JP2000337815A - 少なくとも一つの対象物体点における立体座標の測定のため方法およびシステム - Google Patents

少なくとも一つの対象物体点における立体座標の測定のため方法およびシステム

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JP2000337815A JP2000138744A JP2000138744A JP2000337815A JP 2000337815 A JP2000337815 A JP 2000337815A JP 2000138744 A JP2000138744 A JP 2000138744A JP 2000138744 A JP2000138744 A JP 2000138744A JP 2000337815 A JP2000337815 A JP 2000337815A
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Wieland Feist
ファイスト （原語表記）Ｗｉｅｌａｎｄ Ｆｅｉｓｔ ヴィーランド
Marcel Seeber
ジーベル （原語表記）Ｍａｒｃｅｌ Ｓｅｅｂｅｒ マルセル
Ludwin Heinz Monz
モンツ （原語表記）Ｌｕｄｗｉｎ−Ｈｅｉｎｚ Ｍｏｎｚ ルドヴィン・ハインツ
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ZSP Geodaetische Systeme GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】同平面にはない二つの基点の座標から、ビデオ
スタジア測量器を用いて少なくとも一つの物体点Ｐ１の
立体座標を測定するための方法およびシステム 【解決手段】参照点として用いる二つの基点の座標か
ら、距離測定装置、ＣＣＤマトリックス付属ビデオカメ
ラ、視準装置および角度測定装置を擁し、垂直な鉛直軸
ＳｔＡの周りを旋回する撮影地点に配置のビデオスタジ
ア測量器を用いて、反射器、レーザー斑あるいはその他
の方法でマーキングし、測定した地形内の基点から任意
の物体点の座標を導き出す

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビデオ測定画像のス
タジア測量による、少なくとも一つの対象物体点におけ
る立体座標の測定のための、特に測地法および建物、物
体測定で適用される方法およびシステムに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】最新の電子スタジア測量では自動精密視
準システムが備えられている。それにより、画像評価電
子機器の存在下では、反射器によってマーキングされた
視準点迄の距離、水平角および垂直角からなるスタジア
測量法に記載の測定データの補充用に、第一段階として
視準画像の保存が可能になろう。そうすることで、測定
点の周辺全体がデジタル画像の中に保持できる。これが
ビデオスタジア測量器の最も簡単な形態と言えよう。そ
のための前提は、物体フィールドまたは物体がビデオス
タジア測量器の光学軸に、ほぼ垂直で水平位置にあるこ
とおよび視準画像の中ではすべての物体が同時にシャー
プに現れることである。視準線も同様にほぼ水平でなけ
ればならない。
【０００３】「ビデオスタジア測量器」のシステムにつ
いてはＤＥ ３６ ２８ ３５０に紹介されている。それ
によると、スタジア測量器に配置されたビデオカメラに
より点番号ラベルのついた反射器を撮影して、追加情報
および点番号によりスタジア測量器の測定データを補足
している。つまり、これは追加情報の収集であるが、も
っぱら測定地点の記録情報の質的改善に用いられる。当
システムでは撮影像に記載の地点測定は不可能である。
【０００４】全く別な用途のものであるが、同様に簡単
なシステムがＤＥ １９８ ００ ３３６に記載されてい
る。それはカメラに用いられる距離測定用センサーユニ
ットである。このシステムは物体に対するカメラの標定
データを収集し、デジタル化する。それによりカメラの
測定値は完全に標定されたものとなる。ＷＯ ９７／３
６１４７も位置が既知である選択三点を持つ対象物体と
しての光景に対するビデオカメラの標定に関するもので
ある。カメラの位置設定には撮影画像から得られたデー
タが利用される。
【０００５】ＤＥ １９６ ０４ ０１８は課題を全く異
にするものである。当システムは視準点指示器のほか、
反射鏡なしでの距離測定用設置式走査線測距儀付きトラ
ンシットを有している。それにより物体表面までの距離
が測定される。縁の視準は望遠鏡で行い、物体の位置は
角度で定める。そうすれば、距離と角度から物体の幅が
算出できる。これはビデオスタジア測量器ではない。ト
ランシットおよび距離計の測定データから物体について
の測定値をコンピューターで計算する。測定対象の物体
に対する画像撮影およびその画像からの物体測定データ
の算出は行わない。
【０００６】ＥＰ ０ ４１７ １２５ Ｂ１（ＤＥ ６
８９ ０４ ９１１ Ｔ２）では三点に対して類似システ
ムを適用するもので、立体面に対するそれらの関係を距
離および角度の測定によって求めている。複数面を測定
することによって、測定面の数に応じて切断線および頂
点が求められる。この場合も測定対象空間の画像撮影お
よびそれからのデータ取り出しは行わない。カメラの距
離測定およびピント調整システムでは測地法の高度な精
度要求には十分に対応できない。
【０００７】ＭＤＬ社の企業情報「ビデオオプション付
き測量器ＴＭ ＡＬＳ」によると、デジタルビデオカメ
ラの利用により、空間標定、位置設定された土地形態対
象物のビデオ画像から地形画像がデジタル合成され、次
に通常のスタジア測量器で測定された極心データ（距離
および角度）を利用して測定がなされる。このデジタル
地形画像には平面輪郭および高さに関する情報が含まれ
ている。後者については地域地図や広域地図の製作では
通常となっている幾何学計算を通して等高線の形態で求
められ描出される。このデータを利用して尺度計算を行
い、地形を導き出すことができる。説明によると反射器
なしの距離測定器なので、開放地形は巡回せずに高い位
置から測定することができる。この点はビデオスタジア
測定法の有利な応用特性である。但し、残念ながら精度
は非常に低水準である。
【０００８】以上説明した現技術水準を要約すると次の
通りである ： − ビデオ画像での測定が実施できない − ビデオ画像測定データと距離、水平角、垂直角など
スタジア測量器および／またはトランシットデータとの
関連性がない − これら直接的な測定データから別なデータは全く導
き出せない − このようにビデオスタジア測量法が実施されていな
い コンピューター処理の目的は、保存した視準画像からそ
の他の物体点測定のためのデータを得て利用することに
ある。この目的には反射器でマーキングした基点（ベー
スポイント）をいくつかビデオ画像中に記録し、続いて
それらに対する中心からの距離、角度を測定しておく。
それは、後に行う測定データおよび測定画像の机上評価
の際にマーキングされた基点間にある測定点を後からビ
