特開 2022-187263 基準尺、基準尺セット、画像解析装置及び画像解析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187263

(43)【公開日】2022-12-19

(54)【発明の名称】基準尺、基準尺セット、画像解析装置及び画像解析方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/06 20060101AFI20221212BHJP

   G01C 11/04 20060101ALI20221212BHJP

   G06T 7/33 20170101ALI20221212BHJP

   G06T 3/00 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

G01C15/06 T

G01C11/04

G06T7/33

G06T3/00 750

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095200

(22)【出願日】2021-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】510134237

【氏名又は名称】株式会社ズームスケープ

(71)【出願人】

【識別番号】521247696

【氏名又は名称】ティスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹内 圭二

(72)【発明者】

【氏名】柳本 貴司

(72)【発明者】

【氏名】小野 豊

(72)【発明者】

【氏名】小野 徹

(72)【発明者】

【氏名】月館 大極

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 隆之

(72)【発明者】

【氏名】久家 哲治

【テーマコード（参考）】

5B057

5L096

【Ｆターム（参考）】

5B057AA20

5B057BA02

5B057CA08

5B057CA12

5B057CA16

5B057CB08

5B057CB12

5B057CB16

5B057CC01

5B057CD01

5B057CD20

5B057CE08

5B057DA07

5B057DB02

5B057DB09

5B057DC09

5B057DC16

5B057DC22

5L096AA06

5L096BA08

5L096CA02

5L096DA01

5L096DA02

5L096EA14

5L096FA04

5L096FA06

5L096FA14

5L096FA26

(57)【要約】

【課題】高精度な計測を実現し、設置、運搬等の取り扱い性にも優れた基準尺を提供する。
【解決手段】基準尺１は、ロッド状の基準尺本体２と、基準尺本体２の少なくとも両方の端部２１及び基準尺本体２の長手方向中央部に表示され、基準尺本体２の長さを与える少なくとも３つの第１認識部３と、少なくとも３つの第１認識部３を通る直線上に配置され、第１認識部３を表示した基準尺本体２を識別するための第２認識部４とを備え、第１認識部３は更に基準尺本体２の長手方向の中央部２２にも表示され、第１認識部３及び第２認識部４は、円の輪郭を有して構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロッド状の基準尺本体と、
前記基準尺本体の少なくとも両端部及び前記基準尺本体の長手方向中央部に表示され、前記基準尺本体の長さを与える少なくとも３つの第１認識部と、
前記少なくとも３つの第１認識部を通る直線上に配置され、前記第１認識部を表示した前記基準尺本体を識別するための第２認識部とを備える
ことを特徴とする基準尺。

【請求項2】

前記第１認識部及び第２認識部は、円の輪郭を有して構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基準尺。

【請求項3】

前記第２認識部は、色彩又は形状の少なくとも一方の態様が異なる複数の単位認識部を含み、基準尺毎に固有の前記態様を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基準尺。

【請求項4】

前記第２認識部は、更に、前記第２認識部を認識時のエラー補正のための第３認識部を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基準尺。

【請求項5】

撮像により得られた画像の処理によるオルソ画像生成用である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基準尺。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の基準尺を少なくとも２本備える基準尺セットであって、
それぞれの前記基準尺における前記第２認識部は、色彩又は形状の少なくとも一方の態様が異なる複数の単位認識部を含み、前記基準尺毎に固有の前記態様を有する
ことを特徴とする基準尺セット。

【請求項7】

請求項１又は２に記載の基準尺での前記第１認識部を基準とする基準尺座標系と、少なくとも２本の前記基準尺を含む、施工現場での少なくとも１枚の画像中における前記基準尺での前記第１認識部を基準とする写真座標系と、に基づいて、実際の前記施工現場での、前記少なくとも２本の基準尺のうちのいずれか一つの基準尺である所定基準尺を基準とする対象座標系を決定する対象座標決定部と、
前記対象座標決定部により決定された前記対象座標系と、前記画像とに基づき、前記画像に対応するオルソ画像を生成する画像生成部とを備える
ことを特徴とする画像解析装置。

【請求項8】

前記対象座標決定部は、
前記対象座標系と前記基準尺座標系との関係を示し、前記画像毎に異なるパラメータを含む第１関係と、前記対象座標系と前記写真座標系との関係を示す第２関係とから導出される、前記写真座標系と前記対象座標系と前記基準尺座標系との関係を示す第３関係に含まれる前記パラメータを前記基準尺毎に決定し、
決定した前記パラメータと、前記第１関係と、前記第２関係と、前記写真座標系とに基づき、前記対象座標系を決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の画像解析装置。

【請求項9】

前記パラメータは、前記パラメータの決定対象となる対象基準尺の、前記所定基準尺に対する水平面内での回転角、及び、前記所定基準尺に対する前記対象基準尺の平行移動量を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の画像解析装置。

