JP2003083745A - Imaging apparatus mounted to aircraft, and aircraft imaging data processing apparatus - Google Patents

Imaging apparatus mounted to aircraft, and aircraft imaging data processing apparatus

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JP2003083745A
JP2003083745A JP2001277118A JP2001277118A JP2003083745A JP 2003083745 A JP2003083745 A JP 2003083745A JP 2001277118 A JP2001277118 A JP 2001277118A JP 2001277118 A JP2001277118 A JP 2001277118A JP 2003083745 A JP2003083745 A JP 2003083745A
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JP
Japan
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camera
position information
image
aircraft
attitude
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Application number
JP2001277118A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Morita
一哉 森田
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Starlabo Corp
Original Assignee
Starlabo Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus mounted to an aircraft for performing air triangulation accurately with a small number of reference points, and to provide an aircraft imaging data processing apparatus. SOLUTION: In the imaging apparatus mounted to an aircraft, an image acquired by line sensors 10B, 10N, and 10F and position and attitude information in a camera 10 obtained from a gyro 11, an INS apparatus 15, and a GPS receiver 16 are recorded in a recording means 141 in a pair. In the imaging apparatus mounted to an aircraft, the image of a reference point where spatial position information is stored in a storage means 142 is detected by an image processing section 131. A position/attitude judgment section 132 obtains parameters in the error model of the position/attitude information in a camera 10 so that the deviation between the actual spatial position and image of the reference point and an observation position obtained from the position/attitude information in the camera 1 becomes small, thus correcting the position/attitude information in the camera 10 by the model.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、上空から地表画像
を取得する航空機搭載撮像装置とその撮像データを処理
する航空撮像データ処理装置に関し、特にラインセンサ
を用いて地表画像を取得するとともに取得時のカメラの
位置・姿勢データを併せて取得する航空機搭載撮像装置
および航空撮像データ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aircraft-mounted image pickup apparatus for obtaining a ground surface image from the sky and an aerial image pickup data processing apparatus for processing the image pickup data. The present invention relates to an aircraft-mounted image pickup device and an aerial image pickup data processing device that collectively acquire position / orientation data of a camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】地形の形状を測量する手法として、航空
写真、衛星写真を利用する方法が知られている。こうし
た航空写真を撮影するシステムとして特許280762
2号公報に開示されている航空機搭載撮像装置が知られ
ている。
2. Description of the Related Art As a method for measuring the shape of the terrain, a method using aerial photographs and satellite photographs is known. Patent 280762 as a system for taking such aerial photographs
An aircraft-mounted imaging device disclosed in Japanese Patent Publication No. 2 is known.

【0003】この技術はスリーラインセンサカメラを利
用してカメラの位置・姿勢データとともに、連続的に撮
影した地表の画像データをデジタルデータとして記憶す
ることで後からソフトウェアによる詳細な補正等を可能
としたものである。こうして取得したデータを基にして
三角測量の原理により地表物の空間位置を求めることが
できる。
This technique uses a three-line sensor camera to store the position / orientation data of the camera and the image data of the continuously photographed surface of the earth as digital data, which enables detailed correction by software later. It was done. Based on the data thus obtained, the spatial position of the ground surface object can be obtained by the principle of triangulation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、カメラの位
置・姿勢データのわずかな誤差が求めた地表物の空間位
置の大きなずれの要因となることから、正確な測量を行
うためには、地上に基準点を設置し、その空間位置と取
得したデータを基に演算した位置との偏差により補正を
行う(空中三角測量と呼ぶ)必要がある。通常の写真測
量においては、2次元画像が得られるため、2次元画像
に対してカメラの位置・姿勢データは1つ(6パラメー
タ)であるが、上述のラインセンサにおいては、このカ
メラの位置・姿勢データが1次元画像ごとに存在するた
め、ライン数分だけ位置・姿勢パラメータが存在するこ
とになり、それらが時々刻々変化することから、全ての
位置・姿勢パラメータの値を求めるには膨大な基準点を
設置する必要が生じ、現実的ではない。
By the way, since a slight error in the position / orientation data of the camera causes a large deviation in the spatial position of the surface of the ground object, in order to carry out accurate survey, It is necessary to set a reference point and perform correction based on the deviation between the spatial position and the position calculated based on the acquired data (called aerial triangulation). In normal photogrammetry, a two-dimensional image is obtained, so there is only one camera position / orientation data (6 parameters) for the two-dimensional image. Since the posture data exists for each one-dimensional image, there are as many position / posture parameters as there are lines, and they change from moment to moment, so it is enormous to obtain the values of all position / posture parameters. It is necessary to set a reference point, which is not realistic.

