JPH08285588A - 撮影装置及びこれを用いた飛行撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】座標既知の基準点を用いることなく、写真測量
を行う。 【構成】本体４に設けたカメラ吊下具５に、ジンバル機
構６を介して鉛直保持した形でデジタルスチルカメラに
よるカメラ９を吊下し、カメラ９の方位角θ３を検出す
るための、角度計８、方位センサ２１、機首方位検出部
１５、姿勢角度算出部１９と、該方位角θ３に基づいて
カメラ９を所定の方位角θｎに保持するための、制御回
転機構７、回転角度制御部１４を設け、また、ＧＰＳア
ンテナ３を、衛星信号受信部１３、アンテナ位置検出部
１７、カメラ位置演算補正部１８によりカメラ９の撮影
時における位置を検出し得るように設けた撮影装置１０
０を、機体２に装着した飛行撮影装置１によりステレオ
撮影を行い、撮影地点Ｔ１、Ｔ２の位置とカメラの方位
角θ３を既知値として解析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタルスチルカメラ
を用いた写真測量を行うための撮影装置及びこれを用い
た飛行撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来行われている一般的な写真測
量方法を示す図である。従来、ステレオ撮影した写真画
像をデジタル情報として記録し得るデジタルスチルカメ
ラと、該デジタル情報を解析して三次元形状を解析する
ことができるＥＷＳ（エンジニアリング・ワーク・ステ
ーション）等の写真測量装置とにより、迅速かつ容易に
測量対象物の立体形状を検出することができる写真測量
方法が提案されている。従来提案されている該写真測量
方法のうち、一般的な手法では、図７に示すように、測
量対象物を２ヶ所の地点Ｔ１、Ｔ２よりステレオ撮影
し、撮影された２つの写真画像に共通して撮影された複
数の点（パスポイント）に基づいて、これら２つの写真
画像の、撮影時における相対的位置関係を決定（相互標
定）する。次に、これら２つの写真画像に共通して撮影
された点で、かつ緯度、経度、標高等が予め検出されて
いる複数の点（基準点ＲＧ）より、これら２つの写真画
像の、撮影時における地上表面に対する相対的位置関係
を決定（対地標定）する。その結果（即ち、相互標定と
対地標定の結果）、２つの写真画像における互いに対応
する点の、各写真画像における各座標位置が決定されれ
ば、これらの点に対応する地上座標（緯度、経度、標
高）における座標位置が１つ決定される形の変換式が求
められる。次いで、測量対象物の地上座標での座標位置
を知りたい個所を、一方の写真画像中の点で指定し、こ
の点に対応する他方の写真画像中の点を探索する形のマ
ッチングを行う。このマッチングにおいては、一方の写
真画像の一点を指定し、該一点を中心とした所定の形状
及び面積をもつ領域即ち、相関窓を指定する。また、他
方の写真画像上にも、前記相関窓と同一形状の探索窓
を、該画像上を移動自在な形で設定する。そして、探索
窓を前記他方の写真画像上で移動させながら、相関窓内
部と探索窓内部の、明暗による各画像濃度値を比較し
て、両画像濃度値の類似度が最も高い場合の探索窓の中
心点を、前記一方の写真画像の前記一点に対応する、前
記他方の写真画像上の点とする。マッチングの結果、２
つの写真画像平面における、対応する各点の各座標位置
を検出することができるので、前記変換式により、求め
るべき個所の地上座標における座標位置が求められる。
以上のようなマッチングを繰り返すことによって、測量
対象物の立体形状が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
測量対象物の立体形状を求めていく為には、図７に示す
ように、該測量対象物の付近に緯度、経度、標高等の３
次元座標位置が予め検出されている基準点ＲＧを複数設
けておき、該基準点ＲＧを少なくとも３点以上、２つの
写真画像中に写し込む必要がある。この際、測量を希望
する現地には、必ずしもこうした座標既知の基準点ＲＧ
が都合良く分布しているわけではないので、写真測量に
必要な基準点ＲＧが足りない場合には、現地に基準点Ｒ
Ｇを設営する作業を行わなければならない。しかし、写
真測量の撮影地点の多くは上空であることを鑑みると、
該撮影地点と現地の基準点ＲＧが対応する形になるよう
に基準点ＲＧを設営し、また、上空から該基準点ＲＧを
探すのは、なかなか大変な作業である。さらに、地形上
の理由や、現場条件（例えば危険地帯である場合等）の
制限によって、必要なだけの基準点ＲＧを実際に設営出
来ないこともある。然るに、写真測量の原理に基づけ
ば、２つの写真画像を写した２ヶの撮影地点の３次元座
標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）
と、いずれか一方の写真画像を写したカメラ９の他方の
カメラ９に対する姿勢角度（ω、κ、γ）が既知である
場合には、該２ヶの撮影地点Ｔ１１、Ｔ２の座標位置及
び撮影地点相互間の距離と、カメラの相対的な姿勢角度
に基づいて、地上の座標既知の基準点ＲＧを必要とする
ことなく、求める個所の地上座標における座標位置を演
算算出し得ることも公知となっている。しかし、通常
は、写真撮影時におけるカメラの位置や姿勢角度を検出
するのはかえって煩雑であるために、当該基準点ＲＧを
用いない方法を実施することは難しかった。そこで、仮
に、写真を写したときのカメラの位置と姿勢角度を検出
することが出来れば、現地に基準点ＲＧを設営すること
が出来ない或いは困難である場合にも写真測量が出来る
ので、こうした撮影装置の開発が望まれていた。本発明
は、上記事情に鑑み、写真撮影をした時点の各々におけ
るカメラの位置と姿勢角度がわかるようにした、飛行撮
影装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のうち請求項
１記載の発明は、本体（４）を有し、前記本体（４）に
カメラ吊下手段（５）を設け、前記カメラ吊下手段
（５）に測量対象物（１０１）の写真画像（Ｐｈ１）、
（Ｐｈ２）を記録し得るカメラ（９）を吊下し、前記カ
メラ吊下手段（５）にカメラ鉛直保持機構（６）を設
け、前記本体（４）に、複数の衛星からの測位信号（Ｓ
３）を受信し得るＧＰＳアンテナ（３）を設け、前記Ｇ
ＰＳアンテナ（３）が受信する測位信号（Ｓ３）に基づ
いて前記カメラ（９）の撮影時における位置（Ｘ１、Ｙ
１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を検出する位置検出
手段（１３、１７、１８）を設け、前記カメラ（９）の
水平方向の方位角（θ３）を検出し得る角度検出手段
（８、２１、１５、１９）を設け、前記位置検出手段
（１３、１７、１８）が検出するカメラ（９）の撮影時
における位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ
２）と、前記角度検出手段（８、２１、１５、１９）が
検出するカメラ（９）の撮影時における方位角（θ３）
を、該カメラ（９）が撮影した写真画像（Ｐｈ１）、
（Ｐｈ２）と対応した形で記憶し得る撮影情報記憶手段
（１６）を設けて、撮影装置（１００）が構成される。
また、本発明のうち請求項２記載の発明は、本体（４）
を有し、前記本体（４）にカメラ吊下手段（５）を設
け、前記カメラ吊下手段（５）に測量対象物（１０１）
の写真画像（Ｐｈ１）、（Ｐｈ２）を記録し得るカメラ
（９）を水平方向に回転自在に吊下し、前記カメラ吊下
手段（５）にカメラ鉛直保持機構（６）を設け、前記本
体（４）に、複数の衛星からの測位信号（Ｓ３）を受信
し得るＧＰＳアンテナ（３）を設け、前記ＧＰＳアンテ
ナ（３）が受信する測位信号（Ｓ３）に基づいて前記カ
メラ（９）の撮影時における位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ
１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を検出する位置検出手段
（１３、１７、１８）を設け、前記カメラ（９）の水平
方向の方位角（θ３）を検出し得る角度検出手段（８、
２１、１５、１９）を設け、前記角度検出手段（８、２
１、１５、１９）が検出する方位角（θ３）に基づいて
前記カメラ（９）を所定の方位角（θｎ）に保持するカ
メラ角度修正機構（７、１４）を設け、前記位置検出手
段（１３、１７、１８）が検出するカメラ（９）の撮影
時における位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、
Ｚ２）を、該カメラ（９）が撮影した写真画像（Ｐｈ
１）、（Ｐｈ２）と対応した形で記憶し得る撮影情報記
憶手段（１６）を設けて、撮影装置（１００）が構成さ
れる。また、本発明のうち請求項３記載の発明は、飛行
手段（２）を有し、前記飛行手段（２）に、請求項１又
は請求項２記載の撮影装置（１００）を装着したことを
特徴として、飛行撮影装置（１）が構成される。なお、
（ ）内の番号等は、図面における対応する要素を示
す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下の作用の欄につ
いても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、位置検出手段
（１３、１７、１８）によりカメラ（９）の撮影時にお
ける位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）
が既知となり、また、カメラ鉛直保持機構（６）により
鉛直状態に保持されたカメラ（９）の水平方向の方位角
（θ３）によって、該カメラ（９）の撮影時における姿
勢角度（ω１、κ１、γ１）、（ω２、κ２、γ２）が
既知となるように作用する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明による撮影装置を装着した飛行撮影装
置の一実施例を示す図、図２は図１に示す飛行撮影装置
のカメラ部分を示す図、図３は本発明による撮影装置を
用いた飛行撮影装置により行う写真測量方法の概念を示
す図、図４は図３のカメラ情報検出装置の制御ブロック
図、図５は測量対象物に適用される現地座標と、２ヶの
写真画像上の座標の関係を示す概念図、図６は図１に示
す飛行撮影装置を用いた溶岩地帯の写真測量方法を示す
図である。

