JP2003202210A - 画像処理技術を用いた電柱計測方法および電柱計測プログラムとこのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装柱物地上高や線条外径、電力機器等の水平
投影断面積等を目視計測によらず、電柱写真を撮影し画
像処理技術を用いて装柱物を測定する。 【解決手段】 カメラ等を用いて地上高測定棒または電
柱上の足場ボルトとともに電柱写真を撮影する。この電
柱写真をコンピュータ等による画像処理手段に取り込
み、電柱写真画像における地上高測定棒上の節部または
電柱上の足場ボルト位置を含む地上高既知点を画像処理
技術により自動抽出して、画像上の２次元位置情報を得
る。これともに電柱、ケーブルおよび電柱写真の撮影手
段で構成される３次元空間を一つの数学モデルとして記
述しておき、前記の２次元位置情報を前記の数学モデル
に当てはめて３次元空間上の位置情報を求める。この３
次元空間上の位置情報をもとに電柱写真画像から電柱装
柱物地上高、ケーブル外径、および電力機器の水平投影
断面積等の装柱情報を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線条や電力機器等
の装柱物が設置される電柱の設計において用いられる装
柱物の地上高や線条の外径、電力機器等の水平投影断面
積の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の測定方法としては、電柱
の装柱物の地上高を測定する場合では、目視による測定
あるいは各装柱物まで地上からの距離を測定できる棒を
伸ばして測定するものが知られている。また、線条の外
径や電力機器等の水平投影断面積を測定する場合では、
地上からの目視による計測結果と装柱物の仕様表とを照
らし合わせ最も値の近い物を選択して特定するというも
のが知られている。

【０００３】このような電柱装柱物の測定方法によれ
ば、電柱の装柱物の地上高と大きさを判別することがで
き電柱の適切な強度設計をすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
測定方法では、目視による装柱物の地上高や線条の外
径、電力機器等の水平投影断面積の測定誤差が大きい場
合、以下のような不都合がある。

【０００５】即ち、目視による測定が困難でありその誤
差が大きい場合、装柱物の使用表と照らし合わせた際
に、誤った装柱物を選択してしまう場合がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、装柱物の地上高
や線条の外径、電力機器等の水平投影断面積を目視によ
る計測によらず、装柱物の写真を撮影し画像処理技術を
用いて装柱物を測定する方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達するた
め、本発明は、地上高測定棒または電柱上の足場ボルト
とともに撮影した電柱写真から電柱装柱物地上高、線条
外径、および電柱装柱物水平投影断面積の一つ以上を含
む装柱情報を算出する計測方法であって、電柱、線条お
よび該電柱写真の撮影手段で構成される３次元空間を一
つの数学モデルとして記述する手順とともに、該電柱写
真画像における該地上高測定棒上の節部または該電柱上
の足場ボルト位置を含む地上高既知点を画像処理技術に
より自動抽出して画像上の２次元位置情報を得る手順
と、該画像上の２次元位置情報を該数学モデルに当ては
めて該３次元空間上の位置情報を求める手順と、該３次
元空間上の位置情報をもとに該電柱写真画像から該装柱
情報を算出する手順とを、有することを特徴とする画像
処理技術を用いた電柱計測方法を手段とする。

【０００８】あるいは、前記の画像処理技術を用いた電
柱計測方法において、３次元空間上の位置情報をもとに
電柱写真画像から装柱情報を算出する手順では、測定部
付近での線条形状を含む画像領域を微分し、形状輪郭線
を２本の直線として抽出するとともに、線条外径を両直
線間の距離として算出することを特徴とする画像処理技
術を用いた電柱計測方法を手段とする。

【０００９】あるいは、前記の画像処理技術を用いた電
柱計測方法において、電柱写真は、電柱の全体または大
部分を含みかつ少なくとも２つの地上高既知点を持つ基
本写真、および電柱の一部分をズームアップしかつ基本
写真と重なり部分を持つ付帯写真の２つの写真からな
り、３次元空間上の位置情報をもとに電柱写真画像から
装柱情報を算出する手順では、該重なり部分において、
基本写真上の２点を付帯写真上の同一の２点に対応させ
ることにより、装柱情報が未知の付帯写真に関し、任意
の点の該装柱情報を算出することを特徴とする画像処理
技術を用いた電柱計測方法を手段とする。

【００１０】あるいは、前記の画像処理技術を用いた電
柱計測方法において、３次元空間上の位置情報をもとに
電柱写真画像から装柱情報を算出する手順では、該電柱
写真が電柱の近くから急角度に見上げて当該電柱を撮影
したものである場合、電柱平面の鉛直面からの傾き及び
ケーブル外径の太さの一方または両方を考慮して、算出
する装性情報を補正することを特徴とする画像処理技術
を用いた電柱計測方法を手段とする。

