JP2003214848A - 写真測量システムと写真測量方法と写真測量プログラムが格納された記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準点の高精度な撮影画像座標を容易に求
め、カメラパラメータおよび測量図の精度を向上させる
とともに測量作業を簡略化する。 【解決手段】 撮影画像を構成する全ての画素毎に２５
６階調の輝度情報を抽出する（Ｓ２００）。輝度情報を
所定の閾値で二値化し、二値化データに基づいてターゲ
ットの目印部材の位置を演算する（Ｓ３００）。目印部
材と目印部材の周囲の基準点部材が十分含まれる基準尺
領域を目印部材の位置に基づいて特定する（Ｓ４０
０）。基準尺領域から基準点の位置を演算し（Ｓ５０
０）、基準点の真の重心座標値を算出する（Ｓ６０
０）。基準点の真の重心座標値に基づいて、撮影画像が
撮影されたカメラ位置に関するデータを演算する（Ｓ７
００）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、写真測量システム
に関し、特にターゲットを用いたカメラ位置の算出に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、交通事故調査等の写真測量では、
異なる任意の位置で撮影された画像を用いるステレオ写
真測量が知られている。ステレオ写真測量では、まず、
ターゲットを測量現場に載置し、異なるカメラ位置およ
び異なるカメラ姿勢で測量現場を撮影し、複数のデジタ
ル画像を得る。このターゲットは、複数の基準となる点
を有しており、これらの基準点間の寸法、および基準点
により規定される形状は既知である。

【０００３】上述のようにして得られた複数のデジタル
画像の中から適宜一対のペア画像が選出されモニタ等の
表示装置に表示される。ペア画像に写し込まれたターゲ
ットの寸法等の情報と、撮影画像中の基準点の座標値と
に基づいて双方のカメラ位置および光軸の傾き等のカメ
ラパラメータが算出される。基準点の座標値は、モニタ
に表示されたペア画像中の基準点を、操作者が例えばマ
ウス等を用いて特定し、ペア画像間で対応付けることに
より算出される。さらに、ペア画像間で測量の対象とな
る複数の測量点の対応付けを行う。カメラパラメータお
よびペア画像において対応付けられた測量点の座標値に
基づいて所定の演算処理が実行され、測量点の３次元デ
ータが算出される。そして、この３次元データに基づい
て測量現場の俯瞰図や斜視図等が作成されモニタに表示
される。

【０００４】したがって、正確な測量図を作成するため
には正確な３次元データが必要となる。上述のように、
３次元データはカメラパラメータに基づいて演算され、
カメラパラメータは基準点の座標値に基づいて演算され
る。すなわち、ステレオ写真測量の測量図の作成におい
て基準点の座標値の果たす役割は極めて重要である。し
たがって、ペア画像間における基準点の対応付けは正確
に行われなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に、ペア画像間における基準点の対応付けは作業者によ
る手作業で行われる。ペア画像においてそれぞれ複数の
基準点をマウスで特定するという操作は煩雑であり、そ
の対応付けの迅速化には限界がある。また、手作業によ
るため、操作ミスにより基準点が正しく対応付けられな
い場合や、作業者の熟練の程度に左右される場合もあ
り、常に基準点の座標値が正確に算出されるとは限らな
い。基準点が正確に対応付けられなければカメラパラメ
ータは正確に算出されず、測量図の作成に影響を及ぼす
こととなる。すなわち、手作業による基準点の対応付け
では、測量図の精度に信頼性が得られない可能性があ
る。

【０００６】本発明は以上の問題を解決するものであ
り、ステレオ写真測量においてカメラパラメータの算出
を常時正確に行い、精度の高い測量図を作成することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る写真測量シ
ステムは、目印部材と複数の基準点部材とを有し、複数
の基準点部材間の距離、複数の基準点部材により規定さ
れる形状、および目印部材の形状が既知であるターゲッ
トを測量現場に載置し、測量現場を異なるカメラ姿勢で
撮影した複数の撮影画像に基づいて測量現場の測量図を
作成する写真測量システムであって、目印部材の撮影画
像内の位置を演算する目印検出手段と、目印検出手段に
より求められた目印部材の位置と、目印部材と複数の基
準点部材の相対的位置関係とに基づいて、複数の基準点
部材を含む基準尺領域を撮影画像内において特定する基
準尺領域特定手段と、基準尺領域の中から基準点部材を
検出する基準点検出手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】好ましくは、ターゲットにおいて、目印部
材は複数の基準点部材に囲まれるよう配設されており、
基準尺領域は、目印部材と複数の基準点部材とを含む領
域である。

【０００９】好ましくは、基準尺領域特定手段は、目印
部材の輪郭を検出する手段と、目印部材を含み、かつ目
印部材の輪郭に接する辺部を有する補助領域を特定する
手段とを有し、基準尺領域の中心が補助領域の中心と一
致するよう基準尺領域を特定する。

【００１０】また、本発明に係る写真測量方法は、目印
部材と複数の基準点部材とを有し、複数の基準点部材間
の距離、複数の基準点部材により規定される形状、およ
び目印部材の形状が既知であるターゲットを測量現場に
載置し、測量現場を異なるカメラ姿勢で撮影した複数の
撮影画像に基づいて測量現場の測量図を作成する写真測
量方法であって、目印部材の撮影画像内の位置を演算す
る第１ステップと、目印検出手段により求められた目印
部材の位置と、目印部材と複数の基準点部材の相対的位
置関係とに基づいて、複数の基準点部材を含む基準尺領
域を撮影画像内において特定する第２ステップと、基準
尺領域の中から基準点部材を検出する第３ステップとを
備えることを特徴とする。

【００１１】好ましくは、ターゲットにおいて、目印部
材は複数の基準点部材に囲まれるよう配設されており、
第２ステップは、目印部材の輪郭を検出する第４ステッ
プと、目印部材を含み、かつ目印部材の輪郭に接する辺
部を有する補助領域を特定する第５ステップとを有し、
基準尺領域の中心が補助領域の中心と一致し、かつ目印
部材と複数の基準点部材とを含む領域を基準尺領域とし
て特定する第６ステップとを備える。

【００１２】また、本発明に係る写真測量プログラムが
格納されている記録媒体は、目印部材と複数の基準点部
材とを有し、複数の基準点部材間の距離、複数の基準点
部材により規定される形状、および目印部材の形状が既
知であるターゲットを測量現場に載置し、測量現場を異
なるカメラ姿勢で撮影した複数の撮影画像に基づいて測
量現場の測量図を作成する写真測量プログラムであっ
て、目印部材の撮影画像内の位置を演算する目印検出ル
ーチンと、目印検出ルーチンにより求められた目印部材
の位置と、目印部材と複数の基準点部材の相対的位置関
係とに基づいて、複数の基準点部材を含む基準尺領域を
撮影画像内において特定する基準尺領域特定ルーチン
と、基準尺領域の中から基準点部材を検出する基準点部
材検出ルーチンとを備える写真測量プログラムが格納さ
れていることを特徴とする。

【００１３】以上のように本発明によれば、撮影画像内
の目印部材の位置に基づいて基準尺領域を特定し、この
基準尺領域の中から基準点部材を検出する。したがっ
て、撮影画像の全領域を対象として基準点部材を検出す
る場合と比べると、基準点部材の検出が正確に行われ
る。例えば、基準点部材と同一形状、同一寸法の他の物
体が撮影画像に写し込まれていても、それらの物体が基
準点部材として認識されることが防止される。その結
果、カメラ位置が正確に算出され、測量図の作成の精度
が高まる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、写真測量の測量現場の一
例を示す模式図であり、測量対象であるＴ字路および白
線等を鉛直上方から見た俯瞰図である。この測量現場
は、道路にターゲット２０が載置された状態で、１台の
カメラ１０を用いて異なる２つの撮影地点から撮影され
る。この２つの撮影地点はカメラ位置Ｍ１およびＭ２と
して定義される。各カメラ位置Ｍ１、Ｍ２はそれぞれカ
メラ１０の撮影光学系（図示せず）の後側主点位置に一
致し、カメラ位置Ｍ１、Ｍ２からそれぞれ延びる一点鎖
線は、カメラ１０の撮影光学系の光軸Ｏ１、Ｏ２を示
す。