【０００７】飛行撮影装置１は、図１に示すように、ヘ
リコプター等による飛行手段である機体２を有してお
り、機体２には写真測量のための撮影装置１００が、装
着されている。なお、図１は、撮影装置１００の構成を
明確にするために、該撮影装置１００を、機体２に対す
る実際の寸法よりも大きく示してある。撮影装置１００
は、機体２に着脱自在に固定された本体４を有してお
り、本体４の上部には、複数の衛星からの測位信号Ｓ３
を受信し得るＧＰＳアンテナ３が設けられている。ま
た、本体４には、ＧＰＳアンテナ３の下側に位置する形
で、カメラ吊下手段であるカメラ吊り具５が、機体２の
下方に吊り下がり自在に設けられており、カメラ吊り具
５の下部にはカメラ装着部５ａが、ジンバル機構６を介
して常時水準状態に維持された形で設けられている。即
ち、カメラ装着部５ａは、カメラ吊り具５に設けられた
ジンバル機構６をカメラ鉛直保持機構として、その第１
軸６ａを介して図１紙面と交差方向に揺動自在で且つ、
第２軸６ｂを介して図１矢印Ａ、Ｂ方向に揺動自在な形
で設けられており、カメラ装着部５ａにはデジタルスチ
ルカメラによるカメラ９が、該ジンバル機構６を介し
て、その撮影方向が常時鉛直方向下方に向いた形、即
ち、その光軸９１、９２（図５に図示）が常時鉛直方向
に向いた形で、回転自在に装着されている。

