JP2006505794A - 傾斜した地理的位置決め及び測定システム - Google Patents

Abstract

捕捉された傾斜画像から表示し、地理的位置決めし、及び測定を行うためのコンピュータ化システムはコンピュータシステムによりアクセス可能はデータファイルを含む。そのデータファイルは、複数の捕捉された傾斜画像に対応する複数の画像ファイルと画像に対応する位置データとを含む。画像表示大誉地分析ソフトウェアは、データファイルを読み出すためのシステムにより実行され、捕捉された傾斜画像の少なくとも一部を表示する。そのソフトウェアは、表示画像における１つ又はそれ以上のユーザにより選択された点に対して位置データを検索し、いずれの２つ又はそれ以上の選択された点の間の離間距離を計算する。その離間距離の計算は、選択された点の間の線形距離、それらに含まれる面積、それらの相対的仰角及びそれらの間の高さの差を含む種々のパラメータを決定するためにユーザにより選択可能である。

Description

本発明は、写真測量方法に関する。更に詳細には、本発明は、傾斜画像を捕捉するため、及び、対象物と写された対象物間の距離とを測定するための方法及び装置に関する。

写真測量方法は、写真であって、特に航空写真において写された対象物の及び対象物間の測定を実施する科学である。一般に、写真測定方法は、地表のフィーチャの画像を撮影する段階と、例えば、画像の範囲内の対象物の大きさと対象物間の相対距離を表すデータのような、データを導き出す段階とを含む。写真測定方法は又、緯度及び経度を表すデータのような他のデータと写真とを結合する段階を含むことが可能である。実際には、画像は重ね合わされ、特定の空間座標系に一致される。

従来の写真測量方法は、直交画像の捕捉及び／又は収集を含む。カメラ又はセンサのような画像捕捉装置は直交画像を捕捉する。カメラ又はセンサのような画像捕捉装置は、飛行機又は人工衛星のようなビークル又はプラットホームにより実行され、そのようなプラットホームから垂直下方に及び／又は真直ぐ下方にある天底ポイント向けのものである。天底ポイントに対応する画像のポイント又はピクセルは、画像捕捉装置に真に直交するポイント／ピクセルのみである。画像における他のポイント又はピクセル全ては、画像捕捉装置に対して、実際には傾斜している。ポイント又はピクセルが天底からだんだん離れるようになるにつれ、それらは画像捕捉装置に対してだんだん傾斜するようになり、地上分解能（即ち、各々のピクセルに対応する又はカバーされる地上の面積）は又、増加する。そのような直交画像における傾斜は、画像であって、特に天底から比較的遠い画像におけるフィーチャが歪むようにされる。

そのような歪みは、本質的には、オルトメトリック（ｏｒｔｈｏｍｅｔｒｉｃ）グリッド又は座標系に直交画像の各々のピクセルを歪ませる又は適合されることにより、直交画像から傾斜を除去するオルト修正（ｏｒｔｈｏ−ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の処理により取り除かれ、又は補償される。オルト修正の処理は、全てのピクセルが同じ地上分解能を有し、北に向かって方向付けられている画像を生成する。それ故、いずれのオルト修正された画像のポイントはＸ、Ｙ座標系を用いて位置付けられることができ、画像の縮尺が理解されている限り、地表のフィーチャの距離及び幅並びに複数のフィーチャ間の相対距離を計算することができる。

オルト修正のプロセスは、直交画像における傾斜した歪に対する度合を補正するが、そのプロセスは、オルト修正された直交画像に他の好ましくない歪み及び／又は不正確さを
導入する。殆どのオブザーバが、上から対象物を、特に地表のフィーチャを見ることに慣れていないため、オルト修正された直行画像に描かれている対象物は認識することが困難であり得る。熟達していないオブザーバには、オルト修正された画像は非常に歪んだものである。実際には直線的である道が曲線的に現れ、建物は傾いて現れる。更に、オルト修正された画像は、地表のフィーチャの高さに関する情報を実質的に有していない。直交画像及び／又はオルト修正された直交画像の解釈及び分析は、典型的には、そのような画像における地表のフィーチャ及び対象物を識別するために、特別な訓練及び経験を長年積んだ訓練豊富なアナリストにより行われる。

それ故、直交画像及びオルト修正された画像派写真測量方法において有用であるが、それらの画像は描かれているフィーチャの高さについての情報に欠けており、画像おが描かれているものから詳細を解釈するために高度に訓練されたアナリストを必要とする。

傾斜した画像は、一般に、画像捕捉装置を搭載しているプラットホームから下方に及びその側面の方に向けられた画像捕捉装置を用いて捕捉される。直交画像と違って、傾斜画像は、家屋、ビルディング及び／又は山のような地表のフィーチャの側面及びそれらの最高部を表示する。それ故、傾斜画像を見ることは、直交画像又はオルト修正された画像を見ることに比べて、より自然でありより直感により認識できるものであり、無関心なオブザーバでさえ、傾斜画像に描かれた地表のフィーチャ及び他の対象物を認識することができる。傾斜画像のフォアグラウンドにおける各々のピクセルは、写されている対象物又は地表面の比較的小さい領域に対応する（即ち、各々のフォアグラウンドのピクセルは比較的小さい地上分解能を有する）一方、背景における各々のピクセルは、写されている対象物又は地表面の比較的大きい領域に対応する（即ち、各々の背景のピクセルは比較的大きい地上分解能を有する）。傾斜画像は、実質的に、台形の背景より実質的に小さい地上分解能（即ち、高解像度）を有する台形のフォアグラウンドと共に、対象物の地表面又は対象物の一般的に台形の領域又は視野を捕捉する。

傾斜画像は、写真測量方法において殆ど用いられていないか、全く用いられていないと考えられている。傾斜画像の種々の大きさのフォアグラウンド及び背景を一様な大きさにし、それにより座標系に対して画像を歪ませてしまう従来の方法は、傾斜画像を歪ませ、これにより、対象物の識別をレンダリングし、描かれた対象物の測定を厄介で不正確なタスクにする。立体モデルを用いることにより、傾斜画像における領域の変位を補正することにより、画像を更に歪ませ、それにより、測定がなされる困難性を増大させ、いずれのそのような測定の正確さを低減する。

それ故、傾斜画像は写真測定方法において用いることができないか殆ど用いることができないと考えられているが、それらの画像は容易に解釈され、描かれているフィーチャの高さに関する情報を有する。

それ故、当該技術分野において必要とされるものは、傾斜画像において地理的な位置決定及び正確な測定を可能にする写真測量の方法及び装置である。

更に、当該技術分野において必要なものは、画像における対象物の高さ及び相対的高さの測定を可能にする写真測量の方法及び装置である。

更に、当該技術分野において必要なものは、より直感により認識でき、より自然な画像を利用することができる写真測量の方法及び装置である。

本発明は、傾斜画像において描かれた対象物間の距離及び対象物の捕捉、表示及び測定の実行のための方法及び装置を提供する。

本発明は、その一形態において、捕捉された傾斜画像から測定、地理的位置決め及び表示を行うためのコンピュータ化システムを有する。そのシステムは、コンピュータシステムによりアクセス可能なデータファイルを有する。そのデータファイルは、複数の捕捉された傾斜画像に対応する複数の画像ファイルと、それらの画像に対応する位置データ戸を有する。画像表示及び分析ソフトウェアは、捕捉された傾斜画像の少なくとも位置を表示し、データファイルを読み出すためのシステムにより実行される。そのソフトウェアは、表示された画像において１つ又はそれ以上のユーザ選択ポイントに対する一データを検索し、いずれの２つ又はそれ以上の選択ポイント間の離間距離を計算する。その離間距離の計算は、選択ポイント間の高さの差、相対的高さ、包含された面積、選択ポイント間の直線距離を含む種々のパラメータを決定するようにユーザにより選択可能である。

本発明の上記の及び他の特徴、並びにそれらを達成する方法については、添付図面に関連付けられた、本発明の実施形態に関する以下の説明を参照することにより、明らかになり、更に十分に理解できることであろう。

