JP4565898B2 - 傾き補正機能を備える３次元物体測量装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の測量用カメラによって構成される３次元物体測量装置の傾き調整機能に関する。

従来の測量において、測量しようとする点（測点）を含む周囲の風景を異なる視点から撮影し、撮影した視点の位置および傾きを用いて、測点の位置を三角測量の原理により求める方法が知られている。複数のカメラを所定の位置に固定したステレオカメラを用いて、このような測量が行われている。

ところで、このようなステレオカメラは同一の測点を撮影するカメラの視差を利用して測量を行うため、撮影された画像において視差以外の要因によるズレがないことが望ましい。しかしカメラを固定するときに規定する固定位置からカメラの位置、および傾きにズレが生じる。そのため、あらかじめ位置が既知である調整用パターンを用いて、三角測量に用いるカメラのずれた後の位置と傾きを算出し、測点の画像からこれらのズレを幾何学的に補正することが提案されている（特許文献１参照）。

しかし、ステレオカメラを測量現場に運ぶ際に平行移動および回転によるズレが算出した値からさらに変位してしまう。この変位も補正して測量の精度を上げることが可能である。しかし、特許文献１に提案されている手法でそのズレを補正する場合は、測量を行う現場で調整用パターンの位置の測定が必要となる。したがって一つの作業を余計に行う必要があるため不便であり、また撮影時間が長くなってしまう。
特開平１０−３０７３５２号公報

したがって、本発明では簡易的な方法により、ズレを補正することが可能な３次元物体測量装置の提供を目的とする。

本発明の第１の３次元物体測量装置は第1のカメラと、第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラと、所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影した画像に基づき、基準標識の各々の位置を第１の位置情報として認識する位置認識手段と、基準標識毎のターゲットにおける所定の位置を記憶する記憶手段と、第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ第１のカメラと第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした第２のカメラの第１回転角、およびターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして、可変パラメータとターゲットにおける所定の位置とに基づいて基準標識の各々の位置を第２の位置情報として算出する位置算出手段と、第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影された基準標識の画像および／または第１の位置情報を表示する表示手段と、表示手段により表示される基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての第１の位置情報と第２の位置情報とを対応付ける入力操作を行うための入力手段と、入力手段の入力により同一の基準標識に関する位置情報として対応付けられた第１の位置情報と第２の位置情報とに基づいて、第１回転角を算出する回転角算出手段とを備えることを特徴としている。

基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、識別情報が、識別情報に対応する基準標識のターゲットにおける所定の位置に関連づけられて記憶手段に記憶され、
位置算出手段が識別情報を第２の位置情報に関連づけ、入力手段における、表示手段に表示された画像上の基準標識および／または第１の位置情報に関して基準標識毎に識別情報を指定する入力に基づいて、第２の位置情報に関連づけられた識別情報と第１の位置情報に指定された識別情報とを対応付けることにより同一の基準標識についての第１の位置情報と第２の位置情報とが対応付けられることが好ましい。

回転角検出手段が基準標識毎の固定パラメータとインデックスの組合わせに基づいて第２の位置情報に関して基準標識毎にインデックスを指定することが好ましい。

基準標識が直線上に並べられることが好ましい。また位置認識手段がターゲットに設けられた２以上の基準標識の位置を認識することが好ましい。

本発明の第２の３次元物体測量装置は第１のカメラと、第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラと、所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影した画像に基づき、基準標識の各々の位置を第１の位置情報として認識する位置認識手段と、基準標識毎のターゲットにおける所定の位置を記憶する記憶手段と、第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ第１のカメラと第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした第２のカメラの第１回転角およびターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして可変パラメータとターゲットにおける所定の位置とに基づいて基準標識の各々の位置を第２の位置情報として算出する位置算出手段と、基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての第１の位置情報と第２の位置情報とを対応付ける対応付け手段と、同一の基準標識に関する位置情報として対応付けられた第１の位置情報と第２の位置情報とに基づいて第１回転角を算出する回転角算出手段とを備えることを特徴としている。

基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、記憶手段に識別情報が、識別情報に対応する基準標識のターゲットにおける所定の位置に関連づけられて記憶され、位置算出手段が識別情報を第２の位置情報に関連づけ、対応付け手段が第１の位置情報を所定の規則に並べることにより識別情報を第１の位置情報に関連づけ識別情報に基づいて同一の基準標識についての第１の位置情報と第２の位置情報とを対応付けることが好ましい。

また本発明にかかる測量写真解析装置は第１のカメラと、第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを取得する画像取得手段と、所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影した画像に対応する画像データに基づき、基準標識の各々の位置を第１の位置情報として認識する位置認識手段と、基準標識毎のターゲットにおける所定の位置を記憶する記憶手段と、第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ第１のカメラと第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした第２のカメラの第１回転角、およびターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして可変パラメータとターゲットにおける所定の位置とに基づいて基準標識の各々の位置を第２の位置情報として算出する位置算出手段と、第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影された基準標識の画像および／または第１の位置情報を表示する表示手段と、表示手段により表示される基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての第１の位置情報と第２の位置情報とを対応付ける入力操作を行うための入力手段と、入力手段の入力により同一の基準標識に関する位置情報として対応付けられた第１の位置情報と第２の位置情報とに基づいて、第１回転角を算出する回転角算出手段とを備えることを特徴としている。

画像検出手段が第１のカメラと第２のカメラにより撮像される画像に対応する画像信号を格納した画像記憶手段から画像信号を取得することが好ましい。

また本発明にかかる測量装置の回転角算出プログラムは第１のカメラと、第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを取得する画像取得手段と、所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影された画像に対応する画像データに基づき、基準標識の各々の位置を第１の位置情報として認識する位置認識手段と、基準標識毎のターゲットにおける所定の位置に対応する信号を取得する固定パラメータ取得手段と、第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ第１のカメラと第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした第２のカメラの第１回転角およびターゲットの位置と傾きに対応する信号を可変パラメータとして可変パラメータとターゲットにおける所定の位置とに基づいて基準標識の各々の位置を第２の位置情報として算出する位置算出手段と、第１のカメラおよび第２のカメラにより撮影された基準標識の画像および／または第１の位置情報を表示する表示手段に画像に対応する画像データおよび／または第１の位置情報を出力する出力手段と、表示手段により表示される基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての第１の位置情報と第２の位置情報とを対応付ける入力操作を行うための入力手段から入力信号を取得する入力取得手段と、入力手段の入力により取得された同一の基準標識に関する位置情報として対応付けられた第１の位置情報と第２の位置情報とに基づいて第１回転角を算出する回転角算出手段としてコンピュータを機能させることを特徴としている。

本発明によればターゲットを測量することなく撮影することによりズレの補正が容易に行われる。したがって、煩雑な作業を行う必要がなくなるので撮影時間を短縮し、精度の高い測量が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である３次元物体測量装置の画像撮影装置を示す斜視図である。

