JPH0921640A - トンネル等内三次元測定装置及び測定方法 - Google Patents
トンネル等内三次元測定装置及び測定方法Info
- Publication number
- JPH0921640A JPH0921640A JP7195940A JP19594095A JPH0921640A JP H0921640 A JPH0921640 A JP H0921640A JP 7195940 A JP7195940 A JP 7195940A JP 19594095 A JP19594095 A JP 19594095A JP H0921640 A JPH0921640 A JP H0921640A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coordinate system
- dimensional
- tunnel
- measurement
- mark
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 未知点位置の測定作業を簡単かつ容易に行う
ことができるトンネル等内三次元測定装置及び測定方法
を提供する。 【構成】 トンネル等内三次元測定装置は、トンネル等
内の前後方向に設置した未知の３つの基準マーク８とこ
れらに対して前後方向に間隔をおいて設置した４つの測
定マーク９とを、それらの間に位置する異なる２地点に
おいて撮影して二次元データとして取り込む撮影装置
と、この撮影した二次元データを演算して三次元座標を
求める演算を行うパソコン等の演算処理装置とから構成
する。そして、測定方法は、撮影装置で撮影して得た二
次元データを演算処理装置で演算して三次元座標を求め
る。 【作用効果】 トンネル等内には撮影装置だけを持ち込
み、撮影後にその画像を事務所等に設置した演算処理装
置で演算処理するので、測定作業が簡単かつ容易であ
る。
ことができるトンネル等内三次元測定装置及び測定方法
を提供する。 【構成】 トンネル等内三次元測定装置は、トンネル等
内の前後方向に設置した未知の３つの基準マーク８とこ
れらに対して前後方向に間隔をおいて設置した４つの測
定マーク９とを、それらの間に位置する異なる２地点に
おいて撮影して二次元データとして取り込む撮影装置
と、この撮影した二次元データを演算して三次元座標を
求める演算を行うパソコン等の演算処理装置とから構成
する。そして、測定方法は、撮影装置で撮影して得た二
次元データを演算処理装置で演算して三次元座標を求め
る。 【作用効果】 トンネル等内には撮影装置だけを持ち込
み、撮影後にその画像を事務所等に設置した演算処理装
置で演算処理するので、測定作業が簡単かつ容易であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル等内の測定作
業、特に、施工や安全性に影響するので、測定頻度が高
く、かつ高精度が要求される、内空変位や天端沈下等の
管理のための測定である計測管理作業に適したトンネル
内三次元測定装置及び測定方法に関し、ステレオ測量の
原理に基づくものである。
業、特に、施工や安全性に影響するので、測定頻度が高
く、かつ高精度が要求される、内空変位や天端沈下等の
管理のための測定である計測管理作業に適したトンネル
内三次元測定装置及び測定方法に関し、ステレオ測量の
原理に基づくものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ステレオ計測装置としては、特開
平３−２００００７号で開示された発明が知られてい
る。また、少なくとも３つの既知点を使用する三次元測
定装置及び測定方法としては、特開平４−９３７０５号
で開示された発明が知られている。さらに、トンネル等
内の三次元測定に関しては、特開平５−７９８４１号で
開示された発明が知られている。
平３−２００００７号で開示された発明が知られてい
る。また、少なくとも３つの既知点を使用する三次元測
定装置及び測定方法としては、特開平４−９３７０５号
で開示された発明が知られている。さらに、トンネル等
内の三次元測定に関しては、特開平５−７９８４１号で
開示された発明が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平３−２００００
７号で開示された発明は、焦点距離の異なる２台のカメ
ラを用意しなければならず、この準備が煩雑であるとと
もに、狭いトンネル内に２台のカメラを持ち込むことは
作業を円滑にすすめることを困難にする。また、特開平
４−９３７０５号で開示された発明は、既知の基準点と
