JP2007212187A - ステレオ写真計測装置、ステレオ写真計測方法、及びステレオ写真計測プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２枚の画像データ間で計測対象のエッジを簡単かつ正確に対応付けすることができるステレオ写真計測装置を得る。
【解決手段】本発明のステレオ写真計測装置は、特に、２枚の画像データからマーカを画像処理により認識し、デジタルカメラとマーカとの相対位置関係を求めるカメラ位置認識手段と、設計情報から計測対象の設計上の３次元座標を求め、この設計上の３次元座標及びデジタルカメラとマーカとの相対位置関係から、２枚の画像データ上に計測対象が写る設計上の位置を求め、この位置近傍のエッジ候補を２枚の画像データごとに求めてエッジ候補ペアとする自動対応付け手段と、エッジ候補ペアから三角測量の原理に基づいて計測対象の３次元座標を計算する３次元座標計算手段と、３次元座標計算手段により求めた２つの計測対象の３次元座標を基に、２つの計測対象間の寸法を計算する寸法計算手段とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、互いに離れた２ヶ所からデジタルカメラを用いて撮影された２枚の画像データ間でエッジ候補ペアを求め、このエッジ候補ペアから三角測量の原理に基づいて計測対象の３次元座標を計算し、この３次元座標を基に２つの計測対象間の寸法を求めるステレオ写真計測装置、ステレオ写真計測方法、及びステレオ写真計測プログラムに関するものである。

ステレオ立体視の原理に基づいて写真計測を行う場合に問題になるのが、２枚の画像データ間で計測対象の対応付けを正確に行う作業である。この対応付けは一般には点を単位として行なわれ、高精度に寸法計測を行うには、複数の計測点の数だけ対応付けの手間が必要となる。そこで、この対応付け作業を自動化する方法が幾つか提案されている。例えば、計測対象に光学的に識別可能なターゲットマーカを貼り付け、画像データを計算機で処理することによって計測点を検出し識別情報に従って対応付けを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、視差のある複数の２Ｄ画像を用い、三角測量の原理に基づいて計測対象の形状を３Ｄ復元する方法がある。この方法では、視差のある複数の２Ｄ画像において、対応する特徴点をユーザが指示することが必要である（例えば特許文献２参照）。さらに特徴点でなく、対応するエッジを指示して３Ｄの線分を復元する方法もある。

特開２００１−１２４５４６号公報 特開平１０−２５５０５３号公報、２頁

しかし、特許文献１に記載の方法では、ターゲットマーカを計測対象に直接貼る必要があるが、計測対象によっては危険な場所や離れた場所にあるために計測対象に近づけず、計測対象にターゲットマーカを直接貼ることが困難な場合があった。

また、視差のある複数の２Ｄ画像の対応する特徴点又はエッジを指示して３Ｄ復元する方法では、ユーザが目視で画像を対比して対応する特徴点を指示していたため、ユーザの負担が大きかった。さらに、エッジ単位の対応付けによってステレオ写真計測を行う場合は、エッジの端点の一方又は両方が手前の物体に隠されるなどして２枚の画像データ間でエッジが見える部分が異なることがあるために計測対象のエッジを正確に対応付けすることは困難であった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、２枚の画像データ間で計測対象のエッジを簡単かつ正確に対応付けすることができるステレオ写真計測方法を得るものである。

