JP3328111B2 - Spatial distance measuring method and spatial distance measuring device - Google Patents
Spatial distance measuring method and spatial distance measuring deviceInfo
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Landscapes
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、空間における２点間の
距離を簡単に測定するための空間距離測定方法及び空間
距離測定装置、特に鉄道の保線業務で使用して好適な建
築限界測定方法及びその測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a space distance measuring method and a space distance measuring apparatus for easily measuring the distance between two points in a space, and particularly to a method of measuring a building limit suitable for use in a railway maintenance business. And its measuring device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鉄道の軌道周辺に存在する障害物（信号
機・ホーム・トンネル・橋梁等）が、建築限界線内にあ
るか否かを判定するのに、従来は、作業者が障害物に登
り、分銅を垂らして、レールと分銅との距離を特殊定規
にて測定していた。また、データの記録は全て手作業で
行われていた。2. Description of the Related Art In order to determine whether or not an obstacle (a traffic light, a home, a tunnel, a bridge, etc.) existing around a railroad track is within a building limit line, a worker is required to use an obstacle. He climbed, dropped a weight, and measured the distance between the rail and the weight using a special ruler. All data recording was done manually.
【０００３】或いは、図９に示すように、走行用車輪３
４を持つ台の上に、乗降場３５の離れ、高さに応じて自
在に変化する腕１６を設け、その変化量をスケールによ
って読み取る方式の測定器を使用していた。（“走行式
乗降場建築限界測定器の開発”新線路、平成３年３月） 或いは、図１０に示すように、軌道に対して垂直方向か
ら、２本のレール３８，３９と障害物４２それぞれに向
けてレーザを照射し、それらの角度と距離から軌道中心
と障害物の位置関係を測定する方式の測定器を使用して
いた。（“建築限界測定装置の開発”車両と機械、Ｖｏ
ｌ．７、Ｎｏ．２、１９９３） 或いは、図１１に示すように、半導体レーザと複数のカ
メラ４５を専用の計測車両４６に設置し、軌道に垂直な
シート状に広げられたレーザ光が、障害物を照らし出す
部分を、複数のカメラで検出し、軌道中心と障害物の位
置関係を測定する方式（光切断法）の測定装置を使用し
ていた。（“建築限界測定車の開発”ＪＲＥＡ、Ｖｏ
ｌ．３６、Ｎｏ．１０ ／ “高精度光切断法を用いた
軌道障害物検出装置”計測自動制御学会論文集、Ｖｏ
ｌ．２９、Ｎｏ．４、１９９３）[0003] Alternatively, as shown in FIG.
An arm 16 that freely changes in accordance with the distance and height of the landing 35 is provided on a table having the platform 4, and a measuring device that reads the amount of change by a scale is used. (“Development of a traveling limit platform construction limit measuring instrument” new track, March 1991) Alternatively, as shown in FIG. 10, two rails 38 and 39 and an obstacle 42 are perpendicular to the track. Lasers were radiated toward each of them, and a measuring instrument that measures the positional relationship between the center of the trajectory and the obstacle based on their angles and distances was used. ("Development of Building Limit Measurement Device" Vehicles and Machines, Vo
l. 7, no. Alternatively, as shown in FIG. 11, a semiconductor laser and a plurality of cameras 45 are installed in a dedicated measuring vehicle 46, and a portion where the laser beam spread in a sheet shape perpendicular to the track illuminates an obstacle. Is detected by a plurality of cameras, and a measuring device of a method (light sectioning method) for measuring the positional relationship between the center of the trajectory and the obstacle is used. ("Development of Building Limit Measurement Vehicle" JREA, Vo
l. 36, no. 10 / “Track Orientation Obstacle Detector Using High-Precision Optical Cutting Method” Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vo
l. 29, no. 4, 1993)
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法に
おいては、様々な課題が存在する。There are various problems in the above-mentioned conventional method.
【０００５】特殊定規を使用する場合、作業者は、障害
物の高さと軌道からの離れを示すために、地上数ｍの高
所に登って分銅をさげなければならない。この作業は非
常に危険である。また測定が何度も繰り返されることを
考慮すると、作業者にとっては大変な重労働となる。ま
た、データの記録は全て手作業であるので、記録の際に
聞き間違ったり、書き間違える可能性がある。When using a special ruler, the operator must climb a height several meters above the ground and give a weight to indicate the height of the obstacle and the distance from the track. This is very dangerous. Also, considering that the measurement is repeated many times, it becomes a very hard work for the worker. Further, since all data recording is manual, there is a possibility that the data may be misunderstood or miswritten at the time of recording.
【０００６】また、走行用車輪を持つ台の上に、乗降場
の離れ、高さに応じて自在に変化する腕を設け、その変
化量をスケールによって読み取る方式の測定器で測定で
きるのは、乗降場と軌道の位置関係のみであり、信号
機、トンネル、橋梁と軌道の位置関係は測定できない。
また、測定器の重量が重いので、昼間、列車運行の合間
を見計らって運用するにはふさわしくない。Further, an arm which can freely change in accordance with the distance and height of a landing on and off a platform having wheels for traveling can be measured by a measuring instrument of a system of reading the amount of change by a scale. It is only the positional relationship between the landing and the track, and the positional relationship between the traffic lights, tunnels, bridges and the tracks cannot be measured.
In addition, since the weight of the measuring device is heavy, it is not suitable for operation during the daytime between train operations.
【０００７】また、レーザ測距器と角度センサーを組み
合わせた測定器の場合、作業者は２本のレールの頭頂部
と側面のそれぞれにレーザ光を照射し、軌道中心を算出
した後、障害物に照準を合わせなければならない。障害
物の厚みが薄い場合、照準を合わせるのは極めて難し
い。また、一断面に付き、障害物の数だけ測定を繰り返
さねばならず、作業効率はかなり悪い。また、長時間レ
ーザの反射光を目視することになるので、目に対して悪
影響を及ぼす可能性がある。In the case of a measuring instrument combining a laser range finder and an angle sensor, an operator irradiates a laser beam to each of the top and side surfaces of the two rails, calculates the center of the trajectory, and then moves to the obstacle. Must be aimed at. Aiming is extremely difficult when the thickness of the obstacle is thin. In addition, the measurement must be repeated as many times as the number of obstacles per cross section, and the work efficiency is considerably poor. In addition, since the reflected light of the laser is visually observed for a long time, there is a possibility that the reflected light may be adversely affected on the eyes.
