JP2011133840A - 監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カメラ選択部31と、モード判定部32と、画角設定部33と、表示処理部34と、カメラ画像指定個所連像表示部11と、GIS画像指定個所連動表示部12と、平面図指定個所連動表示部13等を備えて、対象範囲が数キロに亘る広範囲で撮影されたカメラ画像を三次元地形モデルに対応付けて、その監視カメラが撮影した三次元GIS画像並びに平面図画像を連動表示すると共に、いずれかの画像(カメラ画像、三次元GIS画像若しくは平面図画像)上の指定位置(カーソル)を各々の画像上に連動表示し、かつその指定位置の三次元座標を知らせる。
【選択図】図8
Description
表示部の画面を分割して、撮影対象を監視カメラで撮影した監視カメラ画像及び該監視カメラ画像に対応する三次元画像並びに前記撮影対象を含む平面図画像を該当の画面に連動表示して、いずれかの画面に位置が指定されると、この位置にマーカを表示し、かつ他の画面の対応する位置にマーカを連動表示する監視カメラ画像を用いた連動表示計測システムであって、
前記撮影対象の三次元地形データ、前記監視カメラ画像、前記監視カメラの外部標評要素及び内部標定要素、前記撮影対象を含む平面図データを記憶した記憶手段と、
(a)前記外部標識、内部標定要素に基づいて前記三次元地形モデルに前記監視カメラの撮影地点における画角を定義する手段と、
(b)前記監視カメラ画像の画面又は三次元画像の画面に前記位置が指定された場合は、監視カメラ画像の画面又は三次元画像の画面のマーカ座標をその画面に表示している画像の座標に変換し、前記設定された画角の写真座標に変換し、この写真座標から前記三次元地形モデル上の三次元座標に変換する手段と、
(c)前記平面図画像の画面に前記位置が指定された場合は、この画面のマーク座標を前記平面図データ上の二次元座標に変換する手段と、
(d)前記(b)手段で前記三次元座標に変換される毎に、この変換された三次元座標を、前記(b)手段の座標変換の過程を逆変換して前記カメラ画像の画面又は前記三次元画像の画面上の座標を算出し、該算出された画面上の座標に前記マークを表示させる手段と、
(e)前記平面図画像の画面のマーク座標が二次元座標に変換されたとき、この変換された二次元座標を、前記三次元地形モデル上の三次元座標に変換し、該三次元座標を前記画角の写真座標に変換し、これを前記カメラ画像の画面及び三次元画像の画面の座標に変換し、該変換した画面の座標に前記マークを表示させる手段と
を備えたことを要旨とする。
させている。
本実施の形態は以下に図4〜図7に説明する座標系を用いている。
座標変換1は、図4(a)及び図4(b)に示すように表示画面の縦横のピクセル数と画像(画像データともいう)の縦横のピクセル数の比から、表示画面上のピクセル座標(Mx,My)をカメラ画像(画像データ)上のピクセル座標(Px,Py)に変換する。また、この座標変換1を逆変換することを逆座標変換1と称する。
座標変換2は、図4(c)及び図4(d)に示すように、カメラのCCD面(もしくはフィルム面)の実サイズとカメラ画像(画像データ)の縦横のピクセル数とを対応させることにより、画像データ上のピクセル座標(Px,Py)をカメラのCCD面上の実座標=写真座標(X’,Y’)に変換する。また、この座標変換2を逆変換することを逆座標変換2と称する。
座標変換3は、写真座標平面をXY軸、それに直行する軸をZ軸とし、CCD中心からZ軸方向に焦点距離(f)はなれた点=光学中心を原点としたとした三次元空間を想定し、図5(a)及び図5(b)に示すように二次元座標である写真座標(X’,Y’)を光学中心からの三次元相対位置に置き換えたカメラ座標(X’,Y’,Z’)に変換する。
図5(c)及び図5(d)に示すように、カメラの光学中心の地理座標、カメラ座標系の地理座標系に対する傾きを用いて、カメラ座標系を地理座標系に変換する。この座標変換4を逆変換する変換を逆座標変換4という。
