JP5749965B2 - Reference scale for measuring features on the image - Google Patents
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本発明は、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物について計測をなす画像上地物計測で用いる基準尺に関する。 The present invention relates to a reference scale used in on-image feature measurement for measuring a feature captured in an image obtained by photographing with a camera.
デジタル方式のカメラによる撮影で得られる画像(画像データ)を利用する技術の一つとして、画像上地物計測がある。画像上地物計測では、カメラによる画像上で当該画像に取り込まれている建造物や道路などの様々な地物について、幅、高さ、奥行きなどを計測する。こうした画像上地物計測については、ここで仮に消失点方式と呼ぶ計測手法が知られている(特許文献1)。消失点方式の画像上地物計測では、画像上の消失点に基づいて画像上での地物計測を行う。具体的には、画像に取り込まれている適宜な地物の輪郭を用いて消失点を先ず求める。それからその消失点に基づいて計測対象の地物の所望計測部位における1画素あたりの体現長さを求め、その1画素あたりの体現長さに基づいて画像上での地物計測を行う。 One of the techniques using an image (image data) obtained by photographing with a digital camera is image top feature measurement. In the on-image feature measurement, the width, height, depth, and the like are measured for various features such as buildings and roads captured in the image by the camera. For such image top feature measurement, there is known a measurement method called a vanishing point method (Patent Document 1). In the vanishing point method, the feature on the image is measured based on the vanishing point on the image. Specifically, the vanishing point is first obtained using the outline of an appropriate feature captured in the image. Then, based on the vanishing point, the actual length per pixel in the desired measurement site of the target feature to be measured is obtained, and the feature on the image is measured based on the actual length per pixel.
このような消失点方式の画像上地物計測では、画像上での絶対長さが既知となる教師線を用いることで、より効率的に計測を行うことが可能となる。すなわち、教師線を用いる手法では、地物計測用の画像中に教師線を生成させ、そして計測対象の画像上の地物の所望計測部位に対して指定した計測線と教師線を、消失点に対する計測線と教師線の相対的位置関係の下で、それぞれの画素数について比較することで計測を行うことができ、したがって計測のための処理負担を大幅に軽減でき、より効率的に計測を行うことが可能となる。この場合の教師線は、地物計測用画像の被写体空間における3次元座標のX、Y、Zの各座標軸について生成させる。つまりX軸方向教師線、Y軸方向教師線及びZ軸方向教師線の各教師線として生成させる。これらの教師線について特許文献1では、長さが既知の線状体、つまり基準尺を画像に取り込ませ、その基準尺の像として生成させるものとし、長さが既知の基準尺として測量用ポールを用いる場合を記述している。 In such vanishing point image top feature measurement, it is possible to perform measurement more efficiently by using a teacher line whose absolute length on the image is known. That is, in the technique using the teacher line, the teacher line is generated in the feature measurement image, and the measurement line and the teacher line designated for the desired measurement part of the feature on the measurement target image are converted into the vanishing point. Measurement can be performed by comparing the number of pixels under the relative positional relationship between the measurement line and the teacher line with respect to, thus greatly reducing the processing burden for measurement and making measurement more efficient. Can be done. The teacher lines in this case are generated for the X, Y, and Z coordinate axes of the three-dimensional coordinates in the subject space of the feature measurement image. That is, each of the teacher lines is generated as an X-axis direction teacher line, a Y-axis direction teacher line, and a Z-axis direction teacher line. According to Patent Document 1, a linear body having a known length, that is, a reference scale is taken into an image and generated as an image of the reference scale. The case where is used is described.
上述のように、消失点方式の画像上地物計測では、教師線を用いることで計測をより効率的に行うことが可能となる。ただ、教師線による計測効率をより実際的なものとするには、地物計測用の画像中への教師線の生成に課題が残されている。すなわち、従来では教師線を地物計測用の画像中に生成させるのに測量用ポールを画像に取り込ませるようにしていた。測量用ポールは、2m以上の長さを有しているのが通常である。したがって、地物計測用画像の被写体空間における3次元座標のX、Y、Zの各座標軸について教師線を生成させるためには、2m以上の測量用ポールを3本用い、それらを3次元座標的に画像に取り込ませる作業が必要となる。このことは地物計測用の画像の撮影に伴う作業負担を大きなものとし、その結果、教師線を用いることによる計測効率の向上という実を得られないことになってしまう。つまり、教師線生成用の基準尺として測量用ポールを用いる方法では、基準尺の扱い性や教師線生成に関する作業性という点で課題を残しており、このことで教師線を用いることによる計測効率の向上という実を得られないことになっていたということである。 As described above, in the vanishing point type image top feature measurement, it is possible to perform the measurement more efficiently by using the teacher line. However, in order to make the measurement efficiency of the teacher line more practical, there remains a problem in generating the teacher line in the feature measurement image. That is, conventionally, a surveying pole is incorporated into an image in order to generate a teacher line in an image for feature measurement. The surveying pole usually has a length of 2 m or more. Therefore, in order to generate teacher lines for the X, Y, and Z coordinate axes of the three-dimensional coordinates in the subject space of the feature measurement image, three survey poles of 2 m or more are used, and these are measured in a three-dimensional coordinate manner. It is necessary to have the image taken into the image. This increases the work burden associated with capturing an image for measuring a feature, and as a result, it is impossible to obtain the improvement in measurement efficiency by using a teacher line. In other words, the method of using a surveying pole as a reference scale for generating a teacher line leaves problems in terms of the handling of the reference scale and the workability of generating the teacher line. It means that the fruit of improvement was not obtained.
