JP2016138788A - 測量データ処理装置、測量データ処理方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
このような背景において、本発明は、撮影した画像中に写った基準点を特定する作業の効率を高めることができる技術の提供を目的とする。
(概要)
以下、実施形態で行われる処理の原理について簡単に説明する。図1には、計測の原理が概念的に示されている。この例では、自律飛行可能な無人航空機(UAV(Unmanned Air Vehicle)。)10に写真撮影が可能なカメラを搭載した機材を用いる。UAV10は、GNSS装置(航法衛星を用いた位置特定装置)とIMU(慣性航法装置)を搭載しており、自律飛行が可能であるが、その精度は後述する三次元モデルを作成するには不足しているものとする。勿論、コスト増となるが、高精度のGNSS装置とIMUを備えたものを用いてもよい。なお、本実施形態における三次元モデルの作成では、UAVのGNSS装置とIMUは必須ではない。また、UAVではなく有人の航空機を用いることも可能である。
図2には、発明を利用した測量データ処理装置100のブロック図が示されている。測量データ処理装置100は、上述した処理を実行するハードウェアである。測量データ処理装置100は、コンピュータとしての機能を有し、CPU、固体電子メモリ、ハードディスク記憶装置、各種のインターフェース、その他必要に応じた演算素子を備えている。図2には、機能として捉えた各種の機能部が記載されている。図示された各種の機能部の一部または複数は、ソフトウェア的に構成されていてもよいし、専用のハードウェアで構成されていてもよい。
(1)入力ミス
基準点を打ち間違えた場合である。作業者が指定したターゲットに関して、図9に示すようなそのターゲットだけ他と異なり計算値と登録値の間にずれが見られ、更にそのずれが過度に大きい場合、そのターゲットの指定における作業者の入力ミスの可能性がある。
例えば、特定のターゲットに着目した場合において、N枚目の静止画像とN+1枚目の静止画像とを用いて計算した際には、計算値と登録値にずれがなく、N+10枚目の静止画像とN+11枚目の静止画像とを用いて計算した際には、計算値と登録値にずれが生じている場合、N+2枚目以降にターゲットが動いてしまった可能性がある。
最初にターゲットの位置は、トータルステーション等を用いて特定し、その位置データを取得するが、その際に位置の特定にミスが生じる場合がある。例えば、機器の故障、航法衛星からの航法信号の受信が安定しておらず計測した位置情報の精度が低かった、機器の操作のミス、といった問題がある場合、その問題が生じたターゲットは、計算値と登録値との間の不一致が生じる。特に、図10に示すような場合はその可能性がある。
全体で計算値と登録値との一致が見られない場合や計算値が収束しない場合、装置の故障やデータに基本的な問題が生じている事態が想定される。
利用するデータの信頼性や得られた静止画像の画質等に起因して、計算結果の信頼性が安定しない場合がある。この場合、再度の基準点の位置決めや撮影のやり直しを行うのか、それとも信頼性の高いデータを用いるようにして処理を続行するのか、といった判断を作業者の側で行わなくてはならない場合がある。
図7および図8には、測量データ処理装置100で行われる処理の手順の一例が示されている。図7および図8に示す手順の処理を実行するためのプログラムは、測量データ処理装置100内部または外部の適当な記憶領域に記憶され、測量データ処理装置100のCPUにより読み出されて実行される。このプログラムは、適当な記憶媒体に記憶させることが可能である。ここでは、UAVが得た位置データと姿勢のデータを利用しない場合を説明する。勿論、UAVが得た位置データと姿勢のデータを利用することも可能である。
仮に、エラーターゲットが検出されなければ、作業者が行う作業は、最初の1枚目と2枚目の静止画像におけるターゲットの指定のみである。そして、エラーターゲットが検出された場合には、その旨を報知する処理を受け、作業者が当該ターゲットの正誤を確認する作業、およびターゲット手作業で指定する作業を行う。この作業は、従来の作業と同じであるが、周囲の特徴点や既に指定されたターゲットとの相対位置関係は判明しているので、未知のターゲットを探す範囲は限定され、作業は行い易い。総じて、ターゲットを手作業で指定する作業は減り、作業の煩雑さは大きく軽減される。
なお、衛星測位システム等により位置情報を高精度に計測しながら飛行を行う無人航空機(UAV(Unmanned Air Vehicle)を利用した場合に、カメラ位置を求める演算は行わずにUAV側で得た位置情報を用いることも可能である。勿論、UAVから得られる位置情報と画像解析に基づき演算により求めた位置情報の両方を用いてカメラの位置を得る方法も可能である。この場合、両者の平均値を採用する、重み付けを行い加重平均の値を採用する、条件によってより精度の高い方と判定される方を採用する、といった方法が可能である。
本発明において、カメラ付きのトータルステーションやレーザスキャナが得た3次元点群位置データ(あるいは当該三次元点群位置データに基づく三次元モデル)を併用することも可能である。この場合、基準点を用いずに第1の実施形態で説明した方法により第1の三次元モデルを作成する。この三次元モデル(その1)は、第1の実施形態のような基準点の指定を行っていないので、特徴点間の相対的な位置関係を特定した相対モデルとなる。
第1の実施形態において、最初に指定する基準点を画像認識により自動検出する形態も可能である。この場合、最初に選択する2つの静止画像に共通に写る複数の位置(4点以上の位置)に極めて画像認識が行い易い基準ターゲットを設置する。この基準ターゲットは、画像認識が行われ易いように、背景となる地表の状態等に注意して設置場所を決める。なお、この基準ターゲット以外のターゲットは、第1の実施形態の場合と同様にして配置する。
Claims (13)
- 移動しながら同一の対象を第1の時刻に撮影することで得た第1の静止画像のデータおよび前記第1の時刻の後の第2の時刻に撮影することで得た第2の静止画像のデータを受け付けるデータ受付部と、
