画像上地物計測用の基準尺
【課題】画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺を提供する。
【解決手段】本発明の基準尺３１は、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を画像上での消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、画像上で絶対長さが既知となる教師線を消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられ、地物計測用の画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたＸ方向尺３２、Ｙ方向尺３３及びＺ方向尺３４を備えてなる。
【解決手段】本発明の基準尺３１は、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を画像上での消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、画像上で絶対長さが既知となる教師線を消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられ、地物計測用の画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたＸ方向尺３２、Ｙ方向尺３３及びＺ方向尺３４を備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物について計測をなす画像上地物計測で用いる基準尺に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル方式のカメラによる撮影で得られる画像（画像データ）を利用する技術の一つとして、画像上地物計測がある。画像上地物計測では、カメラによる画像上で当該画像に取り込まれている建造物や道路などの様々な地物について、幅、高さ、奥行きなどを計測する。こうした画像上地物計測については、ここで仮に消失点方式と呼ぶ計測手法が知られている（特許文献１）。消失点方式の画像上地物計測では、画像上の消失点に基づいて画像上での地物計測を行う。具体的には、画像に取り込まれている適宜な地物の輪郭を用いて消失点を先ず求める。それからその消失点に基づいて計測対象の地物の所望計測部位における１画素あたりの体現長さを求め、その１画素あたりの体現長さに基づいて画像上での地物計測を行う。
【０００３】
このような消失点方式の画像上地物計測では、画像上での絶対長さが既知となる教師線を用いることで、より効率的に計測を行うことが可能となる。すなわち、教師線を用いる手法では、地物計測用の画像中に教師線を生成させ、そして計測対象の画像上の地物の所望計測部位に対して指定した計測線と教師線を、消失点に対する計測線と教師線の相対的位置関係の下で、それぞれの画素数について比較することで計測を行うことができ、したがって計測のための処理負担を大幅に軽減でき、より効率的に計測を行うことが可能となる。この場合の教師線は、地物計測用画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸について生成させる。つまりＸ軸方向教師線、Ｙ軸方向教師線及びＺ軸方向教師線の各教師線として生成させる。これらの教師線について特許文献１では、長さが既知の線状体、つまり基準尺を画像に取り込ませ、その基準尺の像として生成させるものとし、長さが既知の基準尺として測量用ポールを用いる場合を記述している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２９１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、消失点方式の画像上地物計測では、教師線を用いることで計測をより効率的に行うことが可能となる。ただ、教師線による計測効率をより実際的なものとするには、地物計測用の画像中への教師線の生成に課題が残されている。すなわち、従来では教師線を地物計測用の画像中に生成させるのに測量用ポールを画像に取り込ませるようにしていた。測量用ポールは、２ｍ以上の長さを有しているのが通常である。したがって、地物計測用画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸について教師線を生成させるためには、２ｍ以上の測量用ポールを３本用い、それらを３次元座標的に画像に取り込ませる作業が必要となる。このことは地物計測用の画像の撮影に伴う作業負担を大きなものとし、その結果、教師線を用いることによる計測効率の向上という実を得られないことになってしまう。つまり、教師線生成用の基準尺として測量用ポールを用いる方法では、基準尺の扱い性や教師線生成に関する作業性という点で課題を残しており、このことで教師線を用いることによる計測効率の向上という実を得られないことになっていたということである。
【０００６】
また測量用ポールで教師線を生成させる方法には、教師線における１画素あたりの体現長さの精度についての課題もある。教師線を用いる手法では、教師線の１画素あたりの体現長さを基にして地物の所望計測部位における１画素あたりの体現長さを求めることになる。このため教師線の１画素あたりの体現長さの精度が地物計測の精度に直結することになる。したがって、教師線については、その１画素あたりの体現長さにできるだけ高い精度を得られるようにすることが望まれることになる。しかるに、測量用ポールは、長さについての目盛りの単位が２０ｃｍとされているのが通常で、上記のような教師線に対する要求に必ずしも十分に応えることができない。
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景にしてなされたものであり、その課題は、画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために第１の発明では、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を前記画像上で求められる消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、前記画像上で絶対長さが既知となる教師線を前記消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられる画像上地物計測用の基準尺において、前記画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに前記既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたＸ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺を備えてなることを特徴としている。
【０００９】
このような第１の発明による基準尺は、その扱いが容易で教師線生成に関する作業性にも優れる。すなわち第１の発明による基準尺は、地物計測用画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応するように組み合わされたＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺を備えている。このため、例えば道路沿いの地物について計測を行う場合であれば、基準尺を適宜な配置で地物計測用の画像に取り込めるように道路上に置いて道路沿いの画像を撮影するだけで済み、扱いがきわめて容易で教師線生成に関する作業性にも優れる。
