特許 7444396 三次元画像計測システム、三次元画像計測方法、三次元画像計測プログラムおよび記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】三次元画像計測システム、三次元画像計測方法、三次元画像計測プログラムおよび記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G01C 11/26 20060101AFI20240228BHJP

   G01C 15/08 20060101ALI20240228BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01C11/26

G01C15/08

G01C15/00 103C

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020169108

(22)【出願日】2020-10-06

(65)【公開番号】P2022061231

(43)【公開日】2022-04-18

【審査請求日】2023-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】500372717

【氏名又は名称】学校法人福岡工業大学

(73)【特許権者】

【識別番号】307038540

【氏名又は名称】三和シヤッター工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(72)【発明者】

【氏名】盧 存偉

(72)【発明者】

【氏名】辻野 和広

(72)【発明者】

【氏名】細山 健二

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２８０７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９２４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１６１９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－００４９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１６３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６８７１７９９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８７０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５８０６２２１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １／００－１／１４

５／００－１５／１４

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０６Ｔ １／００－１／４０

３／００－５／５０

７／００－７／９０

Ｇ０６Ｖ １０／００－２０／９０

３０／４１８、４０／１６、４０／２０

Ｈ０４Ｎ １３／００、１７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

線状光を投射する投光装置と、
特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置と、
前記下げ振り装置の前記紐状部材と前記投光装置から投射された線状光とを含めて計測対象物を複数の視点からそれぞれ撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像を用い、前記下げ振り装置の前記紐状部材にある特徴点と前記投光装置から投射された線状光とに基づいて、前記撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、前記撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求める任意視点動的キャリブレーション手段と、
前記投光装置から前記計測対象物に線状光を投射し、前記計測対象物上の計測目標点を特定する計測点特定手段と、
前記内部パラメータを用いて前記撮影手段により撮影された画像に対し、前記外部パラメータを用いて前記計測対象物における前記計測目標点の三次元座標を求める三次元情報算出手段と
を含む三次元画像計測システム。

【請求項2】

前記撮影手段により撮影された画像における前記下げ振り装置の前記紐状部材が地面に垂直となることを基準として前記画像を射影変換する撮影画像変換手段を含む請求項１記載の三次元画像計測システム。

【請求項3】

前記投光装置は、水平方向に延びる線状光を投射するものであり、
前記下げ振り装置は、前記紐状部材の上部および下部にそれぞれ前記特徴点としての標識を有し、前記標識のいずれか一方の位置を前記投光装置から照射する水平方向の線状光に一致させ、当該標識から一定の間隔を置いた位置に他方の位置を設定したものである請求項１または２に記載の三次元画像計測システム。

【請求項4】

前記下げ振り装置は、前記紐状部材を通す透明な下げ振り筒と、前記下げ振り筒を垂直に立たせたベースと、前記ベースの上面を水平に調節する水平調節器と、前記下げ振り筒の内径と同程度の穴を有し、前記下げ振り筒の上に設けられた固定板と、前記紐状部材が通れる程度の穴を有し、前記固定板の上に設けられた調節板と、前記調節板の上に設けられ、前記紐状部材の長さを調節する長さ調節機構とを有する請求項３記載の三次元画像計測システム。

【請求項5】

前記下げ振り装置は、前記紐状部材を吊り下げる支柱と、前記紐状部材を通す透明な下げ振り筒であり、繋ぎ紐状部材により前記支柱から吊り下げた下げ振り筒とを有する請求項３記載の三次元画像計測システム。

【請求項6】

前記下げ振り筒の壁の中心角θ（９０°＜θ＜１８０°）の範囲が前記紐状部材を目立たせる単一色である請求項４または５に記載の三次元画像計測システム。

【請求項7】

前記下げ振り装置は２つであり、前記計測対象物の撮影シーンの中に一定の間隔をもって設定され、それぞれの上部および下部の標識の高さが同じである請求項３記載の三次元画像計測システム。

【請求項8】

前記投光装置は、水平方向に延びる線状光を投射するものであり、
前記下げ振り装置は、前記紐状部材の上部および下部にそれぞれ前記特徴点としての標識を有し、前記標識のいずれか一方の位置を前記投光装置から照射する水平方向の線状光に一致させ、当該標識から一定の間隔を置いた位置に他方の位置を設定したものであり、
前記下げ振り装置は２つであり、前記計測対象物の撮影シーンの中に一定の間隔をもって設定され、それぞれの上部および下部の標識の高さが同じであり、
前記撮影画像変換手段は、前記撮影手段より撮影された画像における前記２つの下げ振り装置の紐状部材の４つの標識を頂点とする四角形について、縦の辺が地面に垂直に、横の辺が地面に平行になるように画像を校正するものである請求項２記載の三次元画像計測システム。

【請求項9】

前記任意視点動的キャリブレーション手段は、前記撮影手段より撮影された画像における前記２つの下げ振り装置の紐状部材が実世界で平行であり、それぞれの紐状部材にある２つの標識間の距離が実世界で事前に設定された間隔であることを既知の条件として、前記撮影手段の前記内部パラメータとしての焦点距離と、前記外部パラメータとしての回転パラメータおよび並進パラメータを求めるものである請求項７記載の三次元画像計測システム。

【請求項10】

前記計測点特定手段は、前記投光装置から水平方向に延びる線状光とこれに空間的に直交かつ互いに直交する２つの線状光を投射することにより前記計測対象物に作られた光マーカを含む画像から計測目標点を特定するものである請求項１または２に記載の三次元画像計測システム。

【請求項11】

前記三次元情報算出手段は、前記撮影手段より撮影された複数枚の前記計測対象物の画像に対し、前記任意視点動的キャリブレーション手段により求められた前記撮影手段の外部パラメータを用いて、前記計測点特定手段より特定された計測目標点と、マウスクリックより指定された計測目標点の三次元座標を自動的に算出するものである請求項１または２に記載の三次元画像計測システム。

