JPH11101640A - カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 - Google Patents
カメラおよびカメラのキャリブレーション方法Info
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- JPH11101640A JPH11101640A JP10212496A JP21249698A JPH11101640A JP H11101640 A JPH11101640 A JP H11101640A JP 10212496 A JP10212496 A JP 10212496A JP 21249698 A JP21249698 A JP 21249698A JP H11101640 A JPH11101640 A JP H11101640A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相対位置関係が正確な複数の物点を備えた被
写体を用いずに、カメラのキャリブレーションを容易に
行う。 【解決手段】 撮影地点Ｍにおいて異なる方向から複数
回の撮影を行い、複数枚の写真上に恒星ｑi （ｉ＝１〜
４）を共通して写し込む。複数回のそれぞれの撮影にお
けるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関するカメラの光軸の傾きを、
カメラの３つの回転角センサによる測定値に基づいて求
める。恒星ｑi の方向余弦（ｌi ，ｍi ，ｎi ）を星表
からそれぞれ求める。キャリブレーション装置によっ
て、カメラ光軸の傾きと恒星ｑi の方向余弦とに基づい
てそれぞれの写真上における恒星ｑiの予測像点位置を
算出し、実際の写真上における恒星ｑi の実測像点位置
との誤差を最小にする歪曲収差、ＣＣＤピッチ間隔、お
よび光軸が像面に交差するときの交点と像面中心とのず
れ量を求める。
写体を用いずに、カメラのキャリブレーションを容易に
行う。 【解決手段】 撮影地点Ｍにおいて異なる方向から複数
回の撮影を行い、複数枚の写真上に恒星ｑi （ｉ＝１〜
４）を共通して写し込む。複数回のそれぞれの撮影にお
けるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関するカメラの光軸の傾きを、
カメラの３つの回転角センサによる測定値に基づいて求
める。恒星ｑi の方向余弦（ｌi ，ｍi ，ｎi ）を星表
からそれぞれ求める。キャリブレーション装置によっ
て、カメラ光軸の傾きと恒星ｑi の方向余弦とに基づい
てそれぞれの写真上における恒星ｑiの予測像点位置を
算出し、実際の写真上における恒星ｑi の実測像点位置
との誤差を最小にする歪曲収差、ＣＣＤピッチ間隔、お
よび光軸が像面に交差するときの交点と像面中心とのず
れ量を求める。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば写真測量に
おいて、測量前にキャリブレーションを行うカメラおよ
びそのキャリブレーション方法に関する。
おいて、測量前にキャリブレーションを行うカメラおよ
びそのキャリブレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来写真測量では、測量に先立って個々
のカメラに特有のレンズ歪みや精度を補正するためのキ
ャリブレーションが行われる。キャリブレーションで
は、例えばキャリブレーションを行うべきカメラを用い
て撮影が行われ、この撮影により得られた写真等の記録
画像から写真測量に必要な補正パラメータが決定され
る。写真測量では、補正パラメータが既知のカメラを用
いて被写体の撮影が行われ、得られた記録画像から被写
体の位置、形状が演算により求められる。補正パラメー
タは被写体の位置、形状の精度を向上させるために演算
に用いられる。
のカメラに特有のレンズ歪みや精度を補正するためのキ
ャリブレーションが行われる。キャリブレーションで
は、例えばキャリブレーションを行うべきカメラを用い
て撮影が行われ、この撮影により得られた写真等の記録
画像から写真測量に必要な補正パラメータが決定され
る。写真測量では、補正パラメータが既知のカメラを用
いて被写体の撮影が行われ、得られた記録画像から被写
体の位置、形状が演算により求められる。補正パラメー
タは被写体の位置、形状の精度を向上させるために演算
に用いられる。
【０００３】補正パラメータは、例えば撮影光学系の焦
点距離、記録画像における像面中心と撮影光学系の光軸
がこの像面と交差するときの交点とのずれ量、撮影光学
系の歪曲収差を示す歪曲収差パラメータ、撮影光学系の
前側主点位置の３次元座標、カメラの光軸傾き、複数の
記録画像上に写る共通点の２次元座標、さらにＣＣＤ
（Charge Coupled Device ）を備えた電子スチルカメラ
の場合は画素間距離であるＣＣＤピッチ間隔などであ
る。
点距離、記録画像における像面中心と撮影光学系の光軸
がこの像面と交差するときの交点とのずれ量、撮影光学
系の歪曲収差を示す歪曲収差パラメータ、撮影光学系の
前側主点位置の３次元座標、カメラの光軸傾き、複数の
記録画像上に写る共通点の２次元座標、さらにＣＣＤ
（Charge Coupled Device ）を備えた電子スチルカメラ
の場合は画素間距離であるＣＣＤピッチ間隔などであ
る。
【０００４】キャリブレーションでは、キャリブレーシ
ョン用の被写体、例えば被写体上に目印として設定され
た複数の物点の相対的な３次元位置が既知の被写体が設
置され、このキャリブレーション用の被写体が複数の方
向から撮影される。各々の方向からの撮影により得られ
た記録画像には被写体上の物点が共通して写し込まれ
る。
ョン用の被写体、例えば被写体上に目印として設定され
た複数の物点の相対的な３次元位置が既知の被写体が設
置され、このキャリブレーション用の被写体が複数の方
向から撮影される。各々の方向からの撮影により得られ
た記録画像には被写体上の物点が共通して写し込まれ
る。
【０００５】補正パラメータは最初に与えられたデフォ
ルト値を最適化することにより求められる。即ち、所定
の３次元座標系における複数の物点の３次元座標と、撮
影時における撮影光学系の前側主点位置の３次元座標
と、補正パラメータのデフォルト値とを用いて各記録画
像にそれぞれ設定された２次元座標系における物点の２
次元座標、即ち予測像点座標が求められ、この予測像点
座標と各記録画像を測定して得られた実際の物点の２次
元座標、即ち実測像点座標との誤差が最小になるよう
に、補正パラメータは更新される。
ルト値を最適化することにより求められる。即ち、所定
の３次元座標系における複数の物点の３次元座標と、撮
影時における撮影光学系の前側主点位置の３次元座標
と、補正パラメータのデフォルト値とを用いて各記録画
像にそれぞれ設定された２次元座標系における物点の２
次元座標、即ち予測像点座標が求められ、この予測像点
座標と各記録画像を測定して得られた実際の物点の２次
