単写真を用いた位置情報の簡易的測定方法
谷口 亮・佐藤 昌貴・渡邉 誠（株式会社東京地図研究社）

1．はじめに離 f と被写体面までの撮影距離 H で与えられ連続する２枚以上の立体視写真を用いて対る。そのため、撮影時の f と H を厳密に求め、象物の２次元・３次元位置情報を取得する場

カメラ画像上で想定した平面上の必要な被写合、設備にかかるコストと処理時間が課題と体、あるいは被写体間の座標・距離等を測り、なる。一方、取得すべき位置情報が２次元の縮尺レベル倍することによって実際の座標・みで事足りる状況では、１枚の写真から位置距離を求めることができる（図１）。

情報を簡易的に取得できるならば効率的であ

したがって、縮尺レベルを mb としたとき、る（以下、本稿で述べる「位置情報」とは２（１）次元画像上の座標と定義する）。
通常、単写真から被写体の３次元座標を取得することはできない。しかし、比高を持たとなる。また、カメラ画像面上の距離ｌ（pixel）はない対象物が平面上に存在する場合は、必要（２）とする位置情報を簡易に取り出すことができる。そこで本稿では、測定の簡易性、迅速性、となり、（１）（２）から測定長 L（㎜）は、次経済性の３点に主眼に置き、デジタルカメラの式で表すことができる。とレーザ距離計を用いた測定により、以下のような条件・状況に応える位置情報の取得方法を考案した。
・単写真のみを使用
・撮影距離の 1/100～1/200 の精度・簡易な設備・迅速かつ安価に多量のデータを取得
・データ処理の簡略化
併せて、その精度や有用性等、実用を想定した検証を行った。
2．簡易的測定の方法
対象とする被写体を含む平面を想定し、カメラをこれらの被写体に正対させれば、被写体面上の全域は一定の写真縮尺として捉えられる。
写真縮尺は共線条件により、カメラの焦点距

図 1 簡易的測定の方法

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（３）な画像処理ソフト（今回は「Image Masterビキナーズ」：日本写真測量学会・トプコ

ここで、xn、yn は被写体の画素座標（pixel）、ン製を使用）

n は画素サイズ（㎜/pixel）とする。

デジタルカメラの諸元を表１に、レーザ距離計の諸元を表２に示す。

3．簡易的測定実験

次に測定手順を図２に示す。まず、被写体

3.1 使用機材と手順と画像面を正対するように設置し、写真撮影検証に使用した機材は以下の４点である。と距離測定を行う。続いて、画像処理ソフト①キャリブレーション済みデジタルカメラを用いて撮影画像における画素座標の測定を（SONY DSC-HX200V）行う。その際、焦点距離、主点位置、歪曲係②レーザ距離計（BOSCH GLM50）数に関するキャリブレーションファイルも読③写真三脚み込んでおく。最後に、画像面上の距離と縮④キャリブレーションファイル読み込み可能尺レベルから測定長を計算する。

表 1 デジタルカメラの諸元

3.2 距離グリッドによる精度検証実験

焦点距離4.7237㎜

画像の大きさ2592×1944pixel

画素サイズ

0.0023㎜/pixel

主点位置歪曲補正係数（放射・接線方向）

xp

2.8983㎜yp

2.3438㎜

k1

1.7591×10-5

k2

9.7118×10-6

p1

3.9085×10-4

p2

1.8893×10-3

度検証を実施した。
まず、図３のような距離グリッドを描いた

表 2 レーザ距離計の諸元平面の格子板を作成した。その上で、デジタルカメラの画像面をこの格子板に正対させて撮影し、撮影地点と同位置からレーザ距離計により撮影距離を測定した。
なお、使用するデジタルカメラはキャリブレーション済であるため、測定誤差の大きな

光源

レーザダイオード波

長635㎚

要因とされる焦点距離、主点位置、レンズ歪出力

1mW 以下（クラス 2）みに基づく誤差は無視できるとみなした１）。そ

測定範囲

0.05～50m

測定単位1㎜

測定精度±1.5㎜（標準測定時）によるものと、撮影距離の測定精度によるも使用温度範囲−10℃～+50℃のと考えられる。

図 2 測定手順64

本測定の前に、妥当性を判断するために精

先端測量技術 106号のため、誤差要因は大きく分けて、正対状況

図 3 距離グリッド表 3 精度検証実験の結果

A1-A3（上辺）A7-A9（下辺）A1-A7（左辺）

A3-A9（右辺）

長800.0㎜

800.0㎜

800.0㎜

800.0㎜

測定長814.1㎜

812.5㎜822.4㎜795.6㎜

誤+14.1㎜+12.5㎜+22.4㎜

−4.4㎜

1/243

1/278

1/153

1/788

測定区間
実差

撮影距離に対する精度（１）精度検証実験と考えられる。

まず、デジタルカメラを目測で格子板に正対設置させ、撮影を行った。撮影距離は 3433

3.3 車長測定実験㎜である。四方４辺を測定した結果を表３に「対象物への近接が困難」、「静止時間が短い示す。今回の測定方法において、各ポイントため迅速な撮影が必要」等、本測定方法で実における撮影距離に対する精度は 1/153 以上

