JPH10281728A - 画像データ処理装置及び撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】物体の寸法及び空間の距離の測定と、物体の配
置状態の確認とを手軽に行うことができるようにする。 【解決手段】写真画像Ｇｐを一時的に記憶する第１のメ
モリと、予め登録されたスケール画像Ｇｓ１を記憶する
第２のメモリと、写真画像とスケール画像とを重ね合わ
せたモニター画像ＧＭ２，ＧＭ３を表示するための表示
手段と、モニター画像ＧＭ２のうちのスケール画像のサ
イズ及び位置を、指示操作に応じて変更する画像編集手
段と、スケール画像の表示倍率と初期サイズの縮尺率と
から写真画像の撮影倍率を算出する倍率演算手段と、算
出された撮影倍率に基づいて、モニター画像における指
定された２点間の実際の距離を算出する距離演算手段
と、を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、写真画像を利用し
て物体の長さの測定や位置確認をするための画像データ
処理装置及び撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真から被写体の長さや面積を計測する
手法は、測量、工学、医学などの各種の分野で用いられ
ている。測定対象とともに既知寸法の基準物体を撮影す
ることにより、又は撮影倍率を記録しておくことによ
り、写真上の寸法から実際の寸法を計算で求めることが
できる。このような計測の道具として、撮影倍率に応じ
た大きさの図形（目盛り）を写し込む機能を有したカメ
ラがある。

【０００３】一方、ディジタル化された写真を加工する
パーソナルユーズのソフトウェアが市販されている。こ
の種のソフトウェアの多くは、フォトレタッチ機能に加
えて文字の書込みや図形の貼り付けを行う画像合成機能
を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように写真を利
用することにより、実測の難しい場合であっても所定の
精度で物体の寸法を計測することができる。しかし、従
来では、物体の傾斜や湾曲などの変形の度合いの把握、
物体とその撮影以後にその場所に現れる他の物体との位
置関係の予測といった配置状態の確認を容易に行うこと
ができなかった。例えば、鉄道の線路脇に信号機や架線
用の柱などを設置する際に、列車車両に設備が接触しな
い範囲（建築限界）を侵していないか否かを、現場で迅
速に検証することができなかった。

【０００５】本発明は、物体の寸法及び空間の距離の測
定と、物体の配置状態の確認とを手軽に行うことができ
るようにする手段の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の画像デ
ータ処理装置は、物体を撮影した写真画像を表示のため
に一時的に記憶する第１のメモリと、予め登録されたス
ケール画像を記憶する第２のメモリと、前記写真画像と
前記スケール画像とを重ね合わせたモニター画像を表示
するための表示手段と、前記モニター画像のうちの前記
スケール画像のサイズ及び位置を、指示操作に応じて変
更する画像編集手段と、前記スケール画像の表示倍率と
初期サイズの縮尺率とから前記写真画像の撮影倍率を算
出する倍率演算手段と、算出された撮影倍率に基づい
て、前記モニター画像における指定された２点間の実際
の距離を算出する距離演算手段と、を有している。

【０００７】撮影倍率は、写真画像上の距離と実際の距
離との比率を実質的に表すデータであればよく、例えば
データ処理の便宜のために理論上の値を係数倍した数値
としてもよい。２点間の指定には、装置のオペレータが
２点を指定する場合、オペレータによる１点の指定に呼
応して装置が特定の点（例えば指定点に最も近いスケー
ル画像上の点）を指定する場合がある。

【０００８】請求項２の発明において、前記スケール画
像は、位置決めのための特徴部分を有する。請求項３の
発明の画像データ処理装置は、前記第２のメモリが複数
のスケール画像を記憶し、前記第２のメモリから１つの
スケール画像を選択的に読み出して前記画像編集手段に
供給するスケール選択手段を有するものである。

【０００９】請求項４の発明の記録媒体は、物体を撮影
した写真画像を取り込む画像入力処理と、予めメモリに
記録されているスケール画像を読み出す画像読出し処理
と、前記写真画像と前記スケール画像とを重ね合わせた
モニター画像を表示する表示制御処理と、前記モニター
画像のうちの前記スケール画像のサイズ及び位置を指示
操作に応じて変更する画像編集処理と、前記スケール画
像の表示倍率と初期サイズの縮尺率とから前記写真画像
の撮影倍率を算出する倍率演算処理と、算出された撮影
倍率に基づいて前記モニター画像における指定された２
点間の実際の距離を算出する距離演算処理と、をコンピ
ュータに実行させるプログラムを記憶する。