画像撮影装置２０には所定の長さの基線桿２１の両端に左スチルカメラ２２と右スチルカメラ２３とが所定の間隔をもって取付けられる。スチルカメラ２２、２３は写真測量用のデジタルカメラが用いられる。スチルカメラ２２、２３の光軸は互いに平行かつ基線桿２１に垂直となるように固定され、同一の領域を同時に異なる視点から撮像することが可能である。ただし、スチルカメラ２２、２３の光軸を完全に平行に固定することは困難であり、実質的には略平行に配置される。スチルカメラ２２、２３は各々正確に位置決めされており、両者の位置関係は、あらかじめ高い精度で測量される。また、スチルカメラ２２、２３の内部定位要素などもあらかじめ正確に検定される。

図２は本発明の第１の実施形態を適用した測量装置の電気的な構成を示すブロック図である。測量装置１０は画像撮影装置２０とコンピュータ３０により構成される。画像撮影装置２０はスチルカメラ２２、２３とマイクロコンピュータ２４により構成される。スチルカメラ２２、２３はマイクロコンピュータ２４に接続され制御される。すなわち、スチルカメラ２２、２３のレリーズ動作は、マイクロコンピュータ２４からの指令に基づいて行われ、各スチルカメラ２２、２３で撮影された画像に対応する画像データは、マイクロコンピュータ２４に送出される。

また、マイクロコンピュータ２４には、インターフェース回路２５が接続されており、インターフェース回路２５を介してコンピュータ３０に接続される。スチルカメラ２２、２３からマイクロコンピュータ２４に送出された画像データはインターフェースケーブル４０などの通信媒体を介して、コンピュータ３０に転送可能であるとともに、マイクロコンピュータ２４には、コンピュータ３０から制御信号を伝送可能である。なおマイクロコンピュータ２４には、更に操作スイッチ群２６、および表示器２７が接続される。

コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１、インターフェース回路３２、メモリ３３、モニタ３４、入力装置３５により構成される。マイクロコンピュータ２４から転送された画像データは，インターフェース回路２５を介してインターフェース回路３２において検出され、メモリ３３に格納される。また、メモリ３３に格納された画像データは必要に応じてモニタ３４に表示される。コンピュータ３０の各種操作は、マウス等のポインティングデバイスや、キーボード等により構成される入力装置３５を用いた操作によって行われる。

スチルカメラ２２、２３の外部定位要素、すなわちスチルカメラ２２、２３の位置および傾き（Ｘ₀ ^(L)，Ｙ₀ ^(L)，Ｚ₀ ^(L)，ω^(L)，φ^(L)，κ^(L)）、（Ｘ₀ ^(R)，Ｙ₀ ^(R)，Ｚ₀ ^(R)，ω^(R)，φ^(R)，κ^(R)）は、基準点の位置をトータルステーションで測量して、空間後方交会によりあらかじめ算出される。検定により求められた内部定位要素、すなわちディストーション成分や偏心量、とともに外部定位要素はメモリ３３に格納される。

上述のように外部定位要素はあらかじめ設定されるが、測量装置１０を使用しているうちにこれらの要素は変位してしまう。外部定位要素の変位において最も測量の精度に影響を及ぼす要素は、光軸の向きと、左右のスチルカメラ２２、２３の投影中心を結ぶ基線とに垂直な方向を回転軸とした一方のスチルカメラの回転角である。これを第１回転角と呼ぶ。この第１回転角を後述の方法により算出し、算出した第１回転角、他の外部定位要素、および内部定位要素に基づいて三角測量を行うことにより測量の精度を高く保つことが可能となる。

ここで、第１回転角の変位が外部定位要素の変位において最も測量の精度に影響を及ぼすことについて説明する。図１において左スチルカメラ２２の投影中心を原点として光軸方向の軸をＸ軸、基線に平行で左スチルカメラ２２から右スチルカメラ２３への方向の軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に垂直で上向きの軸をＺ軸となるカメラ配置を想定する。なお、３次元座標の原点および座標軸は任意であればよいが、ここでは説明を簡単にするために上述のように想定する。

ステレオカメラの測量誤差は、画像座標に誤差がある場合と外部定位要素に誤差がある場合に発生する。外部定位要素の誤差量を画像座標の誤差量に換算することができるので、以下は画像座標に誤差がある場合の測量誤差について説明する。３次元座標系におけるＹ軸方向と平行な画像座標系のｘ’軸方向に画像座標誤差がある場合、Ｘ軸方向とＹ軸方向（図１）に測量誤差が発生する。

例えば基線長が１ｍのステレオカメラで２０ｍ先にある点を計測する場合、単位ｘ’軸座標誤差あたりのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の測量誤差の比は４０：１：０である。また、Ｚ軸方向と平行な画像座標系の単位ｙ’軸座標誤差あたりのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の測量誤差の被は０：０：１である。したがって、画像座標ｘ’軸の誤差を発生させる外部定位要素の誤差を補正することが測量精度を上げるのに有効である。

右スチルカメラ２３の変位が（δＸ₀ ^(R)，δＹ₀ ^(R)，δＺ₀ ^(R)，δω^(R)，δφ^(R)，δκ^(R)）であるとする。このように変位したスチルカメラにおいて平行移動量（δＸ₀ ^(R)，δＹ₀ ^(R)，δＺ₀ ^(R)）が測量の精度に及ぼす影響について説明する。画像のズレは平行移動量にカメラの倍率を乗じて算出される。カメラの倍率のオーダーは１０^-3であり、平行移動量として異常に大きな値である１ｍｍの移動の場合においても、画像上での移動量は１μｍであり、無視できる誤差である。

次に回転角における変位について説明する。まずδφ^(R)の影響について説明する。図３（ａ）に示すように、Ｙ軸と平行で右スチルカメラ２３の投影中心を通るＹ^(R)軸を回転軸としてδφ^(R)回転（Ｒｙ参照）しても、図３（ｂ）に示すように、回転前の測定点６０と回転後の測定点６１の画像の間にはｘ’軸方向の誤差は生じない。

一方で図４（ａ）に示すようにＺ軸と平行で右スチルカメラ２３の投影中心を通るＺ^(R)軸を回転軸としてδκ^(R)回転（Ｒｚ参照）した場合は、図４（ｂ）に示すように回転前の測定点６２と回転後の測定点６３の画像にｘ’軸方向の誤差が生じる。

最後に図５（ａ）に示すようにＸ軸と平行で右スチルカメラ２３の投影中心を通るＸ^(R)軸を回転軸としてδω^(R)回転（Ｒｘ参照）した場合は、図５（ｂ）に示すように回転前の測定点６４と回転後の測定点６５の画像にｘ’軸方向の誤差が生じる。ただし、Ｚ軸を回転軸とする場合に比較すると、δκ^(R)の回転においては全領域においてｘ’軸方向に誤差を生じる一方で、δω^(R)の回転においては画像中央部での誤差は小さく端部で大きくなる。また、最もｘ’軸方向の変位が大きくなる画像端部においてもＶＧＡ画像のような縦横比の画像ではδκ^(R)の回転による変位に比べて１／３程度の変位である。以上より第１回転角の変位δκ^(R)が最も測量精度に影響を及ぼすことがわかる。

