JPH034106A - Three-dimentional measuring method and device using video - Google Patents

Three-dimentional measuring method and device using video

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Publication number
JPH034106A
JPH034106A JP13951989A JP13951989A JPH034106A JP H034106 A JPH034106 A JP H034106A JP 13951989 A JP13951989 A JP 13951989A JP 13951989 A JP13951989 A JP 13951989A JP H034106 A JPH034106 A JP H034106A
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JP
Japan
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video
screen
area
distance
information
Prior art date
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Pending
Application number
JP13951989A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Takahashi
高橋 佳昭
Minoru Komiya
小宮 穣
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ASIA KOSOKU KK
Original Assignee
ASIA KOSOKU KK
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH034106A publication Critical patent/JPH034106A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain variable-focus and large-scale detail information by fetching infor mation on a desired measured point from a reproduced screen which is made still, performing the arithmetic processing of the fetched information and obtaining the length, the area and the volume of the desired measured point. CONSTITUTION:A photographic tape is dubbed and reproduced by two video decks 2 and 3 with a time refference which gives a desired base length, then alternately displayed on the screen of a monitor 1 by a switcher 6. In order to obtain the measured value of the distance between spots and the area, etc., concerning a desired spot from the video screen which is obtained as a stereoscopic pair, a ground distance D at the time of photographing is obtained. The distance D is obtained on a map based on the flight course and the flight altitude (h) of a helicopter. Then, a focal distance (f) is obtained by reading a value imprinted on a video and photographing scale is calculated from the distances D and (f). By displaying the video of a collapsed place on the screen of the monitor 1, obtaining the area on the screen by the use of a cursor on the screen and correcting the value by using the photographing sale, an actual collapsed area is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、山岳地の崩壊地、山岳地送電線路の樹木、山
岳地積雪状況、荒天時の海流状況等を監視したり判定し
たりするのに適した三次元計測方法および装置に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention is useful for monitoring and determining collapsed areas in mountainous areas, trees on power transmission lines in mountainous areas, snowfall conditions in mountainous areas, ocean current conditions during stormy weather, etc. The present invention relates to a suitable three-dimensional measurement method and apparatus.

従来の技術 人が容易に近づけない山岳地の崩壊地、山岳地送電線路
の樹木、山岳地積雪状況、あるいは船のだせない荒天時
の海流状況等の調査は、砂防管理、計画、支障木伐採計
画、送電線路建設計画、水資源管理計画、海岸護岸工事
計画など総合的な防災、建設計画に重要な情報を与える
。このために、従来は、航空写真を用いた写真測量法に
よる調査と人間による地上調査とにより必要な情報を得
ていた。
Investigations of collapsed areas in mountainous areas that conventional engineers cannot easily access, trees on power transmission lines in mountainous areas, snowfall in mountainous areas, and ocean current conditions during stormy weather when ships cannot be launched are carried out through erosion control management, planning, and cutting down of obstructing trees. Provides important information for comprehensive disaster prevention and construction planning, including planning, power transmission line construction plans, water resource management plans, and coastal revetment construction plans. For this purpose, necessary information has conventionally been obtained through photogrammetry surveys using aerial photographs and ground surveys by humans.

しかし、従来の航空写真を用いた写真測量法では、飛行
高度、カメラの焦点距離の関係で非常に小さな縮尺の写
真しか得られない。また、急峻な山岳地では谷の部分が
影となり写真そのものに写らない場合が多く全体として
概査にとどまっている。加えて、山岳地帯では、気象条
件が厳しく航空機そのものの飛行が制限される場合が多
く、地上からでも人間の踏査が不可能な地域も多い。そ
して、海流のように時間的変化をとらえることが必要な
現象の場合には、長時間の連続撮影が必要である。
However, with conventional photogrammetry using aerial photographs, only extremely small-scale photographs can be obtained due to the flight altitude and camera focal length. In addition, in steep mountainous areas, valleys are often in shadow and cannot be seen in the photograph itself, and the survey is only a general survey. In addition, in mountainous areas, severe weather conditions often restrict the flight of aircraft, and there are many areas that are impossible to explore even from the ground. In the case of phenomena such as ocean currents where it is necessary to capture temporal changes, continuous imaging over a long period of time is necessary.

一方、社会の要求は、小縮尺の航空写真による概査から
大縮尺の詳細情報による詳査に変化し、さらに、この要
求は、写真のように時間的に一瞬をとらえる情報源から
連続情報源を用いた調査方法へと変化してきている。こ
のような近年の要求に答えるため、本発明者等は、以前
に、特開昭59−85909号公報に開示されるような
ビデオ映像を利用する実体像監視方法を開発し、前述し
たような調査に応用してきた。この実体像監視方法は、
ビデオカメラ等によりほぼ一定の高さから垂直撮影によ
って送電線ルート等の所望のルートに沿う連続画像をほ
ぼ一定の速度にて作成し、その連続画像を原画とする複
写画像を作成し、両画像を視差を生ずる時間差をもって
連続的に同時に表示させ、両画像のうちの一方からの表
示は監視者の一方の眼にのみ入るようにし且つ両画像の
うちの他方からの表示は監視者の他方の眼にのみ入るよ
うにするものである。
Meanwhile, society's demands have changed from general surveys using small-scale aerial photographs to detailed surveys using large-scale detailed information, and these demands have also changed from information sources that capture a momentary moment in time, such as photographs, to continuous information sources. The research methods used have changed. In order to meet these recent demands, the present inventors previously developed a solid image monitoring method using video images as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-85909, and It has been applied to research. This real image monitoring method is
Continuous images along a desired route, such as a power line route, are created at a nearly constant speed by vertical photography from a nearly constant height using a video camera, etc., and a copy image is created using the continuous images as the original image, and both images are are displayed simultaneously and consecutively with a time difference that causes parallax, so that the display from one of the two images is visible only to one eye of the observer, and the display from the other of both images is visible to the observer's other eye. It should only get into the eyes.

