JP2001317915A - Three-dimensional measurement apparatus - Google Patents
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオ法による
3次元計測装置において、各撮影位置座標を簡単に求め
ることのできる3次元計測装置を提供することを課題と
する。BACKGROUND OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-dimensional measuring apparatus using a stereo method, in which coordinates of each photographing position can be easily obtained.
【0002】[0002]
【従来の技術】交通事故が発生すると、事故の状況を特
定するために聞き取り調査とともに事故現場の記録がと
られる。現場見取り図はこの記録の重要な要素であり、
事故発生場所、道路の幅、現場付近の建物、信号機やガ
ードレールその他の構築物、事故車輌の位置、向き、ス
リップ痕、これらの相対位置関係が子細に記入される。2. Description of the Related Art When a traffic accident occurs, a record of the accident site is taken together with a hearing survey to identify the situation of the accident. A floor plan is an important element of this record,
The location where the accident occurred, the width of the road, buildings near the site, traffic lights and guardrails and other structures, the location, orientation, slip marks and the relative positional relationship of the accident vehicle are described in detail.
【0003】現場見取り図の作成に当たり、巻き尺等に
より事故車輌、関連構築物等の寸法及び相互の距離の計
測が行われ、この計測結果が見取り図へ書き込まれる
が、これらの計測は、人手により行われるので、計測の
際警察官が二次的交通事故に巻き込まれたり、多くの場
合この計測は部分又は全体の交通を遮断して行われ、比
較的長時間かかるので交通渋滞を招く等の問題があっ
た。[0003] In preparing the site sketch, the dimensions of the accident vehicle, related structures and the like and the distance to each other are measured by a tape measure and the like, and the measurement results are written in the sketch, but these measurements are performed manually. Police officers are involved in secondary traffic accidents during measurement, and in many cases, this measurement is performed with partial or entire traffic blocked, and it takes a relatively long time to cause traffic jams. Was.
【0004】このような問題に対処するため、デジタル
カメラを用いてステレオ法によって現場を短時間に測量
する技術が開発されている。[0004] In order to cope with such a problem, a technique for surveying a site in a short time by a stereo method using a digital camera has been developed.
【0005】ステレオ法は、異なる位置に置かれた2つ
のカメラ、あるいは、1つのカメラを異なる2つの位置
に移動してそれぞれの位置で撮影することにより2つの
画像を得、人間の両眼視のように視差に基づく画像の微
妙な違いから、対象物の距離情報を得るものである。[0005] In the stereo method, two images are obtained by moving two cameras placed at different positions, or moving one camera to two different positions and photographing them at each position, thereby obtaining two images by human eyes. The distance information of the target object is obtained from a subtle difference between the images based on the parallax.
【0006】このステレオ法では、2つのカメラの相互
の相対位置関係及び相対角度(向き)関係、あるいは1
つのカメラを移動して撮影したときの相対位置関係及び
相対角度関係を基礎に対象物の各点の位置が計算される
ので、これらの相対位置及び相対角度が把握されている
ことが前提となる。In this stereo method, the relative positional relationship and relative angle (orientation) relationship between two cameras, or 1
Since the position of each point of the object is calculated based on the relative positional relationship and the relative angular relationship when the camera is moved and photographed, it is assumed that the relative positions and the relative angles are known. .
【0007】この相対位置及び相対角度を把握するため
に種々の手法、例えば、予め寸法のわかっている正三角
形の基準尺を現場に置き、対象現場とともにこの基準尺
を撮影した画像を解析することにより2つのカメラの相
対位置及び相対角度を求める方法等が知られている。In order to grasp the relative position and the relative angle, various methods are used, for example, placing an equilateral triangular scale having a known dimension on the site and analyzing an image of the scale taken together with the target site. A method for obtaining the relative position and the relative angle of two cameras is known.
