JP2514928B2

JP2514928B2 - 写真測量的被写体検出方法

Info

Publication number: JP2514928B2
Application number: JP61096588A
Authority: JP
Inventors: − エブビンクハウスビルフリート・ベスター; トーマス・ルーマン; ユルゲン・マンゲルスドルフ; ペーター・ピニ
Original assignee: ROORAI FUOTOTEHINIKU GmbH
Current assignee: ROORAI FUOTOTEHINIKU GmbH
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: US4878247A; JPS62226009A; DE3663742D1; EP0237601A1; EP0237601B1; ATE43716T1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光電固体平面センサによって被写体を写真
測量的に検出する写真測量的被写体検出方法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

写真測量的に被写体を検出する方法は西独特許第DE−
C2−3428325号に開示されている。この方法の場合、検
出する画像寸法全体をカバーするレゾー板を結像過程に
組み入れれば、センサ面に共に結像されたレゾー標点を
用いて、センサブロック面に生じた部分像を画像のディ
ジタル解析に基づいて数値的に、明確にレゾー平面に変
換することができる。

その場合、像空間のセンサブロックの物理的位置に対
して、わずかな費用によって実現すべき若干の構造的要
求が提起されるに過ぎない。

すなわちセンサ面上に少くとも各々１個の網目を面合
同に投影しなければならない。そしてレゾーの標点が被
写体と共に十分に鮮明に結像されるように、センサ面を
レゾー平面に近接させなければならない。個々のセンサ
ブロックの画像面に生じた部分像をレゾー平面に変換す
ることにより、校正レゾー板によってきまる高い精度の
全体画像が得られる。

結像過程にレゾーを用いることは、一方では僅かな設
備費で高精度の平板式走査装置の設計を可能にする。複
数個のセンサ面を明確な幾何学的相互関係で格子錠に集
成して組合わせることにより、原則として任意の大きさ
の画像寸法を簡単な装置でしかも極めて精密に、平面的
に一斉に全体的に検出する前提条件が更に与えられる。

アナログ・ディジタル変換のために平板式走査装置を
使用する場合は、ディジタル化される透明原稿がレゾー
板の下の透光性台座（例えば乳色ガラス板）の上にあっ
て、透過光によりセンサ面の上に結像される。レゾーの
網目を逐次連続的に露光するために、センサ面と被写体
を操作する。像の尺度を変えることによって走査比率が
変化する。すなわちセンサブロックのセンサ要素の上に
結像される原稿の画素の大きさが確定される。その際レ
ゾーの網目の幅と標点の密度を調整しなければならない
（レゾー板の交換）。

また上記の先公開刊行物は写真測量記録系の像平面の
背後にセンサブロックを配設することを示す。レゾーの
標点は被写体と共に記録カメラの撮影レンズによってセ
ンサ面に結像される。静止記録セットの場合は全画像寸
法の検出のために、単一のセンサが平板式走査装置のよ
うにレゾーの網目から網目へと導かれ、連続的に露光さ
れる。複数個のセンサブロックを格子状に複数個の組に
集成して共通のレゾー板の背後に配設すれば、全面像寸
法の同時検出が可能である。一方では各組のセンサブロ
ックの格子間隔はレゾー標点の格子間隔によって指定さ
れ、他方ではセンサブロックの感光面が構造の関係上、
或る最小間隔までしか並置できないことを考慮しなけれ
ばならない。

本発明の目的とするところは、被写体の写真測量的検
出のための異なる方法を示すことである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記で説明した方法から出発して、平面センサのディ
ジタル部分像に結像されたレゾー標点を走査レゾーの目
標位置に適合させ、こうして得た変換パラメータを部分
像の統一的全像系への変換のために使用することによっ
て、上記の目的が達成される。

この発明によると、所望の全体像領域よりも小さい像
領域を有する少なくとも１つの光電式固体撮像センサに
よって被写体を写真測量的に検出する方法であって、写
真測量的撮像系は前記全体画像を覆う格子の標点領域、
例えばラスタ形態で分布された適切な標点マークを有す
るガラス板を有し、前記撮像センサが各場合において前
記画像の領域を覆う網の少なくとも１つを撮像するよう
に撮像空間に配置され、前記撮像センサのディジタル部
分画像に写し込まれている格子標点が走査格子の公称位
置に調整され、その結果の変換パラメータは前記部分画
像を単一の全体画像系に変換するために使用され、前記
撮像センサは測量カメラの撮像面に配置されたカメラ格
子の後ろに配設され、それにより前記カメラ格子および
前記写真被写体がセンサ表面に投影でき、前記撮像セン
サが連続測量のために１つの格子網目から次の格子網目
に移行される写真測量的被写体検出方法において、前記
被写体と前記格子との光学的分離が二重露光により行わ
れ、最初では、前記格子標点が視覚できる被写体情報が
無い状態で別個の外部照明下において前記撮像センサに
よって撮像され、その撮像結果である第１の撮像画像が
ディジタル的に記憶され、それから前記格子に対して同
じ幾何学的関係を有する前記被写体が撮像され、その撮
像結果の第２の撮像画像がディジタル的に記憶されるこ
とを特徴とする写真測量的被写体方法が提供される。