デオ画像測定データにより追加測定できるようにするた
めである。
【０００９】距離が大きい場合はどの画像もほぼ同時に
ピントが合う。視準距離が短く、対象物体が深部に延び
ている場合、マーキングされた物体点をピントの合った
周辺領域で認めるためには、基点画像から始めてコント
ラスト最大のものに移し換える。そうすることで目的の
物体点に対して精確なマーキングが可能になる。この理
由からデジタル像は測定像の画質を持っていなければな
らない。この可能性により、地形撮影の場合にそのポジ
ションが基点からの計算によって導き出されるその他の
物体点を、机上作業過程でビデオ画像から求めるに際し
ては、同時に基点をも形成している少数の重要ポイント
に絞ることができる。これらの物体点は撮影中でも後か
らでも、マウスクリックによりビデオ画像中でマーキン
グできる。この可能性により戸外撮影の時間を節約し、
後から実写および追加フィールド比較しなくても局所撮
影の補充ができることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上の状況より、本発
明の課題は撮影した視準画像から物体点ポジションを効
果的に決定するための測定データを入手し、測地コスト
の削減が可能なビデオ画像スタジア測量法およびそのた
めのシステムを構築することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記課
題は請求項１に記載の方法によって解消される。請求項
２〜７には方法の別な態様および操作過程の詳細が記述
されている。方法を実施するためのシステムについては
請求項８に述べてあり、続いての従属請求項に詳細な実
施内容およびシステムについての仔細事項が記述されて
いる。
【００１２】スタジア測量によって決定した基点のマー
キングは撮影した視準画像内で行うのが実際上有利であ
る。物体点の測量を軽減化し、戸外作業を減らすために
は、設置された画像スクリーン上に転送される視準画像
においても、あるいは撮影、保存した画像を手掛かりに
後に屋内作業をする場合にも視準点の測定対象物体点Ｐ
ｉを選択するのが有利である。
【００１３】水平軸の周りを傾倒させ得る距離計収容
部、ＣＣＤマトリックス付きビデオカメラ、視準装置お
よび角度測定装置を持つ、撮影位置に設置され垂直な鉛
直軸ＳｔＡの周りを旋回できるビデオスタジア測量器を
利用して測定される参照点としての少なくとも二つの基
点の座標測定から行う少なくとも一つの物体点Ｐ１に対
する立体座標測定法の場合では、下記過程を組み入れて
おくのが有利である ：
【００１４】− 水平傾倒軸の周りを高低角だけ傾倒し
得るビデオカメラ付きの、撮影位置に設置された、鉛直
軸の周りを水平角だけ回転し得るビデオスタジア測量器
により、物体空間に存在する二つの基点の視準およびビ
デオスタジア測量器の距離測定システムによる少なくと
も二基点までの傾斜距離の測定 − 少なくとも二つの基点を含むそれぞれ二つのビデオ
画像の製作および保存。その場合それぞれ視準された基
点の画像がビデオカメラ対物レンズのそれぞれの主点に
来るようにカメラを照準する。
【００１５】ビデオ画像によって捕らえられた空間に存
在し、撮影中にまたは撮影されたビデオ画像にマーキン
グされた少なくとも一つの対象物体点のｘ,ｙおよびｚ
座標をビデオカメラＣＣＤマトリックス上に結像した、
物体空間にある選択物体点の視準画像で測定された視準
画像座標を基に、基点までの傾斜距離、計測水平角、基
点までの高低角、機器定数およびビデオカメラの対物レ
ンズ焦点距離から測定する。但し、これらのｘ,ｙおよ
びｚ座標はビデオスタジア測量器の傾倒軸と鉛直軸の交
点に座標原点を持つＸ,Ｙ,Ｚ軸から成る座標系の座標で
あり、鉛直軸はＸ−Ｙ面に垂直で、Ｚ軸方向は固定され
ている。
【００１６】この方法は下記の操作手順で実施するのが
好ましい ： ａ． 第一基点方向のＸ−Ｙ平面に対して第一水平角お
よび第一高低角のもとで、ビデオカメラ軸の調整により
第一基点に視準して、それぞれ第一高低角、第一水平角
を測定する。その場合高低角と水平角の頂点はビデオス
タジア測量器の傾倒軸にあるものとする。第一視準画像
の撮影、保存およびこの第一基点までの傾斜距離をビデ
オスタジア測量器のビデオカメラ軸に対して同軸に配置
された距離測定システムにより測定する。その場合ビデ
オカメラは第一基点の画像がビデオカメラ対物レンズの
主点にあって、しかも第二基点の画像が含まれるように
視準する。
【００１７】ｂ． ビデオスタジア測量器を両基点およ
びビデオスタジア測量器の鉛直軸によって形成される第
二水平角の分だけ旋回させる。但しこの角の頂点は鉛直
軸上にあるものとする。
【００１８】ｃ． 第二基点方向のＸ−Ｙ平面に対して
第二水平角および第二高低角のもとで、ビデオカメラ軸
の調整により第二基点に視準してそれぞれ第二高低角、
第二水平角を測定する。その場合この角の頂点はビデオ
スタジア測量器の傾倒軸にあるものとする。第二測定画
像の撮影、保存およびこの第二基点までの傾斜距離をビ
デオスタジア測量器の距離測定器により測定する。その
場合ビデオカメラは第二基点の画像がビデオカメラ対物
レンズの主点にあって、しかも第一基点の画像が含まれ
るように視準する。
【００１９】ｄ． 撮影された視準画像に含まれ、物体
空間に存在する任意の物体点の座標を第一および第二基
点の座標を基に下記手段により決定する ： ｄａ． 撮影中に現れるビデオ画像における検索物体点
のマーキングまたは撮影されたビデオ画像における検索
物体点のマウスクリックによるマーキング ｄｂ． 撮影されたまたは撮影中のビデオ画像における
物体点視準画像の座標測定 ｄｃ． ＣＣＤマトリックス面に存在する物体点におけ
る視準画像の座標を下記データにより物体空間に存在す
るアナログ座標へ変換 ： − 機器定数で修正した両基点までの測定傾斜距離 − 測定された視準画像の座標 − ビデオカメラ対物レンズの焦点距離 ｄｄ． 下記データを用いての基準点（コントロールポ
イント）パラメーターの計算 ： − 対象物体空間で転換された視準画像の座標 − 両基点までの実測傾斜距離 − 基点を順次視準する場合にビデオスタジア測量器が
鉛直軸の周りを旋回しなければならない実測水平角 − 基点に対する前記実測高低角 − 水平角、前記傾斜距離および両高低角から導き出さ
れる距離 ｄｅ． これらの基準点パラメーターを鉛直軸と傾倒軸
との交点に原点を持つ座標系Ｘ,Ｙ,Ｚの座標へ変換およ
びこれら基準点の当座標系における座標の決定
【００２０】ｅ． 前記基準点によって定まる二つの直
線ｇ１とｇ２との交点座標を基準点座標から求めること
により、ビデオスタジア測量器の傾倒軸と鉛直軸との交
点を前記座標系の座標原点とする座標での物体点のｘ,
ｙおよびｚ座標の計算。この交点の座標は測定対象であ
る物体点の座標でもある。スタジア測量器第一撮影点で
始まった、物体点から成るトラバース線を持つビデオ画
像トラバースを第二スタジア撮影点から先へ進めるため
に、スタジア測量器の第二撮影点から進められる物体点
トラバース線をスタジア測量器の第一撮影点から求め
る。
【００２１】本発明に記載の別な実施態様によれば、追
加物体点が他の焦点平面位置にある場合、例えば視準距