【0008】このような基準尺を対象現場に置く方法で
は、状況によっては基準尺を置く余地がない、あるいは
適宜な方向に置くことができないといった制約が生じた
り、適正な精度を得るため基準尺はかなり寸法の大きな
ものとなることから生じる基準尺の取り扱いや現場まで
の輸送の煩わしさがあるといった問題があった。In such a method of placing the scale at the target site, there is a restriction that there is no room for placing the scale or it cannot be placed in an appropriate direction depending on the situation, or the scale is required to obtain appropriate accuracy. However, there is a problem that handling of a standard scale and transportation to a site are troublesome due to the considerably large size.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上に述べた
ような基準尺を用いることなく、各撮影点におけるカメ
ラの相対位置関係及び相対角度関係を確定することがで
きる3次元計測装置を提供することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a three-dimensional measuring apparatus which can determine a relative positional relationship and a relative angular relationship of a camera at each photographing point without using the reference scale as described above. The task is to provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の第1番目の発明
の3次元計測装置は、被計測物を撮影するための撮像手
段と、上記撮像手段によって被計測物が撮影された画像
上の特徴点を指定するための第1の特徴点指定手段と、
上記特徴点指定手段によって指定された被計測物上の特
徴点までの距離を測距するための測距手段と、第1の撮
影位置において被計測物が撮影された画像上の上記特徴
点に対応する被計測物上の点を、上記撮像手段によって
第2の撮影位置においてこの被計測物が撮影された画像
上の特徴点として指定するための第2の特徴点指定手段
と、上記第1の撮影位置及び上記第2の撮影位置におい
て被計測物が撮影された画像上の各特徴点と上記測距手
段によって上記各撮影位置において測距された各特徴点
までの距離とから第1の撮影位置と第2の撮影位置との
相対的な位置と角度を求める演算手段と、を備えてい
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional measuring apparatus comprising: an image pickup device for photographing an object to be measured; First feature point designating means for designating feature points;
A distance measuring unit for measuring a distance to a feature point on the object specified by the feature point designating unit; and a distance measuring unit on the image of the object measured at the first image capturing position. A second feature point designating unit for designating a corresponding point on the measured object as a feature point on an image of the measured object photographed at a second photographing position by the imaging means; From the characteristic points on the image of the object to be measured at the second photographing position and the distances to the characteristic points measured at the respective photographing positions by the distance measuring means. Calculating means for calculating the relative position and angle between the shooting position and the second shooting position.
【0011】これにより、基準尺を置くことなく3次元
計測装置の2つの位置(相対的位置)及び相対的な角度
(向き)を確定することができる。Thus, two positions (relative positions) and relative angles (directions) of the three-dimensional measuring device can be determined without placing a reference scale.
【0012】また、本発明の第2番目の発明の3次元計
測装置は、上記第2の特徴点指定手段が、上記第1の特
徴点指定手段によって指定された特徴点を捕捉し、この
3次元計測装置の移動につれて追従する捕捉追従手段を
備えているものである。Further, in the three-dimensional measuring apparatus according to a second aspect of the present invention, the second feature point designating means captures the feature point designated by the first feature point designating means. The apparatus is provided with a capturing and following means that follows as the dimension measuring device moves.
【0013】これにより、第2の撮影位置における特徴
点指定を自動的に行うことができるので、3次元計測を
容易に行うことができる。また、本発明の第3番目の発
明の3次元計測装置は、第1番目又は第2番目のの発明
の3次元計測装置において、第1の特徴点指定手段によ
って指定される特徴点が、互いに異なる少なくとも3つ
の点とされるものである。[0013] This makes it possible to automatically specify a feature point at the second photographing position, so that three-dimensional measurement can be easily performed. Further, the three-dimensional measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is the three-dimensional measuring apparatus according to the first or second aspect, wherein the feature points designated by the first feature point designating means are mutually different. There are at least three different points.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の3次元計測装置
の概要を示す全体図である。FIG. 1 is an overall view showing an outline of a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention.
【0015】3次元計測装置は、撮影・測距装置1及び
演算装置2から構成されている。撮影・測距装置1は、
更に、撮影部3及び測距部4から構成されている。The three-dimensional measuring device comprises a photographing / ranging device 1 and an arithmetic device 2. The photographing / ranging device 1
Further, it is composed of a photographing unit 3 and a distance measuring unit 4.
