JP3793343B2 - 写真測量用カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの異なった撮影位置で得られた撮影画像に基づいて測量図を作成する写真測量に用いられる写真測量用カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述したような写真測量用カメラは例えば交通事故現場での測量図を作成するために使用され、このとき交通事故現場は少なくとも２つの異なった撮影位置で撮影される。各撮影位置で得られた撮影画像には二次元直交座標系が設定され、該撮影画像に記録された撮影対象物の所定の物点が二次元直交座標系によって特定される。次いで、二組の二次元直交座標系に基づいて三次元直交座標系が設定され、この三次元直交座標系によって撮影対象物が三次元座標が特定される。かくして、撮影対象物を三次元座標系によって決定される３つの平面のいずれかに投影することにより、交通次元現場での測量図が得られる。
【０００３】
このような写真測量で撮影対象物の寸法が正確に得られるためには、基準尺が必要とされ、この基準尺は撮影対象物と共に各撮影画像に記録されなければならない。また、撮影対象物が投影されるべき基準平面についても各撮影画像中に規定されていなければならない。通常、このような基準尺及び基準平面を得るために、撮影現場には３つの円錐形状マーカが３ヵ所に設置され、それら３つの円錐形状マーカのうちの２つの先端間の距離が例えば巻尺で実測され、その距離が基準尺とされる。また、３つの円錐形状マーカの先端で決定される平面が基準平面とされる。要するに、３つの円錐形状マーカが撮影対象物と共に撮影され、これにより測量図の作成が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような三次元直交座標系で撮影対象物の三次元座標を特定するためには、２箇所の撮影位置での相対的な位置関係が三次元直交座標系によって明らかにされなければならないが、しかしそのような相対的な位置関係を撮影現場で実際に得ることは非常に面倒で現実的ではない。そこで、従来では、コンピュータを用いて近似計算を繰り返すことにより、２箇所の撮影位置での相対的な位置関係を求める手法が採られるが、しかしそのような近似計算の繰返しには時間が掛かることが問題となる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、各撮影位置でその三次元相対位置を検出し得る相対的位置検出システムを装備した写真測量用カメラを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による写真測量用カメラは異なった撮影位置間での相対的な位置関係を三次元的に検出する相対的位置検出システムを備える。好ましくは、相対的位置検出システムは三次元直交座標系と関連させられ、この三次元直交座標系の座標原点は写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され、異なった撮影位置間での相対的な位置関係が三次元直交座標系に対して検出される。また、好ましくは、三次元直交座標系の座標原点については写真測量用カメラの後側主点位置に設定される。
【０００７】
三次元直交座標系については地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成ることが好ましい。相対的位置検出システムは三次元直交座標系の第１、第２及び第３の軸線の回りで写真測量用カメラの回転移動量データをそれぞれ検出する回転移動量検出センサと、三次元直交座標系の第１、第２及び第３の軸線に沿って写真測量用カメラの加速度データをそれぞれ検出する加速度検出センサとを包含し得る。この場合、好ましくは、三次元直交座標系の第１の軸線の回りでの写真測量用カメラの回転移動量を検出する回転移動量検出センサは磁気方位センサとして構成される。
【０００８】
相対的位置検出システムは異なった撮影位置で回転移動量検出センサによって検出された回転移動量データに基づいて該異なった撮影位置に対して写真測量用カメラの相対的三次元角度データを演算する第１の演算手段と、異なった撮影位置で加速度検出センサによって検出された加速度データに基づいて該異なった撮影位置に対して写真測量用カメラの並進移動量データを演算する第２の演算手段とを包含し得る。また、相対的位置検出システムは第２の演算手段によって演算された並進移動量データに基づいて異なった撮影位置に対して相対的三次元位置データを演算する第３の演算手段を包含し得る。本発明による写真測量用カメラにおいては、更に、異なった撮影位置の各々で得られた画像データを相対的三次元角度データ及び相対的三次元位置データと共に格納する着脱自在の記憶媒体が設けられ得る。
【０００９】
また、異なった撮影位置での撮影が連続的に行われる場合、相対的位置検出システムは、更にまた、該異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元角度データから角度差分データを演算する第４の演算手段と、異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元位置データから位置差分データを演算する第５の演算手段とを包含してもよい。この場合には、着脱自在の記憶媒体には異なった撮影位置の各々で得られた画像データが角度差分データ及び位置差分データと共に格納される。
【００１０】
本発明の別の局面によれば、写真測量用カメラによって撮影された画像データ格納した記憶媒体であって、該写真測量用カメラの撮影位置を特定する相対的三次元角度データ及び相対的三次元位置データを画像データと共に格納することを特徴とする記憶媒体が提供される。好ましくは、相対的三次元角度データ及び相対的三次元位置データは写真測量用カメラに対して規定された三次元直交座標系に関連して特定される。
【００１１】
三次元直交座標系の座標原点は写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され得るが、好ましくは、その位置は写真測量用カメラの後側主点位置とされる。一層好ましくは、三次元直交座標系は地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成る。
【００１２】
記憶媒体には、更に、写真測量用カメラによって異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元角度データに基づく角度差分データと、該２つの連続した相対的三次元位置データに基づく位置差分データとが格納され得る。
【００１３】
本発明の更に別の局面によれば、写真測量用カメラによって撮影された画像データ格納した記憶媒体であって、写真測量用カメラによって異なった撮影位置で得られた２つの連続した該写真測量用カメラの相対的三次元角度データに基づく角度差分データと、該２つの連続した該写真測量用カメラの相対的三次元位置データに基づく位置差分データとを画像データと共に格納することを特徴とする記憶媒体が提供される。好ましくは、角度差分データ及び位置差分データは写真測量用カメラに対して規定された三次元直交座標系に関連して特定される。
【００１４】
上述の場合と同様、三次元直交座標系の座標原点は写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され得るが、好ましくは、その位置は写真測量用カメラの後側主点位置とされ、更に好ましくは、三次元直交座標系は地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による写真測量用カメラの実施形態について添付図面を参照して以下に説明する。
【００１６】
図１を参照すると、本発明による写真測量用カメラの外観が示され、同図から明らかなように、写真測量用カメラはカメラ本体１０から成る。カメラ本体１０の前面のほぼ中央には撮像光学系１２が設けられ、またカメラ本体１０の前面に向かって撮像光学系１２の右側にはフラッシュ１４が配置される。更に、カメラ本体１０の前面にはフラッシュ１４の反対側にはレリーズ操作ボタン１６が設けられる。カメラ本体１０の頂部のほぼ中央にはファインダ１８が搭載され、その片側には液晶表示パネル２０が設けられ、その反対側には電源スイッチ操作ボタン２４が設けられる。
【００１７】
カメラ本体１０の一側面、即ちカメラの前面に向かって右側面にはスロット２６が形成され、このスロット２６を通して適当なメモリカード例えばＩＣメモリカード２８が着脱自在に装着されるようになっている。スロット２６に接近して押しボタン３０が設けられ、この押しボタン３０はＩＣメモリカード２８をカメラ本体１０から抜き出すためのエジェクタとして機能する。なお、図１では見ることができないが、カメラ本体１０の背面には液晶タイプのＴＶモニタが組み込まれ、撮影されるべき画像を該ＴＶモニタで観察することができるようになっている。
【００１８】
図２を参照すると、そこには図１のカメラのブロック図が図示され、同ブッロク図において、参照符号３２はカメラの作動全般を制御するシステムコントローラを示す。システムコントローラ３２はマイクロコンピュータから構成され、そこには中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）等が設けられる。
【００１９】
撮像光学系１２は複数のレンズ群から構成され、そこには絞り３４が組み込まれる。カメラ本体１０の内部には、光電変換素子として機能する適当な固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge-coupled device) から成るＣＣＤエリアイメージセンサ３６が設けられ、このＣＣＤエリアイメージセンサ３６は撮像光学系１２の背後側に配置される。また、撮像光学系１２とＣＣＤエリアイメージセンサ３６との間にはクイックリターンミラー３８が配置され、このクイックリターンミラー３８はダウン位置（図２で実線で示す傾斜位置）とアップ位置（図２で実線で示す水平位置）との間で回動自在とされる。クイックリターンミラー３８の上方側にはピント板４０が配置され、このピント板４０はファインダ１８のファインダ光学系の一部を成す。
【００２０】
ダウン位置とアップ位置との間でのクイックリターンミラー３８の回動はミラー駆動回路４２によって行われ、ミラー駆動回路４２の動作は露出制御回路４４によって制御される。露出制御回路４４は測光センサ４６を備え、露出制御回路４４の動作は測光センサ４６の測光信号に基づいてシステムコントローラ３２に制御下で行われる。なお、図２に示されていないが、撮像光学系１２に含まれる絞り３４はアイリス駆動回路によって駆動され、そのアイリス駆動回路の動作も露出制御回路４４によって制御される。
【００２１】
クイックリターンミラー３８は通常はダウン位置即ち傾斜位置に置かれ、このとき撮像光学系１２を経た光はクイックリターンミラー３８によってピント板４０側に反射させられてそこに結像させられる。即ち、撮影者はファインダ１８を通して被写体像を観察することができる。撮影時、クイックリターンミラー３８はミラー駆動回路４２によってダウン位置からアップ位置まで回動させられ、このとき撮像光学系１２を経た光はＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光面に導かれてそこに結像される。
【００２２】
ＣＣＤエリアイメージセンサ３６は電子シャッタ機能を持ち、その露光時間即ち電荷蓄積時間は測光センサ４６からの測光信号に基づいてかかる電子シャッタ機能によって調節させられ、所定の露光時間の経過後、クイックリターンミラー３８はアップ位置からダウン位置に戻される。露光時間中、ＣＣＤエリアイメージセンサ３６は光学的被写体を電気画素信号に変換し、この電気画素信号は露光時間経過後にＣＣＤ駆動回路４８によってＣＣＤイメージセンサ３６から順次読み出される。なお、ＣＣＤ駆動回路４８の動作はシステムコントローラ３２の制御下で行われる。
【００２３】
ＣＣＤエリアイメージセンサ３６から読み出された画素信号は増幅器５０によって増幅された後、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５２によってデジタル画素信号に変換させられる。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されるデジタル画素信号はシステムコントローラ３２の制御下で画像処理回路５４によって適当な画像処理例えばシェーディング補正、ガンマ補正等を受け、次いでメモリ５６に一時的に格納される。なお、メモリ５６はＣＣＤエリアイメージセンサ３６から得られる一フレーム分のデジタル画素信号を格納し得る容量を備える。
【００２４】
デジタル画素信号はメモリ５６からメモリカード駆動回路５８に送られ、このメモリカード駆動回路５８はシステムコントローラ３２の制御下でＩＣメモリカード２８のデータ書込み／読出しを制御するようになっている。即ち、メモリ５６から一フレーム分のデジタル画素信号がメモリカード駆動回路５８に送られると、そこで一フレーム分のデジタル画素信号はＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。また、メモリ５６から一フレーム分のデジタル画素信号は必要に応じてカラーエンコーダ６０に出力されてもよく、このとき一フレーム分のデジタル画像信号はカラーエンコーダ６０によって一連のビデオカラー信号に変換され、次いで液晶タイプのＴＶモニタ６２に送信されてそこで被写体像が再現される。なお、上述したように、液晶タイプのＴＶモニタ６２はカメラ本体１０の背面に組み込まれるものである。
【００２５】
本発明によれば、カメラは作動状態下でその相対的な移動量を検出する相対的位置検出システムを具備し、本実施形態では、その相対的位置検出システムは磁気方位センサ６４と、第１の回転角度センサ６６と、第２の回転角度センサ６８と、第１の加速度センサ７０と、第２の加速度センサ７２と、第３の加速度センサ７４とから構成される。これらセンサ６４、６６、６８、７０、７２及び７４はシステムコントローラ３２の制御下でセンサ制御回路７６を通して動作させられる。センサ制御回路７６はシステムコントローラ３２と同様にマイクロコンピュータによって構成され、そこには中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）等が設けられる。
【００２６】
相対位置検出システム（６４、６６、６８、７０、７２、７４）は図１に示すようなχ−ψ−ω三次元直交座標系と関連させられる。図示の便宜上、χ−ψ −ω三次元直交座標系はカメラから分離されて図示されているが、この三次元直交座標系は好ましくはその座標原点がカメラの撮像光学系１２の後側主点位置に一致するように設定される。また、χ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線は地球に対して鉛直方向に延び、その他のχ軸線及びω軸線は座標原点から互いに直角にかつ水平の延びる。
【００２７】
磁気方位センサ６４はχ−ψ−ω三次元直交座標系のΨ軸線の回りでのカメラの回転移動量を検出する。即ち、磁気方位センサ６４により、ψ軸線の回りでの回転移動量が地磁気方向に対する絶対角度として検出される。第１の回転角度センサ６６はχ軸線の回りでのカメラの回転移動量を検出し、また第２の回転角度センサ６８はω軸回りでのカメラの回転移動量を検出する。センサ制御回路７６はセンサ６４、６６及び６８のそれぞれによって検出された回転移動量に基づいてカメラの相対的三次元角度データを演算する。即ち、χ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線に対する撮像光学系１２の光軸の三次元角度がセンサ６４、６６及び６８によって検出される。
【００２８】
第１の加速度センサ７０はχ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線に沿うカメラの加速度を検出し、第２の加速度センサ７２はχ軸線に沿うカメラの加速度を検出し、第３の加速度センサ７４はω軸線に沿うカメラの加速度を検出する。センサ制御回路７６はχ−ψ−ω三次元直交座標系の３つの軸線に沿うカメラの各加速度に基づいてその該当軸線に沿うカメラの並進移動量データを演算し、更にその並進移動量データに基づいてカメラの三次元位置データを演算する。
【００２９】