【0005】そこで、本発明は少ない基準点からも正確
な空中三角測量を行うことが可能な航空機搭載撮像装置
および航空撮像データ処理装置を提供することを課題と
する。
Therefore, it is an object of the present invention to provide an airborne image pickup apparatus and an aerial image pickup data processing apparatus capable of performing accurate aerial triangulation from a small number of reference points.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る航空機搭載撮像装置は、航空機に搭載
されて地表画像を一次元画像として撮像するラインセン
サ複数個をそれぞれの視線を異ならせて配置して構成し
たカメラと、該カメラの撮像時の姿勢情報を取得する姿
勢情報取得装置と、該カメラの撮像時の3次元位置情報
を取得する位置情報取得装置と、取得した一次元画像群
と撮像時の姿勢・位置情報を組にしてデジタルデータと
して記録する記録装置と、を備える航空機搭載撮像装置
において、(1)取得した一次元画像群中における複数の
地表の基準点に対応する画素を求める画素検出手段と、
(2)これら基準点それぞれの位置情報が蓄積記憶されて
いる記憶手段と、(3)撮像時のカメラの姿勢・位置情報
の誤差の時間、位置による変化をモデル化した誤差モデ
ルを作成するモデル化手段と、(4)この誤差モデルおよ
び記憶手段に記憶されている基準点の位置情報と画素検
出手段で求めた対応画素との関係からカメラの姿勢・位
置情報を補正する姿勢・位置情報補正手段と、をさらに
備えていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an airborne image pickup apparatus according to the present invention has a plurality of line sensors which are mounted on an aircraft and which pick up a ground surface image as a one-dimensional image, if they have different lines of sight. A camera configured by arranging the camera, an attitude information acquisition device that acquires attitude information when the camera captures an image, a position information acquisition device that acquires three-dimensional position information when the camera captures an image, and an acquired one-dimensional In an airborne imaging device that includes an image group and a recording device that records the posture / position information at the time of image capturing as digital data, (1) Corresponds to multiple ground reference points in the acquired one-dimensional image group Pixel detection means for obtaining a pixel to be
(2) A storage unit that stores and stores the position information of each of these reference points, and (3) a model that creates an error model that models the change in the position and position error of the camera during imaging due to time and position. And (4) posture / position information correction for correcting the posture / position information of the camera from the relationship between the position information of the reference point stored in the error model and the storage unit and the corresponding pixel obtained by the pixel detection unit. And means are further provided.

【0007】一方、本発明に係る航空撮像データ処理装
置は、航空機に搭載されて地表画像を一次元画像として
撮像するラインセンサ複数個をそれぞれの視線を異なら
せて配置して構成したカメラと、該カメラの撮像時の姿
勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、該カメラの撮像
時の3次元位置情報を取得する位置情報取得装置と、取
得した一次元画像群と撮像時の姿勢・位置情報を組にし
てデジタルデータとして記録する記録装置と、を備える
航空機搭載撮像装置で取得したデジタルデータを処理す
る航空撮像データ処理装置において、(1)取得した一次
元画像群中における複数の地表の基準点に対応する画素
を求める画素検出手段と、(2)これら基準点それぞれの
位置情報が蓄積記憶されている記憶手段と、(3)記憶手
段に記憶されている基準点の位置情報と画素検出手段で
求めた対応画素との関係から撮像時のカメラの姿勢・位
置情報の誤差の時間、位置による変化をモデル化した誤
差モデルを作成するモデル化手段と、(4)この誤差モデ
ルによってカメラの姿勢・位置情報を補正する姿勢・位
置情報補正手段と、を備えていることを特徴とする。
On the other hand, the aerial image pickup data processing apparatus according to the present invention includes a camera mounted on an aircraft and having a plurality of line sensors arranged so as to pick up a ground image as a one-dimensional image with different lines of sight. A posture information acquisition device that acquires posture information when the camera captures an image, a position information acquisition device that acquires three-dimensional position information when the camera captures an image, an acquired one-dimensional image group, and a posture / position information when captured In a aviation imaging data processing device that processes digital data acquired by an aircraft-mounted imaging device that includes a recording device that records as digital data in a set, (1) a plurality of ground surface standards in the acquired one-dimensional image group Pixel detection means for obtaining pixels corresponding to points, (2) storage means for accumulating and storing position information of each of these reference points, and (3) reference stored in the storage means Modeling means for creating an error model that models the change in position and position error of the camera at the time of image capturing, based on the relationship between the position information and the corresponding pixel obtained by the pixel detection means, and (4) And a posture / position information correction means for correcting the posture / position information of the camera by the error model.

