JP2002131054A - 自動測量方法 - Google Patents
自動測量方法Info
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- JP2002131054A JP2002131054A JP2000326898A JP2000326898A JP2002131054A JP 2002131054 A JP2002131054 A JP 2002131054A JP 2000326898 A JP2000326898 A JP 2000326898A JP 2000326898 A JP2000326898 A JP 2000326898A JP 2002131054 A JP2002131054 A JP 2002131054A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ターゲットに破損や汚れが生じても、確実に画
像処理による視準合わせを可能とする。 【解決手段】測量機器の望遠鏡接眼部に取り付けられた
カメラと、カメラにより撮像したターゲットをモニタ画
面に表示させる画像処理手段とを備え、前記ターゲット
と同形で同一濃度のパターンの周囲を異なる濃度で縁ど
りした形状の参照画像を用意し、前記モニタ画面に表示
した原画像内にて比較領域を順次選択し、前記参照画像
と比較領域間で一致度の高い領域を抽出し、該一致度の
高い領域の位置を元にターゲット中心位置を特定する。
像処理による視準合わせを可能とする。 【解決手段】測量機器の望遠鏡接眼部に取り付けられた
カメラと、カメラにより撮像したターゲットをモニタ画
面に表示させる画像処理手段とを備え、前記ターゲット
と同形で同一濃度のパターンの周囲を異なる濃度で縁ど
りした形状の参照画像を用意し、前記モニタ画面に表示
した原画像内にて比較領域を順次選択し、前記参照画像
と比較領域間で一致度の高い領域を抽出し、該一致度の
高い領域の位置を元にターゲット中心位置を特定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波測距儀、トラ
ンシット等の望遠鏡による測量機器を用いて自動測量す
るための技術分野に属する。
ンシット等の望遠鏡による測量機器を用いて自動測量す
るための技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】光波測距儀、トランシット等の測量機器
を用いて目標物を測量する方法の一つとして、測量機器
の望遠鏡の接眼部にＣＣＤカメラを取り付け、この視準
像を液晶モニター画面に映し出して、望遠鏡の中心と目
標とするターゲットの中心との視準合わせを画像処理に
より行うことにより、視準合わせが容易にかつ短時間で
行えるとともに、人による視準誤差が全く入らない精密
な測量を実現する方法が提案されている（特開平９−３
０４０５３号公報参照）。
を用いて目標物を測量する方法の一つとして、測量機器
の望遠鏡の接眼部にＣＣＤカメラを取り付け、この視準
像を液晶モニター画面に映し出して、望遠鏡の中心と目
標とするターゲットの中心との視準合わせを画像処理に
より行うことにより、視準合わせが容易にかつ短時間で
行えるとともに、人による視準誤差が全く入らない精密
な測量を実現する方法が提案されている（特開平９−３
０４０５３号公報参照）。
【０００３】これを、図１および図２により説明する。
図１および図２（Ａ）において、測量機器１は、望遠鏡
２ａで視準する光波測距儀、トランシット等の測量機器
であり、望遠鏡２ａの接眼部にはＣＣＤカメラ２が取り
付けられ、ＣＣＤカメラ２の上部にはペンライト３が設
けられ、また、三脚４には液晶モニター付パソコン５が
設けられている。また、測量機器１とは別体に収納ボッ
クス６が用意されており、収納ボックス６内には、バッ
テリー７、画像処理装置８、コントロールユニット９が
収納され、ＣＣＤカメラ２、ペンライト３、パソコン５
は、接続ケーブル１０によりバッテリー７及びコントロ
ールユニット９に接続されている。
図１および図２（Ａ）において、測量機器１は、望遠鏡
２ａで視準する光波測距儀、トランシット等の測量機器
であり、望遠鏡２ａの接眼部にはＣＣＤカメラ２が取り
付けられ、ＣＣＤカメラ２の上部にはペンライト３が設
けられ、また、三脚４には液晶モニター付パソコン５が
設けられている。また、測量機器１とは別体に収納ボッ
クス６が用意されており、収納ボックス６内には、バッ
テリー７、画像処理装置８、コントロールユニット９が
収納され、ＣＣＤカメラ２、ペンライト３、パソコン５
は、接続ケーブル１０によりバッテリー７及びコントロ
ールユニット９に接続されている。
【０００４】測量対象となる目標点にはターゲット１１
が配設される。ターゲット１１の画像は、ＣＣＤカメラ
２により撮像され、その画像信号は、画像処理装置８で
画像に変換され、パソコン３の液晶モニター上に表示さ
れる。このターゲット１１は黒色の反射シート上に白色
の円を貼り付けたものである。
が配設される。ターゲット１１の画像は、ＣＣＤカメラ
２により撮像され、その画像信号は、画像処理装置８で
画像に変換され、パソコン３の液晶モニター上に表示さ