【００１０】請求項５の発明の画像データ処理装置は、
物体を撮影した写真画像を表示のために一時的に記憶す
る第１のメモリと、予め登録されたスケール画像を記憶
する第２のメモリと、前記物体の撮影条件に応じて前記
スケール画像を変倍する画像処理手段と、前記写真画像
と変倍されたスケール画像とを重ね合わせたモニター画
像を表示するための表示手段と、前記モニター画像のう
ちの前記スケール画像の位置を、指示操作に応じて変更
する画像編集手段と、を有している。

【００１１】請求項６の発明において、前記スケール画
像は、位置決めのための特徴部分を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は第１の実施形態に係る写真
測量システム１の構成図である。写真測量システム１
は、携帯型コンピュータ（以下、ノートパソコンとい
う）１０とディジタルカメラ２０とから構成され、鉄道
施設工事の建築限界測定に利用される。

【００１３】ノートパソコン１０は、キーボード及びポ
インティングデバイスが組付けられた本体１１と、本体
カバーを兼ねる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１２とから
なる。本体１１には、図示しないマイクロプロセッサと
ともに、表示データの一時記憶のためのＲＡＭ１５及び
補助記憶装置としてのハードディスク１６が内蔵されて
いる。また、ノートパソコン１０は、マイクロプロセッ
サと適切なプログラムとによって実現される４つの機能
要素（画像入力部１１１、画像編集部１１２、スケール
画像管理部１１３、操作入力部１１４）を有している。

【００１４】画像入力部１１１は、ディジタルカメラ２
０から転送されてきた写真画像（画像データ）Ｇｐを取
り込み、ＲＡＭ１５に格納する。スケール画像管理部１
１３は、ハードディスク１６に記録されている複数のス
ケール画像Ｇｓ１〜３のうちの１つを選択して画像編集
部１１２へ与える。画像編集部１１２は、ＲＡＭ１５の
写真画像とスケール画像とを重ね合わせたモニター画像
（表示画像）ＧＭを生成する。生成されたモニター画像
ＧＭは液晶ディスプレイ１２によって表示される。ま
た、画像編集部１１２は、写真画像Ｇｐの撮影倍率を算
出する倍率演算部１２１と、写真画像Ｇｐの任意の部分
の実際のサイズを算出する距離演算部１２２とを含んで
おり、算出されたサイズを示す文字及び寸法線をモニタ
ー画像ＧＭに合成する機能を有している。これらの各機
能要素には、操作入力部１１４から操作に応じた指示が
与えられる。例えば、スケール画像管理部１１３にはス
ケール画像Ｇｓ１〜３の選択内容が通知され、画像編集
部１１２にはモニター画像ＧＭのうちのスケール画像Ｇ
ｓに対する移動・拡大／縮小が要求される。

【００１５】次に、写真測量システム１を用いた建築限
界測定の要領を説明する。図２は測定対象の撮影の模式
図、図３は画像編集の一例を示す図、図４は寸法線の表
示例を示す図である。例示の建築限界測定は、線路脇に
設置した信号機３が列車車両と接触しないことを確認す
るとともに、信号機３と列車車両との距離を測定するも
のである。

【００１６】図２のように、作業者はディジタルカメラ
２０を持って例えば線路上に立ち、注目物体である信号
機３と線路とが写るように画角を設定して撮影を行う。
このとき、撮影方向（真正面方向）を直交し且つ信号機
３の設置位置を通る仮想の撮影平面Ｓの位置を示す基準
物体４を線路上に置いておく。例えば白色のプレートを
立てておく。基準物体４を置く代わりにレールに適当な
色材で印をつけてもよい。なお、この例では線路幅が既
知であるので、基準物体４に目盛りが無くても支障はな
い。ただし、被写体の中に既知寸法の物体がない場合
は、寸法を示す基準物体４を用意する必要がある。

【００１７】続いて、信号機３を撮影した写真画像を、
ケーブル伝送・赤外線通信などによってディジタルカメ
ラ２０からノートパソコン１０へ転送する。転送データ
は上述したとおり、ノートパソコン１０の画像入力部１
１１によって取り込まれ、ＲＡＭ１５に格納される。