【請求項12】

特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置の前記紐状部材と、線状光を投射する投光装置から投射された前記線状光とを含めて計測対象物を撮影手段により複数の視点からそれぞれ撮影すること、
前記撮影手段により撮影された画像を用い、前記下げ振り装置の前記紐状部材にある特徴点と前記投光装置から投射された線状光とに基づいて、前記撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、前記撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求めること、
前記投光装置から前記計測対象物に線状光を投射し、前記計測対象物上の計測目標点を特定すること、
前記内部パラメータを用いて前記撮影手段により撮影された画像に対し、前記外部パラメータを用いて前記計測対象物における前記計測目標点の三次元座標を求めること
を含む三次元画像計測方法。

【請求項13】

特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置の前記紐状部材と、線状光を投射する投光装置から投射された前記線状光とを含めて計測対象物が撮影手段により複数の視点からそれぞれ撮影された画像を用い、前記下げ振り装置の前記紐状部材にある特徴点と前記投光装置から投射された線状光とに基づいて、前記撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、前記撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求める任意視点動的キャリブレーション手段と、
前記投光装置から前記計測対象物に線状光を投射し、前記計測対象物上の計測目標点を特定する計測点特定手段と、
前記内部パラメータを用いて前記撮影手段により撮影された画像に対し、前記外部パラメータを用いて前記計測対象物における前記計測目標点の三次元座標を求める三次元情報算出手段と
してコンピュータを機能させるための三次元画像計測プログラム。

【請求項14】

請求項１３記載の三次元画像計測プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築、土木、橋梁やトンネル施工などの分野における施工現場の形状および寸法を計測する三次元画像計測システム、三次元画像計測方法、三次元画像計測プログラムおよび記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

倉庫、車庫、商店、地下街やトンネルなどのところに、シャッター等の更新や新規追加などのニーズが多い。このシャッター等の更新や新規追加などでは、設計図面ではなく、実際に装着が必要な現場の形状やサイズなどのパラメータに従ってシャッター等を作製し、施工することが多い。従来、現場のパラメータの計測は、作業員がメジャーなどで測って紙面に記録することがほとんどである。このような現場計測方法では、計測結果に個人差がある。また、高所や広範囲等の計測は困難である。このため、計測結果に基づいて製造されたシャッター等が現場に装着できなくなることがある。

【0003】

従来、レーザー距離計や超音波距離計などを用いた計測方法がある。しかしながら、これらの計測機器では、計測器から計測目標点までの間の２点間の直線距離しか計測できず、細部や特定な部分の計測が困難であるなどの問題がある。また、１回の計測で２点間の距離しか計測できず、前述のような沢山の現場のパラメータの計測には計測時間が必要である。

【0004】

また、計測方法として、画像計測技術の使用が考えられる。画像計測技術は、概ね二次元画像計測と三次元画像計測の２種類の計測方法に分類することができる。しかし、シャッター等の製造と装着には施工現場の立体的な形状とパラメータが必要なので、二次元画像計測は適用が困難であり、三次元画像計測技術の使用が必要である。

【0005】

代表的な三次元画像計測手法としては、両眼視に基づくステレオ視計測法、パターン光投影に基づく計測法や、レンズの焦点距離の調節に基づくレンズ焦点法などの手法が挙げられる。

【0006】

パターン光投影計測は、計測用のパターン光を計測対象物に投影し、その反射パターンを解析することにより計測対象物の三次元情報を算出する方法である。しかし、計測対象物が前述のシャッターの場合、シャッターのサイズが数メータから十数メータと大きく、このシャッター全体を覆うパターン光の作成と投影は困難であるため、パターン光投影計測の手法はシャッター計測への適用が困難である。

【0007】

一方、レンズ焦点法は、顕微鏡計測等によく使われ、複数回の焦点調節と撮影により表面形状の三次元計測と二次元計測を同時に実現することができる。しかし、計測には複数回乃至数十回のレンズ調節と撮影が必要であり、各焦点に対応する奥行き距離値を事前に分かっておく必要があるので、シャッター計測には不向きと考えられる。

【0008】

ステレオ計測法は、異なる視点から２台のカメラにより計測対象物の写真を撮影し、画像解析により、計測目標点の三次元情報を算出する手法である。このステレオ計測法によれば、カメラだけで非接触計測ができ、レンズの焦点調節により異なるサイズの計測対象物の計測に対応できるので、シャッター計測に適すると考えられる。

【0009】

カメラの焦点距離などのカメラシステムのパラメータを求めるカメラシステムのキャリブレーションは、ステレオ計測法における最重要技術の一つである。シャッター等の施工現場の計測では、計測目標の大きさや計測者の立ち位置などにより、カメラのレンズの焦点距離を変えながら撮影する必要がある。そのため、計測のたびにカメラシステムのキャリブレーションが必要であり、事前にカメラシステムのキャリブレーションを行うことは難しく、カメラのパラメータを求める手法はシャッター等の計測には適応しにくい。

【0010】

非特許文献１に記載のキャリブレーション方法は近年よく使われ、非特許文献２に記載のとおりライブラリ化されている。現場計測の際には、撮影のためのカメラの焦点距離の調節が終わった後に、焦点距離を固定してキャリブレーションする方法が挙げられるが、毎回の撮影でキャリブレーションを行う必要があるので、このキャリブレーション方法は現場計測に不向きである。

【0011】

建築物の画像計測に関する研究は従前から行われており、いくつかの特許が出願されている。本発明者は、特許文献１において、三脚のエレベータの昇降により計測対象物の写真を２枚撮影し、三次元画像計測を行う方法を提案している。この方法では、毎回の撮影の際に三脚のエレベータを操作し、上下２枚の写真を撮影しなければならないので、手間がかかる。また、カメラが三脚に固定されているので、撮影角度を自由に調節することができず、撮影範囲が狭いという問題が残っている。

