JPH11271060A - Video camera position angle measuring apparatus - Google Patents

Video camera position angle measuring apparatus

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JPH11271060A
JPH11271060A JP10078860A JP7886098A JPH11271060A JP H11271060 A JPH11271060 A JP H11271060A JP 10078860 A JP10078860 A JP 10078860A JP 7886098 A JP7886098 A JP 7886098A JP H11271060 A JPH11271060 A JP H11271060A
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angle
video camera
camera
moving
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Yutaka Soyama
豊 曽山
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Chubu Electric Power Co Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the position and angle of a video camera moving at photographing, and to collect and use data thereof for composing moving pictures with a picture of a body formed by the computer graphics. SOLUTION: The video camera position angle measuring apparatus obtains data of the position and angle of a video camera 1 used for composing moving pictures with pictures of a body formed by the computer graphics, using a picture composer. A moving position measuring unit 2 measures the absolute position of the moving video camera to output its latitude, longitude and height data. A camera angle measuring unit 3 measures the roll, pitch and bearing angles of the video camera being moving to output its roll, pitch and bearing angle data. A data collector 4 collects measured data from the camera position measuring unit 2 and camera angle measuring unit 3 synchronously with the forming of each picture frame the video camera 1 photographs.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、景観シュミレーシ
ョン等において使用される合成ビデオ画像、つまりビデ
オカメラで撮影した景観画像とCG(コンピュータグラ
フィック)で作成した物体の画像を作成する際に使用さ
れるビデオカメラの位置と角度のデータを得るためのビ
デオカメラ位置角度測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used to create a composite video image used in a landscape simulation or the like, that is, a landscape image taken by a video camera and an image of an object created by CG (computer graphic). The present invention relates to a video camera position and angle measurement device for obtaining data on the position and angle of a video camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば、建設予定地に建設される
建築物の予想完成状態をシュミレーション画面で見るた
めに、建築物の予想外観をCGで三次元画像として作成
し、建設予定地の風景画像をビデオカメラにより撮影
し、ビデオカメラで撮影した画像とCG画像を画像合成
して表示する装置が提案されている(例えば、特開平5
−011727号公報等)。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in order to view a predicted completion state of a building to be constructed on a construction site on a simulation screen, a predicted appearance of the building is created as a three-dimensional image by CG, and the scenery of the construction site is constructed. An apparatus has been proposed in which an image is captured by a video camera, and an image captured by the video camera and a CG image are combined and displayed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 5 (1993) -520).
-011727 gazette).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

【0004】しかし、従来の画像合成装置は、ビデオカ
メラをある程度の速度で移動させながら、風景などの動
画を撮影した場合、動画の各フレーム画像に対応した速
度で、カメラの方向データや位置データを得ることがで
きない不具合がある。
However, in a conventional image synthesizing apparatus, when a moving image such as a landscape is photographed while moving a video camera at a certain speed, the direction and position data of the camera are recorded at a speed corresponding to each frame image of the moving image. There is a defect that can not be obtained.

【0005】つまり、ビデオカメラを例えば自動車に搭
載し、移動しながら周辺の景観画像を動画として撮影し
たい場合、移動中に刻々と変化するカメラの位置データ
や方向データを、カメラの各フレーム画像毎(例えば1
/30秒毎)に得る画像合成装置は、未だ提案されてい
ない。
That is, when a video camera is mounted on an automobile, for example, and it is desired to capture a surrounding landscape image as a moving image while moving, the position data and direction data of the camera, which constantly changes while moving, are stored in each frame image of the camera. (Eg 1
/ 30 seconds) has not yet been proposed.

【0006】このため、例えば鉄塔などの構造物を建設
する建設予定地域の景観評価を行なう際、その地域を自
動車で移動してその周辺の風景を撮影しながら、どの位
置から構造物が視覚に入り、どのようにその景観が変化
するか、を評価する景観シュミレーションの画像作成が
できないという問題があった。
[0006] For this reason, for example, when performing a landscape evaluation of a planned construction area where a structure such as a steel tower is to be constructed, while moving the area by car and photographing the surrounding landscape, the structure can be visually recognized from any position. There is a problem that it is not possible to create an image of a landscape simulation for evaluating how the landscape changes.