【００１５】カメラ１０は図示しないＣＣＤ（Charge C
oupled Device）を備えるデジタルカメラであり、光学
像を輝度信号および色差信号を含むデジタル画素データ
に光電変換する。このデジタル画素データは所定のフォ
ーマットに従ってメモリカード等の画像記録媒体に格納
される。画像記録媒体には、デジタル画素データと共
に、撮影条件、撮影日時等の種々のデータが格納され
る。

【００１６】図２は図１の撮影現場において用いられる
ターゲット２０を拡大して示す平面図である。基板２１
は略正三角形を呈し、各頂点に対応する角部は怪我や破
損を防止するために丸み付けられている。基板２１の各
角部近傍には、基準点部材２２、２３、２４がそれぞれ
配設されている。基準点部材２２と２３の間には２個の
基準点部材２５、２６が個配設され、基準点部材２２と
２４の間には基準点部材２７が個配設されている。基準
点部材２２、２５、２６、２３は基板２１の辺２１Ａに
沿って等間隔に配設され、基準点部材２２、２７、２４
は、基板２１の他の辺２１Ｂに沿って等間隔に配設され
ている。

【００１７】基板２１の中心には目印部材２８が配設さ
れる。目印部材２８は正三角形を呈しており、各辺が基
板２１の辺と平行となるよう位置付けられている。換言
すれば、目印部材２８は基準点部材２２〜２７に囲まれ
るように配設される。

【００１８】基板２１の表面には黒色の無反射シートが
全体的に貼付され、基準点部材２２〜２７および目印部
材２８の表面には白色反射シートが貼付される。したが
って、撮影画像において基準点部材２２〜２７、目印部
材２８に対応する画素の輝度値と、基板２１に対応する
画素の輝度値に顕著な差が生じ、基準点部材２２〜２
７、目印部材２８の特定を容易にする。

【００１９】尚、ターゲット２０は上述の部材のほか
に、道路面上等に載置するための支持構造や各種センサ
等を備えているが、本発明の関与するところではないの
で説明は省略する。

【００２０】基準点２２、２３および２４間の距離は既
知の値ＬＴである。３個の基準点２２、２３および２４
を結ぶことにより正三角形が形成される。この基準点２
２、２３および２４により形成される正三角形の実寸デ
ータは、後述する写真測量画像処理装置に予め与えられ
ており、写真測量画像処理装置において、所定の３次元
座標系におけるカメラ位置Ｍ１およびＭ２の位置を算出
する際に用いられる。

【００２１】図３および図４は、図１の測量現場の撮影
により得られた２枚の画像を概念的に示す図である。図
３はカメラ位置Ｍ１において得られた撮影画像ＩＭ１を
示し、図４はカメラ位置Ｍ２において得られた撮影画像
ＩＭ２を示す。

【００２２】カメラ位置Ｍ１、Ｍ２で得られた撮影画像
ＩＭ１、ＩＭ２には、道路上の所定の位置におかれたタ
ーゲット２０が写し込まれている。撮影画像ＩＭ１およ
びＩＭ２は、同一の測量対象および同一位置のターゲッ
ト２０を含む一対のペア画像として定義される。尚、測
量対象を撮影する画像は３枚以上でもよく、その中から
適宜一対のペア画像が選出される。

【００２３】撮影画像ＩＭ１、ＩＭ２には、それぞれ第
１撮影画像座標、第２撮影画像座標が設定される。図
３、４に示すように、第１および第２撮影画像座標は、
それぞれ撮影画像の矩形の領域の４隅点のうち左上の点
を原点とし、右方向へ進むにつれ横方向の座標値が増加
し、下方向へ進むにつれ縦方向の座標値が増加するよう
構成される。第１および第２撮影画像座標において、横
方向をＸａ座標、縦方向をＹａ座標とする。

【００２４】図３に示されるように、ターゲット２０の
３個の基準点部材２３、２４、２５（基準点）の第１撮
影画像座標は、ａｉ（ｘａｉ，ｙａｉ）（ｉ＝１〜３）
で表される。尚、図示しないが、撮影画像ＩＭ２におい
ても基準点は第２撮影画像座標で同様に表現される。

【００２５】図５は、本実施形態が適用される写真測量
画像処理装置のシステム構成を示すブロック図である。
写真測量画像処理装置は、表示装置５０、キーボードお
よびマウス等の入力装置５２、およびＣＰＵ５４を有
し、これらは直接または間接的にバス５６に接続されて
いる。ＣＰＵ５４には、入力状態管理部６０、表示状態
管理部６２、演算処理部６４、およびデータ管理部６６
が設けられ、ここで必要な管理、演算、処理が実行され
る。

【００２６】入力装置５２には、バス５６に接続された
入力装置制御装置５８が接続され、これによって入力装
置５２からの入力がバス５６に転送され、また入力装置
５２の入力モード等が設定される。画像記憶媒体７０は
メモリカードリーダ等の記憶媒体制御装置７２に挿入さ
れ、これによって画像記憶媒体７０に格納されたデジタ
ル画素データ等が適宜読み出される。

【００２７】さらにバス５６には作業メモリ７４および
表示メモリ７６が接続される。作業メモリ７４はＣＰＵ
５４の演算、処理におけるキャッシュメモリ等に使用さ
れ、後述するカメラパラメータ算出処理に用いられる種
々のデータはここに格納される。表示メモリ７６には表
示装置５０で表示すべき内容が保持される。表示装置５
０には、バス５６に接続された表示装置制御装置７８が
接続されている。表示装置制御装置７８において、表示
メモリ７６内のデジタルデータが表示装置５０のための
アナログＲＧＢ信号に変換される。

【００２８】ＣＰＵ５４の入力状態管理部６０は入力装
置５２の設定を管理し、また入力された情報、例えばマ
ウスにより画面上を移動するマウスポインタの座標、キ
ーボードから入力された文字等を所定のデジタルデータ
に変換する。表示状態管理部６２は表示装置５０に表示
すべき内容を管理し、表示に関する設定の変更等があっ
たときには表示内容を変更する。演算処理部６４は後述
するカメラパラメータの算出処理、および測量点の測量
処理等に使用される。データ管理部６６は画像記憶媒体
７０から読み込んだ画像等のデータを管理し、またこれ
に基づいて作成された種々の座標データ、作図された測
量図のデータ等を管理する。

【００２９】図５に示す写真測量画像処理装置において
は、まず画像記憶媒体７０から画像２枚分のデータが読
み出され、これらに基づいてそれぞれカメラ位置Ｍ１、
Ｍ２の３次元座標およびその光軸Ｏ１およびＯ２の傾き
が算出される。このカメラ位置の３次元座標およびその
光軸の傾きを、あわせてカメラパラメータと呼ぶ。

【００３０】図６は、本実施形態が適用される写真測量
システムにおいて、カメラ位置算出までの処理手順の全
体的な骨格を示すフローチャートである。ステップＳ１
００において、複数の画像の中から一対のペア画像が操
作者により選択される。本実施形態では、図３および４
に示す撮影画像が選択されるものとする。画像記憶媒体
７０に格納されているデジタル画素データの中から対応
するデジタル画素データが作業メモリ７４にロードされ
る。