離が短いと直ぐにそのようになって観察者が該平面に焦
点を合わせ直して求める物体点を明瞭にマーキングしな
ければならないが、そのような場合では、特に、画像評
価装置により任意の物体点平面に属する、所望物体点の
視準画像座標を求めて、その後自動フォーカシング装置
によって物体点の視準画像面に焦点を合わせるのが有利
である。従って、物体点認識のための画像評価および特
定ポジションを持った物体点としての特殊化は既知の視
準画像面を最大のコントラストを持った画像面に転換す
ることによって行う。
【００２２】少なくとも一つの物体点に対する空間座標
測定システムは、測定地点に自動照準および送信器付き
の電子スタジア測量器を、視準点には反射器、受信器付
き視準桿および保存媒体付き図式測量記録帳を有してい
る。電子スタジア測量器またはビデオスタジア測量器は
垂直軸の周りを旋回でき、傾倒軸の周りを傾倒できる距
離計およびＣＣＤマトリックス付きビデオカメラを有し
ている。
【００２３】さらに、ビデオスタジア測量器には水平
角、高低角の測定用に視準装置および測角装置が備えら
れている。この場合に距離測定システムによって計測さ
れた距離に依存して制御できる、またはビデオ画像の鮮
鋭度に応じてマニュアルで調整可能なビデオカメラ
【００２４】ＣＣＤマトリックスのフォーカシングシス
テムが備わっていると、また物体点を認識するための、
および特定ポジションを持つ物体点として特殊化するた
めの画像加工システムが備えられていると、ビデオカメ
ラの光学軸に対して距離測定システムの光路が、少なく
とも一部分については同軸に配置されていることが有利
に働く。
【００２５】ビデオカメラのＣＣＤマトリックスは、フ
ォーカシングの目的には光学軸方向に移動、制御できる
鏡胴内に配置するのが好ましい。鏡胴の移動はアルゴリ
ズムに基づきコンピューター制御されている伝動装置に
よって実現できる。以上のほか、距離測定システムによ
って求めたそれぞれの視準基点までの距離に対応したＣ
ＣＤマトリックスの移動幅はコンピューターで計算する
のが有利である。
【００２６】さらに、ＣＣＤマトリックスを任意の物体
面にフォーカシングすることによって、求める物体点Ｐ
１の視準画像座標が測定されるように、画像評価装置で
オートフォーカス装置を制御しておくと有利である。但
し、対応の画像Ｂ'１およびＢ'２が視準画像面Ｍ'１お
よびＭ'２に存在する基点Ｂ１およびＢ２に視準されて
いなければならない。
【００２７】ＣＣＤマトリックスのフォーカシングにお
ける移動の場合でも、画像変換によって基点の視準画像
平面間に位置する物体点平面に最大限誘導することが可
能である。視準点でも撮影点と同様にすべての操作が行
えるように、視準点に置かれた視準桿は信号受信器、デ
ータ受信器および視準画像スクリーン付きコンピュータ
ーを有している。
【００２８】本発明の方法の内容としては、視準点にお
ける視準画像内での先進的な測定点マーキング手段、測
定経過の制御手段およびスタジア測量器とそのカメラの
測定データから選択物体点を測定する方法が含まれてい
る。物体点の三座標すべてのポジションを二測定点から
決定するのは、本発明によれば次の手段を取るだけで可
能である。つまり、スタジア測量器データとビデオ画像
データから追加データとしての基準点を導き出すのであ
るが、その場合その交点が当該座標を持つ選択物体点を
表すように交差線を形成するだけでよい。スタジア測量
参照点はレーザポインタによってもマーキングでき、距
離は反射器なしで測定できる。水平角および垂直角は視
準により周知の方法で得られる。マーキングされた参照
点および基点はレーザー光によりビデオ画像内で際立っ
て見える。所与の角度により画像配置も決定される。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下では本発明を実施例を基にさ
らに詳しく説明する。図１は、対物レンズ２および接眼
レンズ３を持つスタジア測量器の視感望遠鏡１を簡略化
した図である。例えば土地測量では望遠鏡１から離れた
位置に座標ｘ,ｙおよびｚが既知である基点Ｂ１および
Ｂ２がある。Ｐ１およびＰ２で表される物体点の座標は
本発明の方法に基づき基点Ｂ１およびＢ２を利用して測
定する。望遠鏡１は軸ＳｔＡの周りを旋回できるので、
基点Ｂ１およびＢ２に順次視準することができる。この
基点および物体点は周知の方法により望遠鏡１の接眼レ
ンズ面４に結像する。
【００３０】図２では、視感望遠鏡１の接眼レンズ面４
に映る視野５が描かれており、同時に基点の画像Ｂ'１,
Ｂ'２および物体点の画像Ｐ'１,Ｐ'２が示されている。
Ｘ,ＹおよびＺは座標軸を表している。
【００３１】図３は、対物レンズ７付きのビデオカメラ
６を表したもので、レンズ画像面８にはＣＣＤ素子から
成るＣＣＤマトリックス９が配置されていて、そこに基
点および物体点を持った地形が結像する。観察者はＣＣ
Ｄマトリックス９に結像した、基点と物体点の画像面
Ｂ'１,Ｂ'２とＰ'１,Ｐ'２をビデオカメラ６の画像スク
リーン１０上で確認することができる。
【００３２】図４は、ビデオカメラ６の画像スクリーン
１０において結像した基点Ｂ１,Ｂ ２および物体点Ｐ１,
Ｐ２２の画像Ｂ'１,Ｂ'２,Ｐ'１,Ｐ'２の位置を示した
ものである。ここでもＸ,ＹおよびＺは座標軸を表して
いる。関係を簡略化して理解し易いようにするため、図
２の場合と同様に基点および物体点をＸ−Ｙ平面で表し
ている。ビデオカメラ６は、基点Ｂ１およびＢ２のほう
へ順次向けられるように軸ＳｔＡの周りを旋回できるよ
うになっている。観察者は基点Ｂ１を視十字線の中心に
視準することにより、基点Ｂ２の位置は分かっていて、
例えば物体点Ｐｉのポジションを算出決定するためにカ
ーソルでマーキングすることができる。
【００３３】図５は物体点の立体座標測定のためのシス
テムを示したもので、測定位置には、台架１２に三脚１
３の付いた電子測量器またはビデオスタジア測量器が配
置される。その場合スタジア測量器１１の軸（鉛直軸）
は地表点１５を通る鉛直視準軸１４のほうに向けられて
いる。ビデオスタジア測量器１１は丸形水準器１６の表
示に基づき台架１２のネジで水平化させるが、粗照準器
１７付きビデオカメラ６を有している。同時に望遠鏡に
固定されたボタン１８を用いて、視準点を照準するため
同時にビデオカメラ６を水平軸の周りで傾倒させたり、
スタジア測量器１１全体を軸ＳｔＡに沿ってその周りを
回転させたりできる。
【００３４】ビデオスタジア測量器にはさらにアンテナ
１９付き送信器および視準装置が備えられている。図５
から明らかなように、スタジア測量器１１の上部にはデ
ィスプレー画面２０があって、そこで視準点を見ること
ができる。さらに、ディスプレー画面２０上には十字線
があって、それで画像の中心がマーキングされる。観察
者はスタジア測量器１１に装備された水平方向用および
垂直方向用の精密調整装置で正確な視準が行える。
【００３５】視準点には地表点２２に通ずる視準桿２１
が配置されていて、そこには垂直照準用の丸形水準器２
３および傾倒可能な反射器を乗せる反射器支持体２４が
備え付けられている。視準桿にはさらに、バッテリー２
６、ビデオディスプレー２７、独自の画像スクリーンを