【０００８】また、レーザ光をシート状に広げ、光切断
法にて測定する場合、レーザ送信部とカメラを搭載する
計測車両が必要となる。また、レーザ送信部とカメラの
位置関係や、カメラの向きを極めて正確に固定する必要
があるので、装置が極めて大規模になる。Further, when the laser beam is spread in a sheet shape and measured by the light cutting method, a measuring vehicle equipped with a laser transmitting unit and a camera is required. Further, since it is necessary to fix the positional relationship between the laser transmission unit and the camera and the direction of the camera extremely accurately, the apparatus becomes extremely large.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の空間距離測定方法は、撮影画像の画素に基づき
空間２点間の距離を測定する撮像カメラを用いた距離測
定方法において、空間の測定点を含む模擬平面内に標示
器を設置し、前記標示器を原点に用いた座標上の前記撮
像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）及び前記
撮像カメラの想定視軸データＮ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）に
基づき撮影画像上の標示器位置情報（枠表示情報）を演
算し、前記標示器位置情報を撮影画像上にスーパーイン
ポーズし、前記標示器位置情報と標示器の実画像とのず
れを演算して前記撮像カメラの想定視軸データＮ0 （ｘ
0 ，ｙ0 ，０）を補正し、前記撮像カメラの位置データ
及び補正後の撮像カメラの正しい視軸データＮ
n （ｘn ，ｙn ，０）に基づき撮像画像のアフィン変換
を行い前記空間２点間の距離を測定することを特徴とす
る。According to the present invention, there is provided a distance measuring method using an imaging camera for measuring a distance between two points in a space based on pixels of a photographed image. Is placed in a simulated plane including the measurement points, and the position data C (x ', y', z ') of the imaging camera on coordinates using the marking device as the origin and an assumed view of the imaging camera Based on the axis data N 0 (x 0 , y 0 , 0), the indicator position information (frame display information) on the captured image is calculated, and the indicator position information is superimposed on the captured image, and By calculating the shift between the position information and the real image of the sign, the assumed visual axis data N 0 (x
0 , y 0 , 0), and corrects the position data of the imaging camera and the corrected visual axis data N of the imaging camera.
n and measuring the distance between (x n, y n, 0 ) the space 2 points performs an affine transformation of the captured image based on.
【００１０】また、本発明の空間距離測定方法は、撮影
画像の画素に基づき空間２点間の距離を測定する撮像カ
メラを用いた距離測定方法において、空間の測定点を含
む模擬平面内に標示器を設置し、前記標示器を原点に用
いた座標上の前記撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，
ｙ′，ｘ′）及び前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面
との交点の想定座標データＮ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）に基
づき撮影画像上の標示器位置情報を演算し、前記標示器
位置情報を撮影画像上にスーパーインポーズし、前記標
示器位置情報と標示器の実画像とのずれを演算して前記
模擬平面上の前記交点の想定座標データを補正し、前記
撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｘ′）及び補
正後の前記交点の座標データＮn （ｘn ，ｙn ，０）に
基づき撮像画像のアフィン変換を行い前記空間２点間の
距離を測定することを特徴とする。The spatial distance measuring method according to the present invention is a distance measuring method using an imaging camera for measuring a distance between two points in space based on pixels of a photographed image. And the position data C (x ′, x) of the imaging camera on coordinates using the indicator as the origin.
y ′, x ′) and the assumed coordinate data N 0 (x 0 , y 0 , 0) at the intersection of the visual axis of the imaging camera and the simulation plane, and calculates the position information of the indicator on the captured image. The sign position information is superimposed on the photographed image, the deviation between the sign position information and the actual image of the sign is calculated, and the assumed coordinate data of the intersection on the simulation plane is corrected, and the imaging camera is corrected. Affine transformation of the captured image is performed based on the position data C (x ', y', x ') and the corrected coordinate data N n (x n , y n , 0) of the intersection, and the distance between the two points in the space Is measured.
【００１１】前記撮像カメラの位置データは模擬平面の
２次元座標上の設計値（ｘ′，ｙ′）と、前記撮像カメ
ラからの前記標示器を用いた測距値（ｚ′）とすること
を特徴とする。The position data of the imaging camera is a design value (x ', y') on a two-dimensional coordinate of a simulation plane and a distance measurement value (z ') from the imaging camera using the indicator. It is characterized by.
【００１２】前記撮影画像上の標示器位置情報の演算及
び前記アフィン変換は、模擬平面が原点で直交する軸の
回りの回転角データ（κ）をも加味して行うことを特徴
とする。The calculation of the indicator position information on the photographed image and the affine transformation are performed in consideration of rotation angle data (κ) about an axis perpendicular to the simulation plane at the origin.
【００１３】前記標示器及び前記撮像カメラは軌道上に
設置し、前記撮像カメラの視軸は前記標示器及び軌道周
辺の障害物を撮影可能に設定し、前記障害物と建築限界
の位置間の距離を測定することを特徴とする。The sign and the imaging camera are installed on a track, and the visual axis of the imaging camera is set so that an obstacle around the sign and the track can be photographed. It is characterized by measuring the distance.
【００１４】更に、本発明の空間距離測定装置は、撮影
画像の画素に基づき空間２点間の距離を測定する撮像カ
メラを用いた空間距離測定装置において、前記２点を含
む模擬平面内に設置した標示器を原点に用いた座標上の
前記撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）、
及び前記撮像カメラの想定視軸データＮ0 （ｘ0 ，
ｙ0 ，０）を入力データとする入力部と、前記入力部の
データから標示器位置情報（枠表示情報）を演算する標
示器位置情報演算部（枠表示情報演算部）と、前記撮像
カメラの画像情報に前記標示器位置情報をスーパーイン
ポーズする画像処理部と、前記標示器位置情報と前記標
示器の実画像とのずれに基づき前記想定視軸データの補
正値ΔＮ（Δｘ，Δｙ，０）を演算する誤差演算部と、
前記入力部のデータ及び前記補正値を入力とし画像処理
部の実画像をアフィン変換するアフィン変換部（カメラ
視軸角度演算部、実像のアフィン変換部）と、前記アフ
ィン変換画像の測定点を指定し距離を演算する距離演算
部とを有することを特徴とする。Further, the spatial distance measuring apparatus according to the present invention is a spatial distance measuring apparatus using an imaging camera for measuring a distance between two points in space based on pixels of a photographed image, the apparatus being installed in a simulated plane including the two points. Position data C (x ′, y ′, z ′) of the imaging camera on coordinates using the designated indicator as the origin,
And assumed visual axis data N 0 (x 0 ,
y 0, 0) and the input unit to input data, marking device position information calculator for calculating a marking unit position information (frame display information) from the data of the input section (frame display information calculation section), the imaging camera An image processing unit that superimposes the sign position information on the image information of the sign information; and a correction value ΔN (Δx, Δy, Δy) of the assumed visual axis data based on a shift between the sign position information and the real image of the sign. 0), an error calculator for calculating
An affine transformation unit (camera visual axis angle calculation unit, real image affine transformation unit) that affine-transforms the real image of the image processing unit using the data of the input unit and the correction value as input, and designates a measurement point of the affine transformation image And a distance calculating unit for calculating the distance.
