JP2012027000A - 単一カメラによる画像計測処理装置,画像計測処理方法および画像計測処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単一カメラと情報演算端末を備え、情報演算端末は、その記憶手段がカメラの内部標定要素と被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標を予め記憶し、データ転送手段が4点の特徴点をカメラ視野内に含むカメラ画像を取り込み、演算手段が取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いてカメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出する。
【選択図】図1
Description
しかし、ステレオカメラ方式の場合、カメラが固定しているために、撮影範囲が限定され、また自由な方向から撮影することが困難である。更に、ステレオカメラ方式の場合は、装置自体も別に作製する必要があるため、カメラ1台のバンドル計算方式に比べて費用が高くつく欠点がある。
立体的構造を成す製品を、単一のカメラで写真測量する場合、製品の形状の特徴にもよるが、参照点や測量点は必ずしも同一平面に存在しないことが多い。
(1)1台のカメラ手段と、
(2)少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、を備え、
上記(2)の情報演算端末は、
A)記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標を予め記憶し、
B)データ転送手段が、
カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
C)演算手段が、
C−1)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
C−2)歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、
C−3)算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出する、
構成とされる。
ここで、上記(1)のカメラ手段とは、市販のディジタルカメラや計測カメラ、更にはディジタルビデオカメラを用いることができる。このカメラ手段は、カメラ画像が撮影された際のカメラ状態を解析的に求めるカメラキャリブレーションを行うことが必要である。カメラキャリブレーションとは、具体的には、撮影時のカメラの位置および姿勢(カメラ角度)といった外部標定要素と、焦点距離や主点位置のズレ、レンズ歪み係数といった内部標定要素とを予め求めることである。
また、内部標定要素は、以下のa)〜d)の内部パラメータであり、予め情報演算端末の記憶手段に記憶している。
a)焦点距離
カメラのレンズ中心(主点)から撮像面(CCDセンサ等)までの距離として、例えば、0.1ミクロンの精度で値を算出する。
b)主点位置のズレ
カメラの主点と撮像面の中心位置との平面2軸(x, y)各方向のズレ量で、カメラ製造時の組み付け精度に依存するものであり、例えば、0.1ミクロンの精度で値を算出する。
c)放射方向レンズ歪み補正係数
ディジタルカメラによる画像の撮影は、曲面のレンズを通して平面の撮像面で光を受光するものであり、撮影された画像上の各画素は中心から距離が離れるほど大きな歪みが生じることから、そのような歪みを補正するための係数を算出する。
d)接線方向レンズ歪み補正係数
接線方向レンズ歪みは、レンズと撮像面とが平行に設置されていないことにより生じるものであり、カメラ製造時の組み付け精度に依存することから、補正係数を算出する。
また、情報演算端末のデータ転送手段とは、USBインタフェースのように有線ケーブルでカメラ手段と接続して画像データを転送するものに限らず、赤外線データ転送などの無線通信で画像データを転送するものでもよい。
取り込んだカメラ画像上の特徴点の2次元座標であるカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正した後、歪み補正された特徴点のカメラビュー座標(2次元座標)と実座標(上記A)記憶手段に予め記憶された被計測対象物の3次元座標)から、被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出する。
ここで、少なくとも4点の特徴点の実座標を予め記憶するが、この4点の特徴点うち任意の3点は一直線上に存在しないことが必要である。
そして、被計測対象物の4点の特徴点の3次元位置座標を、カメラ基準の座標系に変換すべく、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が、基準位置および基準角度となるような座標変換マトリックスを用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出するのである。
かかる構成によれば、単一カメラで撮影した2枚以上のカメラ画像から、カメラ基準の座標系における被計測対象物の特徴点の3次元座標を連続的に算出することで、被計測対象物の特徴点の移動量を検知することが可能となる。
少なくとも2台の第1カメラ手段と第2カメラ手段と、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
情報演算端末は、
記憶手段が、
算出された第1カメラ手段の第1内部標定要素および第2カメラ手段の第2内部標定要素、被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標、第1カメラ手段と第2カメラ手段の相対位置関係を予め記憶し、
データ転送手段が、
第1カメラ手段を用いて撮影された4点の第1特徴点群をカメラ視野内に含む画像と、第2カメラ手段を用いて撮影された4点の第2特徴点群をカメラ視野内に含む画像とを取り込み、
演算手段が、
取り込んだ画像上の第1特徴点群と第2特徴点群のカメラビュー座標について、それぞれの内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された第1特徴点群および第2特徴点群のカメラビュー座標と実座標から、第1カメラ手段と第2カメラ手段の各画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出する、構成とされる。
