JP3831548B2 - 写真測量画像処理装置、写真測量画像処理方法、および写真測量画像処理プログラムを格納した記憶媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は写真測量における画像処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
写真測量は地図の作成に広く使用されているが、交通事故の現場検証等の局所的な状況の記録においても極めて有効な手段として活用されている。従来写真測量は２台のカメラを離間しつつ固定したステレオカメラを使用し、両カメラで撮影した２つの画像から各測量点の３次元座標を算出する。ここにステレオカメラは大重量かつ大型の機材であり、また３次元座標の計算にはカメラの位置情報、傾斜角度、被写体の実測長さ等詳細な情報を記録しておく必要があり、測量作業は煩雑かつ重労働であった。また交通事故現場の周囲に障害物が多い等、充分広い撮影環境が確保されないことも多く、ステレオカメラによる現場検証が困難なときも多かった。
【０００３】
そこで本願出願人は、単眼のカメラによる写真測量方法（特開平１０−２９３０２６号公報、特開平１０−２２１０７２号公報）、および同写真測量の精度を向上させるために一対の画像（以下、「ペア画像」という）に含めるターゲット（特開平１０−３０７０２５号公報、特開平１０−２９３０２６号公報、特開平１０−１８５５６３号公報、特開平１０−１８５５６２号公報、特開平１０−１７０２６３号公報、特開平１０−１４１９５１号公報）を多数提案して、簡易機材による効率的な写真測量を実現している。
【０００４】
このような写真測量方法においては、同一のターゲットと測量対象物とが任意の異なる方向から撮影されたペア画像を得、専用の写真測量画像処理装置において、マウス等の入力手段を用いたマニュアル作業によって、ペア画像に共通に写し込まれた測量点（以下、「物点」という）を指定することにより、これら物点に基づいて任意の範囲の測量が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、測量が広範囲に渡る場合には多数のペア画像が用いられるが、この場合、このマニュアル作業に際しては、ペア画像においてそれぞれ対応する物点を見出し指定することの煩雑さもさることながら、測量精度を考慮しつつ、充分な精度が得られる物点を選択することは、熟練したオペレータにとっても極めて煩雑な作業であった。
【０００６】
また、多数のペア画像からそれぞれ得られる測量図を接続するが、作図時点では得られた各測量図が測量範囲のどの位置を示すもののか識別しにくく、物点数を多く指定する必要があった。このため、作業効率が著しく低下していた。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案されたもので、写真測量画像処理装置におけるマニュアル作業を大幅に効率化し得る、写真測量画像処理装置および写真測量画像処理方法および写真測量画像処理プログラムを格納した記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る写真測量画像処理装置は、所定位置のターゲットを共通に含む複数の画像を同一グループに定義し、各画像について撮影したカメラの位置およびその光軸の傾きを算出し、画像内の共通の物点を当該各画像について指定し、物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成する写真測量画像処理装置であって、同一のグループの全画像のカメラ位置および光軸傾きに基づいて、測量図の作成に有効な物点を指定可能なこのグループの有効図化範囲を算出し、この有効図化範囲に基づいてエリアマーカを生成するエリア演算手段と、有効図化範囲を示すエリアマーカを測量図に重ねて所定の画面に表示可能な表示手段とを備えたことを特徴としている。これによって作図に使用する物点を容易に選択し得る。
【０００９】
写真測量画像処理装置において、エリア演算手段によって各画像に対応して精度保証範囲が算出され、この複数の精度保証範囲を重ね合わせた領域が有効図化範囲に定められる。好ましくは、複数の精度保証範囲が異なる画素値のラベル画像として記録され、各座標における対応画素の画素値に基づいて相互の重なり合いが判定される。これによって複雑な形状のエリアマーカを容易に生成し得る。
【００１０】
また好ましくは、写真測量画像処理装置において、精度保証範囲がカメラ位置と所定の許容誤差とに基づいて求められる。この他に光軸傾き、カメラの画角、焦点距離を精度保証範囲の算出に加えてもよく、カメラが撮像素子により光学画像を電子画像に変換する場合には、さらに撮像素子の分解能が加味されてもよい。これによってエリアマーカ内の測量精度を保証し、極めて高精度の測量図を作図し得る。
【００１１】
写真測量画像処理装置において、好ましくは、精度保証範囲の大きさは必要に応じて適宜変えることができ、許容誤差に応じて変えられる。これにより、要求される測量図の精度に応じたエリアマーカを表示できる。
【００１２】
写真測量画像処理装置において、画面に表示される測量図が地面を鉛直上方から見た水平面図の場合、精度保証範囲は以下のようにして定められることが好ましい。精度保証範囲が、地面上において、カメラの光軸に垂直でありカメラから精度保証手前限界および精度保証奥行限界だけそれぞれ離れた２本の平行線と、地面と水平方向の画角の範囲が地面と交差する線とにより囲まれる領域に定められ、さらに精度保証手前限界が、カメラの垂直方向の画角の範囲が地面と交差する線と、カメラから地面に下ろした垂線との最短距離であり、精度保証奥行限界が、撮像素子の分解能に対応した長さが許容誤差に等しくなる距離である。これによって、地面に関するカメラの特性に基づいた精度保証が可能である。
【００１３】
写真測量画像処理装置は、メモリカード等の画像記憶媒体から複数の画像を読み込む読込手段と、物点を指定する指定手段とを備えていてもよい。読込手段によって読み込まれた画像には初期状態からの移動量および回転角を出力し得る所定形状のターゲットが含まれることが好ましく、これにより、全グループのエリアマーカが同一の画面に表示でき、ターゲットに関する測量の作業は不要となる。また入力手段によって指定される物点はエリアマーカ内に含まれることが好ましく、これによりマニュアルでの物点の指定が高精度に行える。
【００１４】
写真測量画像処理装置において、グループが複数の場合には、各グループの座標系がターゲットに設けられた基準点によって定められ、さらに各グループの座標系はいずれか１つのグループの座標系に座標変換される。これにより、全てのグループのエリアマーカおよび物点を統一した座標系で定義し得る。
【００１５】
写真測量画像処理装置において、画面には画像表示領域と作図領域とが設定され、表示手段によって、画像表示領域には画像記憶媒体に格納された画像が表示され、作図領域には全グループのエリアマーカおよび測量図が表示される。これにより、画像上で指定された物点と、測量図に表示された物点との対応が容易に視認できる。
【００１６】
写真測量画像処理装置において、好ましくは、有効図化範囲の境界を示す枠が詳細エリアマーカに定められ、物点を指定する作図対象として定められたグループのエリアマーカが詳細エリアマーカに設定され、作図対象外に定められたグループのエリアマーカが詳細エリアマーカとは異なる簡易エリアマーカに設定される。エリアマーカは、作図対象と作図対象外とでは異なる表現で画面に表示される。これにより、作図対象のエリアマーカが容易に識別できる。なお、エリアマーカは境界を示す枠の他、有効図化範囲全体を塗りつぶしやハッチングで示してもよい。例えばエリアマーカの線種、色、線幅等は、作図対象と作図対象外とでは異なるように設定される。