ここで、種々の図であって、特に図１を参照するに、本発明の傾斜画像を捕捉し、地理的位置決定を行うための装置の一実施形態を示している。装置１０は、画像捕捉を実行するプラットホーム又はビークル２０と、地理的位置決めシステム３０とを含む。

例えば、飛行機、スペースシャトル、ロケット、人工衛星又はいずれの他の適切なビークル等のプラットホーム２０は、例えば、地球の表面又は他の対象物となる表面のような表面３１についての１つ又はそれ以上の所定の高さ及び所定の面積に対して画像捕捉システムを搭載する。従って、プラットホーム２０は、例えば、地球の大気又は外側の空間を通して、所定の経路又は進路に沿って、有人又は無人の制御された移動又は飛行が可能である。画像捕捉プラットホーム２０は、画像捕捉システム３０に電源供給するために、例えば、１つ又はそれ以上の、発電機、燃料電池、太陽電池及び／又はバッテリを含む電力を生成し、調整するためのシステムを含む。

画像捕捉及び地理的位置決定システム３０は、図２に最良として示すように、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂ、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信器３４、慣性航法ユニット（ＩＮＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）３６、クロック４０、コンパス４２及び高度計４４を含み、それらの装置の各々歯画像捕捉コンピュータシステム４６を相互接続されている。

例えば、従来型のカメラ、ディジタルカメラ、ディジタルセンサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は他の適切な画像捕捉装置のような画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂは、写真測量的に又は電子的に画像を捕捉することができる。画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂは、焦点距離、センササイズ及びアスペクト比、径方向歪及び他の歪項、主点オフセット、ピクセルピッチ及びアライメントを含む既知の決定可能な特性を有する。以下、更に詳細に説明するように、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂは画像を捕捉し、画像データ信号（ＩＤＳ）４８ａ及び４８ｂをそれぞれ出力し、特定の撮影された及び画像捕捉コンピュータシステム４６に記憶された写真又は画像に対応する。

最良として図１に示すように、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂはそれぞれ、中心軸Ａ_１及びＡ_２を有し、それらの軸Ａ_１及びＡ_２は各々、水平面Ｐに対してある傾斜角を有するように、プラットホーム２０に設置されている。傾斜角は実質的にいずれの傾き角であるが、好適には、約２０°乃至約６０°の範囲内であり、最も好適には、約４０°乃至約５０°の範囲内である。

ＧＰＳ受信器３４は、１つ又はそれ以上の全地球測位システム衛星５４により送信される全地球測位システム（ＧＰＳ）信号５２を受信する。ＧＰＳ信号５２は、既知の方式で、決定されるべき地表面３１に対するプラットホーム２０の正確な位置決めを可能にする。ＧＰＳ受信器３４は、ＧＡＳ信号５２を復号化し、ＧＰＳ信号５２に少なくとも部分的に依存し、地表面３１に対するプラットホーム２０の正確な位置を示す、位置信号／データ５６を出力する。画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された各々の画像に対応する位置信号／データ５６は画像捕捉コンピュータシステム４６により受信され、記憶される。

ＩＮＵ３６は、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂ及び／又はプラットホーム２０の並進速度及び回転速度を含む速度における変化を検出し、その変化に結合される従来の慣性航法ユニットである。ＩＮＵ３６は、画像捕捉コンピュータシステム４６にそのような速度及び／又は変化の表示可能な速度信号／データ５８を出力し、その画像捕捉コンピュータシステムは、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された各々の画像に対応する速度信号／データ５８を記憶する。

クロック３８は、画像捕捉及び地理的位置決めシステム３０におけるイベントを同期化するために用いられる正確な時間測定（有効時間）を管理する。クロック３８は、画像が画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより撮影された正確な時間を表す時間データ／クロック信号６２を与える。時間データ６２は又、画像捕捉コンピュータシステム４６に供給され、それにより記憶される。代替として、クロック３８は、例えば、クロックソフトウェアプログラムのような、画像捕捉コンピュータシステム４６と統合される。

ジャイロスコープ４０は、飛行機において及び／又は飛行機のために市販されているナビゲーションシステムにおいて通常見られるような従来からのジャイロスコープである。ジャイロスコープ４０は、ピッチ信号６４、ロール信号６６及びヨー信号６８を有する信号を供給し、それらの信号はそれぞれ、プラットホームのピッチ、ロール及びヨーを表す。画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された各々の画像に対応するピッチ信号６４、ロール信号６６及びヨー信号６８は画像捕捉コンピュータシステム４６により受信され、記憶される。

例えば、従来の電子コンパスのようなコンパス４２はプラットホーム２０の頭出しを示す。コンパス４２は、プラットホーム２０の頭出しを示す頭出し信号／データを発する。画像捕捉コンピュータシステム４６は、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された各々の画像に対応する頭出し信号／データ７２を受信し、記憶する。

高度計４４はプラットホーム２０の高度を示す。高度計４４は高度信号／データ７４を発し、画像捕捉コンピュータシステム４６は、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された各々の画像に対応する高度信号／データ７４を受信し、記憶する。

最良として図３に示すように、例えば、従来のラップトップパーソナルコンピュータのような画像捕捉コンピュータシステム４６は、入力装置８４ａ及び８４ｂ、表示装置８６並びに入力及び出力（Ｉ／Ｏ）ポート８８を含む。画像捕捉コンピュータシステム４６は画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０を実行し、そのようなソフトウェアはメモリ８２に記憶されている。メモリ８２は又、動作中に画像捕捉コンピュータシステム４６により使用され及び／又は捕捉されたデータを記憶し、例えば、不揮発性読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ハードディスクメモリ、リムーバブルメモリカード並びに／若しくは他の適切なメモリ記憶装置及び／又は媒体を含む。例えば、マウス、キーボード、ジョイスティック又は他の入力装置のような入力装置８４ａ及び８４ｂは、画像捕捉コンピュータシステム４６により実行されるソフトウェアとユーザとのインタラクション及びデータの入力を可能にする。例えば。液晶表示装置又はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）のような表示装置８６は、画像捕捉コンピュータシステム４６のユーザに対して情報を表示する。例えば、シリアル及びパラレルデータ入力及び出力ポートのようなＩ／Ｏポート８８は、画像捕捉コンピュータシステム４６への入力及びそれからの出力を可能にする。

各々の上記のデータ信号は画像捕捉コンピュータシステム４６に接続されている。更に詳細には、画像データ信号４８、位置信号５６、速度信号５８、時間データ信号６２、ピッチ信号６４、ロール信号６６、ヨー信号６８、頭出し信号７２及び高度信号７４は、Ｉ／Ｏポート８８を介して画像捕捉コンピュータシステム４６のメモリ８２に受信され、それにおいて記憶される。

使用時に、画像捕捉コンピュータシステム４６は、一般に、上記のデータ信号の読み出し、操作及び記憶を制御する画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０を実行する。特に、画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０は、メモリ８２において画像データ信号４８ａ及び４８ｂを読み出し、それらを記憶する。画像が画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された時点、捕捉された画像を表す特定の画像データ信号４８ａ及び４８ｂに対応する時点に存在する状態を表す、位置信号５６、速度信号５８、時間データ信号６２、ピッチ信号６４、ロール信号６６、ヨー信号６８、頭出し信号７２及び高度信号７４は、Ｉ／Ｏポート８８を介して画像捕捉コンピュータシステム４６により受信される。画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０を実行する画像捕捉コンピュータシステム４６は、画像捕捉信号９２を画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂに発し、これにより、それらの装置は、少なくとも一部が、プラットホーム２０の速度に依存する所定のインタバル及び／又は所定の位置において画像を捕捉するようになる。

画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０は、上記の信号を必要に応じて復号化し、メモリ８２にそれらを記憶し、データ信号を対応する画像データ信号４８ａ及び４８ｂに関連付ける。このようにして、ロール、ピッチ及びヨーに関する高度、方向、並びに地表面３１に対する画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂの位置、即ち、画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉された全ての画像に対する経度及び緯度が認識される。

