JPH08285587A - 写真測量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】写真測量において、正確に、かつ効率良くマッ
チング処理し得ること。 【構成】写真測量において、被写体１０１を所定の第一
写真画像３１及び第二写真画像３２として取得し、第一
写真画像上において、隣接する画素ＰＣについて明度Ｌ
等の色の度合を比較して該色の度合に変化が生じる位置
に対応する画素を検出し、その検出した画素を基準画素
ＰＣａとする相関窓３５を第一写真画像上に設定し、第
二写真画像上に相関窓に対応した探索窓３６を設定し、
探索窓を第二写真画像上で移動して、それら窓内の画像
との類似度を判定し、相関窓の基準画素に対応する第二
写真画像上の対応画素ＰＣｂを検出し、第一及び第二写
真画像において対応する、それら第一及び第二写真画像
上の基準画素と対応画素の各座標位置（ｘａ、ｙａ）、
（ｘｂ、ｙｂ）に基づいて、被写体の三次元座標位置
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を検出するようにして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、写真測量を容易にする
写真測量方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、地形、建築物等の被写体を左右方
向から写した複数の写真を用いて三次元測定する写真測
量は、それら写真から形成される立体像と地上座標系を
対応させる形で行われる。即ち、写真測量は、それら左
右方向から写した２枚の写真の写真像の投影中心の位置
及び傾きをそれぞれ定めることにより、モデル（これら
写真が撮られたときの状態にカメラの該被写体に対する
相対的な傾きを再現したときに得られる立体像）を形成
し、該形成されたモデルについて地表面との位置関係を
求めて該モデルを地上座標系に座標変換することによ
り、三次元測定する。写真測量における、このようなモ
デル形成や座標変換等の一連の作業は、実際に印刷され
た写真像を専門の解析技術者が専用の装置等を操作する
ことにより行われていたが、手間が掛かり、専門の技術
者を要する等の問題を有していた。そこで、最近、従来
のカメラにより撮影したネガフィルムを印刷したアナロ
グ情報から形状情報を得る代わりに、撮影した写真像を
ＩＣメモリカードにデジタル情報として記録することが
可能なデジタルスチルカメラと、該デジタル情報を解析
して三次元形状情報を解析する解析装置とにより、従来
のような専門の解析技術者でなくとも迅速かつ容易に形
状情報を得ることができる写真測量システムが提案され
ている。ところで、写真測量において、モデルを形成す
るためには、それら左右の写真像に撮影されている同一
点（以下、対応点とする）を探索し、それら探索した各
対応点の写真座標からモデル座標を算出することが必要
となる。この提案されている写真測量システムによれ
ば、モデル形成におけるこれら左右２枚の写真像上にお
ける対応点を探索する作業を、「マッチング処理」と称
している。そして、該マッチング処理は、それら２枚の
写真像のうち一方の写真像（例えば、左の写真像）を第
一写真画像とし、また他方の写真像（例えば、右の写真
像）を第二写真画像として、解析装置により、第一写真
画像上の点に対応する点を第二写真画像上から探索する
形で処理される。即ち、従来、この写真測量システムの
マッチング処理における対応点の探索手法は、第一写真
画像上に、所定の間隔の格子を形成して該格子の交点を
マッチング基準点とし、該マッチング基準点を中心とし
た所定の面積を有する相関窓と呼ばれるものを設定す
る。一方、第二写真画像上には、該マッチング基準点に
対応する探索すべき対応点を探索点として、該探索点を
中心とした前記相関窓の面積に対応した所定の面積を有
する探索窓と呼ばれるものを設定し、それら相関窓内部
と探索窓内部との各画像の濃度値の分布状態の類似度を
比較する形で該探索窓を第二写真画像内で走査し、該比
較した類似度の相関関係の最も高い点を選定して、該選
定した点を前記第一写真画像上の基準点に対応する第二
写真画像内の対応点とするといったものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは、背
景が単調な山、ビル等の被写体を写真に撮っても、取得
した写真像において画像の濃度値の分布状態が類似した
箇所が複数ある場合が多く、正確にマッチング処理する
ことができなかった。かといって、画像濃度値の分布状
態をより細かく分析しようとすると、相関窓内部と探索
窓内部との各画像濃度値の分布状態の類似度を比較する
処理数が多大なものとなり、マッチング処理をするため
には多大な時間を要し、効率良く行えなかった。

【０００４】そこで、本発明は、上記事情に鑑み、写真
測量において、正確に、かつ効率良くマッチング処理し
得る写真測量方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明のうち第１
の発明は、被写体（１０１）を所定距離離れた複数の地
点（ＬＰ１、ＬＰ２）から取得した第一写真画像と第二
写真画像に基づいて、該被写体の三次元測量をする写真
測量において、前記被写体を、所定の第一写真画像（３
１）として取得し、かつ所定の第二写真画像（３２）と
して取得し、前記第一写真画像上において、隣接する画
素（ＰＣ）について色の度合（Ｌ）を比較して該色の度
合に変化が生じる位置に対応する画素を検出し、前記検
出した色の度合に変化が生じる位置に対応する画素を、
基準画素（ＰＣａ）とし、前記第一写真画像上に、前記
基準画素を基準として所定の領域を包囲する相関窓（３
５）を設定し、前記第二写真画像上に、前記設定した相
関窓に対応した探索窓（３６）を設定し、前記探索窓を
前記第二写真画像上で移動して、前記相関窓内の画像と
前記探索窓内の画像との類似度を判定し、前記相関窓の
基準画素に対応する前記第二写真画像上の対応画素（Ｐ
Ｃｂ）を検出し、前記第一及び第二写真画像において対
応する、それら第一及び第二写真画像上の前記基準画素
と前記対応画素の各位置に基づいて、前記被写体の三次
元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を検出するようにして構成され
る。