【0012】

また、例えば特許文献２では、建築物の被覆材の三次元画像計測方法が提案されている。しかし、この三次元画像計測方法の計測目的は被覆材の形状と厚みであり、シャッター等の計測対象物の寸法を計測できない。また、例えば特許文献３では、２台のカメラを用いてステレオ計測法に基づいた建築物の形状の三次元データを生成する手法が提案されている。しかし、この手法の目的は直線抽出に基づく建築物の形状計測であり、シャッター等の計測対象物の寸法の精密計測には不向きである。

【0013】

また、建築物やトンネルなどにシャッター等を装着しようとする際には、装着位置を特定し、この特定された装着位置に形状と寸法の合うシャッター等を製造して装着する。この装着位置を特定するために、ペンキを塗ったり、マーカを付けたりなどの方法は使用されている。しかし、これらの方法では、作業時間が問題なだけではなく、高所などにペンキ塗りやマーカ付けが難しいという問題や、ペンキやマーカを施工完了まで残す必要があるため美観等の問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２００５－１６４４３４号公報

【文献】特開２０２０－７６５８５号公報

【文献】国際公開第２０１３／００２２８０号

【非特許文献】

【0015】

【文献】Z. Zhang，A Flexible New Technique for Camera Calibration，IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，Vol 22: pp. 1330-1334，2000

【文献】OpenCV，Camera Calibration and 3D Reconstruction，インターネット＜ＵＲＬ：https://docs.opencv.org/master/d9/d0c/group__calib3d.html#ga3207604e4b1a1758aa66acb6ed5aa65d＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明は、撮影しやすい場所で計測対象物の写真を複数枚撮影し、三次元画像計測技術を用いて、計測対象物の形状や寸法を計測可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の三次元画像計測システムは、線状光を投射する投光装置と、特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置と、下げ振り装置の紐状部材と投光装置から投射された線状光とを含めて計測対象物を複数の視点からそれぞれ撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影された画像を用い、下げ振り装置の紐状部材にある特徴点と投光装置から投射された線状光とに基づいて、撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求める任意視点動的キャリブレーション手段と、投光装置から計測対象物に線状光を投射し、計測対象物上の計測目標点を特定する計測点特定手段と、内部パラメータを用いて撮影手段により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物における計測目標点の三次元座標を求める三次元情報算出手段とを含むものである。

【0018】

本発明の三次元画像計測システムでは、下げ振り装置と投光装置とを併用し、下げ振り装置の紐状部材と投光装置から投射された線状光とを含めて計測対象物を複数の視点からそれぞれ撮影し、この撮影された画像を用い、下げ振り装置の紐状部材にある特徴点と投光装置から投射された線状光とに基づいて、撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求め、内部パラメータを用いて撮影手段により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物上の計測目標点の三次元座標を求めることにより、三次元画像計測を行うことができる。

【0019】

すなわち、本発明の三次元画像計測システムでは、撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求め、内部パラメータを用いて撮影手段により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物における計測目標点の三次元座標を求めるため、現場計測の際にレンズの焦点距離が変わったり、撮影姿勢や撮影位置が変わったりしても三次元画像計測を行うことが可能である。

【0020】

本発明の三次元画像計測システムは、撮影手段により撮影された画像における下げ振り装置の紐状部材が地面に垂直となることを基準として画像を射影変換する撮影画像変換手段を含むものであることが望ましい。これにより、任意の視点から撮影された画像であっても、計測対象物が真正面から撮影されたように見える画像が得られる。

【0021】

下げ振り装置は、紐状部材を通す透明な下げ振り筒と、下げ振り筒を垂直に立たせたベースと、ベースの上面を水平に調節する水平調節器と、下げ振り筒の内径と同程度の穴を有し、下げ振り筒の上に設けられた固定板と、紐状部材が通れる程度の穴を有し、固定板の上に設けられた調節板と、調節板の上に設けられ、紐状部材の長さを調節する長さ調節機構とを有する構成とすることができる。これにより、風がある場合であっても、下げ振り筒が揺れることがなく、その中の紐状部材が揺れないようにすることができる。また、調節板と固定板との相対位置を平面的に調節することで、下げ振り筒が垂直に設置できない場合でも、下げ振り装置の紐状部材と錘が下げ振り筒に接触しないことを確保することが可能となる。

【0022】

また、下げ振り装置は、紐状部材を吊り下げる支柱と、紐状部材を通す透明な下げ振り筒であり、繋ぎ紐状部材により支柱から吊り下げた下げ振り筒とを有する構成とすることができる。これにより、下げ振り筒の揺れが、下げ振り装置のベース、紐状部材および支柱に及ぼさないようにすることができ、風がある場合であっても、下げ振り筒の中の紐状部材が揺れないようにすることができる。

【0023】

下げ振り筒の壁の中心角θ（９０°＜θ＜１８０°）の範囲が紐状部材を目立たせる単一色であることが望ましい。これにより、画像処理の際に下げ振り装置の紐状部材を抽出しやすくなる。

【0024】

本発明の三次元画像計測方法は、特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置の紐状部材と、線状光を投射する投光装置から投射された線状光とを含めて計測対象物を撮影手段により複数の視点からそれぞれ撮影すること、撮影手段により撮影された画像を用い、下げ振り装置の紐状部材にある特徴点と投光装置から投射された線状光とに基づいて、撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求めること、投光装置から計測対象物に線状光を投射し、計測対象物上の計測目標点を特定すること、内部パラメータを用いて撮影手段により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物における計測目標点の三次元座標を求めることを含むことを特徴とする。本発明の三次元画像計測方法によれば、上記本発明の三次元画像計測システムと同様の作用効果を奏することができる。

【0025】

本発明の三次元画像計測プログラムは、特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置の紐状部材と、線状光を投射する投光装置から投射された線状光とを含めて計測対象物が撮影手段により複数の視点からそれぞれ撮影された画像を用い、下げ振り装置の紐状部材にある特徴点と投光装置から投射された線状光とに基づいて、撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求める任意視点動的キャリブレーション手段と、投光装置から計測対象物に線状光を投射し、計測対象物上の計測目標点を特定する計測点特定手段と、内部パラメータを用いて撮影手段により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物における計測目標点の三次元座標を求める三次元情報算出手段としてコンピュータを機能させるためのものである。このプログラムを実行したコンピュータによれば、上記本発明の三次元画像計測システムと同様の作用、効果を奏することができる。なお、上記本発明の三次元画像計測プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を介してコンピュータに読み取り、実行することも可能である。

