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JP2015119372A - Multi-camera photographing system and method of combining multi-camera photographic images - Google Patents

Multi-camera photographing system and method of combining multi-camera photographic images Download PDF

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JP2015119372A
JP2015119372A JP2013261974A JP2013261974A JP2015119372A JP 2015119372 A JP2015119372 A JP 2015119372A JP 2013261974 A JP2013261974 A JP 2013261974A JP 2013261974 A JP2013261974 A JP 2013261974A JP 2015119372 A JP2015119372 A JP 2015119372A
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Shinji Sakano
伸治 坂野
雄一 野中
Yuichi Nonaka
雄一 野中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically and highly accurately match positions, directions and dimensions of captured images at time intervals when photographing using a plurality of high-resolution cameras for a routine check of a structure or the like.SOLUTION: In a photography system, a plurality of images captured by a plurality of cameras with an equal resolution are aligned, a specific range in a marker or a common feature and further, a specific range in a group of captured images is represented by one coordinate system at another time. Two or more markers or feature points at the same positions even at different photographing times are set to a part of the structure that is a subject, the two or more markers or feature points on the subject are detected in the captured images, coordinate transform processing is performed by applying the same coordinate values, and correction values onto the same coordinate system are obtained at time intervals over all the captured images.

Description

本発明は、広い面積の構造物の表面を高解像度で撮影するマルチ(複数)カメラ撮影を用いて構造物の経時変化を見るための撮影システムの構成と画像合わせ方法に関する。   The present invention relates to a configuration of an imaging system and an image matching method for observing a temporal change of a structure using multi-camera imaging for imaging a surface of a structure having a large area with high resolution.

近年、高度経済成長期に建築された橋梁やトンネルなどの構造物が耐用年数に達し始めたため、これら構造物の損傷状態を例えば橋梁では5年毎に定期的に点検し、修復や補修の必要性を判定する。橋梁などの構造物の現場での人による目視点検は高所や橋の下など作業が困難な場所を含み、また、劣化判断は人によりばらつきがあるため、カメラによる撮影が望まれるところである。しかし、構造物の損傷状態の点検では、点検範囲の面積は広く、点検すべき亀裂は細かい。そのため、単一の撮影画像では解像度が不足するか全体像が捉えられないことになる。そこで、カメラ撮影による観察技術として、複数のカメラ(マルチカメラ)で撮影した画像を合成して高解像度画像を生成する手法が考えられている。   In recent years, structures such as bridges and tunnels built during the period of high economic growth have reached the end of their useful lives. For example, bridges are regularly inspected for damage every five years and need to be repaired or repaired. Determine sex. Visual inspection by humans on structures such as bridges includes places where work is difficult, such as high places and under bridges, and deterioration judgment varies from person to person, so photography with a camera is desired. However, in the inspection of the damage state of the structure, the area of the inspection range is wide and the crack to be inspected is fine. Therefore, the resolution of the single captured image is insufficient or the whole image cannot be captured. In view of this, as an observation technique based on camera photography, a method of generating a high-resolution image by combining images photographed by a plurality of cameras (multi-cameras) has been considered.

複数のカメラで撮影した画像を高解像度画像に合成する手法の一つとして、特許文献1に、隣接した2台以上のCCDカメラ1の各撮影視野内の少なくとも共通撮影部分を含む対象物2に一時的にレーザビームを照射して、それを共通マーカとして隣接画像間の連続した画像を合成するためにサイズと位置の補正に使うことが示されている。しかし、レーザビームマーカは一時的な指標マーカでありそのときの点検での撮影時の画像は合成できても、経時劣化を掴むための別の点検時の撮影画像との比較の際には、人手により被写体から共通の撮影点を導出して両者の撮影画像間の位置とサイズ(倍率)と方位を合わせる操作をして重ねる必要がある。撮影時が異なる撮影像から、人手により撮影領域を絞り込んで被写体の特徴点を見つけて、これを合わせる基準とすることにより、画像合わせができるが、探す人により特徴点の設定が異なるとか、本当に基準にしたい領域に適当な被写体の特徴点がないとか、その基準にしたはずの特徴点が経時変化で形状や状態が変化して見つからないなどで、人手による手間もさることながら、同一性を担保できない虞があった。   As one of the techniques for synthesizing images captured by a plurality of cameras into a high-resolution image, Patent Document 1 discloses an object 2 including at least a common image capturing portion in each field of view of two or more adjacent CCD cameras 1. It is shown that a laser beam is temporarily irradiated and used as a common marker for size and position correction to synthesize successive images between adjacent images. However, the laser beam marker is a temporary index marker, and even though the image at the time of inspection at the time of inspection can be synthesized, in comparison with the image of the image at the time of another inspection to grasp deterioration over time, It is necessary to manually superimpose a shooting point from the subject and match the position, size (magnification), and orientation between the two shot images. Images can be matched by manually narrowing down the shooting area from the shot images taken at different shooting times and using this as a reference to match, but the setting of the feature points varies depending on the person searching for. Whether the feature point of the appropriate subject is not in the area you want to use as a reference, or the feature point that should have been used as the reference cannot be found due to changes in shape or state over time. There was a possibility that it could not be secured.

人手に代わり、近年の画像認識技術を活かして、撮影画像の輝度分布などの相関を自動的に行い、撮影時の異なる被写体の中の共通の特徴点を特定する方法の適用も考えられる。しかし、画像輝度分布の相関比較処理では処理量が広さの二乗で拡大するため、膨大な処理が必要となり、やはり、人手による領域を絞る作業が欠かせない。   Instead of humans, it is also possible to apply a method of automatically performing correlation such as luminance distribution of a photographed image by using a recent image recognition technology to identify a common feature point among different subjects at the time of photographing. However, in the correlation comparison process of the image luminance distribution, the amount of processing is increased by the square of the width, so that a huge amount of processing is required, and it is essential to manually narrow down the area.

また、画像中の共通的な特徴を全体の撮影画像から任意位置を特定する手法が考えられる。一例としては、被写体に複数の基準点を設けて基準点を含む全域を低解像度で撮影した平面画像と、基準点を含む狭い撮影域を高解像度で撮影した検査画像の間で座標変換を行い、平面画像の基準点に基づく位置座標で検査画像の任意点の位置を特定する手法が特許文献2に示されている。   Further, a method for specifying an arbitrary position of common features in the image from the entire captured image can be considered. As an example, coordinate conversion is performed between a flat image in which a plurality of reference points are provided on a subject and the entire area including the reference points is captured at a low resolution and an inspection image in which a narrow imaging area including the reference points is captured at a high resolution. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses a method for specifying the position of an arbitrary point on an inspection image using position coordinates based on a reference point of a planar image.

特開平9−161068号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-161068 特許第4170469号公報Japanese Patent No. 4170469

しかし、上記の特許文献2の手法では、高解像度の撮影域すべてに基準点を配置しなければならいこと、基準点を定める低解像度の撮影で全体を撮影が行えること、また、[0077]にあるように解像度比で10倍の差以上あると変換係数に大きな誤差が生じる危険性が生じることなどの制約がある。仮に、この手法を適用しようとすると、例えば、構造物の寸法として10mの橋幅で数十m径間(橋の桁間)長の橋梁の底面の観察領域を観察する場合では、橋の下数mから1台のカメラで全域を線形な画像で撮影することは不可能である。また、仮に30mの長さの撮影を区切って、低解像度の撮影を複数に分けて適用しようとしても、高解像度な撮影でひび割れ観察などに必要な0.2mmの解像度で撮影するには、現時点ではまだ高価である1000万画素(4200×2400画素)の画素数のカメラをもってしても全体で750枚程度の撮影に対応した750の基準点を設置して、それらを最低でも8台の1/10倍の低解像度のカメラ撮影で繋ぐ必要がある。このように、撮影システム自体が非常に複雑で膨大な作業量が生じて、適用は困難である。   However, in the method of Patent Document 2 described above, it is necessary to arrange the reference points in all the high-resolution shooting areas, the entire image can be shot with low-resolution shooting that defines the reference points, and [0077] As shown in the figure, there is a restriction that, when the resolution ratio is 10 times or more, there is a risk that a large error occurs in the conversion coefficient. If this method is applied, for example, when observing the observation area of the bottom of a bridge with a bridge width of 10 m and a length of several tens of meters (between bridge girders) as the size of the structure, It is impossible to shoot a whole area with a linear image from several meters to one camera. Also, if you want to divide a 30m long shot and apply low resolution shots in multiple ways, it is currently necessary to shoot at 0.2mm resolution required for crack observation etc. with high resolution shots. Then, even with a camera of 10 million pixels (4200 × 2400 pixels), which is still expensive, 750 reference points corresponding to a total of about 750 images are installed, and at least 8 1 / It is necessary to connect with 10 times lower resolution camera shooting. As described above, the photographing system itself is very complicated and enormous amount of work is generated, which is difficult to apply.

そこで、本発明は、大面積の被写体である構造物の経年劣化の観察のための複数の高解像度の撮影画像の合成において、時を隔てた複数の画像からなる合成画像の寸法,位置,方位を自動的に高い精度で一致させ、さらに実寸が分かる被写体の画像の寸法情報を適用して共通の画像において亀裂などの評価のための実寸情報も合わせて表示するためのシステムを提供すること課題とする。   Therefore, the present invention relates to a combination of a plurality of high-resolution captured images for observing aged deterioration of a structure that is a large-area subject, and the size, position, and orientation of the composite image composed of a plurality of images separated by time. To provide a system for automatically displaying the actual size information for evaluation of cracks and the like in a common image by applying the size information of the image of the subject whose actual size is known automatically with high accuracy And

前記した課題を解決するために、本発明は、以下のように構成した。   In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.

同等の解像度を有する複数のカメラで目的とする構造物を撮影した複数の画像間を一時的に付与した隣接する画像間の合わせマーカ、もしくは撮影した被写体の共通の特徴を利用してその画像群の特定範囲を一つの座標系で表し、さらに別の時を隔て複数のカメラで撮影して同様にそのときに撮影した画像群の特定範囲を一つの座標系で表す複数カメラを利用する撮影システムにおいて、
広範囲にわたる被写体である構造物の一部に、時を隔てた撮影間においても被写体上でその位置が同じである固定的な2点以上のマーカあるいは特徴点を設定し、
前記撮影した画像の特定範囲内のいずれかの画像において、前記の被写体上の固定的な2点以上のマーカあるいは特徴点を検出して、
前記の撮影画像特定範囲の一つの座標系で固定的な2点以上のマーカあるいは特徴点の座標に対して、別途、固定的な2点以上のマーカあるいは特徴点に対応する時を隔てて同じ座標値を適用して座標変換処理を行い、撮影画像全体で時を隔てて同じ座標系への補正値を得ることで、
時を隔てた複数の画像からなる合成画像の寸法,位置,方位を自動的に高い精度で一致させるものである。
A group of images using a common feature of the captured subjects, or an alignment marker between adjacent images temporarily provided between a plurality of images obtained by capturing a target structure with a plurality of cameras having equivalent resolution An imaging system that uses a plurality of cameras that represent a specific range of images in a single coordinate system and that are photographed by a plurality of cameras at different times and similarly represent a specific range of images taken at that time in a single coordinate system. In
Set a fixed two or more markers or feature points that are the same position on the subject even during time-lapse photography on a part of the structure that is a wide range of subjects,
In any image within a specific range of the photographed image, two or more fixed markers or feature points on the subject are detected,
The coordinates of two or more markers or feature points that are fixed in one coordinate system of the above-mentioned photographed image specific range are the same except for the time corresponding to two or more fixed markers or feature points. Applying coordinate values to perform coordinate conversion processing, and obtaining correction values to the same coordinate system at intervals over the entire captured image,
The size, position, and orientation of a composite image composed of a plurality of images separated by time are automatically matched with high accuracy.

その他の手段については、発明を実施するための形態の中で説明する。   Other means will be described in the detailed description.

本発明によれば、数年毎の定期的な構造物点検などで、時を隔てて撮影した複数の高解像度画像を自動的に共通の座標系で表せるので、広い領域での細かな亀裂の変化などの経時劣化を容易に観察できるシステムを提供できる。   According to the present invention, it is possible to automatically display a plurality of high-resolution images taken at intervals in a common coordinate system in periodic structural inspections every several years. It is possible to provide a system that can easily observe deterioration over time such as changes.

コンクリート橋底面の一部(端部)への固定基準マーカの設置図である。It is an installation figure of the fixed reference marker to a part (end part) of a concrete bridge bottom. 定期点検における撮影から劣化比較までのフローチャートである。It is a flowchart from imaging | photography in a periodic inspection to deterioration comparison. 橋底面の端部の固定基準マーカの撮影を含むマルチカメラ撮影システム図である。It is a multi camera imaging | photography system figure including imaging | photography of the fixed reference marker of the edge part of a bridge bottom face. 撮影領域を橋底の真下から見たマルチカメラ撮影システムによる撮影図である。It is the imaging | photography figure by the multi camera imaging | photography system which looked at the imaging | photography area | region from right under the bridge bottom. マルチカメラ撮影システムによる撮影フローチャートである。It is an imaging | photography flowchart by a multi camera imaging | photography system. 画像合わせマーカ像,固定基準マーカ像や寸法基準マーカ像を含む全撮影画像群の構成図である。It is a block diagram of the whole picked-up image group containing an image alignment marker image, a fixed reference marker image, and a dimension reference marker image. 隣接画像間から実世界座標までの座標変換原理図である。It is a coordinate conversion principle figure from between adjacent images to real world coordinates. 座標変換処理部のブロック図である。It is a block diagram of a coordinate transformation processing unit. 撮影の基準画像座標,共通画像座標,実世界座標への変換フローチャートである。It is the conversion flowchart to the reference | standard image coordinate of imaging | photography, a common image coordinate, and a real world coordinate. 経時変化比較画像処理部のブロック図である。It is a block diagram of a time-change comparative image processing part. 比較画像処理のフローチャートである。It is a flowchart of comparative image processing. コンクリート橋底面の橋幅方向,橋軸方向に複数の固定基準マーカを設置した図である。It is the figure which installed the some fixed reference marker in the bridge width direction of a concrete bridge bottom face, and a bridge axis direction. 橋底面に設置した複数の固定基準マーカ撮影を行うマルチカメラ撮影システム図である。It is a multi camera imaging | photography system figure which performs several fixed reference | standard marker imaging | photography installed in the bridge bottom face. 固定基準マーカからの画像合わせ誤差の累積図である。It is an accumulation figure of the image alignment error from a fixed standard marker. 複数の固定基準マーカの効果(誤差蓄積の線形簡易表示)図である。It is an effect (linear simple display of error accumulation) of a plurality of fixed reference markers. 複数の固定基準マーカを設置した場合の共通座標または実世界座標への変換フローチャートである。It is a conversion flowchart to common coordinates or real world coordinates when a plurality of fixed reference markers are installed. 凸半球面鏡の反射で生じる光源の虚像を固定基準マーカに利用する場合の構成図である。It is a block diagram in the case of using the virtual image of the light source produced by reflection of a convex hemispherical mirror for a fixed reference marker. 球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの光源の反射像寸法の算出図である。It is a calculation figure of the reflected image size of a light source when using a spherical mirror as a fixed reference marker. 球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの反射光強度と被写体からの反射光強度の算出図である。It is a calculation figure of the reflected light intensity when using a spherical mirror as a fixed reference marker, and the reflected light intensity from a to-be-photographed object. 凸半球面鏡に反射する発光領域の虚像の球面中心からのずれ量の説明図である。It is explanatory drawing of the deviation | shift amount from the spherical surface center of the virtual image of the light emission area | region reflected in a convex hemispherical mirror. マルチカメラ装置と固定基準マーカまでの距離をパラメータとしたときの、球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの発光領域の虚像のずれ量のカメラと光源間隔依存性の図である。It is a figure of the camera and light source space | interval dependence of the deviation | shift amount of the virtual image of the light emission area when using a spherical mirror as a fixed reference marker when the distance between a multi-camera apparatus and a fixed reference marker is used as a parameter. 球面鏡半径をパラメータとしたときの、球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの発光領域の虚像のずれ量のカメラと光源の間隔依存性の図である。It is a figure of the space | interval dependence of a camera and a light source of the deviation | shift amount of the virtual image of the light emission area | region when using a spherical mirror as a fixed reference marker when a spherical mirror radius is used as a parameter. 球面鏡を用いたときに、その発光領域の像のずれ量から、固定基準マーカの座標を球面鏡の中心位置に座標を補正するフローチャートである。It is a flowchart which correct | amends the coordinate of the coordinate of a fixed reference marker to the center position of a spherical mirror from the deviation | shift amount of the image of the light emission area | region when using a spherical mirror. 潮風による塩の球面鏡への付着を防ぐ固定基準マーカ用球面鏡の構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of a fixed reference marker spherical mirror that prevents salt from adhering to the spherical mirror by sea breeze. RFIDパッシブタグとRFIDリーダを使った場合、もしくは、コードマークシートを使った場合の 固定基準マーカの確実な検出と、IDと座標情報の読み取りシステムの構成図である。It is a block diagram of a system for reliably detecting a fixed reference marker and reading ID and coordinate information when an RFID passive tag and an RFID reader are used or when a code mark sheet is used. コードマークシートによる固定基準マーカ検出マークと関連情報のIDと座標情報の提示の例の図である。It is a figure of the example of presentation of fixed reference marker detection mark by a code mark sheet, ID of related information, and coordinate information. RFIDの受信を切っ掛けにしてコードマークシートの利用を組み合わせた基準目印の特定と、基準目印のID情報もしくは座標情報の自動取得フローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of specifying a reference mark that is combined with the use of a code mark sheet after receiving RFID, and automatically acquiring ID information or coordinate information of the reference mark.

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。各実施形態では、例として、コンクリート橋底面の亀裂などの劣化をみるための表面観察する場合を示している。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態におけるコンクリート橋底面101の一部として端部に固定基準マーカ1−d1と1−d2を設置した図である。ここでは、固定基準マーカを同一のカメラの撮影範囲に入るように近接させて2個設置している。片方の固定基準マーカ1−d1は時を隔てた撮影像群における共通座標系の原点とし、他方の固定基準マーカ1−d2は、固定基準マーカ1−d1と相俟って共通座標における座標軸の方向を与え、両者の間隔を寸法の基準とすることを目的とする。ここでは意図的に付与した固定基準マーカ1−dとしているが、コンクリート橋底面101などの被写体に、時を隔てても変形,汚れなどによる喪失や位置ずれを生じないような、例えば特徴的な突起形状,凹み形状などの、明確な特徴点があればそれを固定基準マーカとして適用しても同様の効果が得られ、ここでは総合して基準目印とする。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment, the case where the surface observation for seeing degradation, such as a crack of a concrete bridge bottom, is shown as an example.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram in which fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 are installed at an end portion as a part of the concrete bridge bottom surface 101 in the first embodiment. Here, two fixed reference markers are placed close to each other so as to fall within the photographing range of the same camera. One fixed reference marker 1-d1 is the origin of the common coordinate system in the group of captured images separated from each other, and the other fixed reference marker 1-d2 is coupled with the fixed reference marker 1-d1 to the coordinate axis in the common coordinates. The purpose is to give a direction and use the distance between them as a reference for dimensions. Here, the fixed reference marker 1-d that is intentionally given is used. For example, the fixed reference marker 1-d is not characteristically lost or displaced due to deformation, dirt, or the like even if the subject such as the concrete bridge bottom surface 101 is spaced apart. If there is a clear feature point such as a protrusion shape or a dent shape, the same effect can be obtained even if it is applied as a fixed reference marker.

図2は、本発明の一例として、定期点検における時を隔てて撮影する同じコンクリート橋底面101の定期点検における撮影から劣化比較までの基本的なフローチャートを示している。   FIG. 2 shows, as an example of the present invention, a basic flow chart from photographing to deterioration comparison in periodic inspection of the same concrete bridge bottom surface 101 photographed at regular intervals.

ステップ1(S-1)に於いて、定期点検に先立って、事前準備として被写体の所定位置に基準目印となる固定基準マーカ1−dを設置する。この固定基準マーカ1−dは常時固定的な形態もあるが、所定位置に固定基準マーカ1−d設置のための機構があり、撮影時毎に固定基準マーカ1−dを取り付け、撮影終了後に回収する形態もありえる。   In step 1 (S-1), a fixed reference marker 1-d serving as a reference mark is set at a predetermined position of the subject as a preliminary preparation prior to periodic inspection. Although the fixed reference marker 1-d may be fixed at all times, there is a mechanism for setting the fixed reference marker 1-d at a predetermined position, and the fixed reference marker 1-d is attached every time shooting is performed. There may be a form of collection.