プラットホーム２０は、例えば、地球又は他の惑星の表面の所定領域のような地表面３１の特定領域に対して向けられた画像捕捉経路を通って導かれ又はガイドされる。好適には、プラットホーム２０の画像捕捉経路は、少なくとも１つの対象領域の境界に対して直角である。対象領域に向けられるプラットホーム２０並びに／若しくは画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂの数は、少なくとも部分的に、捕捉される画像において求められる詳細の程度及び領域の大きさに依存する。プラットホーム２０の画像捕捉経路の特定の詳細については、以下で、特に説明する。

プラットホーム２０が対象領域に向けられているとき、多くの傾斜画像が画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉される。当業者に理解されるであろうように、画像は、少なくとも一部が、プラットホーム２０の速度に依存する所定の画像捕捉インタバルにおいて
画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂにより捕捉される。

捕捉された各々の画像に対応する画像データ信号４８ａ及び４８ｂは、Ｉ／Ｏポート８８を介して画像捕捉コンピュータシステム４６のメモリ８２により受信され、それに記憶される。同様に、各々の捕捉された画像に対応するデータ信号（即ち、画像データ信号４８、位置信号５６、速度信号５８、時間データ信号６２、ピッチ信号６４、ロール信号６６、ヨー信号６８、頭出し信号７２及び高度信号７４）は、Ｉ／Ｏポート８８を介して画像捕捉コンピュータシステム４６のメモリ８２により受信され、それに記憶される。このようにして、各々の画像が捕捉された厳密な時点における地表面３２に対する画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂの位置は、メモリ８２において記録され、対応する捕捉画像に関連付けられる。

最良として図１に示すように、地表面に対する画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂの位置は直交画像１０２の天底点Ｎに対応する。このようにして、直交画像１０２の天底点Ｎの正確な地理的位置が、位置信号５６、速度信号５８、時間データ信号６２、ピッチ信号６４、ロール信号６６、ヨー信号６８、頭出し信号７２及び高度信号７４により表される。一旦、直交画像１０２の天底点Ｎが認識されると、画像１０２におけるいずれの他のピクセル又は点の地理的位置は、既知の方法で決定可能である。

画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂが傾斜画像を捕捉するとき、そのような傾斜画像１０４ａ及び１０４ｂ（図１）、地表面３１に関連する画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂの位置は、位置信号５６、速度信号５８、時間データ信号６２、ピッチ信号６４、ロール信号６６、ヨー信号６８、頭出し信号７２、高度信号７４並びに画像捕捉装置３２ａ及び３２ｂそれぞれの主軸Ａ１及びＡ２の既知の傾斜角により同様に表される。

較正処理は、画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０が、例えば、較正された焦点距離、センササイズ、径方向歪、主点オフセット及び位置合わせによるエラーのような、画像捕捉装置３２に固有の又はそれによるいずれのエラーに対する補正すること及び／又は補正因子を組み込むことを可能にすることを、特に特記しておく。

画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０はメモリ８２において１つ又はそれ以上の出力画像及びデータファイル１２０を生成する。特に、画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０は、画像データ信号４８ａ、４８ｂ及びオリエンテーションデータ信号（即ち、画像データ信号４８、位置信号５６、速度信号５８、時間データ信号６２、ピッチ信号６４、ロール信号６６、ヨー信号６８、頭出し信号７２、高度信号７４）をコンピュータ読み出し可能出力画像及びデータファイル１２０に変換する。最良として図４に示すように、出力画像及びデータファイル１２０は、捕捉された傾斜画像に対応する複数の捕捉画像ファイルＩ_１，Ｉ_２，．．．，Ｉ_ｎ及びそれらに対応する位置データＣ_ＰＤ１，Ｃ_ＰＤ２，．．．，Ｃ_ＰＤｎを含む。

画像及びデータファイル１２０の捕捉画像ファイルＩ_１，Ｉ_２，．．．，Ｉ_ｎは、例えば、ＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ、ＧＩＦ、ＢＭＰ又はＰＤＦファイルフォーマットのようないずれのコンピュータ読み出し可能画像又はグラフィックファイルフォーマットを仮想的に記憶され、コンピュータ読み出し可能データとして又、記憶される位置データＣ_ＰＤ１，Ｃ_ＰＤ２，．．．，Ｃ_ＰＤｎと対応付けられる。画像データファイル１２０は、次いで、例えば、当業者に既知の飛行経路変位及び他のエラーによるエラーのようなエラーを補正するために、画像及びデータ捕捉ソフトウェア９０によるか又は後処理のどちらかにより処理される。従って、画像データファイル１２０は、対象物の高度の測定を含む、捕捉画像内に写されている対象物間において及び測定を実行し、表示する準備ができている。

ここで。図５を参照するに、例えば、従来のデスクトップパーソナルコンピュータ又は警察の自動車におけるモバイルコンピュータターミナルのような、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０は、メモリ１３２、入力装置１３４ａ及び１３４ｂ、表示装置１３６及びネットワーク接続１３２を含む。画像捕捉コンピュータシステム１３０は画像表示及び分析ソフトウェア１４０を実行し、その画像表示及び分析ソフトウェア１４０はメモリ１３２に記憶されている。メモリ１３２は、例えば、不揮発性メモリカード並びに／若しくは他の適切なメモリ記憶装置及び／又は媒体を含む。例えば、マウス、キーボード、ジョイスティック又は他の入力装置のような入力装置１３４ａ及び１３４ｂは、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０により実行される画像及び分析ソフトウェア１４０とユーザとのインタラクション及びデータ入力を可能にする。例えば、液晶表示装置又はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）のような表示装置１３６は、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０のユーザに対して情報を表示する。ネットワーク接続１３８は、表示及び測定コンピュータシステムを、例えば、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット及び／又はワールドワイドウェブのようなネットワークに接続する。

使用に当たって、図６を参照するに、画像及び分析ソフトウェア１４０を実行する画像表示及び測定コンピュータシステム１３０は、例えば、ネットワーク接続１３８、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、リムーバブルメモリカード又は他の適切な手段のようなメモリ１３２に読み出された１つ又はそれ以上の出力画像及びデータファイル１２０にアクセスする。出力画像及びデータファイル１２０の１つ又はそれ以上の捕捉画像ファイルＩ_１，Ｉ_２，．．．，Ｉ_ｎは、従って、画像及び分析ソフトウェア１４０の制御の下で表示された傾斜画像１４２として表示される。略同時に、表示された傾斜画像１４２に対応する、１つ又はそれ以上のデータポイントＣ_ＰＤ１，Ｃ_ＰＤ２，．．．，Ｃ_ＰＤｎは、容易にアクセス可能なメモリ１３２位置に読み込まれる。

捕捉された、即ち、表示された画像１４２として表示された傾斜画像１４２は、いずれの座標系に対して歪められず、適合し、又は、オルト修正された画像１４２を表示しないことを、特に注記しておく。写されている対象物の測定を可能にするように座標系に対して歪んでいる表示された画像１４２ではなく、画像表示及び分析ソフトウェア１４０は、一般に、出力画像及びデータファイル１２０のデータポイントＣ_ＰＤ１，Ｃ_ＰＤ２，．．．，Ｃ_ＰＤｎを参照することにより、及び、以下で更に詳細の述べるような、１つ又はそれ以上の投射式を用いて、選択された画像の位置及び／又は地理的位置を計算することにより、必要に応じてのみ、又は“飛行中”にのみ、選択されたピクセルの地理的位置を決定する。