【請求項10】

前記対象座標決定部は、前記基準尺毎及び前記第１認識部毎についてそれぞれ成立する前記第３関係を前記パラメータについて解くことで、前記パラメータを決定する
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像解析装置。

【請求項11】

異なる部位を撮像した少なくとも２枚の画像のそれぞれから得られたオルソ画像を合成し、それぞれの部位を含む１枚のオルソ画像を作成する画像合成部を備える
ことを特徴とする請求項８～１０の何れか１項に記載の画像解析装置。

【請求項12】

請求項１又は２に記載の基準尺を少なくとも２本含むように施工現場で撮像することで少なくとも１枚の画像を取得する撮像ステップと、
前記基準尺上での前記第１認識部を基準とする基準尺座標系と、前記画像中における前記基準尺での前記第１認識部を基準とする座標系である写真座標系と、に基づいて、実際の前記施工現場での、前記少なくとも２本の前記基準尺のうちのいずれか一つの基準尺である所定基準尺を基準とする対象座標系を決定する対象座標決定ステップと、
前記対象座標決定ステップで決定された前記対象座標系と、前記画像とに基づき、前記画像に対応するオルソ画像を生成する画像生成ステップとを含む
ことを特徴する画像解析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基準尺、基準尺セット、画像解析装置及び画像解析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

施工管理においては、設置された構造物が施工図面通りの大きさ及び位置に配置されているかを確認することが好ましい。しかし、施工時は別として、検査及び状況把握のために個々の構造物を巻き尺又は測量機器により位置計測及び寸法計測することは非効率である。そこで、特許文献１に記載の技術が知られている。

【0003】

特許文献１の請求項１には、「写真測量の基準尺として用いられる写真測量用ターゲットを所定位置に固定する固定手段と、前記写真測量用ターゲットに設けられ同一平面上に位置する少なくとも３個の基準点部材を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により得られた撮影画像に画像解析を施して、前記撮影画像における前記基準点部材の相対的な重心座標を求める画像解析手段と、前記撮影手段の位置と、前記画像解析手段により求められた前記重心座標とに基づいて、前記基準点部材間の距離を求める算出手段とを備えることを特徴とする写真測量用ターゲット測定装置。」が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－１２１３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の写真測量用ターゲット測定装置は、Ｌ字形状を有する（図４等）。このため、使用者が、建設現場等の施工現場に運搬し難かったり、施工現場での設置場所が制限されたりする可能性がある。
本開示が解決しようとする課題は、高精度な計測を実現し、設置、運搬等の取り扱い性にも優れた基準尺、基準尺セット、画像解析装置及び画像解析方法の提供である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の基準尺は、ロッド状の基準尺本体と、前記基準尺本体の少なくとも両端部及び前記基準尺本体の長手方向中央部に表示され、前記基準尺本体の長さを与える少なくとも３つの第１コードと、前記少なくとも３つの第１コードを結ぶ線分上に配置され、前記第１コードを表示した前記基準尺本体を識別するための第２コードとを備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、高精度な計測を実現し、設置、運搬等の取り扱い性にも優れた基準尺、基準尺セット、画像解析装置及び画像解析方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】基準尺の模式図である。

【図2】基準尺の長さを説明する図である。

【図3】基準尺に沿って配置したＸ_Ｌ軸と、基準尺と同一平面内でＸ_Ｌ軸に垂直な方向に配置したＹ_Ｌ軸とを示す図である。

【図4】複数の基準尺に表示された第１認識部及び第２認識部を比較して説明する図であり、基準尺セットを示す図である。

【図5】端部に貼付されたシートでの第１認識部及び第２認識部を説明する図である。

【図6】中央部に貼付されたシートでの第１認識部及び第２認識部を説明する図である。

【図7】画像解析装置を示すブロック図である。

【図8】施工現場での構造物の付近に配置した複数の基準尺を示す図である。

【図9】基準尺座標系と対象座標系と写真座標系との関係を説明する図である。

【図10】２枚のオルソ画像の合成を説明する図である。

【図11】画像解析方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。

【0010】

図１は、基準尺１の模式図である。基準尺１は、撮像により得られた画像解析によるオルソ画像生成のために使用される。基準尺１は、基準尺本体２と、第１認識部３（主ターゲットコード）と、第２認識部４（副ターゲットコード）とを備える。詳細は後記するが、第１認識部３は、黒色の円帯、第２認識部４は黒色又は白色の円により構成される。なお、「白丸」は、円の輪郭が白色のシート５に実際に表示されているのではなく、図示の例では、シート５に仮想円が図示される。図示の例では、第１認識部３及び第２認識部４を表示した白色のシート５が、たとえば接着剤を介して、基準尺本体２に貼付される。

