JPH11173840A - 測距装置及び測距方法 - Google Patents
測距装置及び測距方法Info
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- JPH11173840A JPH11173840A JP33751997A JP33751997A JPH11173840A JP H11173840 A JPH11173840 A JP H11173840A JP 33751997 A JP33751997 A JP 33751997A JP 33751997 A JP33751997 A JP 33751997A JP H11173840 A JPH11173840 A JP H11173840A
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- calibration
- distance
- image
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コストを掛けることなく種々の計測対象物の
位置とその高さとを自動計測する。 【解決手段】 校正尺と、該校正尺と計測対象物とを各
々同時に撮影するように、校正尺から所定距離離れた位
置かつ互いに所定間隔を隔てて水平面上に設けられた１
対の撮影手段と、該撮影手段の各画像上における校正尺
と計測対象物の各々の水平位置及び既知である前記各撮
影手段と校正尺との位置関係に基づいて計測対象物の水
平位置を算出する画像処理演算手段とを具備する。
位置とその高さとを自動計測する。 【解決手段】 校正尺と、該校正尺と計測対象物とを各
々同時に撮影するように、校正尺から所定距離離れた位
置かつ互いに所定間隔を隔てて水平面上に設けられた１
対の撮影手段と、該撮影手段の各画像上における校正尺
と計測対象物の各々の水平位置及び既知である前記各撮
影手段と校正尺との位置関係に基づいて計測対象物の水
平位置を算出する画像処理演算手段とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測距装置及び測距
方法に係わり、特に計測対象物の位置及びその高さを自
動計測する発明に関する。
方法に係わり、特に計測対象物の位置及びその高さを自
動計測する発明に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】計測対
象物の位置及び対象物の高さを計測する方法としては、
以下のような方法がある。 巻尺あるいは物差し等を用いた接触式計測方法。 トランシット、標点尺等を用いた光学式三角測量
法。 レーザー光あるいは超音波を対象物に照射し、その
反射光に基づいて対象物までの距離やその高さを計測す
る方法。
象物の位置及び対象物の高さを計測する方法としては、
以下のような方法がある。 巻尺あるいは物差し等を用いた接触式計測方法。 トランシット、標点尺等を用いた光学式三角測量
法。 レーザー光あるいは超音波を対象物に照射し、その
反射光に基づいて対象物までの距離やその高さを計測す
る方法。
【０００３】しかし、上記の方法では、遠方のものあ
るいは高度の大なるものを計測することができない。ま
た、上記の方法では、対象物を自動計測することがで
きない。さらに、上記の方法では、レーザー光あるい
は超音波が必要となるためにコストが掛かるという問題
点がある。
るいは高度の大なるものを計測することができない。ま
た、上記の方法では、対象物を自動計測することがで
きない。さらに、上記の方法では、レーザー光あるい
は超音波が必要となるためにコストが掛かるという問題
点がある。
【０００４】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、コストを掛けることなく種々の計測対象物の
位置とその高さとを自動計測することが可能な測距装置
及び測距方法の提供を目的とするものである。
たもので、コストを掛けることなく種々の計測対象物の
位置とその高さとを自動計測することが可能な測距装置
及び測距方法の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、測距装置に係わる第１の手段として、校
正尺と、該校正尺と計測対象物とを各々同時に撮影する
ように、校正尺から所定距離離れた位置かつ互いに所定
間隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮影手段と、
該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対象物の各
々の水平位置及び既知である前記各撮影手段と校正尺と
の位置関係に基づいて計測対象物の水平位置を算出する
画像処理演算手段とを具備する手段を採用する。上記手
段において、画像処理演算手段は、校正尺と計測対象物