【0008】本発明によれば、撮像時のカメラの姿勢・
位置情報の誤差をモデル化することによって個々の画像
ごとに姿勢・位置パラメータを求める必要がなく、誤差
モデルにおける誤差パラメータのみを求めればよいの
で、変数の数を減らすことができ、必要な基準点の数も
大幅に削減できる。その結果、計算量を削減するととも
に少ない基準点からも正確な空中三角測量を行うことが
可能である。
According to the present invention, the posture of the camera during image pickup
By modeling the error of the position information, it is not necessary to obtain the pose / position parameter for each image, and only the error parameter in the error model needs to be obtained, so the number of variables can be reduced and the required reference point The number of can also be significantly reduced. As a result, it is possible to reduce the calculation amount and perform accurate aerial triangulation from a small number of reference points.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same constituent elements in each drawing as much as possible in the drawings, and redundant description will be omitted.

【0010】図1は、本発明に係る航空機搭載撮像装置
1の構成を説明する図である。この装置1は、図1
(a)に示されるように、航空機等の飛翔体3の下部に
取り付けられ、飛翔体3の飛行中に上空から地表の画像
を取得するものである。飛翔体3は、図に示される固定
翼機に限られるものではなく、ヘリコプター等の回転翼
機や飛行船、気球等を含むものとする。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an aircraft-mounted image pickup apparatus 1 according to the present invention. This device 1 is shown in FIG.
As shown in (a), it is attached to the lower part of a flying body 3 such as an aircraft and acquires an image of the ground surface from the sky while the flying body 3 is flying. The flying body 3 is not limited to the fixed-wing aircraft shown in the figure, but includes a rotary-wing aircraft such as a helicopter, an airship, and a balloon.

【0011】図1(b)は、撮像装置1の構成を示す図
である。図では、飛翔体3の通常の進行方向を左向きと
して示している。ここで、撮像部(カメラ)10は、多
数の画素を1次元に配列して構成されたラインセンサ1
0B、10F、10Nを飛翔体3の通常の進行方向に対
して直交させる形で平行に配列し、かつ、それぞれの視
線がクロスするように配置している。この結果、ライン
センサ10Fは飛翔体3の前寄りの下方を、ラインセン
サ10Nは飛翔体3の直下の、ラインセンサ10Bは飛
翔体3の後ろ寄り下方の画像をそれぞれ取得することに
なる。
FIG. 1B is a diagram showing the structure of the image pickup apparatus 1. In the figure, the normal traveling direction of the flying object 3 is shown as leftward. Here, the imaging unit (camera) 10 is a line sensor 1 configured by arranging a large number of pixels one-dimensionally.
0B, 10F, and 10N are arranged in parallel so as to be orthogonal to the normal traveling direction of the flying object 3, and are arranged so that their respective lines of sight intersect. As a result, the line sensor 10F acquires an image below the front of the flying body 3, the line sensor 10N acquires an image immediately below the flying body 3, and the line sensor 10B acquires an image below the rear of the flying body 3.

【0012】カメラ10はカメラ10の姿勢(向き)を
検出するジャイロ11とともにその姿勢変動を抑制する
スタビライザ12内に配置されている。また、飛翔体3
の位置、ひいてはカメラ10の位置を検出するため、慣
性航法(INS:Inertial Navigation System)装置1
5と、GPS(Global Positioning System)衛星かか
らの信号を受信するアンテナ17とこれに接続されたG
PS受信機16とが装備されている。撮像装置1全体を
制御する制御装置13には、カメラ10で取得した画像
について所定の画像処理を行う画像処理部131と、I
NS装置15とGPS受信機16、ジャイロ11の出力
を基にしてカメラの位置・姿勢を判定する位置・姿勢判
定部132と、カメラの姿勢制御を行う姿勢制御部13
3、カメラの位置・姿勢と取得した1次元画像群を対応
づけて記録データを生成する記録データ作成部134と
を含む。記録装置14には、記録データ作成部134で
作成したデータを記録するための記録手段141と、画
像処理部131が利用する所定のデータを格納している
記憶手段142とを有している。ここで、記録手段14
1と、記憶手段142とは同一の記録装置(例えばハー
ドディスク)であってもよい。なお、記録手段141、
記憶手段142は記憶媒体が装置から着脱可能な光磁気
ディスク等であってもよい。また、記録手段141は書
き込み可能な記録媒体である必要があるが、記憶手段1
42は必ずしも書き込み消去可能な記録媒体である必要
はなく、読み取り専用の記録媒体、例えばCD−ROM
やDVD−ROM等であってもよい。また、記憶手段1
42に記憶される位置情報は、過去の撮像の際に求めた
データにより設定してもよいし、別途求めたデータを手
入力してもよい。
The camera 10 is arranged in a stabilizer 12 that suppresses the variation of the attitude together with a gyro 11 that detects the attitude (direction) of the camera 10. In addition, the flying body 3
Inertial Navigation System (INS) device 1 for detecting the position of the camera 10, and thus the position of the camera 10.
5, an antenna 17 for receiving a signal from a GPS (Global Positioning System) satellite, and a G connected to the antenna 17.
It is equipped with a PS receiver 16. The control device 13 that controls the entire imaging device 1 includes an image processing unit 131 that performs predetermined image processing on an image acquired by the camera 10, and I
A position / orientation determination unit 132 that determines the position / orientation of the camera based on the outputs of the NS device 15, the GPS receiver 16, and the gyro 11, and an attitude control unit 13 that controls the attitude of the camera.
3. A recording data creation unit 134 for generating recording data by associating the position / orientation of the camera with the acquired one-dimensional image group. The recording device 14 has a recording unit 141 for recording the data created by the recording data creation unit 134, and a storage unit 142 for storing predetermined data used by the image processing unit 131. Here, the recording means 14
1 and the storage means 142 may be the same recording device (for example, hard disk). The recording means 141,
The storage unit 142 may be a magneto-optical disk whose storage medium is removable from the device. Further, the recording unit 141 needs to be a writable recording medium, but the storage unit 1
Reference numeral 42 does not necessarily have to be a writable / erasable recording medium, and is a read-only recording medium such as a CD-ROM.
It may be a DVD-ROM or the like. Also, the storage means 1
The position information stored in 42 may be set based on the data obtained in the past imaging, or the separately obtained data may be manually input.