【0011】

基準尺本体２は、目盛り等の寸法表示（不図示）を備えるものであり、例えば建設現場等の施工現場に設置される。基準尺本体２を含むように撮像することで、撮像により得られた画像２０３（図９。写真等）上で構造物３０（図８）の寸法を把握できる。基準尺本体２はロッド状である。ロッド状は、外観視で「ロッドのような形状」を有していれば具体的な形状は限定されず、例えば長手方向に垂直な断面視で円形状、矩形状等、任意の断面形状を有する。また、寸法も特に制限されない。本実施形態の基準尺本体２は、一方向に延在する帯板からなる。

【0012】

第１認識部３は、基準尺本体２の少なくとも両方の端部２１及び基準尺本体２の長手方向の中央部２２に表示され、基準尺本体２の長さを与えるものであり、少なくとも３つ備えられる。３つの第１認識部３同士の間隔により、基準尺本体２の寸法が画像２０３（図９）上で与えられる。「端部２１」は、厳密に基準尺本体２の端である必要は無く、第１認識部３同士の間隔を基準尺本体２の寸法と概ね考えることができる程度の位置であればよい。

【0013】

第１認識部３は、円の輪郭を有して構成される。これにより、第１認識部３を含む基準尺１の撮像時に第１認識部３がどの方向に歪んで表示されても、第１認識部３を同じように認識できる。これにより、第１認識部３を基準とした距離を決定し易くできる。第１認識部３は、図示の例では、内円と外円との間を黒色に塗った形状、即ち、中央が白色（シート５の下地色）で黒色の円帯状を有する。また、第１認識部３の色は、図示のような黒色に限定される必要も無い。

【0014】

第１認識部３は、上記のように、基準尺本体２の長手方向の中央部２２にも表示される。これにより、両端部２１から中央部２２までの距離を画像２０３（図９）上で決定できる。

【0015】

図２は、基準尺１の長さを説明する図である。両方の端部２１に配置された第１認識部３の中心間距離はＬ１であり、基準尺１及び基準尺本体２の寸法と概ね一致する。また、中央部２２に配置された第１認識部３と、一方及び他方の端部２１に配置された第１認識部３との中心間距離はＬ２である。Ｌ２は、Ｌ１の半分である。なお、基準尺本体２の一方の端２４と他方の端２４との間の距離は、Ｌ１＋２×Ｌ３（図５）である。

【0016】

図３は、基準尺１に沿って配置したＸ_Ｌ軸と、基準尺１と同一平面内でＸ_Ｌ軸に垂直な方向に配置したＹ_Ｌ軸とを示す図である。端部２１に配置された第１認識部３の中心を原点Ｏとして、Ｘ_Ｌ軸及びＹ_Ｌ軸が配置される。第１認識部３の中心は、Ｘ_Ｌ軸上の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３であり、点Ｐ１は原点Ｏと一致する。

【0017】

第２認識部４は、第１認識部３を表示した基準尺本体２を識別するためのものであり、少なくとも３つの第１認識部３を通る直線であるＸ_Ｌ軸上に配置されている。第１認識部３及び第２認識部４がＸ_Ｌ軸上に配置されることで、詳細は後記するが、基準尺１における基準尺座標系を決定できる。また、基準尺１は、少なくとも２本を組み合わせて使用される。そこで、複数の基準尺１を含む画像２０３（図９）上で基準尺１を識別するために、第２認識部４が使用される。

【0018】

図４は、複数の基準尺１に表示された第１認識部３及び第２認識部４を比較して説明する図であり、基準尺セット１０を示す図である。図示の例では、基準尺セット１０は、４本の基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えるが、基準尺セット１０は、少なくとも２本の基準尺１を備えればよく、２本又は３本でもよいし、５本以上でもよい。また、図示の都合上、それぞれの基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに備えられる第１認識部３及び第２認識部４のみが図示される。また、基準尺１ｂ，１ｃ，１ｄについては、図示の都合上、基準尺１ｂ，１ｃ，１ｄに関する符号以外の符号の図示は省略する。また、以下の記載において、基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをそれぞれ、１番の基準尺１、２番の基準尺１、３番の基準尺１、４番の基準尺１ということがある。

【0019】

基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、いずれも、同じ長さの基準尺本体２を備える。このため、第１認識部３がそれぞれ同じ位置に表示される。一方で、第２認識部４は、表示場所は同じであるが、基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ毎に異なる形態を有する。

【0020】

即ち、第２認識部４は、色彩又は形状の少なくとも一方の態様が異なる複数の単位認識部４ａを含み、基準尺１毎に固有の態様を有する。換言すれば、基準尺セット１０を構成するそれぞれの基準尺１における第２認識部４は、色彩又は形状の少なくとも一方の態様が異なる複数の単位認識部４ａを含み、基準尺１毎に固有の前記態様を有する。図示の例では、形状は同じであるが、色彩が異なる。

