JPH0961126A - 空間距離測定方法及び空間距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カメラと標示板を使用することで、空間にお
ける２点間の距離を簡易に測定する。 【構成】 障害物と同一平面（模擬平面）をなすように
標示板を軌道上に設置し、障害物と標示板をカメラで撮
影する。カメラの位置座標データと、あらかじめ設定し
たカメラの向きデータより、モニタ画面上で、標示板が
本来見えるはずの位置を逆算する。その位置に枠状の表
示をあらわす。標示板の映像にこの枠状の表示を重ね合
わせると、模擬平面に対するカメラの向きが設定どおり
に調整できたことになる。測定点を指定し２点間の画素
を計数して距離を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間における２点間の
距離を簡単に測定するための空間距離測定方法及び空間
距離測定装置、特に鉄道の保線業務で使用して好適な建
築限界測定方法及びその測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道の軌道周辺に存在する障害物（信号
機・ホーム・トンネル・橋梁等）が、建築限界線内にあ
るか否かを判定するのに、従来は、作業者が障害物に登
り、分銅を垂らして、レールと分銅との距離を特殊定規
にて測定していた。また、データの記録は全て手作業で
行われていた。

【０００３】或いは、図９に示すように、走行用車輪３
４を持つ台の上に、乗降場３５の離れ、高さに応じて自
在に変化する腕１６を設け、その変化量をスケールによ
って読み取る方式の測定器を使用していた。（“走行式
乗降場建築限界測定器の開発”新線路、平成３年３月） 或いは、図１０に示すように、軌道に対して垂直方向か
ら、２本のレール３８，３９と障害物４２それぞれに向
けてレーザを照射し、それらの角度と距離から軌道中心
と障害物の位置関係を測定する方式の測定器を使用して
いた。（“建築限界測定装置の開発”車両と機械、Ｖｏ
ｌ．７、Ｎｏ．２、１９９３） 或いは、図１１に示すように、半導体レーザと複数のカ
メラ４５を専用の計測車両４６に設置し、軌道に垂直な
シート状に広げられたレーザ光が、障害物を照らし出す
部分を、複数のカメラで検出し、軌道中心と障害物の位
置関係を測定する方式（光切断法）の測定装置を使用し
ていた。（“建築限界測定車の開発”ＪＲＥＡ、Ｖｏ
ｌ．３６、Ｎｏ．１０ ／ “高精度光切断法を用いた
軌道障害物検出装置”計測自動制御学会論文集、Ｖｏ
ｌ．２９、Ｎｏ．４、１９９３）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法に
おいては、様々な課題が存在する。

【０００５】特殊定規を使用する場合、作業者は、障害
物の高さと軌道からの離れを示すために、地上数ｍの高
所に登って分銅をさげなければならない。この作業は非
常に危険である。また測定が何度も繰り返されることを
考慮すると、作業者にとっては大変な重労働となる。ま
た、データの記録は全て手作業であるので、記録の際に
聞き間違ったり、書き間違える可能性がある。

【０００６】また、走行用車輪を持つ台の上に、乗降場
の離れ、高さに応じて自在に変化する腕を設け、その変
化量をスケールによって読み取る方式の測定器で測定で
きるのは、乗降場と軌道の位置関係のみであり、信号
機、トンネル、橋梁と軌道の位置関係は測定できない。
また、測定器の重量が重いので、昼間、列車運行の合間
を見計らって運用するにはふさわしくない。

【０００７】また、レーザ測距器と角度センサーを組み
合わせた測定器の場合、作業者は２本のレールの頭頂部
と側面のそれぞれにレーザ光を照射し、軌道中心を算出
した後、障害物に照準を合わせなければならない。障害
物の厚みが薄い場合、照準を合わせるのは極めて難し
い。また、一断面に付き、障害物の数だけ測定を繰り返
さねばならず、作業効率はかなり悪い。また、長時間レ
ーザの反射光を目視することになるので、目に対して悪
影響を及ぼす可能性がある。