【００１５】また、本発明の空間距離測定装置は、撮影
画像の画素に基づき空間２点間の距離を測定する撮像カ
メラを用いた空間距離測定装置において、前記２点を含
む模擬平面内に設置した標示器を原点に用いた座標上の
前記撮像カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）、
及び前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面との交点の想
定座標データＮ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）を入力データとす
る入力部と、前記入力データから標示器位置情報を演算
する標示器位置情報演算部と、前記撮像カメラの画像情
報に前記標示器位置情報をスーパーインポーズする画像
処理部と、前記標示器位置情報と前記標示器の実画像と
のずれに基づき前記模擬平面の前記交点の想定座標デー
タの補正値ΔＮ（Δｘ，Δｙ，０）を演算する誤差演算
部と、前記入力データ及び前記補正値を入力とし前記画
像処理部の実画像をアフィン変換するアフィン変換部
（カメラ視軸角度演算部、実像のアフィン変換部）と、
前記アフィン変換画像上の測定点を指定し距離を演算す
る距離演算部とを有することを特徴とする。Further, the spatial distance measuring apparatus according to the present invention is a spatial distance measuring apparatus using an imaging camera for measuring a distance between two points in space based on pixels of a photographed image, wherein the spatial distance measuring apparatus is installed in a simulated plane including the two points. Position data C (x ′, y ′, z ′) of the imaging camera on coordinates using the designated indicator as the origin,
An input unit that uses, as input data, assumed coordinate data N 0 (x 0 , y 0 , 0) at the intersection of the visual axis of the imaging camera and the simulation plane, and a sign that calculates sign position information from the input data. Sign position information calculation unit, an image processing unit that superimposes the sign position information on the image information of the imaging camera, and the simulation plane based on a shift between the sign position information and the real image of the sign. An error calculation unit that calculates a correction value ΔN (Δx, Δy, 0) of the assumed coordinate data of the intersection, and an affine transformation unit that receives the input data and the correction value and performs an affine transformation on a real image of the image processing unit ( Camera axis angle calculation unit, real image affine transformation unit),
A distance calculation unit that specifies a measurement point on the affine transformation image and calculates a distance.
【００１６】そして、前記入力部は、前記模擬平面の前
記原点で直交する軸の回りの回転角の計測値（κ）をも
入力とすることを特徴とする。[0016] The input unit may also receive a measurement value (κ) of a rotation angle about an axis orthogonal to the origin of the simulation plane at the origin.
【００１７】[0017]
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。図１に示すように、軌道上において、軌道上部
の建築限界領域と軌道外の建築物との間隔を計測する例
により本発明の空間距離の測定方法及び測定装置を説明
する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the method and apparatus for measuring a spatial distance according to the present invention will be described with an example of measuring the distance between a building limit area above a track and a building outside the track on a track.
【００１８】本実施例の測定装置は、カメラ部、信号処
理部及び標示板からなる。また、同図に省略されている
が、カメラ部は、前記標示板との距離等を計測するた
め、例えばレーザー測距機を備えており、ターンテーブ
ル上に設置される。また、標示板は計測の対象となる障
害物と同一平面（以下、模擬平面という。）をなすよう
に軌道上に設置される。The measuring apparatus according to the present embodiment includes a camera unit, a signal processing unit, and a sign board. Although not shown in the figure, the camera unit is provided with, for example, a laser range finder to measure the distance from the sign board or the like, and is installed on a turntable. The sign board is placed on the track so as to be on the same plane as the obstacle to be measured (hereinafter referred to as a simulation plane).
【００１９】本発明による測定にあたりカメラの設定を
行う。カメラの設定は、前記障害物と標示板が一画面中
に撮影されるように前記ターンテーブルを回転し、カメ
ラの視軸を予め設定した擬似平面座標の近辺を交差する
ように調整する。In the measurement according to the present invention, the camera is set. The camera is set so that the turntable is rotated so that the obstacle and the sign board are photographed in one screen, and the visual axis of the camera is adjusted to intersect the vicinity of a preset pseudo plane coordinate.
【００２０】最初に、本実施例の測定原理について説明
する。本実施例の空間距離の計測は、カメラで撮像した
画像の画素数の計数又は画素のアドレスによる距離の計
測により行う。従って、撮影画像の中心付近に測定する
箇所の画像が位置し、且つ、カメラの視軸がその点で模
擬平面に直角に交差することが計測精度等の点でも望ま
しい。しかしながら、通常、計測地点と計測空間との関
係は制約を受け上述のような撮影を行うことは困難であ
る。First, the measurement principle of the present embodiment will be described. The measurement of the spatial distance according to the present embodiment is performed by counting the number of pixels of an image captured by a camera or measuring the distance based on the address of the pixel. Therefore, it is also desirable in terms of measurement accuracy and the like that the image of the location to be measured is located near the center of the captured image, and that the visual axis of the camera intersects the simulation plane at that point at right angles. However, the relationship between the measurement point and the measurement space is usually restricted, and it is difficult to perform the above-described imaging.
【００２１】本発明は、カメラの視軸が模擬平面上の測
定個所の近傍を直角に交差しない状態でも高精度に２点
間の距離の計測を可能にする。例えば、図１のように軌
道上から左上の方向の空間の２点間（信号機１と建築限
界線１３間）距離を計測する場合を考えると、カメラの
視軸を模擬平面の計測部付近の予め決めた点の付近を交
差するようにカメラの視軸を調整する。次に、斜め右下
方向から撮影した画像をその交点において視軸が直角に
交差したときに見える画像として撮影画像の画像の変換
を施す。そして、この画像上で計測したい２点間をカー
ソル等を用いて特定し、２点間の画素数等を計数して距
離への変換演算を行い所望の計測を行う。The present invention makes it possible to measure the distance between two points with high accuracy even when the visual axis of the camera does not intersect the vicinity of the measurement point on the simulation plane at a right angle. For example, assuming that a distance between two points (between the traffic light 1 and the building limit line 13) in a space extending from the orbit to the upper left as shown in FIG. 1 is measured, the visual axis of the camera is measured in the vicinity of the measurement unit on the simulated plane. The visual axis of the camera is adjusted so as to intersect around a predetermined point. Next, the image taken from the diagonally lower right direction is subjected to image transformation of the taken image as an image seen when the visual axes intersect at a right angle at the intersection. Then, a point between two points to be measured on this image is specified using a cursor or the like, the number of pixels between the two points is counted, and a conversion operation to a distance is performed to perform a desired measurement.
【００２２】本発明においては、更に上記画像の変換処
理のために、模擬平面内の前記標示板の中央を原点とし
た座標上において、カメラの設定時に想定されるカメラ
の視軸データ（実施例では視軸と交差する模擬平面上の
予め決めた予想される座標データ）を用い、このデータ
の補正処理を行って画像変換のための精度を高めた上
で、前記交点を基準点としたアフィン変換を行うように
している。In the present invention, further, for the above-mentioned image conversion processing, the visual axis data of the camera assumed at the time of setting the camera on coordinates on the center of the sign board in the simulation plane as the origin (the embodiment) In this example, predetermined expected coordinate data on a simulated plane that intersects the visual axis is used, the data is corrected, and the accuracy for image conversion is increased. Conversion is performed.