れる。このターゲット１１は黒色の反射シート上に白色
の円を貼り付けたものである。
【０００５】測量機器１の望遠鏡２ａの光軸とペンライ
ト３の光軸は平行に設けられ、ターゲット１１で反射し
たペンライト３からの光は望遠鏡内に平行になって返っ
てくるようになっている。このため、ペンライト３の光
のみによってもターゲット１１は十分な明るさの画像と
して液晶モニターの画面上に映し出される。望遠鏡の内
部には点状のスケールが設けられている。
ト３の光軸は平行に設けられ、ターゲット１１で反射し
たペンライト３からの光は望遠鏡内に平行になって返っ
てくるようになっている。このため、ペンライト３の光
のみによってもターゲット１１は十分な明るさの画像と
して液晶モニターの画面上に映し出される。望遠鏡の内
部には点状のスケールが設けられている。
【０００６】図２（Ｂ）は、液晶モニター５に表示され
た液晶画面を示し、該液晶画面内でターゲット１１の円
内に望遠鏡のスケール中心点が入るように測量機器１を
ターゲット１１に概略正対させるだけで人による視準は
完了し、後の、目標点のターゲット１１の重心点Ｔ0と
望遠鏡のスケール中心点Ｃ0を一致させる作業は行わな
い。すなわち、この微調整の作業を行う代わりに画像処
理により得られた画像を利用し、測量すべき角度を求め
る。
た液晶画面を示し、該液晶画面内でターゲット１１の円
内に望遠鏡のスケール中心点が入るように測量機器１を
ターゲット１１に概略正対させるだけで人による視準は
完了し、後の、目標点のターゲット１１の重心点Ｔ0と
望遠鏡のスケール中心点Ｃ0を一致させる作業は行わな
い。すなわち、この微調整の作業を行う代わりに画像処
理により得られた画像を利用し、測量すべき角度を求め
る。
【０００７】ターゲット１１の重心点Ｔ0の位置は、円
画像から計算で求められる。また、ターゲット重心点Ｔ
0位置と望遠鏡２ａのスケール中心点Ｃ0位置との差は、
画像から求めた水平及び鉛直の長さ（偏差）Ｈ、Ｖとし
て計算され、これを角度の偏差として測量機器の概略視
準で得られた水平角及び鉛直角に加えることにより、目
標点の水平角及び鉛直角を求めることができる。
画像から計算で求められる。また、ターゲット重心点Ｔ
0位置と望遠鏡２ａのスケール中心点Ｃ0位置との差は、
画像から求めた水平及び鉛直の長さ（偏差）Ｈ、Ｖとし
て計算され、これを角度の偏差として測量機器の概略視
準で得られた水平角及び鉛直角に加えることにより、目
標点の水平角及び鉛直角を求めることができる。
【０００８】すなわち、測量機器１からターゲット１１
までの距離（概略視準で得られた斜距離）をＬ、画像か
ら求めた水平偏差（長さ）をＨ、画像から求めた鉛直偏
差（長さ）をＶとすると、水平角の偏差βH及び鉛直角
の偏差βV（図２（Ａ）のβ）は、 βH＝ｔａｎ-1（Ｈ／Ｌ） βV＝ｔａｎ-1（Ｖ／Ｌ） 従って、概略視準で得られた水平角及び鉛直角をαH、
αV（図２（Ａ）のα）とすると、 求める水平角度＝αH＋βH 求める鉛直角度＝αV＋βV として、目標点の角度を計算により求めることができ
る。
までの距離（概略視準で得られた斜距離）をＬ、画像か
ら求めた水平偏差（長さ）をＨ、画像から求めた鉛直偏
差（長さ）をＶとすると、水平角の偏差βH及び鉛直角
の偏差βV（図２（Ａ）のβ）は、 βH＝ｔａｎ-1（Ｈ／Ｌ） βV＝ｔａｎ-1（Ｖ／Ｌ） 従って、概略視準で得られた水平角及び鉛直角をαH、
αV（図２（Ａ）のα）とすると、 求める水平角度＝αH＋βH 求める鉛直角度＝αV＋βV として、目標点の角度を計算により求めることができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル現場等、空気の汚れや落石などがある場所で測量を実
施する場合には、計測対象であるターゲットは、工事中
に破損したり、表面に汚れが付着することにより、光の
反射性能が低下するという問題を有している。その結
果、汚れがひどい場合には明るい部分の抽出そのものが
困難になり、また、欠損の程度によっては、本来のター
ゲットの中心位置からずれた位置を示す可能性があると
いう問題を有している。
ル現場等、空気の汚れや落石などがある場所で測量を実
施する場合には、計測対象であるターゲットは、工事中
に破損したり、表面に汚れが付着することにより、光の
反射性能が低下するという問題を有している。その結
果、汚れがひどい場合には明るい部分の抽出そのものが
困難になり、また、欠損の程度によっては、本来のター
ゲットの中心位置からずれた位置を示す可能性があると
いう問題を有している。
【００１０】これを図３により説明する。図３（Ａ）
は、ターゲット１１が正常な場合であり、モニター画面
の原画像にはターゲット１１がそのまま表示されてい
る。これを画像処理すれば、明るい領域の面積重心
（＋）とターゲット１１の中心（○）が一致するが、図
３（Ｂ）に示すように、ターゲット１１に欠損Ｆや汚れ
Ｇが存在する場合には、明るい領域がターゲットの一部
となり、明るい領域の面積重心（＋）とターゲット１１
の中心（○）とはずれてしまう。
は、ターゲット１１が正常な場合であり、モニター画面
の原画像にはターゲット１１がそのまま表示されてい