【0021】

具体的には、基準尺１ａは７個の単位認識部４ａを含み、単位認識部４ａとして、紙面左側から右側に向かって、黒丸、白丸、白丸、白丸、黒丸、白丸、黒丸が配置される。基準尺１ｂでは、単位認識部４ａ（基準尺１ｂでは符号の図示省略）として、紙面左側から右側に向かって、黒丸、黒丸、白丸、黒丸、黒丸、白丸、黒丸が配置される。基準尺１ｃでは、単位認識部４ａ（基準尺１ｃでは符号の図示省略）として、紙面左側から右側に向かって、黒丸、白丸、黒丸、白丸、黒丸、黒丸、黒丸が配置される。基準尺１ｄでは、単位認識部４ａ（基準尺１ｄでは符号の図示省略）として、紙面左側から右側に向かって、黒丸、黒丸、黒丸、黒丸、黒丸、黒丸、黒丸が配置される。このように、第２認識部４は、基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ毎に異なる態様を有する。これにより、画像２０３（図９）上で、基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを識別できる。

【0022】

第２認識部４は、第１認識部３と同様に、円の輪郭を有して構成される。これにより、第２認識部４を含む基準尺１の撮像時に第２認識部４がどの方向に歪んで表示されても、第２認識部４を同じように認識できる。これにより、第２認識部４を認識し易くできる。また、第２認識部４の色は、図示のような黒色及び白色に限定される必要も無い。

【0023】

第２認識部４は、更に、第２認識部４を認識時のエラー補正のための第３認識部４ｂを含む。第３認識部４ｂを含むことで、第２認識部４を認識できない場合であっても、エラー補正により基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを認識できる。特に、建設現場等の施工現場では、撮像対象物によって第１認識部３及び第２認識部４の一部が隠れたり、撮像方向・撮像条件によって光の反射、露光等によりこれらの認識エラーが起こり、撮り直しを余儀なくされる。しかし、第３認識部４ｂを含むことで、このような事態を抑制できる。

【0024】

図示の例では、破線枠４４で囲った単位認識部４ａは、破線枠４３で囲った単位認識部４ａと同じ形態を有する。また、破線枠４５で囲った単位認識部４ａは、破線枠４６で囲った単位認識部４ａと同じ形態を有する。例えば、光の加減により、破線枠４４，４５で囲った単位認識部４ａを認識できない場合でも、破線枠４３，４５で囲った第３認識部４ｂ（単位認識部４ａ）を手掛かりに、基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを認識できる。また、破線枠４４，４５で囲っていない単位認識部４ａは、どの基準尺１であっても共通しているため、符号の図示は省略するが、これらを第３認識部４ｂとして使用することで、容易に補完できる。

【0025】

図５は、端部２１に貼付されたシート５での第１認識部３及び第２認識部４を説明する図である。第１認識部３の直径はＤ１、第２認識部４の直径はＤ２である。シート５は、シート５の端５１が基準尺本体２の端２４（図２）に重なるように、基準尺本体２に貼付される。端５１と第１認識部３の中心との距離はＬ３である。Ｌ３は、例えばＤ１と同じ長さである。第１認識部３の中心と、隣接する第２認識部４の中心と、の距離はＬ４である。隣接する第２認識部４同士の中心間距離はＬ５である。

【0026】

詳細は後記するが、画像２０３（図９）上での第１認識部３及び第２認識部４の認識の際、初めに第１認識部３が認識され、次いで、第１認識部３の位置及び大きさ（例えば直径）を手掛かりに第２認識部４が認識される。このため、認識のし易さの観点から、第１認識部３が第２認識部４よりも大きく構成される。また、第１認識部３と第２認識部４との距離、及び、隣接する第２認識部４同士の距離は、画像２０３上で第１認識部３と第２認識部４とが、又は第２認識部４同士が重なって認識されることを抑制するため、ある程度広いことが好ましい。そこで、Ｌ４及びＬ５は、例えばＤ２と同程度である。

【0027】

図６は、中央部２２に貼付されたシート５での第１認識部３及び第２認識部４を説明する図である。基準尺１の認識は、例えば、中央部２２の第２認識部４に基づき行われる。第１認識部３及び第２認識部４の寸法、隣接する第１認識部３と第２認識部４との距離、及び、隣接する第２認識部４同士の距離、図５に示した例と同じである。図６では、第１認識部３の左右両方に、中心間距離Ｌ４を有してそれぞれ第２認識部４が配置される。

【0028】

上記の基準尺１は、基準尺１を配置した施工現場での撮像により得られた画像２０３（図９）の処理によるオルソ画像生成にも利用できる。基準尺１をこのような用途に使用することで、画像解析によって施工現場のオルソ画像２０１（図１０）を生成できる。特に、基準尺１は、折れ曲がりの無いロッド状に構成されるため、設置、運搬等の取り扱い性に優れる。このため、オルソ画像の生成に行われる作業を簡素化できる。また、基準尺１を使用することにより、高精度な計測を実現できる。