【００１１】あるいは、以上の画像処理技術を用いた電
柱計測方法における手順を、コンピュータに実行させる
ためのプログラムとしたことを特徴とする画像処理技術
を用いた電柱計測プログラムを手段とする。

【００１２】あるいは、以上の画像処理技術を用いた電
柱計測方法における手順を、コンピュータに実行させる
ためのプログラムとし、該プログラムを、該コンピュー
タが読み取りできる記録媒体に記録したことを特徴とす
る画像処理技術を用いた電柱計測プログラムを記録した
記録媒体を手段とする。

【００１３】本発明は、線条の外径や電力機器等の水平
投影断面積は地上からの目測と装柱物の仕様表と照らし
合わせて特定する従来の測定方法では、目測による装柱
物測定が困難であったり人為的な測定誤差が大きくなっ
たりするような場合である時などにおいて、装柱物を含
む電柱写真を撮影し、画像処理技術を用いて地上高既知
点を自動抽出することで装柱物を計測することにより、
現実の大きさと略合致した装柱物の測定を行うことがで
きるようにし、より正確な装柱物の測定方法、ひいては
電柱の設計方法を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいて本発明を詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の実施の形態に係る電柱装柱
物の測定方法が適用される線条、電力機器に係る架空線
路の概略構成を示す側面図である。図１において、１は
電柱、２は線条（以下、ケーブルと呼ぶ）、３は電力機
器、４は地上高である。

【００１６】この架空線路における電柱１の風圧荷重計
算の値は、式（ａ）により算定されることとなる。ただ
し、式（ａ）において、ｎはケーブルの架設条数、ｍは
電力機器等の架設台数、ｄ_nはｎ条目のケーブル外径、
ｈ_nはｎ条目のケーブル地上高、Ａ_mはｍ台目の電力機器
等の水平当面断面積、ｈ_mはｍ台目の電力機器等の地上
高、Ｓは電柱間のスパン長、Ｋは単位面積あたりの風圧
荷重、Ｐ_pは電柱自体が受ける風圧荷重を表す。

【００１７】 電柱に加わる風圧荷重＝Ｋ×Ｓ×Σ（ｄ_n・ｈ_n）＋Ｋ×Σ（Ａ_m・ｈ_m）＋Ｐ_p …（ａ） いまケーブル外径の真値をｄ_s、仕様表の外径をｄ_a，ｄ
_b（ｄ_a＜ｄ_b）、目測による外径計測値をｄ_e、本発明に
よる外径計測値をｄ_tとする。ｄ_e，ｄ_tはｄ_aより大き
く、ｄ_bより小さい値である。

【００１８】この架空線路において、ケーブル外径の目
測が困難であるときに従来の電柱装柱物の測定方法をそ
のまま適用した場合、ｄ_eはケーブル外径の真値ｄ_sよ
り、仕様表の別の外径ｄ_bに接近した値となる。すなわ
ち、｜ｄ_a−ｄ_e｜＞｜ｄ_b−ｄ_e｜となるため、実際のケ
ーブル外径の値はｄ_bであると判断し、ケーブル外径の
真値より過大な外径を採用してしまう（図２（ａ）参
照）。

【００１９】従って、目測にてケーブル外径を決定する
従来の電柱の装柱物測定方法では、式（ａ）におけるｄ
_nが過大となり、結果として過大な風圧荷重を見込んで
しまうこととなる。また、電柱計測結果のいかんでは、
電柱１のサイズが１ランク大きくなったり、小さくなっ
たりすることから、経済上の見地からは電柱計測の結果
がより正確な値であることが望ましい。

【００２０】本発明の実施の形態に係る電柱装柱物の測
定方法では、ｄ_tは従来の装柱物測定方法によるケーブ
ル外径の測定値ｄ_bより、仕様表の別の外径ｄ_aに接近し
た値となる。すなわち、｜ｄ_a−ｄ_t｜＜｜ｄ_b−ｄ_t｜と
なるため、実際のケーブル外径の値はｄ_aであると判断
し、ケーブル外径の真値ｄ_sと合致した外径を採用でき
る（図２（ｂ）参照）。