【0016】撮影部3は、デジタル撮影装置であり、撮
影窓5の撮影レンズを通して入射光の結像を読み取るた
めのCCD(電荷結合素子)が備えられている。また、
この撮影部3の裏面は、モニターディスプレイ9と操作
部10が備えられている。The photographing section 3 is a digital photographing apparatus, and is provided with a CCD (Charge Coupled Device) for reading an image of incident light through a photographing lens of a photographing window 5. Also,
A monitor display 9 and an operation unit 10 are provided on the back surface of the imaging unit 3.
【0017】測距部4は、ポイント測距装置からなり、
タイムオブフライト法によって測距対象物上の点までの
距離を測定するため、光線投影窓7、受光窓8を有して
いる。The distance measuring unit 4 comprises a point distance measuring device.
In order to measure the distance to a point on the object to be measured by the time-of-flight method, a light projection window 7 and a light receiving window 8 are provided.
【0018】上記タイムオブフライト(TIME OF
FLIGHT)法では、光線投影窓7から発せられた
光ビームが対象物に当てられ、対象物によって反射した
光が受光窓8に入り検出される。この際、光ビームの往
復の時間を計測することにより、測距部4から光ビーム
が当たった対象物上の一点までの距離が求められる。こ
の距離と光ビームの方向とから、対象物の一点の3次元
データを得ることができる。The time of flight (TIME OF FLIGHT)
In the FLIGHT method, a light beam emitted from a light beam projection window 7 is applied to an object, and light reflected by the object enters a light receiving window 8 and is detected. At this time, by measuring the round trip time of the light beam, the distance from the distance measuring unit 4 to one point on the object hit by the light beam is obtained. From this distance and the direction of the light beam, three-dimensional data of one point of the object can be obtained.
【0019】撮影部3で撮影された撮影画像、測距部4
で測定された測定データの他、撮影条件、測定条件など
のデータは記録メディア11を介して演算装置2に送ら
れる。記録メディア11を媒介させる代わりに、通信線
を介してこれらのデータを演算装置2に送るようにする
こともできる。An image photographed by the photographing section 3 and a distance measuring section 4
In addition to the measurement data measured in step (1), data such as photographing conditions and measurement conditions are sent to the arithmetic unit 2 via the recording medium 11. Instead of mediating the recording medium 11, these data can be sent to the arithmetic unit 2 via a communication line.
【0020】演算装置2は、モニターディスプレイ1
2、演算部13、操作部14を備えており、それぞれ、
演算部13にはパーソナルコンピュータを、また、操作
部14にはキーボード、マウス等を利用することができ
る。The arithmetic unit 2 includes a monitor display 1
2, an operation unit 13 and an operation unit 14.
A personal computer can be used for the operation unit 13, and a keyboard, a mouse, and the like can be used for the operation unit 14.
【0021】図2は、本発明の撮影・測距装置1の使用
状況をあらわした斜視図である。撮影・測距装置1は交
差点20につながる道路上に置かれ、交差点20を撮
影、測定している。この図2において、撮影・測距装置
1が2台描かれているが、これは同じ撮影・測距装置1
を場所を変えて2回に分けて使用している様子を表した
ものである。点線22は撮影・測距装置1を右側の位置
においた場合に撮影される画像の画角を、また、点線2
3は撮影・測距装置1を左側の位置においた場合に撮影
される画像の画角を、それぞれ示している。また、撮影
・測距装置1は支持装置21によって支持されている。FIG. 2 is a perspective view showing the usage of the photographing / ranging apparatus 1 of the present invention. The photographing / ranging device 1 is placed on a road leading to the intersection 20, and photographs and measures the intersection 20. In FIG. 2, two photographing / ranging devices 1 are illustrated, but these are the same photographing / ranging devices 1.
Is used twice in different places. A dotted line 22 indicates the angle of view of an image shot when the photographing / ranging device 1 is located at the right position.
Reference numeral 3 denotes an angle of view of an image photographed when the photographing / ranging device 1 is located at the left position. The photographing / ranging device 1 is supported by a support device 21.
【0022】撮影・測距装置1を左側の位置に置いた場
合に、撮影・測距装置1から点A、B、Cまでの距離
(矢印24、25、26)が測距部4によって測定され
る。When the photographing / ranging device 1 is placed at the left position, the distances (arrows 24, 25, 26) from the photographing / ranging device 1 to the points A, B, and C are measured by the distance measuring unit 4. Is done.
