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【発明の名称】 コード付き写真計測用ターゲット
【発明者】 【氏名】井本 治孝

【氏名】太箸 孝善

【氏名】服部 進

【氏名】秋本 圭一
【要約】 【課題】写真計測の作業性を向上させる。

【解決手段】計測対象物に複数設定された各計測点の３次元座標を写真計測する際に、前記各計測点を識別するために当該各計測点近傍に設けられる写真計測用ターゲットにおいて、所定の位置関係で配置されることにより自らが計測点の識別用であることを示す複数の種別用光反射部と、該種別用光反射部に対する相対位置に応じてコード番号を示す１あるいは複数のコード用光反射部とを具備する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 計測対象物に複数設定された各計測点の３次元座標を写真計測する際に各計測点を識別するために当該各計測点近傍に設けられる写真計測用ターゲットであって、所定の位置関係で配置されることにより自らが計測点の識別用であることを示す複数の種別用光反射部（Ｓ１〜Ｓ３）と、該種別用光反射部（Ｓ１〜Ｓ３）に対する相対位置に応じてコード番号を示す１あるいは複数のコード用光反射部（Ｃ１〜Ｃ３）と、を具備することを特徴とするコード付き写真計測用ターゲット。
【請求項２】 種別用光反射部（Ｓ１〜Ｓ３）は、所定の格子間隔を有する直交格子の頂点上に配置された原点光反射部（Ｓ１）と、該原点光反射部を中心として直角を成すと共に原点光反射部（Ｓ１）から所定距離離れた頂点上に配置された２つの直角光反射部（Ｓ２，Ｓ３）とからなり、コード用光反射部（Ｃ１〜Ｃ３）は、原点光反射部（Ｓ１）と直角光反射部（Ｓ２，Ｓ３）とを結ぶ２つの直線（Ｌ１，Ｌ２）及び直角光反射部（Ｓ２，Ｓ３）を通過かつ当該直線（Ｌ１，Ｌ２）に直交する２つの直線（Ｌ３，Ｌ４）に囲まれた領域内の頂点上に離間配置された少なくとも３つからなり、このうち少なくとも１つ（Ｃ３）は直角光反射部（Ｓ２）と直角光反射部（Ｓ３）を結ぶ直線（Ｌｔ）を境界線として他の２つ（Ｃ１，Ｃ２）とは異なる側に配置されることを特徴とする請求項１記載のコード付き写真計測用ターゲット。
【請求項３】 種別用光反射部（Ｓ１〜Ｓ３）及びコード用光反射部（Ｃ１〜Ｃ３）の各表面を銀白色の台紙の上に透明なガラスビーズを密集状に配置して形成することを特徴とする請求項１または２記載のコード付き写真計測用ターゲット。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、写真計測の際に計測対象物の各計測点に貼付される写真計測用ターゲットをコード番号によって識別するコード付き写真計測用ターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、構造物の３次元計測の一手法として写真計測技術がある。この写真計測技術は、高解像度のＣＣＤカメラを用いて複数の方向から構造物（計測対象物）の写真（画像）を撮影し、これら画像をコンピュータを用いて画像処理することにより、各画像上に写し出された各計測点の２次元座標から当該各計測点の３次元座標を算出するものである。このような写真計測技術では、計測対象物の画像上に各計測点を鮮明に写し出すために、各計測点にストロボ光を反射するレトロターゲット（写真計測用ターゲット）を貼付している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような写真計測技術を用いて計測対象物を３次元計測する場合には、少なくとも画像処理に先立って計測対象物の各計測点毎に貼付された複数のレトロターゲット（つまり各計測点）を識別する必要がある。従来、このレトロターゲットの識別作業は、例えば計測担当者がコンピュータの表示装置に表示された対象物の画像上で各レトロターゲットに一連番号（計測点番号）を手入力で指定することによって行われている。画像処理の結果として得られる各計測点の３次元座標は、この各計測点番号毎すなわち各レトロターゲット毎に出力される。
【０００４】しかしながら、上記計測点番号の設定作業は、計測担当者による手入力で行われているため、■特にレトロターゲットの個数が増えた場合に作業が繁雑であり作業性が悪い、■誤設定した場合（同一番号を複数のレトロターゲットに指定した場合等）に後続処理である画像処理で誤った計測結果が得られる、■後続の画像処理を正常に実行することができない、等の不具合があった。
【０００５】一方、構造物を精度良く３次元計測するためには、多方向から複数枚あるいは数十枚の写真を撮影する必要があり、また構造物全体の形状を計測する場合にも構造物の各部分を繋ぎ合わせながら写真撮影する必要がある。このような場合、各写真に共通して撮影された同一のレトロターゲットを照合して各写真を繋ぎ合わせる必要がある。このような写真の繋ぎ合わせの際にも、各写真に共通撮影された同一のレトロターゲットの計測点番号が各写真間で一致していない場合には、後続の演算処理を正常に行うことができない。
