JP4178009B2 - 撮影システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過去に行なった撮影と同条件で撮影を行なうことのできるデジタルカメラと、このデジタルカメラを用いた撮影システムとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事では、工事の施行前から施行完了まで、工事現場の状況と工事の進捗状況とを表す工事写真が撮影されている。この工事写真は、プリント写真から工事現場の変化を確認するために、同一の撮影位置及び撮影条件で撮影する必要がある。
【０００３】
従来の工事写真は、銀塩カメラによって撮影されていた。しかし、一つの土木工事で撮影される工事写真の枚数は非常に多く、写真の管理にかかる手間や、現像及びプリントにかかるコストが大きかった。更に、銀塩カメラによる工事写真の撮影では、プリント写真が仕上がるまで撮影の成否が分からないため、撮影ミスを見越して多めに撮影を行なう必要があり、この点でも工事写真に掛かるコストを上昇させていた。このような銀塩カメラの不都合を解消するために、デジタルカメラによる工事写真の撮影も行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の工事写真の撮影では、同一の撮影位置及び撮影条件で撮影を行なうことが難しかった。特に撮影位置は、予め撮影位置の目印を決めておいても工事の進行によって周囲の状況が変化するため、目印を見失うことが多かった。また、以前に撮影された工事写真を見ながら撮影位置を決めても、カメラのファインダの視野率や、ズームレンズのズーム位置等によっては、フレーミングした撮影範囲と実際の撮影結果とが異なるため、同一の画角での撮影を行なうことが難しかった。
【０００５】
特定の位置で撮影を行なうための発明が、特開平１１−１２５８５５号公報，特開２００１−２５７９２０号公報，特開平０７−３０７９１３号公報に開示されている。しかしながら、特開平１１−１２５８５５号公報記載の発明は、撮影位置に予め発信機を設置する必要があり、土木工事の工事写真には不向きである。また、特開２００１−２５７９２０号公報及び特開平０７−３０７９１３号公報記載の発明は、撮影時にカメラの焦点距離の設定が行なえないため、同一の画角で撮影を行なえないことがあった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、同一の撮影位置及び撮影条件で撮影を行なうことのできるデジタルカメラと、撮影システムとを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のデジタルカメラは、ＧＰＳ受信手段と、方位測定手段と、仰角測定手段と、撮影データ生成手段と、誤差算出手段と、表示手段と、撮影条件設定手段とを設けたものである。
【０００８】
また、記憶手段から読み出した画像データの画像と、現在のフレーミング画像とを表示手段に同時に表示して、撮影画角の調整を行なえるようにしたものである。
【０００９】
更に、本発明の撮影システムは、デジタルカメラから入力された撮影位置データ及び撮影光軸方向データに基づいて、該デジタルカメラの撮影位置，撮影高度，撮影仰角，撮影方位を変更するデジタルカメラ保持手段を用いたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施したデジタルカメラ２の構成を示すブロック図である。周知のようにデジタルカメラ２の外装部には、撮影レンズ３と、撮影操作を行なうシャッタボタン４と、ボタンやダイアルによって各種設定を行なう操作部５と、撮影画像や設定メニューを表示するＬＣＤ６とが設けられている。また、このデジタルカメラ２には、ＧＰＳ衛星の電波を受信するアンテナ７が外部に設けられている。
【００１１】
このデジタルカメラ２は、例えば、通常の撮影を行なう通常撮影モードと、撮影時に、撮影位置データと撮影光軸方向データとを画像データに付加して記録するＧＰＳ撮影モードと、過去に行なった撮影と同位置及び同条件で撮影を行なうことのできる定点撮影モードと、電動雲台を使用して定点撮影を行なう位置決め撮影モードと、撮影した画像データの観察を行なう再生モードとを供えている。これらのモードの選択は、ＬＣＤ６に表示されるメニューを見ながら、操作部５のボタンやダイヤルを操作することにより行なわれる。