ステップ2(S-2)に於いて、被写体であるコンクリート橋底面101の撮影と共に、複数のカメラを橋幅方向に並べてカメラの撮影画像間を連続的に繋ぐための合わせマーカや橋軸方向に前記複数のカメラを移動させて撮影する画像の前後で連続な画像として繋ぐための合わせマーカと共に、前記固定基準マーカ1−d,撮影時にコンクリート橋底面101の表面もしくは近傍に設置した寸法基準マーカを含めてコンクリート橋の底面全体を撮影する。   In step 2 (S-2), in addition to photographing the concrete bridge bottom surface 101 as a subject, aligning a plurality of cameras in the bridge width direction and continuously connecting the captured images of the cameras in the bridge axis direction The fixed reference marker 1-d, a dimension reference marker installed on or near the surface of the concrete bridge bottom surface 101 at the time of photographing, together with an alignment marker for connecting as a continuous image before and after the images photographed by moving the plurality of cameras. Including the entire bottom of the concrete bridge.

ステップ3(S-3)に於いて、得られた橋底面全体の画像群について、各合わせマーカの画像を介して画像合わせ補正値を導出して画像合成すると共に固定基準マーカ1−dや寸法基準マーカの画像を使った座標変換により、共通座標系あるいは実世界座標系での底面全体の画像情報を得る。   In step 3 (S-3), an image alignment correction value is derived via the image of each alignment marker for the obtained image group of the entire bridge bottom surface, and the image is synthesized, and the fixed reference marker 1-d and dimensions are combined. Image information of the entire bottom surface in the common coordinate system or the real world coordinate system is obtained by coordinate conversion using the image of the reference marker.

ステップ4(S-4)に於いて、時を隔てて撮影した画像を比較するために、比較領域のために表示した構造物の構成画像などから、比較領域を設定して、共通座標系あるいは実世界座標系を基準にした座標系で画像を比較することで、劣化の経時変化が得られる。この画像群と共通座標系または実世界座標系の情報を自動的な損失評価や劣化特定画像処理に適用することで、自動的に劣化の変化の定量的な検出や劣化評価を行うことも可能になる。   In step 4 (S-4), in order to compare images taken at different times, a comparison area is set from the structure image displayed for the comparison area, and a common coordinate system or By comparing the images in a coordinate system based on the real world coordinate system, a change in deterioration over time can be obtained. By applying this image group and common coordinate system information or real world coordinate system information to automatic loss assessment and degradation specific image processing, it is also possible to automatically perform quantitative detection and degradation assessment of degradation changes. become.

以下、固定基準マーカ1−dや寸法基準マーカ1−gを利用し、時を隔てた共通座標系または実世界座標系への変換による比較画像を得る流れについて説明する。
図3は、図1のコンクリート橋底面101の端部にある固定基準マーカ1−d1,1−d2の撮影を含むマルチカメラ撮影システム構成を表している。マルチカメラ撮影システム100は、カメラ2−1〜2−eと、レーザ装置などによる隣接した画像合わせのためのマーカ付与手段3−1,3−2,・・・と、これらに接続された制御部(タイミング制御含)11と画像処理部12を備えている。また、亀裂20などの劣化の寸法を見るための寸法基準マーカ1−gを撮影に先立ち被写体であるコンクリート橋底面101の一部に貼り付けている。本実施形態では、固定基準マーカ1−d1と1−d2の間隔が狭く、実寸法として計測に使うには精度が上がらないために、一時的に撮影画像での寸法情報を得るための寸法基準マーカ1−gを使用する例を示す。この寸法基準マーカ1−gは、貼り付けてもよいが、マルチカメラ撮影システム100の一部に装備して、被写体に接触させるあるいは近傍に配置したり、近傍から被写体に投射してもよい。また、固定基準マーカ1−d1,1−d2の間隔が実寸法の計測に使える程に広く、その実世界寸法が得られるものであれば、共通座標をそのまま実世界座標情報として適用してもよい。
Hereinafter, a flow of obtaining a comparative image by conversion to a common coordinate system or a real world coordinate system separated from each other using the fixed reference marker 1-d and the size reference marker 1-g will be described.
FIG. 3 shows a multi-camera imaging system configuration including imaging of fixed reference markers 1-d1, 1-d2 at the end of the concrete bridge bottom surface 101 of FIG. The multi-camera imaging system 100 includes cameras 2-1 to 2-e, marker applying units 3-1, 3-2,... For adjusting adjacent images by a laser device or the like, and controls connected thereto. A unit (including timing control) 11 and an image processing unit 12. In addition, a dimension reference marker 1-g for viewing the dimension of deterioration such as the crack 20 is attached to a part of the concrete bridge bottom surface 101 which is a subject prior to photographing. In the present embodiment, since the interval between the fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 is narrow and the accuracy is not improved for use in measurement as an actual dimension, a dimension reference for temporarily obtaining dimension information in a captured image. An example using the marker 1-g is shown. The dimension reference marker 1-g may be affixed, but may be mounted on a part of the multi-camera imaging system 100 so as to be in contact with the subject, placed near the subject, or projected from the neighborhood to the subject. Further, if the interval between the fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 is wide enough to be used for measurement of the actual dimension and the actual world dimension can be obtained, the common coordinates may be applied as they are as the actual world coordinate information. .

カメラ2−1〜2−eは、橋幅方向に伸びるマルチカメラ撮影システム100上に直線上に所定間隔で固定されて底面101の方向(上方向)に向いており、底面101を撮影範囲6−1〜6−eで撮影するものである。隣接する撮影範囲(例えば、撮影範囲6−1と撮影範囲6−2)では、重なり合う共通範囲を有し、そこにマーカ付与手段3−1により合わせマーカ7−a1を付与する。撮影範囲6−2〜6−eにおいても、同様にマーカ付与手段3−2〜3−(e−1)により合わせマーカ群を付与する。付与された合わせマーカ7−aは、少なくとも2個が隣接したカメラの共通撮影領域(共通範囲)に配置されて各カメラで撮影されるようにしてある。マーカ付与手段3に非可視光の光源を用い、カメラ2には非可視光/可視光同時撮影が可能なカメラを用いると、合わせマーカ7−aが写らない可視光撮影画像が得られる。また、マーカ付与手段3として可視光の光をオン/オフして、オン時の合わせマーカ7−a像から画像合成用補正値を導出してオフ時の合わせマーカ7−a像無しの撮影画像に適用するようにして合わせマーカ7−a像の写り込みのない画像合成を利用する形態もある。   The cameras 2-1 to 2-e are fixed on the multi-camera photographing system 100 extending in the bridge width direction at a predetermined interval on the straight line and are directed toward the bottom surface 101 (upward). -1 to 6-e. Adjacent shooting ranges (for example, shooting range 6-1 and shooting range 6-2) have a common range that overlaps, and the alignment marker 7-a1 is assigned thereto by the marker applying means 3-1. Similarly, in the imaging ranges 6-2 to 6-e, the alignment marker group is assigned by the marker assigning means 3-2 to 3- (e-1). At least two alignment markers 7-a are arranged in a common shooting area (common range) of adjacent cameras so that each camera can take a picture. When a non-visible light source is used for the marker applying means 3 and a camera capable of simultaneous non-visible light / visible light photographing is used for the camera 2, a visible light photographed image in which the alignment marker 7-a is not captured is obtained. Moreover, the visible light is turned on / off as the marker applying means 3, and a correction value for image synthesis is derived from the alignment marker 7-a image at the on time, and the captured image without the alignment marker 7-a image at the off time is obtained. There is also a form that uses image synthesis without the reflection of the alignment marker 7-a image.

マルチカメラ撮影システム100は、上記の複数のカメラ2−1〜2−eによる撮影を終えると、橋軸方向に移動して次の領域を撮影する。このとき、移動方向マーカ付与手段4から橋軸方向への移動前後にカメラ2−1の進行側の撮影領域6−1の一部に移動前後の合わせマーカ7−bを付与する。複数カメラ2−1〜2−eによる撮影とマーカ付与手段3−1〜3−(e−1)によるマーカの付与と移動方向マーカ付与手段4によるマーカの付与の夫々のタイミング制御は制御部11により行い、タイミングを合わせて撮影し、それらの制御信号や撮影データは通信線21,複数カメラマーカ付与手段制御線22,移動方向マーカ付与手段制御線23を介して送受信される。ここでは固定基準マーカ1−d1,1−d2や寸法基準マーカ1−gの撮影像は底面101の被写体画像から明確に識別できるように、照明手段制御線24を介して制御された固定マーカ照明手段5により、赤外線や可視光で照明して高輝度像を二値検出により、簡単な像処理で抽出取得し、撮影データは画像処理部12へ送信され、処理,保存あるいは出力される。   When the multi-camera photographing system 100 finishes photographing with the plurality of cameras 2-1 to 2-e, the multi-camera photographing system 100 moves in the bridge axis direction and photographs the next region. At this time, the alignment marker 7-b before and after the movement is applied to a part of the imaging region 6-1 on the traveling side of the camera 2-1 before and after the movement in the direction of the bridge axis from the movement direction marker applying means 4. The control unit 11 controls the timing of shooting by the multiple cameras 2-1 to 2-e, marker assignment by the marker assigning means 3-1 to 3- (e-1), and marker assignment by the moving direction marker assigning means 4. The control signals and the image data are transmitted / received via the communication line 21, the plural camera marker applying unit control line 22, and the moving direction marker applying unit control line 23. Here, fixed marker illumination controlled via the illumination means control line 24 so that the captured images of the fixed reference markers 1-d1, 1-d2 and the size reference marker 1-g can be clearly identified from the subject image on the bottom surface 101. The means 5 illuminates with infrared light or visible light, and a high-intensity image is extracted and acquired by simple image processing by binary detection, and the photographed data is transmitted to the image processing unit 12 for processing, storage, or output.

最初に、予め設置した固定基準マーカ1−d1と1−d2をカメラ2−1で撮影できるようにマルチカメラ撮影システム100の位置を調整する。ここでは、分かり易いように最初にカメラの位置調整を行う場合を示すが、撮影画像の中で固定基準マーカ1−dが1−d1と1−d2として個別に特定できる場合には、後に示す座標変換処理により同様の機能が得られるので固定基準マーカ1−dを撮影するカメラを指定する必然性はない。また、寸法基準マーカ1−gを撮影範囲の中のどこかで撮影すれば十分である。最初のカメラ2−1の位置調整において、固定基準マーカ1−d1,1−d2が他のカメラ間の撮影画像の合わせマーカ7−aや移動前後の合わせマーカ7−bと重ならないように調整する場合には、同じ色マーカで同時に撮影できる。しかし、他の場合には、各マーカの色を分けたり、制御部11で別のタイミングで各マーカを付与して撮影することで識別できるように制御することが必要となる。   First, the position of the multi-camera imaging system 100 is adjusted so that the fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 installed in advance can be imaged by the camera 2-1. Here, the case where the camera position is adjusted first is shown for easy understanding. However, when the fixed reference marker 1-d can be individually specified as 1-d1 and 1-d2 in the captured image, it will be shown later. Since the same function can be obtained by the coordinate conversion process, there is no necessity of designating the camera that captures the fixed reference marker 1-d. Further, it is sufficient to photograph the dimension reference marker 1-g somewhere in the photographing range. In the initial position adjustment of the camera 2-1, the fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 are adjusted so as not to overlap with the alignment marker 7-a of the captured image between the other cameras and the alignment marker 7-b before and after the movement. In this case, the same color marker can be taken simultaneously. However, in other cases, it is necessary to control the colors so that they can be identified by separating the colors of the markers, or by assigning the markers at different timings and photographing them.

固定基準マーカ1−dや寸法基準マーカ1−gの利用の本質的な意義からは、照明手段5は必須ではなく、底面101の点検の対象である被写体画像から固定基準マーカ1−dや寸法基準マーカ1−gが識別できるものであれば、高輝度なものでなくてもよい。より鮮明にかつ確実,簡単にマーカ像を検出処理するために、ここでは高輝度のマーカを利用する例を示している。先にも述べたが、固定基準マーカ1−dは、底面101の一部などの突起や凹みなど明確に時を隔てて共通の目印となる特徴点があれば基準目印とすることが可能である。高輝度のマーカ輝度を得る手法としては、本実施形態にあるように固定マーカ照明手段5のように外部からの光を固定基準マーカ1−dあるいは寸法基準マーカ1−gに照射して、マーカには鏡,蛍光物質からなるものあるいは小さな反射体からなる反射板を使う場合もあるが、省電力のLEDと電池を組み合わせた自己発光からなるものも適用できる。但し、自己発光からなるものは、電池の寿命を長くするために測定系と省電力通信を行い、発光時間を制御する手法などを使うなどの工夫が必要となる。   From the essential significance of the use of the fixed reference marker 1-d and the size reference marker 1-g, the illumination means 5 is not essential, and the fixed reference marker 1-d and the size are measured from the subject image to be inspected of the bottom surface 101. As long as the reference marker 1-g can be identified, the reference marker 1-g does not have to have a high luminance. In order to detect a marker image more clearly, surely, and simply, an example using a high-intensity marker is shown here. As described above, the fixed reference marker 1-d can be used as a reference mark if there is a feature point that is clearly a common mark at a certain interval, such as a protrusion or a depression, such as a part of the bottom surface 101. is there. As a technique for obtaining a high-intensity marker luminance, the fixed reference marker 1-d or the size reference marker 1-g is irradiated with external light like the fixed marker illuminating means 5 as in the present embodiment, and the marker In some cases, a mirror, a fluorescent material, or a reflector made of a small reflector may be used, but a self-luminous combination of a power-saving LED and a battery is also applicable. However, in order to prolong the life of the battery, it is necessary to devise measures such as using a method for controlling the light emission time by performing power saving communication with the measurement system.

撮影画像の中のマーカ像と比較のための被写体可視光画像とを分けるために、赤外線を使った場合のマーカ像抽出処理の手順を示す。   In order to separate the marker image in the photographed image from the subject visible light image for comparison, the procedure of marker image extraction processing when infrared rays are used is shown.

図4は、撮影領域を橋底の真下から見たマルチカメラ撮影システム100による撮影の様子を表した図である。(a)は、図1のコンクリート橋底面101を単純に真下から見た図であり、以下(b)〜(d)が、一連の撮影フロー図である。   FIG. 4 is a diagram showing a state of photographing by the multi-camera photographing system 100 when the photographing region is viewed from directly below the bridge bottom. (A) is the figure which looked at the concrete bridge bottom face 101 of FIG. 1 from just under, and the following (b)-(d) is a series of imaging | photography flow charts.

図5は、マルチカメラ撮影システムによる撮影フローチャートであり、以下に図4に示した一連の撮影の様子と合わせてフローの説明をする。   FIG. 5 is a shooting flowchart by the multi-camera shooting system, and the flow will be described below together with a series of shooting states shown in FIG.

ステップ10(S-10)に於いて、最初に図4の(b)に示すように固定基準マーカ1−d1と1−d2の2個を含む領域がカメラの撮影範囲6−1に入るように、また、本実施形態では寸法基準マーカ1−gが隣接する撮影範囲6−2,6−3に入るように、マルチカメラ撮影システム100を配置する。   In step 10 (S-10), first, as shown in FIG. 4B, an area including the two fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 enters the imaging range 6-1 of the camera. In addition, in this embodiment, the multi-camera imaging system 100 is arranged so that the dimension reference marker 1-g falls within the adjacent imaging ranges 6-2 and 6-3.

ステップ11(S-11)に於いて、固定基準マーカの照明付与手段5をオンし、橋幅方向に並んだ複数カメラの共通領域にも複数カメラ間マーカ付与手段3−1〜3−(e−1)から赤外線の合わせマーカ7−a1−1〜7−a(e−1)−1を付与して、複数カメラで同時撮影する。   In step 11 (S-11), the fixed reference marker illumination applying means 5 is turned on, and the plural inter-camera marker applying means 3-1 to 3- (e) are also applied to the common area of the plural cameras arranged in the bridge width direction. -1) to infrared alignment markers 7-a1-1 to 7-a (e-1) -1 are added, and images are simultaneously captured by a plurality of cameras.

ステップ12(S-12)に於いて、橋軸方向へのマルチカメラ撮影システム100の移動前に最初の移動方向合わせマーカ7−b1−1を付与して図4の(c)の破線枠で示すように基準カメラ2−1に対して同じカメラ位置で撮影する。   In step 12 (S-12), the first moving direction alignment marker 7-b1-1 is given before the movement of the multi-camera photographing system 100 in the bridge axis direction, and the broken line frame in FIG. As shown, the image is taken at the same camera position with respect to the reference camera 2-1.

ステップ13(S-13)に於いて、図4の(c)の実線枠で示したようにマルチカメラ撮影システム100を橋軸方向に所定距離動かして、橋幅方向に並んだ複数カメラ2−1〜2−eの共通領域に赤外線の合わせマーカ7−a1−2〜7−a(e−1)−2を付与した状態で撮影する。   In step 13 (S-13), as shown by the solid line frame in FIG. 4C, the multi-camera imaging system 100 is moved a predetermined distance in the bridge axis direction, and a plurality of cameras 2- Photographing is performed in a state where infrared alignment markers 7-a1-2 to 7-a (e-1) -2 are added to the common area 1-2.

ステップ14(S-14)に於いて、図4(d)の破線枠で示すように基準カメラ撮影領域6−1−2に対しては次の移動方向合わせマーカ7−b1−2を付与して同じカメラ位置で撮影する。   In step 14 (S-14), the next moving direction alignment marker 7-b1-2 is given to the reference camera photographing region 6-1-2 as shown by the broken line frame in FIG. Shoot at the same camera position.

ステップ15(S-15)により、以降、マルチカメラ撮影システム100を橋軸方向に所定距離動かしては図4(d)の操作をコンクリート橋底面101の対象全領域の撮影が終了するまで繰り返す。   Thereafter, in step 15 (S-15), the multi-camera imaging system 100 is moved by a predetermined distance in the bridge axis direction, and the operation of FIG. 4D is repeated until imaging of the entire target area of the concrete bridge bottom surface 101 is completed.

図6に、隣接画像合わせマーカ像,固定基準マーカ像や寸法基準マーカ像を含む全撮影画像群の構成図を示す。一連の撮影を繰り返して得られた全体の撮影像群が(1,1)〜(e,f)として示されている。図中、固定基準マーカ1−d1と1−d2の画像10−d1と10−d2,寸法基準マーカ1−gの画像10−g,橋幅方向に並んだ複数カメラ撮影画像の合わせマーカ7−a1−1〜7−a(e−1)−fの画像群9−a1−1〜9−a(e−1)−f,橋軸方向での移動前後での合わせマーカ7−b1−1〜7−b1−fの画像群9−b1−1〜9−b1−fを示している。撮影画像は、橋幅方向のe台分のカメラ撮影画像が、初期からf回の移動にわたり橋軸方向に広がる。図6中、簡単のため、任意の画像を(m,n)としている。   FIG. 6 shows a configuration diagram of the entire captured image group including the adjacent image alignment marker image, the fixed reference marker image, and the size reference marker image. A whole photographed image group obtained by repeating a series of photography is shown as (1, 1) to (e, f). In the drawing, images 10-d1 and 10-d2 of fixed reference markers 1-d1 and 1-d2, images 10-g of dimension reference markers 1-g, and alignment markers 7- of images taken from a plurality of cameras arranged in the bridge width direction. Image group 9-a1-1 to 9-a (e-1) -f of a1-1 to 7-a (e-1) -f, alignment marker 7-b1-1 before and after movement in the bridge axis direction The image groups 9-b1-1 to 9-b1-f of ˜7-b1-f are shown. As for the photographed image, the camera photographed image for e vehicles in the bridge width direction spreads in the bridge axis direction over the movement f times from the initial stage. In FIG. 6, for the sake of simplicity, an arbitrary image is (m, n).