【００３１】次いで、ステップＳ２００においてグレイ
スケーリングが行われる。グレイスケーリングとは、カ
ラー画像から色成分を除去し、輝度情報のみを抽出する
処理である。デジタル画像を構成する全ての画素毎に２
５６階調の輝度情報が抽出され、配列形式の変数ＩＭｇ
に格納される。すなわち、各画素の輝度情報（輝度値）
はＩＭｇ（ｊ，ｋ）で表わされる。ｊおよびｋは画素の
デジタル画像における第１撮影画像座標系の座標値であ
る。

【００３２】次いで、ステップＳ３００へ進み、目印検
出処理が実行される。目印検出処理とは、上述のターゲ
ット２０の目印部材２８である蓋然性の高い図形領域を
デジタル画像内で検出する処理である。

【００３３】図７は、ステップＳ３００で実行される目
印検出サブルーチンの処理手順を示すフローチャートで
ある。Ｓ３０２において、各画素の輝度情報について二
値化処理が行われる。各画素の輝度情報（ＩＭｇ（ｊ，
ｋ））を所定の閾値を比較し、その輝度情報が高く、閾
値を超えていれば「１」、その輝度情報が低く、閾値以
下であれば「０」を設定する。本実施形態では、二値化
のための閾値は例えば「１２８」に設定される。上述の
ように、本実施形態で用いられるターゲット２０の基板
２１の表面には黒色の無反射シートが全体的に貼付さ
れ、基準点部材２２〜２７、および目印部材２８の表面
には白色反射シートが貼付されている。したがって、基
準点部材２２〜２７、目印部材２８に対応する画素の二
値化データは「１」となり、基板２１に対応する画素の
二値化データは「０」となる。

【００３４】次いでステップＳ３０４へ進み、ラベリン
グが行われる。ラベリングとは、二値化データが「１」
である画素が連続する領域を１つの塊状図形として抽出
する処理であり、これにより輝度値が上述の閾値より高
い領域が抽出される。抽出された各図形は、その図形を
構成する画素数および対応する２次元座標（ｊ，ｋ）が
所定の変数に格納される。尚、構成する画素数が例えば
１、２個程度の領域は処理対象から除外される。

【００３５】ステップＳ３０６では、ラベリングにより
抽出された全ての図形について、ステップＳ３０８以降
の処理が実行されたかチェックされる。未処理の図形が
ある場合（ステップＳ３０６でＮＯ）、ステップＳ３０
８へ進む。ステップＳ３０８では、輪郭線追跡処理が行
われる。輪郭線追跡処理とは、塊状の図形の形状を解析
するための処理である。撮影画像の左上の画素からラス
タ走査を開始する。走査の方向は左から右であり、右端
の画素に到達したら１つ下の行へシフトし、同様に左か
ら右へ走査する。この走査の過程で、処理対象の図形を
構成する画素のうち未処理の画素が検出されたら、その
画素を追跡開始点とする。追跡開始点を中央とする周囲
の８画素を例えば反時計回りにチェックし、二値化デー
タが「１」であるか確認する。最初に二値化データが
「１」であると確認された画素を追跡開始点に隣接する
境界点とする。次いでこの境界点を中央とする周囲の８
画素の反時計回りのチェックを行い、次の隣接境界点を
検出する。以上の処理を繰り返し、隣接境界点として上
述の追跡開始点が検出されたら、１本の輪郭線と認識さ
れる。輪郭線を構成する画素の２次元座標は所定の変数
に格納される。

【００３６】次いでステップＳ３１０へ進み、輪郭線折
線近似処理が実行される。折線近似処理とは、輪郭線上
の２画素を結ぶ線分と、その２画素の間に存在する複数
の画素とのずれを検出し、そのずれの最大値を検出す
る。そして、その最大値が所定の許容値以内であるよう
な、できる限り離れた２画素を結ぶ線分を直線として判
定する。したがって、処理対象の図形が目印部材２８に
対応していれば、その図形の輪郭は３つの頂点を有する
折線として検出される。換言すれば、本ステップの処理
の結果、輪郭が３つの頂点を有する折線として検出され
る図形は、目印部材２８である可能性が高い。

【００３７】ステップＳ３１２では、折線近似処理が施
された図形の輪郭線の頂点の数がチェックされる。上述
のように、頂点の数が３の場合（ステップＳ３１２でＹ
ＥＳ）、目印部材２８に対応する図形である可能性が高
いため、ステップＳ３１４へ進み、処理対象の図形を目
印部材２８の候補（目印候補）として登録する。頂点の
数が３ではない場合（ステップＳ３１２でＮＯ）、処理
対象の図形が目印部材２８である可能性は低いため、ス
テップＳ３０６へ戻り、他の図形について以降の処理を
実行する。

【００３８】ステップＳ３０６において、全ての図形に
ついてステップＳ３０８〜Ｓ３１４の処理が実行された
ことが確認されたら（ステップＳ３０６でＹＥＳ）、本
ルーチンは終了し、図６のステップＳ３００へ戻る。

【００３９】次いでステップＳ４００へ進み、基準尺領
域取得処理が実行される。基準尺領域の取得とは、目印
部材２８を中心とし、基準点部材２２〜２７を含む領域
を切り出す処理である。図８は、基準尺領域取得サブル
ーチンの処理手順を示すフローチャートである。ステッ
プＳ４０２において、図７のステップＳ３１４で登録さ
れた全ての目印候補の図形についてステップＳ４０４以
降の処理が行われたかチェックされる。未処理の目印候
補図形がある場合（ステップＳ４０２でＮＯ）、ステッ
プＳ４０４へ進む。

【００４０】ステップＳ４０４では、目印候補図形の３
つの頂点を通る矩形の領域が演算される。すなわち、図
９に示すように、４辺のうち少なくとも３辺上に目印候
補Ｍの３つの頂点が存在するような矩形領域Ｒ１を演算
し、４隅点の座標値（ｊ，ｋ）を取得する。本実施形態
では、この矩形領域Ｒ１を第１の矩形領域（補助領域）
と呼ぶ。

【００４１】第１の矩形領域Ｒ１が求まったらステップ
Ｓ４０６へ進み、図９に示す第２の矩形領域Ｒ２を演算
する。第２の矩形領域Ｒ２とは、その中心Ｃ２が第１の
矩形領域Ｒ１の中心Ｃ１に一致し、幅Ｗ２および高さＨ
２がそれぞれ第１の矩形領域Ｒ１の幅Ｗ１、高さＨ１の
２倍の矩形領域である。第１の矩形領域Ｒ１と同様、第
２の矩形領域Ｒ２の４隅点の座標値（ｊ，ｋ）を取得す
る。次いでステップＳ４０８へ進み、ステップＳ４０６
で算出された第２の矩形領域Ｒ２を基準尺領域として登
録する。

【００４２】ステップＳ４０８において第２の矩形領域
Ｒ２が基準尺領域として登録されたら、ステップＳ４０
２へ戻る。ステップＳ４０４〜Ｓ４０８の処理が全ての
目印候補について実行されたら（ステップＳ４０２でＹ
ＥＳ）、本ルーチンは終了し、図６のステップＳ４００
へ戻る。

【００４３】次いでステップＳ５００へ進み、基準点検
出処理が実行される。基準点検出処理とは、基準尺領域
の中から基準点（基準点部材２２〜２７）を検出する処
理である。図１０は、基準点検出サブルーチンの処理手
順を示すフローチャートである。ステップＳ５１０にお
いて、図８のステップＳ４０８で登録された全ての基準
尺領域についてステップＳ５２０以降の処理が実行され
たかチェックされる。未処理の基準尺領域がある場合
（ステップＳ５１０でＮＯ）、ステップＳ５２０へ進
む。

【００４４】ステップＳ５２０では、基準尺領域Ｒ２を
構成する全画素の輝度値を変数ＩＭｇから抽出する。す
なわち、本ルーチンで使用される画素データは、図７の
ステップＳ３０２で行われた二値化データではなく、配
列形式の変数ＩＭｇに格納されている２５６階調の輝度
情報である。基準尺領域Ｒ２を構成する全画素の輝度値
は、配列形式の変数Ｓｔｄ（ｓ，ｔ）に格納される。