【００１７】
写真測量画像処理装置において、好ましくはグループには２枚の画像が含まれる。この場合、グループにおける２つのカメラの光軸の地面への投影が交差するときは、この交点における交差角の２等分線が仮の光軸に定められ、一方のカメラの精度保証手前限界および精度保証奥行限界に基づいて、仮の光軸に垂直であってこの一方のカメラから精度保証手前限界および精度保証奥行限界だけ離れた２本の平行線を含み、仮の光軸を対称軸とする台形の領域の境界が簡易エリアマーカに定められる。また、グループにおける２つのカメラの光軸の地面への投影が交差せず、その画角に沿った線が交差するときは、この交点における交差角の２等分線が仮の光軸に定められ、一方のカメラの精度保証手前限界および精度保証奥行限界に基づいて、仮の光軸に垂直であってこの一方のカメラから精度保証手前限界および精度保証奥行限界だけ離れた２本の平行線を含み、仮の光軸を対称軸とする台形の領域の境界が簡易エリアマーカに定められる。これにより、簡易な計算によって求められた作図対象外のエリアマーカが、簡易表示され、画面上での光軸方向の識別が容易になる。
【００１８】
写真測量画像処理装置において、グループに複数の画像が含まれる場合、グループにおける各カメラの光軸の地面への投影の全ての交点が求められ、これら交点の座標の算術平均を中心とした所定半径を有する円形領域の境界が簡易エリアマーカに定められる。これにより、簡易な計算によって求められる作図対象外のエリアマーカが簡易表示される。
【００１９】
また、本発明にかかる写真測量画像処理方法は、所定位置に設けられ、初期状態からの移動量および回転角を出力し得る所定形状のターゲットを共通に含む複数の画像を同一グループに定義し、各画像について撮影したカメラの位置およびその光軸の傾きを算出し、画像内の共通の物点を当該各画像について指定し、物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成する写真測量画像処理方法であって、グループに含まれる各画像のカメラ位置および光軸傾きから１つのグループに対応した有効図化範囲を算出する第１のステップと、この有効図化範囲に基づいてエリアマーカを生成する第２のステップと、所定の画面に、画像とともにエリアマーカを測量図に重ねて表示する第３のステップと、エリアマーカ内の物点を、画面に表示された各画像においてそれぞれ指定する第４のステップとを備えることを特徴としている。これにより、作図に使用する物点を容易に選択でき、作業効率が向上する。
【００２０】
また、本発明にかかる記憶媒体は、所定位置のターゲットを共通に含む複数の画像を同一グループに定義し、各画像について撮影したカメラの位置およびその光軸の傾きを算出し、画像内の共通の物点を当該各画像について指定し、物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成する写真測量画像処理プログラムにおいて、グループについて、カメラ位置および光軸傾きに基づいて、測量図の作成に有効な物点を指定可能な有効図化範囲を算出し、この有効図化範囲に基づいてエリアマーカを生成するエリアマーカ算出ルーチンと、エリアマーカを測量図に重ねて所定の画面に表示可能な作図領域表示処理ルーチンとを備えた写真測量画像処理プログラムを格納していることを特徴としている。従って、汎用のパーソナルコンピュータにより写真測量画像処理プログラムを実行させることができ、高精度な測量図が容易に作成できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係る写真測量画像処理装置、写真測量画像処理方法、および写真測量画像処理プログラムの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態を示す図であり、同図には写真測量画像処理装置における表示装置（符号１０、図２）の表示画面が示される。この表示画面の画像表示領域ＩＭＡには、地面に置かれた共通のターゲットＴを含む一対の画像ＩＭ１１、ＩＭ１２が並列して表示される。画像ＩＭ１１およびＩＭ１２は１つのグループ（ペア１）とされる。図１には示されないが、この他にペア２〜９のペア画像が定義されている。
【００２３】
画像ＩＭ１１、ＩＭ１２を含むペア１〜９の１８枚の画像は、デジタルカメラによる撮影によって得られたものであり、具体的には被写体の光学画像がＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）上に結像され、デジタル画素データとしてメモリカード等の画像記憶媒体に記録されたものである。
【００２４】
画像記憶媒体に記録された多数の画像の中から、２枚の画像を選択して１グループに定義する作業は、オペレータのマニュアル操作により予め行われる。なお、第１実施形態では２枚の画像を１グループとしているが、１グループに含める画像枚数は３以上でもよい。また、ペアの数も９に限定されない。
【００２５】
画像表示領域ＩＭＡの上方にはペア画像選択タグＰＩＭＴが設けられ、このペア画像選択タグＰＩＭＴの何れか１つをクリックすることによって、画像表示領域ＩＭＡに表示すべきペア画像をペア１〜９から任意に選択できる。このペア画像選択タグＰＩＭＴは、ペア数に応じた数（＝９）だけ表示される。また、画像表示領域ＩＭＡの上部には補助メニューＳＭが設けられており、「ペア名称変更」、「基準点再設定」、「ユーザ設定変更」、「ウインドウ設置」等のコマンドを選択し得る。
【００２６】
画像表示領域ＩＭＡの下側には作図領域ＤＲＡが設けられ、ペア１〜９の１８枚の画像に基づいて作図された測量図（図中の道路の外形を示す実線Ｌ等）が描かれる。測量図は道路を鉛直上方から見た水平面図である。またこの測量図に重ねて、ペア１〜９にそれぞれ対応したエリアマーカＡＭ１（図中、一点鎖線で示される）およびＡＭ２〜ＡＭ９（図中、破線で示される）が表示される。
【００２７】
また、作図領域ＤＲＡにはターゲット位置ＲＰ１が点表示される。このターゲット位置ＲＰ１はターゲットＴに設けられた基準点（３４）により規定される。画像ＩＭ１１、ＩＭ１２において基準点（３４）はそれぞれ像点ＲＰ１' 、ＲＰ１" として表示されており、これらの画像を１グループに設定した時点で、画像処理により両者の対応関係が定義される。その結果、基準点（３４）の３次元座標が特定され、作図領域ＤＲＡにターゲット位置ＲＰ１として表示される。
【００２８】
ターゲットＴは撮影すべき範囲に応じて適宜移動され、作図領域ＤＲＡにおいてターゲット位置ＲＰ２およびＲＰ３で示される。ターゲット位置ＲＰ２およびＲＰ３はターゲット位置ＲＰ１を初期値とする相対座標で表され、この相対座標は、ターゲットＴに内蔵されたセンサ（図示せず）により測定され、ターゲットＴからカメラに送信され、画像データ（デジタル画素データ）とともに記録されている。これにより、ペア１〜９を対応付けた時点で、異なるターゲット位置ＲＰ１、ＲＰ２、およびＲＰ３が同一の作図領域ＤＲＡに表示される。
【００２９】
同一位置のターゲットＴについて複数ペア（１ペアでもよい）の画像が撮影される。ペア１〜３は、ターゲットＴがターゲット位置ＲＰ１に載置されたときに得られた画像である。同様にペア４〜６の画像はターゲット位置ＲＰ２に載置されたターゲットＴを、ペア７〜９の画像はターゲット位置ＲＰ３に載置されたターゲットＴをそれぞれ写し込んでいる。