【０００６】また、本発明のうち第２の発明は、第１の
発明において、前記色の度合が、明度（Ｌ）または色度
であるように構成される。

【０００７】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。

【０００８】

【作用】上記した構成により、本発明のうち第１の発明
は、色の度合（Ｌ）に変化を生じる位置に対応した画素
（ＰＣ）についてのみを基準画素（ＰＣａ）とすること
により、第一写真画像（３１）上において、色の度合に
変化を生じるような特徴のある部位にのみ相関窓（３
５）を設定するように作用する。また、このように第一
写真画像上で特徴のある相関窓に相当する部位は、第二
写真画像（３２）上においても特徴的に表示されるよう
に作用する。また、本発明のうち第２の発明は、第一及
び第二写真画像（３１、３２）が白黒画像である場合
は、明度（Ｌ）を用いれば、第一写真画像上において特
徴的な部位に対応する画素（ＰＣ）を検出し得るように
作用する。また第一及び第二写真画像がカラー画像であ
る場合は、色度を用いれば、第一写真画像上において特
徴的な部位に対応する画素を検出し得るように作用する
ばかりか、明度及び色度を共に用いれば、該画素の検出
をより正確に行えるように作用する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明による写真測量方法により写真測量
を実施している一例を示す模式図、図２は、解析装置に
よるマッチング処理の一実施例を示す模式図、図３は、
図２に示した相関窓及び探索窓を拡大した一例を示す模
式図、図４は、図２に示した解析装置の一実施例を示す
ブロック図、図５は、図４に示した解析装置の探索窓変
形制御部の詳細を示すブロック図である。

【００１０】本発明による写真測量方法に用いられるデ
ジタルスチルカメラ３０は、被写体をステレオ撮影し第
一写真画像３１、第二写真画像３２等を写真座標（ｘ，
ｙ）と共にデジタル情報としてＩＣメモリカード４０等
に記録し得る装置である。また、本発明による写真測量
方法に用いられる解析装置１００は、図４に示すよう
に、主制御部１を有しており、主制御部１には、キーボ
ード等の入力部２、ＣＲＴ等の第一ディスプレイ３及び
第二ディスプレイ４、カーソル制御部５、行設定制御部
６、相関窓設定制御部７、探索窓設定制御部９、探索窓
変形制御部１０、探索窓移動制御部１１、第一画像濃度
値検出演算部１２、第二画像濃度値検出演算部１３、カ
ーソル位置検出部１５、マッチングポイント検出演算部
１６、三次元情報検出演算部１７、三次元情報メモリ１
９、三次元情報出力制御部２０、第一写真画像メモリ２
１、第一写真画像表示制御部２２、第二写真画像メモリ
２３、第二写真画像表示制御部２５等がバス線２９を介
して接続されている。また、第一写真画像メモリ２１及
び第二写真画像メモリ２３には、前記ＩＣメモリカード
４０のデジタル情報を読み取って解析装置１００に入力
し得るデッキ８が接続されている。また、探索窓変形制
御部１０は、図５に示すように、それぞれバス線２９に
接続した射影変換式検出演算部１０ａと窓四隅座標検出
演算部１０ｂとにより構成されている。

【００１１】解析装置１００は、以上のような構成を有
するので、被写体１０１の三次元測量を実施する場合、
デジタルスチルカメラ３０、３０を、図１に示すよう
に、被写体１０１の左右方向、即ち、所定距離離れた第
１撮影地点ＬＰ１と第２撮影地点ＬＰ２にそれぞれ設置
する。そして、被写体１０１の写真像をそれら所定距離
離れた第１及び第２撮影地点ＬＰ１、ＬＰ２から取得し
得るように準備する。（もちろん、１台のデジタルスチ
ルカメラ３０により複数の地点ＬＰ１、ＬＰ２から撮影
しても良い。） このように、デジタルスチルカメラ３０、３０の設置を
終えたら、被写体１０１を、それら所定距離離れた第１
及び第２撮影地点ＬＰ１、ＬＰ２に設置したデジタルス
チルカメラ３０、３０により、所定の第一画像座標（ｘ
１，ｙ１）上の第一写真画像３１として取得し、かつ所
定の第二画像座標（ｘ２，ｙ２）上の第二写真画像３２
として取得する。そして、それら第一及び第二写真画像
３１、３２を各デジタルスチルカメラ３０のＩＣメモリ
カード４０にそれぞれ記録し、それら記録されたＩＣメ
モリカード４０、４０を、図２に示すようにデッキ８に
装填する。すると、図４に示す第一写真画像メモリ２１
には、第一画像座標（ｘ１，ｙ１）上の第一写真画像３
１が記憶され、また、第二写真画像メモリ２３には、第
二画像座標（ｘ２，ｙ２）上の第二写真画像３２が記憶
される。