未知の測定点とがカメラに対して同一方向に設置されて
いるので、同一方向に向けて掘削を行うトンネル内での
測定には適さないものである。さらに、特開平５−７９
８４１号で開示された発明は、ステレオ計測を行うもの
ではなく、また、測量機本体にレーザ装置を搭載した構
成なので、装置が大型化し狭いトンネル内では使用しに
くいものである。
７号で開示された発明は、焦点距離の異なる２台のカメ
ラを用意しなければならず、この準備が煩雑であるとと
もに、狭いトンネル内に２台のカメラを持ち込むことは
作業を円滑にすすめることを困難にする。また、特開平
４−９３７０５号で開示された発明は、既知の基準点と
未知の測定点とがカメラに対して同一方向に設置されて
いるので、同一方向に向けて掘削を行うトンネル内での
測定には適さないものである。さらに、特開平５−７９
８４１号で開示された発明は、ステレオ計測を行うもの
ではなく、また、測量機本体にレーザ装置を搭載した構
成なので、装置が大型化し狭いトンネル内では使用しに
くいものである。
【０００４】本発明は、上述したような不都合を解消し
て、小型、軽量の撮影装置を用いて、容易にステレオ測
定が可能であるとともに、精度的にも従来と比べて劣ら
ないトンネル等内三次元測定装置及び測定方法を提供す
ることを目的とする。
て、小型、軽量の撮影装置を用いて、容易にステレオ測
定が可能であるとともに、精度的にも従来と比べて劣ら
ないトンネル等内三次元測定装置及び測定方法を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこの目的を達成
するために、トンネル等内に設置した既知の少なくとも
３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間隔をお
いて設置した未知の測定マークとを、これら基準マーク
と測定マークとの間にある異なる２地点において、各地
点毎に前後方向の各マークを同時に撮影して二次元デー
タとして取り込む撮影装置と、トンネル等全体に関する
座標系である空間座標系と前記撮影装置に関する座標系
である撮影座標系とを想定し、空間座標系における前記
撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での姿勢
（φ，θ，ψ）をパラメータとして、空間座標系におけ
る一つの既知点に関して取り込んだ二次元データに基づ
き２本の方程式を導き、３つの既知点に関して６本の方
程式を得て、これら方程式を解いて各パラメータを求
め、これらパラメータに基づき未知点についてその取り
込んだ二次元データから三次元座標を求める演算を行う
演算処理装置とからなることを特徴とする。
するために、トンネル等内に設置した既知の少なくとも
３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間隔をお
いて設置した未知の測定マークとを、これら基準マーク
と測定マークとの間にある異なる２地点において、各地
点毎に前後方向の各マークを同時に撮影して二次元デー
タとして取り込む撮影装置と、トンネル等全体に関する
座標系である空間座標系と前記撮影装置に関する座標系
である撮影座標系とを想定し、空間座標系における前記
撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での姿勢
（φ，θ，ψ）をパラメータとして、空間座標系におけ
る一つの既知点に関して取り込んだ二次元データに基づ
き２本の方程式を導き、３つの既知点に関して６本の方
程式を得て、これら方程式を解いて各パラメータを求
め、これらパラメータに基づき未知点についてその取り
込んだ二次元データから三次元座標を求める演算を行う
演算処理装置とからなることを特徴とする。
【０００６】また、トンネル等内に設置した既知の少な
くとも３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間
隔をおいて設置した未知の測定マークとを、これら基準
マークと測定マークとの間にある異なる２地点におい
て、各地点毎に前後方向の各マークを同時に撮影して二
次元データとして取り込む撮影装置と、トンネル等全体
に関する座標系である空間座標系と前記撮影装置に関す
る座標系である撮影座標系とを想定し、空間座標系にお
ける前記撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置で
の姿勢（φ，θ，ψ）をパラメータとして、空間座標系
における既知点の取り込んだ二次元データに基づく実際
の二次元投影座標Ｐ（ｐ，ｑ）と仮値を元に計算した二