センサ制御回路７６はデータメモリ７８を具備し、このデータメモリ７８にはセンサ制御回路７６によって得られる演算結果、即ちセンサ６４、６６及び６８から検出された回転移動量に基づくカメラの相対的三次元角度データ及びセンサ７０、７２及び７４から検出された加速度に基づくカメラの三次元位置データが一時的に格納される。
【００３０】
上述した各センサ６４、６６、６８、７０、７２、７４は理想的にはχ−ψ−ω三次元直交座標系の原点、即ちカメラの撮像光学系１２の後側主点位置に配置されるべきであるが、しかし撮像光学系１２の後側主点位置に各センサを実際に配置させること自体は不可能である。従って、実際には、各センサ６４、６６、６８、７０、７２、７４は撮像光学系１２の後側主点位置から外れたオフセット位置に配置され、このためセンサ６４、６６及び６８から検出された回転移動量に基づくカメラの相対的三次元角度データはそれらセンサのオフセット位置補正データに基づいて補正されなければならず、同様にセンサ７０、７２及び７４から検出された加速度に基づくカメラの三次元位置データもそれらセンサのオフセット位置補正データに基づいて補正されなければならない。データメモリ７８はそのような各センサのオフセット位置補正データの格納にも使用される。
【００３１】
図２に示すように、カメラには主電源スイッチ８０が設けられ、この主電源スイッチ８０のオン／オフ制御は電源スイッチ操作ボタン２４（図１）の押下操作によって行われる。また、カメラには測光センサスイッチ８２及びレリーズスイッチ８４も設けられ、これら測光センサスイッチ８２及びレリーズスイッチ８４はレリーズ操作ボタン１６（図１）と関連させられる。詳述すると、レリーズ操作ボタン１６が半押しされたとき、測光センサスイッチ８２がオンされ、レリーズ操作ボタン１６が全押しされたとき、レリーズスイッチ８４がオンされる。また、主電源スイッチ８０及びレリーズスイッチ８４はセンサ６４、６６、６８、７０、７２及び７４を動作させるセンサ制御回路７６と関連させられるが、これについては詳しく後述する。
【００３２】
更に、図２に示すように、フラッシュ１４はフラッシュ駆動回路８６によって電気的に付勢され、このフラッシュ駆動回路８６の動作はシステムコントローラ３２の制御下で行われる。フラッシュの電気的付勢についてはレリーズ操作ボタン１６の全押し時に必要に応じて行われる。一方、液晶表示パネル２０は液晶表示パネル駆動回路８８によって動作させられ、この液晶表示パネル駆動回路８８の動作はシステムコントローラ３２の制御下で行われる。液晶表示パネル２０にはカメラの種々の設定条件、適当なメッセージ等が適宜表示される。
【００３３】
図３を参照すると、センサ制御回路７６で実行されるセンサ制御ルーチンのフローチャートが示され、このセンサ制御ルーチンの実行は電源スイッチ操作ボタン２４を押下して主電源スイッチ８０をオンすることによって開始される。なお、好ましくは、電源スイッチ操作ボタン２４の押下、即ち主電源スイッチ８０のオンについては、写真測量現場での適当な位置に設置した三脚上にカメラを搭載した後に行われる。
【００３４】
ステップ３０１では、データメモリ７８の記憶領域が部分的に初期化される。即ち、三次元角度データ及び三次元位置データの書込み領域がクリアされ、オフセット位置補正データ等が格納された格納領域はその侭に維持される。
【００３５】
ステップ３０２では、χ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線、χ軸線及びω軸線の回りでのカメラの回転移動量がセンサ６４、６６及び６８のそれぞれから所定ビット数のデジタルデータとして取り込まれ、同様にχ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線、χ軸線及びω軸線に沿うカメラの加速度がセンサ７０、７２及び７４のそれぞれから所定ビット数のデジタルデータとして取り込まれる。センサ６４、６６及び６８からの回転移動量データの取込み及びセンサ７０、７２及び７４からの加速度データの取込み即ちサンプリングについては例えば1 ms毎に行われる。
【００３６】
ステップ３０３では、フラグＦが“０”に等しいか否かが判断される。初期段階では、Ｆ＝０であるので、ステップ３０３からステップ３０４に進み、主電源スイッチ８０のオン直後にセンサ６４、６６及び６８から取り込まれた回転移動量及びセンサ７０、７２及び７４から取り込まれた加速度がそれぞれ初期データとしてセンサ制御回路７８のＲＡＭに格納される。次いで、ステップ３０５に進み、そこでフラグＦが“１”とされる。なお、フラグＦは主電源スイッチ８０のオフと共にリセットされて“１”から“０”に変えられる。
【００３７】
ステップ３０５でフラグＦが“１”とされた後、ステップ３０２に戻り、そこでセンサ６４、６６及び６８のそれぞれからは回転移動量が再び取り込まれ、またセンサ７０、７２及び７４のそれぞれからは加速度が取り込まれる。
【００３８】
ステップ３０３では、フラグＦが“０”に等しいか否かが再び判断される。現段階では、Ｆ＝１であるので、ステップ３０６に進み、そこでセンサ７０、７２及び７４から先に取り込まれた初期加速度データと今回検出された最新加速度データとに基づく積分演算により、χ−ψ−ω三次元直交座標系のそれぞれの軸線に沿うカメラの並進移動量データが求められる。次いで、ステップ３０７では、カメラの並進移動量データに基づいて、カメラの三次元位置データ、即ち主電源スイッチ８０をオンした時点でのカメラ初期位置に対するカメラの三次元位置データが演算される。続いて、ステップ３０８では、初期回転移動量データと最新の回転移動量データに基づいてカメラの三次元角度データが求められる。
【００３９】
ステップ３０９では、演算結果、即ちカメラの三次元位置データ及び三次元角度データがオフセット位置補正データに基づいて補正され、次いでステップ３１０に進み、そこで補正後の三次元位置データ及び三次元角度データのそれぞれが[PD]及び[AD]としてデータメモリ７８に格納される。その後、ステップ３０２に戻り、同様なルーチンが主電源スイッチ８０がオフされるまで繰り返される。要するに、カメラの三次元位置データ及び三次元角度データが１ms毎に求められ、その双方のデータ[PD]及び[AD]がデータメモリ７８に１ms毎に更新されるような態様で格納される。
【００４０】
図４を参照すると、センサ制御回路７６によって実行される割込みルーチンのフローチャートが示されている。なお、この割込みルーチンの実行はシステムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に対して出力される割込み信号によって開始され、センサ制御回路７６への割込み信号の出力はカメラの撮影時に行われる。
【００４１】
ステップ４０１では、システムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に対して所定の割込み信号が出力されるや否や、センサ制御回路７６へのその他の割込み信号の入力が禁止される。通常、カメラにはセンサ制御回路７６の他にも種々の制御回路（図示されない）が設けられており、それら制御回路にシステムコントローラ３２から割込み信号を出力するために該システムコントローラ３２には共通の出力ポートが使用されるので、センサ制御回路７６に所定の割込みルーチンが入力された後には直ちにその他の割込みルーチンの入力が禁止されなければならない。
【００４２】
ステップ４０２では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がメモリカード７８から読み出されてセンサ制御回路７６からシステムコントローラ３２に送られる。即ち、撮影時にシステムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に所定の割込み信号が出力され、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がシステムコントローラ３２に取り込まれる。
【００４３】
ステップ４０３では、センサ制御回路７６への割込み信号の入力の禁止状態が解除され、これによりセンサ制御回路７６は次の撮影時にシステムコントローラ３２から出力される割込み信号を受け入れ得る状態となる。
【００４４】
図５を参照すると、システムコントローラ３２で実行される撮影作動ルーチンのフローチャートが示され、この撮影作動ルーチンの実行も電源スイッチ操作ボタン２４を押下して主電源スイッチ８０をオンすることによって開始される。
【００４５】
ステップ５０１では、初期テストプログラムが実行され、これによりカメラの種々の機能が正常に機能するか否かが判断される。もしカメラの機能のうちの１つでも正常に機能し得ない場合には、カメラの機能が正常でない旨の警告メッセージが液晶表示パネル２０上に表示される。
【００４６】
カメラの機能が正常なときは、ステップ５０２に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が半押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押しの監視については、主電源スイッチ８０がオンされている限り、例えば1 ms毎に行われる。レリーズ操作ボタンスイッチ１６の半押しが確認されると、ステップ５０２からステップ５０３に進み、そこで露光時間即ち電荷蓄積時間が測光センサ４６からの検出信号に基づいて演算される。
【００４７】
次いで、ステップ５０４では、レリーズ操作ボタン１６が全押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押し後にそれが全押しされない場合にはステップ５０４からステップ５０２に戻る。なお、レリーズ操作ボタン１６の全押しの監視についても1 ms毎に行われる。
【００４８】
ステップ５０４でレリーズ操作ボタン１６が全押しされてレリーズスイッチ８４がオンされると、ステップ５０５に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が無効化される。即ち、レリーズ操作ボタン１８が全押しされた直後にレリーズ操作ボタン１６が再度半押しあるいは全押しされたとしても、その操作は無効とされる。
【００４９】
ステップ５０６では、撮影作動が実行される。詳述すると、絞り３４の開度が露出制御回路４４の制御下で測光センサ４６の測光信号に基づいてアイリス駆動回路（図示されない）よって調節される。次いで、クイックリターンミラー３８がダウン位置からアップ位置に向かって回動させられ、これによりＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光が撮像光学系１２を経た光によって露光される。即ち、撮像光学系１２によって撮られた光学的被写体像がＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光面に結像されて、該光学的被写体像が一フレーム分の電気的アナログ画素信号に変換される。
【００５０】
ステップ５０７では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がセンサ制御回路７６を介してデータメモリ７８から取り込まれ、システムコントローラ３２のＲＡＭに一時的に格納される。即ち、図４の割込みルーチンの説明で述べたように、システムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に割込み信号が出力され、これによりデータメモリ７８から三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]が読み出されてシステムコントローラ３２に送られる。
【００５１】
ステップ５０８では、ＣＣＤイメージセンサ３６で光学的被写体像の光電変換を行う露光時間即ち電荷蓄積時間が経過したか否かが監視される。電荷蓄積時間が経過すると、クイックリターンミラー３８がアップ位置からダウン位置に戻される。次いで、ステップ５０９では、一フレーム分の画素信号がＣＣＤ駆動回路４８によってＣＣＤエリアイメージセンサ３６から順次読み出され、その読出し画素信号は増幅器５０によって増幅された後にＡ／Ｄ変換器５２によってデジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル画素信号は画像処理回路５４で適宜処理さた後にメモリ５６に一時的に格納される。
【００５２】
ステップ５１０では、一フレーム分のデジタル画素信号がメモリ５６から順次読み出されてメモリカード駆動回路５８に対して出力され、このメモリカード駆動回路５８によってＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。一方、このときシステムコントローラ３２のＲＡＭから三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データ等も読み出されてメモリカード駆動回路５８を介してＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。
【００５３】
一フレーム分のデジタル画像信号、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]等がＩＣメモリカード２８に格納された後、ステップ５１１に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が再び有効化され、次いでステップ５０２に戻る。即ち、カメラは次の撮影作動に対して準備された状態となる。
【００５４】
ＩＣメモリカード２８の各記憶領域は図６に概念的に示すような態様でフォーマット化される。即ち、ＩＣメモリカード２８の各記憶領域はヘッダ領域と画像データ格納領域とに分けられ、一フレーム分のデジタル画素領域は画像デジタル格納領域に書き込まれ、三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データ（例えば、絞り、露出時間等の撮影条件データや撮影日時データ）はヘッダ領域に書き込まれる。なお、図６に示されているように、画像データ格納領域の一部を必要に応じて予備領域として残すこともできる。
【００５５】
次に、図７ないし図１０を参照して、本発明によるカメラを用いる写真測量の原理について説明する。
【００５６】
先ず、図７を参照すると、写真測量を行うべき現場の被写体として、立方形の物体が参照符号ＯＢで示され、この被写体ＯＢの傍らには基準尺ＳＣが設置される。基準尺ＳＣは正三角形のプレートとして形成され、その３つの頂点が基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 とされる。基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 によって決定される平面（図中、ハッチング領域として図示される）は基準平面とされ、その一辺の長さがＬとして示される。
【００５７】
また、図７では、本発明によるカメラが参照符号ＣＡで示される。被写体ＯＢの測量図を得るためには、被写体ＯＢは基準尺ＳＣと共にカメラＣＡによって少なくとも異なった２つの撮影位置から撮影されなければならない。同図では、異なった２つの撮影位置、即ち第１の撮影位置及び第２の撮影位置がそれぞれ参照符号Ｍ1 及びＭ2 で示される。
【００５８】
ここで、以下の説明の前提条件として、カメラＣＡが三脚（図示されない）等を用いて最初に第１の撮影位置Ｍ1 に設置された後にその主電源スイッチ（８０）がオンされ、その第１の撮影位置Ｍ1 での撮影終了後にカメラＣＡが第２の撮影位置Ｍ2 まで移動させられ、その第２の撮影位置Ｍ2 で撮影が行われたものとし、しかもその間に主電源スイッチ（８０）はオフされることなくオン状態に維持された侭であるとする。なお、第１及び第２の撮影位置Ｍ1 及びＭ2 はそれぞれカメラＣＡの撮像光学系（１２）の後側主点位置として定義され、それぞれの撮影位置での撮像光学系（１２）の光軸は参照符号Ｏ1 及びＯ2 で示される。
【００５９】