また測量用ポールで教師線を生成させる方法には、教師線における1画素あたりの体現長さの精度についての課題もある。教師線を用いる手法では、教師線の1画素あたりの体現長さを基にして地物の所望計測部位における1画素あたりの体現長さを求めることになる。このため教師線の1画素あたりの体現長さの精度が地物計測の精度に直結することになる。したがって、教師線については、その1画素あたりの体現長さにできるだけ高い精度を得られるようにすることが望まれることになる。しかるに、測量用ポールは、長さについての目盛りの単位が20cmとされているのが通常で、上記のような教師線に対する要求に必ずしも十分に応えることができない。 Moreover, the method of generating a teacher line with a surveying pole has a problem regarding the accuracy of the actual length per pixel in the teacher line. In the method using the teacher line, the actual length per pixel in the desired measurement region of the feature is obtained based on the actual length per pixel of the teacher line. For this reason, the accuracy of the actual length per pixel of the teacher line is directly linked to the accuracy of the feature measurement. Therefore, it is desired for the teacher line to obtain as high accuracy as possible in the actual length per pixel. However, the survey pole usually has a scale unit of 20 cm in length, and cannot always sufficiently satisfy the demand for the teacher line as described above.
本発明は、以上のような事情を背景にしてなされたものであり、その課題は、画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and its problem is that it is excellent in handling and workability related to teacher line generation and more accurate for teacher line generation in image top feature measurement. It is to provide a reference scale that enables generation of high teacher lines.
上記課題を解決するために第1の発明では、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を前記画像上で求められる消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、前記画像上で絶対長さが既知となる教師線を前記消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられる画像上地物計測用の基準尺において、前記画像の被写体空間における3次元座標のX、Y、Zの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに前記既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたX方向尺、Y方向尺及びZ方向尺を備えてなることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, an image upper ground formed by measuring a feature captured in the image on an image obtained by photographing with a camera based on a vanishing point obtained on the image. In the object measurement, in the reference scale for image upper object measurement used to generate a teacher line whose absolute length is known on the image for measurement based on the vanishing point, the subject of the image X-direction scale, Y each of which is combined so as to extend corresponding to the X, Y, and Z coordinate axes of three-dimensional coordinates in space, and each is provided with a scale indicating the known absolute length, Y A directional scale and a Z-direction scale are provided.
このような第1の発明による基準尺は、その扱いが容易で教師線生成に関する作業性にも優れる。すなわち第1の発明による基準尺は、地物計測用画像の被写体空間における3次元座標のX、Y、Zの各座標軸に対応するように組み合わされたX、Y、Zの各方向尺を備えている。このため、例えば道路沿いの地物について計測を行う場合であれば、基準尺を適宜な配置で地物計測用の画像に取り込めるように道路上に置いて道路沿いの画像を撮影するだけで済み、扱いがきわめて容易で教師線生成に関する作業性にも優れる。 Such a reference scale according to the first invention is easy to handle and is excellent in workability relating to teacher line generation. In other words, the reference scale according to the first invention includes X, Y, and Z direction scales combined to correspond to the X, Y, and Z coordinate axes of the three-dimensional coordinates in the subject space of the feature measurement image. ing. For this reason, for example, when measuring features along the road, it is only necessary to shoot the image along the road with the reference scale placed on the road so that it can be captured in the feature measurement image in an appropriate arrangement. It is very easy to handle and has excellent workability for teacher line generation.
また第1の発明による基準尺は、X、Y、Zの各方向尺に長さ目盛りが設けられている。そしてその長さ目盛りについては、例えば大きな目盛りとして10cm単位の目盛り、中間の目盛りとして5cm単位の目盛り、そして細かい目盛りとして1cm単位の目盛りを設けることができ、このような目盛り構造とすることで、1画素あたりの体現長さについての精度がより高い教師線の生成が可能となる。 In the reference scale according to the first invention, length scales are provided on the X, Y, and Z direction scales. And about the length scale, for example, it is possible to provide a scale of 10 cm as a large scale, a scale of 5 cm as a middle scale, and a scale of 1 cm as a fine scale. By making such a scale structure, It is possible to generate a teacher line with higher accuracy of the manifestation length per pixel.