の水平位置を各々の画像上における校正尺と計測対象物
の中心画素からの画素数として検出する。また、測距装
置に係わる第２の手段として、立設状態に設けられた所
定長さの校正尺と、該校正尺と計測対象物とを各々同時
に撮影するように、校正尺から所定距離離れた位置かつ
互いに所定間隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮
影手段と、該撮影手段の各画像上における校正尺と計測
対象物の各々の水平位置及び既知である前記各撮影手段
と校正尺との位置関係に基づいて何れかの撮影手段から
計測対象物までの直線距離及び校正尺までの直線距離を
算出すると共に、該各直線距離と前記校正尺の実際の長
さと前記何れかの撮影手段の画像上における校正尺と計
測対象物の垂直方向の長さとに基づいて計測対象物の高
さを算出する画像処理演算手段とを具備する手段を採用
する。この手段において、画像処理演算手段は、校正尺
と計測対象物の各々の水平位置及び垂直方向の長さを各
々の画像上における校正尺と計測対象物の画素数として
検出する。さらに、本発明では、測距方法に係わる第１
の手段として、水平面上に所定間隔を隔てて設けられた
１対の撮影手段によって、該撮影手段から所定距離離れ
て立設された所定長さの校正尺と計測対象物とを各々同
時に撮影し、該撮影手段の各画像上における校正尺と計
測対象物の各水平位置を検出し、該各水平位置と既知で
ある前記各撮影手段と校正尺との位置関係に基づいて計
測対象物の水平位置を算出するという手段を採用する。
測距方法に係わる第２の手段として、水平面上に所定間
隔を隔てて設けられた１対の撮影手段によって、該撮影
手段から所定距離離れて立設された所定長さの校正尺と
計測対象物とを各々同時に撮影し、撮影手段の各画像上
における校正尺と計測対象物の各水平位置と各垂直長さ
を検出し、該各水平位置及び既知である前記各撮影手段
と校正尺との位置関係に基づいて何れかの撮影手段から
計測対象物までの直線距離及び校正尺までの直線距離を
算出し、該各直線距離と前記校正尺の実際の長さと前記
何れかの撮影手段による校正尺と計測対象物の各垂直長
さに基づいて計測対象物の高さを算出するという手段を
採用する。
に、本発明は、測距装置に係わる第１の手段として、校
正尺と、該校正尺と計測対象物とを各々同時に撮影する
ように、校正尺から所定距離離れた位置かつ互いに所定
間隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮影手段と、
該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対象物の各
々の水平位置及び既知である前記各撮影手段と校正尺と
の位置関係に基づいて計測対象物の水平位置を算出する
画像処理演算手段とを具備する手段を採用する。上記手
段において、画像処理演算手段は、校正尺と計測対象物
の水平位置を各々の画像上における校正尺と計測対象物
の中心画素からの画素数として検出する。また、測距装
置に係わる第２の手段として、立設状態に設けられた所
定長さの校正尺と、該校正尺と計測対象物とを各々同時
に撮影するように、校正尺から所定距離離れた位置かつ
互いに所定間隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮
影手段と、該撮影手段の各画像上における校正尺と計測
対象物の各々の水平位置及び既知である前記各撮影手段
と校正尺との位置関係に基づいて何れかの撮影手段から
計測対象物までの直線距離及び校正尺までの直線距離を
算出すると共に、該各直線距離と前記校正尺の実際の長
さと前記何れかの撮影手段の画像上における校正尺と計
測対象物の垂直方向の長さとに基づいて計測対象物の高
さを算出する画像処理演算手段とを具備する手段を採用
する。この手段において、画像処理演算手段は、校正尺
と計測対象物の各々の水平位置及び垂直方向の長さを各
々の画像上における校正尺と計測対象物の画素数として
検出する。さらに、本発明では、測距方法に係わる第１
の手段として、水平面上に所定間隔を隔てて設けられた
１対の撮影手段によって、該撮影手段から所定距離離れ
て立設された所定長さの校正尺と計測対象物とを各々同
時に撮影し、該撮影手段の各画像上における校正尺と計
測対象物の各水平位置を検出し、該各水平位置と既知で
ある前記各撮影手段と校正尺との位置関係に基づいて計
測対象物の水平位置を算出するという手段を採用する。
測距方法に係わる第２の手段として、水平面上に所定間
隔を隔てて設けられた１対の撮影手段によって、該撮影
手段から所定距離離れて立設された所定長さの校正尺と
計測対象物とを各々同時に撮影し、撮影手段の各画像上
における校正尺と計測対象物の各水平位置と各垂直長さ
を検出し、該各水平位置及び既知である前記各撮影手段
と校正尺との位置関係に基づいて何れかの撮影手段から
計測対象物までの直線距離及び校正尺までの直線距離を