持つ操作ユニット２８およびアンテナ３０付き無線装置
２９が付いている。
【００３６】測定位置のビデオスタジア測量器１１に照
準するには、観察者は視準桿２１を地表点２２の中心に
設定して丸形水準器２３の方へ手で垂直に照準し、その
後視準桿２１を回転させて反射器２５を、それが測定位
置のビデオスタジア測量器１１に照準するまで傾倒させ
る。それによって視準軸ＺＡのスタジア測量器１１も視
準桿２１の反射器２５に照準させることができる。無線
区間では命令を受けて測定位置と視準点間で画像、デー
タ転送が行われる。
【００３７】図４および図５に描かれたような、測定に
必要な基点が予め設定されていれば、観察者は視準桿を
利用して図には描かれていないカーソルによりビデオデ
ィスプレー画面２７に現れる視準像に前記物体点をマー
キングして算出決定することができる。図５(ａ）は、
各ユニットの配置された視準桿２１の正面図である。
【００３８】図６は、ビデオスタジア測量器１１の構造
を表した概略図である。三脚１２は、操作斜面台３２、
ビデオカメラ６のカメラ本体３３およびディスプレー２
０を支えている。カメラ本体３３には、接眼レンズ３
４、さらにその外側に突出瞳３５および高さ調整装置３
６の付属する粗照準器１７が備わっている。カメラ本体
３３は、前部接触点Ｋに対物レンズ７を、画像面には、
カメラ６の鏡胴６.１に配置された支持導板９．１にそ
の中心が固定されているＣＣＤマトリックス９を擁する
ビデオカメラ６を支えている。この鏡胴６.１は、フォ
ーカシング目的のために僅かな接合遊び部分を持たせて
シリンダー形ケーシング６.２中に配置されている。当
鏡胴は雌ねじ３７.１が雄ねじ棒３７.２に同心固定され
ている伝動体３７、モーター３９の駆動体３８を通じて
コンピューターアルゴリズムに基づいて制御されてい
る。
【００３９】そのコンピューターは、導板４０上に設置
するのが好ましいが、図６では描かれてない。雄ねじ棒
３７.２は軸受け３７.３に固定され、駆動体３８と結合
している。コンピューターは公知のプログラムにより、
ビデオスタジア測量器１１の距離計４１から求めた、該
地形に設定されたそれぞれの視準基点Ｂまでの距離に基
づいてＣＣＤマトリックス９の移動幅を算出する。
【００４０】前部接触点ＫとＣＣＤマトリックス９の中
心にある主点Ｈとで形成されるビデオカメラ６の軸ＫＡ
と距離計４１の軸とは同心円上にある。距離計４１の軸
はそれの光線束の中心にあるが、当光線束は周知の通り
二つの半光束線、即ち送光器光束線と受光器光束線とか
ら成っている。この軸は対物レンズ収容部４２に配置さ
れている対物レンズ７の接触点Ｋから選択ミラー４３に
通じている。受光器光束線は、対物レンズを通過し、選
択ミラー４３で反射して、転向プリズム４４,４５およ
び中間像平面４６を経由して距離計４１に導かれる。
【００４１】レーザー４８からプリズム４７を通して送
られてくる、対物レンズ７を通して見ることのできる送
光器光束線は、対物レンズ７の中心を通るように配置さ
れているプリズム４４の内側反射面を通じて空間に投影
される。それは特に実物体のマーキングや、あるいは例
えば測定対象の物体点となり得る地形内配置反射器への
光線放射のためにカメラ軸ＫＡの中心を通る光束として
用いられる。そのようにマーキングされた物体点ＰはＣ
ＣＤマトリックス９上の測定点として強調される。
【００４２】ビデオスタジア測量器１１にはさらに、ビ
デオカメラ６のＫＡ軸周囲傾倒用およびスタジア測量器
１１全体のＳｔＡ軸周囲手動回転用の操作素子４９が取
り付けられている。この操作素子４９によりビデオカメ
ラ６の粗フォーカシングおよびディスプレー画面２０上
の画像フォーカシングも同様に行える。いずれのスタジ
ア測量器とも同じように、この場合でもビデオカメラ６
の傾倒軸ＫＡとカメラの光学軸でもある鉛直軸ＳｔＡと
は一点で交わっている。機構部のほか、いずれの電子式
スタジア測量器にもビデオスタジア測量器にも備わって
いる角度測定装置、傾斜度センサー、視準調整素子、給
電装置、機器制御装置およびデータ保存器のような機構
的および電子的機能ユニットは図には描かれていない。
これらの装置は現技術レベルのものである。
【００４３】参照点として用いる、同一平面にはない少
なくとも二つの基点Ｂ１の座標ｘ，ｙおよびｚから、距
離計４１として構成された距離測定装置、ＣＣＤマトリ
ックス９付属ビデオカメラ６、視準装置および角度測定
装置を擁し、垂直な鉛直軸ＳｔＡの周りを旋回する撮影
地点に配置のビデオスタジア測量器１１を用いて少なく
とも一つの物体点Ｐ１の立体座標を測定する方法におい
てビデオカメラ６が水平な傾倒軸ＫＡの周囲を傾倒でき
るものとした場合、反射器、レーザー斑あるいはその他
の方法でマーキングし、測定した地形内の基点Ｂ１から
任意の物体点Ｐ １の座標ｘ,ｙおよびｚが導き出され
る。補充として、マーキングされた基点Ｂ １および物体
点Ｐ１を含む視準画像を撮影し、保存する。
【００４４】次に任意の物体点Ｐｉの座標をマーキング
およびスタジア測量された基点Ｂ１の視準画像内に含ま
れるポジションデータ（座標）から求める。その場合ス
タジア測量された基点Ｐ１の撮影視準画像内でのマーキ
ングは例えばマウスクリックまたはその他適当な方法で
行う。測定対象の物体点Ｐ１の選択は視準点でも、つま
り予め用意した画像スクリーンまたはビデオディスプレ
ー画面２７（図５）に転送された画像において、あるい
は後に屋内作業でも行うことができる。
【００４５】図７には、例として二つの基点Ｂ１および
Ｂ２を用いて物体点Ｐの座標ｘおよびｙを求める測定図
式が描かれている。その場合これらの点はすべてＸ−Ｙ
水平面にあるとしている。対物レンズＯが順次位置調整
される（図７ではＯ１およびＯ２）ビデオスタジア測量
器１１は撮影位置に設定される。それは図７ではビデオ
スタジア測量器の鉛直軸とＸ−Ｙ面とが交わる部分でＳ
ｔＡと表示されているところであり、それは同時にＸ,
Ｙ座標軸を持つ座標系の原点ＯＰでもある。第一設定位
置では測定軸がビデオカメラの軸Ｏ１Ｂ'１と同軸にな
る、図には描かれていないビデオスタジア測量器によ
り、その画像Ｂ'１がビデオカメラＣＣＤマトリックス
の面Ｍ １上の主点Ｈ'１にある視準目標の一つである基
点Ｂ１までの水平距離ｅ１１を測定する。
【００４６】その後基点Ｂ１での説明と同様の方法で基
点Ｂ２を視準するのであるが、その場合ＣＣＤカメラを
動かして軸ＳｔＡの周りを旋回させ、カメラ軸Ｏ１Ｂ'
２を基点Ｂ２に照準してシャープな像が得られるように
視準画像面をフォーカシングする。ＣＣＤマトリックス
のＭ'２面には基点Ｂ２の画像Ｂ'２が現れる。同時にビ
デオスタジア測量器の水平目盛盤により水平角ψがおよ
びビデオスタジア測量器の距離計により基点Ｂ２までの
水平距離ｅ２２が計測される。両基点Ｂ１およびＢ２に
対し、このようにして得た視準画像Ｍ'１およびＭ'２を
保存する。
【００４７】基点Ｂ１およびＢ２の視準の際には当然の
ことであるが、物体点Ｐ、あるいはそれが複数の場合で
あれば物体点Ｐ１もこの視準画像Ｍ'１およびＭ'２上に
結像するよう注意しなければならない。両基点Ｂ１およ
びＢ２によるＸ−Ｙ平面における物体点Ｐ１の座標測定
は以下のように行う（図７） ：