発明が解決しようとする課題 前述したようなビデオ映像を用いた実体像監視方法によ
れば、基本となる原画の収録は、対地速度1100K/
時前後のヘリコプタ−で行なうとして、1回の実稼動時
間(約2時間)で約200Kfllの送電線ルート等を
カバーできることになり、きわめて短時間に容易に広範
囲に亘る観測を行なうことができ、しかも、その観測は
、連続する実体像を監視することにより行なうので、印
画紙の写真や人間の現地踏査から得られる情報と同等以
上の情報を得ることができる。しかしながら、この実体
像監視方法では、連続する実体像を目で見て状況を判断
することしかできず、所望地点間の距離や、所望場所の
面積や体積を数値的な計測値にて得ることができず、所
望の地点の状況を数値的な計測値情報として把握するこ
とが難しかった。
Problems to be Solved by the Invention According to the solid image monitoring method using video images as described above, the basic original images are recorded at a ground speed of 1100 K/2.
If the observation is carried out using a helicopter around the same time, it will be possible to cover about 200Kfll of power transmission line routes in one operation time (about 2 hours), making it possible to easily conduct observations over a wide area in an extremely short period of time. Moreover, since the observation is carried out by monitoring continuous solid images, it is possible to obtain information equivalent to or better than that obtained from photographs on photographic paper or human field surveys. However, with this solid image monitoring method, it is only possible to judge the situation by visually viewing continuous solid images, and it is not possible to obtain the distance between desired points or the area or volume of the desired place using numerical measurement values. Therefore, it was difficult to grasp the situation at a desired point as numerical measurement value information.

本発明の目的は、このような従来の問題点を解消しろる
ようなビデオ映像を用いた三次元計測方法および装置を
提供することである。
An object of the present invention is to provide a three-dimensional measurement method and apparatus using video images that can solve these conventional problems.

課題を解決するための手段 本発明のビデオ映像を用いた三次元計測方法によれば、
計測すべき所望のルートに沿う連続画像をビデオカメラ
にて撮影し、該撮影されたビデオ映像をステレオ・ペア
となる視差を生ずる時間差を持たせて再生し、所望の計
測点を含む再生画面を静止させ、該静止された再生画面
から前記所望計測点に関する情報を取り込み、該取り込
んだ情報を演算処理して前記所望計測点の長さ、面積、
体積等の計測値を得る。
Means for Solving the Problems According to the three-dimensional measurement method using video images of the present invention,
A video camera captures continuous images along the desired route to be measured, and the captured video images are played back with a time difference that creates a parallax to form a stereo pair, and a playback screen including the desired measurement points is created. The device is made to stand still, captures information regarding the desired measurement point from the frozen playback screen, and calculates the length and area of the desired measurement point by processing the captured information.
Obtain measurement values such as volume.

また、本発明のビデオ映像を用いた三次元計測装置は、
計測すべき所望のルートに沿って連続撮影したビデオ映
像を再生するためのディスプレイを備えたビデオ再生装
置と、ステレオ・ペアとなる視差を生ずる時間差を持っ
て、所望の計測点を含む静止再生画面を、前記ディスプ
レイに交互に表示させるように前記再生装置を制御する
制御手段と、前記静止再生画面から前記所望計測点に関
する情報を取り込むための情報取込み手段と、該取り込
んだ情報を演算処理して前記所望計測点の長さ、面積、
体積等の計測値を得るための演算処理手段とを備える。
Furthermore, the three-dimensional measuring device using video images of the present invention includes:
a video playback device equipped with a display for playing back video footage shot continuously along a desired route to be measured; and a static playback screen containing the desired measurement points with a time difference that creates a stereo pair of parallaxes; a control means for controlling the reproducing device to alternately display on the display, an information importing means for importing information regarding the desired measurement point from the static reproduction screen, and arithmetic processing of the retrieved information. The length and area of the desired measurement point,
and arithmetic processing means for obtaining measured values such as volume.

実施例 次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例について本
発明をより詳細に説明する。
Embodiments Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments of the present invention based on the accompanying drawings.

第1図は、本発明のビデオ映像を用いた三次元計測装置
の一実施例を示すブロック図である。この第1図に示さ
れるように、この装置は、後述するようにしてビデオカ
メラにて撮影したビデオ映像を表示するためのモニタ1
と、ビデオテープを再生するための2台のビデオデツキ
2および3と、後述するように対地距離、焦点距離等の
撮影諸元を人力するキーボード4と、モニタ1の画面に
表示されたビデオ映像の所望点から後述するような諸情
報を読みだすためのマウス5と、ビデオデツキ2による
再生画像信号とビデオデツキ3による再生画像信号を交
互に切り換えてモニタ6へ入力させるようにするための
スイッチャ−6と、計測結果をプリントアウトするため
のプリンタ7とを備えている。モニタ1は、CPU、R
OMおよびRAM等を含む演算処理部および各種インタ
ーフェイスを内蔵している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a three-dimensional measuring device using video images according to the present invention. As shown in FIG. 1, this device includes a monitor 1 for displaying video images shot with a video camera as described later.
, two video decks 2 and 3 for playing video tapes, a keyboard 4 for manually inputting shooting parameters such as ground distance and focal length, and a keyboard 4 for manually inputting shooting specifications such as ground distance and focal length; A mouse 5 for reading out various information as described later from a desired point, and a switcher 6 for alternately switching between the image signal reproduced by the video deck 2 and the image signal reproduced by the video deck 3 and inputting the same to the monitor 6. , and a printer 7 for printing out measurement results. Monitor 1 is CPU, R
It has a built-in arithmetic processing unit including OM and RAM, and various interfaces.

