JP4607095B2 - 測量機器において画像処理を行う方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、測量機器の使用の下に、画像処理にサポートされて、物体を測量する方法と装置に関する。

１つの測量環境において定義された各ポイントの特性を、特に空間的基準をともなうデータを記録するためには、古くから数多くの測定装置が知られている。この場合、空間的な標準データとして、測定機器の場所と、場合によっては既存の基準点、ならびに測定点への方向、距離、角度が記録される。これまで行われた改善は多くの場合、新しい技術的方法を採用して、正確さと迅速さを向上するものであった。

確かに、従来の技術によるこのような種類の装置は、依然として、測定されるポイントに測定機器を直接方向づけすることを求める。これは多くの場合、例えば光学望遠鏡といった特殊な視準手段にサポートされて行われる。このような測定機器の一般に知られている例は、セオドライトである。従来の技術による測量機器の概要は、Ｒ．ＪｏｃｋｅｌおよびＭ．Ｓｔｏｂｅｒ、「電子的測距と測角」第４版、Ｋｏｎｒａｄ Ｗｉｔｗｅｒ書店、シュトゥットガルト（１９９９年）、およびＪ．Ｍ．Ｒｕｅｇｅｒ、第４版、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ書店、ベルリン、ハイデルベルク（１９９６年）に記載されている。

１つの測量機器と、その機器に対して動かすことができる、または独立して運ぶことができるスクリーンとを組み合わせることにより、人間工学的および測量技術的観点上の利点を得ることができる。この場合、望遠鏡の従来型接眼レンズが、電子的記録手段に替えられるので、従来必要とされたユーザの機器への拘束、例えば人間の目を用いるため生じる要件または制限を免れることができる。機器の操作とその機器を用いて行われる測定は、スクリーンの表示と、データや制御コマンドのための適切な入力装置とを介して、電子的に行われる。様々な方法による方向づけを行った後、例えば三角測量またはレーザで補完的測距をともなう角度偏差の測定を行い、これによって方向づけを行った後、測定が行われる。

特許公報ＪＰ ０２１３４０９ ＡおよびＪＰ ０３１６７４１２ Ａから、セオドライトとビデオカメラの組み合わせが知られている。これは、迅速で正確な３次元測定を可能にしようというものである。この場合、２つのセオドライト・ビデオカメラ組み合わせによって、各カメラによる画像記録と、セオドライトによる測角とが同時に行われる。それぞれビデオカメラとセオドライトの軸は平行で、そのためセオドライトの測角は、その組み合わせのカメラで記録された画像と結合されている。異なる角度で記録された少なくとも２つの画像から、結像された物体の３次元的位置を導き出すことができる。

欧州特許出願ＥＰ ０ ４８１ ２７８と、それにともなうドイツ実用新案登録ＤＥ ９０ ０７ ７３１ Ｕからは、オプトエレクトロニックに表示できる空間点の位置を特定する測定装置が知られている。この測定装置は可動型の測定ヘッドを備え、この測定ヘッドは、目標捕捉機器である可動型のカメラと、測距機器とを備える。両機器の視準線は互いに正確に方向を合わせてある。目標点を測定するには、目標点をカメラで捕捉し、次にカメラ軸を目標点に向ける。これにより測距機器の正確な方向づけが得られ、その軸もやはり測定されるポイントを指す。

同じ出願者の欧州特許出願（出願番号０１１２７３７８）には、次のような測定機器が記載されている。この場合、記録・表示手段を分離することにより、人間工学的に有利な操作が可能となる。表示手段をデータ入力手段と適切に組み合わせることにより、適切な取り扱いモジュールが得られる。このモジュールは、測定機器から独立して、取り外して使用できるものであり、通信手段を介して測定機器と結ばれている。センサコンポーネントである複数の測定機器と一緒にこのようなモジュールを用いることにより、遠隔操作可能な測量システムを作ることができる。表示された測定範囲内で１つの位置マークを移動することができ、このマークを介して、測定プロセスのパラメータを確定し、測定プロセスを開始することができる。その後続く測定プロセスは、測定機器の測定に必要なコンポーネントを、位置マークによって決定された位置に向け、測定を実行する。

国際ＰＣＴ出願ＷＯ９９／６０３３５からは、目標範囲をカメラで捕捉し、スクリーンに表示する測量装置が知られている。この範囲内で目標を選択し、その目標の距離を距離計で測定することができる。そのためには、距離計は完結した機器であるものを用い、その軸を選択された目標に向ける。この場合、カメラと距離計は、共同でまたは互いに独立して、モータで動かされる。

出願番号０２０２２８６０の欧州特許出願には、次のような測量機器が記載されている。すなわち測定に必要な光束の運動を、光学系のカバレージ領域内で生じるが、光学系全体または比較的大きなコンポーネントで、それ以外の運動を測定に必要としないような測量機器である。これが可能となるのは、光束を射出するのに、電子的記録手段の光学コンポーネントを用いることによる。記録手段の光学系から射出される光線を用いて、捕捉されて表示装置に表示された目標は基本的に全て測定でき、その際記録手段の光軸、または測定機器のもう１つのコンポーンネントを、動かす必要はない。この記録手段は、測定点のため目標点を確定するために用いられる、画像生成装置に関するものである。測定を行うに必要な検出器は、この他の測定機器にも組み込むことができる。従って、例えばこのような電子的表示・制御装置を備える測定機器によって、光線による目標の確定と照射が行われる。しかし、測定はもう１つの、またはその他複数の機器が行う。

従来の技術による上記全ての装置は、ある１つのポイントに対する測定の度毎に、測定装置の新たな方向づけと信号送出による各ポイントの測定を必要とする。測定の度毎に、測定機器のコンポーネントを動かして、方向づけしなければならない。しかし、フィールドで役に立つシステムこそ、測定機器と測定プロセスが複雑であるかどうかが重要問題である。従って、複雑さを軽減することは直接的な利点をもたらす。それだけでなく、部品をしばしば動かすことは磨耗につながり、磨耗軽減設計、または耐磨耗性設計をコンポーネントに必要とする。