本実施形態においてスチルカメラ２２、２３はその光軸が略平行となるように配置されるが、捩れの関係にあっても適用は可能である。捩れの関係にある場合、スチルカメラ２２、２３の光軸方向のそれぞれの単位ベクトルの合成ベクトルに垂直で、かつ基線方向のベクトルに垂直な方向と略平行で右スチルカメラ２３の投影中心を通る直線を回転軸とする回転角が第１回転角となる。

次に図６を参照して第１回転角を算出する処理手順について説明する。図６は未知変数の算出手順を示すフローチャートである。

まずステップ１００において、オペレータはスチルカメラ２２、２３により測量現場において第１回転角算出用のターゲットであるイニシャライズチャート５０を撮影する。図７に示すように表面が黒く塗られたイニシャライズチャート５０には基準標識となる複数の白丸点５１が直線上に並ぶ所定の位置に設けられる。各白丸点５１には例えば一方の端から順番に１、２、３、・・・、ｉの番号が識別情報として定められている。したがって、白丸点５１毎に異なる識別情報が所定の規則により定められる。イニシャライズチャート５０は白丸点５１がスチルカメラ２２，２３側を向くようにして撮影される。

次にステップＳ１０１においてスチルカメラ２２、２３により撮影されたイニシャライズチャート５０の画像に対応する画像データがコンピュータ３０に転送される。転送された画像データに基づき、ステップＳ１０２では各白丸点５１の２次元の画像座標が第１の画像座標（第１の位置情報）として認識される。なお画像座標系は，画像左上を原点としたｙ’軸下向きが正の２次元座標系である。また各白丸点５１の画像座標の認識は白丸点の輝度重心となる位置情報を画像座標として認識するなどの従来公知の手段により行われる。

ステップＳ１０３では、オペレータは各白丸点５１に定められた識別情報を、対応する各白丸点の第１の画像座標に指定する入力操作を行う。この指定は例えば図８に示すように行われる。まず撮影されたイニシャライズチャート５０の画像データがモニタ３４に出力され、モニタ３４の表示部３６に表示される。イニシャライズチャート５０に設けられた各白丸点５１の画像は左スチルカメラ２２により撮影された画像表示領域３７および右スチルカメラ２３により撮影された画像表示領域３８に表示される。または各白丸点５１の第１の画像座標が表示される。

オペレータが入力装置３５を介して画面上の任意の白丸点５１を指定すると、識別情報入力要求のウインドウ３９が開く。ここで、指定した白丸点５１に固有の識別情報がオペレータによる入力装置の操作により入力され、入力信号が取得される。例えば、識別情報が“３”である白丸点５１を指定した場合はウインドウ３９に“３”を入力する。この操作が各白丸点５１に行われ、取得された入力信号に基づいて全ての白丸点５１の第１の画像座標に識別情報が指定される。

後述するように、イニシャライズチャート５０における各白丸点５１の所定の位置、すなわちチャート座標系における各白丸点５１の座標は、対応する白丸点５１毎に固有の識別情報に関連づけられてメモリ３３に格納される。チャート座標系における各白丸点５１の座標から算出される各白丸点５１の第２の画像座標（第２の位置情報）には白丸点５１に固有の識別情報が関連づけられる。第２の画像座標に関連づけられた識別標識と第１の画像座標に指定された識別情報との対応付けが行われ、同一の白丸点５１毎の第１の画像座標と第２の画像座標の対応付けの操作が行われる。

ステップＳ１０４では後述するように、同一の白丸点５１毎に対応付けられて第１の画像座標と第２の画像座標とに基づいて右スチルカメラ２３の第１回転角が算出される。そして、ステップＳ１０５においてメモリ３３にあらかじめ格納された第１回転角の代わりに算出された第１回転角を新たな回転角としてメモリ３３に格納する。以上により第１回転角を更新する処理は終了する。

次に図９、図１０を参照して第１回転角を算出する方法（ステップＳ１０４）および、白丸点５１の位置情報である第２の画像座標を算出する方法について説明する。

図９はイニシャライズチャート５０上の３つの白丸点Ｐｉ（ｉ＝１，２，３）とこれらの左スチルカメラ２２の撮像面Ｓ^(L)における像点Ｐｉ’との関係を模式的に示している。各白丸点Ｐｉに関してイニシャライズチャート５０の任意の位置を原点とする３次元であるチャート座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）における座標が測定されている。後述するように、チャート座標系における各白丸点Ｐｉの座標は３次元である測量座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とカメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）および２次元である像面座標系（ｓ’，ｔ’）と画像座標系（ｘ’，ｙ’）のそれぞれにおける座標に変換可能である。

図１０は図６のステップＳ１０４におけるイニシャライズチャート５０の位置と右スチルカメラ２３の第１回転角を算出する処理のフローチャートであり、その算出には最小二乗法を用いた逐次近似法が用いられる。

まずステップＳ２００において、測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の位置および傾き（Ｘ₀ ^(C)，Ｙ₀ ^(C)，Ｚ₀ ^(C)，ω^(C)，φ^(C)，κ^(C)）と右スチルカメラ２３の第１回転角κ^(R)とに近似値として適当な初期値（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）およびκ_G ^(R)を与える。次にステップＳ２０１では与えられた初期値を用いて３つの白丸点Ｐｉのチャート座標系の座標から各白丸点Ｐ_iに対応する左スチルカメラ２２における像点Ｐ_i’^(L)の近似的な画像座標（ｘｐ_Gi’^(L)，ｙｐ_Gi’^(L)）と右スチルカメラ２３における像点Ｐ_i’^(R)の近似的な画像座標（ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)）を算出する。

すなわち、測量座標系における白丸点Ｐ_iの座標（Ｘ_Ci，Ｙ_Ci，Ｚ_Ci）は、チャート座標系における白丸点Ｐ_iの座標（Ｘ_Ci’，Ｙ_Ci’，Ｚ_Ci’）から次の（１）式により求まるので、測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の近似的な位置および傾き（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）およびチャート座標系における白丸点Ｐ_iの座標（Ｘ_Ci’，Ｙ_Ci’，Ｚ_Ci’）を（１）式に代入すると、測量座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な座標（Ｘ_GCi，Ｙ_GCi，Ｚ_GCi）を求めることができる。なお、チャート座標系における各白丸点Ｐｉの座標、すなわちイニシャライズチャート５０における位置はあらかじめ定められており、メモリ３３に格納されている。