【００４５】次いでステップＳ５３０において、ステッ
プＳ５２０で抽出された基準尺領域Ｒ２の全画素の輝度
値に対してモード法による二値化処理が行われる。ま
ず、基準尺領域Ｒ２の全画素の輝度値が格納された変数
Ｓｔｄ（ｓ，ｔ）について図１１に示すようなヒストグ
ラムを作成する。このヒストグラムは輝度値に対する画
素数の分布を示すグラフである。基準尺領域Ｒ２を構成
するのは、基準点部材２２〜２７、目印部材２８、およ
びこれらの部材の周辺の基板２１の一部である。上述の
ように、基準点部材２２〜２７、目印部材２８の表面に
は白色反射シートが貼付されており、これらの部材に対
応する画素の輝度値は高く、基板２１の表面には黒色の
無反射シートが全体的に貼付され、この部分に対応する
画素の輝度値は低い。したがって、図１１に示されるよ
うに、山ＭＴ１１、山ＭＴ１２が形成される。

【００４６】本サブルーチンは基準点２２〜２７を抽出
するのが目的であり、輝度値の高い画素を抽出しなけれ
ばならない。したがって、二値化処理に用いられる閾値
は山ＭＴ１１と山ＭＴ１２の間の谷の範囲内の所定値
（例えばＧ１）に設定される。また、もしヒストグラム
に複数の谷が存在する場合は、相対的に輝度値の高い範
囲をカバーする谷の範囲内の所定値を二値化処理の閾値
とする。

【００４７】閾値Ｇ１が設定されたら、基準尺領域Ｒ２
を構成する全画素の輝度値が閾値Ｇ１と比較され、輝度
値が閾値Ｇ１よりも高ければ「１」、輝度値が閾値Ｇ１
以下であれば「０」が、Ｓｔｄと同様の配列形式の変数
Ｂｉｎに格納される。すなわち、基準尺領域Ｒ２の各画
素の輝度値を二値化したデータはＢｉｎ（ｓ，ｔ）で表
される。

【００４８】次いでステップＳ５４０において、二値化
データ「１」についてラベリング処理が行われる。すな
わち、二値化データが「１」である画素が連続する領域
を１つのグループとして抽出する。これにより、輝度値
が閾値Ｇ１より高い領域が抽出される。さらに、ステッ
プＳ５５０において、抽出された全グループの中から画
素数が所定の範囲内にあるグループのみが選別され、そ
のグループを構成する画素数、および対応する二次元座
標（ｓ，ｔ）が所定の変数に格納される。グループ選別
に用いられる画素数の範囲は、撮影画像における基準点
に相当する画素数を十分に含み、かつ最小の範囲となる
よう設定される。これにより、画素数が１、２個程度の
グループや目印部材２８に対応するグループが除去され
る。

【００４９】次いでステップＳ５６０において、ステッ
プＳ５５０で選別された全グループに対して、仮の重心
座標を算出する処理が実行される。図１２は、仮の重心
算出サブルーチンの処理手順を示すフローチャートであ
る。このサブルーチンでは、ステップＳ５５０において
選別された、閾値Ｇ１より高輝度の画素からなる各グル
ープについてそれぞれの重心座標が算出される。

【００５０】まず、ステップＳ５６０２において、ステ
ップＳ５５０で選別された全てのグループについてステ
ップＳ５６０４以下の処理が終了したか否かがチェック
される。ステップＳ５５０において上述の条件を満たす
グループが選別されなかった場合や、全グループの処理
が終了した場合には、仮の重心算出サブルーチンは終了
し、図１０のステップＳ５６０へ戻る。未処理のグルー
プがある場合には、その中の１つのグループが設定され
ステップＳ５６０４に進む。

【００５１】ステップＳ５６０４においては、変数Ｓｕ
ｍＸ、ＳｕｍＹおよびＳｕｍＩＭｇが初期化される。ス
テップＳ５６０６では、現在設定されているグループの
全画素について以下のステップＳ５６０８〜Ｓ５６１２
の処理が終了したか否かがチェックされ、終了した場合
にはステップＳ５６１４に進み、未処理の画素があるこ
とが確認されると、ステップＳ５６０８へ進む。

【００５２】ステップＳ５６０８において、１つのグル
ープ内の所定の画素の輝度値ＩＭｇ(ｊ，ｋ) と、その
画素のＸａ座標ｊとの積が算出される。そして、この時
点で既に変数ＳｕｍＸに格納されている値に積を加算し
た値が新たに変数ＳｕｍＸに格納される。同様に、ステ
ップＳ５６１０において所定画素の輝度値ＩＭｇ（ｊ，
ｋ）と、その画素のＹａ座標ｋとの積が算出され、その
時点で既に変数ＳｕｍＹに格納されている値に、積を加
算した値が新たに変数ＳｕｍＹに格納される。さらに、
ステップＳ５６１２において、所定画素の輝度値とその
時点で変数ＳｕｍＩＭｇに格納されている値との和が新
たに変数ＳｕｍＩＭｇに格納される。ステップＳ５６１
２が終了するとステップＳ５６０６へ戻る。このよう
に、ステップＳ５６０８〜Ｓ５６１２は１グループを構
成する全画素に対して繰り返し実行される。

【００５３】ステップＳ５６０６〜Ｓ５６１２により、
変数ＳｕｍＸには１つのグループを構成する各画素の輝
度値とＸａ座標との積を累積した総和、即ち各画素の輝
度値をＸａ方向の座標に基づいて重み付けした総和が格
納される。同様に、変数ＳｕｍＹには各画素の輝度値を
Ｙａ方向の座標に基づいて重み付けした総和が格納され
る。また、変数ＳｕｍＩＭｇには各画素の輝度値の総和
が格納される。

【００５４】次にステップＳ５６１４が実行され、Ｘａ
方向に重み付けされた総和ＳｕｍＸを各画素の輝度値の
総和ＳｕｍＩＭｇで除算した値が、グループの仮の重心
のＸａ座標として決定される。さらにステップＳ５６１
６ではＹａ方向に重み付けされた総和ＳｕｍＹを各画素
の輝度値の総和ＳｕｍＩＭｇで除算した値が、グループ
の仮の重心のＹａ座標として決定される。ステップＳ５
６１６が終了すると、ステップＳ５６０２に戻る。

【００５５】この仮の重心のＸａ座標およびＹａ座標
は、厳密には真の重心に対して微少の誤差を生じるが、
この仮の重心は後述の３点列−４点列検出サブルーチン
（ステップＳ５７０）および組合せ登録サブルーチン
（ステップＳ５８０）にのみ用いられるので、誤差は許
容範囲内であり特に問題とはならない。真の重心のＸａ
座標およびＹａ座標は、座標補正サブルーチン（図６の
ステップＳ６００）において算出される。なお、本実施
形態では輝度値ＩＭｇ (ｊ，ｋ) による重み付けを行っ
ているが、この重み付けの値を「１」とし、仮の重心の
算出を簡略化して、算出時間を短縮してもよい。

【００５６】このように、仮の重心算出サブルーチンに
おいては、所定の範囲内の画素数で構成され、各画素が
所定の閾値以上の輝度値を有する全てのグループについ
て、仮の重心座標が算出される。仮の重心座標サブルー
チンが終了したら図１０のステップＳ５６０へ戻り、次
いでステップＳ５７０へ進み、３点列および４点列の検
出処理が実行される。

【００５７】図１３は、３点列−４点列検出サブルーチ
ンの処理手順を示すフローチャートである。ターゲット
２０上の相対的位置関係に基づき、画像ＩＭ１におい
て、基準点２２〜２７は３点列（２２、２７、２４）
と、この３点列に対して所定角度を有しかつ端点が一致
する４点列（２２、２５、２６、２３）との組合せとし
て認識される。このサブルーチンでは仮の重心座標に基
づいて３点列および４点列が抽出される。