【００２１】従って、本発明の実施の形態に係る電柱装
柱物の測定方法によれば、目測による装柱物測定が困難
である場合にあっても、装柱物の測定結果が過大な値と
ならず、装柱物の真値に略合致した値とすることができ
る。その結果、本発明の実施の形態による電柱装柱物の
測定結果を用いて行う電柱の設計では、経済的な設計が
担保されることとなる。

【００２２】図３に本発明の実施の形態に係る電柱装柱
物の測定方法の基本となる処理手順の流れを示す。

【００２３】まず、カメラ等の撮影手段を用いて、地上
高測定棒または電柱上の足場ボルトとともに電柱写真を
撮影する。この電柱写真をコンピュータ等による画像処
理手段に取り込む。

【００２４】取り込んだ電柱写真画像における地上高測
定棒上の節部または電柱上の足場ボルト位置を含む地上
高既知点を画像処理技術により自動抽出し、画像上の２
次元位置情報を得る。

【００２５】これともに（前記の手順と本手順のどちら
が先でも構わない）、電柱、ケーブルおよび電柱写真の
撮影手段で構成される３次元空間を一つの数学モデルと
して記述しておく。

【００２６】前記の手順で得られた２次元位置情報を、
同じく前記の手順で記述された数学モデルに当てはめて
３次元空間上の位置情報を求める。

【００２７】こうして算出された３次元空間上の位置情
報をもとに電柱写真画像から電柱装柱物地上高やケーブ
ル外径、あるいは電力機器等の電柱装柱物の水平投影断
面積等の装柱情報を算出する。

【００２８】以下に本発明の実施の形態に係る電柱の装
柱物の測定方法を実現するための項目について詳細に説
明する。

【００２９】（１）本発明の第１の実施の形態に関わる
計測方法の原理 （１．１）用語の定義 図４は本実施の形態に関わる計測ロジックを構成するた
めの計測原理図である。図４に基づいて画像上の点
（ｘ，ｙ）から３次元空間上の点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出
するための計測原理（数学モデル）を説明する。

【００３０】先ず、計測原理を説明するための用語を以
下に示す。

【００３１】［１］地面・地上高：地面は地球に対し水
平である特定の平面である。地上高は地面からの高さで
あり、単位はメートルで実数値をとる。

【００３２】［２］３次元空間：カメラや電柱・ケーブ
ルが存在する実空間であり、座標系Ｘ−Ｙ−Ｚで表記す
る。原点はカメラのレンズ中心である。Ｘ軸はレンズ中
心から電柱に向かい地面に平行な直線である。Ｙ軸はＸ
軸に直角かつ地面に平行であり、かつ上から見てＸ軸に
対し９０度反時計回りに存在する直線である。また、Ｚ
軸は地面に垂直であり、上向きを正方向とする。座標系
の単位はメートルで実数値をとる。

【００３３】［３］フィルム平面：電柱設備が実像とし
て写っている平面であり、座標系Ｌｘ−Ｌｙで表記す
る。原点はカメラ光軸とフィルム平面との交点とし、座
標系の単位はメートルで実数値をとる。

【００３４】［４］画像（２次元空間）：フィルム平面
を画像（画素の集まり）として表現したものであり、画
像の中心（光軸位置）を原点するｘ−ｙ座標系である。
原点はフィルム原点と一致する。ｘ軸は画像の横方向で
あり、右向きを正方向とする。ｙ軸は画像の縦方向であ
り、上向きを正方向とする。単位は画素（ピクセル）で
実数値をとる。

【００３５】［５］基本画像：電柱の全体像（または大
部分）を含む画像である。

【００３６】［６］付帯画像：基本画像の一部をズーム
アップして撮影した画像である。

【００３７】［７］電柱−ケーブル平面：電柱とケーブ
ルとで指定される３次元空間平面であり、Ｘ−Ｙ平面に
垂直である。

【００３８】［８］注目平面：計測対象設備が存在する
平面であり、デフォルトの注目平面は電柱−ケーブル平
面である。電柱に取り付けられた突出物により、注目平
面は電柱−ケーブル平面に対し前後に平行移動する。

【００３９】［９］内部パラメータ：特徴点の３次元座
標を算出するために用いる計算処理パラメータであり、
次の種類がある。 ・カメラ仰角θ：地面に対するカメラの設置傾斜角であ
り、上向きを正の角度とする。単位は度である。 ・カメラ距離Ｄ：カメラのレンズ中心から電柱の手前表
面までの距離である。単位はメートルで、実数値をと
る。 ・電柱−ケーブル平面角φ：電柱−ケーブル平面のＸ−
Ｚ平面に対する時計周りの角度であり、０〜１８０度の
実数値をとる。 ・原点地上高Ｚb：３次元空間の原点（カメラレンズの
中心）の地上高（メートル）である。 ・レンズ比率ｍ：カメラの焦点距離をｄ（メートル）、
画像（フィルム）上での１画素あたりの長さをα（メー
トル）とした場合の両者の比 ｍ＝ｄ／α である。