【0023】図3は、ステレオ法によって行われる3次
元計測を説明するための概念図である。ステレオ法で
は、第1及び第2の撮影位置から被計測物を撮影し、そ
れら2枚の画像データからいわゆる3角測距の原理で被
計測物までの距離を求める。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining three-dimensional measurement performed by the stereo method. In the stereo method, an object to be measured is photographed from first and second photographing positions, and a distance to the object to be measured is obtained from these two pieces of image data according to the so-called triangulation principle.
【0024】そのためには、第1及び第2の撮影位置
(x、y、z)と、撮影方向(θx、θy、θz)を知
る必要がある。図3では、適当にx、y、z座標軸を決
め、第1の撮影位置のx、y、z座標(X0、Y0、Z
0)、x、y、z座標軸周りの回転角(θx0、θ
y0、θz0)、第2の撮影位置のx、y、z座標(X
1、Y1、Z1)、x、y、z座標軸周りの回転角(θ
x1、θy1、θz1)を求める必要がある。これは以
下のようにして求める。For this purpose, it is necessary to know the first and second photographing positions (x, y, z) and photographing directions (θx, θy, θz). In FIG. 3, the x, y, and z coordinate axes are appropriately determined, and the x, y, and z coordinates (X 0 , Y 0 , Z) of the first shooting position are determined.
0 ), rotation angles about the x, y, and z coordinate axes (θx 0 , θ
y 0 , θz 0 ), x, y, z coordinates (X
1 , Y 1 , Z 1 ), rotation angles (θ) about x, y, z coordinate axes
x 1 , θy 1 , θz 1 ). This is determined as follows.
【0025】図4は1台のデジタルカメラで被計測物を
撮影した様子を示す説明図である。Mは被計測物上の点
で、それが画像面上では点mに対応する。XYZ座標軸
を適当に定めたとき、点MのXYZ座標は測距部4によ
って求められる。いま、FIG. 4 is an explanatory view showing a state where an object to be measured is photographed by one digital camera. M is a point on the object to be measured, which corresponds to a point m on the image plane. When the XYZ coordinate axes are appropriately determined, the XYZ coordinates of the point M are obtained by the distance measuring unit 4. Now
【数1】 (Equation 1)
【0026】行列Pはスケールが任意なので11の自由
度がある。ここで上式(1)から媒介変数sを消去する
と、Since the matrix P has an arbitrary scale, it has 11 degrees of freedom. Here, when the parameter s is eliminated from the above equation (1),
【数2】 (Equation 2)
【数3】 が得られる。(Equation 3) Is obtained.
【0027】この11個の自由度はカメラの外部パラメ
ータ(Xc、Yc、Zc、θx、θy、θz、外部パラ
メータ:カメラの置かれた状況によってその時々で異な
る値をとる数値)と内部パラメータ(φ、u0、v0、
内部パラメータ:そのカメラに固有の数値であって、こ
のカメラがどこに置かれようともその数値は変化しな
い)に相当する。ここで、φ:画像面の座標軸間の角
度、(u0、v0):光軸の座標、αu:焦点距離*画
像ピクセルの横、αv:焦点距離*画像ピクセルの縦で
ある。これら内部パラメータが既知の場合、Pは、The eleven degrees of freedom include the camera's external parameters (Xc, Yc, Zc, θx, θy, θz, external parameters: numerical values that take different values depending on the situation where the camera is placed) and internal parameters (Xc, Yc, θx, θy, θz). φ, u 0 , v 0 ,
Internal parameter: a value that is specific to the camera and does not change wherever this camera is placed). Here, φ: the angle between the coordinate axes of the image plane, (u 0 , v 0 ): the coordinates of the optical axis, α u : focal length * horizontal of the image pixel, α v : focal length * vertical of the image pixel. If these internal parameters are known, P is
【数4】 のようになる。(Equation 4) become that way.