元座標、即ち実測像点座標との誤差が最小になるよう
に、補正パラメータは更新される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、キャリブレー
ションの精度を向上させるには、複数の写真上に記録さ
れる共通点の空間位置を正確にする、即ち被写体を精密
に製作する必要があり、非常に手間がかかる。また複数
の共通点の間の距離は写真上である程度離れていること
が必要であり、このような条件を満たすように測量地点
で被写体を設置するには、煩雑で時間のかかることが問
題である。特に画角の大きいカメラの場合、ピント位置
が遠くなるために共通点間距離を大きくする、即ち被写
体を大きく作る必要があり、この大きな被写体を設置ま
たは撮影する場所の確保がより困難になる。
ションの精度を向上させるには、複数の写真上に記録さ
れる共通点の空間位置を正確にする、即ち被写体を精密
に製作する必要があり、非常に手間がかかる。また複数
の共通点の間の距離は写真上である程度離れていること
が必要であり、このような条件を満たすように測量地点
で被写体を設置するには、煩雑で時間のかかることが問
題である。特に画角の大きいカメラの場合、ピント位置
が遠くなるために共通点間距離を大きくする、即ち被写
体を大きく作る必要があり、この大きな被写体を設置ま
たは撮影する場所の確保がより困難になる。
【０００７】本発明は、この様な点に鑑みてなされたも
のであり、精密な被写体を必要とせず、かつキャリブレ
ーションの精度の高いカメラおよびカメラのキャリブレ
ーション方法を提供することが目的である。
のであり、精密な被写体を必要とせず、かつキャリブレ
ーションの精度の高いカメラおよびカメラのキャリブレ
ーション方法を提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるカメラは、
撮影光学系と、複数の恒星を異なる角度から撮影するこ
とにより、撮影光学系を介して複数の記録画像を得る記
録手段と、記録手段によって得られた複数の記録画像に
基いてキャリブレーションを行うキャリブレーション手
段とを備え、キャリブレーション手段によって、記録画
像における像面中心と撮影光学系の光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差
との少なくとも一方が、撮影時における複数の恒星の座
標値に基づいて算出されることを特徴としている。
撮影光学系と、複数の恒星を異なる角度から撮影するこ
とにより、撮影光学系を介して複数の記録画像を得る記
録手段と、記録手段によって得られた複数の記録画像に
基いてキャリブレーションを行うキャリブレーション手
段とを備え、キャリブレーション手段によって、記録画
像における像面中心と撮影光学系の光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差
との少なくとも一方が、撮影時における複数の恒星の座
標値に基づいて算出されることを特徴としている。
【０００９】カメラにおいて、好ましくは、恒星の座標
値が撮影地点を原点とする天球における方向余弦で表わ
され、この方向余弦が星表に基づいて求められる。
値が撮影地点を原点とする天球における方向余弦で表わ
され、この方向余弦が星表に基づいて求められる。
【００１０】カメラにおいて、好ましくは、撮影光学系
の光軸傾きを検出する検出手段を備え、キャリブレーシ
ョン手段によって検出手段から得られた光軸傾きに関す
るデータと恒星の座標値とに基づいて記録画像における
恒星の計算上の像点位置が求められ、この計算上の像点
位置がずれ量のデフォルト値と歪曲収差のデフォルト値
とに基づいて補正されることにより記録画像における恒
星の予測像点位置が求められ、この予測像点位置と撮影
光学系から得られた記録画像における恒星の実測像点位
置との誤差を最小にするずれ量と歪曲収差とが求められ
ることより、ずれ量と歪曲収差とが更新される。この誤
差は次式に示されるメリット関数Φであることが好まし
く、この場合減衰最小二乗法によりずれ量と歪曲収差と
が求められる。
の光軸傾きを検出する検出手段を備え、キャリブレーシ
ョン手段によって検出手段から得られた光軸傾きに関す
るデータと恒星の座標値とに基づいて記録画像における
恒星の計算上の像点位置が求められ、この計算上の像点
位置がずれ量のデフォルト値と歪曲収差のデフォルト値
とに基づいて補正されることにより記録画像における恒
星の予測像点位置が求められ、この予測像点位置と撮影
光学系から得られた記録画像における恒星の実測像点位
置との誤差を最小にするずれ量と歪曲収差とが求められ
ることより、ずれ量と歪曲収差とが更新される。この誤
差は次式に示されるメリット関数Φであることが好まし
く、この場合減衰最小二乗法によりずれ量と歪曲収差と
が求められる。
【数１】
【００１１】カメラにおいて、好ましくは複数の恒星が
星座を形成する恒星に含まれる。
星座を形成する恒星に含まれる。
【００１２】カメラにおいて、好ましくは、多数の画素
からなる撮像素子を備え、キャリブレーション手段によ
って、記録画像における像面中心と光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差
と、記録画像面における隣り合う画素間距離との少なく
とも一つが算出される。
からなる撮像素子を備え、キャリブレーション手段によ
って、記録画像における像面中心と光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差
と、記録画像面における隣り合う画素間距離との少なく
とも一つが算出される。
【００１３】また本発明によるカメラのキャリブレーシ
ョン方法は、カメラの撮影光学系を介して得られた複数
の記録画像に基づいて、カメラのキャリブレーションを
行うキャリブレーション方法であって、複数の記録画像
が複数の恒星を異なる角度から撮影することにより得ら
れ、キャリブレーションによって記録画像における像面
中心と焦点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差との少
なくとも一方が、撮影時における複数の恒星の星表上の
座標値に基づいて算出されることを特徴とする。
ョン方法は、カメラの撮影光学系を介して得られた複数
の記録画像に基づいて、カメラのキャリブレーションを
行うキャリブレーション方法であって、複数の記録画像
が複数の恒星を異なる角度から撮影することにより得ら
れ、キャリブレーションによって記録画像における像面
中心と焦点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差との少
なくとも一方が、撮影時における複数の恒星の星表上の
座標値に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１４】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは恒星の座標値が、撮影地点を原点とする