【００１０】
また第１の発明による基準尺は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺に長さ目盛りが設けられている。そしてその長さ目盛りについては、例えば大きな目盛りとして１０ｃｍ単位の目盛り、中間の目盛りとして５ｃｍ単位の目盛り、そして細かい目盛りとして１ｃｍ単位の目盛りを設けることができ、このような目盛り構造とすることで、１画素あたりの体現長さについての精度がより高い教師線の生成が可能となる。
【００１１】
また第２の発明では、上記のような基準尺について、前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることを特徴としている。
【００１２】
画像上地物計測では、様々な場所に出向いて地物計測用画像の撮影を行うことになり、その際には基準尺を携行することになる。そのため基準尺には携行性に優れていることが求められることになる。これについて、第２の発明による基準尺は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることから、コンパクトに折り畳んだ状態で携行することができ、優れた携行性要求に応えることができる。
【００１３】
また第３の発明では、上記のような基準尺について、前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺は、それぞれ４つの側面を有するように形成されるとともに、前記４つの側面の内の少なくとも３つの側面に前記目盛りが設けられていることを特徴としている。
【００１４】
このような第３の発明の基準尺では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺それぞれの３つの側面に目盛りが設けられているので、地物計測用の画像に取り込ませる際の基準尺の向きについて自由度が高まり、またＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺における目盛りに基づく１画素あたりの体現長さの算出をより容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明によれば、画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施例による基準尺の展開状態での構成を簡略化して示す図である。
【図２】一実施例による基準尺の折り畳み状態での構成を簡略化して示す図である。
【図３】画像上地物計測で用いる地物データ取得システムの構成を示す図である。
【図４】画像上地物計測処理の流れを示す図である。
【図５】道路側線や計測線の指定について説明する図である。
【図６】被写体空間における３次元座標の例を示す図である。
【図７】計測線のＸ軸成分の算出についての原理を説明する図である。
【図８】計測線のＹ軸成分の算出についての原理を説明する図である。
【図９】計測線のＺ軸成分の算出についての原理を説明する図である。
【図１０】計測領域の例を示す図である。
【図１１】地物データ付き画像データの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１７】
図１と図２に、一実施例による画像上地物計測用の基準尺の構成を簡略化して示す。図１は使用時の展開状態を示し、図２は非使用時の折り畳み状態を示している。図１に示すように、本実施例の基準尺３１は、Ｘ方向尺３２、Ｙ方向尺３３及びＺ方向尺３４を備えており、Ｘ方向尺３２については左右一対となる左側Ｘ方向尺３２Ｌと右側Ｘ方向尺３２Ｒとして形成され、またＺ方向尺３４についても左右一対となる左側Ｚ方向尺３４Ｌと右側Ｚ方向尺３４Ｒとして形成されている。
【００１８】
これらＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４は、十分な剛性を有し、かつ軽量である材料、例えばアルミ角パイプ材を用いて４つの側面を有する角棒状に形成されており、後述するような地物計測用の画像４（図５）の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するように互いが組み合わされ、かつ折り畳み可能に組み合わされている。より具体的には、左側Ｘ方向尺３２Ｌと左側Ｚ方向尺３４Ｌをそれぞれの基端部においてヒンジ部３５Ｌで左側Ｘ方向尺３２Ｌに矢印ＸＬの如き回動を可能とするように接続して左側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｌを形成するとともに、右側Ｘ方向尺３２Ｒと右側Ｚ方向尺３４Ｒをそれぞれの基端部においてヒンジ部３５Ｒで右側Ｘ方向尺３２Ｒに矢印ＸＲの如き回動を可能とするように接続して右側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｒを形成し、これら左側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｌと右側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｒをそれぞれの基端部でＹ方向尺３３の基端部に図示を省略のヒンジ構造で接続し、Ｙ方向尺３３に矢印Ｙの如き回動を可能とするようにされている。そしてこうした接続構造における左側Ｘ方向尺３２Ｌの矢印ＸＬの回動、右側Ｘ方向尺３２Ｒの矢印ＸＲの回動、及びＹ方向尺３３の矢印Ｙの回動により、折り畳んで図２に示すような折り畳み状態をとらせることができるようにされている。
【００１９】
またＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４は、後述のようにして画像４上に生成させる教師線（図６の教師線ＬＴｘ、ＬＴｙ、ＬＴｚ）にその絶対長さを与えるための目盛り３７がそれぞれに設けられている。目盛り３７は、１０ｃｍ単位の大目盛り３７ａ、５ｃｍ単位の中目盛り３７ｂ、及び１ｃｍ単位の小目盛り３７ｃとして設けられており、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４それぞれの４つの側面の内の３つの側面に設けられている。
【００２０】
ここで、Ｙ方向尺３３とＺ方向尺３４は、その長さがほぼ３０ｃｍ程度とされ、Ｘ方向尺３２は、左側Ｘ方向尺３２Ｌと右側Ｘ方向尺３２Ｒがそれぞれ２０ｃｍ程度の長さとされ、全体で４０ｃｍ程度の長さとなるようにされている。こうした基準尺３１におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の長さサイズは、測量用ポールに較べて大幅に短いといえる。すなわち基準尺３１では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の長さサイズを３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度で済ませることができ、これによりコンパクト化が図られているということである。これは、様々な実験を繰り返して得られた知見、つまり基準尺３１における上記のような構造、特に目盛り３７に関する上記のような構造とすることで、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の長さが３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度でも十分に精度の高い教師線の生成が可能であるという知見によるものである。