際に測定作業を行うような場面を想定し、交となり、目標精度 1/100～1/200 を満たすこと差点停車時の車長測定を題材として実証実験ができた。よって、目測による正対設置でも目標精度は確保できると判断した。
（２）正対撮影実験
次に、理想的な正対状況での精度を確認するために、グリッドの中央部（ポイント A５）にカメラファインダ中心の合焦ポイントを一致させた上で測定を行った。その際、地面からA５までの高さをコンベックスにより測定し、ファインダ中心の合焦ポイントの高さが同一になるように設置した。また、目視でファイン図 4 車長測定に使用した撮影画像ダ内を確認し、距離グリッドが左右対称となるように調整した。
撮影距離は 3416㎜である。
四方４辺を測定した結果を表４に示す。
この結果、各ポイントにおける撮影距離に対する精度は 1/2010 以上となり、目標精度を充分に上回っていることが分かった。厳密に正対させることで撮影時の歪みが抑えられ、撮影距離の誤差よりも小さくなるため、この結果が本測定方法における理想的精度である

図 5 車長測定の方法

表 4 正対撮影実験の結果

測定区間

A1-A3（上辺）A7-A9（下辺）A1-A7（左辺）

A3-A9（右辺）

長800.0㎜

800.0㎜

800.0㎜

800.0㎜

測定長798.4㎜

798.4㎜

800.0㎜

801.7㎜

−1.6㎜

−1.6㎜

0㎜

+1.7㎜

1/2135

1/213501/2010実誤差

撮影距離に対する精度65を行った。
目測で車両の側面に画像面が正対するようにカメラを設置して、レーザ距離計により車両側面までを測定した（図４、図５）。
写真正面の普通自動車を対象に、該当車種を特定した上、メーカーの公称値を真値として使用した。なお、撮影距離は 16645㎜であ

表 5 車長測定実験の結果

被写体の画素長564pixel

1 画素の大きさ0.0023㎜

画像面上の被写体長

1.2972㎜

縮尺レベル

3523.7

車両の実長4480.0㎜

車両の測定長4570.0㎜

誤差

撮影距離に対する精度

＋90㎜
1/185

る。測定結果を表４に示す。
この結果から、撮影距離に対する精度はは測定誤差に大きく寄与すると考えられるた

1/185 と想定内に収まっていることが分かっ

め、作業手間を見極めた上でより正確に正対た。なお、218 の車間距離データを得るのに、させる方法の考案も必要である。

機材設置から 4.5 時間で作業を完了した。仮撮影距離の測定方法に関しても、レーザ距に本実験のような条件下において３次元測量

離計は雑踏の中で使用することができない等を行う場合、測定手続きの複雑さや機材設置の制約があるため、様々なシーンで本測定方空間の制約性などの点を考慮する必要があ

法を用いるためには、予め撮影距離を測定しり、短時間での測定は難しい。このように、簡ておく等の工夫が望まれる。加えて、撮影距便に多数のデータを得る必要がある場合、本離測定の精度向上と高解像カメラ等の使用に簡易的測定手法は有効であると言える。

よる精度検証も今後の課題である。

4．まとめ

■参考文献

本稿では、簡易かつ迅速に位置情報を取得

１）高橋洋二、近津博文：民生用デジタルカする方法として、単写真による簡易的測定手メラの内部標定要素と計測精度の関係に法を提案し、実証実験からその有用性につい関する研究、写真測量とリモートセンシて検証した。その結果、測定値の精度は撮影

ング 47(5)、pp.71-76、2008

距離の 1/100～1/200 程度は得られ、当初設定した目的を満たすことができた。これにより、■執筆者

車長・車間距離測定に限らず、同一平面上に谷口 亮（たにぐち りょう）存在するあらゆる被写体の測定に応用可能だ

株式会社東京地図研究社と考えられる。

ジオ・ソリューショングループ
taniguchi@t-map.co.jp

5．今後の課題
さらなる実用性向上のためには、異なる状（共著者）

況下において多数のサンプルでの精度検証を佐藤 昌貴（さとう まさたか）行い、本方法の精度と正確度を確認する必要株式会社東京地図研究社 企画開発室がある。

m_sato@t-map.co.jp

また、今回は測定の簡易性と迅速性を主眼渡邉 誠（わたなべ まこと）に置いたため、被写体面と画像面の正対は目株式会社東京地図研究社 顧問

測で行うことを想定した。しかし、正対状況

watanabe@t-map.co.jp

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先端測量技術 106号