天球における方向余弦で表わされ、この方向余弦が星表
に基づいて求められる。
て、好ましくは恒星の座標値が、撮影地点を原点とする
天球における方向余弦で表わされ、この方向余弦が星表
に基づいて求められる。
【００１５】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは撮影光学系の光軸傾きに関するデータと
恒星の座標値とに基づいて記録画像における恒星の計算
上の像点位置が求められ、この計算上の像点位置がずれ
量のデフォルト値と歪曲収差のデフォルト値とに基づい
て補正されることにより記録画像における恒星の予測像
点位置が求められ、この予測像点位置と撮影光学系から
得られた記録画像における恒星の実測像点位置との誤差
を最小にするずれ量と歪曲収差とが求められることより
ずれ量と歪曲収差とが更新される。誤差は次式に示され
るメリット関数Φであることが好ましく、この場合減衰
最小二乗法によりずれ量と歪曲収差とが求められる。
て、好ましくは撮影光学系の光軸傾きに関するデータと
恒星の座標値とに基づいて記録画像における恒星の計算
上の像点位置が求められ、この計算上の像点位置がずれ
量のデフォルト値と歪曲収差のデフォルト値とに基づい
て補正されることにより記録画像における恒星の予測像
点位置が求められ、この予測像点位置と撮影光学系から
得られた記録画像における恒星の実測像点位置との誤差
を最小にするずれ量と歪曲収差とが求められることより
ずれ量と歪曲収差とが更新される。誤差は次式に示され
るメリット関数Φであることが好ましく、この場合減衰
最小二乗法によりずれ量と歪曲収差とが求められる。
【数１】
【００１６】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは複数の恒星が星座を形成する恒星に含ま
れる。
て、好ましくは複数の恒星が星座を形成する恒星に含ま
れる。
【００１７】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは、３次元位置データとずれ量のデフォル
ト値と歪曲収差とのデフォルト値とに基づいて、記録画
像における物点の予測像点位置が求められ、この予測像
点位置と撮影光学系から得られた記録画像における物点
の実測像点位置との誤差を最小にすることにより、ずれ
量と歪曲収差とが更新される。
て、好ましくは、３次元位置データとずれ量のデフォル
ト値と歪曲収差とのデフォルト値とに基づいて、記録画
像における物点の予測像点位置が求められ、この予測像
点位置と撮影光学系から得られた記録画像における物点
の実測像点位置との誤差を最小にすることにより、ずれ
量と歪曲収差とが更新される。
【００１８】カメラのキャリブレーション方法におい
て、好ましくは、カメラが多数の画素からなる撮像素子
を備えた電子スチルカメラであり、記録画像における像
面中心と撮影光学系の光軸がこの像面に交差するときの
交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差と、記録画像
面における隣り合う画素間距離との少なくとも１つが算
出される。
て、好ましくは、カメラが多数の画素からなる撮像素子
を備えた電子スチルカメラであり、記録画像における像
面中心と撮影光学系の光軸がこの像面に交差するときの
交点とのずれ量と、撮影光学系の歪曲収差と、記録画像
面における隣り合う画素間距離との少なくとも１つが算
出される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるカメラの実施
形態について、添付図面を参照して説明する。
形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】図１は、本発明による実施形態であるカメ
ラの主要構成を示すブロック図である。カメラ１００は
デジタルカメラであり、内部に設けられたマイクロコン
ピュータであるシステムコントロール回路２０により、
カメラ１００の全体の制御が行われる。
ラの主要構成を示すブロック図である。カメラ１００は
デジタルカメラであり、内部に設けられたマイクロコン
ピュータであるシステムコントロール回路２０により、
カメラ１００の全体の制御が行われる。
【００２１】撮影光学系１２により得られた被写体の光
学像はＣＣＤ１３の撮像面に結像される。撮像面に結像
された光学像は、ＣＣＤ１３により光電変換されて記録
画像１枚分のアナログの画像信号として出力される。記
録画像１枚分のアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１
４においてデジタルの画像信号に変換された後、画像信
号処理回路１６に入力される。デジタルの画像信号は、
画像信号処理回路１６において記録画像１枚分のメモリ
容量を持つ画像メモリ１８と協動して、シェーディング
補正およびガンマ補正等の所定の信号処理が施され、シ
ステムコントロール回路２０に出力される。
学像はＣＣＤ１３の撮像面に結像される。撮像面に結像
された光学像は、ＣＣＤ１３により光電変換されて記録
画像１枚分のアナログの画像信号として出力される。記
録画像１枚分のアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１
４においてデジタルの画像信号に変換された後、画像信
号処理回路１６に入力される。デジタルの画像信号は、
画像信号処理回路１６において記録画像１枚分のメモリ
容量を持つ画像メモリ１８と協動して、シェーディング
補正およびガンマ補正等の所定の信号処理が施され、シ
ステムコントロール回路２０に出力される。
【００２２】カメラ１００の内部には、例えばカメラ光
軸の３次元位置を定めるための３つの回転角センサ４
２、４３、４４が設けられる。回転角センサ４３によ
り、鉛直方向に伸びる第１の軸（以下Ｚ軸という）に関
するカメラ１００の回転角γが所定時刻毎に測定され
る。回転角センサ４４により、Ｚ軸に垂直であり、所定
の方位、例えば北方向に延びる第２の軸（以下Ｘ軸とい
う）に関するカメラ１００の回転角αが測定される。同
様に回転角センサ４２により、Ｚ軸、Ｘ軸と互いに直交
する第３の軸（以下Ｙ軸という）に関する回転角βが測
定される。
軸の３次元位置を定めるための３つの回転角センサ４
２、４３、４４が設けられる。回転角センサ４３によ
り、鉛直方向に伸びる第１の軸（以下Ｚ軸という）に関
するカメラ１００の回転角γが所定時刻毎に測定され
る。回転角センサ４４により、Ｚ軸に垂直であり、所定
の方位、例えば北方向に延びる第２の軸（以下Ｘ軸とい
う）に関するカメラ１００の回転角αが測定される。同
様に回転角センサ４２により、Ｚ軸、Ｘ軸と互いに直交
する第３の軸（以下Ｙ軸という）に関する回転角βが測
定される。
【００２３】センサ制御回路４０には、３つの回転角セ
ンサ４２、４３、４４と、回転角データメモリ４１とが
接続される。センサ制御回路４０により、システムコン