【００４０】（１．２）基本ベクトルの設定 次に、計測原理を導出するに当たり、計算式を展開する
ための出発点となる基本ベクトルを設定する。図４上の
各ベクトルは以下のように表現される。ただし、座標系
の原点は、同図に示すように、レンズ中心である。ま
た、一般的に、カメラ仰角θは±９０°ではなく、電柱
−ケーブル平面角φも０°または１８０°ではないもの
とする。

【００４１】［１］フィルム平面の法線ベクトルｎ

【００４２】

【数１】

【００４３】 ［２］電柱−ケーブル平面の法線ベクトルＮ

【００４４】

【数２】

【００４５】［３］点Ａのベクトル表現Ａ

【００４６】

【数３】

【００４７】［４］フィルム原点ｄ

【００４８】

【数４】

【００４９】［５］点Ａのフイルム上での像ａ

【００５０】

【数５】

【００５１】［６］基準点Ｐb

【００５２】

【数６】

【００５３】 ［７］フイルム平面軸の単位方向ベクトルｌｘ，ｌｙ

【００５４】

【数７】

【００５５】（１．３）条件式の設定 さらに、上記ベクトル表現の間には以下のような条件式
が成立する。

【００５６】［１］点Ａは電柱−ケーブル平面上に存在
する。

【００５７】（Ａ−Ｐb）・Ｎ＝０ …（８） （‘・’はベクトルの内積、以下同様） ［２］点ａはフィルム平面上に存在する。

【００５８】（ａ−ｄ）・ｎ＝０ …（９） （１．４）フイルム平面から３次元空間への変換式 以上の準備の元に、フイルム上の点（Ｌｘ，Ｌｙ）から
３次元空間上の点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める計算式を展開
すると、以下の結果が得られる。

【００５９】

【数８】

【００６０】ここで、電柱上での算出式（座標ＬｙとＺ
との関係）を求める。式（１０）において、フィルム上
での点を電柱上での点、すなわちＬｘ＝０となる点のみ
に着目すると、同式は次のようになる。

【００６１】

【数９】

【００６２】 （１．５）画像平面から３次元空間への変換式 フィルム座標系Ｌｘ−Ｌｙ（単位はメートル）を画像座
標系ｘ−ｙ（単位は画素アドレスで実数値）で置き換え
るものとする。すなわち

【００６３】

【数１０】

【００６４】とし、ｍ：ｄ／αとすると、電柱上での変
換式（１１）は次のようになる。

【００６５】

【数１１】

【００６６】この式で、値ｍを「レンズ比率」と呼ぶも
のとする。ｍは未知数である。

【００６７】（１．６）原点地上高の導入 上記までの式の展開においては、３次元空間上での座標
値Ｚの値は全てＸ−Ｙ−Ｚ座標系の原点、すなわちカメ
ラレンズ中心に対する上下方向の高さ（メートル）で考
えてきた。

【００６８】ここで、Ｚの値を地表（地上高０メート
ル）からの高さで与えることとする。このために原点地
上高（レンズ中心の地表からの高さ）Ｚb（単位はメー
トル）を導入する。これにより（１２）式のＺの計算式
は以下のようになる。

【００６９】

【数１２】

【００７０】同様に（１０）式は以下のようになる。

【００７１】

【数１３】

【００７２】（１．７）未知数の自動計算 画像上の電柱上での座標ｙから実際の地上高Ｚを求める
計算式（１３）において、分子と分母をcosθ（≠０）
で割ると、次式が得られる。

【００７３】

【数１４】

【００７４】この式で計算パラメータは以下の４つであ
り、これらの値を決定しない限り、ｙからＺを求めるこ
とはできない。

【００７５】 Ｄ：カメラ距離 ｍ：レンズ比率 θ：カメラ仰角（式（１５）ではtanθ） Ｚb：原点地上高 このうち、レンズ比率ｍは事実上実測不可能で、他のパ
ラメータは実測可能である。先ず、カメラ距離Ｄについ
てはカメラ撮影現場での実測値を用いるものとする。残
り２つのパラメータの原点地上高Ｚbおよびカメラ仰角
θについては、片方を既知とすれば、もう一方は式（１
５）の連立方程式を立てることにより算出できる。