本発明の計測方法の一実施例について、崩壊地の崩壊深
さや崩壊面積や崩壊土砂量を計測する場合について、第
2図の概略図および第3図のフローチャートを、特に参
照して、以下説明する。
An embodiment of the measuring method of the present invention will be described below with particular reference to the schematic diagram in FIG. 2 and the flowchart in FIG. do.

先ず、第3図のフローチャートにおけるステップ10に
て、第2図に概略的に示すように、ヘリコプタ−に搭載
したビデオカメラより、崩壊地を横流れに撮影する。飛
行ルートは、各崩壊地を撮影する際に光軸が崩壊面に対
して垂直となるように予め設定する。また、光軸が機体
に対して直角になるように撮影する。さらにまた、撮影
時の映像には、日時、時刻、対地高度、焦点距離をティ
ロプブとしてリアルタイムで映し込゛む。
First, in step 10 in the flowchart of FIG. 3, as schematically shown in FIG. 2, a video camera mounted on a helicopter photographs the collapsed land in a horizontal direction. The flight route is set in advance so that the optical axis is perpendicular to the collapse surface when photographing each collapse site. Also, shoot so that the optical axis is perpendicular to the aircraft. Furthermore, the date and time, altitude above the ground, and focal length are reflected in real time in the footage taken as a tirop.

次に、このようにしてビデオカメラにて撮影したビデオ
映像から所望の計測を行なうために、第3図におけるス
テップ11にて、計測すべき地点を含む映像のステレオ
・ペアを作成する。ここでのステレオ・ペアは、1つの
ビデオカメラにて撮影された映像に時間差を与えること
により任意の基線長を得ることができる。左右のステレ
オ・ペアを得るには、実際には、撮影テープをダビング
して、2本のビデオテープを作成し、第1図の装置にお
ける2つのビデオデツキ2および3にて、所望の基線長
を与える時間差を持たせて再生し、スイッチャ−6によ
って、交互にモニタlの画面に表示させていく。
Next, in order to carry out desired measurements from the video images taken by the video camera in this manner, in step 11 in FIG. 3, a stereo pair of images including the point to be measured is created. In this stereo pair, an arbitrary baseline length can be obtained by giving a time difference to the images shot by one video camera. In order to obtain a left and right stereo pair, two video tapes are actually created by dubbing the photographic tape, and the desired baseline length is created using the two video decks 2 and 3 in the apparatus shown in FIG. The images are reproduced with a given time difference and are alternately displayed on the screen of the monitor 1 by the switcher 6.

このようにして得られたステレオ・ペアの映像画面から
所望地点に関する地点間の距離、面積、体積等の所望の
計測値を得るためには、先ず、撮影時の対地距離りを求
めなければならないのであるが、その対地距離の求め方
について、第4図を特に参照して説明してお°く。第4
図に略示するように、対崩壊地距離りは、ヘリコプタ−
8の飛行コースおよび飛行高度ねより、地形図上で求め
ることができる。飛行コースは、機体に垂直に固定した
ビデオカメラにより鉛直下方を撮影し、その映像より航
跡を地形図上に示す。撮影時の飛行高度りは、ビデオ映
像に映し込まれた値を読み取る。
In order to obtain desired measurement values such as distance, area, volume, etc. between points regarding a desired point from the stereo pair video screen obtained in this way, first, the distance to the ground at the time of shooting must be determined. However, how to determine the distance to the ground will be explained with particular reference to FIG. Fourth
As shown schematically in the figure, the distance to the ground is
8 flight course and flight altitude can be determined on the topographic map. The flight course is recorded vertically downward using a video camera fixed vertically to the aircraft, and the flight path is shown on a topographic map from the images. The flight altitude at the time of shooting is determined by reading the value reflected in the video image.

対崩壊地距離りは、第4図に示す6値に従って、次の式
によって求められる。
The distance to the collapsed ground is determined by the following formula according to the six values shown in Fig. 4.

対地距離D= (h+H2−Hl) 2+L’次に、焦
点距離fについては、ビデオ映像内に映し込まれた値を
読み取ることによって得られ、例えば、計測時の撮影で
は、12.49uに固定している。
Distance to the ground D = (h+H2-Hl) 2+L'Next, the focal length f is obtained by reading the value reflected in the video image.For example, when shooting during measurement, it is fixed at 12.49u. ing.