トロール回路２０からの指令に基づいて各回転角センサ
の動作制御が行なわれる。それと同時に、３つの回転角
センサ４２、４３、４４からの測定値がセンサ制御回路
４０へ出力される。センサ制御回路４０により、撮影時
点における回転角（以下、回転角データという）が回転
角データメモリ４１に格納され、またシステムコントロ
ール回路２０と回転角データの授受が行なわれる。
ンサ４２、４３、４４と、回転角データメモリ４１とが
接続される。センサ制御回路４０により、システムコン
トロール回路２０からの指令に基づいて各回転角センサ
の動作制御が行なわれる。それと同時に、３つの回転角
センサ４２、４３、４４からの測定値がセンサ制御回路
４０へ出力される。センサ制御回路４０により、撮影時
点における回転角（以下、回転角データという）が回転
角データメモリ４１に格納され、またシステムコントロ
ール回路２０と回転角データの授受が行なわれる。
【００２４】３つの回転角センサ４２、４３、４４の配
置は、理想的にはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の原点となるカメラ
１００の撮影光学系の前側主点位置と一致させることが
望ましい。しかしカメラ１００の設計上、前側主点位置
と一致する位置には回転角センサ４２、４３、４４が設
けられないため、測定値は前側主点位置からのずれが生
じる。このため、回転角データメモリ４１内には、各回
転角センサの撮影光学系１２の前側主点位置からのオフ
セット値が格納されている。そしてセンサ制御回路４０
は、各回転角センサからの計測値をオフセット値を用い
て撮影光学系１２の前側主点位置を基準とした回転角デ
ータに補正演算し、回転角データの精度を高めている。
置は、理想的にはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の原点となるカメラ
１００の撮影光学系の前側主点位置と一致させることが
望ましい。しかしカメラ１００の設計上、前側主点位置
と一致する位置には回転角センサ４２、４３、４４が設
けられないため、測定値は前側主点位置からのずれが生
じる。このため、回転角データメモリ４１内には、各回
転角センサの撮影光学系１２の前側主点位置からのオフ
セット値が格納されている。そしてセンサ制御回路４０
は、各回転角センサからの計測値をオフセット値を用い
て撮影光学系１２の前側主点位置を基準とした回転角デ
ータに補正演算し、回転角データの精度を高めている。
【００２５】カメラ１００にはキャリブレーション装置
５０が設けられ、このキャリブレーション装置５０はシ
ステムコントロール回路２０に接続される。キャリブレ
ーション装置５０において、システムコントロール回路
２０から記録画像１枚分の画像データとこの画像データ
が得られた時の位置データとが読み出され、画像データ
と対応する位置データとは１組のデータとして対応づけ
られて共に独自のメモリ５２に記録される。メモリ５２
には複数組分の画像データと位置データとが記録可能で
ある。
５０が設けられ、このキャリブレーション装置５０はシ
ステムコントロール回路２０に接続される。キャリブレ
ーション装置５０において、システムコントロール回路
２０から記録画像１枚分の画像データとこの画像データ
が得られた時の位置データとが読み出され、画像データ
と対応する位置データとは１組のデータとして対応づけ
られて共に独自のメモリ５２に記録される。メモリ５２
には複数組分の画像データと位置データとが記録可能で
ある。
【００２６】キャリブレーション装置５０では、メモリ
５２と協動してキャリブレーション処理が実行される。
即ち、複数組の画像データと位置データとに基づいて、
カメラ１００の焦点面における撮影光学系１２の歪曲収
差や焦点ずれ等のカメラ１００に関する補正パラメータ
が算出される。これらの補正パラメータはシステムコン
トロール回路２０に出力される。
５２と協動してキャリブレーション処理が実行される。
即ち、複数組の画像データと位置データとに基づいて、
カメラ１００の焦点面における撮影光学系１２の歪曲収
差や焦点ずれ等のカメラ１００に関する補正パラメータ
が算出される。これらの補正パラメータはシステムコン
トロール回路２０に出力される。
【００２７】システムコントロール回路２０により、画
像信号処理回路１６からの記録画像１枚分の画像デー
タ、センサ制御回路４０からの回転角データ、キャリブ
レーション装置５０からの補正パラメータ、および撮影
日時、ファイル名などの情報が画像記録制御回路２２に
出力され、画像記録制御回路２２ではこれらの情報を結
合して、所定の記録様式に沿った記録用データが生成さ
れ、例えばＩＣメモリカード２４等の記録媒体に記録さ
れる。
像信号処理回路１６からの記録画像１枚分の画像デー
タ、センサ制御回路４０からの回転角データ、キャリブ
レーション装置５０からの補正パラメータ、および撮影
日時、ファイル名などの情報が画像記録制御回路２２に
出力され、画像記録制御回路２２ではこれらの情報を結
合して、所定の記録様式に沿った記録用データが生成さ
れ、例えばＩＣメモリカード２４等の記録媒体に記録さ
れる。
【００２８】次に、キャリブレーション装置５０におけ
るキャリブレーション処理について詳述する。
るキャリブレーション処理について詳述する。
【００２９】図２は、撮影者を中心とする天球Ｒにおい
て、撮影地点Ｍと４つの恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 と
の位置関係を示す図である。Ｚ軸は天頂方向であり、Ｘ
軸は北方向、Ｙ軸は西方向である。この３次元直交座標
系（Ｘ, Ｙ，Ｚ）が基準座標系に定められる。恒星ｑi
（ｉ＝１〜４）には例えば識別しやすい星座の１等星な
どが選ばれる。
て、撮影地点Ｍと４つの恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 と
の位置関係を示す図である。Ｚ軸は天頂方向であり、Ｘ
軸は北方向、Ｙ軸は西方向である。この３次元直交座標
系（Ｘ, Ｙ，Ｚ）が基準座標系に定められる。恒星ｑi
（ｉ＝１〜４）には例えば識別しやすい星座の１等星な
どが選ばれる。
【００３０】恒星ｑi は撮影者からの距離は実際にはそ
れぞれ異なるが、全て一律の距離だけ離れている、即ち
天球Ｒ上にある点ｑi ’とみなされる。星図はこの天球
Ｒ上の点ｑi ’の位置を示すものである。天球Ｒは計算
上の球面であり半径は定まらないので、点ｑi ’即ち恒
星ｑi の位置は赤径φi と赤緯θi により求められる方
向余弦（ｌi ，ｍi ，ｎi ）で表わされる。方向余弦
（ｌi ，ｍi ，ｎi ）は次の（２）式により求められ
る。なお図の複雑化を避けるために、図２には恒星ｑ1
の赤径φ1 および赤緯θ1 と、恒星ｑ2 の赤径φ2 およ
び赤緯θ2 のみが示される。
れぞれ異なるが、全て一律の距離だけ離れている、即ち
天球Ｒ上にある点ｑi ’とみなされる。星図はこの天球
Ｒ上の点ｑi ’の位置を示すものである。天球Ｒは計算
