JP2004333921A - 距離同期式ステレオ画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定距離ごとのステレオ画像を簡易かつ無駄なく得ることができる距離同期式ステレオ画像撮影装置を提供する。
【解決手段】搬送手段の周囲の道路または河川の状況をステレオ撮影する撮影手段１０と、撮影手段１０が撮影した位置の３次元地理座標を与える座標取得手段１２と、これらのステレオ画像データと地理座標データとを合成する合成手段１６とを備えており、ステレオ画像データと３次元地理座標データとは、距離測定手段１８が測定する所定の距離ごとに得られる。従って、所定距離ごとのステレオ画像データを容易に得ることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオ画像撮影装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、道路周辺の各種施設、設備、建物等の状態を把握して道路管理に使用するために、ステレオ画像が使用されてきた。このステレオ画像は、ステレオカメラで撮影され、上記各種施設、設備、建物等の位置データ、形状データを３次元座標上で表現でき、道路管理に有用である。
【０００３】
下記特許文献１には、このようなステレオ画像を取得するための連続ステレオ画像データ記録装置が開示されている。本先行例は、基準時計を使用することにより、移動体の位置・姿勢とステレオ画像とを同期させてデジタル記録するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−９１９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術においては、基準時計により得られる時間情報により移動体の位置・姿勢とステレオ画像とを同期させるために、移動体の位置・姿勢及びステレオ画像は、所定時間毎に取得されるようになっている。このため、移動体の停止中にも移動体の位置・姿勢及びステレオ画像が取得され続け、重複して無駄なデータが多量に発生するという問題があった。
【０００６】
また、道路管理に使用されるのは、所定距離ごとのデータであるので、時間の経過にしたがって取得された時間軸上のデータからコマ抜きして所定の位置に対応するものだけを選び出す必要があり、データ処理工程が複雑化するという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、所定距離ごとのステレオ画像を簡易かつ無駄なく得ることができるステレオ画像撮影装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、車両等の搬送手段に搭載されるステレオ画像撮影装置であって、搬送手段の所定の移動距離ごとに指示信号を発生する制御手段と、指示信号に基づき、搬送手段の周辺のステレオ画像を撮影する撮影手段と、指示信号に基づき、撮影手段が撮影した位置の３次元地理座標を取得する座標取得手段と、撮影手段が取得したステレオ画像データと、座標取得手段が取得した３次元地理座標データとを搬送手段の移動距離に基づいて関連づける合成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記搬送手段の所定の移動距離は、距離測定手段により測定され、所定の移動距離ごとに距離測定手段から制御手段にパルス信号が入力され、このパルス信号に同期して制御手段から上記指示信号が発生される。
【００１０】
また、撮影手段が取得したステレオ画像と座標取得手段が取得した３次元地理座標データとは、距離測定手段により発生されるパルス信号に基づきシーケンシャル番号が付与されて管理されている。
【００１１】
上記各構成によれば、ステレオ画像データと３次元地理座標データとが搬送手段の所定の移動距離ごとに発生されているので、所定距離ごとのステレオ画像データを容易にかつ無駄なく得ることができる。
【００１２】
また、上記ステレオ画像撮影装置において、座標取得手段により取得される３次元地理座標は、座標補間手段により補間されることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、常に正確な３次元地理座標を得ることができる。
【００１４】
また、上記ステレオ画像撮影装置において、撮影手段は、搬送手段の進行方向前方側、後方側または両側方側の撮影ができることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、道路または河川の周囲の所望の映像を撮影できる。
【００１６】
また、上記ステレオ画像撮影装置において、撮影手段は、２台のデジタルカメラを含む２つのカメラ装置で構成され、２つのカメラ装置は、搬送手段の上に所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、ステレオ画像の撮影を広い視野角で行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１９】