このようにして得られた対地距離りと、焦点距離fとか
ら、先ず、第3図のステップ12、ステップ13および
ステップ14にて、撮影縮尺を算出する。この撮影縮尺
を求めるフローの詳細は、第1O図に示している。与え
られた対地距離りと焦点距離fとから、画面上の撮影縮
尺を計算するに先立ち、予めカメラの検定を行い、対地
距離と撮影縮尺との相関を求めておく。その対地距離D
と撮影縮尺の関係を、第5図に例示している。撮影縮尺
は、画面上での計測を行なうため、基本単位は、1ドツ
トとしている。第5図に示す関係から、焦点距離f =
 12.49mmにおける両者の相関直線は、次のよう
な式となる。
From the distance to the ground thus obtained and the focal length f, first, in steps 12, 13, and 14 of FIG. 3, the photographing scale is calculated. The details of the flow for determining the imaging scale are shown in FIG. 1O. Prior to calculating the photographing scale on the screen from the given ground distance and focal length f, the camera is tested in advance to determine the correlation between the ground distance and the photographing scale. Its distance from the ground D
The relationship between and the photographing scale is illustrated in FIG. Since the photographing scale is measured on the screen, the basic unit is one dot. From the relationship shown in Figure 5, focal length f =
The correlation line between the two at 12.49 mm is expressed by the following equation.

撮影縮尺(m/ドツト) =1.04 x l O−’xD+4.68 x 10
−3ただし、この関係式は、本実施例で使用したビデオ
カメラ、モニターによって撮影、表示された映像にのみ
有効である。画面上の撮影縮尺の計算は、第10図のフ
ロー図に示すように、ステップ100にて撮影時の対地
距離りを入力し、また、ステップ101にて撮影時の焦
点距離fを入力して、ステップ102にて、前述の相関
式によって計算を行い、ステップ103にて、撮影縮尺
を算出する順序によって行われる。
Photography scale (m/dot) = 1.04 x l O-'xD + 4.68 x 10
-3 However, this relational expression is valid only for images captured and displayed by the video camera and monitor used in this embodiment. To calculate the photographing scale on the screen, as shown in the flowchart in FIG. In step 102, calculation is performed using the above-mentioned correlation formula, and in step 103, the imaging scale is calculated in the order in which it is calculated.

ビデオカメラは、ウェスカムシステム(商品名)のジャ
イロ機構により、撮影時の光軸は平行性が保たれる。し
かし、機体の飛行方向等の影響によって左右のステレオ
・ペアにゆがみが生ずる恐れがあるために、アフィン変
換による補正を行なう必要がある。従って、第3図にお
いて、ステップ15にて示すように、対となる画像にお
いて、第1図の装置においてマウス5を用いてカーソル
を移動させて、崩壊地基準点として3点の座標を取り込
み、それら3点の座標に基づき、片方の画像を基準とし
て、第3図のステップ16にて、アフィン変換の係数a
Sb、cを計算する。ここで設定した3点の基準点は、
崩壊地のまわりの点とし、同時に、この3点によって決
定される面を、崩壊深さを求める基準となる仮想面とす
る(第4図参照)。これらは、第1図の装置においてモ
ニタlの表示された静止画面に、マウス5の操作により
スーパーインポーズしたマウスカーソルにより計測する
The video camera uses a gyroscopic mechanism called Wescam System (product name) to keep the optical axis parallel when shooting. However, since there is a possibility that distortion may occur in the left and right stereo pair due to the influence of the flight direction of the aircraft, etc., it is necessary to perform correction using affine transformation. Therefore, as shown in step 15 in FIG. 3, in the paired images, the cursor is moved using the mouse 5 in the device shown in FIG. Based on the coordinates of these three points, and using one image as a reference, in step 16 of FIG.
Calculate Sb,c. The three reference points set here are
Points around the collapsed area, and at the same time, the surface determined by these three points is used as a virtual surface that serves as a reference for determining the collapse depth (see Figure 4). These measurements are performed using a mouse cursor superimposed on the still screen displayed on the monitor 1 in the apparatus shown in FIG. 1 by operating the mouse 5.

アフィン係数の計算は、後で詳細に説明するように、与
えられた左右各3点ずつの基準点の座標より、連立−次
方程式を解くことにより行われる。
The calculation of the affine coefficients is performed by solving simultaneous equations based on the given coordinates of three reference points on the left and right sides, as will be explained in detail later.

次に、第3図のステップ17にて写真基線長Pの入力を
行なう必要があるのであるが、この基線長Pは、ステレ
オ・ペアの任意に定められた左右の主点間の距離をドツ
ト数として計算される。また、第3図のステップ18に
て示すように、カーソルによる求点を入力する必要があ
るのであるが、これは、崩壊地内において最も深い点を
数点選び、ステレオ・ペアの左右の画像上で対応点をカ
ーソルにより人力する。
Next, in step 17 of Fig. 3, it is necessary to input the photo baseline length P, which is the distance between the arbitrarily determined left and right principal points of the stereo pair. Calculated as a number. Also, as shown in step 18 in Figure 3, it is necessary to input the desired points using the cursor, but this is done by selecting the deepest points within the collapse area and placing them on the left and right images of the stereo pair. Manually mark the corresponding points using the cursor.

さらにまた、第3図のステップ19にて示すように、視
差差の計算を行なう必要があるが、これは、第6図に模
式的に示すように、ステレオ・ペアの対となる画像上の
求点の座標に、ステップ16で求めたアフィン係数を乗
じて、基準となる画像上に変換する。この時の基準面上
の求点の座標と変換後の求点の座標とのずれが求める視
差差ΔPとなる。
Furthermore, as shown in step 19 of FIG. 3, it is necessary to calculate the parallax difference, but this is done by calculating the parallax difference on the images that are the stereo pair, as shown schematically in FIG. 6. The coordinates of the sought point are multiplied by the affine coefficient obtained in step 16 and converted onto the reference image. At this time, the deviation between the coordinates of the sought point on the reference plane and the coordinates of the sought point after conversion becomes the sought parallax difference ΔP.