算出し、該各直線距離と前記校正尺の実際の長さと前記
何れかの撮影手段による校正尺と計測対象物の各垂直長
さに基づいて計測対象物の高さを算出するという手段を
採用する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係わる測距装置及び測距方法の一実施形態について説明
する。
係わる測距装置及び測距方法の一実施形態について説明
する。
【０００７】 図１は、本実施形態の測距装置の外観構
成を示す斜視図である。この図において、Ａは計測対象
物である。この計測対象物Ａには、測距装置Ｂが対峙し
て設けられる。該測距装置Ｂは、水平台１上に所定距離
を隔てて設けられた１対の撮影手段２Ａ，２Ｂと、同じ
く水平台１上に撮影手段２Ａ，２Ｂに対して所定位置に
設けられた水準器３と、水平台１上で撮影手段２Ａ，２
Ｂの前方かつその間に立設状態に備えられた所定長さの
校正尺４と、上記撮影手段２Ａ，２Ｂの撮影画像を処理
し、当該測距装置Ｂから計測対象物Ａまでの距離Ｌ（水
平位置）とその高さＨ（垂直高さ）とを算出するコンピ
ュータ５（画像処理演算手段）とから構成されている。
成を示す斜視図である。この図において、Ａは計測対象
物である。この計測対象物Ａには、測距装置Ｂが対峙し
て設けられる。該測距装置Ｂは、水平台１上に所定距離
を隔てて設けられた１対の撮影手段２Ａ，２Ｂと、同じ
く水平台１上に撮影手段２Ａ，２Ｂに対して所定位置に
設けられた水準器３と、水平台１上で撮影手段２Ａ，２
Ｂの前方かつその間に立設状態に備えられた所定長さの
校正尺４と、上記撮影手段２Ａ，２Ｂの撮影画像を処理
し、当該測距装置Ｂから計測対象物Ａまでの距離Ｌ（水
平位置）とその高さＨ（垂直高さ）とを算出するコンピ
ュータ５（画像処理演算手段）とから構成されている。
【０００８】このような計測対象物Ａにおいて、上記各
撮影手段２Ａ，２Ｂ及び校正尺４の各位置は水平台１上
に固定されており、相互の位置関係は一定となってい
る。各撮影手段２Ａ，２Ｂは、例えば撮像手段としてＣ
ＣＤ（Charge CoupledDevice）を用いたデジタルカメラ
であり、撮影した映像を複数の画素データからなるデジ
タル画像信号として出力するものである。これら撮影手
段２Ａ，２Ｂは、以下にも説明するように校正尺４と計
測対象物Ａとを同時に撮影できるように位置設定されて
水平台１上に固定されている。
撮影手段２Ａ，２Ｂ及び校正尺４の各位置は水平台１上
に固定されており、相互の位置関係は一定となってい
る。各撮影手段２Ａ，２Ｂは、例えば撮像手段としてＣ
ＣＤ（Charge CoupledDevice）を用いたデジタルカメラ
であり、撮影した映像を複数の画素データからなるデジ
タル画像信号として出力するものである。これら撮影手
段２Ａ，２Ｂは、以下にも説明するように校正尺４と計
測対象物Ａとを同時に撮影できるように位置設定されて
水平台１上に固定されている。
【０００９】また、上記コンピュータ５は、例えば汎用
パーソナルコンピュータに画像処理ボードを付加したも
のとして構成される。この画像処理ボードは、撮影手段
２Ａ，２Ｂから入力される各デジタル画像信号に画像処
理を施すことにより、以下に説明するように各画像上に
おける計測対象物Ａと校正尺４の水平位置や垂直長さを
検出するためのものである。なお、水平台１が水準器３
による検出結果に基づいて水平状態に設定されることに
より、上記撮影手段２Ａ，２Ｂは、水平状態に維持され
ている。
パーソナルコンピュータに画像処理ボードを付加したも
のとして構成される。この画像処理ボードは、撮影手段
２Ａ，２Ｂから入力される各デジタル画像信号に画像処
理を施すことにより、以下に説明するように各画像上に
おける計測対象物Ａと校正尺４の水平位置や垂直長さを
検出するためのものである。なお、水平台１が水準器３
による検出結果に基づいて水平状態に設定されることに
より、上記撮影手段２Ａ，２Ｂは、水平状態に維持され
ている。
【００１０】次に、このように構成された測距装置Ｂに
よる計測対象物Ａの距離Ｌと高さＨの測定方法について
詳しく説明する。なお、この測定は、上記撮影手段２
Ａ，２Ｂの撮影画像すなわち撮影手段２Ａ，２Ｂから出
力されるデジタル画像信号に基づいてコンピュータ５が
行うものである。
よる計測対象物Ａの距離Ｌと高さＨの測定方法について
詳しく説明する。なお、この測定は、上記撮影手段２
Ａ，２Ｂの撮影画像すなわち撮影手段２Ａ，２Ｂから出
力されるデジタル画像信号に基づいてコンピュータ５が
行うものである。
【００１１】（１）距離Ｌの算出処理 ａ）水平偏角解像度の算出 図２は、水平面内における計測対象物Ａ、撮影手段２
Ａ，２Ｂ及び校正尺４の各座標を示したものである。こ
の図において、撮影手段２Ａ，２Ｂの並び方向をｘ軸方
向、該ｘ軸に直交しかつ計測対象物Ａの方向をｙ軸方向
とである。また、点Ｘ1（原点）は撮影手段２Ａの焦点