ここで行列｛Ｔ_jk｝は回転行列であり、各成分Ｔ_jkは例えば次式で表される。
Ｔ₁₁ ^(C)＝ｃｏｓφ^(C)・ｃｏｓκ^(C)
Ｔ₁₂ ^(C)＝ｃｏｓω^(C)・ｓｉｎκ^(C)＋ｓｉｎω^(C)・ｓｉｎφ^(C)・ｃｏｓκ^(C)
Ｔ₁₃ ^(C)＝ｓｉｎω^(C)・ｓｉｎκ^(C)−ｃｏｓω^(C)・ｓｉｎφ^(C)・ｃｏｓκ^(C)
Ｔ₂₁ ^(C)＝−ｃｏｓφ^(C)・ｓｉｎκ^(C)
Ｔ₂₂ ^(C)＝ｃｏｓω^(C)・ｃｏｓκ^(C)−ｓｉｎω^(C)・ｓｉｎφ^(C)・ｓｉｎκ^(C)
Ｔ₂₃ ^(C)＝ｓｉｎω^(C)・ｃｏｓκ^(C)＋ｃｏｓω^(C)・ｓｉｎφ^(C)・ｓｉｎκ^(C)
Ｔ₃₁ ^(C)＝ｓｉｎφ^(C)
Ｔ₃₂ ^(C)＝−ｓｉｎω^(C)・ｃｏｓφ^(C)
Ｔ₃₃ ^(C)＝ｃｏｓω^(C)・ｃｏｓφ^(C)

また左カメラ座標系における白丸点Ｐ_iの座標（ｘｐ_i ^(L)，ｙｐ_i ^(L)，ｚｐ_i ^(L)）は、測量座標から次の（２）式により求まるので、（１）で求められた測量座標系における白丸点Ｐ_iの座標（Ｘ_Ci，Ｙ_Ci，Ｚ_Ci）と、測量座標系における左スチルカメラ２２の位置および傾き（Ｘ₀ ^(L)，Ｙ₀ ^(L)，Ｚ₀ ^(L)，ω^(L)，φ^(L)，κ^(L)）とを用いて次の（２）式により求められる。

ここで行列｛Ｔ_jk ^(L)｝は回転行列であり、各成分Ｔ_jk ^(L)は例えば次式で表される。
Ｔ₁₁ ^(L)＝ｃｏｓφ^(L)・ｃｏｓκ^(L)
Ｔ₁₂ ^(L)＝ｃｏｓω^(L)・ｓｉｎκ^(L)＋ｓｉｎω^(L)・ｓｉｎφ^(L)・ｃｏｓκ^(L)
Ｔ₁₃ ^(L)＝ｓｉｎω^(L)・ｓｉｎκ^(L)−ｃｏｓω^(L)・ｓｉｎφ^(L)・ｃｏｓκ^(L)
Ｔ₂₁ ^(L)＝−ｃｏｓφ^(L)・ｓｉｎκ^(L)
Ｔ₂₂ ^(L)＝ｃｏｓω^(L)・ｃｏｓκ^(L)−ｓｉｎω^(L)・ｓｉｎφ^(L)・ｓｉｎκ^(L)
Ｔ₂₃ ^(L)＝ｓｉｎω^(L)・ｃｏｓκ^(L)＋ｃｏｓω^(L)・ｓｉｎφ^(L)・ｓｉｎκ^(L)
Ｔ₃₁ ^(L)＝ｓｉｎφ^(L)
Ｔ₃₂ ^(L)＝−ｓｉｎω^(L)・ｃｏｓφ^(L)
Ｔ₃₃ ^(L)＝ｃｏｓω^(L)・ｃｏｓφ^(L)
したがって（２）式に測量座標系における左スチルカメラ２２の位置および傾き（Ｘ₀ ^(L)，Ｙ₀ ^(L)，Ｚ₀ ^(L)，ω^(L)，φ^(L)，κ^(L)）および（１）で求められた測量座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な座標（Ｘ_GCi，Ｙ_GCi，Ｚ_GCi）を代入することにより左カメラ座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な座標（ｘｐ_Gi ^(L)，ｙｐ_Gi ^(L)，ｚｐ_Gi ^(L)）を求めることができる。

また、左カメラ像面座標系における白丸点Ｐ_iに対応する左スチルカメラ像点Ｐｉ’^(L)の座標（ｓｐ_i’^(L)，ｔｐ_i’^(L)）は，撮影された白丸点、投影中心、およびその像点が同一直線上にあるという共線条件から、左カメラ座標系における白丸点Ｐｉの座標（ｘｐ_i ^(L)，ｙｐ_i ^(L)，ｚｐ_i ^(L)）と投影中心から像面までの距離ｆ^(L)とを用いて次の（３）式により求められる。

したがって、（３）式に（２）式で求められた左カメラ座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な座標（ｘｐ_Gi ^(L)，ｙｐ_Gi ^(L)，ｚｐ_Gi ^(L)）を代入することにより左カメラ像面座標系における像点Ｐｉ’^(L)の近似的な座標（ｓｐ_Gi’^(L)，ｔｐ_Gi’^(L)）を算出することができる。

また左カメラ画像座標系における像点Ｐ_i’^(L)の近似的な座標（ｘｐ_Gi’^(L)，ｙｐ_Gi’^(L)）は左カメラ像面座標系における近似的な座標（ｓｐ_Gi’^(L)，ｔｐ_Gi’^(L)）を次の（４）式に代入することにより求められる。

ここでＰｘ、ＰｙはそれぞれＣＣＤの水平、垂直方向の画素ピッチであり、Ｗ、Ｈはそれぞれ画像の水平、垂直方向の画素数である。

一方で右カメラ座標系における白丸点Ｐ_iの座標（ｘｐ_i ^(R)，ｙｐ_i ^(R)，ｚｐ_i ^(R)）は、測量座標から次の（５）式により求まるので、（１）で求められた測量座標系における白丸点Ｐ_iの座標（Ｘ_Ci，Ｙ_Ci，Ｚ_Ci）と、測量座標系における右スチルカメラ２３の位置および傾き（Ｘ₀ ^(R)，Ｙ₀ ^(R)，Ｚ₀ ^(R)，ω^(R)，φ^(R)，κ^(R)）とを用いて次の（５）式により求められる。