【００５８】ステップＳ５７０２では、まず２つのグル
ープの全組合せについて、ステップＳ５７０４以降の処
理が実行されたか否かが判定される。例えばステップＳ
５４０のラベリング（図１０参照）により６グループが
抽出されると、２つのグループの組合せ総数は１５であ
る。ステップＳ５４０においてグループが抽出されなか
った場合や、全組合せについて処理が終了した場合、３
点列−４点列検出サブルーチンは終了し、図１０のステ
ップＳ５７０へ戻る。終了していないと判定されると、
未だ処理されていない２グループの組合せが設定され、
ステップＳ５７０４に進む。

【００５９】ステップＳ５７０４では、設定された２つ
のグループの仮の重心を含む線分が算出される。そし
て、ステップＳ５７０６において、算出された線分上に
仮の重心を有するグループが検出される。このグループ
の検出においては、仮の重心の誤差を考慮して、所定の
許容誤差範囲内であることとする。

【００６０】ステップＳ５７０８では、線分上に仮の重
心を有するグループが３であるか否か、即ち選択した２
グループ以外に１つのグループが検出されたか否かが判
定され、グループ数が３に一致する場合は、ステップＳ
５７１０においてこれら３グループが３点列に登録され
る。

【００６１】さらに、ステップＳ５７１２では、線分上
に仮の重心を有するグループが４であるか否か、即ち選
択した２グループ以外に２つのグループが検出されたか
否かが判定され、グループ数が４に一致する場合は、ス
テップＳ５７１４においてこれら４つのグループが４点
列に登録される。ステップＳ５７１４が終了すると、未
処理の２グループの組合せに変更すべくステップＳ５７
０２に戻る。なお、ステップＳ５７０８およびステップ
Ｓ５７１２において、グループ数が３または４に一致し
ない場合には、３点列または４点列に登録されない。

【００６２】例えば、基準尺領域Ｒ２について閾値Ｇ１
より高輝度のグループが６つ検出され、これらグループ
の配列が基準点部材２２〜２７の配列に一致する場合、
３点列として、基準点２１、２７、２２に相当する組合
せと、基準点２２、２５、２６に相当する組合せと、基
準点２５、２６、２３に相当する組合せとの３組が登録
され、４点列として、基準点２２、２５、２６、２３に
相当する１組の組合わせが登録される。

【００６３】３点列および４点列の登録は、具体的には
作業メモリ７４の所定領域に、対応付けられたグループ
の名称（これはＣＰＵ５４により適宜定義付けられ
る）、グループを構成する画素、および対応する輝度値
が格納される。

【００６４】３点列−４点列検出サブルーチンが終了し
たら図１０のステップＳ５７０へ戻り、次いでステップ
Ｓ５８０へ進み、組合せ登録処理が実行される。図１４
は、組合せ登録サブルーチンの処理手順を示すフローチ
ャートである。

【００６５】ステップＳ５８０２では３点列−４点列検
出サブルーチンにより登録された全ての３点列に対して
ステップＳ５８０４以降の処理が終了したか否かチェッ
クされ、終了した場合、この組合せ登録サブルーチンは
終了し、未だ処理されていない３点列がある場合、その
中の１組の３点列が選択され、ステップＳ５８０４に進
む。

【００６６】ステップＳ５８０４では３点列−４点列検
出サブルーチンにより登録された全ての４点列に対して
ステップＳ５８０６以降の処理が終了したか否かチェッ
クされ、終了した場合、ステップＳ５８０２に戻り、未
だ処理されていない４点列がある場合、その中の１組の
４点列が選択され、ステップＳ５８０６に進む。

【００６７】ステップＳ５８０６では、選択された３点
列および４点列のそれぞれ端点に相当するグループの仮
の重心座標が、互いに一致するか否かが判定される。一
致する場合にはステップＳ５８０８が実行される。

【００６８】ステップＳ５８０８では、３点列を構成す
るグループのうち、４点列の端点と一致する端点（一致
端点）と反対側の端点に相当するグループの仮の重心座
標が、基準点２４の第１撮影画像座標を示す変数ａ３
（ｘａ３，ｙａ３）に格納される。一致端点に相当する
グループの仮の重心座標は、基準点２２の第１撮影画像
座標を示す変数ａ２（ｘａ２，ｙａ２）に格納される。
さらに、４点列を構成するグループのうち一致端点と反
対側の端点に相当するグループの仮の重心座標が、基準
点部材２３の第１撮影画像座標を示す変数ａ１（ｘａ
１，ｙａ１）に格納される。そして、点ａ２から点ａ１
へ向かうベクトルに対する、点ａ２から点ａ３へ向かう
ベクトルの成す反時計回りの角度θが算出される。

【００６９】なお、４点列を構成するグループのうち、
端点ではなくかつ基準点２２に相当すると判定されたグ
ループの側にあるグループの仮の重心座標が、基準点２
５の第１撮影画像座標を示す変数ａ４（ｘａ４，ｙａ
４）に格納され、残りのグループの仮の重心座標が、基
準点２６の第１撮影画像座標を示す変数ａ５（ｘａ５，
ｙａ５）に格納される。３点列の中点に相当するグルー
プの仮の重心座標は、基準点２７の第１撮影画像座標を
示す変数ａ６（ｘａ６，ｙａ６）に格納される。

【００７０】ステップＳ５８１０では、角度θが所定角
度範囲内であるか否か、即ち下限値Ｔｈ１より大きくか
つ上限値Ｔｈ２より小さいか否かが判定される。これに
より、選択された３点列および４点列の組合せが正しい
組合せであると判断できる。なお、図２に示すターゲッ
ト２０を用いる場合には、下限値Ｔｈ１は０°であり、
上限値は１８０°であるが、これらの値は経験に基づい
て適宜変更可能である。範囲を狭くすれば、誤差の少な
い基準点および補助点の組合せがさらに短時間で得られ
る。

【００７１】ステップＳ５８１０の角度条件を満たす場
合、ステップＳ５８１２において選択された３点列およ
び４点列の組合せは、基準点部材２２〜２７の相対的位
置関係を満たす組合せとして登録される。

【００７２】ステップＳ５８１０の終了後、あるいはス
テップＳ５８０６において３点列および４点列の端点が
一致しなかった場合には、ステップＳ５８０４に戻り、
未だ選択されていない４点列が新たに選択されて、既に
選択されている３点列との組合せでステップＳ５８０６
以降が再実行される。選択された３点列に対していずれ
の４点列との組合せが正しくなかった場合、即ちステッ
プＳ５８０４で全ての４点列に対して処理が終了したと
判定されると、ステップＳ５８０２に戻り、今度は未だ
選択されていない別の３点列が選択され、ステップＳ５
８０４以下が再実行される。このように３点列および４
点列の組合せを変えながら、ステップＳ５８０６〜Ｓ５
８１２が繰り返し実行される。

【００７３】３点列および４点列の全組合せに対して処
理が終了すれば、即ちステップＳ５８０２において全て
の３点列に対して処理が終了したと判定されると、組合
せ登録サブルーチンは終了し、図１０のステップＳ５８
０へ戻る。

【００７４】次いで、ステップＳ５９０では、基準点２
２〜２７の相対的位置関係を満たす組合せが登録されて
いるかチェックされ、登録されている場合、基準点２２
〜２７の検出が成功したと判定され、図１０の基準点検
出サブルーチンは終了する。基準点部材２２〜２７の相
対的位置関係を満たす組合せが登録されていない場合、
ステップＳ５１０へ戻り、未処理の基準尺領域があれば
以降の処理を繰り返す。