る。これを画像処理すれば、明るい領域の面積重心
（＋）とターゲット１１の中心（○）が一致するが、図
３（Ｂ）に示すように、ターゲット１１に欠損Ｆや汚れ
Ｇが存在する場合には、明るい領域がターゲットの一部
となり、明るい領域の面積重心（＋）とターゲット１１
の中心（○）とはずれてしまう。
【００１１】この問題の対策としては、ターゲットその
ものを再設置する方法がとられているが、非常に手間が
かかるうえ、高所に設置したターゲットは、この対策も
困難であった。
ものを再設置する方法がとられているが、非常に手間が
かかるうえ、高所に設置したターゲットは、この対策も
困難であった。
【００１２】本発明は上記問題を解決するものであっ
て、ターゲットに破損や汚れが生じても、確実に画像処
理による視準合わせができるとともに、測量作業の精度
および能率を大幅に向上させることができる自動測量方
法を提供することを目的とする。
て、ターゲットに破損や汚れが生じても、確実に画像処
理による視準合わせができるとともに、測量作業の精度
および能率を大幅に向上させることができる自動測量方
法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の自動測量装置は、測量機器の望遠鏡接眼部に
取り付けられたカメラと、カメラにより撮像したターゲ
ットをモニタ画面に表示させる画像処理手段とを備え、
前記ターゲットと同形で同一濃度のパターンの周囲を異
なる濃度で縁どりした形状の参照画像を用意し、前記モ
ニタ画面に表示した原画像内にて比較領域を順次選択
し、前記参照画像と比較領域間で一致度の高い領域を抽
出し、該一致度の高い領域の位置を元にターゲット中心
位置を特定することを特徴とする。
に本発明の自動測量装置は、測量機器の望遠鏡接眼部に
取り付けられたカメラと、カメラにより撮像したターゲ
ットをモニタ画面に表示させる画像処理手段とを備え、
前記ターゲットと同形で同一濃度のパターンの周囲を異
なる濃度で縁どりした形状の参照画像を用意し、前記モ
ニタ画面に表示した原画像内にて比較領域を順次選択
し、前記参照画像と比較領域間で一致度の高い領域を抽
出し、該一致度の高い領域の位置を元にターゲット中心
位置を特定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図４および図５は、本発明の自
動測量方法の１実施形態を示し、図４は処理フローを示
す図、図５は図４の処理を説明するための図である。な
お、本発明においては、図１および図２で説明した自動
測量方法を採用するものである。
を参照しつつ説明する。図４および図５は、本発明の自
動測量方法の１実施形態を示し、図４は処理フローを示
す図、図５は図４の処理を説明するための図である。な
お、本発明においては、図１および図２で説明した自動
測量方法を採用するものである。
【００１５】図４において、先ず、ステップＳ１で、図
５（Ａ）に示すターゲット参照画像１２を用意する。こ
のターゲット参照画像１２は、ターゲット１１と同形で
同一濃度（本実施形態においては、矩形白色）のパター
ンの周囲を、異なる濃度（本実施形態においては黒色）
で縁どりした形状である。
５（Ａ）に示すターゲット参照画像１２を用意する。こ
のターゲット参照画像１２は、ターゲット１１と同形で
同一濃度（本実施形態においては、矩形白色）のパター
ンの周囲を、異なる濃度（本実施形態においては黒色）
で縁どりした形状である。
【００１６】次に、ステップＳ２で、図５（Ｂ）に示す
ように、原画像内にて比較領域１３を選択し、ステップ
Ｓ３で、参照画像１２と比較領域１３間で輝度の一致度
を評価する。一致度の評価指標としては、残差、残差の
二乗和、相互相関係数を用いる。
ように、原画像内にて比較領域１３を選択し、ステップ
Ｓ３で、参照画像１２と比較領域１３間で輝度の一致度
を評価する。一致度の評価指標としては、残差、残差の
二乗和、相互相関係数を用いる。
【００１７】次に、ステップＳ４で、原画像内にて比較
領域１３を順次選択し、原画像内全領域にて一致度を評
価し、ステップＳ５で、所定の一致度以上且つ最も一致
度の高い領域を抽出する。所定の一致度以上の領域を抽
出するのは、ターゲットの破損、汚れが余りにもひどい
場合にはターゲット中心位置を特定できないからであ
る。
領域１３を順次選択し、原画像内全領域にて一致度を評
価し、ステップＳ５で、所定の一致度以上且つ最も一致
度の高い領域を抽出する。所定の一致度以上の領域を抽
出するのは、ターゲットの破損、汚れが余りにもひどい
場合にはターゲット中心位置を特定できないからであ
る。
【００１８】次に、ステップＳ６で、参照画像１２と一
致する度合いの高い領域の位置を元にターゲット中心位
置を特定する。そして、ステップＳ７で、図２で説明し
た測量方法の処理へ進む。
致する度合いの高い領域の位置を元にターゲット中心位
置を特定する。そして、ステップＳ７で、図２で説明し
た測量方法の処理へ進む。
【００１９】本実施形態によれば、図５（Ｃ）に示すよ
うに、ターゲット１１に欠損Ｆや汚れＧが存在したとし
ても、輝度の一致度を元に領域を特定（マッチング）し
ていくため、特定した領域の中心位置（＋）とターゲッ