【発明の効果】

【0026】

（１）特徴点を有する紐状部材に錘を吊り下げた下げ振り装置の紐状部材と、線状光を投射する投光装置から投射された線状光とを含めて計測対象物を撮影手段により複数の視点からそれぞれ撮影し、撮影手段により撮影された画像を用い、下げ振り装置の紐状部材にある特徴点と投光装置から投射された線状光とに基づいて、撮影手段の焦点距離を含む内部パラメータと、撮影手段の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求め、投光装置から計測対象物に線状光を投射し、計測対象物上の計測目標点を特定し、内部パラメータを用いて撮影手段により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物における計測目標点の三次元座標を求める構成により、現場計測の際にレンズの焦点距離が変わったり、撮影姿勢や撮影位置が変わったりしても三次元画像計測を行うことが可能であり、撮影しやすい場所で計測対象物の写真を複数枚撮影して、計測対象物の形状や寸法を測定することが可能となる。

【0027】

（２）撮影手段により撮影された画像における下げ振り装置の紐状部材が地面に垂直となることを基準として画像を射影変換する構成により、任意の視点から撮影された画像であっても、計測対象物が真正面から撮影されたように見える画像が得られる。

【0028】

（３）下げ振り装置が、紐状部材を通す透明な下げ振り筒と、下げ振り筒を垂直に立たせたベースと、ベースの上面を水平に調節する水平調節器と、下げ振り筒の内径と同程度の穴を有し、下げ振り筒の上に設けられた固定板と、紐状部材が通れる程度の穴を有し、固定板の上に設けられた調節板と、調節板の上に設けられ、紐状部材の長さを調節する長さ調節機構とを有する構成により、風がある場合であっても、下げ振り筒が揺れることがなく、その中の紐状部材が揺れないようにすることができ、風の影響を排除して計測対象物の形状や寸法をより高精度に測定することが可能となる。

【0029】

（４）下げ振り装置が、紐状部材を吊り下げる支柱と、紐状部材を通す透明な下げ振り筒であり、繋ぎ紐状部材により支柱から吊り下げた下げ振り筒とを有する構成により、下げ振り筒の揺れが、下げ振り装置のベース、紐状部材および支柱に及ぼさないようにすることができ、風がある場合であっても、下げ振り筒の中の紐状部材が揺れないようにすることができ、風の影響を排除して計測対象物の形状や寸法をより高精度に測定することが可能となる。

【0030】

（５）下げ振り筒の壁の中心角θ（９０°＜θ＜１８０°）の範囲が紐状部材を目立たせる単一色である構成により、画像処理の際に下げ振り装置の紐状部材を抽出しやすくなり、計測対象物の形状や寸法をより高精度に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の実施の形態における三次元画像計測システム概要を示す説明図である。

【図2】図１のシャッター装着領域において計測が必要な寸法の一例を示す図である。

【図3】図１の計算機の機能ブロック図である。

【図4】レーザー墨出し器と下げ振り装置の配置例を示す説明図である。

【図5】下げ振り装置の例１を示す図である。

【図6】下げ振り装置の例２を示す図である。

【図7】下げ振り装置の例３を示す図である。

【図8】下げ振り筒の一例を示す横断面図である。

【図9】図７の下げ振り装置における紐状部材の中心位置調節のイメージ図である。

【図10】本発明の実施の形態における三次元画像計測システムによる三次元画像計測の流れを示すフロー図である。

【図11】本発明の実施形態における計測対象物が斜めに撮影された一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１は本発明の実施の形態における三次元画像計測システムの概要を示す説明図である。図１において、本実施形態における三次元画像計測システムは、計測対象物Ｚ１にシャッター等を装着する場合のその装着領域（斜線で示した領域。以下、「シャッター装着領域」と称す。）Ｚ２の形状および寸法を計測するためのものである。三次元画像計測システムは、計測対象物Ｚ１を複数の異なる撮影位置からそれぞれ撮影する撮影手段としての複数のカメラ１と、カメラ１が接続され、各種計算を行うパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の計算機２と、線状光を投射する投光装置としてのレーザー墨出し器３（図４参照。）と、下げ振り装置４（図４参照。）とを含む。

【0033】

図２は図１のシャッター装着領域Ｚ２において計測が必要な寸法の一例を示す図である。図２において、Ｗはシャッター等を装着する開口部Ｚ３の横幅、Ｈは開口部Ｚ３の縦幅である。Ｘ１～Ｘ５は、シャッター等を装着するのに必要な開口部Ｚ３の周辺の寸法である。

【0034】

図３は図１の計算機２の機能ブロック図である。図３に示すように、計算機２は、カメラ１によって計測対象物Ｚ１が斜めから撮影された場合にそれを真正面から撮影されたように撮影画像に射影変換を加えるための撮影画像変換手段２２と、計測対象物をきれいに撮影するために、撮影場所を選んだり、カメラ１のレンズの焦点距離を調節したりする際に、撮影時のカメラ１のパラメータを正しく求めるための任意視点動的キャリブレーション手段２３と、計測目標点を自動もしくは手動により決める計測点特定手段２４と、任意視点動的キャリブレーション手段２３より求められたカメラ１のパラメータを用い、異なる視点から撮影された複数枚の写真を画像解析し、計測点の三次元座標を計算する三次元情報算出手段２５と、計測結果を出力する計測結果出力手段２６と、撮影画像や画像処理の一次結果および最終的な計測結果を保存する記憶手段２７とを含む。

【0035】

図４はレーザー墨出し器３と下げ振り装置４の配置例を示す説明図である。
図４に示すように、２つの下げ振り装置４とレーザー墨出し器３とを、計測対象物Ｚ１のシャッター装着領域Ｚ２の撮影シーンすなわちシャッター装着領域Ｚ２と同時に撮影できる場所に設置する。下げ振り装置４は、計測対象物Ｚ１のシャッター装着領域Ｚ２の近くに配置する。図４に示す配置例では、２つの下げ振り装置４を、シャッター等を装着する開口部Ｚ３を挟むように左右に配置している。