【００２１】
以下では以上のような基準尺３１が適用される画像上地物計測の例について説明する。図３に、一例による画像上地物計測で用いる地物データ取得システム１の構成を示す。本例における地物データ取得システム１は、道路２で撮影車両３を走行させながら画像として道路沿い画像４を取得し、その道路沿い画像４における地物について計測を行って地物データを得る場合であり、撮影車両３と画像上地物計測システム５からなる。
【００２２】
撮影車両３は、例えば幅員が４ｍ以下であるような狭い道路が錯綜する市街地でも走行可能な車両にデジタル方式のカメラ６と撮影管理システム７を搭載して構成されている。
【００２３】
カメラ６は、デジタル式のスチールカメラまたはビデオカメラであり、通常はスチールカメラが用いられ、前方撮影用カメラ６ｆと後方撮影用カメラ６ｒとして２台が搭載される。前方撮影用カメラ６ｆは、撮影車両３の走行方向前方を走行方向に光軸が沿った状態で撮影を行い、後方撮影用カメラ６ｒは、撮影車両３の走行方向後方を走行方向に光軸が沿った状態で撮影を行う。これら前方撮影用カメラ６ｆや後方撮影用カメラ６ｒによる撮影で得られる道路沿い画像４は、光軸方向に延びている状態で道路を取り込んだ画像となる。このように走行方向前方と後方のそれぞれについて撮影できるようにするのは、撮影車両３の走行方向によっては前方撮影用カメラ６ｆが逆光になる場合があることから、そのような場合に対応できるようにするためである。
【００２４】
撮影管理システム７は、測位システム８、撮影制御システム９、および画像データ管理システム１０の各サブシステムを含んでなる。測位システム８は、撮影車両３の現在位置と走行方向、より具体的にはカメラ６の光軸方向についての情報である位置方位情報を例えば走行距離１ｍごとにといった間隔で取得するのに機能する。そのために測位システム８は、ＧＰＳ（全地球測位システム）と距離／慣性計測システムを組み合わせて構成される。ＧＰＳは、撮影車両３の前後に設けた２つのＧＰＳアンテナ１１により衛星からの信号を受信することで位置方位情報を取得する。一方、距離／慣性計測システムは、撮影車両３の走行方向や車両の水平面に対する傾きをジャイロにより検出する慣性計測器と撮影車両３の走行距離を検出する距離計測器からなり、これらにより位置方位情報を取得する。
【００２５】
撮影制御システム９は、一定距離間隔で道路沿い画像４を取得できるような制御としてカメラ６による撮影を制御する。具体的には、撮影車両３の走行距離をカウントし、例えば５ｍといった一定の走行距離ごとに撮影指令を出力してカメラ６に撮影を行わせる。こうした撮影により、撮影車両３が走行する道路に沿った一定距離間隔による一連の道路沿い画像を取得することができる。
【００２６】
画像データ管理システム１０は、ワークステーションレベルのデータ処理装置を用いて構成され、カメラ６による撮影で取得された道路沿い画像４のデータを管理する。その管理は、道路沿い画像４をその撮影時の位置方位情報と関連させるようにしてなされる。
【００２７】
ここで、道路沿い画像４には、後述のような画像上地物計測処理に必要な教師線ＬＴを生成させるようにする。教師線ＬＴは、道路沿い画像４中の道路２の側線（これは後述のように消失点を求めるための地物の輪郭として用いられる）に沿う方向を１つの座標軸とした道路沿い画像４の被写体空間における３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）の各座標軸について生成させる。つまりＸ軸方向の教師線ＬＴｘ、Ｙ軸方向の教師線ＬＴｙ、Ｚ軸方向の教師線ＬＴｚとして生成させる。これらの教師線ＬＴｘ、ＬＴｙ、ＬＴｚは、上述の基準尺３１を道路沿い画像４に取り込ませることで、基準尺３１におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の像に基づいて生成させる。このような教師線ＬＴは、原理的にいえば、道路沿い画像を同一の撮影条件で撮影する範囲については、その撮影条件で最初に撮影する道路沿い画像にだけ生成させることで足りる。ただ実際的には、例えば１日の撮影作業の最初に撮影する道路沿い画像ごとに教師線用の線状体を写し込ませて教師線を生成させるようにするのが好ましい。これは、撮影車両３へのカメラ６のセット状態が撮影条件に影響し、そのセット状態が１日の撮影作業ごとに微妙に異なる可能性があるからである。
【００２８】
画像上地物計測システム５は、データ処理装置１２にコンピュータプログラムとして構成される画像上地物計測手段１３を搭載して構成される。画像上地物計測手段１３は、画像データ管理システム１０から取り込んだ道路沿い画像４のデータや道路沿い画像４に地物データを記録した後述のような地物データ付き道路沿い画像を管理する画像データ管理部１４、道路沿い画像４に取り込まれている地物について計測して地物データを取得する計測部１５、および計測部１５が取得した地物データを道路沿い画像４に記録して地物データ付き道路沿い画像を生成させる地物データ記録部１６を含んでいる。
【００２９】
以下では画像上地物計測システム５でなされる画像上地物計測処理の例について説明する。本例における画像上地物計測処理は、道路沿い画像４における道路２の側線を地物の輪郭として用いて消失点を求める場合であり、図４にその流れを示すように、ステップＳ１〜ステップＳ８の各処理過程を含む。
【００３０】
まずステップＳ１で処理対象画像の表示処理がなされる。処理対象画像の表示処理は、計測対象の道路沿い画像をデータ処理装置１２の表示画面に表示する処理で、ユーザによる指定を受けて行うか、あるいは一連の道路沿い画像を順次的に表示するようにして行われる。
【００３１】
ステップＳ２では、道路側線の指定を行う。具体的には、ステップＳ１で表示した道路沿い画像について道路の側線をユーザが指定する。その指定は、例えば図５に示すようにして行う。具体的には、表示画面に表示されている道路沿い画像４における道路２の側線を左右で対応する直線部分のそれぞれについて描画機能によりなぞるようにして２本の指定線ＬＩ、ＬＩを描線することで行う。
【００３２】
ステップＳ３では、消失点の決定処理がなされる。道路２の側線を用いて消失点を求める場合、消失点は２本の指定線ＬＩ、ＬＩの交点Ｖとなる。したがって消失点の特定は、交点Ｖの道路沿い画像４上での位置を求めることで行う。具体的には、道路沿い画像４の横方向（道路沿い画像４の被写体空間における横方向に対応）をｘ軸とし、縦方向をｙ軸とする画像上２次元座標を道路沿い画像４に設定し、その画像上２次元座標における座標値（ｘｖ，ｙｖ）として交点Ｖの道路沿い画像４上での位置を求め、それを消失点とする。なお、図５では、ｘ軸がＸ軸方向の教師線ＬＴｘと平行になるように画像上２次元座標を設定する場合としてある。
【００３３】
ステップＳ４では、計測部位に対する計測線の指定処理がなされる。この処理は、図５に示す例のように、描画機能により計測部位に計測線Ｓを描線することで行うか、または計測部位の両端に端点Ａ、Ｂを指定することで行う。
【００３４】
ステップＳ５では、ステップＳ４で指定の計測線の計測処理がなされる。この計測処理は、図６に示す例のような道路沿い画像の被写体空間における３次元座標を前提にして行う。ここでは３次元座標について横方向をＸ軸、奥行き方向をＹ軸、縦方向をＺ軸とする。このような３次元座標を前提にする場合、計測線は、それが道路沿い画像上でとる姿勢に応じて、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向の成分の１つだけの場合と２つまたは３つの組合せでなる場合がある。組合せでなる場合は、それぞれの成分から三平方の定理で計測線の長さを求める。