この発明によると、求める全画像より小さな画像面を
有する少くとも１個の光電式固体平面センサを用い、写
真測量の結像系に全画像をカバーするレゾー（適当な標
点が格子状に分布するガラス板）の標点区画を組み入
れ、平面センサがレゾーのそれぞれ少くとも１個の網目
をセンサ像に面合同に結像するように、平面センサを像
空間に配列し、アナログで現れる画像の光電アナログ・
ディジタル変換のために透明原稿を走査レゾーと接触さ
せ、走査レゾーと共に撮影レンズによってセンサ面に投
影し、レゾーの網目を逐次連続的に記録するために、セ
ンサ面と撮影レンズを共同で移動させて成る被写体の写
真測量的検出方法が提供される。

また、本発明によると、求める全画像より小さな画像
面を有する少くとも１個の光電式固体平面センサを用
い、写真測量の結像系に全画像をカバーするレゾー（適
当な標点が格子状に分布するガラス板）の標点区画を組
み入れ、平面センサがレゾーのそれぞれ少くとも１個の
網目をセンサ像に面合同に結像するように平面センサを
像空間に配列し、静止被写体を記録する光電式記録系の
ためにセンサ面を記録カメラの像平面に配設されたカメ
ラレゾーの背後に配列して、カメラレゾーを被写体と共
に記録カメラの結像系によってセンサ面に投影し、レゾ
ーの網目を逐次連続的に記録するために、センサ面を移
動させて成る、被写体の写真測量的検出方法が提供され
る。

〔実施例〕

アナログ画像原稿をディジタル変換するこの方法を第
１図に、ブロック構成図に基づいて詳しく示す。

第１図ないし第９図に種々の本発明方法の個々の段階
がそれぞれブロック構成図で示されている。

図１において、走査レゾーは、多数の標点が格子状に
分布するガラス板により構成される。格子状に配列され
たこれら標点の列が、座標系によって規定されて分離近
接する網目のパターンに走査レゾーを分割している。こ
の走査レゾーに対面接触して、アナログ画像が描画され
た透明原稿が配置される。光電式固体平面センサが走査
レゾーの少なくとも１つの網目に対面するように配置さ
れる。

第１図に示す方法においては変換パラメータをディジ
タル部分像と共にファイルし、又は部分像を修正してデ
ィジタル全画像に集成することができる。

ディジタル・モノラル画像系では被測定像点を含むレ
ゾーの網目の選択に従って当該の部分像をスクリンに結
像し、この像で像座標を測定し、像座標をレゾーの適合
から得た変換パラメータと共に走査レゾーの座標系に変
換することが好ましい。この方法を第２図に示す。

ディジタル自動モノラル画像系においては、系は原則
として第１図の方式に従って動作することができる。し
かし部分像のディジタル処理によって行われる自動標点
識別を部分像系の補助的に準備した近接像座標によって
助け、この像座標を補助系に入力して走査レゾーの座標
系に変換し、こうして被測定像点を含むレゾーの網目に
関して平面センサを制御し、最後にこの座標系を平面セ
ンサが検出する部分像の系に変換することが好ましい。
この方法を第４図に示す。

第４図に従って動作する方法は、複数個のアナログ画
像原稿に対して同時に実施することもできる。第５図は
このために３個のアナログ画像原稿を３個の走査レゾー
と組合せて使用することを示す。

明細書の冒頭で第一に説明した方法に関連して、本発
明に基づきステレオ像のディジタル測定のために２個の
アナログ画像原稿を各々１個の走査レゾーと接触させ、
走査レゾーの上又は下で、かつこれと平行に各々１個の
光電式固体平面センサを各々１個の結像光学系と共に手
操作又は所定のプログラムにより移動させて、画像原稿
を機械的に処理し、その際入力された物座標から記録カ
メラの方位パラメータを用いて計算した像座標と２個の
走査レゾーの系に変換して、２個の平面センサを２個の
像の当該のレゾーの網目に向けて制御し、こうして被写
体の当該の部分領域をステレオスクリン上に立体視的に
表示し、次いで部分像系でステレオスクリンの測定標識
を、入力された物点に対応する像点へ導くことができ
る。