【0036】

レーザー墨出し器３は、２つの下げ振り装置４の間に配置する。レーザー墨出し器３からは、水平方向に延びる線状光としてのレーザーライン（以下、「水平ライン」と称す。）３Ａと、これに空間的に直交かつ互いに直交する２つの線状光としてのレーザーライン（以下、「矩形ライン」と称す。）３Ｂ，３Ｃを投射する。

【0037】

下げ振り装置４の紐状部材８の上部および下部にはそれぞれ特徴点としての標識１０，１１を装着する。下部の標識１１は、レーザー墨出し器３が投射した水平ライン３Ａと一致するように位置を調整する（図７参照。）。また、下部の標識１１と事前に決めている一定の間隔Ｈ（図７参照。）を置いて上部の標識１０を設置する。間隔Ｈは計測対象物Ｚ１の大きさに応じて計測前に決定する。間隔Ｈは、１メートル、１．５メートルや２メートルなどの計算しやすい数値にするのは便利である。なお、レーザー墨出し器３から投射した水平ライン３Ａを上部の標識１０に一致させ、上部の標識１０から一定の間隔Ｈを置いた位置に下部の標識１１を設定することも可能である。

【0038】

下げ振り装置４の紐状部材８および標識１０，１１と、レーザー墨出し器３より投射した水平ライン３Ａと矩形ライン３Ｂ，３Ｃとは、画像補正、カメラシステムキャリブレーション、および計測目標点の特定に使われる。

【0039】

図５は下げ振り装置４の一例を示している。下げ振り装置４は、ベース６上に支柱７を立設し、この支柱７から紐状部材８を吊り下げ、紐状部材８の上部と下部とにそれぞれ標識１０，１１を装着し、紐状部材８の下に錘９を吊り下げたものである。本実施例においては、紐状部材８は強度のあるワイヤを使用している。また、支柱７をできる限り地面に対して垂直に立たせるため、ベース６の下にはベース６の上面を水平に調節する水平調節器５を装着している。水平調節器５は、高さを個別に調節できる３本以上の脚からなる。

【0040】

図６は本発明の実施の形態における下げ振り装置の別の例を示している。なお、図６において、前述の下げ振り装置４と共通する部分については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。図６に示す下げ振り装置４Ａでは、風の影響を軽減するために、下げ振り筒１２を設置している。下げ振り装置４Ａの紐状部材８は、下げ振り筒１２の中に通すようにする。本実施例では、下げ振り筒１２は透明なアクリル材を使用している。下げ振り筒１２は、繋ぎ紐状部材１３を用いて支柱７から吊り下げている。この下げ振り装置４Ａでは、風がある際に、下げ振り筒１２が揺れるが、その中の紐状部材８はほぼ揺れないか、揺れ幅が強く抑えられる。

【0041】

図７は本発明の実施の形態における下げ振り装置のさらに別の例を示している。なお、図７において、前述の下げ振り装置４，４Ａと共通する部分については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。図７に示す下げ振り装置４Ｂも風の影響を軽減するためのものであるが、図６に示す下げ振り装置４Ａの支柱７を使わずに、水平調節器５を有するベース６上に下げ振り筒１２を垂直に立たせたものである。また、下げ振り筒１２の上には固定板１４を設ける。固定板１４は、下げ振り筒１２の内径と同程度の大きな穴１４Ａを有し、紐状部材８を通させる。

【0042】

また、固定板１４の上には調節板１５を設けている。調節板１５は、紐状部材８が通れる程度の小さな穴１５Ａを有する。この調節板１５の上には、ハンドウィンチ１６を設けている。ハンドウィンチ１６は、紐状部材８の長さを調節することにより、紐状部材８の錘９や標識１０，１１の上下位置を調整する上下位置調整機構として機能する。また、レーザー墨出し器３の設定の簡単化のため、レーザー墨出し器３を下げ振り装置４Ｂと同一のベース６上に設置している。

【0043】

本実施例の下げ振り装置４Ｂでは、支柱７を使わずに固定板１４上に下げ振り筒１２を設けているため、風がある場合であっても、下げ振り筒１２が揺れることがなく、その中の紐状部材８も揺れることがない。

【0044】

図８は図６および図７における下げ振り筒１２の一例を示す横断面図である。本実施例では、下げ振り筒１２として、半径Ｒの円筒状の透明なアクリル材を用いている。この下げ振り筒１２の裏面、すなわちカメラ１から遠い面には、中心角θの範囲に紐状部材８を目立たせる単一色の背景シール１７を貼っている。背景シール１７は下げ振り筒１２の壁に沿って貼っている。背景シール１７を貼る範囲の中心角θの値は、本実施例では９０度より大きく１８０度より小さくなるようにしている。背景シール１７を設置する目的は、画像処理の際に、下げ振り装置４Ａ，４Ｂの紐状部材８を抽出しやすくするためである。

【0045】

このように、図６もしくは図７のような下げ振り筒１２のある下げ振り装置４Ａ，４Ｂを用いる場合、計測対象物Ｚ１の撮影の際に、各カメラ１の撮影視角から下げ振り筒１２の背景シール１７が共に下げ振り装置４Ａ，４Ｂの紐状部材８の後ろに位置するように、下げ振り筒１２の設置角度を調節する。

【0046】

図９は図７の下げ振り装置４Ｂにおける紐状部材８の中心位置調節のイメージ図である。計測現場の地面が水平ではない場合、ベース６の下に付いている水平調節器５による高さ調節だけでは、下げ振り筒１２を地面に垂直に立たせることは困難である。特に、下げ振り筒１２の傾斜角度が大きい場合は、紐状部材８や錘９が下げ振り筒１２の壁に当たってしまい、機能できなくなることがある。そこで、本実施例では、下げ振り筒１２にある程度の傾斜があっても、正常に動作できるように、固定板１４と調節板１５の相対位置が調節できるようにしている。この下げ振り装置４Ｂでは、調節板１５の紐状部材通し中心と固定板１４の紐状部材通し中心とをズレさせることより、錘９が下げ振り筒１２の下部の円の中心位置付近に配置されるようにする。