次元投影座標Ｐ' ( ｐ' , ｑ' ）とを比較して誤差
ｅp ，ｅq を求めることにより一つの既知点から誤差ｅ
p ，ｅq に関する２本の方程式を導き、３つの既知点に
ついて６本の方程式を得て、これら方程式を解いて各パ
ラメータを求め、これらパラメータに基づき未知点につ
いてその取り込んだ二次元データから三次元座標を求め
る演算を行う演算処理装置とから構成すると好適であ
る。
くとも３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間
隔をおいて設置した未知の測定マークとを、これら基準
マークと測定マークとの間にある異なる２地点におい
て、各地点毎に前後方向の各マークを同時に撮影して二
次元データとして取り込む撮影装置と、トンネル等全体
に関する座標系である空間座標系と前記撮影装置に関す
る座標系である撮影座標系とを想定し、空間座標系にお
ける前記撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置で
の姿勢（φ，θ，ψ）をパラメータとして、空間座標系
における既知点の取り込んだ二次元データに基づく実際
の二次元投影座標Ｐ（ｐ，ｑ）と仮値を元に計算した二
次元投影座標Ｐ' ( ｐ' , ｑ' ）とを比較して誤差
ｅp ，ｅq を求めることにより一つの既知点から誤差ｅ
p ，ｅq に関する２本の方程式を導き、３つの既知点に
ついて６本の方程式を得て、これら方程式を解いて各パ
ラメータを求め、これらパラメータに基づき未知点につ
いてその取り込んだ二次元データから三次元座標を求め
る演算を行う演算処理装置とから構成すると好適であ
る。
【０００７】上述した各構成において、シート状マーク
の表裏面に異なった色彩を施し、一面側を基準マークと
し、他面側を測定マークとして使用することもでき、ま
た、撮影装置の二次元データを取り込むための光学的入
力部に、適宜な色彩のフィルターを装脱可能に設けるこ
ともできる。
の表裏面に異なった色彩を施し、一面側を基準マークと
し、他面側を測定マークとして使用することもでき、ま
た、撮影装置の二次元データを取り込むための光学的入
力部に、適宜な色彩のフィルターを装脱可能に設けるこ
ともできる。
【０００８】さらに、測定方法としては、トンネル等内
に設置した既知の少なくとも３点の基準マークとこれら
に対して前後方向に間隔をおいて設置した未知の測定マ
ークとを、これら基準マークと測定マークとの間にある
異なる２地点において、撮影装置により各地点毎に前後
方向の各マークを同時に撮影して二次元データとして取
り込み、トンネル等全体に関する座標系である空間座標
系と前記撮影装置に関する座標系である撮影座標系とを
想定し、空間座標系における前記撮影装置の位置（Ｘ0,
Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での姿勢（φ，θ，ψ）をパラメ
ータとして、演算処理装置により、空間座標系における
既知点の取り込んだ二次元データに基づく実際の二次元
投影座標Ｐ（ｐ，ｑ）と仮値を元に計算した二次元投影
座標Ｐ'( ｐ' , ｑ' ）とを比較して誤差ｅp ，ｅq を
求めることにより一つの既知点から誤差ｅp ，ｅq に関
する２本の方程式を導き、３つの既知点について６本の
方程式を得て、これら方程式を解いて各パラメータを求
め、これらパラメータに基づいて未知点の取り込んだ二
次元データから三次元座標を求めるものである。
に設置した既知の少なくとも３点の基準マークとこれら
に対して前後方向に間隔をおいて設置した未知の測定マ
ークとを、これら基準マークと測定マークとの間にある
異なる２地点において、撮影装置により各地点毎に前後
方向の各マークを同時に撮影して二次元データとして取
り込み、トンネル等全体に関する座標系である空間座標
系と前記撮影装置に関する座標系である撮影座標系とを
想定し、空間座標系における前記撮影装置の位置（Ｘ0,
Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での姿勢（φ，θ，ψ）をパラメ
ータとして、演算処理装置により、空間座標系における
既知点の取り込んだ二次元データに基づく実際の二次元
投影座標Ｐ（ｐ，ｑ）と仮値を元に計算した二次元投影
座標Ｐ'( ｐ' , ｑ' ）とを比較して誤差ｅp ，ｅq を
求めることにより一つの既知点から誤差ｅp ，ｅq に関
する２本の方程式を導き、３つの既知点について６本の
方程式を得て、これら方程式を解いて各パラメータを求
め、これらパラメータに基づいて未知点の取り込んだ二