物点の制御によるこのディジタル・ステレオ像測定を
第３図に示す。この測定原理は基本的には解析式プロッ
タと同様であり、立体視的に実現された模型の動的立体
測定を可能にし、オンラインで作図（立体作図）又は立
体物座標をもたらす。

明細書の冒頭で２番目に説明した方法に関連して、本
発明に基づき被測定像点を含むレゾーの網目の選択に従
って当該の部分像をスクリン上に結像し、この像で像座
標を測定し、部分像に結像されたレゾー標点のカメラレ
ゾーへの適合から得た変換パラメータと共に像座標をカ
メラレゾーの座標系に変換することができる。

モノラル像のこのディジタル記録及び測定系を第６図
に示す。基本的にはこの系は第２図の系に相当するが、
平面センサが記録カメラの像平面に取付けたレゾー板の
背後で操作される。

第６図によるディジタル・モノラル像記録測定系で画
素の大きさを選択できるようにするために、記録カメラ
に生じた被写体像をカメラレゾーと共に再度結像し、平
面センサをこの第２の結像面に設けて、ディジタル像の
像の尺度を変えることが好ましい。それによって第１図
に示した系と同様に、センサ要素の大きさを記録カメラ
の画像系の種々の大きさの画素に対応させることができ
る。

ディジタル・ステレオ像記録及び測定系において、明
細書の冒頭で２番目に説明した方法に関連して、本発明
に基づきディジタル・ステレオ像測定のために２台のレ
ゾー記録カメラを使用し、入力された物座標から記録カ
メラの方位パラメータを用いて計算した像座標を部分像
の座標系に変換して、２個の平面センサを２個の像の当
該のレゾーの網目に向けて制御し、こうして被写体の当
該の部分領域をステレオスクリン上に立体視的に表示
し、次いで部分像系でステレオスクリンの測定標識を、
入力された物点に対応する像点へ導くことができる。

この系は基本的に第３図の系に相当するが、記録カメ
ラの像平面に取付けられたレゾー板の背後で平面センサ
が操作される。カメラレゾー系は同時に像空間系である
から、物点から得た像座標を直接に走査及び測定系の制
御のために利用することができる。従って第３図による
方法と違って、カメラ系から走査レゾー系への移行が不
要である。

センサの位置ぎわは視覚的に行われるから、レゾーの
標点を最大可能な精度で測定できるように形成しなけれ
ばならない。今日の相関及びパターン認識法によれば、
黒い直角の十字は１ないし３μｍの精度で決定される。
この精度に確実に到達できるのは、レゾー標点が背景か
ら明確に分離される場合だけである。ところがレゾー標
点と被写体が同じように黒ずんでいれば、点を識別する
ことができないから、センサを位置決めすることができ
ない。

レゾー標点の信号の強さがバックグラウンドの信号の
強さから有意に区別されるならば、すなわちグレースケ
ールの値の差が像の雑音レベルより大きければ、レゾー
と像情報の分離を数値的に行うことができる。像の雑音
レベルが高い程、そしてバックグラウンドが不均質であ
る程、標点の決定精度が悪化する。

上述の欠点を回避するために、本発明に基づき二重露
光によって被写体とレゾーを光学的に分離することを提
案する。その場合まずレゾーの標点を外部から別個に照
明し、被写体の情報が見えないようにして平面センサで
結像し、こうして得た第１のセンサ像をディジタルで記
憶させ、次にレゾーと同じ幾何学的関係を有する被写体
を結像し、こうして得た第２のセンサ像を同じくディジ
タルで記憶させる。

その場合、レゾー標点だけを有する第１の像でセンサ
の位置決めのための標点の決定と、続いて被写体像の幾
何学的解析を行い、第２のセンサ像の解析の際に、測定
された像座標を求めた変換パラメータによって直接にレ
ゾーの座標系で表示することが好ましい。

レゾーの標点をセンサによって別個に結像させると共
に、被写体の情報が見えないようにするために、側灯又
は照明灯によって輝きを発する反射性のレゾー標点を使
用することが好ましい。半透過性のレゾー標点を使用す
れば、第２の露光の時に被写体がレゾーにほとんど妨げ
られずに結像される。