【0047】

次に、カメラ１および計算機２の各手段２２～２７について、詳細に説明する。

【0048】

［カメラ１］
図１に示すように、計測対象物Ｚ１のシャッター装着領域Ｚ２を撮影できる撮影位置を２ヶ所以上選び、カメラ１のレンズの焦点距離を調節し、複数枚の写真を撮影する。撮影位置の選択は任意であるが、シャッター装着領域Ｚ２の全貌が分かるように、撮影位置は正面近く（図１の撮影位置Ａ２）、左側（同撮影位置Ａ１）、右側（同撮影位置Ａ３）のようにするのが望ましい。また、撮影はシャッター装着領域Ｚ２だけでなく、下げ振り装置４の紐状部材８とレーザー墨出し器３が投射したレーザーライン（水平ライン３Ａおよび矩形ライン３Ｂ，３Ｃ）の一部を同時に撮影画像に押さえる必要がある。

【0049】

各撮影位置Ａ１～Ａ３で計測対象物Ｚ１の写真を撮影する際に、カメラ１のレンズ焦点距離の調節が可能である。計測精度向上のため、一旦調節したカメラ１の焦点距離は各撮影位置で撮影する際に変化させないことが望ましい。

【0050】

［撮影画像変換手段２２］
計測結果を画像表示する場合、計測対象物Ｚ１が真正面から撮影されたような写真を使うのは自然である。しかし、計測対象物Ｚ１の真正面からの撮影という条件は厳しすぎるため、理論上では実現できない。また、上記カメラ１の撮影位置は計測対象物Ｚ１の真正面に拘束されないため、斜めの視角からの撮影や、下方からの撮影がある。このため、撮影された計測対象物Ｚ１は画像中で斜めになってしまうことがほとんどである。

【0051】

図１１は本発明の実施形態における計測対象物Ｚ１が斜めに撮影された一例である。撮影位置は計測対象物Ｚ１の左側であり、計測対象物Ｚ１の真正面ではないため、計測対象物Ｚ１が斜めに撮影されている。また、画像の左側のものがカメラ１に近いため大きく撮影され、右側のものはカメラ１から遠いため小さく撮影されている。

【0052】

そこで、撮影画像変換手段２２は、撮影された計測対象物Ｚ１の画像に対し、下げ振り装置４の紐状部材８が地面に垂直となることを基準として射影変換を行う。この撮影画像変換手段２２により射影変換された画像では、どの撮影位置で、どの撮影視角から撮影された画像でも、計測対象物Ｚ１の真正面から撮影されたように見える。射影変換には下記の数式を用いる。

【0053】

【数1】

【0054】

ここで、（ｘ，ｙ）は各撮影位置における撮影画像の画素座標、（ｘ’，ｙ’）は射影変換により調整後の画素座標、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｔ_x，ｔ_yは調整パラメータである。

【0055】

調整パラメータは、撮影画像にある下げ振り装置４の紐状部材８が必ず地面に垂直となる事実を用いて求める。具体的には、図１１に示す陰影付きの部分のように、左の下げ振り装置４と右の下げ振り装置４にある計４つの標識１０，１１を頂点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４として四角形を作る。画像上の四角形は矩形ではないが、実空間での四角形Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は矩形であり、下記の特徴がある。

【0056】

（１）Ｃ１－Ｃ２は地面に平行である。
（２）Ｃ３－Ｃ４は地面に平行である。
（３）Ｃ１－Ｃ３は地面に垂直である。
（４）Ｃ２－Ｃ４は地面に垂直である。
（５）Ｃ１－Ｃ２の長さとＣ３－Ｃ４の長さは等しい。
（６）Ｃ１－Ｃ３の長さとＣ２－Ｃ４の長さは等しい。

【0057】

これらの特徴を拘束条件として、上記式１の各未知のパラメータを求めることができる。求められたこれらのパラメータを用い、任意視点の撮影画像の各画素に対し式１を適用し、画像の射影変換を行い、撮影画像を正規化する。このような処理を行った結果、図１１のような画像が図４のような画像に校正される。

【0058】

［任意視点動的キャリブレーション手段２３］
任意視点動的キャリブレーション手段２３は、任意の位置から計測対象物Ｚ１の写真を撮影する際に使用されたカメラ１のレンズの焦点距離や撮影の角度、撮影場所の世界座標値、いわゆる三次元画像計測の際のカメラシステムのパラメータを求める手段である。

【0059】

本実施形態における三次元画像計測システムでは、カメラ１により計測対象物Ｚ１の写真を最適な状態で撮影するため、撮影のたびにレンズ１の焦点距離、撮影の方向や距離などを変更する。すなわち、撮影のたびにカメラシステムのパラメータが変化する可能性があり、撮影のたびにカメラシステムのキャリブレーションが必要となる。

【0060】

このため、任意視点動的キャリブレーション手段２３では、すべての撮影画像に対し、計測対象物Ｚ１と同時に撮影された下げ振り装置４の紐状部材８にある標識１０，１１を用い、カメラ１のレンズの焦点距離を初め、カメラ１の内部パラメータと、撮影姿勢と撮影位置の外部パラメータを求める。

【0061】

具体的には、任意視点動的キャリブレーション手段２３は、下記式２のように非特許文献１に記載のカメラキャリブレーションモデルを用い、カメラ１の焦点距離を含む内部パラメーラと、カメラ１の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求める。