【0029】

基準尺１を含む画像２０３の解析を行う画像解析装置１００及び画像解析方法について、図７以降を参照して説明する。

【0030】

図７は、画像解析装置１００を示すブロック図である。画像解析装置１００は、対象座標決定部１０１と、画像生成部１０２と、画像合成部１０３と、表示部１０４とを備える。なお、画像解析装置１００は、何れも図示はしないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えて構成される。画像解析装置１００は、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＲＡＭに展開され、ＣＰＵによって実行されることにより具現化される。

【0031】

対象座標決定部１０１は、基準尺座標系と写真座標系とに基づいて対象座標系を決定するものである。基準尺座標系は、上記の基準尺１での第１認識部３を基準とする座標系である。写真座標系は、少なくとも２本の基準尺１を含む、施工現場での少なくとも１枚の画像２０３（図９）中における基準尺１での第１認識部３を基準とする座標系である。対象座標系は、実際の施工現場での、少なくとも２本の基準尺１のうちのいずれか一つの基準尺である所定基準尺（例えば基準尺１ａ）を基準とする座標系である。

【0032】

従って、対象座標決定部１０１は、基準尺１の設計情報（基準尺１の長さ、第１認識部３の表示場所等）に基づく既知の基準尺座標系と、撮像により得られた画像２０３での基準尺１の写真座標系とに基づいて、施工現場での実際の対象座標系を決定する。これにより、基準尺１のうち１つ（所定基準尺）を基準として、他の基準尺１（例えば基準尺１ｂ）の水平方向の回転角度及び平行移動距離を把握できる。

【0033】

図８は、施工現場での構造物３０の付近に配置した複数の基準尺１を示す図である。図示の例では、２本の基準尺１が配置されるが、少なくとも２本の基準尺１が配置されればよく、例えば図２に示したように４本の基準尺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが使用されてもよい。

【0034】

施工現場では、例えば管理者により、例えばスリーブ等の構造物３０の付近に、少なくとも２本の基準尺１が配置される。基準尺１のうち、対象座標系の決定の基準となる基準尺１である基準尺１ａ（上記の所定基準尺）は、例えば通り芯（不図示）等に平行なＸ軸上に配置される。しかし、残りの基準尺１（図示の例では基準尺１ｂ）は、基準尺１ａと同じ画像２０３（図９）上に含まれる位置であれば、どのような位置及び方向に置かれてもよい。即ち、基準尺１ｂは、例えばＸ軸に平行に置いてもよく、Ｙ軸上又はＹ軸に平行に置いてもよく、Ｘ軸又はＹ軸の少なくとも一方に対して角度を有するように置いてもよい。

【0035】

写真座標系の決定は、例えば、以下のようにして行われる。まず、画像２０３中での複数の基準尺１のそれぞれについて、どの基準尺１であるかが決定される。具体的には、画像２０３において、まず、背景の白色と前景の黒色とのコントラストが強い箇所が第１認識部３の候補として検出される。第１認識部３は本開示では円形の輪郭を有し、通常は斜め方向からの撮影であるため、画像２０３上では楕円に表示される。そこで、本開示では、検出された箇所のうち、楕円形のものが選定される。また、第１認識部３については、内部の白色円と外部の黒色円との相対的な大きさの関係（例えば白色円の半径が黒色円の半径のおよそ半分）という条件によっても判定される。

【0036】

得られた第１認識部３の直径（図５でのＤ１）に基づき、画像２０３上でのＬ４及びＬ４＋Ｌ５が計算され、その距離に位置するものが第２認識部４として抽出される。抽出後、第１認識部３及び第２認識部４の大きさ、中心間距離等が既知の情報とは異なる第２認識部４は、誤検出として排除される。以上のようにして検出された第１認識部３及び第２認識部４の配置と、例えば図４に示した既知の配置パターンとに基づき、画像２０３中の基準尺１がどの基準尺１であるのかが決定される。なお、一連処理において、適宜、第３認識部４ｂ（図４）を用いた上記のエラー補正が行われる。

【0037】

図９は、基準尺座標系と対象座標系と写真座標系との関係を説明する図である。対象座標決定部１０１が、画像２０３上での基準尺１の位置を解析することで、相対的な撮影位置、撮影方向、画像２０３の縮尺等のオルソ画像２０１（図１０）の生成に使用される情報を決定する。決定は、例えば座標変換及び投影変換により実行できるため、まずはそれぞれの座標系について説明する。