上述した本発明の単一カメラによる画像計測処理では、単一カメラで4以上の被計測対象物の特徴点を取得できれば、カメラ基準の座標系における被計測対象物の全ての特徴点の3次元位置座標を取得することができることから、2台のカメラで全て異なる4点の特徴点を、それぞれカメラ視野に捉えた場合でも、それぞれのカメラにおいて、カメラ基準の座標系における被計測対象物の全ての特徴点の3次元位置座標を取得することができるのである。
したがって、例えば、車の製造ラインの左右の2台のカメラで、左側面と右側面を同時に撮影し、左側面の4つの特徴点と、左側面の4つの特徴点とは全て異なる右側面の4つの特徴点の3次元位置座標を算出し、左側面の特徴点と右側面の特徴点の間隔距離や位置関係を得ることができるのである。
(ステップ1)被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標データを読込むステップ
(ステップ2)カメラ手段の内部標定要素を読込むステップ
(ステップ3)カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込むステップ
(ステップ4)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正するステップ
(ステップ5)歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出するステップ
(ステップ6)算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出するステップ
(ステップ7)カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点をカメラ視野内に含む少なくとも2枚の画像を取り込み、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標から、被計測対象物の移動量を算出するステップ
ステップ7を備える構成によれば、単一カメラで撮影した2枚以上のカメラ画像から、カメラ基準の座標系における被計測対象物の特徴点の3次元座標を連続的に算出することで、被計測対象物の特徴点の移動量を検知することが可能となる。
(手順1)被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標データを読込む手順
(手順2)カメラ手段の内部標定要素を読込む手順
(手順3)カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込む手順
(手順4)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正する手順
(手順5)歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出する手順
(手順6)上記(手順3)〜(手順5)の手順を繰り返す手順
(手順7)算出した各画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出する手順
(手順8)カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点をカメラ視野内に含む少なくとも2枚の画像を取り込み、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標から、被計測対象物の移動量を算出する手順
手順8を備える構成によれば、単一カメラで撮影した2枚以上のカメラ画像から、カメラ基準の座標系における被計測対象物の特徴点の3次元座標を連続的に算出することで、被計測対象物の特徴点の移動量を検知することが可能となる。
1台のカメラ手段と、計測用プローブと、少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、を備え、
情報演算端末は、
記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、計測用プローブの4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標と、計測用プローブのプローブ先端部の実座標と、を予め記憶し、
データ転送手段が、
カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
演算手段が、
取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の計測用プローブを基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出し、
計測用プローブのプローブ先端部を被計測対象物に接触させることにより、カメラ基準の座標系における被計測対象物の3次元位置座標を得る、構成とされる。
なお、キャリブレーションの方法としては、球の周りを測定する方法や3次元測定器などで直接測定する方法を用いることができる。
1台のカメラ手段と、ポイントレーザー光を照射して非接触で計測を行う計測用プローブと、少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、を備え、
情報演算端末は、
記憶手段が、
算出されたカメラ手段の内部標定要素と、計測用プローブの4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標と、計測用プローブのポイントレーザー光上の2点の実座標から得られたポイントレーザー光の方向ベクトルと、を予め記憶し、
データ転送手段が、
カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点と、計測用プローブのポイントレーザー光が照射される被計測対象物の部位と、をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
演算手段が、
取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の計測用プローブを基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出して、
計測用プローブのポイントレーザー光を照射した被計測対象物の部位に関して、カメラ基準の座標系における3次元位置座標を得る、構成とされる。
1台のカメラ手段と、ラインレーザー光を照射して非接触で計測を行う計測用プローブと、少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、を備え、
情報演算端末は、
記憶手段が、