【0062】

【数2】

【0063】

ここで、（ｕ，ｖ）は目標点のカメラ１の画像センサにおける画素の座標、ｓは倍率に相当するスケール係数、（Ｘ，Ｙ）はキャリブレーション用の平面における目標点の三次元世界座標、Ａはカメラ１の内部行列、ｒ₁はＸ軸に対する回転行列、ｒ₂はＹ軸に対する回転行列、ｔは並進行列である。ｒ₁、ｒ₂、は回転パラメータ、ｔは並進パラメータと呼ばれ、これらは合わせてカメラ１の外部パラメータと呼ばれる。

【0064】

カメラの内部行列Ａは、下記式３により表される。

【0065】

【数3】

【0066】

式３に示すカメラ１の内部パラメータｆ_x、ｆ_y、ｃ_x、ｃ_yは、非特許文献１および非特許文献２に記載の手法で求めることができる。ただし、本実施形態では、計測対象物Ｚ１を撮影する際にカメラ１のレンズの焦点距離を調整するので、式３におけるｆ_xとｆ_yは計測のたびに変化する可能性がある。

【0067】

そこで、本実施形態においては、任意視点動的キャリブレーション手段２３は内部パラメータのキャリブレーションの際に、レンズ（可変焦点距離レンズ）の各焦点距離における焦点距離変化係数ｋ_fを下記のとおり求める。

【0068】

【数4】

【0069】

また、任意視点動的キャリブレーション手段２３は、実計測の際に、撮影画像変換手段２２により正規化した撮影画像における下げ振り装置４の上下の標識１０，１１間の間隔Ｈに注目し、画像上のピクセル数と実際の長さとの対応関係により、ｆ_yを求め、さらにキャリブレーションの際に求められたｋ_fより、式４に基づきｆ_xを求める。

【0070】

なお、外部パラメータｒ₁、ｒ₂、ｔは、撮影画像変換手段２２と同じように、図１１における頂点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の四角形を用いて求める。ただし、拘束条件は、前記（１）～（６）にさらに下記の２つを加える。
（７）Ｃ１－Ｃ３の長さは事前に設定された間隔Ｈである。
（８）Ｃ１－Ｃ２の長さはＨ／ｋ_fである。

【0071】

すなわち、任意視点動的キャリブレーション手段２３は、２つの下げ振り装置４の紐状部材８が実世界で平行であり、それぞれの紐状部材８にある２つの標識１０，１１間の距離が実世界で事前に設定された間隔Ｈであることを既知の条件として、カメラ１の内部パラメータｆ_x、ｆ_y、ｃ_x、ｃ_yと、外部パラメータ（回転パラメータｒ₁、ｒ₂、および並進パラメータｔ）を求める。

【0072】

任意視点動的キャリブレーション手段２３は、各撮影位置より撮影された複数枚の撮影画像を用い、前記８つの拘束条件の下で、非特許文献１の手法のチェスボードの代わりに頂点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の四角形を用いて、ｒ₁、ｒ₂、ｔを求め、外部パラメータのキャリブレーションを実現する。

【0073】

［計測点特定手段２４］
計測点特定手段２４は、計測点を特定するため、レーザー墨出し器３から計測対象物Ｚ１にレーザーラインを投射し、計測対象物Ｚ１上の計測目標点を特定する。具体的には、図４に示すように、レーザー墨出し器３から、水平ライン３Ａとこれに直交する２つの矩形ライン３Ｂ，３Ｃを投射することにより、計測対象物Ｚ１に光マーカを作る。カメラ１により撮影された画像にはこれらの光マーカが含まれており、計測点特定手段２４は画像処理の際に撮影された光マーカより計測目標点を特定する。

【0074】

また、曲がり部などレーザー墨出し器４からのレーザーラインを投射しにくい計測目標点や、他にレーザーラインが投射されてないところにある計測必要な計測目標点は、画像計測の段階でマウスクリックなどの方法により直接指定して特定することができる。

【0075】

なお、レーザー墨出し器３を設置する際には、計測対象物Ｚ１上の計測目標点を特定しやすいように工夫する必要がある。また、必要に応じて、２つ以上のレーザー墨出し器３を使用することや、レーザー墨出し器３の代わりに別の形の投光装置を使用することも可能である。

【0076】

［三次元情報算出手段２５］
三次元情報算出手段２５は、各撮影位置Ａ１～Ａ３においてカメラ１により撮影された複数枚の計測対象物Ｚ１の画像に対し、任意視点動的キャリブレーション手段２３により求められたカメラ１の外部パラメータを用いて、三次元画像計測の手法により、計測点特定手段２４より特定された計測目標点、マウスクリックより指定された計測目標点や、その他計測必要な計測目標点の三次元座標を自動的に算出する。

【0077】

また、三次元情報算出手段２５は、計測目標点だけではなく、上記各撮影画像における下げ振り装置４の上下の標識１０，１１間の間隔Ｈを上記パラメータより計算し、算出結果と標識１０，１１間の間隔Ｈの真値との差をもって、上記パラメータの値を修正する。これにより、三次元計測の精度がさらに向上する。

【0078】

［計測結果出力手段２６］
計測結果出力手段２６は、撮影画像変換手段２２より処理された校正後の撮影画像に計測目標点を表記し、三次元情報算出手段２５より算出された計測目標点の三次元世界座標に基づき、必要な計測目標点間の距離や面積などをモニタ上に表示する。また、これらの計測結果を画像形式やテキスト形式などのファイル形式で出力し、データベースに保存する。

【0079】

データベースに保存された計測結果はいつでも呼び出すことができ、計測点の追加や削除等の処理も可能である。また、三次元画像計測結果をＣＡＤデータ形式に変換することや、特定の市販のソフトウェアやフリーソフトウェアでも閲覧可能である。

【0080】

［記憶手段２７］
記憶手段２７は、主にＰＣ等の計算機、ＳＳＤやＨＤＤなどのデータ保存装置より構成される。図３に示すように、記憶手段２７は、主にカメラ１の撮影画像の取り込みや、撮影画像変換手段２２、任意視点動的キャリブレーション手段２３、計測点特定手段２４および三次元情報算出手段２５による画像処理結果の保存や出力などの機能を有する。