【００１２】
デジタルカメラ２の各部は、システムコントローラ９によって制御されている。システムコントローラ９には、シャッタボタン４や操作部５から操作信号が入力され、この操作信号に基づいて各種回路の動作を制御する。
【００１３】
システムコントローラ９は、例えば、デジタルカメラ２の各部を制御するコントロール部と、デジタル信号処理部とからなる。コントロール部は、例えばＣＰＵと、制御プログラムや参照データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの各種演算処理を行なう際の作業エリアとなるＲＡＭとからなる。このコントロール部は、撮影データ生成手段，誤差算出手段，撮影条件設定手段としても機能する。
【００１４】
システムコントローラ９のデジタル信号処理部は、例えば、輝度・色差信号生成回路，ガンマ補正回路，シャープネス補正回路，コントラスト補正回路，ホワイトバランス補正回路，圧縮伸長回路，Ｄ／Ａコンバータ等を含むデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）である。
【００１５】
撮影レンズ３は、例えば複数枚のレンズで構成されたズームレンズであり、絞り機構が組み込まれている。この撮影レンズ３は、フォーカスモータとズームモータと絞りモータとを含むレンズコントロールユニット１１によって、ピントと焦点距離と絞りとが切り替えられる。
【００１６】
撮影レンズ３を透過して入射した光は、背後に配置されたＣＣＤイメージセンサ（以下、ＣＣＤと省略する）１３の受光面に結像される。ＣＣＤ１３の受光面には、受光センサとカラーフィルタとが二次元的に配列されている。ＣＣＤ１３の受光面に結像された被写体像は、各受光センサで入射光量に応じた量の信号電荷に変換され、蓄積される。蓄積された信号電荷は、ＣＣＤドライバ１４から与えられる駆動パルスによって読み出され、信号電荷に応じた電圧信号（アナログ画像信号）として順次ＣＣＤ１３から出力される。ＣＣＤ１３は、各センサに蓄積される電荷の蓄積時間をコントロールすることで、いわゆる電子シャッターとしても機能する。
【００１７】
ＣＣＤ１３から読み出されたアナログ画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ１６に入力されてＲ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号に変換される。ＣＣＤドライバ１４とＡ／Ｄコンバータ１６とは、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１７から入力されるタイミング信号に応じて動作し、同期がとられている。ＴＧ１７は、システムコントローラ９によって制御される。
【００１８】
Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ１６からシステムコントローラ９に入力される。システムコントローラ９のコントロール部は、デジタル画像信号に基づいて焦点評価演算や露出演算を行なう。そして、この演算結果に基づいてレンズコントロールユニット１１とＣＣＤドライバ１４とを制御し、撮影レンズ３を合焦位置に移動させ、適正な絞りに設定し、ＣＣＤ１３の電荷蓄積時間を制御する。なお、これらのＡＦ，ＡＥ機能は、ＣＣＤ１３の画像信号に基づいて制御する他、周知の測光センサや測距センサ等を用いてもよい。
【００１９】
Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号は、デジタル信号処理部において輝度信号と色差信号とからなるＹＣｂＣｒ信号に変換され、ガンマ補正等の所定の処理が施される。ＹＣｂＣｒ信号は、Ｄ／Ａコンバータでコンポジット信号に変換され、ＬＣＤドライバ１９によってＬＣＤ６に表示される。この画像表示が一定周期で連続して行なわれるスルー画像出力により、ＬＣＤ６がビューファインダとして機能する。
【００２０】