【0038】

それぞれの基準尺１について、ローカルな座標系である基準尺座標系Ｘ_Ｌ－Ｙ_Ｌ－Ｚ_Ｌが規定される。基準尺座標系は、基準尺１ａ，１ｂのそれぞれにおいて共通の座標系である。従って、第１認識部３の配置場所が同じであれば、基準尺１の配置場所に寄らず、基準尺座標系は同じである。基準尺座標系は、一方の端部２１の第１認識部３の中心を座標原点として、他方の端部２１に向かう方向をＸ軸、それに直交する基準尺１と同一平面方向の軸をＹ軸、高さ方向をＺ軸としたものである。図示の例では、第１認識部３は両方の端部２１及び中央部２２の３か所に表示される。それぞれの第１認識部３の中心に対応する点番号をＰ１，Ｐ２，Ｐ３とすると、基準尺座標系でのＰ１の座標は（０，０，０）、Ｐ２の座標は（Ｌ２，０，０）、Ｐ３の座標は（Ｌ１，０，０）である（Ｌ１、Ｌ２については何れも図２）。

【0039】

これに対し、実空間での統一された座標系として規定される座標系が対象座標系Ｘ－Ｙ－Ｚである。対象座標系は、上記所定基準尺である基準尺１ａでの基準尺座標系での座標と同一である。例えば、基準尺座標系での点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する対象座標系での点を、それぞれＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３とする。そうすると、対象座標系は、１番目の基準尺１ａのＰ１（対象座標系での点Ｐ１１）を座標原点とし、Ｐ１１からＰ１３に延びる方向をＸ軸、それに直交する基準尺１と同一平面内での軸をＹ軸、高さ方向に延在する軸をＺ軸としたものである。

【0040】

基準尺１ａでのＰ１１の対象座標系での座標は（Ｘ_１１，Ｙ_１１，Ｚ_１１）、Ｐ１２の対象座標系での座標は（Ｘ_１２，Ｙ_１２，Ｚ_１２）、Ｐ１３の対象座標系での座標は（Ｘ_１３，Ｙ_１３，Ｚ_１３）である。また、基準尺１ｂでは、基準尺座標系でのＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の座標は、基準尺１ａでのＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の座標と場合と同じである。しかし、Ｐ２１の対象座標系での座標は（Ｘ_２１，Ｙ_２１，Ｚ_２１）、Ｐ２２の対象座標系での座標は（Ｘ_２２，Ｙ_２２，Ｚ_２２）、Ｐ２３の対象座標系での座標は（Ｘ_３３，Ｙ_３３，Ｚ_３３）である。

【0041】

対象座標系は、基準尺座標系を平行移動及び水平面で回転したものであるので、以下の直交変換を示す式（１）で表される。式（１）（第１関係）は、対象座標系と基準尺座標系との関係を示し、撮像した画像２０３毎に異なるパラメータを含むものである。

【0042】

【数1】

【0043】

Ｘ_Ｌｊは基準尺座標系でのＸ座標、ｊは同一の基準尺１での第１認識部３の番号（点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ１番、２番、３番）を表す。例えば点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する第１認識部３ではそれぞれｊは１，２，３である。一方、（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ，Ｚｉｊ）は対象座標系で表した座標であり、ｉは基準尺１の番号を表す。例えば、基準尺１ａではｉは１であり、基準尺１ｂではｉは２である。基準尺１ｃ以降についても、ｉは同様に１ずつ増える。（Ｘｉ０，Ｙｉ０，Ｚｉ０）は、基準尺１ａを基準として、対象座標系で表した基準尺１の平行移動量であり、それぞれの基準尺１ａの点Ｐ１の座標を対象座標系で表したものに相当する。また、ω_ｉは水平面内での回転角であり、１番目の基準尺１ａを基準としたときの基準尺１ａの水平回転角を表す。

【0044】

また、図９に示すように、写真座標系ｘ－ｙ－ｚが、撮像された画像２０３毎に決定される。写真画像系は、画像２０３の中心を座標原点とし、画像２０３の左右方向にｘ軸、画像２０３の上下方向にｙ軸、光軸方向にｚ軸を有する。

【0045】

写真座標系と対象座標系とは、中心投影による投影関係が成り立つ。関係式は以下の式（２）である。式（２）（第２関係）は、対象座標系と前記写真座標系との関係を示すものである。

【0046】

【数2】

【0047】

ｒは画像番号であり、１枚のみの場合にはｒは１、２枚以上の場合には、任意の順番でｒは２以上となる。（ｘ_ｉｊｒ，ｙ_ｉｊｒ，－ｆ）は写真座標系での座標を表し、λ_ｉｊｒは縮尺係数、κ_ｒは光軸まわり（ｚ軸まわり）の回転角、φ_ｒはｘ軸まわりの回転角、ρ_ｒはｙ軸まわりの回転角、（Ｘ_ｒ０，Ｙ_ｒ０，Ｚ_ｒ０）はその画像２０３の撮影位置である。なお、画像２０３のレンズ歪については任意の方法により事前に補正されているものとする。

【0048】

対象座標決定部１０１は、式（１）を式（２）に代入することで得られる、以下の式（３）を連立して解く。式（３）（第３関係）は、式（１）と式（２）とから導出される、写真座標系と対象座標系と基準尺座標系との関係を示す第３関係である。