本発明に係るステレオ写真計測方法は、互いに離れた２ヶ所から、デジタルカメラを用いて、基準位置を示すマーカと計測対象とが撮影された２枚の画像データを保持する画像データ保持手段と、計測対象の設計上の位置、計測対象に対するマーカの位置及び方向を含む設計情報を保持する設計情報保持手段と、２枚の画像データからマーカを画像処理により認識し、デジタルカメラとマーカとの相対位置関係を求めるカメラ位置認識手段と、設計情報から計測対象の設計上の３次元座標を求め、この設計上の３次元座標及びデジタルカメラとマーカとの相対位置関係から、２枚の画像データ上に計測対象が写る設計上の位置を求め、この位置近傍のエッジ候補を２枚の画像データごとに求めてエッジ候補ペアとする自動対応付け手段と、エッジ候補ペアから三角測量の原理に基づいて計測対象の３次元座標を計算する３次元座標計算手段と、３次元座標計算手段により求めた２つの計測対象の３次元座標を基に、２つの計測対象間の寸法を計算する寸法計算手段とを有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、簡単に２枚の画像データ間で計測対象のエッジを簡単かつ正確に対応付けすることができる。そして、計測対象とともにカメラに写る位置にマーカを１箇所に設置すれば良いため、計測対象にターゲットマーカを直接貼ることができない又は直接貼るのが困難な場合にも、簡単に計測対象間の寸法を計測することができる。また、ユーザが目視で２枚の画像データを対比して対応する特徴点を指示する必要が無いため、ユーザの作業が軽減される。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るステレオ写真計測装置を示すブロック図である。このステレオ写真計測装置は、演算処理装置１と、演算処理装置１で処理する対象データを一時的に保存する一時記憶装置２と、画像データ、カメラ内部パラメータ、設計情報及びプログラムを保持する記憶装置３と、画像データ、設計情報及びオペレータからの情報を入力する入力装置４と、演算処理装置１の指令により画像データ、設計情報及び処理結果を表示する表示装置５とを有する。

このステレオ写真計測装置は、直交する面、柱で構成される建屋などの人工物についてその投影図（例えば平面図）に表されている断面構造の寸法を計測するために用いられる。ここでは、工事現場を計測する場合について説明する。

図２は、図１のステレオ写真計測装置に含まれる演算処理装置を示すブロック図である。演算処理装置１は、互いに離れた２ヶ所から、デジタルカメラ６を用いて撮影された工事現場７の２枚の画像データを読み込んで処理する。ここで、工事現場７には、基準位置を示すカメラ外部キャリブレーション用のマーカ８が設置され、画像データは、マーカ８と計測対象とが写り込むように撮影されている。

また、演算処理装置１は、設計情報入力手段９と、レンズ歪み補正手段１０と、カメラ位置認識手段１１と、自動対応付け手段１２と、３次元座標計算手段１３と、誤対応検出手段１４と、寸法計算手段１５と、寸法表示手段１６とを有する。

以下、本実施の形態に係るステレオ写真計測方法について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、工事現場７の床面の計測対象に対する所定の相対位置に、カメラ外部キャリブレーション用のマーカ８を設置する（ステップＳ１）。このマーカ８として、例えば、平面形状のものや立体形状のものを用いる。ただし、マーカ８として、可搬品であり、寸法が既知であり、かつ少なくとも直交する２方向の識別が容易なものを用いるのが好ましい。そして、このマーカ８をデジタルカメラ６で撮影することにより、デジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係を正確に求めることができる。ただし、後のステップＳ６で鉛直エッジを計算するときに、鉛直方向の基準としてこのマーカ８を用いることができるように、ここではマーカ８として直交３軸の識別が容易なものを用いる。

また、マーカ８は、後のステップＳ６で鉛直エッジの自動対応付けをする場合の拘束条件を生成するために、図面上で特定できる場所、例えば壁の角に沿わせるような場所に設置する。なお、上記の例では、マーカ８として、工事現場７において認識しやすい場所に設置することができる可搬品を用いる場合について説明したが、このような可搬品には限定されず、マーカ８として、工事現場７に埋め込まれたタイルのように、工事現場７における位置関係が明確な場所に固定され、認識が容易なものを用いてもよい。

例えば、エレベータ昇降路の施工調査の場合、図４に示すような平面で白黒の市松模様が描かれているマーカ８を用いる。そして、このマーカ８をエレベータ昇降路の開口部の左端に沿わせて設置する。これにより、画像処理を行うことによって、デジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係及びマーカにより定められる直交３軸を計算することができ、また、昇降路に対するマーカ位置を特定することができる（Intel 0pen CVライブラリ参照）。