もう１つの欠点は、測定機器または測定光線の軸を目標に向けるために、いずれの機器もそれぞれ専用の視準手段を必要とすることである。特殊な測定目的のため、常に全ての目標が記録手段のカバレージ領域内にある場合でも、いずれの測定に対してもポイント毎の方向づけまたは視準を行い、続いて、測定を行わなければならない。

他方では、測定される目標点を特殊な形態とすることにより、例えば反射器をいわゆる協調型目標として用いることにより、少なくとも部分的に自動化された測定を得ることができる。しかしそのためには、測定されるポイントに協調型目標を取り付けてそれを測定する必要があるが、これは特に複雑な手間を要することになる。それだけでなく、協調型目標の使用は必ずしも全ての条件下で可能なわけではない。例えば、アクセス不可能な場所の測定である。目標検出や方向づけの自動化も、高度な技術的、時間的手間を要する。

従って本発明の１つの課題は、非協調型であるが組織化された目標の半自動的測定を、可能にすることである。

もう１つの課題は、測定機器のコンポーネントを機械的に動かすことなく、ある領域内の非協調型目標の測定を可能とすることである。

もう１つの課題は、この主の測量機器の構造を単純化することである。

さらにもう１つの課題は、この種の測量機器を用いる時、それに用いる時間とエネルギーを軽減することである。

これらの課題は、独立請求項の諸特徴を実現することによって解決される。その他の方法または有利な方法によって本発明を発展させる諸特徴を、従属請求項に記載した。

この解決法は、捕捉された観察領域の電子的記録を利用する。そのためには、１つの測量機器、例えばセオドライトまたはスタジア測量機器によって記録された画像データを用いる。これら画像データを物体の測定に援用できるようにするには、測定機器画像センサシステム全体を較正する必要がある。このような映像測定機器システムを、任意の構造化された物体を測定するために用いることができる。測定者は、半自動化されたポイント特定を行う際に、能動型または協調型の目標に頼る必要がなくなる。測定者を半自動測定プロセスに取り込むことによって、人間による操作と、アルゴリズムの信頼性との、理想的結合が得られる。テンプレートは、測定される物体の少なくとも一部を記述するモデルという形態であって、物体の測量されるべき目標点を選択する際に、測量者をサポートする。物体の３番目の次元は、必要であれば、反射器を用いない測距によって特定される。

この場合、「測量機器」とは常に、空間的基準を用いて測定する装置、またはデータを点検する装置を持つ測定装置を一般的にいう。これは特に、１つの基準点または測定点に対する方向または角度、および／または距離の測定に関する。しかし、さらにその他の装置、例えば衛星にサポートされた場所特定（例えばＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳまたはＧＡＬＩＬＥＯ）のためのコンポーネントを設けることもできる。これらの装置は、補完的測定またはデータ記録のために用いることができる。特にこのような測量機器は、セオドライト、そして電子的測角機能と電子的距離計を持つスタジア測量器であるトータルステーション、そして水平儀をいう。同様に本発明は、類似の機能性を持つ特殊な装置、例えば軍事的なコリメータ、あるいは工業的な工作物またはプロセス監視で使用するのに適している。これらのシステムはこれにより、やはり「測量機器」の概念に含まれる。

本測量機器は電子的な記録手段を備え、この記録手段は、帯状カバレージ領域内の物体、特に測量対象の物体を、記録画像の形で捕捉する。この記録手段は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ビデオカメラ、残留光増幅器、またはサーモグラフィカメラを備える。帯状カバレージ領域への正確な角度方向づけを求めるため、好ましくは記録手段および／または記録手段の対物レンズの方向づけを、測量機器のロータリーエンコーダで特定する。捕捉された記録画像またはこの記録画像の部分領域は、表示画像の形で表示手段により視覚化される。この表示手段は、特にＩＣディスプレイ、ブラウン管、フラットＣＲＴ、通信手段とのインタフェース、および／またはスクリーンを持つ電子計算機、好ましくはノートブックまたはラップトップ型の同電子計算機を備える。また少なくとも１つの表示画像座標を確定する。これは例えば、表示主段上でカーソルを位置決めすることによって行う。この位置決めは特に入力手段を介して、例えばキーボード、ジョイスティック、トラックボール、コンピュータマウス、接触感応型の入力手段、通信ネットワークへのインタフェース、および／または表示手段と組み合わされたユニット、特にタッチスクリーン、または入力手段を備える電子計算機、好ましくはノートブック型、ラップトップ型、またはハンドヘルドＰＣ、特にパームＰＣ型の同電子計算機を介して行われる。確定された表示画像座標は、記録画像座標に直接または間接に割り当てられ、これら記録画像座標はさらに、少なくとも１つの測定量、特に立体角、好ましくは水平角と高度角に変換される。この変換の際には、記録画像座標、記録手段の帯状カバレージ領域への角度方向づけ、合焦位置、横倍率、光学的誤差、および／または温度による偏位が考慮される。

測定量とは、角度や距離のほか例えば、第１には、任意の座標系特に極座標系における１つのポイントの座標または成分のことを、第２には、個々のポイント間の相対的関係、特には角物点の間の距離または角度のことをいう。

好ましくは記録画像座標を特定するため、測定者はまず、測量対象の物体の少なくとも一部をモデル化したテンプレートを、呼び出すものとする。このテンプレートを表示画像上に近似的に位置決めする。そのために測定者は例えば、表示画像上にカーソルを位置決めすることにより、少なくとも１つの表示画像座標を確定する。近似的に位置決めされたテンプレートは、記録された測量対象物体に適合される。この適合は、特にマッチングによって行われる。場合によっては適合されたテンプレートの特性点を、例えば末端点、端点、交点、中点などを選択した後、記録画像座標を特定し、続いて、上記の変換を行う。

マッチング、特にテンプレートマッチングの様々な方法が、従来の技術から知られている。例えばモデルをベースとした自動的または半自動的な物体検出とセグメント化がある。このセグメント化の場合、関心対象地域いわゆる「ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ」の分類も可能である。

本発明による方法は、例えばコンピュータプログラム製品、特にソフトウェアまたはファームウェアとして記憶され、計算手段によって、特にパソコン、ラップトップ、ノートブック、シングルボードコンピュータ、その他の電子的計算・制御ユニットによって実行される。