位置、ｘ軸上の点Ｘ2は撮影手段２Ａの焦点位置、点Ｐo
は計測対象物Ａの位置、点Ｐfは校正尺４の位置を示
し、θ1*は点Ｘ1と点Ｐoを結ぶ直線ｒｏ1のｙ軸に対す
る角度、θ1は点Ｘ1と点Ｐfを結ぶ直線ｒｆ1のｙ軸に対
する角度、θ2*は点Ｘ2と点Ｐoを結ぶ直線ｒｏ2のｙ軸
に対する角度、θ2は点Ｘ2と点Ｐfを結ぶ直線ｒｆ2のｙ
軸に対する角度を示し、さらにｂは点Ｘ1と点Ｘ2の距離
（ｘ軸方向）、ｂ1は点Ｘ1から点Ｐfまでのｘ軸方向の
距離、ｂ2は点Ｘ2から点Ｐfまでのｘ軸方向の距離、ｄo
は点Ｘ1（Ｘ2）から点Ｐoまでのｙ軸方向の距離、ｄfは
点Ｘ1（Ｘ2）から点Ｐfまでのｙ軸方向の距離を示して
いる。
Ａ，２Ｂ及び校正尺４の各座標を示したものである。こ
の図において、撮影手段２Ａ，２Ｂの並び方向をｘ軸方
向、該ｘ軸に直交しかつ計測対象物Ａの方向をｙ軸方向
とである。また、点Ｘ1（原点）は撮影手段２Ａの焦点
位置、ｘ軸上の点Ｘ2は撮影手段２Ａの焦点位置、点Ｐo
は計測対象物Ａの位置、点Ｐfは校正尺４の位置を示
し、θ1*は点Ｘ1と点Ｐoを結ぶ直線ｒｏ1のｙ軸に対す
る角度、θ1は点Ｘ1と点Ｐfを結ぶ直線ｒｆ1のｙ軸に対
する角度、θ2*は点Ｘ2と点Ｐoを結ぶ直線ｒｏ2のｙ軸
に対する角度、θ2は点Ｘ2と点Ｐfを結ぶ直線ｒｆ2のｙ
軸に対する角度を示し、さらにｂは点Ｘ1と点Ｘ2の距離
（ｘ軸方向）、ｂ1は点Ｘ1から点Ｐfまでのｘ軸方向の
距離、ｂ2は点Ｘ2から点Ｐfまでのｘ軸方向の距離、ｄo
は点Ｘ1（Ｘ2）から点Ｐoまでのｙ軸方向の距離、ｄfは
点Ｘ1（Ｘ2）から点Ｐfまでのｙ軸方向の距離を示して
いる。
【００１２】次に、図３は、各撮影手段２Ａ，２Ｂで捉
えられた画像を示すものであり、(ａ）は撮影手段２Ａ
の画像、(ｂ）は撮影手段２Ｂの画像である。このよう
に各撮影手段２Ａ，２Ｂの画像には、校正尺４が捉えら
れている。これら各画像において、ｐｆ1、ｐｆ2は画像
中心Ｃから校正尺４までの水平方向の画素数（ピクセ
ル）、またθ1，θ2は画像中心Ｃから校正尺４までの水
平方向の偏角である。
えられた画像を示すものであり、(ａ）は撮影手段２Ａ
の画像、(ｂ）は撮影手段２Ｂの画像である。このよう
に各撮影手段２Ａ，２Ｂの画像には、校正尺４が捉えら
れている。これら各画像において、ｐｆ1、ｐｆ2は画像
中心Ｃから校正尺４までの水平方向の画素数（ピクセ
ル）、またθ1，θ2は画像中心Ｃから校正尺４までの水
平方向の偏角である。
【００１３】ここで、撮影手段２Ａの画像における偏角
θ1は次式（１）で表される。 tanθ1＝ｂ1／ｄf ∴ θ1＝tan-1（ｂ1／ｄf） （１） そして、撮影手段２Ａの横偏角解像度ｋ1を式（２）に
よって定義する。 ｋ1≡θ1／ｐｆ1 （deg/ピクセル） （２） 同様にして、撮影手段２Ｂの横偏角解像度ｋ2を式
（３）によって定義する。 ｋ1≡θ2／ｐｆ2 （deg/ピクセル） （３）
θ1は次式（１）で表される。 tanθ1＝ｂ1／ｄf ∴ θ1＝tan-1（ｂ1／ｄf） （１） そして、撮影手段２Ａの横偏角解像度ｋ1を式（２）に
よって定義する。 ｋ1≡θ1／ｐｆ1 （deg/ピクセル） （２） 同様にして、撮影手段２Ｂの横偏角解像度ｋ2を式
（３）によって定義する。 ｋ1≡θ2／ｐｆ2 （deg/ピクセル） （３）
【００１４】以上のように定義した横偏角解像度ｋ1，
ｋ2に対して、点Ｘ1から点Ｐfまでのｘ軸方向の距離ｂ1
と点Ｘ2から点Ｐfまでのｘ軸方向の距離ｂ2、及び点Ｘ1
（Ｘ2）から点Ｐfまでのｙ軸方向の距離ｄfは既知なの
で、画素数ｐｆ1，ｐｆ2 を数えることによって水平方
向の偏角θ1，θ2を決定することができる。また、上記
横偏角解像度ｋ1，ｋ2は、１画素当たりの横方向の偏角
分解能を示す値である。
ｋ2に対して、点Ｘ1から点Ｐfまでのｘ軸方向の距離ｂ1
と点Ｘ2から点Ｐfまでのｘ軸方向の距離ｂ2、及び点Ｘ1
（Ｘ2）から点Ｐfまでのｙ軸方向の距離ｄfは既知なの
で、画素数ｐｆ1，ｐｆ2 を数えることによって水平方
向の偏角θ1，θ2を決定することができる。また、上記
横偏角解像度ｋ1，ｋ2は、１画素当たりの横方向の偏角
分解能を示す値である。
【００１５】ｂ）対象物までの距離算出 図４は、各撮影手段２Ａ，２Ｂで撮影された計測対象物
Ａの画像、すなわち上記図３の画像に計測対象物Ａを含
む画像である。(ａ）は撮影手段２Ａの画像、(ｂ）は撮
影手段２Ｂの画像である。これらの図において、ｐｏ
1、ｐｏ2は画像中心Ｃから計測対象物Ａまでの水平方向
の画素数（ピクセル）、またθ1*，θ2*は画像中心Ｃか
ら計測対象物Ａまでの水平方向の偏角である。
Ａの画像、すなわち上記図３の画像に計測対象物Ａを含
む画像である。(ａ）は撮影手段２Ａの画像、(ｂ）は撮
影手段２Ｂの画像である。これらの図において、ｐｏ
1、ｐｏ2は画像中心Ｃから計測対象物Ａまでの水平方向
の画素数（ピクセル）、またθ1*，θ2*は画像中心Ｃか