図6(a)及び図6(b)に示すように、表示画面(平面図画像表示用画面)の縦横のピクセル数と平面図画像上の画面表示範囲の縦横のピクセル数の比から、表示画面上のピクセル座標(Mx,My)を画面表示範囲上のピクセル座標に変換し、さらに二次元平面図データ上の画面表示範囲の相対位置関係から、画面表示範囲上のピクセル座標を二次元平面図データ上のピクセル座標(Px,Py)に変換する。また、座標変換5の逆変換を逆座標変換5と称する。
座標変換6は、図6(c)及び図6(d)に示すように、二次元平面図データの4隅の地理座標と、表示された平面図画像データの縦横のピクセル数を対応させることによって、平面図画像データ上(平面図画像)のピクセル座標(Px,Py)を平面地理座標(X,Y)に変換する。また、座標変換6を逆変換することを逆座標変換6と称する。
座標変換7は、図7(a)及び図7(b)に示すように、平面地理座標(X,Y)に対応する標高値(Z)を、デジタル標高モデル(三次元地形モデル)より検索する。座標変換7の逆変換を逆座標変換7という。
図8は実施の形態1の監視カメラの画像を用いた三次元連動計測表示システムの概略構成図である。本実施の形態1はカーソルの連動表示について説明する。
前述の監視カメラ1(固定)は異なる地点に各々配置され、これらの監視カメラ1が連続撮影した監視カメラ画像をCD−ROM2等に保存して、このCD−ROM2を監視員が定期的に解析センターに届ける。
図10は実施の形態1の監視カメラの画像を用いた三次元連動計測表示システムの全体動作を説明するフローチャートである。
座標(X’,Y’,Z’)に変換する座標変換3を行う(S105)。
行う。
120)。
図14は実施の形態2の監視カメラの画像を用いた三次元連動計測表示システムの概略構成図であり、GIS画像指定個所連動表示部12の構成図である。図14においてはカメラ選択部31、画角設定部33、モード判定部32は省略する。また、位置算出部43については説明を省略する。
図15〜図17は実施の形態2のGIS画像指定個所連動表示部12を説明するフローチャートである。
図18は実施の形態3の監視カメラの画像を用いた三次元連動計測表示システムの概略構成図であり、平面図画像指定個所連動表示部14の構成図である。図18においてはカメラ選択部31、モード判定部32は省略する。また、位置算出部43については説明を省略する。
する(逆座標変換3)。このとき、レンズ歪み補正を行う。
図19及び図20は実施の形態3の平面図画像指定個所連動表示部14を説明するフローチャートである。
動させる(S154)。
う。
図21は実施の形態4の監視カメラの画像を用いた三次元連動計測表示システムの概略構成図であり、距離・面積計算処理の構成図である。距離・面積計算はいずれの画面からでも可能であるが、本実施の形態ではカメラ画像から距離・面積を算出する例を説明する。
実施の形態5は図23に示すように、視点変更ボタンの選択で視点を変えた三次元画像を表示する。このとき、三次元地形モデル上にカメラ位置を指定し、これを中心にして撮影範囲(画角)でコントロールボタン(上、左右、回転)に応じた視点の三次元GIS画像を表示する。つまり、指定されたカメラ位置及び姿勢の画角を上記実施の形態と同様にして三次元地形モデル上に設定して、この画角での撮影範囲の三次元GIS画像を表示させている。
なお、上記実施の形態では、カメラ画像再生処理部34aにカメラ画像指定個所連像表示部11を対応させて設け、GIS画像表示処理部34bにGIS画像指定個所連動表示部12を対応させて設け、平面図画像表示処理部34cに平面図指定個所連動表示部13を設けて説明したが以下の図24のように構成して連動表示を実現させてもよい。
初めにカメラ画像表示画面でカーソルが指定されてそのカメラ画像表示用画面にカーソルを表示して前述の座標変換1によって、カーソルのピクセル座標(Mx、My)がカメラ画像上のピクセル座標(Px,Py)に変換された場合は、カメラのCCD面上の実座標=写真座標(X’,Y’)に変換する。このとき、レンズの放射方向歪曲収差や主点位置ズレ(レンズの光軸中心とCCD中心のズレ)といった写真画像の系統的な歪みを補正する。