【0081】

次に、上記構成の三次元画像計測システムによる三次元画像計測方法について説明する。図１０は本実施形態における三次元画像計測システムによる三次元画像計測の流れを示すフロー図である。

【0082】

計測には、まず、下げ振り装置４とレーザー墨出し器３とを計測対象物Ｚ１の近くに設置する（Ｓ１００）。続いて、異なる視点よりカメラ１により計測対象物Ｚ１の写真を複数枚撮影する（Ｓ１０１）。なお、計測対象物Ｚ１を撮影する際には、任意視点動的キャリブレーション手段２３により求めた内部パラメータを用いてカメラ１のレンズの焦点距離を調整する。次に、撮影された写真をカメラ１から計算機２に送る（Ｓ１０２）。送信方式は、有線通信、無線通信やメモリカードによる直接送信などがある。

【0083】

計算機２では、撮影写真を見やすくするために撮影画像変換手段２２により射影変換を加える（Ｓ１０３）。また、計測点特定手段２４により撮影画像から計測目標点を特定し（Ｓ１０４）、特定された計測目標点の三次元座標を、任意視点動的キャリブレーション手段２３（Ｓ１０７）により求めた外部パラメータを用いて三次元情報算出手段２５により算出する（Ｓ１０５）。最後に、計測結果出力手段２６により計測結果を画像やテキストファイルに出力し、データベース化する（Ｓ１０６）。

【0084】

上記のように、本実施形態における三次元画像計測システムでは、下げ振り装置４とレーザー墨出し器３とを併用し、下げ振り装置４の紐状部材８とレーザー墨出し器３から投射された水平ライン３Ａおよび矩形ライン３Ｂ，３Ｃとを含めて計測対象物Ｚ１を複数の視点からそれぞれ撮影し、この撮影された画像を用い、下げ振り装置４の紐状部材８にある標識１０，１１とレーザー墨出し器３から投射された水平ライン３Ａおよび矩形ライン３Ｂ，３Ｃとに基づいて、カメラ１の焦点距離を含む内部パラメータと、カメラ１の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求め、内部パラメータを用いてカメラ１により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物Ｚ１上の計測目標点の三次元座標を求めることにより、三次元画像計測を行うことができる。

【0085】

すなわち、本実施形態における三次元画像計測システムでは、下げ振り装置４やレーザー墨出し器３などの簡易な物を用い、また、カメラ１として市販のデジタルカメラなどの汎用撮影機器を用いて、シャッターや防火扉等の装着に必要な施工現場の写真を撮影し、その後、計算機２において画像処理によりシャッター等の製造や装着に必要な現場の形状や寸法などパラメータを算出したり、画像計測結果をデータベース化したりすることが可能であり、計測の精度を向上することができるとともに、計測目標点の特定は写真撮影の段階でもその後の画像処理の段階でも、将来の必要な時でも簡単に実現できる。また、この三次元画像計測システムでは、レーザー墨出し器３による光マーカを用いるため、従来のようにペンキを塗ったり、マーカを付けたりすることなく、撮影画像からシャッター等の装着位置を特定し、形状と寸法などのパラメータを計測することが可能である。

【0086】

特に、本実施形態における三次元画像計測システムでは、カメラ１の焦点距離を含む内部パラメータと、カメラ１の撮影姿勢および撮影位置の外部パラメータとを求め、内部パラメータを用いてカメラ１により撮影された画像に対し、外部パラメータを用いて計測対象物Ｚ１における計測目標点の三次元座標を求めるため、現場計測の際にカメラ１のレンズの焦点距離が変わったり、撮影姿勢や撮影位置が変わったりしても三次元画像計測を行うことが可能である。

【0087】

したがって、現場撮影の際には、計測対象物Ｚ１の写真を見えやすいところから撮影することが可能であり、事前に写真撮影の場所や視線角度を決める必要がなく、必要に応じてカメラ１のレンズの焦点距離を調節したり、撮影場所を選んだりすることが可能である。

【0088】

また、本実施形態における三次元画像計測システムでは、カメラ１により撮影された画像における下げ振り装置４の紐状部材８が地面に垂直となることを基準として画像を射影変換するので、任意の視点から撮影された画像であっても、計測対象物が真正面から撮影されたように見える画像が得られる。

【0089】

本実施形態における三次元画像計測システムによる効果は以下の通りである。
（１）市販の廉価な機材を用い、簡単な撮影などの操作で高速かつ高精度の三次元画像計測を実現し、建築物やトンネルなどの非接触計測が可能となる。
（２）撮影の際に、カメラの焦点距離や撮影場所を事前に決める必要がなく、計測対象物をはっきり撮影できる場所で、必要なレンズ焦点距離で撮影することができる。これにより計測の手間を減らすことができる。
（３）全自動で計測目標点の三次元座標を算出し、必要な計測点間の距離や面積などを自動的に算出することができる。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明の三次元画像計測システム、三次元画像計測方法および三次元画像計測プログラムは、建築、土木、橋梁やトンネル施工などの分野における三次元計測に有用である。特に、建築物の車庫にシャッターを装着する際、建物に防火扉を作る際や、トンネル工事の避難坑に防火扉を作る際等における現場の建築物等の形状および寸法計測や、橋梁やトンネル等の形状計測や品質管理などの分野に好適である。

【符号の説明】

【0091】

１ カメラ
２ 計算機
３ レーザー墨出し器
４，４Ａ，４Ｂ 下げ振り装置
５ 水平調節器
６ ベース
７ 支柱
８ 紐状部材
９ 錘
１０，１１ 標識
１２ 下げ振り筒
１３ 繋ぎ紐状部材
１４ 固定板
１４Ａ 穴
１５ 調節板
１５Ａ 穴
１６ ハンドウィンチ
１７ 背景シール
２２ 撮影画像変換手段
２３ 任意視点動的キャリブレーション手段
２４ 計測点特定手段
２５ 三次元情報算出手段
２６ 計測結果出力手段
２７ 記憶手段
Ｚ１ 計測対象物
Ｚ２ シャッター装着領域
Ｚ３ 開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】