また第2の発明では、上記のような基準尺について、前記X方向尺、Y方向尺及びZ方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the reference scale as described above is characterized in that the X-direction scale, the Y-direction scale, and the Z-direction scale are combined in a foldable manner.
画像上地物計測では、様々な場所に出向いて地物計測用画像の撮影を行うことになり、その際には基準尺を携行することになる。そのため基準尺には携行性に優れていることが求められることになる。これについて、第2の発明による基準尺は、X、Y、Zの各方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることから、コンパクトに折り畳んだ状態で携行することができ、優れた携行性要求に応えることができる。 In the feature measurement on the image, the user goes to various places to photograph the feature measurement image, and carries the reference scale at that time. Therefore, the reference scale is required to have excellent portability. About this, since the reference | standard scale by 2nd invention combines each direction scale of X, Y, and Z so that folding is possible, it can carry in the state folded compactly, and it was excellent in the requirement of portability. I can respond.
また第3の発明では、上記のような基準尺について、前記X方向尺、Y方向尺及びZ方向尺は、それぞれ4つの側面を有するように形成されるとともに、前記4つの側面の内の少なくとも3つの側面に前記目盛りが設けられていることを特徴としている。 In the third invention, with respect to the reference scale as described above, the X-direction scale, the Y-direction scale, and the Z-direction scale are each formed to have four side surfaces, and at least of the four side surfaces. The scale is provided on three side surfaces.
このような第3の発明の基準尺では、X、Y、Zの各方向尺それぞれの3つの側面に目盛りが設けられているので、地物計測用の画像に取り込ませる際の基準尺の向きについて自由度が高まり、またX、Y、Zの各方向尺における目盛りに基づく1画素あたりの体現長さの算出をより容易に行うことが可能となる。 In such a reference scale of the third invention, since the scale is provided on each of the three side surfaces of each of the X, Y, and Z direction scales, the direction of the reference scale when the feature measurement image is taken in The degree of freedom is increased, and it is possible to more easily calculate the manifestation length per pixel based on the scales in the X, Y, and Z direction scales.
以上のような本発明によれば、画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺が得られる。 According to the present invention as described above, there is a reference scale that is superior in handling and workability related to teacher line generation, and that can generate a teacher line with higher accuracy, for teacher line generation in image top feature measurement. can get.
図1と図2に、一実施例による画像上地物計測用の基準尺の構成を簡略化して示す。図1は使用時の展開状態を示し、図2は非使用時の折り畳み状態を示している。図1に示すように、本実施例の基準尺31は、X方向尺32、Y方向尺33及びZ方向尺34を備えており、X方向尺32については左右一対となる左側X方向尺32Lと右側X方向尺32Rとして形成され、またZ方向尺34についても左右一対となる左側Z方向尺34Lと右側Z方向尺34Rとして形成されている。
FIG. 1 and FIG. 2 show a simplified configuration of a reference scale for image top feature measurement according to one embodiment. FIG. 1 shows the unfolded state when in use, and FIG. 2 shows the folded state when not in use. As shown in FIG. 1, the