図１には、本発明にかかるステレオ画像撮影装置の構成のブロック図が示される。このステレオ画像撮影装置は、車両等の搬送手段に搭載され、車両を道路上で進行させながら道路または河川の周囲の画像をステレオ撮影するものである。なお、本装置において、河川の撮影は、搬送手段を河川の堤防上を走行させながら行われる。
【００２０】
図１において、撮影手段１０は、搬送手段の周囲の道路または河川の状況をステレオ撮影する装置であり、デジタルＣＣＤカメラ等で構成される。また、撮影手段１０は、搬送手段の進行方向前方側、後方側または両側方側の撮影ができるような構成とすることができる。搬送手段の進行方向前方側、後方側を撮影するには、例えば、搬送手段の前方側または後方側にカメラを設置する方法等がある。搬送手段の両側方側を撮影するには、例えば、搬送手段の両側面にカメラを設置する方法等がある。撮影手段１０により撮影されたステレオ画像は、記憶手段２２に記憶される。
【００２１】
また、座標取得手段１２はＧＰＳ受信機等により構成され、撮影手段１０が撮影した位置の３次元地理座標を取得するものである。座標取得手段１２により取得された３次元地理座標データも記憶手段２２に記憶される。
【００２２】
距離測定手段１８は、搬送手段の移動距離を測定する装置である。この距離測定手段１８としては、例えば空間フィルター法等の非接触型距離計を使用することができる。距離測定手段１８は、搬送手段が所定の距離、例えば２ｍｍ移動するごとにパルス信号を発生し、制御手段１４に入力する。このパルス信号は、距離軸上に等間隔に並んでいるので、制御手段１４では搬送手段の移動距離を入力されたパルス信号をカウントすることで得ることができる。制御手段１４は、距離測定手段１８からのパルス信号に同期して指示信号を発生し、この指示信号をトリガとして撮影手段１０に道路または河川の周囲のステレオ画像を撮影させる。これにより、搬送手段の所定の移動距離ごとにステレオ画像データを取得することができる。
【００２３】
また、制御手段１４によって発生された指示信号は、イベント発生手段２０にも送られ、指示信号に同期してイベント信号を発生させる。イベント信号は、座標取得手段１２に送られ、所定時間ごとに時間軸上で発生している３次元地理座標データにイベントが関連づけられる。ここで、関連づけるとは、３次元地理座標データにイベントを付加する等の方法により、相互に関係を持たせることをいう。この後、制御手段１４が座標取得手段１２から３次元地理座標データを受け取るときには、座標取得手段１２から上記イベントに関連づけられた３次元地理座標データのみを取得する。上記イベントは、搬送手段が所定距離を移動するごとに発生するパルス信号に同期しているので、座標取得手段１２の所定時間ごとの３次元地理座標データが所定距離ごとの、すなわち距離軸上のデータに変換される。
【００２４】
上述の撮影手段１０により取得されたステレオ画像データと、座標取得手段１２から取得された３次元地理座標データとは、合成手段１６において関連づけが行われる。撮影手段１０による道路または河川の周囲のステレオ画像の撮影と、座標取得手段１２からの３次元地理座標データの取得とは、上記パルス信号に同期して、搬送手段の所定の移動距離ごとに行なわれているので、ステレオ画像データと３次元地理座標データとは、搬送手段が移動した距離データを介して関連づけることができる。この場合の関連づけは、ステレオ画像データと３次元地理座標データとを共通のテーブルに格納する等の方法により行われる。
【００２５】
図２には、ステレオ画像データと３次元地理座標データとを関連づけるためのテーブルの例が示される。このテーブルは、合成手段１６により作成される。距離測定手段１８からのパルス信号の所定数ごと（本例では１００パルスごと）に制御手段１４から出される指示信号に基づき、撮影手段１０によりステレオ画像データが、座標取得手段１２により３次元地理座標データが取得され、これらの各データにシーケンシャル番号が付与されて管理される。また、パルス信号にもシーケンシャル番号が付与されている。図２に示されたテーブルには、パルス信号に同期して取得されたステレオ画像データ及び３次元地理座標データのシーケンシャル番号とこれらのデータが記憶されている記憶手段２２の記憶領域のアドレスとがパルス信号のシーケンシャル番号とともに格納され、互いに関連づけられている。すなわち、図２において、２００番目のパルス信号に同期して取得されたステレオ画像データには、シーケンシャル番号１が付与され、記憶手段２２のアドレスＡに格納されていることが示されている。同様に、２００番目のパルス信号に同期して取得された３次元地理座標データには、シーケンシャル番号１が付与され、記憶手段２２のアドレスａに格納されていることが示されている。以下、同様に、４００、６００、８００、１０００番目のパルス信号に同期して取得されたステレオ画像データ及び３次元地理座標データにも、それぞれ２、３、４、５番のシーケンシャル番号が付与され、それぞれのアドレス（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びｂ、ｃ、ｄ、ｅ）が示されている。なお、ステレオ画像データ及び３次元地理座標データに付与されるシーケンシャル番号は、異なる値でもよい。このように、各データにシーケンシャル番号を付与し、共通のテーブルに格納することにより、データ間の関連づけが行なわれる。この場合、パルス信号は、搬送手段の所定の移動距離（例えば２ｍｍ）毎に発生されるので、各データが取得されたときのパルス信号のシーケンシャル番号から、各データの取得位置を所定の始点からの距離データとして知ることができる。なお、パルス信号の発生ピッチを変更すれば、容易にデータ取得間隔を変更できる。