【０００６】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）写真計測の作業性を向上させる。
（２）写真計測の信頼性を向上させる。
（３）各計測点を正確に識別する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、計測対象物に複数設定された各計測点の３次元座標を写真計測する際に、前記各計測点を識別するために当該各計測点近傍に設けられる写真計測用ターゲットにおいて、所定の位置関係で配置されることにより自らが計測点の識別用であることを示す複数の種別用光反射部と、該種別用光反射部に対する相対位置に応じてコード番号を示す１あるいは複数のコード用光反射部とを具備する手段を採用する。
【０００８】また、本発明では、第２の手段として、上記第１の手段において、種別用光反射部は、所定の格子間隔を有する直交格子の頂点上に配置された原点光反射部と、該原点光反射部を中心として直角を成すと共に原点光反射部から所定距離離れた頂点上に配置された２つの直角光反射部とからなり、かつ、コード用光反射部は、原点光反射部と直角光反射部とを結ぶ２つの直線及び直角光反射部を通過かつ当該直線に直交する２つの直線に囲まれた領域内の頂点上に離間配置された少なくとも３つからなり、このうち少なくとも１つは直角光反射部と直角光反射部を結ぶ直線を境界線として他の２つとは異なる側に配置されるという手段を採用する。
【０００９】本発明では、第３の手段として、上記第１または第２の手段において、種別用光反射部及びコード用光反射部の各表面を銀白色の台紙の上に透明なガラスビーズを密集状に配置して形成するという手段を採用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に係わるコード付き写真計測用ターゲットの一実施形態について説明する。
【００１１】図１は、本実施形態の構成を示す正面図である。なお、この図に示すコード付き写真計測用ターゲットは、以下に説明するように各コード番号１〜３５を示すコード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５のうち、コード番号「１０」を示すコード付き写真計測用ターゲットＡ１０に該当するものである。
【００１２】この図に示すように、本コード付き写真計測用ターゲットＡ１０は、正方形の薄板状に形成されており、円形に形成されると共に所定の位置関係で配置されることにより自らが計測点の識別用であることを示す複数（本実施形態では３つ）の種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３と、同じく円形に形成されると共に上記種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３に対する相対位置に応じて所定のコード番号を示す１あるいは複数（本実施形態では３つ）のコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３とから構成されている。
【００１３】このようなコード付き写真計測用ターゲットＡ１０は、例えば正方形に裁断された台紙に種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３を印刷したものであり、写真計測の計測対象物に複数設定された各計測点の近傍に貼付されて、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の配置パターンによって特定されるコード番号によって各々の計測点を識別させるものである。当該コード付き写真計測用ターゲットＡ１０の裏面には、写真計測の計測対象物に容易に貼付できるように粘着材が塗布されている。
【００１４】また、上記種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３は、銀白色の台紙の上に微細かつ透明なガラスビーズを密集状態に接着固定することによって形成されている。この種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３以外の部分については、良好なコントラストを得るために無光沢性の黒色インクを印刷することによって形成されている。
【００１５】本コード付き写真計測用ターゲットＡ１０の構成についてさらに詳細を説明すると、正方形に形成された当該コード付き写真計測用ターゲットＡ１０は、図示するように縦方向及び横方向共に各々８つに、つまり所定の格子間隔を有する合計６４個の直交格子Ｋ１，Ｋ２，……，Ｋ６４に仮想分割されており、この直交格子Ｋ１，Ｋ２，……，Ｋ６４の各頂点Ｔ１，Ｔ２，……，Ｔ４９（縁部に位置する頂点を除く）上に各々に円形状の種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の各中心が位置するように配置されている。
