JPH09318351A - 距離測量装置及び対象物の大きさ測量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 距離測量に際しての機器の設置や演算処理を
迅速且つ容易に行う距離測量装置を提供し、既知の距離
に設置した対象物の大きさを測量する方法を提供する。 【解決手段】 主カメラ１及び主カメラ１の撮像方向軸
に対して直角方向で且つ当該撮像方向軸から所定の離隔
距離ｓの位置に回転可能に支持された従カメラ４を設
け、両カメラで同一対象物Ｑを撮像し、主カメラ１、従
カメラ４、対象物を頂点とした直角三角形における三角
形の合同条件に基づいて、当該対象物までの距離Ｌを測
量する。また、既知の大きさを有する基準対象物をカメ
ラから既知の距離に設置し、当該基準対象物をカメラで
撮像した場合の画像の画素数を基準として、カメラから
既知の距離に置かれた測量対象物をカメラで撮像し、そ
の画像の画素数と基準画素数との比にそれぞれの対象物
の設置位置への距離の比を乗じて、測量対象物の大きさ
を測量する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラを用いて対
象物を撮像することにより、撮像位置と対象物との間の
距離を測量する装置、並びに、対象物の大きさを測量す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像計測の分野での距離測量を行うため
の方法としては、三角測量法が知られる。具体的な三角
測量法としては、「三次元画像計測、井口征士、佐藤宏
介著株式会社昭晃堂」に記載されるように、ステレオ法
と光学的な方法とが知られている。ステレオ法による場
合には、二つのカメラを制御して対象物を撮像し、その
時の両カメラが向いているそれぞれの角度から、対象物
並びに両カメラの三点の位置関係を算出して三角測量を
行う。また、光学的な方法による場合には、カメラとプ
ロジェクタとを準備し、プロジェクタによりスポット光
やスリット光を照射しつつ対象物をカメラで撮像して三
角測量を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たステレオ法にあっては、二台のカメラがそれぞれ向い
ている計二つの角度を割り出す必要があるため、測量に
際しての機器の設置や距離を算出するための演算が煩雑
となっていた。また、光学的な方法にあっては、プロジ
ェクタから光を照射する必要があるため、屋外などでは
使用できないなどといった不具合があった。

【０００４】本発明は、これらのような従来の課題を解
決するためになされたもので、距離測量に際しての機器
の設置や演算処理を迅速且つ容易に行うことができ、ま
た屋外においても使用可能な距離測量装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、上記の距離測量装置
等により測量した既知の距離に対象物を設置し、当該対
象物の大きさを推量する方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る距離測量装置は、主カメラと従カメラ
とを備え、主カメラの撮像方向軸に対して直角方向で且
つ当該撮像方向軸から所定の離隔距離の位置において、
従カメラ回転手段により従カメラを撮像方向を変更可能
に支持する。対象物と主カメラとの距離を測量するに際
しては、主カメラで対象物を撮像するとともに、従カメ
ラ回転手段により撮像方向を調整して従カメラで同一の
対象物を撮像し、この時の従カメラの撮像方向軸と主カ
メラの撮像方向軸とが成す回転角度を従カメラ回転角度
検出手段で検出する。そして、演算手段が検出された回
転角度の余接を主カメラの撮像方向軸に対する従カメラ
の離隔距離に乗じ、撮像された対象物と主カメラとの距
離を算出し、出力手段が算出された距離を出力する。

【０００６】すなわち、本発明の距離測量装置では、主
カメラ、従カメラ、対象物を頂点とした直角三角形にお
いて、主カメラの撮像方向軸と主カメラと従カメラとを
結ぶ軸との成す角度（直角）及び主カメラと従カメラと
の間の距離が予め設定されており、従カメラの撮像方向
軸と主カメラの撮像方向軸とが成す回転角度（すなわ
ち、従カメラの撮像方向軸と両カメラを結ぶ辺との成す
角度）を検出することにより、三角形の合同条件である
二角挟辺相当の定理に基づいて、対象物と主カメラとの
距離が算出されることになる。

【０００７】ここで、従カメラ回転手段は、モータ等の
駆動手段により従カメラを回転させる装置であってもよ
く、また、このような駆動手段を備えずに従カメラを単
に回転可能に支持して、オペレータが手動で従カメラを
回転調整する装置であってもよく、要は、従カメラをそ
の撮像方向を変更可能に支持する機構を備えた装置であ
ればよい。また、従カメラ回転角度検出手段は、センサ
等によって従カメラの回転角度を自動的に検出する装置
であってもよく、また、このようなセンサ等を備えずに
単に目盛り板等によって従カメラの回転角度をオペレー
タが読みとって演算手段へ入力する装置であってもよ
く、要は、従カメラの回転角度を検出することができる
装置であればよい。