【００７６】ここで原点地上高Ｚbを固定値（例えば
１．５または１．７メートルなど）とするか、あるいは
実測値を用いることとすれば、（１５）式における未知
数はｍとθとなる。そこで、この２つの未知数を求める
ため、地上高既知の２組の点対（ｙ1，Ｚ1）および（ｙ
2，Ｚ2）に対する２つの式

【００７７】

【数１５】

【００７８】を連立方程式とみなして、これをｍとtan
θについて解く。

【００７９】tanθの算出式は以下のようになる。

【００８０】 Ｐtan²θ＋Ｑtanθ＋Ｒ＝０ …（１７） ただし、 Ｐ＝Ｄ（Ｈ1ｙ1−Ｈ2ｙ2） Ｑ＝（ｙ1−ｙ2）（Ｄ2−Ｈ1Ｈ2） Ｒ＝Ｄ（Ｈ1ｙ2−Ｈ2ｙ1） ここで、 Ｈ1＝Ｚ1−Ｚb Ｈ2＝Ｚ2−Ｚb この２次方程式を解いてtanθ（すなわちθ）が算出さ
れる。ただし、θは解が２つ存在するので、標準角度
（例えば２０°）に近い方を取るものとする（解のもう
一方の値はこの値からはかけ離れた値となる）。

【００８１】また、レンズ比率ｍは、例えば式（１６）
の第１式から次のように算出される。

【００８２】

【数１６】

【００８３】逆に、カメラ仰角θを既知とした場合、原
点地上高Ｚbの算出式は以下のようになる。

【００８４】 ＰＺb²＋ＱＺb＋Ｒ＝０ …（１９） ただし、 Ｐ＝（ｙ1−ｙ2）tanθ Ｑ＝（ｙ1−ｙ2）｛Ｄ（tan²θ−１）−（Ｚ1＋Ｚ2）tanθ｝ Ｒ＝（ｙ1−ｙ2）tanθ（Ｚ1Ｚ2−Ｄ²）＋Ｄ｛ｙ1Ｚ2−ｙ2Ｚ1−tan²θ（ｙ1 Ｚ1−ｙ2Ｚ2）｝ この２次方程式を解いてＺbが算出される。ただし、Ｚb
は解が２つ存在するので、標準−原点地上高（例えば
１．７メートル）に近い方を取るものとする（解のもう
一方の値はこの値からはかけ離れた値となる）。また、
レンズ比率ｍは同様に（１９）式から同様に算出され
る。

【００８５】なお、原点地上高Ｚbおよびカメラ仰角θ
のどちらを既知とし、どちらを未知としてもよい。両者
とも未知として、地上高既知の３点を用いて３元連立方
程式を立てることも考えられるが、この場合は連立方程
式の解法が極めて困難となり、実用的でない。 （１．８）電柱計測に特化した補正 電柱表面はテーパによって鉛直方向から一定の割合で傾
いている物がある。このような電柱を計測する場合、特
に電柱の近くから急角度に見上げて当該電柱を撮影する
と、電柱表面の地上高Ｚに誤差が生じる。いま電柱表面
の傾き角度をαとする時、これを考慮した地上高Ｚは図
５より、

【００８６】

【数１７】

【００８７】で求められる。

【００８８】ケーブルには太さがあり、特に電柱の近く
から急角度に見上げて当該電柱を撮影すると、図６に示
すように、ケーブルの両端からレンズ中心へ入射した光
は平行に入射しないため、（２０）式から算出される地
上高差をケーブル外径とすると、実際の値より大きく算
出されることとなる。いまケーブル下端からの入射光の
水平線に対する入射角度をθ1、ケーブル上端からの入
射光の水平線に対する入射角度をθ2、（２０）式から
算出されるケーブル下端の地上高をＺ1、（２０）式か
ら算出されるケーブル上端の地上高をＺ2、ケーブルの
真の外径をｒとすると、

【００８９】

【数１８】

【００９０】で算出できる。ただし、

【００９１】

【数１９】

【００９２】（１．９）注目平面の移動 電柱にケーブルが張られる場合、電柱に直接ではなく、
電柱−ケーブル平面に対して直角手前に（または後方
に）突出した支持器具（突出物）を介して張られる場合
がある。図７はこれを説明する図である。同図におい
て、点Ｐ（ベクトル表現、以下同様）は電柱−ケーブル
平面上の点Ｐ0が電柱−ケーブル平面に対して垂直に手
前に突出した図を表している。ここで、Ｐを通りかつ電
柱−ケーブル平面に平行な面を考え、これを注目平面と
呼ぶものとする。注目平面上での座標計算は以下のよう
になる。