【００２６】
以上のようにして作成されたテーブルに格納された情報により、ステレオ画像とその取得位置の３次元地理座標データ及び所定の始点からの距離データを読み出すことができる。このように、ステレオ画像データと３次元地理座標データとが搬送手段の所定の移動距離ごとに発生され、関連づけられているので、所定時間ごとに取得されたデータからコマ抜き等の方法により所定の位置のステレオ画像データのみを選び出す必要がなく、所定距離ごとのステレオ画像データを容易にかつ無駄なステレオ画像データを生じさせずに得ることができる。
【００２７】
ステレオ画像データと３次元地理座標データとは、距離測定手段１８により測定された距離データとともに記憶手段２２に記憶されているが、記憶手段２２に記憶された各データは、制御手段１４により、表示手段２４に表示される。この場合、ステレオ画像データは、３次元地理座標データ、距離データを介して地図上の道路または河川の所定の位置と関連づけることができるので、道路または河川の所定の位置をポインティングデバイス等の領域指定手段で指定することにより、対応するステレオ画像データを表示手段２４に表示させる構成等が実現できる。なお、これらの表示は、ステレオ画像撮影装置とは別の再生装置等により再生する構成としてもよい。なお、本実施形態にかかるステレオ画像撮影装置は、取得したステレオ画像データを、所定の媒体を介してまたはオンラインにより、外部のパーソナルコンピュータ等に送る構成とすれば、適宜な場所で上記データを再生してステレオ画像を解析することができる。
【００２８】
上述の座標取得手段１２を構成するＧＰＳ受信機は、搬送手段である車両がトンネル内に入った場合等衛星からの信号を受信できないときに、直前の地理座標データを出力するように構成されている。また、測定誤差等のため予め規定されている地図上の基準点の座標とずれが生じる場合もある。このため、座標取得手段１２から得られる地理座標データの誤差を補間するものとして、座標補間手段２６が設けられている。この座標補間手段２６としては、座標取得手段１２を構成するＧＰＳ受信機の受信不能時の座標を補間するジャイロと加速度計で構成するＩＭＵ及び基準点データとのずれを補正する手段等がある。後者の基準点データとのずれの補正は、例えば専用のソフトウェアにより実現することができる。座標補間手段２６の補間データは制御手段１４に送られ、座標取得手段１２から得られる地理座標データの補間が実行される。
【００２９】
上述した専用のソフトウェアとしては、例えば以下のような内容のものを使用できる。すなわち、基準点は、日本各地に設置されている、国土の形状を計測する場合の基準となる箇所であり、各基準点には絶対座標（地球座標）が付与されている。また、各基準点は、ＧＰＳデータを常時受信することにより各基準点の約５０ｋｍ圏のＧＰＳデータの誤差を算出している。この誤差は、電離層の状態の変動、ＧＰＳ衛星の軌道の変動等により発生している。このため、上記専用のソフトウェアは、座標取得手段１２がＧＰＳ受信機により取得した地理座標データに対して、当該地理座標データを取得したのと同時刻における５０ｋｍ圏内の基準点における誤差量を使用して補正を行う構成となっている。
【００３０】
図３には、本発明にかかるステレオ画像撮影装置を搭載した測定用車両の例が示される。図３において、撮影手段１０は、映像視角を得るために車両２８の最前部に設置されているが、前述したように、車両２８の両側面または後方側に設置されてもよい。また、座標取得手段１２は車両２８の前部と後部の２カ所に設置されており、天空を確保するために車両２８の上部に配置される。座標補間手段２６は、撮影手段１０の下方で、２つのカメラ装置３２の間に設置されている（図４参照）。所定の始点からの走行距離を測定しパルス信号を発生する距離測定手段１８は、車両２８の下部の後輪車軸近傍に設置されている。これは、路面の凹凸の影響を少なくするためである。以上の各装置を制御する制御手段１４は、車両２８の後部に設置されている。制御手段１４には、合成手段１６、イベント発生手段２０、記憶手段２２等が併設されてもよい。また、表示手段２４及びキーボード、マウス等の入力手段を備えたコントロールパネル３０が、車両２８の助手席付近に設置され、車両２８の走行中に操作者がステレオ画像撮影装置を操作できるようになっている。なお、これらの配置は特に限定されるものではなく、測定目的、車両２８の構造等により適宜決定することができるが、全体として重量バランスが考慮される。
【００３１】