【0013】図2は地表の対象物4をカメラ10で上空
から撮像したときのカメラ10と対象物4との位置関係
を説明する図である。対象物4の任意の点Pは、カメラ
10の3つのラインセンサ10F、B、Nで同時にその
像が取得されるわけでなく、飛翔体3(図2では省略)
が図の右側から左側に向かって移動しているとすると、
まず、飛翔体3が対象物4の上空に近づいてきたがまだ
直上には達していない段階で、前向きに配置されている
ラインセンサ10Fが点Pの画像を取得する。そして、
飛翔体3が対象物4の直上に達した時点で、下向きに配
置されているラインセンサ10Nが点Pの画像を取得す
る。そして、飛翔体3が対象物4の上空を通過して、離
れていく段階で、後ろ向きに配置されているラインセン
サ10Bが点Pの画像を取得することになる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the positional relationship between the camera 10 and the object 4 when the object 4 on the ground surface is imaged by the camera 10 from the sky. The image of the arbitrary point P of the object 4 is not simultaneously acquired by the three line sensors 10F, B, and N of the camera 10, and the flying object 3 (not shown in FIG. 2).
Is moving from the right side of the figure to the left side,
First, at a stage where the flying object 3 approaches the sky of the object 4 but has not reached immediately above, the line sensor 10F arranged in the forward direction acquires the image of the point P. And
When the flying object 3 reaches directly above the target object 4, the line sensor 10N arranged downward acquires an image of the point P. Then, when the flying object 3 passes over the object 4 and moves away from it, the line sensor 10B arranged rearward acquires the image of the point P.

【0014】図3はこのようにして取得した画像群から
被写体の空間位置情報を算出する原理を説明する図であ
る。ここで、座標系としては地上座標系を用い、被写体
Pの空間位置を座標(X,Y,Z)で表す。各ラインセ
ンサ10B、N、Fで取得した画像中の被写体位置、つ
まり像点をpB(XPB,YPB,ZPB)、pN(XPN
PN,ZPN)、pF(XPF,YPF,ZPF)とする。ま
た、このときの各ラインセンサ10B、N、Fの投影中
心をそれぞれOB(XOB,YOB,ZOB)、ON(XON,Y
ON,ZON)、OF(XOF,YOF,ZOF)とする。ここ
で、図3に示されるように、被写体Pと像点p、投影中
心Oは一直線上に並ぶから、次式が成立する。
FIG. 3 shows a group of images acquired in this way.
FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of calculating spatial position information of a subject.
It Here, the ground coordinate system is used as the coordinate system, and the object
The spatial position of P is represented by coordinates (X, Y, Z). Each line
Object position in the images acquired by the sensors 10B, N, F.
Mari image point pB(XPB, YPB, ZPB), PN(XPN
Y PN, ZPN), PF(XPF, YPF, ZPF). Well
During the projection of each line sensor 10B, N, F at this time
Each heart is OB(XOB, YOB, ZOB), ON(XON, Y
ON, ZON), OF(XOF, YOF, ZOF). here
Then, as shown in FIG. 3, the subject P and the image point p are projected.
Since the hearts O are arranged on a straight line, the following equation is established.