Ｔ₁₁ ^(R)＝ｃｏｓφ^(R)・ｃｏｓκ^(R)
Ｔ₁₂ ^(R)＝ｃｏｓω^(R)・ｓｉｎκ^(R)＋ｓｉｎω^(R)・ｓｉｎφ^(R)・ｃｏｓκ^(R)
Ｔ₁₃ ^(R)＝ｓｉｎω^(R)・ｓｉｎκ^(R)−ｃｏｓω^(R)・ｓｉｎφ^(R)・ｃｏｓκ^(R)
Ｔ₂₁ ^(R)＝−ｃｏｓφ^(R)・ｓｉｎκ^(R)
Ｔ₂₂ ^(R)＝ｃｏｓω^(R)・ｃｏｓκ^(R)−ｓｉｎω^(R)・ｓｉｎφ^(R)・ｓｉｎκ^(R)
Ｔ₂₃ ^(R)＝ｓｉｎω^(R)・ｃｏｓκ^(R)＋ｃｏｓω^(R)・ｓｉｎφ^(R)・ｓｉｎκ^(R)
Ｔ₃₁ ^(R)＝ｓｉｎφ^(R)
Ｔ₃₂ ^(R)＝−ｓｉｎω^(R)・ｃｏｓφ^(R)
Ｔ₃₃ ^(R)＝ｃｏｓω^(R)・ｃｏｓφ^(R)
したがって（５）式に第１回転角を近似的な初期値κ_G ^(R)とする測量座標系における右スチルカメラ２３の位置および傾き（Ｘ₀ ^(R)，Ｙ₀ ^(R)，Ｚ₀ ^(R)，ω^(R)，φ^(R)，κ_G ^(R)）と（１）で求められた測量座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な測量座標（Ｘ_GCi，Ｙ_GCi，Ｚ_GCi）とを代入することにより右カメラ座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な座標（ｘｐ_Gi ^(R)，ｙｐ_Gi ^(R)，ｚｐ_Gi ^(R)）を求めることができる。

また、右カメラ像面座標系における白丸点Ｐ_iに対応する右スチルカメラ像点Ｐｉ’^(R)の座標（ｓｐ_i’^(R)，ｔｐ_i’^(R)）は，撮影された白丸点、投影中心、およびその像点が同一直線上にあるという共線条件から、右カメラ座標系における白丸点Ｐｉの座標（ｘｐ_i ^(R)，ｙｐ_i ^(R)，ｚｐ_i ^(R)）、および投影中心から像面までの距離ｆ^(R)を用いて次の（６）式により求められる。

したがって、（６）式に（５）式で求められた右カメラ座標系における白丸点Ｐ_iの近似的な座標（ｘｐ_Gi ^(R)，ｙｐ_Gi ^(R)，ｚｐ_Gi ^(R)）を代入することにより右カメラ像面座標系における像点Ｐｉ’^(R)の近似的な座標（ｓｐ_i’^(R)，ｔｐ_i’^(R)）を算出することができる。

また右カメラ画像座標系における像点Ｐ_i’^(R)の近似的な座標（ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)）は右カメラ像面座標系における近似的な座標（ｓｐ_Gi’^(R)，ｔｐ_Gi’^(R)）を次の（７）式に代入することにより求められる。

ここでＰｘ、ＰｙはそれぞれＣＣＤの水平、垂直方向の画素ピッチであり、Ｗ、Ｈはそれぞれ画像の水平、垂直方向の画素数である。

すなわち、測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の位置および傾き（Ｘ₀ ^(C)，Ｙ₀ ^(C)，Ｚ₀ ^(C)，ω^(C)，φ^(C)，κ^(C)）と右スチルカメラの第１回転角κ^(R)とを可変パラメータとして、各白丸点の左右のスチルカメラ２２、２３における第２の画像座標（ｘｐ_Gi’^(L)，ｙｐ_Gi’^(L)）、（ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)）が算出される。なお、第２の画像座標の算出において右スチルカメラの第１回転角κ^(R)以外の外部定位要素、内部定位要素、およびチャート座標系における各白丸点Ｐｉの座標を固定パラメータとする。

またチャート座標系における各白丸点Ｐｉの座標は各白丸点固有の識別情報と関連づけられてメモリ３３に格納されている。各白丸点の第２の画像座標が算出されるとき、各白丸点に対応する識別情報が第２の画像座標に指定される。

ステップＳ２０２では、測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の近似的に与えられた位置および傾き（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）と右スチルカメラの第１回転角κ_G ^(R)の値が適切か否かを判定するためのメリット関数Φが計算される。メリット関数Φは例えば（８）式で定義される。

すなわち、本実施形態においてメリット関数Φは、同一の識別情報が指定された白丸点Ｐｉの、左スチルカメラ２２における第１の画像座標（ｘｐ_(REC)i’^(L)，ｙｐ_(REC)i’^(L)）と、近似的な左スチルカメラ２２における第２の画像座標（ｘｐ_Gi’^(L)，ｙｐ_Gi’^(L)）との間の距離の２乗と、同一の識別情報が指定された白丸点Ｐｉの右スチルカメラ２３における第１の画像座標（ｘｐ_(REC)i’^(R)，ｙｐ_(REC)i’^(R)）と、右スチルカメラ２３における近似的な第２の画像座標（ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)）との間の距離の２乗との和である。

次にステップＳ２０３において、メリット関数Φが所定値よりも小さいか否かが判定される。すなわち、測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の近似的に与えられた位置および傾き（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）と右スチルカメラの第１回転角κ_G ^(R)による像点Ｐ_i’の近似的な第２の画像座標（ｘｐ_Gi’^(L)，ｙｐ_Gi’^(L)）と（ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)）が、像点Ｐ_i’の第１の画像座標（Ｘ_(REC)i ^(L)、Ｙ_(REC)i ^(L)）と（Ｘ_(REC)i ^(R)，Ｙ_(REC)i ^(R)）に十分近いか否かが判定される。Φ＜所定値の場合にはこの処理を終了し、現在与えられている、測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の位置および傾き（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）と右スチルカメラの第１回転角κ_G ^(R)の値を測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の位置および傾きと右スチルカメラの第１回転角であるとする。

一方、ステップＳ２０３においてΦ≧所定値であると判定された場合には、ステップＳ２０４において測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の近似的に与えられた位置および傾き（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）と右スチルカメラ第１回転角κ_G ^(R)に対する補正量（δＸ^(C)，δＹ^(C)，δＺ^(C)，δω^(C)，δφ^(C)，δκ^(C)）とδκ^(R)が例えば最小二乗法により求められる。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４において算出された補正量（δＸ^(C)，δＹ^(C)，δＺ^(C)，δω^(C)，δφ^(C)，δκ^(C)）とδκ^(R)に基づいて測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の近似値な位置および傾き（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）と右スチルカメラの第１回転角κ_G ^(R)の値が更新される。すなわち、（Ｘ_G0 ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)，ω_G ^(C)，φ_G ^(C)，κ_G ^(C)）とκ_G ^(R)の各値は、それぞれ（Ｘ_G0 ^(C)＋δＸ^(C)，Ｙ_G0 ^(C)＋δＹ^(C)，Ｚ_G0 ^(C)＋δＺ^(C)，ω_G ^(C)＋δω^(C)，φ_G ^(C)＋δφ^(C)，κ_G ^(C)＋δκ^(C)）とκ_G ^(R)＋δκ^(R)に置換えられる。その後処理はステップＳ２０１へ戻り、ステップＳ２０３においてΦ＜所定値と判断されるまでステップＳ２０１〜ステップＳ２０５が繰返し実行される。