ら計測対象物Ａまでの水平方向の偏角である。
【００１６】上記偏角θ1*，θ2*は、画素数ｐｏ1、ｐ
ｏ2と上記横偏角解像度ｋ1，ｋ2を用いて次式（４），
（５）のように表される。 θ1*＝ｐｏ1×ｋ1 （４） θ2*＝ｐｏ2×ｋ2 （５） すなわち、画素数ｐｏ1、ｐｏ2が分かれば、偏角θ1*，
θ2*を算出することができる。
ｏ2と上記横偏角解像度ｋ1，ｋ2を用いて次式（４），
（５）のように表される。 θ1*＝ｐｏ1×ｋ1 （４） θ2*＝ｐｏ2×ｋ2 （５） すなわち、画素数ｐｏ1、ｐｏ2が分かれば、偏角θ1*，
θ2*を算出することができる。
【００１７】ここで、撮影手段２Ａの画像における計測
対象物Ａの位置を上記各値を用いて変数ｘ，ｙの一般式
として示すと式（６）のように表される。 ｙ＝tan（π/２−θ1*） ∴ ｙ＝cotθ1* ・ｘ （６） また、撮影手段２Ｂの画像における計測対象物Ａの位置
を上記各値を用いて変数ｘ，ｙの一般式として示すと式
（７）のように表される。 ｙ−ｂ/tanθ2*＝tan(π/２＋θ2*)・ｘ ｙ−ｂ・cotθ2*＝−cotθ2*・ｘ （７）
対象物Ａの位置を上記各値を用いて変数ｘ，ｙの一般式
として示すと式（６）のように表される。 ｙ＝tan（π/２−θ1*） ∴ ｙ＝cotθ1* ・ｘ （６） また、撮影手段２Ｂの画像における計測対象物Ａの位置
を上記各値を用いて変数ｘ，ｙの一般式として示すと式
（７）のように表される。 ｙ−ｂ/tanθ2*＝tan(π/２＋θ2*)・ｘ ｙ−ｂ・cotθ2*＝−cotθ2*・ｘ （７）
【００１８】上記式（６），（７）を連立方程式として
変数ｘ，ｙを求めると、式（８），（９）のように求め
られる。 ｘ＝ｂ・cotθ2*/(cotθ1*＋cotθ2*) （８） ｙ＝ｂ・cotθ1*・cotθ2*/(cotθ1*＋cotθ2*) （９） すなわち、上記点Ｘ1（Ｘ2）から点Ｐoまでのｙ軸方向
の距離ｄoは、式（９）によって与えられることにな
る。上記コンピュータ５は、撮影手段２Ａ，２Ｂから入
力される各々の画像信号に基づいて画素数ｐｆ1、ｐｆ
2，ｐｏ1、ｐｏ2を検出し、該検出結果と式（９）とに
基づいて計測対象物Ａまでの距離ｄoを算出する。
変数ｘ，ｙを求めると、式（８），（９）のように求め
られる。 ｘ＝ｂ・cotθ2*/(cotθ1*＋cotθ2*) （８） ｙ＝ｂ・cotθ1*・cotθ2*/(cotθ1*＋cotθ2*) （９） すなわち、上記点Ｘ1（Ｘ2）から点Ｐoまでのｙ軸方向
の距離ｄoは、式（９）によって与えられることにな
る。上記コンピュータ５は、撮影手段２Ａ，２Ｂから入
力される各々の画像信号に基づいて画素数ｐｆ1、ｐｆ
2，ｐｏ1、ｐｏ2を検出し、該検出結果と式（９）とに
基づいて計測対象物Ａまでの距離ｄoを算出する。
【００１９】なお、上記各直線ｒｏ1，ｒｏ2，ｒｆ1，
ｒｆ2の長さ、すなわち撮影手段２Ａ，２Ｂから校正尺
４あるいは計測対象物Ａまでの直線距離は次式によって
算出することができる。 ｒf1＝（ｂ12＋ｄｆ2）1/2 （１０） ｒf2＝（ｂ22＋ｄｆ2）1/2 （１１） ｒo1＝ｄo（１＋sinθ1*2）1/2 （１２） ｒo2＝ｄo（１＋sinθ2*2）1/2 （１３）
ｒｆ2の長さ、すなわち撮影手段２Ａ，２Ｂから校正尺
４あるいは計測対象物Ａまでの直線距離は次式によって
算出することができる。 ｒf1＝（ｂ12＋ｄｆ2）1/2 （１０） ｒf2＝（ｂ22＋ｄｆ2）1/2 （１１） ｒo1＝ｄo（１＋sinθ1*2）1/2 （１２） ｒo2＝ｄo（１＋sinθ2*2）1/2 （１３）
【００２０】ｃ）対象物の高さ算出 続いて、計測対象物Ａの高さＨの算出方法について説明
する。図５は、上記焦点位置Ｘ1を含む垂直面に校正尺
４及び計測対象物Ａを投影した状態を示す図である。こ
の図において、ｈは校正尺４の長さを示している。ま
た、図６は撮影手段２Ａの画像であり、ｈfは該画像に
おける校正尺４の長さ方向（画像の垂直方向）の画素
数、またｈoは計測対象物Ａの高さ方向の画素数を示し
ている。
する。図５は、上記焦点位置Ｘ1を含む垂直面に校正尺
４及び計測対象物Ａを投影した状態を示す図である。こ
の図において、ｈは校正尺４の長さを示している。ま
た、図６は撮影手段２Ａの画像であり、ｈfは該画像に
おける校正尺４の長さ方向（画像の垂直方向）の画素
数、またｈoは計測対象物Ａの高さ方向の画素数を示し
ている。
【００２１】これらの各パラメータから校正尺４の長さ
方向の解像度（高さ解像度）κは、次式（１４）のよう
に定義される。 κ≡ｈ／ｈf （１４） そして、この高さ解像度κと上式（１０），（１２）よ
り、計測対象物Ａの高さＨは式（１５）によって与えら
れる。 Ｈ＝(ｒｏ1/ｒｆ1)・κ・ｈo （１５） 上記コンピュータ５は、撮影手段２Ａの画像から画素数
ｈf，ｈoを検出し、式（１５）に基づいて計測対象物Ａ
の高さＨを算出する。なお、上記説明では撮影手段２Ａ