【０００８】また、本発明に係る対象物の長さを測量す
る方法では、初期条件として予め、所定の基準距離に位
置する所定の長さの基準対象物を、カメラにより撮像し
て、当該基準対象物の画像の画素数を基準画素数として
測量しておく。測量対象物の長さを測量するに際して
は、既知の距離に位置する測量対象物をカメラにより撮
像して、当該測量対象物の画像の画素数を測量画素数と
して測量する。そして、演算手段が基準対象物の長さ
に、基準距離に対する測量対象物までの距離の比及び基
準画素数に対する測量画素数の比を乗じて、測量対象物
の長さを算出し、出力手段が算出された長さを出力す
る。

【０００９】すなわち、本発明の対象物の長さを測量す
る方法では、所定の基準距離に位置する基準対象物の長
さと、カメラにより撮像した当該基準対象物の画像の基
準画素数とが既知であり、カメラにより撮像した既知の
距離に位置する測量対象物の画像の測量画素数を測量す
ることにより、一定の画素数の中に表示される対象物の
長さと当該対象物の距離との比例関係及び一定の距離に
位置する対象物の画像の画素数と当該対象物の長さとの
比例関係に基づいて、測量対象物の長さが算出されるこ
とになる。

【００１０】ここで、画像の画素数を測量する方法とし
ては、撮像した画像データに基づいてプロセッサが対象
物の画像を成す画素数を算出する方法や、画面上に設置
された目盛り等を用いてオペレータが対象物の画像を成
す画素数を読みとって演算手段へ入力する方法等であっ
てもよく、要は、対象物の画像の画素数が測量できれば
よい。また、基準対象物の画像の基準画素数は、測量対
象物の画像の測量画素数を測量する前に必ずしも測量さ
れている必要はなく、測量対象物の長さを算出するまで
に測量されていればよい。

【００１１】また、本発明に係る対象物の面積を測量す
る方法では、初期条件として予め、所定の基準距離に位
置する所定の面積の基準対象物を、カメラにより撮像し
て、当該基準対象物の画像の画素数を基準画素数として
測量しておく。測量対象物の面積を測量するに際して
は、既知の距離に位置する測量対象物をカメラにより撮
像して、当該測量対象物の画像の画素数を測量画素数と
して測量する。そして、演算手段が基準対象物の面積
に、基準距離に対する測量対象物までの距離の比の自乗
及び基準画素数に対する測量画素数の比を乗じて、測量
対象物の面積を算出し、出力手段が算出された面積を出
力する。

【００１２】すなわち、本発明の対象物の面積を測量す
る方法では、所定の基準距離に置かれた基準対象物の面
積と、カメラにより撮像した当該基準対象物の画像の基
準画素数とが既知であり、カメラにより撮像した既知の
距離に位置する測量対象物の画像の測量画素数を測量す
ることにより、一定の画素数の中に表示される対象物の
面積と当該対象物の距離の自乗との比例関係及び一定の
距離に位置する対象物の画像の画素数と当該対象物の面
積との比例関係に基づいて、測量対象物の面積が算出さ
れることになる。

【００１３】ここで、画像の画素数を測量する方法とし
ては、撮像した画像データに基づいてプロセッサが対象
物の画像を成す画素数を算出する方法や、画面上に設置
された目盛り等を用いてオペレータが対象物の画像を成
す画素数を読みとって演算手段へ入力する方法等であっ
てもよく、要は、対象物の画像の画素数が測量できれば
よい。また、基準対象物の画像の基準画素数は、測量対
象物の画像の測量画素数を測量する前に必ずしも測量さ
れている必要はなく、測量対象物の面積を算出するまで
に測量されていればよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る距離測量装置の一例
を図面を参照して説明する。図１には距離測量装置の全
体構成を示してあり、この距離測量装置には、主カメラ
１と、主カメラ１を支持する電動雲台２と、主カメラ用
モニタ３と、従カメラ４と、従カメラ４を支持する電動
雲台５と、従カメラ用モニタ６と、入力装置７と、シリ
アルコントローラ８と、ＣＰＵ９と、バス１０と、ＲＡ
Ｍ１１と、ＲＯＭ１２と、初期条件記憶メモリ１３と、
出力装置１４とが備えられている。なお、映像信号エン
コーダ１５及びフレームメモリ１６は、後述するよう
に、対象物の大きさの測量方法を実施するために用いら
れる構成部分である。