【００９３】いま、直線ＯＰと電柱−ケーブル平面との
交点をＰ’とし、ＰおよびＰ’の地上高をそれぞれＺp
およびＺp’とした場合（図７）、Ｚp’は式（１３）よ
り算出できる。

【００９４】また、突出点Ｐの地上高Ｚpは既知である
とする（突出物の根もとである点Ｐ0の地上高として式
（１３）より算出できる）。このとき

【００９５】

【数２０】

【００９６】を突出率と呼ぶものとする（図８）。注目
平面が電柱−ケーブル平面の場合、α＝１である。

【００９７】これにより、注目平面上の任意の点Ｐの
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標は、Ｐが電柱−ケーブル平面上に存
在するものとして算出した座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）を
用いて以下のように計算される。

【００９８】

【数２１】

【００９９】（１．１０）電柱−ケーブル平面角φの算
出 角度φは実測値として与えることもできるが、精度の向
上を図るため、また実測作業の簡素化を図るため、以下
のようにして自動計算するものとする。

【０１００】いま、同一ケーブル上の２点など、地上高
が同一の画像上の点をＰ（ｘ1，ｙ1）およびＰ（ｘ2，
ｙ2）とし、これを（１５）式に代入して得られるそれ
ぞれの地上高が等しいことから、tanφ（したがって
φ）は以下のように計算される。

【０１０１】

【数２２】

【０１０２】（１．１１）電柱上の２点の画像処理によ
る抽出 前記（１．７）で述べたように、カメラ距離Ｄと、カメ
ラ仰角θ（または原点地上高Ｚb）の２つの値を実測
し、この２つの値を用いてレンズ比率ｍおよび原点地上
高Ｚb（またはカメラ仰角θ）を計算する場合、電柱上
の地上高既知の２点を指定する必要がある。

【０１０３】指定する２点としては、地上高が既知であ
る地上高測定棒の節部または間隔が既知である電柱足場
ボルトの間隔を用いる。地上高測定棒の節部および電柱
上の足場ボルトは画像処理技術を用いて算出する。

【０１０４】［１］地上高測定棒の節部の算出 地上高測定棒（ほぼ垂直に立っているものとする）は全
体が同一色（黄色など）で、その上に一定間隔で別の色
の節部が存在する。節部の算出に当たっては、マニュア
ル指定された測定棒上の一点（指定点と呼び、節部上に
はないとものとする）をもとに、上下方向に指定点と同
一色を持つ画素を順次探索し、節部など別の色の領域に
ぶつかった場合はさらにその上の領域を探索し、同一色
領域を算出する。同一色領域と同一色領域との関の別の
色の領域を測定棒節部として認識する。

【０１０５】ここで、ある点Ｐに対し、Ｐの上側（また
は下側）の画素行に存在する点を探索するには、Ｐに８
隣接し、しかも指定点の色に最も近いものを選択する。

【０１０６】［２］電柱上の足場ボルトの算出 予め、足場ボルトの写ったいくつかの画像から、足場ボ
ルトの付け根部分を中心とする小さな画像領域を切り出
して登録しておく。任意画像からの足場ボルトの自動抽
出に当たっては、画像上のそれぞれの点において登録画
像とのパタンマッチング処理を行ない、マッチング度が
高い点を足場ボルトが存在する位置として抽出する。

【０１０７】（２）本発明の第２の実施の形態に関わる
自動抽出ロジックの原理 ケーブル図形の両側輪郭線を直線として抽出し、それに
基づいてケーブル外径を算出する手法について述べる。

【０１０８】図９に示すように、写真画像において、外
径を求めるケーブル上で中心線に近い２点Ｐ1およびＰ2
を指定する。これによりケーブルを含みかつ上下に広が
った長方形領域（同図）を自動的に選択する。この領域
画像に対し、以下のような画像処理を施し、ケーブル外
径を算出する。

【０１０９】［１］色成分画像の算出 領域画像をＲ（赤）成分、Ｇ（緑）成分およびＢ（青）
成分の３つの色成分に分け、それぞれをもとの領域画像
と同サイズの白黒濃淡画像として算出する。

【０１１０】［２］画像の微分 それぞれの色成分画像を微分する。微分オペレータに
は、例えばＳｏｂｅｌオペレータを用いる。

【０１１１】［３］微分画像の統一 ３つの微分画像に関し、各画素ごとに最大値を求め、こ
れを最終的な微分画像とする。

【０１１２】［４］直線当てはめ 微分画像上において、線分Ｌ（Ｐ1，Ｐ2）を長方形領域
の範囲内で少しづつ上下に移動させ、かつそれぞれの場
所で線分を線分中点の周りに左右に少しづつ回転させ
る。このそれぞれの線分と微分画像とのマッチング（直
線当てはめ）を行なう。