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】ここで、ラインセンサ10B、N、Fの投
影中心OB、ON、OFと像点pB、pN、pFの空間座標位
置はカメラの姿勢・位置情報から既知であるから対応す
る投影中心と像点を結ぶ直線を延長して交差する点が被
写体Pの位置である。実際の計算では測定誤差等により
3本の直線が交差しないことがありうる。その場合に
は、例えば最小2乗法を用いてこれら3本の直線との距
離が最も小さい点を被写体の位置Pとすればよい。
[0016] Here, the line sensor 10B, N, F projection center O B of, O N, spatial coordinate position O F and image point p B, p N, p F is known from the posture and position information of the camera The position of the subject P is a point where a straight line connecting the corresponding projection center and the image point extends and intersects. In actual calculation, the three straight lines may not intersect due to measurement error or the like. In that case, for example, the least square method may be used to set the point having the smallest distance from these three straight lines as the position P of the subject.

【0017】ところが、カメラの位置・姿勢情報には誤
差が存在することから、このようにして求めた被写体の
位置P(以下、計算で求めた位置をPcで表す)は、本
来の対象物の位置Pからずれてしまう。図4はこのずれ
を説明する図である。対象物4の頂部の被写体となる点
Pの像は、実際にはpf、pn位置で取得される。しか
し、この時のカメラの位置・姿勢情報に誤差があり、像
点の位置はpn’、pf’であると誤り、視線方向も実際
とは異なる方向として空間位置Pcを求めた場合、Pc
は本来の位置Pからずれる。特に飛翔体3の高度を高く
とると、カメラの姿勢のずれ(つまり視線方向のずれ)
は、カメラの位置のずれに比して算出される位置情報の
ずれに大きく影響する。
However, since there is an error in the position / orientation information of the camera, the position P of the subject thus obtained (hereinafter, the calculated position is represented by Pc) is the original object. It deviates from the position P. FIG. 4 is a diagram for explaining this shift. Image of the point P being an object of the top of the object 4 is in fact p f, is obtained at p n positions. However, there is an error in the position / orientation information of the camera at this time, and it is erroneous that the positions of the image points are pn 'and pf ', and when the spatial position Pc is determined as a direction different from the actual direction, Pc
Deviates from the original position P. Especially when the altitude of the flying object 3 is increased, the posture of the camera shifts (that is, the shift in the line of sight).
Greatly influences the shift of the position information calculated as compared with the shift of the position of the camera.

【0018】このような位置情報のずれ、つまり誤差を
軽減して高精度の測量を行うため、空間位置情報が予め
既知である基準点を複数個配置し、計算により求めた像
点Pn、Pfと像点Pn’、Pf’との偏差を基にし
て、誤差修正を行うのが空中三角測量と呼ばれている手
法である。
In order to reduce such a displacement of the position information, that is, an error, and perform a highly accurate survey, a plurality of reference points whose spatial position information is known in advance are arranged, and image points Pn and Pf obtained by calculation are calculated. A method called aerial triangulation corrects the error based on the deviation between the image points Pn 'and Pf'.

【0019】以下、本発明に係る航空機搭載撮像装置に
おける空中三角測量手法について具体的に説明する。図
5は、この空中三角測量処理を示すフローチャートであ
る。図6は、基準点と撮像面との関係を示す図であり、
図7は、空中三角測量を説明する図である。この処理
は、制御装置13により、カメラ10による画像取得と
平行して行われるものである。
The aerial triangulation method in the airborne image pickup apparatus according to the present invention will be specifically described below. FIG. 5 is a flowchart showing this aerial triangulation processing. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the reference point and the imaging surface,
FIG. 7 is a diagram illustrating aerial triangulation. This processing is performed by the control device 13 in parallel with the image acquisition by the camera 10.

【0020】まず、ステップS1では、画像処理部13
2が各ラインセンサ10B、10N、10Fの取得画像
中から基準点51〜53を撮像した像61〜63に対応する
画素位置をパターン認識等により求める(図6参照)。
First, in step S1, the image processing unit 13
2 obtains the pixel positions corresponding to the images 6 1 to 6 3 obtained by capturing the reference points 5 1 to 5 3 from the acquired images of the line sensors 10B, 10N, and 10F by pattern recognition or the like (see FIG. 6).