図7に、隣接画像間から実世界座標までの座標変換原理図として、(a)に橋幅方向の座標変換のための座標関係,(b)に橋軸方向の座標変換のための座標関係,(c)に時を隔てた共通座標変換のための座標変換,(d)に実世界座標系への座標変換の各関係を示す。 図7により、橋幅方向の画像間の座標変換,橋軸方向の画像間の座標変換、そして任意の画像の基準画像25の座標への変換,時を隔てた共通座標への変換、さらに、実世界座標系への変換について説明する。一般的に二つの座標間において、移動,回転,倍率の変化に対応する二つの座標系(u,v)の座標系から(a,b)への座標変換は、以下の式(1)に示すアフィン変換式で表される。   FIG. 7 shows the principle of coordinate conversion from adjacent images to real world coordinates. (A) is the coordinate relationship for the coordinate conversion in the bridge width direction, and (b) is the coordinate relationship for the coordinate conversion in the bridge axis direction. , (C) shows the coordinate conversion for common coordinate conversion with time, and (d) shows the relationship of coordinate conversion to the real world coordinate system. According to FIG. 7, coordinate conversion between images in the bridge width direction, coordinate conversion between images in the bridge axis direction, and conversion of arbitrary images to the coordinates of the reference image 25, conversion to common coordinates separated by time, The conversion to the real world coordinate system will be described. In general, coordinate conversion from the coordinate system of two coordinate systems (u, v) to (a, b) corresponding to movement, rotation, and change in magnification between two coordinates is expressed by the following equation (1). It is represented by the affine transformation formula shown.

Figure 2015119372
橋幅方向に並んだ撮影画像の共通座標化は、図7に於いて、(a)の橋幅方向の座標変換に示される撮影画像(m,n)のマーカ像9−am−nの2つの座標(a1,b1)、(a2,b2)と撮影画像(m,n+1)の同一のマーカ像9−am−nの2つのマーカ像の座標(u1,v1) ,(u2,v2)を使って、以下の式(2)に示すように、上記式(1)中の各係数が導かれる。
Figure 2015119372
The common coordinates of the captured images arranged in the bridge width direction are represented by 2 in the marker image 9-am-n of the captured image (m, n) shown in FIG. The coordinates (u1, v1), (u2, v2) of two marker images of the same marker image 9-am-n of the two coordinates (a1, b1), (a2, b2) and the photographed image (m, n + 1) ) Is used to derive each coefficient in the above equation (1) as shown in the following equation (2).

Figure 2015119372
以上から、これらの係数を使って、撮影画像(m,n+1)の座標値(u,v)の撮影画像(m,n)の座標系(a,b)による表示は各係数により、 以下の式(3)で表される。
Figure 2015119372
From the above, using these coefficients, the coordinate values (u, v) of the photographed image (m, n + 1) are displayed in the coordinate system (a, b) of the photographed image (m, n) depending on each coefficient. It is represented by Formula (3).

Figure 2015119372
このアフィン変換行列をRwmnとすると、以下の式(4)となる。
Figure 2015119372
When this affine transformation matrix is Rwmn, the following equation (4) is obtained.

Figure 2015119372
橋軸方向での移動前後の撮影画像の共通座標化は、図7の(b)の橋軸方向の座標変換に示される撮影画像(1,n)と撮影画像(1,n+1)のマーカ像9−b1−nの2つの座標 (a1,b1),(a2,b2)と座標(u1,v1),(u2,v2)で前記と同様にアフィン変換係数を求めることができ、以下の式(5)で表される。
Figure 2015119372
The common coordinates of the captured images before and after movement in the bridge axis direction are the marker images of the captured image (1, n) and the captured image (1, n + 1) shown in the coordinate conversion in the bridge axis direction of FIG. 9-b1-n The two coordinates (a1, b1), (a2, b2) and the coordinates (u1, v1), (u2, v2) can be used to determine the affine transformation coefficients as described above. It is represented by (5).

Figure 2015119372
以上から、これらの係数を使って、撮影画像(1,n+1)の座標値(u,v)の撮影画像(1,n)の座標系(a,b)による表示は各係数により、以下の式(6)で表される。
Figure 2015119372
From the above, using these coefficients, display of the coordinate value (u, v) of the captured image (1, n + 1) by the coordinate system (a, b) of the captured image (1, n) depends on each coefficient, and It is represented by Formula (6).

Figure 2015119372
このアフィン変換行列をRa1nとすると、以下の式(7)となる。
Figure 2015119372
When this affine transformation matrix is Ra1n, the following equation (7) is obtained.

Figure 2015119372
任意の撮影画像(m,n)の座標(u,v)を基準撮影画像(1,1)の座標系(a,b)でアフィン変換行列を用いて表すと、以下の式(8)となる。
Figure 2015119372
When the coordinates (u, v) of an arbitrary captured image (m, n) are expressed using the affine transformation matrix in the coordinate system (a, b) of the reference captured image (1, 1), the following equation (8) Become.

Figure 2015119372
図7の(c)の基本撮影画像にある二つの固定基準マーカ像の時を隔てた共通座標(x1,y1),(x2,y2)と基準撮影画像の座標系に統一された共通座標系での値(a1,b1),(a2,b2)の座標を用いて、アフィン変換係数を求めることができ、以下の式(9)で表される。
Figure 2015119372
Common coordinate system (x1, y1), (x2, y2) and the coordinate system of the reference photographic image separated from each other by the time of two fixed reference marker images in the basic photographic image of (c) in FIG. The affine transformation coefficient can be obtained using the coordinates of the values (a1, b1) and (a2, b2) at, and is expressed by the following equation (9).

Figure 2015119372
このアフィン変換行列をRr11とすると、以下の式(10)となり、
Figure 2015119372
If this affine transformation matrix is Rr11, the following equation (10) is obtained.

Figure 2015119372
基本画像座標系(a,b,1)と時を隔てた共通座標系(x,y,1)の関係は、以下の式(11)となる。
Figure 2015119372
The relationship between the basic image coordinate system (a, b, 1) and the common coordinate system (x, y, 1) separated by time is expressed by the following equation (11).

Figure 2015119372
これより、任意の撮影画像(m,n)の画像の座標からの時を隔てた共通座標表示変換は、以下の式(12)となる。
Figure 2015119372
Thus, the common coordinate display conversion separated from the coordinates of the image of an arbitrary captured image (m, n) is expressed by the following equation (12).

Figure 2015119372
得られた共通座標系(x,y)で、寸法基準マーカ像10−gの両端の座標を(x1,y1),(x2,y2)とする。寸法基準マーカ像の10−gの長さDxyは、以下の式(13)で与えられる。
Figure 2015119372
In the obtained common coordinate system (x, y), the coordinates of both ends of the dimension reference marker image 10-g are (x1, y1), (x2, y2). The 10-g length Dxy of the dimension reference marker image is given by the following equation (13).

Figure 2015119372
この寸法基準マーカ1−gの実寸法をDrとすると、実世界座標系と共通座標系の比率が、R=Dr/Dxyと表されるので、時を隔てた共通の実世界座標系(X,Y)は、以下の式(14)で表される。
Figure 2015119372
When the actual dimension of the dimension reference marker 1-g is Dr, the ratio between the real world coordinate system and the common coordinate system is expressed as R = Dr / Dxy. Therefore, the common real world coordinate system (X , Y) is expressed by the following equation (14).

Figure 2015119372
寸法基準マーカ1−gの長さは撮影範囲よりもある程度長い方が画素解像度による誤差の影響を抑えることができるので望ましい。このため、本実施形態では固定基準マーカ1−dとは別に長い寸法基準マーカ1−gを別途設定している。
Figure 2015119372
It is desirable that the length of the dimension reference marker 1-g is somewhat longer than the imaging range because the influence of errors due to pixel resolution can be suppressed. For this reason, in this embodiment, a long dimension reference marker 1-g is set separately from the fixed reference marker 1-d.

図8に、図3中にある画像処理部12の共通座標表示または実世界座標表示のための座標変換処理ブロックを示す。図8において、撮影した画像信号80は、画像信号受信部81で受信され、可視光画像のためにマーカなし画像抽出部82と、非可視光画像信号からマーカ像を処理するために、基準カメラ移動撮影画像群抽出部83と、複数カメラ同時撮影画像群抽出部85と、固定マーカ画像の検出部88と、寸法基準マーカ画像の検出部93とにそれぞれ伝えられる。   FIG. 8 shows a coordinate conversion processing block for common coordinate display or real world coordinate display of the image processing unit 12 in FIG. In FIG. 8, a captured image signal 80 is received by an image signal receiving unit 81, a markerless image extracting unit 82 for a visible light image, and a reference camera for processing a marker image from an invisible light image signal. This is transmitted to the moving photographed image group extracting unit 83, the multiple camera simultaneous photographed image group extracting unit 85, the fixed marker image detecting unit 88, and the dimension reference marker image detecting unit 93, respectively.

図9に、撮影した画像群の各マーカ像の画素座標から、合わせマーカを介して、共通座標または実世界座標表示に変換するためのフローチャートを示す。以下、橋幅方向と橋軸方向の隣接する画像間での合わせマーカを使った座標変換を繋いで、基準画像25の座標に変換する流れを説明する。   FIG. 9 shows a flowchart for converting the pixel coordinates of each marker image of the photographed image group into a common coordinate display or a real world coordinate display via the alignment marker. Hereinafter, the flow of converting to the coordinates of the reference image 25 by connecting the coordinate conversion using the alignment marker between the adjacent images in the bridge width direction and the bridge axis direction will be described.

ステップ20(S-20)に於いて、画像信号受信部81で、基準画像25を特定するための識別番号(画像ID)を付与する。   In step 20 (S-20), the image signal receiving unit 81 assigns an identification number (image ID) for specifying the reference image 25.

ステップ21(S-21)に於いて、図8の橋軸方向の基準カメラ移動撮影画像群抽出部83で選択された一連の(1,1)〜(1,f)の画像から隣接画像で共有する合わせマーカ像を特定してマーカの座標を取得する。   In step 21 (S-21), an adjacent image is selected from the series of (1,1) to (1, f) images selected by the reference camera movement photographed image group extraction unit 83 in the bridge axis direction in FIG. The shared marker image to be shared is specified, and the coordinates of the marker are acquired.

ステップ22(S-22)に於いて、移動画像群座標変換値処理部84で、その前の画像と取得画像の画素画像間の合わせマーカの座標値から補正値(アフィン変換係数)Ra1nを導出する。   In step 22 (S-22), the moving image group coordinate conversion value processing unit 84 derives a correction value (affine conversion coefficient) Ra1n from the coordinate value of the alignment marker between the previous image and the pixel image of the acquired image. To do.

ステップ23(S-23)に於いて、基準画像座標変換処理部87で、この実施形態では(1,1)の画像が基準画像25になるが、移動画像群座標変換処理部84からの移動方向の補正値と係数Ra1n群から、移動方向で合わせマーカを介して繋がる画像群の座標を基準画像の座標系に変換する。   In step 23 (S-23), in the reference image coordinate conversion processing unit 87, the image of (1, 1) becomes the reference image 25 in this embodiment, but the movement from the moving image group coordinate conversion processing unit 84 is performed. From the direction correction value and the coefficient Ra1n group, the coordinates of the image group connected through the alignment marker in the moving direction are converted into the coordinate system of the reference image.

ステップ24(S-24)に於いて、橋幅方向の複数カメラ同時撮影画像群抽出部85で、選択された一連の(1,n)〜(e,n)の画像から隣接画像で共有する合わせマーカ像を特定してマーカの座標を取得する。   In step 24 (S-24), the multiple camera simultaneous photographed image group extracting unit 85 in the bridge width direction shares the adjacent images from the selected series of (1, n) to (e, n). The alignment marker image is identified and the marker coordinates are acquired.

ステップ25(S-25)に於いて、カメラ間画像群座標変換値処理部86では、撮影像内のマーカの座標値を比較して、前記の図7の(b)に準じる処理を行いアフィン変換行列の係数Rwmnを導出して、橋幅方向の基準カメラ移動撮影画像群(1,n)の座標系を基準にした隣接する画像間の合わせマーカの座標値から補正値(アフィン変換係数)を算出する。   In step 25 (S-25), the inter-camera image group coordinate conversion value processing unit 86 compares the coordinate values of the markers in the photographed image, and performs a process in accordance with FIG. A coefficient Rwmn of the transformation matrix is derived, and a correction value (affine transformation coefficient) is obtained from the coordinate value of the alignment marker between adjacent images based on the coordinate system of the reference camera moving photographed image group (1, n) in the bridge width direction. Is calculated.

ステップ26(S-26)に於いて、移動画像群座標変換値処理部84からの座標変換値とカメラ間画像群座標変換値処理部86からの座標変換値を組み合わせて、基準画像座標変換処理部87で、橋軸方向の変換座標値と橋幅方向からなる画像の位置に対応する変換座標値を組み合わせて任意の撮影画像(m,n)の画像の基準画像25の座標系への変換値を導出する。   In step 26 (S-26), the reference image coordinate conversion process is performed by combining the coordinate conversion value from the moving image group coordinate conversion value processing unit 84 and the coordinate conversion value from the inter-camera image group coordinate conversion value processing unit 86. In the unit 87, the conversion coordinate value in the bridge axis direction and the conversion coordinate value corresponding to the position of the image in the bridge width direction are combined to convert the image of an arbitrary captured image (m, n) into the coordinate system of the reference image 25. Deriving a value.

ステップ27(S-27)に於いて、共通座標値変換処理部89 が共通固定基準マーカ画像の検出部88からの固定基準マーカ1−dを撮影した画像IDとその座標値を取得して、さらに、固定基準マーカ共通座標入力90から、時を隔てて同じ座標値となる値を取得して、基準画像座標変換処理部89からの基本画像23に準じる座標値を、図7の(c)の処理を行い、共通座標化を行う。   In step 27 (S-27), the common coordinate value conversion processing unit 89 obtains the image ID and its coordinate value obtained by photographing the fixed reference marker 1-d from the common fixed reference marker image detection unit 88, and Further, from the fixed reference marker common coordinate input 90, a value that becomes the same coordinate value is obtained at intervals, and the coordinate value according to the basic image 23 from the reference image coordinate conversion processing unit 89 is obtained as shown in FIG. To perform common coordinates.

ステップ28(S-28)に於いて、実世界座標値変換処理部94では、共通座標値変換処理部89からの共通座標に、寸法基準マーカ画像の検出部93から、寸法基準マーカ1−gを撮影した画像IDとその座標値を取得して共通座標系での座標値に変換し、さらに寸法基準マーカ1−gの実寸法情報入力95から実寸法を取得して、図7の(d)の処理を行い、実世界座標への変換値を導出する。マーカ無し画像合成処理部96では画像IDと実世界座標変換値から、実世界座標画像情報97を求める。   In step 28 (S-28), in the real world coordinate value conversion processing unit 94, the size reference marker 1-g is detected from the size reference marker image detection unit 93 in the common coordinates from the common coordinate value conversion processing unit 89. 7 is acquired and converted into a coordinate value in the common coordinate system, and the actual dimension is acquired from the actual dimension information input 95 of the dimension reference marker 1-g. ) To obtain a conversion value to real world coordinates. The markerless image composition processing unit 96 obtains real world coordinate image information 97 from the image ID and the real world coordinate conversion value.

ステップ29(S-29)及びステップ30(S-30)により、橋幅,橋軸方向について全画像までの繰り返しにより、任意の画像の座標値を基準画像25の座標値へ変換し、さらに時を隔てた共通座標に変換し、最終的に実世界座標変換処理を全画像に亘り実施して、実世界座標画像情報出力97する。   In step 29 (S-29) and step 30 (S-30), the coordinate value of an arbitrary image is converted to the coordinate value of the reference image 25 by repeating up to all images in the bridge width and bridge axis directions, and further Are converted into common coordinates separated from each other, and finally, real world coordinate conversion processing is performed for all images, and real world coordinate image information output 97 is performed.

図9では、共通座標値への変換を経て、寸法情報を元にして実世界座標値に変換するフローを述べたが、図8の破線に示すように、固定基準マーカ1−dと寸法基準マーカ1−gに分かれた情報を同時に固定基準マーカ1−dの実世界座標値98として提供することで、一気に基準画像座標系から実世界座標系に変換することができ、処理が軽減される。また、実寸情報は不要で単に時を隔てた撮影画像の比較だけを行うのであれば、図8の共通座標変換値処理部96から直接、マーカ無し画像合成処理91に展開して共通画像情報出力92することも可能である。   In FIG. 9, the flow of converting into the real world coordinate value based on the dimension information through the conversion to the common coordinate value has been described. However, as shown by the broken line in FIG. 8, the fixed reference marker 1-d and the dimension reference By simultaneously providing the information divided into the markers 1-g as the real world coordinate value 98 of the fixed reference marker 1-d, it is possible to convert from the reference image coordinate system to the real world coordinate system at a stretch, and the processing is reduced. . Further, if actual size information is not necessary and only comparison of captured images at time intervals is performed, the image is output directly from the common coordinate conversion value processing unit 96 of FIG. 92 is also possible.

図10に定期点検間における時を隔てて撮影した画像間の情報の比較のためのブロック図を、図11にそのフローチャートを示す。図3の画像処理部12では、現場で撮影した画像をその場で過去の定期点検時に撮影した画像と比較する処理も行えるものとして考えており、本機能はその一部となる。   FIG. 10 is a block diagram for comparing information between images taken at regular intervals between regular inspections, and FIG. 11 is a flowchart thereof. The image processing unit 12 in FIG. 3 considers that an image taken on site can be compared with an image taken on the spot at the time of past periodic inspection, and this function is a part thereof.

ステップ40(S-40)に於いて、表示画像条件入力200として、比較したい点検時期と表示したい撮影画像位置や範囲を入力する。この情報は、操作画面の表示画像情報の操作から取得処理してもよい。画像制御部201では共通座標または実世界座標情報範囲として呼出し・表示範囲情報として新規に取得した共通・実世界座標系画像合成処理部99、並びに画像合成処理部203に伝える。さらに、画像合成処理部201では、表示条件情報を表示画像処理部204に送る。   In step 40 (S-40), as the display image condition input 200, the inspection time to be compared and the captured image position and range to be displayed are input. This information may be acquired from the operation of the display image information on the operation screen. In the image control unit 201, the common / real world coordinate system image composition processing unit 99 and the image composition processing unit 203 which are newly acquired as the common coordinate or real world coordinate information range and displayed as display range information are transmitted. Further, the image composition processing unit 201 sends display condition information to the display image processing unit 204.

ステップ41(S-41)に於いて、画像合成処理部203で、過去の撮影画像情報保存部202に保存されている画像データから、撮影時期の画像を呼び出し、指定の表示したい範囲の値から、逆アフィン変換をして、その範囲の撮影画像を特定し、関連する範囲の画像を選定する。   In step 41 (S-41), the image composition processing unit 203 calls the image at the shooting time from the image data stored in the past captured image information storage unit 202, and starts from the designated range value to be displayed. Then, the inverse affine transformation is performed to specify the captured image in the range, and the image in the related range is selected.

ステップ42(S-42)に於いて、新規に取得した共通・実世界座標系画像合成処理部99では指定された表示したい範囲に対応した画像データに変換情報を付けて画像合成処理部203に出力する。   In step 42 (S-42), the newly acquired common / real world coordinate system image composition processing unit 99 attaches conversion information to the image data corresponding to the designated range to be displayed and sends it to the image composition processing unit 203. Output.

ステップ43(S-43)に於いて、画像合成処理部203で撮影画像に付与されている共通座標または実世界座標へのアフィン変換係数を使って画像データを変換して、比較したい画像群に対して、表示したい画像範囲の保存画像情報と新規撮影画情報を組み合わせて表示部処理部204へ出力する。   In step 43 (S-43), the image data is converted by using the affine transformation coefficient to the common coordinates or the real world coordinates given to the photographed image by the image composition processing unit 203, and the images to be compared are grouped. On the other hand, the stored image information of the image range desired to be displayed and the new captured image information are combined and output to the display unit processing unit 204.