【００１５】主カメラ１は測量する対象物を撮像するＣ
ＣＤカメラであり、自動焦点機能により対象物を合焦状
態で撮像する。電動雲台２は駆動機構としてのモータを
有して主カメラ１を回転可能に支持し、後述する操作入
力信号に基づいて主カメラ１の撮像方向を変更させるこ
とができる。主カメラ用モニタ３は例えば液晶ディスプ
レイを備えており、主カメラ１で撮像した対象物の画像
をディスプレイ画面上に表示出力する。

【００１６】従カメラ４は、主カメラ１と同様に、測量
する対象物を撮像するＣＣＤカメラであり、自動焦点機
能により対象物を合焦状態で撮像する。ここで、主カメ
ラ１及び従カメラ４は必ずしもＣＣＤカメラである必要
はなく、他の種類のカメラであってもよく、要は、対象
物を撮像できるものであればよい。また、主カメラ１及
び従カメラ４から出力される映像信号としては、例えば
アナログ映像信号やデジタル映像信号があり、アナログ
映像信号について具体的にはＮＴＳＣコンポジット信
号、ＰＡＬ信号、ＳＥＣＡＭ信号、ＲＧＢ信号などが挙
げられ、デジタル映像信号について具体的にはデジタル
ＲＧＢ信号などが挙げられるが、これ以外の信号を用い
る場合があっても構わない。また、主カメラ１及び従カ
メラ４は必ずしも自動焦点機能を備えている必要はな
く、オペレータが手動で焦点を合わせる機能を有してい
る場合であってもよい。

【００１７】電動雲台５は駆動機構としてのモータを有
して従カメラ４を回転可能に支持し、後述する操作入力
信号に基づいて従カメラ４の撮像方向を変更させること
ができる。また、この電動雲台５は主カメラ１を支持す
る電動雲台２に対して所定の距離離隔した所定の位置に
設置されており、これによって図２に示すように、従カ
メラ４は主カメラ１の撮像方向軸に対して常に直角な位
置で且つ所定の距離ｓ離隔した位置に設置されている。
なお、主カメラ１と従カメラ４とを所定の離隔距離ｓに
よって固定する軸を主従軸１７と呼ぶことにする。ま
た、図２には、この主従軸１７の他に電動雲台２の回転
軸１８及び電動雲台５の回転軸１９が示されている。更
にまた、電動雲台５は電動雲台２によって支持されてお
り、電動雲台２の回転駆動によって、従カメラ４及び電
動雲台５は主カメラ１と共に電動雲台２の回転軸１８を
回転の中心として回転変位される。

【００１８】ここで、上記した電動雲台２及び電動雲台
５の回転駆動の様子を図３及び図４を参照して説明す
る。電動雲台２は、図３に示すように電動雲台２の回転
軸１８を回転の中心として主カメラ１、従カメラ４及び
電動雲台５を同時に回転変位させる。また、電動雲台５
は、図４に示すように従カメラ４のみを電動雲台５の回
転軸１９を回転の中心として回転変位させる。従って、
上記したように、電動雲台２及び電動雲台５の回転動作
を行っても、主カメラ１の撮像方向軸と主従軸１７との
成す角が常に直角に保たれるとともに、主カメラ１と従
カメラ４との離隔距離ｓが常に一定に保たれる。

【００１９】なお、電動式の雲台２、５は必ずしも必要
ではなく、オペレータが手動でカメラ１、４の撮像方向
を回転調整するなど、要は、図３及び図４に示したよう
に、従カメラ４が主カメラ１の撮像方向軸に対して常に
直角な位置で且つ所定の距離ｓ離隔した位置に設置され
ているという条件を保ちながらカメラ１、４をその撮像
方向を変更可能に支持する支持台を備えた装置であれば
よい。

【００２０】従カメラ用モニタ６は例えば液晶ディスプ
レイを備えており、従カメラ４で撮像した対象物の画像
をディスプレイ画面上に表示出力する。なお、主カメラ
用モニタ３と従カメラ用モニタ６は、主カメラ１と従カ
メラ４の画像を分割した領域に同時に表示したり、スイ
ッチングによってどちらかを選択して表示したりするな
ど、主カメラ１と従カメラ４とで一つのモニタが共用さ
れてもよい。また、主カメラ用モニタ３及び従カメラ用
モニタ６のディスプレイは、必ずしも液晶ディスプレイ
である必要はなく、ＣＲＴ等を用いた他の種類のディス
プレイであってもよく、要は、対象物の画像を画面上に
表示出力するものであればよい。入力装置７は各種の入
力キーを備えており、オペレータがこれらキーを操作す
ることにより距離測量装置へカメラ１、４の回転指示等
の各種指示を入力することができる。入力装置７として
は、例えばマウスやキーボード、タッチパネルなどが用
いられる。