第3図のステップ20において、崩壊深さdの計算を行
なうのであるが、これは、ステップ15にて得た崩壊地
基準点、ステップ17にて得た写真基線長およびステッ
プ19にて得た視差差の各数値を用いて、次の関係式よ
り求められる。
In step 20 of Fig. 3, the collapse depth d is calculated, which is calculated using the collapse base point obtained in step 15, the photographic base line length obtained in step 17, and the collapse depth d obtained in step 19. It is obtained from the following relational expression using each numerical value of the parallax difference.

次に、第3図のステップ21にて、崩壊面積Aを計測す
るのであるが、これは、後述するような方法にて、モニ
タlの画面上に崩壊地の映像を表示し、画面上のカーソ
ルを用いて画面上の面積を求め、撮影縮尺によって補正
することにより、実際の崩壊面積を算出することによっ
て行われる。
Next, in step 21 of Fig. 3, the collapse area A is measured, but this is done by displaying an image of the collapse area on the screen of the monitor l using the method described later. This is done by determining the area on the screen using a cursor and correcting it based on the photographic scale to calculate the actual area of collapse.

また、第3図のステップ22にて、崩壊土砂量Vを計算
するのであるが、これは、ステップ20で得られた崩壊
深さdとステップ21で得られた崩壊面積Aとより算出
される。
Also, in step 22 of Fig. 3, the amount of collapsed soil V is calculated, which is calculated from the collapse depth d obtained in step 20 and the collapse area A obtained in step 21. .

このようにして求められた撮影諸元、計測結果等は、第
1図の装置においては、プリンタ7にて出力することが
できる。
The photographing specifications, measurement results, etc. thus obtained can be outputted by the printer 7 in the apparatus shown in FIG.

次に、本発明の方法による、より具体的な計測例につい
て説明する前に、本発明による計測方法による測定精度
について説明しておく。
Next, before explaining a more specific example of measurement using the method of the present invention, the accuracy of measurement using the method of the present invention will be explained.

測定精度は、撮影時の対地距離、レンズの焦点距離、モ
ニタのドツト数などに依存する。本実施例では、モニタ
上の画面にマウスカーソルを出して、任意の点のxy座
標を測るため、解1象度は、モニタのドツト数に主に依
存する。本実施例では、スーパーインポーズ時は、51
2X512ドツトとなっている。そこで、仮に8.8 
m+sX6.6 ma+のCCD撮像面に映ったものが
そのままモニタに映る(実際にはx1y方向共に少し画
像が切れる)とすると、高度200m1焦点距離12.
49a+a+の場8、8mm x (200m/12.
49mm)  X (11512)  =0.2811
1で、X方向の1ドツトは、0.28mに相応する。
Measurement accuracy depends on the distance to the ground at the time of photography, the focal length of the lens, the number of dots on the monitor, etc. In this embodiment, the x and y coordinates of an arbitrary point are measured by placing a mouse cursor on the screen on the monitor, so the degree of resolution depends mainly on the number of dots on the monitor. In this embodiment, when superimposing, 51
It has 2x512 dots. Therefore, suppose 8.8
m + s
49a+a+ field 8, 8mm x (200m/12.
49mm) X (11512) =0.2811
1, one dot in the X direction corresponds to 0.28 m.

同様に、y方向の1ドツトは、 6、6mm X (200m/12.49m+n)  
X (11512) =0.21mとなる。2方向の1
ドツトは、 の式で表され、対地路fiD=一定とした場合、dは、
画面基線長Pに依存する。第7図に対地距離と基線長P
を様々に変えた時の2方向の1ドツトを示す。この第7
図のグラフを見ると、基線長が長く (オーバーラツプ
が短い)対地距離が短い程1ドツト当たりの長さは小さ
くなり、解像度が向上する。しかし、基線長を長くする
ことと、対地距離を短くすることとは、実際の撮影時に
おいて相反する性質を持っている。すなわち、基線長を
長くとるためには、崩壊地より遠い位置で撮影しなけれ
ばならない。その際に対地距離が長くなることにより分
解能が悪くなる。また、被写体が小さくなることにより
、計測時の測定誤差が大きくなる。反対に、対地距離を
小さくすると、被写体が大きく映る代わりに基線長が短
くなる。また、撮影する崩壊地が画面をオーバーする危
険性も高い。例えば、大小の崩壊地が連続する場合、多
少対地距離が長くなっても、確実に崩壊地を映し込むほ
うが、基準点に必要な周辺の状況もつかむことができ、
同時に安全である。そこで、撮影前に各崩壊地について
80%の基線長が取れるように飛行ルートを設定し、目
指す測定精度を0.5mとしている。
Similarly, one dot in the y direction is 6.6mm x (200m/12.49m+n)
X (11512) =0.21m. 1 in 2 directions
The dot is expressed by the formula, and when the ground road fiD=constant, d is
It depends on the screen baseline length P. Figure 7 shows ground distance and baseline length P.
One dot in two directions is shown when various changes are made. This seventh
Looking at the graph in the figure, the longer the baseline length (the shorter the overlap), the shorter the distance to the ground, the smaller the length per dot, and the better the resolution. However, increasing the baseline length and shortening the ground distance have contradictory properties during actual photographing. That is, in order to obtain a long baseline length, the photograph must be taken at a position far from the collapsed site. In this case, the distance from the ground becomes longer and the resolution deteriorates. Furthermore, as the object becomes smaller, measurement errors during measurement become larger. On the other hand, when the distance from the ground is reduced, the subject appears larger, but the baseline length becomes shorter. There is also a high risk that the collapsed area being photographed will cover the screen. For example, if there are large and small landslides in succession, it is better to reliably reflect the landslides, even if the distance from the ground is longer, so that you can grasp the surrounding situation necessary for the reference point.
It is safe at the same time. Therefore, the flight route was set so that 80% of the baseline length could be obtained for each collapsed site before photographing, and the aiming measurement accuracy was set at 0.5 m.