ステップ44(S-44)に於いて、表示部処理部204で、画像制御部201から得た表示条件情報に応じて、表示形態の情報を表示画像信号205として出力する。以上のようにして、定期点検などの時間を隔てた撮影画像の比較を行うに当り、固定基準マーカを共通座標や実世界座標を基準とすることで自動的に時間を隔てた画像同士を比較表示することが簡単にできる。また、合わせて、画像中に実世界座標情報を挿入して、ひび割れ寸法などの計測にも適用できるので、経時劣化を画像比較により定量的に行うこともできる。前記フローでは触れなかったが、図10中、新画像信号からの処理情報は、画像データと共にかの撮影画像情報保存部202に伝えられて将来の比較情報となる。
(第1の実施形態の効果)
上記第1の実施形態では、複数の画像を隣接画像間で合わせマーカを介して合成する構成において、被写体上への少なくとも2つの固定基準マーカあるいは時を隔てて共通な特徴点である基準目印を設定して、時を隔ててそれらに共通の座標値を与えることで、時を隔てた複数の画像の座標位置と方位と寸法を自動的に一致させることができるので定期点検毎の同じ場所の劣化を含む表面状態の比較が容易にできるようになる。
In step 44 (S-44), the display unit processing unit 204 outputs display mode information as a display image signal 205 in accordance with the display condition information obtained from the image control unit 201. As described above, when comparing images taken at regular intervals such as periodic inspections, images are automatically compared at fixed intervals using the fixed reference marker as a reference for common coordinates or real world coordinates. Easy to display. In addition, since real-world coordinate information can be inserted into an image and applied to measurement of a crack size or the like, deterioration with time can be quantitatively performed by image comparison. Although not mentioned in the above flow, the processing information from the new image signal in FIG. 10 is transmitted to the captured image information storage unit 202 together with the image data and becomes future comparison information.
(Effects of the first embodiment)
In the first embodiment, in a configuration in which a plurality of images are combined between adjacent images and combined via a marker, at least two fixed reference markers on the subject or a reference mark that is a common feature point with time is provided. By setting and giving common coordinate values to them over time, the coordinate positions, orientations and dimensions of multiple images over time can be automatically matched, so the same location for each periodic inspection Comparison of surface states including deterioration can be easily performed.

また、撮影範囲に実寸を表す寸法基準マーカを含ませることにより、自動的に実世界座標系に変換するので同じ場所のひび割れなどの劣化の実寸基準での比較が容易にできるようになる。   In addition, by including a dimension reference marker that represents the actual size in the photographing range, it is automatically converted to the real world coordinate system, so that it is possible to easily compare on the basis of the actual size of deterioration such as cracks at the same place.

さらに、時を隔てて共通な少なくとも2つの基準目印を設置し、それらに時を隔てて同じ実世界座標を与えることで、同じ場所の劣化の実寸基準での比較のための自動的な共通の実世界座標の導出処理がより簡単にできるようになる。   In addition, by setting at least two reference landmarks that are common over time and giving them the same real world coordinates over time, an automatic common reference for comparison of the same location degradation on an actual scale basis. Real-world coordinate derivation can be done more easily.

上記実施形態において、特に、固定基準マーカや寸法基準マーカなどの基準目印を、カメラ間画像の合わせマーカや移動前後の画像合わせマーカと同様に他の被写体よりも高輝度とすることで、二値検出により、容易に時を隔てた画像間の比較のための座標変換用のマーカを識別するができるので、画像の輝度分布比較の演算処理を行う必要がなく処理が軽量化や高速化できる。
(第2の実施形態)
図12は、第2の実施形態におけるコンクリート橋底面101の橋幅方向,橋軸方向に複数の固定基準マーカ1−d1〜1−d8を設置した図である。第1の実施形態では近接させて2個の固定基準マーカを橋の端部に設置したが、本実施形態では、橋幅方向に離れて配置させた2つの対の固定基準マーカ(例えば1−d1と1−d2)のセットを橋軸方向に複数設置する(図12では1−d7と1−d8の対までの4セットを設置)。橋幅が広くなった場合や橋軸が長尺となった場合に画像合成処理に伴い発生する誤差の累積に注目しながらこの構成について説明する。
In the above-described embodiment, in particular, the reference mark such as the fixed reference marker or the dimension reference marker has a higher luminance than other subjects as in the case of the alignment marker of the inter-camera image and the image alignment marker before and after the movement. By detection, it is possible to easily identify a marker for coordinate conversion for comparison between images separated by time, so that it is not necessary to perform calculation processing of luminance distribution comparison of images, and the processing can be reduced in weight and speed.
(Second Embodiment)
FIG. 12 is a diagram in which a plurality of fixed reference markers 1-d1 to 1-d8 are installed in the bridge width direction and the bridge axis direction of the concrete bridge bottom surface 101 in the second embodiment. In the first embodiment, two fixed reference markers are installed close to each other at the end of the bridge. However, in this embodiment, two pairs of fixed reference markers (for example, 1- 1) arranged apart in the bridge width direction are used. A plurality of sets d1 and 1-d2) are installed in the direction of the bridge axis (in FIG. 12, four sets up to a pair of 1-d7 and 1-d8 are installed). This configuration will be described while paying attention to the accumulation of errors caused by the image composition processing when the bridge width becomes wide or the bridge shaft becomes long.

図13は、コンクリート橋底面101に設置した複数の固定基準マーカを撮影するマルチカメラ撮影システム100による撮影の状況を表した図である。図13のマルチカメラ撮影システム100では、図3のマルチカメラ撮影システム100と比較し、固定基準マーカ照射手段5−1と5−2および移動方向マーカ付与手段4−1と4−2がマルチカメラ撮影システム100の橋幅方向の両端に設けられている点で異なる。その他の構成は、図3に同じである。固定基準マーカ群の照明は、固定基準マーカ照明手段5−1と5−2による。マーカ付与手段3−1〜3−(e−1)および移動方向マーカ付与手段4−1と4−2の制御は、赤外線を用いて常時オンとし、赤外線/可視光カメラ2で被写体であるコンクリート橋底面101の可視光像と赤外線のマーカ像を同時撮影して、マーカ像と可視光像を分離する。マルチカメラ撮影システム100の位置は、複数の固定基準マーカ1−d1〜1−dNのいずれかが移動方向マーカ7−b−nと7−c−nのいずれかを含む撮影画像に含まれるように設定する。このように同じ撮影画像に移動方向マーカ像と固定基準マーカ像が含まれる方が座標変換における処理が簡単になると共に、画像合わせ誤差を低く抑えることができるが、多少は両者のマーカを撮影する画像の位置が異なっても誤差の蓄積の抑制の効果は得られ、また画像処理も多少複雑になるが大きな問題はない。各マーカの重なりを回避する手法としては、マーカの色を分けたり、マーカ付与と撮影のタイミングで分けたりできる。以下、本実施形態では、簡単のため、両者のマーカが同じ撮影画像に含まれる形態で説明する。   FIG. 13 is a diagram showing a state of photographing by the multi-camera photographing system 100 that photographs a plurality of fixed reference markers installed on the concrete bridge bottom surface 101. In the multi-camera photographing system 100 of FIG. 13, compared to the multi-camera photographing system 100 of FIG. 3, fixed reference marker irradiating means 5-1 and 5-2 and moving direction marker applying means 4-1 and 4-2 are multi-cameras. The difference is that the photographing system 100 is provided at both ends of the bridge width direction. Other configurations are the same as those in FIG. The fixed reference marker group is illuminated by fixed reference marker illumination means 5-1 and 5-2. The control of the marker applying means 3-1 to 3- (e-1) and the moving direction marker providing means 4-1 and 4-2 is always turned on using infrared rays, and the infrared / visible light camera 2 is a concrete object. The visible light image of the bridge bottom surface 101 and the infrared marker image are simultaneously photographed to separate the marker image and the visible light image. The position of the multi-camera imaging system 100 is included in a captured image in which any one of the plurality of fixed reference markers 1-d1 to 1-dN includes any one of the movement direction markers 7-bn and 7-cn. Set to. In this way, if the same captured image includes the moving direction marker image and the fixed reference marker image, the process for coordinate conversion is simplified and the image alignment error can be suppressed to a low level. Even if the positions of the images are different, the effect of suppressing the accumulation of errors can be obtained, and the image processing is somewhat complicated, but there is no major problem. As a technique for avoiding the overlapping of the markers, the colors of the markers can be divided, or the markers can be divided at the timing of image capturing. Hereinafter, in this embodiment, for the sake of simplicity, both markers will be described in the same captured image.

図14は、第1の実施形態の固定基準マーカ1−d1と1−d2を近接させて一つの基準画像25内に配置した場合の、隣接画像間の座標変換の誤差の蓄積を示している。(a)には、固定マーカの基準座標として付与に使った大元の共通座標系または実世界座標系と各画像の合わせマーカを介して座標変換して求めた共通座標系または実世界座標系との最大の誤差の累積を表している。基準画像25に2つの固定基準マーカ像10−d1,10−d2が含まれ、当然この画像と大元の共通座標あるいは実世界座標はほぼ一致する。橋幅方向には隣接画像間の合わせマーカ像からアフィン変換を解して座標変換が行われる。このとき、画像は画素により、像が粒子化されるために隣接画像間での粒子化誤差が必然的に発生する。その他にも光学系収差などの影響による誤差も生じる。その結果、画像間での座標変換の繰り返しが誤差の蓄積を生じて、共通座標あるいは実世界座標からの誤差の蓄積を生じる。その結果、固定基準マーカ像含む基準画像25から離れるに従い、単調に誤差の累積が増加する。また、橋軸方向においても同様に隣接画像間での座標変換における誤差の蓄積があり、固定基準マーカ像10−d1,10−d2を含む基準画像25から離れるに従い誤差が蓄積する。橋軸方向については橋が長尺になるとその撮影の繰り返し数が多大になり、この影響は一層顕著になる。例えば、30mの尺の橋を高精細カメラ(1920×1080画素)で10cm間隔に刻んで撮影した場合には、座標変換の回数から300回の蓄積を数え、高精細画像の縦の操作線数の1080画素分の画像でも、画素の粒子化誤差の累積は最大で1/3の画像分のずれを生じる可能性があることになり、時を隔てた画像比較のための位置合わせ精度が大きく悪化することになる。この誤差の累積は、統計上では二項定理に従い繰り返し回数の平方根に比例する形になるが、それでも51回分の粒子化のずれになり、それなりの誤差となる。厳密な最悪設計を行う必要があり、この場合には統計上の適用はできないため、300回程度の蓄積への対処が必要なとなる。また、橋幅方向については、例えば10mを30cm程度の間隔で撮影するため、33回分程度の蓄積となる。(b)は、画像毎の誤差の累積を簡略して模式的に線形近似した(線形簡易表示)ものであり、以降はこの線形簡易表示で説明する。   FIG. 14 shows accumulation of errors in coordinate conversion between adjacent images when the fixed reference markers 1-d1 and 1-d2 of the first embodiment are arranged close to each other in one reference image 25. . (A) includes a common coordinate system or real world coordinate system obtained by performing coordinate conversion via the original common coordinate system or real world coordinate system used as the reference coordinate of the fixed marker and the alignment marker of each image. Represents the maximum error accumulation. The reference image 25 includes two fixed reference marker images 10-d1 and 10-d2, and naturally the original common coordinates or real world coordinates substantially coincide with each other. In the bridge width direction, coordinate conversion is performed by solving affine transformation from the alignment marker image between adjacent images. At this time, since the image is made into particles by the pixels, a particleization error between adjacent images inevitably occurs. In addition, errors due to the effects of optical system aberrations also occur. As a result, repeated coordinate transformation between images results in error accumulation and error accumulation from common or real world coordinates. As a result, as the distance from the reference image 25 including the fixed reference marker image increases, the error accumulation increases monotonously. Similarly, in the bridge axis direction, there is accumulation of errors in coordinate conversion between adjacent images, and errors accumulate as the distance from the reference image 25 including the fixed reference marker images 10-d1 and 10-d2 increases. In the direction of the bridge axis, if the bridge is long, the number of repetitions of photographing becomes large, and this influence becomes more remarkable. For example, when a 30 m long bridge is taken with a high-definition camera (1920 × 1080 pixels) at intervals of 10 cm, the accumulation of 300 times is counted from the number of coordinate transformations, and the number of vertical operation lines of the high-definition image Even in the image of 1080 pixels, the accumulation of pixel particleization errors may cause a shift of up to 1/3 of the image, and the alignment accuracy for image comparison over time is large. It will get worse. The accumulation of this error is statistically proportional to the square root of the number of iterations according to the binomial theorem, but it still causes a misalignment of 51 times, resulting in a certain error. It is necessary to carry out a strict worst-case design, and in this case, statistical application is not possible, so it is necessary to deal with the accumulation of about 300 times. Further, in the bridge width direction, for example, 10 m is photographed at intervals of about 30 cm, so that the accumulation is about 33 times. (B) is a schematic linear approximation (simplified linear display) obtained by simplifying the accumulation of errors for each image, and this linear simplified display will be described below.

図15は、第2の実施形態の複数の固定基準マーカの効果(誤差蓄積の線形簡易表示)説明する図である。複数に固定基準マーカ1−d1〜1−d8を配置する場合において、(a)には橋軸方向での固定基準マーカの一つの間隔分に相当する4つの固定基準マーカに囲まれた範囲での座標変換の誤差の蓄積と、(b)には変形型として橋幅方向のマーカ配置を互い違いに1つ飛ばして離散的に配置した場合の誤差の蓄積を示している。(a)の場合をみると、固定基準マーカ間の中間位置で誤差の累積が最大となる。これを一般的な固定基準マーカの数量Nに対して適用すると、橋軸の全尺に対して1/(2*(N−1))に比例する形で誤差の累積値が減少し、改善されることが分かる。例えば、先の例の30mの橋軸の尺に対して5m間隔で6点配置すると2.5m長の尺の誤差に低減され、累積回数にして、300回分から25回分に低減される。実質的な統計上では5回分の累積相当となり、累積誤差に対応した画像補正処理が大幅に軽減される。(b)の場合には、橋幅方向と橋軸方向の固定基準マーカの間隔にもよるが、基本的には橋軸方向が長尺となるため、固定基準マーカの設置作業を減らすためにはその間隔を広く取るために橋軸方向の誤差の累積が支配的になるので橋軸方向への適用となる。   FIG. 15 is a diagram for explaining the effect (linear simple display of error accumulation) of a plurality of fixed reference markers according to the second embodiment. When a plurality of fixed reference markers 1-d1 to 1-d8 are arranged, (a) shows a range surrounded by four fixed reference markers corresponding to one interval of the fixed reference markers in the bridge axis direction. (B) shows the accumulation of errors when discretely arranged by alternately skipping one marker arrangement in the bridge width direction as a modified type. In the case of (a), the accumulation of errors becomes maximum at an intermediate position between the fixed reference markers. When this is applied to the general fixed reference marker quantity N, the cumulative value of the error is reduced and improved in proportion to 1 / (2 * (N-1)) with respect to the total length of the bridge axis. You can see that For example, if six points are arranged at 5 m intervals with respect to the 30 m bridge shaft scale in the previous example, the error is reduced to a 2.5 m long scale, and the cumulative number is reduced from 300 times to 25 times. Substantial statistics are equivalent to five accumulations, and the image correction processing corresponding to the accumulation error is greatly reduced. In the case of (b), although it depends on the distance between the fixed reference marker in the bridge width direction and the bridge axis direction, the bridge axis direction is basically long, so that the installation work of the fixed reference marker is reduced. Since the accumulation of errors in the direction of the bridge axis becomes dominant in order to widen the interval, it is applied in the direction of the bridge axis.

図16に、図13に示した複数の固定基準マーカ1−d1〜1−d8を設置した場合の共通座標または実世界座標への変換フローチャートを示す。   FIG. 16 shows a flowchart of conversion to common coordinates or real world coordinates when the plurality of fixed reference markers 1-d1 to 1-d8 shown in FIG. 13 are installed.

ステップ50(S-50)に於いて、画像処理部12の中で、一連の撮影画像データを取得する。   In step 50 (S-50), a series of photographed image data is acquired in the image processing unit 12.

ステップ51(S-51)に於いて、撮影画像群から固定基準マーカ群を含む画像を特定する。   In step 51 (S-51), an image including a fixed reference marker group is specified from the photographed image group.

ステップ52(S-52)に於いて、固定基準マーカ像を含む画像群の画像IDと、橋軸および橋幅の隣接画像間の座標変換の組み合わせ数を求め、最寄りの2つの固定基準マーカ像を含む画像までの合わせマーカによる変換数の組み合わせ数が少なくなるように、任意の画像と共通座標変換または実世界座標変換に適用するルートを設定する。   In step 52 (S-52), the image ID of the image group including the fixed reference marker image and the number of coordinate transformation combinations between adjacent images of the bridge axis and the bridge width are obtained, and the two nearest fixed reference marker images are obtained. A route to be applied to an arbitrary image and common coordinate transformation or real world coordinate transformation is set so that the number of combinations of the transformation numbers by the alignment marker up to the image including the image is reduced.

ステップ53(S-53)に於いて、各画像について、そのルート上の橋幅方向の複数カメラ撮影像の合わせマーカ座標からのアフィン変換値と、橋軸方向の移動前後の合わせマーカ座標からのアフィン変換値を組み合わせて、最寄りの2つ固定基準マーカの共通座標値また実世界座標値を使って変換を行いその座標変換関連情報を導出する。   In step 53 (S-53), for each image, the affine transformation value from the alignment marker coordinates of the images taken by the plurality of cameras in the bridge width direction on the route and the alignment marker coordinates before and after movement in the bridge axis direction are obtained. By combining the affine transformation values, the transformation is performed using the common coordinate values or the real world coordinate values of the two nearest fixed reference markers, and the coordinate transformation related information is derived.

ステップ54(S-54)に於いて、各画像について共通座標や実世界座標の導出に関係した情報をその画像メタデータとして撮影画像データと共に記録し、保持する。   In step 54 (S-54), information related to the derivation of common coordinates and real world coordinates for each image is recorded as image metadata together with the photographed image data and stored.

図16のフローチャートでは、ステップ52(S-52)ついて簡単に最寄りの固定基準マーカを含む画像を選択することを示したが、これを図6の全撮影画像群を用いて説明する。任意の値(m,n)の位置から、固定基準マーカ1−d1を含む画像までの座標変換ルートは、上記の式(14)の積に沿って、橋幅方向の座標変換の積に橋軸方向の座標変換の積を掛けることになる。このときルート距離としては、(m,n)から(1,n)までのm−1回と(1,n)から(1,1)までのn−1回を加えた|m−1|+|n−1|となり、これが誤差の累積に相当する。また、図13では橋軸方向のルートは2つの(1,n)と(e,n)に沿ってルートがある。橋幅方向のルートは(1,n)に向う変換と(e,n)に向う変換の2つがある。例えば、固定基準マーカが(1,1),(e,3),(f,1),(e,m)の4点で検出されたとすると、ルート距離の合計は夫々|m−1|+|n−1|,|e−m|+|n−3|,|m−1|+|f−n|,|e−m|+|f−n|となる。この4点から、夫々のルート距離を比較して、値が小さい2つを選択してそのIDを共通座標または実世界座標への変換用に選択するものである。   In the flowchart of FIG. 16, step 52 (S-52) has been shown to select an image including the nearest fixed reference marker, and this will be described using the entire captured image group of FIG. The coordinate transformation route from the position of the arbitrary value (m, n) to the image including the fixed reference marker 1-d1 is the bridge of the coordinate transformation product in the bridge width direction along the product of the above formula (14). Multiply by the product of the axial coordinate transformation. At this time, as the route distance, m−1 times from (m, n) to (1, n) and n−1 times from (1, n) to (1,1) are added. + | N-1 |, which corresponds to the accumulation of errors. In FIG. 13, there are two routes along the bridge axis direction along (1, n) and (e, n). There are two routes in the bridge width direction: conversion toward (1, n) and conversion toward (e, n). For example, if fixed reference markers are detected at four points (1, 1), (e, 3), (f, 1), and (e, m), the total route distance is | m−1 | + | N-1 |, | e−m | + | n−3 |, | m−1 | + | f−n |, | e−m | + | f−n |. From these four points, the respective route distances are compared, two of the smaller values are selected, and their IDs are selected for conversion to common coordinates or real world coordinates.