画角は画角設定処理部33で既に設定(メモリ91に記憶されている)され(S201)、カメラ画像が表示され(S202)、平面図画像が表示され(S203)、三次元GIS画像が表示されている(S204)。
12 GIS画像指定個所連動表示部
13 平面図指定個所連動表示部
31 カメラ選択部
32 モード判定部
33 画角設定部
34 表示処理部
表示部の画面を分割して、撮影対象をCCDを有する監視カメラで撮影した監視カメラ画像及び該監視カメラ画像に対応する三次元画像並びに前記撮影対象を含む平面図画像を該当の表示画面に連動表示して、いずれかの表示画面の指定個所にマークを表示して、他の表示画面の対応する位置にマークを連動表示させる監視カメラ画像を用いた連動表示計測システムであって、
前記撮影対象の三次元地形モデル、前記監視カメラ画像、前記監視カメラの外部標定要素及び内部標定要素、前記撮影対象を含む平面図データを記憶した記憶手段と、
(a)前記外部標定要素、内部標定要素に基づいて前記三次元地形モデルに前記監視カメラ撮影地点における画角を定義する手段と、
(b)前記監視カメラ画像の表示画面における前記指定個所の座標を前記監視カメラ画像上の画像座標に変換し、この監視カメラ画像上の画像座標をCCD面の実座標である写真座標に変換し、該写真座標を前記画角内のカメラ座標に変換し、該カメラ座標を前記三次元地形モデルの三次元座標に変換する手段と、
(c)前記三次元画像の表示画面における指定個所の座標をこの三次元画像上の画像座標に変換し、この三次元画像上の画像座標を前記写真座標に変換し、該写真座標を前記画角内のカメラ座標に変換し、該カメラ座標を前記三次元地形モデルの三次元座標に変換する手段と、
(d)前記平面図画像の表示画面における指定個所の座標を前記平面図データの二次元座標に変換し、これを前記三次元地形モデルの三次元座標に変換する手段と、
を備え、
(e)前記三次元地形モデルの三次元座標を読込んで、前記(c)手段の座標変換の過程を逆変換して前記三次元画像の表示画面の座標に変換し、この座標に前記マークを表示する手段と、
(f)前記三次元地形モデルの三次元座標を読み込んで、前記(d)手段の座標変換の過程を逆変換して、前記平面図画像の表示画面の座標に変換し、この座標に前記マークを表示する手段と、
(g)前記三次元地形モデルの三次元座標を読込んで、前記(b)手段の座標変換の過程を逆変換して前記監視カメラ画像の表示画面の座標に変換し、この座標に前記マークを表示する手段と、
を備え、
(h1) 前記指定個所が前記監視カメラ画像の表示画面の場合は、前記(b)手段、(e)手段を起動させると共に、前記(f)手段を起動させる手段と、
(h2)前記指定個所が前記三次元画像の表示画面の場合は、前記(c)手段、(g)手段を起動させると共に、前記(f)手段を起動させる手段と、
(h3) 前記指定個所が前記平面図画像の表示画面の場合は、前記(d)、前記(e)手段を起動させると共に、前記(g)手段を起動させる手段と
を備えたことを要旨とする。
表示部の画面を分割して、撮影対象をCCDを有する監視カメラで撮影した監視カメラ画像及び該監視カメラ画像に対応する三次元画像並びに前記撮影対象を含む平面図画像を該当の表示画面に連動表示して、いずれかの表示画面の指定個所にマークを表示して、他の表示画面の対応する位置にマークを連動表示させる監視カメラ画像を用いた連動表示計測システムであって、
前記撮影対象の三次元地形モデル、前記監視カメラ画像、前記監視カメラの外部標定要素及び内部標定要素、前記撮影対象を含む平面図データを記憶した記憶手段と、
(a)前記外部標定要素、内部標定要素に基づいて前記三次元地形モデルに前記監視カメラの撮影地点における画角を定義する手段と、
(b)前記監視カメラ画像の表示画面における前記指定個所の座標を前記監視カメラ画像上の画像座標に変換し、この監視カメラ画像上の画像座標をCCD面の実座標である写真座標に変換し、該写真座標を前記画角内のカメラ座標に変換し、該カメラ座標を前記三次元地形モデルの三次元座標に変換する手段と、