算出されたカメラ手段の内部標定要素と、計測用プローブの4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標と、計測用プローブのラインレーザー光上の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の実座標から得られたラインレーザー光の平面の方程式と、を予め記憶し、
データ転送手段が、
カメラ手段を用いて撮影された4点の特徴点と、計測用プローブのラインレーザー光が照射されることにより被計測対象物の表面に現れるレーザー光の連続線と、をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の計測用プローブを基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における特徴点の3次元座標を算出して、
計測用プローブのラインレーザー光を被計測対象物に照射した際に現れる連続線(ピクセル群)に関して、カメラ基準の座標系における3次元位置座標を得る、構成とされる。
1台のカメラ手段と、少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、を備え、
情報演算端末は、
記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在するもの)の特徴点の点間距離データを予め記憶し、
データ転送手段が、
カメラ手段を用いて撮影された3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
演算手段が、
取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における3点の特徴点の3次元座標を算出する、構成とされる。
(ステップ1)被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在するもの)の特徴点の点間距離データを読込むステップ
(ステップ2)カメラ手段の内部標定要素を読込むステップ
(ステップ3)カメラ手段を用いて撮影された3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込むステップ
(ステップ4)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正するステップ
(ステップ5;3点一直線上実座標算出ステップ)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における3点の特徴点の3次元座標を算出するステップ
(手順1)被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在するもの)の特徴点の点間距離データを読込む手順
(手順2)カメラ手段の内部標定要素を読込む手順
(手順3)カメラ手段を用いて撮影された3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込む手順
(手順4)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正する手順
(手順5)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における3点の特徴点の3次元座標を算出する手順
(手順6)上記(手順3)〜(手順5)の手順を繰り返す手順
1台のカメラ手段と、少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、を備え、
情報演算端末は、
記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の点間距離データを予め記憶し、
データ転送手段が、
カメラ手段を用いて撮影された3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
演算手段が、
取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における3点の特徴点の3次元座標を算出する、構成とされる。
(ステップ1)被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の点間距離データを読込むステップ
(ステップ2)カメラ手段の内部標定要素を読込むステップ
(ステップ3)カメラ手段を用いて撮影された3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込むステップ
(ステップ4)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正するステップ
(ステップ5;3点実座標算出ステップ)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における3点の特徴点の3次元座標を算出するステップ
(手順1)被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の点間距離データを読込む手順
(手順2)カメラ手段の内部標定要素を読込む手順
(手順3)カメラ手段を用いて撮影された3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込む手順
(手順4)取り込んだ画像上の特徴点のカメラビュー座標について、内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正する手順
(手順5)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における3点の特徴点の3次元座標を算出する手順
(手順6)上記(手順3)〜(手順5)の手順を繰り返す手順
まず、測定対象物の4点以上の特徴点の実座標を予め取得し、それをデータベースとして情報演算端末3のハードディスクに記憶する。実際に画像計測処理を行う際に、測定対象物の4点以上の特徴点の実座標のデータを読込む(S10)。例えば、図4に示すような測定対象物7の特徴点4点(OP1,OP2,OP3,OP4)の既知の3次元位置座標を読込むのである。
以上のように、カメラ基準としての測定対象物の3次元位置座標が算出できることから、図6に示すように、これらの処理を繰り返すことにより、単一カメラから測定対象物の3次元位置座標を連続的に算出でき、かつ移動量も検知できることになる。
精度検証実験1と精度検証実験2では、同じ計測ターゲットを用いて、異なる内部標定要素(焦点距離、歪み係数、主点のずれ)のカメラで計測を行った場合の精度を確認したものである。また、精度検証実験2と精度検証実験3では、異なる計測ターゲットを用いて、同じ内部標定要素(焦点距離、歪み係数、主点のずれ)のカメラで計測を行った場合の精度を確認したものである。