【００１８】図３（Ａ）の段階では、液晶ディスプレイ
１２に編集画面（ウインドウ）Ｗ０が表示されている。
編集画面Ｗ０は、最新の編集状態を示すモニター画面Ｗ
１、選択可能なスケール画像Ｇｓを表示する選択肢画面
Ｗ２、及び選択・移動・回転・変倍・作図・寸法記入な
どの編集ツールを表示するツールボックス画面Ｗ３を含
んでいる。モニター画面Ｗ１には、信号機３の撮影像ｇ
３及び基準物体４の撮影像ｇ４を含む写真画像Ｇｐが、
初期状態のモニター画像ＧＭ１として表示されている。
また、選択肢画面Ｗ２には、３種の列車のそれぞれの断
面形状（輪郭）を表す３つのスケール画像Ｇｓ１，Ｇｓ
２，Ｇｓ３が表示されている。

【００１９】作業者は、作業中の路線に該当する１つの
スケール画像（ここではＧｓ１）を例えばマウスクリッ
ク操作で選択する。これにより、図３（Ｂ）のようにモ
ニター画面Ｗ１に、写真画像Ｇｐの所定位置に選択され
たスケール画像Ｇｓ１を重ねたモニター画像ＧＭ２が表
示される。モニター画像ＧＭ２におけるスケール画像Ｇ
ｓ１の縮尺率、すなわちスケール画像Ｇｓ１の表示サイ
ズと実際の列車の寸法との比は初期値である。なお、選
択肢画面Ｗ２からモニター画面Ｗ１へのドラッギング操
作でスケール画像を選択するようにしてもよい。

【００２０】各スケール画像Ｇｓ１〜３は、位置決め及
び拡大／縮小の目安となる特徴部分（指標）を有してい
る。スケール画像Ｇｓ１においては、特徴部分として、
下端部に車輪位置を示す２つの突起ｍが設けられ、上端
部に左右中心を示す突起ｎが設けられている。作業者
は、ドラッギング操作などによって、基準物体の撮影像
ｇ４の下端とスケール画像Ｇｓ１の下端とを重ね合わせ
るとともに、例えば左側の突起ｍと左側のレールとの位
置合わせを行う。そして、右側の突起ｍを右側のレール
に合わせるように、つまり、左右の突起ｍの間隔と線路
幅とが一致するようにスケール画像Ｇｓ１を拡大し又は
縮小する。このような操作に呼応してモニター画面Ｗ１
は逐次に更新される。図３（Ｃ）のモニター画像ＧＭ３
は、スケール画像Ｇｓ１に対する位置決め及び拡大／縮
小が完了した状態を示している。なお、寸法が既知の基
準物体４を写し込まれている場合は、手動でスケール画
像Ｇｓ１を拡大／縮小する代わりに、作業者は自動の拡
大／縮小を指示することができる。その場合、倍率演算
部１２１は、位置指定操作又は形状認識によって特定さ
れた基準物体４（撮影像ｇ４）の表示サイズと登録され
又は数値入力された実際のサイズとから写真画像Ｇｐの
撮影倍率を算出し、スケール画像Ｇｓ１の表示サイズを
撮影倍率に応じて設定する。

【００２１】図３（Ｃ）のように、適切に位置及びサイ
ズの調整されたスケール画像Ｇｓ１’と信号機の撮影像
ｇ３とが重なっていなければ、実際にも列車車両と信号
機３とが接触することはない。つまり、作業者は、施設
工事の現場で容易に工事の適否を確認することができ
る。その上、列車車両と信号機３との距離を定量化する
こともできる。例えば、図４のように、作画機能を用い
てスケール画像Ｇｓ１’の中心線Ｌ１を引く。そして、
中心線Ｌ１上の任意の点と撮影像ｇ３の端縁上の適切な
点とを指定すると、線路中心と信号機３との水平方向の
距離を示す寸法線ｚ１が表示される。初期サイズのスケ
ール画像Ｇｓ１の縮尺率と拡大／縮小されたスケール画
像Ｇｓ１’の表示倍率（拡大／縮小率）とから写真画像
Ｇｐの撮影倍率を求めることができる。実際の距離は表
示サイズと撮影倍率との乗算によって求めることができ
る。図４のモニター画像ＧＭ４においては、寸法線ｚ１
とともに、信号機３と列車車両との距離を示す寸法線ｚ
２も表示されている。このモニター画像ＧＭ４は、記録
指示に呼応してハードディスク１６に書き込まれて保存
される。適時にモニター画像ＧＭ４を読み出して所定の
書式の文書データと合成すれば、写真入りの作業報告書
を簡単に作成することができる。