【００３０】
測量図の作図に際しては、ペア画像中で対応する像点がマニュアルで指定される。詳述すると、画像ＩＭ１１、ＩＭ１２において、道路の角の像点ＯＰ１' 、ＯＰ１" がマウスによりマニュアル指定されると、これら像点ＯＰ１' 、ＯＰ１" に対応した物点ＯＰ１の３次元座標が算出されるとともに、作図領域ＤＲＡに物点ＯＰ１が点表示される。
【００３１】
エリアマーカＡＭ１〜ＡＭ９は、測量図の作成に際して物点指定が高精度に行える領域を示し、特に作図領域ＤＲＡにおいて一点鎖線で示される矩形のエリアマーカＡＭ１は、２枚の各画像にそれぞれ対応した精度保証範囲を重ね合わせて得られた高精度の精度保証範囲（以下、「有効図化範囲」という）を示す詳細エリアマーカである。測量図作図のための物点ＯＰ１およびＯＰ２は、エリアマーカＡＭ１内で指定可能である。
【００３２】
なお、詳細エリアマーカは高精度に物点を指定する、即ち良好な測量精度を得るためには有効である反面、矩形状を呈しているためオペレータがカメラの光軸方向を判別しにくいという欠点がある。このため、その時点で作図を行わない場合（エリアマーカＡＭ２〜ＡＭ９）では大まかな領域が台形で図示され、台形の広がる方向が光軸方向とされる。この台形を簡易エリアマーカと呼び、作図領域ＤＲＡにおいて破線で示される。
【００３３】
即ち、図１に示すようにペア１を物点指定を行う作図対象に設定した場合には、ペア１に対応するエリアマーカＡＭ１のみが詳細エリアマーカに設定され、他のペア２〜９にそれぞれ対応するエリアマーカＡＭ２〜９は簡易エリアマーカに設定される。これにより、作図領域ＤＲＡにおける相対的な光軸方向が容易に視認できる。さらに、作図対象外のエリアマーカＡＭを簡略表示することによって視認し易い画面が得られ、作業効率が向上する。
【００３４】
マウスでペア画像選択タグＰＩＭＴの「ぺア４」が指定されれば、画像表示領域ＩＭＡの表示画像がペア４の画像に切り替えられるとともに、エリアマーカＡＭ１が簡易エリアマーカに、エリアマーカＡＭ４が詳細エリアマーカに設定されて、作図領域ＤＲＡに再表示される。
【００３５】
このように、画像表示領域ＩＭＡと作図領域ＤＲＡを同一画面に表示し、作図対象のペア画像を画像表示領域ＩＭＡに表示すると共に、作図領域ＤＲＡにエリアマーカＡＭを表示することによって、ペア画像における像点の指定とそれに対応して表示される物点との対応が容易に確認できる。
【００３６】
また作図領域ＤＲＡには全ペアのエリアマーカＡＭが表示され、作図対象のエリアマーカのみが異なる表現で表示されているので、全ペアにおける作図対象ペアの相対的な位置が容易に視認できる。これにより、エリアマーカＡＭが対応付けられた複数のペアに渡って物点指定が容易に行え、指定する物点数を減らすことができ、作業効率が向上する。
【００３７】
作図領域ＤＲＡ内には、作図のためのメニューＤＲＭが設けられ、このメニューＤＲＭにおいて、「直線描画」、「多角形描画」、「直径指定円描画」、「半径指定円描画」、「補助点描画」、「入力完了」等のコマンドが選択される。例えば「直線描画」が選択されている場合、物点ＯＰ１およびＯＰ２が連続して指定されると、この２点ＯＰ１およびＯＰ２を結ぶ直線Ｌ１が自動的に作成され、作図領域ＤＲＡに表示される。
【００３８】
画像領域ＩＭＡおよび作図領域ＤＲＡの左側にはメインメニューＭＭが設けられ、メインメニューＭＭ内にはコマンドメニューＣＭ、倍率設定部ＭＧ、回転設定部ＲＴおよび表示設定部ＤＴが設けられている。コマンドメニューＣＭにおいては、「道路外形描画」、「当事者記号描画」、「図形記号描画」、「記号描画」、「文字描画」、「計測」、「記号、図形編集」、「元に戻す」、「消去」、「図面保存」、「印刷設定」、「図面印刷」、「図面校正」等のコマンドが選択可能である。倍率設定部ＭＧにおいては、作図領域ＤＲＡに表示倍率を適宜設定し、回転設定部ＲＴにおいては作図領域ＤＲＡに表示された測量図等を適宜回転指定し得る。また表示設定部ＤＴにおいては、エリアマーカＡＭの表示／非表示の切り替え、エリアマーカＡＭの線種、線幅、色等の変更が設定される。
【００３９】
図２は写真測量画像処理装置の全体構成を示すブロック図であり、図１で表示内容を示した表示装置１０の他に、キーボード、マウス等の入力装置１２、メモリカード等の画像記憶媒体１３およびＣＰＵ１４を有し、これらは直接または間接的にバス１５に接続されている。
【００４０】
ＣＰＵ１４には、入力状態管理部４１、表示状態管理部４２、エリア演算制御部４３およびデータ管理部４４が設けられ、必要な管理、演算、処理を実行する。入力装置１２には、バス１５に接続された入力装置制御装置１７が接続され、これによって入力装置１２からの入力がバス１５に転送され、また入力装置１２の入力モード等が設定される。画像記憶媒体１３はメモリカードリーダ等の記憶媒体制御装置１８に挿入され、これによって画像記憶媒体１３に格納された写真データ（図３）が適宜読み出される。
【００４１】
さらにバス１５には作業メモリ１９、表示メモリ２０が接続され、作業メモリ１９はＣＰＵ１４による演算、処理におけるキャッシュメモリ等に使用され、表示メモリ２０は表示装置１０で表示すべき内容（図１）を保持する。表示装置１０には、バス１５に接続された表示装置制御装置１６が接続され、表示メモリ２０内のデジタルデータを表示装置１０のためのアナログＲＧＢ信号に変換する。
【００４２】
ＣＰＵ１４の入力状態管理部４１は入力装置１２の設定を管理し、また入力された情報、例えばマウスの座標、キーボードから入力された文字等を所定のデジタルデータに変換する。表示状態管理部４２は表示装置１０に表示すべき内容を管理し、表示に関する設定の変更等があったときには表示内容を変更する。エリア演算制御部４３は後述する画像処理、座標算出等に使用される。データ管理部４４は画像記憶媒体１３から読込んだデータ内容を管理し、また図１の画面で設定されたペア画像の設定内容、これに基づいて作成された種々の座標データ、作図された測量図のデータ等を管理する。
【００４３】
図３は画像記憶媒体１３に格納される測量写真データのフォーマットを示す図であり、複数の写真データ（図３ではｎ−２番目〜ｎ＋１番目の写真データが示されている）が順次格納される。１個の写真データ（ｎ番目）はヘッダＨと画像データＩＭＤよりなり、隣接する写真データとの区切りのため、画像データＩＭＤの後に予備のスペースＳＰが設けられている。画像データＩＭＤはデジタル画素データ列である。
【００４４】
ヘッダＨは画像名Ｈ１、識別番号Ｈ２、撮影日・撮影条件Ｈ３、回転角・移動量Ｈ４等を含む。画像名Ｈ１およびＨ３の撮影日はカメラにおいてマニュアルで入力される。識別番号Ｈ２は、例えば撮影ごとに１ずつインクリメントされる撮影位置番号と、ターゲットＴが移動した際に１ずつインクリメントされるターゲット位置番号とを含み、先だって行われるマニュアル操作によるペア画像の選定や、エリアマーカＡＭの算出等に用いられる。Ｈ３の撮影条件は撮影時にカメラから入力され、カメラの焦点距離ｆ、水平および垂直方向の画角ΘｈおよびΘｖ、ＣＣＤの分解能ｒｐ等が含まれる。Ｈ４の回転角には撮影時におけるターゲットＴの水平面に対する回転角および方位が含まれ、移動量は前述したように最初のターゲット位置ＲＰ１（図１）からの移動量である。これら回転角および移動量は、画像に含まれるターゲットＴからカメラに送信される。
【００４５】