上の球面であり半径は定まらないので、点ｑi ’即ち恒
星ｑi の位置は赤径φi と赤緯θi により求められる方
向余弦（ｌi ，ｍi ，ｎi ）で表わされる。方向余弦
（ｌi ，ｍi ，ｎi ）は次の（２）式により求められ
る。なお図の複雑化を避けるために、図２には恒星ｑ1
の赤径φ1 および赤緯θ1 と、恒星ｑ2 の赤径φ2 およ
び赤緯θ2 のみが示される。
【００３１】
【数２】
【００３２】まず撮影地点Ｍにおいて複数の恒星ｑi が
異なる方向からｎ枚（ｎ≧２）撮影される。恒星ｑi の
赤経φi と赤緯θi は星表を用いて求められる。そして
（２）式を用いて恒星ｑi の方向余弦（ｌi ，ｍi ，ｎ
i ）が求められる。このときカメラ１００の移動量は、
撮影地点Ｍから恒星ｑi までの距離に対してほとんど無
視できるほど小さいので、撮影地点Ｍはｎ枚の写真にお
いて同一であるとみなされる。また撮影地点Ｍはカメラ
１００の前側主点位置と同一であることとする。
異なる方向からｎ枚（ｎ≧２）撮影される。恒星ｑi の
赤経φi と赤緯θi は星表を用いて求められる。そして
（２）式を用いて恒星ｑi の方向余弦（ｌi ，ｍi ，ｎ
i ）が求められる。このときカメラ１００の移動量は、
撮影地点Ｍから恒星ｑi までの距離に対してほとんど無
視できるほど小さいので、撮影地点Ｍはｎ枚の写真にお
いて同一であるとみなされる。また撮影地点Ｍはカメラ
１００の前側主点位置と同一であることとする。
【００３３】図３は、４つの恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ
4 を連続して２回撮影したとき（ｎ＝２）の、カメラ１
００と恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 との位置関係を示す
図である。第１および第２の撮影はほぼ同時刻におこな
われることとし、恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 の位置は
第１の撮影と第２の撮影とにおいて同一であるとみな
す。第１の撮影と第２の撮影とでは撮影する方向、即ち
光軸方向が異なる。
4 を連続して２回撮影したとき（ｎ＝２）の、カメラ１
００と恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 との位置関係を示す
図である。第１および第２の撮影はほぼ同時刻におこな
われることとし、恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 の位置は
第１の撮影と第２の撮影とにおいて同一であるとみな
す。第１の撮影と第２の撮影とでは撮影する方向、即ち
光軸方向が異なる。
【００３４】図３（ａ）は、第１の撮影を行ったときの
カメラ１００と、恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 との位置
関係を示す図である。図３（ｂ）は、第１の撮影とは異
なる方向から第２の撮影を行ったときのカメラ１００
と、恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ 4 との位置関係を示す図
である。第１及び第２の撮影の方向はそれぞれカメラ１
００の光軸Ｏ1 及びＯ2 により示される。
カメラ１００と、恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 との位置
関係を示す図である。図３（ｂ）は、第１の撮影とは異
なる方向から第２の撮影を行ったときのカメラ１００
と、恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ 4 との位置関係を示す図
である。第１及び第２の撮影の方向はそれぞれカメラ１
００の光軸Ｏ1 及びＯ2 により示される。
【００３５】第ｊ番目（ｊ＝１〜２）の撮影において、
カメラ１００の前側主点位置Ｍj を原点とし、カメラ１
００の光軸方向をｚj 軸とする右手系の３次元直交座標
系が、座標系ｊ（ｘj , ｙj ，ｚj ）に定められる（図
４参照）。上述したように、前側主点位置Ｍ1 およびＭ
2 は実質的に同一であるとみなされる。
カメラ１００の前側主点位置Ｍj を原点とし、カメラ１
００の光軸方向をｚj 軸とする右手系の３次元直交座標
系が、座標系ｊ（ｘj , ｙj ，ｚj ）に定められる（図
４参照）。上述したように、前側主点位置Ｍ1 およびＭ
2 は実質的に同一であるとみなされる。
【００３６】カメラ光軸Ｏj は回転角（αj ，βj ，γ
j ）で示されるが、αj は基準座標系のＸ軸に対するｘ
j 軸の回転角度であり、同様にβj はＹ軸に対するｙj
軸の回転角度、γj はＺ軸に対するｚj 軸の回転角度で
ある。この回転角（αj ，β j ，γj ）は、回転角セン
サ４２、４３、４４によりそれぞれ独立して測定され、
画像データとともにメモリ５２に記憶される。
j ）で示されるが、αj は基準座標系のＸ軸に対するｘ
j 軸の回転角度であり、同様にβj はＹ軸に対するｙj
軸の回転角度、γj はＺ軸に対するｚj 軸の回転角度で
ある。この回転角（αj ，β j ，γj ）は、回転角セン
サ４２、４３、４４によりそれぞれ独立して測定され、
画像データとともにメモリ５２に記憶される。
【００３７】図４は恒星ｑi と、焦点面である各スクリ
ーンＳj における恒星ｑi の像点Ｑ ijと、前側主点位置
Ｍj との位置関係を３次元的に示す模式図である。図４
（ａ）は図３（ａ）に対応しており、第１の撮影におけ
る模式図である。図４（ｂ）は図３（ｂ）に対応してお
り、第２の撮影における模式図である。
ーンＳj における恒星ｑi の像点Ｑ ijと、前側主点位置
Ｍj との位置関係を３次元的に示す模式図である。図４
（ａ）は図３（ａ）に対応しており、第１の撮影におけ
る模式図である。図４（ｂ）は図３（ｂ）に対応してお
り、第２の撮影における模式図である。
【００３８】基準座標系（Ｘ, Ｙ，Ｚ）における光軸方
向Ｏj （αj ，βj ，γj ）が測定されることにより、
恒星ｑi の座標系ｊ（ｘj , ｙj ，ｚj ）における３次
元位置、即ち方向余弦（ｌij，ｍij，ｎij）は、例えば
（３）式を用いて求められる。
向Ｏj （αj ，βj ，γj ）が測定されることにより、
恒星ｑi の座標系ｊ（ｘj , ｙj ，ｚj ）における３次
元位置、即ち方向余弦（ｌij，ｍij，ｎij）は、例えば
（３）式を用いて求められる。
【００３９】
【数３】
【００４０】理想的な撮影光学系を用いれば、被写体の
１点から出た光線は、撮影光学系１２を通って光軸Ｏj
に垂直な平面である焦点面、即ちスクリーンＳj 上に完
全な１点となって集光し点像がつくられる。即ち、恒星
ｑi とその像点Ｑijと撮影光学系１２の前側主点位置Ｍ
j とは一直線上にある。従って計算上では被写体が平面
物体であれば、撮影光学系による被写体像は、被写体の
正確な相似形としてスクリーンＳj 上に形成される。