【００１６】なお、上記直交格子Ｋ１，Ｋ２，……，Ｋ６４は、種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の配置を示すために仮想的に設定されているものであり、実際に写真計測に共されるコード付き写真計測用ターゲットＡ１０に描かれているものではない。
【００１７】種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３については、最左かつ最上の頂点Ｔ１上に原点光反射部Ｓ１が配置され、該原点光反射部Ｓ１から横方向に所定距離離れた最右かつ最上の頂点Ｔ７上には一方の直角光反射部Ｓ２が配置され、同じく原点光反射部Ｓ１から縦方向に上記直角光反射部Ｓ２と同等距離離れた最左かつ最下の頂点Ｔ４３上にはもう一方の直角光反射部Ｓ３が配置されている。すなわち、上記一方の直角光反射部Ｓ２ともう一方の直角光反射部Ｓ３とは、原点光反射部Ｓ１を中心として直角を成すように配置されている。
【００１８】このような種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３（つまり原点光反射部Ｓ１と直角光反射部Ｓ２，Ｓ３）に対して、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３は、原点光反射部Ｓ１と直角光反射部Ｓ２，Ｓ３とを結ぶ２つの直線Ｌ１，Ｌ２及び直角光反射部Ｓ２，Ｓ３を通過かつ当該直線Ｌ１，Ｌ２に直交する２つの直線Ｌ３，Ｌ４に囲まれた正方形の領域内の頂点上に離間するように配置されており、このうち１つのコード用光反射部Ｃ３は、直角光反射部Ｓ２と直角光反射部Ｓ３を結ぶ直線Ｌｔを境界線として他の２つのコード用光反射部Ｃ１，Ｃ２とは異なる側に配置されている。
【００１９】図２を参照して、このコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３についてさらに詳細に説明すると、本実施形態では、上述した配置条件に加え、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３を配置する領域を図示するように頂点Ｔ１０〜Ｔ１２，Ｔ１６〜Ｔ２０，Ｔ２３〜Ｔ２７，Ｔ３０〜Ｔ３４，Ｔ３８〜Ｔ４０の何れかに限定している。また、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の面積を最大限に広くすることにより画像処理によるコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の認識をより容易とすべくコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の直径を直交格子Ｋ１，Ｋ２，……，Ｋ６４の格子間隔と同等またはそれ以上としているので、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３は、横方向、縦方向及び斜め方向に互いに隣接しないように離散配置されている。
【００２０】図３は、このような配置条件で３つのコード用光反射部Ｃ１からＣ３が配置される本コード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５とコード番号１〜３５との対応表である。この図に示すように、上述した配置条件の下にコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３がそれぞれ異なる配置パターンで配置されることにより、各コード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５は、各々に異なるコード番号１〜３５を示す。
【００２１】次に、このように構成されたコード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５の作用について詳しく説明する。
【００２２】従来の写真計測では、各計測点にストロボ光を反射するレトロターゲット及び計測対象物の適当な位置に基準尺をそれぞれ貼付してＣＣＤカメラで撮影するが、本コード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５を用いた写真計測では、さらに各計測点の近傍に各コード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５を貼付した後に計測対象物の写真が撮影される。そして、このように撮影された写真（計測対象物の画像）をコンピュータを用いて画像処理することにより、各計測点の３次元座標が算出される。