次元データから三次元座標を求めるものである。
【０００９】この測定方法において、シート状マークの
表裏面に異なった色彩を施したマークを使用し、前回の
測定において未知点を示す測定マークとして使用したマ
ークを移動することなく、その他面側を既知点を示す基
準マークとして使用すると好適である。
表裏面に異なった色彩を施したマークを使用し、前回の
測定において未知点を示す測定マークとして使用したマ
ークを移動することなく、その他面側を既知点を示す基
準マークとして使用すると好適である。
【００１０】
【作用】前後方向に設置した少なくとも３つの基準マー
クと測定マークとを、それらの間に位置する異なる２地
点において撮影し、この撮影した二次元データをパソコ
ン等の演算処理装置で演算して三次元座標を求めるの
で、トンネル等内には撮影装置だけを持ち込めばよく、
撮影後にその画像を事務所等に設置した演算処理装置で
演算処理して、未知点の位置を測定できるので、作業が
簡単、かつ容易である。
クと測定マークとを、それらの間に位置する異なる２地
点において撮影し、この撮影した二次元データをパソコ
ン等の演算処理装置で演算して三次元座標を求めるの
で、トンネル等内には撮影装置だけを持ち込めばよく、
撮影後にその画像を事務所等に設置した演算処理装置で
演算処理して、未知点の位置を測定できるので、作業が
簡単、かつ容易である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。ここにおいて、図１は本発明に
使用するカメラの概念図、図２は撮影状態を示す概略
図、図３は基準マークと測定マークの合成撮像を示す平
面図、図４はステレオ写真測量の原理を示す説明図、図
５は二つの座標系を示す説明図、図６は未知点の三次元
座標の算出方法を説明する説明図である。
づいて詳細に説明する。ここにおいて、図１は本発明に
使用するカメラの概念図、図２は撮影状態を示す概略
図、図３は基準マークと測定マークの合成撮像を示す平
面図、図４はステレオ写真測量の原理を示す説明図、図
５は二つの座標系を示す説明図、図６は未知点の三次元
座標の算出方法を説明する説明図である。
【００１２】まず、図１に基づいて、既知点及び未知点
を二次元データとして取り込むための撮影装置であるカ
メラについて説明する。カメラ１は電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）を用いたデジタルカメラであり、カメラ本体２に前
面開口部４と後面開口部５を備えたアダプター３が設け
られ、ＣＣＤ面には、前記前面開口部４からハーフミラ
ー６を通過して入射するカメラ前方からの画像と、前記
後面開口部５からミラー７、ハーフミラー６で反射され
て入射するカメラ後方からの画像とが結像する。
を二次元データとして取り込むための撮影装置であるカ
メラについて説明する。カメラ１は電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）を用いたデジタルカメラであり、カメラ本体２に前
面開口部４と後面開口部５を備えたアダプター３が設け
られ、ＣＣＤ面には、前記前面開口部４からハーフミラ
ー６を通過して入射するカメラ前方からの画像と、前記
後面開口部５からミラー７、ハーフミラー６で反射され
て入射するカメラ後方からの画像とが結像する。
【００１３】撮影対象となる基準マーク８と測定マーク
９は、図２に示すように、トンネル空間の前後方向に適
宜距離、例えば３０ｍ〜６０ｍをおいて配置され、既知
点である基準マーク８は掘削進行方向における後方に３
点設けられる一方、未知点である測定マーク９は掘削進
行方向における前方に４点設けられている。各マークは
一面が赤色に反射し、他面が青色に反射する円板であ
り、前記基準マーク８は赤色に反射する面を利用し、前
記測定マーク９は青色に反射する面を利用している。
９は、図２に示すように、トンネル空間の前後方向に適
宜距離、例えば３０ｍ〜６０ｍをおいて配置され、既知
点である基準マーク８は掘削進行方向における後方に３
点設けられる一方、未知点である測定マーク９は掘削進
行方向における前方に４点設けられている。各マークは
一面が赤色に反射し、他面が青色に反射する円板であ
り、前記基準マーク８は赤色に反射する面を利用し、前
記測定マーク９は青色に反射する面を利用している。
【００１４】これらの基準マーク８と測定マーク９をカ
メラ１により撮影すると、図３に示す状態となる。この
際、基準マーク８と測定マーク９の色が相違するので、
前方画像と後方画像の区別が容易となる。カメラ１の撮
影位置は、前記基準マーク８設置面と前記測定マーク９