データと測定プロセス結果は、表示手段上に表示することができる。この表示は、文字のスーパーインポーズ、または専用の表示フィールドによって行うことができる。後者の表示は、スクリーンから分離された部分を設けて行い、そこに例えば画像の一部を拡大したものを結像する。

接触感応型のフラット画像ＣＲＴを用いることによって、さらには特殊な入力手段を省くことができ、表示・入力手段をコンパクトなモジュール仕様とすることができる。表示・入力手段のその他の実現方法は、他用途にも使用できる機器に接続することである。例えば通信ネットワークへのインタフェースを経由して、または標準型コンピュータ、特にポータブルなラップトップまたはノートブックを用いることによって、その他の追加的な機能を利用することができる。コンピュータを用いることによって、追加的かつ場合によっては汎用的なソフトウェアを用いることができる。その他、記録された測定データを、利用可能な記憶装置にただちにファイルし、測量機器から分離した後に他の用途にも用いることができる。これらの利点をインターネット接続と組み合わせることができ、このインターネット接続によって、補完的なデータ伝送とウィンドウ制御が可能となる。

直接的な接眼部を従来備えていた測量機器の望遠鏡を、記録・表示手段と分離することによって、記録手段の方向づけに左右されずに円滑で人間工学的に有利な位置を取ることが、ユーザにはさらに可能となる。従来は利用できなかった領域、例えば部屋の隅や狭い通路に、測定機器を置くこともできる。

表示・入力手段がモジュラー構造であれば、本来の測量機器から構造上分離することができる。測量機器が、主としてハウジングと対物レンズのコンポーネント、それに付属の制御コンポーネントを持つセンサエレメントだけから構成される場合、この測量機器への接続は、通信手段、例えば有線、無線接続を経由して行うことができる。この関連で下記では、有線接続というとき常に、データ伝送に用いられる柔軟な通信接続全て、特に光ファイバーや銅線をいうものとする。

この分離によってその他、純粋にセンサユニットである多数の測量機器を、中央の制御・評価ユニットを用いて制御することができるようになる。後者のユニットは、例えば車両に搭載して、天候条件から保護することができる。車両に搭載することは、機器やユーザにとっての利点であるほか、個々の測定機器に取り付ければその機器の重量を増大することになるようなコンポーネントを、追加することもできるようになる。この複数のセンサユニットを使用することにより、共通または様々なポイントで単純化された同時的な測定、複数の測量機器相互間の方向づけ、オーバーラップした使用が可能となる。この最後に挙げた使用法の場合、センサユニットの一部分だけを測定に使用し、その他の部分は他の立地点に接続される。同時に用いられたセンサユニットの測定領域の表示は、同じスクリーンで順次行うか、または１つのスクリーン内でそれぞれ専用の表示領域に、例えばウィンドウ表示技術または分割画面技術によって、同時に行うことができる。

下記には、本発明の方法、本発明の電子的表示・制御装置、本発明の測量機器、本発明のコンピュータプログラム製品を、具体的実施例を例に、測定システム、変換モデル、構成、測定法を示し、図面を引用しながら、さらに詳しく説明する。また先に説明した図面の参照番号の一部は、後続の図面で再度用いた。

図１は測量機器２の略図であって、この測量機器は、測量対象の少なくとも１つの物体１の記録画像を捕捉する電子的記録手段３と、電子的表示・制御装置３１とを備える。この測量機器２は、垂直軸２４を中心に回転可能かつチルト軸２５を中心に旋回可能な光学系ユニット１９を備える。この光学系ユニットは記録手段３を、ここでは記録手段として接眼レンズの代わりに設けられたＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラを持つ。この測量機器２はその他外付けの距離計２０を備え、この距離計は、反射鏡なしの測距、および／または光学系ユニット１９の焦点合わせを行う。別な方法として距離計２０を、光学系ユニット１９に内蔵し、および／またはそのカバレージ範囲については光学系ユニット１９の方向づけと分離することもできる。距離計を内蔵する場合、測量機器２はいわゆるスタジア測量器である。記録手段３は、ある１つの帯状カバレージ領域５において、特には光学系ユニット１９のパラメータによって決定される帯状カバレージ領域において、測量対象の物体１少なくとも１つを含むシーン２３を捕捉する。このシーンを、図１では６本の木によって象徴化して示す。垂直軸２４およびチルト軸２５を中心に、記録手段３を含む光学系ユニット１９を回転またはチルトさせることにより、帯状カバレージ領域５の方向を決めることができる。必要であれば、光学系ユニット１９の横倍率を変えることにより、帯状カバレージ領域の大きさを変えることができる。従って、帯状カバレージ領域５の方向は、光学系ユニット１９の方向から得られ、測量機器２に内蔵されているロータリーエンコーダ−（図示せず）によって確認される。帯状カバレージ領域５の範囲内のシーン２３、特にここで１本の木によって表す測定対象の物体１は、光学系ユニット１９によって、例えば画像センサを備える記録手段３に結像される。そしてそこで、帯状カバレージ領域５に含まれるシーン２３の像を、記録画像４（図１および２には示さない。図３参照）の形で生じる。記録画像４は、１つの信号によって接続線２２を経由し、電子的な表示・制御装置３１に伝送される。別な方法としては無線接続、または例えばインターネットのような通信ネットワークを経由して伝送することもできる。この電子的な表示・制御装置３１は、電子的な計算手段３２、電子的な表示手段３３、入力手段３４、テンプレート記憶装置３５を備える。記録画像４、記録画像４の一部分、記録画像を拡大または縮小したものが、表示手段３３によって、表示画像６の形で視覚的に表示される。この表示画像は少なくとも、測量対象の物体が記録されたもの１ａ、ここでは１本の木を含む。表示画像６上の座標（下記では表示画像座標８と呼ぶ）は、入力手段３４によって、例えばジョイスティックまたはマウスを用いて動かされるカーソルによって、確定することができる。さらには入力手段３４を用いてデータを、例えば測量機器２の座標、ズーム調節、方向調節、その他のデータやコマンドを、特にはテンプレートの形の選択補助手段を選択するコマンドを、計算手段３２に入力することができる。こうして例えば、表示画像６のうち結像された物体１ａを含む部分を著しく拡大したり、表示画像座標を入力したりすることができるようになる。これらの拡大や入力は、結像された物体１ａの像点に、カーソルを正確に位置決めすることによって行われる。計算手段３２は、ソフトウェアおよび／またはファームウェアに含まれるプログラムを実行するもので、例えばＣＰＵで形成される。テンプレート記憶装置３５は、少なくとも１つのテンプレート、例えばグラフィックなモデルの形のテンプレートを記憶するのに用いられる。このテンプレートは、測量対象の物体の少なくとも１つをモデル化するものである。テンプレート記憶装置３５の機能を、下記でさらに詳しく説明する。この測量機器２を具体的に実現する際、記録画像を記録するのに、Ｌｅｉｃａ Ｔａｃｈｙｍｅｔｅｒ ＴＣＸＡ １１０ｘの改良されたものを用いることができる。接眼レンズを記録手段３のＣＣＤカメラに替えるが、この場合、ライン生産に適した画像検出センサを用いる。光学系ユニット１９を形成する望遠鏡にモータを取り付けることにより、自動的な焦点合わせが可能となる。この焦点合わせは、シーン２３全体に対しても、決められた一部分に対しても行うことができる。考えられるある１つのシステムでは、決められた物体への焦点合わせも行うことができる。別な方法として、あるいは簡単なシステムでは、ユーザは手動で焦点合わせすることもできる。