図５（ａ）は、エレベータ昇降路を示す斜視図であり、図５（ｂ）はその平面図である。カメラ外部キャリブレーション用のマーカ８をエレベータ昇降路の開口部の左端（Ａ地点）に沿わせて設置する。マーカ８により定められる直交３軸は、平面図での用紙左右方向をＸ方向、用紙上下方向（３次元空間での奥行き方向）をＹ方向、用紙垂直方向（同じく高さ方向）をＺ方向とする。施工調査時に計測が必要な寸法は昇降路の幅および奥行き、開口部の左右の壁のせり出し幅、開口部の間口幅であり、撮影位置から見通せる位置にある図中のＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆを計測対象とし、ＢＣ間をＸ方向に、ＢＥ間をＹ方向に、ＢＥ間をＸ方向に、ＦＣ間をＸ方向に、ＥＦ間をＸ方向に計測する。

次に、互いに離れた２ヶ所から、デジタルカメラ６を用いて、マーカ８と計測対象とが写り込むように２枚の画像データを撮影する（ステップＳ２）。この２枚の画像データは、入力装置４から入力され、記憶装置３に格納され、一時記憶装置２上に読み出された上で各種演算がなされる。なお、画像データの１画素に相当するデータ（ＲＧＢなどのデータ）は一時記憶装置２の所定の記憶領域に記憶され、演算結果も一時記憶装置２の所定の記憶領域に記憶される。

ここで、計測対象のエッジは鉛直であるとする。建屋などの人工物についてその平面図などに表されている断面構造の寸法を計測する場合、そのキーとなる地点は壁や柱などにより鉛直なエッジで構成されている。昇降路の場合でも、キーとなる計測対象は昇降路の角の地点や乗り場開口部の両端の柱の位置である。ただし、本発明に係る装置、方法およびプログラムでは、エッジの方向は鉛直に限定されず、方向が直接的または間接的に既知である任意のエッジについて適用できる。

図５に示す昇降路の場合は、計測対象であるＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆの地点とマーカ８が写るように角度を変えて２ヶ所から撮影する。この撮影した２枚の画像データを図６に示す。

次に、記憶装置３から２枚の画像データとあらかじめ高精度に求めたデジタルカメラ６の内部パラメータを一時記憶装置２に読み出し、レンズ歪み補正手段１０により、デジタルカメラ６の内部パラメータを用いて、一時記憶装置２上の画像データについて魚眼レンズによる固有のレンズ歪みを補正する（ステップＳ３）。補正後の画像データは一時記憶装置２に格納される。なお、デジタルカメラ６の内部パラメータは、コンピュータビジョンの分野で広く用いられているTsaiの手法やZhangの手法などを用いて精度良く求めることができる（Intel 0pen CVライブラリ参照）。

次に、カメラ位置認識手段１１により、一時記憶装置２に格納された補正後の２枚の画像データからマーカ８を画像処理により認識して、デジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係を求める（ステップＳ４）。具体的には、マーカ８により規定される座標系におけるデジタルカメラ６の投影中心の座標と、その視線方向および画素座標軸の方向を求める。例えば、図４に示すマーカを用いた場合、Intel 0pen CVライブラリを用いて相対位置関係を求めることができる。なお、これらの情報に基づく透視投影変換により、マーカ座標系の任意の座標点（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がカメラ画像中のどの位置に写るかを計算することができる。

次に、入力装置４を用いて設計情報を記憶装置３に格納する。そして、設計情報入力手段９により、記憶装置３から設計情報を入力する（ステップＳ５）。この設計情報は、計測対象の設計上の位置、計測対象に対するマーカ８の位置および方向、寸法を計測したい計測対象の組合せと計測方向等を含む。計測対象の設計上の位置や計測方向は、工事現場７の３次元空間やその投影図である平面図の図面空間を規定する基準座標系における座標値や方向として、または、マーカ８の位置および方向に基づく座標変換によってマーカ座標系における座標値や方向として表現されていてもよい。例えば、昇降路の場合は、設計情報は、マーカ座標系が図５の平面図での用紙左右方向がＸ方向、用紙上下方向がＹ方向、用紙垂直方向がＺ方向、Ａの地点がマーカ座標系の原点となるようにマーカ８を設置したとして、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆの地点の座標値、マーカ座標系の原点となるＡの地点の座標値と前記の設置方法によるマーカ座標軸の方向、ＢＣ間のＸ方向寸法、ＢＥ間のＹ方向寸法、ＢＥ間のＸ方向寸法、ＥＦ間のＸ方向寸法、ＦＣ間のＸ方向寸法を定義する情報を含む。また、以下の説明では、これらの情報はマーカ座標系における座標値や方向として表現されているものとする。