【００２２】図５は画像編集のフローチャートである。
測定の対象物を撮影した写真画像Ｇｐを表示し（＃
１）、重ね合わせる図形（スケール画像）を表示する
（＃２）。写真画像Ｇｐと図形とを重ね合わせて表示し
（＃３）、図形の位置決め及び拡大／縮小を行う（＃
４、＃５）。位置及びサイズの調整が終わると、重ね合
わせ状態の写真画像Ｇｐと図形とを一体の画像に合成し
（＃６）、それを表示する（＃７）。寸法表示の指示に
呼応して必要な演算を行い、結果を表示する（＃８）。
補助線の描画や説明文の埋込みなどの編集を行い（＃
９）、記録媒体やプリンタへ編集結果を出力する（＃１
０）。

【００２３】以上の実施形態では、工事現場での迅速な
検証を可能にするためノートパソコン１０を用いた例を
挙げたが、据え置き型のコンピュータを用いることもで
きる。その場合は、コンピュータの設置場所でディジタ
ルカメラ２から写真画像Ｇｐを転送するか、又は携帯電
話を用いてデータ通信で現場からコンピュータへ写真画
像Ｇｐを転送する。また、他の変形例として、銀塩カメ
ラによって撮影した写真をスキャナで読み取ってコンピ
ュータに入力する構成もある。

【００２４】図６は第２の実施形態に係るディジタルカ
メラ２１の構成図である。ディジタルカメラ２１は、マ
イクロコンピュータを備えたＣＰＵ７１によって制御さ
れる。ＣＰＵ７１は、例えばＣＣＤエリアセンサをよっ
て被写体を撮影する撮像系３１、ＡＦ機構３２、ズーム
系３３、フェインダとしての液晶ディスプレイ３６、撮
影画像を記憶する画像メモリ７７、及びホストコンピュ
ータなどの外部装置へ画像データを出力するためのイン
タフェース７８に対して、所定の動作指示を与える。ま
た、ＣＰＵ７１は、本発明に係わる制御機能要素とし
て、表示制御部７１１及び画像編集部７１２を有してい
る。ＣＰＵ７１には、測距スイッチ５１、ズームスイッ
チ５２、編集スイッチ５５、移動キー群５６、及び記録
スイッチ５７が接続されている。

【００２５】以下、本実施形態のディジタルカメラ２１
を上述の実施形態の写真測距システム１と同様に鉄道施
設工事の建築限界測定に用いる場合の動作を説明する。
図７及び図８はディジタルカメラ２１の画像編集動作の
フローチャートである。

【００２６】予め不揮発性のメモリ７６によってスケー
ル画像Ｇｓ１が記憶されている。撮影モードにおいて、
作業者が画角を設定している段階、すなわちシャッタ操
作が行われる以前の段階では、撮像系３１によって撮影
された写真画像ＧｐがＲＡＭ７５に格納され、表示制御
部７１１によってファインダ画面上にモニター画像とし
て表示される（＃２１）。撮影は周期的に行われ、表示
の内容は逐次に更新される。

【００２７】測距スイッチ５１がオンされると、測距セ
ンサ４１によって対物間距離が測定され、測定結果に応
じてＡＦ機構３２によるピント調整が行われる（＃２
２、＃２３）。ここで、上述の図２と同様の画角設定の
場合には、信号機３の真横の線路上に測距のための物体
（人物を含む）を配置する。ズームスイッチ５２がオン
されると、ズーミングを行う（＃２４、＃２５）。そし
て、撮影レンズの位置から焦点距離を検出する（＃２
６）。編集スイッチ５５がオンされると、ＣＰＵ７１は
ＲＡＭ７５の更新を停止する。すなわち最後に撮影され
た写真画像Ｇｐを保存する（＃２８）。

【００２８】画像編集部７１２は、焦点距離と対物間距
離とから撮影倍率を算出し（＃２９）、算出結果に応じ
て表示サイズが実際のサイズに対応するように、スケー
ル画像７６を拡大／縮小する（＃３０）。変倍されたス
ケール画像は、表示制御部７１１によって写真画像Ｇｐ
に重ねて表示される（＃３１）。移動キー群５６の操作
で上下左右の適切な方向の移動が指示されると、画像編
集部７１２は、サイズを保持したままスケール画像Ｇｓ
１の位置を変更する（＃３２、＃３３）。記録スイッチ
５７がオンされると、スケール画像Ｇｓ１を写し込んだ
写真画像Ｇｐを撮影情報として画像メモリ７７に格納す
る。一方、記録スイッチ５７がオンされず、測距スイッ
チ５１がオフされると（＃３５）、ステップ＃２１に戻
って改めてファインダ表示を行う。この場合、以前の編
集画像は保存されない。