精度検証実験1においては、図7に示すような計測ターゲット(特徴点T1〜T8)を、以下の仕様のカメラで計測した。下記表1は、計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の3次元位置座標を予め測定したものを特徴点の既知の実座標(x,y,z)で示し、また計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の単一カメラ画像の2次元位置座標をカメラビュー座標(X、Y)で示したものである。また、下記表2は、計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の3次元位置座標を、カメラ基準の座標系における3次元座標に変換し、計算座標(x,y,z)で示したものである。
ここで、特徴点T6とT7の間に、長さが既知のスケールバーを取り付けている。なお、表中、長さの単位は、ミリメートル(mm)である。
・型番:NikonDX2,画素数:1200万画素
・内部標定要素
a)焦点距離:24.5414
b)ピクセル長:0.0055
c)主点のずれ:xp=0.2033,yp=−0.1395
d)歪み係数:放射方向 k1= 2.060E-04
k2=−3.919E-07
k3= 9.720E-10
接線方向 p1= 2.502E-06
p2=−2.240E-05
精度検証実験2は、精度検証実験1の場合と同じ計測ターゲットを用いて、精度検証実験1の場合と異なる内部標定要素(焦点距離、歪み係数、主点のずれ)のカメラで計測を行った場合の精度を確認した。
精度検証実験2においても、精度検証実験1の場合と同様、図7に示すような計測ターゲット(特徴点T1〜T8)を、以下の仕様のカメラで計測した。下記表4は、計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の3次元位置座標を予め測定したものを特徴点の既知の実座標(x,y,z)で示し、また計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の単一カメラ画像の2次元位置座標をカメラビュー座標(X、Y)で示したものである。また、下記表5は、計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の3次元位置座標を、カメラ基準の座標系における3次元座標に変換し、計算座標(x,y,z)で示したものである。
精度検証実験1の場合と同様に、特徴点T6とT7の間に、長さが既知のスケールバーを取り付けている。なお、表中、長さの単位は、ミリメートル(mm)である。
・型番:NikonDX2,画素数:1200万画素
・内部標定要素
a)焦点距離:28.8870
b)ピクセル長:0.0055
c)主点のずれ:xp=0.2112,yp=−0.1325
d)歪み係数:放射方向 k1=
7.778E-05
k2=−2.093E-08
k3=−3.867E-10
接線方向 p1= 9.584E-06
p2=−5.908E-06
精度検証実験3は、精度検証実験1の場合と異なる計測ターゲットを用いて、精度検証実験2の場合と同じ内部標定要素(焦点距離、歪み係数、主点のずれ)のカメラで計測を行った場合の精度を確認した。
精度検証実験3においては、図8に示すような計測ターゲット(特徴点T1〜T8)を、以下の仕様のカメラで計測した。下記表7は、計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の3次元位置座標を予め測定したものを特徴点の既知の実座標(x,y,z)で示し、また計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の単一カメラ画像の2次元位置座標をカメラビュー座標(X、Y)で示したものである。また、下記表8は、計測ターゲット(特徴点T1〜T8)の3次元位置座標を、カメラ基準の座標系における3次元座標に変換し、計算座標(x,y,z)で示したものである。精度検証実験3では、精度検証実験1や2と異なり、特徴点T2とT3の間に、長さが既知のスケールバーを取り付けている。なお、表中、長さの単位は、ミリメートル(mm)である。
・型番:NikonDX2,画素数:1200万画素
・内部標定要素
a)焦点距離:28.8870
b)ピクセル長:0.0055
c)主点のずれ:xp=0.2112,yp=−0.1325
d)歪み係数:放射方向 k1= 7.778E-05
k2=−2.093E-08
k3=−3.867E-10
接線方向 p1= 9.584E-06
p2=−5.908E-06
実施例2では、接触式プローブについて説明する。図9は、実施例2の接触式プローブを示している。
実施例2は、上述の実施例1の単一カメラによる画像計測処理装置に、図9に示す計測用プローブを加えたものである。実施例1の単一カメラによる画像計測処理装置の情報演算端末の記憶手段に、算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、計測用プローブ20の特徴点4点(21〜24)の実座標と、計測用プローブ20のプローブ先端部(P1)の実座標と、を予め記憶しておく。
そして、計測用プローブ20のプローブ25の先端部(P1)を被計測対象物に接触させることにより、カメラ基準の座標系における被計測対象物の3次元位置座標を得るものである。
実施例3では、ポイントレーザー光の非接触式プローブについて説明する。図10は、実施例3のポイントレーザー光の非接触式プローブを示している。また、図11は、実施例3のポイントレーザー光の非接触式プローブを用いた単一カメラによる画像計測処理装置の模式図を示している。
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の計測用プローブ20を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ2の位置を基準とした座標系における特徴点の3次元座標を算出する。
実施例4では、ラインレーザー光の非接触式プローブについて説明する。図12は、実施例4のラインレーザー光の非接触式プローブを示している。図13は、実施例4のラインレーザー光の非接触式プローブを用いた単一カメラによる画像計測処理装置の模式図を示している。
歪み補正された特徴点のカメラビュー座標と実座標から、画像撮影時の計測用プローブ20を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ2の位置を基準とした座標系における特徴点の3次元座標を算出する。