次に、自動対応付け手段１２により、一時記憶装置２に格納している設計情報から計測対象の設計上の３次元座標を求め、この設計上の３次元座標及びデジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係から、２枚の画像データ上に計測対象が写る設計上の位置を求め、この位置近傍のエッジ候補を２枚の画像データごとに求めてエッジ候補ペアとする（ステップＳ６）。ただし、工事現場７は設計情報と大きく乖離しない形状、例えば計測エリアの１％以内の誤差（許容誤差）で施工されていることを前提とする。

ここで、エッジ候補ペアを求める方法について詳細に説明する。まず、それぞれの画像データ上の鉛直エッジの向きを求めるために、デジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係からマーカ８のＺ軸に平行な線群の消失点をそれぞれの画像データで求める。ここで、実世界で平行な直線群は画像上では一点で交わる直線群になり、その点のことを消失点と呼ぶ。そして、画像上のある点を通る鉛直エッジの方向は、その点と消失点を結んだ方向になる。

次に、ステップＳ５で入力した設計情報からマーカ座標系における各計測対象の設計上の３次元座標を求める。そして、この設計上の３次元座標と、ステップＳ４で求めたデジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係とから、２枚の画像データ上に各計測対象が写る設計上の位置Ｐｏを求める。施工図面を平面図とすると、各計測対象の座標値は、ＸＹ平面に平行な平面上の３次元の点と考えることができる。ここでは、計測対象の座標値をＺ＝０の面（マーカが設置されている面）上で説明するが、Ｚ値が任意の面上で説明することもできる。ここで、計測対象（図５の場合、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）ごと、及び２枚の画像データ上ごとに位置Ｐｏを計算するが、以下の説明では１つの計測対象の位置Ｐｏについて説明する。

そして、自動対応付け手段１２は、図７に示すように、各計測対象が実際にそれぞれの画像のどの部分に写っているかを、Ｐｏの周辺の画素値を用いて求める。位置Ｐｏと消失点Ｐｂを結び鉛直エッジ方向を求め、その方向に沿ってＰｏから前後に所定の画素数分、例えば５００万画素のデジタルカメラ６を使用した場合は前後５０画素だけ延ばした線分のエッジらしさを数値化する。そして、Ｐｏを鉛直エッジ方向に垂直な方向へ所定の画素数、例えば５００万画素のデジタルカメラ６を使用した場合は左右１０画素の幅で細かく移動させて同様にエッジらしさを求める。ここで、画像データ上に計測対象が写る設計上の位置Ｐｏの近傍を通る複数の線分について、各線分上における画素の色情報、濃淡情報の濃度変化勾配の合計をエッジらしさと定義する。なお、Ｐｏからの距離に応じてガウス分布形状の係数をかけることによって、エッジらしさに重み付けすることもできる。このエッジらしさの高いものから順に並べて、例えば図８に示すようにエッジ候補リストを作成する。そして、最もエッジらしさの高いものをエッジ候補とする。さらに、このエッジ候補を２枚の画像データごとに求めてエッジ候補ペアとする。

次に、自動対応付け手段１２により求めて一時記憶装置２に格納しているエッジ候補ペアから、３次元座標計算手段１３により、三角測量の原理に基づいて各計測対象の３次元座標を計算する（ステップＳ７）。具体的には、まず、それぞれの画像データについてデジタルカメラ６とマーカ８との相対位置関係が求まっているので、２枚の画像データを撮影したデジタルカメラ６間の位置関係を導き出す。次に、ステレオ立体視の原理に基づきエッジの両端点のエピポーラ線をそれぞれ求め、エピポーラ線と対応するエッジの交点をエッジ端点に対応する点とすることにより、三角測量の原理に基づいて各計測対象の３次元座標が求まる。