図４〜図６を参照して、ターゲットＴを用いたカメラ位置および光軸の傾きの算出について説明する。代表して、カメラ位置Ｍ１の場合について説明する。図４はカメラによるの撮影状況を示す斜視図であり、図５は同撮影状況により得られた画像ＩＭ１１（図１）とターゲットＴの関係を概念的に示す斜視図であり、図６は画像ＩＭ１１の概念図である。
【００４６】
図４においては、カメラ５０によって画角（ＦＦでその境界を示す）内にターゲットＴが捕らえられている。ターゲットＴには基準点を示す基準点部材３２、３４、３６が設けられる。ターゲットＴは基準点３２、３６を端点とし、基準点３４を角部とする直角のＬ字型に形成される。基準点３２、３４間の長さ、および基準点３４、３６間の長さはともに長さＬＴである。なお図中、点Ｍはカメラ５０の撮影光学系の後側主点位置（カメラ位置）を示し、一点鎖線Ｏはカメラ５０の光軸を示す。
【００４７】
図５に示すように、ターゲットＴをカメラ５０の結像面Ｆ上に結像した状態においては、光軸Ｏはカメラ位置Ｍおよび結像面Ｆの撮影中心Ｃを通り、結像面Ｆに投影された基準点３２、３４、３６の像点ｐ１、ｐ２、ｐ３は、カメラ位置Ｍと各基準点３２、３４、３６とを結ぶ直線上にそれぞれ位置する。
【００４８】
図５および図６に示すように、結像面Ｆに実質的に一致する画像ＩＭ１には撮影中心Ｃを原点（０，０）とする写真座標系（Ｘｐ，Ｙｐ）が設定される。この写真座標系において像点ｐ１、ｐ２、ｐ３の２次元座標は、それぞれｐ１（ｘｐ１，ｙｐ１）、ｐ２（ｘｐ２，ｙｐ２）、ｐ３（ｘｐ３，ｙｐ３）である。
【００４９】
また、図５において、カメラ位置Ｍを原点（０，０，０）とする３次元座標系がカメラ座標系（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）として設定されており、Ｘｃ軸およびＹｃ軸はそれぞれ写真座標系のＸｐ軸およびＹｐ軸に平行であり、Ｚｃ軸は光軸Ｏに一致する。
【００５０】
カメラ座標系における基準点３２、３４、３６の３次元座標をＰｃｉ（Ｐｃｘｉ，Ｐｃｙｉ，Ｐｃｚｉ）（ただし、ｉ＝１〜３）と定義すると、像点である写真座標ｐｉ（ｘｐｉ，ｙｐｉ）と基準点のカメラ座標Ｐｃｉ（Ｐｃｘｉ，Ｐｃｙｉ，Ｐｃｚｉ）との関係は式（１）および式（２）により示される。なお、式（１）および式（２）において、ｆはカメラ５０の焦点距離である。
【数１】

【００５１】
さらに、図５において、ターゲットＴの基準点３４を原点とする３次元座標が第１シーン座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）として設定される。第１シーン座標系のＸｓ軸、Ｚｓ軸は基準点３４、３２、基準点３４、３６の辺にそれぞれ沿っており、Ｙｓ軸はＸｓ軸、Ｚｓ軸に対して垂直である。ターゲットＴが傾斜面に置かれたときには、そのＸｓ軸、Ｚｓ軸の水平面に対するそれぞれの回転角（図３のＨ４）が画像データとともに記録されており、これによりＸｓ軸およびＺｓ軸の傾きが補正される。従って、Ｙｓ軸は鉛直方向に、Ｘｓ−Ｚｓ平面は水平面に一致せしめられる。
【００５２】
ここで、第１シーン座標系におけるカメラ位置Ｍの座標を（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）、光軸Ｏの傾きを（α，β，γ）と定義すると、カメラ座標Ｐｃｉ（Ｐｃｘｉ，Ｐｃｙｉ，Ｐｃｚｉ）とシーン座標Ｐｓｉ（Ｐｓｘｉ，Ｐｓｙｉ，Ｐｓｚｉ）との関係は、式（３）により示される。
【数２】

【００５３】
なお、式（３）におけるＲは回転行列であり、式（４）に示されるように、光軸Ｏ（Ｚｃ軸）の方向余弦ｃｏｓα、ｃｏｓβ、ｃｏｓγで表される。また、式（３）におけるΔは、座標原点移動量であり、カメラ位置Ｍのシーン座標（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）に一致する。
【００５４】
実際には、基準点部材３２、３４、３６は白色、ターゲットＴは黒色を呈し、画像記憶媒体１３から画像ＩＭ１１がＣＰＵ１４に読み込まれると、２値化処理等の画像処理が施されて、基準点３２、３４、３６が自動抽出されて、その写真座標ｐｉ（ｘｐｉ，ｙｐｉ）（ｉ＝１〜３）が求められる。また、第１シーン座標系における基準点３２、３４、３６のシーン座標は、それぞれＰｓ１（−ＬＴ，０，０）、Ｐｓ２（０，０，０）、Ｐｓ３（０，０，ＬＴ）である（図５）。これらの値により、逐次近似解法を用いて、シーン座標系におけるカメラ位置Ｍ（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）および光軸Ｏの傾き（α，β，γ）が算出される。
【００５５】
カメラ位置Ｍ（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）および光軸Ｏの傾き（α，β，γ）からなる６つのパラメータを、カメラパラメータと呼ぶ。ペア１におけるもう一方の画像ＩＭ１２のカメラパラメータも、同様の手法で求められる。
【００５６】
次に、これら画像ＩＭ１１および画像ＩＭ１２のカメラパラメータに基づいてペア１の測量精度が評価される。測量精度を評価するために、さらにカメラ５０の垂直方向の画角Θｖ、水平方向の画角Θｈ、カメラ５０のＣＣＤの分解能ｒｐが用いられる。これら３つのパラメータは図３のヘッダＨ３（撮影条件）に格納されている。以上のパラメータによって、水平面（シーン座標系におけるＸｓ−Ｚｓ平面）における有効図化範囲および詳細エリアマーカが決定される。
【００５７】
図７はシーン座標系におけるカメラ位置Ｍおよび垂直方向の画角Θｖを模式的に示す側面立面図であり、カメラ５０は地面ＧＬから高さΔＹ（ΔのＹ成分）の位置に存在し、Ｘｓ軸に対する光軸Ｏの傾きがαであることが示されている。ここで、カメラ５０から地面に下ろした垂線の足をＣＯに、画角の境界ＦＦと地面との交線ＣＲＬから垂線の足ＣＯまでの最短距離をＬｎに定めると、Ｌｎよりもカメラ５０に近い領域は充分な測量精度が得られない。このＬｎを精度保証手前限界という。この精度保証手前限界Ｌｎは式（５）により算出される。
【数３】

【００５８】
図８は１台のカメラに関する精度保証範囲を示す平面図であり、基準点３４を原点とするシーン座標系のＸｓ−Ｚｓ平面上に、カメラ位置Ｍ（ΔＸ，ΔＺ）、精度保証手前限界Ｌｎ、光軸Ｏ、画角境界ＦＦが示されている。図１に関連して説明したとおり、一対の画像がペア画像として作図に使用されるが、これら２枚の画像に対応した２つのカメラ位置Ｍ間の距離（基線長）がＢで示される。ここで許容誤差ＡＥを予め定められた値に設定すると、精度を保証し得る遠方の距離の限界Ｌｆ（精度保証奥行限界）は式（６）により算出される。
【数４】

【００５９】
光軸Ｏに関して水平方向の画角Θｈだけ広がる領域を精度保証手前限界Ｌｎおよび精度保証奥行限界Ｌｆで区切ると、カメラ位置Ｍから遠方に向かって広がる台形の領域が得られ、この領域を精度保証範囲ＡＡＡと呼ぶ。
【００６０】
許容誤差ＡＥは適宜変更可能であり、高精度な測量図を得たい場合には小さい値に設定される。この場合、精度保証奥行限界Ｌｆの値が小さくなり、精度保証範囲ＡＡＡも縮小される。一方、測量図の精度が余り要求されない場合には許容誤差ＡＥが大きい値に設定され、これにより精度保証範囲ＡＡＡは拡大される。
【００６１】
図８においては光軸ＯをＺｓ軸に平行であるとみなして（近似して）表現しているが、光軸ＯのＹｓ軸周りの回転を考慮すると、図９に示すように精度保証範囲ＡＡＡはＭ（ΔＸ，ΔＹ）を中心に角度βだけ回転したものとなる。