【０００８】また、カメラ吊り具５のカメラ装着部５ａ
部分には、図１に示すように、制御回転機構７が設けら
れており、制御回転機構７は、カメラ装着部５ａに装着
されたカメラ９を、図２に示すように、駆動軸ＣＬ１を
回転軸心として水平方向に指令された任意の回転量だけ
回転駆動自在になっている。さらに、制御回転機構７に
は、カメラ９が機体２の図１矢印Ｃ、Ｄ方向に示す機首
方向に対してどちらの方向を向いているかを計測する角
度計８が接続されており、角度計８は、制御回転機構７
の駆動軸ＣＬ１の回転角度に基づいて、カメラ９の機体
２に対する相対的な角度θ１を検知し得るようになって
いる。また、機体２には、その図１矢印Ｃ、Ｄ方向に示
す機首方向が、絶対方位上でどの方位を向いているかを
検知し得る方位センサ２１が搭載されている。

【０００９】また、飛行撮影装置１の撮影装置１００に
は、図３に示すように、カメラ情報検出装置１０が設け
られており、カメラ情報検出装置１０は、前記カメラ９
から、撮影信号Ｓ１を受け取り自在になっている。ま
た、カメラ情報検出装置１０は、該カメラ情報検出装置
１０が検出する撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２（即ちカメラ９
の撮影時における位置や方位角）を、カメラ９が撮影す
る写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２と対応させた形で、該写真画
像Ｐｈ１、Ｐｈ２が記録されるＩＣのメモリカード２６
中に記録し得るようになっており、メモリカード２６内
の撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２は、デッキ２３を介してＥＷ
Ｓ（エンジニアリング・ワーク・ステーション）２５に
入力される。一方、カメラ９が撮影する写真画像Ｐｈ
１、Ｐｈ２は、デジタル情報として上記メモリカード２
６に記録され、デッキ２３を介してＥＷＳ２５に入力さ
れる。即ち、カメラ９は測量対象物１０１の写真画像Ｐ
ｈ１、Ｐｈ２を、該カメラ９に装填されたメモリカード
２６に、該写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２の各画素をデジタル
情報に変換した画像情報として、記録することが出来
る。なお、撮影された該写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２の各画
素がもつデジタル情報は、光学濃度即ち、明度に関する
濃度値情報である。

【００１０】また、カメラ情報検出装置１０は、図４に
示すように、主制御部１１を有しており、主制御部１１
には、入力部１２、衛星信号受信部１３、回転角制御部
１４、機首方位検出部１５、撮影情報メモリ部１６、ア
ンテナ位置検出部１７、カメラ位置演算補正部１８、姿
勢角度算出部１９等が接続されている。衛星信号受信部
１３には前記ＧＰＳアンテナ３が接続されており、ま
た、回転角制御部１４には前記制御回転機構７と角度計
８が、さらに機首方位検出部１５には前記方位センサ２
１がそれぞれ接続されている。このうち、衛星信号受信
部１３とアンテナ位置検出部１７並びにカメラ位置演算
補正部１８は、前記ＧＰＳアンテナ３が受信する複数の
測位信号Ｓ３に基づいて、カメラ９の撮影時における位
置、即ち撮影位置Ｔ１、Ｔ２の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、
Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を検出する位置検出手段
になっており、また、機首方位検出部１５と姿勢角度算
出部１９は、前記角度計８、方位センサ２１と共に、カ
メラ９の方位角θ３を検出するための角度検出手段にな
っている。さらに、撮影情報メモリ部１６は、カメラ９
の撮影時における位置即ち撮影地点Ｔ１、Ｔ２の座標位
置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）や、方
位角θ３等の撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２を、該カメラ９が
撮影した写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２のそれぞれと対応した
形で記憶し得る撮影情報記憶手段になっている。さらに
また、回転角度制御部１４は、前記制御回転機構７と共
に、上記角度検出手段が検出する方位角θ３に基づいて
カメラ９を所定の方位角θｎに保持するための、カメラ
角度修正機構を構成している。

【００１１】撮影装置１００とこれを用いた飛行撮影装
置１は、以上のような構成を有しているので、該飛行撮
影装置１を用いて写真測量作業を行う際には、図５に示
すように、測量対象物１０１の上空を飛行し、任意の距
離Ｌ１をなす２か所の撮影地点Ｔ１、Ｔ２から、該測量
対象物１０１がそれぞれ写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２に入る
ように、それぞれ撮影を行う。写真撮影にはまず、カメ
ラ９にメモリカード２６を装填した状態の撮影装置１０
０を、機体２の飛行中に該機体２の下方に、カメラ吊下
具５に吊下されたカメラ９が位置するように、撮影準備
する。この状態で、カメラ吊り下げ具５にはジンバル機
構６が設けられているところから、カメラ９はその自重
によって常に鉛直方向下方を向いた形になる。（従っ
て、撮影地点Ｔ１、Ｔ２における撮影時の光軸９１、９
２は、図５に示すように、いつでも必ず鉛直方向に向い
た形になる。また、制御回転機構７の回転駆動軸ＣＬ１
もまた、いつでも必ず鉛直方向に向いた形になる。）