【００４８】撮影中に映されたビデオ画像から求める物
体点Ｐを画像スクリーン上にマーキングして、その後即
座にＣＣＤマトリックス９の面Ｍ'１,Ｍ'２における画
像点Ｐ'１１,Ｐ'１２の座標ｐ'１１,ｐ'１２を測定する
ことができる。画像中にマーキングされ、識別される物
体点Ｐはその構造上前記画像でも画像識別アルゴリズム
によってマーキングおよび測定されるからである。ある
いは後に画像スクリーン上で画像操作し、重複ビデオ画
像へのマウスクリックにより求める物体点Ｐをマーキン
グしてコンピューターにより座標計算する。
【００４９】座標計算はコンピューターにより次式に基
づき行う。後出の公式で用いたファクターは図７に記入
されている。測定水平距離ｅ１１およびｅ１２、測定水
平角ψ、定数△ｅ１＝△ｅ２＝△ｅおよびＣＣＤマトリ
ックス９のＭ'１,Ｍ'２面における画像点Ｐ'１１,Ｐ'
１２の座標ｐ'１１,ｐ'１２より物体空間における中央
縦距ｐ１１,ｐ１２、ｐ２１およびｐ２２が相似法則に
基づき算出される。但し、定数△Ｅは対物レンズの主点
Ｏ＝Ｏ１＝Ｏ２から鉛直軸ＳｔＡまでの距離であり、Ｏ
１およびＯ２は異なった位置にあるビデオカメラ対物レ
ンズを表している。計算では水平距離ｅ１１、ｅ１ ２お
よび水平角ψについて求めた測定値から補助空間距離ｅ
１２＝ｅ１１・ｃｏｓψおよびｅ２１＝ｅ２２・ｃｏｓ
ψを導き出す。後出の図８に対する説明とも関連するこ
とだが、大きさｅ１１およびｅ２２についてはここでは
空間に存在する点に視準するので、区別のため「傾斜距
離」という名称を用いている。
【００５０】次に水平距離ｅ１１およびｅ２２、前記の
補助距離ｅ１２およびｅ２１、測定水平角ψおよび算出
中央縦距ｐ１１,ｐ１２,ｐ２１およびｐ２２から第一基
点に関連するビデオスタジア測量器１１の座標系におけ
る四基準点Ｓ１１,Ｓ１２,Ｓ ２１,Ｓ２２の直角座標を
測定する。基準点Ｓ１１およびＳ１２は直線ｇ１を、基
準点Ｓ２１およびＳ２２は直線ｇ２を規定する。これら
直線ｇ１およびｇ２の算出は周知の数学的公式によって
行う。この両直線ｇ１およびｇ２の交点が求める物体点
Ｐであり、その座標は鉛直軸ＳｔＡの点ＯＰを原点とす
るビデオスタジア計量器１１の座標系における座標ｘお
よびｙである。
【００５１】中央縦距ｐ１１,ｐ１２,ｐ２１,ｐ２２お
よび基準点Ｓ１１,Ｓ１２,Ｓ２１,Ｓ ２２の座標は次式
に従って算出される。式中のｆは対物レンズの焦点距離
である： 中央縦距 ： ｐ１１＝ｐ'１１／ｆ（ｅ１１−△ｅ） ｐ１２＝ｐ'１１／ｆ（ｅ２２ｃｏｓψ−△ｅ） ｐ２２＝ｐ'１２／ｆ（ｅ２２−△ｅ） ｐ２１＝ｐ'１２／ｆ（ｅ１１ｃｏｓψ−△ｅ）
【００５２】 基準点の座標 ： Ｓ１１ ： ｘ＝ｐ１１、 ｙ＝ｅ１ １ Ｓ１２ ： ｘ＝ｐ１２、 ｙ＝ｅ２ ２ ｃｏｓψ Ｓ２２ ： ｘ＝ｅ２２ｓｉｎψ−ｐ１２ｃｏｓψ、 ｙ＝ｅ ２２ ｃｏｓψ＋ｐ２２ｓｉｎψ Ｓ２１ ： ｘ＝ｅ１１ｓｉｎψｃｏｓψ−ｐ２１ｃｏｓψ、 ｙ＝ｅ １１ ｃｏｓ２ψ＋ｐ２１ｓｉｎψ 求める物体点の座標測定精度を高くするためには、基準
点Ｂ１,Ｂ２間の距離をできる限り大きく取るのが効果
的である。物体点Ｐ,Ｐ１は基準点Ｂ１,Ｂ２に近づき過
ぎてもそれらの後方になってもならない。しかし基準点
Ｂ１およびＢ２の前後方中間域には問題なく物体点の位
置設定が可能である。
【００５３】図８を手掛かりに二基点Ｂ１,Ｂ２視準の
場合における幾何学的関係および短い視準距離の場合で
のＸ−Ｙ平面上にある少なくとも一つの物体点Ｐの座標
ｘ,ｙの決定方法について説明する。ここでは約１００
ｍまでの視準距離を想定している。基点Ｂ１,Ｂ２およ
び少なくとも一つの物体点Ｐが短い目標距離または視準
距離でビデオスタジア測量器の鉛直軸から別々の距離に
ある場合、個々の点に対してそれぞれの距離でフォーカ
シングしなければならない。そのことは基点Ｂ１,Ｂ２
にも座標測定の対象である物体点にも当てはまることで
ある。
【００５４】まず最初に両基点Ｂ１,Ｂ２を測定し、距
離ｅ１１,ｅ２２および水平面における角度αＢ１,α
Ｂ２を求める。物体点Ｐ（図８）の測定では、まず基点
に視準し、シャープにピント合わせ、即ちフォーカシン
グする。この視準過程で視準面ＭＰ１においてフォーカ
シングの的をＰに切換え、平面Ｍ'Ｐ１の画像に於いて
座標ｐ'１が測定できるように物体点Ｐの画像Ｐ'をマー
キングする。続いて第二の基点Ｂ２に視準して画像面で
シャープにピント合わせする。その後フォーカシングの
的をＰから視準面ＭＰ２に切換える。物体点Ｐはまだこ
の平面でマーキングされており、上の段落で述べた操作
過程と同じ画面距離ｂＰ２＝ｂＰ１を有している。この
距離は自動フォーカシング装置によりフォーカシングと
同時に測定される。
【００５５】視準面ＭＰ２ではさらに画像座標ｐ'２が
測定される。次にこれらの画像座標ｐ'１,ｐ'２および
画面距離ｂＰ１より中央縦距ｐ１１,ｐ１２,ｐ２１,ｐ
２２を前出の図７の説明で挙げた関係に基づき計算す
る。その場合関係式の中で焦点距離ｆは画面距離ｂＰ２
＝ｂＰ１に入れ替える。それは、画面距離が視準距離の
大きい場合のように焦点距離内にはもはやなく、いずれ
もｂＰ１の位置にあるからである。Ｓ１１,Ｓ１２,Ｓ
２１およびＳ２２はここでも基準点であり、交点座標が
物体点Ｐの座標となる直線ｇ１およびｇ２を決定づけ
る。従って、物体点Ｐの座標決定には視準距離の大きな
（光学的に見れば無限大）物体点の座標決定の場合と同
様にアルゴリズムを適用する。
【００５６】図９を手掛かりにして、また図６に示され
た個々の構成群、構成素子に付けられた参照符号に留意
して、スタジア測量器の位置（鉛直軸ＳｔＡ）に対する
参照点として用いられる少なくとも二つの基点Ｂ１,Ｂ
２によって物体点Ｐの立体座標Ｘ,Ｙ,Ｚを測定するため
の特許請求項４および５に記載された方法を詳しく解説
する。まず最初に物体点平面Ｍ１,Ｍ２内の基点Ｂ１,Ｂ
２の座標を、水平傾倒軸ＫＡの周りを傾倒し得る距離計
４１収容部、ＣＣＤマトリックス９付きビデオカメラ
６、視準装置および角度測定装置（図にはない）を持
ち、撮影位置ＯＰに配置されていて、垂直な鉛直軸Ｓｔ
Ａの周りを旋回できるビデオスタジア測量器１１（図
６）により測定する。
【００５７】対象物体点Ｐの座標測定には次の操作過程
を順番通りに行う ：第一段階では水平傾倒軸ＫＡの周
りを高低角ζ１およびζ２だけ傾倒するビデオカメラ６
の付属する撮影点ＯＰに配置された、鉛直軸ＳｔＡの周
りを水平角ψだけ回転するビデオスタジア計量器１１
（図６）を対象物体空間にある二つの基点Ｂ１,Ｂ２に
順次視準し、ビデオスタジア計量器１１の距離計４１に
より少なくとも二つの基点Ｂ１,Ｂ２までの傾斜距離ｅ
１１,ｅ２２を測定して、それぞれ少なくとも二つの基
点Ｂ１,Ｂ２を含む二つのビデオ画像を製作し、それら
を保存する。その場合、カメラは視準した基点Ｂ１,Ｂ
２の画像Ｂ'１,Ｂ'２が光学軸上ＣＣＤマトリックス９
のそれぞれの主点Ｈ'１,Ｈ'２に来るように照準する。
両基点Ｂ１,Ｂ２の視準ではビデオカメラ対物レンズの
設定位置はそれぞれＯ１,Ｏ２として表示されている。
【００５８】次に、ＣＣＤマトリックス９上に結像し
た、物体空間にある選択物体点Ｐ（Ｐ ｉ）の視準画像