【0007】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、撮影時に移動するビデオカメラの位置と角度を測定
してそれらのデータを収集し、撮影された動画像とCG
で作成した物体の画像を合成する際、それらのデータを
使用することができるビデオカメラ位置角度測定装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and measures the position and angle of a video camera moving at the time of photographing, collects their data, and records the captured moving image and CG.
It is an object of the present invention to provide a video camera position and angle measuring device that can use the data when combining the images of the object created by the method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のビデオカメラ位置角度測定装置は、移動す
るビデオカメラで撮影された動画像とCGで作成した物
体の画像を画像合成装置により合成する際に使用される
ビデオカメラの位置と角度のデータを得るためのビデオ
カメラ位置角度測定装置において、移動するビデオカメ
ラの絶対位置を測定し、その緯度データ、経度データ、
高度データを出力するカメラ位置測定手段と、移動時の
該ビデオカメラのロール角、ピッチ角及び方位角を測定
し、そのロール角データ、ピッチ角データ及び方位角デ
ータを出力するカメラ角度測定手段と、該ビデオカメラ
が撮影する各画像フレームの作成時に同期して、該カメ
ラ位置測定手段及びカメラ角度測定手段からの測定デー
タを収集するデータ収集手段と、該ビデオカメラが撮影
を行なう間、該データ収集手段を通して該カメラ位置測
定手段から出力される緯度データ、経度データ、高度デ
ータを取り込み、該カメラ角度測定手段から出力される
ロール角データ、ピッチ角データ及び方位角データを取
り込み記憶するデータ記憶処理手段と、該データ記憶処
理手段が一時記憶した一定時間毎の緯度データ、経度デ
ータ、高度データを、前記ビデオカメラが撮影した画像
の各フレーム毎のタイミングでデータの補間及び補正を
行なうデータ補間処理手段と、を備えたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a video camera position and angle measuring apparatus according to the present invention is an image synthesizing apparatus which combines a moving image taken by a moving video camera and an image of an object created by CG. In a video camera position and angle measurement device for obtaining data of the position and angle of the video camera used when synthesizing, the absolute position of the moving video camera is measured, and its latitude data, longitude data,
Camera position measuring means for outputting altitude data; camera angle measuring means for measuring the roll angle, pitch angle and azimuth angle of the video camera when moving, and outputting the roll angle data, pitch angle data and azimuth angle data; Data collection means for collecting measurement data from the camera position measurement means and camera angle measurement means in synchronization with the creation of each image frame taken by the video camera; and Data storage processing for capturing latitude data, longitude data, and altitude data output from the camera position measuring means through the collecting means, and capturing and storing roll angle data, pitch angle data, and azimuth angle data output from the camera angle measuring means Means, latitude data, longitude data, and altitude data for each predetermined time temporarily stored by the data storage processing means. , Wherein the video camera is equipped with a data interpolation means for performing interpolation and correction of the data at the timing of each frame of the captured image.

【0009】ここで、カメラ位置測定手段としては、例
えばGPSを使用した移動位置測定装置を使用すること
ができ、ビデオカメラを自動車に搭載して移動する場
合、移動位置測定装置も同様に自動車に搭載する。カメ
ラ角度測定手段としては、例えば3軸の回りで回動する
角度を測定する3台のジャイロを使用することができ
る。また、データ収集手段にはCPUを主要部とした処
理装置が、データ記憶処理手段、データ補間処理手段に
は、汎用のパーソナルコンピュータを使用することがで
きる。
Here, as the camera position measuring means, for example, a moving position measuring device using a GPS can be used. When a video camera is mounted on a car and moving, the moving position measuring device is similarly mounted on the car. Mount. As the camera angle measuring means, for example, three gyros for measuring angles rotating around three axes can be used. Further, a processing device having a CPU as a main part can be used for the data collection means, and a general-purpose personal computer can be used for the data storage processing means and the data interpolation processing means.

【0010】[0010]

【発明の作用・効果】このような構成のビデオカメラ位
置角度測定装置は、ビデオカメラと共に自動車等に搭載
されて使用され、移動しながらビデオカメラにより風景
等を撮影する間、カメラ位置測定手段は、移動するビデ
オカメラの絶対位置を測定し、その緯度データ、経度デ
ータ、高度データを出力する。また、カメラ角度測定手
段は、移動時のビデオカメラのロール角、ピッチ角及び
方位角を測定し、そのロール角データ、ピッチ角データ
及び方位角データを出力する。
The video camera position / angle measuring device having the above-mentioned configuration is used by being mounted on an automobile or the like together with the video camera. It measures the absolute position of the moving video camera and outputs its latitude, longitude and altitude data. The camera angle measuring means measures a roll angle, a pitch angle, and an azimuth of the video camera when moving, and outputs the roll angle data, the pitch angle data, and the azimuth data.

【0011】このとき、データ収集手段は、ビデオカメ
ラが撮影する各画像フレームの作成時に同期して、カメ
ラ位置測定手段及びカメラ角度測定手段からの測定デー
タを収集し、データ記憶処理手段にこれらのデータを送
る。データ記憶処理手段は、これらの緯度データ、経度
データ、高度データ、及びロール角データ、ピッチ角デ
ータ、方位角データを取り込み記憶していく。
At this time, the data collecting means collects the measurement data from the camera position measuring means and the camera angle measuring means in synchronization with the creation of each image frame photographed by the video camera, and sends them to the data storage processing means. Send data. The data storage processing means takes in and stores these latitude data, longitude data, altitude data, roll angle data, pitch angle data, and azimuth angle data.