一般に、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０のユーザは、画像表示及び分析ソフトウェア１４０に供給された幾つかの利用可能は測定モードの１つを選択することにより、表示された傾斜画像１４２において写されている対象物の及びそれらの間の測定を行う。ユーザは、例えば、一連のプルダウンメニュー又はツールバーＭにアクセスすることにより、又は、キーボードのコマンドにより所望の測定モードを選択する。画像表示及び分析ソフトウェア１４０により提供される測定モードは、例えば、２つ又はそれ以上の選択点間の距離の測定を可能にする距離モード、幾つかの選択点及び相互関連点により包含された面積の測定を可能にする面積モード、２つ又はそれ以上の選択点の測定を可能にする高度モード、及び、１つ又はそれ以上の他の選択点に対する１つの選択点の仰角における変化の測定を可能にする仰角モードを含む。

所望の測定モードを選択した後、画像表示及び分析ソフトウェア１４０のユーザは、衆力装置１３４ａ、１３４ｂの一を用いて、表示画像１４２における開始点又は開始ピクセル１５２及び終了点又は終了ピクセル１５４を選択し、画像表示及び分析ソフトウェア１４０は、例えば、開始ピクセル１５２と終了ピクセル１５４との間の距離のような、求められている量を自動的に計算し、表示する。

ユーザが開始点／ピクセル１５２を選択するとき、次いで、地表面３１におけるそれらに対応する点の地理的位置は、表示された特定の画像に対応する出力画像及びデータファイル１２０のデータポイントＣ_ＰＤ１，Ｃ_ＰＤ２，．．．，Ｃ_ＰＤｎを用いて１つ又はそれ以上の投射式を実行する画像表示及び分析ソフトウェア１４０により表示される。ピクセル１５２に対応する地表面３１の点の経度及び緯度は、次いで、例えば、選択された点／ピクセルに隣接する表示画像１４２において又は表示装置１３６の他の場所のポップアップ表示ボックスにおいて経度及び緯度を重ね合わせること等により、表示装置１３６の画像表示及び分析ソフトウェア１４０により表示される。同じ処理は、終了ピクセル／点１５４の選択に対してユーザにより、及び経度及び緯度情報の検索及び表示のための画像表示及び分析ソフトウェア１４０により繰り返される。

開始点／ピクセル１５２及び終了点／ピクセル１５４の間それぞれの距離の計算は、“飛行中”に各々の選択されたピクセル１５２、１５４の地理的位置を決定することにより
達成される。表示画像に対応する出力画像及びデータファイル１２０のデータポイントＣ_ＰＤ１，Ｃ_ＰＤ２，．．．，Ｃ_ＰＤｎは検索され、各々の選択されたピクセルに対応する地表面３１における点の地理的位置が、次いで、決定される。選択されたピクセルに対応する地理的位置の間の差はピクセル間の距離を決定する。

表示された傾斜画像１４２における所定の点又はピクセルの地理的位置がどのようにして決定されるかの例として、表示画像１４２が直交画像１０４ａに対応することを仮定する（図１）。画像表示及び分析ソフトウェア１４０のユーザは、簡単化のために、傾斜画像１０４ａの中心Ｃ（図１）に対応するピクセル１５４を選択する。図１に示すように、線１０６は、傾斜画像１０４ａの境界又はエッジ１０８近傍の中心Ｃに対して画像捕捉装置３２ａの真下の点１０８から水平面Ｇに沿って広がっている。主軸Ａ_１の延長は中心Ｃ
と交わっている。角度φは、線１０６と主軸Ａ_１の延長との間の角度である。このようにして、画像捕捉装置３２ａ、点１０８及び中心Ｃにより、並びに、辺１０６、主軸Ａ_１の延長及び点１０８と画像捕捉装置３２ａとの間の垂直（破線）線１１０により三角形（参照番号付けしていない）が形成される。

グラウンド面Ｇは、実質的に、水平の、平坦な、又は傾斜していないグラウンド面（典型的には、地形の平均仰角を反映した仰角を有する）であり、それ故、辺／線１１０と辺／線１０６との間の直角を含む。角度φと画像捕捉装置３２の高度（即ち、辺１１０の長さ）は既知であるため、斜辺（即ち、主軸Ａ_１の延長の長さ）と直角三角形の残りの他の辺は、簡単な幾何学により計算される。更に、表示された画像１４２に対応する画像が捕捉された時点で、画像捕捉装置３２ａの正確な位置は既知であるため、点１０８の経度及び緯度は又、既知である。辺１０６の長さが理解されており、上記のように計算されることにより、傾斜画像１０４ａの中心Ｃに対応する正確なピクセル１５４の地理的位置を画像表示及び分析ソフトウェア１４０により決定することが可能である。一旦、ピクセル１５４に対応する点の地理的位置が理解されると、表示された傾斜画像１４２におけるいずれの他のピクセルの地理的位置は、例えば、焦点距離、センササイズ、アスペクト比、径方向歪項及び他の項等のような既知のカメラ特性を用いて決定することが可能である。

表示画像１４２における２つ又はそれ以上の選択されたピクセルに対応する２つ又はそれ以上の点の間の距離は、例えば、選択された測定モードに従って、ガウスの式及び／又は消失点の式のような既知のアルゴリズムを用いて選択されたピクセルの地理的位置の間の差を決定することにより画像表示及び分析ソフトウェア１４０によって計算される。表示画像１４２において移されている又は現れている対象物の測定は、選択されたピクセルの間の距離を測定することに対して、上記の方法に実質的に類似する方法により行われる。表示画像１４２において現れている、例えば、ビルディング、川、道路及び事実上のいずれの他の地理的又は人間により造られた構造物のような、対象物の長さ、幅及び高さは、適切な／所望の測定モードを選択することにより並びに開始ピクセル及び終了ピクセルを選択することにより、測定される。

画像表示及び分析ソフトウェア１４０の距離測定モードにおいて、開始点／ピクセル１５２と終了点／ピクセル１５４との間の距離は、例えば、相互接続された１つ又はそれ以上の“直線”セグメント及び中間点／ピクセルの選択を含む、“直線”経路Ｐ１又は経路Ｐ２のような事実上のいずれの経路に沿って決定されることが可能である、ことを特記しておく。

画像表示及び分析ソフトウェア１４０の距離測定モードは、“地上を歩く”モードに従って、選択されたピクセルの間の距離を決定する。地上を歩く”モードは、モザイク式のグラウンド面を規定する一連の相互接続されたファセットに従った又はそれにおいて存在する、及び選択されたピクセル／点の間に広がる、経路Ｐ１及びＰ２により集合的に表される、相互接続された線セグメントの集合を生成する。下で更に詳細に説明するように、モザイク式のグラウンド面は、地表面３１の地形に密接に従い、それ故、経路Ｐ１及びＰ２は又、地表面３１の地形に密接に従っている。モザイク式のグラウンド面によりシミュレートされた地形に沿って距離を測定することにより、“地上を歩く”方法は、従来の方法に比べて、選択された点の間の距離のより正確な及び有用な測定を提供することができる。従来の方法は、平坦な地球又は平均的仰角システムに画像を歪め、平坦な地球に沿った、選択された点の間の距離を測定し、それらの点の間の地形における変化を実質的に無視している。

例えば、不均一で起伏のある地形に対して道路を舗装するために請負の仕事に入札する準備をしている請負業者は、提供される“地上を歩く”
測定方法及び画像表示及び分析ソフトウェア１４０を用いて、複雑な道路の概算の量又は面積を決定することができる。請負業者は、必要な測定を得るために測量クルーを派遣する必要がなく、彼等のオフィスにいながらにして概算の道路の面積又は量を得ることができる。

本発明により提供される“地球を歩く”方法とは対照的に、“平坦な地球”又は平均仰角距離計算方法は、不均一な地形に従った点及び／又は対象物の間の距離を測定するときに、及び配置が均一な対象物のサイズ及び／又は高さを測定するときに、固有の不正確さを有する。捕捉される地表面における適度の傾斜又は勾配でさえ、事実上、いずれの他の対象点に対する天底点の仰角における差をもたらす。それ故、図１を参照するに、点１０８と画像捕捉装置３２ａとの間の垂直な線１１０（破線）、主軸Ａ１の延長及び線１０６により成る三角形は直角を有しない。直角三角形であるべき三角形がエラーを含むと仮定される、いずれの幾何学的計算のような場合、そのような計算は、対象点の間の比較的僅かな傾斜又は勾配のために近似値まで低減される。

