JP4470292B2 - 写真計測用写真撮影位置の決定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は写真計測を実施する際、所望の計測精度を確実に得ることができるように写真撮影位置を決定する写真計測用写真撮影位置の決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、橋のブロックや船体のブロック等の立体的な構造物を製作した場合、これら構造物において正確に作りたい個所が設計通りに作られているか否か、たとえば、孔を設けた場合に、その孔の位置が正しいかどうかを確認するために、実際に製作された構造物についての計測を望むことがあり、この場合、上記橋のブロックや船体ブロックの如き大型で直接的な寸法測定が困難な構造物の計測に用いられる手法の一つとして、写真計測がある。
【０００３】
これは、光学式カメラ又はデジタルカメラで計測すべき構造物を計測対象物として撮影した場合、光学式カメラではフィルム面上に、又、デジタルカメラではＣＣＤ上にそれぞれ投影される計測対象物の像の寸法と、カメラの焦点距離と、カメラと計測対象物との距離が判明していれば、これらの寸法や距離を基にして、計測対象物の実際の寸法が算出できることを利用して、計測対象物を撮影した写真を基に、該計測対象物の各部の実寸法を求めて計測するものであり、計測対象物が立体的な構造物の場合には、異なる角度から写した複数枚の写真を組み合わせて使用することで、３次元的な寸法を計測できるものである。
【０００４】
ところで、かかる写真計測では、用いる写真を撮影した写真撮影位置（カメラ位置とカメラの向き）により計測精度が大きく変動し、又、使用する写真の枚数によっても精度が変動することが知られており、したがって、上記写真撮影位置の決定、すなわち、計測対象物を角度を変えて撮影するためのカメラ設置位置の決定、及び、該各カメラ設置位置におけるカメラの向きの決定が非常に重要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、写真撮影位置を決定する場合には、計測現場で計測対象物を見ながら撮影角度と写真の枚数の検討を行うようにしていたが、この場合、写真計測を行って得られる計測精度は計測者の検討した写真撮影位置に依存しており、その決定は計測者の勘に頼っているものであるため、安定した計測精度が保証されないという問題があり、又、撮影位置を検討するには経験を要するため、写真撮影を行う者が限定され、誰にでも写真計測が行える状態とはなっていないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、誰にでも写真計測用の写真撮影を行えるようにするために、所望する計測精度の保証された写真を撮影するための写真撮影位置を予め決定し指示できる写真計測用写真撮影位置の決定方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、計測対象物の設計データを３ＤＣＡＤ上に取り込んで作成したモデルに対し、写真計測を所望する計測ポイントを設定し、次に、設定された計測ポイントを撮影し得る、少なくとも２個所の仮想写真撮影位置を３ＤＣＡＤ空間内にて設定し、該各仮想写真撮影位置にて撮影された写真を基に写真計測を行った場合に得られる計測精度を算出し、該算出された計測精度が実際の計測時に所望される計測精度より低い場合は、仮想写真撮影位置を変更するか又は仮想写真撮影位置を増やして、これら仮想写真撮影位置にて撮影された写真を基に写真計測を行った場合に得られる計測精度を再び算出させ、算出された計測精度が実際の計測時に所望される計測精度以上となった場合に、上記各仮想写真撮影位置を実際の写真撮影位置として指示する撮影位置指示書を出力させる構成とする。
【０００８】
３ＤＣＡＤ空間内において、計測対象物のモデル上に設定された計測ポイントを撮影し得る領域内にて仮想写真撮影位置を設定すると、該各仮想写真撮影位置で撮影される写真を基に計測対象物の写真計測を行う場合に得られる計測精度が算出され、この算出された計測精度が実際の写真計測に所望する計測精度よりも低い場合には、仮想写真撮影位置の変更、又は、仮想写真撮影位置を増やすことにより算出される計測精度の改善が図られ、算出される計測精度が実際の写真計測に所望する計測精度以上として算出された場合にのみ、各仮想写真撮影位置を実際の写真撮影位置として指示する撮影位置指示書が出力されるので、該撮影位置指示書に記載された写真撮影位置で写真を撮影し、撮影された写真を基に写真計測を行うことで、計測対象物の計測が、所望する計測精度以上の計測精度で実施されるようになる。
【０００９】
又、モニター画面上に、３ＤＣＡＤ空間内に配した仮想のカメラのファインダーを通して観察される像を表示させながら仮想写真撮影位置を設定するようにした構成とすることにより、モニター画面上に計測ポイントが表示されている状態において仮想のカメラの位置を仮想写真撮影位置として設定することで、３ＤＣＡＤ空間内において、計測ポイントの撮影可能な領域内に仮想写真撮影位置を容易に設定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１乃至図３は本発明の写真計測用写真撮影位置の決定方法の実施の一形態を示すもので、図１は作業手順のフローを示すものである。