【0021】ステップS2では、位置・姿勢判定部13
1がこうして求めた画素位置と記憶手段142に格納さ
れている実際の位置から求められる像点とのずれが最小
となるように誤差モデルの各パラメータを設定する。図
7に示されるように観測された画素位置p’とこれを取
得した際のカメラの投影中心の観測値O’(XO'
O',ZO',ω’,ψ’,χ’)は誤差を含んでいる
(ここで、ω’,ψ’,χ’はカメラの向き、つまり姿
勢を表す値であり、それぞれがその方向成分が各軸とな
す角度である。)ため、観測される基準点の位置は、実
際とは異なるP’位置になる。実際のカメラの投影中
心、向きの値であるOがわかれば、一次元画像内の画素
位置から実際の画素位置(像点)pも判明し、これから
求まる空間位置Pは基準点の位置に一致するはずであ
る。このずれを小さくするために、観測値O’と実際の
値Oとの誤差をモデル化する手法を用いる。
In step S2, the position / orientation determination unit 13
1 is stored in the storage unit 142 and the pixel position thus obtained.
Minimum deviation from image point obtained from actual position
Set each parameter of the error model so that. Figure
The pixel position p'observed as shown in FIG.
Observation value O ′ (XO '
Y O ', ZO ', Ω ', ψ', χ ') contains an error
(Here, ω ', ψ', χ'is the direction of the camera
It is a value that represents the force, and the direction component of each is the axis.
Angle. ) Therefore, the position of the observed reference point is
The position is P ', which is different from the position. During actual camera projection
If we know O, which is the value of the heart and orientation, the pixel in the one-dimensional image
The actual pixel position (image point) p is known from the position, and
The obtained spatial position P should match the position of the reference point.
It In order to reduce this deviation, the observed value O '
A method of modeling an error from the value O is used.

【0022】ここで、カメラの位置情報の誤差として
は、位置情報のオフセット成分(Xof fset,Yoffset
offset)とGPSによる測定に起因する測定基準位置
(Xre f,Yref,Zref)からの距離Lに比例するカメ
ラ位置に伴う誤差成分がある。また、カメラの姿勢情報
の誤差としては、姿勢情報のオフセット成分
(ωoffset,ψoffset,χoffset)とスタビライザの揺
れに伴う周期的なドリフト成分とがある。したがって、
OとO’の各成分には以下の関係が成立する。
Here, as the error of the position information of the camera, the offset component (X of fset , Y offset ,
Z offset) and the reference position due to the measurement by GPS (X re f, Y ref , there is an error component due to the camera position that is proportional to the distance L from the Z ref). Further, as the error of the posture information of the camera, there are offset components (ω offset , ψ offset , χ offset ) of the posture information and a periodic drift component accompanying the shake of the stabilizer. Therefore,
The following relationships are established between the components O and O ′.

【0023】[0023]

【数2】 [Equation 2]

【0024】ここで、未知の変数は、オフセット成分
(Xoffset,Yoffset,Zoffset)および(ωoffset
ψoffset,χoffset)、カメラ位置に伴う誤差成分の比
例定数k X、kY、kZとドリフト成分の周期関数f
(t)、g(t)、h(t)である。そこで、複数の基
準点について誤差が最小となる変数の組み合わせを最小
2乗法を用いて算出する。実際の計算は例えば、マトリ
ックス法を用いて行えばよい。このように誤差をモデル
化して共通のパラメータを用いて取り扱うことで、1次
元画像の数が多い場合でも求めるべき変数の数を減らす
ことができ、計算が容易になるとともに、基準点を増や
せば、例えそれが同一の1次元画像内にない場合でも変
数を求める精度も向上する。
Here, the unknown variable is the offset component.
(Xoffset, Yoffset, Zoffset) And (ωoffset
ψoffset, Χoffset), Ratio of error components with camera position
Example constant k X, KY, KZAnd the periodic function f of the drift component
(T), g (t), and h (t). Therefore, multiple groups
Minimize the combination of variables that gives the smallest error for the canonical points
It is calculated using the square method. The actual calculation is, for example,
It may be performed by using the Cux method. Model the error in this way
By converting them to common parameters and handling
Reduce the number of variables to find even if there are many original images
Can be calculated easily and the number of reference points can be increased.
In that case, even if it is not in the same 1D image,
The accuracy of finding the number is also improved.

【0025】ステップS3では、こうして求めたパラメ
ータを用いた誤差モデルによって記録データ作成部13
4が記録手段141に格納されたカメラの位置・姿勢デ
ータを更新する。なお、位置・姿勢データを直接更新す
るのではなく、誤差モデルによって求めた誤差情報ある
いは、誤差モデルの各パラメータを記録してもよい。
In step S3, the recording data creating unit 13 is executed by the error model using the parameters thus obtained.
4 updates the position / orientation data of the camera stored in the recording means 141. Instead of directly updating the position / orientation data, the error information obtained by the error model or each parameter of the error model may be recorded.

【0026】本発明によれば、少ない基準点で1次元画
像群の空中三角測量を精度良く行うことができる。そし
て、空中三角測量により補正したカメラの位置・姿勢デ
ータを用いて図3の原理に基づき空間位置測量を行うこ
とで、基準点以外の測量精度も向上する。
According to the present invention, aerial triangulation of a one-dimensional image group can be accurately performed with a small number of reference points. Then, by performing the spatial position measurement based on the principle of FIG. 3 using the position / orientation data of the camera corrected by the aerial triangulation, the accuracy of the measurement other than the reference point is also improved.