設置面の中間において、左右方向になるべく離れた２地
点が好ましい。
メラ１により撮影すると、図３に示す状態となる。この
際、基準マーク８と測定マーク９の色が相違するので、
前方画像と後方画像の区別が容易となる。カメラ１の撮
影位置は、前記基準マーク８設置面と前記測定マーク９
設置面の中間において、左右方向になるべく離れた２地
点が好ましい。
【００１５】続いて、撮影した画像に基づいて未知点で
ある測定マーク９の三次元座標位置の算出について説明
する。図４はステレオ写真測量の原理を示すもので、未
知点Ｑの三次元位置は、二つのカメラ撮影位置における
レンズ中心（焦点）Ｏ1,Ｏ2と画像面上の投影位置Ｐ1,
Ｐ2 とを結ぶ延長線の交点として求めることができる。
したがって、図５に示すような、トンネル全体に関する
座標系である空間座標系とカメラに関する座標系である
撮影座標系とを想定し、空間座標系におけるカメラ１の
撮影位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）と撮影位置での姿勢（φ，
θ，ψ）をパラメータとし、この各パラメータを求めれ
ば、三角測量の原理により、ステレオ撮影した二画像の
二次元座標から未知点の三次元座標を求めることができ
る。この演算は、パソコン等の演算処理装置を用いて行
うことができる。
ある測定マーク９の三次元座標位置の算出について説明
する。図４はステレオ写真測量の原理を示すもので、未
知点Ｑの三次元位置は、二つのカメラ撮影位置における
レンズ中心（焦点）Ｏ1,Ｏ2と画像面上の投影位置Ｐ1,
Ｐ2 とを結ぶ延長線の交点として求めることができる。
したがって、図５に示すような、トンネル全体に関する
座標系である空間座標系とカメラに関する座標系である
撮影座標系とを想定し、空間座標系におけるカメラ１の
撮影位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）と撮影位置での姿勢（φ，
θ，ψ）をパラメータとし、この各パラメータを求めれ
ば、三角測量の原理により、ステレオ撮影した二画像の
二次元座標から未知点の三次元座標を求めることができ
る。この演算は、パソコン等の演算処理装置を用いて行
うことができる。
【００１６】各パラメータを求めるためにカメラパラメ
ータＴcwを次のように定義する。
ータＴcwを次のように定義する。
【数１】 ここで、空間座標系における既知点（Ｘw,Ｙw,Ｚw ）を
撮影画面上に投影した二次元座標Ｐ（ｐ，ｑ）を求める
と次のようになる。
撮影画面上に投影した二次元座標Ｐ（ｐ，ｑ）を求める
と次のようになる。
【数２】
【００１７】次に、３点の既知点から６つのパラメータ
（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0,φ，θ，ψ）を求めるために仮値を決
め、この仮値を基に算出した二次元投影座標Ｐ' (
ｐ' , ｑ'）と実際の撮影面上の既知点の二次元投影座
標Ｐ( ｐ, ｑ）とを比較して誤差ｅp ，ｅq を求める
と、 ｅp ＝ｐ−ｐ' ＝ｐ−ｘc ＋ｒｐｚc ｅq ＝ｑ−ｑ' ＝ｑ−ｙc ＋ｒｑｚc となる。
（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0,φ，θ，ψ）を求めるために仮値を決
め、この仮値を基に算出した二次元投影座標Ｐ' (
ｐ' , ｑ'）と実際の撮影面上の既知点の二次元投影座
標Ｐ( ｐ, ｑ）とを比較して誤差ｅp ，ｅq を求める
と、 ｅp ＝ｐ−ｐ' ＝ｐ−ｘc ＋ｒｐｚc ｅq ＝ｑ−ｑ' ＝ｑ−ｙc ＋ｒｑｚc となる。
【００１８】これらｅp ，ｅq を勾配法により６つのパ
ラメータで偏微分し、各値が０に近づくよう仮値を変化
させていく。すなわち、誤差ｅp ，ｅq の２乗総和Ｊを
６つのパラメータで偏微分した値がそれぞれ最小になる
ように仮値を調整していき、それを最小とするパラメー
タが求める位置と姿勢になるもので、次のように表され
る。
ラメータで偏微分し、各値が０に近づくよう仮値を変化
させていく。すなわち、誤差ｅp ，ｅq の２乗総和Ｊを
６つのパラメータで偏微分した値がそれぞれ最小になる
ように仮値を調整していき、それを最小とするパラメー
タが求める位置と姿勢になるもので、次のように表され
る。
【数３】
【００１９】図６に示すように、二つのカメラによる２
本の投影ベクトルの延長は、実際には交差しないので、
最接近する両点間の中点を求める未知点とする。ここ
で、投影ベクトルの延長として次の解ベクトルを定義す