【００２３】次に、本実施例の動作を図２を参照して説
明する。図２の信号処理装置は、前記模擬平面上のカメ
ラ視軸の交点Ｎ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）の座標データ入力
部２１、カメラのＸＹＺ座標データＣ（ｘ′，ｙ′，
ｚ′）の入力部２２，２３、及びヨー（κ）又はカント
量データの入力部２４、該入力データからの枠表示情報
の演算部２５、撮像カメラ２６の撮影画像への前記枠表
示のスーパーインポーズのための画像処理部２７、表示
枠の位置を制御する枠位置制御部２８、枠／実像間の画
素数の計数演算を行う誤差演算部２９、模擬平面に対す
るカメラ視軸の角度のピッチ（ω）、ロール（ψ）を演
算するカメラ視軸角度演算部３０、実像のアフィン変換
部３１、被測定点のデータ入力部３２、及び距離演算部
３３からなる。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The signal processing device shown in FIG. 2 includes a coordinate data input unit 21 for an intersection N 0 (x 0 , y 0 , 0) of a camera visual axis on the simulation plane, a camera XYZ coordinate data C (x ′, y ′,
z ′) input units 22 and 23, yaw (κ) or cant amount data input unit 24, calculation unit 25 for frame display information from the input data, and superimposition of the frame display on the image captured by imaging camera 26. Image processing unit 27 for imposition, frame position control unit 28 for controlling the position of the display frame, error calculation unit 29 for calculating the number of pixels between the frame and real image, pitch of the angle of the camera visual axis with respect to the simulation plane (Ω), a camera visual axis angle calculation unit 30 for calculating a roll (ψ), an affine transformation unit 31 for a real image, a data input unit 32 for a measured point, and a distance calculation unit 33.
【００２４】建築限界領域と軌道外の建築物との間隔を
計測するに当たって、先ず、必要な前記データを次のよ
うに入力する。In measuring the distance between the building limit area and the building outside the track, the necessary data is first input as follows.
【００２５】（１）上述の方法で標示板３をその中心が
軌道上の中心に一致するように設置し、また、カメラ４
を軌道上に設置する。模擬平面上で、軌道中心を原点と
し、軌道から離れる方向にＸ軸、高さ方向にＹ軸、レー
ル方向にＺ軸をとる。(1) The sign board 3 is set so that the center thereof coincides with the center on the track by the above-described method.
On orbit. On the simulation plane, the center of the track is taken as the origin, and the X axis is taken in a direction away from the track, the Y axis is taken in the height direction, and the Z axis is taken in the rail direction.
【００２６】ここで、例えばＹ軸は垂直、Ｚ軸はレール
方向とすると、カメラの座標ｘ′，ｙ′は設計値（例え
ば、設置位置によりｘ′＝０、ｙ′＝０等）として既知
データとなる。Here, for example, assuming that the Y axis is vertical and the Z axis is rail direction, the coordinates x 'and y' of the camera are known as design values (for example, x '= 0, y' = 0, etc. depending on the installation position). Data.
【００２７】（２）また、カメラ内蔵のレーザ測距機等
により、前記標示板までの距離が測定でき、ｚ′が得ら
れるので、カメラの位置データＣ（ｘ′，ｙ′，ｚ′）
を入力部２２，２３に入力する。(2) The distance to the sign board can be measured by a laser range finder or the like built in the camera, and z 'can be obtained. Therefore, the position data C (x', y ', z') of the camera can be obtained.
Is input to the input units 22 and 23.
【００２８】（３）カメラの視軸を測定空間の予め定め
た位置近傍になるように設定し、視軸データとしての視
軸と模擬平面の交差する座標を、予測値Ｎ0 （ｘ0 ，ｙ
0 ，０）として入力部２１に入力する。(3) The visual axis of the camera is set so as to be near a predetermined position in the measurement space, and the coordinates of the visual axis and the simulated plane as visual axis data are calculated as predicted values N 0 (x 0 , y
(0 , 0) is input to the input unit 21.
【００２９】（４）２本のレールの高低差（カント量）
を計測しヨー（κ）の測定値を入力部２４に入力する。(4) Height difference between two rails (cant amount)
And the measured value of yaw (κ) is input to the input unit 24.
【００３０】枠表示情報演算部２５において、以上のデ
ータの入力により前記カメラの座標Ｃ（ｘ′，ｙ′，
ｚ′）、座標Ｎ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）及びヨー（κ）の
データが与えられるから、カメラで撮影される画像の位
置関係として前記標示板３の形状及びその撮影される位
置情報が逆算できる。枠表示情報演算部２５から出力さ
れる前記枠表示情報は、画像処理部２７においてカメラ
で撮像したシーン上にスーパーインポーズする。In the frame display information calculation unit 25, the coordinates C (x ', y',
z ′), coordinates N 0 (x 0 , y 0 , 0) and yaw (κ) are given, so that the shape of the sign board 3 and the position at which the image is taken as the positional relationship of the image taken by the camera Information can be back calculated. The frame display information output from the frame display information calculation unit 25 is superimposed on a scene captured by a camera in the image processing unit 27.
【００３１】ここで、画像上で標示板３と前記枠表示が
一致するのは前記座標Ｎ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）の入力情
報が正しい場合である。通常は、座標データＮ
0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）は仮のデータであるから、枠表示
情報演算部２５の計算位置とは一致しない。そして、枠
表示と実像の標示板とのずれはカメラの視軸と模擬平面
との正しい交差点Ｎn （ｘn ，ｙn ，０）とのずれΔＮ
（誤差）に対応する。Here, the sign plate 3 and the frame display match on the image when the input information of the coordinates N 0 (x 0 , y 0 , 0) is correct. Normally, coordinate data N
Since 0 (x 0 , y 0 , 0) is provisional data, it does not match the calculation position of the frame display information calculation unit 25. The deviation between the frame display and the sign plate of the real image is the deviation ΔN between the correct intersection N n (x n , y n , 0) between the visual axis of the camera and the simulation plane.
(Error).
【００３２】測定者は、枠位置制御部２８において、例
えばモニタ画面上の枠表示と実像の標示板とのずれがな
くなるように枠表示の位置を調整し枠と実像とを一致さ
せる。このときの枠表示の移動時の画素数を、誤差演算
部２９において計数して、この計数値から前記交点Ｎ0
（ｘ0 ，ｙ0 ，０）と実際の交差点Ｎn （ｘn ，ｙn，
０）との差に相当する誤差データΔＮ（Δｘ，Δｙ，
０）をカメラ視軸角度演算部３０に出力する。The measurer adjusts the position of the frame display in the frame position control unit 28 so that the frame display on the monitor screen does not deviate from the display plate of the real image, for example, and matches the frame with the real image. At this time, the number of pixels at the time of moving the frame display is counted in the error calculating section 29, and the intersection N 0 is calculated from the counted value.