【００２１】シリアルコントローラ８には電動雲台２、
５及び入力装置７が接続されており、入力装置７から入
力された回転指示信号に基づいて電動雲台５が回転駆動
する角度（すなわち、従カメラ４が回転変位される角
度）を検出する。ここで、シリアルコントローラ８と電
動雲台２、５及び入力装置７との接続手段としては、Ｒ
Ｓ−２３２ＣやＲＳ−４２２などのインタフェースが用
いられる。なお、後述するＣＰＵ９がシリアルコントロ
ーラ８と同じ機能を備えている場合にはシリアルコント
ローラ８は必要ない。

【００２２】ＣＰＵ９はシリアルコントローラ８にバス
１０を介して接続されており、シリアルコントローラ８
から入力されたデータに対してＲＡＭ１１を作業領域と
して用いて所定の演算処理を行う。ＲＯＭ１２は予め設
定された処理プログラムを格納しており、ＣＰＵ９はこ
のプログラムに従って、後述する対象物までの距離の演
算及び対象物の大きさの演算処理を行う。初期条件記憶
メモリ１３には所定の条件値が予め格納されており、距
離測量装置を対象物の距離測量に用いる場合において
は、主カメラ１と従カメラ４との離隔距離ｓが格納され
ている。

【００２３】出力装置１４はＣＰＵ９にバス１０を介し
て接続されており、ＣＰＵ９によってなされた所定の演
算処理の結果を例えば液晶ディスプレイ画面上に表示出
力する。ここで、出力装置１４は必ずしも液晶ディスプ
レイを備えている必要はなく、プリンタに出力する等、
他の方法により演算処理の結果を表示出力するものであ
ってもよい。

【００２４】図１に示した距離測量装置により実施され
る対象物と主カメラ１との距離を測量する方法を説明す
る。まず、オペレータが、入力装置７を操作して電動雲
台２を回転させることによって、主カメラ１で対象物を
撮像すると、対象物の画像が主カメラ１からの出力を通
して主カメラ用モニタ３に映し出される。そして、オペ
レータが入力装置７を操作して、対象物が画角（画面）
の中心に映し出されるように電動雲台２の回転角度を調
整する。

【００２５】次に、オペレータが、入力装置７を操作し
て電動雲台５を回転させることによって、同一の対象物
を従カメラ４で撮像すると、対象物の画像が従カメラ４
からの出力を通して従カメラ用モニタ６に映し出され
る。そして、この場合にも、オペレータが入力装置７を
操作して、対象物が画角（画面）の中心に映し出される
ように電動雲台５の回転角度γ（従カメラ４の撮像方向
軸と主カメラ１の撮像方向軸とが成す角度）を調整す
る。

【００２６】次いで、オペレータが、入力装置７から位
置調整完了の入力を行うと、シリアルコントローラ８が
検出した電動雲台５の回転角度γ及び初期条件記憶メモ
リ１３に格納されている離隔距離ｓを用いて、ＣＰＵ９
が、対象物と主カメラ１との距離Ｌを算出する演算を行
う。なお、この例で算出される対象物と主カメラ１との
距離Ｌは、対象物と電動雲台２の回転軸１８との距離で
ある。

【００２７】ここで、ＣＰＵ９が行う対象物と主カメラ
１との距離Ｌの算出方法を図５を参照して説明する。な
お、図中の点Ｑは対象物の位置を表している。

【００２８】図示されるように、主カメラ１、従カメラ
４及び対象物の位置Ｑは直角三角形を成しており、上記
のようにシリアルコントローラ８で回転角度γが検出さ
れることにより、予め設定されている主カメラ１と従カ
メラ４との離隔距離ｓを用いて、対象物と主カメラ１と
の距離Ｌは下記の式に基づいて演算される。 Ｌ＝ｓ＊ｃｏｔ（γ） ここで、電動雲台２、５の回転に際して、主カメラ１の
撮像方向軸と主従軸１７との成す角が直角及び主カメラ
１と従カメラ４との離隔距離ｓが一定という条件が常に
保たれているため、距離Ｌは変数γが定まると一意的に
決定されることになる。すなわち、図３に示したよう
に、主カメラ１の撮像方向を回転させた場合について
も、主カメラ１の撮像方向軸と主従軸１７との成す角が
直角に保たれた状態で動作するため、対象物を両カメラ
１、４で撮像して１つの変数（すなわち、γ）を求める
ことによって対象物までの距離Ｌが算出されることにな
る。