【００２９】上述の実施形態においては、スケール画像
Ｇｓ１として列車の断面の輪郭を例示したが、用途に応
じてスケール画像Ｇｓ１を変更することができる。例え
ば、メッシュ（グリッド）を写真画像Ｇｐに重ねれば、
物体（信号機）３の大きさ、傾きや湾曲の度合いが一目
瞭然となる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１乃至請求項６の発明によれば、
物体の寸法及び空間の距離の測定と、物体の配置状態の
確認とを手軽に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る写真測量システムの構成
図である。

【図２】測定対象の撮影の模式図である。

【図３】画像編集の一例を示す図である。

【図４】寸法線の表示例を示す図である。

【図５】画像編集のフローチャートである。

【図６】第２の実施形態に係るディジタルカメラの構成
図である。

【図７】ディジタルカメラの画像編集動作のフローチャ
ートである。

【図８】ディジタルカメラの画像編集動作のフローチャ
ートである。

【符号の説明】

３ 信号機（物体） １０ 携帯型コンピュータ（画像データ処理装置） １２ 液晶ディスプレイ（表示手段） １５ ＲＡＭ（第１のメモリ） １６ ハードディスク（第２のメモリ） ２１ ディジタルカメラ（撮影装置） ７５ ＲＡＭ（第１のメモリ） ７７ 不揮発性メモリ（第２のメモリ） １１２ 画像編集部（画像編集手段） １１３ スケール画像管理部（スケール選択手段） １２１ 倍率演算部（倍率演算手段） １２２ 距離演算部（距離演算手段） ７１２ 画像編集部（画像処理手段、画像編集手段） Ｇｐ 写真画像 ＧＭ１〜４ モニター画像 Ｇｓ１〜３ スケール画像 ｍ 突起（特徴部分）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体を撮影した写真画像を表示のために一
   時的に記憶する第１のメモリと、 予め登録されたスケール画像を記憶する第２のメモリ
   と、 前記写真画像と前記スケール画像とを重ね合わせたモニ
   ター画像を表示するための表示手段と、 前記モニター画像のうちの前記スケール画像のサイズ及
   び位置を、指示操作に応じて変更する画像編集手段と、 前記スケール画像の表示倍率と初期サイズの縮尺率とか
   ら前記写真画像の撮影倍率を算出する倍率演算手段と、 算出された撮影倍率に基づいて、前記モニター画像にお
   ける指定された２点間の実際の距離を算出する距離演算
   手段と、を有したことを特徴とする画像データ処理装
   置。
2. 【請求項２】前記スケール画像は、位置決めのための特
   徴部分を有する請求項１記載の画像データ処理装置。
3. 【請求項３】前記第２のメモリは複数のスケール画像を
   記憶し、 前記第２のメモリから１つのスケール画像を選択的に読
   み出して前記画像編集手段に供給するスケール選択手段
   を有する請求項１又は請求項２記載の画像データ処理装
   置。
4. 【請求項４】物体を撮影した写真画像を取り込む画像入
   力処理と、 予めメモリに記録されているスケール画像を読み出す画
   像読出し処理と、 前記写真画像と前記スケール画像とを重ね合わせたモニ
   ター画像を表示する表示制御処理と、 前記モニター画像のうちの前記スケール画像のサイズ及
   び位置を、指示操作に応じて変更する画像編集処理と、 前記スケール画像の表示倍率と初期サイズの縮尺率とか
   ら前記写真画像の撮影倍率を算出する倍率演算処理と、 算出された撮影倍率に基づいて、前記モニター画像にお
   ける指定された２点間の実際の距離を算出する距離演算
   処理と、 をコンピュータに実行させるプログラムが前記コンピュ
   ータによる読取りの可能な形態で記録された記録媒体。
5. 【請求項５】物体を撮影した写真画像を表示のために一
   時的に記憶する第１のメモリと、 予め登録されたスケール画像を記憶する第２のメモリ
   と、 前記物体の撮影条件に応じて前記スケール画像を変倍す
   る画像処理手段と、 前記写真画像と変倍されたスケール画像とを重ね合わせ
   たモニター画像を表示するための表示手段と、 前記モニター画像のうちの前記スケール画像の位置を、
   指示操作に応じて変更する画像編集手段と、を有したこ
   とを特徴とする撮影装置。
6. 【請求項６】前記スケール画像は、位置決めのための特
   徴部分を有する請求項５記載の撮影装置。