【００３５】
図７に示すのは、Ｘ軸成分とＹ軸成分を含む計測線ＳのＸ軸成分ＣＸの算出原理である。Ｘ軸方向の教師線ＬＴｘの各端点の画像上２次元座標での座標値を（ｘｔａ，ｙｔａ）、（ｘｔｂ，ｙｔｂ）とし、計測線Ｓの端点Ａ、Ｂそれぞれの画像上２次元座標での座標値を（ｘａ，ｙａ）（ｘｂ，ｙｂ）とする。なお、図７の計測線Ｓは必ずしも図５の計測線Ｓと対応していない。
【００３６】
計測線Ｓの端点Ａ、Ｂそれぞれの消失点垂線からの距離をＳａとＳｂとすると、これらＳａ、Ｓｂは、教師線ＬＴｘの実際の長さＴＬに基づいて求めることができ、計測線ＳのＸ軸成分ＣＸは、ＣＸ＝Ｓａ−Ｓｂとして求めることができる。ここで、消失点垂線とは、消失点Ｖからの垂線であり、図７の場合、ｘ軸が教師線ＬＴｘと平行であることから、ｘ軸に直交する線分となっている。
【００３７】
Ｓａを教師線ＬＴｘの実際の長さＴＬから求めるには、座標値ｙａの位置に仮想される教師線ＬＴｘ‐ａを用いる。具体的には、教師線ＬＴｘの画素数がＮ、教師線ＬＴｘ‐ａの画素数がＮａ、そしてＳａの画素数がｎａであるとすると、Ｓａは、Ｓａ＝〔（ＴＬ／Ｎ）・（ＴＬ／Ｎａ）〕・ｎａとして求めることができる。同様にしてＳｂも求めることができる。以上がＣＸの算出原理で、実際には下記の式でＣＸを求めるようにしている。
CX = |TL・{(xa-xv)・(yb-ya)/(ya-yv)+xa-xb}・(2・yv-yta-ytb)/{2・(xta-xtb)・(yv-yb)}|
【００３８】
図８に示すのは、計測線ＳのＹ軸成分ＣＹの算出原理である。ＣＹは、投影図法により求める。すなわち、任意に仮想される投影中心Ｐからの道路沿い画像上での投影により、Ｙ軸方向の教師線ＬＴｙのｙ軸成分ＬＴｙ-ｖと計測線Ｓのｙ軸成分ｓｖそれぞれをｘ軸に平行な線分上に投影して教師線投影像ＬＴｙ-ｈと計測線投影像ｖｓ-ｈを得る。この場合、教師線投影像ＬＴｙ-ｈと計測線投影像ｖｓ-ｈは、それぞれにおける１画素あたりの体現長さが同じになっている。したがって教師線投影像ＬＴｙ-ｈと計測線投影像ｖｓ-ｈをそれぞれの画素数について単純に比較することでＣＹの長さを求めることができる。具体的には、教師線ＬＴｙの実際の長さをＴＬとして、ＣＹ＝ＴＬ・ｖｓ-ｈ／ＬＴｙ-ｈとしてＣＹの長さを求めることができる。以上がＣＹの算出原理で、実際には下記の式でＣＹを求めるようにしている。
CY = TL・|{(yta-yv)・(ytb-yv)・(yb-ya)}/{(ya-yv)・(yb-yv)・(ytb-yta)}|
以上のようにしてＣＸとＣＹが求まれば、計測線Ｓの実際の長さＳＬは、ＳＬ＝（ＣＸ２＋ＣＹ２）１／２として求めることができる。
【００３９】
図９に示すのは、計測線ＳのＺ軸成分ＣＺの算出原理である。図９では計測線ＳがＺ軸方向の教師線ＬＴｚと平行な場合としてある。したがって計測線ＳはＸ軸成分だけからなり、ＣＺ＝Ｓとなる。ＣＺは、上述のＣＸの算出と同様な原理で教師線ＬＴｚに基づいて長さを求めることができる。具体的には、計測線Ｓの下側の端点の座標値ｙｂの位置に仮想される教師線ＬＴｚ‐ｓを用い、教師線ＬＴｚの画素数がＮ、教師線ＬＴｚ‐ｓの画素数がＮａ、そしてＣＺ（＝Ｓ）の画素数がｎａであるとすると、ＣＺは、ＣＺ＝〔（ＴＬ／Ｎ）・（ＴＬ／Ｎａ）〕・ｎａとして求めることができる。
【００４０】
以上がＣＺの算出原理で、実際には下記の式でＣＺを求めるようにしている。ただし式中の「ChiHei_Y」は、計測線Ｓの端点Ｂを含む地平面の画像上２次元座標におけるｙ軸の座標値である。この「ChiHei_Y」は、計測線Ｓが地平面にある場合は端点Ｂのｙ軸座標値と同じになる。ただし、計測線Ｓの端点Ｂは必ずしも地平面になくともよい。
CZ = |TL・{(yb-ya)・(yv-yta) / { (yta-ytb)・(yv-ChiHei_Y)}|
【００４１】
以上のような消失点と計測部位の位置関係が１画素あたりの体現長さに相関することを利用した計測では、１画素あたりの体現長さの精度がカメラからの距離に応じて異なり、カメラに近過ぎたり、カメラから遠過ぎたりすると精度が不十分になる可能性がある。そこで、図１０に示すように、道路沿い画像４に計測領域１７を適切に設定し、その計測領域１７内についてだけ計測を行えるようにするのが好ましい。この場合、教師線ＬＴｘと教師線ＬＴｚが計測領域１７の外縁となるのが適切である。したがって教師線ＬＴを生成させる画像は、教師線ＬＴｘと教師線ＬＴｚが計測領域１７の外縁となるような条件で撮影された画像を計測対象とするのが好ましい。
【００４２】
図４に戻って、ステップＳ６では、必要な計測部位の全てについて計測が終了したかを判定する。この判定が否定的な場合にはステップＳ４に戻って処理を繰り返し、肯定的になった場合にはステップＳ７に進む。
【００４３】
ステップＳ７では、計測を終えた道路沿い画像に地物データを記録して地物データ付き画像データを生成する。図１１に、地物データ付き画像データの例を示す。図１１の（ａ）の例の地物データ付き画像データ１８は、道路２の幅員データと道路沿いの建造物１９の高さデータが記録されている場合で、図１１の（ｂ）の例の地物データ付き画像データ２０は、道路横断ケーブル２１の地上高データが記録されている場合である。
【００４４】
ステップＳ８では、必要な画像の全てについて計測が終了したかを判定する。この判定が否定的な場合にはステップＳ１に戻って処理を繰り返し、肯定的になった場合には処理終了となる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば、上述の例は道路沿い画像による道路沿い地物の計測に基準尺を適用する場合であったが、これに限られるものでなく、個々の建造物の計測などの場合にも本発明による基準尺は適用できる。また本発明が適用される「地物計測」における「地物」は、一般的な定義による地物に限られず、本発明を適用して「地物計測」が可能なものであればよい。
【符号の説明】
【００４６】
４ 画像
６ カメラ
３１ 基準尺
３２ Ｘ方向尺
３３ Ｙ方向尺
３４ Ｚ方向尺
３７ 目盛り
ＬＴ 教師線
Ｖ 消失点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物について計測をなす画像上地物計測で用いる基準尺に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル方式のカメラによる撮影で得られる画像（画像データ）を利用する技術の一つとして、画像上地物計測がある。画像上地物計測では、カメラによる画像上で当該画像に取り込まれている建造物や道路などの様々な地物について、幅、高さ、奥行きなどを計測する。こうした画像上地物計測については、ここで仮に消失点方式と呼ぶ計測手法が知られている（特許文献１）。消失点方式の画像上地物計測では、画像上の消失点に基づいて画像上での地物計測を行う。具体的には、画像に取り込まれている適宜な地物の輪郭を用いて消失点を先ず求める。それからその消失点に基づいて計測対象の地物の所望計測部位における１画素あたりの体現長さを求め、その１画素あたりの体現長さに基づいて画像上での地物計測を行う。
【０００３】