図２は、図１のシステムで考えられる、また別な実施形態を示す。このシステムでは、測量機器２’、電子的な表示・制御装置３１’が、共通の一体化ユニットとして形成されている。図１と同様にこの測量機器２’は、垂直軸２４とチルト軸２５を中心にして方向づけ可能な光学系ユニット１９’を備え、この光学系ユニットはシーン２３を捕捉する記録手段３’を持ち、このシーンは帯状カバレージ領域５内の測量対象の物体１を含む。しかし表示・制御装置３１’は、測量機器２’と同じハウジングに、またはそのハウジング内部に直接取り付けられていて、計算手段３２’、表示手段３３’、入力手段３４’、および点プレート記憶装置３５’を、ただ１つの装置内に備える。表示手段３３’は、帯状カバレージ領域５内のシーンの少なくとも一部を、結像された物体１ａの形で再生するものである。この表示手段は、この実施形態ではＴＦＴ／ＬＣＤタッチスクリーンとして形成され、従って入力手段３４’でもある。この入力手段では、手またはペン３６でスクリーンにタッチすることにより、表示画像６’に表示画像座標８’を直接確定することができる。

図３は、記録画像４の記録画像座標を、捕捉された物体１の物点Ｑの極角に変換する、変換モデルを示す。帯状カバレージ領域５内にある任意の物点Ｑの極角を、記録手段３の画像センサが捕らえた記録画像４におけるその物点の位置と、その記録画像座標とによって特定できるためには、記録画像４におけるシーン２３の結像の数学的計算が知られていなければならない。下記では、記録画像座標系ｘ、ｙ、ｚにおける各ポイントの、物体座標系Ｘ、Ｙ、Ｚへの変換を、図３を用いて説明する。軸Ｚは天頂の方向を示し、垂直軸２４である。軸Ｘは、チルト軸２５によって形成される。

正確さが限定されても変換を単純化するために、下記の想定を行う。ただし、この測量機器は、その軸システムと構造原理がセオドライトに相当することが前提である。

・帯状カバレージ領域５内で捕捉された物体を記録手段３に結像する際、その投影中心４１は、垂直軸２４とチルト軸２５の交点に位置する。
・チルト軸２５は垂直軸２４に垂直である。
・光軸４２とセオドライト軸４３は、投影中心４１で交わる。

この場合、光軸４２は光学系ユニット１９を通る軸、従って、ほぼレンズの中心を通る軸と定義される。セオドライト軸４３は、垂直軸２４とチルト軸２５とを中心としたねじれ角を測定する際に、基準となる軸と定義される。これは、両角度位置測定の際、セオドライト軸４３と記録手段３の画像センサとの交点が、物体１の測量対象の物点Ｑを正確に示すことを意味する。これは、光学的セオドライトの十字線を基準とする視準線に相当する。

しかし、上記の想定から出発せず、変換を相応に拡張して、この場合、例えば軸誤差―特に軸オフセットまたは軸斜行―を変換の際に考慮することもできる。これにより変換の正確さをさらに上げることができ、従ってこれは非常に精緻な測量機器に適している。

この計算は、次のような結像に限定される。すなわち、より上位の座標系として、水平であって、その原点が投影中心４１にある座標系がある時、その座標系の物点Ｑを記録画像４の画像平面に結像させる場合である。任意の座標系への変換は、公知のヘルマート変換による平行と回転を用いて、スケール１：１で実行することができる。

記録画像座標を物体座標に変換する変換モデルは、次の通りである：

ここでｒ_Qは、座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における点Ｑの物体ベクトル。

ｒ_qは、記録画像座標系x、ｙ、ｚで測定した時、記録画像４において、物点Ｑの画像の点ｑのベクトル。ｘ成分とｙ成分は、記録画像座標７によって決定される。ｚ成分は較正焦点距離ｃに相当する。この較正焦点距離は、投影中心４１から、従って入射瞳から、記録手段３まで、従って記録画像４までの間隔と定義される。この較正焦点距離は、光学系ユニット１９の集束レンズの位置とともに変化し、従ってスケールと結びついている：
較正焦点距離ｃ＝横倍率ｍ×（入射瞳から物体までの間隔）
ｒ_Pは主点。これは光軸４２と記録画像４との交点ｐを記述する。
ｍは横倍率。
Ｒ_Incは回転マトリックス。これはチルトされたセオドライト平面を水平面に変換する。
Ｔ_Hz,Vは変換マトリックス。これは、水平角Ｈ、高度角Ｖ、軸誤差の補正に基づいて、セオドライト軸４３の方向を記述する。
Ｔ_Oは、光学的ディストーションをモデル化するマトリックス。