実施例5では、一直線上に存在する3点の特徴点を有する被計測対象物を用いた単一カメラによる画像計測処理について説明する。但し、特徴点の3点は一直線上に存在するものとする。3点の特徴点を有する被計測対象物を用いた単一カメラによる画像計測処理は、下記(1)〜(4)の処理を行う。
具体的には、図14にあるような測定対象物の一直線上にある既知の3点の特徴点の点間距離データ(L1,L2)を読込む。
(2)次に、カメラの内部標定要素(カメラパラメータ)を設定する。
事前に計測しておいた画像(レンズ)の歪み補正のためのカメラパラメータを設定する。
(3)撮影画像上の測定対象物のビュー座標(カメラ座標)を取得する。
撮影画像から測定対象物のビュー座標を歪み補正を行い、ビュー座標(VP1,VP2,VP3)を取得する。
(4)カメラを基準とした測定対象物の座標値を取得する。
測定対象物のビュー座標(VP1,VP2,VP3)と、3点の特徴点の点間距離(L1,L2)から、カメラの中心位置を原点としたときの測定位置の3次元座標(WP1,WP2,WP3)を算出する。
カメラの焦点距離をf、カメラ中心を原点、3点のカメラ座標を、それぞれ、P´1(X01,Y01,−f),P´2(X02,Y02,−f),P´3(X03,Y03,−f)とする。次に、P0を原点として、P0,P´1,P´3からなる平面を定義する。P´1,P´2,P´3は一直線上にあることから、P´2も定義された平面上に存在する。
カメラ位置を原点とすると、直線(P0−P´3)は、傾きをaとして下記式1で表される。また、直線(P0−P´2)は傾きをbとして下記式2で表される。また、特徴点P1のY座標のY1はX軸上にあることから、下記式3が成立する。
y=ax ・・・(式1)
y=bx ・・・(式2)
Y1=0 ・・・(式3)
L0sinθ=a(X1−L0cosθ) ・・・(式4)
L1sinθ=b(X1−L1cosθ) ・・・(式5)
上記式4を変形して下記式6を得る。また、上記式5を変形して下記式7を得る。
X1=L0sinθ/a+L0cosθ ・・・(式6)
X1=L1sinθ/b+L1cosθ ・・・(式7)
L0sinθ/a+L0cosθ
= L1sinθ/b+L1cosθ ・・・(式8)
(aL1−bL0)sinθ=ab(L0−L1)cosθ ・・・(式9)
+/−√(1−cos2θ)
=ab(L0―L2)cosθ/(aL1−bL0) ・・・(式10)
t=+/−√(A/B) ・・・(式11)
ここで、A=(aL1−bL0)・(aL1−bL0)
B=a2b2(L0−L1)2+A
t=cosθ
X1=(L0√(1−t2)/a+L0t,Y1=0 ・・・(式12)
X2=X1−L1t,Y2=b(X1−L1t) ・・・(式13)
X3=X1−L0t,Y3=a(X1−L0t) ・・・(式14)
L01=√(X012+Y012+f2),
L02=√(X022+Y022+f2),
L03=√(X032+Y032+f2) ・・・(式15)
P´1=(X01/L01,Y01/L01,f/L01),
P´2=(X01/L02,Y01/L02,f/L02),
P´3=(X01/L03,Y01/L03,f/L03)
・・・(式16)
なお、tは、+/−の2つの値があるが、上記式10の右辺が正であるので、aL1−bL0の符号によって、実際には+/−どちらか一方の解しか持たないことが理解できるであろう。
実施例6では、直線上に存在しない3点の特徴点を有する被計測対象物を用いた単一カメラによる画像計測処理について説明する。これは、実際上精度の大小はあるものの、完全に一直線上にある特徴点は製作上の問題から容易に実現できないことから、このような3点の特徴点を有する被計測対象物を用いた単一カメラによる画像計測処理についても、以下に開示するものである。単一カメラによる画像計測処理は、上述の実施例5と同様、下記(1)〜(4)の処理を行う。
具体的には、図16にあるような測定対象物の一直線上にある既知の3点の特徴点の点間距離データ(L1,L2)を読込む。
(2)次に、カメラの内部標定要素(カメラパラメータ)を設定する。
事前に計測しておいた画像(レンズ)の歪み補正のためのカメラパラメータを設定する。
(3)撮影画像上の測定対象物のビュー座標(カメラ座標)を取得する。
撮影画像から測定対象物のビュー座標を歪み補正を行い、ビュー座標(VP1,VP2,VP3)を取得する。
(4)カメラを基準とした測定対象物の座標値を取得する。
測定対象物のビュー座標(VP1,VP2,VP3)と、3点の特徴点の点間距離(L1,L2)から、カメラの中心位置を原点としたときの測定位置の3次元座標(WP1,WP2,WP3)を算出する。
カメラの焦点距離をf、カメラ中心を原点、3点のカメラ座標を、それぞれ、P´1(X01,Y01,−f),P´2(X02,Y02,−f),P´3(X03,Y03,−f)とする。次に、P0を原点として、P0,P´1,P´2と、P0,P´1,P´3からなる平面H1,H2をそれぞれ定義する。
図17に示すように、実際の3点間の長さをそれぞれ、L1,L2,L0(一番大きな辺)とし、平面H1上のP1(X1,Y1)からL1の距離を持つP0−P´2上の点P2(X2,Y2),P3(X3,Y3)と、平面H2上のP1(X1,Y1)からL0の距離を持つP0−P´3上の点P4(X4,Y4),P5(X5,Y5)とすると下記の関係が成り立つ。
y=ax ・・・(式17)
y=bx ・・・(式18)
Y1=0 ・・・(式19)
X2=(X1−√t1)/(a2+1),Y2=aX2 ・・・(式20)
X3=(X1−√t1)/(a2+1),Y3=aX3 ・・・(式21)
X4=(X1−√t2)/(b2+1),Y4=bX4 ・・・(式22)
X5=(X1−√t2)/(b2+1),Y5=bX5 ・・・(式23)
但し、t1=X12−(b2+1)・(X12―L22),
t2=X12−(a2+1)・(X12―L12),
S1=X1 ・・・(式24)
S2=√(X22+Y22) ・・・(式25)
S3=√(X32+Y32) ・・・(式26)
S4=√(X42+Y42) ・・・(式27)
S5=√(X52+Y52) ・・・(式28)
X01=S1・P´1x
Y01=S1・P´1y
Z01=S1・P´1z
X02=S2・P´2x
Y02=S2・P´2y
Z02=S2・P´2z
X03=S3・P´2x
Y03=S3・P´2y
Z03=S3・P´2z
X04=S4・P´3x
Y04=S4・P´3y
X04=S4・P´3z
X05=S5・P´3x
Y05=S5・P´3y
Z05=S5・P´3z
P1=(X01,Y01,Z01)
P2=(X02,Y02,Z02)