シャッタボタン４が操作されて撮影が行なわれた場合には、ＹＣｂＣｒ信号がデジタル信号処理部の圧縮伸長回路によってＪＰＥＧ等の画像データに変換される。そして、メモリコントローラ２１を介して内蔵メモリ２２に、あるいはメモリコントローラ２１とカードＩ／Ｆ２３とを介してメモリカード２４に記録される。周知のように、メモリカード２４は、デジタルカメラ２に適宜挿脱されて使用される。
【００２１】
定点撮影モードの際に利用する撮影位置データと撮影光軸方向データとを計測するために、ＧＰＳ受信部２６と、方位センサ２７と、仰角センサ２８とが組み込まれている。撮影位置データは、緯度及び経度で表される撮影位置と、海抜からのメートル数で表される撮影高度とからなる。撮影光軸方向データは、撮影方位と撮影仰角とからなる。撮影方位は、デジタルカメラ２の撮影レンズ３が向いているパン方向であり、例えば、北を基準として時計回りの角度で表される。撮影仰角は、撮影レンズ３が向いているチルト方向であり、水平状態を基準とした角度で表される。
【００２２】
ＧＰＳ受信部２６は、周知のように、アンテナ７によってＧＰＳ衛星から電波を受信し、この受信した電波から現在の撮影位置と撮影高度とを解析する。ＧＰＳ受信部２６で得られた撮影位置と撮影高度のデータは、システムコントローラ９に入力される。なお、撮影高度を得るには、ＧＰＳ受信部２６において三次元測位を行なう必要があるが、ＧＰＳ衛星の状態によっては二次元測位しかできず、撮影高度が計測できない場合もある。そのため、常に撮影高度を計測するために、気圧式の高度センサ等を別に組み込んでもよい。
【００２３】
方位センサ２７には、例えば電磁コンパスや地磁気センサ等が用いられ、デジタルカメラ２の撮影光軸方位が計測される。仰角センサ２８には、例えば１軸または２軸のチルトセンサや、赤外線式チルトセンサ等が用いられ、デジタルカメラ２のチルト方向の角度が計測される。方位センサ２７と仰角センサ２８とが計測した撮影方位と撮影仰角とのデータは、システムコントローラ９に入力される。
【００２４】
このデジタルカメラ２では、画像データの形式やフォルダ構造などに、Ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅ ｏｆ Ｃａｍｅｒａ Ｆｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ規格（以下、ＤＣＦ規格と省略する）が用いられている。ＤＣＦ規格では、画像データにＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ ｉｍａｇｅ ｆｉｌｅフォーマット（以下、ＥＸＩＦフォーマットと省略する）が用いられている。
【００２５】
ＥＸＩＦフォーマットは、撮影画像データに各種タグデータが付加されている。撮影画像データは、例えば、画像データを圧縮して格納するＪＰＥＧ形式で記録される。撮影画像データの形式としては、このＪＰＥＧの他に、画像データとこのデータのファイル内の格納位置などを示す情報を記録するタグとからなるＴＩＦＦ（Taged Imafe File Format ）形式を使用してもよい。さらに、ＥＸＩＦフォーマットには、インデックス表示等に使用するためのサムネイル画像データを含めることもできる。撮影画像ファイルのファイル名もＤＣＦ規格によって決められている。
【００２６】
ＥＸＩＦフォーマットには、日時タグデータや撮影条件タグデータ，ＧＰＳタグデータなどの複数種類のタグデータが付加されている。例えば、日時タグデータには、撮影が行なわれた日時等が記録される。撮影条件タグデータには、絞り値，シャッタ速度，焦点距離，ストロボ発光の有無等のデータが記録される。また、ＧＰＳタグデータには、撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角等のデータが記録される。
【００２７】
本実施形態のデジタルカメラ２では、通常撮影モード時に、システムコントローラ９によって日時タグデータと撮影条件タグデータとに各種データが記録される。また、ＧＰＳ撮影モード時には、日時タグデータと撮影条件タグデータとに加え、ＧＰＳ受信部２６，方位センサ２７，仰角センサ２８によって計測された撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角等のデータがＧＰＳタグデータに記録される。そして、これらのタグデータが、定点撮影モード及び位置決め撮影モードの際に利用される。