次に、本発明の計測方法をより具体的に理解し易くする
ために、ビデオ画像上に映っている円柱の体積を計測す
る単純な例について説明する。
Next, in order to make it easier to understand the measurement method of the present invention in more detail, a simple example of measuring the volume of a cylinder shown on a video image will be described.

ビデオ画像上にふける円柱の体積を計測するには、先ず
、円柱の上面の面積を求める必要があるが、この円面の
面積を求める方法について、第8図ふよび第12図を参
照して説明する。
To measure the volume of a cylinder that appears on a video image, it is first necessary to find the area of the top surface of the cylinder. For information on how to find the area of this circular surface, refer to Figures 8 and 12. explain.

先ず、軍8図(^)に点線で示すように、測定対象とな
る円面の画像をモニタlの画面上に静止状態にて再生表
示させる。次に、第12図の面積を求めるフロー図にお
いてステップ108にて、画面上で面積対象となるもの
をカーソルに取り込みモニタ1内のメモリに人力する。
First, as shown by the dotted line in Figure 8 (^), an image of a circular surface to be measured is reproduced and displayed in a stationary state on the screen of the monitor l. Next, in step 108 in the flowchart for calculating the area shown in FIG. 12, the area object is captured on the screen using the cursor and manually entered into the memory within the monitor 1.

このようなカーソルによる面積対象に関する情報の取り
込みは、第8図(B)に示すように、点C,,C,、・
・・・・・C7の如くマウス5の操作によりカーソルを
対象円弧に沿ってなぞり、画面上の各点のX1Y座標を
読み取り入力していくことにより行われる。このように
して対象円弧の各点のX、Y座標の読み取りを終えたら
、第8図(C)に示すように、対象円面の画面上での面
積aを、先ず、第12図のステップ109にて、取り込
んだX、Y座標の値より計算する。このように算出した
画面上の面積aから実面積Aを、第12図のステップ1
10にて画面の傾きと撮影縮尺とにより補正して、ステ
ップillにて求めることができる。
As shown in FIG. 8(B), the information regarding the area object is captured by the cursor at the points C,,C,...
...This is performed by tracing the cursor along the target arc by operating the mouse 5 as shown in C7, and reading and inputting the X1Y coordinates of each point on the screen. After reading the X and Y coordinates of each point on the target arc in this way, first calculate the area a of the target circle on the screen as shown in Figure 8 (C). In step 109, calculation is performed from the imported X and Y coordinate values. From the area a on the screen calculated in this way, the actual area A is calculated from step 1 in Figure 12.
It can be corrected in step 10 based on the tilt of the screen and the photographing scale, and then determined in step ill.

次に、ビデオ画像上における円柱の体積を求める方法に
ついて、第9図および第13図を参照して説明する。
Next, a method for determining the volume of a cylinder on a video image will be described with reference to FIGS. 9 and 13.

先ず、第13図の体積を求めるフロー図におけるステッ
プ1’12にて、第9図(A)に示すように、モニタl
の画面に、ビデオデツキ2および3からの静止状態の再
生ビデオ映像をスイッチャ−6によってステレオ・ペア
の右画面用および左画面用として交互に切り換えて表示
させる。そして、第13図のステップ113にて、右画
面上で基準点をマウス5の操作によってカーソルにてモ
ニタ1内のメモリに人力する。これは、第9図(^)の
右写真に示すように、円柱9′の周辺の画面上で3つの
基準点(x+ 、yl)、(X2 、  y2 )、(
X3 、  V3 )の各位置(座標値)をマウスカー
ツルにて読み取ることによって行なう。これら3つの基
準点は、同一平面上にあるとみなしている。
First, in step 1'12 in the flowchart for calculating the volume in FIG. 13, as shown in FIG. 9(A), the monitor l is
A switcher 6 alternately switches and displays static playback video images from the video decks 2 and 3 as the right screen and the left screen of the stereo pair on the screen of the stereo pair. Then, in step 113 in FIG. 13, the reference point is manually entered into the memory in the monitor 1 using the mouse 5 and the cursor on the right screen. As shown in the right photo of Figure 9 (^), this means that three reference points (x+, yl), (X2, y2), (
This is done by reading each position (coordinate value) of X3, V3) with the mouse cursor. These three reference points are assumed to be on the same plane.

それから、第13図のステップ114にて、左画面上で
基準点をマウス5の操作によってカーソルにてモニタ1
内のメモリに入力する。これは、第9図(^)の左写真
に示すように、円柱90周辺の画面上で対応する3つの
基準点(X、、Y、)、(X2 、 Y2 ) 、・(
X3 、 Y3 )の各位置(座標値)をマウスカーソ
ル1こて読み取ることによって行なう。
Then, in step 114 of FIG. 13, move the reference point on the left screen to the monitor 1 with the cursor
input into memory within. As shown in the left photo of Fig. 9 (^), this means that three corresponding reference points (X,, Y,), (X2, Y2), ・(
This is done by reading each position (coordinate value) of X3, Y3) with one mouse cursor.