以上の処理が実行され、同一の白丸点の座標として対応付けられた、各白丸点の第１の画像座標と第２の画像座標に基づいて右スチルカメラ２３の第１回転角が算出される。

なお、以上の説明は、ディストーション等の内部定位が無視できる量である場合であり、補正していない概観画像を既知の内部定位量を用いて補正する場合は、（３）および（６）式で求められたスクリーン座標（ｓｐ_Gi’^(L)，ｔｐ_Gi’^(L)）および（ｓｐ_Gi’^(R)，ｔｐ_Gi’^(R)）を次の（９）、（１０）式によりディストーション補正したスクリーン座標（ｄｓｐ_Gi’^(L)，ｄｔｐ_Gi’^(L)）および（ｄｓｐ_Gi’^(R)，ｄｔｐ_Gi’^(R)）に変換する。

ここで、Ｄ₂ ^(L)、Ｄ₄ ^(L)、Ｄ₆ ^(L)はそれぞれ左スチルカメラ２２の、Ｄ₂ ^(R)、Ｄ₄ ^(R)、Ｄ₆ ^(R)はそれぞれ右スチルカメラ２３のディストーション２次成分、４次成分、６次成分であり、Ｐ₁ ^(L)、Ｐ₂ ^(L)は左スチルカメラ２２の、Ｐ₁ ^(R)、Ｐ₂ ^(R)は右スチルカメラ２３のディストーション非対称成分、Ｘ_C ^(L)、Ｙ_C ^(L)は左スチルカメラ２２の、Ｘ_C ^(R)、Ｙ_C ^(R)は右スチルカメラ２３の主点の画像中心からのｓ’軸方向、ｔ’軸方向への偏心量である。

また左右のスチルカメラ２２，２３の画像座標（ｘｐ_Gi’^(L)，ｙｐ_Gi’^(L)）および（ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)）は次の（１１）および（１２）式から求められる。

なお、上述の測量座標系におけるイニシャライズチャート座標の位置および傾きと右スチルカメラ２３の第１回転角の算出において未知数は７個である。すなわち、最低７個の方程式を作る必要がある。一方で、白丸点１個につき左右のスチルカメラ２２、２３よりｘｐ_i’ ^(L)，ｙｐ_i’ ^(L)，ｘｐ_Gi’^(R)，ｙｐ_Gi’^(R)の４値が得られる。したがって、白丸点が２個以上であれば未知数の計算は可能であるが、精度を向上させるために多数の白丸点を備えることが好ましい。

また、同一の識別情報についての第１の画像座標と第２の画像座標との対応付けを左右のスチルカメラそれぞれについて２つ以上行えば、未知数の計算は可能である。それゆえ、対応付けのための第１の画像座標への識別情報の指定は白丸点の２つ以上に行えばよく、すべての白丸点でなく一部の白丸点に対して行っても計算が可能である。ただし、多くの白丸点毎に対応付けを行うことが好ましいのは前述と同様である。この場合、第１の画像座標に識別情報が指定されない白丸点に対して、第１の画像座標および第２の画像座標はメリット関数の算出には用いられない。

なお、本実施形態のように白丸点を直線上に並べる場合は白丸点を並べた白丸直線を軸とする回転角（図９におけるφ^(C)）を未知数にせずに任意の固定値として扱う。なぜならば、白丸直線を回転軸として各白丸点のイニシャライズチャート座標を回転させたとしても座標値が変化しないため、最小二乗法で補正量を算出することができなくなるからである。

また、本実施形態では第１回転角を算出しているが、他の要素、例えば右スチルカメラの光軸方向を回転軸とした第２回転角も求めて第１回転角とともに算出する構成にしてもよい。このように未知数が増える場合は、未知数の数に応じて白丸点の数を決めなければならない。

また、本実施形態では白丸点５１の識別情報として数字を適用しているが、丸点毎に異なる色、文字、図形、記号、あるいはオペレータがここの基準標識を判別できるいかなる情報であってもよい。

さらに、各白丸点の第１の画像座標に対応する識別情報を指定する操作をオペレータによる入力でなく、自動的に行われる構成にしてもよい。例えば、以下のような構成により行われる。イニシャライズチャート座標の原点を白丸点が設けられた面の一端におき、各白丸点に原点から他端に向かう方向を順番とする規則に並べた識別情報１，２，３、・・・ｉが定められる。メモリ３３に格納されるチャート座標系における各白丸点の座標にもこの規則に応じた識別情報が関連づけられる。

第１の画像座標を一番右側から順に配置する規則により並べ、並べられた各白丸の第１の画像座標に１，２，３、・・・ｉの順番で識別情報を関連づける手順を実行するプログラムがコンピュータ３０に読込まれる。このような構成において、オペレータがイニシャライズチャート５０をその原点が画像において右側となる姿勢にして撮影をすることにより、各白丸点に関して同一の識別情報が関連づけられた第１の画像座標と第２の画像座標が対応付けられる。

さらに、第１回転角の算出は測量現場で行うことも、イニシャライズチャート５０を撮影した画像データをメモリ３３に格納し、後にメモリ３３から画像データを読込み、算出する構成にしてもよい。

以上のように、第１の実施形態によれば、測量現場においてカメラ位置のズレの補正を行うのに、基準点等の位置を測量することなく、イニシャライズチャート５０を撮影するだけで簡単に求められる。したがって、時間をかけることなくズレの補正を行い、より正確な測量が可能である。

なお、本実施形態において２台のスチルカメラを用いているが、複数のカメラを備えてもよい。この場合、１台のカメラに対して他のカメラの第１回転角を算出する構成にしてもよい。

図１１は本発明の第２の実施形態を適用した測量装置の電気的な構成を示すブロック図である。第２の実施形態では画像撮影装置２０にＲＯＭ２８が接続される。ＲＯＭ２８には画像撮影装置２０の内部定位要素および外部定位要素が格納される。測量装置は算出された右スチルカメラ２３の第１回転角とＲＯＭ２８に格納された内部定位要素および外部定位要素とに基づき測量を行う。他の構成は第1の実施形態と同様である。

本実施形態によれば、個々の画像撮影装置２０に特有である内部定位要素および外部定位要素が画像撮影装置２０に備えられたＲＯＭ２８に格納されるので、画像撮影装置２０固有の内部定位要素および外部定位要素を取違えることがない。

図１２は本発明の第３の実施形態を適用した測量写真解析装置の電気的な構成を示すブロック図である。測量写真解析装置６０では、ＣＰＵ３１にインターフェース回路３２を介して画像メモリ４１が接続される。画像メモリ４１には画像撮影装置（図示せず）で撮影したイニシャライズチャート（図示せず）の画像および、測量するための画像が格納される。

本実施形態においては格納された左右のスチルカメラ（図示せず）で撮影されたイニシャライズチャートの画像データがインターフェース回路３２において検出され、ＣＰＵ３１に読込まれ、読込まれた画像データに基づいて、右スチルカメラの第１回転角が算出される。他の構成要素は第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、測量現場において撮影だけ行い、ズレの補正を後に行うことが可能となり、撮影現場で行う作業を減少させることが可能となる。