P3=(X03,Y03,Z03)
P4=(X04,Y04,Z04)
P5=(X05,Y05,Z05)
L02=(X02−X04)2+(Y02−Y04)2+(Z02−Z04)2・・・(式29)
L02=(X02−X05)2+(Y02−Y05)2+(Z02−Z05)2・・・(式30)
L02=(X03−X04)2+(Y03−Y04)2+(Z03−Z04)2・・・(式31)
L02=(X03−X05)2+(Y03−Y05)2+(Z03−Z05)2・・・(式32)
3点は、ほぼ同じ向きで配置されていると考えると、予め両端2点を結ぶ直線と中央の点との相対的な位置関係を調べておき、測定結果がその内容と一致するものを解とすることができる。すなわち、両端2点がカメラの中心方向を向いているとして、中央の点が両端2点を結ぶ線に対して、前後左右どちら側にあるか、また、点から直線までの距離はいくらか等の情報により、一つの解を求めることができる。
精度検証実験4においては、図18に示すように、左右に長さが既知の3点(点1〜3と点4〜6)を直線上に配置したバーを2本配置し、中央部にスケールバー(点7,点8)をおいて、計測ターゲット(特徴点1〜8)を、以下の仕様のカメラで計測した。下記表10は、計測ターゲット(特徴点1〜8)の各点間の距離を予め測定したものである。
また、下記表11は、計測ターゲット(特徴点1〜8)のカメラビュー座標(x,y)を示したものである。計測ターゲット(特徴点1〜8)には、再帰反射型マーカーを用いた。なお、表中、長さの単位は、ミリメートル(mm)である。
・型番:NikonDX2,画素数:1200万画素
・内部標定要素
a)焦点距離:28.9670
b)ピクセル長:0.00552
c)主点のずれ:xp=0.2212,yp=−0.1177
d)歪み係数:放射方向 k1=
8.5604E−05
k2=−1.2040E−07
k3=−9.3870E−14
接線方向 p1= 8.9946E−06
p2=−3.5178E−06
上述の実施例5で説明した処理を行い、カメラを基準とした三次元座標を算出した。結果を図20に示す。カメラ画像において、左側の3点(点1,点2,点3)の解は、一つのみとなった。一方、右側の3点(点4,点5,点6)の解は2つ算出された。点5を点4と点6とを結ぶ線に投影してできる点からカメラ中心までの距離をL2として、また、点5からカメラ中心までの距離をL4として、デプス(=L2−L4)を求めた。
カメラ画像において、右側の3点(点4,点5,点6)の中央の点5は、カメラ中心から見て、点4と点6を結ぶ線より、0.3mm程度近くにあることが、わかっているのでデプスが負の値となる二つ目が正しい解となる。
以上から、点1−点4,点3−点6の2点間の距離を算出し、カメラ基準での距離の計算値と実測値とを比較して、誤差を求めた。結果は表12に示す。
上述の実施例6で説明した処理を行い、カメラを基準とした三次元座標を算出した。結果を図21に示す。カメラ画像において、左側の3点(点1,点7,点3)の解は2つ算出された。また、右側の3点(点4,点8,点6)の解も2つ算出された。点2を点1と点3とを結ぶ線に投影してできる点からカメラ中心までの距離をL1として、また、点2からカメラ中心までの距離をL3として、デプス(L1−L3)を求めた。点5を点4と点6とを結ぶ線に投影してできる点からカメラ中心までの距離をL2として、また、点5からカメラ中心までの距離をL4として、デプス(L2−L4)を求めた。
以上から、点1−点4,点3−点6,点7−点8の2点間の距離を算出し、カメラ基準での距離の計算値と実測値とを比較して、誤差を求めた。結果は表13に示す。
精度検証実験5においては、図19に示すように、左右に長さが既知の3点(点1〜3と点4〜6)を直線上に配置したバーを2本配置し、各点の三次元位置を上記実施例5で測定した後、2画像で既知の長さのスケールバーSBの長さを測定した。また、同一カメラ画像で4点を配置した基準プレートSPを用いて、同じく2画像でスケールバーSBの長さを測定し、測定誤差の比較を行った。
計測ターゲット(特徴点1〜6)には、再帰反射型マーカーを用いた。なお、表中、長さの単位は、ミリメートル(mm)である。
・型番:NikonDX2,画素数:1200万画素
・内部標定要素
a)焦点距離:28.9695
b)ピクセル長:0.00552
c)主点のずれ:xp=0.1987,yp=−0.1300
d)歪み係数:放射方向 k1= 8.5244E−05
k2=−1.196E−07
k3=
4.4477E−12
接線方向 p1= 1.0856E−05
p2=−4.0565E−06
また、接触式あるいは非接触式計測用プローブを用いて測定対象物を3次元計測するのに有用である。
2 ディジタルカメラ
3 情報演算端末(ノートPC)
4 データ転送ケーブル
5 カメラ視野
6,7 測定対象物
8 カメラ画像
9 カメラ画像上の特徴点
20 計測用プローブ
21〜24 特徴点
25 プローブ
27 ポイントレーザー光
29 ラインレーザー光
30 連続線
T1〜T8 特徴点
SB スケールバー
SP 4点基準プレート
Claims (18)
- 1台のカメラ手段と、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標を予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記実座標から、画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出する、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む少なくとも2枚の画像を取り込み、
カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標から、被計測対象物の移動量を算出することを特徴とする請求項1に記載の単一カメラによる画像計測処理装置。 - 少なくとも2台の第1カメラ手段と第2カメラ手段と、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記第1カメラ手段の第1内部標定要素および前記第2カメラ手段の第2内部標定要素、被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標、前記第1カメラ手段と前記第2カメラ手段の相対位置関係を予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記第1カメラ手段を用いて撮影された4点の第1特徴点群をカメラ視野内に含む画像と、前記第2カメラ手段を用いて撮影された4点の第2特徴点群をカメラ視野内に含む画像とを取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記第1特徴点群と前記第2特徴点群のカメラビュー座標について、それぞれの前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記第1特徴点群および前記第2特徴点群のカメラビュー座標と前記実座標から、前記第1カメラ手段と前記第2カメラ手段の各画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出する、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 単一のカメラ手段を用いて被計測対象物を写真計測する方法であって、