１点から出た光線は、撮影光学系１２を通って光軸Ｏj
に垂直な平面である焦点面、即ちスクリーンＳj 上に完
全な１点となって集光し点像がつくられる。即ち、恒星
ｑi とその像点Ｑijと撮影光学系１２の前側主点位置Ｍ
j とは一直線上にある。従って計算上では被写体が平面
物体であれば、撮影光学系による被写体像は、被写体の
正確な相似形としてスクリーンＳj 上に形成される。
【００４１】上記のことを利用して、恒星ｑi を焦点面
であるスクリーンＳj 上に投影した像点Ｑijの２次元座
標（Ｘij，Ｙij）が、（４）式によって求められる。な
お、（４）式において、ｆは後側主点位置とスクリーン
Ｓj との距離（以下、焦点距離という）を示す。
であるスクリーンＳj 上に投影した像点Ｑijの２次元座
標（Ｘij，Ｙij）が、（４）式によって求められる。な
お、（４）式において、ｆは後側主点位置とスクリーン
Ｓj との距離（以下、焦点距離という）を示す。
【００４２】
【数４】
【００４３】図５は、第１の撮影において計算上の撮像
面であるスクリーンＳ1 と実際のＣＣＤの撮像面である
画像ＭＳ1 とを示した模式図である。図５において、破
線で示されるスクリーンＳ1 における座標系を（Ｘ1 ，
Ｙ1 ）とし、Ｘ1 軸とＹ1 軸の交点、即ちスクリーンＳ
1 の像面中心をＣ1 とする。同様に実線で示される画像
ＭＳ1 における座標系を（ＭＸ1 ，ＭＹ1 ）とし、ＭＸ
1 軸とＭＹ1 軸の交点である画像ＭＳ1 の像面中心をＭ
Ｃ1 とする。
面であるスクリーンＳ1 と実際のＣＣＤの撮像面である
画像ＭＳ1 とを示した模式図である。図５において、破
線で示されるスクリーンＳ1 における座標系を（Ｘ1 ，
Ｙ1 ）とし、Ｘ1 軸とＹ1 軸の交点、即ちスクリーンＳ
1 の像面中心をＣ1 とする。同様に実線で示される画像
ＭＳ1 における座標系を（ＭＸ1 ，ＭＹ1 ）とし、ＭＸ
1 軸とＭＹ1 軸の交点である画像ＭＳ1 の像面中心をＭ
Ｃ1 とする。
【００４４】恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ3 、ｑ4 のスクリーン
Ｓ1 上の計算上の像点位置はそれぞれＱ11（Ｘ11，
Ｙ11）、Ｑ21（Ｘ21，Ｙ21）、Ｑ31（Ｘ31，Ｙ31）、Ｑ
41（Ｘ41，Ｙ41）で示される。また恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ
3 、ｑ4 の画像ＭＳ1 上の実測像点位置はそれぞれＭＱ
11（ＭＸ11，ＭＹ11）、ＭＱ21（ＭＸ21，ＭＹ21）、Ｍ
Ｑ 31（ＭＸ31，ＭＹ31）、ＭＱ41（ＭＸ41，ＭＹ41）で
示される。
Ｓ1 上の計算上の像点位置はそれぞれＱ11（Ｘ11，
Ｙ11）、Ｑ21（Ｘ21，Ｙ21）、Ｑ31（Ｘ31，Ｙ31）、Ｑ
41（Ｘ41，Ｙ41）で示される。また恒星ｑ1 、ｑ2 、ｑ
3 、ｑ4 の画像ＭＳ1 上の実測像点位置はそれぞれＭＱ
11（ＭＸ11，ＭＹ11）、ＭＱ21（ＭＸ21，ＭＹ21）、Ｍ
Ｑ 31（ＭＸ31，ＭＹ31）、ＭＱ41（ＭＸ41，ＭＹ41）で
示される。
【００４５】（４）式によって求められたスクリーンＳ
j における恒星ｑi の計算上の像点位置Ｑij（Ｘij，Ｙ
ij）は、実測像点位置ＭＱij（ＭＸij，ＭＹij）と一致
することが望ましい。しかし実際の撮影光学系では、特
に球面レンズを使用している場合、被写体像は被写体の
相似形とはならず、例えば本来直線になるべきものが曲
がった像として投影される。写真測量では、特に横倍率
が像の大きさによって異なる歪曲収差が直接測定誤差と
なる。
j における恒星ｑi の計算上の像点位置Ｑij（Ｘij，Ｙ
ij）は、実測像点位置ＭＱij（ＭＸij，ＭＹij）と一致
することが望ましい。しかし実際の撮影光学系では、特
に球面レンズを使用している場合、被写体像は被写体の
相似形とはならず、例えば本来直線になるべきものが曲
がった像として投影される。写真測量では、特に横倍率
が像の大きさによって異なる歪曲収差が直接測定誤差と
なる。
【００４６】また、撮影光学系１２の光軸Ｏj 上にある
焦点、即ちスクリーンＳj の像面中心Ｃj と、画像の像
面中心ＭＣj とは実際には一致せず、わずかなずれ量を
有する。この像面中心Ｃj とＭＣj とのずれを焦点ずれ
というが、焦点ずれは機構的要因、光学機構的要因、収
差的要因などが原因で生じるものであり、例えばレンズ
の口径を変化させたり、可変焦点レンズやズームレンズ
で焦点距離を変化させたときに生じる。この焦点ずれも
写真測量においては測量誤差の原因となる。
焦点、即ちスクリーンＳj の像面中心Ｃj と、画像の像
面中心ＭＣj とは実際には一致せず、わずかなずれ量を
有する。この像面中心Ｃj とＭＣj とのずれを焦点ずれ
というが、焦点ずれは機構的要因、光学機構的要因、収
差的要因などが原因で生じるものであり、例えばレンズ
の口径を変化させたり、可変焦点レンズやズームレンズ
で焦点距離を変化させたときに生じる。この焦点ずれも
写真測量においては測量誤差の原因となる。
【００４７】以上のことから、歪曲収差などによる誤
差、あるいは像面中心のずれを補正するために、例えば
（５）式に示すＫａｒａｒａの歪曲収差補正モデルを用
いて、予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）を求めている。
差、あるいは像面中心のずれを補正するために、例えば
（５）式に示すＫａｒａｒａの歪曲収差補正モデルを用
いて、予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）を求めている。
【００４８】
【数５】
【００４９】なお、（５）式において、Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ
6 ，Ｐ1 ，Ｐ2 は歪曲収差を示すディストーションパラ
メータであり、Ｐｘ，ＰｙはＣＣＤピッチ間隔を２次元
座標で示す値、Ｘｃ，Ｙｃは像面中心Ｃj とＭＣj との
ずれ量を２次元座標で示す値である。９つのパラメータ
Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｘｃ，Ｙ
ｃには、初期値が与えられる。ｆは焦点距離を示す。
6 ，Ｐ1 ，Ｐ2 は歪曲収差を示すディストーションパラ
メータであり、Ｐｘ，ＰｙはＣＣＤピッチ間隔を２次元
座標で示す値、Ｘｃ，Ｙｃは像面中心Ｃj とＭＣj との
ずれ量を２次元座標で示す値である。９つのパラメータ
Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｘｃ，Ｙ
ｃには、初期値が与えられる。ｆは焦点距離を示す。
【００５０】さらに、（５）式により算出された恒星ｑ
i の予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）と、実際に撮影さ
れた画像ＭＳj から得られる恒星ｑi の２次元座標、即