前記第1の静止画像および前記第2の静止画像において共通に映っており、位置が既知の複数の基準点の指定を受け付ける指定受付部と、
前記複数の基準点に基づいて前記第1の静止画像を撮影したカメラの外部標定要素および前記第2の静止画像を撮影したカメラの外部標定要素を算出する外部標定要素算出部と、
前記指定を受けていない位置が既知の基準点の座標系と前記外部標定要素算出部が算出した前記カメラの位置の座標系とを統合し、一つの座標系上で前記基準点の位置と前記カメラの位置とが記述される統合座標系を得る座標統合部と、
前記統合座標系における前記指定を受けていない位置が既知の基準点を特定の位置における前記カメラの位置に逆投影し、逆投影画像を得る逆投影画像作成部と、
前記逆投影画像における前記指定を受けていない前記基準点の画面中の位置に基づき、前記特定の位置から前記カメラが撮影した静止画像中における前記指定を受けていない前記基準点の位置を推定する推定部と
を備えることを特徴とする測量データ処理装置。 - 前記第1の静止画像および/または前記第2の静止画像において、前記推定部で推定された前記指定を受けていない前記基準点の位置を含む領域を拡大した探索対象領域を設定する処理が行われることを特徴とする請求項1に記載の測量データ処理装置。
- 前記探索対象領域から前記指定を受けていない位置が既知の基準点の位置に配置されたターゲットの検出が行われることを特徴とする請求項2に記載の測量データ処理装置。
- 前記検出が正常に行われなかった場合にその旨を報知する処理が行われることを特徴とする請求項2または3に記載の測量データ処理装置。
- 前記検出が正常に行われなかった場合に、対象となった探索対象領域を画面上に表示する制御が行われることを特徴とする請求項4に記載の測量データ処理装置。
- 前記探索対象領域の複数を縮小画像として画面上にサムネイル表示する共に、前記複数の縮小画像の一つが指定された場合に当該縮小画像に対応する前記探索対象領域の拡大画像を画面上に表示する制御が行われることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の測量データ処理装置。
- 前記探索対象領域から検出されたターゲットの既知の位置データと、異なる静止画像から公会法により算出された当該ターゲットの位置データとの差が特定の条件を満たす場合に、当該ターゲットをエラーターゲットと判定する判定部を備えることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の測量データ処理装置。
- 前記エラーターゲットのエラーの類型を判定するエラー類型判定部を備えることを特徴とする請求項7に記載の測量データ処理装置。
- 前記差が複数のターゲットにおいて調べられ、
前記複数のターゲットにおける前記差の違いが特定の条件を満たす場合に予め定めてある特定のエラーの類型が選択されることを特徴とする請求項8に記載の測量データ処理装置。 - 前記差の時間軸上における推移に基づき、予め定めてある特定のエラーの類型が選択されることを特徴とする請求項8または9に記載の測量データ処理装置。
- 前記エラーの類型を画面上に表示する制御が行われることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の測量データ処理装置。
- 移動しながら同一の対象を第1の時刻に撮影することで得た第1の静止画像のデータおよび前記第1の時刻の後の第2の時刻に撮影することで得た第2の静止画像のデータを受け付けるデータ受付ステップと、
前記第1の静止画像および前記第2の静止画像において共通に映っており、位置が既知の複数の基準点の指定を受け付ける指定受付ステップと、
前記複数の基準点に基づいて前記第1の静止画像を撮影したカメラの外部標定要素および前記第2の静止画像を撮影したカメラの外部標定要素を算出する外部標定要素算出ステップと、
前記指定を受けていない位置が既知の基準点の座標系と前記外部標定要素算出部が算出した前記カメラの位置の座標系とを統合し、一つの座標系上で前記基準点の位置と前記カメラの位置とが記述される統合座標系を得る座標統合ステップと、
前記統合座標系における前記指定を受けていない位置が既知の基準点を特定の位置における前記カメラの位置に逆投影し、逆投影画像を得る逆投影画像作成ステップと、
前記逆投影画像における前記指定を受けていない前記基準点の画面中の位置に基づき、前記特定の位置から前記カメラが撮影した静止画像中における前記指定を受けていない前記基準点の位置を推定する推定ステップと
を備えることを特徴とする測量データ処理方法。 - コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータを
移動しながら同一の対象を第1の時刻に撮影することで得た第1の静止画像のデータおよび前記第1の時刻の後の第2の時刻に撮影することで得た第2の静止画像のデータを受け付けるデータ受付部と、
前記第1の静止画像および前記第2の静止画像において共通に映っており、位置が既知の複数の基準点の指定を受け付ける指定受付部と、
前記複数の基準点に基づいて前記第1の静止画像を撮影したカメラの外部標定要素および前記第2の静止画像を撮影したカメラの外部標定要素を算出する外部標定要素算出部と、
前記指定を受けていない位置が既知の基準点の座標系と前記外部標定要素算出部が算出した前記カメラの位置の座標系とを統合し、一つの座標系上で前記基準点の位置と前記カメラの位置とが記述される統合座標系を得る座標統合部と、
前記統合座標系における前記指定を受けていない位置が既知の基準点を特定の位置における前記カメラの位置に逆投影し、逆投影画像を得る逆投影画像作成部と、
前記逆投影画像における前記指定を受けていない前記基準点の画面中の位置に基づき、前記特定の位置から前記カメラが撮影した静止画像中における前記指定を受けていない前記基準点の位置を推定する推定部と
して機能させることを特徴とするプログラム。
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