【００２８】
システムコントローラ９には、外部Ｉ／Ｆ３０が接続されている。この外部Ｉ／Ｆ３０は、デジタルカメラ２の外側に露呈されており、パーソナルコンピュータやプリンタ，後述する電動雲台等との接続に使用される。外部Ｉ／Ｆ３０には、例えばＵＳＢ（universal serial bus) が用いられるが、シリアルやパラレル，ＳＣＳＩ等のインターフェースを用いてもよい。
【００２９】
図２は、デジタルカメラ２と電動雲台３５とからなる撮影システムの構成を示すブロック図である。電動雲台３５は、周知のように三脚に取り付けられて使用される。電動雲台３５は、デジタルカメラ２の下面に設けられた三脚用雌ネジに螺合する三脚用雄ネジを供え、デジタルカメラ２を保持する保持部３６が設けられている。
【００３０】
また、電動雲台３５には、保持部３６を仰角（チルト），方位（パン），高度，左右，前後の各方向で移動させる機構３８〜４２と、これらの機構３８〜４２をそれぞれ駆動するモータ４３〜４７と、これらのモータ４３〜４７をコントロールするモータコントローラ４８とが設けられている。モータコントローラ４８は、外部Ｉ／Ｆ４９に接続されている。この電動雲台３５の外部Ｉ／Ｆ４９は、デジタルカメラ２の外部Ｉ／Ｆ３０に接続され、デジタルカメラ２のシステムコントローラ９によってモータコントローラ４８が制御される。
【００３１】
次に、上記実施形態の作用について、図４及び図５のフローチャートを参照しながら説明する。デジタルカメラ２で撮影を行なう際には、まずデジタルカメラ２の電源をオンする。この電源オン時に設定されていたモードが再生モード以外の場合には、沈胴していた撮影レンズ３が繰り出される。
【００３２】
工事写真や風景写真等、後に同じ場所、同じ画角で撮影行なう場合には、撮影位置や撮影方向を記録することのできるＧＰＳ撮影モードを使用する。このモード選択は、操作部５のボタンやダイヤルの操作によって行なわれる。システムコントローラ９は、操作部５から入力された操作信号に基づいてＧＰＳ撮影モードにセットし、ＧＰＳ受信部２６と方位センサ２７及び仰角センサ２８とを作動させる。これにより、デジタルカメラ２の撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角の計測が開始される。
【００３３】
システムコントローラ９は、ＣＣＤ１３を動作させて、ＬＣＤ６にスルー画像出力を行なう。ユーザーは、このＬＣＤ６の表示画像を見ながら、フレーミングを行なう。フレーミング時には、操作部５のズームボタンを操作して、焦点距離を切り替えることもできる。
【００３４】
図５は、ＧＰＳ撮影モードにおいて、ＬＣＤ６に表示される画面の内容である。ＬＣＤ６には、画面の全域にスルー出力中の画像が表示される。この画像の上には、各種情報がインポーズ表示される。ＬＣＤ６の右上には、残り撮影枚数が数字で表示される。ＬＣＤ６の左下部分には、ＧＰＳ受信部２６によって計測された現在の位置が緯度及び経度で表示されている。この緯度及び経度は、度分秒で表示されており、度数の前に付加されたアルファベットが、Ｎ（北緯），Ｓ（南緯），Ｅ（東経），Ｗ（西経）をそれぞれ表す。ＬＣＤ６の右下には、上から方位，高度，仰角がそれぞれ表示される。
【００３５】
フレーミングが決まってシャッタボタン４を半押しすると、システムコントローラ９のコントロール部において、焦点評価演算や露出演算が行なわれる。この演算結果に基づいて、レンズコントロールユニット１１が撮影レンズ３を合焦位置に移動させ、適正な絞りに設定する。また、シャッタ速度となるＣＣＤ１３の電荷蓄積時間が決定される。
【００３６】
シャッタボタン４が全押しされると、所定の電荷蓄積時間の経過後にＣＣＤ１３から信号電荷が出力され、Ａ／Ｄコンバータ１６に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１６で、変換されたＲ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号は、デジタル信号処理部においてＹＣｂＣｒ信号に変換され、ガンマ補正等の所定の処理が施される。その後、ＪＰＥＧ等の画像データに変換され、例えばメモリカード２４に記録される。