【0012】そして、これらのデータを記憶した後、デ
ータ補間処理手段は、一定時間毎の緯度データ、経度デ
ータ、高度データを、ビデオカメラが撮影した画像の各
フレーム毎のタイミングでデータの補間及び補正を行な
う。
After storing these data, the data interpolation processing means interpolates the latitude data, the longitude data, and the altitude data for each fixed time at the timing of each frame of the image taken by the video camera. Make corrections.

【0013】そして、上記の如く収集され補正されたビ
デオカメラの位置と角度のデータは、撮影された動画像
とCGで作成した物体の画像を合成する際、撮影画像デ
ータと共にCG装置に入力され、撮影画像とCG画像の
視点位置と視線角度のデータとして使用され、動画像の
画像合成が行なわれる。
The data of the position and angle of the video camera collected and corrected as described above are input to a CG device together with the photographed image data when a photographed moving image and an image of an object created by CG are combined. Are used as data of the viewpoint position and the line-of-sight angle of the captured image and the CG image, and the image of the moving image is synthesized.

【0014】このように、画像合成は、撮影された画像
データの各フレームについて、その撮影視点となる緯
度、経度、高度の各位置データ、及び視線のロール角、
ピンチ角、方位角の角度データをCG画像に与えた時の
物体の画像を合成するように行なわれるため、撮影した
動画像上に、CGの物体画像を正しい位置に張り付くよ
うに合成することができる。
As described above, in the image synthesis, for each frame of the captured image data, the position data of the latitude, longitude, and altitude serving as the imaging viewpoint, the roll angle of the line of sight,
Since the image of the object when the pinch angle and the azimuth angle data are given to the CG image is synthesized, it is possible to synthesize the CG object image on the captured moving image so as to stick to the correct position. it can.

【0015】また、フレーム毎の画像合成の作業は、各
フレーム毎に視点の位置データと視線の角度データがあ
るため、CG装置により自動的に効率よく行なうことが
でき、更に、ビデオカメラの撮影時に収集され適正に補
間・補正された各フレーム毎の位置データと角度データ
を使用するため、違和感のない滑らかな動画像を作るこ
とができ、景観シュミレーションなどに有効に使用する
ことができる。
In addition, since the image synthesizing operation for each frame can be automatically and efficiently performed by the CG device because the viewpoint position data and the line-of-sight angle data are provided for each frame, furthermore, the video camera can be used. Since the position data and the angle data of each frame, which are sometimes collected and appropriately interpolated and corrected, are used, a smooth moving image without a sense of incongruity can be created, and can be effectively used for landscape simulation and the like.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態の装置
の構成図を示している。このビデオカメラ位置角度測定
装置は、図1に示すように、自動車に搭載され風景等を
撮影し動画を磁気テープ等に記録するビデオカメラ1
と、自動車に搭載されその自動車のつまりビデオカメラ
1の絶対位置を一定時間毎に測定し、その緯度データ、
経度データ、高度データを出力する移動位置測定装置2
とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this video camera position and angle measuring device is a video camera 1 mounted on an automobile for photographing a landscape or the like and recording a moving image on a magnetic tape or the like.
And the absolute position of the video camera 1, which is mounted on the vehicle, is measured at regular time intervals, and its latitude data,
Moving position measuring device 2 that outputs longitude data and altitude data
And

【0017】更に、ビデオカメラ位置角度測定装置は、
ビデオカメラ1のロール角、ピッチ角及び方位角を一定
時間毎に測定しそのロール角データ、ピッチ角データ及
び方位角データを出力するカメラ角度測定装置3と、ビ
デオカメラ1が撮影する各画像フレームの作成時に同期
して、移動位置測定装置2及びカメラ角度測定装置3か
らの測定データを収集するデータ収集装置4と、データ
収集装置4から送られた緯度データ、経度データ、高度
データ、ロール角データ、ピッチ角データ、方位角デー
タ等のデータを取り込み記憶しデータ補正を行なうデー
タ処理装置5とを備えている。
Furthermore, the video camera position and angle measuring device is
A camera angle measuring device 3 for measuring a roll angle, a pitch angle and an azimuth angle of the video camera 1 at regular intervals and outputting the roll angle data, the pitch angle data and the azimuth data, and each image frame taken by the video camera 1 A data collection device 4 that collects measurement data from the movement position measurement device 2 and the camera angle measurement device 3 in synchronization with the creation of the data, and the latitude data, longitude data, altitude data, and roll angle transmitted from the data collection device 4. A data processing device 5 is provided to fetch and store data such as data, pitch angle data, and azimuth angle data and perform data correction.

【0018】ビデオカメラ1は、VTRを内蔵した一体
型のビデオカメラであり、先端の光学系を通して入射し
た映像光を受光し電気信号に変換するCCD等の撮像素
子、撮像素子から出力される映像信号を増幅・調整処理
するプロセスアンプ、プロセスアンプから出力された映
像信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ、A
/Dコンバータから出力したデジタル映像信号を所定の
方法によりデータ圧縮するデータ圧縮回路、圧縮された
映像データ信号を磁気テープに記録するVTR部とを有
している。
The video camera 1 is an integrated video camera having a built-in VTR. The video camera 1 receives an image light incident through an optical system at the tip and converts the image light into an electric signal. A process amplifier for amplifying and adjusting a signal, an A / D converter for converting a video signal output from the process amplifier into a digital signal,
It has a data compression circuit for compressing the digital video signal output from the / D converter by a predetermined method, and a VTR section for recording the compressed video data signal on a magnetic tape.