次に、誤対応検出手段１４により、３次元座標計算手段１３によって求めて一時記憶装置２に格納している各計測対象の３次元座標と、各計測対象の設計上の３次元座標との差が所定の閾値（ステップＳ６で設定した許容誤差と同じ値）以上である場合に、自動対応付け手段１２での対応付けが誤対応と判断する（ステップＳ８）。

誤対応検出手段１４が誤対応と判断した場合は、ステップＳ６へ戻り、自動対応付け手段１２は、エッジ候補ペアの何れか一方のエッジ候補を、次にエッジらしさの高いものに代える。そして、順にステップＳ７、ステップＳ８の判定を行う。こうして、計測寸法と施工図面寸法の誤差が閾値より小さくなるまでステップＳ６〜Ｓ８を繰り返す。

一方、誤対応でないと判断した場合は、３次元座標計算手段１３によって求めて一時記憶装置２に格納している２つの計測対象の３次元座標を基に、寸法計算手段１５により、この２つの計測対象間の寸法を計算する。そして、寸法表示手段１６は、各部の寸法線、寸法値をモニター画面等の表示装置５に表示し、オペレータに提示する（ステップＳ９）。

本実施の形態によれば、簡単に２枚の画像データ間で計測対象のエッジを簡単かつ正確に対応付けすることができる。そして、計測対象とともにカメラに写る位置にマーカを設置すれば良いため、計測対象にターゲットマーカを直接貼ることができない又は直接貼るのが困難な場合にも、簡単に計測対象間の寸法を計測することができる。また、ユーザが目視で２枚の画像データを対比して対応する特徴点を指示する必要が無いため、ユーザの作業が軽減される。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１に比べて自動対応付け手段の機能が異なる。以下、本実施の形態に係るステレオ写真計測方法について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。ただし、ここでは、図１０に示す平面図で与えられた施工図面中で各コーナー点Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆが計測対象であり、このうちＢ、Ｃ間の寸法を求める方法について説明する。また、これら計測対象は鉛直のエッジとする。ただし、本発明に係る装置、方法およびプログラムでは、エッジの方向は鉛直に限定されず、方向が直接的または間接的に既知である任意のエッジについて適用できる。

まず、ステップＳ１〜Ｓ５までは実施の形態１と同様に行う。この後、本実施の形態では、設計情報と２枚の画像データとから、以下のようにエッジ候補ペアを求め、各計測対象の３次元位置を求める。

ここで、マーカの基準座標系２０を基準として、施工後の実際の現場を計測して得られる各計測対象の位置と、設計上の各計測対象の位置とを比較した時、現れうる最大誤差Ｄerrを導入する。そして、計測対象の設計上の位置を中心とし、最大誤差Ｄerrを半径とする円筒状（平面図上は円）の領域２１〜２６を求める。なお、基準座標系２０は、設置したマーカから読み取った座標系である。

図１１（ａ）は入力された２つの画像データの一方、図１１（ｂ）は他方を示す図である。図１１（ａ）に示すように、デジタルカメラとマーカとの相対位置情報を基に、認識したマーカから求めた基準座標系２０と、図１０の平面図の基準座標系２０とを一致させるように座標変換を行い、計測対象Ｂ、Ｃの円筒状の領域２１、２２を画像データ上に投影する。ただし、この図では、円筒状の領域２１、２２をマーカ座標系のＺ＝０の平面上の円として楕円で表している。図示のように、円筒状の領域２１、２２の中心線３１、３２及び外形線３３、３４、３５、３６は、鉛直線と平行であるため、消失点を通る。