【０００８】また、レーザ光をシート状に広げ、光切断
法にて測定する場合、レーザ送信部とカメラを搭載する
計測車両が必要となる。また、レーザ送信部とカメラの
位置関係や、カメラの向きを極めて正確に固定する必要
があるので、装置が極めて大規模になる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の空間距離測定方法は、撮影画像の画素に基づき
空間２点間の距離を測定する撮像カメラを用いた距離測
定方法において、空間の測定点を含む模擬平面内に標示
器を設置し、前記標示器を原点に用いた座標上の前記撮
像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）及び前記
撮像カメラの想定視軸データＮ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）に
基づき撮影画像上の標示器位置情報（枠表示情報）を演
算し、前記標示器位置情報を撮影画像上にスーパーイン
ポーズし、前記標示器位置情報と標示器の実画像とのず
れを演算して前記撮像カメラの想定視軸データＮ₀ （ｘ
₀ ，ｙ₀ ，０）を補正し、前記撮像カメラの位置データ
及び補正後の撮像カメラの正しい視軸データＮ
_n （ｘ_n ，ｙ_n ，０）に基づき撮像画像のアフィン変換
を行い前記空間２点間の距離を測定することを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明の空間距離測定方法は、撮影
画像の画素に基づき空間２点間の距離を測定する撮像カ
メラを用いた距離測定方法において、空間の測定点を含
む模擬平面内に標示器を設置し、前記標示器を原点に用
いた座標上の前記撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，
ｙ′，ｘ′）及び前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面
との交点の想定座標データＮ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）に基
づき撮影画像上の標示器位置情報を演算し、前記標示器
位置情報を撮影画像上にスーパーインポーズし、前記標
示器位置情報と標示器の実画像とのずれを演算して前記
模擬平面上の前記交点の想定座標データを補正し、前記
撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｘ′）及び補
正後の前記交点の座標データＮ_n （ｘ_n ，ｙ_n ，０）に
基づき撮像画像のアフィン変換を行い前記空間２点間の
距離を測定することを特徴とする。

【００１１】前記撮像カメラの位置データは模擬平面の
２次元座標上の設計値（ｘ′，ｙ′）と、前記撮像カメ
ラからの前記標示器を用いた測距値（ｚ′）とすること
を特徴とする。

【００１２】前記撮影画像上の標示器位置情報の演算及
び前記アフィン変換は、模擬平面が原点で直交する軸の
回りの回転角データ（κ）をも加味して行うことを特徴
とする。

【００１３】前記標示器及び前記撮像カメラは軌道上に
設置し、前記撮像カメラの視軸は前記標示器及び軌道周
辺の障害物を撮影可能に設定し、前記障害物と建築限界
の位置間の距離を測定することを特徴とする。

【００１４】更に、本発明の空間距離測定装置は、撮影
画像の画素に基づき空間２点間の距離を測定する撮像カ
メラを用いた空間距離測定装置において、前記２点を含
む模擬平面内に設置した標示器を原点に用いた座標上の
前記撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）、
及び前記撮像カメラの想定視軸データＮ₀ （ｘ₀ ，
ｙ₀ ，０）を入力データとする入力部と、前記入力部の
データから標示器位置情報（枠表示情報）を演算する標
示器位置情報演算部（枠表示情報演算部）と、前記撮像
カメラの画像情報に前記標示器位置情報をスーパーイン
ポーズする画像処理部と、前記標示器位置情報と前記標
示器の実画像とのずれに基づき前記想定視軸データの補
正値ΔＮ（Δｘ，Δｙ，０）を演算する誤差演算部と、
前記入力部のデータ及び前記補正値を入力とし画像処理
部の実画像をアフィン変換するアフィン変換部（カメラ
視軸角度演算部、実像のアフィン変換部）と、前記アフ
ィン変換画像の測定点を指定し距離を演算する距離演算
部とを有することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の空間距離測定装置は、撮影
画像の画素に基づき空間２点間の距離を測定する撮像カ
メラを用いた空間距離測定装置において、前記２点を含
む模擬平面内に設置した標示器を原点に用いた座標上の
前記撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）、
及び前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面との交点の想
定座標データＮ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）を入力データとす
る入力部と、前記入力データから標示器位置情報を演算
する標示器位置情報演算部と、前記撮像カメラの画像情
報に前記標示器位置情報をスーパーインポーズする画像
処理部と、前記標示器位置情報と前記標示器の実画像と
のずれに基づき前記模擬平面の前記交点の想定座標デー
タの補正値ΔＮ（Δｘ，Δｙ，０）を演算する誤差演算
部と、前記入力データ及び前記補正値を入力とし前記画
像処理部の実画像をアフィン変換するアフィン変換部
（カメラ視軸角度演算部、実像のアフィン変換部）と、
前記アフィン変換画像上の測定点を指定し距離を演算す
る距離演算部とを有することを特徴とする。