【００６２】
以上の精度保証範囲ＡＡＡは１枚の画像ごとに算出され、各ペア画像についてそれぞれ２つの精度保証範囲ＡＡＡが得られる。これら２つの精度保証範囲ＡＡＡに基づいて、１つの有効図化範囲および詳細エリアマーカが決定される。なお、本実施形態においては精度保証範囲ＡＡＡは演算により求められているが、オペレータが精度保証限界Ｌｎ、Ｌｆおよび画角Θｈを任意の値に定めることにより、精度保証範囲ＡＡＡを定めてもよい。
【００６３】
図１０は、ペア１の詳細エリアマーカＤＡＭ１の生成処理を示す概念図であり、シーン座標系のＸｓ−Ｚｓ平面図である。ここでは、画像ＩＭ１１およびＩＭ１２を区別するために、カメラパラメータおよび精度保証範囲のそれぞれ後ろに「１」および「２」が付される。画像ＩＭ１１およびＩＭ１２のそれぞれに対応する２つのカメラ位置がＭ１（ΔＸ１，ΔＺ１）およびＭ２（ΔＸ２，ΔＺ２）で示され、それらの光軸がＯ１（α１，γ１）およびＯ２（α２，γ２）で示される。同図には精度保証範囲ＡＡＡ１およびＡＡＡ２が重なった状態で存在しており、２つの精度保証範囲ＡＡＡ１、ＡＡＡ２が重なる領域が有効図化範囲ＶＲに定められ、またその境界が詳細エリアマーカＤＡＭ１に定められる。この詳細エリアマーカＤＡＭ１内では２枚の画像の測量結果を総合して使用するときに精度が保証され、高精度の測量図を作成し得る。
【００６４】
なお詳細エリアマーカＤＡＭ１の生成に際しては、精度保証範囲ＡＡＡ１およびＡＡＡ２をラベル画像として生成しておき、２つの精度保証範囲ＡＡＡの双方に有意なラベル値（背景画素でないラベル値）が存在するシーン座標について所定の新たなラベル値を生成する。そして、この新たなラベル値によって生成された図形を有効図化範囲ＶＲ、その境界（図中、太い一点鎖線で示される）を詳細エリアマーカＤＡＭ１に定める。
【００６５】
ペア１に関しては、２枚の画像ＩＭ１１およびＩＭ１２について、１つの詳細エリアマーカＤＡＭ１が算出される。同様に、ペア２〜９についても、それぞれ詳細エリアマーカＤＡＭ２〜９（図示せず）が算出される。これら詳細エリアマーカＤＡＭ１〜９が図１のエリアマーカＡＭ１〜９として表示され得るが、前述したように詳細エリアマーカＤＡＭは矩形を呈しており、光軸方向が認識されにくいので、作図対象であるペア１に関してのみ詳細エリアマーカＤＡＭ１がエリアマーカＡＭ１として表示され、作図対象でないペア２〜９に関しては、図１１に示すような簡易エリアマーカがエリアマーカＡＭ２〜９として表示される。作図対象とは、作図のために指定すべき物点を領域内に含んでいることを示す。
【００６６】
図１１は、ペア１の簡易エリアマーカＳＡＭ１を生成する方法を示す概念図であり、第１シーン座標系のＸｓ−Ｚｓ平面図である。画像ＩＭ１１およびＩＭ１２のそれぞれに対応する２つのカメラ位置がＭ１およびＭ２で示され、それらの光軸Ｏ１、Ｏ２のＸｓ−Ｚｓ平面への投影が物点側の交点ＣＲＯで交差している。このとき交点ＣＲＯにおける交差角の２等分線を、仮の光軸ＰＯに定める。
【００６７】
仮の光軸ＰＯに沿った距離で交点ＣＲＯにより近いカメラ位置Ｍ１を基準に、Ｌｎ、Ｌｆを算出する。Ｘｓ−Ｚｓ平面で、カメラ位置Ｍ１を通り仮の光軸ＰＯに垂直な直線ＢＬを基点に、距離Ｌｎ、Ｌｆの平行線Ｌ１、Ｌ２をとり、この平行線から光軸ＰＯに対して対称な平行線分を切り出す。その線分の長さは予め設定しておき、平行線Ｌ２から長さＬＬ、平行線Ｌ１から長さｄ×ＬＬ（０＜ｄ＜１）の線分を切り出す。例えば、ｄ＝０．７である。図１１に示すように、平行する２つの線分の端点をそれぞれ結ぶことにより得られる台形の境界（図中、太い一点鎖線で示される）が、簡易エリアマーカＳＡＭ１に定められる。なお、カメラ位置２を基準としてもよい。
【００６８】
図１１では光軸Ｏ１、Ｏ２が交差していたが、Ｏ１、Ｏ２が物点側で交差していないときは、図１２に示すように、光軸Ｏ１、Ｏ２の画角Θｈに沿った線の交点ＣＲＦについて図１１と同様の仮の光軸ＰＯが設定される。
【００６９】
以上のような手法により、作図対象でないペア２〜９に関しては、簡易エリアマーカＳＡＭ２〜９がそれぞれ算出され、作図領域ＤＲＡにエリアマーカＡＭ２〜９として表示される。
【００７０】
なお簡易エリアマーカＳＡＭとしては、上述した形状の他に、光軸交差点を結んだ多角形、２つの撮影位置を結ぶ直線の垂直２等分線を対称軸とする台形、全てのカメラ位置を含む最小外接円、全てのカメラ位置を含む矩形等種々採用し得る。
【００７１】
しかし、シーン座標系は個々のターゲット位置ＲＰ１、２、３を基準としており、別個の座標系である。具体的には、エリアマーカＡＭ１〜３はターゲット位置ＲＰ１（図１）を原点とする第１シーン座標系で表され、エリアマーカＡＭ４〜６はターゲット位置ＲＰ２を原点とする第２シーン座標系で表され、エリアマーカＡＭ７〜９はターゲット位置ＲＰ３を原点とする第３シーン座標系で表される。
【００７２】
従って、図１に示す１つの作図領域ＤＲＡに全てのエリアマーカＡＭ１〜９を表示するためには、全体画像の座標系を統一する必要がある。ここでは第１シーン座標系を基準座標に定め、他の第２および第３シーン座標に座標変換を施している。
【００７３】
図１３は、第２シーン座標系（Ｘｓ’，Ｚｓ’）のエリアマーカＡＭ４（Ｘｓ，Ｚｓ）を基準座標に座標変換する状況を示す概念図である。ターゲット位置ＲＰ１からターゲット位置ＲＰ２への相対移動量が（Ｘｄｐ，Ｚｄｐ）、Ｘｓ軸に対するＸｓ’軸（あるいはＺｓ軸に対するＺｓ’軸）の回転角がξで示されており、その変換式は式（７）で示される。なお、この相対移動量および回転角は、ヘッダＨに記録されたパラメータに基づいて求められる。
【数５】

【００７４】
この座標変換により、エリアマーカＡＭ４を基準座標（Ｘｓ，Ｚｓ）で表すことができる。エリアマーカＡＭ５〜９についても、同様の座標変換が施される。なお、ターゲット位置ＲＰ１に対してターゲット位置ＲＰ２の鉛直方向の移動がある場合には、ヘッダＨに記録されたパラメータに基づいて適宜補正されるが、実際には無視できる程度の誤差である。
【００７５】
以上の処理により、１つの作図領域ＤＲＡ（図１）に、全てのエリアマーカＡＭ１〜９を表示することができ、全ペアの相対的な位置関係が容易に視認される。
【００７６】
図１４〜図１９のフローチャートを参照して、ＣＰＵ１４（図２）において実行される作図領域表示処理ルーチンについて説明する。
【００７７】
図１４は作図領域表示処理ルーチンの全体の流れを示すフローチャートである。この作図領域表示処理ルーチンは、全部の写真データ（画像１８枚分）が画像記憶媒体１３から読み込まれて、９組のペア画像がそれぞれマニュアルで定義され、さらに全１８画像に対応するカメラパラメータがそれぞれ算出されて作業メモリ１９に格納された後に実行される。写真データのヘッダＨの情報も作業メモリ１９内に格納される。
【００７８】
まず、作図領域表示処理ルーチンが開始されると、ステップＳ１０１において既に作図された測量図が存在する場合には、その測量図が表示メモリ２０（図３）に描画される。次にステップＳ１０２において、定義済みのペア画像のペア数（＝９）が変数ｊｍａｘに代入されるとともに、ループカウンタｊが初期値「１」に設定される。
【００７９】