このような消失点方式の画像上地物計測では、画像上での絶対長さが既知となる教師線を用いることで、より効率的に計測を行うことが可能となる。すなわち、教師線を用いる手法では、地物計測用の画像中に教師線を生成させ、そして計測対象の画像上の地物の所望計測部位に対して指定した計測線と教師線を、消失点に対する計測線と教師線の相対的位置関係の下で、それぞれの画素数について比較することで計測を行うことができ、したがって計測のための処理負担を大幅に軽減でき、より効率的に計測を行うことが可能となる。この場合の教師線は、地物計測用画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸について生成させる。つまりＸ軸方向教師線、Ｙ軸方向教師線及びＺ軸方向教師線の各教師線として生成させる。これらの教師線について特許文献１では、長さが既知の線状体、つまり基準尺を画像に取り込ませ、その基準尺の像として生成させるものとし、長さが既知の基準尺として測量用ポールを用いる場合を記述している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２９１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、消失点方式の画像上地物計測では、教師線を用いることで計測をより効率的に行うことが可能となる。ただ、教師線による計測効率をより実際的なものとするには、地物計測用の画像中への教師線の生成に課題が残されている。すなわち、従来では教師線を地物計測用の画像中に生成させるのに測量用ポールを画像に取り込ませるようにしていた。測量用ポールは、２ｍ以上の長さを有しているのが通常である。したがって、地物計測用画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸について教師線を生成させるためには、２ｍ以上の測量用ポールを３本用い、それらを３次元座標的に画像に取り込ませる作業が必要となる。このことは地物計測用の画像の撮影に伴う作業負担を大きなものとし、その結果、教師線を用いることによる計測効率の向上という実を得られないことになってしまう。つまり、教師線生成用の基準尺として測量用ポールを用いる方法では、基準尺の扱い性や教師線生成に関する作業性という点で課題を残しており、このことで教師線を用いることによる計測効率の向上という実を得られないことになっていたということである。
【０００６】
また測量用ポールで教師線を生成させる方法には、教師線における１画素あたりの体現長さの精度についての課題もある。教師線を用いる手法では、教師線の１画素あたりの体現長さを基にして地物の所望計測部位における１画素あたりの体現長さを求めることになる。このため教師線の１画素あたりの体現長さの精度が地物計測の精度に直結することになる。したがって、教師線については、その１画素あたりの体現長さにできるだけ高い精度を得られるようにすることが望まれることになる。しかるに、測量用ポールは、長さについての目盛りの単位が２０ｃｍとされているのが通常で、上記のような教師線に対する要求に必ずしも十分に応えることができない。
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景にしてなされたものであり、その課題は、画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために第１の発明では、カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を前記画像上で求められる消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、前記画像上で絶対長さが既知となる教師線を前記消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられる画像上地物計測用の基準尺において、前記画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに前記既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたＸ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺を備えてなることを特徴としている。
【０００９】
このような第１の発明による基準尺は、その扱いが容易で教師線生成に関する作業性にも優れる。すなわち第１の発明による基準尺は、地物計測用画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応するように組み合わされたＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺を備えている。このため、例えば道路沿いの地物について計測を行う場合であれば、基準尺を適宜な配置で地物計測用の画像に取り込めるように道路上に置いて道路沿いの画像を撮影するだけで済み、扱いがきわめて容易で教師線生成に関する作業性にも優れる。
【００１０】
また第１の発明による基準尺は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺に長さ目盛りが設けられている。そしてその長さ目盛りについては、例えば大きな目盛りとして１０ｃｍ単位の目盛り、中間の目盛りとして５ｃｍ単位の目盛り、そして細かい目盛りとして１ｃｍ単位の目盛りを設けることができ、このような目盛り構造とすることで、１画素あたりの体現長さについての精度がより高い教師線の生成が可能となる。
【００１１】
また第２の発明では、上記のような基準尺について、前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることを特徴としている。
【００１２】
画像上地物計測では、様々な場所に出向いて地物計測用画像の撮影を行うことになり、その際には基準尺を携行することになる。そのため基準尺には携行性に優れていることが求められることになる。これについて、第２の発明による基準尺は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることから、コンパクトに折り畳んだ状態で携行することができ、優れた携行性要求に応えることができる。
【００１３】
また第３の発明では、上記のような基準尺について、前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺は、それぞれ４つの側面を有するように形成されるとともに、前記４つの側面の内の少なくとも３つの側面に前記目盛りが設けられていることを特徴としている。
【００１４】
このような第３の発明の基準尺では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺それぞれの３つの側面に目盛りが設けられているので、地物計測用の画像に取り込ませる際の基準尺の向きについて自由度が高まり、またＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺における目盛りに基づく１画素あたりの体現長さの算出をより容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明によれば、画像上地物計測における教師線生成用として、扱い性や教師線生成に関する作業性に優れ、しかもより精度の高い教師線の生成を可能とする基準尺が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施例による基準尺の展開状態での構成を簡略化して示す図である。