【００１６】そして、前記入力部は、前記模擬平面の前
記原点で直交する軸の回りの回転角の計測値（κ）をも
入力とすることを特徴とする。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。図１に示すように、軌道上において、軌道上部
の建築限界領域と軌道外の建築物との間隔を計測する例
により本発明の空間距離の測定方法及び測定装置を説明
する。

【００１８】本実施例の測定装置は、カメラ部、信号処
理部及び標示板からなる。また、同図に省略されている
が、カメラ部は、前記標示板との距離等を計測するた
め、例えばレーザー測距機を備えており、ターンテーブ
ル上に設置される。また、標示板は計測の対象となる障
害物と同一平面（以下、模擬平面という。）をなすよう
に軌道上に設置される。

【００１９】本発明による測定にあたりカメラの設定を
行う。カメラの設定は、前記障害物と標示板が一画面中
に撮影されるように前記ターンテーブルを回転し、カメ
ラの視軸を予め設定した擬似平面座標の近辺を交差する
ように調整する。

【００２０】最初に、本実施例の測定原理について説明
する。本実施例の空間距離の計測は、カメラで撮像した
画像の画素数の計数又は画素のアドレスによる距離の計
測により行う。従って、撮影画像の中心付近に測定する
箇所の画像が位置し、且つ、カメラの視軸がその点で模
擬平面に直角に交差することが計測精度等の点でも望ま
しい。しかしながら、通常、計測地点と計測空間との関
係は制約を受け上述のような撮影を行うことは困難であ
る。

【００２１】本発明は、カメラの視軸が模擬平面上の測
定個所の近傍を直角に交差しない状態でも高精度に２点
間の距離の計測を可能にする。例えば、図１のように軌
道上から左上の方向の空間の２点間（信号機１と建築限
界線１３間）距離を計測する場合を考えると、カメラの
視軸を模擬平面の計測部付近の予め決めた点の付近を交
差するようにカメラの視軸を調整する。次に、斜め右下
方向から撮影した画像をその交点において視軸が直角に
交差したときに見える画像として撮影画像の画像の変換
を施す。そして、この画像上で計測したい２点間をカー
ソル等を用いて特定し、２点間の画素数等を計数して距
離への変換演算を行い所望の計測を行う。

【００２２】本発明においては、更に上記画像の変換処
理のために、模擬平面内の前記標示板の中央を原点とし
た座標上において、カメラの設定時に想定されるカメラ
の視軸データ（実施例では視軸と交差する模擬平面上の
予め決めた予想される座標データ）を用い、このデータ
の補正処理を行って画像変換のための精度を高めた上
で、前記交点を基準点としたアフィン変換を行うように
している。

【００２３】次に、本実施例の動作を図２を参照して説
明する。図２の信号処理装置は、前記模擬平面上のカメ
ラ視軸の交点Ｎ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）の座標データ入力
部２１、カメラのＸＹＺ座標データＣ（ｘ′，ｙ′，
ｚ′）の入力部２２，２３、及びヨー（κ）又はカント
量データの入力部２４、該入力データからの枠表示情報
の演算部２５、撮像カメラ２６の撮影画像への前記枠表
示のスーパーインポーズのための画像処理部２７、表示
枠の位置を制御する枠位置制御部２８、枠／実像間の画
素数の計数演算を行う誤差演算部２９、模擬平面に対す
るカメラ視軸の角度のピッチ（ω）、ロール（ψ）を演
算するカメラ視軸角度演算部３０、実像のアフィン変換
部３１、被測定点のデータ入力部３２、及び距離演算部
３３からなる。

【００２４】建築限界領域と軌道外の建築物との間隔を
計測するに当たって、先ず、必要な前記データを次のよ
うに入力する。

【００２５】（１）上述の方法で標示板３をその中心が
軌道上の中心に一致するように設置し、また、カメラ４
を軌道上に設置する。模擬平面上で、軌道中心を原点と
し、軌道から離れる方向にＸ軸、高さ方向にＹ軸、レー
ル方向にＺ軸をとる。