図８及び図９には第１及び第２の撮影位置Ｍ1 及びＭ2 で撮影された画像が示され、図８に示す第１の画像に対しては、そこに第１の直交座標系（ｘ1 ，ｙ1 ）が設定され、その座標原点は第１の画像の撮像中心ｃ1 とされる。図８から明らかなように、第１の画像では、基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 の像点はそれぞれ座標ｐ11（ｐｘ11, ｐｙ11）、座標ｐ12（ｐｘ12, ｐｙ12）及び座標ｐ13（ｐｘ13, ｐｙ13）で示される。図９に示す第２の画像に対しても、第２の直交座標系（ｘ2 ，ｙ2 ）が設定され、その座標原点も第１の画像の撮像中心ｃ2 とされる。図９から明らかなように、基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 の像点はそれぞれ座標ｐ21（ｐｘ21, ｐｙ21）、座標ｐ22（ｐｘ22, ｐｙ22）及びｐ23（ｐｘ23, ｐｙ23）で示される。従って、第１及び第２の画像上での基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 のそれぞれの座標についてはｐij（ｐｘij, ｐｙij）として表すことができる。ここで、ｉは画像の枚数に一致し、ｉ＝１は図８の第１の画像に対応し、ｉ＝２は図９の第２の画像に対応する。また、ｊは基準点Ｐj の数に一致する（本実施形態では、ｊ= １, ２, ３）。
【００６０】
図１０を参照すると、カメラＣＡによる撮影時の第１の画像（図８）と、カメラＣＡによる撮影時の第２の画像（図９）と、基準尺ＳＣとの間の位置関係が相対的に示され、このとき基準尺ＳＣの基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 間の距離も相対的な長さとなっているので、該距離はＬ′として示されている。
【００６１】
ここで、第１画像及び第２の画像に基づいて被写体ＯＢの三次元位置を特定すべくＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交元座標系が適宜設定される。図１０で示す例では、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の座標原点は第１の撮影位置Ｍ1 に一致させられ、しかもそのＺ軸線は第１の撮影位置Ｍ1 での光軸Ｏ1 に一致させられる。このとき第２の撮影位置Ｍ2 の三次元座標は（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）で示され、この三次元座標は第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の変位量を表す。また、第２の撮影位置Ｍ2 での光軸Ｏ2 の三次元角度座標が（α，β，γ）で示され、この三次元角度座標は光軸Ｏ1 に対する光軸Ｏ2 の回転角度を表す。即ち、αは三次元座標のＸ軸線と成す角度を示し、βは三次元角度座標のＹ軸線と成す角度を示し、γは三次元角度座標のＺ軸線と成す角度を示す。
【００６２】
また、図１０では、基準尺ＳＣの３つの基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 の三次元座標のそれぞれについては、Ｐ1 （ＰＸ1 ，ＰＹ1 ，ＰＺ1 ）、Ｐ2 （ＰＸ2 ，ＰＹ2 ，ＰＺ2 ）及びＰ3 （ＰＸ3 ，ＰＹ3 ，ＰＺ3 ）で示され、これら三次元座標についてはＰj （ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）（ｊ= １, ２, ３）として表すことができる。図１０から明らかなように、各基準点（Ｐj ）と、その第１または第２の画像上の像点（ｐij）と、第１または第２の撮影位置即ちカメラＣＡの撮影レンズの後側主点位置（Ｍ1 、Ｍ2 ）とは一直線上にある。従って、三次元座標Ｐj （ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）については以下の共線方程式（１）を用いて求めることができる。
【００６３】
【数１】
なお、上記式（１）中のＣはカメラＣＡの撮影レンズの主点距離（焦点距離）であり、第１及び第２の画像において同じである。即ち、主点距離Ｃは第１の撮影位置（後側主点位置）Ｍ1 と撮像中心ｃ1 との距離、あるいは第２の撮影位置（後側主点位置）Ｍ2 と撮像中心ｃ2 との距離である。
【００６４】
既に述べたように、第１の画像が本発明によるカメラＣＡによって第１の撮影位置Ｍ1 で撮影されたとき、第１の画像の画像データは三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データと共にＩＣメモリカード２８に格納されており、この場合χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元位置データ[PD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ1 ）として表すことができ、またχ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元角度データ[AD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元角度座標（α1 ，β1 ，γ1 ）として表すことができる。
【００６５】
同様に、第２の画像が本発明によるカメラＣＡによって第２の撮影位置Ｍ2 で撮影されたとき、第２の画像の画像データは三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データと共にＩＣメモリカード２８に格納されており、この場合χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元位置データ[PD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ，Ｚ2 ）として表すことができ、またχ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元角度データ[AD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元角度座標（α2 ，β2 ，γ2 ）として表すことができる。
【００６６】
図１１を参照すると、ＩＣメモリカード２８に格納された画像データ、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]に基づいて、上述したような写真測量を行うコンピュータシステムのブロック図が示される。同図に示すように、コンピュータシステムには、写真測量プログラムがインストールされたコンピュータ９０と、このコンピュータ９０に接続されたＩＣメモリカード読取り装置９２とが設けられる。ＩＣメモリカード読取り装置９２はＩＣカードドライバ９４を具備し、そこにはＩＣメモリカード２８を投入するスロットが設けられる。ＩＣカードドライバ９４はそこに投入されたＩＣメモリカード２８から画像データ、三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データを読み出す。また、コンピュータシステムには、ＩＣメモリカードから読み出された画像データに基づいて画像を再現するＴＶモニタ装置９６と、コンピュータ９０に種々の指令信号や種々のデータを入力するためのキーボード９８と、ＴＶモニタ装置９６上のカーソルを操作するためのマウス１００が設けられる。
【００６７】
図１２を参照すると、図１１のコンピュータシステムで実行される測量図作成ルーチンのフローチャートが示され、そこでは図８及び図９に示すような第１及び第２の画像に基づいて測量図が作成される。測量図作成ルーチンが実行される前に、第１及び第２の画像に対応する一組のフレーム番号がキーボード１００を介して適当な一組のフレーム番号データを入力することにより選択され、かくして第１及び第２の画像に対応した二フレーム分の画像データがＩＣメモリカード２８から読み出され、ＴＶモニタ装置９６の表示画面には第１及び第２の画像が図８及び図９に示すように表示される。
【００６８】
ステップ１２０１では、χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ1 ）、χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元角度座標（α1 ，β1 ，γ1 ）、χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ，Ｚ2 ）及びχ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元角度座標（α2 ，β2 ，γ2 ）に基づいて、以下の演算が行われる。
Ｘ0 ←Ｘ2 −Ｘ1
Ｙ0 ←Ｙ2 −Ｙ1
Ｚ0 ←Ｚ2 −Ｚ1
α0 ←α2 −α1
β0 ←β2 −β1
γ0 ←γ2 −γ1
ここで、第１の撮影位置Ｍ1 がＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の座標原点に位置すると仮定し、かつカメラＣＡの光軸Ｏ1 がＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系のＹ軸線に一致すると仮定した場合、図１０に示されるように、第１の撮影位置Ｍ1 の三次元座標及び光軸Ｏ1 の三次元角度座標は共に（０, ０, ０）で表せ、また第２の撮影位置Ｍ2 の三次元座標及び光軸Ｏ2 の三次元角度座標のそれぞれについては（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）及び（α0 , β0 , γ0 ）で表せる。
【００６９】
ステップ１２０２では、上述の演算結果、即ち（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）及び（α0 , β0 , γ0 ）がそれぞれ第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の三次元位置データとして、また光軸Ｏ1 に対する光軸Ｏ2 の三次元角度データとしてコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。次いで、ステップ１２０３では、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの基準点Ｐj の像点の互いに対応した２次元座標ｐ1j（ｐｘ1j, ｐｙ1j）及びｐ2j（ｐｘ2j, ｐｙ2j）が順次コンピュータ９０に入力されてコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。なお、２次元座標ｐ1j（ｐｘ1j, ｐｙ1j）及びｐ2j（ｐｘ2j, ｐｙ2j）の入力については、マウス１００を操作して、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの基準点Ｐj の像点をカーソルで指定してクリックすることにより行われる。
【００７０】
ステップ１２０４では、カウンタｋに初期値として１が与えられる。次いで、ステップ１２０５では、被写体ＯＢ上の任意の物点Ｑk=1 （図７）が選択され、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの物点Ｑk=1 の像点の互いに対応した２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）がコンピュータ９０に入力されてコンピュータ９０のＲＡＭに保持される。なお、２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）の入力についても、マウス１００を操作して、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの物点Ｑk=1 の像点をカーソルで指定してクリックすることにより行われる。
【００７１】
ステップ１２０６では、２次元座標ｐ1j（ｐｘ1j, ｐｙ1j）及びｐ2j（ｐｘ2j, ｐｙ2j）と２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）との入力データに基づいて、上述した共線方程式（１）が解かれ、これにより基準点Ｐj （ｊ= １, ２, ３）の三次元座標（ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）及び物点Ｑk=1 の三次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）が求められる。即ち、基準点Ｐj （ｊ= １, ２, ３）の三次元座標（ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）が第１の画像の基準点座標ｐ1j（ｐｘ1j，ｐｙ1j）と第２の画像の基準点座標ｐ2j（ｐｘ2j，ｐｙ2j）とに基づいて求められ、かつ物点Ｑk=1 の三次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）が第１の画像の物点座標ｑ11（ｑｘ11，ｑｙ11）と第２の画像の物点座標ｑ21（ｑｘ21，ｑｙ21）とに基づいて求められる。
【００７２】
ステップ１２０７では、座標値による距離を実際の距離に補正するための補正倍率ｍが求められる。この演算には既知の長さ、例えば基準点Ｐ1 及びＰ2 間の距離が用いられる。Ｐ1 及びＰ2 の実際の距離は基準尺ＳＣの一辺の長さＬであることから、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系における基準点Ｐ1 及びＰ2 の距離Ｌ’（図３参照）と実際の距離Ｌとの間には次の関係式が成り立つ。
Ｌ＝Ｌ’×ｍ （ｍ：補正倍率）
【００７３】
ステップ１２０８では、上述の補正倍率ｍを用いてスケーリングが行われ、これにより基準点Ｐj の三次元座標（ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）及び物点Ｑk=1 の三次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）間で実測値に基づく配置関係が得られることになる。
【００７４】
次いで、ステップ１２０９では、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系が図１３に示すようなＸ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系に座標変換される。同図から明らかなように、Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系の座標原点は基準点Ｐ1 に一致させられ、またそのＸ′軸線は基準点Ｐ1 及びＰ2 を結ぶ直線に一致させられる。更に、Ｘ′−Ｚ′平面は基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 によって規定される基準平面を含む平面Ｐｓに一致させられる。なお、図１３に示す例では、Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系の原点として、基準点Ｐ1 が選ばれているが、基準平面Ｐｓ上の任意の点をＸ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系の原点とし得る。
【００７５】
ステップ１２１０では、物点Ｑk=1 をＸ′−Ｚ′平面が測量図としてＴＶモニタ装置９６に表示され、このときＸ′−Ｚ′平面即ち測量図上には、基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 と共に物点Ｑk=1 との投影点が表示される。なお、測量図はＸ′−Ｚ′平面だけに限定されることはなく、Ｘ′−Ｙ′平面あるいはＹ′−Ｚ′平面とすることもできるし、更にはＸ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系に基づく立体斜視図を測量図とすることもできる。
【００７６】
ステップ１２１１では、被写体ＯＢのその他の物点（Ｑk ）に対する一組の２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）が更に選択されて指定されるべきか否かが判断される。その他の一組の２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）が更に選択されて指定されるべきとき、即ち適正な測量図を得るために必要とされる被写体ＯＢに対する物点（Ｑk ）の指定数が不十分であるとされたとき、ステップ１２１１からステップ１２１２に進み、そこでカウンタｋのカウント数が１だけカウントアップされ、その後ステップ１２０５に戻り、ステップ１２０５ないしステップ１２１０から成るルーチンが繰り返される。
【００７７】
ステップ１２１１で更なる一組の２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）を選択して指定することが必要とされないとき、即ち適正な測量図を得るために必要とされる被写体ＯＢに対する物点（Ｑk ）の指定数が十分であるとされたとき、測量図作成ルーチンは終了する。