この外形線３３及び３４に囲まれる領域と、外形線３５及び３６に囲まれる領域が、それぞれ円筒状の領域２１、２２が画像データ上に投影された領域であり、図１２（ａ）の斜線を付した２次元領域５１、５２である。他方の画像データについても、図１１（ｂ）に示すように、円筒状の領域２１、２２を画像データ上に投影し、その外形線４３、４４、４５、４６を求める。そして、図１２（ｂ）に示すように、これらの外形線に囲まれる２次元領域６１、６２を求める（ステップＳ１１）。

次に、各画像データ中で、色情報、濃淡情報から濃度変化勾配が大きな点をつなげたエッジを画像処理により抽出する。さらにこの中から、図１３に示すように、所定の閾値以上の直線長さを持つ直線エッジ７１〜７７、８１〜８７を求める（ステップＳ１２）。そして、直線エッジにその長さを対応付けて一時記憶装置２に記憶する。

次に、抽出した直線エッジの中で、２次元領域５１、５２、６１、６２中に存在する直線エッジを抽出する（ステップＳ１３）。図１３の例では、エッジ７２〜７７、８２〜８７が抽出される。

次に、計測対象のエッジの向きは鉛直線の方向であることから、ステップＳ１３で抽出した直線エッジの中から鉛直線と平行な方向に近いものを抽出する（ステップＳ１４）。具体的には、鉛直線が消失点を通ることを利用し、図１４に示すように、直線エッジの端点と消失点とを結んだ直線９１〜９４、１０１〜１０３が、直線エッジの線分となす角度を求め、この角度が予め定めた角度以下となる直線エッジを鉛直線に平行に近い直線エッジとして抽出する。ここでは、２次元領域５１では直線エッジ７２と７４が抽出され、２次元領域５２では直線エッジ７５と７７が抽出され、２次元領域６１では直線エッジ８３と８４が抽出され、２次元領域６２では直線エッジ８７が抽出される。

次に、各画像データの計測対象毎に抽出された直線エッジについて、各エッジの長さと、各エッジの向きと鉛直線の向きとの平行度とからエッジらしさを求める。例えば、直線長が長く、鉛直線に対して平行に近いものほどエッジらしさが高いとする。そして、エッジらしさの高いものから順に並べてエッジ候補リストを作成し、一時記憶装置２に記憶する（ステップＳ１５）。

次に、各計測対象について、各画像データの最もエッジらしさの高いエッジをエッジ候補として、これらを組み合わせたエッジ候補ペアを求める（ステップＳ１６）。ここでは、同じ計測対象Ｂの２次元領域５１、６１のエッジ候補リストの上位から１つのエッジを選択し、１つのエッジ候補ペアとする。具体的には、２次元領域５１中の直線エッジ７４と、２次元領域６１中の直線エッジ８３を選択し、エッジ候補ペアとする。また同様に、計測対象Ｃの２次元領域５２、６２の直線エッジ候補リストから、それぞれ直線エッジ７７と８７を選択し、エッジ候補ペアとする。

次に、各計測対象のエッジ候補ペアと、デジタルカメラ６とマーカ８の相対位置関係に基づき、三角測量の原理により実施の形態１と同様に、各計測対象の３次元座標を求める（ステップＳ１７）。ここでは、直線エッジ７４と８３とから計測対象Ｂの３次元座標が、直線エッジ７７と８７とから計測対象Ｃの３次元座標が求まる。

図１５は、求めた計測対象の３次元座標を図１０上にプロットした平面図である。ここでは、直線エッジ７４と８３とから求まる計測対象Ｂの３次元座標が点１１１としてプロットされ、また直線エッジ７７と８７とから求まる計測対象Ｃの３次元座標が点１１２としてプロットされている。

次に、誤対応検出手段１４により、３次元座標計算手段１３によって求めて一時記憶装置２に格納している各計測対象の３次元座標と、各計測対象の設計上の３次元座標との差が所定の閾値（ステップＳ６で設定した許容誤差と同じ値）以上である場合に、自動対応付け手段１２での対応付けが誤対応と判断する（ステップＳ１８）。そして、誤対応でないと判断した場合は次のステップ（図３のＳ９）へ進み、誤対応と判断した場合は、次のエッジ候補ペアを設定する（ステップＳ１９）。このとき同じエッジ候補ペアを２度チェックしないようにエッジ候補ペアを管理する。ここでは、点１１１が円筒状の領域２１の外部であるので、計測対象Ｂについては、次のエッジ候補ペアを設定する。