なお、本実施形態を適用した測量写真解析装置は、汎用のパソコンに第１回転角を算出するプログラムを読込ませて構成することも可能である。

本発明の第１の実施形態である測量装置を構成する画像撮影装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態を適用した測量装置の電気的構成を示すブロック図である。 右スチルカメラの傾きによる画像のズレを示す第１の図である。 右スチルカメラの傾きによる画像のズレを示す第２の図である。 右スチルカメラの傾きによる画像のズレを示す第３の図である。 本発明の第１〜第３の実施形態を適用した測量装置における第１回転角の算出処理手順を示すフローチャートである。 イニシャライズチャートの斜視図である。 認識された白丸点座標に識別情報を付するときのモニタ上の表示例を示す図である。 ３つの白丸点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃と左スチルカメラの撮像面における像点Ｐ₁’、Ｐ₂’、Ｐ₃’の関係を模式的に示す図である。 右スチルカメラの第１回転角を算出するプログラムのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を適用した測量装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態を適用した測量写真解析装置の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 測量装置
２０ 画像撮影装置
２２ 左スチルカメラ
２３ 右スチルカメラ
２７ 表示器
３０ コンピュータ
３１ ＣＰＵ
３３ メモリ
３４ モニタ
３５ 入力装置
５０ イニシャライズチャート
５１ 白丸点

Claims (26)