【００２９】次に、対象物の長さを測量する方法を説明
する。この方法は、本例においては上記した距離測量装
置を用いて実施され、上記のように測量された測量対象
物までの距離Ｌに基づいて測量対象物の長さを測量す
る。なお、上記のように測量された距離Ｌの値はＲＡＭ
１１に格納されている。但し、この方法の実施の際には
従カメラ４による撮像は必要なく、また、測量装置に備
えられた映像信号エンコーダ１５及びフレームメモリ１
６が用いられる。

【００３０】映像信号エンコーダ１５は主カメラ１から
出力される映像信号をＡ／Ｄ変換し、フレームメモリ１
６は映像信号エンコーダ１５から出力される画像を記憶
する。なお、主カメラ１から出力される信号がデジタル
映像信号の場合には映像信号エンコーダ１５は必要な
く、フレームメモリ１６は主カメラ１から出力される画
像を記憶する。映像信号エンコーダ１５及びフレームメ
モリ１６は、バス１０を介してＣＰＵ９に接続されてお
り、ＣＰＵ９はこれらの装置から入力されたデータに対
してＲＡＭ１１を作業領域として用いて所定の演算処理
を行う。

【００３１】ここで、図６を参照して、測量対象物の水
平方向の長さを測量する方法を説明する。まず、予め、
主カメラ１から基準距離Ｄの位置に水平方向に長さｍ_h
の基準対象物を設置し、この基準対象物を主カメラ１で
撮像する。そして、基準対象物の画像の水平方向の画素
数Ｐ_hを測量しておく。ここで、基準対象物の撮像の仕
方は任意であり、例えばＶＧＡ（６４０画素＊４８０ラ
イン）などというように画面の端から端までの画素数が
装置仕様により定められている場合には、基準対象物の
画像の水平方向の画素数を画面の端から端までの画素数
に合わせて撮像することも可能である。

【００３２】また、基準対象物の画像の水平方向の画素
数の測量例としては、例えば、グリッドを作りｍ_h＝１
［ｍ］として撮像した場合の画像の水平方向の画素数Ｐ
_h（グリッドとその画像の画素数との対応関係）を測量
しておく方法や、主カメラ１から基準距離Ｄに位置する
基準対象物の画像の水平方向の画素数Ｐ_hに対する基準
対象物の水平方向の長さｍ_hを定規などの測量機器を用
いて測量しておくなどの方法が用いられる。更にまた、
撮像レンズを交換しない限りにおいては、以上に挙げた
Ｄ、ｍ_h、Ｐ_hの値は一度測量しておくだけでよく、測量
対象物の長さの測量に際しては定数として扱うことがで
きる。このため、この長さの測量においては、Ｄ、
ｍ_h、Ｐ_hの値は、初期条件記憶メモリ１３に予め格納さ
れている。

【００３３】このような初期条件が整えられた状態の下
で、オペレータが、入力装置７を操作して電動雲台２を
回転させることによって、主カメラ１から既知の距離Ｌ
に位置する測量対象物を主カメラ１で撮像する。この結
果、測量対象物の画像が主カメラ１からの出力を通して
主カメラ用モニタ３に映し出され、測量対象物の画像が
フレームメモリ１６に格納される。なお、オペレータが
入力装置７を操作して、測量対象物が画角（画面）の中
心に映し出されるように電動雲台２の回転角度を調整す
ることが好ましいが測量対象物が画角（画面）内に収ま
れば、必ずしもこのような調整を行う必要はない。次い
で、オペレータが、入力装置７から位置調整完了の入力
を行うと、ＣＰＵ９がフレームメモリ１６に格納された
測量対象物の画像、初期条件記憶メモリ１３に格納され
たＤ、ｍ_h、Ｐ_hの値、及びＲＡＭ１１に格納された測量
対象物までの距離Ｌを用いて測量対象物の水平方向の長
さを演算する。

【００３４】ここで、本実施例では、測量対象物までの
距離Ｌについては、上述した対象物の距離を測量する方
法によって測量されたものであるとして説明したが、距
離Ｌは、例えば定規などの測量機器で測量するなど、他
の方法によって測量されたものでもよく、要は、距離Ｌ
の値を、ＣＰＵ９が測量対象物の長さを算出処理するよ
りも前にＲＡＭ１１に格納しておけばよい。更に、距離
Ｌの値は、必ずしもＲＡＭ１１に格納されている必要は
なく、初期条件記憶メモリ１３に格納されていてもよ
く、また、ＣＰＵ９が測量対象物の長さを算出する際
に、オペレータが入力装置７からＣＰＵ９に距離Ｌの値
を入力してもよく、要は、ＣＰＵ９が測量対象物の長さ
を算出する際に、測量対象物までの距離Ｌの値を用いる
ことができればよい。