そして、エッジ候補リストが残存する場合は、ステップＳ１６に戻る（ステップＳ２０）。ここでは、次にエッジが長い直線エッジ８４を選択し、直線エッジ７４と８４とをエッジ候補ペアとして、３次元座標を求める。そして、この３次元座標をプロットしたところ、図１５に示すように点１１３にプロットされ、円筒状の領域２１内となることから、この３次元座標を計測対象Ｂの位置とする。

一方、ステップＳ２０において、エッジ候補リストが残存しない場合は、エッジ抽出の判断基準を下げてステップＳ１２に戻る（ステップＳ２１）。そして、再び直線エッジを抽出する。ただし、この場合、前回抽出したエッジと同じエッジは、出力しないものとする。

以上のステップにより全ての計測対象の位置を求めた上で、計測寸法を計測する（図３のステップＳ９）。

本実施の形態により、２枚の画像データ中の同一直線上、かつ異なる部分のエッジについてもエッジの対応付けができる。このため、２枚の画像データ間で、計測対象が写る部分が異なる場合にも、３次元直線が求まり計測対象の位置を特定することができる。

実施の形態３．
本実施の形態は、誤対応検出手段１４の機能が実施の形態１、２とは異なる。即ち、本実施の形態に係る誤対応検出手段１４は、寸法計算手段によって求めた寸法と、２つの計測対象間の設計上の寸法との差が所定の閾値以上である場合に、誤対応と判断する。その他の構成は実施の形態１、２と同様である。これにより、実施の形態１、２と同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るステレオ写真計測装置を示すブロック図である。 図１のステレオ写真計測装置に含まれる演算処理装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るステレオ写真計測方法を示すフローチャートである。 カメラ外部キャリブレーション用のマーカの一例を示す図である。 エレベータ昇降路を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 デジタルカメラで撮影した２枚の画像データの例を示す図である。 各計測対象が実際にそれぞれの画像のどの部分に写っているかを求める方法を説明するための図である。 エッジらしさを表したリストの例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るステレオ写真計測方法を示すフローチャートである。 施工図面を示す平面図である。 円筒状の領域を画像データ上に投影した２次元領域を示す平面図である。 円筒状の領域を画像データ上に投影した２次元領域を示す平面図である。 画像データ中に抽出された直線エッジを示す平面図である。 画像データ中に抽出された直線エッジを示す平面図である。 エッジ候補ペアから求まる３次元座標を施工図面上にプロットした平面図である。

符号の説明

６ デジタルカメラ
８ マーカ
１１ カメラ位置認識手段
１２ 自動対応付け手段
１３ ３次元座標計算手段
１４ 誤対応検出手段
１５ 寸法計算手段

Claims (8)