次に、前述したようにして入力した左右各3点の基準点
より得たxSy座標より、右画面から左画面(もしくは
左画面から右画面)への幾何補正係数(アフィン係数)
を、次のような連立方程式により計算する。
Next, from the xSy coordinates obtained from the three left and right reference points input as described above, the geometric correction coefficient (affine coefficient) from the right screen to the left screen (or from the left screen to the right screen) is calculated.
is calculated using the following simultaneous equations.

X1=AXi+BYi+C Yi=DXi+EYi+F (A−F:未知数) この係数により、左右の平面の歪を補正する。X1=AXi+BYi+C Yi=DXi+EYi+F (A-F: unknown quantity) This coefficient corrects distortion in the left and right planes.

次に、比高を求めたい測定点(比高の違う点)を入力す
る。このために、第13図のステップ115にて右画面
上で来意をカーソルにより人力し、ステップ116にて
左画面上で来意をカーソルにより人力する。すなわち、
第9図(B)の右写真における円柱9′の点P′の座標
をマウスカーソルにて読み取り、また、第9図(B)の
左写真における円柱9の点Pの座標をマウスカーソルに
て読み取る。
Next, input the measurement points (points with different relative heights) for which you want to find the relative height. For this purpose, in step 115 of FIG. 13, the user inputs the desired intention using the cursor on the right screen, and in step 116, inputs the desired intention using the cursor on the left screen. That is,
Use the mouse cursor to read the coordinates of point P' on cylinder 9' in the right photo of FIG. 9(B), and use the mouse cursor to read the coordinates of point P' on cylinder 9 in the left photo of FIG. 9(B). read.

次に、第13図のステップ119にて視差差の計算を行
なう。ステップ115および116にて、左右それぞれ
入力した測定点を右から左(もしくは左から右)に、前
述したようにして求めたアフィン係数によりアフィン変
換する。ここで、変換した測定点は、基準点で定められ
た面とは比高が違うため、変換後の座標には、ずれ(視
差差ΔP)が生じる。さらに、第13図のステップ11
7にて、画面上の基線長Poの計算を行い、ステップ1
18にて、対地距離Hの算出を行い、それから、ステッ
プ120にて、前のステップにて得られた写真基線長P
O1対地距aHおよび視差差ΔPから次のような式にて
、比高を算出する。
Next, in step 119 of FIG. 13, a parallax difference is calculated. In steps 115 and 116, the measurement points input on the left and right sides are affine-transformed from right to left (or from left to right) using the affine coefficients obtained as described above. Here, since the converted measurement point has a different relative height from the plane defined by the reference point, a shift (parallax difference ΔP) occurs in the converted coordinates. Furthermore, step 11 in FIG.
In step 7, calculate the baseline length Po on the screen, and proceed to step 1.
In step 18, the distance to the ground H is calculated, and then, in step 120, the photo base line length P obtained in the previous step is calculated.
The relative height is calculated from the O1 ground distance aH and the parallax difference ΔP using the following formula.

比高=(ΔP/ΔP+Po ) xH 最後に、前述したようにして求めた円柱の円面の面積A
を、ステップ121にて出力し、ステップ120にて求
めた比高とにより、次の式にてステップ122において
円柱の体積Vを求めることができる。
Specific height = (ΔP/ΔP+Po) xH Finally, the area A of the circular surface of the cylinder obtained as described above
is output in step 121 and the specific height determined in step 120 allows the volume V of the cylinder to be determined in step 122 using the following equation.

体積V=面積AX比高 第11図は1.モニタlの画面上に表示した静止ビデオ
映像から2点間の長さを求める場合のフローチャートで
あり、第11図に示すように、各ステップ104.10
5.106および107を通して、前述の円柱の体積を
求めた手法と同様の手法により、2点間の長さを計測す
ることができる。
Volume V = Area AX ratio height Figure 11 shows 1. This is a flowchart for calculating the length between two points from a still video image displayed on the screen of a monitor l, and as shown in FIG. 11, each step 104.10
5. Through steps 106 and 107, the length between two points can be measured using a method similar to the method used to determine the volume of the cylinder described above.

発明の効果 前述したような本発明によるビデオ映像を用いた三次元
計測方法および装置によれば、従来のように固定翼航空
機の垂直写真と現地調査による場合の次のような問題点
を全て解消することができる。
Effects of the Invention According to the three-dimensional measurement method and device using video images according to the present invention as described above, all of the following problems encountered when using vertical photographs of fixed-wing aircraft and field surveys as in the past can be solved. can do.

(1)  山岳地帯における有視界飛行固定翼航空機の
もつ低い飛行可能性。
(1) Low flight potential of visual flight fixed-wing aircraft in mountainous areas.

(2)山岳地帯における固定翼航空機の、垂直写真の撮
影不可能地帯の存在。
(2) Existence of areas in mountainous areas where it is impossible to take vertical photographs of fixed-wing aircraft.

(3)山岳地帯にふける固定翼航空機の垂直写真の小縮
尺性。
(3) Small-scale vertical photography of fixed-wing aircraft over mountainous areas.

(4)時間的に一瞬な情報。(4) Information that is momentary in time.

(5)人間が踏査不可能な地域の存在。(5) Existence of areas that cannot be explored by humans.

(6)長距離の調査対象や広範囲の調査対象についての
高コスト・長工期性。
(6) High cost and long construction period for long-distance and wide-ranging survey targets.

このような効果に加えて、本発明によれば、次のような
効果も得られる。
In addition to these effects, the present invention also provides the following effects.

(1)  可変焦点、大縮尺の詳細情報が得られる。(1) Detailed information on variable focus and large scale can be obtained.