例えば、天底点Ｎと傾斜画像１０４の底部エッジ１０８近傍の中心Ｃとの間で上方に傾斜している場合、第２線１１０は、水平又は非傾斜表面３１において交わりが生じる点の前で、表面３１と交わる。中心Ｃは４０°に等しい傾斜角を有し、天底点Ｎより１５フィート高い場合、計算された中心Ｃの位置は、点の間の仰角の変化に対する補正を伴わないと、約１７．８フィートはずれる。

上における一般的な説明のように、画像１４２における対象物間の及びそれらの測定における結果として生じる不正確さ及び仰角における変化の少なくとも一部に対して補正するために、画像表示及び分析ソフトウェア１４０は、必要に応じて、図６において一般的に示されている、予め計算されたモザイク式の又はファセット化されたグラウンド面に対する地表面３１における及び表示画像１４２における点を表す。モザイク式のグラウンド面１６０は、複数の個別のファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等を含み、それらのファセット各々は互いに相互接続される、それぞれの仰角を有する４つの頂点（参照番号を付けていないが、点として表されている）により規定される。モザイク式のグラウンド面１６０は、例えば、地形図及び／又はディジタルラスタグラフィック、測量データ及び種々の他の資源のような種々のデータ及び資源に基づいて生成される。

一般に、表示画像１４２における対象点の地理的位置は、その対象点に対応するファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等のどれかを決定することにより計算される。このようにして、対象点の位置は、平坦な又は平均仰角のグラウンド面に基づくのではなく、特徴、即ち、ファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等の仰角、ピッチ及び傾斜に基づいて計算される。地表面３１の地形及び対象点の位置が、対象点が存在するファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等のプレーナ表面からずれる限り、エラーが導入される。そのエラーは、ファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等の特定の１つにおける対象点の仰角の双一次補間により、及び、画像表示及び分析ソフトウェア１４０により実行される位置計算における、その補間された仰角を用いて、減少可能である。

モザイク式グラウンド面１６０を用いるために、画像表示及び分析ソフトウェア１４０は、モザイク式グラウンド面１６０と地表面３１の方に画像捕捉装置３２ａ又は３２ｂから投影される光線の交わりを見つけるように、改善された光線追跡アルゴリズムを用いる。そのアルゴリズムは、どのファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等が光線と交わるか場仮でなく、又、ファセットにおいてその交わりがどこで生じるかを決定する。双一次補間を用いることにより、非常に正確なグラウンド位置を決定することができる。逆投影に対しては、モザイク式グラウンド面１６０が又、双一次補間を用いて入力グラウンド位置に対するグラウンド仰角値を見出すために用いられる。仰角及び位置は、それ故、表示画像１４２におけるどのピクセルが所定位置に対応するかを決定するために、画像捕捉装置３２ａ又は３２ｂのモデルにより後方に投影されるように用いられる。

更に詳細には、例として、画像表示及び分析ソフトウェア１４０は、例えば、地表面３１の起伏のような少なくとも一部１６６にモザイク式グラウンド面１６０を重ね合わせること及び／又は適合させることにより、実行され、及び／又は点１６４の地理的位置を計算する。モザイク式グラウンド面１６０及びファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等の僅かな一部のみが地表面３１の一部１６６のプロファイルに沿って示されていることを特記しておく。上で説明したように、各々のファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等は４つの頂点により規定され、それらの頂点の各々はそれぞれ仰角を有し、各々のファセットはそれぞれのピッチ及び傾きを有する。点１６４（又は、その投影）が存在するファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等の面／地表面における点１６４の特定の位置は、上記のようにして決定される。

モザイク式グラウンド面１６０は、好適には、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０及び画像表示及び分析ソフトウェア１４０の動作の範囲外で生成される。むしろ、モザイク式グラウンド面１６０は、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０にアクセス可能であり、及び／又はメモリ１３２において記憶される、比較的簡単なデータテーブル又はルックアップテーブル１６８の形式をとる。典型的なグラウンド面の多くのファセットの頂点全ての位置を計算するために必要な計算資源は、必ずしも画像表示及び測定コンピュータシステム１３０内に存在する必要はない。それ故、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０は、付加的な計算資源を必要とすることなく、従来のパーソナルコンピュータと共に用いるために適合し、それにより実行可能である。

画像表示及び測定コンピュータシステム１３０の範囲外でモザイク式グラウンド面を計算することは、事実上、いずれの詳細のレベルがモザイク式グラウンド面１６０に組み込まれることを可能にする、即ち、各々のファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等に対応するサイズ及び／又は面積若しくはそれらにより覆われるサイズ及び／又は面積は、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０及び画像表示及び分析ソフトウェア１４０により必要とされる資源を著しく増加させることなく、又はそれらの資源の動作を遅くし、計算時間を著しく増加させることなく、所望されるものと同じように大きく又は小さくすることができる。それ故、画像表示及び測定コンピュータシステム１３０を比較的基本的で複雑でないコンピュータシステムとすることができる。

ファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等のサイズは、特定の表示画像１４２の全体に亘って一様なサイズである。例えば、表示画像１４２が、約９００フィートだけの高さのフォアグラウンドにおいて約７５０フィートの幅である領域に対応している場合、画像は、約５０立方フィートであり、それ故、幅が約１５個のファセットで高さが１８個のファセットを生成する、ファセット群に分解されることができる。代替として、ファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等のサイズは、含まれるピクセルの数について一様である、即ち、各々のファセットは同じ数のピクセルの幅と同じ数のピクセルの高さを有する。ピクセル密度が最も大きい、表示画像１４２のフォアグラウンドにおけるファセットは、ピクセル密度が最も小さい表示画像１４２のバックグラウンドにおけるファセットより、寸法において小さい。ピクセル密度が最も大きい表示画像のフォアグラウンドにおいて殆どの測定を行うことが好ましいため、含まれるピクセル数に関して一様であるファセットを生成することは、寸法において一様であるファセットに関する表示画像１４２のフォアグラウンドにおいてより正確な測定を提供する有利点を有する。

ファセット１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ等の寸法を規定するための基準としてピクセルを用いる他の有利点は、位置の計算（グラウンド位置に対するピクセル位置）が比較的簡単であることである。ユーザは、ユーザは所定のファセットにおいてピクセルを選択するために画像表示及び測定コンピュータシステム１３０を操作し、画像表示及び分析ソフトウェア１４０は選択されたピクセルに対応するファセットのためにデータを調べ、選択されたピクセルの仰角は上記のように計算され、その仰角は位置の計算において用いられる。

一般に、本発明の傾斜画像を計算する方法は、対象領域、例えば、郡を、例えば、面積が約１平方マイルであるセクタのような一般的に一様な大きさのセクタに分割する。これは、対象領域の全てのインチを覆う傾斜画像を捕捉するための飛行プランの作成を容易にするため、及び、容易な参照、記憶及び検索（“セクタ化”として当該技術分野において周知の処理）のために画像及び／又はセクタを組織化し、名付けるために行われる。
郡のような、いずれの対象の地理的領域の境界は、稀に数マイルの境界になることがあるため、本発明の傾斜画像を捕捉する方法は、対象領域において数マイルを有するより多くのセクタ−更にどれ位、多くが郡の境界の長さに大きく依存するか及びそれらの境界がどれ位、直線的又はジグザグであるか−を提供する。典型的には、境界の２乃至３マイル毎に１つの付加的なセクタが見込まれる。従って、対象の郡又は他の領域は、略２０マイルｘ３５マイル、即ち、７００平方マイルである場合、その領域は約７４０乃至７８０のセクタに分割される。