被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標データを読込むステップと、
前記カメラ手段の内部標定要素を読込むステップと、
前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込むステップと、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正するステップと、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記実座標から、画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出するステップと、
算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出するステップと、
を備えることを特徴とする単一カメラによる画像計測処理方法。 - 前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む少なくとも2枚の画像を取り込み、
カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標から、被計測対象物の移動量を算出するステップを、更に有することを特徴とする請求項4に記載の単一カメラによる画像計測処理方法。 - 単一のカメラ手段を用いて被計測対象物を写真計測するプログラムであって、
1)被計測対象物の少なくとも4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標データを読込む手順、
2)前記カメラ手段の内部標定要素を読込む手順、
3)前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込む手順、
4)取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正する手順、
5)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記実座標から、画像撮影時の被計測対象物を基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出する手順と、
6)上記3)〜5)の手順を繰り返す手順、
7)算出した各画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出する手順、
をコンピュータに実行させるための単一カメラによる画像計測処理プログラム。 - 前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む少なくとも2枚の画像を取り込み、
カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標から、被計測対象物の移動量を算出する手順を、更に、コンピュータに実行させることを特徴とする請求項6に記載の単一カメラによる画像計測処理プログラム。 - 1台のカメラ手段と、
計測用プローブと、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、前記計測用プローブの4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標と、前記計測用プローブのプローブ先端部の実座標と、を予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記実座標から、画像撮影時の前記計測用プローブを基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出し、
前記計測用プローブのプローブ先端部を被計測対象物に接触させることにより、カメラ基準の座標系における被計測対象物の3次元位置座標を得る、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 1台のカメラ手段と、
ポイントレーザー光を照射して非接触で計測を行う計測用プローブと、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、前記計測用プローブの4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標と、前記計測用プローブのポイントレーザー光上の2点の実座標から得られたポイントレーザー光の方向ベクトルと、を予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点と、前記計測用プローブのポイントレーザー光が照射される被計測対象物の部位と、をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記実座標から、画像撮影時の前記計測用プローブを基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出して、
前記計測用プローブのポイントレーザー光を照射した被計測対象物の部位に関して、カメラ基準の座標系における3次元位置座標を得る、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 1台のカメラ手段と、