【００１２】この状態で、機体２を飛行させ、測量対象
物１０１を写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２中に写し込むことが
出来る任意の撮影地点Ｔ１、Ｔ２において、カメラ９に
撮影動作を行わせる。すると、カメラ９は、撮影地点Ｔ
１とＴ２において、その光軸９１、９２を鉛直方向に向
けた形で、測量対象物１０１の地形情報を、写真画像Ｐ
ｈ１、Ｐｈ２として、メモリカード２６にそれぞれ記録
する。また、当該撮影時に、カメラ９は、撮影地点Ｔ１
又はＴ２において撮影を行うと同時に、撮影信号Ｓ１を
カメラ情報検出装置１０に伝送する。すると、カメラ情
報検出装置１０は、該撮影信号Ｓ１を受け取ったときの
カメラ９の３次元座標位置と方位角θ３を、後述のよう
に検出し、該検出値を撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２として、
撮影情報メモリ部１６に記憶させ、また、メモリカード
２６にも書き込みする。また、撮影に際しては該方位角
θ３に基づいて、回転駆動軸ＣＬ１の回転駆動量を調整
する形で、カメラ９の向きが所定の方位角θｎをなすよ
うに、角度修正していく。

【００１３】即ち、機体２の飛行中に、撮影地点Ｔ１
（Ｔ２）が近接したなら、作業者は、カメラ情報検出装
置１０の入力部１２に位置角度検出指令Ｓ２を入力す
る。該指令Ｓ２の入力によって衛星信号受信部１３は、
ＧＰＳアンテナ３に、複数の測量用軌道衛星からの測位
信号Ｓ３を受信させる。すると主制御部１１は、衛星信
号受信部１３がＧＰＳアンテナ３に受信させた測位信号
Ｓ３をアンテナ位置検出部１７に伝送し、該測位信号Ｓ
３に基づいて、ＧＰＳアンテナ３の現在位置Ｇ１を演算
により、所定の周期で算出させる。そこで、主制御部１
１は該ＧＰＳアンテナ３の現位置Ｇ３が算出される毎
に、カメラ位置演算補正部１８にカメラ９の３次元座標
位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を演
算算出させる。すると、カメラ位置演算補正部１８が出
力するカメラ９の３次元座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ
１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）は、所定の周期で更新され
ていく。なお、カメラ９は、カメラ吊り具５を介して機
体２の鉛直方向下方に吊下されているところから、該カ
メラ９の３次元座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ
２、Ｙ２、Ｚ２）は、通常、ＧＰＳアンテナ３の現位置
Ｇ１からカメラ９の吊下長さＬ２分だけＺ軸値を減じた
ものである。こうして、カメラ９の３次元座標位置（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）が所定の周期
で算出されているところで、先に述べたように、カメラ
情報検出装置１０に撮影信号Ｓ１が入力されると、主制
御部１１は、該撮影信号Ｓ１が入力された時点のカメラ
９の３次元座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ
２、Ｚ２）の値を、撮影情報メモリ部１６に、撮影地点
Ｔ１又はＴ２の３次元座標位置の値として記憶させる。

【００１４】また、撮影地点Ｔ１、Ｔ２において写真撮
影を行う際には、カメラ９を撮影に適した所定の方位角
θｎに保持するように、該カメラ９の姿勢角度を制御し
ていく。そこで、カメラ情報検出装置１０を用いて、入
力部１２から、該方位角θｎの所定値に対応したカメラ
角度指定ＩＮ３を入力する。すると、これを受けた主制
御部１１は、回転角度制御部１４に該指定ＩＮ３の値に
対応したカメラ回転指令Ｓ４を制御回転機構７に出させ
ていく。即ち、制御回転機構７に接続されている角度計
８は、回転駆動軸ＣＬ１の駆動量に基づいて、カメラ９
が機体２の機首方向（図１矢印Ｃ、Ｄ方向）に対して水
平方向になす相対的な角度θ１の値を継続的に検出し、
カメラ情報検出装置１０に伝送する。そこで、カメラ情
報検出装置１０の主制御部１１は、該カメラ９の機体２
に対する相対的な角度θ１を姿勢角度算出部１９に入力
する。

【００１５】一方、カメラ情報検出装置１０の機首方位
検出部１５は、先に述べたように位置角度検出指令Ｓ２
が入力された時点から、方位センサ２１により、機体２
の機首方向が絶対方位の基準方向（例えば真北）に対し
てなす角度を、機首方位θ２として逐次検出している。
そこで、主制御部１１は、該機首方位θ２の値を姿勢角
度算出部１９に入力する。すると、姿勢角度算出部１９
は、前述のように入力された、カメラ９の機体２に対す
る水平方向の相対的な角度θ１と、該機体２の絶対的な
機首方位θ２に基づいて、カメラ９の水平方向の方位角
θ３を演算によって逐次算出する。

【００１６】そこで、主制御部１１は、該算出されたカ
メラ９の現在の方位角θ３を回転角制御部１４に逐次伝
送する。すると、回転角制御部１４は、該現在の方位角
θ３に基づいて、先に述べたカメラ回転指令Ｓ４の指令
値を逐次更新し、該更新値を制御回転機構７に出してい
く。すると、回転角制御部１４の指令Ｓ４を受けた制御
回転機構７は、カメラ９の方位角θ３が、前記所定の方
位角θｎになるように、回転駆動軸ＣＬ１の回転角度を
調整する。さらに、このように姿勢角度算出部１９がカ
メラ９の方位角θ３を逐次検出している間に、前記カメ
ラ９からカメラ情報検出装置１０に撮影信号Ｓ１が入力
されると、主制御部１１は、該信号Ｓ１入力時の方位角
θ３の値を、カメラ９の撮影時における水平方向の方位
角θ３の値として、撮影情報メモリ部１６に記憶させ
る。