図３は、上位の座標系Ｘ、Ｙ、Ｚの物点Ｒ_Qの、画像座標系ｘ、ｙ、ｚへの上記の変換をスケッチする。測定された水平角Ｈ、高度角Ｖ、軸補正を用いれば、物点ベクトルｒ_Qを記録手段３のシステムに結像することができる。セオドライト軸４３に対する光軸４２の偏差と、光学的ディストーションは、適切な変換と較正によって補正される。

この場合に適しているのは、写真測量を手がかりに行う方法、例えば従来の技術として知られているものとして、Ｂｒｏｗｎ（１９７１）またはＢａｙｅｒ（１９９２）によるモデル化である。角度の狭いシステムの場合、単純なアフィン変換による補正をモデル化することができる。

測定誤差を防止するためには、主として３つの較正を行わなければならない。これらは上記の変換ではマトリックスの形で取り込むことができる：
・温度。
・焦点合わせ／横倍率。
・画素偏位。角度補正（セオドライト軸補正も含む）において。

下記に温度較正を説明する。

システム全体の温度較正は、光学的セオドライトの較正と同様に行う。画像にサポートされたシステムの利点は、物体の両角度位置とも、手動で照準付けする必要がなくなり、システムが画像分析によって物体の極角を特定することである。光学的ディストーションの影響を排除するために、測量機器を非常に正確に、わずかなｃｃの範囲で、物体に向けることができる。視準線を決定する十字線と、記録手段３の画像センサにおける物点との間の偏位は、上記のモデルを用いて特定される。モデルパラメータの不確かさは無視できる。偏位が非常に小さいからである。

記録画像４における画素偏位を、測量対象の物体１の極角に換算するには、上記に定義したシステムの較正焦点距離を、光学系ユニット１９と記録手段３から知る必要がある。そのため、帯状カバレージ領域５内にある目標に対して、光学系ユニット１９のその時々に最善の合焦位置を、様々に異なる距離について特定する。光学的設計の数学的モデルに基づいて、任意の合焦位置から横倍率を導き出せるパラメータを求める。

光学的結像の横倍率は較正焦点距離と直接結びついているが、この横倍率を測定中でも特定することが、１つのオンライン法によって可能となる。光学系ユニット１９と記録手段３が運動する結果、帯状カバレージ領域５内の物点が、記録手段３の画像センサ上を移動する。これに基づいて横倍率を特定することができる。この方法は、測量機器２の様々に異なる位置に対して、２つ以上の画像における物体を非常に正確に特定することに基づく。この物体特定は、イメージマッチング法を用いて行う。

視準線の上ではなく、帯状カバレージ領域５内で任意の１つの点の上にある物体について、その物体の極角を特定するには、記録画像座標７によって定義された画素偏位を、角度補正に正確に換算しなければならない。

次のような測定プロセスを用いる。静止した物体を測量機器２でスキャンする。この測量機器２は、物体が記録手段３の画像センサに沿って動くように、位置決めする。記録は、光学系ユニットの両角度位置（セオドライト望遠鏡の両角度位置と比較できるようにする）で行う。記録手段３の画像センサ上における物体の位置は、イメージ分析によって特定する。１つの適切な方法は、テンプレート・マッチング法である。測量機器２で測定された水平角と高度角、それに記録手段３の場像センサ上の対応する物体位置から、変換パラメータを求める。パラメータ―の信頼性を高めるため、複数の物体を用いることができる。

軸誤差（高さインデックス誤差、コリメーション誤差、チルト軸誤差）は、光軸に関するこの較正の場合、同時に直接特定される。

この測定法は画像処理によって大きく自動化でき、その結果ユーザは、その時々に最初の角度位置で照準合わせするだけでよい。システムはその段階で目標を学習し、次にその目標を両角度位置で測定する。

下記に測定原理を説明する。

この半自動化された測定法は、ユーザと機器の常時相互作用に基づいている。すなわちユーザは何が測定されるべきかを決め、測定システムは本来の測定を行うが、その際強制的に機械的部品が動かされることはない。測定プロセスは階層的に構成されている。最初にユーザは、モデルの形のテンプレートをメニューから選択する。このテンプレートは、測定される物体の形状を記述する。ユーザは、テンプレートを結像された物体の上に近似的に置くことができる。または、自動的に見つけられた物体の中から選択することができる。モデルの選択を通じて、目標の全体的構造をも、局部的構造をも定義することができる。この測定システムは、わずかな画素の範囲で局部的マッチングを行い、１つの物点の位置と方向を画像中で特定する。このような局部的な点を充分多数特定した後、全体的なマッチングを行う。この全体的マッチングは、この目標を全体的に定義する。それとともに方向角が特定される。第３の次元を得るためには、反射器のない距離計２０を用いる。ユーザは、距離計２０のレーザの位置決めを、手動により、または画像評価機能により自動的に行うことができる。このことを１つの例により、図４〜８に示す。例として示したこの測定の目的は、ドアフレームまたはドアフレームのコーナーを特定することである。

図４は、表示手段３３に表示された表示画像６”を示し、この表示画像は、ドアの形状を持つ、記録された、測定対象の画像１ａ’を含む。この表示画像６”はその他選択メニュー１４を示し、この選択メニューは、選択可能な複数のメニュー項目１５をユーザに提供する。このメニュー項目は選択テンプレート１３を、様々に異なるモデルの形状でグラフィックに表示する。

考えられる第１のバリエーションでは、ユーザがカーソルを置くことにより、ドア１ａ分の測定対象のコーナーでの表示画像座標８”を確定する。そのため、ユーザは入力手段３４を用いて、表示画像座標８”を記述するカーソルを、画素から画素へと表示手段３３の上で移動させる。計算手段３２は、こうして確定された表示画像座標８”から、記録画像座標７を直接特定する。この記録画像座標は、記録画像４との関連において表示画像６”の一部分から、特には拡大図や部分図から得られる。上記の変換モデルに基づいて、これら記録画像座標７は、特に記録手段の帯状カバレージ領域５の角度方向、温度、光学的誤差を考慮しながら、１つの極角に変換される。そして変換の結果は、表示ウィンドウ２６の形で、表示画像６”に再生される。その他、距離計２０が物点までの距離を、求められた極角を用いて測定することにより、１つの測距が行われる。この測距の結果は、やはり表示ウィンドウ２６に表示される。

