������H.Binti and et al., “ Visible Light Communication
with LED Traffic Lights Using 2-Dimensional Image� ������������������������Sensor,” IEICE transactions on fundamentals

�������������������������

of electronics, communications and computer sciences,�������������������������Vol.E89-A, No.3, 2006.
6) C.Shi-yi and L.Yu-bai, “ Error Correcting Cyclic�������������������������
�������������������������Redundancy Checks based on Confidence Declaration,”�����6th International Conference on TS� ������������������������

Telecommunications Proceedings, pp.511-514,

�������������������������2006.
7)����������������1)

M.Lightfoot and et al., “ The Measurement ofWelding Distortion in Shipbuilding using Close988����������� http://www.jsurvey.jp/