る。 ｗ1 （λ1 ）＝λ1 （ｖ1 −ｖc1）＋ｖc1 ｗ2 （λ2 ）＝λ2 （ｖ2 −ｖc2）＋ｖc2 このベクトル間の距離をｄとする。また、ｗt は行列ｗ
の転置行列を表す。 ｄ2 ＝｜Δｗ｜2 ＝Δｗt ・Δｗ Δｗ＝ｗ1 （λ1 ）−ｗ2 （λ2 ）
本の投影ベクトルの延長は、実際には交差しないので、
最接近する両点間の中点を求める未知点とする。ここ
で、投影ベクトルの延長として次の解ベクトルを定義す
る。 ｗ1 （λ1 ）＝λ1 （ｖ1 −ｖc1）＋ｖc1 ｗ2 （λ2 ）＝λ2 （ｖ2 −ｖc2）＋ｖc2 このベクトル間の距離をｄとする。また、ｗt は行列ｗ
の転置行列を表す。 ｄ2 ＝｜Δｗ｜2 ＝Δｗt ・Δｗ Δｗ＝ｗ1 （λ1 ）−ｗ2 （λ2 ）
【００２０】カメラパラメータＴcwの逆行列を用いて、
カメラのレンズ焦点位置ベクトルと投影点位置ベクトル
を算出すると次のようになる。
カメラのレンズ焦点位置ベクトルと投影点位置ベクトル
を算出すると次のようになる。
【数４】
【００２１】そして、ｄが最小となるのは次の条件が成
立する場合である。 Δｗt （ｖ1 −ｖc1）＝Δｗt （ｖ2 −ｖc2）＝０ ここで、簡易化のために次のようにＡ〜Ｅを定義する。 Ａ＝（ｖ1 −ｖc1）t （ｖ1 −ｖc1） Ｂ＝（ｖ2 −ｖc2）t （ｖ1 −ｖc1） Ｃ＝（ｖ1 −ｖc2）t （ｖ1 −ｖc1） Ｄ＝（ｖ2 −ｖc2）t （ｖ2 −ｖc2） Ｅ＝（ｖ1 −ｖc2）t （ｖ2 −ｖc2）
立する場合である。 Δｗt （ｖ1 −ｖc1）＝Δｗt （ｖ2 −ｖc2）＝０ ここで、簡易化のために次のようにＡ〜Ｅを定義する。 Ａ＝（ｖ1 −ｖc1）t （ｖ1 −ｖc1） Ｂ＝（ｖ2 −ｖc2）t （ｖ1 −ｖc1） Ｃ＝（ｖ1 −ｖc2）t （ｖ1 −ｖc1） Ｄ＝（ｖ2 −ｖc2）t （ｖ2 −ｖc2） Ｅ＝（ｖ1 −ｖc2）t （ｖ2 −ｖc2）
【００２２】上記条件からλ1 とλ2 に関する連立方程
式を導くと、 λ1 Ａ−λ2 Ｂ＋Ｃ＝０ λ1 Ｂ−λ2 Ｄ＋Ｅ＝０ となり、これを解くと
式を導くと、 λ1 Ａ−λ2 Ｂ＋Ｃ＝０ λ1 Ｂ−λ2 Ｄ＋Ｅ＝０ となり、これを解くと
【数５】 となり、これを元の式に代入すると、未知点Ｐの三次元
座標値は次の式で求めることができる。
座標値は次の式で求めることができる。
【数６】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したところで明らかなように、
本発明によれば、可搬性に優れ、取扱が容易な小型、軽
量の撮影装置を用いて、容易にステレオ測定が可能であ
るとともに、精度よく未知点の三次元位置を測定できる
という効果を奏する。
本発明によれば、可搬性に優れ、取扱が容易な小型、軽
量の撮影装置を用いて、容易にステレオ測定が可能であ
るとともに、精度よく未知点の三次元位置を測定できる
という効果を奏する。
【図１】本発明に使用するカメラの概念図。
【図２】撮影状態を示す概略図。
【図３】基準マークと測定マークの合成撮像を示す平面
図。
図。
【図４】ステレオ写真測量の原理を示す説明図。
【図５】二つの座標系を示す説明図。
【図６】未知点の三次元座標の算出方法を説明する説明
図。
図。
１ カメラ ８ 基準マーク ９ 測定マーク
Claims (6)
- 【請求項１】 トンネル等内に設置した既知の少なくと
も３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間隔を
おいて設置した未知の測定マークとを、これら基準マー
クと測定マークとの間にある異なる２地点において、各
地点毎に前後方向の各マークを同時に撮影して二次元デ
ータとして取り込む撮影手段と、トンネル等全体に関す
る座標系である空間座標系と前記撮影装置に関する座標
系である撮影座標系とを想定し、空間座標系における前
記撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での姿勢
（φ，θ，ψ）をパラメータとして、空間座標系におけ
る一つの既知点に関して取り込んだ二次元データに基づ
き２本の方程式を導き、３つの既知点に関して６本の方
程式を得て、これら方程式を解いて各パラメータを求
め、これらパラメータに基づき未知点についてその取り
込んだ二次元データから三次元座標を求める演算を行う
演算処理装置とからなることを特徴とするトンネル等内
三次元測定装置。 - 【請求項２】 トンネル等内に設置した既知の少なくと
も３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間隔を
おいて設置した未知の測定マークとを、これら基準マー