【0027】以上の説明では、航空機搭載撮像装置にお
いて処理を行う例を説明してきたが、撮像装置で取得し
たカメラの姿勢・位置情報を含む画像データを処理する
際に空中三角測量を行うこともまた可能である。図8は
この航空撮像データ処理装置2の構成を示す図である。
この装置は、パーソナルコンピュータやワークステーシ
ョン等からなる計算機20とモニタ23、入力装置であ
るキーボード24、マウス25を備えており、計算機2
0には、内蔵の記憶装置であるハードディスク22と、
CPU、メモリから構成される演算部21を有する。演
算部21は、位置姿勢情報補正部211と画像処理部2
12とを含む。これら位置姿勢情報補正部211、画像
処理部212はハードウェア的に構成されていても、ソ
フトウェア的に構成されていてもいずれでもよい。
In the above description, an example in which the processing is performed by the image pickup device mounted on the aircraft has been described. However, aerial triangulation may be performed when the image data including the posture / position information of the camera acquired by the image pickup device is processed. It is also possible. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the aerial image pickup data processing device 2.
This device is equipped with a computer 20 including a personal computer, a workstation, etc., a monitor 23, a keyboard 24 as an input device, and a mouse 25.
0 is a hard disk 22 which is a built-in storage device,
It has a calculation unit 21 including a CPU and a memory. The calculation unit 21 includes a position / orientation information correction unit 211 and an image processing unit 2.
12 and. The position / orientation information correction unit 211 and the image processing unit 212 may be configured as hardware or software.

【0028】このデータ処理装置2は、図1(b)に示
される様な航空機搭載撮像装置1の撮像データを処理す
る装置であるが、従来の航空機搭載撮像装置で取得した
撮像データについても処理可能であることはいうまでも
ない。
The data processing device 2 is a device for processing the image pickup data of the aircraft-mounted image pickup device 1 as shown in FIG. 1B, but also the image pickup data obtained by the conventional aircraft-mounted image pickup device. It goes without saying that it is possible.

【0029】このデータ処理装置2の動作は図5の制御
とほぼ同様であるため、その詳細な説明は省略する。こ
のように後処理を行う場合でも本発明によれば空中三角
測量の精度を向上させて、測量精度を向上させることが
可能である。
Since the operation of the data processing device 2 is almost the same as the control of FIG. 5, its detailed description will be omitted. Even when the post-processing is performed as described above, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of aerial triangulation and improve the accuracy of surveying.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
メラの位置・姿勢情報の誤差をパラメータを用いてモデ
ル化して空中三角測量を行うことで、1次元画像の空中
三角測量においても少ない基準点で調整精度を向上させ
ることができ、ひいては測量精度を向上させることが可
能である。
As described above, according to the present invention, the error of the position / orientation information of the camera is modeled using the parameters and the aerial triangulation is performed, so that the aerial triangulation of the one-dimensional image is small. It is possible to improve the adjustment accuracy at the reference point, which in turn can improve the survey accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る航空機搭載撮像装置の概略構成図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an aircraft-mounted imaging device according to the present invention.

【図2】図1の装置における地表画像の取得の様子を説
明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a manner of acquiring a ground surface image in the apparatus of FIG.

【図3】図1の装置における空間位置座標の測定原理を
説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a principle of measuring spatial position coordinates in the apparatus of FIG.

【図4】姿勢・位置情報の誤差が測量結果に及ぼす影響
を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of an error in posture / position information on a survey result.

【図5】図1の装置における空中三角測量処理を示すフ
ローチャートである。
5 is a flowchart showing aerial triangulation processing in the device of FIG.

【図6】基準点と撮像面との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a reference point and an imaging surface.

【図7】空中三角測量を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating aerial triangulation.