【００１２】次に、入力部２により写真測量開始指令Ｓ
１を入力すると、主制御部１は、該信号Ｓ１に基づい
て、第一写真画像表示制御部２２に第一写真画像表示指
令Ｓ２を出力する。これを受けた第一写真画像表示制御
部２２は、第一写真画像メモリ２１に記憶された第一写
真画像３１を、第一画像座標（ｘ１，ｙ１）を第一ディ
スプレイ３上の第一画像表示座標（ｘ１１，ｙ１１）に
一致させた形で、該第一ディスプレイ３に表示する。ま
た主制御部１は、信号Ｓ１に基づいて、第二写真画像表
示制御部２５に第二写真画像表示指令Ｓ３を出力する。
これを受けた第二写真画像表示制御部２５は、第二写真
画像メモリ２３に記憶された第二写真画像３２を公知の
手法により偏位修正した後に第二ディスプレイ４に表示
する。この偏位修正作業により、第一写真画像３１上の
基準画素ＰＣａ等の画素ＰＣと対応する第二写真画像３
２上の対応画素ＰＣｂ等の画素ＰＣは、全て、座標軸ｙ
１１、ｙ２２に平行な同一直線上に位置するように修正
される。つまり、基準画素ＰＣａと対応画素ＰＣｂのＸ
軸方向の座標値ｘ１１とｘ２２が等しくなるように第一
及び第二画像表示座標（ｘ１１，ｙ１１）、（ｘ２２，
ｙ２２）が設定される。

【００１３】次に、第一及び第二ディスプレイ３、４
に、図２に示すように、第一及び第二写真画像３１、３
２が表示されたら、入力部２より、所望する大きさの相
関窓３５に対応した行Ｑを第一写真画像３１に表示する
ように、行設定指令Ｓ４を主制御部１に出力する。する
と、主制御部１は、該指令Ｓ４を行設定制御部６に出力
する。これを受けた行設定制御部６は、第一ディスプレ
イ３に表示された第一写真画像３１に、図２中点線で示
すように、複数本の横線３３ｂを設ける。すると、第一
写真画像３１上のこれら上下に隣接する横線３３ｂ、３
３ｂの間には、行Ｑ１、Ｑ２、……、Ｑｋ、……、Ｑｎ
が形成される。第一写真画像３１上のこれら上下に隣接
する横線３３ｂ、３３ｂの間隔は、前記所望する大きさ
の相関窓３５の高さに形成されている。つまり、後述す
る形で設定される１つの相関窓３５は、各行Ｑを成す、
上下に隣接する横線３３ｂ、３３ｂの間において、正方
形状に囲まれた領域となる。なお本実施例では、後述す
る形で設定される１つの相関窓３５は、図３中左方に示
すように、５×５個の画素ＰＣから形成されるものとす
る。また、それら画素ＰＣのうち相関窓３５の図形中心
に対応する画素ＰＣが基準画素ＰＣａと成る。更に言へ
ば、行Ｑとは、本発明の説明上、第一写真画像３１上に
仮想的に形成されたものであり、１つの行Ｑは、相関窓
３５を形成し得る、ｙ軸方向（図中左右方向）に並ぶ画
素ＰＣの集合である。また各行Ｑの中心部には、比較画
素群Ｅが仮想的にそれぞれ形成されている。比較画素群
Ｅは、基準画素ＰＣａと成り得る位置に対応して、ｙ１
１軸方向（図中左右方向）に一列に並ぶ画素ＰＣの集合
である。つまり、後述するように、比較画素群Ｅ上で検
出設定された基準画素ＰＣａに対して相関窓３５が逐次
設定される。そして、このように行Ｑを設定したら、行
設定制御部６は、図４に示すように、相関窓設定制御部
７に行設定完了信号Ｓ５を出力する。

【００１４】すると、相関窓設定制御部７は、信号Ｓ５
に基づいて、第一ディスプレイ３に表示された第一写真
画像３１上において、図２に示すように、各行Ｑｎ（ｎ
＝１，２，……）毎に、隣接する画素ＰＣｔ−１、ＰＣ
ｔ（ｔ＝１，２，……）について色の度合を比較する。
なお、本明細書において「色の度合」とは、「明度、色
度、またはそれら明度及び色度の組合せから成るもの」
と定義する。そして、解析装置１００の第一及び第二デ
ィスプレイ３、４に表示される第一及び第二写真画像３
１、３２は、白黒画像であり、「色の度合」としては、
それら画像３１、３２を成す画素ＰＣの明度Ｌとする。
明度Ｌは、図３に示すように、「Ｂ」（黒色）または
「Ｗ」（白色）の何れかであるとする。そこで、一例と
して図２に示す第一写真画像３１上に仮想形成された１
つの行Ｑｋにおいて、相関窓３５を設定していく場合に
ついて説明する。すると、相関窓設定制御部７は、図２
に示す該行Ｑｋにおいて、図中最左端から順に、基準画
素ＰＣａと成り得る画素ＰＣの集合である比較画素群Ｅ
の、隣接する画素ＰＣｔ−１、ＰＣｔの明度Ｌ、Ｌを比
較する。そして、被写体１０１の背景１０２が空等で薄
い色で単調であったとすると、例えば、図３に示すよう
に、背景１０２に相当する隣接する画素ＰＣ１１、ＰＣ
１２は、明度Ｌ、Ｌがそれぞれ「Ｗ」と「Ｗ」である。
すると、相関窓設定制御部７は、図３に示すように、そ
れら画素ＰＣ１１、ＰＣ１２の明度Ｌ、Ｌを比較する
と、それら明度Ｌ、Ｌは「Ｗ」と「Ｗ」で同一であり、
それら明度Ｌ、Ｌには明度差ｄＬがない（即ち明度Ｌ、
Ｌに変化が生じていない）と判定する。そして、次に相
関窓設定制御部７は、画素ＰＣ１２の明度Ｌと、該画素
ＰＣ１２に隣接するＰＣ１３の明度Ｌとを比較する。す
ると、相関窓設定制御部７は、それら隣接する画素ＰＣ
１２、ＰＣ１３のように明度Ｌ、Ｌが、「Ｗ」と「Ｂ」
である場合は、それら明度Ｌ、Ｌは異なり、それら明度
Ｌ、Ｌに変化が生じていると判定する。そして、相関窓
設定制御部７は、明度Ｌに変化が生じる位置に対応する
画素ＰＣ１３を検出する。なお、これら隣接する画素Ｐ
Ｃ１２、ＰＣ１３は、図２中被写体１０１の最左方の第
一輪郭端Ｆ１に対応している。また、第一輪郭端Ｆ１
は、図２及び図３に示すように、ｘ１１軸方向（図中上
下方向）に伸延している。そして、明度Ｌに変化が生じ
る位置に対応する画素ＰＣ１３を検出した相関窓設定制
御部７は、該画素ＰＣ１３を基準画素ＰＣａとする。そ
して、第一写真画像３１上に、図３に示すように、該基
準画素ＰＣａを基準として所定の領域を包囲する形で、
即ち５×５個の画素ＰＣから形成される相関窓３５を設
定する。つまり、相関窓設定制御部７は、第一写真画像
３１上において、このような要領で隣接する画素ＰＣ、
ＰＣの明度Ｌ、Ｌを比較することを繰り返して、それら
明度Ｌ、Ｌに変化が生じる位置に対応する画素ＰＣを検
出し、該検出した画素ＰＣを基準画素ＰＣａとして相関
窓３５を順次設定していく。