Ｍ'１,Ｍ'２中で測定した視準画像座標ｑ'１１,
ｑ'１２,ｈ'１１,ｈ'１２のほか、計測した傾斜距離ｅ
１１,ｅ２２、基点Ｂ１,Ｂ２間の水平面における水平角
ψ、水平面から基点Ｂ１,Ｂ２までの高低角ζＢ１,ζＢ
２、機器定数△ｅおよびビデオカメラ６対物レンズの焦
点距離ｆ等のデータから、撮影中ビデオ画像を通してキ
ャッチされた、またはＣＣＤマトリックス９上にキャッ
チされた空間に存在する、少なくとも一つの対象物体点
Ｐｉ（Ｐ）あるいは撮影されたビデオ画像において選択
し、マーキングした少なくとも一つの物体点Ｐｉ（Ｐ）
のｘ,ｙ、およびｚ座標の測定を行う。その場合、この
座標ｘ,ｙおよびｚは軸Ｘ,Ｙ,Ｚを持つ座標系の座標で
あり、ビデオスタジア測量器１１の傾倒軸ＫＡと鉛直軸
ＳｔＡとの交点に原点ＯＰを持っている。その鉛直軸Ｓ
ｔＡはＸ−Ｙ平面に垂直でＺ軸方向は固定している。但
し、ｉは当該物体点に関する指数で、ｉ＝１、
２、．．．．ｎの自然数である。
【００５９】以下では操作方法の各過程をより詳細に説
明する ：まず最初に図７との関係で説明した方法によ
り基点Ｂ１に視準し、第一視準画像Ｍ'１を撮影、保存
してこの第一基点Ｂ１までの傾斜距離ｅ１１をビデオカ
メラ６の軸と同軸に配置された距離計４１により測定す
る。その場合ビデオカメラ６は、基点Ｂ１の像Ｂ'２１
が光学軸（視準軸ＺＡ１）上ビデオカメラの主点に来る
ように、しかも第二基点Ｂ２の画像Ｂ'２が中に入るよ
うに照準する。傾斜距離ｅ１１とは座標原点ＯＰと基点
Ｂ１間の距離である。同様にビデオカメラ軸ＺＡ１の調
整によりＸ−Ｙ面に関して第一基点Ｂ１に対する高低角
ζＢ１を測定する。その場合この角の頂点は傾倒軸ＫＡ
の点ＯＰの位置にある。
【００６０】その後、両基点Ｂ１,Ｂ２と鉛直軸ＳｔＡ
とで形成された水平角ψ分だけビデオスタジア測量器１
１を旋回させ、その角度を測定する。その場合この角の
頂点は鉛直軸ＳｔＡ上で座標原点の位置にある。続い
て、第二基点Ｂ２に視準し、第二視準画像Ｍ'２を撮
影、保存してこの第二基点Ｂ２までの傾斜距離ｅ２２を
ビデオスタジア測量器１１の距離計４１で測定する。そ
の場合ビデオカメラ６は、基点Ｂ２の画像Ｂ'２が光学
軸上でビデオカメラの主点Ｈ'２に来るように、しかも
第一基点Ｂ１の画像Ｂ'１２が視準画像Ｍ'２の中に入る
ように照準する。傾斜距離ｅ２２とは座標原点ＯＰと基
点Ｂ２間の距離である。ビデオカメラ軸ＺＡ２を調整し
ながら、Ｘ−Ｙ面に関して第二基点Ｂ２に対する高低角
ζＢ２を測定する。その場合この角の頂点は傾倒軸ＫＡ
の点ＯＰの位置にある。
【００６１】両視準画像Ｍ'１およびＭ'２の撮影、保存
後、撮影された視準画像内に結像した任意空間の物体像
Ｐ１の座標を両基点Ｂ１,Ｂ２の座標を基に測定する。
ここでは図８に基づいて説明するため物体点Ｐを選択す
る。求める物体点ＰのマーキングＰは撮影中に現れるビ
デオ画像で、または撮影、保存された視準画像における
マウスクリックで行える。
【００６２】この撮影ビデオ画像または視準画像Ｍ'１,
Ｍ'２を基に視準画像Ｍ'１,Ｍ'２それぞれにおいて物体
点Ｐの視準画像座標ｑ'１１,ｑ'１２,ｈ'１１,ｈ'１２
の測定を行う。ビデオカメラのＣＣＤマトリックス９面
にある物体点Ｐの視準画像座標ｑ'１１,ｑ'１２,ｈ'
１１,ｈ'１２を測定傾斜距離ｅ１１,ｅ２２により物体
空間にある類似座標ｑ１１,ｑ１２,ｈ１１,ｈ１２へ換
算し、機器定数△ｅ、測定視準画像座標ｑ'１１,ｑ'
１２,ｈ'１１,ｈ'１２およびビデオカメラ対物レンズの
焦点距離ｆにより修正する。この場合、二つの基点
Ｂ１,Ｂ２があれば指数１および２を使用する。
【００６３】画像座標ｑ'１１,ｑ'１２,ｈ'１１,ｈ'
１２、測定傾斜距離ｅ１１,ｅ２２、ビデオスタジア測
量器の角度測定システムにより計測した水平角ψ、同様
にビデオスタジア測量器の角度測定システムにより計測
した高低角ζＢ１,ζＢ２のほか、水平角ψ、傾斜距離
ｅ１１,ｅ２２および高低角ζＢ１,ζＢ２から導き出し
た距離ｅ１２,ｅ２１（図８）により物体空間に存在す
る基準点Ｓ１１,Ｓ１２,Ｓ ２１,Ｓ２２のパラメーター
ｑ１１,ｑ１２,ｈ１２,ｈ２１,ｑ２１,ｈ２２,ｑ２ ２お
よびこれらから基準点の座標を下記関係式に基づき算出
する ：
【００６４】ｘＳ１１＝ｅ１１ｃｏｓζＢ１ｃｏｓα
Ｂ１−ｑ１１ｃｏｓαＢ１＋ｈ１１ｓｉｎζＢ１ｓｉｎ
αＢ１ ｙＳ１１＝ｅ１１ｃｏｓζＢ１ｓｉｎαＢ１＋ｑ１１ｓ
ｉｎαＢ１−ｈ１１ｓｉｎζＢ１ｃｏｓαＢ１ ｚＳ１１＝ｅ１１ｓｉｎζＢ１＋ｈ１１ｃｏｓζＢ１ ｘＳ１２＝ｅ２２ｃｏｓζＢ１ｃｏｓψｃｏｓαＢ１−
ｑ１２ｃｏｓαＢ１＋ｈ１２ｓｉｎζＢ１ｓｉｎαＢ１ ｙＳ１２＝ｅ２２ｃｏｓζＢ２ｃｏｓψｓｉｎαＢ１＋
ｑ１２ｓｉｎαＢ１−ｈ１２ｓｉｎζＢ１ｃｏｓαＢ１ ｚＳ１２＝ｅ２２ｃｏｓζＢ２ｃｏｓψｓｉｎζＢ１＋
ｈ１２ｃｏｓζＢ１ ｘＳ２１＝ｅ１１ｃｏｓζＢ１ｃｏｓψｃｏｓαＢ２＋
ｑ２２ｃｏｓαＢ１−ｈ２２ｓｉｎζＢ２ｓｉｎαＢ２ ｙＳ２１＝ｅ１１ｃｏｓζＢ１ｃｏｓψｓｉｎαＢ２＋
ｑ２２ｓｉｎαＢ２＋ｈ２２ｓｉｎζＢ２ｃｏｓαＢ２ ｚＳ２１＝ｅ１１ｃｏｓζＢ１ｃｏｓψｓｉｎζＢ１−
ｈ２２ｃｏｓζＢ２ ｘＳ２２＝ｅ２２ｃｏｓζＢ２ｃｏｓαＢ２＋ｑ２２ｃ
ｏｓαＢ２−ｈ２２ｓｉｎζＢ２ｓｉｎαＢ２ ｙＳ２２＝ｅ２２ｃｏｓζＢ２ｓｉｎζＢ２＋ｑ２２ｓ
ｉｎαＢ２＋ｈ２２ｓｉｎζＢ２ｃｏｓαＢ２ ｚＳ２２＝ｅ２２ｃｏｓζＢ１−ｈ２２ｃｏｓζＢ２
【００６５】前記式中で角度αＢ１およびαＢ２は、Ｘ
軸と水平面に投射された傾斜距離ｅ １１,ｅ２２に囲ま
れた水平面上の角度である。式中ψはψ＝αＢ２−α
Ｂ１で、ビデオスタジア測量器の角度測定システムによ
って測定する。これらの座標は鉛直軸ＳｔＡと傾倒軸Ｋ
Ａとの交点に座標原点ＯＰを持つ座標系の四基準点Ｓ
１１,Ｓ１２,Ｓ２１,Ｓ２２の座標である。周知の数学
的法則に従い基準点Ｓ１１,Ｓ２２の座標から直線ｇ１
の式が、基準点Ｓ１２,Ｓ２１の座標から直線ｇ２の式
が求められる。これら両直線ｇ１,ｇ２の交点が求める
物体点Ｐの座標である。
【００６６】視準画像Ｍ１,Ｍ２上に結像したおよび／
またはマーキングされたその他物体点も同じようにして
求めることができる。図１０は、基点Ｂｉ（ｉ＝１〜
６）の撮影測線を持つ視準画像Ａｉ（ｉ＝１〜６）から
合成したビデオトラバースを表しており、ビデオスタジ
ア測量器のカメラにより別な二つの測量位置ＳｔＰ１,
ＳｔＰ２から測定したものである。これら座標位置の分
かっているスタジオ測量器撮影位置にそれぞれ一台のビ
デオスタジオ測量器を配置するか、または一台のビデオ
スタジオ測量器を順次撮影位置にセットする。
【００６７】第一撮影位置ＳｔＰ１に設置したビデオス
タジア測量器から始め、ビデオカメラにより視準画像を
少なくとも二つの基点で撮影し、コンピューターに記憶
させる。この場合、少なくとも二つの基点のうちのそれ
ぞれ一つが（例えば図１０では点Ｂ２またはＢ３）隣り
合う二つの視準画像上にあるとする。図１０から分かる
ように、Ｂ１,Ｂ２は視準画像Ａ１およびＡ２上に、Ｂ
２は視準画像Ａ１,Ａ２,Ａ３上に、Ｂ３は視準画像
Ａ２,Ａ３,Ａ４上に、Ｂ４は視準画像Ａ３,Ａ４,Ａ ６上