【００１７】すると、撮影地点Ｔ１、Ｔ２において、カ
メラ９は、ジンバル機構６を介してカメラ吊り具５によ
り、常時鉛直状態に保持されており、また、これと共
に、制御回転機構７の回転駆動軸ＣＬ１も鉛直方向に向
いた形に保持されているので、上述のように撮影信号Ｓ
１が出力された時点で検出記憶されたカメラ９の水平方
向の方位角θ３は、該カメラ９の姿勢角度を表わすもの
となる。即ち、カメラ９の光軸９１、９２は撮影地点Ｔ
１、Ｔ２のいずれにおいても、鉛直軸に一致しているの
で、撮影地点Ｔ１、Ｔ２におけるカメラ９の各姿勢角度
（ω１、κ１、γ１）、（ω２、κ２、γ２）のうち、
２軸（例えばκ軸とγ軸）の成分は、無視することが出
来る。従って、姿勢角度算出部１９が検出する方位角θ
３の値は、撮影地点Ｔ１又はＴ２の姿勢角度として、撮
影情報メモリ部１６に入力される。

【００１８】従って、撮影情報メモリ部１６には、前述
したように撮影地点Ｔ１、Ｔ２において測量対象物１０
１を撮影したときの、カメラ９の３次元座標位置（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）と、該カメラ
９の姿勢角度を表わす水平方向の方位角θ３が、それぞ
れ、撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２として記憶される。従っ
て、撮影情報ＩＮ１は、撮影地点Ｔ１で撮影された写真
画像Ｐｈ１と対応し、撮影情報ＩＮ２は、撮影地点Ｔ２
で撮影された写真画像Ｐｈ２と対応した形で、撮影情報
メモリ部１６に記憶される。これにより、測量対象物１
０１をステレオ撮影した２ヶの撮影地点Ｔ１、Ｔ２にお
けるカメラ９の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ
２、Ｚ２）と該２ヶの地点Ｔ１、Ｔ２間の距離Ｌ１が既
知の値になり、また、該撮影時におけるカメラ９の姿勢
角度を表わす水平方向の方位角θ３と、一方のカメラ９
に対する他方のカメラ９の相対的な姿勢角度（ω’、
０、０）（即ち、カメラ９は常に鉛直保持されているの
で撮影地点Ｔ１、Ｔ２での相対的な姿勢角度における変
数は唯一となる）が既知の値になる。

【００１９】そこで、このように撮影された写真画像Ｐ
ｈ１、Ｐｈ２に基づいて、測量対象物１の地形を求める
には、まず、撮影地点Ｔ１、Ｔ２でそれぞれ撮影したメ
モリカード２６をデッキ２３に装填し、各写真画像Ｐｈ
１、Ｐｈ２と撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２をＥＷＳ２５に読
み込みさせる。そして、ＥＷＳ２５を用いて、２ヶの写
真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を図示しないディスプレイにそれ
ぞれ出力させる。こうしておいて、ディスプレイを目視
し、２ヶの写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２上において、測量対
象物１０１上の同じ点であることが特定され得る点を、
図５に示すように、パスポイントＰ１３〜Ｐ１５、Ｐ２
３〜Ｐ２５としてそれぞれ指定する。すると、各々の写
真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２に写った共通のパスポイントＰ１
３〜Ｐ１５、Ｐ２３〜Ｐ２５に基づけば、２ヶの写真画
像Ｐｈ１、Ｐｈ２の相対的な位置関係を特定することが
出来る。

【００２０】即ち、ステレオ撮影された２ヶの写真画像
Ｐｈ１、Ｐｈ２は、図５に示す空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）
上の所定の位置（即ち、座標位置が既知の撮影地点Ｔ
１、Ｔ２）にそれぞれ収斂する形で投影された、測量対
象物１０１の画像と考えることが出来る。よって、前記
のように、空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、２ヶの写真画像
平面に設定された平面座標（Ｘα、Ｙα）、（Ｘβ、Ｙ
β）との位置関係を、撮影時における位置関係として、
２ヶの撮影地点Ｔ１、Ｔ２を投影中心とした形でここに
光源を設け、各写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を映し出したと
すると、各々の写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２において対応す
る画素Ｐａ、Ｐｂを通過した２本の光束４１、４２は、
全て、２本の光束４１、４２に対応する測量対象物１０
１の立体表面上の１点で交会する形になる。従って、空
間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、２ヶの平面座標（Ｘα、Ｙ
α）、（Ｘβ、Ｙβ）との位置関係が先に述べたように
特定されたならば、写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２において対
応する画素Ｐａ、Ｐｂの各平面座標位置（Ｘａ、Ｙ
ａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ）と、被写体である測量対象物１０
１において対応する地点Ｐの座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）と
の間には、１対１の対応関係が成立する。

【００２１】一方、上記のように光源になっている撮影
地点Ｔ１、Ｔ２の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ
２、Ｙ２、Ｚ２）は既知であり、またカメラ９の焦点距
離は一律であるところから、該撮影地点Ｔ１、Ｔ２の位
置関係と、写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２において対応する画
素Ｐａ、Ｐｂの各平面座標位置（Ｘａ、Ｙａ）、（Ｘ
ｂ、Ｙｂ）相互の位置関係は対応する形になる。従っ
て、ＥＷＳ２５は、撮影地点Ｔ１、Ｔ２の座標位置（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）に基づいて、
該撮影地点Ｔ１、Ｔ２間の距離Ｌ１を算出し、該距離Ｌ
１に基づいて、座標位置（Ｘａ、Ｙａ）、（Ｘｂ、Ｙ
ｂ）をなす画素Ｐａ、Ｐｂに対応した測量対象物１０１
上の地点Ｐの座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）を求める変換式を
構築することが出来る。