【００７５】基準点検出サブルーチンが終了したら図６
のステップＳ５００へ戻り、次いでステップＳ６００へ
進み、座標補正処理が実行される。座標補正処理とは、
ステップＳ５６０（図１０、図１２参照）で算出された
基準点２２〜２７の仮の重心座標を補正する処理であ
る。図１５〜図２１を参照して座標補正処理について説
明する。図１５は座標補正サブルーチンの処理手順を示
すフローチャートである。

【００７６】まずステップＳ６０２では、基準点検出サ
ブルーチン（ステップＳ５００）により求められた組合
せについて、基準点２２〜２７に相当する６つの画素グ
ループそれぞれについて、ステップＳ６０４〜Ｓ６３０
が実行されたか否かが判定される。終了した場合にはこ
の座標補正サブルーチンは終了し、図６のステップＳ６
００へ戻る。終了していない場合には、画像ＩＭ１にお
いて基準点２２〜２７に相当するグループの中から未処
理のグループの１つが選択され、ステップＳ６０４へ進
む。以降のステップＳ６０４〜Ｓ６３０は、基準点２２
に相当するグループが選択された場合について説明す
る。

【００７７】ステップＳ６０４では、設定されたグルー
プを含む領域（以下、近傍領域と呼ぶ）が画像ＩＭ１か
ら切り出され、この近傍領域の輝度値ＩＭｇ（ｊ，ｋ）
が読み出される。図１６は基準点２２に相当するグルー
プを含む１３×１０画素の近傍領域ＫＲをマトリクス状
に示す概念図であり、ハッチングの間隔が小さくなる領
域ほど輝度が低いことを示す。なお近傍領域ＫＲは図１
６では数段階に分かれて示されるが、実際には２５６階
調を有する。

【００７８】次いでステップＳ６０６へ進み、近傍領域
ＫＲの輝度値ＩＭｇ（ｊ，ｋ）について、図１７に示す
ヒストグラムが生成される。この近傍領域ＫＲは、少な
くとも基準点２２に相当するグループ、すなわち高輝度
領域（図１６の白い領域）と、基板２１における基準点
部材２２の周囲の低輝度領域を含む領域である。従っ
て、図１７のヒストグラムでは、低輝度領域に相当する
山ＭＴ２１と、高輝度領域に相当する山ＭＴ２２との２
つが出現する。

【００７９】ステップＳ６０８では低輝度領域に相当す
る山ＭＴ２１が検出され、ステップＳ６１０において、
この山ＭＴ２１の頂点部、即ち画素数が最大値をとると
きの輝度値Ｇ２が、後述するステップＳ６１４の２値化
処理における閾値として取得される。この閾値Ｇ２を用
いて二値化およびラベリング処理を行えば、閾値Ｇ２よ
り高輝度の領域がグループとして抽出されるが、実際に
はノイズ等により基板２１に相当する領域の画素を共に
抽出してしまうことがある。このため、二値化処理の前
に、近傍領域ＫＲに対してラプラシアン・フィルタ処理
（ステップＳ６１２）が施される。

【００８０】ラプラシアン・フィルタ処理では、例えば
図１８に示す８近傍ラプラシアン・フィルタが用いられ
る。即ち、下記の式（１）によって各画素の輝度値ＩＭ
ｇ（ｊ，ｋ）が、周囲の８個の画素の輝度値を考慮した
値ＫＲ（ｊ，ｋ）に変換される。

【００８１】

【数１】

【００８２】図１９のグラフを参照して、ラプラシアン
・フィルタ処理による効果を説明する。同図には、図１
６のＸａ方向（図の水平方向）のラインＬＸに関して、
Ｘａ座標と輝度値との関係が示されており、実線は処理
前の輝度値、破線は処理後の輝度値が示される。図１９
に明らかなように、輝度値が高い領域はさらに高い輝度
値に変換され、境界部分に相当する領域は閾値Ｇ２より
低い輝度値に変換される。

【００８３】次に、ステップＳ６１４において近傍領域
ＫＲの輝度値ＩＭｇ（ｊ，ｋ）は閾値Ｇ２で二値化さ
れ、ステップＳ６１６のラベリング処理により閾値Ｇ２
より高い輝度値を有するグループが基準点２２に相当す
る領域として抽出される。このように、２値化処理の前
にラプラシアン・フィルタ処理を施すことにより、高輝
度領域と低輝度領域との境界部分の輝度差が強調され、
基準点２２に相当する領域を高精度に抽出することがで
きる。なお、図１６の場合では基準点２２に相当する１
つのグループのみが抽出されるが、ノイズ等により複数
のグループが抽出される場合もある。

【００８４】ステップＳ６１６が終了すると、ステップ
Ｓ６２０において真の重心算出サブルーチンが実行され
る。真の重心算出サブルーチンでは、ラプラシアン・フ
ィルタ処理が施された近傍領域ＫＲから抽出され閾値Ｇ
２より高い輝度値を有するグループのそれぞれについて
高精度な重心の座標が算出される。このステップＳ６２
０によって求められた高精度な重心の座標を、図１０の
ステップＳ５６０において求められた仮の重心座標と区
別するために、真の重心座標と呼ぶ。

【００８５】図２０は真の重心算出サブルーチンの処理
手順を示すフローチャートである。ここでは、ステップ
Ｓ６１６において抽出された閾値Ｇ２より高輝度の各グ
ループについて、それぞれの輝度値および閾値Ｇ２を考
慮した高精度の重心座標が算出される。

【００８６】尚、真の重心算出サブルーチンは、ステッ
プＳ５６０で実行される仮の重心算出サブルーチン（図
１２参照）とほぼ同じ処理流れであり、対応する処理は
そのステップ番号の下二桁が一致している。仮の重心算
出サブルーチンと同じ処理についてはここでは省略す
る。

【００８７】仮の重心算出サブルーチンと異なる点は、
ステップＳ６２０８〜Ｓ６２１２である。ステップＳ６
２０８では、１つのグループ内の所定の画素の輝度値Ｉ
Ｍｇ（ｊ，ｋ）から閾値Ｇ２を差し引いた値と、その画
素のＸａ座標ｊとの積が算出される。そして、この時点
で既に変数ＳｕｍＸに格納されている値に、積を加算し
た値が新たに変数ＳｕｍＸに格納される。同様に、ステ
ップＳ６２１０において所定画素の輝度値ＩＭｇ（ｊ，
ｋ）から閾値Ｇ２を差し引いた値と、この画素のＹａ座
標ｋとの積が算出され、その時点で既に変数ＳｕｍＹに
格納されている値に、積を加算した値が新たに変数Ｓｕ
ｍＹに格納される。また、ステップＳ６２１２では、所
定画素の輝度値ＩＭｇ（ｊ，ｋ）から閾値Ｇ２を差し引
いた値と、その時点で変数ＳｕｍＩＭｇに格納されてい
る値との和が新たに変数ＳｕｍＩＭｇに格納される。

【００８８】このように、変数ＳｕｍＸには１つのグル
ープを構成する各画素の輝度値から閾値Ｇ２を差し引い
た値とＸａ座標との積を累積した総和、即ち各画素の輝
度値と閾値Ｇ２との差をＸａ方向の座標に基づいて重み
付けをした総和が格納される。同様に、変数ＳｕｍＹに
は各画素の輝度値と閾値Ｇ２との差をＹａ方向の座標に
基づいて重み付けをした総和が格納される。また、変数
ＳｕｍＩＭｇには、各画素の輝度値から閾値Ｇ２を減算
した値の総和が格納される。

【００８９】ここで、重み付けの値として、各画素の輝
度値から閾値Ｇ２を差し引いた値を用いると、ステップ
Ｓ５６０のように各画素の輝度値のみを用いる場合より
も、高精度の重心座標が算出できる。