【００７８】
図１４及び図１５を参照すると、システムコントローラ３２で実行される別の撮影作動ルーチンのフローチャートが示され、この撮影作動ルーチンの実行も電源スイッチ操作ボタン２４を押下して主電源スイッチ８０をオンすることによって開始される。
【００７９】
ステップ１４０１では、初期テストプログラムが実行され、これによりカメラの種々の機能が正常に機能するか否かが判断される。もしカメラの機能のうちの１つでも正常に機能し得ない場合には、カメラの機能が正常でない旨の警告メッセージが液晶表示パネル２０上に表示される。
【００８０】
カメラの機能が正常なときは、ステップ１４０２に進み、そこでカウンタｎがリセットされる。次いで、ステップ１４０３に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が半押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押しの監視については、主電源スイッチ８０がオンされている限り、例えば1 ms毎に行われる。レリーズ操作ボタンスイッチ１６の半押しが確認されると、ステップ１４０３からステップ１４０４に進み、そこで露光時間即ち電荷蓄積時間が測光センサ４６からの検出信号に基づいて演算される。
【００８１】
次いで、ステップ１４０５では、レリーズ操作ボタン１６が全押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押し後にそれが全押しされない場合にはステップ１４０５からステップ１４０３に戻る。なお、レリーズ操作ボタン１６の全押しの監視についても1 ms毎に行われる。
【００８２】
ステップ１４０５でレリーズ操作ボタン１６が全押しされてレリーズスイッチ８４がオンされると、ステップ１４０６に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が無効化される。即ち、レリーズ操作ボタン１８が全押しされた直後にレリーズ操作ボタン１６が再度半押しあるいは全押しされたとしても、その操作は無効とされる。
【００８３】
ステップ１４０７では、撮影作動が実行される。詳述すると、絞り３４の開度が露出制御回路４４の制御下で測光センサ４６の測光信号に基づいてアイリス駆動回路（図示されない）よって調節される。次いで、クイックリターンミラー３８がダウン位置からアップ位置に向かって回動させられ、これによりＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光が撮像光学系１２を経た光によって露光される。即ち、撮像光学系１２によって撮られた光学的被写体像がＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光面に結像されて、該光学的被写体像が一フレーム分の電気的アナログ画素信号に変換される。
【００８４】
ステップ１４０８では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がセンサ制御回路７６を介してデータメモリ７８から取り込まれ、システムコントローラ３２のＲＡＭに一時的に格納される。即ち、図４の割込みルーチンの説明で述べたように、システムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に割込み信号が出力され、これによりデータメモリ７８から三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]が読み出されてシステムコントローラ３２に送られる。
【００８５】
ステップ１４０９では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がそれぞれ[PD]n 及び[AD]n としてシステムコントローラ３２のＲＡＭに格納されて保持される。次いで、ステップ１４１０では、ＣＣＤイメージセンサ３６で光学的被写体像の光電変換を行う露光時間即ち電荷蓄積時間が経過したか否かが監視される。電荷蓄積時間が経過すると、クイックリターンミラー３８がアップ位置からダウン位置に戻される。次いで、ステップ１４１１では、一フレーム分の画素信号がＣＣＤ駆動回路４８によってＣＣＤエリアイメージセンサ３６から順次読み出され、その読出し画素信号は増幅器５０によって増幅された後にＡ／Ｄ変換器５２によってデジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル画素信号は画像処理回路５４で適宜処理さた後にメモリ５６に一時的に格納される。
【００８６】
ステップ１４１２では、カウンタｎのカウント数が０より大きいか否かが判断される。現段階では、ｎ＝０であるから、ステップ１４１３に進み、そこで一フレーム分のデジタル画素信号がメモリ５６から順次読み出されてメモリカード駆動回路５８に対して出力され、このメモリカード駆動回路５８によってＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。一方、このときシステムコントローラ３２のＲＡＭから三次元位置データ[PD]n 、三次元角度データ[AD]n 、フレーム番号データ及びその他の情報データ等も読み出されてメモリカード駆動回路５８を介してＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。
【００８７】
一フレーム分のデジタル画像信号、三次元位置データ[PD]n 及び三次元角度データ[AD]n 等がＩＣメモリカード２８に格納された後、ステップ１４１４に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が再び有効化され、次いでステップ１４１５でカウンタｎのカウント数が１だけカウントアップされる。その後、ステップ１４０３に戻り、そこでカメラは次の撮影作動に対して準備された状態となる。
【００８８】
主電源スイッチ８０がオフされることなくカメラが別の撮影位置まで移動させられて次の撮影が行われたとき、ステップ１４０３ないしステップ１４１１から成るルーチンが再び繰り返された後、ステップ１４１２からステップ１４１６に進み（ｎ＝１）、そこで以下の演算が行われる。
Δ[PD]←[PD]n −[PD]n-1
Δ[AD]←[AD]n −[AD]n-1
【００８９】
なお、図１０に示すような写真測量で説明したように、位置差分データΔ[PD]は第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の相対的な三次元座標データ（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）を表し、また角度差分データΔ[AD]は第１の撮影位置Ｍ1 での光軸Ｏ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 での光軸Ｏ2 の相対的な三次元角度座標データ（α0 , β0 , γ0 ）を表すことになる。
【００９０】
ステップ１４１７では、一フレーム分のデジタル画素信号がメモリ５６から順次読み出されてメモリカード駆動回路５８に対して出力され、このメモリカード駆動回路５８によってＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。一方、このときシステムコントローラ３２のＲＡＭから三次元位置データ[PD]n 、位置差分データΔ[PD]、三次元角度データ[AD]n 、角度差分データΔ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データ等も読み出されてメモリカード駆動回路５８を介してＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。
【００９１】
一フレーム分のデジタル画像信号、三次元位置データ[PD]n 、位置差分データΔ[PD]、三次元角度データ[AD]n 及び角度差分データΔ[AD]等がＩＣメモリカード２８に格納された後、ステップ１４１４に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が再び有効化され、次いでステップ１４１５でカウンタｎのカウント数が１だけカウントアップされる。その後、ステップ１４０３に戻り、そこでカメラは更に次の撮影作動に対して準備された状態となる。即ち、主電源スイッチ８０がオフされることなくカメラが更に別の撮影位置まで移動させられて次の撮影が順次行われるときには、各撮影位置で得られる一フレーム分のた画像データはその三次元位置データ[PD]n 、位置差分データΔ[PD]、三次元角度データ[AD]n 及び角度差分データΔ[AD]等と共にＩＣメモリカード２８に格納されることになる。
【００９２】
図１２に示すような測量図作成ルーチンにおいては、図８及び図９に示したような一組の第１及び第２の画像として、屡々２つの連続して撮影された画像が選ばれる。図１４及び図１５で示したような撮影作動ルーチンで得られたＩＣメモリカード（２８）を用いた場合には、図１２の測量図作成ルーチンのステップ１２０１での演算は必要とされない。
【００９３】
図１６を図を参照すると、図１２に示した測量図作成ルーチンの変形例であって、図１４及び図１５で示したような撮影作動ルーチンで得られたＩＣメモリカード（２８）に格納されたデータを用いて測量図の作成を行う測量図作成ルーチンの一部が示されている。
【００９４】
ステップ１６０１では、一組の連続して撮影された画像が図８及び図９に示した第１及び第２の画像に対応するものとして選択されたか否かが判断される。一組の連続して撮影された画像が選択されたときには、ステップ１６０２に進み、そこで位置差分データΔ[PD]が第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の三次元位置データ（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）としてコンピュータ９０のＲＡＭに格納され、また角度差分データΔ[AD]が光軸Ｏ1 に対する光軸Ｏ2 の三次元角度データ（α0 , β0 , γ0 ）としてコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。
【００９５】
一方、１６０１で一組の連続して撮影された画像が選択されない場合には、ステップ１６０１からステップ１６０３に進み、そこでステップ１２０１で行われた演算と同じ演算が行われて、三次元位置データ（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）及び三次元角度データ（α0 , β0 , γ0 ）が求められ、次いでステップ１６０４でそれら三次元位置データ及び三次元角度データがコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。その後、図１２の測量図作成ルーチンのステップ１２０３に進み、所定の測量図が作成されることになる。
【００９６】
測量図を作成する際に常に一組の連続して撮影された画像を選択するという条件の基では、各撮影位置で得られる一フレーム分の画像データと共にＩＣメモリカード２８に格納されるべきデータから三次元位置データ[PD]n 及び三次元角度データ[AD]n を省いてもよく、この場合には最初の撮影位置で得られた一フレーム分の画像データと共にＩＣメモリカード２８に格納されるべき位置差分データΔ[PD]及び角度差分データΔ[AD]としては、それぞれ（０, ０, ０）が用いられる。
【００９７】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明による写真測量用カメラは各撮影位置でその三次元相対位置を検出し得る相対的位置検出システムを装備しているので、測量図の作成を速やかに効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による写真測量用カメラの概略斜視図である。
【図２】図１に示した写真測量用カメラのブッロク図である。
【図３】図２に示したセンサ制御回路で実行されるセンサ制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】図２に示したセンサ制御回路で実行される割込みルーチンのフローチャートである。
【図５】図２に示したシステムコントローラで実行される撮影作動ルーチンのフローチャートである。
【図６】図５の撮影作動ルーチンの実行時に得られた一フレーム分の画像データ等を格納するＩＣメモリカードのフォーマットを模式的に示す模式図である。
【図７】写真測量の原理を説明するための概念図である。
【図８】図７で第１の撮影位置で写真測量現場を撮影した第１の画像を示す概念図である。
【図９】図７で第２の撮影位置で写真測量現場を撮影した第２の画像を示す概念図である。
【図１０】図８及び図９の第１及び第２の画像に基づいて被写体の三次元座標を特定する際の概念図である。
【図１１】測量図作成ルーチンを実行する写真測量コンピュータシステムのブロック図である。
【図１２】図１１の写真測量コンピュータシステムで実行される測量図作成ルーチンのフローチャートである。
【図１３】図１２の測量図作成ルーチンで測量図を作成する際の三次元直交座標系の座標変換を概念的に示す概念図である。
【図１４】図２のシステムコントローラで実行される別の撮影作動ルーチンを示すフローチャートの一部分である。
【図１５】図２のシステムコントローラで実行される別の撮影作動ルーチンを示すフローチャートのその他の部分である。
【図１６】図１２に示した測量図作成ルーチンの変形例を示すフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１０ カメラ本体
１２ 撮像光学系
１６ レリーズ操作ボタン
２４ 電源スイッチ操作ボタン
２８ ＩＣメモリカード
３２ システムコントローラ
３６ ＣＣＤエリアイメージセンサ
４４ 露出制御回路
４６ 測光センサ
４８ ＣＣＤ駆動回路
５４ 画像処理回路
５６ メモリ
６４ 磁気方位センサ
６６ 第１の回転角度センサ
６８ 第２の回転角度センサ
７０ 第１の加速度センサ
７２ 第２の加速度センサ
７４ 第３の加速度センサ
７６ センサ制御回路
７８ データメモリ
８０ 主電源スイッチ
８２ 測光センサスイッチ
８４ レリーズスイッチ
９０ コンピュータ
９２ ＩＣメモリカード読取り装置
９４ ＩＣカードドライバ
９６ ＴＶモニタ装置
９８ キーボード
１００ マウス
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの異なった撮影位置で得られた撮影画像に基づいて測量図を作成する写真測量に用いられる写真測量用カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述したような写真測量用カメラは例えば交通事故現場での測量図を作成するために使用され、このとき交通事故現場は少なくとも２つの異なった撮影位置で撮影される。各撮影位置で得られた撮影画像には二次元直交座標系が設定され、該撮影画像に記録された撮影対象物の所定の物点が二次元直交座標系によって特定される。次いで、二組の二次元直交座標系に基づいて三次元直交座標系が設定され、この三次元直交座標系によって撮影対象物が三次元座標が特定される。かくして、撮影対象物を三次元座標系によって決定される３つの平面のいずれかに投影することにより、交通次元現場での測量図が得られる。
【０００３】