【００２３】例えば、図１に示したコード付き写真計測用ターゲットＡ１０を例に取って説明すると、本実施形態における画像処理では、各レトロターゲット（計測点）を上述した種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３（原点光反射部Ｓ１と直角光反射部Ｓ２，Ｓ３）及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の特異な配置に基づいてコード番号として識別する。種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３とコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３がある領域内に密集して配置されるという特異な配置パターンを手掛かりとして計測対象物の画像の中からコード付き写真計測用ターゲットＡ１０が抽出され、さらに最も外郭に位置する点として３つの種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３が抽出される。
【００２４】ここで、３次元空間上のある一点に配置されたＣＣＤカメラによって計測対象物が撮影されるので、コード付き写真計測用ターゲットＡ１０の画像は、ＣＣＤカメラの位置に応じて異なったものとなる。すなわち、上記抽出された種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３の画像は、コード付き写真計測用ターゲットＡ１０を正対視したもの、つまり図１に示したように原点光反射部Ｓ１を中心として直角を成し、かつ当該原点光反射部Ｓ１に対して互いに等距離に各直角光反射部Ｓ２，Ｓ３を配置されたものとはならない。コード付き写真計測用ターゲットＡ１０を斜め方向から眺めるとこのことは容易に理解できよう。
【００２５】したがって、３つの種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３を抽出できるものの、当該種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３のみを手掛かりとして原点光反射部Ｓ１と直角光反射部Ｓ２，Ｓ３とを確実に判別することができない。これに対して、本実施形態では、上述したようにコード用光反射部Ｃ３は、直角光反射部Ｓ２と直角光反射部Ｓ３を結ぶ直線Ｌｔを境界線として他の２つのコード用光反射部Ｃ１，Ｃ２とは異なる側に配置されているので、この特異な配置に基づいて原点光反射部Ｓ１を特定することが可能である。すなわち、種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３を互いに通過する直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌｔによって囲まれた領域外に位置するコード用光反射部Ｃ３を手掛かりとし、該コード用光反射部Ｃ３に直線Ｌｔを挟んで対峙する点として原点光反射部Ｓ１を特定することができる。
【００２６】このようにして原点光反射部Ｓ１が特定されると、原点光反射部Ｓ１を原点として直角光反射部Ｓ２と直角光反射部Ｓ３とが直角を成すように、つまりコード付き写真計測用ターゲットＡ１０を正対視するようにコード付き写真計測用ターゲットＡ１０の画像が座標変換されて、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の配置が直交格子Ｋ１，Ｋ２，……，Ｋ６４を参照することによって確認され、当該確認結果に基づいて図３に示したコード番号対応表が検索されてコード番号「１０」が認識される。このコード付き写真計測用ターゲットＡ１０に限ることなく、他のコード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ９，Ａ１１〜Ａ３５についても、同様にして原点光反射部Ｓ１と直角光反射部Ｓ２，Ｓ３とが判別され、各々の各コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の配置位置に基づいてコード番号１〜９，１１〜３５が認識される。
【００２７】なお、本実施形態では、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３が横方向、縦方向及び斜め方向に互いに隣接することがないように配置したが、これは以下の点を考慮したものである。例えばコード用光反射部Ｃ２は頂点Ｔ１９上に配置されているが、２つの頂点Ｔ１８，Ｔ２０は当該頂点Ｔ１９に対して横方向に隣接し、頂点Ｔ１２，Ｔ２６は頂点Ｔ１９に対して縦方向に隣接し、また４つの頂点Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２５，Ｔ２７は頂点Ｔ１９に対して斜め方向に隣接している。このうち、横方向あるいは縦方向に隣接する頂点Ｔ１８，Ｔ２０，Ｔ１２，Ｔ２６に他のコード用光反射部Ｃ１，Ｃ３を配置した場合、コード用光反射部Ｃ２に対してコード用光反射部Ｃ１，Ｃ３が接近することになるので、画像処理によってコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３を個々に判別することがより困難になる。一方、斜め方向に隣接する頂点Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２５，Ｔ２７に他のコード用光反射部Ｃ１，Ｃ３を配置しても接することはないが、コード用光反射部Ｃ２に対する距離が小さいために判別が困難である。