【００９０】ステップＳ６２１４では、グループの真の
重心のＸａ座標が、Ｘａ方向に重み付けされた総和Ｓｕ
ｍＸを各画素の輝度値の総和ＳｕｍＩＭｇで除算した値
に更新される。ステップＳ６２１６において、グループ
の真の重心のＹａ座標が、Ｙａ方向に重み付けされた総
和ＳｕｍＹをＳｕｍＩＭｇで除算した値に更新される。

【００９１】以上のように、真の重心算出サブルーチン
（ステップＳ６２０）では閾値Ｇ２以上の輝度値を有す
る近傍領域ＫＲ内の各グループについて、輝度値ＩＭｇ
および閾値Ｇ２を考慮した真の重心座標がそれぞれ算出
される。なお、この段階では基準点２２に相当するグル
ープだけでなく、近傍領域ＫＲ内のノイズ等がグループ
として抽出される可能性があり、次に実行される重心補
正サブルーチン（ステップＳ６３０）により、これらノ
イズ等のグループが除去される。

【００９２】続いて、ステップＳ６３０において重心補
正サブルーチンが実行される。第１撮影画像座標ａ１
（ｘａ１，ｙａ１）には、仮の重心算出サブルーチン
（ステップＳ５６０）により求められた仮の重心座標が
格納されており、ここで現在格納されている仮の重心座
標と直前の真の重心算出サブルーチン（ステップＳ６２
０）によって求められた全グループの真の重心座標とが
それぞれ比較され、全グループの中から最も仮の重心座
標に近いグループが選択される。そして、選択されたグ
ループの真の重心座標が仮の重心座標より高精度な重心
座標として、第１撮影画像座標ａ１（ｘａ１，ｙａ１）
に格納される。これにより第１撮影画像座標ａ１（ｘａ
１，ｙａ１）がさらに高精度の値に補正される。

【００９３】図２１は重心補正サブルーチンの処理手順
を示すフローチャートである。ステップＳ６３０２で
は、許容誤差を示す変数ＭｉｎＬｅｎｇｔｈが初期化さ
れる。この変数ＭｉｎＬｅｎｇｔｈの初期値は、十分大
きな値、例えば画像のＸａ方向に並ぶピクセル数に設定
される。

【００９４】次にステップＳ６３０４が実行され、真の
重心算出サブルーチン（ステップＳ６２０）において算
出された全てグループの真の重心座標について、ステッ
プＳ６３０６〜Ｓ６３１０の処理が終了したか否かチェ
ックされる。処理が終了したことが確認されると、この
重心補正サブルーチンは終了し、図１５のステップＳ６
３０へ戻る。終了していなければ未だ処理されていない
真の重心座標についてステップＳ６３０６〜Ｓ６３１０
が実行される。

【００９５】ステップＳ６３０６では、現在、第１撮影
画像座標ａ１（ｘａ１，ｙａ１）に格納されている仮の
重心座標と、真の重心座標との重心間距離が算出され、
この重心間距離が許容誤差ＭｉｎＬｅｎｇｔｈより小さ
い値か否かが判定される。

【００９６】重心間距離が許容誤差ＭｉｎＬｅｎｇｔｈ
内であれば、ステップＳ６３０８に進み、許容誤差Ｍｉ
ｎＬｅｎｇｔｈはステップＳ６３０６で求められた重心
間距離に更新され、ステップＳ６３１０において変数ｘ
ａ１およびｙａ１の値はそれぞれ現在の真の重心座標の
ｘａ座標およびｙａ座標の値に更新される。即ち、現在
の真の重心の座標が基準点２２の第１撮影画像座標ａ１
（ｘａ１，ｙａ１）として定められ、ステップＳ６３０
４に戻る。重心間距離が許容誤差ＭｉｎＬｅｎｇｔｈよ
り大きければ、第１撮影画像座標ａ１（ｘａ１，ｙａ
１）は補正されず、ステップＳ６３０４に戻る。

【００９７】このようにして、全グループの真の重心座
標についてステップＳ６３０６〜Ｓ６３１０が実行され
ることにより、重心補正サブルーチン（ステップＳ６３
０）が終了した時点で、仮の重心に最も近い真の重心が
基準点部材２２として定められ、真の重心座標が第１撮
影画像座標ａ１（ｘａ１，ｙａ１）に格納される。即
ち、第１撮影画像座標ａ１（ｘａ１，ｙａ１）は高精度
な値に補正される。

【００９８】重心補正サブルーチンが終了すると図１５
のステップＳ６３０へ戻り、次いでステップＳ６０２に
戻る。未処理の基準点についてその第１撮影画像座標ａ
ｉ（ｘａｉ，ｙａｉ）（ｉ＝２〜６）を高精度な値に補
正すべくステップＳ６０４〜Ｓ６３０が繰り返し実行さ
れる。全ての基準点部材について処理が終了すると座標
補正サブルーチンは終了し、図６のステップＳ６００へ
戻り、次いでステップＳ７００へ進む。

【００９９】ステップＳ７００では、算出された基準点
の第１撮影画像座標系の座標値に基づいて、カメラ位置
Ｍ１のカメラパラメータの算出が行われる。まず、ワー
ルド座標系、第１写真座標系、カメラ１座標系が設定さ
れる。ワールド座標系とは、測量現場に載置されたター
ゲット２０の基準点部材２２、２３、２４の相対的位置
関係に基づいて設定される右手系の３次元直交座標系で
ある。カメラ１座標系とは、原点がカメラ位置Ｍ１にお
けるカメラ１０の撮影光学系の後側主点位置に一致し、
Ｚ軸がカメラ位置Ｍ１における撮影光学系の光軸Ｏ１に
一致し、Ｘ軸、Ｙ軸は第１撮影画像座標のＸａ軸、Ｙａ
軸に平行に設定される座標系である。第１写真座標系と
は、カメラ位置Ｍ１におけるカメラ１０の焦点面の中心
を原点とし、焦点面をＸＹ平面とし、Ｘ軸、Ｙ軸は第１
撮影画像座標のＸａ軸、Ｙａ軸に平行であり、Ｚ軸は焦
点面に直交する座標系である。第１写真座標のＺ軸成分
は撮影光学系の焦点距離に固定される。すなわち、第１
写真座標は、カメラ１座標系においてＺ成分が撮影光学
系の焦点距離に固定される座標である。

【０１００】ワールド座標系における基準点２２〜２４
の座標値は、基準点２２〜２４間の距離（ＬＴ）、およ
び角度に基づいて一義に定まる。また、カメラ１座標系
のワールド座標系に対する相対的な位置関係は、カメラ
位置Ｍ１のカメラパラメータにより表される。カメラパ
ラメータとは、対応する座標軸の回転角度および原点の
移動距離である。したがって、カメラ１座標系における
基準点２２〜２４の座標値は、ワールド座標系の座標値
からカメラパラメータに基づいて変換される。さらに、
上述の第１写真座標とカメラ１座標の相対的関係に基づ
いて、基準点２２〜２４のカメラ１座標は第１写真座標
に変換される。すなわち、基準点２２〜２４の第１写真
座標は、既知である基準点２２〜２４間の距離、角度、
カメラ位置Ｍ１のカメラパラメータに基づいてワールド
座標から算出される。

【０１０１】一方、基準点２２〜２４の第１撮影画像座
標系の座標値が、上述のステップＳ１００〜Ｓ６００ま
での処理により算出されている。基準点２２〜２４の第
１撮影画像座標は、所定の変換式に基づいて第１写真座
標に変換される。

【０１０２】カメラ位置Ｍ１のカメラパラメータは、ワ
ールド座標系から算出される基準点２２〜２４の第１写
真座標と、第１撮影画像座標から変換される第１写真座
標の差分に基づいて算出される。すなわち、この差分が
最小となるカメラパラメータが逐次近似解法を用いて算
出される。尚、逐次近似解法による演算は公知であるの
で説明は省略する。