【００２２】そこで、測量技術者は、先に述べたように
ディスプレイ上に出力させた写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を
目視し、一方の写真画像Ｐｈ１において設定した所定の
画素Ｐａを、他方の写真画像Ｐｈ２に対応させて、該画
素Ｐａの光学濃度値が最も類似した画素Ｐｂを探す形
で、マッチングを行う。なお、写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２
に形成される平面座標（Ｘα、Ｙα）、（Ｘβ、Ｙβ）
の各座標軸Ｘ、Ｙは、該写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を撮影
した時点におけるカメラ９の方位角θ３が、先に述べた
ように、所定の方位角θｎになっているところから、原
則的に一致した向きをなす形で、各平面座標（Ｘα、Ｙ
α）、（Ｘβ、Ｙβ）が形成される。さらに、撮影地点
Ｔ１、Ｔ２の方位角θ３が異なる場合には、マッチング
作業時に写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を、該方位角θ３に対
応させた形で、偏位修正すれば良い。このため、マッチ
ング作業は常に的確に行われる。そこで、こうして所定
の画素Ｐａ、Ｐｂを指定する際に、先にＥＷＳ２５に入
力された撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２（即ち、撮影地点Ｔ
１、Ｔ２の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ
２、Ｚ２）とカメラ９の方位角θ３）を利用すれば、該
ＥＷＳ２５は、撮影情報ＩＮ１、ＩＮ２に基づいて、写
真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２の画素Ｐａ、Ｐｂに対応する地点
Ｐの３次元座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）を演算算出すること
が出来る。そこで、上記した作業を繰返し、写真画像Ｐ
ｈ１、Ｐｈ２に映し出された画素Ｐａ、Ｐｂを順次マッ
チングさせ、該画素Ｐａ、Ｐｂに対応した地点Ｐの座標
位置（ｘ、ｙ、ｚ）を順次求めていくと、測量対象物１
０１の立体形状を検出することが出来る。

【００２３】従って、上記した方法によれば、写真画像
Ｐｈ１、Ｐｈ２上でパスポイントＰ１３〜Ｐ１５、Ｐ２
３〜Ｐ２５を指定し、画素Ｐａ、Ｐｂを選択していくだ
けで、測量対象物１０１上に座標位置の既知な基準点を
設けておく必要なく、撮影地点Ｔ１、Ｔ２におけるカメ
ラ９の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ
２）と水平方向の方位角θ３を利用して、該測量対象物
１０１の立体形状を検出することが的確に出来る。そこ
で、飛行撮影装置１を利用すれば、図６に示すように、
測量対象物１０１が溶岩地帯である場合にも、危険な溶
岩１０２付近に座標既知なる基準点を設置する必要な
く、機体２を飛行させて、溶岩１０２の上空の２ヶの撮
影地点Ｔ１、Ｔ２において、カメラ９に２枚の写真画像
Ｐｈ１、Ｐｈ２を撮影させるだけで、該撮影時における
カメラ９の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、
Ｚ２）と水平方向の方位角θ３を利用して、溶岩１０２
が位置する領域やその容積等を測量によって算定するこ
とが出来る。従って、従来の基準点を用いる方法では不
可能であった測量が可能となる。