【０１１３】いま、移動・回転されて線分Ｌが図１０の
ような状態になっているとする。このときの直線当ては
めのマッチング度は、直線の横方向の各画素アドレスに
おける画素値の和として求められる。ここで同図におい
て、点Ｐの画素値は、Ｐの上下の画素ＰaおよびＰbから
Ｐまでの距離をａ，ｂ（ａ＋ｂ＝１）として、Ｐaおよ
びＰbの画素値の比例配分 （Ｐの画素値）＝（Ｐaの画素値）×ｂ＋（Ｐbの画素
値）×ａ で求められる。

【０１１４】［５］マッチング度最大値の位置検出 線分を上記のように移動・回転させながら当てはめのマ
ッチング度を求め、領域の上部および下部で、それぞれ
マッチング度が最大となる位置Ｌ1およびＬ2を求める。

【０１１５】［６］ケーブル外径の計算 上記で求まる２つの線分Ｌ1およびＬ2に対して図１１の
ような台形を求め、台形中心線Ｌcの長さをＬ1とＬ2の
距離として算出し、これをケーブル外径とみなす。

【０１１６】（３）本発明の第３の実施の形態に関わる
計測方法の原理 電柱の全体像（または大部分）を写し、かつ写真上での
各点の地上高が、例えば前記の手法により、計測可能な
画像を基本画像とする。また、該電柱の一部分をズーム
アップし、かつ基本画像と重なり部分をもたせて撮影し
た画像を付帯画像とする。

【０１１７】このとき、基本画像上の重なり部分での２
つの点Ｐ1およびＱ1（両者はなるべく離れていた方が精
度は高い）を、付帯画像上の同一の点Ｐ2およびＱ2に対
応させる。ここで、点Ｐ2およびＱ2の地上高は、それぞ
れ点Ｐ1およびＱ1の地上高と同一であり、既知である。

【０１１８】すなわち、前記の手法を用いて、点Ｐ2お
よびＱ2の位置座標と地上高から、付帯画像に関するレ
ンズ比率ｍおよびカメラ仰角θが計算できる。カメラ距
離Ｄおよび原点地上高Ｚbは、基本画像と同じ値を用い
る。これにより、付帯画像上での任意の位置の地上高
（したがってケーブル外径など）が計測できることとな
る。

【０１１９】なお、図３で示した写真撮影を除いた処理
の手順をコンピュータのプログラムで構成し、そのプロ
グラムをコンピュータに実行させることができることは
言うまでもなく、コンピュータにその処理の手順を実行
させるためのプログラムを、そのコンピュータが読み取
り可能な記録媒体、例えば、ＦＤ（フロッピーディスク
（登録商標））や、ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、Ｃ
Ｄ、ＤＶＤ、リムーバブルディスクなどに記録して、保
存したり、配布したりすることが可能である。また、上
記のプログラムをインターネットや電子メールなど、ネ
ットワークを通して提供することも可能である。

【０１２０】

【発明の効果】本発明によれば、以上のように構成した
ため、目視による装柱物測定が困難である場合であって
も、装柱物の写真を撮影することで実際の大きさと略合
致した装柱物の測定を行うことができるので、人的誤差
を含まない、さらに正確な電柱の強度設計が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る装柱物の計測方法が
適用される、電柱と線条、電力機器に係る架空線路の概
略構成を示す側面図である。

【図２】（ａ）はケーブル外径の真値と、従来の電柱装
柱物の計測方法によるケーブル外径の値、ケーブル仕様
表の値を比較したグラフ、および（ｂ）はケーブル外径
の真値と、本発明の実施の形態に係る装柱物の計測方法
によるケーブル外径の値、ケーブル仕様表の値を比較し
たグラフである。

【図３】本発明の実施の形態による電柱計測方法の処理
の手順を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第１の実施の形態に関わる電柱計測原
理を説明する図であって、カメラレンズ中心を原点と
し、電柱・ケーブルが張る３次元空間に対して数学モデ
ルを構成し、フィルム画像上の点（２次元）を３次元空
間上の点に写像する原理を説明するための図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に関わる計測方法を
説明する図であって、画像において、指定された点の地
上高を算出するための原理を示し、電柱表面の鉛直面か
らの傾きを考慮した、電柱表面上の地上高算出を説明す
る図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に関わる計測方法を
説明する図であって、画像において、２点が指定された
ケーブルの外径を自動算出するための原理を示し、ケー
ブルの太さと撮影角度を考慮したケーブル外径の算出を
説明する図である。