に、Ｂ５は視準画像Ａ４,Ａ５,Ａ６上に、Ｂ６は視準画
像Ａ５,Ａ６上にある。尚、視準画像Ａ４,Ａ５,Ａ６は
スタジア測量器の撮影位置ＳｔＰ２から撮ったものであ
る。
【００６８】さらに図１０から明らかなように、基点Ｂ
４は撮影位置ＳｔＰ１から撮った視準画像Ａ３上だけで
なく、撮影位置ＳｔＰ２から撮った視準画像Ａ４上にも
あるので、基点Ｂｉ（ｉ＝１〜６）から成るトラバース
の継続展開が保証される。視準画像（図には描かれてい
ない）のトラバースを継続するためには、さらに撮影位
置ＳｔＰ３からＳｔＰｎに到るまでそれぞれ少なくとも
二つの基点を持つ視準画像を構成する。但し、その場合
隣り合う二つの視準画像上には必ず少なくとも一つは共
通の基点が存在するものとする。このようにして撮影位
置ＳｔＰ１から始めたビデオ画像トラバースを第二の撮
影位置ＳｔＰ２から続行する。
【００６９】視準画像Ａｉの撮影では対応座標、大き
さ、当該撮影位置ＳｔＰｉから各基点Ｂｉまでの距離ｅ
ｉ、基点Ｂｉに対する水平角ψｉおよび鉛直角ζｉをビ
デオスタジア測量器に備え付けられた距離計および角度
計によって求める。これらの測定パラメーター、さらに
は視準画像から導き出した数値から、図８との関係で説
明したのと同じようにして物体点Ｐｉの座標を求めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基点および物体点の視感望遠鏡に対する位置
の簡略図
【図２】 視感望遠鏡の視野
【図３】 基点および物体点の画像スクリーン付きＣＣ
Ｄカメラに対する位置の簡略図
【図４】 ＣＣＤカメラの画像スクリーン上の画像
【図５】 物体点の立体座標測定のための本発明に記載
のシステム
【図６】 ビデオスタジア測量器の簡略図
【図７】 二基点の視準における幾何学的関係およびＸ
−Ｙ面における物体点のｘ座標、ｙ座標の測定図
【図８】 二基点の視準における幾何学的関係および短
い視準距離の場合の物体点座標の測定
【図９】 スタジア測量器の位置に依存する物体点Ｐ１
の立体座標ｘ,ｙおよびｚの測定図式
【図１０】 物体点列測定のためのビデオトラバース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィーランド ファイスト （原語表記) Ｗｉｅｌａｎｄ Ｆｅｉｓｔ ドイツ国 Ｄ−07743 イエナ フリード リッヒ・ヴォルフ・ストラッセ ６ (72)発明者 マルセル ジーベル （原語表記）Ｍａｒ ｃｅｌ Ｓｅｅｂｅｒ ドイツ国 Ｄ−51147 ケルン アルテ マガジンストラッセ ５ (72)発明者 ルドヴィン・ハインツ モンツ （原語表 記）Ｌｕｄｗｉｎ−Ｈｅｉｎｚ Ｍｏｎｚ ドイツ国 Ｄ−89081 ウルム ケーテ・ コルヴィッツ・ヴェーク 96

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基点Ｂ１,Ｂ２を地表にマーキングし
    て、目標方向に視準し、距離測定システムおよび角度測
    定装置によりそれらの座標を測定すること − 補足としてマーキングされた基点Ｂ１,Ｂ２および
    物体点Ｐｉを含む視準画像Ｍ'１、Ｍ'２をビデオカメラ
    によりそれぞれ撮影して保存すること − 次に、物体点Ｐｉの座標を視準画像Ｍ'１、Ｍ'２の
    座標およびマーキングされ、スタジア測量された基点Ｂ
    １、Ｂ２から求めることを特徴とする、 距離測定システムのほかに水平軸の周りを傾倒できるＣ
    ＣＤマトリックス付ビデオカメラ、それに視準装置およ
    び角度計測装置を持ち、垂直軸ＳｔＡの周りを旋回でき
    るという、撮影位置に配置されたビデオスタジア測量器
    を用いて、同一平面にない参照点としての少なくとも二
    つの基点の座標から少なくとも一つの物体点Ｐｉの立体
    座標を測定する方法
  2. 【請求項２】 スタジア測量により求めた基点を、撮影
    された視準画像にマーキングすることを特徴とする請求
    項１に記載の方法
  3. 【請求項３】 測定対象の物体点Ｐｉの選択を画像スク
    リーンに転送される視準画像に基づき視準点で行うか、
    あるいは測量、保存した視準画像を基に屋内作業として
    行うことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法
  4. 【請求項４】 水平傾倒軸ＫＡの周りを傾倒し得る距離
    計収容部、ＣＣＤマトリックス付きビデオカメラ、視準
    装置および角度測定装置を持ち、撮影位置に配置されて
    いて、垂直な鉛直軸ＳｔＡの周りを旋回できるビデオス
    タジア測量器により測定される参照点としての少なくと
    も二つの基点の座標から少なくとも一つの物体点Ｐｉの
    空間座標を次の操作過程、つまり − 水平傾倒軸ＫＡの周りを高低角ζだけ傾倒するビデ
    オカメラの付属する、撮影点に配置された、鉛直軸Ｓｔ
    Ａの周りを水平角ψだけ回転するビデオスタジア測量器
    を対象物体空間にある少なくとも二つの基点Ｂ１,Ｂ２
    に視準し、ビデオスタジア測量器の距離計により少なく
    とも二つの基点Ｂ１,Ｂ２までの傾斜距離ｅ１１,ｅ２２
    を測定し、 − 視準した基点Ｂ１,Ｂ２の画像Ｂ'１,Ｂ'２が対物レ
    ンズのそれぞれの主点Ｈ'１,Ｈ'２に来るようにビデオ
    カメラを照準して、それぞれ少なくとも二つの基点
    Ｂ１,Ｂ２を含む二つの視準画像を製作し、それらを保
    存し、 − ＣＣＤマトリックス上に結像した、物体空間にある
    選択物体点Ｐｉの視準画像中で測定した視準画像座標
    ｑ'１１,ｑ'１２,ｈ'１１,ｈ'１２のほか、傾斜距離ｅ
    １１,ｅ２２、測定した水平角ψ、高低角ζＢ１,ζ
    Ｂ２、機器定数Δｅおよびビデオカメラ対物レンズの焦
    点距離ｆ等のデータから、撮影中視準画像を通してキャ
    ッチされた空間に存在する、または撮影された視準画像
    にマーキングされた少なくとも一つの対象物体点Ｐｉの
    座標、つまり軸Ｘ、Ｙ、Ｚを持ち、ビデオスタジア測量
    器の傾倒軸と鉛直軸ＳｔＡとの交点に原点を持ち、その
    鉛直軸ＳｔＡがＸ−Ｙ平面に垂直でＺ軸方向が固定して
    いる座標系のｘ,ｙ、およびｚ座標を求める、という操
    作過程を経て決定する方法
  5. 【請求項５】 下記の操作過程、即ち ａ． 第一基点Ｂ１方向のＸ−Ｙ平面に対して第一水平
    角＝ψ１および第一高低角＝ζ１のもと、高低角ζ１と
    水平角ψ１の頂点がビデオスタジア測量器の傾倒軸ＫＡ
    にある状態で、ビデオカメラ軸の調整により第一基点Ｂ
    １に視準して第一高低角ζ１、第一水平角ψ１を測定す
    る第一基点Ｂ１の画像Ｂ'１がビデオカメラ対物レンズ
    の主点Ｈ'１にあって、その上第二基点Ｂ２の画像Ｂ'２
    が含まれるようにビデオカメラを視準して第一視準画像
    を撮影、保存、この第一基点Ｂ１までの傾斜距離ｅ１１
    をビデオスタジア測量器のビデオカメラ軸に対して同軸
    に配置された距離測定システムにより測定し、 ｂ． ビデオスタジア測量器を、両基点Ｂ１,Ｂ２およ