本発明の傾斜画像を捕捉する方法は、一般に、少なくとも２つの方位方向から傾斜画像を捕捉し、少なくともそれらの２つの方位方向から対象の領域の十分なカバーを提供する。ここで、図７及び８を参照するに、本発明の傾斜画像を捕捉するための方法の第１実施形態について示している。明確化のために、図７及び８は、１つの画像捕捉装置のみを有するシステムに基づいている。しかしながら、２つ又はそれ以上の画像捕捉装置を用いることができることは理解される必要がある。

画層捕捉装置は、領域２００に亘る各々の通過の間に、１つ又はそれ以上の傾斜画像を捕捉する。上記のような画像捕捉装置は、傾斜画像を捕捉するために領域２００に亘ってある角度を対象とする。領域２００は、領域２００の二重のカバーを確実にするために画像担持装置及び／又はプラットホームにより、芝を刈る方法と類似した方法で、前後に動くパターン状に横断される。

更に詳細には、領域２００は第１経路２０２を辿って画像担持装置３２及び／又はプラットホーム２０により横断され、これにより、領域２００の部分２０２ａ、２０２ｂ及び２０２ｃの傾斜画像を捕捉する。領域２００は、続いて、第１経路２０２と平行で、間隔を置き、向きが反対方向即ち第１経路から１８０°の方向の第２経路２０４を辿って画像担持装置３２及び／又はプラットホーム２０により横断され、これにより、領域２００の部分２０４ａ、２０４ｂ及び２０４ｃの傾斜画像を捕捉する。図７及び８を比較することにより、領域２００の部分２０７（図８）が第１方向又は遠近法から捕捉された画像２０２ａ乃至２０２ｃにより、及び第２方向又は遠近法から捕捉された画像２０４ａ乃至２０４ｃによりカバーされていることが理解できる。従って、領域２００の中央部分は１００％二重にカバーされる。経路２０２及び２０４に対して平行である、反対の経路に沿って領域２００に亘って横断する又は通過する上記のパターンは、経路２０２及び２０４と同じ方向であって、領域２００のサイズにより影響されるように互いから距離を置いた、経路２０２及び２０４と平行である経路から捕捉された少なくとも１つの傾斜画像により、領域２００の全体が完全にカバーされるまで、繰り返され、これにより、それらの遠近法／方向から領域２００を１００％二重にカバーできる。

必要に応じて、及び詳細を改善するために、領域２００は、２つの付加的な反対方向で平行な第３経路２０６及び第４経路２０８それぞれによりカバーされ、それら第３経路２０６及び第４経路２０８は、図９及び１０に示すように、経路２０２及び２０４に対して垂直である。それ故、領域２００は、領域２００の部分２０６ａ、２０６ｂ及び２０６ｃの傾斜画像を捕捉するために第３経路２０６を辿って画像担持装置３２及び／又はプラットホーム２０により横断され、次いで、領域２００の部分２０８ａ、２０８ｂ及び２０８ｃの傾斜画像を捕捉するために第３経路２０６に対して反対方向であり、平行であり、間隔を置いた、第４経路に沿って横断される。経路２０６及び２０８に平行である反対向きの経路に沿って、領域２００に亘って横断する又は通過するこのパターンは、経路２０６及び２０８と同じ方向であって、領域２００のサイズにより影響されるように互いから距離を置いた、経路２０２及び２０４と平行である経路から捕捉された少なくとも１つの傾斜画像により、領域２００の全体が完全にカバーされるまで、繰り返され、これにより、それらの遠近法／方向から領域２００を１００％二重にカバーできる。

上記のように、画像担持装置３２及び／又はプラットホーム２０は、所定の経路に沿って領域２００に亘って横断又は通過される。しかしながら、画像担持装置３２及び／又はプラットホーム２０は、領域２００に亘って、必ずしも、直接に横断又は通過しないで、画像化される領域２００の一部が画像捕捉装置の画像捕捉フィールドの範囲内に入るように、領域２００に隣接する領域、近接する領域又はそれから幾分か取り出された領域を横断又は通過することが可能である。図７に示すように、経路２０２は、領域２００に亘って直接に通過しないような経路であるが、それでも、傾斜画像を捕捉する。

本発明は、種々の解像度レベル又はグラウンドサンプル距離において画像を捕捉することができる。以下、地域レベルという、第１の詳細レベルは、例えば、ピクセル当たり約２フィートのグラウンドサンプル距離を有する。地域レベル直交画像に対しては、グラウンドサンプル距離は、画像全体に亘って略一定のままである。地域レベル直交画像は、ステレオペアカバレージを提供するために十分な重なり合いを伴って捕捉される。地域レベル傾斜画像に対しては、グラウンドサンプル距離は、例えば、画像のフォアグラウンドにおけるピクセル当たり約１フィートから、画像のミッドグラウンド（ｍｉｄ−ｇｒｏｕｎｄ）におけるピクセル当たり約２フィートまで、及び、画像のバックグラウンドにおけるピクセル当たり約４フィートまで変化する。地域レベル傾斜画像は、各々の対象領域は、捕捉された各々のコンパス方向からの少なくとも２つの傾斜画像により典型的にカバーされるように、十分な重ね合わせを伴って捕捉される。約１０個の地域レベル傾斜画像がセクタ当たりに捕捉される。

以下、近所レベルという、第２の詳細レベルは、地域レベルの画像より非常に詳細である。近所レベルの画像は、例えば、ピクセル当たり約６インチのグラウンドサンプル距離を有する。近所直交画像に対して、グラウンドサンプル距離は実質的に一定のままである。近所傾斜画像は、例えば、画像のフォアグラウンドにおけるピクセル当たり約４インチから、画像のミッドグラウンドにおけるピクセル当たり約６インチまで、及び画像のバックグラウンドにおけるピクセル当たり約１０インチまでのグラウンドサンプル距離を有する。近所傾斜画像は、各々の対象領域が各々の捕捉されたコンパス方向からの少なくとも２つの傾斜画像により典型的にはカバーされるように、及び、反対方向のコンパス方向が互いとの１００％の重なり合いを提供するように、十分な重なり合いを伴って捕捉される。セクタ当たり約１００個の傾斜領域画像が捕捉される。

４つのコンパス方向全てから地域傾斜画像及び／又は近所傾斜画像を捕捉することにより、画像における全ての点が少なくとも１つの捕捉された傾斜画像のフォアグラウンド又は小さい部分において現れ、ここで、グラウンドサンプル距離は最も小さく、画像の詳細度は最も大きい、ことが確実であることを特に特記しておく。

示している実施形態において、画像捕捉及び地理的位置決めシステム３０は、ジャイロスコープ、コンパス及び高度計を含む。しかしながら、本発明の画像捕捉及び地理的位置決めシステムは、例えば、ＧＰＳ及びＩＮＵ信号／データから高度、ピッチ、ロール、ヨー及びコンパス頭出しを導き出し、計算するように交互に構成され、これにより、不必要な１つ又はそれ以上のジャイロスコープ、コンパス及び高度計をレンダリングすることができることを理解する必要がある。

示している実施形態において、画像捕捉装置は、水平面に対して等しい傾斜角にある。しかしながら、画像捕捉装置の傾斜角は等しい必要はないことを理解する必要がある。

示している実施形態において、画像捕捉コンピュータシステムは、画像捕捉装置に共通又は単一の画像捕捉信号を発する画像及びデータ捕捉ソフトウェアを実行する。しかしながら、本発明は、画像捕捉装置が異なる瞬間及び異なるインタバルにおいて画像を別々に捕捉するように、交互に構成されることができることを理解する必要がある。

示している実施形態において、本発明の方法は、互いに対して実質的に反対方向にある、即ち、互いに対して１８０°である経路／遠近法から対象領域の二重カバレージを提供するように、傾斜画像を捕捉する。しかしながら、本発明の方法は、互いに対して一般に及び／又は実質的に垂直である経路／遠近法からの二重カバレージを提供するように交互に構成されることができることを理解する必要がある。