【００１５】なお、相関窓３５の四隅の画素ＰＣＡ、Ｐ
ＣＢ、ＰＣＣ、ＰＣＤの第一ディスプレイ３上の座標
は、（ｉ６，ｊ６）、（ｉ７，ｊ７）、（ｉ８，ｊ
８）、（ｉ９，ｊ９）である。そこで、相関窓設定制御
部７は、図４に示すように、対応相関窓変形制御部１０
に、座標位置（ｉ６，ｊ６）、（ｉ７，ｊ７）、（ｉ
８，ｊ８）、（ｉ９，ｊ９）を出力する。これを受けた
対応相関窓変形制御部１０は、該座標（ｉ６，ｊ６）、
（ｉ７，ｊ７）、（ｉ８，ｊ８）、（ｉ９，ｊ９）を保
持する。そして、相関窓設定制御部７は、三次元情報検
出演算部１７に、前記設定された相関窓３５の中心であ
る基準画素ＰＣａの第一画像表示座標（ｘ１１，ｙ１
１）上の座標位置（ｘａ，ｙａ）を出力する。すると、
三次元情報検出演算部１７は、該座標位置（ｘａ，ｙ
ａ）を保持する。そして、三次元情報検出演算部１７
は、第一画像濃度値検出演算部１２に、画像濃度値検出
指令Ｓ６を出力する。

【００１６】該指令Ｓ６を受けた第一画像濃度値検出演
算部１２は、該設定された相関窓３５内の画像の濃淡の
分布状態（以下、第一濃度値データＤＡとする）を検出
する。そして、第一画像濃度値検出演算部１２は、該相
関窓３５内の画像の第一濃度値データＤＡをマッチング
ポイント検出演算部１６に出力する。すると、マッチン
グポイント検出演算部１６は、該相関窓３５内の画像の
第一濃度値データＤＡを保持する。そして、マッチング
ポイント検出演算部１６は、探索窓設定制御部９に探索
窓設定指令Ｓ７を出力する。

【００１７】該指令Ｓ７を受けた探索窓設定制御部９
は、カーソル制御部５にカーソル設定指令Ｓ８を出力す
る。そして、カーソル制御部５は、図２に示すように、
第一ディスプレイ３上にカーソルを、入力部２のカーソ
ル移動指令Ｓ９に基づいて第一及び第二ディスプレイ
３、４上で移動させ得る形で設定する。

【００１８】そこで、測量技術者は、以下の要領で射影
変換のための作業を実施する（なお、本作業は解析装置
１００による被写体１０１の三次元測量を実施する上
で、１回行えば良い）。即ち、三次元位置の既知な基準
点Ｐ１について第一及び第二ディスプレイ３、４に表示
された第一及び第二写真画像３１、３２上の対応する画
素ＰＣＳ１１、ＰＣＳ２１を見つける。そして、まず、
入力部２により、図４に示すように、カーソル移動指令
Ｓ９を入力することにより、図２のカーソルを移動操作
して、第一写真画像３１上の撮影された前記基準点Ｐ１
に対応する画素ＰＣＳ１１上にカーソルを設定する。次
に、入力部２より、図４に示すように、カーソル位置検
出部１５に、カーソル位置検出指令Ｓ１０を入力する。
すると、カーソル位置検出部１５は、カーソル位置検出
指令Ｓ１０に基づいて、図２のカーソルの第一画像表示
座標（ｘ１１，ｙ１１）上の座標位置、即ち基準点Ｐ１
に対応した画素ＰＣＳ１１の座標（ｉ１，ｊ１）を検出
する。そして、カーソル位置検出部１５は、図４に示す
ように、画素ＰＣＳ１１の座標（ｉ１，ｊ１）を、探索
窓変形制御部１０に出力する。すると、探索窓変形制御
部１０は、射影変換式検出演算部１０ａにおいて該座標
（ｉ１，ｊ１）を保持する。また、同様にして、画素Ｐ
ＣＳ１１に対応する第二写真画像３２上の、基準点Ｐ１
に対応する画素ＰＣＳ２１の第二画像表示座標（ｘ２
２，ｙ２２）上の座標（ｌ１、ｍ１）も検出され、探索
窓変形制御部１０に入力される。すると、探索窓変形制
御部１０においては、図５に示すように、その射影変換
式検出演算部１０ａに互いに対応する画素ＰＣＳ１１、
ＰＣＳ２１の座標（ｉ１，ｊ１）、（ｌ１，ｍ１）が入
力される。すると、射影変換式検出演算部１０ａは、
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｘ、ｙ、ｙ’を変数とする方程式
である数１のｘにｉ１を代入し、ｙにｊ１を代入し、
ｙ’にｍ１を代入して、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを変数とす
る方程式、即ち、数式２を形成する。