の画像から計測対象物Ａの高さＨを算出する方法につい
て説明したが、撮影手段２Ｂの画像からも同様にして計
測対象物Ａの高さＨを算出することが可能である。
方向の解像度（高さ解像度）κは、次式（１４）のよう
に定義される。 κ≡ｈ／ｈf （１４） そして、この高さ解像度κと上式（１０），（１２）よ
り、計測対象物Ａの高さＨは式（１５）によって与えら
れる。 Ｈ＝(ｒｏ1/ｒｆ1)・κ・ｈo （１５） 上記コンピュータ５は、撮影手段２Ａの画像から画素数
ｈf，ｈoを検出し、式（１５）に基づいて計測対象物Ａ
の高さＨを算出する。なお、上記説明では撮影手段２Ａ
の画像から計測対象物Ａの高さＨを算出する方法につい
て説明したが、撮影手段２Ｂの画像からも同様にして計
測対象物Ａの高さＨを算出することが可能である。
【００２２】以上の処理によって、各撮影手段２Ａ，２
Ｂの焦点位置Ｘ1，Ｘ2を基準とした計測対象物Ａまでの
距離Ｌとその高さＨがコンピュータ５によって自動計測
される。しかし、図２及び図５にも示すように、各撮影
手段２Ａ，２Ｂにおいて校正尺４及び計測対象物Ａを撮
像するＣＣＤの位置は、焦点位置Ｘ1，Ｘ2の前方（計測
対象物側）に位置する。すなわち、各撮影手段２Ａ，２
Ｂから出力されるデジタル画像信号は、上記ＣＣＤによ
って撮像された校正尺４あるいは計測対象物Ａの画像を
示すものであるので、ＣＣＤの位置と焦点位置Ｘ1，Ｘ2
との相異が本実施形態による計測の誤差となる。しか
し、ＣＣＤの位置と焦点位置Ｘ1，Ｘ2との差は既知の値
であり、十分に補正することが可能である。
Ｂの焦点位置Ｘ1，Ｘ2を基準とした計測対象物Ａまでの
距離Ｌとその高さＨがコンピュータ５によって自動計測
される。しかし、図２及び図５にも示すように、各撮影
手段２Ａ，２Ｂにおいて校正尺４及び計測対象物Ａを撮
像するＣＣＤの位置は、焦点位置Ｘ1，Ｘ2の前方（計測
対象物側）に位置する。すなわち、各撮影手段２Ａ，２
Ｂから出力されるデジタル画像信号は、上記ＣＣＤによ
って撮像された校正尺４あるいは計測対象物Ａの画像を
示すものであるので、ＣＣＤの位置と焦点位置Ｘ1，Ｘ2
との相異が本実施形態による計測の誤差となる。しか
し、ＣＣＤの位置と焦点位置Ｘ1，Ｘ2との差は既知の値
であり、十分に補正することが可能である。
【００２３】また、上記実施形態では、図５に示したよ
うに校正尺４と計測対象物Ａが同一の基準面上に位置す
るとして計測対象物Ａの高さＨを計測している。しか
し、各撮影手段２Ａ，２Ｂは水平台１上に載置されてお
り、水平台１の高さによる誤差が高さＨには含まれるこ
とになる。しかし、水平台１の高さも既知の値であり、
該高さを加味することによって誤差を補正することが可
能である。
うに校正尺４と計測対象物Ａが同一の基準面上に位置す
るとして計測対象物Ａの高さＨを計測している。しか
し、各撮影手段２Ａ，２Ｂは水平台１上に載置されてお
り、水平台１の高さによる誤差が高さＨには含まれるこ
とになる。しかし、水平台１の高さも既知の値であり、
該高さを加味することによって誤差を補正することが可
能である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる測
距装置及び測距方法によれば、以下のような効果を奏す
る。 （１）校正尺と、該校正尺と計測対象物とを各々同時に
撮影するように、校正尺から所定距離離れた位置かつ互
いに所定間隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮影
手段と、該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対
象物の各々の水平位置及び既知である前記各撮影手段と
校正尺との位置関係に基づいて計測対象物の水平位置を
算出する画像処理演算手段とを具備するので、画像処理
演算手段において撮影手段の各画像に基づいた計測対象
物の水平位置の計測が自動的に行われる。したがって、
従来のようにレーザー光あるいは超音波を用いる必要が
なく、よってコストを掛けることなく種々の計測対象物
の位置とその高さとを自動計測することができる。
距装置及び測距方法によれば、以下のような効果を奏す
る。 （１）校正尺と、該校正尺と計測対象物とを各々同時に
撮影するように、校正尺から所定距離離れた位置かつ互
いに所定間隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮影
手段と、該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対
象物の各々の水平位置及び既知である前記各撮影手段と
校正尺との位置関係に基づいて計測対象物の水平位置を
算出する画像処理演算手段とを具備するので、画像処理
演算手段において撮影手段の各画像に基づいた計測対象
物の水平位置の計測が自動的に行われる。したがって、