クと測定マークとの間にある異なる２地点において、各
地点毎に前後方向の各マークを同時に撮影して二次元デ
ータとして取り込む撮影装置と、トンネル等全体に関す
る座標系である空間座標系と前記撮影装置に関する座標
系である撮影座標系とを想定し、空間座標系における前
記撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での姿勢
（φ，θ，ψ）をパラメータとして、空間座標系におけ
る既知点の取り込んだ二次元データに基づく実際の二次
元投影座標Ｐ（ｐ，ｑ）と仮値を元に計算した二次元投
影座標Ｐ' ( ｐ' , ｑ' ）とを比較して誤差ｅp，ｅq
を求めることにより一つの既知点から誤差ｅp ，ｅq に
関する２本の方程式を導き、３つの既知点について６本
の方程式を得て、これら方程式を解いて各パラメータを
求め、これらパラメータに基づき未知点についてその取
り込んだ二次元データから三次元座標を求める演算を行
う演算処理装置とからなることを特徴とするトンネル等
内三次元測定装置。 - 【請求項３】 シート状マークの表裏面に異なった色彩
を施し、一面側を基準マークとし、他面側を測定マーク
として使用することを特徴とする請求項１または請求項
２に記載されたトンネル等内三次元測定装置。 - 【請求項４】 撮影装置の二次元データを取り込むため
の光学的入力部に、適宜な色彩のフィルターを装脱可能
に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記
載されたトンネル等内三次元測定装置。 - 【請求項５】 トンネル等内に設置した既知の少なくと
も３点の基準マークとこれらに対して前後方向に間隔を
おいて設置した未知の測定マークとを、これら基準マー
クと測定マークとの間にある異なる２地点において、撮
影装置により各地点毎に前後方向の各マークを同時に撮
影して二次元データとして取り込み、トンネル等全体に
関する座標系である空間座標系と前記撮影装置に関する
座標系である撮影座標系とを想定し、空間座標系におけ
る前記撮影装置の位置（Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0 ）とその位置での
姿勢（φ，θ，ψ）をパラメータとして、演算処理装置
により、空間座標系における既知点の取り込んだ二次元
データに基づく実際の二次元投影座標Ｐ（ｐ，ｑ）と仮
値を元に計算した二次元投影座標Ｐ' ( ｐ' , ｑ' ）と
を比較して誤差ｅp ，ｅq を求めることにより一つの既
知点から誤差ｅp，ｅq に関する２本の方程式を導き、
３つの既知点について６本の方程式を得て、これら方程
式を解いて各パラメータを求め、これらパラメータに基
づいて未知点の取り込んだ二次元データから三次元座標
を求めることを特徴とするトンネル等内三次元測定方
法。 - 【請求項６】 シート状マークの表裏面に異なった色彩
を施したマークを使用し、前回の測定において未知点を
示す測定マークとして使用したマークを移動することな
く、その他面側を既知点を示す基準マークとして使用す
ることを特徴とする請求項５記載のトンネル等内三次元
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195940A JPH0921640A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | トンネル等内三次元測定装置及び測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195940A JPH0921640A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | トンネル等内三次元測定装置及び測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921640A true JPH0921640A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=16349507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7195940A Pending JPH0921640A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | トンネル等内三次元測定装置及び測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921640A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016180674A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 清水建設株式会社 | 移動体用周辺監視装置 |