【数１】

【数２】

【００１９】また、上記同様にして、図２の第一及び第
二ディスプレイ３、４に表示された、三次元位置の既知
な基準点Ｐ２〜Ｐ５の、第一及び第二写真画像３１、３
２上の対応する画素ＰＣＳ１２〜１５、ＰＣＳ２２〜Ｐ
２５を、基準点Ｐ１に対応した前記画素ＰＣＳ１１、Ｐ
ＣＳ２１以外に四組見つけ、互いに対応する座標（ｉ２
〜５、ｊ２〜５）、（ｌ２〜５、ｍ２〜５）ごとに、数
１に代入し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを変数とする方程式を
数１以外に四個、即ち、数３、数４、数５、数６を形成
する。

【数３】

【数４】

【数５】

【数６】 すると、射影変換式検出演算部１０ａは、それぞれ数
２、数３、数４、数５、数６に基づいて、それぞれに共
通する変数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを検出演算する。する
と、射影変換式検出演算部１０ａは、求められた変数
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを、窓四隅座標検出演算部１０ｂに
出力する。すると、窓四隅座標検出演算部１０ｂは、前
記数１に検出された変数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを代入し
て、数１をｙ、ｙ’、ｘを変数とする、第一画像表示座
標（ｘ１１，ｙ１１）と第二画像表示座標（ｘ２２，ｙ
２２）間の射影変換式として決定する。尚、数１におけ
るｘ、ｙは、図２に示す第一画像表示座標（ｘ１１，ｙ
１１）における任意の画素の座標（ｘ１１，ｙ１１）に
対応し、ｙ’は、第二画像表示座標（ｘ２２，ｙ２２）
における、第一画像表示座標（ｘ１１，ｙ１１）上の画
素に対応する画素の座標（ｘ２２，ｙ２２）のｙ２２に
対応する。また、ｘとｘ’は、前記のようにｘ１１とｘ
２２が等しくなるように各座標（ｘ１１，ｙ１１）、
（ｘ２２，ｙ２２）が設定されているので、等しい。す
ると、窓四隅座標検出演算部１０ｂは、前記のように相
関窓設定制御部７より探索窓変形制御部１０、従って窓
四隅座標検出演算部１０ｂに入力され、保持されていた
図２の相関窓３５の四隅の座標（ｉ６，ｊ６）、（ｉ
７，ｊ７）、（ｉ８，ｊ８）、（ｉ９，ｊ９）を、数１
にそれぞれ代入し、それぞれの座標に対応する第二画像
表示座標（ｘ２２，ｙ２２）上の座標（ｌ６，ｍ６）、
（ｌ７，ｍ７）、（ｌ８，ｍ８）、（ｌ９，ｍ９）を検
出演算する。

【００２０】そして、窓四隅座標検出演算部１０ｂは、
演算したそれら四個の座標（ｌ６，ｍ６）、（ｌ７，ｍ
７）、（ｌ８，ｍ８）、（ｌ９，ｍ９）を、図４の探索
窓設定制御部９に出力する。すると、探索窓設定制御部
９は、座標（ｌ６，ｍ６）、（ｌ７，ｍ７）、（ｌ８，
ｍ８）、（ｌ９，ｍ９）に基づいて、図２の第二画像表
示座標（ｘ２２，ｙ２２）上に、座標（ｌ６，ｍ６）、
（ｌ７，ｍ７）、（ｌ８，ｍ８）、（ｌ９，ｍ９）を四
隅とする四角形の探索窓３６を設定する。また、探索窓
３６は、第一写真画像３１上の前記比較画素群Ｅの位置
に対応する位置にある第二写真画像３２の画素ＰＣの集
合の中から、所定の画素ＰＣを基準として所定の領域を
包囲するように設けられる。つまり、このような射影変
換により、探索窓３６は、第一画像表示座標（ｘ１１，
ｙ１１）上の第一写真画像３１が変形したと見做せる、
第二画像表示座標（ｘ２２，ｙ２２）上の第二写真画像
３２の、その変形に従って、相関窓３５から変形形成さ
れたこととなる。よって、このように射影変換された探
索窓３６を用いることにより、相関窓３５が設定された
第一写真画像３１の画素ＰＣａに対応する第二写真画像
３２上の画素ＰＣｂに、探索窓３６が移動した際には、
それぞれの相関窓３５、３６内の画像の類似度を高める
ことができ、適正なマッチング処理を行うことが可能と
なる。そして、以下のように相関窓３５の中心の基準画
素ＰＣａに対応する第二画像表示座標（ｘ２２，ｙ２
２）上の対応画素ＰＣｂを求めるマッチング処理を行
う。