【0028】ここで、P0は光軸を原点とし、XY軸が
画像面に平行でX軸が画像面上のu軸に平行な3次元座
標から画像面への投影を行う行列を示し、内部パラメー
タのみで記述することができる。Rは回転行列、tは並
進ベクトルを表し、以下の、Here, P 0 indicates a matrix for projecting from the three-dimensional coordinates having the optical axis as the origin, the XY axes being parallel to the image plane and the X axis being parallel to the u axis on the image plane, to the image plane, It can be described only with internal parameters. R is a rotation matrix, t is a translation vector, and
【数5】 (Equation 5)
【数6】 のように記述できる。(Equation 6) Can be described as follows.
【0029】式(5)、式(6)を式(4)に代入し、
更に式(1)に代入した式から媒介変数sを消去すると
Xc、Yc、Zc、θx、θy、θzを変数(未知数)
とする2つの方程式ができる。従って、この方程式を解
くためには3点について上記演算式を求めればよい。Substituting equations (5) and (6) into equation (4),
Further, when the parameter s is deleted from the equation substituted into the equation (1), Xc, Yc, Zc, θx, θy, and θz become variables (unknown numbers).
Are obtained. Therefore, in order to solve this equation, it is sufficient to obtain the above-mentioned arithmetic expression for three points.
【0030】以上は1つの撮影に対してであって、ステ
レオ法のために位置を変えて2回撮影する場合は、同じ
処理をそれぞれの撮影位置に対して行う。ただし、2回
の撮影では、XYZ座標軸は共通にする必要があるの
で、演算に使用する被計測体上の点は同じものが使用さ
れる。The above is for one photographing, and when photographing twice at different positions for the stereo method, the same processing is performed for each photographing position. However, since the XYZ coordinate axes need to be common in the two shootings, the same point on the measured object used for the calculation is used.
【0031】以上の説明の内容を更に別な言葉で説明を
試みる。図9は、図2における点A、B、Cと撮影・測
距装置1の2つの位置P、Qを取り出して、表した3次
元図面である。The contents of the above description will be described in further words. FIG. 9 is a three-dimensional drawing in which points A, B, and C in FIG. 2 and two positions P and Q of the photographing / ranging device 1 are extracted and represented.
【0032】第1の撮影位置における計測によって、撮
影・測距装置1に固定された3次元座標上でみたとき点
Pから点Aまでの距離と方角、点Pから点Bまでの距離
と方角、点Pから点Cまでの距離と方角、が得られるの
で、この座標系において点Aの位置、点Bの位置、及び
点Cの位置が確定する。したがって、距離AB、距離B
C及び距離CAが求まる。ここで、点A、B、Cを含む
平面に固定した他の座標系(これを便宜的に被計測物座
標系という。)に視点を置いて第1の撮影位置Pに在る
撮影・測距装置1を見たとき、点Pの座標位置は確定し
ている。The distance and the direction from point P to point A, and the distance and the direction from point P to point B when measured on the three-dimensional coordinates fixed to the photographing / ranging device 1 by the measurement at the first photographing position. , The distance and the direction from the point P to the point C are obtained, so that the position of the point A, the position of the point B, and the position of the point C are determined in this coordinate system. Therefore, distance AB, distance B
C and the distance CA are obtained. Here, a viewpoint is set in another coordinate system fixed to a plane including the points A, B, and C (this coordinate system is referred to as a measurement object coordinate system for convenience). When the distance device 1 is viewed, the coordinate position of the point P is determined.
【0033】同様に、第2の撮影位置についてみたと
き、上記の被計測物座標系における点Qの座標位置も確
定している。共通の座標系において点P及び点Qの座標
位置が既知であるので、点Pと点Qとの距離が求められ
る。Similarly, when looking at the second photographing position, the coordinate position of the point Q in the coordinate system of the object to be measured is determined. Since the coordinate positions of the points P and Q are known in the common coordinate system, the distance between the points P and Q is obtained.
【0034】同様の考えによって、第1の撮影位置及び
第2の撮影位置に置かれた撮影・測距装置1の被計測物
座標系上で見た時の向き(方角、角度)のそれぞれが求
まるので、2つの位置における撮影・測距装置1の相対
的な向きを求めることができる。結局、第1の撮影位置
と第2の撮影位置における撮影・測距装置1の相対的位
置と相対的角度が求められたことになる。Based on the same idea, each of the directions (directions and angles) of the photographing / ranging device 1 placed at the first photographing position and the second photographing position when viewed on the coordinate system of the object to be measured is determined. Therefore, the relative directions of the photographing / ranging device 1 at the two positions can be obtained. As a result, the relative position and the relative angle of the photographing / ranging device 1 at the first photographing position and the second photographing position are obtained.