前記では、固定基準マーカが橋幅の両端に配置されているので、ルート設定は単純なので4つ固定基準マーカ画像までのルート長を簡単に短いものに設定したいが、一般的に複数の固定基準マーカがあり、そこに至るには複数のルートが存在することもある。マルチカメラ撮影システム100における橋軸方向の隣接画像合わせのルートは2つ程度であり、ルート構成は基本的に橋軸と橋幅の縦横の構造になる。このとき、任意の画像位置(m,n)から(i,j)にある固定基準マーカ画像に至るルートは2つになる。両ルートで橋軸方向のルート部分の距離は|n−j|の一意となる。今、橋軸方向のその画像(m,n)からの反対方向の2つのルートが橋軸方向のルートと重なる点を(k,n)と(l,n)とすると、夫々のルートでのその画像(m,n)と固定基準マーカ画像(i,j)間の距離は、|n−j|+|m−k|+|i−k|と|n−j|+|l−m|+|l−i|となる。この2者から、短い方を選択する。両者同じ場合は、例えば何かしらルートに重み付けをするなり、右ルートを選択するなどすればよい。このようにして、任意の画像位置と夫々の固定基準マーカを含むまでの短いルートを選択して、さらに、前段に示したように各画像から複数の固定基準マーカの画像までの夫々の距離を比較して最寄りの2つのルートを選択するものである。   In the above, since the fixed reference markers are arranged at both ends of the bridge width, the route setting is simple, so it is desired to easily set the route length to four fixed reference marker images to be short. There is a marker, and there may be multiple routes to get there. In the multi-camera photographing system 100, there are about two adjacent image alignment routes in the bridge axis direction, and the route configuration basically has a vertical and horizontal structure of the bridge axis and the bridge width. At this time, there are two routes from an arbitrary image position (m, n) to the fixed reference marker image at (i, j). The distance of the route portion in the bridge axis direction in both routes is unique | n−j |. Now, if the two points in the opposite direction from the image (m, n) in the bridge axis direction overlap the route in the bridge axis direction are (k, n) and (l, n), The distance between the image (m, n) and the fixed reference marker image (i, j) is | n−j | + | m−k | + | i−k | and | n−j | + | l−m. | + | L−i |. The shorter of these two is selected. If both are the same, for example, some route is weighted, and the right route may be selected. In this way, a short route to include an arbitrary image position and each fixed reference marker is selected, and each distance from each image to a plurality of fixed reference markers as shown in the previous stage. The two nearest routes are selected by comparison.

各画像について取得した関連情報とは、画像の最寄りの2つの固定基準マーカ像を含む画像ID、最寄りの固定基準マーカ像を含む画像までのルート情報、ルートから求まる画像間のアフィン変換係数、共通座標または実世界座標へのアフィン変換の係数などであり、この画像を共通座標あるいは実世界座標表示で利用する場合には、そのメタデータを利用して座標変換を行い、時を隔てた全体画像での比較処理に使えるようにする。   The related information acquired for each image includes the image ID including the two nearest fixed reference marker images of the image, the route information to the image including the nearest fixed reference marker image, the affine transformation coefficient between images obtained from the route, the common Coefficient or coefficient of affine transformation to real world coordinates, etc. When using this image in common coordinates or real world coordinate display, coordinate transformation is performed using the metadata, and the whole image separated by time It can be used for comparison processing with.

各画像についての最寄りの2つの固定基準マーカ像を含む画像のルート設定については、取得した全画像の中から複数の固定基準マーカ像を含む画像IDを取得して最適なルートを選択する場合もあるが、撮影中に取得した画像情報群から最適なルートその都度算出してリアルタイムでの処理に適用してもよいし、事前に撮影プランを組んでおき、最適ルートを設定しておいてもよい。   Regarding the route setting of the image including the two nearest fixed reference marker images for each image, an image ID including a plurality of fixed reference marker images may be acquired from all acquired images to select the optimum route. However, the optimal route may be calculated from the image information group acquired during shooting each time and applied to real-time processing, or the shooting route may be set in advance and the optimal route set. Good.

本実施形態では、構造物としてコンクリート橋底面で橋軸,橋幅として記述したが、一般的な構造物など広い領域の高精細な複数撮影画像の組み合わせにおいて縦横の撮影画像を画像間の合わせマーカを介して合成する場合の固定基準マーカや被写体の特徴点など基準目印を設置する場合に適用できる。
(第2の実施形態の効果)
上記第2の実施形態において、被写体に対して時を隔てて共通位置にある被撮影物の座標を共通化するための基準目印、例えば実物に付与した固定基準マーカや特徴点などの数をN倍に増やして、これを共通座標または実世界座標とすることにより、撮影時に隣接画像間の画像合わせマーカによる座標変換処理で生じる誤差の累積を1/(2*(N−1))に減少させることができ、時を隔てた撮影画像の比較のための画像合わせ精度が高くなる。特に、長い尺の構造物ではその効果が顕著となる。
In this embodiment, the structure is described as the bridge axis and the bridge width on the bottom surface of the concrete bridge. However, in a combination of high-definition multiple captured images in a wide area such as a general structure, a vertical and horizontal captured image is a marker for alignment between images. This method can be applied to the case where reference marks such as fixed reference markers and subject feature points are set in the case of compositing via the.
(Effect of 2nd Embodiment)
In the second embodiment, the number of reference marks, for example, fixed reference markers and feature points given to the real object, for sharing the coordinates of the object to be photographed at a common position with respect to the subject at intervals is set to N. By doubling and using this as common coordinates or real world coordinates, the accumulation of errors caused by coordinate conversion processing by image alignment markers between adjacent images during shooting is reduced to 1 / (2 * (N-1)) Therefore, the accuracy of image alignment for comparison of captured images over time is increased. In particular, the effect becomes remarkable in a long scale structure.

また、任意の画像から複数の基準目印を含む画像を隣接画像間の画像合わせマーカによる座標変換のルートを画像合わせにおける誤差の重みを考慮しながらルート距離を導出して、その画像とそれら複数の基準目印へのルート距離を比較して、その中から最寄り2つの基準目印を含む画像とルートを選択して、それらの画像合わせの座標値に使うことで、最も累積誤差を減らし、誤差精度が高くすることができる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態として、第1および第2の実施形態における図3あるいは図13の固定基準マーカ1−dの高輝度化としてコンクリート橋底面101に凸半球面鏡30を設置して固定マーカ照明手段5を組み合わせて用いる場合について説明する。図17は、凸半球面鏡の反射で生じる光源の虚像を固定基準マーカに利用する場合の構成図である。実際の撮影では凸半球面鏡の真下のみにカメラ2や固定マーカ照明手段5が配置されるものではないが、位置関係がずれても球面対称性から基本的な反射構成は変わらないので、ここでは基本的な概念の説明のために真下の配置の構成とする。
In addition, an image including a plurality of reference landmarks from an arbitrary image is derived by calculating a route distance while considering a weight of an error in image alignment with a route of coordinate conversion by an image alignment marker between adjacent images, and the image and the plurality of those images Compare the route distance to the reference mark, select the image and route that include the nearest two reference marks from among them, and use them for the coordinate value of the image alignment, so that the cumulative error is reduced most and the error accuracy is Can be high.
(Third embodiment)
As a third embodiment, a fixed marker illuminating means is provided by installing a convex hemispherical mirror 30 on the concrete bridge bottom surface 101 as an increase in luminance of the fixed reference marker 1-d of FIG. 3 or FIG. 13 in the first and second embodiments. The case where 5 is used in combination will be described. FIG. 17 is a configuration diagram when a virtual image of a light source generated by reflection of a convex hemispherical mirror is used as a fixed reference marker. In actual photographing, the camera 2 and the fixed marker illuminating means 5 are not arranged just below the convex hemispherical mirror, but the basic reflection configuration does not change from the spherical symmetry even if the positional relationship is deviated. In order to explain the basic concept, it is assumed that the configuration is directly below.

固定マーカ照明手段5の発光領域51からの光線は凸半球面鏡30の表面で反射してカメラ2に入る。このときの発光領域51の寸法をC,マルチカメラ撮影システム100と凸半球面鏡30までの距離をL,凸半球面鏡30の半径rとする。発光領域51の凸半球面鏡30による虚像31の大きさは、凸半球面鏡30反射における反射点34からの実像と虚像までの距離の関係から求まる。凸半球面鏡30の反射の光学系では半径の半分r/2が焦点距離となるので、反射点34から虚像31までの距離をQとすると、以下の式(15)で表される。   Light rays from the light emitting region 51 of the fixed marker illumination means 5 are reflected by the surface of the convex hemispherical mirror 30 and enter the camera 2. At this time, the dimension of the light emitting region 51 is C, the distance between the multi-camera imaging system 100 and the convex hemispherical mirror 30 is L, and the radius r of the convex hemispherical mirror 30 is assumed. The size of the virtual image 31 by the convex hemispherical mirror 30 in the light emitting area 51 is obtained from the relationship between the distance from the reflection point 34 to the virtual image in the reflection of the convex hemispherical mirror 30. In the reflecting optical system of the convex hemispherical mirror 30, half the radius r / 2 is the focal length. Therefore, when the distance from the reflection point 34 to the virtual image 31 is Q, it is expressed by the following equation (15).

Figure 2015119372
反射点34から虚像31までの距離Qは、以下の式(16)となるので、
Figure 2015119372
Since the distance Q from the reflection point 34 to the virtual image 31 is expressed by the following equation (16),

Figure 2015119372
虚像31の寸法ΔCは、反射点34から実像までの距離Lと虚像までの距離Qの比をとり、以下の式(17)となる。
Figure 2015119372
The dimension ΔC of the virtual image 31 is a ratio of the distance L from the reflection point 34 to the real image and the distance Q to the virtual image, and is expressed by the following equation (17).

Figure 2015119372
図18に、凸半球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの光源領域の反射像寸法を算出したグラフを示す。発光領域51の幅Cを10mmとしたときの、虚像31の寸法の凸半球面鏡30の半径r依存性を示している。rを5mm,Lを690mmとすると、ΔC=0.036mmとなる。0.2mmのコンクリートのひび割れを検出すためのカメラの解像度で撮影するに際して、この値は十分に小径な固定基準マーカ1−dの寸法を与えることが分かる。理論上の数値は非常に小径となるが、凸半球面鏡30の表面の歪み,光学系の曇り,研磨時の傷などで実際には多少広がるが、十分に最小ひび割れ以下の寸法の輝点が得られる。仮に、輝点の寸法を広げたい場合には、照明手段5の径を拡げたり、凸半球面鏡30の半径rの径を大きくしたり、あるいは、凸半球面鏡30の表面を粗くすることにより広げることができる。カメラの画素検出の解像度を同程度に設定するのでこの値は、画素の検出レベルよりも小さなサイズにもなりえる。
Figure 2015119372
FIG. 18 shows a graph in which the reflected image size of the light source region is calculated when the convex hemispherical mirror is used as a fixed reference marker. The graph shows the dependence of the dimensions of the virtual image 31 on the radius r of the convex hemispherical mirror 30 when the width C of the light emitting region 51 is 10 mm. When r is 5 mm and L is 690 mm, ΔC = 0.036 mm. It can be seen that this value gives the dimension of the fixed reference marker 1-d that is sufficiently small in diameter when shooting at the resolution of the camera to detect cracks in the 0.2 mm concrete. Although the theoretical numerical value is very small, it actually spreads somewhat due to distortion of the surface of the convex hemispherical mirror 30, fogging of the optical system, scratches at the time of polishing, etc., but the bright spot with a dimension below the minimum crack is sufficiently large can get. If it is desired to increase the size of the bright spot, the diameter of the illumination means 5 is increased, the radius r of the convex hemispherical mirror 30 is increased, or the surface of the convex hemispherical mirror 30 is roughened. be able to. Since the resolution of pixel detection of the camera is set to the same level, this value can be smaller than the detection level of the pixel.

次に、カメラ2へ入射する光のパワーについて説明する。カメラ2のレンズによる凸半球面鏡30を介して発光領域51に張る立体角度ΔSrが補足する光束Piとして捕らえることができる。カメラ2のレンズ位置における受光半径D,固定マーカ照明手段5の発光領域51から発する光束をPoとすると、以下の式(18)となる。   Next, the power of light incident on the camera 2 will be described. It can be captured as a light beam Pi supplemented by the solid angle ΔSr stretched on the light emitting region 51 via the convex hemispherical mirror 30 by the lens of the camera 2. When the light receiving radius D at the lens position of the camera 2 and the luminous flux emitted from the light emitting area 51 of the fixed marker illuminating means 5 are Po, the following equation (18) is obtained.

Figure 2015119372
図19には、凸半球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの反射光強度と被写体からの反射光を面状の乱反射モデルとしたときの強度の算出図を示す。固定マーカ照明手段5として100Wの電熱球相当を用いたときのカメラ2への凸半球面鏡30からの反射光束密度と、周囲の被写体からの反射光束密度を示したもので、カメラ2のレンズの受光半径Dを2mmとしている。図18から、周囲の被写体からの反射に対して、30dB程度強い輝度差をもつことが分かる。ここでは、凸半球面鏡について説明したが、凹球面鏡についても上記の式(15)の係数を変えて、以下の式(19)を適用することにより、同様な効果が得られる。
Figure 2015119372
FIG. 19 shows a calculation diagram of the intensity of the reflected light when the convex hemispherical mirror is used as a fixed reference marker and the intensity when the reflected light from the subject is a planar irregular reflection model. This shows the reflected light flux density from the convex hemispherical mirror 30 to the camera 2 and the reflected light flux density from the surrounding subject when a 100 W electrothermal bulb equivalent is used as the fixed marker illumination means 5. The light receiving radius D is 2 mm. From FIG. 18, it can be seen that there is a strong luminance difference of about 30 dB with respect to reflection from surrounding subjects. Although the convex hemispherical mirror has been described here, the same effect can be obtained for the concave spherical mirror by changing the coefficient of the above equation (15) and applying the following equation (19).

Figure 2015119372
凸半球面鏡30を利用する場合には、発光領域51とカメラ2の位置関係により、その反射虚像31の位置が凸半球面鏡30の中心32からずれて撮影されることになる。図20に、凸半球面鏡に反射する発光領域の虚像31の球面中心からのずれ量の説明図を示す。図20の(a)には虚像31の被写体表面の射影33の球面鏡の中心位置32からの位置ずれの様子を示し、図20(b)には、撮影画像における、固定基準マーカ1−d像の撮影画像内位置から、位置ずれ量を導出して補正するための画像条件を示す。図20(a)では凸半球面鏡30の真下位置からからカメラ2と固定マーカ照明手段5がDs分ずれて、両者の凸半球面鏡30の反射点34が鉛直線に対してθ程傾いた位置に配置されている。このとき、凸半球面鏡30の球の中心32と反射点34を結ぶ線分52とすると、線分52上での反射点34から実像までの距離はS=L/cos(θ),線分52上での発光領域51の反射点34からの発光領域51までの距離はSc=S−d/2*sin(θ),線分52上での反射点34からの発光領域51の虚像31までの距離はSc‘=r*Sc/(2*Sc+r),虚像32の線分52からの高さがΔh=d/2*cos(θ)*Sc’/Scとなるので、カメラ2から見た、コンクリート橋の底面101上での虚像31の射影像の中心32からのずれΔdは、以下の式(20)となる。ここで、θ=tan-1(Ds/(L+r))である。
Figure 2015119372
When the convex hemispherical mirror 30 is used, the position of the reflected virtual image 31 is shifted from the center 32 of the convex hemispherical mirror 30 due to the positional relationship between the light emitting region 51 and the camera 2. FIG. 20 is an explanatory diagram of the amount of deviation from the center of the spherical surface of the virtual image 31 in the light emitting area reflected by the convex hemispherical mirror. FIG. 20A shows the state of the projection 33 of the object surface of the virtual image 31 displaced from the center position 32 of the spherical mirror, and FIG. 20B shows the fixed reference marker 1-d image in the photographed image. The image conditions for deriving and correcting the amount of positional deviation from the captured image position are shown. In FIG. 20A, the camera 2 and the fixed marker illuminating means 5 are deviated by Ds from the position directly below the convex hemispherical mirror 30, and the reflection point 34 of both convex hemispherical mirrors 30 is inclined by about θ with respect to the vertical line. Is arranged. At this time, assuming that a line segment 52 connecting the center 32 of the sphere of the convex hemispherical mirror 30 and the reflection point 34, the distance from the reflection point 34 to the real image on the line segment 52 is S = L / cos (θ), line segment. The distance from the reflecting point 34 of the light emitting region 51 on the light emitting region 51 to the light emitting region 51 is Sc = S−d / 2 * sin (θ), and the virtual image 31 of the light emitting region 51 from the reflecting point 34 on the line segment 52 is shown. Sc ′ = r * Sc / (2 * Sc + r), and the height of the virtual image 32 from the line segment 52 is Δh = d / 2 * cos (θ) * Sc ′ / Sc. The seen deviation Δd from the center 32 of the projected image of the virtual image 31 on the bottom surface 101 of the concrete bridge is expressed by the following equation (20). Here, θ = tan −1 (Ds / (L + r)).

Figure 2015119372
図20(b)には、カメラ2で撮影した画像が示されている。この画像の横軸方向に固定マーカ照明手段5の発光領域51が配されている。また、撮影領域の幅Wは、被写体までの距離:L+rと撮影倍率により求まる。画像内発光領域51の凸球面鏡30の反射虚像31までの、カメラ2と発光領域51を結ぶ方向63の射影の中心21からの画素距離をdsとする。画素座標系での撮影範囲の幅をwとすると、以下の式(21)となる。
Figure 2015119372
FIG. 20B shows an image photographed by the camera 2. The light emitting area 51 of the fixed marker illumination means 5 is arranged in the horizontal axis direction of this image. Further, the width W of the shooting area is obtained from the distance to the subject: L + r and the shooting magnification. Let ds be the pixel distance from the projection center 21 in the direction 63 connecting the camera 2 and the light emitting region 51 to the reflected virtual image 31 of the convex spherical mirror 30 in the light emitting region 51 in the image. When the width of the imaging range in the pixel coordinate system is w, the following equation (21) is obtained.

Figure 2015119372
このDsを用いて、以下の式(22)にてθを求めることで、
Figure 2015119372
By using this Ds and obtaining θ in the following equation (22),

Figure 2015119372
射影のずれ量Δdは、以下の式(23)と表せる。
Figure 2015119372
The projection deviation amount Δd can be expressed by the following equation (23).

Figure 2015119372
図21には、マルチカメラ装置と固定基準マーカまでの距離をパラメータとしたときの、球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの発光領域の虚像のずれ量のカメラと光源間隔依存性を示す。虚像31の射影32と凸球面鏡30の中心32からのずれΔdのカメラ2と発光領域51の凸半球面鏡30の鉛直方向からのずれDs依存性を示すが、Ds依存性はほとんどない。
Figure 2015119372
FIG. 21 shows the dependency of the amount of deviation of the virtual image in the light emitting area on the camera and the light source when the spherical mirror is used as the fixed reference marker when the distance between the multi-camera apparatus and the fixed reference marker is used as a parameter. Although the deviation Δd from the projection 32 of the virtual image 31 and the center 32 of the convex spherical mirror 30 is shifted Ds from the vertical direction of the camera 2 and the convex hemispherical mirror 30 of the light emitting area 51, there is almost no Ds dependency.

図22には球面鏡半径をパラメータとしたときの、球面鏡を固定基準マーカとして用いるときの発光領域の虚像のずれ量のカメラと光源の間隔依存性の図を示す。間隔dが0mmすなわち凸半球面鏡30からカメラ2と発光領域51が同じ距離関係にあり、θが0の場合には、ずれがないことを意味する。これに対して間隔が凸半球面鏡30から遠ざかる方向にあると、例えば、 L=690mm、r=10mmで、Ds=ds*W/wとなるので、w=1920画画素、W=384mmとしたときには、Ds=ds*0.2mmとなり、d=100mmとすると以下の式(24)となり、大きなずれを生じる。距離dが100mm程度になると解像度0.2mmよりもかなり大きなずれ量となる。このような場合には、そのずれ量の導出手法から逆にずれ量を補正することを適用する。   FIG. 22 is a diagram showing the distance dependency between the camera and the light source of the amount of deviation of the virtual image in the light emitting area when the spherical mirror is used as a fixed reference marker when the radius of the spherical mirror is used as a parameter. When the distance d is 0 mm, that is, when the camera 2 and the light emitting area 51 are at the same distance from the convex hemispherical mirror 30 and θ is 0, it means that there is no deviation. On the other hand, if the distance is away from the convex hemispherical mirror 30, for example, L = 690 mm, r = 10 mm, and Ds = ds * W / w, so that w = 1920 image pixels and W = 384 mm. In some cases, Ds = ds * 0.2 mm, and if d = 100 mm, the following equation (24) is obtained and a large deviation occurs. When the distance d is about 100 mm, the amount of displacement is considerably larger than the resolution of 0.2 mm. In such a case, it is applied to correct the deviation amount from the deviation amount deriving method.