(c)前記三次元画像の表示画面における指定個所の座標をこの三次元画像上の画像座標に変換し、この三次元画像上の画像座標を前記写真座標に変換し、該写真座標を前記画角内のカメラ座標に変換し、該カメラ座標を前記三次元地形モデルの三次元座標に変換する手段と、
(d)前記平面図画像の表示画面における指定個所の座標を前記平面図データの二次元座標に変換し、これを前記三次元地形モデルの三次元座標に変換する手段と、
を備え、
(e)前記三次元地形モデルの三次元座標を読込んで、前記(c)手段の座標変換の過程を逆変換して前記三次元画像の表示画面の座標に変換し、この座標に前記マークを表示する手段と、
(f)前記三次元地形モデルの三次元座標を読み込んで、前記(d)手段の座標変換の過程を逆変換して、前記平面図画像の表示画面の座標に変換し、この座標に前記マークを表示する手段と、
(g)前記三次元地形モデルの三次元座標を読込んで、前記(b)手段の座標変換の過程を逆変換して前記監視カメラ画像の表示画面の座標に変換し、この座標に前記マークを表示する手段と、
を備え、
(h1) 前記指定個所が前記監視カメラ画像の表示画面の場合は、前記(b)手段、(e)手段を起動させると共に、前記(f)手段を起動させる手段と、
(h2)前記指定個所が前記三次元画像の表示画面の場合は、前記(c)手段、(g)手段を起動させると共に、前記(f)手段を起動させる手段と、
(h3) 前記指定個所が前記平面図画像の表示画面の場合は、前記(d)、前記(e)手段を起動させると共に、前記(g)手段を起動させる手段と
を備えたことを要旨とする。
Claims (7)
- 表示部の画面を分割して、撮影対象を監視カメラで撮影した監視カメラ画像及び該監視カメラ画像に対応する三次元画像並びに前記撮影対象を含む平面図画像を該当の画面に連動表示して、いずれかの画面に位置が指定されると、この位置にマーカを表示し、かつ他の画面の対応する位置にマーカを連動表示する監視カメラ画像を用いた連動表示計測システムであって、
前記撮影対象の三次元地形データ、前記監視カメラ画像、前記監視カメラの外部標評要素及び内部標定要素、前記撮影対象を含む平面図データを記憶した記憶手段と、
(a)前記外部標識、内部標定要素に基づいて前記三次元地形モデルに前記監視カメラの撮影地点における画角を定義する手段と、
(b)前記監視カメラ画像の画面又は三次元画像の画面に前記位置が指定された場合は、監視カメラ画像の画面又は三次元画像の画面のマーカ座標をその画面に表示している画像の座標に変換し、前記設定された画角の写真座標に変換し、この写真座標から前記三次元地形モデル上の三次元座標に変換する手段と、
(c)前記平面図画像の画面に前記位置が指定された場合は、この画面のマーク座標を前記平面図データ上の二次元座標に変換する手段と、
(d)前記(b)手段で前記三次元座標に変換される毎に、この変換された三次元座標を、前記(b)手段の座標変換の過程を逆変換して前記カメラ画像の画面又は前記三次元画像の画面上の座標を算出し、該算出された画面上の座標に前記マークを表示させる手段と、
(e)前記平面図画像の画面のマーク座標が二次元座標に変換されたとき、この変換された二次元座標を、前記三次元地形モデル上の三次元座標に変換し、該三次元座標を前記画角の写真座標に変換し、これを前記カメラ画像の画面及び三次元画像の画面の座標に変換し、該変換した画面の座標に前記マークを表示させる手段と
を有することを特徴とする監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。 - (f)ポリゴン表示の場合は、
前記監視カメラ画像又は平面図画像の画面上において指定された範囲をポリゴン表示すると共に、前記平面図画像又は監視カメラ画像上若しくは両方の画像上の対応する範囲をポリゴン化する手段と
を有することを特徴とする請求項1記載の監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。 - 前記ポリゴンの各点の三次元座標を三次元地形モデル上に定義し、これらの各座標(X、Y、Z)を繋げて前記ポリゴンの表面積を算出して、この表面積を前記表示部にする手段と