【0019】また、ビデオカメラ1は撮影時、その磁気
テープの一部に時刻を示す信号(タイムコード信号)を
記録すると共に、そのタイムコード信号をデジタル信号
としてデータ収集装置4に出力する。タイムコード信号
は、撮影する映像のフレーム数が例えば毎秒30枚の場
合、フレーム画像の発生時つまり1/30秒毎に出力さ
れる。ビデオカメラ1は、カメラ角度測定装置3と共に
ベース板7に固定され、自動車上に前方を向けて搭載さ
れる。
When taking a picture, the video camera 1 records a signal (time code signal) indicating time on a part of the magnetic tape, and outputs the time code signal to the data collection device 4 as a digital signal. The time code signal is output when a frame image is generated, that is, every 1/30 seconds when the number of frames of the video to be shot is, for example, 30 frames per second. The video camera 1 is fixed to a base plate 7 together with the camera angle measuring device 3 and mounted on a car with its front facing.

【0020】移動位置測定装置2には、衛星測位システ
ム(GPS)が使用され、3個以上の衛星から送信され
る電波を受信するGPS受信機を有し、その電波の到着
時間を演算し、その絶対位置つまり緯度、経度、高度の
各データを求める。更に、この測定装置2は、測定精度
向上のために、例えば地図データをCDROM等の記憶
媒体内に備え、所謂マップマッチング方式によって、地
図の道路上に測定位置がない場合、近くの道路上に測定
位置データを補修正し、GPSの誤差を補正する。従っ
て、移動位置測定装置2は、移動する自動車つまりビデ
オカメラ1の絶対位置を測定し、その緯度データ、経度
データ、高度データを出力する。
The mobile position measuring device 2 uses a satellite positioning system (GPS), has a GPS receiver for receiving radio waves transmitted from three or more satellites, calculates the arrival time of the radio waves, The absolute position, that is, latitude, longitude, and altitude data are obtained. Further, the measuring device 2 includes, for example, map data in a storage medium such as a CDROM in order to improve the measurement accuracy. When there is no measurement position on a map road by a so-called map matching method, the measurement device 2 displays the map data on a nearby road. Compensate and correct the measurement position data to correct GPS errors. Therefore, the moving position measuring device 2 measures the absolute position of the moving vehicle, that is, the video camera 1, and outputs the latitude data, the longitude data, and the altitude data.

【0021】GPSの測定精度を上げるためには、マッ
プマッチング方式の他、自動車の自立航法との組合せが
採用可能である。自立航法では、自動車に搭載した地磁
気センサ、ジャイロ、左右の車輪の回転差に基づき方位
を算出する車輪速センサ等を使用して方位を測定し、G
PSによる測位データを補正する。また、精密な位置が
既知な基準局が、GPS衛星からGPS信号を受信し、
GPS信号から算出した測位データと既知の位置データ
を比較することにより、その誤差データを算出し、その
誤差データを放送電波等にのせて自動車に送信し、自動
車上のGPS装置がその誤差データに基づきGPSの測
位データを補正する、所謂DGPSを採用することもで
きる。
In order to increase the GPS measurement accuracy, a combination with a self-contained navigation of a car can be adopted in addition to the map matching method. In self-contained navigation, the azimuth is measured using a geomagnetic sensor mounted on a car, a gyro, a wheel speed sensor that calculates an azimuth based on a rotation difference between left and right wheels, and the like.
The positioning data by the PS is corrected. A reference station whose precise position is known receives a GPS signal from a GPS satellite,
By comparing the positioning data calculated from the GPS signal with the known position data, the error data is calculated, and the error data is transmitted on a broadcast wave or the like to an automobile, and the GPS device on the automobile converts the error data into the error data. So-called DGPS, which corrects GPS positioning data based on it, can also be employed.

【0022】カメラ角度測定装置3は、図2に示すよう
に、3次元の3軸(XYZ軸)についての角度を測定す
るために3台のジャイロ31、32、33を備える。3
台のジャイロ31、32、33は、各々移動方向に対し
水平に配置されるベース板34上及びそこに垂直に立設
された2つの垂直壁35、36に固定される。
As shown in FIG. 2, the camera angle measuring device 3 includes three gyros 31, 32, and 33 for measuring angles about three-dimensional three axes (XYZ axes). 3
The gyros 31, 32, 33 are fixed on a base plate 34 arranged horizontally with respect to the moving direction and two vertical walls 35, 36 erected vertically therewith.