【００２６】ここで、例えばＹ軸は垂直、Ｚ軸はレール
方向とすると、カメラの座標ｘ′，ｙ′は設計値（例え
ば、設置位置によりｘ′＝０、ｙ′＝０等）として既知
データとなる。

【００２７】（２）また、カメラ内蔵のレーザ測距機等
により、前記標示板までの距離が測定でき、ｚ′が得ら
れるので、カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）
を入力部２２，２３に入力する。

【００２８】（３）カメラの視軸を測定空間の予め定め
た位置近傍になるように設定し、視軸データとしての視
軸と模擬平面の交差する座標を、予測値Ｎ₀ （ｘ₀ ，ｙ
₀ ，０）として入力部２１に入力する。

【００２９】（４）２本のレールの高低差（カント量）
を計測しヨー（κ）の測定値を入力部２４に入力する。

【００３０】枠表示情報演算部２５において、以上のデ
ータの入力により前記カメラの座標Ｃ（ｘ′，ｙ′，
ｚ′）、座標Ｎ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）及びヨー（κ）の
データが与えられるから、カメラで撮影される画像の位
置関係として前記標示板３の形状及びその撮影される位
置情報が逆算できる。枠表示情報演算部２５から出力さ
れる前記枠表示情報は、画像処理部２７においてカメラ
で撮像したシーン上にスーパーインポーズする。

【００３１】ここで、画像上で標示板３と前記枠表示が
一致するのは前記座標Ｎ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）の入力情
報が正しい場合である。通常は、座標データＮ
₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）は仮のデータであるから、枠表示
情報演算部２５の計算位置とは一致しない。そして、枠
表示と実像の標示板とのずれはカメラの視軸と模擬平面
との正しい交差点Ｎ_n （ｘ_n ，ｙ_n ，０）とのずれΔＮ
（誤差）に対応する。

【００３２】測定者は、枠位置制御部２８において、例
えばモニタ画面上の枠表示と実像の標示板とのずれがな
くなるように枠表示の位置を調整し枠と実像とを一致さ
せる。このときの枠表示の移動時の画素数を、誤差演算
部２９において計数して、この計数値から前記交点Ｎ₀
（ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）と実際の交差点Ｎ_n （ｘ_n ，ｙ_n，
０）との差に相当する誤差データΔＮ（Δｘ，Δｙ，
０）をカメラ視軸角度演算部３０に出力する。

【００３３】カメラ視軸角度演算部３０は入力される座
標データＮ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）を前記誤差データΔＮ
（Δｘ，Δｙ，０）で補正して正しい交差点データＮ_n
（ｘ_n ，ｙ_n ，０）を得、且つカメラ座標データＣ
（ｘ′，ｙ′，ｚ′）とから、カメラの視軸に対する模
擬平面の回転角ω、ψを演算する。

【００３４】ここで、カメラ視軸角度演算部３０におけ
る回転角ω、ψの具体的な計算方法は以下の通りであ
る。先ず、カメラ視軸と回転角ピッチωの演算について
は、図３により計算する。図３は、カメラが標示板を見
ているところを横から見たものである。カメラは模擬平
面を下から見上げているため、カメラ視軸を標示板とで
正対させるには、点Ｎを中心に、模擬平面をカメラの仰
角ωだけ回転させる必要がある。

【００３５】この仰角は図から（１）式で計算できる。

【００３６】 ω＝ｔａｎ^-1（ｙ_n −ｙ′）／ｚ′ …（１） 次に、図４は、カメラで標示板を見ているところを、上
から見たものである。カメラは模擬平面を斜めから見て
いる。このため、カメラ視軸を標示板と正対させるに
は、点Ｎを中心に模擬平面を角度ψだけ回転させる必要
がある。ここで、ψは図から（２）式で計算できる。

【００３７】 ψ＝ｔａｎ^-1（ｘ_n −ｘ′）／ｚ′ …（２） また、角度ψ₁ は、標示板がカーブ上にある場合に生ず
るアジマス角であり、図５から算出できる。即ち、カメ
ラから標示板の左右のサブターゲットまでの距離を測定
し、測定値をＬ₁ ，Ｌ₂ とする。また、標示板の長さは
ｒとして設計値より既知である。このことから次のよう
に算出することができる。