    びビデオスタジア測量器の鉛直軸ＳｔＡによって形成さ
    れる、頂点が鉛直軸ＳｔＡ上にある水平角ψ分だけ旋回
    させ、 ｃ． 第二基点Ｂ２方向のＸ−Ｙ平面に対して第二水平
    角＝ψ２および第二高低角＝ζ２のもと、第二高低角ζ
    ２の頂点がビデオスタジア測量器の傾倒軸ＫＡにある状
    態で、ビデオカメラ軸の調整により第二基点Ｂ２に視準
    して第二高低角ζ２、第二水平角ψ２を測定する第二基
    点Ｂ２の画像Ｂ'２がビデオカメラ対物レンズの主点Ｈ'
    ２にあって、その上第二基点Ｂ１の画像Ｂ'１が含まれ
    るようにビデオカメラを視準して第二視準画像を撮影、
    保存し、この第二基点Ｂ２までの傾斜距離ｅ２２をビデ
    オスタジア測量器の距離測定システムにより測定し、 ｄ． 撮影された視準画像に含まれ、空間に存在する任
    意の物体点Ｐｉの座標を両基点Ｂ１およびＢ２の座標を
    基に下記手段により決定し、 ｄａ． 撮影中に現れるビデオ画像に於ける検索物体点
    Ｐｉのマーキング、または撮影されたビデオ画像におけ
    る検索物体点Ｐｉのマウスクリックによるマーキング、 ｄｂ． 撮影された視準画像における物体点視準座標
    ｑ'１１,ｑ'１２,ｈ' １１,ｈ'１２の測定 ｄｃ． ＣＣＤマトリックス面に存在する物体点Ｐｉに
    おける視準画像の座標ｑ'１１,ｑ'１２,ｈ'１１,ｈ'
    １２を下記データにより物体空間に存在するアナログ座
    標ｑ１１,ｑ１２およびｈ１１,ｈ１２へ変換 ： − 機器定数△ｅで修正した測定傾斜距離ｅ１１および
    ｅ２２ − 測定された画像の座標ｑ'１１,ｑ'１２およびｈ'
    １１,ｈ'１２ − ビデオカメラ対物レンズの焦点距離ｆ 但しｉ＝物体点の数の関数 ｄｄ． 下記データを用いて、直線ｇ１およびｇ２によ
    って定義付けされる基準点Ｓ１１,Ｓ１２,Ｓ２１,Ｓ
    ２２のパラメーターｑ１１,ｑ１２,ｈ１１,ｈ１ ２,ｑ
    ２１,ｈ２１,ｑ２２,ｈ２２の計算 ： − 対象物体空間で転換された画像の座標ｑ１１,ｑ
    １２,ｈ１１,ｈ１２ − 実測傾斜距離ｅ１１およびｅ２２ − 実測水平角ψ − 実測高低角ζＢ１およびζＢ２ − 水平角ψ、傾斜距離ｅ１１,ｅ２２および高低角ζ
    Ｂ１,ζＢ２から導き出される距離ｅ１１,ｅ２２ ｄｅ． これらの基準点パラメーターを鉛直軸ＳｔＡと
    傾倒軸ＫＡとの交点に原点を持つ座標系Ｘ,Ｙ,Ｚの座標
    への変換 ｅ． 基準点Ｓ１１,Ｓ１２およびＳ２１,Ｓ２２によっ
    て定まる直線ｇ１とｇ ２との交点座標を基準点座標Ｓ
    １１,Ｓ１２,Ｓ２１,Ｓ２２から求めることによりビデ
    オスタジア測量器の傾倒軸ＫＡと鉛直軸ＳｔＡとの交点
    に前記座標系の座標原点を持つ物体点のｘ,ｙおよびｚ
    座標を計算する方法。
  6. 【請求項６】 スタジア測量器の第一撮影位置を出発点
    として物体点Ｐｉから成るトラバースを基点に基づいて
    求めること、あるいはスタジア測量器の第二撮影位置か
    ら出発して次に続くところを確定することを特徴とする
    前記請求項の少なくとも一つに記載の方法
  7. 【請求項７】 スタジア測量器の第一撮影位置から始め
    るのであるが、それぞれ一つが隣り合う二つの視準画像
    上に結像している少なくとも二つの基点を持つ視準画像
    Ｍ'１,Ｍ'２をビデオカメラにより撮影し、コンピュー
    ターに記憶させること、 − 次に、スタジア測量器の第二〜第ｎ撮影位置から、
    同様に隣り合う視準画像がそれぞれ一つずつ共通の基点
    Ｂｉを持ち、しかもそれぞれが少なくとも二つの基点を
    持つという視準画像を撮影すること、 − 隣り合う二つのスタジア測量器撮影位置から撮影し
    た隣り合う二つの視準画像上に同一の基点が少なくとも
    一つ結像していることおよび − 視準画像に結像した物体点Ｐｉの座標を基点Ｂｉの
    座標を基に決定することを特徴とする請求項６に記載の
    方法
  8. 【請求項８】 その画像Ｂ'１,Ｂ'２が、それぞれ視準
    画像平面Ｍ'１,Ｍ'２にあるという基点Ｂ１,Ｂ２に視準
    して、物体平面のＣＣＤマトリックス上へのフォーカシ
    ングポジションにおいて求める物体点Ｐｉの視準画像座
    標が測定されるように画像評価装置が自動フォーカシン
    グ装置を制御することを特徴とする前記請求項の一つに
    記載の方法
  9. 【請求項９】 距離測定システムの光路が、ビデオカメ
    ラの光学軸に対して少なくとも一部分については同軸に
    配置されていること、 − 距離測定システムによって計測された距離に依存し
    て制御できる、またはビデオ画像の鮮鋭度やコントラス
    トに応じてマニュアルで光学軸方向に調整可能なビデオ
    カメラＣＣＤマトリックスのフォーカシング用としての
    ＣＣＤマトリックス装備型鏡胴の備わっていること、 および − 物体点を認識するための、および特定ポジションを
    持つ物体点として特殊化するための画像加工システムが
    備えられていることを特徴とする、 − 測定地点に自動視準装置および送信器のほか、傾倒
    軸ＫＡの周りを傾倒できる距離測定装置ＣＣＤマトリッ
    クス付きビデオカメラ、視準装置および水平角、高低角
    の角度測定装置を有する、垂直軸（ＳｔＡ）の周りを旋
    回できる電子スタジア測量器が、 − 視準点には反射器付き視準桿、無線装置、受信器お
    よび保存媒体付き図式測量記録帳が備えられている少な
    くとも一つの物体点の立体座標を測定するためのシステ
    ム
  10. 【請求項１０】 ＣＣＤマトリックスを持つ鏡胴の光学
    軸方向への移動をアルゴリズムに基づきコンピューター
    制御されている伝動装置によって実現できることを特徴
    とする請求項９に記載のシステム
  11. 【請求項１１】 ＣＣＤマトリックスを持つ鏡胴の移動
    幅が、距離測定システムによって計測された視準基点ま
    での距離に相応した値としてコンピューターにより算出
    されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム
  12. 【請求項１２】 ＣＣＤマトリックスのフォーカシング
    における移動幅が、最大コントラストおよび最大鮮鋭度
    の観点から画像を基点Ｂ１とＢ２の視準平面間にある物
    体点平面Ｐ'ｉに変換することによって導き出すことを
    特徴とする請求項１０あるいは１１に記載のシステム
  13. 【請求項１３】 視準点においては視準桿が受信器、無
    線装置および補充用視準画像スクリーン付属のコンピュ
    ーターを有していること、および測定位置と視準位置間
    に測定点で撮影された視準画像の伝送装置が備えられて
    いることを特徴とする請求項９に記載のシステム
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