ステップＳ２００では、エリアマーカ算出サブルーチン（図１５）が実行され、ｊ番目のペア画像（ペアｊ）についてエリアマーカＡＭｊが算出される。ここに、前述の詳細エリアマーカＤＡＭｊを定義すべき２つの精度保証範囲ＡＡＡが重なっていなかった場合など、エリアマーカＡＭｊが算出できないこともある。そこで、ステップＳ１０４において、ステップＳ２００におけるエリアマーカ算出が成功であったかどうかを判定し、成功でなかったときはエラーメッセージを画面に表示し（ステップＳ１０５）、オペレータによる確認後、ステップＳ１１０においてループカウンタｊを１だけインクリメントして、ステップＳ１０３においてループカウンタｊがｊｍａｘを超えたか否か、即ち全ペア画像についてエリアマーカＡＭｊ（ｊ＝１〜ｉｍａｘ）の描画処理が終了したか否かが判定される。
【００８０】
ステップＳ１０４においてエリアマーカ算出が成功したと判定されると、ステップＳ１０６が実行され、ここではエリアマーカＡＭｊが作図対象か否かが判定される。作図対象のエリアマーカＡＭは、オペレータによって予めペア画像を選択することにより指定される。オペレータの指定が特にない場合には、作図対象は１番目のペア画像であるペア１に設定される。
【００８１】
作図対象であったときにはステップＳ１０７が実行され、エリアマーカＡＭｊが他のエリアマーカＡＭとは異なる表現に、例えば線種が一点鎖線（図１）に、色が赤に設定される。作図対象でなかったときは、ステップＳ１０８が実行され、エリアマーカＡＭｊが通常の表現に、例えば線種が破線（図１）に、色が青に設定される。次いでステップＳ１０９が実行され、ステップＳ１０７またはステップＳ１０８による設定に基づき、エリアマーカＡＭｊが表示メモリ２０の描画結果の上に重ねて描画され、ステップＳ１１０およびステップＳ１０３以下が再実行される。
【００８２】
このようにステップＳ１０３からステップＳ１０９がｊｍａｘ回だけ繰り返し実行されることにより、表示メモリ２０には、測量図（存在する場合にのみ）の上にエリアマーカがＡＭ１、ＡＭ２、・・・、ＡＭ９の順に描画される。ステップＳ１０３において、ｊｍａｘ（＝９）組の全ペア画像に関してのエリアマーカＡＭの描画処理が終了したと判定されると、ステップＳ１１１において、表示メモリ２０の描画結果、即ち測量図と全エリアマーカＡＭ１〜９とが、図１の作図領域ＤＲＡに表示され、作図領域表示処理ルーチンが終了する。
【００８３】
なお、エリアマーカＡＭの表現として、一点鎖線および破線の枠で示しているが、これに限定されず、エリアマーカＡＭ内を塗りつぶしてもよい。また、線種によって作図対象と作図対象外とを区別しているが、線幅によって区別してもよいし、線種と線幅双方を異なる設定にしてもよい。これら各種設定は、オペレータにより表示設定部ＤＴ（図１）において適宜変更される。
【００８４】
図１５および図１６は、図１４におけるエリアマーカ算出サブルーチン（ステップＳ２００）の詳細を示すフローチャートである。このエリアマーカ算出サブルーチンはＣＰＵ１４のエリア演算制御部４３において実行される。
【００８５】
まずステップＳ２０１において、ｊ番目のペア画像について、作業メモリ１９に格納された２枚の画像の各カメラパラメータ、即ちカメラ位置Ｍおよび光軸Ｏの傾きが読み出され、ステップＳ２０２においてカメラの水平方向の画角Θｈ、および垂直方向の画角Θｖが読み出される。
【００８６】
次に、ステップＳ３００の詳細エリアマーカ算出サブルーチン（図１７）が実行され、２つの精度保証範囲ＡＡＡに基づく詳細エリアマーカＤＡＭｊが算出される。ステップＳ２０３では、ステップＳ３００による詳細エリアマーカの算出結果に基づいて、算出成功か否かの判定が行われ、詳細エリアマーカ算出が失敗であればステップＳ２１２において算出失敗の返り値が返され、エリアマーカ算出サブルーチンが終了し、作図領域表示処理ルーチン（図１４）へ戻る。
【００８７】
ステップＳ２０３において算出成功であると判定されると、ステップＳ２０４においてエリアマーカＡＭｊが作図対象であるか否かが判定される。作図対象であったときは、ステップＳ２０５が実行され、ステップＳ３００において算出された詳細エリアマーカＤＡＭｊ（図１０）がエリアマーカＡＭｊに決定される。一方、作図対象でなかったときは、ステップＳ２０６が実行されて簡易エリアマーカＳＡＭｊが算出される。そしてステップＳ２０７において、詳細エリアマーカＤＡＭｊに替わって簡易エリアマーカＳＡＭｊがエリアマーカＡＭｊに決定される。これによってカメラの光軸方向が明確になり、作図領域ＤＲＡの表示内容の理解が容易となる。
【００８８】
次にステップＳ２０８において、ｊ番目のペア画像によって求められたシーン座標系が最初のペア画像により求められた基準座標系と異なるか否かが判定される。具体的には、ペア画像に付随した識別番号Ｈ２（図３）により、ターゲットＴが移動したか否かが判定され、ターゲットＴが移動していればシーン座標系が異なると判定される。
【００８９】
ステップＳ２０８においてｊ番目のシーン座標系が基準座標系と異なると判定されると、ステップＳ２０９において必要な座標移動パラメータ（図１３に示すＸｄｐ、Ｚｄｐおよびξ）が作業メモリ１９から読み出され、図１３に示した座標変換によって基準座標系に統一される。ステップＳ２０８においてｊ番目のシーン座標系が基準座標系と同じであると判定された、またはステップＳ２１０において座標変換が終了したときは、ステップＳ２１１において算出成功の返り値が返され、エリアマーカ算出サブルーチンが終了し、作図領域表示処理ルーチン（図１４）へ戻る。
【００９０】
図１７および図１８は、図１５における詳細エリアマーカ算出サブルーチン（ステップＳ３００）の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１において撮影地点数、即ち重ね合わせるべき精度保証範囲ＡＡＡの個数（＝２）がｋｍａｘに代入され、ループカウンタｋが初期値「１」に定められる。
【００９１】
ステップＳ３０２ではｋがｋｍａｘに達しているか否かが判定され、ｋｍａｘに達していなければステップＳ４００の精度保証限界算出サブルーチン（図１９）が実行され、精度保証手前限界Ｌｎｋおよび精度保証奥行限界Ｌｆｋが算出される。
【００９２】
そしてステップＳ３０４において、ステップＳ２０１、２０２において読み出されたパラメータ（ΔＸｋ、ΔＹｋ、ΔＺｋ、αｋ、βｋ、γｋ、Θｈ、Θｖ）と、ステップＳ４００で求められたパラメータ（Ｌｎｋ、Ｌｆｋ）とに基づいて、精度保証範囲ＡＡＡｋが算出される。ステップＳ３０５でループカウンタｋが１だけインクリメントされて、ステップＳ３０２から再実行される。このように、ステップＳ３０２からステップＳ３０５により、ｊ番目の画像ペアに対応する２つの精度保証範囲ＡＡＡ１およびＡＡＡ２が得られる。
【００９３】
ステップＳ３０２において全ての精度保証範囲の算出が完了したと判定されると、ステップＳ３０６が実行され、再度ループカウンタｋが初期値「１」に戻され、有効図化範囲ＶＲの初期値として精度保証範囲ＡＡＡ１が設定される。
【００９４】
ステップＳ３０７ではｋがｋｍａｘに達しているか否か判定され、ｋｍａｘに達していなければ、ステップＳ３０８において有効図化範囲ＶＲに精度保証範囲ＡＡＡｋを重ね合わせた合成領域が新たな有効図化範囲ＶＲに設定される。ステップＳ３０９においてループカウンタｋがインクリメントされ、再度ステップＳ３０７以下が実行される。このように、ステップＳ３０７からステップＳ３０９により、ｊ番目の画像ペアに対応する２つの精度保証範囲ＡＡＡ１およびＡＡＡ２が重ね合わせられた合成領域が有効図化範囲ＶＲとして決定される。
【００９５】
ステップＳ３０７においてｋがｋｍａｘに達していると判定されると、ステップＳ３１０において有効図化範囲ＶＲの境界が詳細エリアマーカＤＡＭｊに決定されて、詳細エリアマーカ算出サブルーチンが終了し、図１５のエリアマーカ算出サブルーチン（ステップＳ２００）に戻る。