【００３８】

【数１】 以上より、Ｌ₁ ，Ｌ₂ の測定値から標示板のアジマス角
ψ₁ を求める式が算出される。

【００３９】

【数２】 前記（１）、（２）又は（３）式から回転角ω、ψが判
り、且つヨーκが入力され、必要な角度が判明したの
で、図６に示すように前記補正後の模擬平面の視軸交点
を基準とするアフィン変換を施す。

【００４０】即ち、模擬平面（地上座標系）とカメラの
デバイス面（画像座標系）の相対関係が正対するように
画像変換を行う。

【００４１】アフィン変換の変換式の概略は、以下の通
りである（下式で左辺は変換後の座標を表す）。

【００４２】

【数３】 また、図７に示すように、カメラデバイスの各画素は等
しい瞬時視野（１画素あたりの見込み角）を有するの
で、デバイス中心部の画素と周辺部の画素とでは、模擬
平面上で対応するエリアの寸法が異なる。

【００４３】そこで、アフィン変換部３１又は画像処理
部２７において、タンジェント補正を施し無限遠から見
込んだ模擬平面を実現する。この補正は、ｎ番目の画素
の幅（ｘ_n ）は、１番目の画素の幅（ｘ₁ ）の何倍ある
かを計算して行う。

【００４４】

【数４】 以上より、ｎ番目の画素の幅は、１番目の画素の幅のｓ
ｅｃ² ｎΔε倍である。このことを利用してタンジェン
ト補正を行う。

【００４５】次に、モニタ画面上での距離の測定につい
て説明する。測定箇所に関するデータを測定点データ入
力部３２より入力し、モニタ画像上の所定点をカーソル
等により特定する。入力データにより距離測定部３３
は、その画素の番地を調べることによりモニタ画像上の
任意の点についてその座標データ、又は軌道中心からの
距離データを算出する。この場合、画像上には画素数と
距離の関係に関する基準として、標示板１４が標示され
ていることから、標示板の既知寸法（例えば１ｍ）をも
とに画素数／距離変換係数として利用できる。２点間の
距離の測定も、前記各点の前記距離データ、又は座標デ
ータを演算することにより算出できる。

【００４６】また、障害物からの建築限界箇所までの距
離の算出方法としては、最初に建築限界の情報を測定点
データ入力部３２から入力し、図８のように建築限界線
をスーパーインポーズしたうえで、モニタ画像上に障害
物の測定点をカーソル等により特定し、前記建築限界線
との最短距離を測定する。

【００４７】前記最短距離の測定方法としては、前記特
定点を中心とするサークル画像情報を算出し、該サーク
ルと前記建築限界線との交点を検出し、該交点が１点に
なるまでサークルの半径を制御し、前記特定点から前記
建築限界線までの最短距離点を特定するとともに距離を
自動算出することもできる。

【００４８】以上の説明において、カメラの設置座標を
設計値を用いた例で説明したが、標示板が急なカーブ上
に置かれた場合等には、前記標示板の左右両端までの距
離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を測定し、これから上述のように模擬平面
の角度ψ₁ を算出しＸ，Ｚ座標軸の値を修正するように
構成する。模擬平面の垂直方向の角度誤差についても同
様に前記標示板の上下両端までの距離測定により修正を
行えばよい。更に、設計値を用いずにカメラの位置から
標示板の面の前記傾きを含めた測定を行うことでその設
置座標を決定するようにすることもできる。

【００４９】交点Ｎ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）の誤差の演算
については、モニタ画面上で枠位置制御部２８により標
示板と枠表示とを一致させて行うようにしたが、枠と標
示板との距離は画素により特定できることから、カーソ
ル等で指定して前記誤差を自動的に計数し演算するよう
に構成することもできる。

【００５０】また、前記誤差演算部２９は、ＸＹ座標の
座標値の誤差を演算するようにしたが、枠／実像の不一
致は前記ロール、ピッチの誤差に対応するものであるか
ら、これらの誤差Δω、Δψとして演算し、前記カメラ
視軸角度演算部３０での演算値ω、ψの補正値とするよ
うに構成することもできる。

【００５１】特に、本実施例では、視軸データとしての
視軸と模擬平面の交差する予測座標Ｎ₀ （ｘ₀ ，ｙ₀ ，
０）を入力するように構成したが、視軸データは角度デ
ータとして入力することもでき、この場合は補正値とし
ても前記角度の誤差Δω、Δψを用いるのが適切であ
る。