【００２１】まず、探索窓設定制御部９は、図４に示す
ように、探索窓移動制御部１１に探索窓設定完了指令Ｓ
１１を出力する。すると、探索窓移動制御部１１は、該
指令Ｓ１１に基づいて、図２及び図３に示す該設定され
た探索窓３６を第二写真画像３２上において、第二写真
画像３２上の行Ｑｋの全ての画素ＰＣ上を通るように移
動させる。第二写真画像３２上の行Ｑｋは、第一写真画
像３１上において前記相関窓３５を有する前記行Ｑｋに
対応する行（即ち同一の行）である。また、探索窓移動
制御部１１は、探索窓３６を移動させると共に、探索窓
３６の中心の画素ＰＣの第二画像表示座標（ｘ２２，ｙ
２２）上の座標位置を時々刻々マッチングポイント検出
演算部１６に出力する。更に、探索窓移動制御部１１
は、第二画像濃度値検出演算部１３に、画像濃度値検出
指令Ｓ１２を出力する。すると、第二画像濃度値検出演
算部１３は、該指令Ｓ１２に基づいて、探索窓３６の移
動と共に時々刻々変化する探索窓３６内の画像の濃淡の
分布状態（以下、第二濃度値データＤＢという）を、時
々刻々マッチングポイント検出演算部１６に出力する。

【００２２】すると、マッチングポイント検出演算部１
６は、それら相関窓３５と探索窓３６の類似度として、
相関窓３５内の画像の第一濃度値データＤＡと、探索窓
３６内の画像の第二濃度値データＤＢを比較する形で、
それら第一及び第二濃度値データＤＡ、ＤＢの相関係
数、即ち濃度値の類似度を判定する。そして、その類似
度が最も高くなる探索窓３６の中心の画素ＰＣの座標位
置を、対応画素ＰＣｂの座標位置（ｘｂ，ｙｂ）として
検出する。従って、相関窓３５の基準画素ＰＣａに対応
する第二写真画像３２の対応画素ＰＣｂを検出すること
が出来る。

【００２３】前記したように、第一写真画像３１上の画
素ＰＣの中から検出された画素ＰＣは、隣接する画素Ｐ
Ｃとの間で明度Ｌの変化を生じる位置に対応するもので
ある。つまり、明度Ｌに変化を生じるような画素ＰＣを
基準画素ＰＣａとして設定される相関窓３５内の画像の
濃度値（第一濃度値データＤＡ）は、隣接する画素ＰＣ
を中心とした相関窓内の画像よりも特徴がある。即ち、
このように明度Ｌに変化を生じる位置に対応した画素Ｐ
Ｃについてのみ基準画素ＰＣａとすることにより、第一
写真画像３１上において、明度Ｌに変化を生じるような
特徴のある部位にのみ相関窓３５を設定することができ
る。よって、第一写真画像３１上において、隣接する画
素ＰＣとの間で明度Ｌ等の色の度合に変化が生じる位置
に対応する画素ＰＣを検出して基準画素ＰＣａとし、該
基準画素ＰＣａを基準として相関窓３５を設定すること
により、第一写真画像３１上全体に亙って多大な相関窓
３５を無闇に設定すること無く、マッチング処理に必要
な（または、マッチング処理を高い正確性をもって行う
ことが出来る）相関窓３５のみを設定することができ
る。従って、従来よりも相関窓３５の設定数を大幅に減
少させることができ、迅速に、かつ効率良くマッチング
処理し得る。また、このように第一写真画像３１上で特
徴のある相関窓３５に対応するような部位は、第二写真
画像３２上においても特徴的に表示される。つまり、第
二写真画像３２上において、特徴のある濃度値を有する
相関窓３５に対応する、探索窓３６の位置を検出して対
応画素ＰＣｂの位置を検出することは容易であり、かつ
正確に検出し得る。従って、写真測量において、マッチ
ング処理を容易かつ正確に行える。

【００２４】また、マッチングポイント検出演算部１６
は、相関窓３５の基準画素ＰＣａに対応する第二写真画
像３２の対応画素ＰＣｂを検出すると共に、図４に示す
ように、これら基準画素ＰＣａの座標位置（ｘａ，ｙ
ａ）及び検出した対応画素ＰＣｂの座標位置（ｘｂ，ｙ
ｂ）を三次元情報検出演算部１７に出力する。すると、
三次元情報検出演算部１７は、第一及び第二写真画像３
１、３２において対応する、これら基準画素ＰＣａと対
応画素ＰＣｂの、第一及び第二画像表示座標（ｘ１１，
ｙ１１）、（ｘ２２，ｙ２２）上の基準画素ＰＣａと対
応画素ＰＣｂの各位置（ｘａ，ｙａ）、（ｘｂ，ｙｂ）
に基づいて、それら基準画素ＰＣａ及び対応画素ＰＣｂ
に対応する、図１に示すような被写体１０１の対応点Ｐ
の三次元座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、公知の算出方法に
より逐次検出する。ここで、上記のようにマッチング処
理が適正に行われているので、被写体１０１の立体表面
形状の適正な検出を行うことが出来る。そして、三次元
情報検出演算部１７は、図４に示すように、三次元情報
メモリ１９に、該検出した三次元座標位置（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）を逐次格納する。また、三次元情報検出演算部１７
は、相関窓設定制御部７に、相関窓移動指令Ｓ１３を出
力する。