【0049】

【数3】

【0050】

この方法では、第１認識部３の対象座標系での３次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚを解く代わりに、基準尺１ごとのωｉ、Ｘ_ｉ０、Ｙ_ｉ０、Ｚ_ｉ０を解くことになる。即ち、本開示では式（３）を基礎式として用いるので、そもそも個々の第１認識部３について座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を与える必要がない。そのため、基準尺１を自由に配置できる。具体的な解法としては、一般的な非線形最小二乗法を用いたバンドル調整法が適用される。一般的なバンドル調整法との違いは、基礎式が式（３）となっているだけで、それ以外に大きな違いはないため、詳細については省略する。

【0051】

本開示では、独立な基礎式の数が解くべき未知数の数を上回っている。例えば、１枚の画像２０３に１本の基準尺１を撮像すると仮定する。そうすると、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３つの点について式（３）が成立する。式（３）は、縮尺係数λを除去すれば、実質２本の式となるので、１本の基準尺１について６本の式が立てられる。一方で、本開示のように２本の基準尺１を配置すると、２×６＝１２本の独立した式ができる。これに対して、解くべき未知数は画像２０３の標定要素κ、φ、ρ，Ｘ_ｒｏ，Ｙ_ｒｏ，Ｚ_ｒｏの６つに加えて、２本目の基準尺１の平行移動量（Ｘ_２ｏ，Ｙ_２ｏ，Ｚ_２ｏ）及び水平回転ω_２の４つであり、合計１０個である。従って、単写真においても、少なくとも２本の基準尺１を配置することで、全ての未知数を解くことができる。むしろ、基礎式には２個分の余裕があるので、第１認識部３のうち１点が欠けていても解くことができる。

【0052】

以上のように、対象座標決定部１０１は、式（３）に含まれる全ての未知数（パラメータ）を基準尺１毎に決定する。そして、対象座標決定部１０１は、決定した未知数と、式（１）と、式（２）と、写真座標系とに基づき、対象座標系を決定する。このような決定方法によれば、少なくとも２本の基準尺１を用いることで、対象座標系を決定できる。

【0053】

また、全ての未知数（パラメータ）は、上記のように、未知数の決定対象となる基準尺１ｂ（対象基準尺）の、基準尺１ａ（所定基準尺）に対する水平面内での回転角ω_ｉ、及び、基準尺１ａに対する基準尺１ｂの平行移動量（Ｘ_２ｏ，Ｙ_２ｏ，Ｚ_２ｏ）を含む。これらを決定することで、上記の式（３）を解くことができる。

【0054】

そして、対象座標決定部１０１は、基準尺１毎及び第１認識部３毎についてそれぞれ成立する式（３）を上記未知数について解くことで、未知数を決定する。このようにすることで、上記式（３）中のパラメータを決定できる。

【0055】

図７に戻って、画像生成部１０２は、対象座標決定部１０１により決定された対象座標系と、撮像した画像２０３（図９）とに基づき、撮像した画像２０３に対応するオルソ画像２０１（図１０）を生成するものである。対象座標系のうち、高さＺについては、１番の基準尺１（基準尺１ａ）と同じ高さ（Ｚ＝０）として設定すればよいので、実際に二次元座標である（ｘ，ｙ）から（Ｘ，Ｙ）への変換ということになる。これを画像２０３上の全画素に対して行ったうえ、例えば１ｍｍ＝１画素のような解像度を与えることで、対象座標系でのオルソ画像２０１を生成することができる。

【0056】

画像合成部１０３は、異なる部位を撮像した少なくとも２枚の画像２０３，２０４（図１０）のそれぞれから得られたオルソ画像２０１，２０２（図１０）を合成し、それぞれの部位含む１枚のオルソ画像２０１，２０２を作成するものである。画像合成部１０３により、広い範囲を表す１枚のオルソ画像２０５（図１０）を作成できる。

【0057】

図１０は、２枚のオルソ画像２０１，２０２の合成を説明する図である。１枚の画像２０３，２０４から得られるオルソ画像２０１，２０２は、基準尺１ａを基準とした統一された基準座標系で表される。そこで、複数の画像２０３，２０４を撮像し、それぞれの画像２０３，２０４をオルソ画像２０１，２０２に変換したうえ、個々の画像２０３，２０４の範囲外について透明化する（投影しない）ことで、それぞれのオルソ画像２０１，２０２を合成できる。

【0058】

なお、３本以上の基準尺１を用いて広い範囲を撮影したときには、基準尺１ａが写っていない状況も想定される。そのような場合には、いったん別の基準尺１（例えば２番、３番又は４番の基準尺１）を基準とした式（３）を立てて解き、さらに他の画像（不図示）によって算定された２番、３番又は４番の基準尺１から１番の基準尺への式（１）を代入することで、１番の基準尺１を基準とした式（３）に変換できる。これにより統一された対象座標系となるので、同じようにしてオルソ画像（不図示）を得ることができる。