ラインレーザー光を照射して非接触で計測を行う計測用プローブと、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、前記計測用プローブの4点(但し、該4点のうち任意の3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の実座標と、前記計測用プローブのラインレーザー光上の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の実座標から得られたラインレーザー光の平面の方程式と、を予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記カメラ手段を用いて撮影された4点の前記特徴点と、前記計測用プローブのラインレーザー光が照射されることにより被計測対象物の表面に現れるレーザー光の連続線と、をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記実座標から、画像撮影時の前記計測用プローブを基準とした座標系におけるカメラ位置およびカメラ角度を算出し、算出した画像撮影時のカメラ位置およびカメラ角度が基準位置および基準角度となるような座標変換を用いて、カメラ基準の座標系における前記特徴点の3次元座標を算出して、
前記計測用プローブのラインレーザー光を被計測対象物に照射した際に現れる連続線(ピクセル群)に関して、カメラ基準の座標系における3次元位置座標を得る、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 1台のカメラ手段と、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在するもの)の特徴点の点間距離データを予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記カメラ手段を用いて撮影された前記3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における前記3点の特徴点の3次元座標を算出する、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 単一のカメラ手段を用いて被計測対象物を写真計測する方法であって、
被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在するもの)の特徴点の点間距離データを読込むステップと、
前記カメラ手段の内部標定要素を読込むステップと、
前記カメラ手段を用いて撮影された前記3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込むステップと、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正するステップと、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における前記3点の特徴点の3次元座標を算出する3点一直線上実座標算出ステップと、
を備えることを特徴とする単一カメラによる画像計測処理方法。 - 単一のカメラ手段を用いて被計測対象物を写真計測するプログラムであって、
1)被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在するもの)の特徴点の点間距離データを読込む手順、
2)前記カメラ手段の内部標定要素を読込む手順、
3)前記カメラ手段を用いて撮影された前記3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込む手順、
4)取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正する手順、
5)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における前記3点の特徴点の3次元座標を算出する手順と、
6)上記3)〜5)の手順を繰り返す手順、
をコンピュータに実行させるための単一カメラによる画像計測処理プログラム。 - 請求項13に記載の単一カメラによる画像計測処理プログラムが搭載されたビデオカメラ。
- 1台のカメラ手段と、
少なくとも演算手段と記憶手段とデータ転送手段とを備えた情報演算端末と、
を備え、
前記情報演算端末は、
前記記憶手段が、
算出された前記カメラ手段の内部標定要素と、被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の点間距離データを予め記憶し、
前記データ転送手段が、
前記カメラ手段を用いて撮影された前記3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込み、
前記演算手段が、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正し、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における前記3点の特徴点の3次元座標を算出する、
ことを特徴とする単一カメラによる画像計測処理装置。 - 単一のカメラ手段を用いて被計測対象物を写真計測する方法であって、
被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の点間距離データを読込むステップと、
前記カメラ手段の内部標定要素を読込むステップと、
前記カメラ手段を用いて撮影された前記3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込むステップと、
取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正するステップと、
歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における前記3点の特徴点の3次元座標を算出する3点実座標算出ステップと、
を備えることを特徴とする単一カメラによる画像計測処理方法。 - 単一のカメラ手段を用いて被計測対象物を写真計測するプログラムであって、
1)被計測対象物の3点(但し、該3点が一直線上に存在しないもの)の特徴点の点間距離データを読込む手順、
2)前記カメラ手段の内部標定要素を読込む手順、
3)前記カメラ手段を用いて撮影された前記3点の特徴点をカメラ視野内に含む画像を取り込む手順、
4)取り込んだ画像上の前記特徴点のカメラビュー座標について、前記内部標定要素に基づき画像上の歪みを補正する手順、
5)歪み補正された前記特徴点のカメラビュー座標と前記3点の特徴点の点間距離データから、カメラ基準の座標系における前記3点の特徴点の3次元座標を算出する手順と、
6)上記3)〜5)の手順を繰り返す手順、
をコンピュータに実行させるための単一カメラによる画像計測処理プログラム。 - 請求項15に記載の単一カメラによる画像計測処理プログラムが搭載されたビデオカメラ。
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