| JP2020060508A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 古河電気工業株式会社 | 配管経路の測定方法および配管経路測定システム |
| CN113884081A (zh) * | 2016-11-01 | 2022-01-04 | 北京墨土科技有限公司 | 测定定位点三维坐标的方法及设备 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP7195940A patent/JPH0921640A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016180674A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 清水建設株式会社 | 移動体用周辺監視装置 |
| CN113884081A (zh) * | 2016-11-01 | 2022-01-04 | 北京墨土科技有限公司 | 测定定位点三维坐标的方法及设备 |
| CN113884081B (zh) * | 2016-11-01 | 2024-02-27 | 北京墨土科技有限公司 | 测定定位点三维坐标的方法及设备 |
| JP2020060508A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 古河電気工業株式会社 | 配管経路の測定方法および配管経路測定システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2874710B2 (ja) | 三次元位置計測装置 | |
| US8032327B2 (en) | Auto-referenced sensing method for three-dimensional scanning | |
| JP3426459B2 (ja) | 写真測量システムおよび写真測量方法 | |
| JP2003130621A (ja) | ３次元形状計測方法およびその装置 | |
| JP4038726B2 (ja) | 画像対応付け方法 | |
| JP4306006B2 (ja) | ３次元データ入力方法及び装置 | |
| JP2000089092A (ja) | ディジタルカメラによる文書撮像技術 | |
| JP3842988B2 (ja) | 両眼立体視によって物体の３次元情報を計測する画像処理装置およびその方法又は計測のプログラムを記録した記録媒体 | |
| JP3696336B2 (ja) | カメラのキャリブレーション方法 | |
| JP2012047637A (ja) | 非接触三次元計測装置及び非接触三次元計測方法 | |
| JP2000028332A (ja) | ３次元計測装置及び３次元計測方法 | |
| JP2001317915A (ja) | ３次元計測装置 | |
| EP1194881A1 (en) | Euclidean reconstruction of 3d scene from 2d images following a non-rigid transformation | |
| JP2003065737A (ja) | 表面形状測定装置及びその方法、並びに表面状態図化装置 | |
| JP2007033087A (ja) | キャリブレーション装置及び方法 | |
| JP4006296B2 (ja) | 写真測量による変位計測方法及び変位計測装置 | |
| JPH0921640A (ja) | トンネル等内三次元測定装置及び測定方法 | |
| JPH09210649A (ja) | 三次元計測装置 | |
| JP3221384B2 (ja) | 三次元座標計測装置 | |
| JP3924576B2 (ja) | 写真測量による３次元計測方法及び装置 | |
| JP2970835B2 (ja) | 三次元座標計測装置 | |
| JPH09329440A (ja) | 複数枚の画像の各計測点の対応づけ方法 | |
| WO2021093804A1 (zh) | 全向立体视觉的摄像机配置系统及摄像机配置方法 | |
| JPH0875454A (ja) | 測距装置 | |
| JP2000028355A (ja) | ３次元画像処理装置 |