(X 0 , y 0 , 0) and the actual intersection N n (x n , y n ,
0) corresponding to the error data ΔN (Δx, Δy,
0) is output to the camera viewing axis angle calculation unit 30.
【００３３】カメラ視軸角度演算部３０は入力される座
標データＮ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）を前記誤差データΔＮ
（Δｘ，Δｙ，０）で補正して正しい交差点データＮn
（ｘn ，ｙn ，０）を得、且つカメラ座標データＣ
（ｘ′，ｙ′，ｚ′）とから、カメラの視軸に対する模
擬平面の回転角ω、ψを演算する。The camera visual axis angle calculator 30 converts the input coordinate data N 0 (x 0 , y 0 , 0) into the error data ΔN
Corrected by (Δx, Δy, 0) and correct intersection data N n
(X n , y n , 0) and the camera coordinate data C
From (x ', y', z '), the rotation angles ω and の of the simulation plane with respect to the visual axis of the camera are calculated.
【００３４】ここで、カメラ視軸角度演算部３０におけ
る回転角ω、ψの具体的な計算方法は以下の通りであ
る。先ず、カメラ視軸と回転角ピッチωの演算について
は、図３により計算する。図３は、カメラが標示板を見
ているところを横から見たものである。カメラは模擬平
面を下から見上げているため、カメラ視軸を標示板とで
正対させるには、点Ｎを中心に、模擬平面をカメラの仰
角ωだけ回転させる必要がある。Here, a specific calculation method of the rotation angles ω and ψ in the camera viewing axis angle calculation unit 30 is as follows. First, the calculation of the camera visual axis and the rotation angle pitch ω is calculated according to FIG. FIG. 3 is a side view of the camera looking at the sign board. Since the camera looks up at the simulation plane from below, it is necessary to rotate the simulation plane about the point N by the elevation angle ω of the camera so that the visual axis of the camera faces the sign board.
【００３５】この仰角は図から（１）式で計算できる。This elevation angle can be calculated from the figure according to equation (1).
【００３６】 ω＝ｔａｎ-1（ｙn −ｙ′）／ｚ′ …（１） 次に、図４は、カメラで標示板を見ているところを、上
から見たものである。カメラは模擬平面を斜めから見て
いる。このため、カメラ視軸を標示板と正対させるに
は、点Ｎを中心に模擬平面を角度ψだけ回転させる必要
がある。ここで、ψは図から（２）式で計算できる。[0036] ω = tan -1 (y n -y ') / z' ... (1) Next, FIG. 4, the place where watching mark plate on the camera, is viewed from above. The camera looks at the simulated plane obliquely. For this reason, in order for the camera visual axis to face the sign plate, it is necessary to rotate the simulation plane by an angle に about the point N. Here, ψ can be calculated from equation (2).
【００３７】 ψ＝ｔａｎ-1（ｘn −ｘ′）／ｚ′ …（２） また、角度ψ1 は、標示板がカーブ上にある場合に生ず
るアジマス角であり、図５から算出できる。即ち、カメ
ラから標示板の左右のサブターゲットまでの距離を測定
し、測定値をＬ1 ，Ｌ2 とする。また、標示板の長さは
ｒとして設計値より既知である。このことから次のよう
に算出することができる。Ψ = tan −1 (x n −x ′) / z ′ (2) The angle ψ 1 is an azimuth angle generated when the sign is on a curve, and can be calculated from FIG. That is, the distance from the camera to the left and right sub-targets of the sign board is measured, and the measured values are L 1 and L 2 . Further, the length of the sign board is known from the design value as r. From this, it can be calculated as follows.
【００３８】[0038]
【数１】 以上より、Ｌ1 ，Ｌ2 の測定値から標示板のアジマス角
ψ1 を求める式が算出される。(Equation 1) Thus, the formula is calculated to determine the azimuth angle [psi 1 marking plate from the measured values of L 1, L 2.
【００３９】[0039]
【数２】 前記（１）、（２）又は（３）式から回転角ω、ψが判
り、且つヨーκが入力され、必要な角度が判明したの
で、図６に示すように前記補正後の模擬平面の視軸交点
を基準とするアフィン変換を施す。(Equation 2) Since the rotation angles ω, 判 and the yaw κ have been input from the formulas (1), (2), and (3), and the required angle has been determined, as shown in FIG. An affine transformation is performed based on the visual axis intersection.
【００４０】即ち、模擬平面（地上座標系）とカメラの
デバイス面（画像座標系）の相対関係が正対するように
画像変換を行う。That is, image conversion is performed so that the relative relationship between the simulation plane (ground coordinate system) and the device surface of the camera (image coordinate system) is directly opposed.
【００４１】アフィン変換の変換式の概略は、以下の通
りである（下式で左辺は変換後の座標を表す）。The outline of the affine transformation equation is as follows (in the following equation, the left side represents the coordinate after transformation).
【００４２】[0042]
【数３】 また、図７に示すように、カメラデバイスの各画素は等
しい瞬時視野（１画素あたりの見込み角）を有するの
で、デバイス中心部の画素と周辺部の画素とでは、模擬
平面上で対応するエリアの寸法が異なる。(Equation 3) Further, as shown in FIG. 7, since each pixel of the camera device has the same instantaneous field of view (the expected angle per pixel), the pixel at the center of the device and the pixel at the periphery correspond to the corresponding area on the simulation plane. Dimensions are different.
【００４３】そこで、アフィン変換部３１又は画像処理
部２７において、タンジェント補正を施し無限遠から見
込んだ模擬平面を実現する。この補正は、ｎ番目の画素
の幅（ｘn ）は、１番目の画素の幅（ｘ1 ）の何倍ある
かを計算して行う。Therefore, the affine transformation unit 31 or the image processing unit 27 performs tangent correction to realize a simulated plane viewed from infinity. This correction is performed by calculating how many times the width (x n ) of the n- th pixel is larger than the width (x 1 ) of the first pixel.
【００４４】[0044]
【数４】 以上より、ｎ番目の画素の幅は、１番目の画素の幅のｓ
ｅｃ2 ｎΔε倍である。このことを利用してタンジェン
ト補正を行う。(Equation 4) From the above, the width of the n-th pixel is s of the width of the first pixel.
ec 2 nΔε times. Using this, tangent correction is performed.