【００３５】ここで、ＣＰＵ９が行う測量対象物の水平
方向の長さの算出方法を、図６を参照して説明する。な
お、図６において、点Ｏは主カメラ１の画角（画面）の
中心の位置を表し、水平方向の長さがｘである測量対象
物が主カメラ１から距離Ｌの場所に位置している様子を
表している。図示のように、一定の画像の画素数Ｐ_hに
よって表示される長さが主カメラ１と当該対象物との距
離に比例することから、距離Ｌにおいて、画像の水平方
向の画素数Ｐ_hによって表示される水平方向の長さｎ
_hは、下記の式（１）となる。

【００３６】

【数１】ｎ_h＝ｍ_hＬ／Ｄ ・・・（１）

【００３７】また、主カメラ１から一定の距離に位置す
る対象物の長さが当該対象物の画像の画素数に比例する
ことから、距離Ｌにおいて、画像の水平方向の画素数Ｐ
_xによって表示される測量対象物の水平方向の長さｘ
は、下記の式（２）となる。

【００３８】

【数２】 ｘ＝Ｐ_x／Ｐ_h＊ｎ_h＝Ｐ_x／Ｐ_h＊ｍ_hＬ／Ｄ ・・・（２）

【００３９】上記の式（２）に基づいて、上述のように
ＣＰＵ９がフレームメモリ１６に格納された測量対象物
の画像、初期条件記憶メモリ１３に格納されたＤ、
ｍ_h、Ｐ_hの値及びＲＡＭ１１に格納された測量対象物ま
での距離Ｌを用いて測量対象物の水平方向の長さｘを算
出する。

【００４０】ここで、カメラによってはその機能として
ズームイン、ズームアウトなどの機能を有し、見かけの
倍率を変更できるものがある。撮像の際にこのようなカ
メラを用いる場合には、倍率がＡ、測量対象物の真の長
さがｘ’及び測量対象物の見かけの長さがｘである時の
下記の関係式（３）を用いることにより、測量対象物の
真の長さを算出することができる。

【００４１】

【数３】ｘ’＝ｘ／Ａ ・・・（３）

【００４２】なお、測量対象物の垂直方向の長さｙを測
量する方法についても、上述した測量対象物の水平方向
の長さｘを測量する場合の方法と同様である。具体的に
言えば、主カメラ１から基準距離Ｄの位置にある垂直方
向に長さｍ_vの基準対象物について、予め、当該基準対
象物の画像の垂直方向の画素数Ｐ_Vを測量しておく。そ
して、測量対象物の水平方向の長さｘを算出する際の手
続きにおいて、ｘ、ｍ_h、Ｐ_hの値をそれぞれｙ、ｍ_v、
Ｐ_vの値に置き換えてやれば測量対象物の垂直方向の長
さｙを算出することができる。また、本実施例では、測
量対象物の水平及び垂直方向の長さを測量する方法につ
いてのみ説明したが、測量対象物の長さの方向は水平、
垂直方向以外にも任意の方向でよく、要は、所定の基準
距離に位置する基準対象物の長さの方向と、既知の距離
に位置する測量対象物の長さの方向とが一致していれ
ば、測量対象物の長さを測量することができる。

【００４３】次に、対象物の面積を測量する方法を説明
する。この方法は、本例においては上記した距離測量装
置を用いて実施され、前述のように測量された測量対象
物までの距離Ｌに基づいて測量対象物の面積を測量す
る。なお、上記のようにして測量された距離Ｌの値はＲ
ＡＭ１１に格納されている。但し、この方法の実施の際
には従カメラ４による撮像は必要なく、上記した対象物
の長さを測量する方法と同様に、測量装置に備えられた
映像信号エンコーダ１５及びフレームメモリ１６が用い
られる。なお、これらの装置の動作及び機能について
は、上記した対象物の長さの測量の方法のところで述べ
た通りである。

【００４４】まず、予め、主カメラ１から基準距離Ｄの
位置に面積Ｓ_dの基準対象物を設置し、この基準対象物
を主カメラ１で撮像する。そして、基準対象物の画像の
画素数Ｐ_dを測量しておく。ここで、基準対象物の撮像
の仕方は任意であり、例えば、ＶＧＡ（６４０画素＊４
８０ライン）などというように画面全体の画素数が装置
仕様により定められている場合には、基準対象物の画像
の画素数を画面全体の画像の画素数に合わせて撮像する
ことも可能である。