【図２】一実施例による基準尺の折り畳み状態での構成を簡略化して示す図である。
【図３】画像上地物計測で用いる地物データ取得システムの構成を示す図である。
【図４】画像上地物計測処理の流れを示す図である。
【図５】道路側線や計測線の指定について説明する図である。
【図６】被写体空間における３次元座標の例を示す図である。
【図７】計測線のＸ軸成分の算出についての原理を説明する図である。
【図８】計測線のＹ軸成分の算出についての原理を説明する図である。
【図９】計測線のＺ軸成分の算出についての原理を説明する図である。
【図１０】計測領域の例を示す図である。
【図１１】地物データ付き画像データの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１７】
図１と図２に、一実施例による画像上地物計測用の基準尺の構成を簡略化して示す。図１は使用時の展開状態を示し、図２は非使用時の折り畳み状態を示している。図１に示すように、本実施例の基準尺３１は、Ｘ方向尺３２、Ｙ方向尺３３及びＺ方向尺３４を備えており、Ｘ方向尺３２については左右一対となる左側Ｘ方向尺３２Ｌと右側Ｘ方向尺３２Ｒとして形成され、またＺ方向尺３４についても左右一対となる左側Ｚ方向尺３４Ｌと右側Ｚ方向尺３４Ｒとして形成されている。
【００１８】
これらＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４は、十分な剛性を有し、かつ軽量である材料、例えばアルミ角パイプ材を用いて４つの側面を有する角棒状に形成されており、後述するような地物計測用の画像４（図５）の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するように互いが組み合わされ、かつ折り畳み可能に組み合わされている。より具体的には、左側Ｘ方向尺３２Ｌと左側Ｚ方向尺３４Ｌをそれぞれの基端部においてヒンジ部３５Ｌで左側Ｘ方向尺３２Ｌに矢印ＸＬの如き回動を可能とするように接続して左側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｌを形成するとともに、右側Ｘ方向尺３２Ｒと右側Ｚ方向尺３４Ｒをそれぞれの基端部においてヒンジ部３５Ｒで右側Ｘ方向尺３２Ｒに矢印ＸＲの如き回動を可能とするように接続して右側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｒを形成し、これら左側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｌと右側Ｘ・Ｚ方向尺ユニット３６Ｒをそれぞれの基端部でＹ方向尺３３の基端部に図示を省略のヒンジ構造で接続し、Ｙ方向尺３３に矢印Ｙの如き回動を可能とするようにされている。そしてこうした接続構造における左側Ｘ方向尺３２Ｌの矢印ＸＬの回動、右側Ｘ方向尺３２Ｒの矢印ＸＲの回動、及びＹ方向尺３３の矢印Ｙの回動により、折り畳んで図２に示すような折り畳み状態をとらせることができるようにされている。
【００１９】
またＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４は、後述のようにして画像４上に生成させる教師線（図６の教師線ＬＴｘ、ＬＴｙ、ＬＴｚ）にその絶対長さを与えるための目盛り３７がそれぞれに設けられている。目盛り３７は、１０ｃｍ単位の大目盛り３７ａ、５ｃｍ単位の中目盛り３７ｂ、及び１ｃｍ単位の小目盛り３７ｃとして設けられており、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４それぞれの４つの側面の内の３つの側面に設けられている。
【００２０】
ここで、Ｙ方向尺３３とＺ方向尺３４は、その長さがほぼ３０ｃｍ程度とされ、Ｘ方向尺３２は、左側Ｘ方向尺３２Ｌと右側Ｘ方向尺３２Ｒがそれぞれ２０ｃｍ程度の長さとされ、全体で４０ｃｍ程度の長さとなるようにされている。こうした基準尺３１におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の長さサイズは、測量用ポールに較べて大幅に短いといえる。すなわち基準尺３１では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の長さサイズを３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度で済ませることができ、これによりコンパクト化が図られているということである。これは、様々な実験を繰り返して得られた知見、つまり基準尺３１における上記のような構造、特に目盛り３７に関する上記のような構造とすることで、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の長さが３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度でも十分に精度の高い教師線の生成が可能であるという知見によるものである。
【００２１】
以下では以上のような基準尺３１が適用される画像上地物計測の例について説明する。図３に、一例による画像上地物計測で用いる地物データ取得システム１の構成を示す。本例における地物データ取得システム１は、道路２で撮影車両３を走行させながら画像として道路沿い画像４を取得し、その道路沿い画像４における地物について計測を行って地物データを得る場合であり、撮影車両３と画像上地物計測システム５からなる。
【００２２】
撮影車両３は、例えば幅員が４ｍ以下であるような狭い道路が錯綜する市街地でも走行可能な車両にデジタル方式のカメラ６と撮影管理システム７を搭載して構成されている。
【００２３】
カメラ６は、デジタル式のスチールカメラまたはビデオカメラであり、通常はスチールカメラが用いられ、前方撮影用カメラ６ｆと後方撮影用カメラ６ｒとして２台が搭載される。前方撮影用カメラ６ｆは、撮影車両３の走行方向前方を走行方向に光軸が沿った状態で撮影を行い、後方撮影用カメラ６ｒは、撮影車両３の走行方向後方を走行方向に光軸が沿った状態で撮影を行う。これら前方撮影用カメラ６ｆや後方撮影用カメラ６ｒによる撮影で得られる道路沿い画像４は、光軸方向に延びている状態で道路を取り込んだ画像となる。このように走行方向前方と後方のそれぞれについて撮影できるようにするのは、撮影車両３の走行方向によっては前方撮影用カメラ６ｆが逆光になる場合があることから、そのような場合に対応できるようにするためである。
【００２４】
撮影管理システム７は、測位システム８、撮影制御システム９、および画像データ管理システム１０の各サブシステムを含んでなる。測位システム８は、撮影車両３の現在位置と走行方向、より具体的にはカメラ６の光軸方向についての情報である位置方位情報を例えば走行距離１ｍごとにといった間隔で取得するのに機能する。そのために測位システム８は、ＧＰＳ（全地球測位システム）と距離／慣性計測システムを組み合わせて構成される。ＧＰＳは、撮影車両３の前後に設けた２つのＧＰＳアンテナ１１により衛星からの信号を受信することで位置方位情報を取得する。一方、距離／慣性計測システムは、撮影車両３の走行方向や車両の水平面に対する傾きをジャイロにより検出する慣性計測器と撮影車両３の走行距離を検出する距離計測器からなり、これらにより位置方位情報を取得する。
【００２５】