1. 互いに離れた２ヶ所から、デジタルカメラを用いて、基準位置を示すマーカと計測対象とが撮影された２枚の画像データを保持する画像データ保持手段と、
   前記計測対象の設計上の位置、前記計測対象に対する前記マーカの位置及び方向を含む設計情報を保持する設計情報保持手段と、
   前記２枚の画像データから前記マーカを画像処理により認識し、前記デジタルカメラと前記マーカとの相対位置関係を求めるカメラ位置認識手段と、
   前記設計情報から前記計測対象の設計上の３次元座標を求め、この設計上の３次元座標及び前記デジタルカメラと前記マーカとの相対位置関係から、前記２枚の画像データ上に前記計測対象が写る設計上の位置を求め、この位置近傍のエッジ候補を前記２枚の画像データごとに求めてエッジ候補ペアとする自動対応付け手段と、
   前記エッジ候補ペアから三角測量の原理に基づいて前記計測対象の３次元座標を計算する３次元座標計算手段と、
   前記３次元座標計算手段により求めた２つの前記計測対象の３次元座標を基に、前記２つの計測対象間の寸法を計算する寸法計算手段とを有することを特徴とするステレオ写真計測装置。
2. 前記自動対応付け手段は、前記２枚の画像データ上に前記計測対象が写る設計上の位置の近傍を通り前記計測対象の方向と平行な複数の線分について、各線分上における画素の濃度変化勾配の合計をエッジらしさとして求め、このエッジらしさの高いものから順に並べてエッジ候補リストを作成し、最もエッジらしさの高いものを前記エッジ候補ペアとすることを特徴とする請求項１に記載のステレオ写真計測装置。
3. 前記自動対応付け手段は、前記計測対象の設計上の位置を中心とした所定半径の円筒状の領域が前記２枚の画像データ上に投影された２次元領域内に含まれるエッジを画像処理によって求め、各エッジの長さと、各エッジの向きと前記計測対象の方向との平行度とからエッジらしさを求め、このエッジらしさの高いものから順に並べてエッジ候補リストを作成し、最もエッジらしさの高いものを前記エッジ候補ペアとすることを特徴とする請求項１に記載のステレオ写真計測装置。
4. 前記３次元座標計算手段によって求めた前記計測対象の３次元座標と、前記計測対象の設計上の３次元座標との差が所定の閾値以上である場合に、誤対応と判断する誤対応検出手段を更に有し、
   前記誤対応検出手段が誤対応と判断した場合に、前記自動対応付け手段は、エッジ候補ペアの何れか一方のエッジ候補を、次にエッジらしさの高いものに代えることを特徴とする請求項２又は３に記載のステレオ写真計測装置。
5. 前記寸法計算手段によって求めた寸法と、前記２つの計測対象間の設計上の寸法との差が所定の閾値以上である場合に、誤対応と判断する誤対応検出手段を更に有し、
   前記誤対応検出手段が誤対応と判断した場合に、前記自動対応付け手段は、エッジ候補ペアの何れか一方のエッジ候補を、次にエッジらしさの高いものに代えることを特徴とする請求項２又は３に記載のステレオ写真計測装置。
6. 前記計測対象に対する所定の相対位置に前記マーカを設置するステップと、
   互いに離れた２ヶ所から、前記デジタルカメラを用いて、前記マーカと前記計測対象とが写り込むように前記２枚の画像データを撮影するステップと、
   請求項１に記載のステレオ写真計測装置を用いて前記２つの計測対象間の寸法を求めることを特徴とするステレオ写真計測方法。
7. 前記マーカとして、可搬品であり、寸法が既知であり、かつ少なくとも直交する２方向の識別が容易なものを用いることを特徴とする請求項６に記載のステレオ写真計測方法。
8. 計算機を、
   互いに離れた２ヶ所から、デジタルカメラを用いて、基準位置を示すマーカと計測対象とが撮影された２枚の画像データを保持する画像データ保持手段と、
   前記計測対象の設計上の位置、前記計測対象に対する前記マーカの位置及び方向を含む設計情報を保持する設計情報保持手段と、
   前記２枚の画像データから前記マーカを画像処理により認識し、前記デジタルカメラと前記マーカとの相対位置関係を求めるカメラ位置認識手段と、
   前記設計情報から前記計測対象の設計上の３次元座標を求め、この設計上の３次元座標及び前記デジタルカメラと前記マーカとの相対位置関係から、前記２枚の画像データ上に前記計測対象が写る設計上の位置を求め、この位置近傍のエッジ候補を前記２枚の画像データごとに求めてエッジ候補ペアとする自動対応付け手段と、
   前記エッジ候補ペアから三角測量の原理に基づいて前記計測対象の３次元座標を計算する３次元座標計算手段と、
   前記３次元座標計算手段により求めた２つの前記計測対象の３次元座標を基に、前記２つの計測対象間の寸法を計算する寸法計算手段として機能させることを特徴とするステレオ写真計測用プログラム。
   
   
   

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