ち実測像点座標（ＭＸij，ＭＹij）との誤差が最小にな
るように、（１）式を用いて最適化が図られる。即ち
（１）式において、メリット関数Φの値を最小にする５
つのディストーションパラメータＤ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｐ
1 ，Ｐ2 と、ＣＣＤピッチ間隔Ｐｘ，Ｐｙと、ずれ量Ｘ
ｃ，Ｙｃとが、減衰最小二乗法により求められる。
i の予測像点座標（ＣＸij，ＣＹij）と、実際に撮影さ
れた画像ＭＳj から得られる恒星ｑi の２次元座標、即
ち実測像点座標（ＭＸij，ＭＹij）との誤差が最小にな
るように、（１）式を用いて最適化が図られる。即ち
（１）式において、メリット関数Φの値を最小にする５
つのディストーションパラメータＤ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｐ
1 ，Ｐ2 と、ＣＣＤピッチ間隔Ｐｘ，Ｐｙと、ずれ量Ｘ
ｃ，Ｙｃとが、減衰最小二乗法により求められる。
【００５１】
【数１】
【００５２】以上のように求められた９つの補正パラメ
ータＤ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｐ1 ，Ｐ2，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｘ
ｃ，Ｙｃは、システムコントロール回路２０に出力され
る。システムコントロール回路２０は、実際の写真測量
を行うときに、この算出された補正パラメータを画像信
号処理回路１６に出力する。
ータＤ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｐ1 ，Ｐ2，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｘ
ｃ，Ｙｃは、システムコントロール回路２０に出力され
る。システムコントロール回路２０は、実際の写真測量
を行うときに、この算出された補正パラメータを画像信
号処理回路１６に出力する。
【００５３】画像信号処理回路１６における画像処理で
は、補正パラメータは初めにデフォルトの値が記憶され
ており、キャリブレーションが行われる前ではこのデフ
ォルト値に基づいて処理される。キャリブレーションが
行われた後の写真測量時では、キャリブレーション装置
５０によって求められた補正パラメータを用いて画像処
理が行われる。従って画像処理において、正確な画像デ
ータ補正が出来、写真測量の精度が向上する。
は、補正パラメータは初めにデフォルトの値が記憶され
ており、キャリブレーションが行われる前ではこのデフ
ォルト値に基づいて処理される。キャリブレーションが
行われた後の写真測量時では、キャリブレーション装置
５０によって求められた補正パラメータを用いて画像処
理が行われる。従って画像処理において、正確な画像デ
ータ補正が出来、写真測量の精度が向上する。
【００５４】本実施形態のカメラにおいては、共通して
写し込まれた恒星の位置が星図等により正確に求められ
るので、複数の恒星同士の相対位置関係、およびカメラ
との相対位置関係が明確である。従って複数の恒星が共
通して写し込まれている画像が複数枚あれば正確な補正
パラメータが求められ、精密な被写体を必要とすること
なく、また時間のかかる設置作業も必要としない。
写し込まれた恒星の位置が星図等により正確に求められ
るので、複数の恒星同士の相対位置関係、およびカメラ
との相対位置関係が明確である。従って複数の恒星が共
通して写し込まれている画像が複数枚あれば正確な補正
パラメータが求められ、精密な被写体を必要とすること
なく、また時間のかかる設置作業も必要としない。
【００５５】また画角の大きなカメラを使用する場合に
も、距離の離れた恒星を共通点として選択すれば、大き
な被写体を制作する必要がなく画像上で所定距離離れた
共通点を得ることができ、正確な補正パラメータが求め
られる。また従来複数の撮影地点におけるカメラの相対
位置を未知のパラメータとして演算していたが、本実施
形態では撮影地点間の距離が恒星間の距離対して実質的
に０とみなせるので、カメラの相対位置は演算に必要な
い。従って未知のパラメータが減り補正パラメータの精
度がさらに向上する。
も、距離の離れた恒星を共通点として選択すれば、大き
な被写体を制作する必要がなく画像上で所定距離離れた
共通点を得ることができ、正確な補正パラメータが求め
られる。また従来複数の撮影地点におけるカメラの相対
位置を未知のパラメータとして演算していたが、本実施
形態では撮影地点間の距離が恒星間の距離対して実質的
に０とみなせるので、カメラの相対位置は演算に必要な
い。従って未知のパラメータが減り補正パラメータの精
度がさらに向上する。
【００５６】さらに撮影が夜間に行われるので、恒星は
周りの空間（夜空）に対して輝度差が大きく画像上での
識別が容易である。従って、異なる画像に写し込まれた
共通の恒星を対応付けするための画像処理が簡単にな
り、特にデジタル処理を行う場合には輝度値のみで判別
可能である。
周りの空間（夜空）に対して輝度差が大きく画像上での
識別が容易である。従って、異なる画像に写し込まれた
共通の恒星を対応付けするための画像処理が簡単にな
り、特にデジタル処理を行う場合には輝度値のみで判別
可能である。
【００５７】なお、本実施形態では、恒星ｑi の数を４
点に定めているが、特に限定されることはなく、２点以
上でもよい。同様に画像枚数ｎは２枚に限定されず、１
枚又はそれ以上でもよい。恒星ｑi および画像枚数ｎは
多ければ多いほど、９つのパラメータＤ2 ，Ｄ4 ，
Ｄ6 ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｘｃ，Ｙｃの精度は向
上する。
点に定めているが、特に限定されることはなく、２点以
上でもよい。同様に画像枚数ｎは２枚に限定されず、１
枚又はそれ以上でもよい。恒星ｑi および画像枚数ｎは
多ければ多いほど、９つのパラメータＤ2 ，Ｄ4 ，
Ｄ6 ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｘｃ，Ｙｃの精度は向
上する。
【００５８】また、本実施形態ではカメラにキャリブレ
ーション装置が設けられる構成を示しているが、キャリ
ブレーション装置がカメラ外部のコンピュータに設けら
れ、ＩＣメモリカードに記録された画像データと回転角
データとを読み出す構成にしてもよい。
ーション装置が設けられる構成を示しているが、キャリ
ブレーション装置がカメラ外部のコンピュータに設けら
れ、ＩＣメモリカードに記録された画像データと回転角
データとを読み出す構成にしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】本発明によると、精密な被写体を必要と
せず、かつキャリブレーションの精度の高いカメラが得
られる。
せず、かつキャリブレーションの精度の高いカメラが得
られる。
【図１】本発明によるカメラの実施形態を示すブロック