【００１３】
先ず、計測対象物の設計データを３ＤＣＡＤ（３次元ＣＡＤ）に取り込んで、図２に示す如く、３ＤＣＡＤ空間（３ＤＣＡＤ上の仮想３次元空間）１内にて計測対象物のモデル２（図では立方体としてある）を作成して、モニター画面３上に表示させ（ステップＳ１）、モニター画面３上に表示された上記計測対象物のモデル２に対して、写真計測を望む個所、たとえば、上記モデル２の前面の所要個所に計測ポイント４を設定しマークする（ステップＳ２）。
【００１４】
次に、３ＤＣＡＤ空間１内において、図３（イ）に示す如く、上記モデル３上にマークされた計測ポイント４を撮影可能な領域内に、３個所の仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃを設定する（ステップＳ３）。この際、モニター画面３上には、３ＤＣＡＤ空間１内の所要個所に配した仮想のカメラのファインダーを通して観察される像を表示させる、すなわち、たとえば、図３（イ）における５ａの位置に仮想のカメラ６が配置されている場合には、図３（ロ）に示される如く、上記仮想のカメラ６のファインダーを通して計測対象物のモデル２を正面左寄り位置から観察した像がモニター画面３上に表示されるようにし、又、図３（イ）における５ｂの位置に仮想のカメラ６が配置されている場合には図３（ハ）に示される如くモデル２を正面より観察した像がモニター画面３上に表示され、同様に、図３（イ）における５ｃの位置に仮想のカメラ６が配置されている場合には図３（ニ）に示される如くモデル２を正面右寄り位置から観察した像がモニター画面３上に表示されるようにすると、該モニター画面３上において計測対象物のモデル２の画像を回転させることにより、３ＤＣＡＤ空間１内における仮想のカメラ６の上記モデル２に対する相対的な位置を変更することができ、又、モニター画面３上におけるモデル２の画像の大きさを拡大、縮小させることにより、３ＤＣＡＤ空間１内における仮想のカメラ６の配置位置を上記モデル２に対して相対的に近づけたり遠ざけることができ、更に、モニター画面３上にモデル２上の計測ポイント４が表示されている状態とすることにより、３ＤＣＡＤ空間１内において、計測ポイント４の撮影可能な領域内に、仮想のカメラ６を容易に配置することができて、仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃを容易に設定することができるようになる。
【００１５】
次いで、上記ステップＳ３において設定された各仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃに仮想のカメラ６を配置して撮影した場合に得られる写真、すなわち、図３（ロ）（ハ）（ニ）にそれぞれ示した如きモニター画面３上の画像に相当する３枚の写真を用いて行う写真計測をシミュレーションし、得られる計測結果の計測精度を算出する（ステップＳ４）。なお、上記シミュレーションを行う場合には、実際の写真計測で用いるロジックに所要のノイズを加えて、実際の写真計測に近づけるようにさせるものとする。
【００１６】
その後、上記ステップＳ４において算出された計測精度と、実際の写真計測を行う場合に計測者が所望する計測精度との比較を行い（ステップＳ５）、ステップＳ４において算出された計測精度が計測者の所望する計測精度よりも低い場合、たとえば、計測者が０．０５までの計測精度での計測を所望しているのに対し、上記ステップＳ４にて算出された計測精度が０．１までしか得られない場合には、ステップＳ３に戻して、仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃの位置の変更を行って、３個所の仮想写真撮影位置を再び設定するか、もしくは、写真計測に用いる写真の枚数を増やすことができるように、既存の仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃに加えて新たな仮想写真撮影位置（図示せず）を設定した後、ステップＳ４にて上記と同様に写真計測をシミュレーションして、得られる計測精度を計算させるようにする。
【００１７】
ステップＳ５において、ステップＳ４で算出された計測精度が、計測者の所望する計測精度以上であると判断された場合には、ステップＳ６に進ませ、上記ステップＳ４で設定された各仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃを、所望する計測精度の保証された写真撮影位置として決定した後、上記各仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃの情報をカメラ位置及びカメラの向き等を指示する撮影位置指示書として、写真計測すべき計測ポイント４の情報とともに出力させる（ステップＳ７）。この際、出力させる撮影位置指示書に、ステップＳ３において仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃを設定する際にモニター画面３上に表示させた図３（ロ）（ハ）（ニ）に示される如き画像、すなわち、３ＤＣＡＤ空間１内に配した仮想のカメラ６のファインダーを通して観察されるモデル２の画像を添付させるようにすれば、実際の撮影時にカメラのファインダーを通して見たものと、上記画像とを一致させるようにすることで、撮影すべき写真についてより具体的な指示を与えることも可能となる。