(2)連続情報が得られる。(2) Continuous information can be obtained.

(3)写真が不要である。(3) Photographs are not required.

(4)調査用の情報収集が簡便である。(4) It is easy to collect information for investigation.

(5)ビデオ画面で計測が簡便に行える。(5) Measurements can be easily performed on a video screen.

(6)  撮影原ビデオ映像及び複製ビデオ映像をデー
タファイリングしておくことにより、何度でも必要に応
じて再生し調査、判読、計測しうる。
(6) By storing the original video footage and the duplicate video footage in a data file, they can be played back as many times as necessary for investigation, interpretation, and measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明のビデオ映像を用いた三次元計測装置
の一実施例を示すブロック図、第2図は、本発明におけ
るビデオ映像の撮影方法を説明するための概略図、第3
図は、本発明による計測の処理の流れを示す図、第4図
は、本発明による計測にける対地距離の測定を説明する
ための概略図、第5図は、本発明による計測における対
地距離と撮影縮尺の関係を示す図、第6図は、本発明に
よる計測におけるアフィン変換を説明するための図、第
7図は、本発明による計測において基線長さを変えたと
きの対地高度距離と分解能の関係を示す図、第8図は、
本発明による計測にて円面の面積を求める手順を説明す
るだめの図、第9図は、本発明による計測にて円柱の体
積を求める手順を説明するための図、第1O図は、本発
明による計測において縮尺を求めるフローを示す図、第
11図は、本発明による計測において2点間の長さを求
めるフローを示す図、第12図は、本発明による計測に
おいて面積を求めるフローを示す図、第13図は、本発
明における計測において体積を求めるフローを示す図で
ある。 1・・・・・・モニタ、 2.3・・・・・・ビデオデ
ツキ、4・・・・・・キーボード、  5・・山・マウ
ス、6・・・・・・スイッチャ−7・・・・・・プリン
タ、訃・・・・・ヘリコプタ−9,9′ ・・川・円柱
。 第3図 第2図 第4図 第5図 100     200 対地距離0(m) 00 第8図 ビ 第6図 第7図 対地距離(m) 第9図 (B) 基準長 第10図 第11図 第12図 面積を求めるフロー
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a three-dimensional measuring device using video images of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the video image capturing method of the present invention, and FIG.
4 is a schematic diagram for explaining the measurement of distance to the ground in measurement according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the distance to the ground in measurement according to the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining the affine transformation in measurement according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between height above ground and height when the baseline length is changed in measurement according to the present invention. A diagram showing the relationship of resolution, Figure 8, is
Figure 9 is a diagram for explaining the procedure for determining the area of a circular surface by measurement according to the present invention. Figure 1O is a diagram for explaining the procedure for determining the volume of a cylinder by measurement according to the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the flow for determining the scale in measurement according to the invention. FIG. 12 is a diagram showing the flow for determining the length between two points in measurement according to the invention. The figure shown in FIG. 13 is a diagram showing a flow for determining a volume in measurement according to the present invention. 1...Monitor, 2.3...Video deck, 4...Keyboard, 5...Mountain/mouse, 6...Switcher 7... ...Printer, Death...Helicopter-9,9'...River/Cylinder. Figure 3 Figure 2 Figure 4 Figure 5 100 200 Distance to ground 0 (m) 00 Figure 8 B Figure 6 Figure 7 Distance to ground (m) Figure 9 (B) Standard length Figure 10 Figure 11 Figure 12 Flow for calculating area

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)計測すべき所望のルートに沿う連続画像をビデオ
カメラにて撮影し、該撮影されたビデオ映像をステレオ
・ペアとなる視差を生ずる時間差を持たせて再生し、所
望の計測点を含む再生画面を静止させ、該静止された再
生画面から前記所望計測点に関する情報を取り込み、該
取り込んだ情報を演算処理して前記所望計測点の長さ、
面積、体積等の計測値を得ることを特徴とするビデオ映
像を用いた三次元計測方法。
(1) Shoot continuous images along the desired route to be measured with a video camera, play back the shot video images with a time difference that creates a parallax to form a stereo pair, and include the desired measurement point. The playback screen is frozen, information regarding the desired measurement point is captured from the frozen playback screen, and the captured information is processed to determine the length of the desired measurement point.
A three-dimensional measurement method using video images, which is characterized by obtaining measured values such as area and volume.
(2)計測すべき所望のルートに沿って連続撮影したビ
デオ映像を再生するためのディスプレイを備えたビデオ
再生装置と、ステレオ・ペアとなる視差を生ずる時間差
を持って、所望の計測点を含む静止再生画面を、前記デ
ィスプレイに交互に表示させるように前記再生装置を制
御する制御手段と、前記静止再生画面から前記所望計測
点に関する情報を取り込むための情報取込み手段と、該
取り込んだ情報を演算処理して前記所望計測点の長さ、
面積、体積等の計測値を得るための演算処理手段とを備
えることを特徴とするビデオ映像を用いた三次元計測装
置。
(2) A video playback device equipped with a display for playing back video footage shot continuously along the desired route to be measured, and including the desired measurement points with a time difference that creates a stereo pair parallax. a control means for controlling the playback device so as to alternately display still playback screens on the display; an information fetching means for fetching information regarding the desired measurement point from the still playback screen; and a calculation for the fetched information. the length of the desired measurement point after processing;
1. A three-dimensional measuring device using video images, characterized by comprising arithmetic processing means for obtaining measurement values such as area and volume.
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