【0023】すなわち、ビデオカメラ1の移動方向に対
する左右の傾動角(ロール角)を測定するために、ジャ
イロ31が垂直壁(X軸に垂直な壁)36に固定され、
前後の傾動角(ピッチ角)を測定するために、ジャイロ
32が垂直壁(Y軸に垂直な壁)35に固定され、方位
角を測定するために、ジャイロ33がベース板(Z軸に
垂直な面)34上に固定される。各ジャイロには、例え
ばガス、光ファイバ、圧電素子などを用いた構造のもの
が使用され、移動体の旋回速度を積分してその方向を求
め、ロール角、ピッチ角、方位角の各測定データを出力
する。
That is, the gyro 31 is fixed to a vertical wall (a wall perpendicular to the X axis) 36 in order to measure the right and left tilt angles (roll angles) with respect to the moving direction of the video camera 1.
A gyro 32 is fixed to a vertical wall (a wall perpendicular to the Y axis) 35 for measuring the tilt angle (pitch angle) before and after, and a gyro 33 is mounted on a base plate (vertical to the Z axis) for measuring the azimuth. Surface 34). Each gyro has a structure using, for example, gas, optical fiber, piezoelectric element, etc., and integrates the turning speed of the moving object to obtain its direction, and obtains measurement data of roll angle, pitch angle, and azimuth angle. Is output.

【0024】データ収集装置4は、図3に示すように、
CPU41、メモリ42、インターフェース43〜46
を備え、ビデオカメラ1、移動位置測定装置2、カメラ
角度測定装置3、及びデータ処理装置5がインターフェ
ース43〜46を介して接続される。このデータ収集装
置4は、ビデオカメラ1が撮影する各画像フレームの作
成時に同期して、つまりビデオカメラ1から入力される
タイムコード信号をトリガとして、移動位置測定装置2
及びカメラ角度測定装置3から送られる測定データを取
り込み、タイムコード信号と共に、緯度、経度、高度の
各位置データ、ロール角、ピンチ角、方位角の各カメラ
角データをデータ処理装置5に出力する。データ収集装
置4からデータ処理装置5への伝送路には、例えばRS
232Cが使用され、タイムコード信号と共に、各位置
データ、各カメラ角データがシリアルデータとして伝送
される。
As shown in FIG. 3, the data collection device 4
CPU 41, memory 42, interfaces 43 to 46
And a video camera 1, a movement position measuring device 2, a camera angle measuring device 3, and a data processing device 5 are connected via interfaces 43 to 46. The data collection device 4 synchronizes with the creation of each image frame captured by the video camera 1, that is, by using a time code signal input from the video camera 1 as a trigger,
And captures the measurement data sent from the camera angle measuring device 3 and outputs to the data processing device 5 the position data of latitude, longitude and altitude, and the camera angle data of roll angle, pinch angle and azimuth together with the time code signal. . The transmission path from the data collection device 4 to the data processing device 5 includes, for example, an RS
232C is used, and each position data and each camera angle data are transmitted as serial data together with a time code signal.

【0025】データ処理装置5は、例えばパーソナルコ
ンピュータから構成され、ビデオカメラ1が撮影を行な
う間、オンライン処理で、データ収集装置4から送られ
たタイムコード信号、緯度、経度、高度の各位置デー
タ、ロール角、ピンチ角、方位角の各カメラ角データ
を、RS232Cポートを通して取り込み、一時メモリ
にそれを記憶する。その後、オフラインで、記憶した緯
度データ、経度データ、高度データを読み出し、データ
の補正・補間を行なう。
The data processing device 5 is composed of, for example, a personal computer. While the video camera 1 is shooting, the time code signal, latitude, longitude, and altitude position data sent from the data collection device 4 are processed in an on-line process. , Roll angle, pinch angle, and azimuth angle are taken in through the RS232C port and stored in a temporary memory. Thereafter, the stored latitude data, longitude data, and altitude data are read off-line, and data correction and interpolation are performed.

【0026】データの補間は、ビデオカメラが撮影した
画像の各フレーム毎のタイミングで実施する。GPSを
用いた移動位置測定装置2は、通常、毎秒1個乃至数個
の位置データを出力し、撮影画像の各フレームの発生タ
イミング(1/30秒)ではデータの更新がない場合が
多い。
The data interpolation is performed at the timing of each frame of the image captured by the video camera. The moving position measuring device 2 using the GPS normally outputs one to several pieces of position data every second, and there is often no update of data at the generation timing (1/30 second) of each frame of a captured image.

【0027】このため、自動車を連続移動させてカメラ
撮影を行なう場合、連続して移動するカメラの位置の変
化に応じて、緯度データ、経度データ、高度データが変
化するように、移動位置測定装置2からの緯度、経度、
高度の各位置データを、撮影画像の各フレームの発生タ
イミング(1/30秒)毎に線形補間或は非線形補間を
用いて滑らかに補間する。また、その緯度、経度、高度
の各位置データがその前後のデータと比べ大きく相違す
る場合、そのデータは使用せず、前後のデータに基づ
き、位置データを修正する。
For this reason, when photographing a camera while the vehicle is continuously moved, the moving position measuring device is arranged such that the latitude data, the longitude data and the altitude data change according to the change of the position of the continuously moving camera. Latitude, longitude from 2,
Each position data of the altitude is smoothly interpolated by using linear interpolation or non-linear interpolation at each generation timing (1/30 second) of each frame of the captured image. If the latitude, longitude, and altitude position data are significantly different from the preceding and following data, the data is not used, and the position data is corrected based on the preceding and following data.