【００４５】次に、モニタ画面上での距離の測定につい
て説明する。測定箇所に関するデータを測定点データ入
力部３２より入力し、モニタ画像上の所定点をカーソル
等により特定する。入力データにより距離測定部３３
は、その画素の番地を調べることによりモニタ画像上の
任意の点についてその座標データ、又は軌道中心からの
距離データを算出する。この場合、画像上には画素数と
距離の関係に関する基準として、標示板１４が標示され
ていることから、標示板の既知寸法（例えば１ｍ）をも
とに画素数／距離変換係数として利用できる。２点間の
距離の測定も、前記各点の前記距離データ、又は座標デ
ータを演算することにより算出できる。Next, measurement of the distance on the monitor screen will be described. Data relating to the measurement location is input from the measurement point data input unit 32, and a predetermined point on the monitor image is specified using a cursor or the like. Distance measurement unit 33 based on input data
Calculates the coordinate data of an arbitrary point on the monitor image or the distance data from the trajectory center by examining the address of the pixel. In this case, since the sign board 14 is marked on the image as a criterion for the relationship between the number of pixels and the distance, it can be used as the number of pixels / distance conversion coefficient based on the known size of the sign board (for example, 1 m). . The measurement of the distance between two points can also be calculated by calculating the distance data or coordinate data of each point.
【００４６】また、障害物からの建築限界箇所までの距
離の算出方法としては、最初に建築限界の情報を測定点
データ入力部３２から入力し、図８のように建築限界線
をスーパーインポーズしたうえで、モニタ画像上に障害
物の測定点をカーソル等により特定し、前記建築限界線
との最短距離を測定する。As a method of calculating the distance from the obstacle to the building limit point, information on the building limit is first input from the measurement point data input unit 32, and the building limit line is superimposed as shown in FIG. After that, the measurement point of the obstacle is specified on the monitor image by a cursor or the like, and the shortest distance from the building limit line is measured.
【００４７】前記最短距離の測定方法としては、前記特
定点を中心とするサークル画像情報を算出し、該サーク
ルと前記建築限界線との交点を検出し、該交点が１点に
なるまでサークルの半径を制御し、前記特定点から前記
建築限界線までの最短距離点を特定するとともに距離を
自動算出することもできる。As a method of measuring the shortest distance, a circle image information centering on the specific point is calculated, an intersection between the circle and the architectural limit line is detected, and the intersection of the circle is determined until the intersection becomes one point. It is also possible to control the radius, specify the shortest distance point from the specific point to the building limit line, and automatically calculate the distance.
【００４８】以上の説明において、カメラの設置座標を
設計値を用いた例で説明したが、標示板が急なカーブ上
に置かれた場合等には、前記標示板の左右両端までの距
離Ｌ1 ，Ｌ2 を測定し、これから上述のように模擬平面
の角度ψ1 を算出しＸ，Ｚ座標軸の値を修正するように
構成する。模擬平面の垂直方向の角度誤差についても同
様に前記標示板の上下両端までの距離測定により修正を
行えばよい。更に、設計値を用いずにカメラの位置から
標示板の面の前記傾きを含めた測定を行うことでその設
置座標を決定するようにすることもできる。In the above description, an example has been described in which the installation coordinates of the camera are based on design values. However, when the signboard is placed on a steep curve or the like, the distance L to the left and right ends of the signboard is determined. 1 and L 2 are measured, and the angle ψ 1 of the simulated plane is calculated as described above to correct the values of the X and Z coordinate axes. The angle error in the vertical direction of the simulation plane may be similarly corrected by measuring the distance to the upper and lower ends of the sign plate. Furthermore, the installation coordinates can be determined by performing measurement including the inclination of the surface of the signboard from the position of the camera without using the design value.
【００４９】交点Ｎ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，０）の誤差の演算
については、モニタ画面上で枠位置制御部２８により標
示板と枠表示とを一致させて行うようにしたが、枠と標
示板との距離は画素により特定できることから、カーソ
ル等で指定して前記誤差を自動的に計数し演算するよう
に構成することもできる。The calculation of the error at the intersection N 0 (x 0 , y 0 , 0) is performed by the frame position control unit 28 on the monitor screen so that the marking plate and the frame display are matched. Since the distance to the sign board can be specified by the pixel, the error can be automatically counted and calculated by designating it with a cursor or the like.
【００５０】また、前記誤差演算部２９は、ＸＹ座標の
座標値の誤差を演算するようにしたが、枠／実像の不一
致は前記ロール、ピッチの誤差に対応するものであるか
ら、これらの誤差Δω、Δψとして演算し、前記カメラ
視軸角度演算部３０での演算値ω、ψの補正値とするよ
うに構成することもできる。The error calculator 29 calculates the error of the coordinate values of the XY coordinates. However, since the mismatch between the frame and the real image corresponds to the error of the roll and the pitch, these errors are calculated. The calculation may be performed as Δω, Δψ, and the correction values of the calculation values ω, ψ in the camera viewing axis angle calculation unit 30 may be used.
【００５１】特に、本実施例では、視軸データとしての
視軸と模擬平面の交差する予測座標Ｎ0 （ｘ0 ，ｙ0 ，
０）を入力するように構成したが、視軸データは角度デ
ータとして入力することもでき、この場合は補正値とし
ても前記角度の誤差Δω、Δψを用いるのが適切であ
る。In particular, in this embodiment, the predicted coordinates N 0 (x 0 , y 0 ,
Although 0) is input, visual axis data can also be input as angle data. In this case, it is appropriate to use the angle errors Δω and Δψ as the correction values.
【００５２】更に、本実施例では２本のレールの高低差
のカント量を測定しヨー（κ）を実像のアフィン変換に
用いているが、標示板底辺が水平に設置される状況、又
は前記底面の傾きの影響を無視できる条件下では、前記
ヨー（κ）を前記変換処理データから除くことができる
ことは云うまでもない。Further, in this embodiment, the cant amount of the height difference between the two rails is measured and the yaw (κ) is used for the affine transformation of the real image. It goes without saying that the yaw (κ) can be excluded from the conversion processing data under the condition that the influence of the inclination of the bottom surface can be ignored.
【００５３】本実施例では座標原点の表示に関し標示板
を用いて説明したが、標示板に限らず任意の表示器が利
用できることは明らかである。また、標示板等の利用に
おいてモニタ画面上に表示する標示板位置情報として枠
状のものを説明したが、この表示は標示板上に描かれた
中心位置を示す図形（例えば十字線）と同一のものとす
ることで前記ずれに対する調整及び計測演算が容易とな
る。In this embodiment, the display of the coordinate origin has been described using a sign plate, but it is clear that any display device can be used, not limited to the sign plate. Also, in the use of the signboard or the like, a frame-shaped signboard position information to be displayed on the monitor screen has been described, but this display is the same as a figure (for example, a cross line) indicating the center position drawn on the signboard. In this case, the adjustment for the deviation and the measurement calculation are facilitated.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像カメラの使用により空間の任意の２点間距離の測定
が簡易、迅速且つ高精度に測定でき作業効率も高いとい
う点で効果が大である。As described above, according to the present invention,
The use of the imaging camera has a great effect in that the measurement of the distance between any two points in the space can be performed easily, quickly and with high accuracy, and the working efficiency is high.