このような写真測量で撮影対象物の寸法が正確に得られるためには、基準尺が必要とされ、この基準尺は撮影対象物と共に各撮影画像に記録されなければならない。また、撮影対象物が投影されるべき基準平面についても各撮影画像中に規定されていなければならない。通常、このような基準尺及び基準平面を得るために、撮影現場には３つの円錐形状マーカが３ヵ所に設置され、それら３つの円錐形状マーカのうちの２つの先端間の距離が例えば巻尺で実測され、その距離が基準尺とされる。また、３つの円錐形状マーカの先端で決定される平面が基準平面とされる。要するに、３つの円錐形状マーカが撮影対象物と共に撮影され、これにより測量図の作成が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような三次元直交座標系で撮影対象物の三次元座標を特定するためには、２箇所の撮影位置での相対的な位置関係が三次元直交座標系によって明らかにされなければならないが、しかしそのような相対的な位置関係を撮影現場で実際に得ることは非常に面倒で現実的ではない。そこで、従来では、コンピュータを用いて近似計算を繰り返すことにより、２箇所の撮影位置での相対的な位置関係を求める手法が採られるが、しかしそのような近似計算の繰返しには時間が掛かることが問題となる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、各撮影位置でその三次元相対位置を検出し得る相対的位置検出システムを装備した写真測量用カメラを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による写真測量用カメラは異なった撮影位置間での相対的な位置関係を三次元的に検出する相対的位置検出システムを備える。好ましくは、相対的位置検出システムは三次元直交座標系と関連させられ、この三次元直交座標系の座標原点は写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され、異なった撮影位置間での相対的な位置関係が三次元直交座標系に対して検出される。また、好ましくは、三次元直交座標系の座標原点については写真測量用カメラの後側主点位置に設定される。
【０００７】
三次元直交座標系については地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成ることが好ましい。相対的位置検出システムは三次元直交座標系の第１、第２及び第３の軸線の回りで写真測量用カメラの回転移動量データをそれぞれ検出する回転移動量検出センサと、三次元直交座標系の第１、第２及び第３の軸線に沿って写真測量用カメラの加速度データをそれぞれ検出する加速度検出センサとを包含し得る。この場合、好ましくは、三次元直交座標系の第１の軸線の回りでの写真測量用カメラの回転移動量を検出する回転移動量検出センサは磁気方位センサとして構成される。
【０００８】
相対的位置検出システムは異なった撮影位置で回転移動量検出センサによって検出された回転移動量データに基づいて該異なった撮影位置に対して写真測量用カメラの相対的三次元角度データを演算する第１の演算手段と、異なった撮影位置で加速度検出センサによって検出された加速度データに基づいて該異なった撮影位置に対して写真測量用カメラの並進移動量データを演算する第２の演算手段とを包含し得る。また、相対的位置検出システムは第２の演算手段によって演算された並進移動量データに基づいて異なった撮影位置に対して相対的三次元位置データを演算する第３の演算手段を包含し得る。本発明による写真測量用カメラにおいては、更に、異なった撮影位置の各々で得られた画像データを相対的三次元角度データ及び相対的三次元位置データと共に格納する着脱自在の記憶媒体が設けられ得る。
【０００９】
また、異なった撮影位置での撮影が連続的に行われる場合、相対的位置検出システムは、更にまた、該異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元角度データから角度差分データを演算する第４の演算手段と、異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元位置データから位置差分データを演算する第５の演算手段とを包含してもよい。この場合には、着脱自在の記憶媒体には異なった撮影位置の各々で得られた画像データが角度差分データ及び位置差分データと共に格納される。
【００１０】
本発明の別の局面によれば、写真測量用カメラによって撮影された画像データ格納した記憶媒体であって、該写真測量用カメラの撮影位置を特定する相対的三次元角度データ及び相対的三次元位置データを画像データと共に格納することを特徴とする記憶媒体が提供される。好ましくは、相対的三次元角度データ及び相対的三次元位置データは写真測量用カメラに対して規定された三次元直交座標系に関連して特定される。
【００１１】
三次元直交座標系の座標原点は写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され得るが、好ましくは、その位置は写真測量用カメラの後側主点位置とされる。一層好ましくは、三次元直交座標系は地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成る。
【００１２】
記憶媒体には、更に、写真測量用カメラによって異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元角度データに基づく角度差分データと、該２つの連続した相対的三次元位置データに基づく位置差分データとが格納され得る。
【００１３】
本発明の更に別の局面によれば、写真測量用カメラによって撮影された画像データ格納した記憶媒体であって、写真測量用カメラによって異なった撮影位置で得られた２つの連続した該写真測量用カメラの相対的三次元角度データに基づく角度差分データと、該２つの連続した該写真測量用カメラの相対的三次元位置データに基づく位置差分データとを画像データと共に格納することを特徴とする記憶媒体が提供される。好ましくは、角度差分データ及び位置差分データは写真測量用カメラに対して規定された三次元直交座標系に関連して特定される。
【００１４】
上述の場合と同様、三次元直交座標系の座標原点は写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され得るが、好ましくは、その位置は写真測量用カメラの後側主点位置とされ、更に好ましくは、三次元直交座標系は地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による写真測量用カメラの実施形態について添付図面を参照して以下に説明する。
【００１６】
図１を参照すると、本発明による写真測量用カメラの外観が示され、同図から明らかなように、写真測量用カメラはカメラ本体１０から成る。カメラ本体１０の前面のほぼ中央には撮像光学系１２が設けられ、またカメラ本体１０の前面に向かって撮像光学系１２の右側にはフラッシュ１４が配置される。更に、カメラ本体１０の前面にはフラッシュ１４の反対側にはレリーズ操作ボタン１６が設けられる。カメラ本体１０の頂部のほぼ中央にはファインダ１８が搭載され、その片側には液晶表示パネル２０が設けられ、その反対側には電源スイッチ操作ボタン２４が設けられる。
【００１７】
カメラ本体１０の一側面、即ちカメラの前面に向かって右側面にはスロット２６が形成され、このスロット２６を通して適当なメモリカード例えばＩＣメモリカード２８が着脱自在に装着されるようになっている。スロット２６に接近して押しボタン３０が設けられ、この押しボタン３０はＩＣメモリカード２８をカメラ本体１０から抜き出すためのエジェクタとして機能する。なお、図１では見ることができないが、カメラ本体１０の背面には液晶タイプのＴＶモニタが組み込まれ、撮影されるべき画像を該ＴＶモニタで観察することができるようになっている。
【００１８】
図２を参照すると、そこには図１のカメラのブロック図が図示され、同ブッロク図において、参照符号３２はカメラの作動全般を制御するシステムコントローラを示す。システムコントローラ３２はマイクロコンピュータから構成され、そこには中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）等が設けられる。
【００１９】
撮像光学系１２は複数のレンズ群から構成され、そこには絞り３４が組み込まれる。カメラ本体１０の内部には、光電変換素子として機能する適当な固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge-coupled device) から成るＣＣＤエリアイメージセンサ３６が設けられ、このＣＣＤエリアイメージセンサ３６は撮像光学系１２の背後側に配置される。また、撮像光学系１２とＣＣＤエリアイメージセンサ３６との間にはクイックリターンミラー３８が配置され、このクイックリターンミラー３８はダウン位置（図２で実線で示す傾斜位置）とアップ位置（図２で実線で示す水平位置）との間で回動自在とされる。クイックリターンミラー３８の上方側にはピント板４０が配置され、このピント板４０はファインダ１８のファインダ光学系の一部を成す。
【００２０】
ダウン位置とアップ位置との間でのクイックリターンミラー３８の回動はミラー駆動回路４２によって行われ、ミラー駆動回路４２の動作は露出制御回路４４によって制御される。露出制御回路４４は測光センサ４６を備え、露出制御回路４４の動作は測光センサ４６の測光信号に基づいてシステムコントローラ３２に制御下で行われる。なお、図２に示されていないが、撮像光学系１２に含まれる絞り３４はアイリス駆動回路によって駆動され、そのアイリス駆動回路の動作も露出制御回路４４によって制御される。
【００２１】
クイックリターンミラー３８は通常はダウン位置即ち傾斜位置に置かれ、このとき撮像光学系１２を経た光はクイックリターンミラー３８によってピント板４０側に反射させられてそこに結像させられる。即ち、撮影者はファインダ１８を通して被写体像を観察することができる。撮影時、クイックリターンミラー３８はミラー駆動回路４２によってダウン位置からアップ位置まで回動させられ、このとき撮像光学系１２を経た光はＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光面に導かれてそこに結像される。
【００２２】
ＣＣＤエリアイメージセンサ３６は電子シャッタ機能を持ち、その露光時間即ち電荷蓄積時間は測光センサ４６からの測光信号に基づいてかかる電子シャッタ機能によって調節させられ、所定の露光時間の経過後、クイックリターンミラー３８はアップ位置からダウン位置に戻される。露光時間中、ＣＣＤエリアイメージセンサ３６は光学的被写体を電気画素信号に変換し、この電気画素信号は露光時間経過後にＣＣＤ駆動回路４８によってＣＣＤイメージセンサ３６から順次読み出される。なお、ＣＣＤ駆動回路４８の動作はシステムコントローラ３２の制御下で行われる。
【００２３】
ＣＣＤエリアイメージセンサ３６から読み出された画素信号は増幅器５０によって増幅された後、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５２によってデジタル画素信号に変換させられる。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されるデジタル画素信号はシステムコントローラ３２の制御下で画像処理回路５４によって適当な画像処理例えばシェーディング補正、ガンマ補正等を受け、次いでメモリ５６に一時的に格納される。なお、メモリ５６はＣＣＤエリアイメージセンサ３６から得られる一フレーム分のデジタル画素信号を格納し得る容量を備える。
【００２４】
デジタル画素信号はメモリ５６からメモリカード駆動回路５８に送られ、このメモリカード駆動回路５８はシステムコントローラ３２の制御下でＩＣメモリカード２８のデータ書込み／読出しを制御するようになっている。即ち、メモリ５６から一フレーム分のデジタル画素信号がメモリカード駆動回路５８に送られると、そこで一フレーム分のデジタル画素信号はＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。また、メモリ５６から一フレーム分のデジタル画素信号は必要に応じてカラーエンコーダ６０に出力されてもよく、このとき一フレーム分のデジタル画像信号はカラーエンコーダ６０によって一連のビデオカラー信号に変換され、次いで液晶タイプのＴＶモニタ６２に送信されてそこで被写体像が再現される。なお、上述したように、液晶タイプのＴＶモニタ６２はカメラ本体１０の背面に組み込まれるものである。
【００２５】
本発明によれば、カメラは作動状態下でその相対的な移動量を検出する相対的位置検出システムを具備し、本実施形態では、その相対的位置検出システムは磁気方位センサ６４と、第１の回転角度センサ６６と、第２の回転角度センサ６８と、第１の加速度センサ７０と、第２の加速度センサ７２と、第３の加速度センサ７４とから構成される。これらセンサ６４、６６、６８、７０、７２及び７４はシステムコントローラ３２の制御下でセンサ制御回路７６を通して動作させられる。センサ制御回路７６はシステムコントローラ３２と同様にマイクロコンピュータによって構成され、そこには中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）等が設けられる。
【００２６】
相対位置検出システム（６４、６６、６８、７０、７２、７４）は図１に示すようなχ−ψ−ω三次元直交座標系と関連させられる。図示の便宜上、χ−ψ −ω三次元直交座標系はカメラから分離されて図示されているが、この三次元直交座標系は好ましくはその座標原点がカメラの撮像光学系１２の後側主点位置に一致するように設定される。また、χ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線は地球に対して鉛直方向に延び、その他のχ軸線及びω軸線は座標原点から互いに直角にかつ水平の延びる。
【００２７】
磁気方位センサ６４はχ−ψ−ω三次元直交座標系のΨ軸線の回りでのカメラの回転移動量を検出する。即ち、磁気方位センサ６４により、ψ軸線の回りでの回転移動量が地磁気方向に対する絶対角度として検出される。第１の回転角度センサ６６はχ軸線の回りでのカメラの回転移動量を検出し、また第２の回転角度センサ６８はω軸回りでのカメラの回転移動量を検出する。センサ制御回路７６はセンサ６４、６６及び６８のそれぞれによって検出された回転移動量に基づいてカメラの相対的三次元角度データを演算する。即ち、χ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線に対する撮像光学系１２の光軸の三次元角度がセンサ６４、６６及び６８によって検出される。
【００２８】
第１の加速度センサ７０はχ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線に沿うカメラの加速度を検出し、第２の加速度センサ７２はχ軸線に沿うカメラの加速度を検出し、第３の加速度センサ７４はω軸線に沿うカメラの加速度を検出する。センサ制御回路７６はχ−ψ−ω三次元直交座標系の３つの軸線に沿うカメラの各加速度に基づいてその該当軸線に沿うカメラの並進移動量データを演算し、更にその並進移動量データに基づいてカメラの三次元位置データを演算する。
【００２９】
センサ制御回路７６はデータメモリ７８を具備し、このデータメモリ７８にはセンサ制御回路７６によって得られる演算結果、即ちセンサ６４、６６及び６８から検出された回転移動量に基づくカメラの相対的三次元角度データ及びセンサ７０、７２及び７４から検出された加速度に基づくカメラの三次元位置データが一時的に格納される。
【００３０】
上述した各センサ６４、６６、６８、７０、７２、７４は理想的にはχ−ψ−ω三次元直交座標系の原点、即ちカメラの撮像光学系１２の後側主点位置に配置されるべきであるが、しかし撮像光学系１２の後側主点位置に各センサを実際に配置させること自体は不可能である。従って、実際には、各センサ６４、６６、６８、７０、７２、７４は撮像光学系１２の後側主点位置から外れたオフセット位置に配置され、このためセンサ６４、６６及び６８から検出された回転移動量に基づくカメラの相対的三次元角度データはそれらセンサのオフセット位置補正データに基づいて補正されなければならず、同様にセンサ７０、７２及び７４から検出された加速度に基づくカメラの三次元位置データもそれらセンサのオフセット位置補正データに基づいて補正されなければならない。データメモリ７８はそのような各センサのオフセット位置補正データの格納にも使用される。
【００３１】
図２に示すように、カメラには主電源スイッチ８０が設けられ、この主電源スイッチ８０のオン／オフ制御は電源スイッチ操作ボタン２４（図１）の押下操作によって行われる。また、カメラには測光センサスイッチ８２及びレリーズスイッチ８４も設けられ、これら測光センサスイッチ８２及びレリーズスイッチ８４はレリーズ操作ボタン１６（図１）と関連させられる。詳述すると、レリーズ操作ボタン１６が半押しされたとき、測光センサスイッチ８２がオンされ、レリーズ操作ボタン１６が全押しされたとき、レリーズスイッチ８４がオンされる。また、主電源スイッチ８０及びレリーズスイッチ８４はセンサ６４、６６、６８、７０、７２及び７４を動作させるセンサ制御回路７６と関連させられるが、これについては詳しく後述する。
【００３２】