撮影制御システム９は、一定距離間隔で道路沿い画像４を取得できるような制御としてカメラ６による撮影を制御する。具体的には、撮影車両３の走行距離をカウントし、例えば５ｍといった一定の走行距離ごとに撮影指令を出力してカメラ６に撮影を行わせる。こうした撮影により、撮影車両３が走行する道路に沿った一定距離間隔による一連の道路沿い画像を取得することができる。
【００２６】
画像データ管理システム１０は、ワークステーションレベルのデータ処理装置を用いて構成され、カメラ６による撮影で取得された道路沿い画像４のデータを管理する。その管理は、道路沿い画像４をその撮影時の位置方位情報と関連させるようにしてなされる。
【００２７】
ここで、道路沿い画像４には、後述のような画像上地物計測処理に必要な教師線ＬＴを生成させるようにする。教師線ＬＴは、道路沿い画像４中の道路２の側線（これは後述のように消失点を求めるための地物の輪郭として用いられる）に沿う方向を１つの座標軸とした道路沿い画像４の被写体空間における３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）の各座標軸について生成させる。つまりＸ軸方向の教師線ＬＴｘ、Ｙ軸方向の教師線ＬＴｙ、Ｚ軸方向の教師線ＬＴｚとして生成させる。これらの教師線ＬＴｘ、ＬＴｙ、ＬＴｚは、上述の基準尺３１を道路沿い画像４に取り込ませることで、基準尺３１におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向尺３２、３３、３４の像に基づいて生成させる。このような教師線ＬＴは、原理的にいえば、道路沿い画像を同一の撮影条件で撮影する範囲については、その撮影条件で最初に撮影する道路沿い画像にだけ生成させることで足りる。ただ実際的には、例えば１日の撮影作業の最初に撮影する道路沿い画像ごとに教師線用の線状体を写し込ませて教師線を生成させるようにするのが好ましい。これは、撮影車両３へのカメラ６のセット状態が撮影条件に影響し、そのセット状態が１日の撮影作業ごとに微妙に異なる可能性があるからである。
【００２８】
画像上地物計測システム５は、データ処理装置１２にコンピュータプログラムとして構成される画像上地物計測手段１３を搭載して構成される。画像上地物計測手段１３は、画像データ管理システム１０から取り込んだ道路沿い画像４のデータや道路沿い画像４に地物データを記録した後述のような地物データ付き道路沿い画像を管理する画像データ管理部１４、道路沿い画像４に取り込まれている地物について計測して地物データを取得する計測部１５、および計測部１５が取得した地物データを道路沿い画像４に記録して地物データ付き道路沿い画像を生成させる地物データ記録部１６を含んでいる。
【００２９】
以下では画像上地物計測システム５でなされる画像上地物計測処理の例について説明する。本例における画像上地物計測処理は、道路沿い画像４における道路２の側線を地物の輪郭として用いて消失点を求める場合であり、図４にその流れを示すように、ステップＳ１〜ステップＳ８の各処理過程を含む。
【００３０】
まずステップＳ１で処理対象画像の表示処理がなされる。処理対象画像の表示処理は、計測対象の道路沿い画像をデータ処理装置１２の表示画面に表示する処理で、ユーザによる指定を受けて行うか、あるいは一連の道路沿い画像を順次的に表示するようにして行われる。
【００３１】
ステップＳ２では、道路側線の指定を行う。具体的には、ステップＳ１で表示した道路沿い画像について道路の側線をユーザが指定する。その指定は、例えば図５に示すようにして行う。具体的には、表示画面に表示されている道路沿い画像４における道路２の側線を左右で対応する直線部分のそれぞれについて描画機能によりなぞるようにして２本の指定線ＬＩ、ＬＩを描線することで行う。
【００３２】
ステップＳ３では、消失点の決定処理がなされる。道路２の側線を用いて消失点を求める場合、消失点は２本の指定線ＬＩ、ＬＩの交点Ｖとなる。したがって消失点の特定は、交点Ｖの道路沿い画像４上での位置を求めることで行う。具体的には、道路沿い画像４の横方向（道路沿い画像４の被写体空間における横方向に対応）をｘ軸とし、縦方向をｙ軸とする画像上２次元座標を道路沿い画像４に設定し、その画像上２次元座標における座標値（ｘｖ，ｙｖ）として交点Ｖの道路沿い画像４上での位置を求め、それを消失点とする。なお、図５では、ｘ軸がＸ軸方向の教師線ＬＴｘと平行になるように画像上２次元座標を設定する場合としてある。
【００３３】
ステップＳ４では、計測部位に対する計測線の指定処理がなされる。この処理は、図５に示す例のように、描画機能により計測部位に計測線Ｓを描線することで行うか、または計測部位の両端に端点Ａ、Ｂを指定することで行う。
【００３４】
ステップＳ５では、ステップＳ４で指定の計測線の計測処理がなされる。この計測処理は、図６に示す例のような道路沿い画像の被写体空間における３次元座標を前提にして行う。ここでは３次元座標について横方向をＸ軸、奥行き方向をＹ軸、縦方向をＺ軸とする。このような３次元座標を前提にする場合、計測線は、それが道路沿い画像上でとる姿勢に応じて、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向の成分の１つだけの場合と２つまたは３つの組合せでなる場合がある。組合せでなる場合は、それぞれの成分から三平方の定理で計測線の長さを求める。
【００３５】
図７に示すのは、Ｘ軸成分とＹ軸成分を含む計測線ＳのＸ軸成分ＣＸの算出原理である。Ｘ軸方向の教師線ＬＴｘの各端点の画像上２次元座標での座標値を（ｘｔａ，ｙｔａ）、（ｘｔｂ，ｙｔｂ）とし、計測線Ｓの端点Ａ、Ｂそれぞれの画像上２次元座標での座標値を（ｘａ，ｙａ）（ｘｂ，ｙｂ）とする。なお、図７の計測線Ｓは必ずしも図５の計測線Ｓと対応していない。
【００３６】
計測線Ｓの端点Ａ、Ｂそれぞれの消失点垂線からの距離をＳａとＳｂとすると、これらＳａ、Ｓｂは、教師線ＬＴｘの実際の長さＴＬに基づいて求めることができ、計測線ＳのＸ軸成分ＣＸは、ＣＸ＝Ｓａ−Ｓｂとして求めることができる。ここで、消失点垂線とは、消失点Ｖからの垂線であり、図７の場合、ｘ軸が教師線ＬＴｘと平行であることから、ｘ軸に直交する線分となっている。
【００３７】
Ｓａを教師線ＬＴｘの実際の長さＴＬから求めるには、座標値ｙａの位置に仮想される教師線ＬＴｘ‐ａを用いる。具体的には、教師線ＬＴｘの画素数がＮ、教師線ＬＴｘ‐ａの画素数がＮａ、そしてＳａの画素数がｎａであるとすると、Ｓａは、Ｓａ＝〔（ＴＬ／Ｎ）・（ＴＬ／Ｎａ）〕・ｎａとして求めることができる。同様にしてＳｂも求めることができる。以上がＣＸの算出原理で、実際には下記の式でＣＸを求めるようにしている。
CX = |TL・{(xa-xv)・(yb-ya)/(ya-yv)+xa-xb}・(2・yv-yta-ytb)/{2・(xta-xtb)・(yv-yb)}|
【００３８】
図８に示すのは、計測線ＳのＹ軸成分ＣＹの算出原理である。ＣＹは、投影図法により求める。すなわち、任意に仮想される投影中心Ｐからの道路沿い画像上での投影により、Ｙ軸方向の教師線ＬＴｙのｙ軸成分ＬＴｙ-ｖと計測線Ｓのｙ軸成分ｓｖそれぞれをｘ軸に平行な線分上に投影して教師線投影像ＬＴｙ-ｈと計測線投影像ｖｓ-ｈを得る。この場合、教師線投影像ＬＴｙ-ｈと計測線投影像ｖｓ-ｈは、それぞれにおける１画素あたりの体現長さが同じになっている。したがって教師線投影像ＬＴｙ-ｈと計測線投影像ｖｓ-ｈをそれぞれの画素数について単純に比較することでＣＹの長さを求めることができる。具体的には、教師線ＬＴｙの実際の長さをＴＬとして、ＣＹ＝ＴＬ・ｖｓ-ｈ／ＬＴｙ-ｈとしてＣＹの長さを求めることができる。以上がＣＹの算出原理で、実際には下記の式でＣＹを求めるようにしている。