【００５２】更に、本実施例では２本のレールの高低差
のカント量を測定しヨー（κ）を実像のアフィン変換に
用いているが、標示板底辺が水平に設置される状況、又
は前記底面の傾きの影響を無視できる条件下では、前記
ヨー（κ）を前記変換処理データから除くことができる
ことは云うまでもない。

【００５３】本実施例では座標原点の表示に関し標示板
を用いて説明したが、標示板に限らず任意の表示器が利
用できることは明らかである。また、標示板等の利用に
おいてモニタ画面上に表示する標示板位置情報として枠
状のものを説明したが、この表示は標示板上に描かれた
中心位置を示す図形（例えば十字線）と同一のものとす
ることで前記ずれに対する調整及び計測演算が容易とな
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像カメラの使用により空間の任意の２点間距離の測定
が簡易、迅速且つ高精度に測定でき作業効率も高いとい
う点で効果が大である。

【００５５】また、カメラの設置位置データには設計値
が利用でき、更に、視軸に関する模擬平面上の座標又は
角度等の視軸データは設計値、その他おおよその想定デ
ータを入力することで充分高精度な測定が可能である。

【００５６】特に、鉄道の軌道周辺に存在する障害物の
建築限界線に対する位置を測定する場合は、標示板及び
撮像カメラをレール上に設置することができ、座標設定
が容易である。

【００５７】このため、特殊定規を使用する場合に生じ
るような高所作業が不要となり、安全に作業が行えるう
え、作業が軽減される。また、測定データは全て信号処
理器に取り込むため、作業者が記録時に書き誤る可能性
がなくなる。

【００５８】また、信号機と軌道の位置関係のみなら
ず、乗降場、トンネル、橋梁、標識と軌道の位置関係も
測定できる。また、本発明の測定器は小型軽量なため、
昼間、列車運行の合間に測定することができる。

【００５９】また、レーザ測距器と角度センサーを組み
合わせた測定器を使用するときのような、レーザによる
照準や、距離測定の繰り返しが不要なため、作業効率が
良くなる。また、レーザを使用する時間は極めて短いの
で、目に対する安全性は高い。

【００６０】また、光切断法を使用する場合に比べて、
レーザ送信部から放射されるレーザ光の傾きの精度や、
カメラの位置や向きの取付精度を高くすることは不要に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す測定装置及び配置図を
示す図である。