更に、図２に示すように、フラッシュ１４はフラッシュ駆動回路８６によって電気的に付勢され、このフラッシュ駆動回路８６の動作はシステムコントローラ３２の制御下で行われる。フラッシュの電気的付勢についてはレリーズ操作ボタン１６の全押し時に必要に応じて行われる。一方、液晶表示パネル２０は液晶表示パネル駆動回路８８によって動作させられ、この液晶表示パネル駆動回路８８の動作はシステムコントローラ３２の制御下で行われる。液晶表示パネル２０にはカメラの種々の設定条件、適当なメッセージ等が適宜表示される。
【００３３】
図３を参照すると、センサ制御回路７６で実行されるセンサ制御ルーチンのフローチャートが示され、このセンサ制御ルーチンの実行は電源スイッチ操作ボタン２４を押下して主電源スイッチ８０をオンすることによって開始される。なお、好ましくは、電源スイッチ操作ボタン２４の押下、即ち主電源スイッチ８０のオンについては、写真測量現場での適当な位置に設置した三脚上にカメラを搭載した後に行われる。
【００３４】
ステップ３０１では、データメモリ７８の記憶領域が部分的に初期化される。即ち、三次元角度データ及び三次元位置データの書込み領域がクリアされ、オフセット位置補正データ等が格納された格納領域はその侭に維持される。
【００３５】
ステップ３０２では、χ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線、χ軸線及びω軸線の回りでのカメラの回転移動量がセンサ６４、６６及び６８のそれぞれから所定ビット数のデジタルデータとして取り込まれ、同様にχ−ψ−ω三次元直交座標系のψ軸線、χ軸線及びω軸線に沿うカメラの加速度がセンサ７０、７２及び７４のそれぞれから所定ビット数のデジタルデータとして取り込まれる。センサ６４、６６及び６８からの回転移動量データの取込み及びセンサ７０、７２及び７４からの加速度データの取込み即ちサンプリングについては例えば1 ms毎に行われる。
【００３６】
ステップ３０３では、フラグＦが“０”に等しいか否かが判断される。初期段階では、Ｆ＝０であるので、ステップ３０３からステップ３０４に進み、主電源スイッチ８０のオン直後にセンサ６４、６６及び６８から取り込まれた回転移動量及びセンサ７０、７２及び７４から取り込まれた加速度がそれぞれ初期データとしてセンサ制御回路７８のＲＡＭに格納される。次いで、ステップ３０５に進み、そこでフラグＦが“１”とされる。なお、フラグＦは主電源スイッチ８０のオフと共にリセットされて“１”から“０”に変えられる。
【００３７】
ステップ３０５でフラグＦが“１”とされた後、ステップ３０２に戻り、そこでセンサ６４、６６及び６８のそれぞれからは回転移動量が再び取り込まれ、またセンサ７０、７２及び７４のそれぞれからは加速度が取り込まれる。
【００３８】
ステップ３０３では、フラグＦが“０”に等しいか否かが再び判断される。現段階では、Ｆ＝１であるので、ステップ３０６に進み、そこでセンサ７０、７２及び７４から先に取り込まれた初期加速度データと今回検出された最新加速度データとに基づく積分演算により、χ−ψ−ω三次元直交座標系のそれぞれの軸線に沿うカメラの並進移動量データが求められる。次いで、ステップ３０７では、カメラの並進移動量データに基づいて、カメラの三次元位置データ、即ち主電源スイッチ８０をオンした時点でのカメラ初期位置に対するカメラの三次元位置データが演算される。続いて、ステップ３０８では、初期回転移動量データと最新の回転移動量データに基づいてカメラの三次元角度データが求められる。
【００３９】
ステップ３０９では、演算結果、即ちカメラの三次元位置データ及び三次元角度データがオフセット位置補正データに基づいて補正され、次いでステップ３１０に進み、そこで補正後の三次元位置データ及び三次元角度データのそれぞれが[PD]及び[AD]としてデータメモリ７８に格納される。その後、ステップ３０２に戻り、同様なルーチンが主電源スイッチ８０がオフされるまで繰り返される。要するに、カメラの三次元位置データ及び三次元角度データが１ms毎に求められ、その双方のデータ[PD]及び[AD]がデータメモリ７８に１ms毎に更新されるような態様で格納される。
【００４０】
図４を参照すると、センサ制御回路７６によって実行される割込みルーチンのフローチャートが示されている。なお、この割込みルーチンの実行はシステムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に対して出力される割込み信号によって開始され、センサ制御回路７６への割込み信号の出力はカメラの撮影時に行われる。
【００４１】
ステップ４０１では、システムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に対して所定の割込み信号が出力されるや否や、センサ制御回路７６へのその他の割込み信号の入力が禁止される。通常、カメラにはセンサ制御回路７６の他にも種々の制御回路（図示されない）が設けられており、それら制御回路にシステムコントローラ３２から割込み信号を出力するために該システムコントローラ３２には共通の出力ポートが使用されるので、センサ制御回路７６に所定の割込みルーチンが入力された後には直ちにその他の割込みルーチンの入力が禁止されなければならない。
【００４２】
ステップ４０２では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がメモリカード７８から読み出されてセンサ制御回路７６からシステムコントローラ３２に送られる。即ち、撮影時にシステムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に所定の割込み信号が出力され、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がシステムコントローラ３２に取り込まれる。
【００４３】
ステップ４０３では、センサ制御回路７６への割込み信号の入力の禁止状態が解除され、これによりセンサ制御回路７６は次の撮影時にシステムコントローラ３２から出力される割込み信号を受け入れ得る状態となる。
【００４４】
図５を参照すると、システムコントローラ３２で実行される撮影作動ルーチンのフローチャートが示され、この撮影作動ルーチンの実行も電源スイッチ操作ボタン２４を押下して主電源スイッチ８０をオンすることによって開始される。
【００４５】
ステップ５０１では、初期テストプログラムが実行され、これによりカメラの種々の機能が正常に機能するか否かが判断される。もしカメラの機能のうちの１つでも正常に機能し得ない場合には、カメラの機能が正常でない旨の警告メッセージが液晶表示パネル２０上に表示される。
【００４６】
カメラの機能が正常なときは、ステップ５０２に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が半押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押しの監視については、主電源スイッチ８０がオンされている限り、例えば1 ms毎に行われる。レリーズ操作ボタンスイッチ１６の半押しが確認されると、ステップ５０２からステップ５０３に進み、そこで露光時間即ち電荷蓄積時間が測光センサ４６からの検出信号に基づいて演算される。
【００４７】
次いで、ステップ５０４では、レリーズ操作ボタン１６が全押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押し後にそれが全押しされない場合にはステップ５０４からステップ５０２に戻る。なお、レリーズ操作ボタン１６の全押しの監視についても1 ms毎に行われる。
【００４８】
ステップ５０４でレリーズ操作ボタン１６が全押しされてレリーズスイッチ８４がオンされると、ステップ５０５に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が無効化される。即ち、レリーズ操作ボタン１８が全押しされた直後にレリーズ操作ボタン１６が再度半押しあるいは全押しされたとしても、その操作は無効とされる。
【００４９】
ステップ５０６では、撮影作動が実行される。詳述すると、絞り３４の開度が露出制御回路４４の制御下で測光センサ４６の測光信号に基づいてアイリス駆動回路（図示されない）よって調節される。次いで、クイックリターンミラー３８がダウン位置からアップ位置に向かって回動させられ、これによりＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光が撮像光学系１２を経た光によって露光される。即ち、撮像光学系１２によって撮られた光学的被写体像がＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光面に結像されて、該光学的被写体像が一フレーム分の電気的アナログ画素信号に変換される。
【００５０】
ステップ５０７では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がセンサ制御回路７６を介してデータメモリ７８から取り込まれ、システムコントローラ３２のＲＡＭに一時的に格納される。即ち、図４の割込みルーチンの説明で述べたように、システムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に割込み信号が出力され、これによりデータメモリ７８から三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]が読み出されてシステムコントローラ３２に送られる。
【００５１】
ステップ５０８では、ＣＣＤイメージセンサ３６で光学的被写体像の光電変換を行う露光時間即ち電荷蓄積時間が経過したか否かが監視される。電荷蓄積時間が経過すると、クイックリターンミラー３８がアップ位置からダウン位置に戻される。次いで、ステップ５０９では、一フレーム分の画素信号がＣＣＤ駆動回路４８によってＣＣＤエリアイメージセンサ３６から順次読み出され、その読出し画素信号は増幅器５０によって増幅された後にＡ／Ｄ変換器５２によってデジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル画素信号は画像処理回路５４で適宜処理さた後にメモリ５６に一時的に格納される。
【００５２】
ステップ５１０では、一フレーム分のデジタル画素信号がメモリ５６から順次読み出されてメモリカード駆動回路５８に対して出力され、このメモリカード駆動回路５８によってＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。一方、このときシステムコントローラ３２のＲＡＭから三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データ等も読み出されてメモリカード駆動回路５８を介してＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。
【００５３】
一フレーム分のデジタル画像信号、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]等がＩＣメモリカード２８に格納された後、ステップ５１１に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が再び有効化され、次いでステップ５０２に戻る。即ち、カメラは次の撮影作動に対して準備された状態となる。
【００５４】
ＩＣメモリカード２８の各記憶領域は図６に概念的に示すような態様でフォーマット化される。即ち、ＩＣメモリカード２８の各記憶領域はヘッダ領域と画像データ格納領域とに分けられ、一フレーム分のデジタル画素領域は画像デジタル格納領域に書き込まれ、三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データ（例えば、絞り、露出時間等の撮影条件データや撮影日時データ）はヘッダ領域に書き込まれる。なお、図６に示されているように、画像データ格納領域の一部を必要に応じて予備領域として残すこともできる。
【００５５】
次に、図７ないし図１０を参照して、本発明によるカメラを用いる写真測量の原理について説明する。
【００５６】
先ず、図７を参照すると、写真測量を行うべき現場の被写体として、立方形の物体が参照符号ＯＢで示され、この被写体ＯＢの傍らには基準尺ＳＣが設置される。基準尺ＳＣは正三角形のプレートとして形成され、その３つの頂点が基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 とされる。基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 によって決定される平面（図中、ハッチング領域として図示される）は基準平面とされ、その一辺の長さがＬとして示される。
【００５７】
また、図７では、本発明によるカメラが参照符号ＣＡで示される。被写体ＯＢの測量図を得るためには、被写体ＯＢは基準尺ＳＣと共にカメラＣＡによって少なくとも異なった２つの撮影位置から撮影されなければならない。同図では、異なった２つの撮影位置、即ち第１の撮影位置及び第２の撮影位置がそれぞれ参照符号Ｍ1 及びＭ2 で示される。
【００５８】
ここで、以下の説明の前提条件として、カメラＣＡが三脚（図示されない）等を用いて最初に第１の撮影位置Ｍ1 に設置された後にその主電源スイッチ（８０）がオンされ、その第１の撮影位置Ｍ1 での撮影終了後にカメラＣＡが第２の撮影位置Ｍ2 まで移動させられ、その第２の撮影位置Ｍ2 で撮影が行われたものとし、しかもその間に主電源スイッチ（８０）はオフされることなくオン状態に維持された侭であるとする。なお、第１及び第２の撮影位置Ｍ1 及びＭ2 はそれぞれカメラＣＡの撮像光学系（１２）の後側主点位置として定義され、それぞれの撮影位置での撮像光学系（１２）の光軸は参照符号Ｏ1 及びＯ2 で示される。
【００５９】
図８及び図９には第１及び第２の撮影位置Ｍ1 及びＭ2 で撮影された画像が示され、図８に示す第１の画像に対しては、そこに第１の直交座標系（ｘ1 ，ｙ1 ）が設定され、その座標原点は第１の画像の撮像中心ｃ1 とされる。図８から明らかなように、第１の画像では、基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 の像点はそれぞれ座標ｐ11（ｐｘ11, ｐｙ11）、座標ｐ12（ｐｘ12, ｐｙ12）及び座標ｐ13（ｐｘ13, ｐｙ13）で示される。図９に示す第２の画像に対しても、第２の直交座標系（ｘ2 ，ｙ2 ）が設定され、その座標原点も第１の画像の撮像中心ｃ2 とされる。図９から明らかなように、基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 の像点はそれぞれ座標ｐ21（ｐｘ21, ｐｙ21）、座標ｐ22（ｐｘ22, ｐｙ22）及びｐ23（ｐｘ23, ｐｙ23）で示される。従って、第１及び第２の画像上での基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 のそれぞれの座標についてはｐij（ｐｘij, ｐｙij）として表すことができる。ここで、ｉは画像の枚数に一致し、ｉ＝１は図８の第１の画像に対応し、ｉ＝２は図９の第２の画像に対応する。また、ｊは基準点Ｐj の数に一致する（本実施形態では、ｊ= １, ２, ３）。
【００６０】
図１０を参照すると、カメラＣＡによる撮影時の第１の画像（図８）と、カメラＣＡによる撮影時の第２の画像（図９）と、基準尺ＳＣとの間の位置関係が相対的に示され、このとき基準尺ＳＣの基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 間の距離も相対的な長さとなっているので、該距離はＬ′として示されている。
【００６１】
ここで、第１画像及び第２の画像に基づいて被写体ＯＢの三次元位置を特定すべくＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交元座標系が適宜設定される。図１０で示す例では、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の座標原点は第１の撮影位置Ｍ1 に一致させられ、しかもそのＺ軸線は第１の撮影位置Ｍ1 での光軸Ｏ1 に一致させられる。このとき第２の撮影位置Ｍ2 の三次元座標は（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）で示され、この三次元座標は第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の変位量を表す。また、第２の撮影位置Ｍ2 での光軸Ｏ2 の三次元角度座標が（α，β，γ）で示され、この三次元角度座標は光軸Ｏ1 に対する光軸Ｏ2 の回転角度を表す。即ち、αは三次元座標のＸ軸線と成す角度を示し、βは三次元角度座標のＹ軸線と成す角度を示し、γは三次元角度座標のＺ軸線と成す角度を示す。