【００９６】
図１９は図１７の精度保証限界算出サブルーチン（ステップＳ４００）の詳細を示すフローチャートである。精度保証範囲ＡＡＡｋの算出に際しては、まずステップＳ４０１において、式（５）によりＬｎｋが算出され（図７）、次にステップＳ４０２において式（６）によりＬｆｋが算出される（図８）。
【００９７】
第１実施形態の写真測量画像処理装置によると、多数のペア画像についてそれぞれの物点指定の精度を保証する有効図化範囲（エリアマーカＡＭ）が求められ、１つの作図領域ＤＲＡに画面に表示される。従って、エリアマーカＡＭ内において物点を指定することによって、高精度かつ容易な物点指定が可能になる。
【００９８】
また、測量図を求める測量範囲全体に渡って全エリアマーカＡＭが表示されるので、測量範囲全体を確認しながら物点指定を行える。従って、異なるエリアマーカに渡って物点指定を行え、また必要のない物点指定、例えば図１において直線Ｌ１上の点の指定は省略できる。
【００９９】
このように、第１実施形態によると、写真測量画像処理装置におけるマニュアル作業を大幅に効率化し得るという優れた効果を奏する。
【０１００】
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、共通のターゲットＴを含む画像が４枚であり、この４枚の画像が１つのグループに定義されること以外は、第１実施形態と実質的に同じである。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。図示しないが、画像表示領域ＩＭＡには、１グループの４枚の画像が並列して表示される。
【０１０１】
図２０は４つの精度保証範囲から詳細エリアマーカを算出する状況を示す図であり、第１実施形態の図１０に対応している。まずカメラ位置Ｍ１およびＭ２における画像から精度保証範囲ＡＡＡ１、ＡＡＡ２が決定され、カメラ位置Ｍ３およびＭ４における画像から精度保証範囲ＡＡＡ３、ＡＡＡ４が決定される。２枚の画像から２つの精度保証範囲を求める手法は第１実施形態と同じである。
【０１０２】
これら４つの精度保証範囲ＡＡＡ１、ＡＡＡ２、ＡＡＡ３およびＡＡＡ４が全て重ね合う領域の境界が詳細エリアマーカＤＡＭとされる。
【０１０３】
図２１は、簡易エリアマーカを算出する状況を示す図であり、第１実施形態の図１１（または図１２）に対応している。第２実施形態においては、簡易エリアマーカＳＡＭの形状は円である。
【０１０４】
４枚の画像に対応する各カメラ位置がＭ１、Ｍ２、Ｍ３およびＭ４、その光軸がＯ１、Ｏ２、Ｏ３およびＯ４で示され、光軸Ｏ１〜Ｏ４相互の交点が全て抽出される。図１３では光軸Ｏ１およびＯ２が交点ＣＲ１で交差し、光軸Ｏ２およびＯ３が交点ＣＲ２で交差し、光軸Ｏ３およびＯ４が交点ＣＲ３で交差し、光軸Ｏ４およびＯ１が交点ＣＲ４で交差し、光軸Ｏ１およびＯ３が交点ＣＲ５で交差し、光軸Ｏ２およびＯ４が交点ＣＲ６で交差している。
【０１０５】
これら交点ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４、ＣＲ４およびＣＲ６の座標の算術平均が仮の中心ＣＣに定められる。この仮の中心ＣＣを中心とし、半径を所定値ＲＲとする円の境界が簡易エリアマーカＳＡＭに定められる。
【０１０６】
第２実施形態によると、第１実施形態と同様、高精度な物点指定が可能な領域（エリアマーカＡＭ）が作図領域ＤＲＡに表示されるので、写真測量画像処理装置におけるマニュアル作業を大幅に効率化でき、かつ高精度な測量図が得られるという優れた効果を有する。
【０１０７】
【発明の効果】
前述のとおり、本発明に係る写真測量画像処理方法は、所定のターゲットを含む複数の画像について、各画像を撮影したカメラの位置、傾きを算出し、共通のターゲットを含む画像を同一グループとする複数のグループを定義し、各グループについて画像内の共通の点（物点）を当該各画像について指定し、各グループの物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成するため写真測量画像処理方法であって、各画像について、カメラとの位置関係から精度保証範囲を算出し、所定のターゲットを含む複数の画像について、この精度保証範囲を示す枠（エリアマーカＡＭ）を測量図に重ねて表示し、エリアマーカＡＭ内において物点を指定するので、写真測量画像処理装置におけるマニュアル作業を大幅に効率化し得るという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る写真測量画像処理装置の第１実施形態における表示装置の表示画面を示す概念図である。
【図２】 写真測量画像処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示す画像記憶媒体に格納される写真データのフォーマットを示す概念図である。
【図４】 図２に示す写真測量画像処理装置で処理される画像の撮影状況を示す斜視図である。
【図５】 図４に示す撮影状況における画像、カメラ位置およびターゲットの関係を模式的に示す斜視図である。
【図６】 図４に示す撮影状況により得られた画像を示す概念図である。
【図７】 図６の画像に基づいて求められる精度保証手前限界を決定する処理を示す概念図であって、カメラ位置およびその垂直方向の画角を示す図である。
【図８】 図６の画像に基づいて求められる精度保証範囲を示す水平面図である。
【図９】 図８に示す精度保証範囲を回転変換した状態を示す概念図である。
【図１０】 ２つの精度保証範囲から詳細エリアマーカを決定する処理を示す概念図である。
【図１１】 簡易エリアマーカを算出するための条件を示す概念図である。
【図１２】 他の簡易エリアマーカを算出するための条件を示す概念図である。
【図１３】 １つのシーン座標系を基準座標系に変換する状況を示す概念図である。
【図１４】 図２に示すＣＰＵにおいて実行される作図領域表示処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】 図１４に示すエリアマーカ算出サブルーチンの詳細の前半を示すフローチャートである。
【図１６】 図１４に示すエリアマーカ算出サブルーチンの詳細の後半を示すフローチャートである。
【図１７】 図１５に示す詳細エリアマーカ算出サブルーチンの詳細の前半を示すフローチャートである。
【図１８】 図１５に示す詳細エリアマーカ算出サブルーチンの詳細の後半を示すフローチャートである。
【図１９】 図１７に示す精度保証限界算出サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図２０】 本発明に係る写真測量画像処理装置の第２実施形態を示す図であって、４つの精度保証範囲から詳細エリアマーカを決定する処理を示す概念図である。
【図２１】 第２実施形態における簡易エリアマーカを算出するための条件を示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 表示装置
１２ 入力装置
１３ 画像記憶媒体
４３ エリア演算部
ＡＡＡ、ＡＡＡ１〜ＡＡＡ４ 精度保証範囲
ＶＲ 有効図化範囲
ＡＭ、ＡＭ１〜ＡＭ９ エリアマーカ
ＤＡＭ、ＤＡＭ１〜ＤＡＭ９ 詳細エリアマーカ
ＳＡＭ、ＳＡＭ１〜ＳＡＭ９ 簡易エリアマーカ
ＩＭ１１、ＩＭ１２ 画像
Ｏ、Ｏ１〜Ｏ４ 光軸
ＲＰ１〜ＲＰ３ ターゲット位置