【図７】図４の補助となる図であって、電柱にケーブル
が、電柱−ケーブル平面に対して直角手前に（または後
方に）突出した支持器具を介して張られている場合の電
柱計測原理を説明する図である。

【図８】図７の補助となる図であって、注目平面の突出
度の計算式算出を説明する図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に関わる計測方法を
説明する図であって、画像において、２点が指定された
ケーブルの外径を自動算出するための原理を示し、指定
された２点から画像処理の対象となる長方形領域を算出
する説明図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に関わる計測方法
を説明する図であって、画像において、２点が指定され
たケーブルの外径を自動算出するための原理を示し、１
本の線分に対する微分画像とのマッチングを求める際の
画素値を算出する説明図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に関わる計測方法
を説明する図であって、画像において、２点が指定され
たケーブルの外径を自動算出するための原理を示し、得
られた２本の輪郭線からケーブル外径を算出する説明図
である。

【符号の説明】

１…電柱 ２…線条（ケーブル） ３…電力機器 ４…地上高

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/60 １８０ Ｇ０６Ｔ 7/60 １８０Ｂ (72)発明者 棚田 裕宣 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 若山 忠雄 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 沼田 名菜 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA20 AA24 AA26 AA31 AA58 BB06 CC14 EE08 FF04 JJ13 LL06 QQ24 QQ25 QQ28 QQ31 5L096 FA06 FA66 FA69 GA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上高測定棒または電柱上の足場ボルト
   とともに撮影した電柱写真から電柱装柱物地上高、線条
   外径、および電柱装柱物水平投影断面積の一つ以上を含
   む装柱情報を算出する計測方法であって、 電柱、線条および該電柱写真の撮影手段で構成される３
   次元空間を一つの数学モデルとして記述する手順ととも
   に、 該電柱写真画像における該地上高測定棒上の節部または
   該電柱上の足場ボルト位置を含む地上高既知点を画像処
   理技術により自動抽出して画像上の２次元位置情報を得
   る手順と、 該画像上の２次元位置情報を該数学モデルに当てはめて
   ３次元空間上の位置情報を求める手順と、 該３次元空間上の位置情報をもとに該電柱写真画像から
   該装柱情報を算出する手順とを、有することを特徴とす
   る画像処理技術を用いた電柱計測方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像処理技術を用いた電
   柱計測方法において、 ３次元空間上の位置情報をもとに電柱写真画像から装柱
   情報を算出する手順では、 測定部付近での線条形状を含む画像領域を微分し、形状
   輪郭線を２本の直線として抽出するとともに、線条外径
   を両直線間の距離として算出することを特徴とする画像
   処理技術を用いた電柱計測方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像処理技術を用いた電
   柱計測方法において、 電柱写真は、電柱の全体または大部分を含みかつ少なく
   とも２つの地上高既知点を持つ基本写真、および電柱の
   一部分をズームアップしかつ基本写真と重なり部分を持
   つ付帯写真の２つの写真からなり、 ３次元空間上の位置情報をもとに電柱写真画像から装柱
   情報を算出する手順では、 該重なり部分において、基本写真上の２点を付帯写真上
   の同一の２点に対応させることにより、装柱情報が未知
   の付帯写真に関し、任意の点の該装柱情報を算出するこ
   とを特徴とする画像処理技術を用いた電柱計測方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の画像処理技術を用いた電
   柱計測方法において、 ３次元空間上の位置情報をもとに電柱写真画像から装柱
   情報を算出する手順では、 該電柱写真が電柱の近くから急角度に見上げて当該電柱
   を撮影したものである場合、電柱平面の鉛直面からの傾
   き及びケーブル外径の太さの一方または両方を考慮し
   て、算出する装性情報を補正することを特徴とする画像
   処理技術を用いた電柱計測方法。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項記載の画
   像処理技術を用いた電柱計測方法における手順を、コン
   ピュータに実行させるためのプログラムとしたことを特
   徴とする画像処理技術を用いた電柱計測プログラム。
6. 【請求項６】 請求項１から４のいずれか１項記載の画
   像処理技術を用いた電柱計測方法における手順を、コン
   ピュータに実行させるためのプログラムとし、 該プログラムを、該コンピュータが読み取りできる記録
   媒体に記録したことを特徴とする画像処理技術を用いた
   電柱計測プログラムを記録した記録媒体。