【００６２】
また、図１０では、基準尺ＳＣの３つの基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 の三次元座標のそれぞれについては、Ｐ1 （ＰＸ1 ，ＰＹ1 ，ＰＺ1 ）、Ｐ2 （ＰＸ2 ，ＰＹ2 ，ＰＺ2 ）及びＰ3 （ＰＸ3 ，ＰＹ3 ，ＰＺ3 ）で示され、これら三次元座標についてはＰj （ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）（ｊ= １, ２, ３）として表すことができる。図１０から明らかなように、各基準点（Ｐj ）と、その第１または第２の画像上の像点（ｐij）と、第１または第２の撮影位置即ちカメラＣＡの撮影レンズの後側主点位置（Ｍ1 、Ｍ2 ）とは一直線上にある。従って、三次元座標Ｐj （ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）については以下の共線方程式（１）を用いて求めることができる。
【００６３】
【数１】
【００６４】
既に述べたように、第１の画像が本発明によるカメラＣＡによって第１の撮影位置Ｍ1 で撮影されたとき、第１の画像の画像データは三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データと共にＩＣメモリカード２８に格納されており、この場合χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元位置データ[PD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ1 ）として表すことができ、またχ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元角度データ[AD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元角度座標（α1 ，β1 ，γ1 ）として表すことができる。
【００６５】
同様に、第２の画像が本発明によるカメラＣＡによって第２の撮影位置Ｍ2 で撮影されたとき、第２の画像の画像データは三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データと共にＩＣメモリカード２８に格納されており、この場合χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元位置データ[PD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ，Ｚ2 ）として表すことができ、またχ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元角度データ[AD]はＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の三次元角度座標（α2 ，β2 ，γ2 ）として表すことができる。
【００６６】
図１１を参照すると、ＩＣメモリカード２８に格納された画像データ、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]に基づいて、上述したような写真測量を行うコンピュータシステムのブロック図が示される。同図に示すように、コンピュータシステムには、写真測量プログラムがインストールされたコンピュータ９０と、このコンピュータ９０に接続されたＩＣメモリカード読取り装置９２とが設けられる。ＩＣメモリカード読取り装置９２はＩＣカードドライバ９４を具備し、そこにはＩＣメモリカード２８を投入するスロットが設けられる。ＩＣカードドライバ９４はそこに投入されたＩＣメモリカード２８から画像データ、三次元位置データ[PD]、三次元角度データ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データを読み出す。また、コンピュータシステムには、ＩＣメモリカードから読み出された画像データに基づいて画像を再現するＴＶモニタ装置９６と、コンピュータ９０に種々の指令信号や種々のデータを入力するためのキーボード９８と、ＴＶモニタ装置９６上のカーソルを操作するためのマウス１００が設けられる。
【００６７】
図１２を参照すると、図１１のコンピュータシステムで実行される測量図作成ルーチンのフローチャートが示され、そこでは図８及び図９に示すような第１及び第２の画像に基づいて測量図が作成される。測量図作成ルーチンが実行される前に、第１及び第２の画像に対応する一組のフレーム番号がキーボード１００を介して適当な一組のフレーム番号データを入力することにより選択され、かくして第１及び第２の画像に対応した二フレーム分の画像データがＩＣメモリカード２８から読み出され、ＴＶモニタ装置９６の表示画面には第１及び第２の画像が図８及び図９に示すように表示される。
【００６８】
ステップ１２０１では、χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ1 ）、χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第１の撮影位置Ｍ1 で得られた三次元角度座標（α1 ，β1 ，γ1 ）、χ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ，Ｚ2 ）及びχ−ψ−ω三次元直交座標系に関して第２の撮影位置Ｍ2 で得られた三次元角度座標（α2 ，β2 ，γ2 ）に基づいて、以下の演算が行われる。
Ｘ0 ←Ｘ2 −Ｘ1
Ｙ0 ←Ｙ2 −Ｙ1
Ｚ0 ←Ｚ2 −Ｚ1
α0 ←α2 −α1
β0 ←β2 −β1
γ0 ←γ2 −γ1
ここで、第１の撮影位置Ｍ1 がＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系の座標原点に位置すると仮定し、かつカメラＣＡの光軸Ｏ1 がＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系のＹ軸線に一致すると仮定した場合、図１０に示されるように、第１の撮影位置Ｍ1 の三次元座標及び光軸Ｏ1 の三次元角度座標は共に（０, ０, ０）で表せ、また第２の撮影位置Ｍ2 の三次元座標及び光軸Ｏ2 の三次元角度座標のそれぞれについては（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）及び（α0 , β0 , γ0 ）で表せる。
【００６９】
ステップ１２０２では、上述の演算結果、即ち（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）及び（α0 , β0 , γ0 ）がそれぞれ第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の三次元位置データとして、また光軸Ｏ1 に対する光軸Ｏ2 の三次元角度データとしてコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。次いで、ステップ１２０３では、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの基準点Ｐj の像点の互いに対応した２次元座標ｐ1j（ｐｘ1j, ｐｙ1j）及びｐ2j（ｐｘ2j, ｐｙ2j）が順次コンピュータ９０に入力されてコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。なお、２次元座標ｐ1j（ｐｘ1j, ｐｙ1j）及びｐ2j（ｐｘ2j, ｐｙ2j）の入力については、マウス１００を操作して、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの基準点Ｐj の像点をカーソルで指定してクリックすることにより行われる。
【００７０】
ステップ１２０４では、カウンタｋに初期値として１が与えられる。次いで、ステップ１２０５では、被写体ＯＢ上の任意の物点Ｑk=1 （図７）が選択され、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの物点Ｑk=1 の像点の互いに対応した２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）がコンピュータ９０に入力されてコンピュータ９０のＲＡＭに保持される。なお、２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）の入力についても、マウス１００を操作して、ＴＶモニタ装置９６の第１及び第２の画像上のそれぞれの物点Ｑk=1 の像点をカーソルで指定してクリックすることにより行われる。
【００７１】
ステップ１２０６では、２次元座標ｐ1j（ｐｘ1j, ｐｙ1j）及びｐ2j（ｐｘ2j, ｐｙ2j）と２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）との入力データに基づいて、上述した共線方程式（１）が解かれ、これにより基準点Ｐj （ｊ= １, ２, ３）の三次元座標（ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）及び物点Ｑk=1 の三次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）が求められる。即ち、基準点Ｐj （ｊ= １, ２, ３）の三次元座標（ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）が第１の画像の基準点座標ｐ1j（ｐｘ1j，ｐｙ1j）と第２の画像の基準点座標ｐ2j（ｐｘ2j，ｐｙ2j）とに基づいて求められ、かつ物点Ｑk=1 の三次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）が第１の画像の物点座標ｑ11（ｑｘ11，ｑｙ11）と第２の画像の物点座標ｑ21（ｑｘ21，ｑｙ21）とに基づいて求められる。
【００７２】
ステップ１２０７では、座標値による距離を実際の距離に補正するための補正倍率ｍが求められる。この演算には既知の長さ、例えば基準点Ｐ1 及びＰ2 間の距離が用いられる。Ｐ1 及びＰ2 の実際の距離は基準尺ＳＣの一辺の長さＬであることから、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系における基準点Ｐ1 及びＰ2 の距離Ｌ’（図３参照）と実際の距離Ｌとの間には次の関係式が成り立つ。
Ｌ＝Ｌ’×ｍ （ｍ：補正倍率）
【００７３】
ステップ１２０８では、上述の補正倍率ｍを用いてスケーリングが行われ、これにより基準点Ｐj の三次元座標（ＰＸj ，ＰＹj ，ＰＺj ）及び物点Ｑk=1 の三次元座標（ＱＸ1 ，ＱＹ1 ，ＱＺ1 ）間で実測値に基づく配置関係が得られることになる。
【００７４】
次いで、ステップ１２０９では、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標系が図１３に示すようなＸ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系に座標変換される。同図から明らかなように、Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系の座標原点は基準点Ｐ1 に一致させられ、またそのＸ′軸線は基準点Ｐ1 及びＰ2 を結ぶ直線に一致させられる。更に、Ｘ′−Ｚ′平面は基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 によって規定される基準平面を含む平面Ｐｓに一致させられる。なお、図１３に示す例では、Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系の原点として、基準点Ｐ1 が選ばれているが、基準平面Ｐｓ上の任意の点をＸ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系の原点とし得る。
【００７５】
ステップ１２１０では、物点Ｑk=1 をＸ′−Ｚ′平面が測量図としてＴＶモニタ装置９６に表示され、このときＸ′−Ｚ′平面即ち測量図上には、基準点Ｐ1 、Ｐ2 及びＰ3 と共に物点Ｑk=1 との投影点が表示される。なお、測量図はＸ′−Ｚ′平面だけに限定されることはなく、Ｘ′−Ｙ′平面あるいはＹ′−Ｚ′平面とすることもできるし、更にはＸ′−Ｙ′−Ｚ′三次元直交座標系に基づく立体斜視図を測量図とすることもできる。
【００７６】
ステップ１２１１では、被写体ＯＢのその他の物点（Ｑk ）に対する一組の２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）が更に選択されて指定されるべきか否かが判断される。その他の一組の２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）が更に選択されて指定されるべきとき、即ち適正な測量図を得るために必要とされる被写体ＯＢに対する物点（Ｑk ）の指定数が不十分であるとされたとき、ステップ１２１１からステップ１２１２に進み、そこでカウンタｋのカウント数が１だけカウントアップされ、その後ステップ１２０５に戻り、ステップ１２０５ないしステップ１２１０から成るルーチンが繰り返される。
【００７７】
ステップ１２１１で更なる一組の２次元座標ｑ1k（ｑｘ1k, ｑｙ1k）及びｑ2k（ｑｘ2k, ｑｙ2k）を選択して指定することが必要とされないとき、即ち適正な測量図を得るために必要とされる被写体ＯＢに対する物点（Ｑk ）の指定数が十分であるとされたとき、測量図作成ルーチンは終了する。
【００７８】
図１４及び図１５を参照すると、システムコントローラ３２で実行される別の撮影作動ルーチンのフローチャートが示され、この撮影作動ルーチンの実行も電源スイッチ操作ボタン２４を押下して主電源スイッチ８０をオンすることによって開始される。
【００７９】
ステップ１４０１では、初期テストプログラムが実行され、これによりカメラの種々の機能が正常に機能するか否かが判断される。もしカメラの機能のうちの１つでも正常に機能し得ない場合には、カメラの機能が正常でない旨の警告メッセージが液晶表示パネル２０上に表示される。
【００８０】
カメラの機能が正常なときは、ステップ１４０２に進み、そこでカウンタｎがリセットされる。次いで、ステップ１４０３に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が半押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押しの監視については、主電源スイッチ８０がオンされている限り、例えば1 ms毎に行われる。レリーズ操作ボタンスイッチ１６の半押しが確認されると、ステップ１４０３からステップ１４０４に進み、そこで露光時間即ち電荷蓄積時間が測光センサ４６からの検出信号に基づいて演算される。
【００８１】
次いで、ステップ１４０５では、レリーズ操作ボタン１６が全押しされたか否かが監視される。レリーズ操作ボタン１６の半押し後にそれが全押しされない場合にはステップ１４０５からステップ１４０３に戻る。なお、レリーズ操作ボタン１６の全押しの監視についても1 ms毎に行われる。
【００８２】
ステップ１４０５でレリーズ操作ボタン１６が全押しされてレリーズスイッチ８４がオンされると、ステップ１４０６に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が無効化される。即ち、レリーズ操作ボタン１８が全押しされた直後にレリーズ操作ボタン１６が再度半押しあるいは全押しされたとしても、その操作は無効とされる。
【００８３】
ステップ１４０７では、撮影作動が実行される。詳述すると、絞り３４の開度が露出制御回路４４の制御下で測光センサ４６の測光信号に基づいてアイリス駆動回路（図示されない）よって調節される。次いで、クイックリターンミラー３８がダウン位置からアップ位置に向かって回動させられ、これによりＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光が撮像光学系１２を経た光によって露光される。即ち、撮像光学系１２によって撮られた光学的被写体像がＣＣＤエリアイメージセンサ３６の受光面に結像されて、該光学的被写体像が一フレーム分の電気的アナログ画素信号に変換される。