【図２】本発明の一実施例を示す信号処理装置のブロッ
ク図である。

【図３】カメラ視軸に対する模擬平面の回転角（ω）を
示す図である。

【図４】カメラ視軸に対する模擬平面の回転角（ψ）を
示す図である。

【図５】アジマス角（ψ₁ ）の算出方法を示す図であ
る。

【図６】アフィン変換を説明する図である。

【図７】タンジェント補正を説明する図である。

【図８】２点間の距離の演算を説明する図である。

【図９】測定用の腕を有する従来例の測定器を示す図で
ある。

【図１０】レーザ測定器を用いる従来例を示す図であ
る。

【図１１】レーザ測定器とカメラを用いる従来例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 信号機 ２ 模擬平面 ３ 標示板 ４ カメラ部 １２ 枠表示 １３ 建築限界線 １４ 標示板の実画像 ２１ カメラの視軸と模擬平面の交点Ｎ₀ の座標（ｘ
₀ ，ｙ₀ ） ２２ カメラの座標データ（ｘ′，ｙ′） ２３ カメラの座標データ（ｚ′） ２４ ヨーデータ（κ） ２５ 枠表示情報演算部 ２６ 撮像カメラ ２７ 画像処理部（スーパーインポーズ） ２８ 枠位置制御部 ２９ 誤差演算部 ３０ カメラ視軸角度演算部 ３１ アフィン変換部 ３２ 測定点データ入力部 ３３ 距離演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 恵光 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 西 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 竹内 克明 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 西 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 増山 宏 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 西 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 内田 誠 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影画像の画素に基づき空間２点間の距
   離を測定する撮像カメラを用いた距離測定方法におい
   て、空間の測定点を含む模擬平面内に標示器を設置し、
   前記標示器を原点に用いた座標上の前記撮像カメラの位
   置データ及び前記撮像カメラの想定視軸データに基づき
   撮影画像上の標示器位置情報を演算し、前記標示器位置
   情報を撮影画像上にスーパーインポーズし、前記標示器
   位置情報と標示器の実画像とのずれを演算して前記撮像
   カメラの視軸データを補正し、前記撮像カメラの位置デ
   ータ及び補正後の撮像カメラの視軸データに基づき撮像
   画像のアフィン変換を行い前記空間２点間の距離を測定
   することを特徴とする空間距離測定方法。
2. 【請求項２】 撮影画像の画素に基づき空間２点間の距
   離を測定する撮像カメラを用いた距離測定方法におい
   て、空間の測定点を含む模擬平面内に標示器を設置し、
   前記標示器を原点に用いた座標上の前記撮像カメラの位
   置データ及び前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面との
   交点の想定座標データに基づき撮影画像上の標示器位置
   情報を演算し、前記標示器位置情報を撮影画像上にスー
   パーインポーズし、前記標示器位置情報と標示器の実画
   像とのずれを演算して前記模擬平面上の前記交点の想定
   座標データを補正し、前記撮像カメラの位置データ及び
   補正後の前記交点の座標データに基づき撮像画像のアフ
   ィン変換を行い前記空間２点間の距離を測定することを
   特徴とする空間距離測定方法。
3. 【請求項３】 前記撮像カメラの位置データは模擬平面
   の２次元座標上の設計値（ｘ′，ｙ′）と、前記撮像カ
   メラからの前記標示器を用いた測距値（ｚ′）とするこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の空間距離測定方
   法。
4. 【請求項４】 前記撮影画像上の標示器位置情報の演算
   及び前記アフィン変換は、模擬平面が原点で直交する軸
   の回りの回転角データ（κ）をも加味して行うことを特
   徴とする請求項１、２又は３記載の空間距離測定方法。
5. 【請求項５】 前記標示器及び前記撮像カメラは軌道上
   に設置し、前記撮像カメラの視軸は前記標示器及び軌道
   周辺の障害物を撮影可能に設定し、前記障害物と建築限
   界の位置間の距離を測定することを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載の空間距離測定方法。
6. 【請求項６】 撮影画像の画素に基づき空間２点間の距
   離を測定する撮像カメラを用いた空間距離測定装置にお
   いて、前記２点を含む模擬平面内に設置した標示器を原
   点に用いた座標上の前記撮像カメラの位置データ、及び
   前記撮像カメラの想定視軸データを入力データとする入
   力部と、前記入力部のデータから標示器位置情報を演算
   する標示器位置情報演算部と、前記撮像カメラの画像情
   報に前記標示器位置情報をスーパーインポーズする画像
   処理部と、前記標示器位置情報と前記標示器の実画像と
   のずれに基づき前記想定視軸データの補正値を演算する
   誤差演算部と、前記入力部のデータ及び前記補正値を入
   力とし画像処理部の実画像をアフィン変換するアフィン
   変換部と、前記アフィン変換画像上の測定点を指定し距
   離を演算する距離演算部とを有することを特徴とする空
   間距離測定装置。
7. 【請求項７】 撮影画像の画素に基づき空間２点間の距
   離を測定する撮像カメラを用いた空間距離測定装置にお
   いて、前記２点を含む模擬平面内に設置した標示器を原
   点に用いた座標上の前記撮像カメラの位置データ、及び
   前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面との交点の想定座
   標データを入力データとする入力部と、前記入力データ
   から標示器位置情報を演算する標示器位置情報演算部
   と、前記撮像カメラの画像情報に前記標示器位置情報を
   スーパーインポーズする画像処理部と、前記標示器位置
   情報と前記標示器の実画像とのずれに基づき前記模擬平
   面の前記交点の想定座標データの補正値を演算する誤差
   演算部と、前記入力データ及び前記補正値を入力とし前
   記画像処理部の実画像をアフィン変換するアフィン変換
   部と、前記アフィン変換画像上の測定点を指定し距離を
   演算する距離演算部とを有することを特徴とする空間距
   離測定装置。
8. 【請求項８】 前記入力部は、前記模擬平面の前記原点
   で直交する軸の回りの回転角の計測値（κ）をも入力と
   することを特徴とする請求項６又は７記載の空間距離測
   定装置。