【００４５】また、基準対象物の画像の画素数の測量例
としては、例えば、基準対象物の面積を１［ｍ²］とし
て撮像した場合の画像の画素数Ｐ_d（ある一定の面積と
その画像の画素数との対応関係）を測量しておく方法
や、主カメラ１から基準距離Ｄに位置する基準対象物の
画像の画素数Ｐ_dに対する基準対象物の面積Ｓ_dを定規な
どの測量機器を用いて測量しておくなどの方法が用いら
れる。更にまた、撮像レンズを交換しない限りにおいて
は、以上に挙げたＤ、Ｓ_d、Ｐ_dの値は一度測量しておく
だけでよく、測量対象物の面積の測量に際しては定数と
して扱うことができる。このため、この面積の測量にお
いては、Ｄ、Ｓ_d、Ｐ_dの値は、初期条件記憶メモリ１３
に予め格納されている。

【００４６】このような初期条件が整えられた状態の下
で、オペレータが、入力装置７を操作して電動雲台２を
回転させることによって、主カメラ１から既知の距離Ｌ
に位置する測量対象物を主カメラ１で撮像する。この結
果、測量対象物の画像が主カメラ１からの出力を通して
主カメラ用モニタ３に映し出され、測量対象物の画像が
フレームメモリ１６に格納される。なお、オペレータが
入力装置７を操作して、測量対象物が画角（画面）の中
心に映し出されるように電動雲台２の回転角度を調整す
ることが好ましいが、測量対象物が画角内に収まれば必
ずしもこのような調整を行う必要はない。

【００４７】次いで、オペレータが、入力装置７から位
置調整完了の入力を行うと、ＣＰＵ９がフレームメモリ
１６に格納された測量対象物の画像、初期条件記憶メモ
リ１３に格納されたＤ、Ｓ_d、Ｐ_dの値、及びＲＡＭ１１
に格納された測量対象物までの距離Ｌを用いて測量対象
物の面積を演算する。

【００４８】ここで、本実施例では、測量対象物までの
距離Ｌについては、上述した対象物の距離を測量する方
法によって測量されたものであるとして説明したが、距
離Ｌは、例えば定規などの測量機器で測量するなど、他
の方法によって測量されたものでもよく、要は、距離Ｌ
の値を、ＣＰＵ９が測量対象物の面積を算出処理するよ
りも前にＲＡＭ１１に格納しておけばよい。更に、距離
Ｌの値は、必ずしもＲＡＭ１１に格納されている必要は
なく、初期条件記憶メモリ１３に格納されてあってもよ
く、また、ＣＰＵ９が測量対象物の面積を算出する際
に、オペレータが入力装置７からＣＰＵ９に距離Ｌの値
を入力してもよく、要は、ＣＰＵ９が測量対象物の面積
を算出する際に、測量対象物までの距離Ｌの値を用いる
ことができればよい。

【００４９】ここで、ＣＰＵ９が行う測量対象物の面積
の算出方法を説明する。一定の画像の画素数Ｐ_dによっ
て表示される面積が主カメラ１と当該対象物との距離の
自乗に比例することから、距離Ｌにおいて、画像の画素
数Ｐ_dによって表示される面積Ｓ_Lは、下記の式（４）と
なる。

【００５０】

【数４】Ｓ_L＝Ｓ_d＊（Ｌ／Ｄ）² ・・・（４）

【００５１】また、主カメラ１から一定の距離に位置す
る対象物の面積が当該対象物の画像の画素数に比例する
ことから、距離Ｌにおいて、画像の１画素によって表示
される対象物の面積ΔＳ_Lは、下記の式（５）となる。

【００５２】

【数５】ΔＳ_L＝Ｓ_L／Ｐ_d ・・・（５）

【００５３】このため、図７に参照されるように、距離
Ｌにおいて、画像の画素数Ｔによって表示される測量対
象物の面積Ｓ_objectは、下記の式（６）となる。

【００５４】

【数６】Ｓ_object＝ΔＳ_L＊Ｔ ・・・（６）

【００５５】上記の式（６）に基づいて、上述のように
ＣＰＵ９がフレームメモリ１６に格納された測量対象物
の画像、初期条件記憶メモリ１３に格納されたＤ、
Ｓ_d、Ｐ_dの値及びＲＡＭ１１に格納された測量対象物ま
での距離Ｌを用いて測量対象物の面積を算出する。