【００３７】
上記画像データには、撮影日時が記録された日時タグデータや、焦点距離，シャッタ速度，絞り値，ストロボ発光の有無等が記録された撮影条件タグデータ、撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角が記録されたＧＰＳタグデータ等が付加されている。
【００３８】
過去に行なった撮影と同じ場所、同じ画角で撮影を行ないたい場合には、定点撮影モードが用いられる。この定点撮影モードでは、最初に参照データの選択を行なう必要がある。参照データは、撮影位置及び撮影画角を参照するためのデータであり、内蔵メモリ２２やメモリカード２４内に記録されている任意の画像データを選択すればよい。参照データの選択は、ＬＣＤ６にファイル名でリスト表示される画像データを操作部５で選択してもよいし。ＬＣＤ６にサムネイル画像を表示して、これを選択してもよい。
【００３９】
次に、ＬＣＤ６の表示方法を選択する。本実施形態のデジタルカメラでは、例えば２種類の表示方法が用意されている。図６に示すように、一方の表示方法は並列型表示方法であり、ＬＣＤ６の上半分に参照データの画像とファイル名及びタグデータとを表示し、その下方に、スルー出力中の画像と、撮影可能枚数と、撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角に対する、参照データと計測中のデータとの誤差データとを表示している。
【００４０】
上記誤差データは、システムコントローラ９のコントロール部によって、参照データと計測中のデータとから算出される。なお、誤差データの代わりに、現在の撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角を表示してもよい。
【００４１】
図７に示すように、もう一方の表示方法は重ね合わせ型表示方法であり、ＬＣＤ６の全域に参照データの画像をハーフトーンで表示し、その上にスルー出力中の画像と、撮影可能枚数と、参照データと計測中のデータとの誤差データとを表示している。この表示方法においても、現在の計測内容を表示してもよい。
【００４２】
参照データの選択が終了すると、撮影レンズ３の焦点距離が参照データの焦点距離と同じ値に設定される。これは、参照データと同じ画角でフレーミングを行なえるようにするためである。
【００４３】
その後、ＧＰＳ受信部２６，方位センサ２７，仰角センサ２８が作動し、ＣＣＤ１３によるスルー画像出力が開始される。ユーザーは、ＬＣＤ６に表示されている誤差データや参照データの画像を見ながら、デジタルカメラ２を移動させ、参照データと同じ撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角にセットする。誤差データを参考にする場合は、誤差データの表示がゼロになるようにデジタルカメラ２を移動させればよい。また、重ね合わせ型表示方法を使用している場合には、参照データの画像と現在のスルー出力画像とが重なり合うように、デジタルカメラ２を移動させればよい。
【００４４】
フレーミングが決まってシャッタボタン４を半押しすると、撮影レンズ３が合焦位置に移動され、適正な絞りに設定される。また、ＣＣＤ１３の電荷蓄積時間が決定される。このシャッタボタン４の半押し中に、シャッタ速度，絞り値，ストロボ発光等の撮影条件データとして、現在の設定値を使用するか、参照データのものを使用するかを選択することができる。これは、撮影位置や撮影光軸方向が同じであっても、撮影時間や季節、天候によって周辺の明るさが異なるためである。
【００４５】
選択された撮影条件データは、システムコントローラ９によって設定される。シャッタボタン４を全押しすると、ＧＰＳ撮影モードと同様に撮影が行なわれ、ＪＰＥＧ等の画像データがメモリカード２４に記録される。なお、定点撮影モードによって撮影した画像データに、参照した画像データのファイル名をタグデータとして記録してもよい。このような、ＥＸＩＦフォーマットに規定されていないデータは、メーカータグデータに記録することができる。
【００４６】