従来のようにレーザー光あるいは超音波を用いる必要が
なく、よってコストを掛けることなく種々の計測対象物
の位置とその高さとを自動計測することができる。
【図１】 本発明に係わる測距装置及び測距方法の一実
施形態の構成を示す斜視図である。
施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】 本発明に係わる測距装置及び測距方法の一実
施形態における水平座標を示す平面図である。
施形態における水平座標を示す平面図である。
【図３】 本発明に係わる測距装置及び測距方法の一実
施形態における撮影手段の各画像を示す図であって、計
測対象物の位置計測を説明するための第１の説明図であ
る。
施形態における撮影手段の各画像を示す図であって、計
測対象物の位置計測を説明するための第１の説明図であ
る。
【図４】 本発明に係わる測距装置及び測距方法の一実
施形態における撮影手段の各画像を示す図であって、計
測対象物の位置計測を説明するための第２の説明図であ
る。
施形態における撮影手段の各画像を示す図であって、計
測対象物の位置計測を説明するための第２の説明図であ
る。
【図５】 本発明に係わる測距装置及び測距方法の一実
施形態における垂直座標を示す平面図である。
施形態における垂直座標を示す平面図である。
【図６】 本発明に係わる測距装置及び測距方法の一実
施形態における撮影手段の画像を示す図であって、計測
対象物の高さ計測を説明するための説明図である。
施形態における撮影手段の画像を示す図であって、計測
対象物の高さ計測を説明するための説明図である。
１……水平台 ２Ａ，２Ｂ……撮影手段 ３……水準器 ４……校正尺 ５……コンピュータ（画像処理演算手段） Ａ……計測対象物 Ｂ……測距装置
Claims (6)
- 【請求項１】 校正尺（４）と、 該校正尺と計測対象物（Ａ）とを各々同時に撮影するよ
うに、校正尺から所定距離離れた位置かつ互いに所定間
隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮影手段（２
Ａ，２Ｂ）と、 該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対象物の各
々の水平位置及び既知である前記各撮影手段と校正尺と
の位置関係に基づいて計測対象物の水平位置を算出する
画像処理演算手段（５）と、 を具備することを特徴とする測距装置。 - 【請求項２】 画像処理演算手段は、校正尺と計測対象
物の水平位置を各々の画像上における校正尺と計測対象
物の中心画素からの画素数として検出することを特徴と
する請求項１記載の測距装置。 - 【請求項３】 立設状態に設けられた所定長さの校正尺
（４）と、 該校正尺と計測対象物（Ａ）とを各々同時に撮影するよ
うに、校正尺から所定距離離れた位置かつ互いに所定間
隔を隔てて水平面上に設けられた１対の撮影手段（２
Ａ，２Ｂ）と、 該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対象物の各
々の水平位置及び既知である前記各撮影手段と校正尺と
の位置関係に基づいて何れかの撮影手段から計測対象物
までの直線距離及び校正尺までの直線距離を算出すると
共に、該各直線距離と前記校正尺の実際の長さと前記何
れかの撮影手段の画像上における校正尺と計測対象物の
垂直方向の長さとに基づいて計測対象物の高さを算出す
る画像処理演算手段（５）と、 を具備することを特徴とする測距装置。 - 【請求項４】 画像処理演算手段は、校正尺と計測対象
物の各々の水平位置及び垂直方向の長さを各々の画像上
における校正尺と計測対象物の画素数として検出するこ
とを特徴とする請求項３記載の測距装置。 - 【請求項５】 水平面上に所定間隔を隔てて設けられた
１対の撮影手段（２Ａ，２Ｂ）によって、該撮影手段か
ら所定距離離れて立設された所定長さの校正尺（４）と
計測対象物（Ａ）とを各々同時に撮影し、 該撮影手段の各画像上における校正尺と計測対象物の各
水平位置を検出し、 該各水平位置と既知である前記各撮影手段と校正尺との
位置関係に基づいて計測対象物の水平位置を算出するこ
とを特徴とする測距方法。 - 【請求項６】 水平面上に所定間隔を隔てて設けられた
１対の撮影手段（２Ａ，２Ｂ）によって、該撮影手段か
ら所定距離離れて立設された所定長さの校正尺（４）と
計測対象物（Ａ）とを各々同時に撮影し、 撮影手段の各画像上における校正尺と計測対象物の各水
平位置と各垂直長さを検出し、 該各水平位置及び既知である前記各撮影手段と校正尺と
の位置関係に基づいて何れかの撮影手段から計測対象物
までの直線距離及び校正尺までの直線距離を算出し、 該各直線距離と前記校正尺の実際の長さと前記何れかの
撮影手段による校正尺と計測対象物の各垂直長さに基づ
いて計測対象物の高さを算出することを特徴とする測距