図４には、本発明にかかる撮影手段１０の平面図が示される。図４において、撮影手段１０には、２つのカメラ装置３２が備えられ、各カメラ装置３２は、それぞれ２台のデジタルＣＣＤカメラ３４を有している。この撮影手段１０を構成する２つのカメラ装置３２は、車両２８の屋根の上等に所定の間隔をおいて配置される。これにより、ステレオ画像の撮影を広い視野角で行うことができる。
【００３２】
ステレオ画像は、撮影手段１０が有する４台のデジタルＣＣＤカメラ３４のうち、いずれか２台で取得した画像データを処理して得ることができる。この画像データの処理には、従来公知の方法を適宜使用することができる。
【００３３】
図５には、図４に示された撮影手段１０の撮影領域が示される。図５において、４台のデジタルＣＣＤカメラ３４は、それぞれ（１）、（２）、（３）、（４）の領域を撮影できるように配置されている。これらの４つの領域のうちの２つが重なるα、β、γの領域の画像データを、その領域を撮影した２台のデジタルＣＣＤカメラ３４から取得し、処理することによりステレオ画像を得ることができる。この場合、どのデジタルＣＣＤカメラ３４からの画像データを使用するかによりどの領域のステレオ画像かが決定される。本実施形態においては、デジタルＣＣＤカメラ３４が４台設置されており、これらを適宜切り替えることにより、広い領域のステレオ画像を容易に得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステレオ画像データと３次元地理座標データとが搬送手段の所定の移動距離ごとに発生されているので、所定距離ごとのステレオ画像データを容易にかつ無駄なく得ることができる。
【００３５】
また、座標取得手段により取得される３次元地理座標を座標補間手段により補間することにより、常に正確な地理座標を得ることができる。
【００３６】
また、搬送手段の進行方向前方側、後方側または両側方側の撮影ができるので、道路または河川の周囲の所望の映像を撮影できる。
【００３７】
また、２台のデジタルカメラを含む２つのカメラ装置を搬送手段の上に所定の間隔をおいて配置することにより、ステレオ画像の撮影を広い視野角で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるステレオ画像撮影装置の構成のブロック図である。
【図２】ステレオ画像データと３次元地理座標データとを関連づけるためのテーブルの例を示す図である。
【図３】本発明にかかるステレオ画像撮影装置を搭載した測定用車両の例を示す図である。
【図４】本発明にかかる撮影手段の斜視図である。
【図５】図４に示された撮影手段の撮影領域を示す図である。
【符号の説明】
１０ 撮影手段、１２ 座標取得手段、１４ 制御手段、１６ 合成手段、１８ 距離測定手段、２０ イベント発生手段、２２ 記憶手段、２４ 表示手段、２６ 座標補間手段、２８ 車両、３０ コントロールパネル、３２ カメラ装置、３４ デジタルＣＣＤカメラ。

Claims (6)

1. 車両等の搬送手段に搭載されるステレオ画像撮影装置であって、
   搬送手段の所定の移動距離ごとに指示信号を発生する制御手段と、
   前記指示信号に基づき、搬送手段の周辺のステレオ画像を撮影する撮影手段と、
   前記指示信号に基づき、前記撮影手段が撮影した位置の３次元地理座標を取得する座標取得手段と、
   前記撮影手段が取得したステレオ画像データと、前記座標取得手段が取得した３次元地理座標データとを搬送手段の移動距離に基づいて関連づける合成手段と、
   を備えることを特徴とするステレオ画像撮影装置。
2. 請求項１記載のステレオ画像撮影装置において、前記搬送手段の所定の移動距離は、距離測定手段により測定され、前記所定の移動距離ごとに前記距離測定手段から前記制御手段にパルス信号が入力され、このパルス信号に同期して前記指示信号が発生されることを特徴とするステレオ画像撮影装置。
3. 請求項２記載のステレオ画像撮影装置において、前記撮影手段が取得したステレオ画像と前記座標取得手段が取得した３次元地理座標データとは、前記距離測定手段により発生されるパルス信号に基づきシーケンシャル番号が付与されて管理されることを特徴とするステレオ画像撮影装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項記載のステレオ画像撮影装置において、前記座標取得手段により取得される３次元地理座標は、座標補間手段により補間されることを特徴とするステレオ画像撮影装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項記載のステレオ画像撮影装置において、前記撮影手段は、搬送手段の進行方向前方側、後方側または両側方側の撮影ができることを特徴とするステレオ画像撮影装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項記載のステレオ画像撮影装置において、前記撮影手段は、２台のデジタルカメラを含む２つのカメラ装置で構成され、前記２つのカメラ装置は、搬送手段の上に所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とするステレオ画像撮影装置。

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