これらX、Y、Zの各方向尺32、33、34は、十分な剛性を有し、かつ軽量である材料、例えばアルミ角パイプ材を用いて4つの側面を有する角棒状に形成されており、後述するような地物計測用の画像4(図5)の被写体空間における3次元座標のX、Y、Zの各座標軸に対応して延在するように互いが組み合わされ、かつ折り畳み可能に組み合わされている。より具体的には、左側X方向尺32Lと左側Z方向尺34Lをそれぞれの基端部においてヒンジ部35Lで左側X方向尺32Lに矢印XLの如き回動を可能とするように接続して左側X・Z方向尺ユニット36Lを形成するとともに、右側X方向尺32Rと右側Z方向尺34Rをそれぞれの基端部においてヒンジ部35Rで右側X方向尺32Rに矢印XRの如き回動を可能とするように接続して右側X・Z方向尺ユニット36Rを形成し、これら左側X・Z方向尺ユニット36Lと右側X・Z方向尺ユニット36Rをそれぞれの基端部でY方向尺33の基端部に図示を省略のヒンジ構造で接続し、Y方向尺33に矢印Yの如き回動を可能とするようにされている。そしてこうした接続構造における左側X方向尺32Lの矢印XLの回動、右側X方向尺32Rの矢印XRの回動、及びY方向尺33の矢印Yの回動により、折り畳んで図2に示すような折り畳み状態をとらせることができるようにされている。
Each of the X, Y, and Z direction scales 32, 33, and 34 is formed in a square bar shape having four side surfaces by using a material having sufficient rigidity and light weight, for example, an aluminum square pipe material. The feature measurement image 4 (FIG. 5), which will be described later, is combined with each other so as to extend corresponding to the X, Y, and Z coordinate axes of the three-dimensional coordinates in the subject space, and can be folded. It is combined. More specifically, the left
またX、Y、Zの各方向尺32、33、34は、後述のようにして画像4上に生成させる教師線(図6の教師線LTx、LTy、LTz)にその絶対長さを与えるための目盛り37がそれぞれに設けられている。目盛り37は、10cm単位の大目盛り37a、5cm単位の中目盛り37b、及び1cm単位の小目盛り37cとして設けられており、X、Y、Zの各方向尺32、33、34それぞれの4つの側面の内の3つの側面に設けられている。
The X, Y, and Z direction scales 32, 33, and 34 are used to give absolute lengths to the teacher lines (teacher lines LTx, LTy, and LTz in FIG. 6) generated on the image 4 as described later. The scale 37 is provided for each. The scale 37 is provided as a
ここで、Y方向尺33とZ方向尺34は、その長さがほぼ30cm程度とされ、X方向尺32は、左側X方向尺32Lと右側X方向尺32Rがそれぞれ20cm程度の長さとされ、全体で40cm程度の長さとなるようにされている。こうした基準尺31におけるX、Y、Zの各方向尺32、33、34の長さサイズは、測量用ポールに較べて大幅に短いといえる。すなわち基準尺31では、X、Y、Zの各方向尺32、33、34の長さサイズを30cm〜40cm程度で済ませることができ、これによりコンパクト化が図られているということである。これは、様々な実験を繰り返して得られた知見、つまり基準尺31における上記のような構造、特に目盛り37に関する上記のような構造とすることで、X、Y、Zの各方向尺32、33、34の長さが30cm〜40cm程度でも十分に精度の高い教師線の生成が可能であるという知見によるものである。
Here, the lengths of the Y-
以下では以上のような基準尺31が適用される画像上地物計測の例について説明する。図3に、一例による画像上地物計測で用いる地物データ取得システム1の構成を示す。本例における地物データ取得システム1は、道路2で撮影車両3を走行させながら画像として道路沿い画像4を取得し、その道路沿い画像4における地物について計測を行って地物データを得る場合であり、撮影車両3と画像上地物計測システム5からなる。
Hereinafter, an example of image top feature measurement to which the
撮影車両3は、例えば幅員が4m以下であるような狭い道路が錯綜する市街地でも走行可能な車両にデジタル方式のカメラ6と撮影管理システム7を搭載して構成されている。
The photographing
カメラ6は、デジタル式のスチールカメラまたはビデオカメラであり、通常はスチールカメラが用いられ、前方撮影用カメラ6fと後方撮影用カメラ6rとして2台が搭載される。前方撮影用カメラ6fは、撮影車両3の走行方向前方を走行方向に光軸が沿った状態で撮影を行い、後方撮影用カメラ6rは、撮影車両3の走行方向後方を走行方向に光軸が沿った状態で撮影を行う。これら前方撮影用カメラ6fや後方撮影用カメラ6rによる撮影で得られる道路沿い画像4は、光軸方向に延びている状態で道路を取り込んだ画像となる。このように走行方向前方と後方のそれぞれについて撮影できるようにするのは、撮影車両3の走行方向によっては前方撮影用カメラ6fが逆光になる場合があることから、そのような場合に対応できるようにするためである。
The
撮影管理システム7は、測位システム8、撮影制御システム9、および画像データ管理システム10の各サブシステムを含んでなる。測位システム8は、撮影車両3の現在位置と走行方向、より具体的にはカメラ6の光軸方向についての情報である位置方位情報を例えば走行距離1mごとにといった間隔で取得するのに機能する。そのために測位システム8は、GPS(全地球測位システム)と距離/慣性計測システムを組み合わせて構成される。GPSは、撮影車両3の前後に設けた2つのGPSアンテナ11により衛星からの信号を受信することで位置方位情報を取得する。一方、距離/慣性計測システムは、撮影車両3の走行方向や車両の水平面に対する傾きをジャイロにより検出する慣性計測器と撮影車両3の走行距離を検出する距離計測器からなり、これらにより位置方位情報を取得する。
The
撮影制御システム9は、一定距離間隔で道路沿い画像4を取得できるような制御としてカメラ6による撮影を制御する。具体的には、撮影車両3の走行距離をカウントし、例えば5mといった一定の走行距離ごとに撮影指令を出力してカメラ6に撮影を行わせる。こうした撮影により、撮影車両3が走行する道路に沿った一定距離間隔による一連の道路沿い画像を取得することができる。
The