考えられる第２のバリエーションを図５に示すが、この場合、測定対象の物点の特定は、少なくとも１つのテンプレート１０を用いて行なわれる。このテンプレートは、測定対象の物体が記録されたもの１ａ’の少なくとも一部―ここではドアの右上コーナー―をモデル化する。このためユーザは、選択メニュー１４のメニュー項目１５から、それに適したテンプレート１３、この場合は1本のポリライン（訳注：CAD用語）を選択する。ユーザは入力手段３４を用いて、例えばカーソルを用いて、複数の表示画像座標を確定する。そして選択されたテンプレート１０を測定対象の物体１ａ’の上に、すなわちドアの右上コーナーに、おおざっぱに置く。図５はこのことを示す。テンプレート１０は、物体を画像中においてサブピクセルの精度で特定するために用いられる。そのため計算手段３２を用いて、まず局部的なマッチングを行う。これらマッチング点を、図６では小さい四角形の補正点で表す。またエッジの方向を方向ベクトル１８で表示する。これら局部的なマッチング点に基づいて、次に図７のように直線２１を当てはめる。直線２１の交点はテンプレート１０の特性点１１である。ここでこの点は、記録画像座標７に、そして上記の方法に従って測定対象物体の極座標、ここではドアの右上コーナーに、場合によっては距離を含めて割り当てられる。

考えられる第３のバリエーションを図８に示すが、ここではユーザが、選択テンプレートを選択することによって、測定される物体の少なくとも一部をモデル化するテンプレートを選択する。その結果として計算手段３２は、記録された画像における構造であってテンプレート１０’に類似するものを探す。図８でユーザは、テンプレート１０’としてコーナー選択テンプレート１３’を選択する。その結果として計算手段３２は、記録された物体１ａ’におけるコーナー構造を、自動的にマッチングによって探す。この場合、コーナー選択テンプレート１３’に類似する２つの構造が存在する。すなわちドアの左上と右上のコーナーである。テンプレート１０’は、計算手段が見つけたこの構造１６の上に、自動的に置かれる。特性点１１’はこの場合、それぞれテンプレート１０’のコーナー点である。ユーザがこの特性点１１’を選択した後、上記のように対応する記録画像座標７を特定した後、物点の極角と、場合によっては距離とを特定する。

テンプレート１０、１０’によっては、テンプレート１０、１０分毎に複数の特性点１１、１１’、例えば末端点、コーナー点、中点、交点を利用することもできる。

ユーザは、上記のように、ある一定範囲の選択テンプレート１３、１３’を利用できる。これら様々に異なる選択テンプレート１３、１３’は、１つのテンプレート記憶装置３５に記憶される。この場合、ユーザは、特にテンプレート生成のための３つの方法を利用できる。第１には、実際に記録された画像の一部分をテンプレート１０、１０’として使用できる。第２には、物体の人工的に生成された画素画像を、テンプレート１０、１０’として使用できる。この場合、サブピクセル領域におけるテンプレート１０、１０’の移動を、補間法によって特定する。第３の方法は、物体の数学的な記述である。この記述から、あらゆる任意の画像位置に対して、テンプレート１０、１０’を計算できるものとする。この方法で生成されたテンプレート１０、１０’は、公知のデータ記憶装置として形成できるテンプレート記憶装置３５に記憶される。これは画素画像として、あるいは数学的記述として、どちらかで行われる。前者の場合、画素画像は適切な圧縮法によりその大きさを減少させることができる。後者の場合、テンプレート１０、１０’を、適切なアルゴリズムによりオンラインで計算し、常時記憶は行わない。

本方法はプログラムとして、特にコンピュータプログラム製品として記憶できる。この製品はソフトウェアとして、例えばＦＤ、ＣＤ、またはハードディスク上で、計算手段３２によって読み出し、実行可能である。その他このプログラムをファームウェアとして、例えば計算手段３２のＥＰＲＯＭ（消去可能プログラムＲＯＭ）上で記憶させることができる。

本発明によるシステムと方法の利点は特に、人間が測定プロセスに参加して、システムを直接操作できることである。これにより、ユーザによる操作とアルゴリズムの信頼性との、理想的な組み合わせが得られる。このシステムは、物体の特定に必要な重要ポイントだけを測定する。全てのポイントをスキャンするスキャナと比較して、インテリジェントな測定が行われる。このことはデータ量のいちじるしい軽減につながる。他方では、局部的に限定しながら、できるだけ多くの像点が用いられる。これにより物体の記述に冗長性が得られる。その他このシステムは多機能であって、３Ｄポイントのみならず３次元物体も、直線のように画像評価によって測定することができる。さらには画像データを、記録保存目的で記憶させることもできる。その他の各ポイントの水平角と高度角を特定するため、後日の時点でそれらの画像を用いることができる。各ポイントが位置する平面が知られていれば、３Ｄ特定が可能である。

本発明が利用に適する応用分野は、非常に様々である。例えばある特定物体の監視は、本発明のシステムによって大幅に自動化が可能であり、その際監視される領域に目標マークまたはプリズムを取り付ける必要はない。ユーザは監視される物体におおざっぱに照準付けし、その結果物体は画像上に見えるようになる。そのために照準儀またはレーザポインターを用いることができる。その後で焦点合わせをするが、これは手動でも自動でも行うことができる。次のステップでは、この物体をテンプレートとして記憶させる。適切なマッチング法によって、目標を何回も測定することができ、その際ユーザの介入を必要としない。それ以前に決定されたしきい値によって偏差が確認されると、ただちにアラームが作動される。公知の方法と比べての利点は、人工的な目標マークを用いないで、大幅に自動化されることである。

建物の測定は、今日一般に手動で行われる。測定されるポイント全てにプリズムを取り付けることができないからである。本発明のシステムによれば、ユーザとの相互作用によって測定を部分的に自動化することができる。ユーザは、広角モードの測量機器を用いて物体に照準付けし、測定される物体全てを画像に描く。識別はテンプレートを置くことによって行われる。各ポイントに対しては、例えばいくつかのポイントが１つの平面または１本の直線上に位置するよう、パラメータを指定することができる。この追加的情報によって、測定プロセスを早めることができる。３Ｄ情報に加えて、理想的位置からの可能性ある偏差をも挙げることができる。