レゾーの像と被写体の像との幾何学的関係が知られて
いるのは、記録の合間の時間にセンサが変化しなかった
場合だけである。従ってサイクル時間はなるべく短くな
ければならない。市販の電荷結合素子ビデオカメラとア
ナログ・ディジタル変換器は1/30秒の周波数で動作す
る。２個の画像蓄積装置と適当な照明制御を使用すれ
ば、このサイクル時間が得られる。

第９図の部分像の記録のためのデ−タの流れと処理時
間の関係を示す。時点t₀（レゾー、画像蓄積装置１）及
びt₁（被写体、画像蓄積装置２）で画像を記録した後、
時点t₂で最初の像を解析することができる。レゾーの標
点だけが結像されるから、標点の確実な、しかも−標点
の周囲のコントラストが均一であるため−すこぶる正確
な決定が可能である。次に時点t₃で第２の像を解析する
ことができ、測定された像座標は求めた変換パラメータ
により直接にレゾー座標系で示すことができる。像の記
録のためのサイクル時間は Δｔ＝t₁−t₀＝t₂−t₁ である。

ディジタルで記録された像は任意の期間にわたって不
変であるから、時点t₃は系の幾何学的安定性にとってあ
まり問題でない。

光電式固体平面センサをカメラレゾーに十分に密接さ
せない場合は、被写体又は像とレゾーを同時に鮮明に結
像する問題が起こる。レゾーの平面が像平面と一致しな
ければ、対物レンズの平面的射出ひとみ（AP）によって
レゾーがセンサ面上に不鮮明に結像されるからである。
従って、本発明に基づき上記の場合は、平面センサが操
作される記録像平面をレゾーの平面の外に配設し、レゾ
ーを第２の中心射影と共にセンサ面に結像することが好
ましい。ほとんど点状に等しい第２の射影中心によって
カメラレゾーが記録平面に鮮明な輪郭で投影されるか
ら、レゾーの標点を時間的に同時又は交互に読み取るこ
とができるという別の利点もある。レゾーと像平面の間
隔及び射出ひとみの面積が十分に大きければ、対物レン
ズによって描かれるレゾーの輪郭はすこぶる不鮮明にな
り、従ってほとんど透明になる。それと共に、通常はレ
ゾーによって隠蔽される物点の検出が可能になる。上記
の例を第10図で理論的に説明した。