【００２４】なお、上述した実施例においては、撮影装
置１００をヘリコプターによる機体２に装着したものが
飛行撮影装置１になっている例を述べたが、該機体２の
種類及びその大きさ等は任意である。また、撮影装置１
００は、機体２等の飛行手段に装着されることなく取扱
われても差し支えない。また、上述した実施例において
は、カメラ９は制御回転機構７により水平方向に回転駆
動され得るようになっていて、その現在の水平方向の方
位角θ３に基づいて、回転角度制御部１４により該制御
回転機構７に出されるカメラ回転指令Ｓ４の指令値が更
新されていく形で、撮影時に所定の方位角θｎを保持さ
れるようになっている例を述べた。しかし、カメラ９
は、必ずしも、その撮影時における方位角θ３が所定の
方位角θｎに保持されるように、水平方向の回転が制御
される必要はない。即ち、カメラ９は、ジンバル機構６
等のカメラ鉛直保持手段により、常時鉛直状態が保持さ
れているために、カメラ９の撮影時における方位角θ３
を角度検出手段に検出させれば、該方位角θ３は各撮影
地点Ｔ１、Ｔ２におけるカメラ９の姿勢角度（ω１、κ
１、γ１）、（ω２、κ２、γ２）の一軸（例えばω
軸）の値と一致し、残りの２軸（κ、γ）成分値は定数
となる。従って、角度検出手段が撮影地点Ｔ１、Ｔ２毎
に検出する方位角θ３、θ３を、該カメラ９の撮影時に
おける位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ
２）と共に、既知値として用い、２ヶの写真画像Ｐｈ
１、Ｐｈ２を、そのマッチング作業時に該２ヶの方位角
θ３、θ３の差異による相対的な姿勢角度に基づいて偏
位修正して用いれば、測量対象物１０１の立体形状の検
出が可能である。なお、ＧＰＳアンテナ３が受信する測
位信号Ｓ３を用いた、位置検出手段によるカメラ９の位
置の検出方法は、ＧＰＳ測量の種類に応じて任意であ
る。従って、アンテナ位置検出部１７やカメラ位置演算
補正部１８は、機体２に搭載されているＧＰＳアンテナ
３が受信する測位信号Ｓ３を、その他の要素（例えば固
定局やその他のアンテナが受信する信号）を用いて補正
する形で、カメラ９の３次元座標位置を検出しても構わ
ない。また、カメラ９の水平方向の方位角θ３を検出す
るための角度検出手段の構成も、実施例で述べた以外で
あって差し支えない。さらに、カメラ鉛直保持機構はジ
ンバル機構６に限定されるものではなく、カメラ角度修
正機構もまた、カメラ情報検出装置１０の回転角度制御
部１４と制御回転機構７とによって構成されるものに限
定されることはない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のうち請求項
１記載の発明によれば、本体４を有し、前記本体４にカ
メラ吊下具５等のカメラ吊下手段を設け、前記カメラ吊
下手段に測量対象物１０１の写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を
記録し得るカメラ９を吊下し、前記カメラ吊下手段にジ
ンバル機構６等のカメラ鉛直保持機構を設け、前記本体
４に、複数の衛星からの測位信号Ｓ３を受信し得るＧＰ
Ｓアンテナ３を設け、前記ＧＰＳアンテナ３が受信する
測位信号Ｓ３に基づいて前記カメラ９の撮影時における
位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を検
出する、衛星信号受信部１３、アンテナ位置検出部１
７、カメラ位置演算補正部１８等の位置検出手段を設
け、前記カメラ９の水平方向の方位角θ３を検出し得
る、角度計８、方位センサ２１、機首方位検出部１５、
姿勢角度算出部１９等の角度検出手段を設け、前記位置
検出手段が検出するカメラ９の撮影時における位置（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）と、前記角度
検出手段が検出するカメラ９の撮影時における方位角θ
３を、該カメラ９が撮影した写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２と
対応した形で記憶し得る撮影情報メモリ部１６等の撮影
情報記憶手段を設けて、撮影装置１００を構成したの
で、位置検出手段によりカメラ９の撮影時における位置
（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）が既知と
なり、また、カメラ鉛直保持機構により鉛直状態に保持
されたカメラ９の水平方向の方位角θ３によって、該カ
メラ９の撮影時における姿勢角度（ω１、κ１、γ
１）、（ω２、κ２、γ２）が既知となる。即ち、カメ
ラ９の姿勢は、鉛直方向に保持されているので、該カメ
ラの姿勢角度（ω１、κ１、γ１）、（ω２、κ２、γ
２）の値のうち２ヶの軸成分（例えば、κとγの値）は
定数となるため無視出来る。すると、変数は唯一（例え
ば、ωの値）になる。よって、κ１＝κ２、γ１＝γ２
になり、カメラ９の撮影時における水平方向の方位角θ
３は変数であるω１、ω２の値に対応する。この結果、
２ヶの撮影地点Ｔ１、Ｔ２におけるカメラ９、９の相対
的な姿勢角度（ω’、０、０）が既知となる。また、上
記カメラ９の撮影時における位置に基づき、写真画像Ｐ
ｈ１、Ｐｈ２を撮影した撮影地点Ｔ１、Ｔ２間の距離Ｌ
１も既知値となる。従って、写真撮影時に検出したカメ
ラ９の撮影時における位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ
２、Ｙ２、Ｚ２）と方位角θ３、θ３を、撮影情報記憶
手段から呼び出して、写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２と対応さ
せれば、該写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２上で対応するパスポ
イント（同一地点と思われる個所）を選定するだけで、
カメラ９がそれぞれ位置した絶対座標位置（Ｘ１、Ｙ
１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）と方位角θ３、θ３
に基づいて、該写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２の相対的な画像
位置関係が特定され、測量対象物１０１上にある求める
地点Ｐの絶対座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）を演算算出するこ
とが可能となる。従って、測量対象物１０１上に、座標
位置が既知なる基準点を設けておく必要なく、上空から
の撮影作業のみによって、写真測量を行うことが出来る
ので、現地に基準点を設営することが出来ない或いは困
難であるような場合でも、写真測量の実施が可能とな
る。

【００２６】また、本発明のうち請求項２記載の発明
は、本体４を有し、前記本体４にカメラ吊下具５等のカ
メラ吊下手段を設け、前記カメラ吊下手段に測量対象物
１０１の写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を記録し得るカメラ９
を水平方向に回転自在に吊下し、前記カメラ吊下手段に
ジンバル機構６等のカメラ鉛直保持機構を設け、前記本
体４に、複数の衛星からの測位信号Ｓ３を受信し得るＧ
ＰＳアンテナ３を設け、前記ＧＰＳアンテナ３が受信す
る測位信号Ｓ３に基づいて前記カメラ９の撮影時におけ
る位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を
検出する、衛星信号受信部１３、アンテナ位置検出部１
７、カメラ位置演算補正部１８等の位置検出手段を設
け、前記カメラ９の水平方向の方位角θ３を検出し得
る、角度計８、方位センサ２１、機首方位検出部１５、
姿勢角度算出部１９等の角度検出手段を設け、前記角度
検出手段が検出する方位角θ３に基づいて前記カメラ９
を所定の方位角θｎに保持する、制御回転機構７、回転
角度制御部１４等のカメラ角度修正機構を設け、前記位
置検出手段が検出するカメラ９の撮影時における位置
（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を、該カ
メラ９が撮影した写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２と対応した形
で記憶し得る撮影情報メモリ部１６等の撮影情報記憶手
段を設けて、撮影装置１００を構成したので、位置検出
手段によりカメラ９の撮影時における位置（Ｘ１、Ｙ
１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）が既知となる。ま
た、カメラ鉛直保持機構により鉛直状態に保持されたカ
メラ９の水平方向の方位角θ３によって、該カメラ９の
撮影時における姿勢角度（ω１、κ１、γ１）、（ω
２、κ２、γ２）が既知となる。（即ち、先に述べたよ
うに、これ等の値のうちの変数であるω１、ω２が方位
角θ３に対応し、残りの値κ１、κ２、γ１、γ２の値
が定数として無視される。） 従って、先に請求項１記載の発明について述べたと同様
に、測量対象物１０１近傍に座標位置が既知な基準点が
なくても、写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２上で対応するパスポ
イント（同一地点と思われる地点）を選定するだけで、
求める地点Ｐの絶対座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）を演算算出
することが出来る。この際、本発明による撮影装置１０
０では、カメラ９の撮影時における方位角θ３が、カメ
ラ角度修正機構により、所定の方位角θｎをなすように
調整制御された形で、撮影が行われる。従って、撮影に
よって得られた写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２を並べて、マッ
チングを行う際に、該写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２は、カメ
ラ９の各光軸９１、９２が鉛直方向に向き、且つ、水平
方向に一致した方位角θｎをなすように撮影されたもの
であるところから、写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２のいずれか
一方を他方に対して偏位修正する必要なく、適正なマッ
チングが行われる。