【0028】次に、上記構成のビデオカメラ位置角度測
定装置の動作を、送電線鉄塔の景観シュミレーションの
ための景観撮影を例にとって説明する。図1に示す全て
の装置、つまりビデオカメラ1、移動位置測定装置2、
データ収集装置4、データ処理装置5は、図1のように
配線・接続され、自動車内に搭載される。ビデオカメラ
1は、カメラ角度測定装置3と共に自動車内の前方を向
けて水平に固定され、カメラ角度測定装置3のロール角
検出用のX軸(図2)を自動車の前方(直進前進方向)
合わる。
Next, the operation of the video camera position / angle measuring apparatus having the above-described configuration will be described by taking a landscape photographing for a landscape simulation of a power transmission tower as an example. All the devices shown in FIG. 1, that is, a video camera 1, a moving position measuring device 2,
The data collection device 4 and the data processing device 5 are wired and connected as shown in FIG. 1, and are mounted in an automobile. The video camera 1 is fixed horizontally with the camera angle measuring device 3 facing forward in the vehicle, and the X-axis (FIG. 2) for detecting the roll angle of the camera angle measuring device 3 is set in front of the vehicle (straight forward direction).
Join.

【0029】送電線鉄塔を建設する予定地の景観画像を
ビデオカメラにより撮影するために、予定地付近を通る
道路に自動車を移動し、撮影場所の手前に自動車を止
め、装置をリセットする。ジャイロを用いたカメラ角度
測定装置3は、相対移動角度のみを測定しカメラの向き
(方位)を検出できないため、予めスタート時のカメラ
の向き(絶対方位)を測定し、データ処理装置5に入力
する。ビデオカメラ1つまり自動車を所定の方位(例え
ば真北など)に向け、そこから移動・撮影をスタートす
るようにしてもよい。
In order to use a video camera to capture a landscape image of the site where the power transmission tower is to be constructed, the vehicle is moved to a road passing near the site, the vehicle is stopped just before the shooting location, and the device is reset. The camera angle measuring device 3 using the gyro measures only the relative movement angle and cannot detect the direction (azimuth) of the camera. Therefore, the direction (absolute direction) of the camera at the time of starting is measured in advance and input to the data processing device 5. I do. The video camera 1, that is, the automobile may be directed to a predetermined direction (for example, true north), and movement and photographing may be started therefrom.

【0030】全ての装置に電源投入後、自動車が完全に
停止した状態で、カメラ角度測定装置3の初期化を行な
う。すなわち、各ジャイロ31、32、33の出力値を
収束させ、ロール角、ピッチ角、方位角の各原点を初期
化し、次に、自動車のエンジンを始動した状態で、各ジ
ャイロの出力値を測定し、その値をオフセット値として
初期設定する(図4のステップ100)。
After turning on the power to all the devices, the camera angle measuring device 3 is initialized with the vehicle completely stopped. That is, the output values of the gyros 31, 32, and 33 are converged, the origins of the roll angle, the pitch angle, and the azimuth angle are initialized, and then the output values of the gyros are measured with the vehicle engine started. Then, the value is initialized as an offset value (step 100 in FIG. 4).

【0031】次に、データ収集装置4及びデータ処理装
置5が、移動位置測定装置2からの位置データを取り込
むと共に、カメラ角度測定装置3からの角度データを取
り込んで、カメラの位置と角度の計測を開始する(ステ
ップ110)。続いて、ビデオカメラ1による撮影を開
始し(ステップ120)、自動車を道路に沿って移動さ
せながら、予定地付近の風景を撮影する。
Next, the data collecting device 4 and the data processing device 5 take in the position data from the moving position measuring device 2 and the angle data from the camera angle measuring device 3 to measure the position and angle of the camera. Is started (step 110). Subsequently, photographing by the video camera 1 is started (step 120), and the scenery near the planned place is photographed while moving the car along the road.

【0032】ビデオカメラ1は、撮影を開始すると、撮
影した画像の各フレーム毎(例えば1/30秒毎)にタ
イムコード信号を出力し、データ収集装置4はこのタイ
ムコード信号を同期信号(トリガ信号)として入力し、
移動位置測定装置2及びカメラ角度測定装置3から送ら
れるこの時点の測定データを取り込む(ステップ130
〜140)。そして、データ収集装置4は、タイムコー
ド信号と共に、緯度、経度、高度の各位置データ、ロー
ル角、ピンチ角、方位角の各カメラ角データを、所定の
フォーマット化されたシリアルデータとして、データ処
理装置5に出力する(ステップ150)。
When the video camera 1 starts photographing, the video camera 1 outputs a time code signal for each frame (for example, every 1/30 second) of the photographed image, and the data collection device 4 uses the time code signal as a synchronization signal (trigger). Signal)
The measurement data at this time sent from the movement position measurement device 2 and the camera angle measurement device 3 is taken in (step 130).
~ 140). Then, the data collection device 4 processes the position data of latitude, longitude, and altitude, and the camera angle data of roll angle, pinch angle, and azimuth together with the time code signal as serial data in a predetermined format. Output to the device 5 (step 150).