画像データ管理システム10は、ワークステーションレベルのデータ処理装置を用いて構成され、カメラ6による撮影で取得された道路沿い画像4のデータを管理する。その管理は、道路沿い画像4をその撮影時の位置方位情報と関連させるようにしてなされる。
The image
ここで、道路沿い画像4には、後述のような画像上地物計測処理に必要な教師線LTを生成させるようにする。教師線LTは、道路沿い画像4中の道路2の側線(これは後述のように消失点を求めるための地物の輪郭として用いられる)に沿う方向を1つの座標軸とした道路沿い画像4の被写体空間における3次元座標(X、Y、Z座標)の各座標軸について生成させる。つまりX軸方向の教師線LTx、Y軸方向の教師線LTy、Z軸方向の教師線LTzとして生成させる。これらの教師線LTx、LTy、LTzは、上述の基準尺31を道路沿い画像4に取り込ませることで、基準尺31におけるX、Y、Zの各方向尺32、33、34の像に基づいて生成させる。このような教師線LTは、原理的にいえば、道路沿い画像を同一の撮影条件で撮影する範囲については、その撮影条件で最初に撮影する道路沿い画像にだけ生成させることで足りる。ただ実際的には、例えば1日の撮影作業の最初に撮影する道路沿い画像ごとに教師線用の線状体を写し込ませて教師線を生成させるようにするのが好ましい。これは、撮影車両3へのカメラ6のセット状態が撮影条件に影響し、そのセット状態が1日の撮影作業ごとに微妙に異なる可能性があるからである。
Here, in the roadside image 4, a teacher line LT necessary for image upper feature measurement processing as described later is generated. The teacher line LT is an image of the roadside image 4 with a direction along the side line of the
画像上地物計測システム5は、データ処理装置12にコンピュータプログラムとして構成される画像上地物計測手段13を搭載して構成される。画像上地物計測手段13は、画像データ管理システム10から取り込んだ道路沿い画像4のデータや道路沿い画像4に地物データを記録した後述のような地物データ付き道路沿い画像を管理する画像データ管理部14、道路沿い画像4に取り込まれている地物について計測して地物データを取得する計測部15、および計測部15が取得した地物データを道路沿い画像4に記録して地物データ付き道路沿い画像を生成させる地物データ記録部16を含んでいる。
The image top
以下では画像上地物計測システム5でなされる画像上地物計測処理の例について説明する。本例における画像上地物計測処理は、道路沿い画像4における道路2の側線を地物の輪郭として用いて消失点を求める場合であり、図4にその流れを示すように、ステップS1〜ステップS8の各処理過程を含む。
Hereinafter, an example of the image upper feature measurement process performed by the image upper
まずステップS1で処理対象画像の表示処理がなされる。処理対象画像の表示処理は、計測対象の道路沿い画像をデータ処理装置12の表示画面に表示する処理で、ユーザによる指定を受けて行うか、あるいは一連の道路沿い画像を順次的に表示するようにして行われる。
First, in step S1, a processing target image is displayed. The processing target image display process is a process of displaying the roadside image to be measured on the display screen of the
ステップS2では、道路側線の指定を行う。具体的には、ステップS1で表示した道路沿い画像について道路の側線をユーザが指定する。その指定は、例えば図5に示すようにして行う。具体的には、表示画面に表示されている道路沿い画像4における道路2の側線を左右で対応する直線部分のそれぞれについて描画機能によりなぞるようにして2本の指定線LI、LIを描線することで行う。
In step S2, a road side line is designated. Specifically, the user designates a road side line for the roadside image displayed in step S1. The designation is performed as shown in FIG. 5, for example. Specifically, the two designated lines LI and LI are drawn by tracing the side line of the
ステップS3では、消失点の決定処理がなされる。道路2の側線を用いて消失点を求める場合、消失点は2本の指定線LI、LIの交点Vとなる。したがって消失点の特定は、交点Vの道路沿い画像4上での位置を求めることで行う。具体的には、道路沿い画像4の横方向(道路沿い画像4の被写体空間における横方向に対応)をx軸とし、縦方向をy軸とする画像上2次元座標を道路沿い画像4に設定し、その画像上2次元座標における座標値(xv,yv)として交点Vの道路沿い画像4上での位置を求め、それを消失点とする。なお、図5では、x軸がX軸方向の教師線LTxと平行になるように画像上2次元座標を設定する場合としてある。
In step S3, vanishing point determination processing is performed. When the vanishing point is obtained using the side line of the
ステップS4では、計測部位に対する計測線の指定処理がなされる。この処理は、図5に示す例のように、描画機能により計測部位に計測線Sを描線することで行うか、または計測部位の両端に端点A、Bを指定することで行う。 In step S4, measurement line designation processing for the measurement region is performed. This processing is performed by drawing the measurement line S on the measurement site by the drawing function as in the example shown in FIG. 5 or by specifying the end points A and B at both ends of the measurement site.