【００５５】また、カメラの設置位置データには設計値
が利用でき、更に、視軸に関する模擬平面上の座標又は
角度等の視軸データは設計値、その他おおよその想定デ
ータを入力することで充分高精度な測定が可能である。Design values can be used as the camera installation position data, and visual axis data such as coordinates or angles on the simulation plane relating to the visual axis can be obtained by inputting design values and other roughly assumed data. High-precision measurement is possible.
【００５６】特に、鉄道の軌道周辺に存在する障害物の
建築限界線に対する位置を測定する場合は、標示板及び
撮像カメラをレール上に設置することができ、座標設定
が容易である。In particular, when measuring the position of an obstacle existing around the railroad track with respect to the architectural limit line, the sign board and the imaging camera can be installed on the rail, and the coordinate setting is easy.
【００５７】このため、特殊定規を使用する場合に生じ
るような高所作業が不要となり、安全に作業が行えるう
え、作業が軽減される。また、測定データは全て信号処
理器に取り込むため、作業者が記録時に書き誤る可能性
がなくなる。For this reason, work at a high place, which occurs when a special ruler is used, is not required, and work can be performed safely and the work can be reduced. In addition, since all of the measurement data is taken into the signal processor, there is no possibility that an operator may make a mistake during recording.
【００５８】また、信号機と軌道の位置関係のみなら
ず、乗降場、トンネル、橋梁、標識と軌道の位置関係も
測定できる。また、本発明の測定器は小型軽量なため、
昼間、列車運行の合間に測定することができる。Further, not only the positional relationship between the traffic signal and the track, but also the positional relationship between the landing, the tunnel, the bridge, the sign, and the track can be measured. Also, since the measuring instrument of the present invention is small and lightweight,
In the daytime, it can be measured between train operations.
【００５９】また、レーザ測距器と角度センサーを組み
合わせた測定器を使用するときのような、レーザによる
照準や、距離測定の繰り返しが不要なため、作業効率が
良くなる。また、レーザを使用する時間は極めて短いの
で、目に対する安全性は高い。Further, since there is no need for aiming with a laser or repeating distance measurement as in the case of using a measuring device combining a laser distance measuring device and an angle sensor, work efficiency is improved. Also, since the time for using the laser is extremely short, safety for eyes is high.
【００６０】また、光切断法を使用する場合に比べて、
レーザ送信部から放射されるレーザ光の傾きの精度や、
カメラの位置や向きの取付精度を高くすることは不要に
なる。Also, compared with the case where the light section method is used,
The accuracy of the inclination of the laser light emitted from the laser transmitter,
It is not necessary to increase the mounting accuracy of the position and orientation of the camera.
【図１】本発明の一実施例を示す測定装置及び配置図を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a measurement apparatus and a layout diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例を示す信号処理装置のブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram of a signal processing device showing one embodiment of the present invention.
【図３】カメラ視軸に対する模擬平面の回転角（ω）を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a rotation angle (ω) of a simulation plane with respect to a camera viewing axis.
【図４】カメラ視軸に対する模擬平面の回転角（ψ）を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a rotation angle (ψ) of a simulation plane with respect to a camera visual axis;
【図５】アジマス角（ψ1 ）の算出方法を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a method for calculating an azimuth angle (ψ 1 ).
【図６】アフィン変換を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating affine transformation.
【図７】タンジェント補正を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating tangent correction.
【図８】２点間の距離の演算を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation of a distance between two points.
【図９】測定用の腕を有する従来例の測定器を示す図で
ある。FIG. 9 is a view showing a conventional measuring instrument having a measuring arm.
【図１０】レーザ測定器を用いる従来例を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing a conventional example using a laser measuring device.
【図１１】レーザ測定器とカメラを用いる従来例を示す
図である。FIG. 11 is a diagram showing a conventional example using a laser measuring device and a camera.
１ 信号機 ２ 模擬平面 ３ 標示板 ４ カメラ部 １２ 枠表示 １３ 建築限界線 １４ 標示板の実画像 ２１ カメラの視軸と模擬平面の交点Ｎ0 の座標（ｘ
0 ，ｙ0 ） ２２ カメラの座標データ（ｘ′，ｙ′） ２３ カメラの座標データ（ｚ′） ２４ ヨーデータ（κ） ２５ 枠表示情報演算部 ２６ 撮像カメラ ２７ 画像処理部（スーパーインポーズ） ２８ 枠位置制御部 ２９ 誤差演算部 ３０ カメラ視軸角度演算部 ３１ アフィン変換部 ３２ 測定点データ入力部 ３３ 距離演算部REFERENCE SIGNS LIST 1 traffic light 2 simulated plane 3 sign board 4 camera section 12 frame display 13 building limit line 14 actual image of sign board 21 coordinates of intersection N 0 between visual axis of camera and simulated plane
0 , y 0 ) 22 Camera coordinate data (x ′, y ′) 23 Camera coordinate data (z ′) 24 Yaw data (κ) 25 Frame display information calculation unit 26 Imaging camera 27 Image processing unit (superimpose) 28 Frame position control unit 29 Error calculation unit 30 Camera visual axis angle calculation unit 31 Affine conversion unit 32 Measurement point data input unit 33 Distance calculation unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 恵光 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 西日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 竹内 克明 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 西日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 増山 宏 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 西日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 内田 誠 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−164519（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−56711（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3013607（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01C 15/00 103 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Emitsu Matsuda, Inventor 2-4-2, Shibata, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka Inside West Japan Railway Company (72) Inventor Katsuaki Takeuchi 2-chome, Shibata, Kita-ku, Osaka, Osaka No. 4-24 Inside West Japan Railway Company (72) Inventor Hiroshi Masuyama 2-4-2 Shibata Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Inside 24-24 West Japan Railway Company (72) Inventor Makoto Uchida 5-Chome Shiba, Minato-ku, Tokyo No. 7-1 NEC Corporation (56) References JP-A-5-164519 (JP, A) JP-A-6-56711 (JP, U) Registered utility model 3013607 (JP, U) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 G01C 15/00 103
Claims (8)
離を測定する撮像カメラを用いた距離測定方法におい
て、空間の測定点を含む模擬平面内に標示器を設置し、
前記標示器を原点に用いた座標上の前記撮像カメラの位
置データ及び前記撮像カメラの想定視軸データに基づき
撮影画像上の標示器位置情報を演算し、前記標示器位置
情報を撮影画像上にスーパーインポーズし、前記標示器
位置情報と標示器の実画像とのずれを演算して前記撮像
カメラの視軸データを補正し、前記撮像カメラの位置デ
ータ及び補正後の撮像カメラの視軸データに基づき撮像
画像のアフィン変換を行い前記空間２点間の距離を測定
することを特徴とする空間距離測定方法。1. A distance measuring method using an imaging camera for measuring a distance between two points in a space based on pixels of a photographed image, wherein a sign is set in a simulated plane including a measuring point in the space.