【0035】図5は撮影・測距装置1がGPS(Glo
bal PositioningSystem)を備え
ている例である。GPSは、この装置の地球上における
位置を測定できるので、これを用いてXc、Yc、Zc
を求めることができ、未知数は3個となるので、2点に
ついて上記演算式を求めればよい。FIG. 5 shows a case where the photographing / ranging device 1 is a GPS (Glo
bal Positioning System). The GPS can measure the position of this device on the earth, and use this to determine Xc, Yc, Zc
Can be obtained, and the number of unknowns is three. Therefore, the above-mentioned arithmetic expression may be obtained for two points.
【0036】更に、図6は、撮影・測距装置1が3つの
GPSアンテナを備えた例である。アンテナの受信点3
点のXYZ座標がわかり、受信点3点を含む一つの平面
が決まるので、これはθx、θy、θzが求まることと
同じことであるから、上記演算が不要となる。FIG. 6 shows an example in which the photographing / ranging device 1 has three GPS antennas. Antenna receiving point 3
Since the XYZ coordinates of the points are known and one plane including the three receiving points is determined, this is the same as determining θx, θy, and θz, and the above calculation is unnecessary.
【0037】図7は本発明によって見取り図を作成する
までのフローを示すフローチャートである。まず、ステ
ップ#1において、撮影・測距装置1を第1の撮影位置
に置いて撮影部3にて被計測物の第1の撮影が行われ
る。ステップ#2において、第1の撮影によって得られ
た第1の画像上で適宜の3点が指定される。ステップ#
3において、前のステップ#2で指定された3点につい
て測距部4によって測距を行う。FIG. 7 is a flowchart showing a flow up to creation of a sketch according to the present invention. First, in step # 1, the photographing / ranging device 1 is placed at the first photographing position, and the photographing unit 3 performs the first photographing of the measured object. In step # 2, appropriate three points are designated on the first image obtained by the first photographing. Step #
In step 3, the distance measuring unit 4 measures the distance at the three points designated in the previous step # 2.
【0038】次に、ステップ#4において、撮影・測距
装置1を第2の撮影位置に移動して第2の撮影を行う。
第2の撮影によって得られた画像上において、先の第1
の画像で指定した3点に対応する点を指定する(ステッ
プ#5)。Next, in step # 4, the photographing / ranging device 1 is moved to the second photographing position to perform the second photographing.
On the image obtained by the second shooting, the first
Points corresponding to the three points specified in the image are designated (step # 5).
【0039】そして、以上のステップで得られた撮影画
像データ、測距データ、及び対応点情報を記録メディア
11(図1参照)、または、通信線を介して演算装置2
に送る。ステップ#6において、これらのデータ及び情
報に基づいて、演算装置2では先に説明した演算が行わ
れ、第1、第2の撮影位置におけるX、Y、Z、θx、
θy、θzが算出される。ステップ#7において、これ
らの算出データと、先の2枚の撮影画像データをもとに
ステレオ法によって被計測物の3次元データを作成し、
更にステップ#8において、得られた3次元データに基
づいて見取り図(例えば、鳥瞰図)が作成される。Then, the photographed image data, the distance measurement data, and the corresponding point information obtained in the above steps are stored in the arithmetic unit 2 via the recording medium 11 (see FIG. 1) or the communication line.
Send to In step # 6, based on these data and information, the arithmetic unit 2 performs the above-described arithmetic operation, and obtains X, Y, Z, θx, and θx at the first and second photographing positions.
θy and θz are calculated. In step # 7, three-dimensional data of the object to be measured is created by a stereo method based on the calculated data and the preceding two captured image data.
Further, in step # 8, a sketch (for example, a bird's eye view) is created based on the obtained three-dimensional data.