【0033】データ処理装置5は、ビデオカメラ1が撮
影を行なう間、オンライン処理で、データ収集装置4か
ら送られたタイムコード信号、緯度、経度、高度の各位
置データ、及びロール角、ピンチ角、方位角の各カメラ
角データを取り込み、一時メモリにそれらを順に記憶し
ていく。
While the video camera 1 is taking a picture, the data processing device 5 performs time processing of the time code signal, latitude, longitude, and altitude position data, and roll angle and pinch angle sent from the data collection device 4 in online processing. , Azimuth angles, and stores them in a temporary memory in order.

【0034】このようなデータ収集装置4とデータ処理
装置5の動作により、自動車が低速で走行しながらビデ
オカメラ1により周囲の風景が撮影される間、撮影した
画像の各フレーム毎(例えば1/30秒毎)に、撮影の
視点となるビデオカメラ1の緯度、経度、高度の各位置
データ、及び撮影の視線方向となるカメラのロール角、
ピンチ角、方位角の各データがデータ処理装置5に蓄積
される。
With the operation of the data collection device 4 and the data processing device 5 as described above, while the surroundings are photographed by the video camera 1 while the vehicle is running at a low speed, each frame of the photographed image (for example, 1 / Every 30 seconds), the position data of the latitude, longitude, and altitude of the video camera 1 as the viewpoint of shooting, and the roll angle of the camera as the gaze direction of shooting,
Each data of the pinch angle and the azimuth is stored in the data processing device 5.

【0035】そして、撮影を終了した後、データ処理装
置5を使用して、カメラの位置のデータを補間・補正処
理する。このデータの補間・補正は、GPSを用いた移
動位置測定装置2が、通常、毎秒1個乃至数個の位置デ
ータを出力し、撮影画像の各フレームの発生タイミング
(1/30秒)ではデータの更新がないために実施し、
連続して移動するカメラの位置の変化に応じて、その位
置(緯度、経度、高度)が連続して変化するように、収
集した緯度、経度、高度の各位置データを、撮影画像の
各フレームの発生タイミング(1/30秒)毎に、線形
補間或は非線形補間を用いて滑らかに補間する。また、
その緯度、経度、高度の各位置データがその前後のデー
タと比べ大きく相違する場合、そのデータは使用せず、
前後のデータに基づき、位置データを修正する。
After the photographing is completed, the data of the camera position is interpolated and corrected using the data processing device 5. The interpolation / correction of the data is carried out by the moving position measuring device 2 using the GPS, which normally outputs one to several position data every second, and outputs the data at the generation timing (1/30 second) of each frame of the captured image. Conducted because there was no update of
The collected position data (latitude, longitude, and altitude) are converted into each frame of the captured image so that the position (latitude, longitude, and altitude) changes continuously according to the change in the position of the continuously moving camera. At each occurrence timing (1/30 second), linear interpolation or nonlinear interpolation is used for smooth interpolation. Also,
If the latitude, longitude, and altitude location data differ significantly from the data before and after it, do not use that data.
Correct the position data based on the preceding and following data.

【0036】このようにして撮影されたビデオカメラ1
の例えば図5aのような画像の画像データは、各フレー
ム毎に、そのカメラ位置データ及び角度データと共に、
CG装置に入力される。そして、CG装置では、図5b
のような送電線鉄塔の画像が予め作成され、この送電線
鉄塔の3次元グラフィック画像と上記の撮影画像を、画
像合成することにより、図5cに示すような合成ビデオ
画像が作成され、景観シュミレーションのためのビデオ
映像が作られる。
The video camera 1 thus photographed
For example, the image data of the image as shown in FIG. 5A is, for each frame, together with its camera position data and angle data,
Input to the CG device. And in the CG device, FIG.
An image of the power transmission tower is created in advance, and a three-dimensional graphic image of the power transmission tower and the above-mentioned captured image are combined to form a composite video image as shown in FIG. Video footage is created for

【0037】画像合成は、撮影された画像データの各フ
レームについて、その撮影視点となる緯度、経度、高度
の各位置データ、及び視線のロール角、ピンチ角、方位
角の角度データをCG画像に与えた時の鉄塔の3D画像
を合成するように行なわれるため、撮影した動画の風景
画像上に、送電線鉄塔を正しい位置に張り付くように合
成することができる。
In the image synthesis, for each frame of captured image data, latitude, longitude, and altitude position data, which are the viewpoints, and roll data, pinch angle, and azimuth angle data of the line of sight are converted into a CG image. Since the 3D image of the tower at the time of giving is synthesized, the power transmission tower can be synthesized so as to be stuck at a correct position on the captured moving image landscape image.