【００２７】また、本発明のうち請求項３記載の発明
は、機体２等の飛行手段を有し、前記飛行手段に、請求
項１又は請求項２記載の撮影装置１００を装着したこと
を特徴として、飛行撮影装置１を構成したので、測量対
象物１０１の上空で飛行手段を飛行させて、カメラ９に
より撮影作業を行っている間に、該飛行手段に装着され
た撮影装置１００が該カメラ９の撮影時における位置
（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）と、水平
方向の方位角θ３（該方位角θ３は先に述べたようにカ
メラ９の姿勢角度に対応している）を検出することが出
来る。すると、撮影装置１００を用いれば、先に述べた
ように測量対象物１０１の近傍に座標位置が既知の基準
点がなくても求める地点Ｐの座標位置を特定することが
出来るので、該撮影装置１００を用いた飛行撮影装置１
によれば、写真撮影作業中に、上空から該座標位置が既
知の基準点を探し、該基準点を写真画像Ｐｈ１、Ｐｈ２
に写し込むように写真撮影を行う必要がない。このた
め、撮影作業が簡略になる。また、基準点の配置位置に
制限を受けることなく、測量対象物１０１の形状が明確
になる位置を撮影地点Ｔ１、Ｔ２として選択することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮影装置を装着した飛行撮影装置
の一実施例を示す図である。

【図２】図１に示す飛行撮影装置のカメラ部分を示す図
である。

【図３】本発明による撮影装置を用いた飛行撮影装置に
より行う写真測量方法の概念を示す図である。

【図４】図３のカメラ情報検出装置の制御ブロック図で
ある。

【図５】測量対象物に適用される現地座標と、２ヶの写
真画像上の座標の関係を示す概念図である。

【図６】図１に示す飛行撮影装置を用いた溶岩地帯の写
真測量方法を示す図である。

【図７】従来行われている一般的な写真測量方法を示す
図である。

【符号の説明】

１……飛行撮影装置 １００……撮影装置 ２……飛行手段（機体） ３……ＧＰＳアンテナ ４……本体 ５……カメラ吊下手段（カメラ吊下具） ６……カメラ鉛直保持機構（ジンバル機構） ９……カメラ １３、１７、１８……位置検出手段（衛星信号受信部、
アンテナ位置検出部、カメラ位置演算補正部） ８、２１、１５、１９……角度検出手段（角度計、方位
センサ、機首方位検出部、姿勢角度算出部） １６……撮影情報記憶手段（撮影情報メモリ部） ７、１４……カメラ角度修正機構（制御回転機構、回転
角度制御部） １０１……測量対象物 Ｐｈ１、Ｐｈ２……写真画像 Ｓ３……測位信号 θ３……方位角 θｎ……所定の方位角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体を有し、 前記本体にカメラ吊下手段を設け、 前記カメラ吊下手段に測量対象物の写真画像を記録し得
   るカメラを吊下し、 前記カメラ吊下手段にカメラ鉛直保持機構を設け、 前記本体に、複数の衛星からの測位信号を受信し得るＧ
   ＰＳアンテナを設け、 前記ＧＰＳアンテナが受信する測位信号に基づいて前記
   カメラの撮影時における位置を検出する位置検出手段を
   設け、 前記カメラの水平方向の方位角を検出し得る角度検出手
   段を設け、 前記位置検出手段が検出するカメラの撮影時における位
   置と、前記角度検出手段が検出するカメラの撮影時にお
   ける方位角を、該カメラが撮影した写真画像と対応した
   形で記憶し得る撮影情報記憶手段を設けて構成した、撮
   影装置。
2. 【請求項２】本体を有し、 前記本体にカメラ吊下手段を設け、 前記カメラ吊下手段に測量対象物の写真画像を記録し得
   るカメラを水平方向に回転自在に吊下し、 前記カメラ吊下手段にカメラ鉛直保持機構を設け、 前記本体に、複数の衛星からの測位信号を受信し得るＧ
   ＰＳアンテナを設け、 前記ＧＰＳアンテナが受信する測位信号に基づいて前記
   カメラの撮影時における位置を検出する位置検出手段を
   設け、 前記カメラの水平方向の方位角を検出し得る角度検出手
   段を設け、 前記角度検出手段が検出する方位角に基づいて前記カメ
   ラを所定の方位角に保持するカメラ角度修正機構を設
   け、 前記位置検出手段が検出するカメラの撮影時における位
   置を、該カメラが撮影した写真画像と対応した形で記憶
   し得る撮影情報記憶手段を設けて構成した、撮影装置。
3. 【請求項３】飛行手段を有し、 前記飛行手段に請求項１又は請求項２記載の撮影装置を
   装着したことを特徴とする、飛行撮影装置。