【０１０３】カメラ位置Ｍ２のカメラパラメータについ
ても、第１撮影画像座標と同様に撮影画像ＩＭ２に設定
される第２撮影画像座標、カメラ１座標系と同様に設定
されるカメラ２座標系、第２写真座標系、および上述の
ワールド座標系に基づいて、基準点２２〜４の各座標値
が演算され、逐次近似解法により算出される。

【０１０４】こうして算出されるカメラ位置Ｍ１、Ｍ２
の各カメラパラメータに基づいて、測量点の３次元座標
の算出、および測量図の作成が行われる。

【０１０５】以上のように、本実施形態によれば、カメ
ラパラメータの算出に用いられる基準点が使用者の手作
業によらず迅速かつ正確に検出され、さらにその撮影画
像座標が演算される。したがって、カメラパラメータの
算出、さらには測量図の作成において精度の高さが保証
される。

【０１０６】尚、本実施形態では、目印部材２８が正三
角形を呈するターゲット２０を用いて基準尺領域の特定
が行われるが、これに限るものではない。例えば、目印
部材の形状が他の多角形や円形であるターゲットを用い
て、基準尺領域の特定を行ってもよい。

【０１０７】また、目印部材２８が基準点部材２２〜２
７に囲まれるよう配設されたターゲット２０を用いて基
準尺領域を特定しているが、これに限るものではない。
目印部材と基準点部材の相対的位置関係に基づいて、基
準点部材が含まれるよう基準尺領域が特定されればよ
い。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、測量図
作成の基本となる基準点の検出が使用者の手作業によら
ず迅速かつ正確に行われる。したがって、写真測量シス
テムの信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】写真測量の測量現場の一例を示す模式図であ
り、測量対象であるＴ字路および白線等を鉛直上方から
見た俯瞰図である。

【図２】ターゲットを拡大して示す平面図である。

【図３】図１の測量現場において第１のカメラ位置で得
られた撮影画像を概念的に示す図である。

【図４】図１の測量現場において第２のカメラ位置で得
られた撮影画像を概念的に示す図である。

【図５】本発明に係る実施形態が適用される写真測量画
像処理装置のシステム構成を示すブロック図である。

【図６】写真測量システムにおけるカメラ位置算出まで
の処理手順の全体的な骨格を示すフローチャートであ
る。

【図７】撮影画像内の目印部材を検出するサブルーチン
の処理手順を示すフローチャートである。

【図８】基準尺領域を切り出すサブルーチンの処理手順
を示すフローチャートである。

【図９】基準点により規定される領域と基準尺領域の関
係を示す図である。

【図１０】基準点を検出するサブルーチンの処理手順を
示すフローチャートである。

【図１１】図９に示す基準尺領域の輝度値に関する画素
数のヒストグラムである。

【図１２】基準尺領域において輝度値の高い画素で構成
されるグループの仮の重心を算出するサブルーチンの処
理手順を示すフローチャートである。

【図１３】基準尺領域において輝度値の高い画素グルー
プで構成される３点列と４点列を検出するサブルーチン
の処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】端点が一致する３点列と４点列の組合せを検
出し登録するサブルーチンの処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１５】基準点の重心の座標値を補正するサブルーチ
ンの処理手順を示すフローチャートである。

【図１６】基準点に相当するグループを含む１３×１０
画素の近傍領域をマトリクス状に示す概念図である。

【図１７】図１６に示す近傍領域の輝度値に関する画素
数のヒストグラムである。

【図１８】８近傍ラプラシアン・フィルタを概念的に示
す図である。

【図１９】図１６に示すラインＬＸに関して、ラプラシ
アン・フィルタ処理前および処理後のＸａ座標と輝度値
との関係を示すグラフである。

【図２０】図１５に示す真の重心算出サブルーチンの処
理手順を示すフローチャートである。

【図２１】図１５に示す重心補正サブルーチンの処理手
順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ カメラ ２０ ターゲット ２２、２３、２４、２５、２６、２７ 基準点部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目印部材と複数の基準点部材とを有し、
   前記複数の基準点部材間の距離、前記複数の基準点部材
   により規定される形状、および前記目印部材の形状が既
   知であるターゲットを測量現場に載置し、前記測量現場
   を異なるカメラ姿勢で撮影した複数の撮影画像に基づい
   て前記測量現場の測量図を作成する写真測量システムに
   おいて、 前記目印部材の前記撮影画像内の位置を演算する目印検
   出手段と、 前記目印検出手段により求められた前記目印部材の位置
   と、前記目印部材と前記複数の基準点部材の相対的位置
   関係とに基づいて、前記複数の基準点部材を含む基準尺
   領域を前記撮影画像内において特定する基準尺領域特定
   手段と、 前記基準尺領域の中から前記基準点部材を検出する基準
   点検出手段とを備えることを特徴とする写真測量システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記ターゲットにおいて、前記目印部材
   は前記複数の基準点部材に囲まれるよう配設されてお
   り、 前記基準尺領域は、前記目印部材と前記複数の基準点部
   材とを含む領域であることを特徴とする請求項１に記載
   の写真測量システム。
3. 【請求項３】 前記基準尺領域特定手段は、 前記目印部材の輪郭を検出する手段と、 前記目印部材を含み、かつ前記輪郭に接する辺部を有す
   る補助領域を特定する手段とを有し、 前記基準尺領域の中心が前記補助領域の中心と一致する
   よう前記基準尺領域を特定することを特徴とする請求項
   ２に記載の写真測量システム。
4. 【請求項４】 目印部材と複数の基準点部材とを有し、
   前記複数の基準点部材間の距離、前記複数の基準点部材
   により規定される形状、および前記目印部材の形状が既
   知であるターゲットを測量現場に載置し、前記測量現場
   を異なるカメラ姿勢で撮影した複数の撮影画像に基づい
   て前記測量現場の測量図を作成する写真測量方法であっ
   て、 前記目印部材の前記撮影画像内の位置を演算する第１ス
   テップと、 前記目印検出手段により求められた前記目印部材の位置
   と、前記目印部材と前記複数の基準点部材の相対的位置
   関係とに基づいて、前記複数の基準点部材を含む基準尺
   領域を前記撮影画像内において特定する第２ステップ
   と、 前記基準尺領域の中から前記基準点部材を検出する第３
   ステップとを備えることを特徴とする写真測量方法。
5. 【請求項５】 前記ターゲットにおいて、前記目印部材
   は前記複数の基準点部材に囲まれるよう配設されてお
   り、 前記第２ステップは、 前記目印部材の輪郭を検出する第４ステップと、 前記目印部材を含み、かつ輪郭に接する辺部を有する補
   助領域を特定する第５ステップとを有し、 前記基準尺領域の中心が前記補助領域の中心と一致し、
   かつ前記目印部材と前記複数の基準点部材とを含む領域
   を前記基準尺領域として特定する第６ステップとを備え
   ることを特徴とする請求項４に記載の写真測量方法。
6. 【請求項６】 目印部材と複数の基準点部材とを有し、
   前記複数の基準点部材間の距離、前記複数の基準点部材
   により規定される形状、および前記目印部材の形状が既
   知であるターゲットを測量現場に載置し、前記測量現場
   を異なるカメラ姿勢で撮影した複数の撮影画像に基づい
   て前記測量現場の測量図を作成する写真測量プログラム
   であって、 前記目印部材の前記撮影画像内の位置を演算する目印検
   出ルーチンと、 前記目印検出ルーチンにより求められた前記目印部材の
   位置と、前記目印部材と前記複数の基準点部材の相対的
   位置関係とに基づいて、前記複数の基準点部材を含む基
   準尺領域を前記撮影画像内において特定する基準尺領域
   特定ルーチンと、 前記基準尺領域の中から前記基準点部材を検出する基準
   点部材検出ルーチンとを備える写真測量プログラムが格
   納されていることを特徴とする記録媒体。