ステップS5では、ステップS4で指定の計測線の計測処理がなされる。この計測処理は、図6に示す例のような道路沿い画像の被写体空間における3次元座標を前提にして行う。ここでは3次元座標について横方向をX軸、奥行き方向をY軸、縦方向をZ軸とする。このような3次元座標を前提にする場合、計測線は、それが道路沿い画像上でとる姿勢に応じて、X、Y、Zの各軸方向の成分の1つだけの場合と2つまたは3つの組合せでなる場合がある。組合せでなる場合は、それぞれの成分から三平方の定理で計測線の長さを求める。 In step S5, measurement processing of the measurement line specified in step S4 is performed. This measurement process is performed on the premise of three-dimensional coordinates in the subject space of the roadside image as in the example shown in FIG. Here, regarding the three-dimensional coordinates, the horizontal direction is the X axis, the depth direction is the Y axis, and the vertical direction is the Z axis. If such three-dimensional coordinates are assumed, there are two measurement lines depending on the orientation that the measurement line takes on the image along the road and the case where there is only one component in each of the X, Y, and Z axial directions. There may be three combinations. In the case of a combination, the length of the measurement line is obtained from each component by the three-square theorem.
図7に示すのは、X軸成分とY軸成分を含む計測線SのX軸成分CXの算出原理である。X軸方向の教師線LTxの各端点の画像上2次元座標での座標値を(xta,yta)、(xtb,ytb)とし、計測線Sの端点A、Bそれぞれの画像上2次元座標での座標値を(xa,ya)(xb,yb)とする。なお、図7の計測線Sは必ずしも図5の計測線Sと対応していない。 FIG. 7 shows the calculation principle of the X-axis component CX of the measurement line S including the X-axis component and the Y-axis component. The coordinate values of the end points of the teacher line LTx in the X-axis direction at the two-dimensional coordinates on the image are (xta, yta) and (xtb, ytb), and the two-dimensional coordinates on the images of the end points A and B of the measurement line S are used. Is set to (xa, ya) (xb, yb). Note that the measurement line S in FIG. 7 does not necessarily correspond to the measurement line S in FIG.
計測線Sの端点A、Bそれぞれの消失点垂線からの距離をSaとSbとすると、これらSa、Sbは、教師線LTxの実際の長さTLに基づいて求めることができ、計測線SのX軸成分CXは、CX=Sa−Sbとして求めることができる。ここで、消失点垂線とは、消失点Vからの垂線であり、図7の場合、x軸が教師線LTxと平行であることから、x軸に直交する線分となっている。 Assuming that the distances from the vanishing point perpendicular lines of the end points A and B of the measurement line S are Sa and Sb, these Sa and Sb can be obtained based on the actual length TL of the teacher line LTx. The X-axis component CX can be obtained as CX = Sa−Sb. Here, the vanishing point perpendicular line is a perpendicular line from the vanishing point V, and in the case of FIG. 7, the x axis is parallel to the teacher line LTx, and thus is a line segment orthogonal to the x axis.
Saを教師線LTxの実際の長さTLから求めるには、座標値yaの位置に仮想される教師線LTx‐aを用いる。具体的には、教師線LTxの画素数がN、教師線LTx‐aの画素数がNa、そしてSaの画素数がnaであるとすると、Saは、Sa=〔(TL/N)・(TL/Na)〕・naとして求めることができる。同様にしてSbも求めることができる。以上がCXの算出原理で、実際には下記の式でCXを求めるようにしている。
CX = |TL・{(xa-xv)・(yb-ya)/(ya-yv)+xa-xb}・(2・yv-yta-ytb)/{2・(xta-xtb)・(yv-yb)}|
In order to obtain Sa from the actual length TL of the teacher line LTx, the teacher line LTx-a virtually assumed at the position of the coordinate value ya is used. Specifically, when the number of pixels of the teacher line LTx is N, the number of pixels of the teacher line LTx-a is Na, and the number of pixels of Sa is na, Sa is Sa = [(TL / N) · ( TL / Na)] · na. Similarly, Sb can be obtained. The above is the calculation principle of CX. Actually, CX is obtained by the following equation.