1. 第１のカメラと、
   前記第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラと、
   所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影した画像に基づき、前記画像内の前記基準標識の各々の位置を２次元座標系である画像座標系における第１の位置情報として認識する位置認識手段と、
   前記基準標識毎の前記ターゲットにおける前記所定の位置を記憶する記憶手段と、
   前記第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと前記第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ前記第１のカメラと前記第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で前記第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした前記第２のカメラの第１回転角、および前記ターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして、前記可変パラメータと前記ターゲットにおける前記所定の位置とに基づいて前記基準標識の各々の位置を前記画像座標系における第２の位置情報として算出する位置算出手段と、
   前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影された前記基準標識の画像および／または前記第１の位置情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段により表示される前記基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける入力操作を行うための入力手段と、
   前記入力手段の入力により同一の前記基準標識に関する位置情報として対応付けられた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて、前記第１回転角を算出する回転角算出手段と
   を備えた３次元物体測量装置。
2. 前記基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、
   前記識別情報が、前記識別情報に対応する前記基準標識の前記ターゲットにおける前記所定の位置に関連づけられて前記記憶手段に記憶され、
   前記位置算出手段が前記識別情報を第２の位置情報に関連づけ、
   前記入力手段における、前記表示手段に表示された画像上の前記基準標識および／または前記第１の位置情報に関して前記基準標識毎に前記識別情報を指定する入力に基づいて、前記第２の位置情報に関連づけられた識別情報と前記第１の位置情報に指定された識別情報とを対応付けることにより同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とが対応付けられる請求項１に記載の３次元物体測量装置。
3. 第１のカメラと、
   前記第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラと、
   所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影した画像に基づき、前記画像内の前記基準標識の各々の位置を２次元座標系である画像座標系における第１の位置情報として認識する位置認識手段と、
   前記基準標識毎の前記ターゲットにおける前記所定の位置を記憶する記憶手段と、
   前記第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと前記第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ前記第１のカメラと前記第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で前記第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした前記第２のカメラの第１回転角、および前記ターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして、前記可変パラメータと前記ターゲットにおける前記所定の位置とに基づいて前記基準標識の各々の位置を前記画像座標系における第２の位置情報として算出する位置算出手段と、
   前記基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける対応付け手段と、
   同一の前記基準標識に関する位置情報として対応付けられた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて、前記第１回転角を算出する回転角算出手段と
   を備えた３次元物体測量装置。
4. 前記基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、
   前記記憶手段に前記識別情報が、前記識別情報に対応する前記基準標識の前記ターゲットにおける前記所定の位置に関連づけられて記憶され、
   前記位置算出手段が前記識別情報を第２の位置情報に関連づけ、
   前記対応付け手段が、前記第１の位置情報を前記所定の規則に並べることにより前記識別情報を前記第１の位置情報に関連づけ、前記識別情報に基づいて同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける請求項３に記載の３次元物体測量装置。
5. 前記基準標識が直線上に並べられる請求項１あるいは請求項３に記載の３次元物体測量装置。
6. 前記回転角算出手段が、最小二乗法により前記第１の位置情報と前記第２の位置情報との差が所定の値未満になるように、前記可変パラメータを補正することにより前記第１回転角を算出する請求項１あるいは請求項３に記載の３次元物体測量装置。
7. 前記位置認識手段が前記ターゲットに設けられた２以上の前記基準標識の位置を認識する請求項１あるいは請求項３に記載の３次元物体測量装置。
8. 前記位置認識手段が前記ターゲットにおいて直線上に並んだ２以上の前記基準標識の位置を認識する請求項１あるいは請求項３に記載の３次元物体測量装置。
9. 第１のカメラと、前記第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを取得する画像取得手段と、
   所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影した画像に対応する画像データに基づき、前記画像内の前記基準標識の各々の位置を２次元座標系である画像座標系における第１の位置情報として認識する位置認識手段と、
   前記基準標識毎の前記ターゲットにおける前記所定の位置を記憶する記憶手段と、
   前記第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと前記第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ前記第１のカメラと前記第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で前記第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした前記第２のカメラの第１回転角、および前記ターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして、前記可変パラメータと前記ターゲットにおける前記所定の位置とに基づいて前記基準標識の各々の位置を前記画像座標系における第２の位置情報として算出する位置算出手段と、
   前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影された前記基準標識の画像および／または前記第１の位置情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段により表示される前記基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける入力操作を行うための入力手段と、
   前記入力手段の入力により同一の前記基準標識に関する位置情報として対応付けられた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて、前記第１回転角を算出する回転角算出手段と
   を備えた測量写真解析装置。
10. 前記基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、
    前記記憶手段に前記識別情報が、前記識別情報に対応する前記基準標識の前記ターゲットにおける前記所定の位置に関連づけられて記憶され、
    前記位置算出手段が前記識別情報を第２の位置情報に関連づけ、
    前記入力手段における、前記表示手段に表示された画像上の前記基準標識および／または前記第１の位置情報に関して前記基準標識毎に前記識別情報を指定する入力に基づいて、前記第２の位置情報に関連づけられた識別情報と前記第１の位置情報に指定された識別情報とを対応付けることにより同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とが対応付けられる請求項９に記載の測量写真解析装置。
11. 第１のカメラと、前記第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを取得する画像取得手段と、
    所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影した画像に対応する画像データに基づき、前記画像内の前記基準標識の各々の位置を２次元座標系である画像座標系における第１の位置情報として認識する位置認識手段と、
    前記基準標識毎の前記ターゲットにおける前記所定の位置を記憶する記憶手段と、
    前記第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと前記第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ前記第１のカメラと前記第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で前記第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした前記第２のカメラの第１回転角、および前記ターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして、前記可変パラメータと前記ターゲットにおける前記所定の位置とに基づいて前記基準標識の各々の位置を前記画像座標系における第２の位置情報として算出する位置算出手段と、
    前記基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける対応付け手段と、
    同一の前記基準標識に関する位置情報として対応付けられた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて、前記第１回転角を算出する回転角算出手段と
    を備えた測量写真解析装置。
12. 前記基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、
    前記記憶手段に前記識別情報が、前記識別情報に対応する前記基準標識の前記ターゲットにおける位置に前記所定の位置に関連づけられて記憶され、
    前記位置算出手段が前記識別情報を第２の位置情報に関連づけ、
    前記対応付け手段が、前記第１の位置情報を前記所定の規則に並べることにより前記識別情報を前記第１の位置情報に関連づけ、前記識別情報に基づいて同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける請求項１１に記載の測量写真解析装置。
13. 前記基準標識が直線上に並べられる請求項９あるいは請求項１１に記載の測量写真解析装置。
14. 前記回転角算出手段が、最小二乗法により前記第１の位置情報と前記第２の位置情報との差が所定の値未満になるように、前記可変パラメータを補正することにより前記第１回転角を算出する請求項９あるいは請求項１１に記載の測量写真解析装置。
15. 前記位置認識手段が前記ターゲットに設けられた２以上の前記基準標識の位置を認識する請求項９あるいは請求項１１に記載の測量写真解析装置。
16. 前記位置認識手段が前記ターゲットにおいて直線上に並んだ２以上の前記基準標識の位置を認識する請求項９あるいは請求項１１に記載の測量写真解析装置。
17. 前記画像取得手段が前記第１のカメラと前記第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを格納した画像記憶手段から画像データを取得する請求項９あるいは請求項１１に記載の測量写真解析装置。
18. 第１のカメラと、前記第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを取得する画像取得手段と、
    所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影された画像に対応する画像データに基づき、前記画像内の前記基準標識の各々の位置を２次元座標系である画像座標系における第１の位置情報として認識する位置認識手段と、
    前記基準標識毎の前記ターゲットにおける前記所定の位置に対応する信号を取得する固定パラメータ取得手段と、
    前記第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと前記第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ前記第１のカメラと前記第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で前記第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした前記第２のカメラの第１回転角、および前記ターゲットの位置と傾きに対応する信号を可変パラメータとして、前記可変パラメータと前記ターゲットにおける前記所定の位置とに基づいて前記基準標識の各々の位置を前記画像座標系における第２の位置情報として算出する位置算出手段と、
    前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影された前記基準標識の画像および／または前記第１の位置情報を表示する表示手段に前記画像に対応する画像データおよび／または前記第１の位置情報を出力する出力手段と、
    前記表示手段により表示される前記基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける入力操作を行うための入力手段から入力信号を取得する入力取得手段と、
    前記入力手段の入力により取得された同一の前記基準標識に関する位置情報として対応付けられた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて、前記第１回転角を算出する回転角算出手段として
    コンピュータを機能させる回転角算出プログラム。
19. 前記基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、
    前記固定パラメータ取得手段に前記識別情報が、前記識別情報に対応する前記基準標識の前記ターゲットにおける前記所定の位置に関連づけられて取得され、
    前記位置算出手段が前記識別情報を第２の位置情報に関連づけ、
    前記入力取得手段により取得される、前記表示手段に表示された画像上の前記基準標識および／または前記第１の位置情報に関して前記基準標識毎に前記識別情報を指定する入力に基づいて、前記第２の位置情報に関連づけられた識別情報と前記第１の位置情報に指定された識別情報とを対応付けることにより同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける請求項１８に記載の回転角算出プログラム。
20. 第１のカメラと、前記第１のカメラと所定の間隔に配置された第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを取得する画像取得手段と、
    所定の位置に複数の基準標識を備えるターゲットを前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮影された画像に対応する画像データに基づき、前記画像内の前記基準標識の各々の位置を２次元座標系である画像座標系における第１の位置情報として認識する位置認識手段と、
    前記基準標識毎の前記ターゲットにおける前記所定の位置に対応する信号を取得する固定パラメータ取得手段と、
    前記第１のカメラの光軸方向の単位ベクトルと前記第２のカメラの光軸方向の単位ベクトルとの合成ベクトルに垂直で、かつ前記第１のカメラと前記第２のカメラを結ぶ基線に垂直な方向と略平行で前記第２のカメラの投影中心を通る直線を回転軸とした前記第２のカメラの第１回転角、および前記ターゲットの位置と傾きを可変パラメータとして、前記可変パラメータと前記ターゲットにおける前記所定の位置とに基づいて前記基準標識の各々の位置を前記画像座標系における第２の位置情報として算出する位置算出手段と、
    前記基準標識の一部あるいは全部の各々において同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける対応付け手段と、
    同一の前記基準標識に関する位置情報として対応付けられた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて、前記第１回転角を算出する回転角算出手段として
    コンピュータを機能させる回転角算出プログラム。
21. 前記基準標識毎に異なる識別情報が所定の規則により定められ、
    前記固定パラメータ取得手段に前記識別情報が、前記識別情報に対応する前記基準標識の前記ターゲットにおける前記所定の位置に関連づけられて取得され、
    前記位置算出手段が前記識別情報を第２の位置情報に関連づけ、
    前記対応付け手段が、前記第１の位置情報を前記所定の規則に並べることにより前記識別情報を前記第１の位置情報に関連づけ、前記識別情報に基づいて同一の基準標識についての前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを対応付ける請求項２０に記載の回転角算出プログラム。
22. 前記基準標識が直線上に並べられる請求項１８あるいは請求項２０に記載の回転角算出プログラム。
23. 前記回転角算出手段が、最小二乗法により前記第１の位置情報と前記第２の位置情報との差が所定の値未満になるように、前記可変パラメータを補正することにより前記第１回転角を算出する請求項１８あるいは請求項２０に記載の回転角算出プログラム。
24. 前記位置認識手段が前記ターゲットに設けられた２以上の前記基準標識の位置を認識する請求項１８あるいは請求項２０に記載の回転角算出プログラム。
25. 前記位置認識手段が前記ターゲットにおいて直線上に並んだ２以上の前記基準標識の位置を認識する請求項１８あるいは請求項２０に記載の回転角算出プログラム。
26. 前記画像取得手段が、前記第１のカメラと前記第２のカメラにより撮影される画像に対応する画像データを格納した画像記憶手段から画像データを検出する請求項１８あるいは請求項２０に記載の回転角算出プログラム。

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