CY = TL・|{(yta-yv)・(ytb-yv)・(yb-ya)}/{(ya-yv)・(yb-yv)・(ytb-yta)}|
以上のようにしてＣＸとＣＹが求まれば、計測線Ｓの実際の長さＳＬは、ＳＬ＝（ＣＸ２＋ＣＹ２）１／２として求めることができる。
【００３９】
図９に示すのは、計測線ＳのＺ軸成分ＣＺの算出原理である。図９では計測線ＳがＺ軸方向の教師線ＬＴｚと平行な場合としてある。したがって計測線ＳはＸ軸成分だけからなり、ＣＺ＝Ｓとなる。ＣＺは、上述のＣＸの算出と同様な原理で教師線ＬＴｚに基づいて長さを求めることができる。具体的には、計測線Ｓの下側の端点の座標値ｙｂの位置に仮想される教師線ＬＴｚ‐ｓを用い、教師線ＬＴｚの画素数がＮ、教師線ＬＴｚ‐ｓの画素数がＮａ、そしてＣＺ（＝Ｓ）の画素数がｎａであるとすると、ＣＺは、ＣＺ＝〔（ＴＬ／Ｎ）・（ＴＬ／Ｎａ）〕・ｎａとして求めることができる。
【００４０】
以上がＣＺの算出原理で、実際には下記の式でＣＺを求めるようにしている。ただし式中の「ChiHei_Y」は、計測線Ｓの端点Ｂを含む地平面の画像上２次元座標におけるｙ軸の座標値である。この「ChiHei_Y」は、計測線Ｓが地平面にある場合は端点Ｂのｙ軸座標値と同じになる。ただし、計測線Ｓの端点Ｂは必ずしも地平面になくともよい。
CZ = |TL・{(yb-ya)・(yv-yta) / { (yta-ytb)・(yv-ChiHei_Y)}|
【００４１】
以上のような消失点と計測部位の位置関係が１画素あたりの体現長さに相関することを利用した計測では、１画素あたりの体現長さの精度がカメラからの距離に応じて異なり、カメラに近過ぎたり、カメラから遠過ぎたりすると精度が不十分になる可能性がある。そこで、図１０に示すように、道路沿い画像４に計測領域１７を適切に設定し、その計測領域１７内についてだけ計測を行えるようにするのが好ましい。この場合、教師線ＬＴｘと教師線ＬＴｚが計測領域１７の外縁となるのが適切である。したがって教師線ＬＴを生成させる画像は、教師線ＬＴｘと教師線ＬＴｚが計測領域１７の外縁となるような条件で撮影された画像を計測対象とするのが好ましい。
【００４２】
図４に戻って、ステップＳ６では、必要な計測部位の全てについて計測が終了したかを判定する。この判定が否定的な場合にはステップＳ４に戻って処理を繰り返し、肯定的になった場合にはステップＳ７に進む。
【００４３】
ステップＳ７では、計測を終えた道路沿い画像に地物データを記録して地物データ付き画像データを生成する。図１１に、地物データ付き画像データの例を示す。図１１の（ａ）の例の地物データ付き画像データ１８は、道路２の幅員データと道路沿いの建造物１９の高さデータが記録されている場合で、図１１の（ｂ）の例の地物データ付き画像データ２０は、道路横断ケーブル２１の地上高データが記録されている場合である。
【００４４】
ステップＳ８では、必要な画像の全てについて計測が終了したかを判定する。この判定が否定的な場合にはステップＳ１に戻って処理を繰り返し、肯定的になった場合には処理終了となる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば、上述の例は道路沿い画像による道路沿い地物の計測に基準尺を適用する場合であったが、これに限られるものでなく、個々の建造物の計測などの場合にも本発明による基準尺は適用できる。また本発明が適用される「地物計測」における「地物」は、一般的な定義による地物に限られず、本発明を適用して「地物計測」が可能なものであればよい。
【符号の説明】
【００４６】
４ 画像
６ カメラ
３１ 基準尺
３２ Ｘ方向尺
３３ Ｙ方向尺
３４ Ｚ方向尺
３７ 目盛り
ＬＴ 教師線
Ｖ 消失点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を前記画像上で求められる消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、前記画像上で絶対長さが既知となる教師線を前記消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられる画像上地物計測用の基準尺において、
前記画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに前記既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたＸ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺を備えてなることを特徴とする画像上地物計測用の基準尺。
【請求項２】
前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることを特徴とする請求項１に記載の画像上地物計測用の基準尺。
【請求項３】
前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺は、それぞれ４つの側面を有するように形成されるとともに、前記４つの側面の内の少なくとも３つの側面に前記目盛りが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像上地物計測用の基準尺。
【請求項１】
カメラで撮影して得られる画像上で当該画像に取り込まれている地物の計測を前記画像上で求められる消失点に基づいてなす画像上地物計測にあって、前記画像上で絶対長さが既知となる教師線を前記消失点に基づく計測のために生成させるのに用いられる画像上地物計測用の基準尺において、
前記画像の被写体空間における３次元座標のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸に対応して延在するようにそれぞれが組み合わされ、かつそれぞれに前記既知となる絶対長さを示す目盛りが設けられたＸ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺を備えてなることを特徴とする画像上地物計測用の基準尺。
【請求項２】
前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺が折り畳み可能に組み合わされていることを特徴とする請求項１に記載の画像上地物計測用の基準尺。
【請求項３】
前記Ｘ方向尺、Ｙ方向尺及びＺ方向尺は、それぞれ４つの側面を有するように形成されるとともに、前記４つの側面の内の少なくとも３つの側面に前記目盛りが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像上地物計測用の基準尺。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２５７９９（Ｐ２０１２−２２５７９９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４１９８（Ｐ２０１１−９４１９８）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（３９８０２６６７９）アクリーグ株式会社 (3)
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（３９８０２６６７９）アクリーグ株式会社 (3)
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