Figure 2015119372
図23に、球面鏡を用いたときに、その発光領域の像のずれ量から、固定基準マーカの座標を球面鏡の中心位置に座標を補正するフローチャートを示す。
Figure 2015119372
FIG. 23 shows a flowchart for correcting the coordinates of the fixed reference marker to the center position of the spherical mirror from the amount of deviation of the image of the light emitting area when the spherical mirror is used.

ステップ60(S-60)に於いて、固定基準マーカ1−dの撮影画像を取得する。   In step 60 (S-60), a captured image of the fixed reference marker 1-d is acquired.

ステップ61(S-61)に於いて、撮影画像から画像中心座標を取得設定する。   In step 61 (S-61), the image center coordinates are acquired and set from the captured image.

ステップ62(S-62)に於いて、予め補正量に必要なパラメータ,発光領域51とカメラ1の中心の距離d,球面鏡の半径r,マルチカメラ撮影システム100と球面鏡の距離L,被写体上での画像撮影範囲W,画像内での画素軸から発光領域方向63の角度γを取得する。   In step 62 (S-62), parameters necessary for the correction amount, the distance d between the light emitting area 51 and the center of the camera 1, the radius r of the spherical mirror, the distance L between the multi-camera imaging system 100 and the spherical mirror, and the subject. The angle γ in the light emitting region direction 63 is acquired from the image capturing range W of the image, and the pixel axis in the image.

ステップ63(S-63)に於いて、画像の中心の画素座標60(u0,v0)から、光源領域51の球面鏡反射像61の像の画素座標(u1,v1)へのベクトルを導出する。   In step 63 (S-63), a vector from the pixel coordinates 60 (u0, v0) of the center of the image to the pixel coordinates (u1, v1) of the image of the spherical mirror reflection image 61 in the light source region 51 is derived.

ステップ64(S-64)に於いて、光源領域51の球面鏡反射像61の像の画像中心60からのベクトル64の角度δ=tan-1((v1−v0)/(u1−u0))を求めて、発光領域方向63へのマーカ像の射影距離dsとして、以下の式(25)にて求める。 In step 64 (S-64), the angle δ = tan −1 ((v1−v0) / (u1−u0)) of the vector 64 from the image center 60 of the image of the spherical mirror reflection image 61 in the light source region 51 is set. Then, the projection distance ds of the marker image in the light emitting area direction 63 is obtained by the following equation (25).

Figure 2015119372
ステップ65(S-65)に於いて、このdsから、上記の式(22),(23)により、球面鏡中心からの射影のずれ量Δdを求める。
Figure 2015119372
In step 65 (S-65), from this ds, the projection deviation amount Δd from the center of the spherical mirror is obtained by the above equations (22) and (23).

ステップ66(S-66)に於いて、このずれ量を各画素軸でのずれ量の夫々の画素軸方向の値として、以下の式(26)を求め、このずれ量を使って撮影画像の光源領域51の球面鏡反射像61の像の座標から、逆に、本来の球面鏡の中心32の座標への補正とする。   In step 66 (S-66), the following equation (26) is obtained by using this deviation amount as the value of each pixel axis in the pixel axis direction, and using this deviation amount, On the contrary, correction is made from the coordinates of the image of the spherical mirror reflection image 61 in the light source region 51 to the coordinates of the center 32 of the original spherical mirror.

Figure 2015119372
ステップ67(S-67)に於いて、画像内の固定基準マーカのメタデータとして種々の画像IDや画像寸法情報,固定基準マーカID情報,固定基準マーカ座標などと共に補正値として記録する。
Figure 2015119372
In step 67 (S-67), it is recorded as correction values together with various image IDs, image size information, fixed reference marker ID information, fixed reference marker coordinates, etc. as metadata of fixed reference markers in the image.

また、上記では凸半球面鏡を用いて説明したが、凹半球面鏡でも上記の式(15)に替えて式(19)を適用することにより、同等に算出できる。
(第3の実施形態の効果)
上記第3の実施形態において、時を隔てた複数の撮影画像群の共通座標系への変換の固定基準マーカとして凸半球面鏡または凹半球面鏡と別の外部光源を用いることでカメラの解像度サイズより非常に小さくて、被写体よりも非常に高輝度となる固定基準マーカが得られるので、検出が簡単な処理ができ、しかも高精度な固定基準マーカによる時を隔てた画像合わせ処理が行える。
In the above description, a convex hemispherical mirror is used. However, a concave hemispherical mirror can be calculated equally by applying equation (19) instead of equation (15).
(Effect of the third embodiment)
In the third embodiment, by using a convex hemispherical mirror or a concave hemispherical mirror and an external light source different from the resolution size of the camera as a fixed reference marker for converting a plurality of photographed image groups separated into time into a common coordinate system. Since a fixed reference marker that is very small and has a much higher luminance than the subject can be obtained, it is possible to perform processing that is easy to detect, and also to perform image alignment processing with a high accuracy by using a fixed reference marker at a time interval.

また、撮影画像における凸半球面鏡または凹半球面鏡による光源の反射像と球面鏡の中心位置からのずれは、撮影画像の中心からの座標ベクトルとカメラと発光領域方向の情報とその距離,球面鏡の半径,球面鏡までの距離により、簡単なずれ導出式から求まる補正量を使って、位置を高精度に求めることができるので、高精度な固定基準マーカによる画像合わせ処理が行える。
(第4の実施形態)
第4の実施形態として、第3の実施形態における固定基準マーカ1−dとして凸半球面鏡30と凹半球面鏡36と発光領域51を用いる場合の固定基準マーカ1−dの形状について、設置環境を想定した長期的に安定した構成について説明する。海上に建築されたコンクリート橋底面101などに設置された球面鏡30,36では頻繁に潮風が横風140として吹き付け潮風に含まれる塩などが表面に付着し、鏡面が維持できなくなる危険性があり、これを避ける必要がある。図24に、横風140による塩の球面鏡への付着を防ぐ固定基準マーカ用球面鏡の構造図を示す。所定の範囲からの発光領域51からの光をカメラ2に向けて反射する形態を、潮風から守る必要がある。図24(a)には凸半球面鏡30の取り付け構造を示す。コンクリート橋底面101にコンクリートネジアンカー131を打ち込み、その内側がネジ131構造となっている。凸半球面鏡30を支える土台134は支柱133にくっ付いており、それがネジ部132でコンクリートにしっかり固定される構造である。土台134に凸半球面鏡30の周囲を囲み横風を防ぐ壁135を着けるが、このときマルチカメラ撮影システム100からの所定の撮影範囲で必要な球面鏡の反射範囲を確保する窓構造とする。
Also, the deviation of the reflected image of the light source from the convex or concave hemispherical mirror and the center position of the spherical mirror in the captured image is the coordinate vector from the center of the captured image, information on the camera and light emitting area direction, its distance, the radius of the spherical mirror Since the position can be obtained with high accuracy by using the correction amount obtained from a simple deviation derivation formula depending on the distance to the spherical mirror, image alignment processing using a highly accurate fixed reference marker can be performed.
(Fourth embodiment)
As the fourth embodiment, the installation environment of the fixed reference marker 1-d when the convex hemispherical mirror 30, the concave hemispherical mirror 36, and the light emitting area 51 are used as the fixed reference marker 1-d in the third embodiment is as follows. The assumed long-term stable configuration will be described. The spherical mirrors 30 and 36 installed on the bottom surface of the concrete bridge 101 constructed on the sea often have a risk that the sea surface will be sprayed as the cross wind 140 and salt contained in the sea breeze will adhere to the surface, making it impossible to maintain the mirror surface. Need to avoid. FIG. 24 is a structural diagram of a fixed reference marker spherical mirror for preventing salt from adhering to the spherical mirror by the crosswind 140. It is necessary to protect the form in which light from the light emitting area 51 from a predetermined range is reflected toward the camera 2 from the sea breeze. FIG. 24A shows a mounting structure of the convex hemispherical mirror 30. A concrete screw anchor 131 is driven into the concrete bridge bottom surface 101, and the inside thereof has a screw 131 structure. A base 134 that supports the convex hemispherical mirror 30 is attached to a support column 133 and is fixed to the concrete with a screw portion 132. A wall 135 that surrounds the periphery of the convex hemispherical mirror 30 and prevents cross wind is attached to the base 134. At this time, a window structure that secures a reflection range of the spherical mirror necessary for a predetermined photographing range from the multi-camera photographing system 100 is adopted.

反射領域の確保のための確保する凸球面鏡壁の窓角度41は、カメラ2の撮影範囲38と発光領域51が設置される範囲で光路が確保されなければならい。隣接する二つのカメラの撮影領域で最大の範囲となる発光領域51は、カメラ2の撮影範囲38の端に位置するため、撮影範囲角度39に対する最大固定基準マーカ照明角度追加分4は撮影範囲38の半分となり、結果的に凸面鏡壁の窓角度41は、撮影範囲角度39の二倍以上となるように設定する。実際の窓の半径の寸法dwは、凸半球面の半径rを使って、dw=r*sin(ω/2)で与えられ、そのωは、発光領域51と橋底面101の距離をL,撮影範囲をWとすると、ω=2*tan-1(W/L)で与えられる。ここでは、任意の照明用発光領域51を想定したが、もっとカメラ2に近づける場合にはその窓角度41は狭めることができる。また、この壁135は凸半球面鏡固定基準マーカ1−dの底面101への設置作業の保持部分としても使うこともできる。 As for the window angle 41 of the convex spherical mirror wall to be secured for securing the reflection region, the optical path must be secured within the range where the photographing range 38 and the light emitting region 51 of the camera 2 are installed. Since the light emitting area 51 which is the maximum range in the shooting areas of the two adjacent cameras is located at the end of the shooting range 38 of the camera 2, the maximum fixed reference marker illumination angle addition 4 with respect to the shooting range angle 39 is the shooting range 38. As a result, the window angle 41 of the convex mirror wall is set to be not less than twice the shooting range angle 39. The actual window radius dw is given by dw = r * sin (ω / 2) using the radius r of the convex hemisphere, where ω is the distance L between the light emitting region 51 and the bridge bottom 101. If the imaging range is W, it is given by ω = 2 * tan −1 (W / L). Here, an arbitrary illumination light emitting region 51 is assumed. However, when closer to the camera 2, the window angle 41 can be narrowed. Further, the wall 135 can also be used as a holding portion for installation work on the bottom surface 101 of the convex hemispherical mirror fixed reference marker 1-d.

図24(b)には凹半球面鏡36を用いる場合を示している。凹半球面鏡36は潮風への適用性という点で、底面101からの出っ張りがなくなるので横風140による塩の付着の影響が大幅に軽減される。図中では保護用に窓の開いた蓋137をつける。蓋137の窓は、図17における発光領域51とカメラ2の所定の範囲の関係で必要な反射像が形成されるような寸法とする。反射領域の確保のための確保する凹半球面鏡の窓角度42は、図24(a)の凸球面鏡30の場合と同様にカメラ2の撮影範囲38と発光領域51が設置される範囲で光路が確保されなければならい。隣接する二つのカメラの撮影領域で最大の範囲となる発光領域51は、カメラ2の撮影範囲38の端に位置するため、撮影範囲角度39に対する最大固定基準マーカ照明角度追加分40は撮影範囲38の半分となり、結果的に凹半面鏡壁の窓角度42も、凸球面鏡壁の窓角度41と同様に、撮影範囲角度39の二倍以上となるように設定するとよい。固定作業用には別途突起を設けることも考えられるが、蓋137から土台の136に至る溝138を掘ることが考えられる。   FIG. 24B shows a case where the concave hemispherical mirror 36 is used. The concave hemispherical mirror 36 eliminates the protrusion from the bottom surface 101 in terms of applicability to the sea breeze, so that the influence of salt adhesion by the cross wind 140 is greatly reduced. In the figure, a lid 137 with an open window is attached for protection. The window of the lid 137 is dimensioned so that a necessary reflection image is formed due to the relationship between the light emitting area 51 and the predetermined range of the camera 2 in FIG. The window angle 42 of the concave hemispherical mirror to be secured for securing the reflection area is the same as that of the convex spherical mirror 30 in FIG. Must be secured. Since the light emitting area 51 which is the maximum range in the shooting areas of the two adjacent cameras is located at the end of the shooting range 38 of the camera 2, the maximum fixed reference marker illumination angle addition 40 with respect to the shooting range angle 39 is the shooting range 38. As a result, the window angle 42 of the concave half mirror wall may be set to be not less than twice the imaging range angle 39, similarly to the window angle 41 of the convex spherical mirror wall. It is conceivable to provide a separate protrusion for the fixing work, but it is conceivable to dig a groove 138 from the lid 137 to the base 136.

実際の被写体であるコンクリート橋底面101への設置は、ネジ132により固定する設置工事で簡単であるが、さらに、ネジ132による固定位置に支柱133を差込構造として着脱できる構造としてもよい。この場合、撮影毎に設置が必要となるが、逆に潮風による表面への塩の付着の影響を極力抑えることができる。
(第4の実施形態の効果)
上記実施形態において、光源とカメラ方向と撮影条件の寸法から求まる所定の寸法の窓を設けた凸半球面鏡の周囲に設けることにより、適切な反射像を得ながら、海上における横風による塩の付着を防ぎ、また、その壁を使い凸半球面鏡のコンクリート橋底面への設置を容易にすることができる。
Installation on the bottom surface 101 of the concrete bridge, which is an actual subject, is simple with installation work that is fixed with screws 132, but it is also possible to adopt a structure in which the pillar 133 can be attached and removed as an insertion structure at a position fixed by the screws 132. In this case, installation is required for each photographing, but conversely, the influence of salt adhesion to the surface due to the sea breeze can be suppressed as much as possible.
(Effect of the fourth embodiment)
In the above embodiment, by providing around a convex hemispherical mirror provided with a window of a predetermined size obtained from the dimensions of the light source, camera direction and shooting conditions, salt adhesion due to crosswinds at sea is obtained while obtaining an appropriate reflection image. The wall can be used to prevent the convex hemispherical mirror from being easily installed on the bottom of the concrete bridge.

さらに、光源とカメラ方向の撮影条件の寸法から所定の値の窓を設けた蓋いを凹半球面鏡の構造を適用することにより、凸半球面鏡と類似の機能性能を得ながら、海上の橋の底面などでの横風による塩の付着を大幅に低減できる。
(第5の実施形態)
第5の実施形態として、第1および第2の実施形態における固定基準マーカ1−dまたは寸法基準マーカ1−gあるいは被写体に含まれる特徴点などの基準目印を、より確実に見つける手法を示す。さらに、その手法の別の機能として同時にその基準目印のIDや共通座標値あるいは実世界座標値をその場で取得して自動的に利用する手法について説明する。
Furthermore, by applying the structure of a concave hemispherical mirror to the lid provided with a window of a predetermined value from the dimensions of the shooting conditions in the light source and the camera direction, while obtaining functional performance similar to that of a convex hemispherical mirror, It is possible to significantly reduce salt adhesion due to crosswinds at the bottom.
(Fifth embodiment)
As a fifth embodiment, a method for more reliably finding a reference mark such as a fixed reference marker 1-d or a dimensional reference marker 1-g or a feature point included in a subject in the first and second embodiments will be described. Furthermore, as another function of the method, a method of simultaneously acquiring and automatically using the reference mark ID, the common coordinate value, or the real world coordinate value on the spot will be described.

第3の実施形態の図18に見るように球面鏡を用いると0.2mmの解像度よりも小さな径で非常に高輝度な反射像が得られる。一般にカメラ機能には、誤り信号を排除するために、画素単位での高輝度信号を無視する処理が行われ、見易い画像を得るようにしている。この機能が動作していると、光源領域51の反射像31が画素の検出レベルよりも小さなサイズになると、高輝度の固定基準マーカ1−dを排除してしまう危険性がある。固定基準マーカ1−dの近傍の撮影ではこの機能を抑制することが必要で、さらにそのような誤差信号の排除を抑制したときには、逆に高輝度な誤差信号との識別が必要となる。   As shown in FIG. 18 of the third embodiment, when a spherical mirror is used, a reflected image with very high luminance can be obtained with a diameter smaller than the resolution of 0.2 mm. In general, in order to eliminate an error signal, the camera function performs a process of ignoring the high luminance signal in units of pixels so as to obtain an easy-to-see image. When this function is activated, there is a risk of eliminating the high-luminance fixed reference marker 1-d when the reflected image 31 of the light source region 51 has a size smaller than the detection level of the pixel. When photographing in the vicinity of the fixed reference marker 1-d, it is necessary to suppress this function, and when suppression of such an error signal is further suppressed, it is necessary to discriminate it from a high-intensity error signal.

また、第1の実施形態から第4の実施形態において、高輝度のマーカあるいはコンクリート橋底面101の被写体の特徴点を利用することを述べた。しかし、例えばコンクリート橋底面101を下から撮影する場合には、橋幅の端では空の明るさが逆光として、また、劣化が激しい橋では破損部の穴からの漏れ光などがあり、固定基準マーカ1−dあるいは寸法基準マーカ1−gを高輝度にしても他のものを誤検出する危険性がある。また、被写体に含まれる特徴点を利用する場合においては、類似した特徴点が複数点ある場合にはそれを識別する必要がある。   Further, in the first to fourth embodiments, the use of high-intensity markers or subject feature points on the concrete bridge bottom surface 101 has been described. However, for example, when photographing the bottom surface 101 of the concrete bridge from below, the brightness of the sky is backlit at the end of the bridge width, and there is leakage light from the hole in the damaged part on the bridge that is severely deteriorated. Even if the marker 1-d or the dimension reference marker 1-g has a high luminance, there is a risk of misdetecting the others. Further, when using feature points included in a subject, when there are a plurality of similar feature points, it is necessary to identify them.

安定して基準目印を特定するための手法として、図25に、基準目印の近傍にRFIDパッシブタグとRFIDリーダを使った場合もしくはコードマークシートを使った場合の固定基準マーカの確実な検出と、同時に基準目印のIDと座標情報の読み取りシステムの構成図を示す。   As a method for stably specifying the reference mark, FIG. 25 shows a case where a fixed reference marker is reliably detected when an RFID passive tag and an RFID reader are used in the vicinity of the reference mark or a code mark sheet is used. The block diagram of the reading system of ID of a reference mark and coordinate information is shown.

図25において、コンクリート橋底面101に設置したアンテナ付きのRFIDパッシブタグ71に対して、マルチカメラ撮影システム100側の電力供給用のRFIDリーダ72からの無線73を発信して、アンテナ付きのRFIDパッシブタグ71でその無線73の受信電力を使って、保持している情報を返信のRFIDパッシブタグ71からの無線74として発信し、それをRFIDリーダ72が受信する。情報を保持するRFIDパッシブタグ71はバッテリーが不要なので、数年毎にしか撮影しない条件でも何もせずに使える。RFIDパッシブタグ71では、電波方式を適用することで2mから3mの距離での通信が可能となるので、必要に応じてRFIDリーダ72の配置を設定してRFIDパッシブタグ71から情報が取得できるように配置するものである。RFIDパッシブタグ71のアンテナの寸法や感度調節により電波の届く範囲が限定できるので、複数箇所に接地した場合の固定基準マーカ1−dのIDを特定することもできる。さらに、RFIDは無線を使って遠隔で情報の書き換えが可能なので、RFIDパッシブタグ71に対する状況の変化に対応したIDや座標情報の変更もマルチカメラ撮影システム100上などの離れたところから可能である。このRFIDは無線であるため、固定基準マーカ像10−dを撮影する前に、RFID無線で近傍に固定基準マーカ1−dがあることを察知して、高輝度の基準目印の検出については絞りを絞る,シャッタ速度を上げるなどハレーションを抑える撮影モードにする、あるいはコードマークシートを撮影するならば、大面積の検知パタンを検出し易いようにコントラストを上げて明暗の境界を強調するなら、通常の被写体の撮影モードと異なり画像判定の精度を高めてその確度を上げることに利用することができる。   In FIG. 25, the radio 73 from the RFID reader 72 for power supply on the multi-camera imaging system 100 side is transmitted to the RFID passive tag 71 with an antenna installed on the bottom surface 101 of the concrete bridge, and the RFID passive with antenna is attached. The tag 71 uses the received power of the radio 73 to transmit the held information as a radio 74 from the RFID passive tag 71 as a reply, and the RFID reader 72 receives it. Since the RFID passive tag 71 that holds information does not require a battery, the RFID passive tag 71 can be used without doing anything even if it is taken only every few years. Since the RFID passive tag 71 can communicate at a distance of 2 m to 3 m by applying a radio wave system, the RFID reader 72 can be arranged as necessary to obtain information from the RFID passive tag 71. Is to be placed. Since the radio wave reach range can be limited by adjusting the antenna size and sensitivity of the RFID passive tag 71, the ID of the fixed reference marker 1-d when grounded at a plurality of locations can be specified. Furthermore, since information can be rewritten remotely using RFID, it is possible to change ID and coordinate information corresponding to a change in the situation with respect to the RFID passive tag 71 from a remote location such as on the multi-camera imaging system 100. . Since this RFID is wireless, before photographing the fixed reference marker image 10-d, the RFID wireless detects that there is a fixed reference marker 1-d in the vicinity, and the detection of the high-intensity reference mark is limited. If you select a shooting mode that reduces halation, such as reducing the aperture, increasing the shutter speed, or shooting a code mark sheet, or if you want to increase the contrast and emphasize the border of light and dark so that you can easily detect a large area detection pattern, Unlike the subject shooting mode, it can be used to increase the accuracy of image determination and increase its accuracy.