本発明は好適な設計を有するように説明した一方、本発明は、この開示の主旨及び範囲において更に変更することができる。本発明の開示は、それ故、ここで、開示した構造及び要素に対する、いずれの同等なものを包含することが意図されている。更に、この開示は、以上で開示した一般原理を用いる、いずれの本発明の変形、使用又は適用を包含することが意図されている。更に、この開示は、同時提出の特許請求の範囲内に入る関連技術における既知の又は通例の実施の範囲内にある、開示された主題からのいずれの逸脱を包含することが意図されている。

本発明の画像捕捉システムを搭載するビークル又はプラットホームの位置実施形態を示す図であり、例示として、直交画像と傾斜画像とを示している図であ 図１の画像捕捉システムを示す線図である。 図２の画像捕捉コンピュータシステムを示すブロック図である。 図１の画像捕捉システムの例示としての出力データファイルを示す図である。 図１の画像捕捉システムにより捕捉された画像に示されている対象物を表示し、それらの及びそれらの間の測定を行うための、本発明の画像表示及び測定コンピュータシステムの一実施形態のブロック図である。 図５のシステムにおいて表示された零時としての画像を示す図であり、そのような画像における対象物における及びそれらの間の測定のための本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の傾斜画像を捕捉するための方法の一実施形態を示す図である。 本発明の傾斜画像を捕捉するための方法の一実施形態を示す図である。 本発明の傾斜画像を捕捉するための方法の第２実施形態を示す図である。 本発明の傾斜画像を捕捉するための方法の第２実施形態を示す図である。

Claims (32)