【0040】なお、ステップ#5では、第1の画像で指
定した3点の、第2の画像における対応点の指定方法
は、2枚の画像をモニターディスプレイ9(図1)に表
示して使用者が操作部10を操作して指定する方法が一
つの例としてあげられる。また、次の方法によることも
できる。In step # 5, the method of designating three points designated in the first image and corresponding points in the second image is such that two images are displayed on the monitor display 9 (FIG. 1) and used. One example is a method in which a user operates the operation unit 10 to specify. Also, the following method can be used.
【0041】図8はその方法を示すフローチャートであ
る。なお、この方法では、撮影部3に動画撮影可能なも
のが使用される。FIG. 8 is a flowchart showing the method. In this method, a camera that can shoot a moving image is used as the shooting unit 3.
【0042】まず、ステップ#21において、第1の撮
影位置で第1の画像の撮影が行われる。ステップ#22
において第1の画像上で3点が指定される。ステップ#
23において、指定された3点を捕捉して、撮影・測距
装置1を第2の撮影位置に移動させる。移動の間、上記
3点は捕捉・追従され続けるので、第2の撮影位置に至
ったときこの3点は改めて指定する必要がなく、自動的
に指定が行われる。ステップ#24において、第2の撮
影位置で撮影が行われ、第2の撮影画像上での3つの対
応点が決定される。First, in step # 21, the first image is photographed at the first photographing position. Step # 22
In, three points are designated on the first image. Step #
At 23, the designated three points are captured, and the photographing / ranging device 1 is moved to the second photographing position. During the movement, the three points are continuously captured and followed, so that when the second imaging position is reached, these three points do not need to be specified again, but are specified automatically. In step # 24, shooting is performed at the second shooting position, and three corresponding points on the second shot image are determined.
【0043】上記捕捉・追従は、例えば、捕捉点のコン
トラストまたはエッジ情報などの特徴を捉え、これをも
とに追従させる方法、あるいは、撮影部3に加速度セン
サーを設け、撮影・測距装置1の移動に伴う加速度を時
間で2回積分して移動量を求める方法などが採用可能で
ある。The above-mentioned capturing / following is performed, for example, by capturing a characteristic such as contrast or edge information of the captured point and performing a tracking based on the characteristic, or by providing an acceleration sensor in the photographing unit 3 and using the photographing / ranging device 1. It is possible to employ a method of integrating the acceleration associated with the movement twice in time to obtain the movement amount.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、従来のもののように、
予め寸法のわかっている基準尺を現場に置く必要がない
ため、基準尺を置く余地がない、あるいは適宜な方向
(向き)で置くことができないといった制約は生じず、
また、大きな基準尺を取り扱う必要や現場までの輸送の
煩わしさがないという効果を奏する。According to the present invention, as in the prior art,
Since there is no need to place a reference scale with known dimensions on site, there is no restriction that there is no room for placing the reference scale or that it cannot be placed in an appropriate direction (orientation).
In addition, there is an effect that there is no need to handle a large scale and troublesome transportation to the site.
【0045】更に、本発明の別の発明では、第1の撮影
で指定された点は、撮影・測距装置の移動につれて自動
的に追従されるので、第2の撮影位置において、改めて
対応点を指定する必要がなく、容易に3次元計測ができ
るという効果を奏する。Further, according to another aspect of the present invention, the point designated in the first photographing is automatically followed as the photographing / ranging device moves, so that the corresponding point is newly re-established at the second photographing position. There is no need to specify the, so that three-dimensional measurement can be easily performed.
【図1】本発明の3次元計測装置の概要を示す全体図で
ある。FIG. 1 is an overall view showing an outline of a three-dimensional measuring apparatus of the present invention.
【図2】本発明の撮影・測距装置1の使用状況をあらわ
した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a usage state of the photographing / ranging apparatus 1 of the present invention.
【図3】ステレオ法によって行われる3次元計測を説明
するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for describing three-dimensional measurement performed by a stereo method.
【図4】1台のデジタルカメラで被計測物を撮影した様
子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state where an object to be measured is photographed by one digital camera.
【図5】撮影・測距装置1がGPSを備えている例を示
す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the photographing / ranging device 1 includes a GPS.
【図6】撮影・測距装置1が3つのGPSアンテナを備
えた例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the photographing / ranging device 1 includes three GPS antennas.