【００２８】上記図３では、コード番号１〜３５に対応するコード付き写真計測用ターゲットＡ１〜Ａ３５を示しているが、上述したコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の配置条件の下では、合計で４２０通りの配置パターンを設定することが可能であり、よってコード番号１〜４２０によって合計４２０個のレトロターゲット（計測点）を識別することができる。
【００２９】本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、コード用光反射部Ｃ３のみを直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌｔによって囲まれた領域外に位置するように配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。全てのコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３を上記領域外に配置しても良いし、あるいはコード用光反射部Ｃ３に加えて、コード用光反射部Ｃ１あるいはコード用光反射部Ｃ２のいずれか一方を上記領域外に配置しても良い。
【００３０】（２）上記実施形態では、コード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３を合計３つとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。コード用光反射部の個数は、コード番号の総個数（つまり計測点の識別個数）と上記コード用光反射部の個々の判別性等を考慮して決定されるものである。
【００３１】（３）上記実施形態では、種別用光反射部Ｓ１〜Ｓ３及びコード用光反射部Ｃ１〜Ｃ３の形状を円形としたが、本発明はこれに限定されるものではない。他の形状、例えば方形状あるいは三角形としても良い。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるコード付き写真計測用ターゲットによれば、以下のような効果を奏する。
【００３３】（１）請求項１記載の発明によれば、計測対象物に複数設定された各計測点の３次元座標を写真計測する際に、前記各計測点を識別するために当該各計測点近傍に設けられる写真計測用ターゲットにおいて、所定の位置関係で配置されることにより自らが計測点の識別用であることを示す複数の種別用光反射部と、該種別用光反射部に対する相対位置に応じてコード番号を示す１あるいは複数のコード用光反射部とから構成されるので、種別用光反射部の位置関係に基づいて計測点の識別用であることを計測対象物の写真の画像処理によって認識することが可能であり、コード用光反射部の種別用光反射部に対する相対位置に応じてコード番号を同じく画像処理を用いて認識することが可能である。すなわち、従来のように人手に頼ることなく、計測対象物の写真に写し出されたコード付き写真計測用ターゲットを画像処理することにより各計測点を識別することが可能であり、よって写真計測の作業性及び信頼性を向上させることができる。
【００３４】（２）請求項２記載の発明によれば、種別用光反射部は、所定の格子間隔を有する直交格子の頂点上に配置された原点光反射部と、該原点光反射部を中心として直角を成すと共に原点光反射部から所定距離離れた頂点上に配置された２つの直角光反射部とからなり、かつ、コード用光反射部は、原点光反射部と直角光反射部とを結ぶ２つの直線及び直角光反射部を通過かつ当該直線に直交する２つの直線に囲まれた領域内の頂点上に離間配置された少なくとも３つからなり、このうち少なくとも１つは直角光反射部と直角光反射部を結ぶ直線を境界線として他の２つとは異なる側に配置されるので、当該コード付き写真計測用ターゲットを傾斜角を持って写真撮影した場合であっても、原点光反射部と直角光反射部とを判別して、コード用光反射部によって示されるコード番号を識別することが可能である。
【００３５】（４）請求項３記載の発明によれば、種別用光反射部及びコード用光反射部の各表面が銀白色の台紙の上に透明なガラスビーズを密集状に配置して形成されるので、ストロボ光を照射して計測対象物を撮影する場合に、いずれの方向から撮影してもストロボ光の反射光の強度がほぼ同等となる。したがって、計測対象物をいずれの方向から撮影しても高コントラストで種別用光反射部及びコード用光反射部を撮影することが可能であり、よって画像処理において種別用光反射部及びコード用光反射部を判別し易い。
【出願人】 【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
【出願日】 平成１１年１２月２８日（１９９９．１２．２８）
【代理人】 【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−１９４１４６（Ｐ２００１−１９４１４６Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願平１１−３７７３３６