【００２５】すると、該指令Ｓ１３を受けた相関窓設定
制御部７は、図３に示す前記検出した画素ＰＣ１３に隣
接する画素ＰＣ１４との明度Ｌ、Ｌを比較する。する
と、それら隣接する画素ＰＣ１３、ＰＣ１４の明度Ｌ、
Ｌは、「Ｂ」と「Ｂ」であり、相関窓設定制御部７は、
明度Ｌに変化が生じていないと判定する。そして、相関
窓設定制御部７は、順次隣接する画素ＰＣ、ＰＣの明度
Ｌ、Ｌを比較する。ここで、図２に示す被写体１０１を
成す明度Ｌは、説明の便宜上、被写体１０１の最右方の
第二輪郭端Ｆ２に至るまで「Ｂ」であるとする。する
と、相関窓設定制御部７は、図２に示す被写体１０１の
最右方の第二輪郭端Ｆ２直近で、図３に示す隣接する画
素ＰＣ４７、ＰＣ４８まで明度Ｌ、Ｌが、「Ｂ」と
「Ｂ」であり、明度Ｌに変化が生じていないと判定演算
し続ける。そして、次に相関窓設定制御部７は、該第二
輪郭端Ｆ２を挾んで隣接する画素ＰＣ４８、ＰＣ４９の
明度Ｌ、Ｌを比較すると、それら明度Ｌ、Ｌは「Ｗ」と
「Ｂ」であり、明度Ｌに変化が生じていると判定する。
なお第二輪郭端Ｄ１はｘ１１軸方向（図中上下方向）に
伸延している。そして、相関窓設定制御部７は、該明度
Ｌに変化が生じる位置に対応する画素ＰＣ４８を検出す
る。そして、該検出した明度Ｌに変化が生じる位置に対
応する画素ＰＣ４８を、新たに基準画素ＰＣａとする。
そして、第一写真画像３１上に、図３に示すように、該
基準画素ＰＣａを基準として所定の領域を包囲する、即
ち５×５個の画素ＰＣから形成される相関窓３５を新た
に設定する。つまり、このような要領で、第一写真画像
３１上において、隣接する画素ＰＣ、ＰＣの明度Ｌ、Ｌ
を比較することを繰り返して、それら明度Ｌ、Ｌに変化
が生じる位置に対応する画素ＰＣを検出し、該検出した
画素ＰＣを基準画素ＰＣａとして相関窓３５を設定す
る。そして、第二写真画像３２上において、該設定した
相関窓３５に対応した探索窓３６を設定し、それら相関
窓３５及び探索窓３６の濃度値の類似度を判定する形
で、相関窓３５の基準画素ＰＣａに対応する第二写真画
像３２上の対応画素ＰＣｂを検出する。そして、これら
基準画素ＰＣａと対応画素ＰＣｂの、第一及び第二画像
表示座標（ｘ１１，ｙ１１）、（ｘ２２，ｙ２２）上の
各位置（ｘａ，ｙａ）、（ｘｂ，ｙｂ）に基づいて、そ
れら基準画素ＰＣａ及び対応画素ＰＣｂに対応する、被
写体１０１の対応点Ｐの三次元座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
を検出して三次元情報メモリ１９に格納することを繰り
返す。

【００２６】そして、相関窓設定制御部７は、三次元情
報検出演算部１７から相関窓移動指令Ｓ１３が入力され
た際に、第一写真画像３１上の全ての行の比較画素群Ｅ
について画素ＰＣの明度Ｌの比較が終了しているときに
は、第一及び第二画像表示制御部２２、２５に写真測量
終了指令Ｓ１４を出力する。すると、第一及び第二画像
表示制御部２２、２５は、該指令Ｓ１４に基づいて、第
一及び第二ディスプレイ３、４から第一及び第二写真画
像３１、３２を消去する。

【００２７】そこで、図４に示す入力部２により、三次
元情報出力信号Ｓ１５を入力すると、主制御部１は、該
信号Ｓ１５に基づいて、三次元情報出力制御部２０に三
次元情報出力指令Ｓ１６を出力する。すると、三次元情
報出力制御部２０は、該指令Ｓ１６に基づいて、三次元
情報メモリ１９に格納された被写体１０１の三次元座標
位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいた、図１に示す被写体１０
１の三次元形状を第一ディスプレイ３（または第二ディ
スプレイ４）に表示することが出来る。従って、測量技
術者は、被写体１０１の三次元形状を得ることが出来
る。なお、被写体１０１の三次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）
は、上述したマッチング処理の結果、画素ＰＣの明度変
化の有る部位についてのみ、従って、被写体１０１の輪
郭部分や、形状変化の有る部分のみしか検出されない
が、通常の測量において求める三次元位置は、被写体１
０１の輪郭部分や、形状変化の有る部分の三次元位置の
みで十分であることが多いことから、十分な実用性を備
えている。