【0038】また、このようなフレーム毎の画像合成の
作業は、各フレーム毎に視点の位置データと視線の角度
データがあるため、CG装置により自動的に効率よく行
なうことができ、更に、ビデオカメラ1の撮影時に収集
され適正に補間・補正された各フレーム毎の位置データ
と角度データを使用するため、違和感のない滑らかな動
画像を作ることができる。
Further, such image synthesizing operation for each frame can be automatically and efficiently performed by the CG device because there is viewpoint position data and line-of-sight angle data for each frame. Since the position data and angle data for each frame, which are collected at the time of photographing by the camera 1 and appropriately interpolated and corrected, are used, a smooth moving image without a sense of incongruity can be created.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示すビデオカメラ位置角
度測定装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a video camera position / angle measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】カメラ角度測定装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a camera angle measuring device.

【図3】データ収集装置の構成と接続を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration and connection of a data collection device.

【図4】データ収集装置の動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the data collection device.

【図5】ビデオカメラの撮影画像(a)、CGにより作
成した画像(b)、及びそれらを合成した画像(c)の
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an image (a) captured by a video camera, an image (b) created by CG, and an image (c) obtained by combining them.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−ビデオカメラ 2−移動位置測定装置 3−カメラ角度測定装置 4−データ収集装置 5−データ処理装置 1-Video camera 2-Moving position measuring device 3-Camera angle measuring device 4-Data collecting device 5-Data processing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G03B 37/04 G03B 37/04 G06T 1/00 H04N 5/225 Z H04N 5/225 G06F 15/64 330 15/66 450 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI G03B 37/04 G03B 37/04 G06T 1/00 H04N 5/225 Z H04N 5/225 G06F 15/64 330 15/66 450

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動するビデオカメラで撮影された動画
像とCGで作成した物体の画像を画像合成装置により合
成する際に使用されるビデオカメラの位置と角度のデー
タを得るためのビデオカメラ位置角度測定装置におい
て、 移動するビデオカメラの絶対位置を測定し、その緯度デ
ータ、経度データ、高度データを出力するカメラ位置測
定手段と、 移動時の該ビデオカメラのロール角、ピッチ角及び方位
角を測定し、そのロール角データ、ピッチ角データ及び
方位角データを出力するカメラ角度測定手段と、 該ビデオカメラが撮影する各画像フレームの作成時に同
期して、該カメラ位置測定手段及びカメラ角度測定手段
からの測定データを収集するデータ収集手段と、 該ビデオカメラが撮影を行なう間、該データ収集手段を
通して該カメラ位置測定手段から出力される緯度デー
タ、経度データ、高度データを取り込み、該カメラ角度
測定手段から出力されるロール角データ、ピッチ角デー
タ及び方位角データを取り込み記憶するデータ記憶処理
手段と、 該データ記憶処理手段が一時記憶した一定時間毎の緯度
データ、経度データ、高度データを、前記ビデオカメラ
が撮影した画像の各フレーム毎のタイミングでデータの
補間及び補正を行なうデータ補間処理手段と、 を備えたことを特徴とするビデオカメラ位置角度測定装
置。
1. A video camera position for obtaining data of a position and an angle of a video camera used when a moving image captured by a moving video camera and an image of an object created by CG are combined by an image combining device. In an angle measuring device, a camera position measuring means for measuring an absolute position of a moving video camera and outputting its latitude data, longitude data, and altitude data, and determining a roll angle, a pitch angle, and an azimuth angle of the video camera when moving. A camera angle measuring means for measuring and outputting the roll angle data, the pitch angle data and the azimuth angle data; and a camera position measuring means and a camera angle measuring means synchronized with the creation of each image frame taken by the video camera. Data collecting means for collecting measurement data from the camera, and the camera through the data collecting means while the video camera performs shooting. Data storage processing means for taking in latitude data, longitude data, and altitude data output from the position measuring means, and taking in and storing roll angle data, pitch angle data, and azimuth angle data output from the camera angle measuring means; Data interpolation processing means for interpolating and correcting the latitude data, the longitude data, and the altitude data for each predetermined time temporarily stored by the storage processing means at the timing of each frame of the image captured by the video camera. A video camera position and angle measurement device.
【請求項2】 前記ビデオカメラはその撮影時にその録
画媒体にタイムコード信号を記録すると共に、当該タイ
ムコードデータを前記データ記憶処理手段に送り、前記
カメラの位置データ及び角度データと共に該タイムコー
ドデータを該データ記憶処理手段に記憶することを特徴
とする請求項1記載のビデオカメラ位置角度測定装置。
2. The video camera records a time code signal on a recording medium at the time of shooting, sends the time code data to the data storage processing means, and stores the time code data together with the camera position data and angle data. 2. The video camera position / angle measuring apparatus according to claim 1, wherein the data is stored in said data storage processing means.
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