【0059】

図７に戻って、表示部１０４は、生成したオルソ画像２０１（図１０）と、施工現場での対応する施工図面とを表示装置１０５（例えばディスプレイ）に重畳表示するものである。これにより、施工図面通りに施工されたか否か一目瞭然となり、容易に施工管理できる。表示部１０４への施工図面の入力は、例えば、入力装置（キーボード、マウス、ＵＳＢ端子へのＵＳＢメモリの挿入等）を通じて実行できる。

【0060】

図１１は、画像解析方法を示すフローチャートである。本開示の画像解析方法は、例えば、画像解析装置１００（図７）を使用して行うことができる。そこで、図１１の説明は、適宜図７を参照して行う。本開示の画像解析方法は、以下のステップＳ１～Ｓ１３を含む。

【0061】

はじめに、例えば図９に示すように、管理者は、構造物３０の付近に、少なくとも２本の基準尺１を配置する（ステップＳ１）。これらのうち、基準尺１ａは、例えば通り芯（不図示）等に平行に配置される。次いで、管理者は、例えばカメラ等の撮像装置（不図示）を用いて、基準尺１を少なくとも２本含むように施工現場で撮像することで、少なくとも１枚の画像（以下、画像２０３，２０４（図１０）を例示）を取得する（ステップＳ２、撮像ステップ）。撮像した画像は、管理者によって手動で、又は、画像解析装置１００からの指示により自動で、画像解析装置１００に転送される（ステップＳ３）。

【0062】

画像解析装置１００の対象座標決定部１０１は、転送された画像２０３，２０４のレンズ歪みを補正する（ステップＳ４）。補正は、使用した上記撮像装置のレンズ（不図示）の物性に基づき、任意の方法で行われる。対象座標決定部１０１は、例えば輝度により、第１認識部３及び第２認識部４の候補を検出する（ステップＳ５）。次いで、対象座標決定部１０１は、形状及び配置に基づき、誤検出されたものを排除する（ステップＳ６）。そして、対象座標決定部１０１は、両方の端部２１及び中央部２２に表示された第１認識部３及び第２認識部４を認識する。このとき、対象座標決定部１０１は、適宜、認識エラーが生じた第２認識部４を補完する（ステップＳ８）。以上のステップＳ４～Ｓ８により、対象座標決定部１０１は、基準尺１の番号（２本の基準尺１の使用であれば、１番の基準尺１ａ及び２番の基準尺１ｂ）を決定する（ステップＳ９）。

【0063】

対象座標決定部１０１は、画像解析により、上記の基準尺座標系と写真座標系とに基づいて、実際の施工現場での各基準尺１の対象座標系を決定する（ステップＳ１０、対象座標決定ステップ）。画像生成部１０２は、ステップＳ１０で決定された対象座標系と、画像２０３，２０４（図１０）とに基づき、画像２０３，２０４に対応するオルソ画像２０１，２０２（図１０）を生成する（ステップＳ１１、画像生成ステップ）。画像合成部１０３は、画像２０３，２０４毎に生成した少なくとも２枚のオルソ画像２０１，２０２を合成する（ステップＳ１２）。最後に、表示部１０４は、合成により得られたオルソ画像２０５（図１０）と、施工図面とを表示装置１０５に重畳表示する（ステップＳ１３）。

【0064】

以上の画像解析装置１００及び画像解析方法によれば、２番以降の基準尺１を任意の位置に配置した画像２０３，２０４に基づき、オルソ画像を生成できる。このため、オルソ画像２０１，２０２の生成作業を容易に行うことができる。また、２本目以降の基準尺１を任意の位置に設置できるため、設置の自由度を向上でき、オルソ画像２０１，２０２を生成可能な部位を増やすことができる。そして、少なくとも２本の基準尺１を含む画像２０３，２０４を用いて、上記の方法により、オルソ画像２０１，２０２を生成できる。

【符号の説明】

【0065】

１ 基準尺
１０ 基準尺セット
１００ 画像解析装置
１０１ 対象座標決定部
１０２ 画像生成部
１０３ 画像合成部
１０４ 表示部
１０５ 表示装置
１ａ 基準尺
１ｂ 基準尺
１ｃ 基準尺
１ｄ 基準尺
２ 基準尺本体
２０１，２０２，２０５ オルソ画像
２０３，２０４ 画像
２１ 端部
２２ 中央部
２４ 端
３ 第１認識部
３０ 構造物
４ 第２認識部
４１ 破線枠
４３ 破線枠
４４ 破線枠
４ａ 単位認識部
４ｂ 第３認識部
４ｄ 単位認識部
４ｅ 破線枠
４ｆ 破線枠
５ シート
５ 第２認識部
５１ 端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】