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33751997A JPH11173840A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 測距装置及び測距方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33751997A JPH11173840A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 測距装置及び測距方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173840A true JPH11173840A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18309426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33751997A Pending JPH11173840A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 測距装置及び測距方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11173840A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010223752A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 飛翔体高度計測装置 |
| JP2011027447A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Cheng Uei Precision Industry Co Ltd | 光学定位装置及びその定位方法 |
| CN102506719A (zh) * | 2011-11-01 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 一种用于树木高度测量的测高仪 |
| JP2018184815A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社小松製作所 | 撮像装置の校正装置、作業機械および校正方法 |
| CN110132155A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-16 | 遵义医科大学 | 一种树皮裂隙度及粗糙度测量仪 |
| CN110849262A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-28 | 中国科学院遥感与数字地球研究所 | 一种植被表型结构参数测量方法、装置及系统 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP33751997A patent/JPH11173840A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010223752A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 飛翔体高度計測装置 |
| JP2011027447A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Cheng Uei Precision Industry Co Ltd | 光学定位装置及びその定位方法 |
| CN102506719A (zh) * | 2011-11-01 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 一种用于树木高度测量的测高仪 |
| JP2018184815A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社小松製作所 | 撮像装置の校正装置、作業機械および校正方法 |
| CN110132155A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-16 | 遵义医科大学 | 一种树皮裂隙度及粗糙度测量仪 |
| CN110132155B (zh) * | 2019-06-20 | 2021-08-31 | 遵义医科大学 | 一种树皮裂隙度及粗糙度测量仪 |
| CN110849262A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-28 | 中国科学院遥感与数字地球研究所 | 一种植被表型结构参数测量方法、装置及系统 |
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