【００８４】
ステップ１４０８では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がセンサ制御回路７６を介してデータメモリ７８から取り込まれ、システムコントローラ３２のＲＡＭに一時的に格納される。即ち、図４の割込みルーチンの説明で述べたように、システムコントローラ３２からセンサ制御回路７６に割込み信号が出力され、これによりデータメモリ７８から三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]が読み出されてシステムコントローラ３２に送られる。
【００８５】
ステップ１４０９では、三次元位置データ[PD]及び三次元角度データ[AD]がそれぞれ[PD]n 及び[AD]n としてシステムコントローラ３２のＲＡＭに格納されて保持される。次いで、ステップ１４１０では、ＣＣＤイメージセンサ３６で光学的被写体像の光電変換を行う露光時間即ち電荷蓄積時間が経過したか否かが監視される。電荷蓄積時間が経過すると、クイックリターンミラー３８がアップ位置からダウン位置に戻される。次いで、ステップ１４１１では、一フレーム分の画素信号がＣＣＤ駆動回路４８によってＣＣＤエリアイメージセンサ３６から順次読み出され、その読出し画素信号は増幅器５０によって増幅された後にＡ／Ｄ変換器５２によってデジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル画素信号は画像処理回路５４で適宜処理さた後にメモリ５６に一時的に格納される。
【００８６】
ステップ１４１２では、カウンタｎのカウント数が０より大きいか否かが判断される。現段階では、ｎ＝０であるから、ステップ１４１３に進み、そこで一フレーム分のデジタル画素信号がメモリ５６から順次読み出されてメモリカード駆動回路５８に対して出力され、このメモリカード駆動回路５８によってＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。一方、このときシステムコントローラ３２のＲＡＭから三次元位置データ[PD]n 、三次元角度データ[AD]n 、フレーム番号データ及びその他の情報データ等も読み出されてメモリカード駆動回路５８を介してＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。
【００８７】
一フレーム分のデジタル画像信号、三次元位置データ[PD]n 及び三次元角度データ[AD]n 等がＩＣメモリカード２８に格納された後、ステップ１４１４に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が再び有効化され、次いでステップ１４１５でカウンタｎのカウント数が１だけカウントアップされる。その後、ステップ１４０３に戻り、そこでカメラは次の撮影作動に対して準備された状態となる。
【００８８】
主電源スイッチ８０がオフされることなくカメラが別の撮影位置まで移動させられて次の撮影が行われたとき、ステップ１４０３ないしステップ１４１１から成るルーチンが再び繰り返された後、ステップ１４１２からステップ１４１６に進み（ｎ＝１）、そこで以下の演算が行われる。
Δ[PD]←[PD]n −[PD]n-1
Δ[AD]←[AD]n −[AD]n-1
【００８９】
なお、図１０に示すような写真測量で説明したように、位置差分データΔ[PD]は第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の相対的な三次元座標データ（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）を表し、また角度差分データΔ[AD]は第１の撮影位置Ｍ1 での光軸Ｏ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 での光軸Ｏ2 の相対的な三次元角度座標データ（α0 , β0 , γ0 ）を表すことになる。
【００９０】
ステップ１４１７では、一フレーム分のデジタル画素信号がメモリ５６から順次読み出されてメモリカード駆動回路５８に対して出力され、このメモリカード駆動回路５８によってＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。一方、このときシステムコントローラ３２のＲＡＭから三次元位置データ[PD]n 、位置差分データΔ[PD]、三次元角度データ[AD]n 、角度差分データΔ[AD]、フレーム番号データ及びその他の情報データ等も読み出されてメモリカード駆動回路５８を介してＩＣメモリカード２８に書き込まれて格納される。
【００９１】
一フレーム分のデジタル画像信号、三次元位置データ[PD]n 、位置差分データΔ[PD]、三次元角度データ[AD]n 及び角度差分データΔ[AD]等がＩＣメモリカード２８に格納された後、ステップ１４１４に進み、そこでレリーズ操作ボタン１６が再び有効化され、次いでステップ１４１５でカウンタｎのカウント数が１だけカウントアップされる。その後、ステップ１４０３に戻り、そこでカメラは更に次の撮影作動に対して準備された状態となる。即ち、主電源スイッチ８０がオフされることなくカメラが更に別の撮影位置まで移動させられて次の撮影が順次行われるときには、各撮影位置で得られる一フレーム分のた画像データはその三次元位置データ[PD]n 、位置差分データΔ[PD]、三次元角度データ[AD]n 及び角度差分データΔ[AD]等と共にＩＣメモリカード２８に格納されることになる。
【００９２】
図１２に示すような測量図作成ルーチンにおいては、図８及び図９に示したような一組の第１及び第２の画像として、屡々２つの連続して撮影された画像が選ばれる。図１４及び図１５で示したような撮影作動ルーチンで得られたＩＣメモリカード（２８）を用いた場合には、図１２の測量図作成ルーチンのステップ１２０１での演算は必要とされない。
【００９３】
図１６を図を参照すると、図１２に示した測量図作成ルーチンの変形例であって、図１４及び図１５で示したような撮影作動ルーチンで得られたＩＣメモリカード（２８）に格納されたデータを用いて測量図の作成を行う測量図作成ルーチンの一部が示されている。
【００９４】
ステップ１６０１では、一組の連続して撮影された画像が図８及び図９に示した第１及び第２の画像に対応するものとして選択されたか否かが判断される。一組の連続して撮影された画像が選択されたときには、ステップ１６０２に進み、そこで位置差分データΔ[PD]が第１の撮影位置Ｍ1 に対する第２の撮影位置Ｍ2 の三次元位置データ（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）としてコンピュータ９０のＲＡＭに格納され、また角度差分データΔ[AD]が光軸Ｏ1 に対する光軸Ｏ2 の三次元角度データ（α0 , β0 , γ0 ）としてコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。
【００９５】
一方、１６０１で一組の連続して撮影された画像が選択されない場合には、ステップ１６０１からステップ１６０３に進み、そこでステップ１２０１で行われた演算と同じ演算が行われて、三次元位置データ（Ｘ0 , Ｙ0 , Ｚ0 ）及び三次元角度データ（α0 , β0 , γ0 ）が求められ、次いでステップ１６０４でそれら三次元位置データ及び三次元角度データがコンピュータ９０のＲＡＭに格納される。その後、図１２の測量図作成ルーチンのステップ１２０３に進み、所定の測量図が作成されることになる。
【００９６】
測量図を作成する際に常に一組の連続して撮影された画像を選択するという条件の基では、各撮影位置で得られる一フレーム分の画像データと共にＩＣメモリカード２８に格納されるべきデータから三次元位置データ[PD]n 及び三次元角度データ[AD]n を省いてもよく、この場合には最初の撮影位置で得られた一フレーム分の画像データと共にＩＣメモリカード２８に格納されるべき位置差分データΔ[PD]及び角度差分データΔ[AD]としては、それぞれ（０, ０, ０）が用いられる。
【００９７】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明による写真測量用カメラは各撮影位置でその三次元相対位置を検出し得る相対的位置検出システムを装備しているので、測量図の作成を速やかに効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による写真測量用カメラの概略斜視図である。
【図２】図１に示した写真測量用カメラのブッロク図である。
【図３】図２に示したセンサ制御回路で実行されるセンサ制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】図２に示したセンサ制御回路で実行される割込みルーチンのフローチャートである。
【図５】図２に示したシステムコントローラで実行される撮影作動ルーチンのフローチャートである。
【図６】図５の撮影作動ルーチンの実行時に得られた一フレーム分の画像データ等を格納するＩＣメモリカードのフォーマットを模式的に示す模式図である。
【図７】写真測量の原理を説明するための概念図である。
【図８】図７で第１の撮影位置で写真測量現場を撮影した第１の画像を示す概念図である。
【図９】図７で第２の撮影位置で写真測量現場を撮影した第２の画像を示す概念図である。
【図１０】図８及び図９の第１及び第２の画像に基づいて被写体の三次元座標を特定する際の概念図である。
【図１１】測量図作成ルーチンを実行する写真測量コンピュータシステムのブロック図である。
【図１２】図１１の写真測量コンピュータシステムで実行される測量図作成ルーチンのフローチャートである。
【図１３】図１２の測量図作成ルーチンで測量図を作成する際の三次元直交座標系の座標変換を概念的に示す概念図である。
【図１４】図２のシステムコントローラで実行される別の撮影作動ルーチンを示すフローチャートの一部分である。
【図１５】図２のシステムコントローラで実行される別の撮影作動ルーチンを示すフローチャートのその他の部分である。
【図１６】図１２に示した測量図作成ルーチンの変形例を示すフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１０ カメラ本体
１２ 撮像光学系
１６ レリーズ操作ボタン
２４ 電源スイッチ操作ボタン
２８ ＩＣメモリカード
３２ システムコントローラ
３６ ＣＣＤエリアイメージセンサ
４４ 露出制御回路
４６ 測光センサ
４８ ＣＣＤ駆動回路
５４ 画像処理回路
５６ メモリ
６４ 磁気方位センサ
６６ 第１の回転角度センサ
６８ 第２の回転角度センサ
７０ 第１の加速度センサ
７２ 第２の加速度センサ
７４ 第３の加速度センサ
７６ センサ制御回路
７８ データメモリ
８０ 主電源スイッチ
８２ 測光センサスイッチ
８４ レリーズスイッチ
９０ コンピュータ
９２ ＩＣメモリカード読取り装置
９４ ＩＣカードドライバ
９６ ＴＶモニタ装置
９８ キーボード
１００ マウス
Claims (12)
- 写真測量で用いられる写真測量用カメラであって、前記写真測量用カメラに内蔵され、前記写真測量用カメラを起動したときの位置を基準とした異なった撮影位置間での相対的な位置関係を三次元的に検出する相対的位置検出システムを備えたことを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項１に記載の写真測量用カメラにおいて、前記相対的位置検出システムが三次元直交座標系と関連させられ、この三次元直交座標系の座標原点が写真測量用カメラに対して適当な位置に設定され、前記異なった撮影位置間での相対的な位置関係が前記三次元直交座標系に対して検出されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項２に記載の写真測量用カメラにおいて、前記三次元直交座標系の座標原点が写真測量用カメラの後側主点位置に設定されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項２または３に記載の写真測量用カメラにおいて、前記三次元直交座標系が地球に対して鉛直に延在する第１の軸線と、該三次元直交座標系の座標原点から水平にしかも互いに延在する第２及び第３の軸線とから成ることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項４に記載の写真測量用カメラにおいて、前記相対的位置検出システムが前記三次元直交座標系の第１、第２及び第３の軸線の回りで写真測量用カメラの回転移動量データをそれぞれ検出する回転移動量検出センサと、前記三次元直交座標系の第１、第２及び第３の軸線に沿って写真測量用カメラの加速度データをそれぞれ検出する加速度センサとを包含することを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項５に記載の写真測量用カメラにおいて、前記三次元直交座標系の第１の軸線の回りでの写真測量用カメラの回転移動量を検出する回転移動量検出センサが磁気方位センサとして構成されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項５または６に記載の写真測量用カメラにおいて、前記相対的位置検出システムが更に前記異なった撮影位置で前記回転移動量検出センサによって検出された回転移動量データに基づいて該異なった撮影位置に対して写真測量用カメラの相対的三次元角度データを演算する第１の演算手段と、前記異なった撮影位置で前記加速度検出センサによって検出された加速度データに基づいて該異なった撮影位置に対して写真測量用カメラの並進移動量データを演算する第２の演算手段とを包含し、前記第１の演算手段と前記第２の演算手段とが前記写真測量用カメラに内蔵されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項７に記載の写真測量用カメラにおいて、前記相対的位置検出システムが更に前記第２の演算手段によって演算された並進移動量データに基づいて前記異なった撮影位置に対して相対的三次元位置データを演算する第３の演算手段を包含し、前記第３の演算手段が前記写真測量用カメラに内蔵されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項８に記載の写真測量用カメラにおいて、更に、前記異なった撮影位置の各々で得られた画像データを前記相対的三次元角度データ及び前記三次元位置データと共に格納する着脱自在の記憶媒体が前記写真測量用カメラに内蔵されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項９に記載の写真測量用カメラにおいて、前記異なった撮影位置での撮影が連続的に行われ、前記相対的位置検出システムが更に前記異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元角度データから角度差分データを演算する第４の演算手段と、前記異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元位置データから位置差分データを演算する第５の演算手段とを包含し、前記第４の演算手段と前記第５の演算手段とが前記写真測量用カメラに内蔵され、前記記憶媒体が更に前記角度差分データ及び前記位置差分データを格納することを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項８に記載の写真測量用カメラにおいて、前記異なった撮影位置での撮影が連続的に行われ、前記相対的位置検出システムが更に前記異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元角度データから角度差分データを演算する第４の演算手段と、前記異なった撮影位置で得られた２つの連続した相対的三次元位置データから位置差分データを演算する第５の演算手段とを包含し、前記第４の演算手段と前記第５の演算手段とが前記写真測量用カメラに内蔵されることを特徴とする写真測量用カメラ。
- 請求項１１に記載の写真測量用カメラにおいて、前記異なった撮影位置の各々で得られた画像データを前記角度差分データ及び前記位置差分データと共に格納する着脱自在の記憶媒体が前記写真測量用カメラに内蔵されることを特徴とする写真測量用カメラ。
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