【図8】本発明に係る航空撮像データ処理装置を示す概
略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an aerial imaging data processing device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…航空機搭載撮像装置、2…航空撮像データ処理装
置、3…飛翔体、4…対象物、5…基準点、6…像、7
…像面、10…カメラ、11…ジャイロ、12…スタビ
ライザ、13…制御装置、14…記録装置、15…IN
S装置、16…GPS受信機、17…アンテナ、20…
計算機、21…演算部、22…ハードディスク、23…
モニタ、24…キーボード、25…マウス、131…画
像処理部、132…位置・姿勢判定部、133…姿勢制
御部、134…データ作成部、141…記録手段、14
2…記憶手段、211…位置・姿勢情報補正部、212
…画像処理部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aircraft imaging device, 2 ... Aviation imaging data processing device, 3 ... Flying object, 4 ... Target object, 5 ... Reference point, 6 ... Image, 7
... image plane, 10 ... camera, 11 ... gyro, 12 ... stabilizer, 13 ... control device, 14 ... recording device, 15 ... IN
S device, 16 ... GPS receiver, 17 ... Antenna, 20 ...
Computer, 21 ... arithmetic unit, 22 ... hard disk, 23 ...
Monitor, 24 ... Keyboard, 25 ... Mouse, 131 ... Image processing section, 132 ... Position / posture determination section, 133 ... Posture control section, 134 ... Data creation section, 141 ... Recording means, 14
2 ... storage means, 211 ... position / orientation information correction unit, 212
… Image processing unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 航空機に搭載されて地表画像を一次元画
像として撮像するラインセンサ複数個をそれぞれの視線
を異ならせて配置して構成したカメラと、該カメラの撮
像時の姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、該カメ
ラの撮像時の3次元位置情報を取得する位置情報取得装
置と、取得した一次元画像群と撮像時の姿勢・位置情報
を組にしてデジタルデータとして記録する記録装置と、
を備える航空機搭載撮像装置において、 取得した一次元画像群中における複数の地表の基準点に
対応する画素を求める画素検出手段と、 前記基準点それぞれの位置情報が蓄積記憶されている記
憶手段と、 撮像時のカメラの姿勢・位置情報の誤差の時間、位置に
よる変化をモデル化した誤差モデルを作成するモデル化
手段と、 前記誤差モデルおよび前記記憶手段に記憶されている基
準点の位置情報と前記画素検出手段で求めた対応画素と
の関係から前記カメラの姿勢・位置情報を補正する姿勢
・位置情報補正手段と、 をさらに備えていることを特徴とする航空機搭載撮像装
置。
1. A camera configured by arranging a plurality of line sensors mounted on an aircraft to pick up a ground surface image as a one-dimensional image with different lines of sight, and to obtain attitude information at the time of taking the image of the camera. Posture information acquisition device, position information acquisition device that acquires three-dimensional position information when the camera captures images, and recording device that records the acquired one-dimensional image group and the attitude / position information when captured as digital data When,
In an aircraft-mounted image pickup device comprising: a pixel detection unit that obtains pixels corresponding to a plurality of reference points on the ground surface in the acquired one-dimensional image group; and a storage unit that stores and stores position information of each of the reference points, Modeling means for creating an error model that models a change in the position / position information of the camera during the image capturing due to time and position, and the position information of the reference point stored in the error model and the storage means, and An aircraft-mounted image pickup apparatus further comprising: attitude / position information correction means for correcting the attitude / position information of the camera from the relationship with the corresponding pixel obtained by the pixel detection means.
【請求項2】 航空機に搭載されて地表画像を一次元画
像として撮像するラインセンサ複数個をそれぞれの視線
を異ならせて配置して構成したカメラと、該カメラの撮
像時の姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、該カメ
ラの撮像時の3次元位置情報を取得する位置情報取得装
置と、取得した一次元画像群と撮像時の姿勢・位置情報
を組にしてデジタルデータとして記録する記録装置と、
を備える航空機搭載撮像装置で取得したデジタルデータ
を処理する航空撮像データ処理装置において、 取得した一次元画像群中における複数の地表の基準点に
対応する画素を求める画素検出手段と、 前記基準点それぞれの位置情報が蓄積記憶されている記
憶手段と、 撮像時のカメラの姿勢・位置情報の誤差の時間、位置に
よる変化をモデル化した誤差モデルを作成するモデル化
手段と、 前記誤差モデルおよび前記記憶手段に記憶されている基
準点の位置情報と前記画素検出手段で求めた対応画素と
の関係から前記カメラの姿勢・位置情報を補正する姿勢
・位置情報補正手段と、 を備えていることを特徴とする航空撮像データ処理装
置。
2. A camera configured by arranging a plurality of line sensors mounted on an aircraft to pick up a ground surface image as a one-dimensional image with different lines of sight, and to obtain attitude information at the time of taking the image of the camera. Posture information acquisition device, position information acquisition device that acquires three-dimensional position information when the camera captures images, and recording device that records the acquired one-dimensional image group and the attitude / position information when captured as digital data When,
In an aerial imaging data processing device for processing digital data acquired by an aircraft-mounted imaging device, comprising: a pixel detection unit that obtains pixels corresponding to a plurality of reference points on the ground surface in the acquired one-dimensional image group; Storage means for accumulating and storing the position information of, and modeling means for creating an error model that models a change in position / position information error of the camera at the time of image capturing due to time and position, the error model and the storage A posture / position information correction unit that corrects the posture / position information of the camera from the relationship between the position information of the reference point stored in the unit and the corresponding pixel obtained by the pixel detection unit. Aviation imaging data processing device.
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