【図面の簡単な説明】

第１図はアナログ画像原稿のディジタル変換法のブロッ
ク構成図、第２図はモノラル像のディジタル測定法の
図、第３図は物点の制御を行うステレオ像のディジタル
測定法の図、第４図はモノラル像のディジタル自動測定
法の図、第５図は複数像の像点の同時識別を行うディジ
タル自動画像測定法の図、第６図はモノラル像のディジ
タル記録及び測定法の図、第７図は画素の大きさが選択
可能なディジタル・モノラル像記録及び測定法の図、第
８図はステレオ像のディジタル記録及び測定法の図、第
９図は二重露光法での部分像の記録のためのデータフロ
ーの図、そして第10図は第６図乃至第８図に従った変形
測定方法を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ユルゲン・マンゲルスドルフドイツ連邦共和国 3302 クレムリンゲン、シュタットベーク 13 (72)発明者ペーター・ピニドイツ連邦共和国 3300 ブラウンシュバイク、オストシュトラーセ 151 (56)参考文献特開昭60−95309（ＪＰ，Ａ) 米国特許3982837（ＵＳ，Ａ）)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所望の全体像領域よりも小さい像領域を有
する少なくとも１つの光電式固体撮像センサによって被
写体を写真測量的に検出する方法であって、写真測量的
撮像系はラスタ形態で分布された適切な標点マークを有
するガラス板のような前記全体画像を覆う格子の標点領
域を有し、前記撮像センサが各場合において前記画像の
領域を覆う格子の少なくとも１つを撮像するように撮像
空間に配置され、前記撮像センサのディジタル部分画像
に写し込まれている格子標点が走査格子の公称位置に調
整され、その結果の変換パラメータは前記部分画像を単
一の全体画像系に変換するために使用され、前記撮像セ
ンサは測量カメラの撮像面に配置されたカメラ格子の後
ろに配設され、それにより前記カメラ格子および前記写
真被写体がセンサ表面に投影でき、前記撮像センサが連
続測量のために１つの格子網目から次の格子網目に移行
される写真測量的被写体検出方法において、前記被写体と前記格子との光学的分離が二重露光により
行われ、最初では、前記格子標点が視覚できる被写体情
報が無い状態で別個の外部照明下において前記撮像セン
サによって撮像され、その撮像結果である第１の撮像画
像がディジタル的に記憶され、それから前記格子に対し
て同じ幾何学的関係を有する前記被写体が撮像され、そ
の撮像結果の第２の撮像画像がディジタル的に記憶され
ることを特徴とする写真測量的被写体方法。
【請求項２】前記変換パラメータは前記ディジタル部分
画像と共にファイルされる特許請求の範囲１に記載の方
法。
【請求項３】前記変換パラメータは回復によって前記部
分画像を合成し、ディジタル全体画像にするために使用
される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項４】被測定画素を含む格子網目の選択後に、関
連部分画像スクリーンに再生され、この再生において、
格子調整により得られる変換パラメータと共に前記走査
格子の座標系に変換される画像座標が測定される特許請
求の範囲第１項または２項に記載の方法。
【請求項５】前記部分画像のディジタル処理によって行
われる自動標点検出は前記部分画像系において付加的に
設けられる近似的画像座標によって補助され、前記近似
的画像座標は補助系に入力され、前記走査格子の前記座
標系に変換され、最終的に前記撮像センサによって検出
される前記部分画像の系に変換されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の方
法。
【請求項６】前記自動標点検出はいくつかのアナログ原
稿に対して同時に行われることを特徴とする特許請求の
範囲第５項に記載の方法。
【請求項７】アナログ画像の光電A/D変換のために透明
原稿が前記走査格子と接触され、レンズにより前記走査
格子と共にセンサ表面に投影され、前記センサ表面及び
前記レンズは連続測量のために１つの格子網目から次の
格子網目に共に移行されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第６項のいずれか１に記載の方法。
【請求項８】ディジタルステレオ測量のために、２つの
アナログ原稿がそれぞれ走査格子に接触され、１つは上
に、もう１つは下にかつ前記走査格子に平行になり、前
記撮像レンズと共に前記光電固体撮像センサは一時に１
つの割合で原稿を介して処理するために手動またはプレ
セットプログラムによって移行され、前記測量カメラの
配置パラメータによって入力被写体座標から計算した画
像座標は２つの撮像センサを２つの画像の個々の格子網
目に指向し、それによりステレオスクリーンに前記被写
体の対応する部分を立体的に示すために２つの走査格子
の系に変換され、それにより前記ステレオスクリーンの
測定マークが前記部分画像の系において、入力被写体標
点に対応する画素が案内できることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項９】静止被写体を測量するための光電測量系に
対して、被測定画素を含む格子網目の選択後に、関連部
分画像はスクリーンに再生され、この再生において画像
座標が測定され、この画像座標は前記部分画像に再生さ
れた格子標点の調整により得られる変換パラメータと共
に前記カメラ格子の座標係に変換されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１０】前記測量カメラに形成される前記被写体
画像は前記カメラ格子と共に二度目に再生され、前記撮
像センサは前記ディジタル画像の画像スケールを変える
ために第２撮像面に設けられることを特徴とする特許請
求の範囲第９項に記載の方法。
【請求項１１】２つの格子カメラは静止被写体を測量
し、ディジタルステレオ測量を行うために使用され、前
記測量カメラの配置パラメータによって入力被写体座標
から計算される画像座標は、２つの撮像センサを２つの
画像の個々の格子網目に指向し、ステレオスクリーンに
前記被写体の対応する部分を立体的に示すために前記部
分画像の座標系に変換し、これにより前記ステレオスク
リーンの測定マークが前記部分画像の系において前記入
力被写体標点に対応する画素に案内されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１２】標点測定は前記センサを位置付けするた
めに格子標点だけで構成される第１画像で行われ、それ
から前記被写体画像の幾何学的分析が行われることを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第11項のいずれか
１に記載の方法。
【請求項１３】前記第２撮像画像の分析において、測定
画像座標に得られた変換パラメータによって前記格子座
標系に直接示されることを特徴とする特許請求の範囲第
12項に記載の方法。
【請求項１４】反射格子を使用することを特徴とする特
許請求の範囲第１項ないし第13項のいずれか１に記載の
方法。
【請求項１５】光に対して半透明である格子が使用され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第14項
のいずれか１に記載の方法。
【請求項１６】前記撮像センサが案内されている前記測
量カメラの画像面は前記格子の面の外側に配置され、前
記格子は前記センサ表面への第２中央投影によって再生
されることを特徴とする特許請求の範囲第９項または第
11項に記載の方法。
【請求項１７】短い周期時間を得るために２つの画像記
憶装置が使用されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第16項のいずれか１に記載の方法。