1. 画像及び該画像に対応する地理的位置データを捕捉するためのシステムであって：
   画像捕捉装置であって、画像捕捉イベントにおいて傾斜画像を捕捉し、捕捉された画像に対応する画像データ信号を発する、画像捕捉装置；
   少なくとも１つの地理的位置決め装置であって、各々の前記の少なくとも１つの地理的位置決め装置は対応する少なくとも１つの地理的位置決め信号を発し、各々の前記の少なくとも１つの地理的位置決め信号は各々の画像捕捉イベントの間に前記画像捕捉装置の少なくとも一部の地理的位置を表す、少なくとも１つの地理的位置決め装置；
   前記画像データ信号と前記の少なくとも１つの地理的位置決め信号とを検索し、記憶するコンピュータシステム；並びに
   前記画像データ信号と前記の少なくとも１つの地理的位置決め信号とを読み込む画像及びデータ捕捉ソフトウェアであって、各々の前記画像データ信号を各々の画像捕捉イベントのための対応する前記の少なくとも１つの地理的位置決め信号と関連付ける、画像及びデータ捕捉ソフトウェア；
   を有することを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記の少なくとも１つの地理的位置決め装置及び前記の少なくとも１つの地理的位置決め信号それぞれは：
   各々の前記画像捕捉イベントを表す時間データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発するクロック；
   ＧＰＳ信号を受信し、各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の経度及び緯度を表す位置データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発する全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器；
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の速度を表す速度データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発する慣性航法ユニット（ＩＮＵ）；
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置のピッチ、ロール及びヨーをそれぞれ表す、ピッチ信号、ロール信号及びヨー信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発するジャイロスコープ；
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の頭出しを表す頭出しデータ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発するコンパス；並びに
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の高度を表す高度データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発する高度計；
   の少なくとも１つを有する、ことを特徴とするシステム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、前記の少なくとも１つの地理的位置決め装置及び前記の少なくとも１つの地理的位置決め信号それぞれは：
   各々の前記画像捕捉イベントを表す時間データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発するクロック；
   ＧＰＳ信号を受信し、各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の経度及び緯度を表す位置データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発する全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器；
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の速度を表す速度データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発する慣性航法ユニット（ＩＮＵ）；
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置のピッチ、ロール及びヨーをそれぞれ表す、ピッチ信号、ロール信号及びヨー信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発するジャイロスコープ；
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の頭出しを表す頭出しデータ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発するコンパス；並びに
   各々の前記画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の高度を表す高度データ信号を前記画像捕捉コンピュータシステムに発する高度計；
   を有する、ことを特徴とするシステム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、焦点距離、センササイズ、径方向歪、主点オフセット及びアライメントを含む前記画像捕捉装置の特性を表す補正データから更に構成されるシステムであり、前記画像及びデータ捕捉ソフトウェアは捕捉された画像に前記補正データを利用する、ことを特徴とするシステム。
5. 請求項１に記載のシステムであって、前記画像及びデータ捕捉ソフトウェアにより生成された出力データファイルから更に構成されるシステムであって、該出力データファイルは複数の画像ファイルを含み、位置データは各々の複数の画像ファイルに対応する、ことを特徴とするシステム。
6. 請求項１に記載のシステムであって、対象表面について所定距離、前記画像捕捉装置を搬送するプラットホームから構成される、ことを特徴とするシステム。
7. 捕捉された傾斜画像に基づいて、表示し、地理的位置決めし及び測定を行うためのコンピュータ化システムであって：
   メモリを有するコンピュータシステム；
   前記システムによりアクセス可能であり、複数の捕捉傾斜画像に対応する複数の画像ファイルを含む画像及びデータファイルであって、前記の複数の画像ファイルに対応する一データを更に含む、画像及びデータファイル；並びに
   前記画像及びデータファイルを読み出し、表示画像として捕捉された傾斜画像の少なくとも一部を表示するために前記システムにより実行される画像表示及び分析ソフトウェアであって、前記表示画像における１つ又はそれ以上の選択点の前記位置データを検索し、前記表示画像におけるいずれの２つ又はそれ以上の選択点の間の離間距離を計算する、画像表示及び分析ソフトウェア；
   を有することを特徴とするコンピュータ化システム。
8. 請求項７に記載のコンピュータ化システムであって、モザイク式グラウンド面を表すグラウンド面データファイルから更に構成され、該グラウンド面データファイルは前記コンピュータシステムによりアクセス可能であり、前記の捕捉された傾斜画像において表されている地形の少なくとも一部に非常に近いモザイク式のグラウンド面を表す、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
9. 請求項８に記載のコンピュータ化システムであって、前記のモザイク式のグラウンド面は複数の相互接続したファセットから更に構成され、前記の複数のファセットの各々はそれぞれのピッチ及びスロープを有する、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
10. 請求項９に記載のコンピュータ化システムであって、前記グラウンド面データファイルは複数の頂点から構成され、各々の該複数の頂点はそれぞれ仰角を有し、前記複数の相互接続したファセットのコーナーを規定し、前記の複数の頂点の２つは各々の前記の相互接続したファセットにより共有される、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
11. 請求項１０に記載のコンピュータ化システムであって、前記画像表示及び分析ソフトウェアは、前記の複数のファセットのどれが前記表示画像における選択された点に対応するかを識別し、選択された点に対応するファセットの頂点の仰角に少なくとも一部が依存する前記の選択された点の仰角を計算し、前記画像表示及び分析ソフトウェアは前記の選択された点と１つ又はそれ以上の更に選択された点との間の前記離間距離を計算するために前記の計算された仰角を用いる、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
12. 請求項１１に記載のコンピュータ化システムであって、前記画像表示及び分析ソフトウェアは、２つ又はそれ以上の選択された点の間の離間距離を計算することにより前記表示画像における対象物の高さを計算する、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
13. 請求項８に記載のコンピュータ化システムであって、前記モザイク式グラウンド面は前記表示画像に重ね合わされ、適合されるモザイク式グラウンド面である、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
14. 請求項７に記載のコンピュータ化システムであって、前記画像表示及び分析ソフトウェアは、プルダウンメニュー、ツールバー及びキーボードコマンドの少なくとも１つによりアクセス可能であるユーザ選択可能測定モードを含む、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
15. 請求項７に記載のコンピュータ化システムであって、前記画像の各々は、画像捕捉装置により及びそれぞれの画像捕捉イベントにおいて捕捉され、前記画像及びデータファイルの前記位置データは：
    各々の画像捕捉イベントの時間を表す時間データ；
    各々の画像捕捉イベントにおいて画像捕捉装置の位置を表す位置データ；
    各々の画像捕捉イベントにおいて画像捕捉装置の方位を表す方位データ；
    画像捕捉装置に対する補正因子を表す補正データ；及び
    画像捕捉装置により捕捉された表面の平均仰角を表す仰角データ；
    を含む、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
16. 請求項１５に記載のコンピュータ化システムであって、前記位置データは、各々の画像捕捉イベントにおいて画像捕捉装置の経度、緯度及び高度を含む、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
17. 請求項１５に記載のコンピュータ化システムであって、前記方位データは、各々の画像捕捉イベントにおける前記画像捕捉装置のロール、ピッチ、ヨー及び頭出しを含む、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
18. 請求項１５に記載のコンピュータ化システムであって、前記画像捕捉装置はカメラであり、前記補正データは、焦点距離、センササイズ、アスペクト比、主点オフセット、歪及びピクセルピッチを含む、ことを特徴とするコンピュータ化システム。
19. 表示された傾斜画像において測定を行うためのコンピュータ化方法であって：
    表示画像における開始点及び終了点を、入力装置を用いて選択する段階；
    前記開始点及び前記終了点に対応する位置データをデータファイルから検索する段階；
    複数のファセットを有するモザイク式グラウンド面に対応するグラウンド面データファイルを参照する段階であって、前記ファセットの各々はそれぞれのピッチ及び傾きを有し、前記モザイク式グラウンド面は前記の表示された傾斜画像の地形に適合する、段階；
    前記開始点及び前記終了点を線セグメントと接続する段階であって、該線セグメントは前記ファセットの前記ピッチ及び傾きに適合し、これにより、前記地形を辿る、段階；並びに
    前記開始点と前記終了点との間の前記線セグメントに沿って線形距離を計算し、これにより、前記ファセットの前記ピッチ及び傾きを考慮する段階；
    を有することを特徴とするコンピュータ化方法。
20. 請求項１９に記載のコンピュータ化方法であって、前記モザイク式グラウンド面は前記の表示された傾斜画像に重ね合わされる、ことを特徴とするコンピュータ化方法。
21. 請求項１９に記載のコンピュータ化方法であって：
    表示画像における１つ又はそれ以上の中間点を、入力装置を用いて選択する段階；
    前記の１つ又はそれ以上の中間点に対応する位置データをデータファイルから検索する段階；
    隣接する中間点を互いに接続し、前記開始点及び前記終了点を隣接する中間点に線セグメントを用いて接続する段階であって、前記線セグメントは前記ファセットの前記ピッチ及び傾きに適合し、これにより、前記地形を辿る、段階；並びに
    前記開始点と前記終了点との間の前記線セグメントに沿って距離を計算する段階；
    から更に構成される、ことを特徴とするコンピュータ化方法。
22. 請求項１９に記載のコンピュータ化方法であって、前記複数のファセットは、前記の表示された傾斜画像の同じ領域を各々含む、ことを特徴とするコンピュータ化方法。
23. 請求項１９に記載のコンピュータ化方法であって、前記複数のファセットは、前記の表示された傾斜画像の等しい数のピクセルを各々含む、ことを特徴とするコンピュータ化方法。
24. コンピュータシステムにおいて表示された傾斜画像から測定を行うためのコンピュータ化方法であって、少なくとも１つの入力装置は前記コンピュータシステムに接続され、画像データファイルは前記コンピュータシステムによりアクセス可能であり、前記画像データファイルはそれに対応する位置データ及び捕捉された画像を含む、方法であり：
    表示画像における開始点を選択する段階；
    前記開始点に対応する位置データを検索する段階；
    表示画像における終了点を選択する段階；
    前記終了点に対応する位置データを検索する段階；並びに
    前記開始点及び前記終了点の前記位置データに少なくとも一部が依存する所望の測定を計算する段階；
    を有することを特徴とする方法。
25. 請求項２４に記載の方法であって：
    前記表示画像において１つ又はそれ以上の中間点を選択する段階；及び
    前記中間点に対応する位置データを検索する段階；
    から更に構成される、ことを特徴とする方法。
26. 請求項２４に記載の方法であって、前記の複数の測定モードは：
    ２つ又はそれ以上の選択点の間の距離を計算する距離測定モード；
    ２つ又はそれ以上の選択点の間の高さの差を計算する高さ測定モード；
    ２つ又はそれ以上の仰角における差を計算する相対仰角測定モード；及び
    少なくとも３つの点により含まれる面積を計算する面積測定モード；
    から構成される、ことを特徴とする方法。
27. プラットホームにより担持される画像捕捉装置を用いて対象領域の傾斜画像を捕捉する方法であって、各々の傾斜画像はそれぞれの画像捕捉イベントにおいて捕捉される、方法であり：
    対象領域を複数のセクタに副分割する段階；
    画像捕捉装置を用いて１つ又はそれ以上の目的セクタを目的にするように第１経路に沿ってプラットホームを案内する段階；
    第１遠近法から捕捉された傾斜画像における前記目的セクタ各々の全体をカバーするように画像捕捉装置を用いて１つ又はそれ以上の傾斜画像を捕捉する段階；
    前記目的セクタを目標にするように第２経路に沿ってプラットホームを案内する段階；
    第２遠近法から捕捉された傾斜画像における前記目的セクタ各々の全体をカバーするように画像捕捉装置を用いて１つ又はそれ以上の傾斜画像を捕捉する段階；
    前記第１経路及び前記第２経路から距離を置き、それらの経路に実質的に平行である経路に沿って前記の案内する段階及び捕捉する段階を繰り返し、前記第１遠近法及び前記第２遠近法の各々から捕捉された傾斜画像における前記の複数のセクタの各々の全体をカバーするように１つ又はそれ以上の傾斜画像を捕捉する段階；並びに
    各々の画像捕捉イベントにおいて前記画像捕捉装置の地理的位置を表す位置データウォ記録する段階；
    から構成されることを特徴とする方法。
28. 請求項２７に記載の方法であって、前記第２経路は前記第１経路に対して実質的に平行であり、それに対して１８０°である、ことを特徴とする方法。
29. 請求項２８に記載の方法であって、前記第２経路は又、前記第１経路から距離を置いている、ことを特徴とする方法。
30. 請求項２７に記載の方法であって；
    画像捕捉装置を用いて１つ又はそれ以上の目的セクタを目的にするように第３経路に沿ってプラットホームを案内する段階であって、前記第３経路は前記第１経路及び前記第２経路に対して実質的に垂直である、段階；
    第３遠近法から捕捉された傾斜画像における前記目的セクタ各々の全体を捕捉するように１つ又はそれ以上の傾斜画像を、画像捕捉装置を用いて捕捉する段階；並びに
    前記第３経路から距離を置き、それらの経路に実質的に平行である経路に沿って前記の案内する段階及び捕捉する段階を繰り返し、前記第３遠近法から捕捉された傾斜画像における前記の複数のセクタの各々の全体をカバーするように１つ又はそれ以上の傾斜画像を捕捉する段階；
    から更に構成される、ことを特徴とする方法。
31. 請求項３０に記載の方法であって；
    画像捕捉装置を用いて１つ又はそれ以上の目的セクタを目的にするように第３経路に沿ってプラットホームを案内する段階であって、前記第４経路は前記第３経路と実質的に平行であり、前記第３経路から１８０°である、段階；
    第４遠近法から捕捉された傾斜画像における前記目的セクタ各々の全体を捕捉するように１つ又はそれ以上の傾斜画像を、画像捕捉装置を用いて捕捉する段階；並びに
    前記第４経路から距離を置き、それらの経路に実質的に平行である経路に沿って前記の案内する段階及び捕捉する段階を繰り返し、前記第４遠近法から捕捉された傾斜画像における前記の複数のセクタの各々の全体をカバーするように１つ又はそれ以上の傾斜画像を捕捉する段階；
    から更に構成される、ことを特徴とする方法。
32. 請求項３１に記載の方法であって、前記第４経路は又、前記第３経路から距離を置いている、ことを特徴とする方法。

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