１つの測量機器の設置に対して、同じ固定点が何回も用いられる。上記のシステムによれば、画像分析法によってこれらの固定点を特定することができる。従ってこれらのポイントに手動で照準付けするという、手間のかかる作業が省かれる。固定点が同一箇所から何回も用いられる場合、本システムは固定点をテンプレートとして記憶し、次回の設置の際にふたたび用いることができる。これは測定プロセスをさらに早める。

画像でサポートされた本システムを用いれば、さらに非協調的物体の目標追跡をも実現できる。そのためにはここでも物体構造を記憶し、反復して画像中で識別し、位置を特定する。

測量機器の図であるが、この測量機器は、記録手段と、別個に設けられた電子的表示・制御装置を備える。 測量機器の図であるが、この測量機器は、記録手段と、内蔵された電子的表示・制御装置を備える。 記録画像座標を、捕捉された物体の極角に変換する変換モデル。 表示手段上の表示画像であるが、テンプレート選択メニューを含み、また表示画像座標が確定済みである。 表示手段上の表示画像であるが、テンプレート選択メニューを含み、またテンプレートが画像に置かれている。 表示手段上の表示画像であるが、テンプレート選択メニューを含み、局部的マッチングによって補正点と方向ベクトルが生成されている。 表示手段上の表示画像であるが、テンプレート選択メニューを含み、特性点とともに直線が当てはめられている。 表示手段上の表示画像であるが、テンプレート選択メニューを含み、特性点とともにテンプレートが自動的、かつ正確に置かれている。

Claims (27)