【００２８】なお、上述の実施例においては、第一及び
第二ディスプレイ３、４に表示される第一及び第二写真
画像３１、３２を白黒画像として、隣接する画素ＰＣの
明度Ｌを比較したが、もちろんカラー画像として、隣接
する画素ＰＣ等の画素の色度または、明度及び色度の組
合せについて比較する形で相関窓３５等の相関窓を設定
してマッチング処理をするようにしても良いことは言う
までもない。なお、明度及び色度を共に用いれば、第一
写真画像３１上において特徴的な部位に対応する画素Ｐ
Ｃ、即ち基準画素ＰＣａとなり得る画素の検出及びその
後のマッチング処理をより正確に行えるので、より正確
にマッチングし得る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
本発明のうち第１の発明は、被写体１０１を所定距離離
れた複数の第１撮影地点ＬＰ１、第２撮影地点ＬＰ２等
の地点から取得した第一写真画像と第二写真画像に基づ
いて、該被写体の三次元測量をする写真測量において、
前記被写体を、所定の第一写真画像３１として取得し、
かつ所定の第二写真画像３２として取得し、前記第一写
真画像上において、隣接する画素ＰＣについて明度Ｌ等
の色の度合を比較して該色の度合に変化が生じる位置に
対応する画素を検出し、前記検出した色の度合に変化が
生じる位置に対応する画素を、基準画素ＰＣａとし、前
記第一写真画像上に、前記基準画素を基準として所定の
領域を包囲する相関窓３５を設定し、前記第二写真画像
上に、前記設定した相関窓に対応した探索窓３６を設定
し、前記探索窓を前記第二写真画像上で移動して、前記
相関窓内の画像と前記探索窓内の画像との類似度を判定
し、前記相関窓の基準画素に対応する前記第二写真画像
上の対応画素ＰＣｂを検出し、前記第一及び第二写真画
像において対応する、それら第一及び第二写真画像上の
前記基準画素と前記対応画素の各座標位置（ｘａ，ｙ
ａ）、（ｘｂ，ｙｂ）等の位置に基づいて、前記被写体
の三次元座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等の三次元位置を検出
するようにして構成したので、色の度合に変化を生じる
位置に対応した画素のみを基準画素とすることにより、
第一写真画像上において、色の度合に変化を生じるよう
な特徴のある部位にのみ相関窓が設定される。つまり、
従来のように第一写真画像上全体に亙って多大な相関窓
を無闇に設定する必要がなく、マッチング処理に必要な
相関窓のみを設定することができる。よって、従来より
も相関窓の設定数を大幅に減少させることができ、迅速
に、かつ効率良くマッチング処理し得る。また、このよ
うに第一写真画像上で特徴のある相関窓に対応するよう
な部位は、第二写真画像上においても特徴的に表示され
る。つまり、第二写真画像上において、隣接する画素の
集合体よりも特徴のある相関窓に対応する、探索窓の位
置を検出して対応画素の位置を検出することは容易であ
り、かつ正確に行い得る。よって、写真測量において、
マッチング処理を容易かつ正確に行える。また、このよ
うに、色の度合に変化が生じる部位は、物体の輪郭上、
特徴的な部位であることが多く、そうした部位の三次元
位置をマッチング処理より求めるのみで、実際の測量に
は十分な実用性を有している。

【００３０】また、本発明のうち第２の発明は、第１の
発明において、前記色の度合が、明度Ｌ等の明度または
色度であるように構成したので、第１の発明の効果に加
えて、第一及び第二写真画像が白黒画像である場合は、
明度を用いれば、第一写真画像上において特徴的な部位
に対応する画素を検出でき、効率良くマッチング処理し
得る。また第一及び第二写真画像がカラー画像である場
合は、色度を用いれば、第一写真画像上において特徴的
な部位に対応する画素を検出でき、効率良くマッチング
処理し得るばかりか、明度及び色度を共に用いれば、該
画素の検出をより正確に行えるので、より正確にマッチ
ング処理し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による写真測量方法により写真
測量を実施している一例を示す模式図である。

【図２】図２は、解析装置によるマッチング処理の一実
施例を示す模式図である。

【図３】図３は、図２に示した相関窓及び探索窓を拡大
した一例を示す模式図である。

【図４】図４は、図２に示した解析装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図５】図５は、図４に示した解析装置の探索窓変形制
御部の詳細を示すブロック図である。

【符号の説明】

３１……第一写真画像 ３２……第二写真画像 ３５……相関窓 ３６……探索窓 １０１……被写体 Ｌ……色の度合（明度） ＬＰ１……地点（第１撮影地点） ＬＰ２……地点（第２撮影地点） ＰＣａ……基準画素 ＰＣｂ……対応画素 （Ｘ，Ｙ，Ｚ）……三次元位置（三次元座標位置） （ｘａ，ｙａ）……位置（座標位置） （ｘｂ，ｙｂ）……位置（座標位置）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を所定距離離れた複数の地点から
   取得した第一写真画像と第二写真画像に基づいて、該被
   写体の三次元測量をする写真測量において、 前記被写体を、所定の第一写真画像として取得し、かつ
   所定の第二写真画像として取得し、 前記第一写真画像上において、隣接する画素について色
   の度合を比較して該色の度合に変化が生じる位置に対応
   する画素を検出し、 前記検出した色の度合に変化が生じる位置に対応する画
   素を、基準画素とし、 前記第一写真画像上に、前記基準画素を基準として所定
   の領域を包囲する相関窓を設定し、 前記第二写真画像上に、前記設定した相関窓に対応した
   探索窓を設定し、 前記探索窓を前記第二写真画像上で移動して、前記相関
   窓内の画像と前記探索窓内の画像との類似度を判定し、
   前記相関窓の基準画素に対応する前記第二写真画像上の
   対応画素を検出し、 前記第一及び第二写真画像において対応する、それら第
   一及び第二写真画像上の前記基準画素と前記対応画素の
   各位置に基づいて、前記被写体の三次元位置を検出する
   ようにして構成した写真測量方法。
2. 【請求項２】 前記色の度合が、明度または色度である
   請求項１に記載の写真測量方法。