CX = | TL ・ {(xa-xv) ・ (yb-ya) / (ya-yv) + xa-xb} ・ (2 ・ yv-yta-ytb) / {2 ・ (xta-xtb) ・ (yv -yb)} |
図8に示すのは、計測線SのY軸成分CYの算出原理である。CYは、投影図法により求める。すなわち、任意に仮想される投影中心Pからの道路沿い画像上での投影により、Y軸方向の教師線LTyのy軸成分LTy-vと計測線Sのy軸成分svそれぞれをx軸に平行な線分上に投影して教師線投影像LTy-hと計測線投影像vs-hを得る。この場合、教師線投影像LTy-hと計測線投影像vs-hは、それぞれにおける1画素あたりの体現長さが同じになっている。したがって教師線投影像LTy-hと計測線投影像vs-hをそれぞれの画素数について単純に比較することでCYの長さを求めることができる。具体的には、教師線LTyの実際の長さをTLとして、CY=TL・vs-h/LTy-hとしてCYの長さを求めることができる。以上がCYの算出原理で、実際には下記の式でCYを求めるようにしている。
CY = TL・|{(yta-yv)・(ytb-yv)・(yb-ya)}/{(ya-yv)・(yb-yv)・(ytb-yta)}|
以上のようにしてCXとCYが求まれば、計測線Sの実際の長さSLは、SL=(CX2+CY2)1/2として求めることができる。
FIG. 8 shows the calculation principle of the Y-axis component CY of the measurement line S. CY is obtained by projection projection. That is, the y-axis component LTy-v of the teacher line LTy in the Y-axis direction and the y-axis component sv of the measurement line S are parallel to the x-axis by projection on the image along the road from the arbitrarily projected projection center P. Projecting onto a straight line segment, a teacher line projection image LTy-h and a measurement line projection image vs-h are obtained. In this case, the teacher line projection image LTy-h and the measurement line projection image vs-h have the same actual length per pixel. Therefore, the length of CY can be obtained by simply comparing the teacher line projection image LTy-h and the measurement line projection image vs-h with respect to the number of pixels. Specifically, the actual length of the teacher line LTy can be determined as TL, and the length of CY can be determined as CY = TL · vs−h / LTy−h. The above is the calculation principle of CY. Actually, CY is obtained by the following equation.
CY = TL ・ | {(yta-yv) ・ (ytb-yv) ・ (yb-ya)} / {(ya-yv) ・ (yb-yv) ・ (ytb-yta)} |
If CX and CY are obtained as described above, the actual length SL of the measurement line S can be obtained as SL = (CX 2 + CY 2 ) 1/2 .
図9に示すのは、計測線SのZ軸成分CZの算出原理である。図9では計測線SがZ軸方向の教師線LTzと平行な場合としてある。したがって計測線SはX軸成分だけからなり、CZ=Sとなる。CZは、上述のCXの算出と同様な原理で教師線LTzに基づいて長さを求めることができる。具体的には、計測線Sの下側の端点の座標値ybの位置に仮想される教師線LTz‐sを用い、教師線LTzの画素数がN、教師線LTz‐sの画素数がNa、そしてCZ(=S)の画素数がnaであるとすると、CZは、CZ=〔(TL/N)・(TL/Na)〕・naとして求めることができる。 FIG. 9 shows the calculation principle of the Z-axis component CZ of the measurement line S. In FIG. 9, the measurement line S is parallel to the teacher line LTz in the Z-axis direction. Therefore, the measurement line S consists only of the X-axis component, and CZ = S. The length of CZ can be obtained based on the teacher line LTz on the same principle as the calculation of CX described above. Specifically, the hypothetical teacher line LTz-s is used at the position of the coordinate value yb of the lower end point of the measurement line S, the number of pixels of the teacher line LTz is N, and the number of pixels of the teacher line LTz-s is Na. If the number of pixels of CZ (= S) is na, CZ can be obtained as CZ = [(TL / N) · (TL / Na)] · na.
以上がCZの算出原理で、実際には下記の式でCZを求めるようにしている。ただし式中の「ChiHei_Y」は、計測線Sの端点Bを含む地平面の画像上2次元座標におけるy軸の座標値である。この「ChiHei_Y」は、計測線Sが地平面にある場合は端点Bのy軸座標値と同じになる。ただし、計測線Sの端点Bは必ずしも地平面になくともよい。
CZ = |TL・{(yb-ya)・(yv-yta) / { (yta-ytb)・(yv-ChiHei_Y)}|
The above is the calculation principle of CZ. Actually, CZ is obtained by the following equation. However, “ChiHei_Y” in the equation is a coordinate value of the y-axis in the two-dimensional coordinates on the image of the ground plane including the end point B of the measurement line S. This “ChiHei_Y” is the same as the y-axis coordinate value of the end point B when the measurement line S is on the ground plane. However, the end point B of the measurement line S is not necessarily on the ground plane.
CZ = | TL ・ {(yb-ya) ・ (yv-yta) / {(yta-ytb) ・ (yv-ChiHei_Y)} |
以上のような消失点と計測部位の位置関係が1画素あたりの体現長さに相関することを利用した計測では、1画素あたりの体現長さの精度がカメラからの距離に応じて異なり、カメラに近過ぎたり、カメラから遠過ぎたりすると精度が不十分になる可能性がある。そこで、図10に示すように、道路沿い画像4に計測領域17を適切に設定し、その計測領域17内についてだけ計測を行えるようにするのが好ましい。この場合、教師線LTxと教師線LTzが計測領域17の外縁となるのが適切である。したがって教師線LTを生成させる画像は、教師線LTxと教師線LTzが計測領域17の外縁となるような条件で撮影された画像を計測対象とするのが好ましい。
In the measurement using the positional relationship between the vanishing point and the measurement part as described above correlates with the actual length per pixel, the accuracy of the actual length per pixel differs depending on the distance from the camera. If it is too close to or too far from the camera, the accuracy may be insufficient. Therefore, as shown in FIG. 10, it is preferable to appropriately set the
図4に戻って、ステップS6では、必要な計測部位の全てについて計測が終了したかを判定する。この判定が否定的な場合にはステップS4に戻って処理を繰り返し、肯定的になった場合にはステップS7に進む。 Returning to FIG. 4, in step S <b> 6, it is determined whether measurement has been completed for all necessary measurement parts. If this determination is negative, the process returns to step S4 to repeat the process. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S7.