【００５６】ここで、カメラによってはその機能として
ズームイン、ズームアウトなどの機能を有し、見かけの
倍率を変更できるものがある。撮像の際にこのようなカ
メラを用いる場合には、倍率がＡ、測量対象物の真の面
積がＳ_L’及び測量対象物の見かけの面積がＳ_Lである時
の下記の関係式（７）を用いることにより、測量対象物
の真の面積を算出することができる。

【００５７】

【数７】Ｓ_L’＝Ｓ_L／Ａ² ・・・（７）

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る距離
測量装置によると、従カメラの回転角度というただ一つ
の変数を測量することによって、撮像位置から対象物ま
での距離の測量を行うことができ、また、光を照射する
必要がないため、屋外で測量を行うこともできる。ま
た、本発明に係る対象物の大きさを測量する方法におい
ては、対象物の画像の画素数というただ一つの変数を測
量することによって、カメラから既知の距離に置かれた
対象物の大きさを測量することができる。これらのこと
は、対象物の距離及び大きさ測量に際して、機器の設置
時間や演算処理時間を短縮することができ、対象物の距
離及び大きさ測量を迅速且つ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る距離測量装置の構成図
である。

【図２】本発明に係る主カメラと従カメラとの位置関係
を示す図である。

【図３】本発明に係る主カメラの撮像方向を回転させる
方法を示す図である。

【図４】本発明に係る従カメラの撮像方向を回転させる
方法を示す図である。

【図５】本発明に係る対象物の距離を測量する方法を説
明するための図である。

【図６】本発明に係る対象物の水平方向の長さを測量す
る方法を説明するための図である。

【図７】本発明に係る対象物の面積を測量する方法を説
明するための図である。

【符号の説明】

１・・主カメラ、２・・電動雲台、３・・主カメラ用モ
ニタ、４・・従カメラ、５・・電動雲台、６・・従カメ
ラ用モニタ、７・・入力装置、８・・シリアルコントロ
ーラ、９・・ＣＰＵ、１０・・バス、１１・・ＲＡＭ、
１２・・ＲＯＭ、１３・・初期条件記憶メモリ、１４・
・出力装置、１５・・映像信号エンコーダ、１６・・フ
レームメモリ、１７・・主従軸 １８・・電動雲台２の回転軸、１９・・電動雲台５の回
転軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラを用いて対象物を撮像することに
   より、当該対象物とカメラとの距離を測量する距離測量
   装置において、 対象物を撮像する主カメラと、 主カメラと同一の対象物を撮像する従カメラと、 主カメラの撮像方向軸に対して直角方向で且つ当該撮像
   方向軸から所定の離隔距離の位置において、従カメラを
   その撮像方向を変更可能に支持する従カメラ回転手段
   と、 従カメラの撮像方向を変更させて対象物を撮像した際
   の、従カメラの撮像方向軸と主カメラの撮像方向軸とが
   成す回転角度を検出する従カメラ回転角度検出手段と、 主カメラの撮像方向軸に対する従カメラの離隔距離に、
   検出された回転角度の余接を乗ずることにより、撮像さ
   れた対象物と主カメラとの距離を算出する演算手段と、 算出された距離を出力する出力手段と、を備えたことを
   特徴とする距離測量装置。
2. 【請求項２】 カメラを用いて測量対象物を撮像するこ
   とにより、当該対象物の長さを測量する方法において、 所定の基準距離に位置する所定の長さの基準対象物を、
   カメラにより撮像して、当該基準対象物の画像の画素数
   を基準画素数として測量するステップと、 既知の距離に位置する測量対象物をカメラにより撮像し
   て、当該測量対象物の画像の画素数を測量画素数として
   測量するステップと、 基準対象物の長さに、基準距離と前記既知の距離との比
   及び基準画素数と測量画素数との比を乗じて、測量対象
   物の長さを算出するステップと、を有することを特徴と
   する対象物の長さ測量方法。
3. 【請求項３】 カメラを用いて測量対象物を撮像するこ
   とにより、当該対象物の面積を測量する方法において、 所定の基準距離に位置する所定の面積の基準対象物を、
   カメラにより撮像して、当該基準対象物の画像の画素数
   を基準画素数として測量するステップと、 既知の距離に位置する測量対象物をカメラにより撮像し
   て、当該測量対象物の画像の画素数を測量画素数として
   測量するステップと、 基準対象物の面積に、基準距離と前記既知の距離との比
   の自乗及び基準画素数と測量画素数との比を乗じて、測
   量対象物の面積を算出するステップと、を有することを
   特徴とする対象物の面積測量方法。