ト１１の中心（○）とが一致し、ターゲット中心位置を
正確に計算することができる。
うに、ターゲット１１に欠損Ｆや汚れＧが存在したとし
ても、輝度の一致度を元に領域を特定（マッチング）し
ていくため、特定した領域の中心位置（＋）とターゲッ
ト１１の中心（○）とが一致し、ターゲット中心位置を
正確に計算することができる。
【００２０】次に、図６により本発明の他の実施形態を
説明する。図６（Ａ）において、ターゲット１１が矩形
の場合には、ターゲット１１の像が障害物で見えなくな
る、あるいは大きく破損すると、処理画像に示すよう
に、どの位置でマッチングがとれるかの判定が難しく基
本的にマッチング処理は困難になる。
説明する。図６（Ａ）において、ターゲット１１が矩形
の場合には、ターゲット１１の像が障害物で見えなくな
る、あるいは大きく破損すると、処理画像に示すよう
に、どの位置でマッチングがとれるかの判定が難しく基
本的にマッチング処理は困難になる。
【００２１】そこで、ターゲット１１の形状を円形と
し、参照画像１２の形状を図６（Ｂ）に示すように、タ
ーゲット１１と同形で且つ同一濃度のパターンの周囲
を、異なる濃度で縁どりした形状にする。これにより、
図６（Ｃ）に示すように、マッチングの度合いが更に評
価しやすく、ターゲットの中心位置を正確に計算するこ
とができる。なお、ターゲット１１を多角形にしても同
様である。
し、参照画像１２の形状を図６（Ｂ）に示すように、タ
ーゲット１１と同形で且つ同一濃度のパターンの周囲
を、異なる濃度で縁どりした形状にする。これにより、
図６（Ｃ）に示すように、マッチングの度合いが更に評
価しやすく、ターゲットの中心位置を正確に計算するこ
とができる。なお、ターゲット１１を多角形にしても同
様である。
【００２２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記各実施形態においては、
ターゲット参照画像１２を白色のパターンの周囲を黒色
で縁どりした形状にしているが、ターゲットを黒色パタ
ーンとし、参照画像を黒色パターンの周囲を白色で縁ど
りした形状にしてもよい。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記各実施形態においては、
ターゲット参照画像１２を白色のパターンの周囲を黒色
で縁どりした形状にしているが、ターゲットを黒色パタ
ーンとし、参照画像を黒色パターンの周囲を白色で縁ど
りした形状にしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ターゲットに破損や汚れが生じても、確実に画
像処理による視準合わせができるとともに、測量作業の
精度および能率を大幅に向上させることができる。
よれば、ターゲットに破損や汚れが生じても、確実に画
像処理による視準合わせができるとともに、測量作業の
精度および能率を大幅に向上させることができる。
【図１】従来の測量装置の概略斜視図である。
【図２】従来の自動測量方法を示し、図２（Ａ）は全体
構成図、図２（Ｂ）は測量方法を説明するための図であ
る。
構成図、図２（Ｂ）は測量方法を説明するための図であ
る。
【図３】本発明の課題を説明するための図である。
【図４】本発明の自動測量方法の１実施形態である処理
フローを示す図である。
フローを示す図である。
【図５】図４の処理を説明するための図である。
【図６】本発明の他の実施形態を説明するための図であ
る。
る。
１１…ターゲット １２…参照画像 １３…比較領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田孝史 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 泉谷泰志 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】測量機器の望遠鏡接眼部に取り付けられた
カメラと、カメラにより撮像したターゲットをモニタ画
面に表示させる画像処理手段とを備え、前記ターゲット
と同形で同一濃度のパターンの周囲を異なる濃度で縁ど
りした形状の参照画像を用意し、前記モニタ画面に表示
した原画像内にて比較領域を順次選択し、前記参照画像
と比較領域間で一致度の高い領域を抽出し、該一致度の
高い領域の位置を元にターゲット中心位置を特定するこ
とを特徴とする自動測量方法。 - 【請求項２】前記ターゲットを円形または多角形とした