The signage position information on the photographed image is calculated based on the position data of the imaging camera on coordinates using the signage as the origin and the assumed visual axis data of the imaging camera, and the signage position information is displayed on the photographed image. Superimpose, correct the visual axis data of the imaging camera by calculating the shift between the signage position information and the real image of the signage, position data of the imaging camera and visual axis data of the corrected imaging camera. A spatial distance measuring method characterized in that an affine transformation of a captured image is performed on the basis of and a distance between the two spatial points is measured.
離を測定する撮像カメラを用いた距離測定方法におい
て、空間の測定点を含む模擬平面内に標示器を設置し、
前記標示器を原点に用いた座標上の前記撮像カメラの位
置データ及び前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面との
交点の想定座標データに基づき撮影画像上の標示器位置
情報を演算し、前記標示器位置情報を撮影画像上にスー
パーインポーズし、前記標示器位置情報と標示器の実画
像とのずれを演算して前記模擬平面上の前記交点の想定
座標データを補正し、前記撮像カメラの位置データ及び
補正後の前記交点の座標データに基づき撮像画像のアフ
ィン変換を行い前記空間２点間の距離を測定することを
特徴とする空間距離測定方法。2. A distance measuring method using an imaging camera for measuring a distance between two points in a space based on pixels of a photographed image, wherein a sign is set in a simulation plane including a measurement point in the space.
Calculating the position information of the indicator on the captured image based on the position data of the imaging camera on coordinates using the indicator as the origin and the assumed coordinate data of the intersection of the visual axis of the imaging camera and the simulation plane, The sign position information is superimposed on the photographed image, the deviation between the sign position information and the actual image of the sign is calculated, and the assumed coordinate data of the intersection on the simulation plane is corrected, and the imaging camera is corrected. A spatial distance measuring method characterized by performing an affine transformation of a captured image based on the position data and the corrected coordinate data of the intersection to measure a distance between the two spatial points.
の２次元座標上の設計値（ｘ′，ｙ′）と、前記撮像カ
メラからの前記標示器を用いた測距値（ｚ′）とするこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の空間距離測定方
法。3. The position data of the imaging camera includes a design value (x ′, y ′) on a two-dimensional coordinate of a simulation plane and a distance measurement value (z ′) from the imaging camera using the indicator. The method for measuring a spatial distance according to claim 1 or 2, wherein the distance is measured.
及び前記アフィン変換は、模擬平面が原点で直交する軸
の回りの回転角データ（κ）をも加味して行うことを特
徴とする請求項１、２又は３記載の空間距離測定方法。4. The method according to claim 1, wherein the calculation of the indicator position information on the photographed image and the affine transformation are performed in consideration of rotation angle data (κ) about an axis perpendicular to the simulation plane at the origin. 4. The method for measuring a spatial distance according to claim 1, 2 or 3.
に設置し、前記撮像カメラの視軸は前記標示器及び軌道
周辺の障害物を撮影可能に設定し、前記障害物と建築限
界の位置間の距離を測定することを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の空間距離測定方法。5. The indicator and the imaging camera are installed on a track, and the visual axis of the imaging camera is set so that an obstacle around the indicator and the track can be photographed. 5. The spatial distance measuring method according to claim 1, wherein a distance between the spatial distances is measured.
離を測定する撮像カメラを用いた空間距離測定装置にお
いて、前記２点を含む模擬平面内に設置した標示器を原
点に用いた座標上の前記撮像カメラの位置データ、及び
前記撮像カメラの想定視軸データを入力データとする入
力部と、前記入力部のデータから標示器位置情報を演算
する標示器位置情報演算部と、前記撮像カメラの画像情
報に前記標示器位置情報をスーパーインポーズする画像
処理部と、前記標示器位置情報と前記標示器の実画像と
のずれに基づき前記想定視軸データの補正値を演算する
誤差演算部と、前記入力部のデータ及び前記補正値を入
力とし画像処理部の実画像をアフィン変換するアフィン
変換部と、前記アフィン変換画像上の測定点を指定し距
離を演算する距離演算部とを有することを特徴とする空
間距離測定装置。6. A spatial distance measuring apparatus using an imaging camera for measuring a distance between two points in space based on pixels of a photographed image, wherein a coordinate set using an indicator installed in a simulated plane including the two points as an origin. An input unit for inputting the position data of the imaging camera and the assumed visual axis data of the imaging camera as input data, a signage position information calculation unit for calculating signage position information from the data of the input unit, and An image processing unit that superimposes the signage position information on camera image information, and an error calculation that calculates a correction value of the assumed visual axis data based on a difference between the signage position information and a real image of the signage. Unit, an affine transformation unit that affine-transforms the real image of the image processing unit using the data of the input unit and the correction value as input, and a distance function that specifies a measurement point on the affine transformation image and calculates a distance A spatial distance measuring device comprising a calculating unit.
離を測定する撮像カメラを用いた空間距離測定装置にお
いて、前記２点を含む模擬平面内に設置した標示器を原
点に用いた座標上の前記撮像カメラの位置データ、及び
前記撮像カメラの視軸と前記模擬平面との交点の想定座
標データを入力データとする入力部と、前記入力データ
から標示器位置情報を演算する標示器位置情報演算部
と、前記撮像カメラの画像情報に前記標示器位置情報を
スーパーインポーズする画像処理部と、前記標示器位置
情報と前記標示器の実画像とのずれに基づき前記模擬平
面の前記交点の想定座標データの補正値を演算する誤差
演算部と、前記入力データ及び前記補正値を入力とし前
記画像処理部の実画像をアフィン変換するアフィン変換
部と、前記アフィン変換画像上の測定点を指定し距離を
演算する距離演算部とを有することを特徴とする空間距
離測定装置。7. A spatial distance measuring device using an imaging camera for measuring a distance between two points in space based on pixels of a photographed image, wherein a coordinate set using an indicator installed in a simulation plane including the two points as an origin. An input unit for inputting position data of the imaging camera above, and assumed coordinate data of an intersection between the visual axis of the imaging camera and the simulation plane, and a sign position for calculating sign position information from the input data; An information processing unit, an image processing unit that superimposes the sign position information on the image information of the imaging camera, and the intersection of the simulated plane based on a shift between the sign position information and the real image of the sign. An error calculation unit that calculates a correction value of the assumed coordinate data of the above, an affine transformation unit that receives the input data and the correction value as an input, and affine-transforms an actual image of the image processing unit, A distance calculation unit that specifies a measurement point on the replacement image and calculates a distance.
で直交する軸の回りの回転角の計測値（κ）をも入力と
することを特徴とする請求項６又は７記載の空間距離測
定装置。8. The spatial distance according to claim 6, wherein the input unit also receives a measurement value (κ) of a rotation angle about an axis orthogonal to the origin of the simulation plane at the origin. measuring device.
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| JP21506595A JP3328111B2 (en) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | Spatial distance measuring method and spatial distance measuring device |
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