Ｔ ターゲット

Claims (17)

1. 所定位置のターゲットを共通に含む複数の画像を同一グループに定義し、前記各画像について撮影したカメラの位置およびその光軸の傾きを算出し、前記画像内の共通の物点を当該各画像について指定し、前記物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成する写真測量画像処理装置において、
   前記グループについて、全画像の前記カメラ位置および前記光軸傾きに基づいて、測量図の作成に有効な物点を指定可能な有効図化範囲を算出し、この有効図化範囲に基づいてエリアマーカを生成するエリア演算手段と、
   前記エリアマーカを前記測量図に重ねて所定の画面に表示可能な表示手段と
   を備えたことを特徴とする写真測量画像処理装置。
2. 前記エリア演算手段において、前記各画像に対応して精度保証範囲が算出され、この複数の精度保証範囲を重ね合わせた領域が前記有効図化範囲に定められることを特徴とする請求項１に記載の写真測量画像処理装置。
3. 複数の精度保証範囲が異なる画素値のラベル画像として記録され、各座標における対応画素の画素値に基づいて相互の重なり合いが判定されることを特徴とする請求項２に記載の写真測量画像処理装置。
4. 前記精度保証範囲が、前記カメラ位置と所定の許容誤差とに基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の写真測量画像処理装置。
5. 前記カメラが撮像素子を備え、この撮像素子により光学画像が電子画像に変換され、前記精度保証範囲が前記撮像素子の分解能を加味して求められることを特徴とする請求項４に記載の写真測量画像処理装置。
6. 前記許容誤差の値に応じて前記精度保証範囲の大きさが変えられることを特徴とする請求項４に記載の写真測量画像処理装置。
7. 地面を鉛直上方から見た水平面図が前記測量図として前記画面に表示され、
   前記精度保証範囲が、地面上において、カメラの光軸に垂直でありカメラから精度保証手前限界および精度保証奥行限界だけそれぞれ離れた２本の平行線と、地面と水平方向の画角の範囲が地面と交差する線とにより囲まれる領域に定められ、
   前記精度保証手前限界が、前記カメラの垂直方向の画角の範囲が地面と交差する線と、前記カメラから地面に下ろした垂線との最短距離であり、
   前記精度保証奥行限界が、前記撮像素子の分解能に対応した長さが許容誤差に等しくなる距離であることを特徴とする請求項６に記載の写真測量画像処理装置。
8. 初期状態からの移動量および回転角を出力し得る所定形状のターゲットを含む画像を複数記憶する画像記憶媒体から、前記画像を読み込む読込手段と、
   前記グループの複数の画像において、前記エリアマーカ内の物点に対応する像点を指定するための入力手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の写真測量画像処理装置。
9. 前記グループが複数設けられ、各グループの座標系が前記ターゲットに設けられた基準点によって定められるとともに、各グループの座標系がいずれか１つのグループの座標系に座標変換されて、全グループのエリアマーカが同一の画面に表示され得ることを特徴とする請求項８に記載の写真測量画像処理装置。
10. 前記画面に画像表示領域と作図領域とが設定され、前記表示手段によって、前記画像表示領域に前記画像記憶媒体に格納された画像が表示されるとともに、前記作図領域に全グループの前記エリアマーカおよび前記測量図が重ねて表示されることを特徴とする請求項９に記載の写真測量画像処理装置。
11. 前記有効図化範囲の境界を示す枠が詳細エリアマーカに定められ、物点を指定する作図対象として定められたグループの詳細エリアマーカがエリアマーカとして前記画面に表示されることを特徴とする請求項１に記載の写真測量画像処理装置。
12. 前記グループが作図対象外に定められたとき、前記詳細エリアマーカとは異なる簡易エリアマーカが、エリアマーカとして、作図対象の場合と異なる表現で画面に表示されることを特徴とする請求項１１に記載の写真測量画像処理装置。
13. 前記グループには２枚の画像が含まれ、
    グループにおける２つのカメラの光軸の地面への投影が交差するときは、この交点における交差角の２等分線が仮の光軸に定められ、
    一方のカメラの精度保証手前限界および精度保証奥行限界に基づいて、仮の光軸に垂直であってこの一方のカメラから精度保証手前限界および精度保証奥行限界だけ離れた２本の平行線を含み、前記仮の光軸を対称軸とする台形の領域の境界が簡易エリアマーカに定められることを特徴とする請求項１２に記載の写真測量画像処理装置。
14. 前記グループには２枚の画像が含まれ、
    グループにおける２つのカメラの光軸の地面への投影が交差せず、その画角に沿った線が交差するときは、この交点における交差角の２等分線が仮の光軸に定められ、
    一方のカメラの精度保証手前限界および精度保証奥行限界に基づいて、仮の光軸に垂直であってこの一方のカメラから精度保証手前限界および精度保証奥行限界だけ離れた２本の平行線を含み、前記仮の光軸を対称軸とする台形の領域の境界が簡易エリアマーカに定められることを特徴とする請求項１２に記載の写真測量画像処理装置。
15. 前記グループには複数の画像が含まれ、
    グループにおける各カメラの光軸の地面への投影の全ての交点が求められ、これら交点の座標の算術平均を中心とした所定半径を有する円形領域の境界が簡易エリアマーカに定められることを特徴とする請求項１２に記載の写真測量画像処理装置。
16. 所定位置に設けられ、初期状態からの移動量および回転角を出力し得る所定形状のターゲットを共通に含む複数の画像を同一グループに定義し、前記各画像について撮影したカメラの位置およびその光軸の傾きを算出し、前記画像内の共通の物点を当該各画像について指定し、前記物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成する写真測量画像処理方法において、
    前記グループに含まれる各画像のカメラ位置および光軸傾きから１つのグループに対応した有効図化範囲を算出する第１のステップと、
    この有効図化範囲に基づいてエリアマーカを生成する第２のステップと、
    所定の画面に、前記画像とともに前記エリアマーカを前記測量図に重ねて表示する第３のステップと、
    前記エリアマーカ内の物点を、前記画面に表示された前記各画像においてそれぞれ指定する第４のステップと
    を備えることを特徴とする写真測量画像処理方法。
17. 所定位置のターゲットを共通に含む複数の画像を同一グループに定義し、前記各画像について撮影したカメラの位置およびその光軸の傾きを算出し、前記画像内の共通の物点を当該各画像について指定し、前記物点の３次元座標を算出し、この３次元座標に基づいて測量図を生成する写真測量画像処理プログラムにおいて、
    前記グループについて、前記カメラ位置および前記光軸傾きに基づいて、測量図の作成に有効な物点を指定可能な有効図化範囲を算出し、この有効図化範囲に基づいてエリアマーカを生成するエリアマーカ算出ルーチンと、
    前記エリアマーカを前記測量図に重ねて所定の画面に表示可能な作図領域表示処理ルーチンとを備えた写真測量画像処理プログラムを格納していることを特徴とする記憶媒体。

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