ステップS7では、計測を終えた道路沿い画像に地物データを記録して地物データ付き画像データを生成する。図11に、地物データ付き画像データの例を示す。図11の(a)の例の地物データ付き画像データ18は、道路2の幅員データと道路沿いの建造物19の高さデータが記録されている場合で、図11の(b)の例の地物データ付き画像データ20は、道路横断ケーブル21の地上高データが記録されている場合である。
In step S7, the feature data is recorded on the roadside image that has been measured, and image data with feature data is generated. FIG. 11 shows an example of image data with feature data. The feature data-added image data 18 in the example of FIG. 11A is a case where the width data of the
ステップS8では、必要な画像の全てについて計測が終了したかを判定する。この判定が否定的な場合にはステップS1に戻って処理を繰り返し、肯定的になった場合には処理終了となる。 In step S8, it is determined whether measurement has been completed for all necessary images. If this determination is negative, the process returns to step S1 to repeat the process. If the determination is affirmative, the process ends.
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば、上述の例は道路沿い画像による道路沿い地物の計測に基準尺を適用する場合であったが、これに限られるものでなく、個々の建造物の計測などの場合にも本発明による基準尺は適用できる。また本発明が適用される「地物計測」における「地物」は、一般的な定義による地物に限られず、本発明を適用して「地物計測」が可能なものであればよい。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this is only a representative example and this invention can be implemented with various forms in the range which does not deviate from the meaning. For example, the above example is a case where the reference scale is applied to the measurement of the roadside feature by the roadside image. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applicable to the case of measuring individual buildings. A reference scale is applicable. In addition, the “feature” in “feature measurement” to which the present invention is applied is not limited to a feature according to a general definition, and may be any as long as “feature measurement” can be performed by applying the present invention.
4 画像
6 カメラ
31 基準尺
32 X方向尺
33 Y方向尺
34 Z方向尺
37 目盛り
LT 教師線
V 消失点
4
Claims (1)
前記画像の被写体空間における3次元座標のX、Y、Zの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに前記既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたX方向尺、Y方向尺及びZ方向尺を備え、
前記Z方向尺は、前記Y方向尺の基端部を両側から挟むように位置する左右一対の左側Z方向尺と右側Z方向尺からなり、
前記X方向尺は、前記左側Z方向尺の基端部から延在する左側X方向尺と前記右側Z方向尺の基端部から延在する右側X方向尺とからなり、
前記左側Z方向尺と前記左側X方向尺、前記左側Z方向尺と前記Y方向尺、前記Y方向尺と前記右側Z方向尺、前記右側Z方向尺と右側X方向尺とがそれぞれその基端部を軸として折り畳み可能に組み合わされ、
前記各方向尺は、それぞれ4つの側面を有するように形成されるとともに、前記4つの側面の内の少なくとも3つの側面に前記目盛りが設けられていることを特徴とする画像上地物計測用の基準尺。 In the image top feature measurement in which the measurement of the feature captured in the image obtained by photographing with the camera is performed based on the vanishing point obtained on the image, the absolute length on the image In the reference scale for measuring the image top feature used to generate the teacher line for which is known for the measurement based on the vanishing point,
X which is combined with each other so as to extend corresponding to the X, Y and Z coordinate axes of the three-dimensional coordinates in the subject space of the image, and each is provided with a scale indicating the known absolute length It has a directional scale, a Y-direction scale, and a Z-direction scale,
The Z-direction scale is composed of a pair of left and right left Z-direction scales and a right-side Z-direction scale positioned so as to sandwich the base end portion of the Y-direction scale from both sides,
The X-direction scale is composed of a left-side X-direction scale extending from the base end of the left-side Z-direction scale and a right-side X-direction scale extending from the base end of the right-side Z-direction scale.
The left Z-direction scale and the left-side X-direction scale, the left-side Z-direction scale and the Y-direction scale, the Y-direction scale and the right-side Z-direction scale, the right-side Z-direction scale and the right-side X-direction scale, respectively. It is combined so that it can be folded around the part,
Each of the directional scales is formed so as to have four side surfaces, and the scale is provided on at least three side surfaces of the four side surfaces . Reference scale.
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