を有することを特徴とする請求項2記載の監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。 - 始点と終点とが指定された距離算出の場合は、
前記始点と終点とに対応する前記三次元地形モデル上の座標(X、Y、Z)を求め、この2点の座標(X、Y、Z)を繋げた立体面の長さを求める手段と
を有することを特徴とする請求項1記載の監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。 - 前記画角の設定は、
前記内部標定要素の基づく監視カメラの写真座標系(X´、Y´)を前記外部標定要素の位置、姿勢に基づいて前記三次元地形モデル上に定義することを特徴とする請求項1記載の監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。 - 前記三次元座標の変換は、
監視カメラ画像の表示画面の縦横のピクセル数と監視カメラ画像の縦横のピクセル数の比から監視カメラ画像の表示画面上のピクセル座標(Mx、My)を監視カメラ画像のピクセル座標(Px、Py)に変換する第1の座標変換手段と、
前記監視カメラの写真面の実サイズと監視カメラ画像の縦横のピクセル数とを対応させて、前記監視カメラ画像のピクセル座標(Px、Py)を監視カメラの写真座標(X´、Y´)に変換する第2の座標変換手段と、
前記写真座標に対応する平面をX、Y軸、この原点に直交する軸をZ軸とし、前記写真面からZ方向に焦点距離分だけ離れた点を光学中心とし、この光学中心を原点とした三次元空間を想定し、この三次元空間の二次元座標である写真座標(X´、Y´)を前記光学中心から三次元相対位置に置き換えたカメラ座標(X´、Y´、Z´)に変換する第3の座標変換手段と、
前記監視カメラの前記光学中心の三次元地理座標及びカメラ座標系の前記三次元地理座標に対する傾きを用いて、前記カメラ座標系を前記地理座標系に変換し、前記地理座標系に変換された前記監視カメラの前記光学中心と写真上の対象物と結ぶ直線が標高モデルの立体面と交差する点の三次元座標(X,Y,Z)を求める第4の座標変換手段と
によって変換していることを特徴とする請求項1記載の監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。 - 前記画像又はマークの連動表示は、
前記表示部の画面に画像を表示するための画像メモリを備え、該画像メモリを一定時間毎に読み出して記憶された画像を画面に表示する表示制御手段と、
前記表示部に表示するための画像の数を判定し、この数に応じて前記画像メモリのエリアを分割し、分割した各々のエリアを前記監視カメラ画像の画面、前記三次元画像の画面、前記平面図画像の画面用とする手段と、
前記監視カメラ画像の画面を監視し、前記記憶手段から読み出して前記表示制御部の監視カメラ画像のエリアに読込む手段と、
前記三次元画像の画面を監視し、前記画角での前記三次元地形モデル上の領域に対応する前記三次元画像を前記三次元画像のエリアに読込む手段と、
前記平面図画像の画面を監視し、撮影対象及び前記監視カメラの位置を含む所定範囲を表示範囲として前記記憶手段の平面図データから前記平面図画像のエリアに読込む手段と、
を備え、
前記各々の監視する手段は、
いずれかの画面に位置指定が行われたとき、この画面のエリアの前記位置にマークを書き込んで表示させると共に、該マークの画面座標を当該画面のエリアから算出し、これを前記画面のマーク座標として送出する手段と、
監視している当該画面に対してのマーク座標が入力したとき、当該画面のエリアの対応する位置にマークを書き込んで表示させる手段と
を有することを特徴とする請求項1記載の監視カメラ画像を用いた連動表示計測システム。
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