図である。
図である。
【図２】天球における撮影者と恒星ｑi との位置関係を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図３】カメラと恒星ｑi との位置関係を３次元的に示
す模式図である。
す模式図である。
【図４】恒星ｑi と、スクリーンＳj における像点Ｑij
と、カメラの前側主点位置Ｍjとの位置関係を３次元的
に示す模式図である。
と、カメラの前側主点位置Ｍjとの位置関係を３次元的
に示す模式図である。
【図５】スクリーンＳ1 における像点Ｑi1と、画像ＭＳ
1 における像点ＭＱi1との関係を示す模式図である。
1 における像点ＭＱi1との関係を示す模式図である。
１２ 撮影光学系 １３ ＣＣＤ １４ Ａ／Ｄ変換器 １６ 画像信号処理回路 １８ 画像メモリ ２０ システムコントロール回路 ２２ 画像記録制御回路 ２４ メモリカード ４０ センサ制御回路 ４１ 回転角データメモリ ４２、４３、４４ 回転角センサ ５０ キャリブレーション装置 ５２ メモリ
Claims (12)
- 【請求項１】 撮影光学系と、 複数の恒星を異なる角度から撮影することにより、前記
撮影光学系を介して複数の記録画像を得る記録手段と、 前記記録手段によって得られた複数の前記記録画像に基
いてキャリブレーションを行うキャリブレーション手段
とを備え、 前記キャリブレーション手段によって、前記記録画像に
おける像面中心と前記撮影光学系の光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系の歪曲
収差との少なくとも一方が、撮影時における前記複数の
恒星の座標値に基づいて算出されることを特徴とするカ
メラ。 - 【請求項２】 前記恒星の座標値が撮影地点を原点とす
る天球における方向余弦で表わされ、この方向余弦が星
表に基づいて求められることを特徴とする請求項１に記
載のカメラ。 - 【請求項３】 前記撮影光学系の光軸傾きを検出する検
出手段を備え、前記キャリブレーション手段によって、
前記検出手段から得られた光軸傾きに関するデータと前
記恒星の座標値とに基づいて前記記録画像における恒星
の計算上の像点位置が求められ、この計算上の像点位置
が前記ずれ量のデフォルト値と前記歪曲収差のデフォル
ト値とに基づいて補正されることにより前記記録画像に
おける恒星の予測像点位置が求められ、この予測像点位
置と前記撮影光学系から得られた前記記録画像における
恒星の実測像点位置との誤差を最小にする前記ずれ量と
前記歪曲収差とが求められることより、前記ずれ量と前
記歪曲収差とが更新されることを特徴とする請求項１に
記載のカメラ。 - 【請求項４】 前記誤差が次式に示されるメリット関数
Φであり、減衰最小二乗法により前記ずれ量と前記歪曲
収差とが求められることを特徴とする請求項３に記載の
カメラ。 【数１】 - 【請求項５】 前記複数の恒星が星座を形成する恒星に
含まれることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。 - 【請求項６】 前記記録手段が多数の画素からなる撮像
素子を備え、前記キャリブレーション手段によって、前
記記録画像における像面中心と前記光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系の歪曲
収差と、前記記録画像面における隣り合う画素間距離と
の少なくとも一つが算出されることを特徴とする請求項
１に記載のカメラ。 - 【請求項７】 カメラの撮影光学系を介して得られた複
数の記録画像に基づいて、前記カメラのキャリブレーシ
ョンを行うキャリブレーション方法であって、前記複数
の記録画像が複数の恒星を異なる角度から撮影すること
により得られ、キャリブレーションによって前記記録画
像における像面中心と焦点とのずれ量と、前記撮影光学
系の歪曲収差との少なくとも一方が、撮影時における前
記複数の恒星の座標値に基づいて算出されることを特徴
とするカメラのキャリブレーション方法。 - 【請求項８】 前記恒星の座標値が、撮影地点を原点と
する天球における方向余弦で表わされ、この方向余弦が
星表に基づいて求められることを特徴とする請求項７に
記載のカメラのキャリブレーション方法。 - 【請求項９】 前記撮影光学系の光軸傾きに関するデー
タと前記恒星の座標値とに基づいて、前記記録画像にお
ける恒星の計算上の像点位置が求められ、この計算上の
像点位置が前記ずれ量のデフォルト値と前記歪曲収差の
デフォルト値とに基づいて補正されることにより、前記
記録画像における恒星の予測像点位置が求められ、この
予測像点位置と前記撮影光学系から得られた前記記録画
像における恒星の実測像点位置との誤差を最小にする前
記ずれ量と前記歪曲収差とが求められることより、前記
ずれ量と前記歪曲収差とが更新されることを特徴とする
請求項７に記載のカメラのキャリブレーション方法。 - 【請求項１０】 前記誤差が次式に示されるメリット関
数Φであり、減衰最小二乗法により前記ずれ量と前記歪
曲収差とが求められることを特徴とする請求項９に記載
のカメラのキャリブレーション方法。 【数１】 - 【請求項１１】 前記複数の恒星が星座を形成する恒星
に含まれることを特徴とする請求項１０に記載のカメラ
のキャリブレーション方法。 - 【請求項１２】 前記カメラが多数の画素からなる撮像
素子を備えた電子スチルカメラであり、前記記録画像に
おける像面中心と前記撮影光学系の光軸がこの像面に交
差するときの交点とのずれ量と、前記撮影光学系の歪曲
収差と、前記記録画像面における隣り合う画素間距離と
の少なくとも１つが算出されることを特徴とする請求項
７に記載のカメラのキャリブレーション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10212496A JPH11101640A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-28 | カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21991997 | 1997-07-31 | ||
| JP9-219919 | 1997-07-31 | ||
| JP10212496A JPH11101640A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-28 | カメラおよびカメラのキャリブレーション方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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1998
- 1998-07-28 JP JP10212496A patent/JPH11101640A/ja active Pending
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