【図7】本発明によって見取り図を作成するまでのフロ
ーを示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a flow until a sketch is created according to the present invention.
【図8】第1の画像で指定した3点の、第2の画像にお
ける対応点の指定方法の例を説明するためのフローチャ
ートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of a method of designating corresponding points in a second image of three points designated in a first image.
【図9】図2における点A、B、Cと撮影・測距装置1
の2つの位置P、Qを取り出して、表した3次元図面で
ある。FIG. 9 shows points A, B and C in FIG.
3 is a three-dimensional drawing that extracts and represents the two positions P and Q of FIG.
1 撮影・測距装置 2 演算装置 3 撮影部 4 測距部 5 撮影窓 7 光線投影窓 8 受光窓 9、12 モニターディスプレイ 10、14 操作部 11 記録メディア 13 演算部 20 交差点 21 支持装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 photographing / ranging device 2 computing device 3 photographing unit 4 distance measuring unit 5 photographing window 7 ray projection window 8 light receiving window 9, 12 monitor display 10, 14 operating unit 11 recording media 13 computing unit 20 intersection 21 support device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上古 琢人 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 田口 裕治 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA04 AA06 AA12 AA53 CC11 CC14 FF04 FF05 FF31 HH04 JJ01 JJ03 JJ05 JJ26 QQ21 QQ28 SS13 5B057 AA16 CA13 DA07 DB03 DC05 DC08 5J062 AA01 BB01 CC07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takuto Ueko 2-3-1-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Taguchi Azuchi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 2-3-1, Machi, Osaka International Building Minolta Co., Ltd. F-term (reference) 2F065 AA04 AA06 AA12 AA53 CC11 CC14 FF04 FF05 FF31 HH04 JJ01 JJ03 JJ05 JJ26 QQ21 QQ28 SS13 5B057 AA16 CA13 DA07 DB03 DC07 DC08 5J06 CC
Claims (3)
測装置は、 被計測物を撮影するための撮像手段と、 上記撮像手段によって被計測物が撮影された画像上の特
徴点を指定するための第1の特徴点指定手段と、 上記特徴点指定手段によって指定された被計測物上の特
徴点までの距離を測距するための測距手段と、 第1の撮影位置において被計測物が撮影された画像上の
上記特徴点に対応する被計測物上の点を、上記撮像手段
によって第2の撮影位置においてこの被計測物が撮影さ
れた画像上の特徴点として指定するための第2の特徴点
指定手段と、 上記第1の撮影位置及び上記第2の撮影位置において被
計測物が撮影された画像上の各特徴点と上記測距手段に
よって上記各撮影位置において測距された各特徴点まで
の距離とから、第1の撮影位置と第2の撮影位置との相
対的な位置と角度を求める演算手段と、を備えているこ
とを特徴とする3次元計測装置。1. A three-dimensional measuring apparatus, comprising: an image pickup means for photographing an object to be measured; and a feature point on an image obtained by photographing the object to be measured by the image pickup means. A first feature point designating means for measuring a distance to a feature point on the object specified by the feature point designating means; A point on the object to be measured corresponding to the characteristic point on the image of the object photographed as the characteristic point on the image of the object to be measured at the second photographing position by the imaging means. A second feature point designating unit, each feature point on an image of the object to be measured at the first shooting position and the second shooting position, and a distance measured at each shooting position by the distance measuring unit. From the distance to each feature point Three-dimensional measurement apparatus characterized by comprising calculating means for determining the relative position and angle of the shadow position and a second imaging position.
おいて、 上記第2の特徴点指定手段は、上記第1の特徴点指定手
段によって指定された特徴点を捕捉し、この3次元計測
装置の移動につれて追従する捕捉追従手段を備えている
ことを特徴とする3次元計測装置。2. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the second feature point designating means captures a feature point designated by the first feature point designating means, and performs the three-dimensional measurement. A three-dimensional measuring apparatus comprising a capturing and following means for following as the apparatus moves.
元計測装置において、 上記第1の特徴点指定手段によって指定される特徴点
は、互いに異なる少なくとも3点であること、を特徴と
する3次元計測装置。3. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the at least three feature points designated by the first feature point designation means are different from each other. Three-dimensional measuring device.
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