図26には、コードマークシートによる固定基準マーカ検出マークと関連情報のIDと座標情報の提示の例の図を示す。図26(a)にはコードマークシート65の構成の一例を示す。まずこのコードマークシート65自体を撮影画像の中から容易に特定するために簡単なマークとして3隅に円形のコードマークシート特定パタン67を配している。3つの円形の検知パタン67は、円形であれば画面の方向によらず形状が特定し易く、さらに3点の配置によりコードマークシートの情報の並び方向を表すことができるようになっている。さらに、検知パタン67として固定基準マーカ1−dに使うような高輝度で反射像などが固定基準マーカよりも大きなものを使うと、輝度の二値検出により簡単にこのコードマーカシートの検知ができる。次に情報を記述するコードマークについて説明する。一般的な文字表現では汚れや、剥がれなどで一部が欠損しても読み取りが厳しくなるが、簡単な形状の組み合わせによるコードを用いることで、汚れや部分劣化に強くなる。情報は四角を並べて、その白黒の配置で二進法値コード化して固定基準マーカID情報68と固定基準マーカ情報69を表示するものである。これら情報の読み取りについては、通常の被写体の撮影と異なり、前記コードマーカシート検知が行われたときにのみに、マーク68、69の読み取りに最適化した、エッジ強調処理やコントラスト強調,形状認識処理の強化を行うことで、処理を軽減できる。(b)は基準目印の近傍の被写体表面にコード化したパタンからなる橋軸位置情報コードマークシート65や橋幅位置情報コードマークシート66などを付与したものである。前記コードマークシートの検知パタン67を縦横に3点配置して、さらに、橋軸位置コードマークシート65の検知パタン67の並びと、橋幅位置コードマークシート66の検知パタン67の並びの延長線上に基準目印10−dがくるように配置すると取得画像における処理で、小径の基準目印が確実に特定できるようになる。   FIG. 26 shows an example of presentation of the fixed reference marker detection mark, the related information ID, and the coordinate information by the code mark sheet. FIG. 26A shows an example of the configuration of the code mark sheet 65. First, in order to easily specify the code mark sheet 65 itself from the photographed image, circular code mark sheet specifying patterns 67 are arranged at three corners as simple marks. If the three circular detection patterns 67 are circular, the shape can be easily specified regardless of the screen direction, and the arrangement direction of the information on the code mark sheet can be expressed by the arrangement of three points. Further, when a detection pattern 67 having a high brightness and a reflected image or the like that is used for the fixed reference marker 1-d is larger than the fixed reference marker, the code marker sheet can be easily detected by binary detection of the brightness. . Next, code marks that describe information will be described. In general character expressions, even if a part is lost due to dirt or peeling, the reading becomes severe, but using a code with a combination of simple shapes makes it more resistant to dirt and partial deterioration. The information is obtained by arranging squares and converting them into binary code with the black and white arrangement, and displaying the fixed reference marker ID information 68 and the fixed reference marker information 69. Regarding reading of these information, unlike normal photographing of an object, edge enhancement processing, contrast enhancement, and shape recognition processing optimized for reading of the marks 68 and 69 only when the code marker sheet is detected. Processing can be reduced by strengthening. (B) is provided with a bridge shaft position information code mark sheet 65, a bridge width position information code mark sheet 66, and the like made of a coded pattern on the subject surface in the vicinity of the reference mark. The code mark sheet detection patterns 67 are arranged vertically and horizontally at three points, and further, a reference mark is provided on an extension line of the detection patterns 67 of the bridge axis position code mark sheet 65 and the detection patterns 67 of the bridge width position code mark sheet 66. If it is arranged so that 10-d comes, the reference mark with a small diameter can be reliably specified by the processing in the acquired image.

図27に、RFIDの受信をトリガにしてコードマークシートの利用と組み合わせた基準目印の特定と、基準目印のID情報もしくは座標情報の自動取得とのフローチャートを示す。固定基準マーカ1−d,寸法基準マーカ1−gあるいは被写体の特徴点などの基準目印の近傍に設置したRFIDパッシブタグ71またはコードマークシート65,66を利用する。   FIG. 27 shows a flowchart of identification of a reference mark combined with use of a code mark sheet triggered by reception of RFID, and automatic acquisition of ID information or coordinate information of the reference mark. The RFID passive tag 71 or the code mark sheets 65 and 66 installed in the vicinity of the reference mark such as the fixed reference marker 1-d, the dimension reference marker 1-g, or the feature point of the subject is used.

ステップ70(S-70)に於いて、RFIDを利用する場合のRFIDの読み取り動作を進める。   In step 70 (S-70), the RFID reading operation when the RFID is used is advanced.

ステップ71(S-71)に於いて、新たなRFID信号を受信したかを判断し、受信した場合は次の処理へ、受信していない場合には、ステップ70(S-70)に戻る。   In step 71 (S-71), it is determined whether a new RFID signal has been received. If received, the process proceeds to the next process. If not, the process returns to step 70 (S-70).

ステップ72(S-72)に於いて、RFID信号の基準目印のID情報を受信するとRFID信号中の座標情報を取得し、基準目印の周囲に設置したコードマークシートの検知パタンの検出動作を開始する。このときコードマークシートの撮影に適した撮影モードを起動する。画像内の特定のパタンの検出処理は重いためこれの処理をできるだけ減らすために、RFID信号の受信をトリガとする。検知パタンの検出には、高輝度の検知パタンを使う場合には二値検知などの処理の軽いものが使える。   In step 72 (S-72), when the ID information of the reference mark of the RFID signal is received, the coordinate information in the RFID signal is acquired, and the detection operation of the detection pattern of the code mark sheet installed around the reference mark is started. . At this time, a photographing mode suitable for photographing the code mark sheet is activated. Since the detection process of a specific pattern in an image is heavy, in order to reduce this process as much as possible, reception of an RFID signal is used as a trigger. For detecting the detection pattern, when a high-brightness detection pattern is used, a light-weight one such as binary detection can be used.

ステップ73(S-73)に於いて、検知パタン検出か判断する。検出した場合には次に進むが、検出できなかった場合には、コートマークシートによる精度の高い基準目印の確認を諦めて、RFID受信との組み合わせに移行する。   In step 73 (S-73), it is determined whether the detection pattern is detected. If detected, the process proceeds to the next step. If not detected, the confirmation of the reference mark with high accuracy by the coat mark sheet is given up and the process proceeds to a combination with RFID reception.

ステップ74(S-74)に於いて、基準目印の検出動作を開始する。これは、高輝度検知の場合は二値検出動作を行うが、基準目印の径が画素並みに小さくても削除しない撮影動作制御など最適化した撮影モードにする。   In step 74 (S-74), the reference mark detection operation is started. In this case, a binary detection operation is performed in the case of high luminance detection, but an optimized shooting mode such as a shooting operation control that does not delete even if the diameter of the reference mark is as small as a pixel is set.

検知パタンの組み合わせ方向から、基準目印の検出動作を実施する。また、検知パタンの周囲にあるコードマークを読み取るに適した撮影モードを起動する。この撮影モードとはコードマークシートのコードマークが読み取り易いように境界強度増強やマークのテンプレート整合処理を行うなどである。   The reference mark is detected from the combination direction of the detection patterns. In addition, a shooting mode suitable for reading a code mark around the detection pattern is activated. The photographing mode includes a boundary strength enhancement and a mark template matching process so that the code mark on the code mark sheet can be easily read.

ステップ75(S-75)に於いて、基準目印とおぼしき画像を検出したか判断する。無ければ、基準目印の検出が不可であったということでステップ82(S-82)へ行き、あれば次に進む。   In step 75 (S-75), it is determined whether a reference mark and a hidden image are detected. If not, the process goes to step 82 (S-82) because it is impossible to detect the reference mark.

ステップ76(S-76)に於いて、検知パタンの配置から基準目印の位置を特定して、 基準目印とおぼしき像との位置との整合性を確認する。   In step 76 (S-76), the position of the reference mark is specified from the arrangement of the detection patterns, and the consistency between the reference mark and the position of the opening image is confirmed.

ステップ77(S-77)に於いて、検知パタンからの位置に一致か確認する。複数の検知パタンの縦横の延長線の交点が基準目印の位置であり、基準目印とおぼしき画像の位置が一致していれば、誤信号による輝点でなく、基準目印と確認される。一致しなければ、ステップ78(S-78)へ行き、一致したら次へ進む。   In step 77 (S-77), it is confirmed whether the position matches the position from the detection pattern. If the intersection of the vertical and horizontal extension lines of a plurality of detection patterns is the position of the reference mark, and the position of the reference mark and the approximate image match, it is confirmed that the reference mark is not a bright spot due to an error signal. If they do not match, go to step 78 (S-78), and if they match, go to the next.

ステップ78(S-78)に於いて、コードマークシートによる基準目印のID情報と、コードマークシートからの検出不可を記録する。   In step 78 (S-78), the ID information of the reference mark by the code mark sheet and the inability to detect from the code mark sheet are recorded.

ステップ79(S-79)に於いては、コードマークシートのコードマークを撮影し処理するモードとして、コードマークシートのコードマークが読み取り易いように境界強度増強やマークのテンプレート整合処理を行い、コードマークシートから基準目印のIDと座標情報を読み取って記録する。   In step 79 (S-79), as a mode for photographing and processing the code mark of the code mark sheet, the boundary strength is increased and the template alignment process of the mark is performed so that the code mark of the code mark sheet can be easily read. Read and record the reference mark ID and coordinate information.

ステップ80(S-80)に於いては、コードマークシートが使えないため、RFIDの受信情報ベースでの基準目印の検出動作の開始となる。   In step 80 (S-80), since the code mark sheet cannot be used, the reference mark detection operation based on the received information of the RFID is started.

ステップ81(S-81)に於いて、基準目印とおぼしき画像を検出したか判断する。無ければ、基準目印の検出が不可であったということでステップ82(S-82)へ行き、あれば次に進む。   In step 81 (S-81), it is determined whether a reference mark and a hidden image are detected. If not, the process goes to step 82 (S-82) because it is impossible to detect the reference mark.

ステップ83(S-83)に於いて、別の基準目印とおぼしき画像があるか確認して、もし、あれば基準目印として一意に特定できないとしてステップ84(S-84)へ行き、なければ一意に特定できたとして、ステップ85(S-85)へ行く。   In step 83 (S-83), it is confirmed whether there is another reference mark and a ghost image. If there is no unique mark as the reference mark, the process goes to step 84 (S-84). As a result, the process goes to step 85 (S-85).

ステップ84(S-84)に於いて、RFIDにより取得したIDと、未確認であった結果を記録する。   In step 84 (S-84), the ID acquired by the RFID and the unconfirmed result are recorded.

ステップ85(S-85)に於いて、RFIDによる確定し、基準目印のID,座標情報を読み取って記録する。   In step 85 (S-85), it is confirmed by RFID, and the ID and coordinate information of the reference mark are read and recorded.

以上、RFIDの無線による受信の容易性とコードマークシートによる厳密性の高い位置特定を組み合わせた場合の基準目印の確認方法について示したが、RFIDの無線の受信と基準目印のみを組み合わせたものでは、ステップ82(S-82)のRFIDのID情報がない形、ステップ84(S-84),ステップ85(S-85)の結論に流れ、コードマークシートによる基準目印の確認では、ステップ78(S-78),ステップ79(S-79),ステップ82(S-82)の結論をえることになる。   As described above, the method for confirming the reference mark in the case of combining the ease of RFID radio reception and the highly accurate position specification by the code mark sheet has been shown, but in the combination of only the RFID radio reception and the reference mark, In the form of no RFID ID information in step 82 (S-82), the process proceeds to the conclusion of step 84 (S-84) and step 85 (S-85). In the confirmation of the reference mark by the code mark sheet, step 78 (S- 78), step 79 (S-79), and step 82 (S-82).

RFIDを利用する場合には、例えば実世界座標系の基準点の変更に伴う実世界座標を変更や実世界座標の計測値が変化した場合の情報の書き込み変更が可能となるので変更作業が容易となる。取得情報が限られる場合にはIDのみの情報を取得して、予め設定しておいた実世界座標をデータベースからIDに基づき読みとる手法もある。このように固定基準マーカの近傍にその固定基準マーカのID情報または実世界座標の情報源を設定しておき、現地で自動的に読み取ることで実世界座標の設定作業の手間を省いたり、入力ミスをなくしたりできる。
(第5の実施形態の効果)
上記第5の実施形態において、基準マーカや被写体の特徴点などの基準目印の近傍位置設置したRFIDパッシブタグのRFIDリーダによる無線通信を通じた近傍での前記基準目印の情報に基づき、撮影制御や画像処理手法を基準マーカや特徴点の検出向けの制御にチューニングすることにより、撮影全体での処理を軽くして、画像処理による基準目印だけの検出よりもより確実に座標設定のための目印の特定ができるようになる。
When using RFID, for example, it is possible to change the real world coordinates due to the change of the reference point of the real world coordinate system, and to change the writing of information when the measured value of the real world coordinates changes, so the change work is easy It becomes. When the acquisition information is limited, there is also a method of acquiring only the ID information and reading preset real world coordinates from the database based on the ID. In this way, ID information or real world coordinate information source of the fixed reference marker is set in the vicinity of the fixed reference marker, and it is automatically read on-site to save the time and effort of setting the real world coordinate. You can eliminate mistakes.
(Effect of 5th Embodiment)
In the fifth embodiment, based on the information of the reference mark in the vicinity through the wireless communication by the RFID reader of the RFID passive tag installed near the reference mark such as the reference marker or the feature point of the subject, the photographing control and the image are performed. By tuning the processing method to control for detection of reference markers and feature points, it is possible to lighten the processing of the whole shooting and identify landmarks for coordinate setting more reliably than detecting only the reference landmarks by image processing Will be able to.

別の手法として基準目印の近傍位置設置するコードマークシートの検出のためのパタンを円形やあるいは大きな径の高輝度なマーカなど、検出処理が簡単な構造するかあるいは高輝度の基準目印とおぼしき対象物を特定したときにのみ、撮影カメラで基準マーカや被写体の特徴点の近傍での存在を認識して処理を動作させることで、撮影全体での処理を軽くして、影制御や画像処理手法を基準マーカや特徴点の検出向けの制御にチューニングすることで、基準目印だけのときの誤検出を減らせる。   As another method, the detection pattern of the code mark sheet placed in the vicinity of the reference mark has a simple structure such as a circular pattern or a high-intensity marker with a large diameter. Only when the camera is identified, the processing is performed by recognizing the presence of the reference marker or the feature point of the subject in the vicinity of the shooting camera. By tuning to control for detection of reference markers and feature points, it is possible to reduce false detection when there is only a reference mark.

また、コードマークシートの複数の検出パタンを基準目印の位置を示すようにパタン化して配置することで、容易に撮影画像内における目印を非常に正確特定できるようになる。   Further, by arranging the plurality of detection patterns of the code mark sheet so as to indicate the position of the reference mark, the mark in the photographed image can be easily specified very accurately.

また、コードマークシートの検知のためのパタンを検出したときのみ、コードマークシートのコードマークが読み取り易いように境界強度増強やマークのテンプレート整合処理を行うことで、処理を軽減する。   Further, only when a pattern for detecting the code mark sheet is detected, the processing is reduced by performing boundary strength enhancement and mark template alignment processing so that the code mark on the code mark sheet can be easily read.

さらに、RFIDパッシブタグの無線信号とコードマークシートの画像撮影の同時利用により、両者の利点を活かして、RFIDにより基準目印が近傍にあること察知して撮影制御あるいは画像処理をチューニングして、コートマークシートの撮影画像により、詳細な目印の位置が特定されるので、より確実に小径あるいは目立ない被写体の特徴点が識別できるようになる。   Furthermore, by simultaneously using the radio signal of the RFID passive tag and the image capture of the code mark sheet, taking advantage of both, the RFID detects that the reference mark is in the vicinity and tunes the image capture control or image processing, and the coat mark sheet Since the position of the detailed mark is specified by the captured image, the feature point of the subject having a small diameter or inconspicuousness can be identified more reliably.

RFIDの無線信号を通じてや、コードマークシートの撮影画像から、自動的に前記基準目印のIDや固定基準マーカや被写体の特徴点の共通座標あるいは実世界座標、あるいは寸法基準マーカの寸法情報が取得できるので、時を隔てた画像の比較用の画像位置、方向、寸法の整合や実世界座標化を全自動で行うことができようになり、人手による入力操作がなくなるため、簡単化され、かつ人手によるミス入力の要素を排除できる。
(変形例)
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。
Since the reference mark ID, the fixed reference marker, the common coordinates of the feature point of the subject or the real world coordinates, or the dimension information of the dimension reference marker can be automatically acquired through an RFID radio signal or from a photographed image of the code mark sheet. , Image position, direction, dimension alignment for real time comparison and real-world coordinate conversion can be performed fully automatically, eliminating manual input operations, simplifying and manually Missed elements can be eliminated.
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.

ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。   A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

本発明の変形例として、例えば、次の(a)(b)(c)のようなものがある。
(a)上記実施形態では、撮影画像の処理をマルチカメラ撮影システムに付属の画像処理部で行ったが、撮影情報を別途通信を介した遠隔のサーバやストレージで一連の処理を行うことも可能である。
(b)上記実施形態では、凸半球面鏡,凹半球面鏡として記述したが、半球面に厳密性はなく反射領域が確保でいる球面鏡の一部の形状であればよい。
(c)上記実施形態では、時を隔てた撮影画像の座標系を一意に合わせる形態の内容で記述したが、撮影毎での画像合わせ誤差の累積値は必ずしも一致するものではなく、画像の画素位置が厳密に同一化されるものではないので、時を隔てた撮影画像群の比較においては、誤差範囲を規定し最終的にはその範囲での輝度分布の相関処理を組み合わせることが必要となるが、そのときには、実施形態で求める共通座標をその相関処理の基準値として、累積誤差に基づく値を相関処理のための画像範囲として利用することも可能である。
As modifications of the present invention, for example, there are the following (a), (b) and (c).
(A) In the above embodiment, the processing of captured images is performed by the image processing unit attached to the multi-camera capturing system. However, it is also possible to perform a series of processing of the captured information separately on a remote server or storage via communication. It is.
(B) In the above embodiment, the convex hemispherical mirror and the concave hemispherical mirror are described. However, the hemispherical surface may be a partial shape of the spherical mirror with no strictness and a reflection area.
(C) In the above-described embodiment, the coordinate system of the captured image with time separated is described in the form of uniquely matching, but the cumulative value of the image alignment error for each shooting does not necessarily match, and the pixel of the image Since the positions are not exactly the same, it is necessary to define an error range and finally combine the correlation processing of the luminance distribution in that range when comparing captured image groups over time. However, at that time, the common coordinates obtained in the embodiment can be used as a reference value for the correlation process, and a value based on the accumulated error can be used as an image range for the correlation process.