【００１８】
なお、上記ステップＳ３〜ステップＳ５を繰り返し行って、３ＤＣＡＤ空間１内の計測ポイント４を撮影し得る領域内における仮想写真撮影位置の設定位置を検討しても、ステップＳ４にて行うシミュレーションで算出される計測精度が所望する計測精度に達しない場合には、上記計測ポイント４は写真計測に不適であるとして、計測対象から除外するようにしてある（ステップＳ８）。
【００１９】
このように、ステップＳ７において出力される撮影位置指示書では、実際の写真計測時に所望する計測精度以上の計測精度を得られることが予めシミュレーションで保証された写真撮影位置が指示されていることから、上記撮影位置指示書の指示に基づいて実際にカメラを設置し、写真撮影を行うことにより、撮影された写真を用いて所望する計測精度以上の写真計測を行うことができて、計測現場で計測対象物を見ながら写真撮影位置の検討を行う必要をなくすことができ、計測者の勘に頼ることなく、誰にでも容易に写真計測用の写真を撮影させることができて、適切な写真計測作業を行うことができる。又、写真計測では所望する計測精度が得られないことが判っている計測ポイント４は、予めステップＳ８において計測の対象から除くことができるので、写真撮影作業の無駄を省くことができる。
【００２０】
次に、図４は本発明の実施の他の形態における作業手順のフローを示すもので、上記と同様に３ＤＣＡＤ空間１内に作成した計測対象物のモデル２に対して、写真計測を望む計測ポイント４を設定した後、該計測ポイント４の写真計測を行う場合に所望する計測精度（設定された計測精度以上の計測精度）で写真計測を行うことが可能な写真撮影位置はどこがよいかを求めて撮影位置指示書として出力できるようにしたものである。
【００２１】
すなわち、先ず、上記実施の形態におけるステップＳ１〜Ｓ２の手順と同様に、計測対象物の設計データをもとに、３ＤＣＡＤ空間１内にて計測対象物のモデル２を作成させると共に、該モデル２に対して計測ポイント４の設定を行わせた後、該計測ポイント４に対して写真計測を行う場合に所望する計測精度を入力させ（ステップＳ９）、次に、上記ステップＳ２において設定した計測ポイント４のデータを基に、３ＤＣＡＤ空間内において該計測ポイント４を観察可能な領域内にて、写真計測を行う場合に所望する計測精度以上の計測精度の得られる写真の組を撮影することが可能な３個所以上の仮想写真撮影位置を計算させ（ステップＳ１０）、算出された各仮想写真撮影位置を、所望する計測精度の保証された写真撮影位置として決定した後（ステップＳ１１）、上記各仮想写真撮影位置の情報をカメラ位置及びカメラの向き等を指示する撮影位置指示書として、写真計測すべき計測ポイント４とともに出力させる（ステップＳ１２）ようにする。
【００２２】
本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様の効果を得ることができ、更に、３ＤＣＡＤ空間１内において、計測対象物のモデル２上に計測ポイント４を設定すると共に、実際の写真計測時に所望する計測精度を入力するのみで、該所望する計測精度以上の計測精度で写真計測を行うことが可能な写真を撮影するための写真撮影位置を容易に決定することができる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図２及び図３（イ）（ロ）（ハ）（ニ）では計測対象物のモデル２を立方体として示したが、計測対象物としては任意の形状のものに適用できること、又、３ＤＣＡＤ空間１内における計測対象物のモデル２の前面に１つの計測ポイント４を設定するものとして示したが、計測ポイント４は、外部より観察することができれば、上記モデル２上のいかなる場所に設定してもよく、更に、１台のカメラで同時に撮影することが可能な配置であれば、複数の計測ポイント４を同時に設定すると共に、該各計測ポイント４を所望する計測精度以上の計測精度で写真計測を行い得る１組の写真撮影位置を決定するようにしてもよいこと、図３（イ）では、設定する仮想写真撮影位置５ａ，５ｂ，５ｃを、３ＤＣＡＤ空間内においてそれぞれ水平方向に位置が相違するものとして示したが、計測対象物のモデル２の形状や計測ポイント４の設定位置に応じて、高さ方向に位置の異なる仮想写真撮影位置を設定することも可能であること、ステップＳ２における計測ポイント４の設定の段階で、図３（ロ）（ハ）（ニ）に示したものと同様に、３ＤＣＡＤ空間１内に配置した仮想のカメラ６のファインダーを通して観察されるモデル２の画像をモニター画面３上に表示させるようにしてもよいこと、上記