1. 物体（１）を測量する方法であって、
   少なくとも測量対象の物体（１）の記録画像（４）を捕捉する電子的記録手段（３、３’）を持つ測量機器（２、２’）を使用し、その際
   ・記録手段（３、３’）の帯状カバレージ領域（５）への角度方向を求め、
   ・記録画像（４）を捕捉し、
   ・記録画像（４）の少なくとも一部領域を表示画像（６、６’、６"）として視覚的に表示し、
   ・割り当てられた表示画像座標（８、８’、８"）を少なくとも１つ確定することにより、記録画像座標（７）を特定し、
   ・記録画像座標（７）を少なくとも１つの測定量に変換する、
   という各段階をともない、
   この場合、表示画像座標（８、８’）を少なくとも１つ確定することによる記録画像座標（７）の特定は、次の部分的段階すなわち、
   ・測量対象の物体（１）をモデル化するテンプレート（１０、１０’）を少なくとも１つ呼び出すことと、
   ・少なくとも１つの表示画像座標（８、８’、８"）によって、表示画像（６、６’、６"）に少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を位置決めすることと
   ・記録された物体（１ａ、１ａ’）に少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を適合させることと、
   ・少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の少なくとも１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を用いて記録画像座標（７）を特定することとを含む、上記の方法において、
   記録された物体（１ａ、１ａ’）への少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の適合は、マッチングにより行われ、かつ次の部分的段階すなわち、
   ・テンプレート（１０、１０’）と記録された物体（１ａ、１ａ’）との局部的マッチングを、方向ベクトル（１８）を持つ補正点（１７）の生成によって行い、
   ・前記局部的マッチングの結果を用いて、記録された物体（１ａ、１ａ’）との全体的マッチングを、方向ベクトル（１８）を持つ補正点（１７）の生成によって行い、
   ここで、前記全体的マッチングは、複数回の局部的マッチングの結果を組み合わせて、全体として前記記録された物体（１ａ、１ａ’）を求める、
   ことを特徴とする、上記の方法。
2. 少なくとも１つの表示画像座標（８、８’、８"）を確定することによる記録画像座標（７）の特定が、次の部分的段階すなわち、
   ・表示画像座標（８、８’、８"）の確定が、離散的なステップで、画素毎に行われることと、
   ・表示画像座標（８、８’、８"）がそれに対応する記録画像座標（７）に割り当てられることとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）が記録画像（４）の、またはそれに先行する記録画像の一部として形成されている、請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）が人工的に生成された画素画像として形成されており、表示画像（６、６’、６"）におけるテンプレート（１０、１０’）の移動が、サブピクセル領域では補間法によって決定される、請求項１または２に記載の方法。
5. 少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）が物体の数学的記述として形成されている、請求項１または２に記載の方法。
6. 少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）が、線、ポリライン、点、円または矩形／正方形―によって形成される、請求項４または５に記載の方法。
7. 少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の呼び出しが、先に定義された、または先に定義可能な選択テンプレート（１３、１３’）の選択により、メニュー制御されて行われる、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. メニュー制御による呼び出しが、選択テンプレート（１３、１３’）の少なくとも一部をグラフィック表示する複数のメニュー項目（１５）を持つ選択メニュー（１４）によって行われる、請求項７に記載の方法。
9. 表示画像（６、６’、６"）上における少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の位置決めが、表示画像（６、６’、６"）上におけるそのテンプレート（１０、１０’）の移動によって行われる、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 表示画像（６、６’、６"）上におけるテンプレート（１０、１０’）の位置決めは、少なくとも部分的に自動的に行われ、その部分的段階として、
    ・記録された物体（１ａ、１ａ’）上で、テンプレート（１０、１０’）に類似する少なくとも１つの構造（１６）を見つけることと、
    ・見つけられた少なくとも１つの構造（１６）上でテンプレート（１０，１０’）を位置決めすることとをともなう、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
11. 見つけられた少なくとも１つの構造（１６）上におけるテンプレート（１０、１０’）の位置決めは、提供され、見つけられた少なくとも１つの構造を、選択することによって行われる、請求項１０に記載の方法。
12. 表示画像（６、６’、６"）上で複数のテンプレート（１０、１０’）を順次位置決めする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 記録画像座標（７）の特定は、少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の少なくとも１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を用いて行われ、その部分的段階として、
    ・少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の少なくとも１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を求めることと、
    ・１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を選択することと、
    ・そのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を記録画像座標（７）に割り当てることを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記少なくとも１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）は、交点、中点、末端点または中心である、請求項１３記載の方法。
15. 記録画像座標（７）の少なくとも１つの測定量への変換が、少なくとも記録画像座標（７）と、記録手段（３、３’）の帯状カバレージ領域（５）への角度方向とを援用して行われる、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 少なくとも１つの測定量が、少なくとも１つの水平角または高度角によって形成される、請求項１５に記載の方法。
17. 当該変換がその部分的段階として、記録画像（４）の光学的誤差の補償を含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 光学的誤差の補償が、測量機器（２、２’）それぞれに求められた補正関数または補正表を用いて行われる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記変換がその部分的段階として、割り当てられた記録画像座標（７）の温度による偏位、または記録手段（３、３’）の帯状カバレージ領域（５）で求められた角度方向を、測定された温度に応じて補償することを含む、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
20. 温度による偏位の補償が、測量機器（２、２’）それぞれに求められた温度補正手段を用いて行われる、請求項１９に記載の方法。
21. 前記変換が、合焦点を援用の下に、または電子的記録手段（３、３’）に前置された光学系ユニット（１９、１９’）の横倍率を援用の下に行われる、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
22. 当該方法が、その他の部分的段階として、少なくとも１つの測定量を供給することを含む、請求項１〜２１に記載の方法。
23. 少なくとも１つの測定量の供給が、視覚的表示により行われる、請求項２２に記載の方法。
24. 少なくとも１つの測定量の供給が、少なくとも１つの立体角を距離計（２０）に出力することによって行われ、これはその部分的段階として、
    ・少なくとも１つの立体角を決定する物点（Ｑ）の距離を測定することと、
    ・物点（Ｑ）の距離データを、表示画像（６、６’、６"）へのスーパーインポーズによって、表示ウィンドウ（２６）を介して供給することを含む、請求項２２または２３に記載の方法。
25. 電子的表示・制御装置（３１、３１’）であって、
    ・電子的計算手段（３２、３２’）と、
    ・記録画像（４）の少なくとも１つの部分領域を、表示画像（６、６’、６"）として視覚表示する電子的表示手段（３３、３３’）と、
    ・計算手段（３２、３２’）に表示画像座標（８、８’、８"）を入力するための入力手段（３４、３４’）と、
    ・記録手段（３、３’）の帯状カバレージ領域（５）への角度方向を求める手段と、
    ・記録画像（４）を捕捉する手段と、
    ・記録画像（４）の少なくとも一部領域を表示画像（６、６’、６"）として視覚的に表示する手段と、
    ・割り当てられた表示画像座標（８、８’、８"）を少なくとも１つ確定することにより、記録画像座標（７）を特定する手段と、
    ・記録画像座標（７）を少なくとも１つの測定量に変換する手段と、
    ・測量対象の物体（１）をモデル化するテンプレート（１０、１０’）を少なくとも１つ記憶するテンプレートメモリ（３５、３５’）と、
    を備えており、
    前記記録画像座標（７）を特定する手段は、
    ・測量対象の物体（１）を測量的にモデル化した少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を呼び出す手段と、
    ・少なくとも１つの表示画像座標（８、８’、８"）を確定することによって、表示画像（６、６’、６"）に少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を位置決めする手段と、
    ・記録された物体（１ａ、１ａ’）に少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を適合させ、少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の少なくとも１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を用いて記録画像座標（７）を特定する手段と
    を含む、電子的表示・制御装置において、
    記録された物体（１ａ、１ａ’）へのテンプレート（１０、１０’）の適合をマッチングにより行うために、更に、
    ・テンプレート（１０、１０’）と記録された物体（１ａ、１ａ’）との局部的マッチングを、方向ベクトル（１８）を持つ補正点（１７）の生成によって行う手段と、
    ・前記局部的マッチングの結果を用いて、記録された物体（１ａ、１ａ’）との全体的マッチングを、方向ベクトル（１８）を持つ補正点（１７）の生成によって行う手段と、
    ここで、前記全体的マッチングは、複数回の局部的マッチングの結果を組み合わせて、全体として前記記録された物体（１ａ、１ａ’）を求める、
    を含むことを特徴とする、電子的表示・制御装置。
26. 前記各手段は、測量対象の少なくとも１つの物体（１）の記録画像（４）を捕捉する電子的記録手段（３、３’）を備えた測量機器（２、２’）内に収容されている、請求項２５に記載の電子的表示・制御装置。
27. コンピュータプログラムであって、
    プロセッサに対して、次の各段階、すなわち、
    ・記録手段（３、３’）の帯状カバレージ領域（５）への角度方向を求め、
    ・記録画像（４）を捕捉し、
    ・記録画像（４）の少なくとも一部領域を表示画像（６、６’、６"）として視覚的に表示し、
    ・割り当てられた表示画像座標（８、８’、８"）を少なくとも１つ確定することにより、記録画像座標（７）を特定し、
    ・記録画像座標（７）を少なくとも１つの測定量に変換すること
    を実行させ、
    この場合、前記表示画像座標（８、８’）を少なくとも１つ確定することによる記録画像座標（７）の特定は、次の部分的段階、すなわち、
    ・測量対象の物体（１）をモデル化するテンプレート（１０、１０’）を少なくとも１つ呼び出し、
    ・少なくとも１つの表示画像座標（８、８’、８"）によって、表示画像（６、６’、６"）に少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を位置決めし、
    ・記録された物体（１ａ、１ａ’）に少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）を適合させ、
    ・少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の少なくとも１つのグラフィックな特徴点（１１、１１’）を用いて記録画像座標（７）を特定する、
    と、を含み、
    記録された物体（１ａ、１ａ’）への少なくとも１つのテンプレート（１０、１０’）の適合は、マッチングにより行い、かつ前記マッチングが次の部分的段階を含む、すなわち、
    ・テンプレート（１０、１０’）と記録された物体（１ａ、１ａ’）との局部的マッチングを、方向ベクトル（１８）を持つ補正点（１７）の生成によって行い、
    ・前記局部的マッチングの結果を用いて、記録された物体（１ａ、１ａ’）との全体的マッチングを、方向ベクトル（１８）を持つ補正点（１７）の生成によって行う、
    ここで、前記全体的マッチングは、複数回の局部的マッチングの結果を組み合わせて、全体として前記記録された物体（１ａ、１ａ’）を求める、
    ことを前記プロセッサに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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