1−d 固定基準マーカ
1−g 寸法基準マーカ
2 カメラ
3 複数カメラ間マーカ付与手段
4 移動方向マーカ付与手段
5 固定基準マーカ照明手段
6 撮影領域
7−a 複数カメラ間マーカ
7−b,7−c 移動方向合わせマーカ
9−a 複数カメラ間マーカ像
9−b 移動方向マーカ像
10−d 固定基準マーカ像
10−g 寸法基準マーカ像
11 制御部
12 画像処理部
20 亀裂
21 通信線
22 複数カメラマーカ付与手段制御線
23 移動方向マーカ付与手段制御線
24 照明手段制御線
25 基準画像
30 凸半球面鏡
31 虚像
32 凸半球面鏡の中心
33 虚像の射影
34 凸反面鏡反射点
36 凹半球面鏡
38 撮影範囲
39 撮影範囲角度
40 最大固定基準マーカ照明角度追加分
41 凸球面鏡壁の窓角度
42 凹球面鏡の窓角度
51 発光領域
52 中心と反射点を結ぶ線分
60 画像中心
61 発光領域反射像
63 発光領域方向
64 ベクトル
65 橋軸位置コードマークシート
66 橋幅位置コードマークシート
67 コードマークシート検知パタン
68 固定基準マーカID情報
69 固定基準マーカ情報
71 RFIDパッシブタグ
72 RFIDリーダ
73 RFIDリーダからの無線
74 RFIFパッシブタグからの無線
80 新画像信号
81 画像信号受信部
82 マーカ像なし画像抽出部
83 基準カメラ移動撮影画像群抽出部
84 移動画像群座標変換値処理部
85 複数カメラ同時撮影画像群抽出部
86 カメラ間画像群座標変換値処理部
87 基準画像座標変換処理部
88 固定基準マーカ画像の検出部
89 共通座標値変換処理部
90 固定基準マーカ共通座標入力
91 マーカ無し画像合成処理部
92 共通座標画像情報出力
93 寸法基準マーカ画像の検出部
94 実世界座標値変換処理部
95 寸法基準マーカ実寸法情報入力
96 マーカ無し画像合成処理部
97 実世界座標画像情報出力
98 実世界座標値
99 共通・実世界座標系画像合成処理部
100 マルチカメラ撮影システム
101 コンクリート橋底面
131 コンクリートネジアンカー
132 ネジ
133 支柱
134 土台
135 壁
136 土台
137 蓋
138 溝
140 横風
200 表示画像条件入力
201 画像制御部
202 過去の撮影画像情報保存部
203 画像合成処理部
204 表示画像処理部
205 表示画像信号
1-d fixed reference marker 1-g dimension reference marker 2 camera 3 inter-camera marker applying means 4 moving direction marker attaching means 5 fixed reference marker illuminating means 6 imaging region 7-a plural inter-camera markers 7-b, 7-c Movement direction alignment marker 9-a Marker image 9-b between multiple cameras Movement direction marker image 10-d Fixed reference marker image 10-g Dimension reference marker image 11 Control unit 12 Image processing unit 20 Crack 21 Communication line 22 Add multiple camera markers Means control line 23 Moving direction marker giving means Control line 24 Illumination means control line 25 Reference image 30 Convex hemispherical mirror 31 Virtual image 32 Center of convex hemispherical mirror 33 Projection of virtual image 34 Convex antireflective mirror 36 Convex hemispherical mirror 38 Shooting range 39 Photographing Range angle 40 Maximum fixed reference marker illumination angle addition 41 Window angle of convex spherical mirror wall 42 Window angle of concave spherical mirror 51 Light emitting area 52 Opposite to center Line segment 60 connecting launch points Image center 61 Light emitting area reflection image 63 Light emitting area direction 64 Vector 65 Bridge axis position code mark sheet 66 Bridge width position code mark sheet 67 Code mark sheet detection pattern 68 Fixed reference marker ID information 69 Fixed reference marker information 71 RFID Passive tag 72 RFID reader 73 Radio 74 from RFID reader Radio 80 from RFIF passive tag New image signal
81 Image signal receiving unit 82 Image extracting unit without marker image 83 Reference camera moving photographed image group extracting unit 84 Moving image group coordinate conversion value processing unit 85 Multiple camera simultaneous photographed image group extracting unit 86 Inter-camera image group coordinate conversion value processing unit 87 Reference image coordinate conversion processing unit 88 Fixed reference marker image detection unit 89 Common coordinate value conversion processing unit 90 Fixed reference marker common coordinate input 91 Markerless image synthesis processing unit 92 Common coordinate image information output
93 Dimension Reference Marker Image Detection Unit 94 Real World Coordinate Value Conversion Processing Unit 95 Dimension Reference Marker Actual Dimension Information Input
96 Markerless image composition processing unit 97 Real world coordinate image information output 98 Real world coordinate value 99 Common / real world coordinate system image composition processing unit 100 Multi-camera photographing system 101 Concrete bridge bottom surface 131 Concrete screw anchor 132 Screw 133 Post 134 Base 135 Wall 136 Base 137 Lid 138 Groove 140 Crosswind 200 Display image condition input 201 Image controller
202 Past image information storage unit
203 Image composition processing unit 204 Display image processing unit 205 Display image signal

Claims (15)

同等の解像度を有する複数のカメラで目的とする構造物を撮影した複数の画像間を一時的に付与した隣接する画像間の合わせマーカもしくは撮影した被写体の共通の特徴を利用してその画像群の特定範囲を一つの座標系で表し、さらに別の時を隔て前記複数のカメラで撮影して同様にそのときに撮影した画像群の特定範囲を一つの座標系で表すマルチカメラ撮影システムにおいて、
広範囲にわたる被写体である構造物の一部に、時を隔てた撮影間においても前記被写体上でその位置が同じである固定的な2点以上の固定基準マーカあるいは特徴点を設定し、
前記画像群の特定範囲内のいずれかの画像において、前記固定的な2点以上のマーカあるいは特徴点を検出して、
前記画像群の特定範囲の一つの座標系で固定的な2点以上の前記固定基準マーカあるいは特徴点の座標に対して、別途、前記固定基準マーカあるいは特徴点に対応する時を隔てて同じ座標値を適用して座標変換処理を行い、撮影画像全体で時を隔てて同じ座標系への補正値を得ることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
Using the common feature of the captured subject or the alignment feature between the adjacent images that temporarily provided a plurality of images of the target structure captured by the plurality of cameras having the same resolution. In a multi-camera imaging system that represents a specific range in one coordinate system, and that represents a specific range of an image group that was captured at the same time and captured at the same time using another plurality of cameras.
A fixed reference marker or feature point of two or more fixed points whose positions are the same on the subject is set on a part of a structure that is a subject over a wide range, even during time-lapse photography,
In any image within a specific range of the image group, the fixed two or more markers or feature points are detected,
For the coordinates of two or more fixed reference markers or feature points that are fixed in one coordinate system of a specific range of the image group, the same coordinates apart from the time corresponding to the fixed reference markers or feature points A multi-camera imaging system characterized in that a coordinate conversion process is performed by applying a value to obtain correction values for the same coordinate system at intervals over the entire captured image.
請求項1に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
さらに、実寸法が分かる少なくとも2点からなる寸法基準マーカを、前記被写体上もしくは近傍に設定するか、もしくは前記被写体から寸法が規定される前記被写体上の特徴点を選択して、
前記画像群のいずれかの画像において、前記被写体上の2点以上の前記寸法基準マーカあるいは特徴点を検出して、
その2点間もしくは対応した点間の実寸法値を適用して座標変換処理を行い、
撮影画像全体で時を隔てて同じ座標系で実世界座標への補正値を得ることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
In the multi-camera photographing system according to claim 1,
Further, a dimension reference marker consisting of at least two points for which the actual dimension is known is set on or near the subject, or a feature point on the subject whose size is defined from the subject is selected,
In any image of the image group, two or more dimensional reference markers or feature points on the subject are detected,
Apply the actual dimension value between the two points or the corresponding points to perform the coordinate conversion process,
A multi-camera imaging system characterized by obtaining correction values for real-world coordinates in the same coordinate system over time in the entire captured image.
請求項1に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記座標系として実世界座標系を用いることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
In the multi-camera photographing system according to claim 1,
A multi-camera imaging system using a real world coordinate system as the coordinate system.
請求項1から請求項3の何れかに記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカあるいは特徴点の数をN個(N≧3)とし、全撮影画像域において適度に任意の画像からの最寄りの2つの固定基準マーカ間あるは被写体上の特徴点を撮影した画像間までの隣接するカメラ撮影間の座標変換数が少なくなるように配置して、
時を隔てて同じN個の前記固定基準マーカあるいは特徴点の共通座標または実世界座標値を適用して、座標変換処理を行い、
撮影画像全体で時を隔てて同じ共通座標または実世界座標系への補正値を得ることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to any one of claims 1 to 3,
An image in which the number of the fixed reference markers or feature points is N (N ≧ 3) and the feature points on the subject are photographed between two nearest fixed reference markers from any arbitrary image in the entire photographed image area. Arrange so that the number of coordinate conversion between adjacent camera shooting until
Applying the same N fixed reference markers or feature points common coordinates or real world coordinate values over time, and performing coordinate conversion processing,
A multi-camera imaging system characterized by obtaining correction values for the same common coordinates or real world coordinate system at intervals over the entire captured image.
請求項4に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカあるいは特徴点などの基準目印に対して、任意の画像から最寄りの2つの前記基準目印を含む画像を特定するに当たり、任意の画像の位置から前記基準目印を含む画像までの隣接する画像合わせマーカを綴る少なくとも1つのルート距離を導出して、
ぞれぞれのルート距離から、任意の画像までの距離が短い別々の最寄りの前記基準目印を含む画像までのルートを選択して、
その最寄りの2つの前記基準目印の座標に対して、時を隔てて同じ共通座標または実世界座標値を適用して、座標変換処理を行い、
撮影画像全体で時を隔てて同じ共通座標または実世界座標系への補正値を得ることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to claim 4,
When specifying an image including the two nearest reference marks from an arbitrary image with respect to the reference mark such as the fixed reference marker or the feature point, adjacent to the image including the reference mark from the position of the arbitrary image Deriving at least one route distance to spell the image alignment marker
Select the route from each route distance to the image that contains the nearest said reference landmark that has a short distance to any image,
Applying the same common coordinates or real world coordinate values over time to the coordinates of the two nearest reference landmarks, perform coordinate transformation processing,
A multi-camera imaging system characterized by obtaining correction values for the same common coordinates or real world coordinate system at intervals over the entire captured image.
請求項1から請求項4の何れかに記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカもしくは前記寸法基準マーカとして周囲の被写体よりも反射率の高い反射点を設置して、カメラシステム側から光を照射するか、または、前記固定基準マーカもしくは前記寸法基準マーカ自体が発光して、周囲の前記被写体よりも輝度の高い光を発することを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to any one of claims 1 to 4,
Install a reflection point with higher reflectivity than the surrounding object as the fixed reference marker or the dimension reference marker and irradiate light from the camera system side, or the fixed reference marker or the dimension reference marker itself emits light A multi-camera photographing system that emits light having higher brightness than the surrounding subject.
請求項6に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
外部光源を設け、
前記固定基準マーカを凸球面鏡または凹球面鏡とし、
前記外部光源により前記固定基準マーカを照明して、前記カメラが前記外部光源の反射像を撮影し、これを輝度の高い光を持つ前記固定基準マーカとすることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to claim 6,
Provide an external light source,
The fixed reference marker is a convex spherical mirror or a concave spherical mirror,
The multi-camera photographing system, wherein the fixed reference marker is illuminated by the external light source, and the camera captures a reflection image of the external light source, which is used as the fixed reference marker having high luminance light.
請求項7に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記カメラの撮影画像内での前記カメラから前記外部光源の方角と、実空間での前記カメラと前記外部光源の間隔情報と、前記凸球面鏡または凹球面鏡の半径情報と、前記マルチカメラ撮影システムから前記凸球面鏡または凹球面鏡までの距離情報と、前記カメラの実空間での前記凸球面鏡または凹球面鏡を含む前記被写体上の撮影範囲情報と、撮影画像内での前記凸球面鏡または凹球面鏡による前記外部光源の反射像の位置情報とから、前記固定基準マーカの像として前記外部光源の反射像の前記被写体上での前記凸球面鏡または凹球面鏡の中心位置からずれ値を求め、中心位置として補正した値を前記固定基準マーカの位置とすることを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to claim 7,
The direction of the external light source from the camera in the captured image of the camera, distance information between the camera and the external light source in real space, radius information of the convex spherical mirror or concave spherical mirror, and the multi-camera imaging system Distance information to the convex spherical mirror or concave spherical mirror, photographing range information on the subject including the convex spherical mirror or concave spherical mirror in the real space of the camera, and the external by the convex spherical mirror or concave spherical mirror in the photographed image A value obtained by obtaining a deviation value from the center position of the convex spherical mirror or the concave spherical mirror on the subject of the reflected image of the external light source as the image of the fixed reference marker from the position information of the reflected image of the light source, and correcting the center position. Is a position of the fixed reference marker.
請求項7に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカを前記凸球面鏡とし、
任意の撮影条件においていずれかの撮影範囲に前記凸球面鏡による前記外部光源の反射像が含まれるように、前記凸球面鏡の球の中心からみて、前記カメラの撮影範囲と前記カメラと前記凸球面鏡の距離がなす角度の2倍以上の窓空隙を持たせて、前記凸球面鏡の周囲に壁を設けたことを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to claim 7,
The fixed reference marker is the convex spherical mirror,
The shooting range of the camera, the camera, and the convex spherical mirror are viewed from the center of the sphere of the convex spherical mirror so that a reflection image of the external light source by the convex spherical mirror is included in any shooting range under arbitrary shooting conditions. A multi-camera photographing system characterized in that a wall is provided around the convex spherical mirror with a window gap of at least twice the angle formed by the distance.
請求項7に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカを前記凹球面鏡とし、
任意の撮影条件においていずれかの撮影範囲に球面鏡による前記外部光源の反射像が含まれるように、前記凹球面鏡の輪切り部の中央に、前記凹球面鏡の球の中心位置の底からみて、前記カメラの撮影範囲と前記カメラと前記凹球面鏡の距離がなす角度の2倍以上となる窓空隙をあけて周囲を覆う構造を持つことを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to claim 7,
The fixed reference marker is the concave spherical mirror,
The camera as viewed from the bottom of the center position of the spherical surface of the concave spherical mirror at the center of the circular section of the concave spherical mirror so that a reflection image of the external light source by the spherical mirror is included in any imaging range under an arbitrary imaging condition A multi-camera photographing system characterized by having a structure in which a window gap that is at least twice the angle formed by the distance between the photographing range and the camera and the concave spherical mirror is opened.
請求項1から請求項4の何れかに記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカなどの基準目印の近傍に、寸法が大きく明暗がはっきりしたまたは高輝度である単純な形状のまたは画像認識し易い複数のパタンを配置して、
前記基準目印とおぼしき画像とその近傍の前記パタンを同じ撮影手法により撮影し、前記パタンの検出を契機に、前記基準目印を検出するための撮影制御あるいは画像処理を起動するか、または、前記複数のパタンの位置関係により前記基準目印の方向を示すように配置することで、その方向の情報と前記基準目印とおぼしき画像の組み合わせから、前記基準目印を特定することを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to any one of claims 1 to 4,
In the vicinity of a reference mark such as the fixed reference marker or the feature point or the dimension reference marker, a plurality of patterns having a simple shape with a large size, clear brightness, or high brightness or easy to recognize an image are arranged.
Photographing the reference mark, the hidden image, and the pattern in the vicinity thereof by the same photographing technique, and starting the photographing control or image processing for detecting the reference mark triggered by the detection of the pattern, or the plurality The multi-camera photographing system is characterized in that the reference mark is specified based on a combination of information on the direction and the reference mark and the hidden image by disposing the reference mark according to the positional relationship of the patterns. .
請求項1から請求項4の何れかに記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカなどの基準目印の近傍に、RFIDパッシブタグを設置し、
前記RFIDパッシブタグを検出すると、前記基準目印を検出するための適した撮影制御を起動するかあるいは画像処理を起動して、前記基準目印を特定することを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to any one of claims 1 to 4,
In the vicinity of a reference mark such as the fixed reference marker or feature point or the dimension reference marker, an RFID passive tag is installed,
When the RFID passive tag is detected, a multi-camera imaging system is provided that activates imaging control suitable for detecting the reference mark or activates image processing to identify the reference mark.
請求項12に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
RFIDリーダを設け、
前記基準目印とおぼしき画像と前記RFIDパッシブタブからの無線信号を得ることで前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカであること特定し、
前記RFIDパッシブタグには、前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカの識別情報または時を隔てて共通な座標情報または実世界座標情報を持たせ、
前記RFIDリーダにより前記各情報を取得し、自動的に前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカによる座標変換処理の為の情報として提供することを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera imaging system according to claim 12,
An RFID reader,
Identifying the fixed reference marker or the feature point or the dimension reference marker by obtaining a wireless signal from the reference mark, a hidden image and the RFID passive tab,
The RFID passive tag has identification information of the fixed reference marker or feature point or the dimension reference marker or coordinate information or real world coordinate information common over time,
The multi-camera imaging system, wherein each information is acquired by the RFID reader and automatically provided as information for coordinate conversion processing by the fixed reference marker or feature point or the dimension reference marker.
請求項11に記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記複数のパタンと共に、前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカの識別情報または時を隔てて共通な座標情報または実世界座標情報を持たせたコードマークシートを設置し、
前記パタンの検出を契機に、前記複数のパタンの位置関係から前記基準目印の位置を特定すると共に、前記コードマークシートを読むために適した撮影制御を起動し、
撮影した前記コードマークシートの画像から取得した前記各情報を、自動的に前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカによる座標変換処理の為の情報として提供することを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera imaging system according to claim 11,
Along with the plurality of patterns, the fixed reference marker or the feature point or the identification information of the dimension reference marker or a code mark sheet having common coordinate information or real world coordinate information with time separated,
In response to the detection of the pattern, the position of the reference mark is specified from the positional relationship of the plurality of patterns, and shooting control suitable for reading the code mark sheet is activated,
A multi-camera imaging system, wherein each piece of information acquired from the photographed image of the code mark sheet is automatically provided as information for coordinate conversion processing using the fixed reference marker, the feature point, or the dimension reference marker .
請求項1から請求項4の何れかに記載のマルチカメラ撮影システムにおいて、
前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカなどの基準目印の近傍に、RFIDパッシブタグと、寸法が大きく明暗がはっきりしたまたは高輝度である単純な形状のまたは画像認識し易い複数のパタンと、前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカの識別情報または時を隔てて共通な座標情報または実世界座標情報を持たせたコードマークシートと、を設置し、
前記RFIDパッシブタグを検出すると、前記基準目印を検出するための適した撮影制御を起動するかあるいは画像処理を起動すると共に、前記複数のパタンを検出するための撮影制御を起動して、
前記パタンの検出を契機に、前記複数のパタンの以下関係から前記基準目印の位置を特定すると共に、前記コードマークを読むために適した撮影制御を起動し、撮影した前記コードマークシートの画像から取得した前記各情報を、自動的に前記固定基準マーカあるいは特徴点または前記寸法基準マーカによる座標変換処理の為の情報として提供することを特徴とするマルチカメラ撮影システム。
The multi-camera photographing system according to any one of claims 1 to 4,
In the vicinity of a reference mark such as the fixed reference marker or the feature point or the dimension reference marker, an RFID passive tag and a simple shape having a large size, a clear contrast, or high brightness, or a plurality of patterns that are easy to recognize images Installing the fixed reference marker or the feature point or the identification information of the dimension reference marker or the code mark sheet having the common coordinate information or the real world coordinate information over time,
When the RFID passive tag is detected, a suitable photographing control for detecting the reference mark is activated or image processing is activated, and the photographing control for detecting the plurality of patterns is activated,
Triggered by the detection of the pattern, the position of the reference mark is specified from the following relationship among the plurality of patterns, and shooting control suitable for reading the code mark is activated, and acquired from the image of the shot code mark sheet The multi-camera imaging system, wherein the information is automatically provided as information for coordinate conversion processing using the fixed reference marker, the feature point, or the dimension reference marker.
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