また、電動雲台３５を使用する場合には、デジタルカメラ２を電動雲台３５の保持部３６に取り付け、外部Ｉ／Ｆ３０，４９同士を接続し、撮影モードを位置決め撮影モードにセットする。そして、デジタルカメラ２と電動雲台３５とを保持する三脚を、撮影位置の近傍で、電動雲台３５の調整範囲内に設置すればよい。この状態で、シャッタボタン４を半押しすると、システムコントローラ９がモーターコントローラ４８を制御して各モータ４３〜４７を駆動させ、各機構３８〜４２により保持部３６が移動して、デジタルカメラ２が参照データと同じ位置にセットされる。
【００４７】
なお、ＧＰＳによる位置計測は、計測場所やＧＰＳ衛星の状態によって測位精度が落ちることがあるため、ディファレンシャルＧＰＳ（ＤＧＰＳ）を位置補正に使用してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデジタルカメラ及び撮影システムによれば、過去に行なった撮影と同一の撮影位置，撮影画角，撮影条件で撮影を行なうことができる。また、過去の撮影の画像を参照しながら撮影することもできるので、撮影環境の変化などに柔軟に対処することができる。
【００４９】
更に、デジタルカメラ保持手段を使用することで、デジタルカメラの設置位置を厳密に特定しなくても、デジタルカメラの正確な位置決めを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】電動雲台の構成を示すブロック図である。
【図３】ＧＰＳ撮影モードの手順を示すフローチャートである。
【図４】定点撮影モードの手順を示す説明図である。
【図５】ＧＰＳ撮影モード時のＬＣＤの表示画面を示す説明図である。
【図６】定点撮影モード時のＬＣＤの表示画面を示す説明図である。
【図７】定点撮影モード時のＬＣＤの表示画面の別の例を示す説明図である。
【符号の説明】
２ デジタルカメラ
３ 撮影レンズ
５ 操作部
６ ＬＣＤ
７ アンテナ
９ システムコントローラ
１３ ＣＣＤ
２６ ＧＰＳ受信部
２７ 方位センサ
２８ 仰角センサ
３５ 電動雲台

Claims (3)

1. 撮影により生成された画像データを記憶する記憶手段と、ＧＰＳ衛星から電波を受信して撮影位置及び撮影高度を解析するＧＰＳ受信手段と、撮影方位を計測する方位計測手段と、撮影仰角を計測する仰角計測手段と、撮影位置，撮影高度からなる撮影位置データと、撮影方位，撮影仰角からなる撮影光軸方向データと、撮影画角及び露出を決定する撮影条件データとを生成して前記画像データに付加する撮影データ生成手段と、過去に行われた撮影と同一の撮影位置及び撮影条件で撮影を行うために前記記憶手段から参照データとなる画像データが選択されたときに、前記画像データに付加された撮影位置データと撮影光軸方向データとを読み出し、現在の撮影位置，撮影高度，撮影方位，撮影仰角と比較して誤差データを算出する誤差算出手段と、この誤差データを表示する表示手段と、前記画像データに付加された撮影条件データと同じ露出で撮影を行うか否かを選択可能にし、同じ露出で撮影を行うことが選択されたときには前記撮影条件データと同じ撮影画角及び露出が得られるように設定を行ない、同じ露出で撮影を行わないことが選択されたときには、前記撮影条件データと同じ撮影画角及び現在の明るさに合せた露出が得られるように設定を行なう撮影条件設定手段とを備えたデジタルカメラと、
   前記デジタルカメラを保持し、前記デジタルカメラから入力された前記撮影位置データ及び前記撮影光軸方向データに基づいて、前記デジタルカメラの撮影位置，撮影高度，撮影仰角，撮影方位を変更するデジタルカメラ保持手段とからなることを特徴とする撮影システム。
2. 前記デジタルカメラは、前記参照データとして選択された画像データの画像と、現在のフレーミング画像とを前記表示手段に同時に表示することを特徴とする請求項１記載の撮影システム。
3. 前記デジタルカメラは、前記参照データとして選択された画像データと同一の撮影位置及び撮影条件で撮影が行われた際に、前記画像データのファイル名を新たな撮影により生成された画像データに付加して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１または２記載の撮影システム。

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