ことを特徴と請求項１記載の自動測量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326898A JP2002131054A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 自動測量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326898A JP2002131054A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 自動測量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002131054A true JP2002131054A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18804014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000326898A Pending JP2002131054A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 自動測量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002131054A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1605231A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-14 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Surveying apparatus |
| JP2012073201A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Topcon Corp | 測定方法及び測定装置 |
| US8294769B2 (en) | 2008-07-05 | 2012-10-23 | Kabushiki Kaisha Topcon | Surveying device and automatic tracking method |
| US8395665B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-03-12 | Kabushiki Kaisha Topcon | Automatic tracking method and surveying device |
| US20130093882A1 (en) * | 2010-07-07 | 2013-04-18 | Leica Geosystems Ag | Geodetic surveying device having automatic high-precision target point sighting functionality |
| CN103217142A (zh) * | 2012-01-20 | 2013-07-24 | 拓普康（北京）科技发展有限公司 | 激光测距装置 |
| US8567076B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-10-29 | Trimble Jena Gmbh | Geodetic target for a geodetic instrument |
| DE112009002286B4 (de) * | 2008-10-21 | 2020-07-02 | Topcon Corporation | Manuelles Vermessungsinstrument mit Kollimationsunterstützungsvorrichtung |
-
2000
- 2000-10-26 JP JP2000326898A patent/JP2002131054A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1605231A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-14 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Surveying apparatus |
| US7301617B2 (en) | 2004-06-09 | 2007-11-27 | Kabushiki Kaisha Topcon | Surveying apparatus |
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| US9846035B2 (en) * | 2010-07-07 | 2017-12-19 | Hexagon Technology Center Gmbh | Geodetic surveying device having automatic high-precision target point sighting functionality |
| JP2012073201A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Topcon Corp | 測定方法及び測定装置 |
| CN103217142A (zh) * | 2012-01-20 | 2013-07-24 | 拓普康（北京）科技发展有限公司 | 激光测距装置 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090603 |
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