いずれの実施の形態においても、仮想写真撮影位置は、３個所以上設定するものとして示したが、これは、３個所以上とすると高い計測精度を得ることができるためであり、所望される計測精度が低い場合には２個所のみ設定するようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の写真計測用写真撮影位置の決定方法によれば、計測対象物の設計データを３ＤＣＡＤ上に取り込んで作成したモデルに対し、写真計測を所望する計測ポイントを設定し、次に、設定された計測ポイントを撮影し得る、少なくとも２個所の仮想写真撮影位置を３ＤＣＡＤ空間内にて設定し、該各仮想写真撮影位置にて撮影された写真を基に写真計測を行った場合に得られる計測精度を算出し、該算出された計測精度が実際の計測時に所望される計測精度より低い場合は、仮想写真撮影位置を変更するか又は仮想写真撮影位置を増やして、これら仮想写真撮影位置にて撮影された写真を基に写真計測を行った場合に得られる計測精度を再び算出させ、算出された計測精度が実際の計測時に所望される計測精度以上となった場合に、上記各仮想写真撮影位置を実際の写真撮影位置として指示する撮影位置指示書を出力させる構成としてあるので、３ＤＣＡＤ空間内において、計測対象物のモデル上に設定された計測ポイントを撮影し得る領域内にて仮想写真撮影位置を設定すると、該各仮想写真撮影位置で撮影される写真を基に行う写真計測がシミュレーションされて得られる計測精度が算出され、この算出された計測精度が実際の写真計測に所望する計測精度よりも低い場合には、仮想写真撮影位置の変更、又は、仮想写真撮影位置を増やすことにより算出される計測精度の改善させることができ、算出される計測精度が実際の写真計測に所望する計測精度以上として算出された場合にのみ、各仮想写真撮影位置を実際の写真撮影位置として指示する撮影位置指示書を出力させることができることから、上記撮影位置指示書の指示に基づいて実際にカメラを設置し、写真撮影を行うことにより、撮影された写真を用いて所望する計測精度以上の写真計測を行うことができ、これにより、計測現場で計測対象物を見ながら写真撮影位置の検討を行う必要をなくすことができ、計測者の勘に頼ることなく、誰にでも容易に写真計測用の写真を撮影させることができて、適切な写真計測作業を行うことができ、又、写真計測では所望する計測精度が得られないことが判っている計測ポイントは、予め計測の対象から除外するができて、写真撮影作業の無駄を省くことができるという優れた効果を発揮し、又、モニター画面上に、３ＤＣＡＤ空間内に配した仮想のカメラのファインダーを通して観察される像を表示させながら仮想写真撮影位置を設定するようにした構成とすることにより、モニター画面上に計測ポイントが表示されている状態において仮想のカメラの位置を仮想写真撮影位置として設定することで、３ＤＣＡＤ空間内において、計測ポイントの撮影可能な領域内に仮想写真撮影位置を容易に設定することができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の写真計測用写真撮影位置の決定方法の実施の一形態を示すもので、作業手順のフローを示す図である。
【図２】図１のステップＳ１において３ＤＣＡＤ空間内に作成した計測対象物のモデルの一例を示す図である。
【図３】図１のステップＳ３において仮想写真撮影位置を設定する場合の概略を示すもので、（イ）は３ＤＣＡＤ空間内における仮想のカメラの配置を示す図、（ロ）（ハ）（ニ）はそれぞれ（イ）の５ａ，５ｂ，５ｃの各位置に仮想のカメラが位置する場合にモニター画面上に表示される画像を示す図である。
【図４】本発明の実施の他の形態における作業手順のフローを示す図である。
【符号の説明】
１ ３ＤＣＡＤ空間
２ 計測対象物のモデル
３ モニター画面
４ 計測ポイント
５ａ，５ｂ，５ｃ 仮想写真撮影位置
６ 仮想のカメラ

Claims (2)

1. 計測対象物の設計データを３ＤＣＡＤ上に取り込んで作成したモデルに対し、写真計測を所望する計測ポイントを設定し、次に、設定された計測ポイントを撮影し得る、少なくとも２個所の仮想写真撮影位置を３ＤＣＡＤ空間内にて設定し、該各仮想写真撮影位置にて撮影された写真を基に写真計測を行った場合に得られる計測精度を算出し、該算出された計測精度が実際の計測時に所望される計測精度より低い場合は、仮想写真撮影位置を変更するか又は仮想写真撮影位置を増やして、これら仮想写真撮影位置にて撮影された写真を基に写真計測を行った場合に得られる計測精度を再び算出させ、算出された計測精度が実際の計測時に所望される計測精度以上となった場合に、上記各仮想写真撮影位置を実際の写真撮影位置として指示する撮影位置指示書を出力させることを特徴とする写真計測用写真撮影位置の決定方法。
2. モニター画面上に、３ＤＣＡＤ空間内に配した仮想のカメラのファインダーを通して観察される像を表示させながら仮想写真撮影位置を設定するようにした請求項１記載の写真計測用写真撮影位置の決定方法。

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